JP2022537328A - 切開装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、スライドガラス（１１５）などの平面基板上に配置された組織試料からの生体材料の機械的除去のための切開ツール（１２０）を備える装置（１００）に関する。装置は、スライドガラスを支持するためのプラットフォーム（１１０）と、切開ツールとプラットフォームとを互いに対して移動させ、切開ツールとプラットフォームとの相対位置を制御するように構成される位置決めシステムとをさらに備える。切開ツールが長手方向軸Ｌを有し、プラットフォームに対して斜角αで配置される。本ツールは、基部を有する薄壁切削先端部（１２５）をさらに備え、切削ツールが使用されているときに基部の下側がスライドガラス（１１５）に係合する。切削先端部（１２５）は、スライドガラスから離れた方向に基部から延出し、プラットフォームと切開ツールとの間の相対的移動が、切削先端部の前面に、組織試料を通る軌道を切削させるときに切開された生体材料を受けるように、切削先端部内の空洞を少なくとも部分的に囲む対向側部も有する。

Description

本発明は、平面基板上に配置された生体試料からの材料の自動切開のための装置に関する。

生体試料における関心領域（ＲＯＩ）からの材料の分離のための方法およびデバイスが、米国特許出願公開第２０１６／０１３１５５９号に開示されている。成形された開口部を有するカバーシートが試料に適用され、その開口部がＲＯＩへのアクセスを可能とし、試料の残りが覆われるようにする。その後、覆われていないＲＯＩから試料材料を除去するために、溶解などの抽出法が適用される。

生体試料から材料を抽出するためのデバイスの他の例は、ＷＯ２０１２／１０２７７９に開示されている。このデバイスは、試料の領域から材料を分断する回転カッティング先端と、カッティング先端の近位に位置する液体分注ポートおよび液体吸引ポートとを有する抽出ツールを備える。このデバイスは、液体がカッティング先端で分注されるように、ならびに分断された材料および分注された液体が吸引ポートを介して抽出デバイスに吸引されるように、構成される。

米国特許出願公開第２０１６／０１３１５５９号明細書 国際公開第２０１２／１０２７７９号

単純な構造であり、最小限の相互汚染で材料の効率的および確実な除去を可能とする、生体材料の自動切開のための装置の定義に関しては、依然として改善の余地がある。

本発明は、請求項１に記載の装置に帰し、従属項は任意選択の追加特徴を具体的に記載する。

特に、本発明の装置は、スライドガラスなどの平面基板上に配置された組織試料または生体試料からの生体材料の機械的除去のための切開ツールを備える。装置は、スライドガラスまたはいずれかの他の基板を支持するためのプラットフォームと、切開ツールとプラットフォームとを互いに対して移動させ、切開ツールが事前定義された領域において試料と選択的に係合するように、切開ツールとプラットフォームとの相対位置を制御するように構成される位置決めシステムとをさらに備える。

切開ツールが長手方向軸を有し、プラットフォームに対して斜角で配置される。本ツールは、基部を有する薄壁切削先端部をさらに備え、切削ツールが使用されているときに基部の下側が平面基板と係合する。切削先端部は、平面基板から離れた方向に基部から延出し、切削先端部と平面基板との間の相対的移動が、切削先端部の前面に、生体試料を通る軌道をカットさせるときに切開された生体材料を受けるように、切削先端部内の空洞を少なくとも部分的に囲む対向側部もさらに有する。

大部分の基本形態において、切削先端部はショベルと類似しており、ほぼ平坦な基部と、直立した側部とを有してもよい。基部の下側が平面基板（スライド）と接触すると、切削先端部の前面を生体試料と接触させる相対的移動によって、組織試料からの材料が、掻き取られる／切削される。直立側部のセクションは、切削帯において生体試料とさらに接触し、生体材料のフレーキングを防ぐことによって、または生体材料がそれるのを防ぐことによって、材料除去の確実性を改善するカッティング機能を提供する。直立側部は、切削された材料を切削先端部の空洞に案内するのをさらに助ける。

他の実施形態では、切削先端部の基部および側部が、切開ツールの長手方向軸に対して円周方向に湾曲面を有する。例えば、切削先端部が薄壁管によって形成されていてもよい。

切開ツールは、ほぼ管状の形状を有してもよい本体部を有する。切削先端部は、切開ツールの本体と一体的に形成されてもよく、または本体部の一端に取り付けられた個別部品でもよい。一例では、切削先端部が、本体部に取り付けられた、金属箔からなるカラーによって形成される。金属箔は、３０ミクロンと６０ミクロンとの間の厚さを有してもよい。

