JP2023118504A - Microtome and specimen cutting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体組織または素材などの試料から切片を切り取るミクロトームに関する。 The present invention relates to a microtome for cutting sections from samples such as biological tissue or materials.
ミクロトームは、生体組織または素材などの試料を切断して試料から切片を作製する切断装置である。試料から切り取られた切片は、例えば試料の断面や物性などを評価するために、顕微鏡で観察される標本として利用される。ミクロトームは、例えば特許文献１，２に記載されている。 A microtome is a cutting device that cuts a sample such as living tissue or material to produce sections from the sample. A section cut from a sample is used as a specimen to be observed under a microscope, for example, in order to evaluate the cross section and physical properties of the sample. A microtome is described, for example, in US Pat.
ミクロトームにおいて、例えば幅が１０ｍｍ以上の刃を用いて、厚さが１００ｎｍ以下であり１０ｎｍ以上である超薄切片を試料から切り取る場合には、超薄切片がつぶれてしまうこと等により、良好な切断面を有する超薄切片を得ることが困難であった。 In a microtome, for example, when using a blade with a width of 10 mm or more to cut an ultra-thin section with a thickness of 100 nm or less and 10 nm or more from a sample, the ultra-thin section is crushed. It was difficult to obtain ultra-thin sections with planes.
そこで、本発明の目的は、試料から超薄切片（例えば厚さが１００ｎｍ以下である切片）を切り取る場合でも、良好な切断面を有する超薄切片を得ることを可能にするミクロトームと試料切断方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a microtome and a sample cutting method that make it possible to obtain an ultrathin section having a good cross section even when cutting an ultrathin section (for example, a section having a thickness of 100 nm or less) from a sample. is to provide
本発明によるミクロトームは、試料を切断して当該試料から切片を切り取る刃と、当該刃を支持する支持部と、前記試料を保持する保持部と、前記保持部を移動させることで前記試料を前記刃に対して移動させる駆動装置と、前記試料が前記刃に切断されるように前記駆動装置を制御する制御装置と、
前記試料の切断時に生じる切断抵抗力を計測し当該力計測値を出力する力計測部と、を備える。前記制御装置は、前記力計測値に基づいて前記駆動装置を制御する。
The microtome according to the present invention includes a blade for cutting a sample and cutting a section from the sample, a support portion for supporting the blade, a holding portion for holding the sample, and a holding portion for holding the sample. a drive for moving relative to the blade; and a controller for controlling the drive such that the sample is cut by the blade;
and a force measuring unit that measures a cutting resistance force generated when cutting the sample and outputs the force measurement value. The controller controls the drive based on the force measurements.
本発明による試料切断方法では、試料を保持部に保持させ、支持部に取り付けられた刃に対して、前記保持部を移動させることにより、前記試料を前記刃で切断して当該試料から切片を切り取り、前記試料の切断時において、当該切断で生じる切断抵抗力を計測し、計測した切断抵抗力に基づいて前記保持部の移動速度を制御する。 In the sample cutting method according to the present invention, a sample is held by a holding portion, and the holding portion is moved with respect to a blade attached to a support portion, whereby the sample is cut by the blade to obtain a section from the sample. When the sample is cut and cut, the cutting resistance force generated by the cutting is measured, and the moving speed of the holding part is controlled based on the measured cutting resistance force.
本発明によると、刃に対して試料を移動させることにより試料を刃で切断する時に、切断抵抗力を計測し、計測された切断抵抗力に基づいて、試料の移動を制御する。これにより、切断抵抗力が大きくなることを防止して、試料から切片を安定して切り取ることができる。したがって、良好な切断面を有する超薄切片を試料から切り取ることが可能となる。 According to the present invention, the cutting resistance is measured when the blade cuts the specimen by moving the specimen with respect to the blade, and the movement of the specimen is controlled based on the measured cutting resistance. As a result, it is possible to stably cut the section from the sample while preventing the cutting resistance from increasing. Therefore, it becomes possible to cut an ultra-thin section with a good cut surface from the sample.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 An embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the part which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate|omitted.
