CN101008590A - 自动切片设备 - Google Patents

Abstract

切片从多个样品团块连续切割，而即使连续操作也不太担心不能制造切片试样，同时没有手动干预。自动切片设备具有根据转换指令信号将依附在切割底座上的样品团块脱离并将新的样品团块依附在切割底座上的样品团块依附/脱离装置；通过相对于已经依附到切割底座上的样品团块相对运动刀具来切割具有预定厚度的切片的切割装置；观察已被切割的切片的观察装置；以及通过由观察装置获得的观察数据来判断切片是好是坏并在判断切片好时传递转换指令信号以便将样品团块转换到样品团块依附/脱离装置上的评估装置。

Description

自动切片设备

技术领域

本发明涉及一种自动切片设备和自动切片方法，所述设备和方法各自在制造物理化学试验、显微镜观察和类似情况中使用的切片试样时使用。

背景技术

物理化学试验和显微镜观察中使用的切片试样是其中其厚度是几个μm(例如3μm-5μm)的切片固定在例如载玻片的底板上的切片试样。通常，切片试样通过使用切片机制成。这里，关于利用切片机制造切片试样进行描述。

首先，在例如通过福尔马林固定的生物和动物的有机体已经进行石蜡替换，另外其周边通过石蜡固化，由此使得嵌置的团块处于团块状态。接着所述嵌置的团块设置到作为专用切片设备的切片机上，由此进行粗切割。通过这种粗切割，嵌置团块的表面变平滑，并且作为试验和观察的目标物品的嵌置有机样品暴露于该表面。

在这种粗切割完成之后，进行主切割。这是通过切片机所具有的切割刀片将嵌置团块非常薄地切片成所述厚度的过程。由此，可以获得切片。

随后，转换成延长由主切割获得的切片的延长过程。换言之，由于通过主切割形成的切片是如上所述已经切片成非常薄的厚度的切片，它变成褶皱状态或倒圆状态(例如类似于字母U)。由此，需要经由延长过程通过去除褶皱或倒圆而延长切片。

通常，它通过利用水和热水延长。在开始时，已经通过主切割获得的切片浸入水中。由此，去除切片的大褶皱或倒圆，同时防止嵌置有机体样品的石蜡的相互粘接。随后，切片浸入热水中。由此，由于切片变得容易延长，可以去除浸入水中不能完全去除的残留褶皱或倒圆。

并且，已经通过热水完成延长的切片通过例如载玻片的底板铲起，并且安装在底板上。顺便所说，此时，在如果延长不充分的情况下，通过与底板一起安装在热板和类似物上，将热量施加在切片上。由此，可以进一步延长切片。

最后，已经安装有切片的底板放入干燥器中并干燥。通过这种干燥，由于延长而依附的湿气蒸发，并且切片固定在底板上。因此，可以制造切片的试样。

如上所述制成的切片的试样用于生物和医药和类似的领域。除了过去一直沿用的由细胞形状诊断组织正常/异常的方法之外，近年来通过基因组科学的发展，越来越需要全面和有组织地观察基因或蛋白质的表现。为此，需要有效地制造越来越多的切片试样。但是，由于如上所述的大多数传统方法是需要高技术和经验的方法，它们只通过熟练工人的手工操作来实现，使其需要时间和努力。

由此，为了甚至少量地解决如此的缺陷，提供一种自动进行作为所述过程的一部分的粗切割过程和主切割过程的切片设备(例如，参考专利文件1)。

专利文件1：JP-A-2004-28910

此设备自动进行通过切割已经设定的嵌置团块来制造切片的过程、通过载体带承载已经制成的切片以便由此转换到载玻片上的过程以及将切片和载玻片一起承载直到延长装置进行延长为止的过程。

按照这种设备，可以减小工人的负担，并且可以尽可能消除工人造成的人为失误，使其可以制造良好的切片试样。

但是，在专利文件1描述的设备中，遗留了如下的问题。

即，虽然所述的设备是可以通过已经事先设置的嵌置团块自动制造切片，并且可以在完成其延长的状态下将切片固定在载玻片上，在操作设备时，出现不能预料的状态变化，例如相对于有机体样品的预处理情况、有机体样品的种类和切割方向的差别，使其非常难以在恒定状态下进行切割、随后的延长处理和类似过程。为此，虽然是自动设备，不能制造切片试样的可能性很高，不能连续操作该设备。