切削先端部の基部の下側は、生体試料が配置された平面基板と接触する。好ましくは、装置は、先端部と平面基板との間の接触圧力が切開中に制御可能であるように、切削先端部にかけられる下向きの力を変化させるための手段を装備する。これは、カッティング性能の最適化に関して有益である。

一実施形態では、位置決めシステムが、プラットフォームに対して切削先端部の垂直位置を調節するための手段を備える。例えば、切開ツールは、電動線形アクチュエータに搭載されてもよく、それによって位置決めシステムの制御部が切開ツールの垂直位置を調節し、それによって切削先端部と平面基板との間の印加される接触圧力を変化させるように構成される。

本発明のさらなる発展において、切開装置は、切開中に生体試料を通ってカットされる軌道の幅の変化を可能とするように構成される。これは、精度があまり重要でない場合に試料のエリアにおける比較的大きい材料除去のための比較的大きい幅の選択を可能にすることにより、装置の効率を改善する。したがって、より高精度が求められる、生体試料の関心領域の境界の近位では、より狭い幅が選択可能である。

位置決めシステムは、適切には、直線的な平行移動方向Ｔに切削先端部をプラットフォームに対して移動させるための平行移動ステージを備える。切開ツールの長手方向軸が平行移動方向に平行になると、切削先端部の前面が組織試料と接触する最大幅を有し、切削帯の幅が最大となる。この幅は、長手方向軸が平行移動方向に対してある角度となるように、切削先端部を位置決めすることによって縮小されることが可能である。

さらなる発展の一実施形態では、切開ツールは、長手方向軸が平行移動方向に平行である０度の角度と、θ＜９０度の角度との間で切削先端部の角度調節を可能とするようにするために、プラットフォームに対して垂直な軸を中心として回転可能なように装置に搭載される。幅の縮小は、角度方向の増加に比例する。

位置決めシステムは、平行移動方向に対して切削先端部の角度方向を調節するための手動調節手段、または位置決めシステム制御部によって制御される電動角度調節手段を装備してもよい。それによって、位置決めシステムは、切開対象の領域の形状に応じて軌道幅を制御するアルゴリズムを用いてプログラミングされてもよい。

代替の実施形態では、切削先端部の少なくとも基部および対向側部の外周が、長手方向軸に対して円周方向に湾曲されており、軌道幅は、少なくとも基部の曲率を変化させることによって制御される。

一例では、切削先端部が可撓性である。切削先端部は、上述したものなど、鋼箔からなるカラーによって形成されてもよい。装置は、基部の制御された変形が実現可能なように、可撓性の切削先端部に印加された下向きの力を変化させる手段を装備する。基部と平面基板との間の接触圧力の増加は基部の曲率を平坦にし、切削帯の幅と対応する軌道幅とを変化させることを可能にする。

さらなる例では、装置は、外周において異なる曲率を有する切削先端部を使用することによって切削帯の幅を調節するように構成される。切削先端部は、第１の曲率半径ｒ_１を有する第１の部分を有し、第１の曲率半径ｒ_１とは異なる第２の曲率半径ｒ_２を有する少なくとも１つのさらなる部分を有する。一例では、切削先端部は、楕円形の断面を有する。さらなる例において、切削先端部は卵形の断面を有する。

適切には、切開ツールは、長手方向軸を中心に回転可能なように装置に搭載され、位置決めシステムは、切削先端部の第１の部分（曲率半径ｒ_１を有する）または少なくとも１つのさらなる部分が切削先端部の基部としての役割を果たしてもよいように、切削先端部の角度位置を調節するための手段を備える。例えば、楕円形の場合、楕円の幅狭のセクションは、楕円の幅広のセクションが基部を形成している場合より、組織試料を通るより狭い軌道を切削する。位置決めシステムの制御部は、診断対象の組織試料の材料と診断対象でない材料との間の境界に近位の材料を除去するときに、切削先端部が最適な精度のための狭い切削帯が結果として実現する位置まで回転されるように、プログラミングされてもよい。境界から離れた他のエリアにおいて、制御部は、より幅広の切削帯が結果として実現する位置まで切削先端部を回転するように構成されてもよく、材料切開プロセスの速度および効率を最適化することを可能にする。

適切には、位置決めシステムは、横方向ＸおよびＹにおける相対的移動、さらに好ましくは縦方向Ｚにおける相対的移動のための電動アクチュエータを備える。一部の実施形態では、位置決めシステムは、平面基板に垂直な回転軸を中心とした、切削先端部に対するプラットフォーム（および生体試料）の位置を調節するための回転ステージをさらに備える。アクチュエータは、切開ツールに対して生体試料を移動させるために、プラットフォームに結合されてもよく、および／またはアクチュエータは、試料に対して切削先端部を移動させるために切開ツールに結合されてもよい。