（ミクロトーム１０の構成）
図１Ａは、本発明の実施形態によるミクロトーム１０の構成を示す。ミクロトーム１０は、生体組織または素材などの試料１から切片２を切り取る。この切片２の厚みは、本実施形態では、例えば、厚さ１００ｎｍ以下１０ｎｍ以上（例えば５０ｎｍ以下１０ｎｍ以上）であってよい。一例では、切片２の厚みは、１０ｎｍである。ただし、ミクロトーム１０により切り取られる切片２の厚みは、上記範囲や上記数値に限定されない。
(Configuration of microtome 10)
FIG. 1A shows the configuration of a
ミクロトーム１０により切り取られた切片２は、光学顕微鏡または電子顕微鏡での観察対象となってよい。切片２が透過型電子顕微鏡での観察対象となる場合には、切片２は、透過型電子顕微鏡で用いられる電子線が透過可能な厚み（例えば１００ｎｍ以下の厚み）を有する。
The
なお、図１ＡのＸとＹとＺは、直交座標系における互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸を示す。以下において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸の方向をそれぞれＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向という。 Note that X, Y, and Z in FIG. 1A indicate X, Y, and Z axes that are orthogonal to each other in an orthogonal coordinate system. Hereinafter, the directions of the X-axis, the Y-axis and the Z-axis are referred to as the X-axis direction, the Y-axis direction and the Z-axis direction, respectively.
ミクロトーム１０は、刃１１、支持部１２、力計測部１５、および制御装置１６を備える。
The
刃１１は、試料１を切断して当該試料１から切片２を切り取る。刃１１は、試料１を切断する刃先１１ａを有する。刃先１１ａは、刃１１の刃幅方向（図１ＡではＹ軸方向）に延びている。刃１１は、その全体が又は少なくともその刃先１１ａがダイヤモンドで形成されていてよい。このダイヤモンドは、人工合成のものであってもよいし、天然のものであってもよい。すくい面１１ｂと逃げ面１１ｃとがなす角度は、鋭角であってよく、一例では４５度以上５５度以下であるが、この範囲に限定されない。
The
刃１１は、すくい面１１ｂと逃げ面１１ｃを有する。刃先１１ａは、すくい面１１ｂと逃げ面１１ｃとの交差部分として形成されている。刃先１１ａは、直線状に延びていてよい。この場合、刃先１１ａが延びる方向（Ｙ軸方向）における各位置において、当該方向に直交する断面において、すくい面１１ｂと逃げ面１１ｃとのなす角度は一定であってよい。
The
刃１１の刃幅は、例えば７ｍｍ以上、８ｍｍ以上、又は１０ｍｍ以上であってよい。この場合、刃幅は、例えば、１２ｍｍ以下、１３ｍｍ以下、又は１５ｍｍ以下であってよい。一例では、刃幅は、１０ｍｍである。ただし、刃幅は、これらの範囲や当該値に限定されない。なお、刃幅は、刃先１１ａが刃幅方向に延びている長さ、すなわち、刃幅方向における刃先１１ａの寸法を意味してよい。図１Ａの例では、刃１１は、三角柱形状に形成されているが、この形状に限定されず、上述のように刃先１１ａを形成するすくい面１１ｂと逃げ面１１ｃを有する形状であればよい。なお、保持部１３に保持されている試料１の幅（刃幅方向の寸法）も、例えば同様に７ｍｍ以上、８ｍｍ以上、又は１０ｍｍ以上であってよいが、刃幅以下である。
The blade width of the
支持部１２は、刃１１が取り付けられる構造部であり、刃１１を支持する。例えば、支持部１２は、図示しない適宜の機構により刃幅方向に刃１１を挟み込むことにより刃１１を保持している。刃１１は、支持部１２に支持されることにより、試料１の切断時において移動することなく一定位置に保持されていてよい。なお、以下において、支持部１２に支持された状態の刃１１の刃幅方向を、単に刃幅方向ともいう。
The
