JP2016540982A - 顕微鏡スライドを熱処理する自動化された処理システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本技術の一実施形態に係る、自動化されたスライド処理システム2(「システム2」)の立面図である。システム2は、アクセスポート3と、タッチスクリーン5の形態の入力デバイスとを含み得る。ユーザは、スライドを運ぶトレイ(「スライドトレイ」)をアクセスポート3内に置くなどして、スライドトレイをシステムに搭載(load)することができる。所与のスライドトレイは、処理されるべき試料をそれぞれ運ぶスライドを運ぶことができる。システムへの搭載前、搭載中、または搭載後に、ユーザは、タッチスクリーン5を使用して、試料に対して行われるべき工程(例えば、プロトコル、レシピ等)を選択する。次いで、システム2は、試料を自動的に処理し、スライドにカバーガラスを被せ、スライドトレイをアクセスポート3へ戻し得る。その後、カバーガラスを被せられたスライド(例えば、スライドに対して恒久的に結合されたカバーガラスを運ぶスライド)は、その後の分析、病理学者による解釈、および/または保存のためにアクセスポート3から取り出され得る。
図3は、本技術の一実施形態に従って構成されたスライドキャリア1200を保持する閉鎖構成における乾燥装置1100(「装置1100」)の形態における加熱装置の断面斜視図である。一般に、装置1100は、流れ全体にわたって全体的に均一な熱分布を促すための加熱された乱流気体となる、気体の流れを加熱することができる。乱気流は、スライドキャリア1200によって運ばれる、試料を載せたスライドS(1つが特定されている)全体にわたって流れ、加熱する層状気流へ変換され得る。試料を載せたスライドSは、スライドSから、残留する封入剤(例えば、水)などの液体の排出を促すために垂直方向に向けられ得る。上方へ方向づけられた層状気流は、例えば、試料が乾く間の重力に起因する、スライドSに対する試料の下方への動きを抑制し、制限し、または実質的に防止するために、試料全体にわたって流れ得る。
図15は、本技術の一実施形態に係る、染色器モジュール2010の開放構成における等角図である。染色器モジュール2010は、トレイハンドラ2020と、ハウジング2022と、分注装置2024とを含み得る。トレイハンドラ2020は、ハウジング2022の開口2023を通して、可搬式トレイ(図15に図示せず)の形態のスライドキャリアを移動させ、当該トレイを分注装置2024の下に位置付けることができる。分注装置2024は、トレイによって運ばれる、試料を載せた顕微鏡スライド上へ、弁制御および加圧された液体送出を提供する、4つのヘッドまたはマニホールド組立体2018a、2018b、2018c、2018d(総称して「ヘッド組立体2018」)を含み得る。高い処理スループットを維持するために、ヘッド組立体2018は、トレイが染色器モジュール2010内に位置付けられたままである間に、洗浄/準備され得る。分注工程において、ヘッド組立体2018は、所定の量のフレッシュな液体をスライド上へ個々に分注することができ、多段階染色プロトコルを実行するためにスライドから液体を除去することができる。スライドを処理した後、トレイハンドラ2020は、トレイをハウジング2022の外へ移動させることができる。
図32は、本技術の一実施形態に係る分注装置3024の等角図である。分注装置3024は、弁制御され、加圧された液体送出と、ヘッドまたはマニホールド組立体3018a、3018b、3018c、3018d(総称して「ヘッド組立体3018」)の制御された移動とを提供することができる。液体取扱いシステム3013は、液体を分注装置3024へ送ることができ、液体源3014と、導管または他の適切な液体運搬要素を含む液体運搬システム3015とを含み得るが、これらに限定されない。コントローラ3017は、分注装置3024に対して、処理ゾーン(すなわち、トレイの試料染色領域)上へプロトコル駆動型の(protocol−driven)液体を分注および分配するように指示することができる。制御された液体分配は、例えば、流動性の疎水性物質を用いて顕微鏡スライドのラベル領域を濡らすこと(例えば、スライドのラベル領域上に障壁を作り出すこと)、特定の液体流出速度(例えば、後だれしない液体流出速度)を採用すること、特定の量の液体(例えば、上限量未満の量の液体)を分注すること、トレイを目標速度および加速度で移動させること、スライドに沿った適当な分注位置に分注すること、および/または、目標分注高さ(例えば、液体の跳ね返り、飛散、跳ね上がり等を最小化する、または限定的なものにするのに適した高さ)から分注することによって、達成され得る。
