JP6476123B2 - 薄切片試料作製装置及び薄切片試料作製方法 - Google Patents
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Description
<1.構成について>
1−1.薄切片試料作製装置の全体構成
まず、図1を用い、本発明の実施の形態1に係る薄切片試料作製装置の全体構成について説明する。図1は、実施の形態1に係る薄切片試料作製装置100の全体的な構成を示す概略図である。
ここで、実施の形態1に係る薄切片試料作製装置100は、試料ブロック20をカッター41により薄切りして、薄切片試料24を作製し、作製した薄切片試料24をスライドガラス22に貼付する動作を自動的に且つ連続的に行う装置である。また、試料ブロック20は、試料台19上に載置され、被検体である試料20aをパラフィン等の包埋材20bの中に埋め込んだものである。試料20aとしては、例えば、人間や動物の組織などの生体試料や生検組織に関する試料等が挙げられる。この試料ブロック20の詳細については、後述する。
ここで、図2及び図3を用い、実施の形態1に係る試料ブロック20について、詳細に説明する。
まず、図2を用い、実施の形態1に係る試料ブロック20の構造について説明する。図2は、図1中の試料ブロック20の平面図である。
次に、図3を用い、実施の形態1に係る試料ブロック20の断面構造について説明する。図3は、図2中のI−Iの方向から見た縦断面図である。
1−3.異常検出部
図4を用いて、実施の形態1に係る異常検出部3について説明する。図4は、実施の形態1に係る異常検出部3を説明するための斜視図である。ここでは、異常検出部3は、カッター41で試料ブロック20を切削した際に生じる切削力を検出する、切削力検出部である。
図4に示すように、切削力検出部3は、搬送経路の上流側(−X方向側)において、カッター41と対向するようにホルダ固定部12の端部に当て止めして設置されるフォースセンサである。フォースセンサは、連結部品を介して搬送部1のベース板(図示せず)に固定されており、ベース板は搬送方向と同軸方向の直動ガイド(図示せず)を介してホルダ固定部12と連結されている。そのため、フォースセンサは、搬送経路に沿って、搬送部1に付随して移動する。
フォースセンサは、カッター41が試料ブロック20を切削する際に生じる切削力Nを検出して、これを所定の電圧に変換し、切削力データ信号FD(以下、単に「切削力FD」という。)として制御部10へ出力する。より具体的には、切削動作の際には、搬送方向(+X方向)に沿って、搬送部1によりカッター41と試料ブロック20とを相対的に移動させることにより、試料ブロック20を切削する。ここで、試料ブロック20は、搬送方向と直交する幅方向(±Y方向)において、試料台19が一対のホルダ11により挟まれて保持されることにより、ホルダ固定部12に固定されている。そのため、切削動作の際に発生する切削力Nは、搬送経路の下流側から上流側への向き(−X方向)に、ホルダ固定部12を介して切削力検出部3に加わり、フォースセンサにより検出される。
ここで、上記では、切削力検出部3として、フォースセンサを備える構成を一例に挙げて説明した。しかし、切削力検出部3は、上記構成に限られるものではない。そこで、図10を用い、切削力検出部3の別例を説明する。図10は、別例に係る切削力検出部3を備える薄切片試料作製装置の全体的な構成を示す概略図である。
次に、図5を用い、実施の形態1に係る薄切片試料作製装置100の薄切片試料作製処理について説明する。図5は、実施の形態1に係る薄切片試料作製装置100の薄切片試料作製処理を示すフローチャートである。
図示するように、実施の形態1に係る薄切片試料作製装置100の薄切片試料作製処理は、切削準備処理S01と、切削開始から切削完了までの間の切削異常を検出する異常検出処理S02と、薄切片貼付スライドガラス作製処理S03と、に大別される。なお、以下の動作は、制御部10が、上記各構成を制御することにより実行される。
まず、図5に示す切削準備処理S01について説明する。
はじめに、搬送部1は、試料ブロック収納部30から薄切り処理される試料ブロック20を順次取り出して、位置A上に搬送する。続いて、制御部10は、必要に応じて、当該試料ブロック20を位置A〜Bの間で往復搬送するように、搬送部1を制御する。