保持部１３は、試料１を保持する。試料１は、その一端部（根元部）が保持部１３に取り付けられ、その他端側部（先端側部）が保持部１３から後述の位置決め方向（図１ＡではＸ軸方向）に突出するように保持部１３に適宜の手段により取り付けられてよい。以下において、保持部１３に保持されている試料１を、単に試料１ともいう。
The
駆動装置１４は、保持部１３を移動させることで試料１を刃１１に対して移動させる。駆動装置１４は、位置決め方向と切断方向に保持部１３を移動させる。位置決め方向と切断方向は、互いに交差（例えば直交）する直線方向である。位置決め方向は、試料１の切断前に保持部１３（すなわち試料１）を位置決めする方向である。切断方向は、位置決め方向において位置決めされた保持部１３（試料１）が、切断のために移動させられる方向であり、試料１が刃１１に切断される方向である。図１Ａの例では、位置決め方向は正のＸ軸方向（水平方向）であり、切断方向は負のＺ軸方向（鉛直方向）である。
The
なお、切断方向は、刃幅方向に直交する方向であって、逃げ面１１ｃから所定の逃げ角だけ傾いた方向であってよい。所定の逃げ角は、例えば０度より大きく１０度以内であってよいが、この範囲に限定されない。
The cutting direction may be a direction orthogonal to the blade width direction and inclined by a predetermined clearance angle from the
駆動装置１４は、第１移動部１７、第１駆動部１８、第２移動部１９、および第２駆動部２１を有するように構成されてよい。
The driving
第１移動部１７は、基体部２２に設けられ、図示しないガイド機構によって基体部２２と刃１１に対して位置決め方向（図１ＡではＸ軸方向）に往復移動可能になっている。第１駆動部１８は、基体部２２と刃１１に対して第１移動部１７を位置決め方向に移動させる。
The first moving
第２移動部１９は、第１移動部１７に設けられ、図示しないガイド機構によって第１移動部１７に対して切断方向に往復移動可能である。第２移動部１９には、保持部１３が設けられている。第２駆動部２１は、第１移動部１７に対して第２移動部１９を切断方向に移動させる。
The second moving
このような駆動装置１４の構成で、第１駆動部１８が第１移動部１７を位置決め方向に移動させることにより、保持部１３と試料１が位置決め方向へ移動し、第２駆動部２１が第２移動部１９を位置決め方向に移動させることにより、保持部１３と試料１が切断方向へ移動する。
With such a configuration of the driving
第１駆動部１８は、第１移動部１７（すなわち保持部１３）を位置決め方向に移動させるリニアモータであってよい。この場合、リニアモータ１８は、図１Ａの例のように、第１移動部１７に設けられた可動子１８ａと、基体部２２に設けられ可動子１８ａを位置決め方向に移動させる固定子１８ｂとを有する。リニアモータ１８は、例えば、その位置決め精度が１０ｎｍ以下となるものであってよいが、これに限定されない。
The
可動子１８ａと固定子１８ｂの一方は、電流が供給されるコイルにより構成され、可動子１８ａと固定子１８ｂの他方は、永久磁石により構成される。コイルに供給される電流が制御装置１６により制御されることにより、可動子１８ａが位置決め方向に駆動されて第１移動部１７が位置決め方向に移動する。
One of the
第２駆動部２１は、第２移動部１９（すなわち保持部１３）を切断方向に移動させるリニアモータであってよい。この場合、リニアモータ２１は、図１Ａの例のように、第２移動部１９に設けられた可動子２１ａと、この可動子２１ａを切断方向に移動させる固定子２１ｂとを有する。固定子２１ｂは、第１移動部１７に設けられてよい。
The
可動子２１ａと固定子２１ｂの一方は、電流が供給されるコイルにより構成され、可動子２１ａと固定子２１ｂの他方は、永久磁石により構成される。コイルに供給される電流が制御装置１６により制御されることにより、可動子２１ａが切断方向に駆動されて第２移動部１９が切断方向に移動する。
One of the
基体部２２は、静止している構造部であってもよいし、Ｙ軸方向に移動可能であってもよい。後者の場合、図示を省略するが、駆動装置１４は、基体部２２をＹ軸方向に移動させる駆動部を更に有していてもよい。
The
