JP2007212329A - 劣化評価装置及び薄切片作製装置並びにカッターの交換時期決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】包埋ブロックを連続して切削するカッターの劣化状態を定量的に評価し、自動的にカッターの交換時期を報知するカッターの劣化評価装置及び劣化評価装置を備えて自動的に薄切片を作製可能な薄切片作製装置並びにカッターの交換時期決定方法を提供する。
【解決手段】薄切片作製装置１は、劣化評価装置２０と、包埋ブロックＢを固定する試料台２と、包埋ブロックＢに対してカッター４を切削方向Ｘに相対的に移動させて、包埋ブロックＢを切削する切削手段３とを備える。劣化評価装置２０は、カッター４または試料台２のいずれか一方に設けられて、カッター４によって包埋ブロックＢを切削する際に生じる切削力を検出する切削力検出手段２２と、切削力検出手段２２で検出された切削力に基づいてカッター４の劣化状態を評価する評価手段と、評価手段の評価結果に基づいてカッター４の交換を報知する報知手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、人体や実験動物等から取り出した生体試料を包埋した包埋ブロックから薄切片を作製する際に、包埋ブロックを切削するために使用するカッターの劣化評価装置、及び劣化評価装置を備えた薄切片作製装置、並びにカッターの交換時期決定方法に関する。

従来から、人体や実験動物等から取り出した生体試料を検査、観察する方法の１つとして、包埋剤によって生体試料を包埋した包埋ブロックから薄切片を作製した後に、染色処理を行い生体試料を観察する方法が知られている。このような包埋ブロックから作製される薄切片は、細胞レベルの観察を可能とするため、３〜５μｍ程度の厚さで均一に、かつ、包埋されている生体試料を損傷しないように切削する必要がある。このため、従来このような包埋ブロックから薄切片を作製する作業は、鋭利な状態に保たれた薄刃のカッターを使用して、熟練な作業者による手作業に委ねられてきた。一方、例えば、前臨床試験においては、一試験当たり数百個の包埋ブロックを作製し、さらに一包埋ブロック当たり数枚の薄切片を作製する。このため、作業者は膨大な枚数の薄切片を作製する必要があるため、近年、薄切片を作製する一連の工程の自動化が望まれている。

このような薄切片の作製を自動化するものとしては、例えば、カッターと、包埋ブロックの表面を所定の薄切片の厚さに対応する量だけ切削できるようにカッターを移動させるカッター駆動機構と、カッターに対して包埋ブロックを切削方向に送る試料搬送機構とを有する薄切片作製装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような薄切片作製装置によれば、カッター駆動機構によって所定の厚さとなるようにカッターを自動的に移動し、試料搬送機構によって包埋ブロックを送れば、カッターによって包埋ブロックが切削され、自動的に薄切片を作製することができるとされている。
特開２００４−２８９１０号公報

しかしながら、特許文献１による装置では、自動的に所定の厚さに包埋ブロックを切削することが可能ではあるが、連続して薄切片を作製していく工程において、カッターが劣化してしまい作製される薄切片の品質が低下してしまう問題があった。使用回数を規定して定期的にカッターを交換することで、薄切片の品質の低下を防ぐことも可能ではあるが、薄切する生体試料の種類によってカッターの劣化速度が異なるため、使用回数を規定する際には安全側で規定する必要がある。このため、使用回数を規定してカッターを交換する方法では、使用可能なカッターも交換することになってしまい、薄切片作製に係るコストの増大を招いてしまう。また、熟練作業者が定期的にカッターの劣化状態を確認することで、カッターの交換時期を決定する方法も考えられるが、その判断は定性的であり、作業者毎のバラツキが大きく、また、薄切片の作製を自動化する大きな障害となっていた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、包埋ブロックを連続して切削するカッターの劣化状態を定量的に評価し、自動的にカッターの交換時期を報知するカッターの劣化評価装置、及び、劣化評価装置を備えて自動的に薄切片を作製可能な薄切片作製装置、並びに、カッターの交換時期決定方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、生体試料が包埋剤によって包埋された包埋ブロックから薄切片を作製する際に、試料台に固定された前記包埋ブロックを切削するカッターの劣化状態を評価するカッターの劣化評価装置であって、前記カッターまたは前記試料台のいずれか一方に設けられて、前記カッターによって前記包埋ブロックを切削する際に生じる切削力を検出する切削力検出手段と、該切削力検出手段で検出された前記切削力に基づいて前記カッターの劣化状態を評価する評価手段と、該評価手段の評価結果に基づいて前記カッターの交換を報知する報知手段とを備えることを特徴としている。