次に、図6に沿って、切削開始から切削完了までの間の切削異常を検出する異常検出処理S02について説明する。図6は、図5中の異常検出処理S02を示すフローチャートである。図示するように、切削準備処理S01の後、まず、ステップS21において、切り込み量などの各種パラメータを基に、切削異常を検出するためのしきい値を決定する。ここで、「しきい値」とは、カッター41の深さが、試料ブロック20の表面からの限界深さDTH以上のときに、カッター41による試料ブロック20の切削を停止させる値をいう。また、決定された当該しきい値は、制御部10が備える記憶部(図示せず)等のテーブルTAに格納される。後述するように、制御部10は、テーブルTA中のしきい値を参照し、フォースセンサにより検出される切削力FDが当該しきい値を超えるか否かに基づき、切削異常(深切り切削異常)であるか否かを判定する。
次に、図7を用い、実施の形態1に係るテーブルTAについて説明する。
上述したように、しきい値決定用の試料ブロックに対して、薄切片試料作製装置100により薄切り動作を行った結果、図7に示すテーブルTAを取得する。図7に示すテーブルTAは、フォースセンサから入力される切削力FDと、当該試料ブロック20の表面からの深さとの関係及びしきい値FDTHを表している。より具体的には、図7に示すテーブルTAは、フォースセンサから入力される切削力(…,FDA,…,FDG,…)と、試料ブロックの表面からの深さ(…,DA,…,DG,…)との関係及びしきい値FDTHとこれに対応する限界深さDTHを表している。取得したテーブルTAは、制御部10の記憶部(図示せず)等に記憶される。
図8は、試料ブロック20の表面からの各深さDA〜DGにおける、試料ブロック20の表面上のカッター41の位置と切削力FDとの関係を示す図である。ここでは、試料ブロック20の表面からの深さとして、深さDA〜DG(DA:5μm,DB:10μm,DC:30μm,DD:50μm,DE:100μm,DF:200μm,DG:300μm)を一例に挙げる。実施の形態1では、フォースセンサから出力される電圧を、アンプを用いて増幅している。ここでは、フォースセンサが検出する上記切削力Nとこれを変換する電圧Vとの関係は、0.95N/Vであるが、アンプの種類によりこの関係は変化する。試料ブロック20に関して、試料ブロック20の短手方向(±Y方向)の長さLYは24mmである。試料ブロック20の試料20aは、生検組織である。また、試料ブロック20の包埋剤20bは、その融点が56℃〜58℃のパラフィンである。さらに、切削速度は、40mm/secである。
次に、図9を用い、深切り切削異常が発生した場合のカッター41の各停止位置について、より詳細に説明する。
まず、図9(a)を用い、カッター41の切削開始位置について説明する。図9(a)では、カッター41が切削開始位置PSの状態にある。ここから、搬送方向(+X方向)に試料ブロック20が移動することにより、試料ブロック20の切削が開始される。
次いで、図9(b)を用い、カッター41の切削停止位置について説明する。ここでは、深切り切削異常を検出した場合において、試料ブロック20中のカッター41の刃先の先端位置PBが、切削開始位置から試料20aが埋め込まれた試料ブロック20中の位置PCに到達する前に、切削動作が停止する場合について説明する。
ここで、試料ブロック20中において、カッター41側における試料ブロック20の端部の位置をPAとし、深切り切削異常を検出して停止するカッター41の刃先の先端位置をPBとし、カッター41側における試料20aが埋め込まれた位置をPCとする。また、位置PAと位置PBとの間の距離を停止距離X0とし、位置PAと位置PCとの間の距離を包埋距離X1とする。
次いで、図9(c)を用い、薄切り部分22が剥離する前のカッター41の切削停止位置について説明する。ここでは、深切り切削異常を検出した場合において、カッター41で薄切りされた薄切り部分22が試料ブロック20から剥離する前に、切削動作を停止させる場合について説明する。
ここで、試料ブロック20中において、薄切り部分22が剥離しない限界の位置をPDとし、カッター41と対向する側の試料ブロック20の端部の位置をPEとする。また、位置PAと位置PDとの間の距離を剥離限界距離X2とする。
次いで、図9(d)を用い、薄切り部分22が試料ブロック20から剥離するカッター41の切削停止位置について説明する。ここでは、停止距離X0が剥離限界距離X2よりも大きい場合(X0>X2)、について説明する。
次に、図5に戻り、薄切片貼付スライドガラス作製処理S03について説明する。
まず、上記異常検出処理S02の後、図1に示すように、薄切りされた薄切片試料24は、切削位置Bの上方に供給されたキャリアテープ21に貼り付けられて、保持される。
