JP2007218618A

JP2007218618A - 自動薄切装置及び自動薄切片方法

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Publication number: JP2007218618A
Application number: JP2006036621A
Authority: JP
Inventors: Tetsumasa Itou; 哲雅伊藤; Tatsuya Miyatani; 竜也宮谷; Koji Fujimoto; 幸司藤本
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: JP4666505B2

Abstract

【課題】試料ブロックの既切削面を傷つけるおそれが少なく、従前にセットした装置と異なる装置に試料ブロックをセットする場合であっても、試料ブロックの既切削面をナイフの仮想切削面に非接触状態でかつ容易に平行となるよう配置できる。
【解決手段】傾斜角可変手段により既切削面Ｂ２の傾斜角を調整可能な状態で試料ブロックＢを支持する試料ブロックステージ１０と、ダミーブロックＤを支持するダミーブロックステージ１１と、試料ブロックステージに支持された試料ブロックとダミーブロックステージに支持されたダミーブロックに対して相対移動されて、試料ブロック及びダミーブロックをそれぞれ切削可能なナイフ１２と、試料ブックステージに支持された試料ブロックの既切削面Ｂ２とダミーブロックステージに支持されたダミーブロックのナイフによる切削面Ｄ２との傾斜角のずれを検知するオートコリメータ１３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、理化学実験や顕微鏡観察等に用いられる薄切片標本を作製する際に用いられる自動薄切装置および自動薄切方法に関し、特に、切削途中または薄切片採取済の試料ブロックを、再度試料ブロックステージにセットして、試料ブロックの既切削面に連続する薄切片を採取することができる自動薄切装置及び自動薄切方法に関するものである。

理化学実験や顕微鏡観察に用いられる薄切片標本は、厚さが数μｍ（例えば、３μｍ〜５μｍ）の薄切片を、スライドガラス等の基板上に固定させたものである。薄切片標本は、一般的に、ミクロトームを利用して作製されている。ここで、ミクロトームを利用した薄切片標本を作製する方法について説明する。

まず、ホルマリン固定された生物や動物等の生体試料をパラフィン置換した後、更に周囲をパラフィンで固めて、ブロック状態の包埋ブロックを作製する。次に、この包埋ブロックを専用の薄切装置であるミクロトームにセットして、粗削りを行う。この粗削りによって、包埋ブロックの表面を平滑とすると共に、実験や観察の対象物である包埋された生体試料を表面に露出させる。

この粗削りが終了した後、本削りを行う。これは、ミクロトームが有する切削刃により、包埋ブロックを上述した厚みで極薄にスライスする工程である。これにより、薄切片を得ることができる。

次いで、本削りによって得られた薄切片を伸展させる伸展工程に移る。つまり、本削りによって作製された薄切片は、上述したように極薄の厚みでスライスされたものであるので、皺がついた状態や、丸まった状態（例えば、Ｕの字状）となってしまう。そこで、この伸展工程によって、皺や丸みを取って伸ばす必要がある。
一般的には、水と湯を利用して伸展させる。始めに、本削りによって得られた薄切片を水の中に浸漬させる。これにより、生体試料を包埋しているパラフィン同士のくっつきを防止しながら、薄切片の大きな皺や丸みをとる。その後、薄切片を湯の中に浸漬させる。これにより、薄切片が延び易くなるので、水による浸漬では取りきれなかった残りの皺や丸みをとることができる。

そして、湯による伸展が終了した薄切片を、スライドガラス等の基板で掬って基板上に載置する。なお、この時点で仮に伸展が不十分であった場合には、基板ごとホットプレート等に乗せて熱を加える。これにより、薄切片をより伸展させることができる。
最後に、薄切片を乗せた基板を、乾燥器内に入れて乾燥させる。この乾燥により、伸展で付着した水分が蒸発すると共に、薄切片が基板上に固定される。その結果、薄切片標本を作製することができる。

このようにして作製された薄切片標本は、例えば、創薬における前臨床等に使用される。つまり、薄切片に含まれる生体試料に対して、新薬を投与して、その効果や副作用等の分析や観察に使用される。

ところで、作製された薄切片標本については、染色処理を行った後、観察するが、薄切片に含まれる生体試料に例えば病変等が見つかったときには、さらにその生体試料について詳しく調べる必要が出てくる。つまり、生体試料に対し、例えば、ある特定の蛋白質だけを染める染色処理を施したり、ＲＮＡを染めたりする等の処理を行って、追加観察することが必要になる。そのときには、現に使用した薄切片標本とは別に、新たな薄切片標本を用意しなければならず、このため、一旦、試料ブロックステージから取り外した薄切片採取済の試料ブロックを、再度試料ブロックステージにセットし、試料ブロックの既切削面から、さらに連続する複数の薄切片を採取することが必要になる。