发明内容

考虑到以上情况进行了本发明，并且本发明的目的在于提供一种自动切片设备和自动切片方法，每种设备和方法可由多个样品团块连续切割切片，而即使连续操作也不太会担心不能制造切片试样，此外没有造成手动干预。

为了解决所述问题，本发明采用以下构造。

即，涉及本发明的自动切片设备的特征在于具有根据转换指令信号将依附在切割底座上的样品团块脱离并将新的样品团块依附在切割底座上的样品团块依附/脱离装置、通过相对于已经依附到切割底座上的样品团块相对运动刀具来切割具有预定厚度的切片的切割装置、观察已被切割的切片的观察装置以及通过由观察装置获得的观察数据来判断切片是好是坏并在判断切片好时传递转换指令信号以便将样品团块转换到样品团块依附/脱离装置上的评估装置。

按照本发明，对于已被切割的切片来说，判断是好是坏通过评估装置临时进行，并且在已经判断是好的情况下，通过样品团块依附/脱离装置转换到新的样品团块，由此从此新的样品团块切割切片，在判断是坏的情况下，从依附到切割底座上的样品团块再次切割切片。换言之，只在通过评估装置判断是好的情况下，从相同的样品团块再次切割切片，即使连续操作，也使得不能制造切片试样的担心非常小。

涉及本发明的自动切片设备的特征在于观察数据是通过经由表面照明拍摄已经布置在镜面反射介质的表面上的切片以及切片周围介质的图像来获得的图像数据。

按照本发明，在来自于表面照明的光施加在切片上的情况下，由于它是分散的，其反射光变弱。另一方面，在光施加在切片周围的介质上时，由于它均匀反射，反射光变强。因此，由于亮度差别，可以掌握切片的外部形状以及内侧孔的存在。

涉及本发明的自动切片设备的特征在于观察数据是经由透射照明拍摄布置在透明介质内的切片以及切片周围的透明介质的图像而获得的图像数据。

按照本发明，在来自于透射照明的光穿过切片时，由于光通过切片吸收并且分散，透射光变弱。另一方面，在光穿过切片周围的透射介质时，由于光几乎完全穿过，透射光变强。因此，由于亮度差别，可以掌握切片的外部形状以及内侧孔的存在。

涉及本发明的自动切片设备的特征在于通过根据亮度信息二进制处理图像数据而获得的光暗色数据(light-dark data)，评估装置判断切片是好是坏。

按照本发明，由于二进制处理切片的图像数据，可以暗色指示切片部分，并且亮色指示切片的外侧。由此，可以更加清晰地掌握切片的外部形状和类似信息。

涉及本发明的自动切片设备的特征在于评估装置通过将由观察装置获得的观察数据和事先输入的样品团块切割面数据比较来判断切片是好是坏，并且在已经判断切片是好的时，传递转换指令信号，使得样品团块转换到样品团块依附/脱离装置。

按照本发明，由于评估装置通过将由观察装置获得的观察数据和事先输入的样品团块切割面数据比较来判断切片是好是坏，因为具有变成判断它是好是坏的参考的样品团块切割面数据，判断它是好是坏容易进行。

涉及本发明的自动切片设备的特征在于评估装置通过将根据照明信息二进制处理图像数据而获得的光暗色数据和样品团块切割面数据比较来判断切片是好是坏。

按照本发明，由于通过二进制处理切片的图像数据，可以暗色指示切片位置，并且亮色指示切片的外侧，并且具有变成判断它是好是坏的参考的数据，判断它是好是坏容易进行。

涉及本发明的自动切片设备的特征在于在评估装置中，在将光暗色数据和样品团块切割面数据比较时，由光暗色数据获得的实际切片图像和由样品团块切割面数据获得的样品团块切割面图像根据面积因素、重心的位置因素以及图案匹配因素中的至少一个因素比较。

