JP2010502983A - 新鮮な組織の薄片を切り出すための方法および装置 - Google Patents

Abstract

振動スライド刃ミクロトームを使用することによって、低ゲル点アガロースに埋め込まれた組織試料から新鮮な組織の薄片を切り出すことができる。ミクロトームが、おおむね水平方向に振動する刃であって、組織試料に対しておおむね斜めのスライド方向に運動するように支持された刃を有する。ミクロトームの切断刃の振動およびスライドの複合運動が、生細胞の死細胞に対する比として測定される薄片の生存可能性であって、従来からの振動ミクロトームを使用して得られる生存可能性よりもはるかに良好な生存可能性を有する新鮮な組織の薄片を切り出すうえで、きわめて効果的である。

Description

本出願は、２００６年９月６日付の米国特許仮出願第６０／８４２，３８６号について、米国特許法第１２０条に規定の優先権を主張し、この米国特許仮出願の開示が、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。

本発明は、広くは、振動ミクロトームに向けられている。より具体的には、本発明は、２つの方向に可動である刃を利用する振動ミクロトームに向けられている。最も具体的には、本発明は、振動ミクロトーム、ならびに生きている組織または固定された組織の薄片の作成における振動ミクロトームの使用方法に向けられている。組織試料が、試料シリンジの内部に埋め込まれる。薄片の厚さが、マイクロメータを駆動するためのステッピングモータを使用して選択される。切断刃が、斜めにスライドさせられ、かつ水平方向に振動させられ、試料シリンジから延ばされた試料からきわめて薄い層または薄片を切り出す。振動スライド刃ミクロトームが、組織の埋め込みおよび切り出し厚さの決定と協働して、きわめて優れた組織の切り出し品質をもたらす。

ミクロトームは、広く知られており、典型的には、生医学実験において、顕微鏡検査の対象とすることができる組織の薄片を作成するために使用されている。切り出されるべき組織が、多くの場合、典型的にはミクロトームを使用することによって可能な限り薄く切り出すことができるよう、パラフィンに埋め込まれ、あるいは冷凍によって固められる。生きている組織および新鮮に固定された組織は、典型的には、この種の切断のためには柔らかすぎ、このような生きている組織および新鮮に固定された組織の薄片を得ることは困難である。試みられている１つの技術的解決策は、切断刃を切断刃のエッジの典型的な鉛直または垂直運動に対して、水平方向に振動させる振動刃ミクロトームを提供することである。そのような振動ミクロトームは、具体的には、組織の埋め込みまたは凍結を必要とせずに、軟組織の薄片を切り出すことを目的としている。刃の水平振動または切断エッジの長手軸におおむね平行な方向の振動が、軟組織試料の切断において従来の切断装置よりも効果的である高周波の振動としてもたらされる。振動ミクロトームによって切断されて得られた薄片は、直接的な刃での細断によって切り出された薄片に比べ、より良好な切断品質を有する。

すべての現行の振動ミクロトームにおいては、刃が、切断刃の長手軸に対しておおむね平行に振動する。これは、典型的には、刃がおおむね水平に、横から横の方向に、高い振動数で振動することを意味する。そのような振動行程の振幅は、少なくとも０．６ｍｍでなければならない。行程の振幅がこの大きさ未満であると、刃が生きている組織を通過しない。代わりに、生きている組織または新鮮に固定された試料が、単に圧縮され、水平に振動している刃を押し戻してしまう。

最近では、振動ミクロトームは、Ｚ軸方向、すなわちＸ軸である刃の振動方向およびＹ軸である切断方向の両者に垂直な方向に、切断刃の望ましくない振動を有するとして留意されたい。この切断刃のＺ軸の運動をいわゆる「ゼロＺ」技法を使用して低減する試みが、従来の振動ミクロトームにおいて行われている。刃の運動が、大抵は、刃が振動しているが組織の切り出しは行っていない試験条件にて試験および定量化される一方で、動作状態における切断刃のＺ軸の運動または振動は、おおむね無視されている。