従来、試料ブロックステージから取り外した薄切片採取済の試料ブロックからさらに複数の薄切片を採取する方法の一つとして、薄切片採取済の試料ブロックを、再度、ミクロトームの試料ブロックステージにセットし、実際に、ナイフにより薄切を行い、切削面の形状を観察しながら、手動により、ホルダ傾斜角可変手段を介して試料ブロックホルダの傾きを変えることで、試料ブロックの切削面をナイフの仮想切削面に平行となるように配置させる、いわゆる面合わせを行い、その後薄切片を切削することが行われていた。

しかしながら、このような薄切片の採取方法であると、所定の切削面を得るまでに、数百μｍ程度の予備的な薄切が必要となり、既切削面から数百ミクロンの離れた位置の薄切片しか採取できない問題があった。また、基本的に、手動によって面合わせを行うものであるから、経験の浅い作業者にとっては時間がかかり、かつ大変な辛苦を伴うものであった。

このような問題に対処するものとして、下記の特許文献１には、送り台を、動力駆動装置を介して切削面へ送り、試料ブロック表面とナイフとが接触したときを検出する。また、送り台を、動力駆動装置を介して面センサの方向へ送り、試料ブロック表面と面センサとが接触したときを検出する。これら２つの検出値を基に、試料ブロックの送り量を決定する装置が開示されている。
また、他の対処方法として、特許文献２には、配向・位置合わせ可能な試料ホルダ（試料ブロックホルダの位置を指示する装置が開示されている。
特表２００２−５３９４２４号公報特開２００４−３５４３８９号公報

前述した従来の技術にあっては、それぞれ以下の問題があった。
すなわち、特許文献１に記載された技術にあっては、試料ブロックの既切削面にナイフや面センサを接触させて検知する方法であり、試料ブロックの既切削面を傷つけるおそれがあった。
また、特許文献２に記載された技術にあっては、薄切片採取済の試料ブロックを再度装置にセットする場合には、比較的容易に面あわせができるものの、異なる装置にセットするときには、面合わせができない問題があった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的とするところは、試料ブロックの既切削面を傷つけるおそれが少なく、また、従前にセットした装置と異なる装置に試料ブロックをセットする場合であっても、試料ブロックの既切削面をナイフの仮想切削面に平行となるように容易に配置させることができ、もって、切削途中または薄切片採取済の試料ブロックの既切削面に連続する薄切片を採取することができる自動薄切装置及び自動薄切方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
すなわち、本発明にかかる自動薄切装置は、薄切片採取済または切削途中の試料ブロックを、再度試料ブロックステージに取り付けて、該試料ブロックの既切削面に連続する薄切片を採取する自動薄切装置であって、傾斜角可変手段により前記既切削面の傾斜角を調整可能な状態で前記試料ブロックを支持する前記試料ブロックステージと、ダミーブロックを支持するダミーブロックステージと、前記試料ブロックステージに支持された前記試料ブロックと前記ダミーブロックステージに支持された前記ダミーブロックに対して相対移動されて、該試料ブロック及びダミーブロックをそれぞれ切削可能なナイフと、前記試料ブックステージに支持された前記試料ブロックの前記既切削面と前記ダミーブロックステージに支持された前記ダミーブロックの前記ナイフによる切削面との傾斜角のずれを検知するオートコリメータと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、薄切片採取済の試料ブロックあるいは別装置で粗削りを完了した切削途中の試料ブロックを、試料ブロックステージの試料ブロックホルダに取り付けて固定する。ついで、ダミーブロックに対してナイフを相対移動させて、ダミーブロックを切削する。そして、このダミーブロックの切削面と試料ブックステージに取り付けた試料ブロックの既切削面との傾斜角のずれ量を、オートコリメータで検知する。

オートコリメータで検知した傾斜角のずれ量に基づいて、試料ブロックステージに設けた傾斜角可変手段により、試料ブロックの既切削面がダミーブロックの切削面に対して平行となるように、試料ブロックを角度調整する。つまり、試料ブロックの既切削面がナイフの仮想切削面に平行となるように面合わせを行う。

そして、角度調整された試料ブロックに対して、ナイフまたは試料ブロックの高さ調整を行った後、試料ブロックに対してナイフを相対移動させる。これにより、試料ブロックの既切削面から、それに連続する所定厚さの薄切片を切削することができる。

本発明にかかる自動薄切装置は、前記ホルダ傾斜角可変手段が、前記試料ブロックホルダの縦方向の傾きを調整するピッチ角調整部（ここでいう縦、横は、ナイフに対する相対的な移動方向を基準として定める）と、前記試料ブロックホルダの横方向の傾きを調整するロール角調整部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、ホルダ傾斜角可変手段をピッチ角調整部とロール角調整部とを備える構成になっており、試料ブロックの位置を計算する制御系として、互いに直交する直交座標系が使えるので、計算上有利になる。