力計測部１５は、試料１の切断時に生じる切断抵抗力を計測し、当該切断抵抗力の計測値（以下で単に力計測値ともいう）を出力する。力計測部１５は、支持部１２に設けられてよいが、他の箇所（例えば刃１１）に設けられてもよい。力計測部１５は、例えば歪みゲージ又は水晶やセラミックス等の圧電素子であってもよい。
The
力計測部１５が計測する切断抵抗力は、互いに直交する３つ又は２つの方向（例えば切断方向と位置決め方向）における切断抵抗力の成分の合力であってもよいし、このような合力としての切断抵抗力における所定方向の成分（例えば切断方向の成分または位置決め方向の成分）であってもよい。
The cutting resistance force measured by the
制御装置１６は、駆動装置１４を制御することにより、保持部１３と、保持部１３に保持されている試料１を、刃１１に対して移動させる。これにより、試料１が刃１１によって切断されて、試料１から切片２が切り取られる。このように試料１が刃１１に切断される時に、力計測部１５は、切断抵抗力を計測し、制御装置１６は、当該力計測値に基づいて、駆動装置１４を制御する。
The
制御装置１６は、試料１を保持している保持部１３に対して位置決め制御と切断制御をこの順で行う。
The
位置決め制御では、制御装置１６は、駆動装置１４を制御することにより、切断方向から見た場合に試料１が刃先１１ａと重なるようになる目標位置に、保持部１３を位置決めさせる。次いで、切断制御では、制御装置１６は、駆動装置１４を制御することにより、切断方向に試料１が刃先１１ａを通過して当該刃先１１ａで切断されるように、保持部１３と試料１を切断方向に直線的に移動させる。
In the positioning control, the
切断制御では、切断区間を含む所定区間において、制御装置１６が保持部１３（試料１）を切断方向に移動させる速度（以下で単に切断用速度ともいう）は、例えば、秒速５０ｍｍ以下、秒速１０ｍｍ以下、秒速５ｍｍ以下、秒速３ｍｍ以下、又は秒速１ｍｍ以下であってよい。この場合、当該速度は、秒速０．０５ｍｍ以上、又は秒速０．０１ｍｍ以上であってよい。
In cutting control, the speed at which the
なお、切断区間は、切断開始時点から切断完了時点までの期間である。切断開始時点は、試料１が切断方向に移動する過程において、試料１が最初に刃先１１ａに接触することで切断抵抗力が生じ始める時点である。切断完了時点は、試料１が刃先１１ａを通過し終わることで切断抵抗力がゼロになる時点である。
Note that the cutting section is a period from the start of cutting to the completion of cutting. The cutting start time is the time when the
制御装置１６は、後述する第２位置検出部２４からの切断方向における検出位置と、予め設定した上記所定区間とに基づいて、上記所定区間における第２移動部１９の移動速度を上述の切断用速度に制御してよい。制御装置１６には、上記所定区間と切断用速度とが予め記憶されていてよい。
The
図２は、制御装置１６による制御に関するブロック図である。ミクロトーム１０は、位置決め制御に用いられる第１位置検出部２３を備えていてよい。第１位置検出部２３は、位置決め方向における保持部１３の位置を検出し、当該検出位置を制御装置１６に入力する。第１位置検出部２３が検出する保持部１３の位置は、位置決め方向における保持部１３の位置を表わす基準点（以下で単に第１基準点ともいう）である。第１基準点は、保持部１３上の所定の基準点であってよい。
FIG. 2 is a block diagram relating to control by the
制御装置１６は、位置決め制御において、第１位置検出部２３からの検出位置と、位置決め方向における既知の刃先１１ａの位置と、第１基準点と試料１との相対位置に関する情報（例えば後述の端面１ａの位置計測値、または第１基準点と試料１との既知の間隔など）とに基づいて、上記目標位置に保持部１３を位置決めしてよい。制御装置１６には、位置決め方向における第１基準点に対する刃先１１ａの位置が予め設定又は記憶されている。
In the positioning control, the