また、本発明は、生体試料が包埋剤によって包埋された包埋ブロックから薄切片を作製する際に、試料台に固定された前記包埋ブロックを切削するカッターの劣化状態を評価して、該カッターの交換時期を決定するカッターの交換時期決定方法であって、前記包埋ブロックを前記カッターによって切削する際に、前記カッターまたは前記試料台に生じる切削力を検出する切削力検出工程と、該切削力検出工程で検出された前記切削力に基づいて前記カッターの劣化状態を評価して、カッターの交換の有無を決定する評価工程とを備えることを特徴としている。

この発明に係るカッターの劣化評価装置及びカッターの交換時期決定方法によれば、切削力検出工程として、カッターで包埋ブロックを切削する際に生じる切削力を切削力検出手段によって順次検出することができる。そして、評価工程として、評価手段において、検出された切削力からカッターの劣化状態を定量的に評価して、カッターの交換の有無を決定することができる。また、評価手段の評価結果に基いて、報知手段によってカッターの交換を報知することができる。

また、上記のカッターの劣化評価装置において、前記評価手段は、前記包埋ブロックのうち、前記包埋剤のみで形成された部分を切削する際に検出される前記切削力に基づいて前記カッターの劣化状態を評価することがより好ましいとされている。

また、上記のカッターの交換時期決定方法において、前記評価工程は、前記包埋ブロックのうち、前記包埋剤のみで形成された部分を切削する際に検出される前記切削力に基づいて前記カッターの劣化状態を評価することがより好ましいとされている。

この発明に係るカッターの劣化評価装置及びカッターの交換時期決定方法によれば、評価工程において、評価手段によって包埋剤のみで形成された部分で検出される切削力に基づいて、カッターの劣化状態を評価することができる。カッターで包埋ブロックを切削する際に生じる切削力は、包埋ブロックのうち生体試料を含んでいる部分では、生体試料の大きさ、種類に依存して変化してしまう場合がある。一方、包埋剤のみで形成されている部分では、生体試料の影響を受けることが無く、同一の劣化状態のカッターで切削する場合は略等しい値となる。このため、より正確にカッターの劣化状態を評価し、カッターの交換の有無を決定することができる。

また、上記のカッターの劣化評価装置において、前記評価手段は、前記包埋ブロックを切削した際に検出される前記切削力の変化特性に基づいて前記カッターの劣化状態を評価するものとしても良い。

また、上記のカッターの交換時期決定方法において、前記評価工程は、前記包埋ブロックを切削した際に検出される前記切削力の変化特性に基づいて前記カッターの劣化状態を評価するものとしても良い。

この発明に係るカッターの劣化評価装置及びカッターの交換時期決定方法によれば、切削力検出工程において、切削力検出手段によって包埋ブロックをカッターで切削する際に生じる切削力を検出することで、カッターが劣化してしまった場合には、カッターに生じるビビリ振動を検出することができる。すなわち、切削力の周波数、振幅などの変化特性解析することで、カッターの劣化に起因するビビリ振動を検出して、カッターの劣化状態を評価することができる。

また、上記のカッターの劣化評価装置において、前記カッターと前記包埋ブロックとの相対的位置を検出するカッター位置検出器を備え、前記評価手段は、前記カッター位置検出器で検出される前記カッターと前記包埋ブロックとの相対的位置と、前記切削力検出手段によって検出される前記切削力とを対応づけて前記カッターの劣化状態を評価することがより好ましいとされている。

また、上記のカッターの交換時期決定方法において、前記切削力検出工程は、前記切削力を検出するとともに、対応する前記カッターと前記包埋ブロックとの相対的位置関係を検出し、前記評価工程は、前記カッターと前記包埋ブロックとの相対的位置と、前記切削力とを対応づけて前記カッターの劣化状態を評価することがより好ましいとされている。

この発明に係るカッターの劣化評価装置及びカッターの交換時期決定方法によれば、切削力検出工程において、カッター位置検出器によってカッターと包埋ブロックとの相対的位置を検出することで、切削力検出手段で検出された切削力が包埋ブロックのどの部分を切削して生じたものなのかを正確に検出し、評価工程においてカッターの劣化状態をより正確に評価することができる。

また、上記のカッターの劣化評価装置において、前記評価手段は、前記包埋ブロックを交換する毎に、前記包埋ブロックの切削回数または切削量と前記切削力検出手段で検出される前記切削力との関係を監視し、前記切削回数または前記切削量が増加しても、検出される前記切削力が略等しい値を示す場合に、前記切削力に基づく前記カッターの劣化状態評価を開始することがより好ましいとされている。

