Mit Piezomotoren die Pathologie der Zukunft gestalten

30 Sekunden pro Slide bei einer Kapazität von 1.000 Objektträgern können manche digitale Scanner in der Pathologie schaffen: Diese Zahl kann sich sehen lassen. Als die ersten Ingenieure in den 1990er Jahren die Idee hatten, die traditionelle Mikroskopie mit digitaler Bildgebung zu kombinieren, stießen sie schnell an die Grenze von 200 Proben pro Tag. Erst ab etwa 300 Proben pro Tag aber wird die Anschaffung eines Scanners für Krankenauslabore rentabel. Mehr Tests und bessere Analysen bedeuten auch für Patienten kürzere Vorlaufzeiten vom Test bis zum Feedback.

Die Proben müssen horizontal in X- und Y-Richtung gescannt und kontinuierlich über die Z-Achse fokussiert werden, dann von der Software verarbeitet und als digitale Bilder ausgegeben werden. Je höher die Auflösung des Scans, desto besser das Ergebnis. In X- und Y-Richtung kann die Probe mit traditioneller Antriebstechnik wie etwa Schrittmotoren und Kugelumlaufspindeln bewegt werden. Die Z-Achse hingegen braucht besondere Aufmerksamkeit: Sie ist für das Objektiv zuständig und muss eine Auflösung unter 200 nm haben. Kann die Kamera schnell fokussieren, können mehr Proben gescannt werden.

PiezoMotor löst das Problem

Für den Linsenfokussierungsmechanismus in der Z-Achse traditionelle Schrittmotoren zu verwenden, verursacht ein Problem: Wird die Auflösung mittels mechanischer Komponenten erhöht, verursacht das eine erhöhte Trägheit und ein größeres Spiel und das beeinflusst die Schritt- und Einschwingzeiten negativ. Die Lösung ist ein Piezomotor mit echten Direktantrieb. Die Funktionsweise der Motoren des schwedischen Unternehmens PiezoMotor basiert auf Piezoelektrizität. Die so genannten PiezoLEGS^® bestehen aus bimorphen Biegewandlern, die sich bei Anlegen einer Spannung minimal ausdehnen und biegen. So können sie die Antriebsstange in Nanometerschritten bewegen. Da die Antriebsstange in direktem Kontakt sowohl mit dem zu bewegenden Objekt als auch mit den Piezoelementen steht, garantiert das Spielfreiheit, kurze Reaktionszeiten und enorm hohe Auflösungen.

Mit einem Durchsatz von bis zu 2000 Proben am Tag setzen digitale Scanner in der Pathologie neue Maßstäbe. Der größte Vorteil von Piezomotoren ist die Kombination aus hoher Präzision und kurzer Ansprechzeit, ohne die Kosten des Systems zu erhöhen. Kürzere Zykluszeiten mit viel schnellerer und genauerer Fokussierung sind das Ergebnis – eine bahnbrechende Errungenschaft für die digitale Pathologie.