JP3652306B2 - 標本スライド作製装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は細胞や染色体の標本スライドを作製するときに検体を標本スライドに固定するための標本スライド作製装置に係り、特に、一定の広がりを持った適正な形状のメタフェーズを有する標本スライドを作製する標本スライド作製装置に関する。本発明は、有核細胞のスライド標本の作製に有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、染色体検査の工程は、通常、細胞培養(第1工程)、細胞収穫と染色体標本スライドの作製(第2工程)、分染法による染色体バンドの染色(第3工程)、顕微鏡写真撮影(第4工程)、核型分析(第5工程)の5段階に分けられる。本発明の標本スライド作製装置は、前記第2工程で行われる、主として細胞収穫と染色体標本スライドの作製を対象としている。
【0003】
この第2工程である細胞収穫と染色体標本スライドの作製は、第1工程で培養した細胞にコルセミドを作用させた***中期にある細胞、つまりメタフェーズを低張処理した後、物理的ショックを与えて細胞膜や核膜を破壊させ、球体である核の中に存在していた染色体をスライドグラス上に展開させる工程であり、前記メタフェーズが標本として適正形状に広がった標本スライドを作製することが必要とされている。標本スライドが美しいものに仕上がらなければ、それ以降の染色体バンドの染色等の作業が全て著しく困難なものとなるからである。
【0004】
更に詳しく説明すると、従来の染色体標本スライド作製は、染色体を含む細胞浮遊液を手操作により、スライド上に滴下して、球体である核の中に存在していた染色体をスライドグラス上に展開させ、固定させるようになっている。すなわち、従来の染色体標本スライド作製においては、各種固定方法が職人芸のごとく実施されているのが現状である。
【0005】
前記手操作による方法としては、例えば図19から図22に示す方法がある。図19に示す火炎固定方法においては、スライドグラスからなる標本スライド1上にピペット2から細胞浮遊液3を図中符号4に示すように滴下させて拡げ、その後すばやく標本スライド1をバーナ5からの火炎内を通過させてメタノールに引火させ、細胞浮遊液3の液分を蒸発させて標本を作製している。
【0006】
また、図20に示す蒸気固定方法においては、図19と同様にして細胞浮遊液3を滴下した標本スライド1を、過熱器6によって加熱され容器7から蒸発している蒸気8に近づけて液を蒸発させ、細胞浮遊液3の液分を蒸発させて標本を作製している。
【0007】
また、図21に示す高温多湿下の固定方法においては、ホットプレート9によって加熱されている濡れ紙タオル10から発生する高温多湿状態の中にスライドグラス1aを置き、その上に図19と同様にして細胞浮遊液3を図中符号4に示すように滴下させて拡げて、細胞浮遊液3の液分を蒸発させて標本を作製している。
【0008】
さらに、図22に示す高所から滴下する常温の固定方法においては、作業台上に載置されたスライドグラス1a上に、数ミリメートルの高さから、時には約1.5メートルの高さから細胞浮遊液3を図中符号4に示すように滴下させて拡げて、細胞浮遊液3の液分を蒸発させて標本を作製している。
【0009】
そして、これらの方法は、細胞浮遊液3の染色体のメタフェーズを適正形状とするためには熟練が必要であり、また、いずれも偶発的な要素を含み、画一的な標本スライドを作製することが難しく、誰にでもできるという操作方法ではなかった。つまり、これらの方法において、検体として適当な固定結果を得るための最適条件は判明されておらず、その固定要領は、操作する研究者等の経験に基づいた、いわばノウハウに頼るものであるのが現状であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このように職人技的に作製する前述のような従来の標本スライドの作製においては、染色体メタフェーズが標本として適当な形状に広がった標本スライドを作製することが、経験の浅い技術者には大変困難であることはいうまでもない。そして、これらの方法は操作条件の再現性に乏しく、試験者が手作業で行うため、標本スライドの品質の安定性に問題があった。
【0011】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたもので、標本スライドの作製方法に係る関連パラメータとしての乾燥度を制御することによって、誰にでも検体として適当な標本スライドを作製でき、その標本スライドの品質が安定しており、更に大量生産をも可能とする標本スライド作製装置とを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記目的を達成するために鋭意研究し、適正な乾燥環境をもって液状検体を乾燥させることにより適正形状のメタフェーズの生成が可能であることを発見して本発明を完成させた。
【0013】
そして、この本発明の請求項1に係る標本スライド作製装置は、検体のメタフェーズを展開させるスライドグラスを載置するとともに安定な熱量を付与する恒温ブロック本体および前記恒温ブロック本体の底面に配設された熱伝達部からなる恒温ブロックと、前記熱伝達部の一部を浸漬させる水を貯留させる貯留槽および前記貯留槽に貯留される水を適温に加熱するヒータからなる加熱手段と、前記貯留槽の上部開口部の全面を覆うように配設され、前記恒温ブロック本体の上面を略水平に露出させるようして支承するとともに、前記恒温ブロック本体の近傍には前記スライドグラスに検体のメタフェーズを展開させる閉空間の乾燥度を計測するための温度センサおよび湿度センサが配設され、さらに、当該面板によって仕切られる両空間を連通可能とする第1湿度調整板が形成された面板と、前記面板を底面とした閉空間を形成した状態における周壁と天井壁とから構成され、当該標本スライド作製装置1の内外を連通可能とする第2湿度調整板と、前記恒温ブロックに載置されるスライドグラスに検体となる細胞浮遊液を滴下可能とされた滴下ピペットが配設された展開部カバーと、を有することを特徴とする。