上述したように、切開ツールは、プラットフォームに対して斜角で配置される。切開されている生体試料の性質に応じて他の角度が望ましい場合があるが、係合の角度は、３０度と６０度との間であってもよい。

さらなる発展において、切開ツールは、係合角度の調節を可能とするために、装置に対してピボット回転可能なように搭載される。装置は、手動調節手段、または位置決めシステム制御部によって制御される電動角度調節手段を装備してもよい。

好ましくは、装置は、生体試料の画像を取得するためのイメージングシステムを備える。適切には、イメージングシステムは、検査対象の生体材料を含む関心領域と非検査対象の材料を含む不要エリアとの間の境界を識別するように構成されている。すなわち、イメージングシステムは、切開対象の領域の形状を識別する。いくつかの例では、生体試料は染色された組織試料であり、イメージングシステムは、染色領域を単純に認識する。他の例では、イメージングシステムは、さらに、組織試料のキャプチャ画像を処理し、例えば細胞構造に基づいて関心領域を識別するソフトウェアを用いてプログラミングされてもよい。システムは、キャプチャ画像を、病理学者によって印が付けられた基準画像と比較することによって、切開対象領域の形状を識別するようにも構成されてもよい。イメージングシステムは、また、切開後に画像をキャプチャするように構成されてもよい。

適切には、位置決めシステムは、イメージングシステムによって識別された境界に基づいてプラットフォームおよび切開ツールの相対位置を制御するように構成される。切開プロセスは、切開ツールに、組織試料を通るいくつかの隣り合った軌道を切削させる、関心領域から材料を除去して採取させる、または不要エリアから材料を除去して採取させて、検査対象の材料をスライド上に残すことを伴ってもよい。

有益には、装置が切削帯の幅を変化させることが可能なように構成される実施形態において、位置決めシステムは、イメージングシステムによって識別された、切開対象の領域の形状に基づいて、切削帯の幅を制御するようにさらに構成される。

生体試料を通って切削された軌道は、切削された材料の全部、またはほぼ全部がスライドから切開されるまで、直線経路、湾曲経路、またはその２つの混合を辿ってもよい。

生体材料が平面基板から切削されて切開ツール内に採取される切開プロセスの前に、すべての組織が平面基板に取り付けられた状態のままで、不要エリアの材料から関心領域の材料を物理的に切り離すことが有益な場合がある。さらなる発展において、本発明のデバイスは、組織材料の自動的な切り離し／スコアリングのためのデバイスを備える。それで、位置決めシステムは、イメージングシステムによって識別された境界に沿って切り離しまたはスコアリングが発生するように、プラットフォームおよびデバイスの相対位置を制御するように適切に構成される。一例では、デバイスは、メスまたは回転メスを備える。さらなる例では、デバイスは、識別された境界に向けられてもよいレーザー光線を備える。

不要エリアの材料から関心領域の材料を切り離すために切削先端部が使用されるようにも、装置は、構成されてもよい。切開プロセスの第１のステップは、上述したように材料のさらなる切開前に、切削先端部が、イメージングシステムによって識別された境界にある組織試料と係合するように、プラットフォームおよび切開ツールの相対的移動を制御することを含んでもよい。

切削プロセス中に、除去された材料が蓄積する。最初に切削された材料は、後続で切削された材料によって切削先端部空洞内で遠位に変位される。切削先端部の内面は、切削された材料の、空洞への変位を促進するために、低摩擦材料によってコーティングされてもよい。切削先端部の外面は、先端部と平面基板との間の摩擦接触を減らすために、低摩擦コーティングがさらに設けられてもよい。

さらなる発展において、デバイスは、すべての切削された材料が平面基板から取り除かれることを確実とする吸引デバイスを装備する。一例では、吸引デバイスは、ＷＯ２０１２／１０２７７９に開示されるなどの吸引デバイスである。好適な実施形態では、空気が切開ツールを通って流れるように、切開ツールの本体部は真空ポンプに接続される。したがって、切削先端部は、機械的カッターと吸込ノズルとの役割を同時に果たしてもよく、関心領域の材料と不要エリアの材料との間の相互汚染の可能性を下げるさらなる利点を有する。

さらなる発展において、装置は、空気イオン発生器を装備する。切削先端部の下側と、生体材料が配置された平面との間の接触が摩擦を発生させ、生体材料上の静電荷の増大につながり得る。空気イオン発生器は、切削先端部の周りに流れる空気を調整し、それによって、切開中に生体材料の採取に悪影響を及ぼし得る静電荷のいかなる増大も低減する。