また、上記のカッターの交換時期決定方法において、前記評価工程は、前記包埋ブロックを交換する毎に、前記包埋ブロックの切削回数または切削量と、前記切削力検出工程において検出される前記切削力との関係を監視し、前記切削回数または前記切削量が増加しても、検出される前記切削力が略等しい値を示す場合に、前記切削力に基づく前記カッターの劣化状態の評価を開始することがより好ましいとされている。

この発明に係るカッターの劣化評価装置及びカッターの交換時期決定方法によれば、包埋ブロックを交換する毎に、評価工程において、評価手段によって、包埋ブロックの切削回数または切削量と切削力検出工程において検出される切削力との関係を監視する。そして、切削回数または切削量が増加するごとに、検出される切削力が大きくなる場合には、包埋ブロックの上部が傾斜している、あるいは凹凸が形成されていることなどによって、包埋ブロックの全体を切削していないと判断される。また、切削回数または切削量が増加しても、検出される切削力が略等しい値を示す場合には、包埋ブロックの全体を切削していると判断して、切削力に基づくカッターの劣化状態の評価を開始する。このため、包埋ブロックの上部が傾斜している、あるいは凹凸が形成されているなど、包埋ブロックの全体を切削できない部分で検出された切削力に基づいて、カッターが劣化してしまったと誤認してしまう恐れが無く、正確にカッターの劣化状態を評価することができる。

また、本発明の薄切片作製装置は、上記の劣化評価装置と、前記包埋ブロックを固定する前記試料台と、前記包埋ブロックに対して前記カッターを切削方向に相対的に移動させて、前記包埋ブロックを切削する切削手段とを備えることを特徴としている。

この発明に係る薄切片作製装置によれば、試料台に固定された包埋ブロックを自動的に連続して切削して薄切片を作製していくとともに、劣化評価装置によってカッターの劣化状態を監視し、カッターの劣化が認められた場合には、カッターの交換を報知することができる。このため、安定した品質の薄切片を自動的に連続して作製することができるとともに、不必要にカッターを交換することによるコストの増大、タイムロスを防ぐことができる。

また、上記の薄切片作製装置において、前記カッターと前記試料台のいずれか一方が固定され、前記切削手段によって他方が一方に対向して移動することで前記包埋ブロックを切削可能であるとともに、前記劣化評価装置の前記切削力検出手段は、前記カッターと前記試料台との固定されているいずれか一方に設けられていることがより好ましいとされている。

この発明に係る薄切片作製装置によれば、劣化評価装置が、カッターと試料台との固定されているいずれか一方に設けられていることで、切削手段によって包埋ブロックを切削する際に駆動する部分から振動などが発生したとしても、その影響を受けることが無い。このため、包埋ブロックを切削する際に生じる切削力をより正確に検出することができる。

また、上記の薄切片作製装置において、前記試料台は前記切削手段による切削方向に摺動可能に固定され、前記劣化評価装置の前記切削力検出手段は、前記試料台に前記切削手段による前記切削方向と対向して当接する力センサーと、該力センサーと対向して、前記試料台を押圧する押圧部とを有することがより好ましいとされている。

この発明に係る薄切片作製装置によれば、切削力検出手段の力センサーが試料台に切削手段による切削方向と対向して当接していることで、切削手段によって切削する際に生じる切削力は、試料台から力センサーに伝達することで切削力を検出することができる。この際、試料台が切削方向に摺動可能である一方、力センサーに対向して設けられた押圧部によって押圧された状態であるので、包埋ブロックを切削することにより生じる切削力を効率良く、かつ、確実に力センサーに伝達させることができる。

本発明のカッターの劣化評価装置によれば、切削力検出手段と、評価手段を備えることで、包埋ブロックを切削する際に生じる切削力に基づいて、定量的に、かつ、正確に、カッターの劣化状態を評価し、自動的にカッターの交換時期を報知することができる。
また、本発明のカッターの交換時期決定方法によれば、切削力検出工程と、評価工程を備えることで、包埋ブロックを切削する際に生じる切削力に基づいて、定量的に、かつ、正確に、カッターの劣化状態を評価し、自動的にカッターの交換の有無を決定することができる。
さらに、本発明の薄切片作製装置によれば、上記のような劣化評価装置を備えることで、カッターの交換に伴うコストの増大、タイムロスを防ぎ、連続して自動的に薄切片を作製することができる。