本技術の少なくともいくつかの実施形態に係る、自動化された組織学的システムは、液体ボリュームを他の液体に置換することなく、正確に制御された時間に、分注された液体ボリュームを除去するように構成された染色器を含む。例えば、本技術の特定の実施形態に従って構成された処理ヘッドは、エアナイフおよび関連付けられた真空ポートを使用して、分注された液体ボリュームをそれぞれ寄せ集め、除去する。液体ボリュームを分注および除去するこの手法は、洗浄動作、および、表面張力によって少なくとも部分的に維持される形状を有する固定された液だまりまたは厚膜を使用する他の試料処理動作を容易にし得る。試料を別の処理液と接触させる前に、先に分注された処理液を操作することによって試料を少なくとも部分的に露出させることで、処理時間の一貫性および制御性を高めることが期待される。本技術の範囲を限定するわけではなく、理論上、この利点は、直接的な液体から液体への交換中に発生する処理液の不正確な希釈に関連付けられる時間的な不正確さの低減に関連付けられ得る。代替的に、または付加的に、固定された液体プール内で試料を洗浄することで、流れる液体の中で試料が洗浄される場合よりも、試料から、残渣をより均一かつ精密に取り除くことができうる。他の機構も可能である。さらに、液体除去機能は、液体廃棄物を低減するなどの、異なる利点または付加的な利点を有することができる。
自動化された組織学的染色システムにおいて、処理温度の向上された一貫性および制御性を実装することは、多くの理由から技術的に困難であり得る。第一に、典型的な組織学研究所における温度は、典型的には、加熱機器および空調機器の運転ならびに/または他の要因に起因して時間と共に変化する。第二に、自動化された組織学的染色システムは、局所的な加熱および/または冷却を一貫性なく引き起こす他の機器(例えば、加圧滅菌器、フード等)の近くに位置することが多い。第三に、自動化された組織学的染色システムの多様な構成要素間の温度感度、および自動化された組織学的染色システム内で行われる多様な動作間の温度感度は、著しく異なり得る。別の検討事項として、従来の自動化された組織学的染色システムにおいて使用される処理液は、揮発性が高い傾向があり、そのため、高温においては、許容し難い高い割合で蒸発し得る。蒸発は、一般に望ましくない。なぜなら、蒸発は、多くの問題の中でも特に、温度依存性の処理中の一貫性のない気化冷却、試料の早すぎる乾燥、ならびに関連付けられた乾燥アーチファクト、臭気、および爆発危険性の増大に関連付けられる傾向があるためである。さらに、一貫性のない気化冷却は、低温時よりも高温時に、比例的に問題となり得る。なぜなら、湿球温度降下は、ある相対湿度において、乾球温度と共に比例的に増加するためである。比較的低い温度における問題は、とりわけ、少なくともいくつかの染色反応についての劣った(例えば、許容し難いほど遅い)反応速度を含む。
自動化された組織学的システムを使用する試料処理は、試料と一連の液体とを接触させることを含み得る。一連の液体は、例えば、脱パラフィン液、調整液、染色試薬、染色分別試薬、染色固定試薬、対比染色試薬、洗浄液、およびカバーガラス液を含み得る。図86を参照すると、試料が埋め込まれるパラフィン組成物は、試料をさらなる処理のために露出させるように、脱パラフィン化において少なくとも部分的に除去され得る。少なくともいくつかの場合において、脱パラフィン化は、それぞれが試料を運ぶスライド上へ脱パラフィン液を反復して(例えば、4回、5回、6回、7回、8回、または別の適切な回数の反復)分注すること、(例えば、脱パラフィン液が、表面張力によって少なくとも部分的に維持される形状を有する液だまりの形態にある間)パラフィン組成物の一部を可溶化させるように、適切な時間の間、分注された脱パラフィン液を試料が埋め込まれるパラフィン組成物と接触したままにすること、次いで、分注された脱パラフィン液をパラフィン組成物の可溶化された部分と共に除去することを含む。分注された脱パラフィン液が試料と接触する時間は、例えば、15秒間から45秒間の範囲内とし得る。特定の例において、この時間は30秒間である。従来の脱パラフィン液は、少なくとも典型的には、キシレンを含む。キシレンは、比較的高い毒性および揮発性、ならびに比較的低い引火点を有する。キシレンの従来の代替物は、リモネンおよびピネンなどの、モノテルペンを含む。モノテルペンは、キシレンよりも毒性が低い傾向があるが、モノテルペンの他の特性は、キシレンの特性と非常に類似し得る。例えば、モノテルペンは、比較的高い揮発度および比較的低い引火点を有し得る。
図89は、本技術の一実施形態に係る、液体供給源6100の斜視図である。液体供給源6100は、1つまたは複数のポンプ6110と、フィルタ6112(1つが特定されている)と、容器ベイ6120とを含み得る。容器ベイ6120は、容器を保持するための一連の容器スロット6122(1つが特定されている)を含み得る。処理液を保持するための容器は、スロット6122内に置かれ、様々なポンプ6110へ接続され得る。ポンプ6110は、処理液を染色器6へ送り込む。図89は、容器6130がスロット6122に位置し、別の容器6132が別のスロット6122内へ挿入されようとしている状態を示す。容器が空になると、液体供給源6100は、別の容器へ自動的に切り替えることができ、いくつかの実施形態においては、システムワークフローを中断せずに、空の容器が新たな容器と置換され得るように、ユーザに警告することができる。脱パラフィン液および洗浄液などの大量に使用される処理液は、大型の液体容器または複数の容器から供給され得る。容器と液体供給源6100の流体構成要素とを流体連結するために、さまざまな異なる取り付け具が使用され得る。