本発明の上述した実施形態、実現、および／または態様のうちの２つ以上が、有効であるとみなされるいずれかの方法で組み合わされてもよいことを、当業者は理解するであろう。

以下で説明される実施形態を参照して本発明が以下で説明される。以下に図面を説明する。

本発明の第１の実施形態による、組織試料からの材料の切開のための装置を概略的に示す図である。 スライド上に配置された組織試料の上面図である。 第１の位置におけるスライドおよび組織試料と係合する切開装置の切削先端部の前面を示す図である。 第２の位置におけるスライドおよび組織試料と係合する切削先端部の前面を示す図であり、より大きな接触圧力が切削先端部に印加されている。 本発明のさらなる実施形態による、組織試料からの材料の切開のための装置を概略的に示す図である。 図２ａの装置において使用される切削先端部の前面図である。 本発明による装置のさらなる実施形態での使用のための、組織試料を通って軌道をカットする第１の位置における切削先端部の上面図であり、平行移動方向に対する先端部の角度方向が調節可能である。 第２の位置における、図３ａの切削先端部の上面図である。

異なる図において同一の参照番号を有する要素は同一の構造的特徴および同一の機能を有し、または同一の信号であることを留意されたい。そのような要素の機能および／または構造が説明される場合、詳細な説明においてその説明を繰り返す必要はない。

組織および細胞などの生体材料の病理学的診断研究は、特に腫瘍学において多くの治療上の決定の根拠をなす。例えば、癌と診断された個々の患者のための治療の効果を決定するためにゲノムベースの検査が行われる。生体材料／組織は生検から取得されてもよく、その後、例えばパラフィンに埋め込まれ、薄切片にカットされてスライドガラスに固定される。これらの薄切片は、組織試料と呼ばれる。組織試料を準備する他の方法が知られている。

組織試料は、診断検査の対象となる材料を含む関心領域ＲＯＩを有する。ＲＯＩは、染色によって識別可能であり、または病理学者が顕微鏡での分析後に基準スライドに対して印を施してもよい。ＲＯＩは、さらに、試料のデジタル画像の処理によって識別されることも可能である。ＲＯＩが識別されると、材料はスライドから除去／切開される。

図１ａは、本発明の実施形態による切開のための装置の一部を概略的に示す図である。装置１００は、組織試料１１７が配置されたスライド１１５を支持するためのプラットフォーム１１０を備える。プラットフォームおよびスライドの上面図を図１ｂに示す。組織試料１１７は、参照符号Ｓで示す診断対象の材料を含む関心領域と、参照符号Ｘで示す不要エリアとを含む。好ましくは、診断検査にはＲＯＩからの材料のみが含まれており、この材料Ｓが不要エリアＸの材料から分離される必要があることを意味する。これは、スライドからＲＯＩのほぼ全材料を切開および除去することによって、または不要エリアＸのほぼ全材料を切開および除去して、スライド上の診断対象材料Ｓを残すことのいずれかによってなされ得る。

除去は、装置の筐体（不図示）に搭載された切開ツール１２０を使用して行われる。切開ツール１２０は、組織試料１１７と機械的に係合して除去対象の材料を掻き落とすように構成される切削先端部１２５を備える。切開ツールは、長手方向軸Ｌを有し、プラットフォーム１１０の平面に対して斜角αで配置され、αは、他の角度も可能であるが、通常、３０度と６０度の間である。好ましくは、切開ツールは、筐体にピボット回転可能に搭載され、それによってプラットフォームに対して切開ツールの角度方向が調節可能となる。

図示した実施形態において、切開ツールは、管状本体１２２を備え、管状本体の末端に取り付けられた、金属箔からなるカラー形状を有する薄壁切削先端部１２５を有する。切削先端部の壁厚は、金属箔の厚さによって画定され、例えば３０μｍから６０μｍの厚さを有する鋼箔でもよい。

装置１００は、プラットフォーム１１０および切開ツール１２０を互いに対して移動させるための位置決めシステムをさらに装備する。位置決めシステムは、ＸおよびＹ方向の横方向相対移動を可能とする。図示する実施形態では、位置決めシステムは、プラットフォーム１１０に結合された電動Ｘ－Ｙステージ１３０を有する。他の実施形態では、切開ツールは、Ｘ－Ｙステージに搭載される。好ましくは、位置決めシステムは、垂直方向Ｚの相対的移動を可能にするためのＺステージをさらに備えて、切削先端部１２５がスライドに対して押し付けられる下向きの力を変化させるように制御可能である。図示する実施形態では、切開ツール１２０は、プラットフォームに対して切開ツールの垂直方向位置または高さを変化させるために、電動Ｚステージ１３２を介して装置筐体に搭載される。もしくは、装置は、手動高さ調節手段を装備してもよい。位置決めシステムは、好ましくは、プラットフォームに垂直な回転軸Ｒの周囲で切開ツールに関してプラットフォーム１１０の角度位置を調節するための回転ステージ１３７ａをさらに備える。