（第１の実施形態）
図１から図４は、この発明に係る第１の実施形態を示している。図１及び図２に示す薄切片作製装置１は、生体試料Ｓが包埋された包埋ブロックＢから厚さ３〜５μｍ程度の極薄の薄切片を作製し、薄切片に含まれる生体試料Ｓを検査、観察する過程において、自動的に、包埋ブロックＢを切削し、包埋ブロックＢから薄切片を作製する装置である。生体試料Ｓは、例えば、人体や実験動物等から取り出した臓器などの組織から切除された試料であり、医療分野、製薬分野、食品分野、生物分野などで適時選択されるものである。また、包埋ブロックＢは、上記のような生体試料Ｓを包埋剤Ｂ１によって包埋、すなわち周囲を覆い固めたものである。このような包埋ブロックＢは、より詳しくは、以下のように作製されるものである。まず、上記の生体試料Ｓの塊をホルマリンに漬けて、生体試料Ｓを構成する蛋白質を固定する。そして、組織を固い状態にした後、適当な大きさに切断する。最後に、切断された生体試料Ｓの内部の水分を包埋剤Ｂ１に置き換えたものを、溶解した包埋剤Ｂ１の中に埋め込んで、固めることで作製される。ここで、包埋剤Ｂ１は、上記のように液状化と冷却固化が容易に可能とされるとともに、有機溶媒に浸漬することで溶解する材質であり、樹脂やパラフィンなどである。以下、薄切片作製装置１の構成について説明する。

図１に示すように、薄切片作製装置１は、包埋ブロックＢを固定している包埋カセットＣを交換可能に位置決めし、固定する試料台２と、包埋ブロックＢを切削する切削手段３とを備えている。切削手段３は、カッター４と、カッター４をホルダ５ａで固定する固定台５と、固定台５を切削方向Ｘに摺動可能とするガイド部６と、ガイド部６上で切削方向Ｘに固定台５を移動させる駆動部７とを備える。試料台２は、包埋ブロックＢを厚さ方向Ｙに位置調整可能なＹステージ８上において、ガイドレール９によって切削方向Ｘに摺動可能に固定されている。

また、薄切片作製装置１は、包埋ブロックＢを切削することによって劣化していくカッター４の劣化状態を評価する劣化評価装置２０を備えている。図１及び図３に示すように、劣化評価装置２０は、ガイド部６上を移動するカッター４のカッター位置Ｑを検出するカッター位置検出器２１と、カッター４によって包埋ブロックＢを切削した際に生じる切削力Ｐを検出する切削力検出手段２２とを備える。カッター位置検出器２１は、光学式センサーや磁気センサーなど種々公知の位置センサーを選択可能である。また、切削力検出手段２２は、Ｙステージ８上に設けられ、試料台２に切削方向Ｘに対向して当接する力センサー２３と、Ｙステージ８上に設けられ、力センサー２３と対向して、試料台２を一定の力で押圧する押圧部であるプランジャー２４とを有する。また、図３に示すように、力センサー２３で検出された切削力Ｐは、評価手段である制御部２５に入力されて、制御部２５によって切削力Ｐに基づいてカッター４の劣化状態を評価し、カッター４の交換の有無を決定する。より詳しくは、制御部２５は、力センサー２３で検出された切削力Ｐと、カッター位置検出器２１で検出されたカッター４の位置Ｑとが入力され、切削力Ｐとカッター位置Ｑとが対応づけて記憶されるサンプリング回路２６と、サンプリング回路２６に入力された切削力Ｐと、対応したカッター位置Ｑとに基づいてカッター４の劣化状態を評価し、カッター４の交換の有無を決定するコンピュータ２７とを備える。また、コンピュータ２７には、報知手段としてディスプレイ２８が接続されており、コンピュータ２７でカッター４の交換が決定された際には表示し、カッター４の交換を周囲に報知する構成となっている。