第１位置検出部２３（図２）は、図１Ａでは図示を省略するが、例えば、第１移動部１７と基体部２２の一方に設けられるリニアスケールと、第１移動部１７と基体部２２の他方に設けられる位置検出器とを有してよい。位置検出器は、位置決め方向に延びているリニアスケールに対向して位置決め方向の所定位置に設けられ、リニアスケールの目盛りを読み取ることにより、位置決め方向における保持部１３の第１基準点の位置を検出する。検出される当該位置は、第１位置検出部２３に設定されている所定の原点に対して表されてよい。
Although not shown in FIG. 1A, the first position detection unit 23 (FIG. 2) is, for example, a linear scale provided on one of the first moving
ミクロトーム１０は、第２位置検出部２４を備えていてよい。第２位置検出部２４は、切断方向における保持部１３の位置を検出し、当該検出位置を制御装置１６に入力する。第２位置検出部２４が検出する保持部１３の位置は、切断方向における保持部１３の位置を表わす基準点（以下で単に第２基準点ともいう）である。第２基準点は、保持部１３上の所定の基準点であってよい。第２位置検出部２４の構成は、第１位置検出部２３と同様であってよい。
The
制御装置１６は、切断制御で、第２位置検出部２４からの検出位置に基づいて、切断方向において、試料１が刃先１１ａを通過した後になる所定位置に保持部１３を停止させてよい。
In the cutting control, the
本実施形態では、制御装置１６は、上述の位置決め制御と切断制御を繰り返し行うことで、試料１を繰り返し切断して試料１から切片２を繰り返し切り取る。この場合、各切断制御を行った後、試料１が刃１１や支持部１２などに干渉しないように、当該切断制御の前における切断方向位置へ試料１を移動させてから、次の位置決め制御と切断制御を行う。
In this embodiment, the
＜切断抵抗力の設定値を用いた制御機能＞
制御装置１６は、切断制御において、力計測値に基づいて、切断抵抗力が一定の設定値になるように、又は、切断抵抗力が当該設定値以下になるように、駆動装置１４を制御してよい。この設定値は、予め制御装置１６に記憶されていてよい。なお、当該設定値は、試料１（切片２）の良好な切断面を得るための値であり、例えば、１．０Ｎ／ｍｍ以下程度の値であるが、これに限定されず、０．５Ｎ／ｍｍ以上１．５Ｎ／ｍｍ以下の範囲内の値であってもよいし、０．１Ｎ／ｍｍ以上２．０Ｎ／ｍｍ以下の範囲内の値であってもよいし、他の値であってもよい。切断制御が行われている切断期間における各時点で、力計測部１５は切断抵抗力を計測し、当該力計測値を制御装置１６に入力する。制御装置１６は、切断期間における各時点で、力計測部１５から入力された力計測値に基づいて、切断抵抗力が設定値になるように、又は、切断抵抗力が設定値以下になるように、駆動装置１４が保持部１３を切断方向に移動させる速度を制御する。
<Control function using the set value of cutting resistance>
In the cutting control, the
制御装置１６は、切断抵抗力が設定値になるように制御する場合には、切断期間における各時点で、設定値よりも小さい力計測値を受けた場合には、（例えば設定値と力計測値の差に応じて）保持部１３の移動速度を上昇させ、設定値よりも大きい力計測値を受けた場合には、（例えば設定値と力計測値の差に応じて）保持部１３の移動速度を低下させてよい。これにより、例えば、切断方向における保持部１３の移動速度が上述の切断用速度から上昇または低下させられる。
When the
制御装置１６は、切断抵抗力が設定値以下になるように制御する場合には、切断期間における各時点で、設定値よりも大きい力計測値を受けた場合には、（例えば設定値と計測値の差に応じて）保持部１３の移動速度を低下させてよい。これにより、例えば、切断方向における保持部１３の移動速度が上述の切断用速度から低下させられる。
When the
＜切断抵抗力の設定パターンを用いた制御機能＞