装置が関心領域Ｓから材料を除去するように構成されていると仮定する。切削先端部１２５が識別された関心領域Ｓにおいてのみ組織試料１１７と係合するように、位置決めシステムは、プラットフォーム１１０および切開ツールの相対的移動を制御するための制御部１３５を備える。適切には、装置は、関心領域を識別して制御部１３５に対してその座標を伝達するためのイメージングシステム１４０を装備する。

材料除去が開始されると、切削先端部１２５の基部がスライド１１５の上面と接触するように、切開ツール１２０の垂直方向位置は調節される。図１ａの線Ａ－Ａ’における切削先端部およびスライドの断面図を図１ｃに示す。金属箔カラーによって形成された切削先端部は、本例ではほぼ円形の断面を有する。先端部の基部１２７ａがスライド上面に接触するとき、切削先端部の前面も、接触領域において切削先端部の基部１２７ａと対向側部１２７ｂ、１２７ｃとによって形成される切削帯において組織試料１１７と接触する。それによって、Ｘ方向において相対的移動が発生したとき、組織試料からの材料がスライド１１５から切削先端部の空洞１２８に掻き取られ、それによって対向側部１２７ｂ、１２７ｃが材料を通って軌道をカットし、切削された材料を空洞１２８に案内する。組織試料１１７を通ってカットされた軌道は、切削帯の幅に対応する幅ｗを有し、正確に画定された縁部を有する。すなわち、フレーキングの発生が最小限となり、採取する必要がある材料全部を採取して、関心領域Ｓと不要エリアＸとの間の境界帯に近位で材料を除去する際の相互汚染を防止する上で有益である。適切には、材料の全部またはほぼ全部が除去されて切削先端部の空洞１２８内に採取されるまで、切削先端部１２５が関心領域Ｓを通るいくつかの軌道をカットするように、位置決めシステム制御部１３５がプラットフォーム１１０と切開ツール１２０との間の相対的移動を制御するように構成される。

組織試料を通ってカットされた軌道の幅ｗは、切削先端部の幅に依存する一方、切削先端部の幅は切削帯の切削先端部の曲率半径に依存する。

さらなる発展において、装置は、切削帯の幅を変化させることが可能なように構成される。切削先端部１２５は、本実施形態において金属箔からなるカラーによって形成される。切削先端部は、したがって可撓性であり、スライドに関して先端部の垂直方向位置を制御して、印加される下向きの力を変化させることによって、先端部がスライド１１５に押し付けられる接触圧力を増加させることによって変形可能である。図１ｄは、図１ｃに示す位置よりも低い位置にある切削先端部を示す図である。基部１２７ａは、やや平坦化されており、切削帯の対向側部１２７ｂ、１２７ｃはあまり湾曲していない。その結果、切削帯および作成された軌道の幅ｗ’が大きくなる。

図１ｃに示す位置において、変形されていない円形切削先端部１２５は、組織試料１１７を通る最小幅ｗの軌道を作成する。この位置は、したがって、不要材料Ｘと診断対象材料Ｓとの間の境界帯において、またはその近位で材料を除去する時の使用のために最も適切である。境界帯から離れた領域で材料を除去する時は、精度が低くてもよく、図１ｄに示すようなより幅が広い切削先端部によってより多くの材料が除去可能となり、それによってプロセスの速度および効率が高まる。制御部１３５は、したがって、可撓性切削先端部の制御された変形によって所望の切削幅を実現するために、切削先端部１２５に関してスライド１１５の垂直方向位置を調節するように適切にプログラミングされる。

切開プロセスは、ＲＯＩの境界において、不要材料から診断対象材料Ｓを物理的に切り離すことを含む。これは、切削先端部を使用して行われることができる。適切には、したがって、幅狭の切削帯を有する先端部が使用される。材料除去前に、切り離しがさらに実行可能である。これは、通常、スコアリングと呼ばれ、自動的に、または例えば回転メスを使用して手動で行われてもよい。スコアリングは、さらに、レーザー光を使用してＲＯＩ境界をスキャンすることによって行われることもできる。一例では、組織の局所蒸発を発生させる輝度を有する光が使用される。その後、材料除去が切開ツールを使用して行われる。