本発明にかかる自動薄切装置は、前記試料ブロックステージと前記ダミーブロックステージとを共通のガイドレールに載置し、それら両ステージを、少なくとも前記ナイフに対向する位置から前記オートコリメータに対向する位置までそれぞれ移動させるステージ移動手段を備えることを特徴とする。
本発明によれば、ナイフ及びコリメータをともに固定して置き、ステージ移動手段により、試料ブロックステージとダミーブロックステージとを移動させることにより、それらステージを、ナイフやオートコリメータに対向させることができる。両ステージを移動させる構成はほとんど同じであるから、それらステージを固定するとともにナイフやオートコリメータを移動させるような機構に比べて、構成が簡単になりかつ加工精度を上げることができる。

本発明にかかる自動薄切片標本作製装置は、前記試料ブロックステージが、前記試料ブロックの高さを調整する高さ調整部を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、高さ調整部によって試料ブロックの高さを適宜値に調整することができる。これにより、ダミーブロックを切削するときには、ダミーブロックの切削面よりも試料ブロックの既切削面を予め下げておくことができ、また、既切削面から薄切片を切り出す場合には、該薄切片の厚さを任意に設定することができる。

本発明にかかる自動薄切装置は、前記オートコリメータと電気的に接続され、該オートコリメータからの検知信号に応じて、前記試料ブロックの前記既切削面が前記ダミーブロックの前記切削面と平行になるように、前記ピッチ角調整部と前記ロール角調整部をそれぞれ制御する角度制御部を備えることを特徴とする。
本発明によれば、オートコリメータからの検知信号に応じて、試料ブロックの既切削面のピッチ角およびロール角を自動的に調整することができる。つまり、自動運転が可能になる。

本発明にかかる自動薄切方法は、薄切片採取済または切削途中の試料ブロックを、再度試料ブロックステージに取り付けて、該試料ブロックの既切削面に連続する薄切片を採取する自動薄切方法であって、試料ブロックステージに前記試料ブロックを取り付けて固定する試料ブロック取付工程と、試料ブロックステージに隣接するダミーブロックステージに取り付けダミーブロックを、該ダミーブロック及び前記試料ブロックに対して相対移動されるナイフによって切削するダミーブロック切削工程と、前記試料ブックステージに取り付けた前記試料ブロックの前記既切削面と前記ダミーブロックステージに取り付けた前記ダミーブロックの前記ナイフによる切削面との傾斜角のずれ量を検知する傾斜角ずれ量検知工程と、前記傾斜角ずれ量検知工程で検知した、前記試料ブロックの前記既切削面と前記ダミーブロックの前記切削面との傾斜角のずれ量に基づいて、前記試料ブロックステージに設けた傾斜角可変手段により、前記試料ブロックの前記既切削面が前記ダミーブロックの前記切削面に対して平行となるように、前記試料ブロックを角度調整する角度調整工程と、前記角度調整工程で角度調整された前記試料ブロックに対して前記ナイフを相対移動させて、試料ブロックの既切削面から連続して所定厚さの薄切片を切削する切削工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ダミーブロックをナイフで実際に切削し、この切削面に、試料ブロックの既切削面が平行となるように調整しているので、試料ブロックの既切削面がナイフの仮想切削面に平行となるように、試料ブロックを角度調整することができる。これによって、試料ブロックの既切削面から、それに連続する所定厚さの薄切片を切削することができる。

この発明によれば、試料ブロックの既切削面を傷つけるおそれが少なく、従前にセットした装置と異なる装置に試料ブロックをセットする場合であっても、試料ブロックの既切削面をナイフの仮想切削面に平行となるように容易に配置させることができ、もって、薄切片採取済の試料ブロックの既切削面から、それに連続する薄切片を採取することができる。また、粗削りと本削りを分離することも可能となる。

以下、本発明に係る自動薄切装置の実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。なお、本実施の形態では、生体試料として、鼠等の実験動物から採取した生体組織を例に挙げて説明する。
本実施の形態の自動薄切装置１は、生体組織Ｚが包理剤に包埋された、薄切片採取済または切削途中の試料ブロックＢ（以下、単に「試料ブロックＢ」と略する場合もある）から薄切片Ｂ１を採取するとともに、採取した薄切片Ｂ１をスライドガラス（基板）Ｇ上に転写させて薄切片標本Ｈを作製する装置である。