制御装置１６は、切断制御において、上述した設定値を用いる代わりに、設定パターンを用いてもよい。設定パターンは、切断方向における切断開始位置から切断完了位置までの切断位置範囲内における位置毎に、切断抵抗力の設定値が定められたものである。すなわち、設定パターンにおいて、切断開始位置から切断完了位置までの切断位置範囲内の各位置（すなわち第２位置検出部２４が検出する保持部１３の位置）と切断抵抗力の設定値とが互いに対応付けられている。ここで、切断開始位置は、試料１の切断が開始される保持部１３の位置であり、切断完了位置は、試料１の切断が完了する保持部１３の位置である。なお、設定パターンにおける切断位置範囲内の各位置での上記設定値は、良好な切断面を得るための値であり、例えば、１．０Ｎ／ｍｍ以下程度の値であるが、これに限定されず、０．５Ｎ／ｍｍ以上１．５Ｎ／ｍｍ以下の範囲内の値であってもよいし、０．１Ｎ／ｍｍ以上２．０Ｎ／ｍｍ以下の範囲内の値であってもよいし、他の値であってもよい。
<Control function using cutting resistance setting pattern>
The
制御装置１６は、切断制御において、力計測値と、第２位置検出部２４からの検出位置とに基づいて、切断抵抗力が、設定パターンにおいて当該検出位置に対応する設定値になるように、又は当該設定値以下になるように駆動装置１４を制御する。
In the cutting control, the
制御装置１６は、切断抵抗力が設定パターンにおける設定値になるように制御する場合には次のように切断制御を行う。制御装置１６は、各時点で、第２位置検出部２４からの検出位置に対応する設定パターンにおける設定値よりも小さい力計測値を受けた場合には、（例えば当該設定値と力計測値の差に応じて）保持部１３の移動速度を上昇させ、当該設定値よりも大きい力計測値を受けた場合には、（例えば当該設定値と力計測値の差に応じて）保持部１３の移動速度を低下させてよい。これにより、例えば、切断方向における保持部１３の移動速度が上述の切断用速度から上昇または低下させられる。
When the
制御装置１６は、切断抵抗力が設定パターンにおける設定値以下になるように制御する場合には次のように切断制御を行う。制御装置１６は、各時点で、第２位置検出部２４からの検出位置に対応する設定パターンにおける設定値よりも大きい力計測値を受けた場合には、（例えば当該設定値と力計測値の差に応じて）保持部１３の移動速度を低下させてよい。これにより、例えば、切断方向における保持部１３の移動速度が上述の切断用速度から低下させられる。
When the
＜切片の厚み制御機能＞
上述したミクロトーム１０は、試料１から切り取る切片２の厚みを制御する機能を有していてよい。この場合、制御装置１６は、試料１から切り取る切片２の目標厚みを記憶しており、ミクロトーム１０は、更に端面計測部２５を備えている。
<Section thickness control function>
The
目標厚みは、予め定められて制御装置１６に記憶させられる。目標厚みは、１００ｎｍ以下であり１０ｎｍ以上であってよい（例えば５０ｎｍ以下であり１０ｎｍ以上であってよい）。一例では、目標厚みは、１０ｎｍである。ただし、目標厚みは、当該範囲や当該数値に限定されず、例えば１０ｎｍ以下であり５ｎｍ以上であってもよい。
The target thickness is determined in advance and stored in the
端面計測部２５は、保持部１３に保持された試料１の端面１ａの位置を計測し、当該計測位置（以下で単に端面１ａの計測位置ともいう）を制御装置１６に入力する。端面計測部２５が計測する端面１ａの位置は、位置決め方向における、保持部１３の上述した第１基準点に対する位置であってよい。試料１の端面１ａは、試料１が保持部１３から突出している側の端面である。
The end
制御装置１６は、位置決め制御を行う前に、端面計測部２５に計測指令を出力してよい。これにより、端面計測部２５は、試料１の端面１ａの位置を計測し、当該計測位置を制御装置１６に入力する。
The
切片２の厚み制御する場合、制御装置１６は、端面計測部２５からの端面１ａの計測位置に基づいて、位置決め方向における保持部１３の目標位置を設定する。この目標位置は、切断方向から見た場合に、試料１の端面１ａが刃先１１ａの既知の位置から目標厚みだけ突出するようになる保持部１３の位置（保持部１３における第１基準点の位置）である。
When controlling the thickness of the
制御装置１６は、位置決め制御において、端面１ａの計測位置と目標厚みとに基づいて、位置決め方向において保持部１３（保持部１３の第１基準点）を目標位置に位置決めする。より詳しくは、制御装置１６は、端面１ａの計測位置と、目標厚みと、第１位置検出部２３からの検出位置（保持部１３の第１基準点の検出位置）と、位置決め方向における既知の刃先１１ａの位置とに基づいて、位置決め方向において保持部１３の第１基準点を目標位置に位置決めする。次いで、制御装置１６は、上述のように切断制御を行う。