ダブルエッジのカミソリ刃が、組織の薄片を切り出すための振動ミクロトームにおいて広く使用されている。そのようなカミソリ刃は、使用に先立って長手軸に沿って切断または折ることによって、２つのシングルエッジの刃部品へと切断または分割される。今や半分となった刃が、ただ１つの切断エッジを有するが、おおむね中央において、自体の長手軸に沿って、現時点において入手可能な振動ミクロトームの刃ホルダに固定され、組織を切り出すために使用される。薄いカミソリ刃は、刃ホルダに対して、特に振動ミクロトームの刃ホルダによって支持されていない刃の部位において、曲がりまたはたわみを生じがちである。カミソリ刃は、典型的には、刃ホルダに取り付けられて、組織試料の表面に対して１５から３５度の角度に傾けられる。試料の切り出しの際に、試料自体が、刃を試料に向かって引っ張って、曲げようとする。このような刃の曲げが、試料の切り出しの際に、刃のＺ軸方向の曲がりまたはチャタリングゆえに、切断または薄切りされた試料にチャタリングの痕跡を生じさせる。切断される組織試料の抵抗、および本来薄い刃の構造が、刃が多少なりとも柔軟な方法で取り付けられていることと相俟って、Ｚ軸における刃のたわみに寄与し、切断された組織試料の表面の厄介なチャタリング痕によって、結果としての組織の損傷の形成に寄与する。

現行の振動機においては、切断刃のエッジが、水平な切断面において振動する。そのような振動運動は、切断刃が組織槽容器の中央に位置するように、長い振動アームを必要とする。この比較的長い振動アームは、重量が大きく、ぐらつくことなく所望の速度で振動できるように支持することが困難である。

Ｋｏｎｇらの米国特許第７，１４６，８９５号明細書において、本出願人は、スライド刃ミクロトームを開示している。この特許明細書の開示が、参照により明示的に本明細書に組み込まれるが、この特許明細書に記載されているように、斜めにスライドする切断刃を、ゲルに埋め込まれ試料保持用シリンジの開放端から突き出された生きている組織または死んだ組織の薄い試料を、スライド刃ミクロトーム機を使用することによって切り出すために使用することができる。この先行のＫｏｎｇ特許明細書に開示されているスライド刃ミクロトーム機は、大脳などの軟組織を薄片へと切り出すために使用可能である。しかしながら、この従来の装置は、依然としていくつかの限界を抱えている。その第１は、脳幹または小脳などといった繊維を多く含有していて切断が難しい傾向にある組織に関して、直接的なスライドでは丈夫な組織を切断することができず、結果として組織の切り出しの質が低くなる点にある。また、上述のＫｏｎｇの従来特許明細書に記載のスライド刃装置において切り出すことができる最も薄い薄片は、約７０から８０μｍの厚さである。このような切断厚さでは、スライド刃装置を、典型的には１０から４０μｍの間の厚さの薄片を必要とする組織学的検査に使用することが不可能である。

米国特許第７，１４６，８９５号明細書

したがって、新鮮な組織の薄片を切り出すための装置およびそのような装置の使用方法であって、現時点において存在する手順および装置の限界を克服する装置および方法について、ニーズが存在するように見受けられる。新鮮な組織の薄片を切り出すための本発明による方法および装置は、そのような装置および方法を提供し、技術分野における大きな進歩である。

本発明の目的は、新鮮な組織の薄片の切り出しに使用するための装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、振動刃ミクロトームを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、振動スライド刃ミクロトームを提供することにある。

本発明のまた別の目的は、振動スライド刃ミクロトームを使用して組織の損傷を軽減するための方法を提供することにある。

本発明のまたさらなる目的は、Ｚ軸方向のチャタリングをなくす振動スライド刃ミクロトームを提供することにある。

本発明のまたさらに別の目的は、組織の薄片の機械的な傷を軽減する振動スライド刃ミクロトームを提供することにある。

新鮮な組織の薄片を切り出すための本発明による方法および装置は、切断刃がおおむね水平方向に振動する振動ミクロトームであって、刃を斜めのＸ−Ｙ軸方向にも移動させるスライド刃機構を備える振動ミクロトームを使用する。さらに、本発明による振動スライド刃ミクロトームは、Ｚ軸方向の刃の曲がりを大幅に少なくし、結果としてＺ軸方向の刃のチャタリングを大幅に少なくする手順において、切断刃を刃ホルダの１つの表面へと貼り付ける。本発明による方法および装置は、硬くなく、あるいは剛でない生きている組織または固定された組織の薄片の切り出しにおける使用を特に意図している。そのような試料は、パラフィンに埋め込まれるわけではなく、凍結させられるわけでもない。本発明による振動スライド刃ミクロトームは、従来技術の装置によって得ることができるよりも大幅に生細胞／死細胞の比の数が大きい試料の薄片を切り出す。そのような生細胞／死細胞の比の大きな数は、薄片の生存可能性の目安である。