【0014】
また、請求項2に係る標本スライド作製装置は、矩形状の外枠ケースと、前記外枠ケースの一対の側壁間の上部中央に帯状に配置され、検体のメタフェーズを展開させるスライドグラスを載置するとともに安定な熱量を付与する恒温ブロック本体と、前記恒温ブロック本体の裏面に配設され、加熱手段を構成するウォーターバス内に立脚され、前記恒温ブ ロック本体を介してスライドガラスに前記ウォーターバス内に貯留される適温水から安定な熱量を付与する熱伝導フィンからなる熱伝達部と、前記恒温ブロック本体の一側方に形成される外枠ケースと前記恒温ブロックとの間の空隙を埋めるようにして、前記外枠ケースの側壁と連接させて一体形成されており、前記スライドグラスに検体のメタフェーズを展開させる閉空間の乾燥度を計測するための温度センサおよび湿度センサが配設された上板と、前記恒温ブロック本体の他側方に形成される前記外枠ケース本体と恒温ブロックとの間の間隙に、開閉自在に設けられた第1加湿調整板と、前記前記恒温ブロック本体、上板および第1加湿調整板を底面とした閉空間を形成した状態における周壁と天井壁とから構成され、当該標本スライド作製装置の内外を連通可能とする第2湿度調整板と、前記恒温ブロックに載置されるスライドグラスに検体となる細胞浮遊液を滴下可能とされた滴下ピペットとが配設された展開部カバーと、前記熱伝達部の一部と前記外枠ケースの全周下端部とを浸漬させる適温水を貯留させるウォータバスと、前記ウォータバスに貯留される水を適温に保持するヒータとからなる加熱手段と、を有することを特徴とする。
【0015】
そして、請求項3に記載の標本スライド作製装置は、請求項1または請求項2に記載の標本スライド作製装置であって、遠心回転機構と、前記遠心回転機構に配設された複数個の揺動バケットに保持されたスピッツと、前記スピッツ内に液状試薬を注入可能とされた1乃至複数の給液用ピペットと、前記給液用ピペットに試薬ボトル内の液体を送給するための輸送ポンプと、前記スピッツ内から液状物を排出する廃液用ピペットと、廃液用ピペットから廃液を吸出して廃液タンク内に排出するための廃液ポンプと、各スピッツを把持して上下動させる撹拌上下機構と前記揺動バケットを正逆方向に軸回転させる駆動手段とを有する攪拌機構とを備えた遠心分離機と、前記遠心分離機を用いて収穫した検体を、前記恒温ブロックに載置されたスライドグラス上に滴下可能とされたXYZ可動型ピペット機構と、を有することを特徴とする。
【0016】
また、請求項4に記載の標本スライド作製装置は、請求項1乃至3の何れか1項に記載の標本スライド作製装置において、前記温度センサが検出した温度値における飽和水分値を、メモリに管理された同条件下における飽和水分値を参照して出力する飽和水分値検出ユニットと、前記飽和水分値検出ユニットにおいて求められた飽和水分値と、前記湿度センサの実測の絶対湿度値とを用いて、
乾燥度[ Idry ]=飽和水分値[ Ws ]−絶対湿度値[ AbsH ]
の算出式に従い、乾燥度の値を出力する乾燥度演算ユニットとを備えたことを特徴とする。
【0017】
【0018】
これらの標本スライド作製装置によれば、検体の標本スライド作製の最適な固定に係る制御パラメータのうち、特に滴下細胞浮遊液の乾燥度を制御することにより、誰にでも、最適な細胞または染色体固定を有するスライド標本を作製することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の標本スライド作製装置を用いる標本スライド作製方法について説明する。
【0020】
本発明の標本スライド作製装置を用いる標本スライド作製方法は、検体となる細胞浮遊液を展開させる閉空間における乾燥度を制御する点に特徴を有するものである。
【0021】
そして、本実施形態において乾燥度を制御するにあたり、乾燥度を計測する必要がある。ここで、乾燥度の計測方法とは、環境の空気がどれほどの水分を含むことができるかという値を計測することであり、この値は、環境の実水分量と飽和時の水分量から算出することができる。
【0022】
この乾燥度計測は温度および絶対湿度値をもって算出することができる。その算出方法は、
乾燥度[Idry] = 飽和水分値[Ws] − 絶対湿度値[AbsH]
乾燥度[Idry] :乾燥度(g/m3)
飽和水分量[Ws] :温度T℃における飽和水分値(g/m3)
絶対湿度値[AbsH]:絶対湿度値(g/m3)
となる。
【0023】
本実施形態においては、図1に示すように、細胞浮遊液を滴下させる標本スライド1の表面温度と前記細胞浮遊液の展開環境である空気中の温度の適当配分値を示す場所に温度センサ11を配置し、また、前記展開環境中に湿度センサ12を配置して、前記温度センサ11が検出した温度値における飽和水分値を出力するように構成された検出回路(飽和水分値検出ユニット)13の出力値と、前記湿度センサ12の実測の絶対湿度値とを用いて、前述の算出式に従い、乾燥度の値を乾燥度の制御回路(乾燥度演算ユニット)14が出力し、表示器16に表示するように構成されている。なお、図1においては、前記温度センサおよび湿度センサは、両機能を併有する乾燥度センサ15として表示している。
【0024】
ここで、前記乾燥度は、液体に与えるエネルギーとその液体が気化したものを環境がどれだけ空気中に含むことができるかという2つの要素からなる。
【0025】
当該標本スライド作製において与えるエネルギーとは熱エネルギーである。一定の熱エネルギーを与えるためには、細胞浮遊液3を滴下するスライドグラス1aの表面温度を一定に保つことによって実現でき、このためスライドグラス1aの表面の恒温化は大切な要素である。
【0026】
また、この液体を環境としての空気中にどれだけ含むことができるかは、気化した液体の蒸気圧によって決定される。気体が混合物である場合は、この蒸気圧が混合気体の割合により変化する。本実施形態の標本スライド作製に用いる細胞浮遊液3は、酢酸とメタノールの混合液体であるカルノア固定液であり、2種類の液体が気化する。本実施形態が示す乾燥度制御では、このカルノア固定液の蒸発量を制御するために、蒸発環境の水蒸気量を制御要素としている。
【0027】