すなわち、自動薄切装置１は、図１に示すように、試料ブロックＢから薄切片Ｂ１を切削する自動薄切装置本体３と、該自動薄切装置本体３により切削され、かつ、薄切片ハンドリング機構３９によって搬送された薄切片Ｂ１を、少なくとも水（液体）Ｗの中に浸漬させて伸展させる伸展機構４と、伸展された薄切片Ｂ１を、スライドガラスＧ上に転写させて薄切片標本Ｈを作製するスライドガラスハンドリングロボット５とを備えている。

前記自動薄切装置本体３は、試料ブロックＢから所定厚みのシート状の薄切片Ｂ１を切り出して作製する装置である。
すなわち、自動薄切装置本体３は、図２にも示すように、試料ブロックＢを載置固定する試料ブロックステージ１０と、ダミーブロックＤを支持するダミーブロックステージ１１と、試料ブロックステージ１０に支持された試料ブロックＢとダミーブロックステージ１１に支持されたダミーブロックＤに対して相対移動されて、試料ブロックＢ及びダミーブロックＤをそれぞれ切削可能なナイフ１２と、試料ブックステージ１０に支持された試料ブロックＢの既切削面Ｂ２とダミーブロックステージ１１に支持されたダミーブロックＤのナイフ１２による切削面Ｄ２との傾斜角のずれを検知するオートコリメータ１３と、オートコリメータ１３からの検知信号に応じて、試料ブロックステージ１０に組み込まれた傾斜角可変手段１４を制御する角度制御部１５を備えている。

試料ブロックＢは、図３にも示すように、ホルマリン固定された生体組織Ｚ内の水分をパラフィン置換した後、さらに周囲をパラフィン等の包理剤によってブロック状に固めた包埋ブロックを包埋カセット上に固定したものである。これにより、生体組織Ｚがパラフィン内に包埋された状態となっている。

試料ブロックステージ１０は、図３にも示すように、固定されたナイフ１２に向かうＸ方向に延びたガイドレール２１に沿って移動可能かつ昇降モータ（高さ調整部）２２Ａの作動により上下方向へ移動可能なＺステージ２２と、Ｚステージ２２上に取り付けられ、Ｘ方向に延びる軸線を中心とする円弧面に沿ってロールモータ（ロール角調整部）２３Ａの作動により移動自在とされた（ナイフ１２に対する移動方向を基準として横方向の傾きを調整自在とされた）ロールステージ２３と、ロールステージ２３上に取り付けられ、Ｙ方向に延びる軸線を中心とする円弧面に沿ってピッチモータ（ピッチ角調整部）２４Ａの作動により移動自在とされた（ナイフ１２に対する移動方向を基準として縦方向の傾きを調整自在とされた）ピッチステージ２４と、ピッチステージ２４上に取り付けられた試料ブロックホルダ２５とから構成されている。また、ガイドレール２１は、ナイフ１２を越えた反対側にまで延びた状態で取り付けられている。

また、前記ロールモータ２３Ａ及びピッチモータ２４Ａは、試料ブロックホルダ２５の角度、つまり、試料ブロックホルダ２５によって支持される試料ブロックＢの既切削面Ｂ２の角度を調整する前記傾斜角可変手段１４を構成している。

ダミーブロックステージ１１は、前記ガイドレール２１に沿って移動可能になっている。ダミーブロックステージ１１の上部には、ダミーブロックＤを支持するダミーブロックホルダ２７が取り付けられている。また、ダミーブロックステージ１１の下部には昇降モータ２８が組み込まれており、この昇降モータ２８が作動されることによって、ダミーブロックホルダ２７により支持されたダミーブロックＤが、高さ調整されるようになっている。

試料ブロックステージ１０は、図２に示すように、モータ２９の作動によって、ガイドレール２１上を、少なくともナイフ１２に対向する位置からオートコリメータ１３に対向する位置まで往復移動されるようになっている。また、ダミーブロックステージ１１も、モータ３０の作動によって、ガイドレール２１上を、少なくともナイフ１２に対向する位置からオートコリメータ１３に対向する位置まで往復移動されるようになっている。
すなわち、これらモータ２９，３０は、両ステージ１０、１１を、少なくともナイフ１２に対向する位置からオートコリメータ１３に対向する位置までそれぞれ移動させるステージ移動手段３１を構成している。

なお、ここでは、試料ブロックステージ１０とダミーブロックステージ１１を別々のモータ２９，３０によって、ガイドレール２１上を、個別に移動させる構成にしているが、これに限られることなく、ガイドレール２１上に共通ベースを設け、この共通ベースで、試料ブロックステージ１０及びダミーブロックステージ１１を支持するとともに、共通ベースに一台のモータを組み込み、このモータで共通ベース上の両ステージ１０，１１を一体に移動させる構成にしても良い。

