CN116507899A - 可变功率冷微波组织处理器 - Google Patents

Abstract

提供了一种利用流通式处理和包埋技术快速包埋细胞的方法和设备。使用冷却系统的微波加热过程用于使试剂和组织样本在过程期间保持在预定温度。这种流通式处理使包埋期间细胞回收和提取的效率最大化，从而减少了所需的细胞样本量，使处理时间量最小化，并且使包埋所需的试剂量最小化。

Description

可变功率冷微波组织处理器

技术领域

本发明总体上涉及用于制备用于显微镜检查的细胞的方法和装置，并且特别涉及用于将细胞和组织包埋在固体基质中以供随后切片机切割的组织处理。

背景技术

许多疾病过程只能在使用光学显微镜进行组织学或细胞学检查的基础上进行诊断。例如，需要对细胞进行直接病理学分析以确定肿瘤是良性还是恶性的。此类分析需要样本组织的薄切片，这是通过首先将组织包埋在固体材料中(此过程被称为组织处理)、随后将包埋的组织用切片机切割来获得的。组织处理包括以下步骤：(1)从样本中去除水。为做到此点，使用可与水混溶的脱水试剂(通常为醇)来去除水。使脱水试剂多次扩散进出样本组织以去除组织的水分。此步骤被称为脱水步骤。(2)将脱水剂替换为透明试剂，可与醇混溶的二甲苯通常用于此过程。在此步骤中，所有脂肪物质也被溶液去除。(3)最后，将透明试剂二甲苯去除并更换为组织学物质，该组织学物质通常为石蜡，其可与二甲苯混溶，但不与大多数醇或水混溶。然而，在脱水步骤之前，必须将组织样本在固定试剂中浸泡以防止自溶、腐败及其他不想要的细胞变化。存在多种组织学固定剂。最常用的固定剂为10％中性缓冲(NB)甲醛溶液。

组织处理通常在名为组织处理器(Tissue Processor)的仪器上进行。当前处理器的问题之一是其完成这些过程所花费的时间。通常，其无论如何要花费8-16小时以完成过程，因为组织处理器中的水、醇、脂肪和二甲苯都是耗时长久的。周转时间是病理学中的一项重要质量指标，平均而言，约四分之一(24％)的常规病理学病例没有如期报告，并且没有达到美国病理学家学会(CAP)标准周转时间的接受水平，该标准周转时间规定至少90％的常规病理学病例应当在两天内报告和验证。

由于血供和氧的失去、代谢产物的积累、自溶酶的作用以及细菌的腐败作用，从身体中去除的组织样本将会分解。在此过程中还存在其他困难，包括：组织的柔软性使得切片过程非常困难；组织没有清晰的光学对比度以进行良好的形态学检查，并且组织不能用作媒染剂。

当前过程的另一项问题是它们使用福尔马林作为固定试剂来保存组织样本。福尔马林是一种危险化学品。它是一种强效的无色物质，通常在医院和医学实验室用作消毒剂和解剖标本的防腐剂。它的毒性已有详细记录，因为它可能会引发严重的过敏反应，比如呼吸困难、哮喘发作、呼吸道刺激、头痛和流泪/眼睛灼痛等。福尔马林是皮肤刺激物、致癌物质，如果摄入可以是致命的。

免疫组织化学(IHC)通常用于诊断病理学以检测感染因子、免疫表型肿瘤细胞和预测肿瘤疾病。福尔马林固定被认为是IHC的限制因素，因为福尔马林可以使抗原交联并掩盖表位。据推测，长时间的福尔马林固定会导致抗原检测能力下降。消除福尔马林可能会显著改善IHC结果。本发明旨在解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种利用流通式处理和包埋技术快速包埋细胞的方法和设备。本发明的组织处理方法包括以下步骤。将组织样本放置在特别设计的微波炉内部，该微波炉与冷却循环相连。将微波炉用固定试剂填充，并且将该固定试剂加热到40℃至60℃范围内的设定温度。随后在微波炉中，通过使固定试剂循环通过温度控制器系统而将温度保持在该设定温度。随后将固定试剂去除并替换为第一脱水试剂，随后将该第一脱水试剂加热至40℃至60℃范围内的设定温度。同样，使液体温度保持恒定。通过以下方式重复该过程：排出第一脱水试剂并且先将其替换为第二脱水试剂，随后替换为透明剂。一旦将组织样本用透明剂包埋，就将它们转移至石蜡炉。将石蜡炉用石蜡填充，加热整个系统，直到石蜡替换透明剂，得到石蜡包埋的组织。