そして、前記細胞浮遊液3の展開環境の水蒸気量を制御して、標本スライド作製に最適な湿度の環境を作り、メタノール・酢酸および水の蒸気圧の平衡により、滴下細胞浮遊液の乾燥度を最適な状態に保つことにより、最適な細胞または染色体固定を有する標本スライド1を作製する。
【0028】
具体的には、前記乾燥度は、細胞浮遊液3を所定の供給量、即ち検体の所定の滴下液量値とし、検体作製時に付与されたカルノア液を所定の酢酸濃度値として固定した場合の前記温度値における飽和水分値の出力値と、実測の絶対湿度値とを用いて前述の算出式に従って値が求められる。この計測した温度値における飽和水分値は、前述した細胞浮遊液3の供給量、カルノア液の酢酸濃度値を変更した場合を含めて、いくつかのパターンで予め算出しておき、ROM等のメモリ(図示せず)に管理しておくこととし、前述の飽和水分値検出ユニット13はこのメモリを参照するように構成されている。
【0029】
例えば、この乾燥度は、前記細胞浮遊液3の供給量を0.04ml、カルノア液の酢酸濃度値を3:1(メタノール:酢酸))と固定した場合において、温度値が30℃の場合には5〜10g/m2、望ましくは7g/m2とし、この数値を得るべく、蒸発環境の水蒸気量を制御する。
【0030】
ここで、乾燥度が細胞の広がりにどのように関係するかを図2乃至図7を用いて説明すると、乾燥度が低ければ細胞浮遊液3は広がり、逆に、乾燥度が高ければ細胞浮遊液3は小さく留まるということができる。
【0031】
滴下後の細胞は様々な方向に液流とともに移動するが、カルノア固定液の蒸発とともにスライドグラス1aの表面に付着する。スライドグラス1aに付着された細胞が広がる場合、初めに細胞膜はカルノア固定液の表面張力によって壊され、染色体等の内容物を含んだ内部溶液が流動を始める。
【0032】
しかし、細胞サイズではレイノルズ数(=(慣性力/粘性力)=(密度/粘度)×(長さ)×(速度))が非常に小さく、この領域では内部溶液の粘性が高くなるために流動速度が非常に小さい状態を呈する。
【0033】
細胞の内部溶液は大きな粘性を持つ流体と考えられる(例、白血球の内部粘度:13Pa・s)。滴下された細胞浮遊液の液面が乾燥によって低下する速度に比べて、細胞内液の流動速度が遅いと、図3および図4に示すように、細胞の展開が小さい状態で固定される。そして、この乾燥速度が適当な場合に、図5および図6に示すような最適な広がりを得ることができる。また、乾燥速度が遅い(乾燥度が低い)場合は、図7に示すように、広がりすぎて細胞内物質である染色体が一カ所にとどまらずに分散してしまい、ゲノム等の解析等には適さない標本となってしまう。
【0034】
本実施形態の標本スライド作製方法においては、細胞または染色体標本スライド作製の最適な固定に係る制御パラメータのうち、特に、滴下された細胞浮遊液3の乾燥度を制御することにより、誰にでも、図5および図6に示すような最適な細胞または染色体固定を有するスライド標本を作製することができるものとなる。
【0035】
続いて、前述の標本スライドの作製方法を具体的に説明する。
【0036】
まず、検体となる細胞浮遊液3は予め培養し、その後に低張処理およびカルノア固定処理をして作製しておく。なお、前述のように、本実施形態の標本スライド作製に用いる細胞浮遊液3は、酢酸とメタノールの混合液体であるカルノア固定液とする。
【0037】
一方で、前記カルノア固定液を細胞浮遊液3として展開させるその環境中に配置された温度センサ11および湿度センサ12により、展開環境内の温度値および湿度値を計測し、前記飽和水分値検出ユニット13において、細胞浮遊液3の供給量、即ち、検体の滴下液量値および検体作製時に付与されたカルノア液酢酸濃度値に基づいた前記温度値における飽和水分値の出力値を求め、続いて、乾燥度演算ユニット14において、この飽和水分値の出力値と実測の絶対湿度値とを用いて前述の算出式に従って乾燥度の値を求め、この乾燥度を表示器16において常時、出力する。
【0038】
そして、この出力された乾燥度の数値を、検体の固定に最適な数値とするように、前記展開環境の乾燥度の調整を行なう。具体的には、前記展開環境内を開放して、その湿気を展開環境内から放出して前記展開環境内の湿度を下げたり、あるいは、前記展開環境内を加湿したり、場合によっては展開環境内を加熱・冷却してその温度値における飽和水分値を変化させ、最も適した乾燥度を得られるように調整を行なう。
【0039】
そして、このように整えられた環境下において、前記細胞浮遊液3の所定量を閉空間とされた展開環境内に設置されている標本スライド1の上面に滴下させ、一定時間放置する。このようにして形成される閉空間内の乾燥雰囲気により、標本スライド1上に、検体として最適な検体を展開・固定させることができる。
【0040】
次に、前述の標本スライド作製方法を実施するための装置について、具体的に説明する。
【0041】
図8は本発明の標本スライド作製装置の第1実施形態の基本構成を示す要部断面概略図である。
【0042】
本実施形態の標本スライド作製装置17の本体は、スライドグラス1aを載置するとともに前記スライドグラス1aに安定な熱量を付与する恒温ブロック18と、この恒温ブロック18を支承する面板19と、前記面板19上に前記スライドグラス1aに検体のメタフェーズを展開させる環境を閉空間として形成しうる展開部カバー20と、前記面板19に支承されている恒温ブロック18を介して検体となる細胞浮遊液3を適温に温度制御する加熱手段21とを有している。
【0043】
本実施形態において、前記恒温ブロック18は、長方体状の恒温ブロック本体18aと、前記恒温ブロック本体18aの底面に一体に略垂直かつ平行に配列形成された複数枚の板状フィンからなる熱伝達部18bとからなり、本実施形態においては恒温ブロック18全体が熱伝導率の良好な金属として、アルミニウムにより十分な熱容量と大きさに形成されている。前記恒温ブロック本体18aはその上面を略水平に露出させるようして前記面板19に支承されている。そして、恒温ブロック本体18aの上面には、1乃至複数のスライドガイド22が形成されており、このスライドガイド22に案内されて1乃至複数枚のスライドグラス1aを載置可能に形成されている。