In the positioning control, the
端面計測部２５は、保持部１３に対して固定されるように設けられる。端面計測部２５は、保持部１３に支持されている試料１の端面１ａよりも、当該端面１ａが向いている側に位置するように配置されている。端面計測部２５は、取付部２６を介して第２移動部１９または保持部１３に取り付けられてよい。取付部２６は、第２移動部１９または保持部１３（図１Ａの例では第２移動部１９）から、試料１の端面１ａよりも当該端面１ａが向いている側の位置まで延びている。端面計測部２５は、取付部２６の先端部に取り付けられてよい。
The end
図１Ｂは、図１Ａにおいて、右側から負のＸ軸方向に端面計測部２５と試料１の端面１ａなどを見た図である。端面計測部２５と取付部２６は、保持部１３に保持された試料１が刃１１に切断される時のミクロトーム１０の各部（刃１１、支持部１２、カメラ２７など）に干渉しないように配置される。
FIG. 1B is a view of the end
端面計測部２５は、例えばレーザ変位計を有するものであってよい。このレーザ変位計は、試料１の端面１ａにレーザ光を射出することにより当該端面１ａまでの距離を計測可能なもの（例えば共焦点方式のレーザ変位計）であってよい。このレーザ変位計は、図１Ａのように、試料１の端面１ａに対して斜めにレーザ光を射出してよい。この場合、端面計測部２５は、レーザ変位計が計測した上記距離と、レーザ変位計のレーザ光射出方向と位置決め方向との成す角度とに基づいて、位置決め方向における上記端面１ａの位置を計測してよい。
The end face
制御装置１６は、端面１ａの位置計測と位置決め制御と切断制御をこの順に繰り返す場合に、各切断制御により、保持部１３に保持されている試料１には、新たな端面１ａである切断面が形成される。当該切断制御の後、端面計測部２５は、この新たな端面１ａの位置を計測し、制御装置１６は、次の位置決め制御において、当該計測位置と目標厚み等に基づいて、上述のように位置決め方向において保持部１３を目標位置に位置決めし、その後、切断制御を上述のように行う。このように端面１ａの位置計測と位置決め制御と切断制御が繰り返されてよい。
When the
＜目標位置の補正機能＞
制御装置１６は、上述のように端面１ａの位置計測と位置決め制御と切断制御をこの順に繰り返す場合に、以下のように上述の目標位置を補正する機能を有していてもよい。この場合、切断制御が行われた後に、制御装置１６は以下のように補正処理を行ってよい。
<Target position correction function>
The
まず、制御装置１６は、端面計測部２５に計測指令を出力する。これにより、端面計測部２５は、直前の切断制御での切断により形成された試料１の新たな端面１ａの位置を計測する。制御装置１６は、当該切断制御の前に、当該切断制御を行うために端面計測部２５が計測した試料１の端面１ａの位置と、当該切断制御の後に端面計測部２５が計測した試料１の新たな端面１ａの位置とに基づいて、当該切断制御で試料１から切り取られた切片２の厚みを求める。例えば、制御装置１６は、このような当該切断制御の前後の端面１ａの計測位置の差を、切片２の厚みとして求める。
First, the
制御装置１６は、求めた切片２厚みと目標厚みとの差を補正量として、上述の目標位置を補正する。例えば、求めた切片２の厚みが目標厚みよりも小さい場合には、補正量だけ、上述の目標位置を試料１の根本側から先端（端面１ａ）に向かう位置決め方向（図１Ａでは正のＸ軸方向）にずらした位置が、補正後の目標位置であってよい。求めた切片２厚みが目標厚みよりも大きい場合には、補正量だけ、上述の目標位置を試料１の先端（端面１ａ）から根本側に向かう位置決め方向（図１Ａでは負のＸ軸方向）にずらした位置が、補正後の目標位置であってよい。
The
制御装置１６は、このように目標位置を補正したら、以降において、位置決め制御の前に、上述のように求めた切片２の厚みと目標厚みとの差を補正量として、この補正量を反映させた目標位置を設定してよい。
After correcting the target position in this manner, the