这种流通式处理使包埋期间细胞回收和提取的效率最大化，从而减少了所需的细胞样本量，使处理时间量最小化，并且使包埋所需的试剂量最小化。该方法和设备还自动地将细胞放置在细胞块中需要切片的平面上，而不用载体物质稀释它们。此外，该方法和设备最小化或消除了细胞块标记错误或者两个不同细胞样本之间的交叉污染的可能性。最后，该方法允许定制和标准化细胞保存或细胞包埋条件，促进了细胞研究。

本发明的第一目的是提供一种提供优越的组织标本质量的方法。

本发明的第二目的是完全消除过程中的福尔马林和二甲苯。

本发明的第三目的是通过单一协议处理任何种类的组织(甚至脂肪组织)和任何密度。

本发明的第四目的是提供一种封闭和密封的试剂容器，用于增加使用者的安全性。

本发明的第五目的是提供短的处理时间(将当前时间减少45％至85％)。

本发明的第六目的是消除用于正确IHC染色的抗原修复步骤。

本发明的第七目的是提供一种用于保护组织结构的低温方法。

本发明的第八目的是通过仅使用4种试剂、降低技术人员成本和缩短处理时间来获得成本有效的系统。

本发明的第九目的是通过消除组织分类和协议选择误差来减少分析前误差。

附图简单说明

从以下详细描述结合附图可以更全面地理解本发明，其中：

图1是本发明组织处理方法的一个实施方式的详细视图。

具体实施方式

本发明提供了一种制备用于用切片机切片的细胞块的组织处理方法和设备。本发明的组织处理设备10被设计为流通式系统，如图1所示。该系统包括微波加热处理炉100，其用于接收组织样本架28的篮子20。该处理炉用于接收各种流体，包括固定剂、脱水试剂(醇)和透明试剂等，这些流体被保持在固定试剂容器110、脱水试剂容器111和112以及透明试剂容器113中，并且分别通过具有球阀121、122、123和124的流动路径与炉连接。

固定过程

固定试剂包括：(1)磷酸盐缓冲盐水+0.1g/L至1.0g/L百里香酚，或(2)低浓度的0.1％至1％ NB福尔马林。

在固定中：在该过程的步骤一中，将组织样本30放置在处理炉100中，通过使用真空泵105在处理炉100内部产生的负压将固定试剂110转移到该处理炉中。通过打开阀141产生负压，从而在处理炉中产生200mbar至700mbar的负压。打开固定剂流动管线的阀121，以允许固定剂填充炉。液位计FL1、FL2和FL3测量液位。试剂的液位由液位传感器FL3控制。当试剂达到预定液位时，真空停止工作，并且球阀121关闭。可以使用各种液位传感器，包括电容传感器或光纤传感器。功率在200瓦至700瓦范围内的可变功率微波通过PTFE密封的窗口将能量发射到炉的腔室中。搅拌电机102开始以40rpm到400rpm的速度工作。此时，将试剂通过微波100加热到40℃至50℃的温度，组织样本架通过具有电机102的转盘101开始以50-100rpm的速度旋转，以防止出现热点和保持热均匀性。当试剂温度达到预定点(40℃至50℃)时，打开阀126和127，循环泵161开始工作以消除试剂过热，同时微波正在工作。微波的功率根据液位进行调节。当固定过程的持续时间达到设定值时，试剂转移到废料容器114。

具有帕尔贴制冷器或带有PWM(脉冲宽度调制控制)的风扇(气流)181的冷却系统170将试剂温度保持在预定温度，同时微波仍在工作。当固定时间达到预定固定时间时，关闭微波并且打开阀125，允许流体从处理炉100转移到废料容器114。当所有液位传感器FL1、FL2和FL3都关闭时，关闭冷却系统170的阀125和126和127，并且关闭循环泵161。