【0044】
また、前記面板19には、後述する貯留槽の内外を連通可能とする第1湿度調整板23が形成されている。またさらに、前記面板19上の恒温ブロック本体18aの近傍には、前記スライドグラス1aに検体のメタフェーズを展開させる閉空間の乾燥度を計測するための乾燥度センサ15が配設されている。この乾燥度センサ15は、前述の乾燥度の算出に必要なデータとしての前記閉空間の温度および湿度を計測可能なセンサを有するものである。
【0045】
また、前記展開部カバー20は、前記恒温ブロック18を支承する面板19を底面とした閉空間を形成した状態における周壁(側面)20aと天井壁(上面)20bとから構成されており、前記展開部カバー20の天井壁20bで展開部カバー20を閉状態とした状態で前記第1湿度調整板23と対向する部分には、当該標本スライド作製装置1の内外を連通可能とする第2湿度調整板24が形成されている。また、前記天井壁20bには、前記恒温ブロック18に載置されるスライドグラス1aの中央部に検体となる細胞浮遊液3を滴下可能にその先端を位置させた滴下ピペット25が配設されている。
【0046】
前記加熱手段21は前記面板19の下方に配設されており、前記恒温ブロック18の一部を浸漬させる水を貯留させる貯留槽26および前記貯留槽26に貯留される水を適温に加熱するヒータ27とからなる定温水槽部とされている。前記貯留槽26は、その外周壁26aおよび底壁26bを断熱材により構成されており、貯留槽26の外周壁26a下部には、貯留された水を排出するための排出手段としての排水用コック28が設けられている。また、本実施形態においては、前記ヒータ27に対しては、手動により通電のON・OFFを切替可能とされるほか、後述の乾燥度制御ユニット(図示せず)により自動的に、通電のON・OFF管理タイマー管理などを行ない、加熱制御がされうるように構成されている。そして、前記貯留槽26の上部開口部はその全面を覆うように前記面板19が配設されており、熱伝達部18bを構成する板状フィンの下端部は、前記貯留槽26内に貯留される適温水29に浸漬されている。
【0047】
また、本実施形態の標本スライド作製装置17には、その周辺装置として、ポンプ制御ユニット(図示せず)、前述の飽和水分値検出ユニット13、乾燥度演算ユニット14、および、手動/自動制御切替器(図示せず)を通し、前記切替機が自動の場合に各種制御を行なう乾燥度制御ユニットが配設されている。
【0048】
前記ポンプ制御ユニットは、このユニットに設けられ供給ポンプ( 図示せず)によって、予め培養され、低張処理をして作製された細胞浮遊液3の所定量が搬送管(図示せず)を通して送出され、閉空間内に設置されている滴下ピペット25を通して標本スライド1上面に滴下供給するようになされている。
【0049】
また、前記飽和水分値検出ユニット13は、前記メモリを参照することにより、前記温度センサ11により得た温度における飽和水分値を検出するようになされている。また、乾燥値演算ユニット14は、前記飽和水分値と、湿度センサ12により得た数値に基づいて、前述の算出式に従って演算された展開環境の乾燥度を出力して、表示器16へ出力表示するとともに、前記手動/自動制御切替器が自動を選択されている場合には、前記乾燥度制御ユニットの制御を開始させるようになされている。
【0050】
また、乾燥度制御ユニットにおいては、乾燥値演算ユニット14において演算された乾燥度の結果を参照しつつ、この乾燥度の値を検体の展開環境として最適な乾燥値を示すように、前記定温水槽内のヒータ27への通電のON・OFFやタイマー27aを制御し、第1湿度調節板23及び第2湿度調節板24の開閉を自動とする機構を有する場合には、その開閉をも制御するように構成されている。
【0051】
次に、本実施形態の標本スライド作製装置を用いた標本スライドの作製方法について簡単に説明する。
【0052】
まず、スライドグラス1aを加熱状態にある恒温ブロック本体18aの上面に前記スライドガイド22の案内に従って載置する。次に、展開部カバー20を閉じて、検体のメタフェーズを展開させる展開環境を閉空間とし、その状態で、ポンプ制御ユニットの供給ポンプにより所定量の細胞浮遊液3を送出して滴下ピペット25を通してスライドグラス1aの上面に滴下させ、検体のメタフェーズを展開させる。
【0053】
このとき、閉空間とされた展開環境内においては、貯留槽26内に配置されたヒータ27に通電して貯留槽内に貯留された水を適温に加熱して適温水29とし、この適温水29にその下端部を浸ける熱伝達部18bを構成する板状フィンを通して恒温ブロック本体18a表面を適温に加熱する。それとともに、本実施形態においては、前記飽和水分値検出ユニット13および乾燥度演算ユニット14において算出され、表示器16に表示された乾燥度を確認しつつ、展開環境内の湿度を検体の展開に最適な乾燥度となるように調整する。本実施形態においては、具体的には、前記第1湿度調整板23の開閉を制御して、貯留槽26内の適温水29により、貯留槽26内に充満する過分な湿度を展開環境へ流通させることにより、常時管理されている前記乾燥度の数値を設定値とするように調整したり、あるいは、第2湿度調整板24の開閉を制御して、低い湿度とされた標本スライド作製装置1本体外と流通させることにより乾燥度を適切な値とするように制御する。このとき、必要であれば、前記ヒータ27に通電し、適温水29の温度調整や水蒸気の発生・加湿を行うようにする。なお、前記手動/自動制御切替器を通し、前記切替機が自動の場合には、この第1湿度調整板23および第2湿度調整板24の開閉を自動に行い得るように構成し、前記乾燥度制御ユニットを介して制御することもできることは前述の通りである。
【0054】
そして、このようにして整えられた展開環境内の乾燥雰囲気により標本スライド1上の検体を乾燥させる。
【0055】
このように標本スライド1の作製方法に係る関連パラメータとしての乾燥度を制御することによって、検体のメタフェーズを確実に適正形状とすることができ、誰にでも適正な標本スライド1を作製することができ、しかも標本スライド1の品質が安定することとなる。