本発明による振動スライド刃ミクロトームは、横または前後のおおむね水平な振動運動を、斜め下方へのスライド運動に組み合わせる。得られる複合の切断刃の運動が、本発明の振動スライド刃ミクロトームの切断効率にかなりの効果を有する。従来技術の装置においては、刃の振動の振幅が少なくとも０．６ｍｍでなければならないのに対し、本件装置においては、振幅が０．１ｍｍという少なさでよい。切断対象の試料が、刃の振動運動によって圧縮されることがなく、したがって刃の切断の効率が向上し、試料へと加わる機械的応力が軽減される。

従来技術の装置と対照的に、カミソリ刃（より典型的には、ダブルエッジのカミソリ刃を割った半分）が、ワンピースの刃ホルダへと貼り付けられる。これにより、刃を、刃の全長に沿って、刃ホルダの片側において、刃ホルダへとしっかりと取り付けることが可能になる。接着剤を、刃ホルダの縁まで広げることができ、したがってカミソリ刃の切断エッジの０．５ｍｍの範囲まで広げることができる。これにより、薄いカミソリ刃についてきわめて剛かつ一様な支持が形成され、刃のエッジのぐらつきが基本的になくなる。締め付け式の刃においては、典型的には、１つ以上の締め付けねじなどが存在する。刃に非一様な応力が加わり、刃のエッジがぐらつくことになる。本発明の接着剤の使用による刃の取り付けを使用して刃のエッジのぐらつきをなくすことが、刃の振動しながらスライドする運動との組み合わせにおいて、従来技術においてまん延しているＺ軸のチャタリングを基本的になくす。

本発明においては、切断面が典型的には水平方向である従来技術の装置と対照的に、切断面がおおむね鉛直である。これは、従来の装置において一般的である長い振動アームが不要であることを意味する。振動アームを、基本的に、切断行程と同じまで短くすることができ、したがって切断アームがきわめて軽量である。振動ユニットが、プレロードされた直線ベアリングへと取り付けられるため、振動ユニットが、それ自体はＹまたはＺ軸方向の運動の成分を有することなく、振動の水平またはＸ方向に自由に動くことができる。振動要素を動かすために必要とされるワット数が、従来の振動ミクロトームが必要とする高い電力のレベルと比べて、きわめて低い。

本発明の振動スライド刃ミクロトームによって切り出される試料は、従来のＫｏｎｇらの米国特許第７，１４６，８９５号明細書に詳しく開示されているような試料ホルダに保持される。従来のＫｏｎｇらの特許明細書に記載されているような試料支持構造およびプロセスの組み合わせが、本発明の振動スライド刃ミクロトームの使用と相俟って、きわめて薄く、鋭く、かつ正確に切断された組織試料、特に生きている組織試料の作成をもたらす。新鮮な生きている組織の薄片の評価における重要な因子である薄片の生存可能性が、従来技術の装置を使用して達成できるよりもはるかに高い。薄片の生存可能性の指標である生細胞／死細胞の比が、本発明の装置においては、伝統的な振動ミクロトームを使用した場合よりもはるかに大きい。

新鮮な組織の薄片を切り出すための本発明による方法および装置は、従来技術の装置のいくつかの大きな限界を克服する。それは、技術分野における大きな前進である。

新鮮な組織の薄片を切り出すための本発明による方法および装置の充分かつ完全な理解が、以下に記載されて添付の図面に示されるとおりの好ましい実施形態の詳細な説明を参照することによって、得られる。

本発明による振動スライド刃ミクロトームの正面図である。 図１の振動スライド刃ミクロトームの部分断面の側面図であり、切り出しに先立って試料ホルダにおいて進められる試料を示している。 本発明の振動スライド刃ミクロトームの一部分の上面図であり、マイクロメータ駆動アセンブリを示している。 本発明を使用することによって得られる生細胞／死細胞の比を、従来技術の装置を使用して得ることができる結果と比較した棒グラフ表示である。

最初に図１を参照すると、本発明による振動スライド刃ミクロトームの好ましい実施形態（全体が１０で指し示されている）を見て取ることができる。おおむね平坦なベース１２が、ミクロトームアセンブリ（全体が１４で指し示されている）および試料保持アセンブリ（全体が１６で指し示されている）を支持している。すぐに詳述されるとおり、試料保持アセンブリ（全体が１６で指し示されている）が、さらなる分析のために試料から組織の薄片を切り出すことができるよう、組織試料を支持および保持するために利用される。試料保持アセンブリ（全体が１６で指し示されている）の全体的な構造および動作は、本出願人の名義である従来の米国特許第７，１４６，８９５号明細書に記載および図示されている試料保持アセンブリと同様である。上述のとおり、この特許明細書の開示の全体が、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。