次に、カッター４の劣化評価装置２０及び薄切片作製装置１の作用、並びにカッター４の劣化状態の評価に基づくカッター４の交換時期の決定方法の詳細について説明する。図１に示すように、まず、薄切片作製装置１は、切削する厚さに応じて、Ｙステージ８によって試料台２に固定された包埋ブロックＢを厚さ方向Ｙに移動させる。次に、切削手段３によって包埋ブロックＢを切削していく。すなわち、駆動部７によってカッター４をガイド部６上で切削方向Ｘに移動させることで、カッター４は包埋ブロックＢを切削することになる。そして、Ｙステージ８による包埋ブロックＢの厚さ方向Ｙへの移動と、切削手段３の駆動部７及びガイド部６によるカッター４の切削方向Ｘへの移動を繰り返すことで、包埋ブロックＢは順次自動的に切削されていく。ここで、包埋ブロックＢを切削手段３のカッター４で切削する毎に、切削力検出工程として、切削力検出手段２２によって、カッター４で包埋ブロックＢを切削することで生じる切削力Ｐを検出するとともに、対応してカッター位置検出器２１によってカッター位置Ｑが検出される。この際、試料台２は、ガイドレール９によって切削方向Ｘに摺動可能である一方、力センサー２３に対向して設けられたプランジャー２４によって一定の力で押圧された状態である。このため、包埋ブロックＢを切削することにより生じる切削力Ｐを、効率良く、かつ確実に力センサー２３に伝達させて、正確に切削力Ｐを検出することができる。また、切削力Ｐを検出する切削力検出手段２２の力センサー２３が、カッター４と試料台２とのうち、移動するカッター４ではなく固定されている試料台２に設けられていることで、カッター４を駆動する際に駆動部７などから微細な振動等が発生したとしても、その影響を受けることがないので、より正確に切削力Ｐを検出することができる。そして、検出されるこれらの切削力Ｐとカッター位置Ｑとは、対応づけられて制御部２５のサンプリング回路２６に入力され、評価工程として、検出された切削力Ｐに基づいてカッター４の劣化状態が評価される。

図４は、切削手段３によって包埋ブロックＢを切削した際に、サンプリング回路２６に入力された切削力Ｐとカッター位置Ｑとの関係を示している。図４（ａ）は、カッター４を新しいものに交換した直後において、最初の包埋ブロックＢを切削し始めた時の切削力Ｐとカッター位置Ｑの関係を示している。図４（ａ）に示すように、最初の包埋ブロックＢを切削し始めた際には、生体試料Ｓが包埋ブロックＢの中央に包埋されているため、切削する範囲全体が包埋剤Ｂ１のみで形成されている部分を切削することになる。このため、包埋ブロックＢを切削することで検出される切削力Ｐは、切削力Ｐｂ１で一定の値を示す。なお、図４に示すＢ２点及びＢ３点は、図１に示す包埋ブロックＢの切削始点Ｂ２、切削終点Ｂ３を表わしている。そして、図４に示すように、切削力Ｐの検出結果がカッター位置Ｑと対応付けられているため、切削力Ｐの検出結果からどの範囲で包埋ブロックＢを切削しているかを把握することができ、包埋ブロックＢを切削することによって生じる切削力Ｐを正確に検出することができる。なお、図４に示すＢ２点及びＢ３点の前後で検出される力Ｐ１は、プランジャー２４で押圧することによって生じる初期値である。そして、制御部２５のコンピュータ２７は、カッター４を新しいものに交換した際に、包埋ブロックＢのうち包埋剤Ｂ１のみで形成された部分を切削した際に検出した図４（ａ）に示す切削力Ｐｂ１の値を基準値Ｐ０として記憶する。

さらに、繰り返し切削手段３によって包埋ブロックＢを切削していくと、切削する包埋ブロックＢの範囲に生体試料Ｓが含まれる部分を切削することになる。この場合、図４（ｂ）に示すように、切削始点Ｂ２付近及び切削終点Ｂ３付近で、包埋剤Ｂ１のみで形成された部分と、中央で、生体試料Ｓを含んだ部分とでは、検出される切削力Ｐが異なってくる。すなわち、包埋ブロックＢの切削始点Ｂ２の直後、切削終点Ｂ３の直前においては、切削力Ｐｂ２を示し、中間部分において切削力Ｐｓ２を示す。

ここで、包埋ブロックＢにおいて、包埋剤Ｂ１のみで形成された部分は均一な状態であり、包埋ブロックＢを交換したとしても使用する包埋剤の種類を変更しない限り、同様の均一な状態を保っている。このため、カッター４が劣化しない限り、包埋剤Ｂ１のみで形成された部分を切削する場合、すなわち、図４（ａ）に示す切削力Ｐｂ１と、図４（ｂ）に示す切削力Ｐｂ２とは略等しい値を示す。一方、生体試料Ｓを含んだ部分で検出される切削力Ｐｓ２は、生体試料Ｓが切削する面にどれくらいの大きさで含まれているか、また、生体試料Ｓの種類、例えば筋肉組織なのか、骨組織なのかによっても異なる値を示す場合がある。

すなわち、評価手段である制御部２５のコンピュータ２７は、包埋剤Ｂ１のみで形成された部分で検出された切削力Ｐｂ２を抽出して、基準値Ｐ０とした切削力Ｐｂ２との比較を行う。図４（ｂ）に示す場合には、カッター４の劣化が生じていないので、上述のように切削力Ｐｂ１と切削力Ｐｂ２とは略等しい値となり、抽出された切削力Ｐｂ２と基準値Ｐ０との比である切削力比Ｐｂ２／Ｐ０は、１に近い値を示す。なお、コンピュータ２７は、包埋剤Ｂ１のみで形成された部分で検出された切削力Ｐｂ２と、生体試料Ｓを含んだ部分で検出された切削力Ｐｓ２との２段階で切削力が検出された結果、また、カッター位置Ｑによって確認できる包埋ブロックＢの切削始点Ｂ２及び切削終点Ｂ３との対応から、包埋剤Ｂ１のみで形成された部分から検出される切削力Ｐｂ２を識別して抽出することができる。