【0056】
続いて、図9乃至図11は本発明の標本スライド作製装置の第2実施形態の基本構成を示す要部概略図である。
【0057】
本実施形態の標本スライド作製装置31の前記実施形態と特に異なる点は、恒温ブロック18を温度制御する定温水槽部として、前記貯留槽26の代わりに既製品であるウォーターバス32を用いて制御する構成とされている点にある。以下、前述の標本スライド作製装置17と異なる構成部分についてのみ簡単に説明する。なお、前記実施形態の標本スライド装置17と同様の部材については同符号を用い、説明を省略する。
【0058】
本実施形態の標本スライド作製装置31は、スライドグラス1aに検体を展開する展開装置33と、前述のウォーターバス32とを有している。
【0059】
前記展開装置33は、矩形状の外枠ケース33aを有しており、この外枠ケース33aは、一対の側壁間の上部中央に帯状に配置された恒温ブロック18と、この恒温ブロック18の一側方に形成される前記外枠ケース33aと恒温ブロック18との間の空隙を埋めるようにして、前記外枠ケース33aの側壁と連接させて一体形成された上板34と、この恒温ブロック18の他側方に形成される前記外枠ケース33aと恒温ブロック18との間の間隙に設けられ、前記恒温ブロック18を配設する側壁間に回転軸35によって軸支された一枚の板材からなる第1加湿調整板23とを有している。
【0060】
また、前記外枠ケース33aには、前記恒温ブロック18、上板34および第1加湿調整板23の上方に、検体を展開させるための閉空間を構成しうる展開部カバー20が開閉自在に蝶着されている。
【0061】
前記恒温ブロック18の上面には、複数枚のスライドグラス1aを並列配置可能とされており、前記スライドグラス1aの配置位置間には、隣位するスライドガラス1aに滴下される細胞浮遊液3の互いの侵入を排斥するセパレータ板としての機能をも有するスライドガイド22が形成されている。
【0062】
また、恒温ブロック18の裏面側には、前記展開装置33自体の脚部として前記ウォーターバス32内に立脚されるとともに、前記恒温ブロック18を介してスライドガラス1aにウォーターバス32内に貯留される適温水29から安定な熱量を付与する熱伝導フィンからなる熱伝達部18bが固着されている。
【0063】
また、前記上板34には、前述の第1実施形態と同様の乾燥度センサ15が配設されている。前記第1加湿調整板23は、前記回転軸35の両端部を外枠ケース33aの対向する側壁外に突出させるようにして軸支されており、この回転軸35の両端部に調整つまみ36が配設されており、この調整つまみ36を把持して回転させることにより、手動で前記第1加湿調整板32の回転を可能とされている。
【0064】
また、前記展開部カバー20の天井壁20bで、当該展開部カバー20を閉状態とした状態で前記第1湿度調整板23と対向する部分には、当該標本スライド作製装置31の内外を連通可能とする第2湿度調整板24がスライド自在に形成されている。また、前記天井壁20bには、前記恒温ブロック18の表面に並列載置される各スライドグラス1aの中央部に検体となる細胞浮遊液3を滴下可能にその先端を位置させた滴下ピペット25が配設されている。
【0065】
また、前記ウォーターバス32には適温水29が貯留されており、図示しない温度調節用のヒーターによって水温を一定に保持可能とされている。
【0066】
そして、前記熱伝導フィンからなる熱伝達部18bの下端部と、展開装置33の外枠ケース33aの全周下端部とが前記ウォーターバス32に貯留された適温水内に位置するように配置されている。
【0067】
このような構成の標本スライド作製装置31においても、前述の実施形態と同様に、検体が適正に展開した標本スライド1を作製することができる。そして、本実施形態の標本スライド作製装置31は既製品のウォーターバス32を利用するため、安価なものとすることができ、また、スライドグラス1aを複数、並列配置した構造においても小型化が図れる。
【0068】
また、図12および図13に示す標本スライド作製装置40は、遠心分離機44を使って低張処理、カルノア固定処理を連続的に実行して細胞収穫を行い、前述したように最良固定条件の乾燥度に調整された展開環境下において、細胞あるいは染色体標本スライド作製を自動実行する装置である。前記実施形態の標本スライド装置17と同様の部材については同符号を用い、説明を省略する。
【0069】
本実施形態の標本スライド作製装置40は、平面矩形状の基体41内の側方に、検体の固定を行う恒温ブロック18が配設されており、隣接されているスライドグラス供給カセット部42から、スライドグラス1aが複数枚ずつセットされたスライドカセット1bが恒温ブロック18の上面に供給されるようになっている。恒温ブロック18の奥側には、標本スライド1上に滴下される液状の検体を得る液状検体作製機構43が配設されている。この液状検体作製機構43は主として遠心分離機44と液状の検体を標本スライド1上に滴下させるXYZ可動型ピペット機構45とにより形成されている。
【0070】
一方のXYZ可動型ピペット機構45は、恒温ブロック18と遠心分離機44との左右両側に前後方向に平行な2本の高架レール46を設け、両高架レール46の間に架け渡した架橋レール47をその両端部に設けたロール48をもって高架レール46上を走行自在とし、この架橋レール47の上をロール49をもってピペット支持走行体50を走行自在に装着し、このピペット支持走行体50に滴下ピペット25を上下方向移動自在に設けて構成されている。
【0071】
また、他方の遠心分離機44を図14によって説明する。
【0072】
この遠心分離機44はモータ等の遠心回転機構51の回転軸52の開放端部に回転部材53を固定して形成されており、回転部材53の外周部には、6個の揺動バケット54を前記回転軸52を中心とする円周上に等間隔に配設している。そして、前記揺動バケット54には、スピッツ55がそれぞれ中心軸回りに回動自在に保持されている。また、前記遠心機位置検出機構56により各スピッツ55が所定の停止位置に停止したことを検出するように構成されている。具体的には、前記は回転軸52に固着されたセンサ円盤57aの外周に形成された図示しない停止位置マークをセンサ57によって検出するようになされている。