以上説明したように、実施の形態1に係る薄切片試料作製装置100では、制御部10は、異常検出部3により切削異常が検出されるか否かを判定し(S23)、異常検出部3により切削異常が検出された場合、搬送部1の搬送動作を停止させ、カッター41による試料ブロック20の切削を停止させる(S25)。
上記実施の形態1,2では、異常検出部3の一例として、切削力FDを検出するフォースセンサや、駆動トルクを検出する駆動トルク検出部を備えることで、深切り切削異常を検出する構成を説明した。しかし、異常検出部3は、これらの構成に限られるものではない。
2 高さ検出部
3 異常検出部
4 切削部
5 供給リール
6 巻取リール
7 薄切片貼付部
8 スライドガラス搬送部
9 伸展部
10 制御部
12 ホルダ固定部
20 試料ブロック
20a 試料
20b 包埋剤
24 薄切片試料
30 試料ブロック収納部
41 カッター
TA,TB テーブル
100,100B 薄切片試料作製装置
Claims (9)
- 試料が包埋剤中に包埋された試料ブロックをカッターにより薄切りして薄切片試料を作製する薄切片試料作製装置であって、
前記試料ブロックを搬送する搬送部と、
前記カッターを備える切削部と、
前記試料ブロックの切削を開始してから、前記試料ブロックの切削が完了するまでの間において、切削異常を検出する異常検出部と、
少なくとも前記搬送部を制御する制御部と、を具備し、
前記制御部は、前記搬送部を制御して前記カッターと前記試料ブロックとを相対的に移動させることにより前記試料ブロックの切削を開始させ、前記異常検出部により切削異常が検出された場合、前記試料ブロックの切削を停止させると共に、
前記異常検出部は、前記カッターが前記試料ブロックを切削する深さが、予め設定した切削深さ以上のときに異常を検出する、薄切片試料作製装置。 - 前記異常検出部が切削異常を検出した場合、前記カッターで薄切りされた前記試料ブロックの薄切り部分が、前記試料ブロックから剥離する前に、前記試料ブロックの切削を停止させる、請求項1に記載の薄切片試料作製装置。
- 前記異常検出部が切削異常を検出した場合、前記試料ブロックの搬送方向において、前記カッターの刃先の先端位置が、切削開始位置から前記試料ブロックの試料が埋め込まれた位置に到達する前に、前記試料ブロックの切削を停止させる、請求項1に記載の薄切片試料作製装置。
- 前記異常検出部は、前記カッターで前記試料ブロックを切削した際に生じる切削力を検出する、切削力検出部である、請求項1に記載の薄切片試料作製装置。
- 前記制御部は、前記異常検出部により切削異常が検出されるか監視する際に、前記切削力検出部により検出された切削力が、所定のしきい値以上であるか否かを判定する、請求項4に記載の薄切片試料作製装置。
- 試料が包埋剤中に包埋された試料ブロックをカッターにより薄切りして薄切片試料を作製する薄切片試料作製方法であって、
前記カッターと前記試料ブロックとを相対的に移動させることにより、前記試料ブロックの切削を開始する第1ステップと、
前記試料ブロックの切削を開始してから、前記試料ブロックの切削が完了するまでの間において、前記試料ブロックの切削異常が発生するか否かを判定する第2ステップと、
前記第2ステップにおいて、切削異常が発生したと判定した場合、前記試料ブロックの切削を停止させる第3ステップと、を具備し、
前記第2ステップは、前記カッターが前記試料ブロックを切削する深さが、予め設定した切削深さ以上のときに、異常を検出する、異常検出ステップである、薄切片試料作製方法。 - 前記第2ステップにおいて切削異常が発生したと判定した場合、前記カッターで薄切りされた前記試料ブロックの薄切り部分が、前記試料ブロックから剥離する前に、前記第3ステップにおいて前記試料ブロックの切削を停止させる、請求項6に記載の薄切片試料作製方法。
- 前記第2ステップにおいて切削異常が発生したと判定した場合、前記試料ブロックの搬送方向において、前記カッターの刃先の先端位置が、切削開始位置から前記試料ブロックの試料が埋め込まれた位置に到達する前に、前記第3ステップにおいて前記試料ブロックの切削を停止させる、請求項6に記載の薄切片試料作製方法。
- 前記異常検出ステップは、前記カッターで前記試料ブロックを切削した際に生じる切削力が、所定のしきい値以上であるか否かを判定するステップである、請求項6に記載の薄切片試料作製方法。
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