前記ナイフ１２は、フレームから延びるアーム(ともに図示略)の先端に固定的に取り付けられている。
なお、本実施の形態では、ナイフ１２およびオートコリメータ１３を固定し、これらナイフ１２等に対して試料ブロックステージ１０やダミーブロックステージ１１側を移動させる構成としたが、このような構成に限られるものではない。例えば、試料ブロックステージ１０やダミーブロックステージ１１を固定し、それら試料ブロックステージ１０等に対してナイフ１２やオートコリメータ１３側を移動させる構成にしても構わないし、ステージ側とナイフ１２及びオートコリメータ１３側とを共に移動させる構成にしても良い。

図２に示すように、オートコリメータ１３は、単色光あるいは多色光を発する光源３３と、光源３３に隣接されて設けられかつピンホール３４ａを有する遮光板３４と、遮光板３４のピンホール３４ａを貫通する光を平行光に換えるコリメータレンズ３５と、コリメータレンズ３５によって向きを変えられた光を、試料ブロックステージ１０上の試料ブロックＢの既切削面Ｂ２や、ダミーブロックステージ１１上のダミーブロックＤの切削面Ｄ２側に反射させるとともに、それら試料ブロックＢの切削面Ｂ２等からの反射光を透過させるハーフミラー３６と、ハーフミラー３６の上方に配置された結像レンズ３７と、ハーフミラー３６を透過する平行光が結像レンズ３７により結像される位置に設けられたフォトセンサ３８とを備えている。

そして、オートコリメータ１３では、ハーフミラー３６からの平行光を反射する、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２やダミーブロックＤの切削面Ｄ２の反射面の角度を、フォトセンサ３８上のスポット位置として表示でき、反射面の微小な角度変化を、スポット位置のずれとし、Ｘ方向成分（ロール角の変化成分）とＹ方向成分（ピッチ角の変化成分）に分けて表示できる（図２、図４参照）。
また、図２に示すように、オートコリメータ１３の側方には、レーザー変位計等からなる高さ計測手段６１が設けられ、この高さ計測手段６１によって、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２やダミーブロックＤの切削面Ｄ２の高さが無接触の状態で、計測できるようになっている。

なお、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２やダミーブロックＤの切削面Ｄ２は、凹凸が極めて少ない鏡面状態になっており、ここで反射される平行光は、フォトセンサ３８上で結像される際、輝度の高いスポット位置Ｓとして認識できる。

角度制御部１５は、オートコリメータ１３の検知信号から得られる情報、つまり、ロール成分情報とピッチ成分情報とをそれぞれ電気的な制御信号に変換し、これら制御信号をロールモータ２３Ａとピッチモータ２４Ａにそれぞれ個別に送ることで、試料ブロックホルダ２５に支持される試料ブロックＢの既切削面Ｂ２の傾きを、任意の角度に制御するものである。

試料ブロックステージ１０の上方には、例えば、ガイドレール２１と同じＸ方向に延びる水平ガイドレール４０が図示しない支持部によって取り付けられている。水平ガイドレール４０の下方に位置した状態で、自動薄切装置本体３側から順に水（液体）Ｗを貯留した水槽４１と、未使用のスライドガラスＧを収納するスライドガラス収納棚４２と、作製された薄切片標本Ｈを収納する収納棚４３とが設けられている。

また、水平ガイドレール４０には、該水平ガイドレール４０に沿って移動可能な水平ステージ４５が取り付けられている。そして、この水平ステージ４５には、Ｚ方向に移動可能であると共に、試料ブロックＢから切り出された薄切片Ｂ１を、例えば静電気を利用して先端に吸着可能なアーム部４６が取り付けられている。なお、静電気に限られず、吸引力や接着剤等を利用して薄切片Ｂ１を捕らえても構わない。
また、アーム部４６は、吸着した薄切片Ｂ１を、自動薄切装置本体３から水槽４１まで搬送し、貯留された水Ｗの中に浸漬させるようになっている。すなわち、上述した水平ガイドレール４０、水平ステージ４５及びアーム部４６は、前記薄切片ハンドリング機構３９を構成している。

また、水平ガイドレール４０には、前記水平ステージ４５に加え、該水平ガイドレール４０に沿って移動可能な水平ステージ５０が取り付けられている。なお、この水平ステージ５０は、単に水平方向に移動するだけでなく、Ｚ軸周りに回転可能とされている。この水平ステージ５０には、Ｚ方向に直交する一軸周りに回転可能な状態でスライドガラス把持ロボット５１が取り付けられている。また、スライドガラス把持ロボット５１は、一定距離離間した状態で平行に配されると共に互いの距離を接近離間自在に調整可能な一対のアーム部５１ａを備えている。