【0073】
なお、前記遠心分離機44の周囲には、図14に示すように、前記揺動バケット54に保持されたスピッツ55内に所定量の液状試薬(低張液やカルノア固定液)を注入する低張液用ピペット58とスピッツ55内から所定量の液状物を排出する廃液用ピペット59とが配設されている。低張液用ピペット58の位置には図14に示すようにカルノア固定液用ピペット60も配設されている。また、低張液用ピペット58の位置の下部には、撹拌上下機構62によって下方から上方に向かって伸延させられる把持部61によって停止している各スピッツ55の下端部を把持して上下動させ、前記揺動バケット54で正逆方向に軸回転させる図示しない駆動手段を有する攪拌機構63が配設されている。低張液用ピペット58には低張液試薬ボトル64内の低張液が輸送ポンプ65によって送給される。カルノア固定液用ピペット60には、酢酸ボトル66内の酢酸とメタノールボトル67内のメタノールとがそれぞれ輸送ポンプ68および69によって所定の比率(本実施の形態においては1:3)で搬送され、途中の2液混合部70において混合させられて送給される。排出用ピペット59からは廃液ポンプ74によってスピッツ管55内の廃液が吸い出されて廃液タンク71内に排出される。また、廃液部分においては、廃液レベル検出器72によってスピッツ管55内の廃液の量を検出できるように形成されている。
【0074】
そして、前記遠心回転機構51、遠心機位置検出器56、撹拌機構63、および輸送用ポンプ65、68、69は、それぞれ本標本スライド作製装置40の制御を行う制御部73と接続されており、前記制御部73において各部の動作が制御される。
【0075】
そして、本実施形態の標本スライド作製装置40は、前記乾燥度演算ユニット14および乾燥度制御ユニットを含む、乾燥度の自動制御装置80を有しており、図15はこれを模式的に示したものである。
【0076】
この図に示すように、本実施形態の自動制御装置80は、スライドグラス1aを定置させる恒温ブロック18の温度制御ループと乾燥度制御ループとからなり、温度制御ループは、恒温ブロック18の近傍に配置された温度センサ11、ヒータ81およびペルチェ冷却素子82を有する温度調節機構部83、温度制御演算回路(温度制御演算ユニット)84によって構成されている。また、乾燥度制御ループは、前記温度制御ループを含み、加湿用保水タンク85、ヒータ27、湿度センサ12、飽和水分値を求める飽和水分値検出ユニットを含む乾燥度演算ユニット14、および前記ヒータ81、27や温度調節機構部83への通電制御を行う乾燥度制御ユニットから構成される。
【0077】
このような構成の乾燥度自動調節装置80を本実施形態の標本スライド作製装置40が有することで、検体の展開環境を温度および乾燥度で自在に調整できるため、粘度の異なる細胞内液を持つ様々な有核細胞に適した標本作製の条件を提供できるものとなる。
【0078】
次に、本実施形態の作用について、図16乃至図18により説明する。なお、本実施形態の標本スライド作製装置における検体の展開環境の調整は、前述した方法に準じて行うものとし、その説明は省略する。
【0079】
図16は、本発明の標本スライド作製装置により、標本スライドグラスを作製するための第1ステージにおける処理を示すフローであり、図17は、第2ステージにおける処理を示すフロー、図18は、第3ステージにおける処理を示すフローである。
【0080】
まず、事前段階として、培養した細胞の浮遊液を前記遠心分離機44の各揺動バケット54に保持させる6本のスピッツ55に移す。
【0081】
その後、前記遠心分離機44を駆動し、1300回転/分で10分間遠沈させ、前述の遠心機位置検出装置56により、1個のスピッツ55(以下、この1個のスピッツ55に対する操作として説明する)を廃液用ピペット59の位置に停止させる(ステップST1)。
【0082】
そして、停止したスピッツ55に対し、前記廃液用ピペット59を、前記スピッツ55の上方から前記スピッツ55の内壁に当接させないようにして、前記スピッツ55内の上澄み液層中の所定深さまで廃液レベル検出器72を用いて挿入し、続いて、廃液ポンプ74を駆動し、前記上澄み液(約5ml)をスピッツ55内から吸い出して廃液タンク71に回収する(ステップST2)。
【0083】
そして、上澄み液の抽出が完了したら、前記廃液用ピペット59を前記スピッツ55内から抜き出し、続いて前記遠心機回転機構51を駆動して前記スピッツ55を低張液用ピペット58の位置まで移動させて、同位置において低張液用ピペット58から、輸送ポンプ65を駆動させることにより、所定量の5mlの低張処理液を注入し、その後スピッツ55をすりこぎ棒のように偏心撹拌させる(ステップST3)。
【0084】
このようにして、順次、スピッツ55を前記回転部材53の回転方向に1停止位置づつ移動させ、ステップST2とST3の処理を施す。
【0085】
その後、前記回転部材53を約15分間停止させるとともに温度を37℃に維持して低張処理を施す(ステップST4)。
【0086】
その後、低張液用ピペット58の位置における2回目の攪拌を全てのスピッツ55に対して順に行う(ステップST5)。
【0087】
また、2回目の攪拌が終了したスピッツ55に対してステップST4と同様の低張処理を施す(ステップST6)。
【0088】
その後、低張液用ピペット58の位置においてカルノア固定液用ピペット60から、輸送ポンプ66、67を駆動させることにより、第1回目の所定量の0.5mlのカルノア固定液を注入し、その後スピッツ55をすりこぎ棒のように偏心撹拌させる(ステップST7)。
【0089】
このようにして、順次、スピッツ55を前記回転部材53の回転方向に1停止位置づつ移動させ、ステップST7の処理を施す。
【0090】
その後、前記遠心分離機44を1300回転/分で10分間、遠沈させる(ステップST8)。
【0091】
次に、図17に示すように、前記遠心分離機44を停止した時点で、廃液用ピペット59の位置に停止しているスピッツ55に対し、ステップST2の手順1に回収する(ステップST9)。