図２を図１とともに参照することによって見て取ることができるとおり、試料保持アセンブリ（全体が１６で指し示されている）は、槽前壁２２、槽後壁２４、左および右の槽横壁２６および２８（図１を参照）、ならびに槽底部３０を含む試料収容槽（全体が２０で指し示されている）を含む。したがって、試料収容槽２０は、流体を漏らすことがない容器であり、次に説明されるとおりのミクロトームアセンブリ（全体が１４で指し示されている）の動作によって槽２０へと入れられる試料の薄片の生存能力を維持することを目的とすることができる適切な食塩水３２または他の任意の流体を配置することができる。

再び図２を参照すると、シリンジ筒３４を、試料収容槽（全体が２０で指し示されている）の後壁２４の開口３６へと挿入することができる。弾性Ｏリング３８が、槽の開口３６を囲み、シリンジ筒３４が開口３６を通って挿入されるときに食塩水３２または他の液体が試料収容槽２０から漏れ出すことがないようにする。食塩水または他の溶液３２を、シリンジ筒３４が所定の位置に配置された後でのみ槽へと追加されること、ならびに食塩水または他の溶液３２が、シリンジ筒３４を取り除く前に排水されることを、理解できる。シリンジ支持ベース４０が、試料収容槽の後壁２４の後方に離間して、後壁２４に平行に位置している。このベースに、槽の後壁の開口３６に整列したベース開口４２が設けられている。さらに図２に見て取ることができるとおり、弾性Ｏリング３８は、試料収容槽２０の後壁２４とシリンジ支持ベース４０の前壁４４との間に挟まれている。

シリンジ筒３４は、協働するシリンジプランジャ５０を受け入れるように寸法付けられたおおむね円筒形の筒である。シリンジプランジャ５０の前面５２は、組織試料５４を適切な瞬間接着剤などによって取り付けることができるように構成されている。組織試料５４は、典型的には、低ゲル点のアガロース５６に包まれ、あるいは低ゲル点のアガロース５６へと埋め込まれる。図２に見て取ることができるとおり、シリンジ筒３４は、直径が減じられた出口リップ６０を備える出口端５８を有し、出口リップ６０の目的は、シリンジ筒３４の出口端５８を通過して出ようとする組織試料５４および周囲のアガロース５６に対して、或る程度の克服可能な抵抗をもたらすことにある。当然ながら、直径が減じられた出口リップ６０は、シリンジ筒の出口端５８を通過して出ようとする組織試料５４および周囲のアガロース５６に対して完全な妨げをもたらすことはない。

さらに、シリンジ筒３４は、本発明においてはシリンジプランジャ５０をスライド可能に受け入れるように寸法付けられた入り口端６２を備えるように構造付けられている。ストッパ６４が、シリンジ筒の両端５８および６２の途中においてシリンジ筒３４へと取り付けられている。ストッパ６４は、シリンジ支持ベース４０の後壁６６に当接するように配置されている。したがって、ストッパ６４は、シリンジ３４が試料収容槽２０の食塩水３２または他の液体へと所定の再現可能な深さまたは位置まで延びるように保証すべく機能する。これは、振動スライド刃ミクロトームをシリンジ筒３４の出口端５８に整列させるうえで助けとなる。

図２および図３に見て取ることができるとおり、マイクロメータ駆動部（全体が７０で指し示されている）が、マイクロメータ駆動部ハウジング（全体が７２で指し示されている）に位置している。次いで、マイクロメータ駆動部ハウジング７２が、マイクロメータ駆動部ハウジング保持プレート７４の上に固定されている。マイクロメータ駆動部ハウジング保持プレート７４は、任意の適切な手段によってベース１２へと固定されたマイクロメータ駆動部ハウジング直線スライド７６に沿って、図３の矢印Ａによって示されている方向にスライドできる。マイクロメータ８０が、マイクロメータ駆動部ハウジング７２の支持台８２の上に位置しており、マイクロメータ本体８４を有する。マイクロメータ本体８４によって保持されたマイクロメータプランジャ８６が、マイクロメータ駆動部ハウジング７２およびマイクロメータ駆動部ハウジング７２へと取り付けられた取り付け板８８を通過している。マイクロメータプランジャ８６の自由端９０が、シリンジプランジャの外面９２に係合できる。