本開示は、包括的であること、または本明細書において開示された形態そのものに本技術を限定することを意図されない。具体的な実施形態が、例示の目的のために本明細書において開示されているが、当業者が認識するように、本技術から逸脱することなく、様々な均等な変形が可能である。いくつかの場合において、本技術の実施形態の説明を不必要に曖昧にすることを回避するために、周知の構造および機能は、詳細には図示または説明されていない。方法のステップは、本明細書において特定の順序で提示され得るが、代替的な実施形態において、ステップは、別の適切な順序を有してもよい。同様に、特定の実施形態の文脈において開示される本技術のいくつかの態様は、他の実施形態において組み合わされ、または除外され得る。さらに、いくつかの実施形態に関連付けられる利点は、それらの実施形態の文脈において開示されているが、他の実施形態も、そのような利点を提示することができ、全ての実施形態が、本技術の範囲内に収まるために、本明細書において開示されるそのような利点または他の利点を必ずしも提示する必要はない。例えば、本技術のいくつかの実施形態に従って選択または配合された処理液は、一価アルコール(例えば、エタノール)および/またはキシレンを含まないが、本技術の他の実施形態に従って選択または配合された処理液は、一価アルコール(例えば、エタノール)および/またはキシレンを含んでもよい。本開示および関連付けられる技術は、本明細書において明示的に図示または説明されない多様な実施形態を包含することができる。
Claims (34)
- 複数の顕微鏡スライドによって運ばれる複数の試料を乾燥するための方法であって、
スライドキャリアが前記複数の顕微鏡スライドを保持する間に前記スライドキャリアを第1の位置に位置付けるステップであって、前記複数の試料の各々は前記複数の顕微鏡スライドのうちの1枚によって運ばれるステップと、
加熱装置によって画定される循環流ループ内へ前記スライドキャリアを移動させるために前記スライドキャリアを前記第1の位置から第2の位置へロボット制御で移動させるステップであって、前記第2の位置は前記第1の位置に対して垂直方向に位置づけられているステップと、
前記スライドキャリアが前記第2の位置にある間に前記複数の試料および/または前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップと
を含む、方法。 - 前記スライドキャリアを前記第2の位置へロボット制御で移動させるステップが、前記複数の顕微鏡スライドのうちの少なくとも1枚の長手軸を、水平面に対して約90度の角度に位置付けるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記スライドキャリアを前記第1の位置から前記第2の位置へロボット制御で移動させるステップが、前記複数の顕微鏡スライドのうちの少なくとも1枚の長手軸を、水平面に対して約70度から約90度の角度に位置付けるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記スライドキャリアを前記第1の位置から第2の位置へロボット制御で移動させるステップが、前記スライドキャリアを約70度から約90度回転させるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のスライドの各々が、第1の終端と、前記第1の終端の反対側に位置する第2の終端とを有し、前記第2の終端にはラベルが付され、
前記方法が、前記第2の位置において前記第1の終端が前記第2の終端の上方に位置付けられるように前記スライドキャリアを配置するステップをさらに含む、
請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記複数の試料および/または前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップが、
流体の流れを前記循環流ループの乱流部分を越えて送るステップと、
前記乱流部分からの前記流体の流れを前記循環流ループの層状流部分を越えて送るステップと、
前記層状流部分における前記流体の流れを前記複数の顕微鏡スライドのうちの1枚または複数枚にわたって送るステップと
を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記複数の試料および/または前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップが、
前記循環流ループに沿った加熱された流体の流れを生成するために、流体の流れを加熱するステップと、