按照本发明，由于实际切片图像和样品团块切割面图像根据面积因素、重心的位置因素以及图案匹配因素中的至少一个因素比较，可以定量地表明样品团块切割面图像和实际切片图像之间的差别，使得判断切片是好是坏可容易进行。

涉及本发明的自动切片方法具有使得依附到切割底座上的样品团块脱离而将新的样品团块依附到切割底座上的样品团块依附/连接过程、通过相对于已经依附到切割底座上的样品团块相对运动刀具而切割具有预定厚度的切片的切割过程、观察已被切割的切片的观察过程以及通过将观察过程中获得的观察数据和已经事先输入的样品团块切割面数据比较来判断切片是好是坏的评估过程，并且其特征在于，在评估过程中判断是好的情况下，在转换到样品依附/脱离过程之后，顺序转换到切割过程、观察过程和评估过程，并且在评估过程中判断是坏的情况下，不转换到样品团块依附/脱离过程，而是再次顺序转换到切割过程、观察过程和评估过程中。

按照本发明，由于样品团块只在通过评估装置判断是好的情况下转换，并且在是坏的情况下，切片再次从相同的样品团块上切割，即使连续操作，不能制造切片试样的担心也很小。

按照本发明，即使连续操作，不能制造切片试样的担心也很小，切片可从样品团块上连续切割，而不造成手动干预。

附图说明

图1是表示按照实施例的自动切片设备的整个构造的视图；

图2是说明本发明实施例的观察装置的侧视图；

图3是本发明实施例的自动切片设备中控制系统的功能方框图；

图4是说明使用本发明实施例的自动切片设备的自动切片方法的流程图；

图5是说明通过本发明实施例的自动切片设备切割的切片的透视图；

图6A和6B是说明本发明实施例的自动切片设备中的评估装置的处理方法的视图；

图7是说明本发明实施例的自动切片设备中的评估装置的处理方法的视图；

图8是表示通过本发明实施例的观察装置的切片观察方法的实例的透视图；

图9是表示通过本发明实施例的观察装置的切片观察方法的另一实例的透视图；以及

图10是表示通过本发明实施例的观察装置的切片观察方法的又一实例的侧视图。

具体实施方式

此后，参考附图说明本发明的实施例。

图1是表示按照实施例的自动切片设备的整个构造的视图，图2是说明观察装置的侧视图以及图3是自动切片设备中控制系统的功能方框图。自动切片设备1具有包括根据转换指令信号使得依附到切割底座2上的样品团块3脱离并将新样品团块3依附到切割底座2上的团块处理机器人的样品团块依附/脱离装置4、相对于依附到切割底座2上的样品团块3相对运动刀具5由此切割具有预定厚度的切片6的切割装置7以及观察经由承载装置8承载的切片6直到水罐9的观察装置10。顺便说说，虽然多个样品团块3事先存放在团块保持库房11内，团块样品3制有固定在嵌置匣盒3a上的嵌置团块3b。

样品团块依附/脱离装置4是如下的装置，即根据来自于附图未示出的控制区段的指令信号从存放在团块保持库房11内的多个样品团决3中顺序选择所需样品团块3，并且将其供应到后面阶段的切割装置7的切割底座2上，并同时将从中切割切片6的样品团块3返回到团块保持库房11的预定位置。

切割装置7具有切割底座2和刀具5。切割底座2适用于沿着附图未示出的导轨在从样品团块依附/脱离装置4接收样品团块的团块接收位置(A)和通过刀具5切割依附到上部的样品团块3的切割完成位置(B)之间运动。顺便说说，图1表示切割底座2到达切割完成位置(B)的状态。另外，切割底座2的样品团块固定表面在水平平面上围绕相互垂直交叉的X-Y轴改变其斜度，并且由此调整成通过在任意方向上倾斜样品团块3来获得所需切割面。另外，刀具5制成使其高度可通过垂直运动机构调节，并且由此制成使得切片6的切割厚度可任意设置。

承载装置8是承载通过切割装置7切割的切片6的装置，并且利用通过负压将其抽吸依附到由支承柱转动支承的转动臂的尖端来承载切片6的装置、通过具有利用粘合剂或静电使其粘接的粘合剂部分的带来承载切片的装置和类似装置。