そして、包埋ブロックＢの切削を繰り返すごとに、切削力検出工程として、カッター４で包埋ブロックＢを切削する際に生じる切削力Ｐを検出するとともに、評価工程として、検出された切削力Ｐから包埋剤Ｂ１のみで形成された部分の切削力を抽出して、基準値Ｐ０との比較を繰り返す。一つの包埋ブロックＢから薄切片を作製した後は、次の異なる包埋ブロックＢを試料台２に固定して再度切削することになるが、包埋剤Ｂ１の種類を変更しない限り、同様の評価工程を行うことができる。

図４（ｃ）は、上記のように包埋ブロックＢを繰り返し切削することでカッター４が劣化した場合に、切削力検出工程として切削力検出手段２２によって検出された切削力Ｐの検出結果を示す。図４（ｃ）に示すように、図４（ｂ）と同様に、包埋ブロックＢの切削始点Ｂ２の直後及び切削終点Ｂ３の直前では、包埋剤Ｂ１のみで形成されている部分を切削することによる切削力Ｐｂ３が検出される。また、中間部分においては生体試料Ｓを含んでいる部分を切削することによる切削力Ｐｓ３が検出される。しかし、カッター４が劣化していることで、切削力Ｐｂ３は、図４（ａ）及び図４（ｂ）において示す包埋剤Ｂ１のみで形成されている部分を切削した際に検出された切削力Ｐｂ１、Ｐｂ２よりも大きな値を示し、基準値Ｐ０に対する切削力Ｐｂ３の比である切削力比Ｐｂ３／Ｐ０は、１より大きい値を示す。切削力比Ｐｂ３／Ｐ０の値は、カッター４の劣化が進むにつれて増大していく。そして、制御部２５のコンピュータ２７は、この切削力比Ｐｂ３／Ｐ０の値が予め設定された限界値を超えてしまった場合にカッター４の交換時期であると判断して、報知手段であるディスプレイ２８に、カッター４の交換時期であるとの表示を行う。

ディスプレイ２８による報知によってカッター４を交換した場合には、再度、最初に包埋ブロックＢを切削した場合における包埋剤Ｂ１のみで形成されている部分での切削力Ｐを基準値Ｐ０として、評価工程においてカッター４の劣化状態の評価を行う。なお、最初に基準値Ｐ０とする切削力Ｐを検出する際に、上述の図４（ａ）に示すような生体試料Ｓが含まれず、全体が包埋剤Ｂ１のみで形成された部分を必ず選択する必要は無い。図４（ｂ）に示すように、生体試料Ｓが含まれている場合でも、包埋剤Ｂ１のみで形成された部分を切削した時の切削力Ｐを抽出して基準値Ｐ０とすれば良い。

以上のように、切削力検出手段２２と、評価手段である制御部２５とを有する劣化評価装置２０を備えることで、カッター４によって包埋ブロックＢを切削する際に、順次切削力検出工程と、評価工程とを行い、包埋ブロックＢを切削する際に生じる切削力Ｐに基づいて、定量的に、かつ、正確に、カッター４の劣化状態を評価してカッター４の交換の有無を決定することができる。また、カッター４の交換が必要である時は、報知手段であるディスプレイ２８によって自動的にカッター４の交換時期を報知することができる。すなわち、薄切片作製装置１においては、劣化評価装置２０を備えることで、カッター４の交換に伴うコストの増大、タイムロスを防ぎ、連続して自動的に薄切片を作製することが可能となる。