そしてこれら水平ステージ５０及びスライドガラス把持ロボット５１をそれぞれ適宜作動させることで、スライドガラス収納棚４２から未使用のスライドガラスＧを把持すると共に、水槽４１内に浮いている薄切片Ｂ１を、把持したスライドガラスＧ上に転写して薄切片標本Ｈを作製することができるようになっている。更には、作製した薄切片標本Ｈを収納棚４３に収納することもできるようになっている。
これら上述した水平ガイドレール４０、水平ステージ５０及びスライドガラス把持ロボット５１は、前記スライドガラスハンドリングロボット５を構成している。
なお、本実施の形態では、水平ガイドレール４０が、薄切片ハンドリング機構３９及びスライドガラスハンドリングロボット５を共に構成する兼用部品となっている。

次に、このように構成された自動薄切装置１により、薄切片採取済の試料ブロックＢ、あるいは、事前に粗削りまで完了した試料ブロックＢを、試料ブロックステージ１０にセットして、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２に連続する薄切片Ｂ１を採取する、自動薄切方法について説明する。

まず、薄切片採取済の試料ブロックＢまたは粗削りが完了した試料ブロックＢを、人手により、あるいは図示せぬブロックハンドリングロボットを利用して、試料ブロックステージ１０の試料ブロックホルダ２５に取り付けて固定する(試料ブロック取付工程)。
また、ダミーブロックＤについても同様に、試料ブロックステージ１０に隣接するダミーブロックステージ１１のダミーブロックホルダ２７に取り付けて固定する。

ついで、ダミーブロックステージ１１に組みつけてある昇降モータ２９を作動させて、ナイフ１２による切削が可能な高さとなるよう、ダミーブロックＤの高さを調整する。尚、図２では、ナイフによる切り込み厚さをｔで表している。そして、モータ３０を作動させてダミーブロックステージ１１をナイフ１２側に移動させ、ナイフ１２によってダミーブロックＤを切削する（ダミーブロック切削工程）。

なお、一度で、鮮明な切削面が得られない場合には、昇降モータ２９によってダミーブロックＤの高さ調整を行いながら、モータ３０を作動させてダミーブロックＤをガイドレール２１に沿って往復動させ、これにより、ナイフ１２による切削を複数回行う。
このとき、ガイドレール２１上を、ダミーブロックステージ１１のみ移動させても、あるいは試料ブロックステージ１０とともに一体的に移動させても良い。試料ブロックステージ１０とともに一体的に移動させるときには、ダミーブロックＤの高さをナイフ１２の刃の高さよりも高くなるように調整するとともに、試料ブロックＢの高さをナイフ１２の刃の高さよりも低くなるように設定することが必要である。

ついで、オートコリメータ１３により、試料ブロックステージ１０に取り付けた前記試料ブロックＢの既切削面Ｂ２と、ダミーブロックステージ１１に取り付けたダミーブロックＤの切削面Ｄ２との傾斜角のずれ量を検知する（傾斜角ずれ量検知工程）。
このとき、先に、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２のスポット位置Ｓ１を調べるか、ダミーブロックＤの切削面Ｄ２のスポット位置Ｓ２を調べるかは任意である。

具体的な傾斜角のずれ量の検知方法について説明すると、例えば、最初に、試料ブロックＢがオートコリメータ１３と対向する位置に来るように、モータ２９を作動させて、試料ブロックステージ１０を移動させる（図２参照）。この状態で、光源３３を発光させて、そこから発せられる光を、遮光板３４のピンホール３４ａ、コリメータレンズ３５及びハーフミラー３６を介して、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２に導き、この既切削面Ｂ２を照射する。照射された光は既切削面Ｂ２で反射し、ハーフミラー３６を透過した後、結像レンズ３７で屈曲された後、フォトセンサ３８上で結像される。この結像位置は、フォトセンサ３８により、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２によるスポット位置Ｓ１として検知できる。

一方、モータ２９、３０をそれぞれ作動させて、試料ブロックＢの代わりにダミーブロックがオートコリメータ１３と対向する位置に来るように、試料ブロックステージ１０とダミーブロックステージ１１とを入れ替える。
ダミーブロックステージ１１上のダミーブロックＤの切削面Ｄ２に対しても、前述と同様な操作を繰り返し、ダミーブロックＤの切削面Ｄ２によるスポット位置Ｓ２を検知する。
これら両スポット位置Ｓ１、Ｓ２のずれが、そのまま、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２とダミーブロックＤの切削面Ｄ２と傾きのずれとなる(図４参照)。