如图2所示，观察装置10具有施加平行于表面反射介质C(例如水)的表面法线的准直光的表面照明系统14、拍摄切片6及其周围的介质C的图像的例如CCD的图像拾取元件12以及具有平行于介质C的表面法线的光轴并在图像拾取元件1 2上形成来自于切片6及其周围介质的反射光的图像的图像形成透镜13。表面照明系统14包括形成平行光的表面光发射源14a以及将从表面光发射源14a辐射的平行光反射到切片6侧并且来自于切片6及其周围介质的反射光经由其中渗透的半透明反射镜14b。

顺便说说，作为光源，除了表面光发射源14a之外，它可以是造成来自于点光源的光穿过针孔和准直透镜由此将其变成平行光的光源。另外，表面光发射源14a以及半透明反射镜14b的位置设置成通过半透明反射镜14b弯曲到切片6侧的平行光垂直于介质C的表面运行。

在有关自动切片设备的控制系统的说明中，如图3所示，在切割装置7中设置切割控制区段15，该区段控制嵌置匣盒3a上的嵌置团块3b和切割嵌置团块3b的刀片之间的相对速度，并且控制刀片的进给量。样品团块依附/脱离装置4的控制部分和评估装置16分别电连接到切割控制区段15。评估装置16分别电连接到观察装置10上和样品团块依附/脱离装置4的控制部分上。

评估装置16是如下的装置，即通过将由观察装置10获得的观察数据和事先输入的样品团块切割面数据比较来判断切片6是好是坏，并且在判断切片是好的情况下，传递转换指令信号，使得样品团块转换到样品团块依附/脱离装置4。

接着，在参考图4的流程图的同时，说明使用具有所述构造的自动切片设备的自动切片方法。顺便说说，下面的过程都通过计算机而不通过手动自动进行。

首先，样品团块3通过样品团块依附/脱离装置4设置在切割底座2上(步骤S1)。如果设置完成，有关此动作的信息以信号的形式从样品团块依附/脱离装置4的控制部分输出到切割装置7的切割控制区段15，通过切割装置7开始粗切割，嵌置团块3b的表面形成平滑表面，并且作为试验或观察的主体的嵌置有机体样品暴露于该表面(步骤S2)，并转换到主切割，而且嵌置团块3b的切割表面通过其高度已经调节的刀具5非常薄地切片成预定厚度(步骤S3)。

随后，已经获得的切片6通过承载装置8承载到水罐9，并且在切片6如图5所示延长时，观察切片6(步骤S4、S5)。即，经由观察装置10的表面照明通过图像拾取元件12拍摄水表面上悬浮的切片6及其周围水的图像。

此时，在来自于表面照明的光施加在切片6的情况下，由于切片表面存在的某些不规则性，光分散或吸收，从中反射的光变弱。另一方面，在光施加在切片6周围的介质(图5中的水表面)上时，由于它均匀反射，反射光变强。为此，如图6A所示，获得其中切片6所在位置与其周边相比暗色显示的图像。

顺便说说，在此图像中，符号Za表示水表面部分，Zb表示切片部分，Zba表示切片内的有机体样品部分，Zbb表示切片内的破碎部分以及Zbc表示其中没有切片的部分。

已经获得的图像以图像数据的形式发送到评估装置16。在评估装置16中，根据照明信息，将已经从观察装置10发送的图像数据进行二进制处理，获得的光暗色数据与样品团块切割面数据比较，并且判断已经切割的切片6是好是坏(步骤S6)。

即，例如从沿着图6A所示的图像中的线A-A’的部分获得如图6B所示的照明信息，并且相对于这种照明信息，进行二进制处理，使得将事先设置的极限数值D形成参考，其亮度高于D的部分变白，并且其亮度低于D的部分变黑。通过这种处理获得的图像表示在图7中。这种图像的光暗色数据以及事先输入的样品团块切割面数据根据面积因素、重心的位置因素以及图案匹配因素中的至少一个因素比较。