マイクロメータ駆動モータ９６が、マイクロメータ駆動部ハウジング７２に位置しており、好ましくは適切な電動ステッピングモータとして設けられている。マイクロメータ駆動モータ９６は、マイクロメータモータ駆動歯車９８を有し、マイクロメータモータ駆動歯車９８は、マイクロメータモータ駆動歯車９８からマイクロメータ駆動歯車１０２へと延びるマイクロメータ駆動ベルト１００を支持している。これらの駆動歯車９８および１０２はどちらも、外側に歯を有し、駆動ベルト１００の内側の歯またはコグと係合する。マイクロメータ駆動モータ９６は、マイクロメータモータ制御部１０４によってきわめて精密に制御される。マイクロメータプランジャ８６（具体的には、マイクロメータプランジャ８６の自由端９０）がシリンジプランジャ５０に係合して、シリンジプランジャ５０をシリンジ筒３４内で所定の量だけ前進させることができるよう、有限の量だけマイクロメータ駆動ステッピングモータ９６を回転させるべく、この制御部を動作させることができる。このようなシリンジプランジャ５０の所定の量の前方移動によって、所定の長さの試料５４および周囲のアガロース５６が、シリンジ筒３４の減じられた直径の出口リップ６０から押し出され、したがって所定の長さの試料５４および周囲のアガロース５６を、振動スライド刃ミクロトームによって切り出して、試料収容槽２０の食塩水３２または他の適切な溶液へと預けることができ、さらなる処理のために取り出すことが可能である。シリンジプランジャ５０をシリンジ筒３４の後方の入り口端６２から取り出す必要がある場合には、マイクロメータプランジャ８６およびマイクロメータプランジャ８６の自由端９０を、マイクロメータ駆動モータ９６を逆転させることによってマイクロメータ駆動部ハウジング７２に向かって引き込むことができる。ひとたびマイクロメータプランジャ８６がそのように引き込まれると、マイクロメータ駆動部ハウジング７２を、マイクロメータ駆動部ハウジングスライド７６上で側方にスライドさせることができる。所望であれば、特に図示されていないが、マイクロメータ駆動部ハウジング７２を動作時の位置に保持するために適切な締め具を使用することができ、マイクロメータ駆動部ハウジング７２を非使用位置へと側方にスライドさせることができるように適切な締め具を緩めることができる。

再び図１を参照し、本発明による振動スライド刃ミクロトームアセンブリ（全体が１４で指し示されている）を詳しく説明する。ミクロトームの目的が、低ゲル点のアガロース５６に埋め込まれ、シリンジの出口端５８から押し出され、減じられた直径の出口リップ６０によって制限される組織試料５４から薄くて一様な生存能力のある組織試料を切り出すことにあることは、当業者にとってきわめて明白である。組織試料５４の段階的な前進を、マイクロメータモータ制御部１０４の制御のもとで、マイクロメータステッピング駆動モータ９６の動作によって達成することができる。組織試料５４を低ゲル点のアガロース５６に適切に埋め込むこと、ならびにシリンジ筒３４と、減じられた直径の出口リップ６０と、マイクロメータステッピング駆動モータ９６の具備および制御とを協働させることで、組織が切り出しのために準備される。しかしながら、ミクロトームの刃が有効な切断を実行できないならば、組織試料を正確に準備および配置しても、まったく意味がない。従来の装置においては、上述したように、ミクロトームの刃が、チャタリングならびに曲がりまたはたわみを生じやすく、組織を切断するのではなく、組織を圧縮しがちであり、生きている組織または軟組織について、きわめて薄くかつ再現性のある組織試料の薄片をもたらすことが通常はできていない。本発明の振動スライド刃ミクロトームは、これらの限界を克服する。

図１に最もはっきりと見て取ることができるとおり、振動スライド刃ミクロトーム（全体が１４で指し示されている）は、基本的には、別個であるが相互作用する２つの構成要素で構成されている。その第１は、斜めスライド構成要素（全体が１１０で指し示されている）である。第２は、水平振動構成要素（全体が１１２で指し示されている）である。２つの構成要素は、別個の特徴を有するが、組織試料５４をはるかに効率的に切り出すように協働する。

支持柱１１４が、振動スライド刃ミクロトーム（全体が１０で指し示されている）のベース１２から上方へと延びている。この柱１１４は、おおむね矩形であるものとして図１に示されているが、協働する２つの構成要素１１０および１１２を支持するために充分な構造的剛性を有する限りにおいて、特定の形状をとる必要はない。斜めスライド台１１６が、図１に概略的に示されている固定ボルト１２０など適切な固定具によって支持柱１１４へと固定された斜めスライドレール１１８に沿って斜めに運動できるように支持されている。斜めスライド台１１６および斜めスライドレール１１８が、台１１６をスライドレール１１８に沿って容易に滑らせることができるよう、好ましくは直線ベアリングまたは低摩擦摺動面などといった摩擦低減部品を有することを、理解できる。また、水平線に対する斜めスライドレール１１８の傾きの角度を、例えば支持柱１１４に弓形の溝を設け、そのような弓形の溝に固定ボルト１２０を収容するなどによって、変化させることができることを、理解できる。この傾きの角度は、好ましくは２０°から８０°の間である。他の角度調節手段も、本発明の想定の範囲内である。