本発明による装置のさらなる例を図２ａに概略的に示す。装置２００は、やはり、組織試料を有するスライド１１５を支持するためのプラットフォーム１１０に対して斜角で配置された長手方向軸Ｌを有する切開ツール２２０を有する。プラットフォーム１１０は、制御部１３５と、平行移動調節のためのＸ－Ｙステージ１３０と、垂直方向調節のためのＺステージ１３２とを有する位置決めシステムに結合される。さらに、プラットフォーム１１０は、回転軸Ｒを中心に回転可能である。位置決めシステムは、したがって、切開ツール２２０に関するスライド１１５の角度位置の調節のための回転ステージ１３７ａを備え、回転ステージ１３７ａは、同様に、制御部１３５によって調節される。

装置２００は、やはり、組織試料の画像を取得し関心領域を識別するためのイメージングシステム１４０を備え、図示する例では、レーザー光線と、イメージングシステム１４０によって識別された関心領域と不要エリアとの間の境界にレーザー光線を向けるための傾斜可能ミラーとを含むスコアリングデバイス１５０をさらに備える。適切には、局所蒸発によって組織試料の不要エリアからＲＯＩを切り離すために、レーザー光線がＲＯＩの境界をスコアリングするように、位置決めシステムの制御部１３５がプラットフォーム１１０および傾斜可能ミラーの動きを制御するように構成される。

本実施形態の切開ツール２２０は、全体的に管状の本体と一体的に形成された、例えば０．３ｍｍから０．５ｍｍの壁厚を有する薄壁切削先端部２２５を有する。本体および先端部は、適切な高分子材料から作られてもよい。切削先端部２２５の前面を図２ｂに示す。この例において、局所的に、切削先端部が可変曲率半径を有する部分を含むように、切開ツール２２０の長手方向軸Ｌと薄壁切削先端部の外径との間の距離は、その周囲において変化する。最小の曲率半径ｒ_１を有する部分が切削先端部の基部（スライド上面と接触する）を形成するように切削先端部が配向された場合、切削帯の幅が最も小さくなる。曲率半径ｒ_２を有する部分が基部を形成するように切削先端部の配向された場合、ｒ_２＞ｒ_１であり、切削帯の幅は比較的大きくなる。

第１の実施形態を参照して説明したように、材料除去プロセス中に組織試料を通ってカットされた軌道の幅は切削帯における切削先端部の幅によって支配され、したがって切削先端部の幅はその領域の曲率半径に依存する。

この実施形態では、高分子材料から形成された切削先端部は、より大きな接触圧力を印加することによって曲率が平坦化できるようにするほどには可撓性が十分ではないが、理解されるように、切削帯の幅は、長手方向軸Ｌを中心として切削先端部を回転させることによって変化させることが可能である。ただし、切削先端部のカッティング性能を最適化するために、印加された接触圧力を変化させてもよい。

適切には、位置決めシステムは、切開ツール２２０が結合され、所望の切削幅を選択するために切削先端部２２５の角度位置を、長手方向軸Ｌを中心として調節可能にする、さらなる回転ステージ１３７ｂを備える。

それによって、切開ツールがＲＯＩの境界帯に近位の材料を切削しているとき、制御部１３５は、材料の高精度除去のために狭い切削帯が結果として得られる先端部２２５の回転位置を選択するように適切に構成される。求められる精度が低いとき、先端部は、結果としてより幅広の切削帯が得られる位置まで回転される。制御部は、また、切削先端部とプラットフォーム１１０との間の相対的移動の速度を調節するように構成されてもよい。切削された材料の全部またはほぼ全部がスライドから除去されるまで、組織試料を通って切削された軌道は、直線経路、湾曲経路、またはその２つの混合を辿ってもよい。

さらなる発展において、切開ツールの切削先端部および管状本体を通過する気流が下流の採取空洞に切削された組織材料を吸引するように、切開ツールが例えば空気管を介して真空ポンプ１６０に接続されることで、切削された材料の除去および採取が強化される。これは、切削された材料がなくならないことや、スライドに残らないことを確実にする上で役立つ。

スライドから切削された材料が分子診断のために使用される材料であると仮定すると、採取空洞に吸引された材料は、液体を使用することによって、または当業者に知られているいずれかの他の適切な方法を使用することによって試料管に移されてもよい。液体は、溶解バッファであることが可能である。

本発明による切開装置のさらなる実施形態では、切開ツールが、プラットフォームに対して垂直な回転軸を中心として回転可能なように、筐体に搭載される。そのような構成は、図３ａおよび図３ｂを参照して後述される、切削帯の幅を変化させることを可能にするさらなる方法を提供する。