【0092】
前記スピッツ55内から抜き出し、続いて前記遠心機回転機構51を駆動して前記スピッツ55を低張液用ピペット58の位置まで移動させて、同位置においてステップST7と同様に、カルノア固定液用ピペット60から、輸送ポンプ66、67を駆動させることにより、第2回目の所定量の3mlのカルノア固定液を注入し、その後スピッツ55をすりこぎ棒のように偏心撹拌させる(ステップST10)。
【0093】
このようにして、順次、スピッツ55を前記回転部材53の回転方向に1停止位置づつ移動させ、ステップST9とST10の処理を施す。
【0094】
全てのスピッツ55に対し攪拌まで終了したら、前記遠心分離機44を1300回転/分で6分間駆動し、遠沈させる(ステップST11)。
【0095】
そして、前記遠心分離機44を停止した時点で、廃液用ピペット59の位置に停止しているスピッツ55から、順次、ステップST9からステップST11までの処理を3〜4回繰り返す(ステップST12)。このとき、最終繰り返し回には、前記ステップST10におけるカルノア固定液の注入量を1.5mlとし、その後スピッツ55をすりこぎ棒のように偏心撹拌させ(ステップST10’)、その後、一旦停止して細胞濃度を目視検査してから、再び1.5mlのカルノア固定液を注入して前記ステップST10の要領で偏心攪拌させる(ステップST10”)。それから、前記ステップST11の工程に移行する。
【0096】
そして、この最後の遠心分離が終了したら、図18の処理に移る。
【0097】
図18のステップST13において、廃液用ピペット59の位置に停止しているスピッツ55から、順次、前述のテップST9およびST10における処理と同様の上澄み液の吸い出し処理を施す。
【0098】
その後、低張液用ピペット58の位置に停止しているスピッツ55に対し、カルノア固定液用ピペット60から、輸送ポンプ66、67を駆動させることにより、細胞浮遊液濃度調整のための最後のカルノア固定液を注入し、その後スピッツ55をすりこぎ棒のように偏心撹拌させる(ステップST14)。その後、XYZ可動型ピペット機構45を作動させて滴下ピペット25を停止しているスピッツ55内に挿入し、同スピッツ55内の細胞浮遊液3を滴下ピペット25内に0.1〜1mlだけ吸い込み・排出を繰り返してタッピング処理を施す(ステップST15)。
【0099】
その後、供給ポンプ33を駆動し、前記細胞浮遊液3を滴下ピペット25内に回収する(ステップST16)。そして、XYZ可動型ピペット機構45を駆動して滴下ピペット25をスピッツ55内から抜き出し、続いてXYZ可動型ピペット機構45を駆動して滴下ピペット25を標本スライド1のスポット位置の上部にまで移動させ、その後、XYZ可動型ピペット機構45を再び駆動させて、滴下ピペット25の先端を標本スライド1の上面直上まで移動させる。そして、供給ポンプ33の駆動により、スライドグラス19上に必要数滴の細胞浮遊液3を滴下ピペット25から滴下する(ステップST17)。
【0100】
このとき、展開サンプル毎に前記ステップST13からステップST17までの処理を全てのスピッツ55に対して繰り返し行うこととし、1つのスピッツ55から展開させるスライドグラス1aの全ての細胞展開が固定するまでは、他のサンプルについては静置させておく。
【0101】
その後、前述したような標本スライド作製装置に配置された恒温ブロック18により、図1に示す実施形態において説明した方法によって標本スライド1上の液状の細胞浮遊液3が良好に乾燥されて、適正形状を有するメタフェーズが形成される。
【0102】
このように、本実施形態によれば、標本スライド1上に滴下される液状の検体である細胞浮遊液3のカルノア液酢酸濃度を一定に保ち、精密な供給ポンプを用いて精確な滴下滴量を実現できるため、これら二つのパラメータを一定値に固定することができる。
【0103】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【0104】
【発明の効果】
以上述べたように本発明に係る標本スライド作製装置は、品質が安定している標本スライドグラスの作製を自動化し、大量生産することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の標本スライド作製方法における乾燥度の計測方法を示すブロック構成図
【図2】 乾燥度と細胞の広がり方を説明する説明図
【図3】 乾燥度が高い場合の細胞の広がり方を示す説明図
【図4】 図3の場合に得られる標本スライド例
【図5】 乾燥度が最適な場合の細胞の広がり方を示す説明図
【図6】 図5の場合に得られる標本スライド例
【図7】 乾燥度が低い場合に得られる標本スライド例
【図8】 本発明の標本スライド作製装置の第1実施形態を示す断面図説明図
【図9】 本発明の標本スライド作製装置の第2実施形態を示す要部平面説明図
【図10】 図9の標本スライド作製装置のX−X断面図
【図11】 図9の標本スライド作製装置のXI−XI断面図
【図12】 本発明の標本スライド作製装置の第3実施形態を示す断面図説明図
【図13】 図12の標本スライド作製装置の要部平面図
【図14】 本発明の標本スライド作製装置の第3実施形態における遠心分離器の構造を示す説明図
【図15】 本発明の標本スライド作製装置の第3実施形態における乾燥度自動制御装置の構造を示す説明図
【図16】 第3実施形態の標本スライド作製装置により、標本スライドグラスを作製するための第1ステージにおける処理を示すフローチャート
【図17】 同、第2ステージにおける処理を示すフローチャート
【図18】 同、第2ステージにおける処理を示すフローチャート
【図19】 従来の細胞浮遊液を固定する方法(火炎固定法)を示す概略図
【図20】 従来の細胞浮遊液を固定する方法(蒸気固定法)を示す概略図
【図21】 従来の細胞浮遊液を固定する方法(ホットプレート固定法)を示す概略図
【図22】 従来の細胞浮遊液を固定する方法(自然乾燥固定法)を示す概略図
【符号の説明】
1 標本スライド
1a スライドグラス