歯車ラック１２２が、斜めスライド台１１６の下縁へと取り付けられ、協働する駆動ピニオン１２４に噛合している。この駆動ピニオンは、斜めスライド台駆動モータ１２６によって駆動され、斜めスライド台駆動モータ１２６は、好ましくは回転をスライド台駆動モータコントローラ１２８によって正確に制御することができるステッピングモータである。１対のホール効果センサ１３０、１３２が、斜めスライドレール１１８の第１および第２の端部の付近に位置している。適切な磁石１３４が、斜めスライド台１１６に取り付けられている。動作時、２つのホール効果センサ１３０、１３２からの読み取りが、斜めスライド台駆動モータコントローラ１２８へと送られ、斜めスライド台１１６をきわめて正確に位置させるために使用することができる。斜めスライドレール１１８に沿った斜めスライド台１１６の位置を正確に割り出して制御するために、他の同様の制御の仕組みを使用してもよいことを、理解できる。台１１６が、図１に矢印Ｂによって示されているようにＸおよびＹ軸に関して斜めの方向にスライドできること、ならびに台１１６の位置およびスライド移動の大きさを正確に制御できることが、重要である。

支持アーム１４０が、第１の固定端１４２において、ボルト１４４などの適切な固定具によって斜めスライド台１１６へと固定されている。ボルト１４４が、支持アーム１４０を斜めスライド台１１６へと取り付けるために使用することができる任意の適切な固定手段を概念的に代表していることを、理解できる。支持アーム１４０がおおむね水平に保たれることが好ましいため、固定手段１４４は、斜めスライドレール１１８のさまざまな傾きにおいて支持アーム１４０が水平に保たれるよう、調節式であってもよい。支持アーム１４０の第２の自由端１４６は、片持ち梁の様相で、試料保持アセンブリ（全体が１６で指し示されている）の上方へと延びている。支持アーム１４０が、図１の本発明のいくぶん概念的な図にて、おおむね矩形の部材として示されていることを理解できる。実際には、支持アーム１４０は、以下で述べるとおりに支持アーム１４０に意図される役割を達成するために充分な構造的剛性を有する限りにおいて、いくつかある任意の形状をとることができる。

振動刃支持部１５０が、１対の離間した刃支持キャリア１５２、１５４によって保持されており、刃支持キャリア１５２、１５４は、刃支持レール１５６に沿って水平方向にスライド可能である。次いで、刃支持レール１５６は、ボルト１５８によって概念的に示されているように、支持アーム１４０の両端１４２および１４６の途中で支持アーム１４０へとボルトまたは他の方法で固定されている。斜めスライド台１１６および斜めスライドレール１１８に関して上述したように、刃支持キャリア１５２および１５４（一体化された刃支持キャリッジであってもよい）ならびに刃支持レール１５６に、直線ベアリング、低摩擦スライド部品、または他の摩擦低減部品などといった摩擦低減要素を設けることができる。結果として、振動刃支持部１５０は、図１に矢印Ｃによって示されているとおり、水平方向またはＸ軸方向にきわめて自由かつ容易に運動または往復するように支持されている。振動刃駆動モータ１６０が、おおむね支持アーム１４０の自由な非支持の第２の端部１４６の付近において、支持アーム１４０の上に位置している。振動刃駆動モータ１６０も、典型的には電動モータであって、斜めスライド台駆動モータ１２６を制御する同じモータ制御部１２８によって制御される。したがって、２つのモータ１２６および１６０のとの間の協調が、共通のコントローラ１２８を設けることによって保証される。駆動輪１６２が、このモータ１６０によって駆動されるが、偏心して位置する駆動ピン１６４を備える。この駆動ピンが、弾性またはばね鋼接続リンク１６８の第１の端部１６６に収容されている。この接続リンク１６８の第２の端部１７０は、刃支持部駆動ピン１７２によって保持されている。図１に概念的に示されているとおり、弾性またはばね鋼接続リンク１６８の両端１６６および１７０に、接続リンク１６８の支持および接続を助ける適切なベアリングアセンブリ（全体が１７４で指し示されている）を備えることができる。

振動刃駆動モータ１６０を動作させることで、駆動輪１６２が比較的高い速度で回転する。駆動ピン１６４が偏心して位置しているため、接続リンク１６８に往復運動が生じる。この接続リンク１６８の往復運動が、図１に矢印Ｃで示した方向の振動刃支持部１５０の水平振動へと変換される。