角度制御部１５では、オートコリメータ１３から送られる検知信号からロール成分情報とピッチ成分情報を得ることができ、この得られたロール成分情報とピッチ成分情報をそれぞれ電気的な制御信号に変換する。そして、これら制御信号をロールモータ２３Ａとピッチモータ２４Ａにそれぞれ送り、試料ブロックホルダ２５に支持された試料ブロックＢの既切削面Ｂ２の傾きを調整する。これにより、試料ブロックホルダ２５に支持された試料ブロックＢの既切削面Ｂ２を、ダミーブロックＤの切削面Ｄ２と平行となるよう、試料ブロックＢの角度を調整することができる（角度調整工程）。

このように試料ブロックＢの角度の調整が完了したとき、試料ブロックＢの既切削面Ｂ２は、ナイフ１２による仮想切削面と平行となっている。つまり、面合わせが完了したこととなる。
その後、面合わせが完了した試料ブロックＢに対して、高さ計測手段６１により既切断面Ｂ２の高さを計測し、その計測値と、予め、測定したダミーブロックＤの切削面Ｄ２の高さとの差に基づいて、試料ブロックステージ１０に組み込まれた昇降モータ２２Ａを操作し、試料ブロックＢを昇降させてナイフ１２による切削が可能な高さに調整する。つまり、試料ブロックＢの既切断面Ｂ２の高さを、ダミーブロックＤの切削面Ｄ２の高さよりも、ナイフ１２による切り込み厚さ分だけ高くする。ついで、試料ブロックステージ１０を、ガイドレール２１に沿って移動させ、ナイフ１２により、試料ブロックＢの前記既切削面Ｂ２から連続して所定厚さの薄切片（例えば、５μｍ）を切削する（切削工程）。
なお、試料ブロックＢの切削のための高さ調整は、面合わせが完了した後に限られることなく、ナイフ１４の交換が終わった後においても、有効である。ナイフを交換したときには、刃先の高さが２０μｍ〜３０μｍ程度ずれてしまうからである。

以上の操作によって、薄切片採取済の試料ブロックＢ、あるいは、事前に粗削りまで完了した試料ブロックＢに対して、既切削面Ｂ２から連続して薄切片Ｂ１を採取することができる。

このように採取した薄切片Ｂ１は、試料ブロックＢの切削開始位置近傍に先端が待機したアーム部４６により、ナイフ１２によって試料ブロックＢから切り出され始めた時点で静電気によって吸着される。そして、試料ブロックステージ１０の移動に合わせて、アーム部４６が取り付けられた水平ステージ４５が水平ガイドレール４０に沿って動く。これにより、薄切片Ｂ１に外力を加えることなく、アーム部４６の先端に、薄切片Ｂ１を確実に吸着させることができる。

薄切片ハンドリング機構３９は、アーム部４６の先端に薄切片Ｂ１を吸着した後、水平ステージ４５を移動させて薄切片Ｂ１を所定位置まで搬送する。そして、伸展機構４が有する水槽４１の上方にアーム部４６が達したときに、該アーム部４６をＺ方向に下降させて先端を水Ｗの中に入れる。これにより、アーム部４６の先端に吸着されていた薄切片Ｂ１は、吸着が解かれて水Ｗの中に浸漬されて浮かんだ状態となる。水Ｗの中に浸漬された薄切片Ｂ１は、表面張力により切削時に生じた皺や丸みが取れて延び、伸展した状態となる。

一方、上述した薄切片Ｂ１の切り出し及び搬送に合わせて、スライドガラスハンドリングロボット５は、水平ステージ５０及びスライドガラス把持ロボット５１を適宜作動させて、スライドガラス収納棚４２から未使用のスライドガラスＧを１枚取り出し、水槽４１上方にて待機している。
すなわち、まず水平ステージ５０及びスライドガラス把持ロボット５１を適宜作動させて、スライドガラス把持ロボット５１の一対のアーム部５１ａをスライドガラス収納棚４２に挿し込ませる。次いで、一対のアーム部５１ａを互いに接近させるように作動させて、未使用のスライドガラスＧを１枚挟み込んで挟持固定する。そして、スライドガラスＧを挟持したまま、再度水平ステージ５０及びスライドガラス把持ロボット５１を適宜作動させて、スライドガラスＧを引き出し、水槽４１上方に移動させる。そしてこの状態のまま、水槽４１に薄切片Ｂ１が搬送されてくるまで待機する。

そして、上述したように水槽４１内に薄切片Ｂ１が搬送されて、水Ｗの中に浸漬された状態が一定時間経過した後、図１に示すように、スライドガラスハンドリングロボット５は、水平ステージ５０及びスライドガラス把持ロボット５１を適宜作動させて、把持しているスライドガラスＧを用いて水Ｗに浮かんでいる薄切片Ｂ１を掬い上げる。これにより薄切片Ｂ１は、スライドガラスＧ上に転写された状態となる。その結果、薄切片標本Ｈが作製される。最後にスライドガラスハンドリングロボット５は、作製した薄切片標本Ｈを収納棚４３まで搬送し、該収納棚４３に入れて保管する。