図５は、この実施形態における変形例を示している。この変形例の薄切片作製装置の劣化評価装置における制御部では、包埋ブロックＢを切削する毎に、切削力Ｐとカッター位置Ｑが検出されて、上記のような評価工程が行われているだけでなく、切削毎の包埋剤Ｂ１のみで形成された部分における切削力Ｐと、切削回数Ｎとの関係を監視している。図５（ａ）示すように、新しい包埋ブロックＢを切削する際には、包埋ブロックＢの上部が傾斜してしまっている場合がある。本来、包埋ブロックＢのうち包埋剤Ｂ１のみで形成された部分を切削する場合には、カッター４が劣化していない限り、切削力Ｐは略等しい値をとる。しかしながら、図５に示すように、断面Ｍ１、Ｍ２で切削した場合には、包埋ブロックＢの全体を切削していないため、その切削力Ｐは、基準値Ｐ０よりも小さくなってしまう。一方、包埋ブロックＢの切削を繰り返すことにより、断面Ｍ３のように包埋ブロックＢの全体を切削するようになることで、切削力Ｐは略等しい値を示すようになる。すなわち、制御部２５のコンピュータ２７が各包埋ブロックＢ毎の切削回数Ｎと切削力Ｐとの関係を監視して、図５（ｂ）に示すように、切削力Ｐが略等しい値を示すようになった場合に、図４に示すような切削力Ｐに基づくカッター４の劣化状態の評価を開始するものとする。このため、包埋ブロックＢの上部が傾斜している、あるいは凹凸が形成されているなど、包埋ブロックＢの全体を切削できない部分で検出された切削力に基づいて、カッター４が劣化してしまったと誤認してしまう恐れが無く、正確にカッター４の劣化状態を評価することができる。なお、本変形例では、切削力Ｐと切削回数Ｎとの関係を監視するものとしたが、切削回数Ｎの代わりに切削量と対応づけても良い。

（第２の実施形態）
図６は、この発明に係る第２の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図６に示すように、この実施形態の薄切片作製装置の劣化評価装置における制御部では、評価工程において、カッター４による包埋ブロックＢを切削した際に検出される切削力Ｐの変化特性に基づいてカッター４の劣化状態の評価を行う。図６（ａ）に示すように、カッター４を新しいものに交換した直後において、包埋剤Ｂ１のみで形成された部分を切削した場合には、切削力Ｐｂ１で一定の値をとる。一方、カッター４の劣化がある程度進行した場合には、包埋ブロックＢを切削した際にビビリ振動が生じてしまう。図６（ｂ）は、ビビリ振動が発生した際のカッター位置Ｑと切削力Ｐとの関係を示している。すなわち、制御部では、切削毎にカッター位置Ｑと切削力Ｐとの関係に基づいて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などによって周波数分析を行い、ビビリ振動に起因する波形を抽出し、その振幅などからカッター４の劣化状態を評価することもできる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

なお、切削力検出手段２２で、切削力Ｐを検出する力センサー２３は試料台２に設けられているものとしたが、これに限ることは無い。切削に伴って生じる切削力Ｐは、カッター４及び試料台２の双方に生じるものであるので、いずれに設けても切削力Ｐを検出することができる。また、制御部２５においては、検出された切削力Ｐとカッター位置Ｑとを対応づけて評価するものとしたが、少なくとも切削力Ｐを検出することができればカッター４の劣化状態を評価することができる。また、報知手段としてディスプレイ２８にカッター４の交換時期を表示するものとしたが、これに限らず、ブザーやランプなどによるものでも良い。また、切削手段３において、試料台２が固定され、カッター４が切削方向Ｘに移動することで包埋ブロックＢを切削するものとしたが、カッター４を固定して、試料台２を切削方向Ｘに移動させる構成としても良い。

この発明の第１の実施形態の薄切片作製装置の全体図である。 この発明の第１の実施形態の薄切片作製装置の拡大図である。 この発明の第１の実施形態の劣化評価装置のブロック図である。 この発明の第１の実施形態の切削力とカッター位置の関係を示すグラフである。 この発明の第１の実施形態の変形例の（ａ）包埋ブロックの斜視図、（ｂ）切削力と切削回数の関係を示すグラフである。 この発明の第２の実施形態の切削力とカッター位置の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 薄切片作製装置
２ 試料台
３ 切削手段
４ カッター
２０ 劣化評価装置
２１ カッター位置検出器
２２ 切削力検出手段
２３ 力センサー
２４ プランジャー（押圧部）
２５ 制御部（評価手段）
２８ ディスプレイ（報知手段）
Ｂ 包埋ブロック
Ｂ１ 包埋剤
Ｐ 切削力
Ｑ カッター位置（カッターと試料台の相対的位置）
Ｓ 生体試料
Ｘ 切削方向
Ｙ 厚さ方向

Claims (13)