図１に見て取ることができ、図２にさらに詳しく見て取ることができるとおり、切断刃（全体が１８０で指し示されている）が、刃ホルダ（全体が１８２で指し示されている）へと取り付けられている。切断刃１８０は、細長い刃エッジ１８４および刃本体１８６を有する。典型的には、切断刃１８０は、ダブルエッジのカミソリ刃の半分である。刃本体１８６が、上縁１８８および刃側部１９０を有する。刃ホルダ１８２は、図１に見られるようにおおむね逆Ｔ字の形状であり、おおむね中間点において刃ホルダレッグ１９４へと取り付けられた刃ホルダバー１９２を含む。図２に見られるとおり、刃ホルダバー１９２は、刃本体１８６の上縁１８８が係合する当接部として機能する水平方向の畝１９６を有する。刃の切断エッジ１８４が、刃ホルダバー１９２の下縁１９８の下方を延びている。使用時、切断刃１８０を、適切な接着剤を畝１９６の下方の刃ホルダバー１９２の全長および切断刃側部１９０へと塗布して使用することによって、刃ホルダバー１９２へと取り付けることができる。切断エッジ１８４が約１ｍｍの距離だけ刃ホルダバーの下縁１９８の下方へと突き出すように、切断刃１８０が刃ホルダバー１９２へと接着剤によって取り付けられる。切断刃ホルダ１８２による切断刃１８０のこの支持が、刃が離間したいくつかの位置においてのみホルダへと取り付けられる場合に典型的に生じるような切断刃１８０の曲がりまたはたわみを防止する。

再び図１を参照すると、刃ホルダレッグ１９４の上端２００が、刃ホルダ支持ロッド２０２によって枢動可能に支持されている。この刃ホルダ支持ロッド２０２は、振動刃支持部１５０の下端２０４の付近に位置している。薄切りされる試料の端部に対する切断刃１８０の傾きの角度を、図２に示されているように円弧Ｄにわたって変化させることができるよう、刃ホルダレッグ１９４およびロッド２０２の接合点あるいはロッド２０２および振動刃支持部１５０の下端２０４の接合点に、締め付けねじまたはセットねじなどといった適切な固定アセンブリが設けられる。

本発明による振動スライド刃ミクロトームの動作においては、組織試料５４がシリンジの前面５２へと固定され、適切な低ゲル点アガロース５６に埋め込まれる。シリンジプランジャ５０が、入り口端６２からシリンジ胴またはシリンジ筒３４へと挿入される。このようにして組み立てられたシリンジが、槽の後壁２４およびシリンジ支持ベース４０の整列した開口へと挿入される。ひとたびこれが行われると、試料収容槽２０を、適切な食塩水３２または他の同様な試料受容媒体で満たすことができる。整列した開口３６および４２を妨げないように滑らされており、あるいは開口３６および４２との整列から外されているマイクロメータ駆動部７０が、今やマイクロメータプランジャ８６（特に、マイクロメータプランジャ８６の自由端９０）がシリンジプランジャの外面９２に整列するまで、マイクロメータ駆動部ハウジング直線スライド７６に沿って滑らされる。この時点で、マイクロメータ駆動モータ９６が、組織試料５４をシリンジ筒３４の減じられた直径の出口リップ６０を通って外へと前進させるべくコントローラ１０４によって作動させられるが、コントローラ１０４は、斜めスライド台駆動モータ１２６および振動刃駆動モータ１６０のコントローラ１２８に接続されている。

斜めスライド台１１６が、図１に示されているとおり、矢印Ｂの方向に下方かつ右方に動かされる。同時に、切断刃１８０が、矢印Ｃの方向に水平に振動させられる。切断刃１８０のスライドおよび振動の複合運動が、組織試料５４から第１の組織の薄片を切り出すために有効である。この第１の薄片は、外表面が刃１８０によって新しく形成された表面でなく、おそらくは一様でないため、典型的には廃棄される。シリンジプランジャ５０を前進させる工程ならびに切断刃１８０の振動および斜めのスライド移動によって得られる次の薄片が、厚さにおいてはるかに一様であり、さらなる処理のために食塩水３２から取り出すことができる。