前記循環流ループに沿った流体の乱流を生成するために、前記加熱された流体の流れに乱流を誘発するステップと、
前記循環流ループに沿った流体の層状流を生成するために、前記流体の乱流の乱れを低減するステップと、
前記複数のスライドの1枚または複数枚の長手方向に沿って前記流体の層状流を送るステップと
を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記複数の試料および/または前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップが、前記複数の試料を均一に加熱するための加熱された流体の流れを前記複数の顕微鏡スライドに向けて方向づけるステップを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の試料および/または前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップが、加熱された流体の流れを前記複数のスライドにわたって上方へ送るステップを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数の試料および/または前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップが、前記複数の試料のうちの2つ以上が実質的に同じ温度となるように、前記複数の顕微鏡スライドにわたって加熱された流体の流れを送るステップを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数のスライドが、第1の試料と第2の試料とを含み、前記第1の試料の平均温度と前記第2の試料の平均温度との間の差が3℃未満である、請求項10に記載の方法。
- 約1.8m毎秒から約2.9m毎秒の平均流速で前記複数のスライドにわたって流体の流れを送るステップをさらに含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 約74℃から約80℃の平均流体温度で前記循環流ループに沿って流体の流れを送るステップをさらに含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スライドキャリアを前記循環流ループの外へロボット制御で移動させるステップをさらに含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記スライドキャリアを第1の位置に位置付けるステップが、
乾燥装置の扉組立体を自動的に開くステップ、および、
前記扉組立体が前記スライドキャリアを前記第1の位置において保持するように、前記スライドキャリアを前記扉組立体へ送るステップ、
を含み、
前記スライドキャリアを前記第1の位置から前記第2の位置へロボット制御で移動させるステップが、前記扉組立体が前記スライドキャリアを前記第1の位置から前記第2の位置へ移動させるように前記扉組立体を自動的に閉じるステップを含む、
請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。 - 複数の顕微鏡スライドによって運ばれる複数の試料を加熱するための装置であって、
循環流ループを少なくとも部分的に画定するハウジングと、
前記循環流ループに沿った流体の流れを生成するように位置付けられたブロワと、
第1の位置と第2の位置との間で移動可能な扉組立体であって、
前記扉組立体は、前記第1の位置において前記複数の顕微鏡スライドを運ぶスライドキャリアを受け取るように構成され、
前記扉組立体は、前記第2の位置において前記スライドキャリアを前記循環流ループに沿った垂直方向に向けられた位置で保持するように構成される、
扉組立体と、
前記扉組立体が前記循環流ループに沿って前記スライドキャリアを保持するときに前記複数の試料が前記流体の流れによって対流加熱されるように、前記循環流ループに沿って前記流体の流れを加熱するように構成された熱源と
を備える、装置。 - 前記第2の位置が、水平面に対して角度をなす、請求項16に記載の装置。
- 前記第2の位置が、水平面に対して実質的に垂直である、請求項16に記載の装置。
- 前記循環流ループに沿って位置付けられ、前記循環流ループの乱流部分に沿って流体の乱流を作り出すように構成された乱流生成手段をさらに備える、請求項16から18のいずれか一項に記載の装置。
- 前記循環流ループにおいて前記第1の位置の下流に位置付けられ、前記循環流ループの層流部分に沿って層状流体の流れを作り出すように構成された層流生成手段をさらに備える、請求項16から19のいずれか一項に記載の装置。
- 前記循環流ループに沿って位置付けられ、前記循環流ループの第1の部分に沿って流体の乱流を促進するように構成された第1の流れ変更手段と、
前記循環流ループの前記第1の部分の下流に位置付けられ、前記循環流ループの第2の部分に沿って流体の層流を促進するように構成された第2の流れ変更手段と