なお、本発明は、前述の実施の形態に限られることなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々設計変形可能である。
例えば、前記実施の形態では、ガイドレール２１上に試料ブロックステージ１０とダミーブロックステージ１１を組み付けているが、ダミーブロックステージ１１は、通常、ガイドレール２１から外しておき、必要なときのみガイドレール２１上に組みつけても良い。

本発明に係る自動薄切装置の実施の形態を示す構成図である。図１に示す自動薄切装置本体を示す概略構成図である。図１に示す自動薄切片装置の試料ブロックステージを示す斜視図である。図１に示す自動薄切片装置のオートコリメータの作用を説明する図である。

符号の説明

Ｂ試料ブロックＢ１薄切片Ｂ２既切削面ＤダミーブロックＤ２切削面Ｚ生体組織（生体試料）１自動薄切装置３自動薄切装置本体４伸展機構５スライドガラスハンドリングロボット１０試料ブロックステージ１１ダミーブロックステージ１２ナイフ１３オートコリメータ１４傾斜可変手段１５角度制御部２１ガイドレール２２Ｚステージ２２Ａ昇降モータ（高さ調整部）２３ロールステージ２３Ａロールモータ（ロール角調整部）２４ピッチステージ２４Ａピッチモータ（ピッチ角調整部）２５試料ブロックホルダ

Claims

薄切片採取済または切削途中の試料ブロックを、再度試料ブロックステージに取り付けて、該試料ブロックの既切削面に連続する薄切片を採取する自動薄切装置であって、
傾斜角可変手段により前記既切削面の傾斜角を調整可能な状態で前記試料ブロックを支持する前記試料ブロックステージと、
ダミーブロックを支持するダミーブロックステージと、
前記試料ブロックステージに支持された前記試料ブロックと前記ダミーブロックステージに支持された前記ダミーブロックに対して相対移動されて、該試料ブロック及びダミーブロックをそれぞれ切削可能なナイフと、
前記試料ブックステージに支持された前記試料ブロックの前記既切削面と前記ダミーブロックステージに支持された前記ダミーブロックの前記ナイフによる切削面との傾斜角のずれを検知するオートコリメータと、
を備えることを特徴とする自動薄切装置。
前記傾斜角可変手段は、前記既切削面の縦方向の傾きを調整するピッチ角調整部と、前記既切削面の横向きの傾きを調整するロール角調整部とを備えることを特徴とする請求項１記載の自動薄切装置。
前記試料ブロックステージと前記ダミーブロックステージとを共通のガイドレールに載置し、それら両ステージを、少なくとも前記ナイフに対向する位置から前記オートコリメータに対向する位置までそれぞれ移動させるステージ移動手段を備えることを特徴とする請求項２記載の自動薄切装置。
前記試料ブロックステージが、前記試料ブロックの高さを調整する高さ調整部を備えていることを特徴とする請求項３記載の自動薄切装置。
前記オートコリメータと電気的に接続され、該オートコリメータからの検知信号に応じて、前記試料ブロックの前記既切削面が前記ダミーブロックの前記切削面と平行になるように、前記ピッチ角調整部と前記ロール角調整部をそれぞれ制御する角度制御部を備えることを特徴とする請求項３または４記載の自動薄切装置。
薄切片採取済または切削途中の試料ブロックを、再度試料ブロックステージに取り付けて、該試料ブロックの既切削面に連続する薄切片を採取する自動薄切方法であって、
試料ブロックステージに前記試料ブロックを取り付けて固定する試料ブロック取付工程と、
試料ブロックステージに隣接するダミーブロックステージに取り付けたダミーブロックを、該ダミーブロック及び前記試料ブロックに対して相対移動されるナイフによって切削するダミーブロック切削工程と、
前記試料ブックステージに取り付けた前記試料ブロックの前記既切削面と前記ダミーブロックステージに取り付けた前記ダミーブロックの前記ナイフによる切削面との傾斜角のずれ量を検知する傾斜角ずれ量検知工程と、
前記傾斜角ずれ量検知工程で検知した、前記試料ブロックの前記既切削面と前記ダミーブロックの前記切削面との傾斜角のずれ量に基づいて、前記試料ブロックステージに設けた傾斜角可変手段により、前記試料ブロックの前記既切削面が前記ダミーブロックの前記切削面に対して平行となるように、前記試料ブロックを角度調整する角度調整工程と、
前記角度調整工程で角度調整された前記試料ブロックに対して前記ナイフを相対移動させて、試料ブロックの既切削面から連続して所定厚さの薄切片を切削する切削工程と、
を備えたことを特徴とする自動薄切方法。