本発明による振動スライド刃ミクロトームにおいては、サイクル時間が、振動刃ミクロトームのみを使用して可能なサイクル時間から大幅に短縮される。さらに、切り出し厚さが、従来の装置において可能であるよりもはるかに一様である。ホール効果センサ１３０および１３２が、台の不必要な移動が存在しないように、斜めスライド台１１６の行程を制限する。振動刃支持部１５０へと付与される短い振動行程は、きわめて効率的であり、やはり試料の切断または薄切りする時間を短縮する。切断刃１８０の切断エッジ１８４が、シリンジ筒３４の減じられた直径のリップ６０の平面に平行な平面（図２に破線で示されている）にて運動し、したがって試料の薄片が、明白かつ迅速に、正確に制御することができる厚さにて切り出される。

試料の薄片の生存能力の１つの有効な指標は、生きている細胞の死んでいる細胞に対する比である。比がより大きいこと、すなわち死細胞１つ当たりに存在する生細胞の数がより多いことが、薄片の生存能力の優秀な指標である。図４に見られるように、本発明による振動スライド刃ミクロトームを使用して作成された薄片の生細胞／死細胞の比としての生存能力２０６は、従来の振動ミクロトームを使用して得られる比２０８よりもはるかに良好である。このように、本発明による振動スライド刃ミクロトームは、明らかに現在入手可能な製品よりもはるかに優れている。

新鮮な組織の薄片を切り出すための本発明による方法および装置について、好ましい実施形態を充分かつ完全に上述したが、例えば試料の薄片収容槽の性質、いくつかの駆動モータおよびそれらのコントローラの仕様、切断刃を刃ホルダへと固定するために使用される具体的な接着剤、などについて、本発明の真の精神および範囲から離れることなくさまざまな変更が可能であることは、当業者にとって明らかである。したがって、本発明の真の精神および技術的範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (16)

1. 試料の薄片を切り出すための装置であって、
   ベースと、
   前記ベースへと取り付けることができる試料ホルダと、
   前記ベースに位置し、前記試料ホルダに対して斜めに運動できるように支持された斜めスライドキャリッジと、
   前記斜めスライドキャリッジに位置し、前記斜めスライドキャリッジとともに可動である支持アームと、
   前記支持アームに位置し、前記試料ホルダに対して水平方向に可動である振動刃支持部と、
   前記振動刃支持部に位置し、前記試料ホルダに対して斜めおよび振動の複合運動にて可動である切断刃と
   を備える装置。
2. 前記斜めスライドキャリッジが、可動の斜めスライド台および斜めスライドレールを含み、斜めスライド台駆動モータをさらに含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記斜めスライド台に位置するラックと、前記斜めスライド台駆動モータに位置する協働するピニオンとをさらに含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記斜めスライド台駆動モータのためのモータコントローラをさらに含む、請求項２に記載の装置。
5. 前記ベースに位置する離間したホール効果センサと、前記斜めスライド台に位置する磁石とをさらに含み、前記ホール効果センサが、前記モータコントローラへと接続されている、請求項４に記載の装置。
6. 前記支持アームに位置する振動刃支持部駆動モータをさらに含む、請求項１に記載の装置。
7. 前記振動刃支持部駆動モータに位置する偏心駆動部をさらに含む、請求項６に記載の装置。
8. 前記振動刃支持部駆動モータの偏心駆動部と前記振動刃支持部との間の接続リンクをさらに含む、請求項６に記載の装置。
9. 前記接続リンクが、ばね鋼である、請求項８に記載の装置。
10. 前記振動刃支持部および前記支持アームを接続する振動刃支持キャリッジをさらに含む、請求項１に記載の装置。
11. 前記支持アームへと固定され、前記振動刃支持キャリッジを支持する振動刃支持レールをさらに含む、請求項１０に記載の装置。
12. 前記振動刃支持部に位置する刃ホルダをさらに含む、請求項１に記載の装置。
13. 前記刃ホルダに位置し、切断刃の前記刃ホルダへの取り付け位置を画定するように構成されている水平方向の畝をさらに含む、請求項１２に記載の装置。
14. 試料組織の薄片を切り出すための方法であって、
    試料ホルダを用意するステップと、
    切り出し対象の試料を前記試料ホルダへと取り付けるステップと、
    試料切断刃を用意するステップと、
    前記試料切断刃を、水平方向の振動運動および前記試料ホルダに対する斜めのスライド運動のために支持するステップと、
    前記試料の自由端を前記試料ホルダから延ばすステップと、
    前記切断刃の前記試料に対する振動および斜めのスライドによって、前記試料の薄片を切り出すステップと
    を含む、方法。
15. 振動刃支持部を用意するステップと、前記試料切断刃を前記振動刃支持部へと接続するステップとをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. 振動刃駆動モータを用意するステップと、前記試料切断刃の前記水平方向の振動運動を達成するために、前記振動刃駆動モータを使用するステップとをさらに含む、請求項１５に記載の方法。

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