1b スライドカセット
2 ピペット
3 細胞浮遊液
4 滴下
5 バーナ
6 加熱器
7 容器
8 蒸気
9 ホットプレート
10 濡れ紙タオル
11 温度センサ
12 湿度センサ
13 飽和水分値検出ユニット
14 乾燥度演算ユニット
15 乾燥度センサ
16 表示器
17 標本スライド作製装置
18 恒温ブロック
18a 本体
18b 熱伝達部
19 面板
20 展開部カバー
20b 天井壁
21 加熱手段
22 スライドガイド
23 第1湿度調整板
24 第2湿度調整板
25 滴下ピペット
26 貯留槽
27 ヒータ
27a タイマ
28 排水用コック
29 適温水
31 (第2実施形態の)標本スライド作製装置
32 ウォーターバス
33 展開装置
33a 外枠ケース
34 上板
35 回転軸
36 調整つまみ
40 (第3実施形態の)標本スライド作製装置
41 基体
42 スライドグラス供給カセット部
43 液状検体作製機構
44 遠心分離機
45 XYZ可動型ピペット機構
46 高架レール
47 架橋レール
48 ロール
49 ロール
50 ピペット支持走行体
51 遠心回転機構
52 回転軸
53 回転部材
54 揺動バケット
55 スピッツ
56 遠心機位置検出機構
57 センサ
57a 円盤
58 低張液用ピペット
59 廃液用ピペット
60 カルノア固定液用ピペット
61 把持部
62 撹拌上下機構
63 撹拌機構
64 低張液試薬ボトル
65 輸送ポンプ
66 酢酸ボトル
67 メタノールボトル
68 輸送ポンプ
69 輸送ポンプ
70 2液混合部
71 廃液タンク
72 廃液レベル検出器
73 制御部
74 廃液ポンプ
80 乾燥度自動制御装置
81 (恒温ブロックの)ヒータ
82(恒温ブロックの)ベルチェ冷却素子
83 温度調節機構部
84 温度制御演算ユニット
85 加湿用保水タンク
Claims (4)
- 検体のメタフェーズを展開させるスライドグラスを載置するとともに安定な熱量を付与する恒温ブロック本体および前記恒温ブロック本体の底面に配設された熱伝達部からなる恒温ブロックと、
前記熱伝達部の一部を浸漬させる水を貯留させる貯留槽および前記貯留槽に貯留される水を適温に加熱するヒータからなる加熱手段と、
前記貯留槽の上部開口部の全面を覆うように配設され、前記恒温ブロック本体の上面を略水平に露出させるようして支承するとともに、前記恒温ブロック本体の近傍には前記スライドグラスに検体のメタフェーズを展開させる閉空間の乾燥度を計測するための温度センサおよび湿度センサが配設され、さらに、当該面板によって仕切られる両空間を連通可能とする第1湿度調整板が形成された面板と、
前記面板を底面とした閉空間を形成した状態における周壁と天井壁とから構成され、当該標本スライド作製装置1の内外を連通可能とする第2湿度調整板と、前記恒温ブロックに載置されるスライドグラスに検体となる細胞浮遊液を滴下可能とされた滴下ピペットが配設された展開部カバーと、
を有することを特徴とする標本スライド作製装置。 - 矩形状の外枠ケースと、
前記外枠ケースの一対の側壁間の上部中央に帯状に配置され、検体のメタフェーズを展開させるスライドグラスを載置するとともに安定な熱量を付与する恒温ブロック本体と、
前記恒温ブロック本体の裏面に配設され、加熱手段を構成するウォーターバス内に立脚され、前記恒温ブロック本体を介してスライドガラスに前記ウォーターバス内に貯留される適温水から安定な熱量を付与する熱伝導フィンからなる熱伝達部と、
前記恒温ブロック本体の一側方に形成される外枠ケースと前記恒温ブロックとの間の空隙を埋めるようにして、前記外枠ケースの側壁と連接させて一体形成されており、前記スライドグラスに検体のメタフェーズを展開させる閉空間の乾燥度を計測するための温度センサおよび湿度センサが配設された上板と、
前記恒温ブロック本体の他側方に形成される前記外枠ケース本体と恒温ブロックとの間の間隙に、開閉自在に設けられた第1加湿調整板と、
前記前記恒温ブロック本体、上板および第1加湿調整板を底面とした閉空間を形成した状態における周壁と天井壁とから構成され、当該標本スライド作製装置の内外を連通可能とする第2湿度調整板と、前記恒温ブロックに載置されるスライドグラスに検体となる細胞浮遊液を滴下可能とされた滴下ピペットとが配設された展開部カバーと、
前記熱伝達部の一部と前記外枠ケースの全周下端部とを浸漬させる適温水を貯留させるウォータバスと、前記ウォータバスに貯留される水を適温に保持するヒータとからなる加熱手段と、
を有することを特徴とする標本スライド作製装置。 - 遠心回転機構と、前記遠心回転機構に配設された複数個の揺動バケットに保持されたスピッツと、前記スピッツ内に液状試薬を注入可能とされた1乃至複数の給液用ピペットと、前記給液用ピペットに試薬ボトル内の液体を送給するための輸送ポンプと、前記スピッツ内から液状物を排出する廃液用ピペットと、廃液用ピペットから廃液を吸出して廃液タンク内に排出するための廃液ポンプと、各スピッツを把持して上下動させる撹拌上下機構と前記揺動バケットを正逆方向に軸回転させる駆動手段とを有する攪拌機構とを備えた遠心分離機と、
前記遠心分離機を用いて収穫した検体を、前記恒温ブロックに載置されたスライドグラス上に滴下可能とされたXYZ可動型ピペット機構と、
を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の標本スライド作製装置。 - 前記温度センサが検出した温度値における飽和水分値を、メモリに管理された同条件下における飽和水分値を参照して出力する飽和水分値検出ユニットと、
前記飽和水分値検出ユニットにおいて求められた飽和水分値と、前記湿度センサの実測の絶対湿度値とを用いて、
乾燥度[ Idry ]=飽和水分値[ Ws ]−絶対湿度値[ AbsH ]
の算出式に従い、乾燥度の値を出力する乾燥度演算ユニットと
を備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の標本スライド作製装置。
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