1. 生体試料が包埋剤によって包埋された包埋ブロックから薄切片を作製する際に、試料台に固定された前記包埋ブロックを切削するカッターの劣化状態を評価するカッターの劣化評価装置であって、
   前記カッターまたは前記試料台のいずれか一方に設けられて、前記カッターによって前記包埋ブロックを切削する際に生じる切削力を検出する切削力検出手段と、
   該切削力検出手段で検出された前記切削力に基づいて前記カッターの劣化状態を評価する評価手段と、
   該評価手段の評価結果に基づいて前記カッターの交換を報知する報知手段とを備えることを特徴とする劣化評価装置。
2. 請求項１に記載の劣化評価装置において、
   前記評価手段は、前記包埋ブロックのうち、前記包埋剤のみで形成された部分を切削する際に検出される前記切削力に基づいて前記カッターの劣化状態を評価することを特徴とする劣化評価装置。
3. 請求項１に記載の劣化評価装置において、
   前記評価手段は、前記包埋ブロックを切削した際に検出される前記切削力の変化特性に基づいて前記カッターの劣化状態を評価することを特徴とする劣化評価装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の劣化評価装置において、
   前記カッターと前記包埋ブロックとの相対的位置を検出するカッター位置検出器を備え、
   前記評価手段は、前記カッター位置検出器で検出される前記カッターと前記包埋ブロックとの相対的位置と、前記切削力検出手段によって検出される前記切削力とを対応づけて前記カッターの劣化状態を評価することを特徴とする劣化評価装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の劣化評価装置においては、
   前記評価手段は、前記包埋ブロックを交換する毎に、前記包埋ブロックの切削回数または切削量と前記切削力検出手段で検出される前記切削力との関係を監視し、前記切削回数または前記切削量が増加しても、検出される前記切削力が略等しい値を示す場合に、前記切削力に基づく前記カッターの劣化状態評価を開始することを特徴とする劣化評価装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の劣化評価装置と、
   前記包埋ブロックを固定する前記試料台と、
   前記包埋ブロックに対して前記カッターを切削方向に相対的に移動させて、前記包埋ブロックを切削する切削手段とを備えることを特徴とする薄切片作製装置。
7. 請求項６に記載の薄切片作製装置において、
   前記カッターと前記試料台のいずれか一方が固定され、前記切削手段によって他方が一方に対向して移動することで前記包埋ブロックを切削可能であるとともに、
   前記劣化評価装置の前記切削力検出手段は、前記カッターと前記試料台との固定されているいずれか一方に設けられていることを特徴とする薄切片作製装置。
8. 請求項６に記載の薄切片作製装置において、
   前記試料台は前記切削手段による切削方向に摺動可能に固定され、
   前記劣化評価装置の前記切削力検出手段は、前記試料台に前記切削手段による前記切削方向と対向して当接する力センサーと、
   該力センサーと対向して、前記試料台を押圧する押圧部とを有することを特徴とする薄切片作製装置。
9. 生体試料が包埋剤によって包埋された包埋ブロックから薄切片を作製する際に、試料台に固定された前記包埋ブロックを切削するカッターの劣化状態を評価して、該カッターの交換時期を決定するカッターの交換時期決定方法であって、
   前記包埋ブロックを前記カッターによって切削する際に、前記カッターまたは前記試料台に生じる切削力を検出する切削力検出工程と、
   該切削力検出工程で検出された前記切削力に基づいて前記カッターの劣化状態を評価して、カッターの交換の有無を決定する評価工程とを備えることを特徴とするカッターの交換時期決定方法。
10. 請求項９に記載のカッターの交換時期決定方法において、
    前記評価工程は、前記包埋ブロックのうち、前記包埋剤のみで形成された部分を切削する際に検出される前記切削力に基づいて前記カッターの劣化状態を評価することを特徴とするカッターの交換時期決定方法。
11. 請求項９に記載のカッターの交換時期決定方法において、
    前記評価工程は、前記包埋ブロックを切削した際に検出される前記切削力の変化特性に基づいて前記カッターの劣化状態を評価することを特徴とするカッターの交換時期決定方法。
12. 請求項９から請求項１１のいずれかに記載のカッターの交換時期決定方法において、
    前記切削力検出工程は、前記切削力を検出するとともに、対応する前記カッターと前記包埋ブロックとの相対的位置関係を検出し、
    前記評価工程は、前記カッターと前記包埋ブロックとの相対的位置と、前記切削力とを対応づけて前記カッターの劣化状態を評価することを特徴とするカッターの交換時期決定方法。
13. 請求項９から請求項１２のいずれかに記載のカッターの交換時期決定方法において、
    前記評価工程は、前記包埋ブロックを交換する毎に、前記包埋ブロックの切削回数または切削量と、前記切削力検出工程において検出される前記切削力との関係を監視し、前記切削回数または前記切削量が増加しても、検出される前記切削力が略等しい値を示す場合に、前記切削力に基づく前記カッターの劣化状態の評価を開始することを特徴とするカッターの交換時期決定方法。

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