由此，可以判断切片6是否具有缺陷，例如由于切片6的褶皱和缺口造成的外部尺寸异常、切片断裂以及石蜡部分中缺乏有机体样品。

例如，在通过面积因素比较时，通过图7所示的光暗数据中黑色表示的面积(切片面积(a×b))以及已被切割的样品团块事先输入面积比较，并且如果黑色表示的面积(切片面积)例如是已被切割的样品团块面积的95％或更多时，判断是“好”的，并且在小于95％的情况下，判断是“坏”的。

另外，在通过重心的位置因素比较时，判断图7黑色所示的部分的重心位置偏离样品团块的切割部分的重心位置的程度，如果偏离量低于特定数值，判断是“好”的，并且如果偏压量超过特定量，判断是“坏”的。

另外，在通过图案匹配因素比较时，图像分成特定尺寸，并且在各自分割的部分中，判断图像是否重合。并且判断图像不重合的部分相对于总体的比例，并且如果此比例低于特定数值，判断是“好”的，并且如果比例超过特定树数值，判断是“坏”的。

对于所述的三种判断因素来说，可以采取其中一种、两种或全部三种。例如，在采用三种的情况下，如果三种判断因素中的两种是“好”的，可以得到的判断是“好”的，并且在三种判断因素都是“坏”的或者只有一种判断是“好”的而其它两种判断是“坏”的，可以得到的判断是“坏”的，使其组合是任意的。

顺便说说，由于判断如此切割的切片是好是坏主要通过图像数据中的照明数据来进行，作为表面照明系统14的光源，希望发射蓝色系统光的光源，其中显著出现分散现象，并且其波长短。

在通过评估装置判断是“好”的情况下，随后转换到步骤S7，并且判断是否具有必须随后处理的样品团块，并且在具有必须随后处理的情况下，传递转换指令信号，使得样品团块3从评估装置16转换到样品团块依附/脱离装置4。由此，在样品团块依附/脱离装置4中，脱离当前存在的样品团块(步骤S8)，并且将新样品团块设置在切割底座2上(步骤S1)。随后，重复步骤S1-S6。另一方面，在步骤S7中判断不存在必须处理的样品团块的情况下，处理结束。

另外，在步骤S6中，在通过评估装置16的判断是“好”的情况下，进行计数，并且判断计数是否达到预定数值(步骤S9、S10)。即，此计数是表示进行多少次主切割的数量。在计数没有达到预定数值的情况下，转换到步骤S3，并且再次进行主切割。另一方面，在即使达到预定数值的情况下，认为在样品团块3中已经不存在切割量，并且在传递错误指示输出信号转换结束(步骤S11)。顺便说说，在完成粗切割的时刻，表示主切割次数的数值n重新设置成“0”。

顺便说说，随后按照需要，在水罐9上悬浮的切片6通过彩色玻璃铲起，并且随后切片试样经由热水延长过程和干燥过程制造。

如果是类似于此的自动切片方法，由于样品团块3只在通过评估装置16判断是“好”的情况下转换并且在“坏”的情况下从相同的样品团块3上再次切割切片6，即使连续操作，不能制造切片试样的担心也非常小。

另外，可以从事先存放在团块保持库房11内的多个样品团块3连续切割切片6。

例如，在该实施例中，对于已经获得的切片6来说，为了通过评估装置16进行“好”或“坏”的判断，虽然通过悬浮在水罐9上的切片6进行判断，即水延长之后的切片，作为主体，不局限于此，可以通过刚好完成切割的切片进行判断，或者在热水延长之后以及使用热板的延长之后的切片6作为主体。

另外，在该实施例中，对于观察来说，虽然存放在水罐9内的水用作安装有切片6的镜面反射介质，但不局限于此，并且可以采用例如图8所示的载玻片，或者可以例如利用带22，带具有由图9所示镜面抛光的金属薄片制成的安装部分22a。

另外，在该实施例中，在评估装置16中，为了与通过观察装置获得的观察数据比较，虽然事先手动输入的样品团块切割面数据作为参考，但不局限于此，并且可以通过图1交替长短虚线表示的例如CCD的图像拾取装置23拍摄已被切割的样品团块的图像，以及从该图像获得的样品团块3的外部形状的图像数据用作参考。