脱水过程1

脱水试剂：乙醇80-95％。异丙醇80-95％。

脱水步骤1：真空105和阀141打开，在处理炉中产生200mbar至700mbar的负压。阀122打开，脱水试剂111转移至处理炉100，同时流量传感器打开。一旦流量传感器FL3被打开，则关闭真空并且关闭阀122。搅拌电机102开始以40rpm至400rpm的速度工作。200瓦至700瓦的可变功率微波经由PTFE密封的窗口发射到腔室中。微波使试剂变温热，当温度达到20℃至60℃的预定脱水温度时，打开冷却管线阀126和127，循环泵161开始工作。具有帕尔贴制冷器或带有PWM的风扇(气流)181(脉冲宽度调制扇)的冷却系统将试剂温度保持在预定值，同时微波仍在工作。当脱水时间达到预定脱水步骤1时间时，微波关闭，阀125打开。流体从处理炉转移至废料容器，当所有流量传感器FL1、FL2和FL3关闭时，废料罐阀125以及冷却管线阀126和127关闭并且循环泵161关闭。

脱水过程2

脱水试剂：乙醇99.9％和异丙醇99.9％

脱水步骤2：在第二脱水过程中，真空系统和阀141打开并且在处理炉中产生200mbar至700mbar的负压。阀112打开，脱水试剂转移至处理炉，直到所有流量传感器FL1、FL2和FL3打开，此时真空和流量阀123关闭。搅拌电机102开始以40rpm至400rpm的速度工作。200瓦至700瓦的可变功率微波将能量通过PTFE密封的窗口发射到炉的腔室中。微波使试剂变温热，当温度达到20℃至60℃的预定脱水步骤2的温度时，打开阀126和127，循环泵161开始工作。具有帕尔贴制冷器或具有带有PWM控制的风扇(气流)181的冷却系统170将试剂温度保持在预定的设定值，同时微波仍在工作。当脱水时间达到预定脱水步骤2的时间时，微波关闭，阀125打开。流体从处理炉转移至废料容器114，直到所有液位传感器FL1、FL2和FL3关闭，随后冷却系统的阀126和127关闭，循环泵关闭。

透明过程：

透明试剂:(1)5％至95％己烷，+5％至95％的99.9％异丙醇。(2)5％至95％庚烷，5％至95％的99.9％异丙醇。(3)5％至95％己烷，5％至95％庚烷，+5％至95％的99.9％异丙醇。

透明过程步骤：打开真空105，并且打开阀141，在处理炉中产生200mbar至700mbar的负压。打开阀113，透明试剂转移至处理炉，同时液位传感器FL1、FL2、FL3检查真空液位。搅拌电机开始以40rpm至400rpm的速度工作。可变功率微波将200瓦至700瓦能量经由PTFE密封的窗口发射到腔室中。微波使试剂变温热，当温度达到预定透明温度设定值(20℃至60℃)时，冷却流管线阀126和127打开，循环泵开始工作。当透明时间达到预定透明时间时，微波关闭，阀125打开。流体从处理炉转移至废料容器，当所有液位传感器FL1、FL2、FL3关闭时，随后阀125、126和127关闭，循环泵关闭。

石蜡处理过程

石蜡处理步骤：一旦透明步骤完成，则将篮子转移至石蜡炉200。在石蜡步骤中，将组织架以50rpm至100rpm的速度旋转以实现热均匀性。熔融的石蜡从石蜡容器115转移到石蜡炉200和真空中。加热器开始工作以降低组织中残余透明试剂的沸点从而将其替换为熔融的石蜡。在指定时间后，石蜡转移回石蜡容器115中，并且通过第二石蜡容器116重复相同过程。在该过程结束时，组织准备好进行包埋。

本发明的组织处理方法相对于当前可用的方法具有几个优点。一个是其显著减少了处理时间。另一个是其不使用福尔马林和二甲苯，这两者都是环境有害的物质。该方法还可以全部在同一循环中通过单个协议处理各种各样的组织样本。该方法还消除了用于正确IHC染色的抗原修复步骤。

本发明的方法由于保持了低流体温度而被称为冷微波(VCM)组织处理器。该过程大大缩短了从样本接收到诊断的时间，而不损害组织学切片的整体质量。这允许在同一天进行活检和明确的手术，从而减少患者花费和在家与转诊中心之间多次旅行的需求。

前述内容被认为仅仅是对本发明原理的说明。此外，由于本领域技术人员将能容易地想到许多修饰和改变，不希望将本发明限制于所示和所描述的确切结构和操作，因此，所有合适的修饰和等同范围可以被认为落入本发明范围内。

关于以上描述，应该认识到，本发明的部件在尺寸、形状、形式、材料、功能和操作方式、组装和使用方面的最佳关系对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且所有与附图中所示和说明书中所述的关系等同的关系都旨在包括在本发明中。

Claims (11)