をさらに備える、請求項16から18のいずれか一項に記載の装置。 - 複数の顕微鏡スライドによって運ばれる複数の試料を加熱するための装置であって、
循環流ループを少なくとも部分的に画定するハウジングと、
前記循環流ループに沿って流体の流れを生成するように位置付けられたブロワと、
前記循環流ループに沿って位置付けられ、前記循環流ループの第1の部分に沿って流体の乱流を作り出すように構成された第1の流れ変更手段と、
前記循環流ループの前記第1の部分の下流に位置付けられ、前記循環流ループの第2の部分に沿って流体の層流を作り出すように構成された第2の流れ変更手段と、
開放位置と閉鎖位置との間で移動可能な扉組立体であって、
前記扉組立体は、前記開放位置にある場合に前記複数の顕微鏡スライドを運ぶスライドキャリアを受け取るように構成され、
前記扉組立体は、前記閉鎖位置にある場合に前記スライドキャリアを前記循環流ループの前記第2の部分に沿って位置付けるように構成される、
扉組立体と、
前記扉組立体が前記循環流ループの前記第2の部分に沿って前記スライドキャリアを保持するときに前記複数の試料が前記流体の流れによって対流加熱されるように、前記流体の流れを加熱するように構成された熱源と
を備える、装置。 - 前記扉組立体が、前記扉組立体が前記閉鎖位置にあるときに、前記複数の顕微鏡スライドが水平面に対して70度から90度の傾斜角度をなすように前記スライドキャリアを保持する、請求項22に記載の装置。
- 前記第1の流れ変更手段は、多孔板である、請求項22または23に記載の装置。
- 前記第2の流れ変更手段は、1つまたは複数の湾曲した羽根を含む、請求項22から24のいずれか一項に記載の装置。
- 前記第2の流れ変更手段は、1つまたは複数のテーパー状の流路を含む、請求項22から24のいずれか一項に記載の装置。
- 前記扉組立体は、前記閉鎖位置にあるときに、前記キャリアによって保持される前記複数のスライドの第1の列が前記スライドキャリアによって保持される複数のスライドの第2の列の上に位置付けられるように前記スライドキャリアを保持するように位置付けられる、請求項22から26のいずれか一項に記載の装置。
- 前記扉組立体は、前記閉鎖位置にあるときに、前記キャリアによって保持される前記複数のスライドの第1の列が前記スライドキャリアによって保持される複数のスライドの第2の列の上に位置付けられ、かつ前記スライドキャリアによって保持される複数のスライドの第2の列から水平方向に離間されるように前記スライドキャリアを保持するように位置付けられる、請求項22から26のいずれか一項に記載の装置。
- 複数の試料を硬化させるための方法であって、前記複数の試料の各々は、カバーガラスによって覆われ、複数の顕微鏡スライドのうちの1枚によって運ばれ、前記方法は、
スライドキャリアが前記複数の顕微鏡スライドを保持する間に前記スライドキャリアを第1の位置に位置付けるステップと、
加熱装置によって画定される循環流ループ内の第2の位置に前記スライドキャリアをロボット制御で位置付けるステップと、
前記スライドキャリアが前記第2の位置にある間に前記循環流ループ内の前記複数のカバーガラスおよび前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップと
を含む、方法。 - 前記複数のカバーガラスおよび前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップが、前記複数のスライドのうちの1枚または複数枚の長手方向の長さに沿って加熱された流体の流れを提供するステップを含む、請求項29に記載の方法。
- 前記加熱された流体の流れは、約5m毎秒から7m毎秒の平均流速で前記複数のスライドにわたって流れる、請求項30に記載の方法。
- 前記複数のカバーガラスおよび前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップが、前記複数のカバーガラスおよび/または前記複数のスライドを約90℃から約100℃の範囲の温度に対流加熱するステップを含む、請求項29から31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数のカバーガラスおよび前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップが、前記複数の顕微鏡スライドが実質的に水平に位置付けられる間に前記複数のカバーガラスおよび/または前記複数の顕微鏡スライドを対流加熱するステップを含む、請求項29から32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数のカバーガラスをそれぞれのスライド上で対流硬化させるステップをさらに含む、請求項29から33のいずれか一項に記載の方法。
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