図３ａは、このさらなる実施形態による装置における使用のための切削先端部の上面図であり、方向Ｔにおけるスライド１１５に関する切削先端部３２５の平行移動に起因して、切削先端部がスライド１１５上の組織試料１１７を通って軌道１１８ａをカットする。切削先端部の長手方向軸Ｌが平行移動方向Ｔと平行のとき、組織試料に接触する切削先端部の前面の幅は、最大となる。平行移動方向Ｔに関して切削先端部３２５の角度方向を変化させることによって、前面の実効幅を減らして、それによって切削帯の幅を変化させることが可能である。

図３ａの例において、切削先端部は、鋼、鋼箔または適切な高分子材料からなってもよい円形断面を有する薄壁管である。切削先端部３２５は、長手方向軸Ｌが平行移動方向Ｔに関して角度θ_１で配置される第１の位置で示される。組織試料を通ってカットされた軌道１１８ａは、θ＝０のときに得られる最大切削幅よりも小さい幅を有し、したがって幅の減少は角度θ_１に比例する。

より狭い軌道幅が求められるとき、位置決めシステムは、図３ｂに示すような第２の位置へ、スライドに垂直な回転軸を中心として切削先端部３２５を回転させるように適切に構成される。この位置において、先端部および切開ツールの長手方向軸Ｌは、平行移動方向Ｔに関して角度θ_２に配置され、それによってθ_２＞θ_１となる。平行移動中に組織試料１１７を通ってカットされた軌道１１８ｂは、軌道１１８ａよりも狭く、したがって幅の減少は、角度方向における増加に比例する。

適切には、位置決めシステムは、平行移動方向に対する切削先端部の角度方向の調節を可能とする電動手段を装備し、生体材料の効果的および効率的な除去を可能とするために、切開対象の領域の形状に基づいて軌道幅を制御するようにプログラミングされる。

非限定として示されているか否かにかかわらず、例、実施形態、または任意選択の特徴は、特許請求されるような発明を限定すると理解されるべきではない。上述した実施形態は、本発明を限定せずに例示するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱せずに多くの代替実施形態を設計し得ることを留意されたい。

特許請求の範囲において、括弧内のあらゆる参照符号は請求項を限定すると理解されるべきではない。「備える」という動詞とその活用語形変化の使用は、請求項に記載する以外の要素またはステップの存在を排除するものではない。要素の前に付された「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という冠詞は、そのような要素が複数存在することを排除しない。本発明は、いくつかの分離した要素を備えるハードウェアを用いて、さらに適切にプログラミングされたコンピュータを用いて実現されてもよい。いくつかの手段を列挙したデバイス請求項において、それらの手段のいくつかは、ハードウェアの単一および同一のアイテムによって具現化されてもよい。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有益に使用されることが可能でないことを示さない。

参照数字
１００、２００ 切開装置
１１０ プラットフォーム
１１５ スライド
１１７ 組織試料
１１８ａ、１１８ｂ 組織試料を通って切開ツールによってカットされた軌道
１２０、２２０ 切開ツール
１２２ 切開ツールの基部
１２５、２２５ ３２５ 切開ツールの切削先端部
１２７ａ 切削先端部の基部
１２７ｂ、１２７ｃ 切削先端部の対向側部
１２８ 切削先端部内の空洞
１３０ 位置決めシステムのＸＹステージ
１３２ Ｚステージ
１３５ 位置決めシステムの制御部
１３７ａ プラットフォームに垂直な回転軸Ｒの周りの、切開ツールに対するプラットフォームの角度位置を調整するための回転ステージ
１３７ｂ 切開ツールの長手方向軸Ｌの周りの、切削先端部の角度位置を調整するための回転ステージ
１４０ イメージングシステム
１５０ レーザースコアリングデバイス
１６０ 真空ポンプ

Ｌ 切開ツールの長手方向軸
α プラットフォーム面とＬとの間の角度
Ｓ （試験対象の）関心領域における組織試料からの材料
Ｘ （試験対象の）不要エリアにおける組織試料からの材料
ｗ、ｗ’組織試料を通る切削帯と切削軌道の幅
ｒ_１、ｒ_２ 切削先端部の異なる部分の曲率半径
Ｔ プラットフォームに対する切削先端部の平行移動方向
θ_１、θ_２ 平行移動方向Ｔに対する切削先端部の角度方向

Claims (15)