另外，在该实施例中，虽然通过评估装置16将由观察装置10获得的观察数据和事先输入的样品团块切割面数据比较来判断切片是好是坏，但不局限于此，可以只通过由观察装置10获得的观察数据来判断切片6是好是坏。在这种情况下，通过切片6的外部形状是否变成直线或曲线、在切片6内是否存在没有有机体样品的孔或类似情况作为参考，来进行是好是坏的判断。

当然，同样在只通过由观察装置10获得的观察数据来判断切片6是好是坏的情况下，可以根据经由二进制处理观察数据而获得的光暗色数据进行判断。

另外，在该实施例中，为了获得判断切片是好是坏的观察数据，虽然布置在镜面反射介质表面上的切片图像通过利用表面照明系统14辐射的光使其和周围介质一起拍摄来获得，但不局限于此，并且如图10所示，布置在透明介质D(例如载玻片、透明带和相应类似物)的表面内侧和上部的切片6的图像可通过利用透射照明系统24辐射的光使其和周围介质一起拍摄来获得。顺便说说，作为透射照明系统24的光源24a，足够的是具有一种能够均匀照明将被辐射的物品的例如表面光发射元件的构造，并且不需要平行光。另外，在通过透射照明系统24辐射的情况下，在切片6在某种程度上很薄时，由于光透射切片6本身，会担心难以检测。在这种情况下，可以通过将图像拾取元件12的分辨能力增加到例如大约10-16比特来解决。

Claims (8)

1.一种自动切片设备，其特征在于，具有：

根据转换指令信号将依附在切割底座上的样品团块脱离并将新的样品团块依附在切割底座上的样品团块依附/脱离装置；

通过相对于已经依附到切割底座上的样品团块相对运动刀具来切割具有预定厚度的切片的切割装置；

观察已被切割的切片的观察装置；以及

通过由观察装置获得的观察数据来判断切片是好是坏并在判断切片好时传递转换指令信号以便将样品团块转换到样品团块依附/脱离装置上的评估装置。

2.如权利要求1所述的自动切片设备，其特征在于，观察数据是经由表面照明通过拍摄已经布置在镜面反射介质表面上的切片以及切片周围介质的图像来获得的图像数据。

3.如权利要求1所述的自动切片设备，其特征在于，观察数据是经由透射照明拍摄布置在透明介质内的切片以及切片周围的透明介质的图像而获得的图像数据。

4.如权利要求1所述的自动切片设备，其特征在于，根据亮度信息通过二进制处理图像数据而获得的光暗色数据，评估装置判断切片是好是坏。

5.如权利要求1-3任一项所述的自动切片设备，其特征在于，评估装置通过将由观察装置获得的观察数据和事先输入的样品团块切割面数据比较来判断切片是好是坏，并且在已经判断切片是好的时，传递转换指令信号，使得样品团块转换到样品团块依附/脱离装置。

6.如权利要求5所述的自动切片设备，其特征在于，评估装置通过将根据照明信息二进制处理图像数据而获得的光暗色数据和样品团块切割面数据比较来判断切片是好是坏。

7.如权利要求6所述的自动切片设备，其特征在于，在评估装置中，在将光暗色数据和样品团块切割面数据比较时，由光暗色数据获得的实际切片图像和由样品团块切割面数据获得的样品团块切割面图像根据面积因素、重心的位置因素以及图案匹配因素中的至少一个因素比较。

8.一种自动切片方法，包括：

使得依附到切割底座上的样品团块脱离而将新的样品团块依附到切割底座上的样品团块依附/连接过程；

通过相对于已经依附到切割底座上的样品团块相对运动刀具而切割具有预定厚度的切片的切割过程；

观察已被切割的切片的观察过程；以及

通过将观察过程中获得的观察数据和已经事先输入的样品团块切割面数据比较来判断切片是好是坏的评估过程；

其特征在于，在评估过程中判断是好的情况下，在转换到样品依附/脱离过程之后，顺序转换到切割过程、观察过程和评估过程，以及

在评估过程中判断是坏的情况下，不转换到样品团块依附/脱离过程，而是再次顺序转换到切割过程、观察过程和评估过程。

Images