1.一种组织处理方法，所述方法包括以下步骤：

a)将一个或多个组织样本放置在微波炉中；

b)将所述微波炉用固定试剂填充到预定液位；

c)将所述固定试剂通过所述微波炉加热到40℃至60℃范围内的温度并将其在该温度下保持预定时间量；

d)将所述固定试剂循环通过温度控制器系统以保持其在所述微波炉中温度恒定，并且防止所述微波炉在工作时过热；

e)将所述固定试剂从所述炉中排出；

f)将所述微波炉用第一脱水试剂填充到预定液位；

g)将所述第一脱水试剂通过所述微波炉加热至40℃至60℃范围内的温度并将其在该温度下保持预定时间量；

h)将所述第一脱水试剂循环通过温度控制器系统以保持其在所述微波炉中温度恒定，并且防止所述微波炉在工作时过热；

i)将所述第一脱水试剂从所述炉中排出；

j)将所述微波炉用第二脱水试剂填充到预定液位；

k)将所述第二脱水试剂通过所述微波炉加热至40℃至60℃范围内的温度并将其在该温度下保持预定时间量；

l)将所述第二脱水试剂循环通过温度控制器系统以保持其在所述微波炉中温度恒定，并且防止所述微波炉在工作时过热；

m)将所述第二脱水试剂从所述微波炉中排出；

n)将所述微波炉用透明剂填充到预定液位；

o)将所述透明剂通过所述微波炉加热到40℃至60℃范围内的温度并将其在该温度下保持预定时间量；

p)将所述透明剂循环通过温度控制器系统以保持其在所述微波炉中温度恒定，并且防止所述微波炉在工作时过热；

q)将所述透明剂从所述微波炉中排出；

r)将所述一个或多个组织样本转移到石蜡炉中；

s)将所述石蜡炉用石蜡填充到预定液位；

t)加热所述石蜡和所述一个或多个组织样本，同时将它们以约50rpm至100rpm的速度旋转以实现热均匀性；

u)用石蜡替换所述一个或多个组织样本中的透明试剂；

v)将所述石蜡从所述石蜡炉中排出；以及

w)用石蜡包埋组织。

2.如权利要求1所述的组织处理方法，其中，通过在所述微波炉中产生负压将所述固定试剂转移到所述微波炉。

3.如权利要求1所述的组织处理方法，其中，所述微波炉和所述石蜡炉中的负压介于200mbar至700mbar之间。

4.如权利要求1所述的组织处理方法，其中，所述固定试剂包括0.1-1.0g/L的百里香酚的磷酸盐缓冲盐水和0.1-1％NB的福尔马林。

5.如权利要求1所述的组织处理方法，使转盘以40rpm至400rpm的速度旋转。

6.如权利要求1所述的组织处理方法，其中，所述第一脱水试剂包括80-95％的乙醇和80-95％的异丙醇。

7.如权利要求1所述的组织处理方法，其中，所述第二脱水试剂包括99％的乙醇和99％的异丙醇。

8.如权利要求1所述的组织处理方法，其中，所述透明试剂包括以下任一项：

a)5％至95％己烷，+5％至95％的99.9％异丙醇；

b)5％至95％庚烷，5％至95％的99.9％异丙醇，和

c)5％至95％己烷，5％至95％庚烷，+5％至95％的99.9％异丙醇。

9.如权利要求1所述的组织处理方法，其中所述石蜡炉是微波加热炉。

10.一种组织处理系统，包括：

a)微波炉，用于接收组织样本篮和接收各种流体，其中所述微波炉的功率是可调节的，其中

(i)所述微波炉配备有转盘，所述转盘具有能够以50rpm至

100rpm的速度旋转的电机，以防止出现热点并维持热均匀性；

(ii)所述微波炉的功率介于200瓦至700瓦之间；以及

(iii)所述微波炉配备有PTFE密封的窗口；

b)流动循环冷却系统，所述冷却系统将所述微波内的流体温度保持在预定温度；

c)真空泵，所述真空泵与所述微波炉连接以在所述微波炉内部产生真空；

d)固定试剂容器、第一和第二醇容器、透明剂容器，每一容器均通过具有球阀的流动路径与所述微波炉连接；

e)废液容器，所述废液容器与所述微波炉连接；和

f)石蜡炉。

11.如权利要求9所述的组织处理系统，其中所述冷却系统是帕尔贴制冷器或具有PWM控制器的风扇。