1. 平面基板（１１５）上に配置された生体試料（１１７）からの材料の切開のための装置（１００、２００）であって、
   切開ツール（１２０、２２０）、
   平面基板を支持するためのプラットフォーム（１１０）、
   切開ツールとプラットフォーム（１１０）とを互いに対して移動させ、切開ツールが生体試料（１１７）と、その事前定義された領域（Ｓ、Ｘ）において選択的に係合するように、切開ツールとプラットフォーム（１１０）との相対位置を制御するように構成される位置決めシステム（１３０、１３２、１３５、１３７ａ）を備え、
   切開ツールが長手方向軸（Ｌ）を有し、プラットフォーム（１１０）に対して斜角（α）で配置され、基部（１２７ａ）を有する薄壁切削先端部（１２５、２２５）を備える装置において、
   位置決めシステムは、ツールの使用中に切削先端部の下側を平面基板（１１５）に接触させるようにさらに構成されること、および、切削先端部は、平面基板から離れた方向に基部から延出し、切削先端部（１２５、２２５、３２５）と平面基板（１１５）との間の相対的移動が、切削先端部の前面に、生体試料（１１７）を通る軌道（１１８ａ、１１８ｂ）をカットさせるときに切開された生体材料を受けるように、切削先端部内の空洞（１２８）を少なくとも部分的に囲む対向側部（１２７ｂ、１２７ｃ）をさらに有することを特徴とする、装置（１００、２００）。
2. 位置決めシステムが、切削先端部（１２５、２２５、３２５）上に印加された下向きの力を変化させる手段を備え、切開中に切削先端部と平面基板（１１５）との間の接触圧力を制御するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 切削先端部（１２５、２２５）の少なくとも基部（１２７ａ）および対向側部（１２７ｂ、１２７ｃ）の外周が、長手方向軸（Ｌ）に対して円周方向に湾曲されている、請求項１または２に記載の装置。
4. 切削先端部が薄壁管によって形成されている、請求項３に記載の装置。
5. 装置が、切開中に生体試料（１１７）を通ってカットされる軌道（１１８ａ、１１８ｂ）の幅の変化を可能とするように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 位置決めシステムが、
   切削先端部（３２５）およびプラットフォーム（１１０）が平行移動の方向（Ｔ）で互いに対して移動可能であり、
   平行移動方向（Ｔ）に対する切削先端部の角度方向がプラットフォームに対して垂直な回転軸を中心として調節可能であり、
   切開ツールの長手方向軸（Ｌ）が平行移動方向（Ｔ）に平行である０度の角度と、θ＜９０度の角度との間で切削先端部の角度方向を調節することによって軌道幅を変化させることができる
   ように構成される、請求項５に記載の装置。
7. 装置が、軌道幅を変化させるように切削先端部の基部（１２７ａ）の曲率の変化を可能とするように構成される、請求項３に従属する、請求項５に記載の装置。
8. 切削先端部（１２５、２２５）の第１の部分が第１の曲率半径ｒ_１を有し、切削先端部の少なくとも１つのさらなる部分が、第１の曲率半径ｒ_１とは異なる第２の曲率半径ｒ_２を有し、切開ツール（１２０、２２０）が長手方向軸（Ｌ）を中心として回転可能なように装置に搭載され、第１の部分または少なくとも１つのさらなる部分が切削先端部の基部（１２７ａ）として使用されてもよいように、切削先端部（１２５、２２５）の角度位置を調節するための手段（１３７ｂ）を位置決めシステムが備える、請求項７に記載の装置。
9. 切削先端部（１２５）が可撓性であり、
   基部（１２７ａ）および対向側部（１２７ｂ、１２７ｃ）の曲率半径を変化させることが可能なように、可撓性の切削先端部を変形するために、切削先端部と平面基板（１１５）との間の印加される接触圧力を制御するように、位置決めシステムが構成される、
   請求項２に従属する、請求項７に記載の装置。
10. 切開ツール（１２０、２２０）の長手方向軸（Ｌ）とプラットフォーム（１１０）との間の斜角（α）が、好ましくは、３０度と６０度との間である、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 切開ツール（１２０、２２０）が、斜角（α）の調節を可能とするために、装置にピボット回転可能なように搭載される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 生体試料の画像を取得し、検査対象の生体材料を含む関心領域（Ｓ）と非検査対象の材料を含む不要エリア（Ｘ）との間の境界を識別するためのイメージングシステム（１４０）をさらに備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 位置決めシステムが、
    切開ツールに、生体試料（１１７）を通るいくつかの隣り合った軌道を切削させるように、イメージングシステム（１４０）によって識別された境界に基づいて、
    プラットフォーム（１１０）と切開ツール（１２０、２２０）との相対位置と、
    試料を通ってカットされる軌道（１８ａ、１８ｂ）の幅と、
    を制御するように構成される、請求項５に従属する、請求項１２に記載の装置。
14. 切削先端部（１２５、２２５、３２５）と接続される吸引デバイス（１６０）をさらに備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 静電荷の増大を低減するために、切開中に切削先端部（１２５、２２５、３２５）の周りに流れる空気を調整するための空気イオン発生器をさらに備える、請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。

Images