制御装置１６は、切断制御を行う度に、又は切断制御を所定の複数回行う度に上述の補正処理を行ってもよい。あるいは、制御装置１６は、所定の時間が経過する度に切断制御後に、上述の補正処理を行ってもよい。
The
＜試料の切断面チェック機能＞
上述したミクロトーム１０は、試料１の切断面１ａの画像を生成する機能を有してよい。この場合、ミクロトーム１０は、カメラ２７とディスプレイ２８を更に備える。
<Sample cut surface check function>
The
カメラ２７は、試料１が切断される度に、試料１の切断面１ａを撮像する。すなわち、制御装置１６による駆動装置１４の制御により上述のように試料１が繰り返し切断される場合に、試料１が切断される度に、当該切断により形成された試料１の新たな端面１ａ（切断面）を撮像する。カメラ２７は、例えば、上述の位置決め制御を行う時の試料１の端面１ａに対向する位置に設けられてよい。カメラ２７は、図示しない静止構造物に取り付けられてよい。
The
制御装置１６は、切断制御を行った後に、試料１の切断面１ａがカメラ２７に対向するようになる位置に保持部１３を移動させ、次いでカメラ２７に撮像指令を出力する。これにより、カメラ２７は、試料１の切断面１ａを撮像する。カメラ２７は、撮像した試料１の切断面１ａの画像をディスプレイ２８に出力する。
After performing cutting control, the
ディスプレイ２８は、カメラ２７が撮像した試料１の切断面１ａの画像を表示する。人は、この画像を見て、切断面１ａを観察できる。その結果、切断面１ａにおいて大きな傷がある等の異常が生じている場合には、例えば刃１１が損傷しているとして、人が適宜の操作部を操作することによりミクロトーム１０による試料１の切断を中止する。
A
＜三次元画像の生成機能＞
上述したミクロトーム１０は、試料１の三次元画像データを生成する機能を有してよい。この場合、ミクロトーム１０は、上述のカメラ２７と共に画像処理部２９を更に備える。
<Three-dimensional image generation function>
The
画像処理部２９は、試料１が切断される度に上述のようにカメラ２７により撮像された切断面１ａの画像に基づいて、試料１の三次元画像を生成する。カメラ２７は、切断制御が行われる度に上述のように撮像した切断面の画像を画像処理部２９に出力してよい。画像処理部２９は、カメラ２７から出力された複数（多数）の切断面１ａの画像データに基づいて試料１の三次元画像を生成する。
The
（ミクロトーム１０を用いた試料切断方法）
本実施形態による試料切断方法を説明する。この方法は、上述したミクロトーム１０を用いて行われてよい。この方法では、支持部１２に取り付けられた刃１１に対して、試料１を保持している保持部１３を移動させることにより、試料１を刃１１で切断して試料１から切片２を切り取る。この切断時において、当該切断で生じる切断抵抗力を力計測部１５で計測し、当該力計測値に基づいて、制御装置１６が上述のように保持部１３の移動速度を制御する。以下、試料切断方法をより詳しく説明する。
(Sample cutting method using microtome 10)
A sample cutting method according to this embodiment will be described. This method may be performed using the
図３は、本実施形態による試料切断方法を示すフローチャートである。図３に示す試料切断方法は、上述した各機能を有するミクロトーム１０を用いたものである。この試料切断方法は、ステップＳ１～Ｓ１１を有していてよい。
FIG. 3 is a flow chart showing the sample cutting method according to this embodiment. The sample cutting method shown in FIG. 3 uses the
ステップＳ１において、人が適宜の入力装置を操作して、切断抵抗力の設定値または設定パターンと、上述の目標厚みＴを制御装置１６に入力する。これにより、切断抵抗力の設定値または設定パターンと、上述の目標厚みＴが、制御装置１６に記憶される。
In step S<b>1 , a person operates an appropriate input device to input the setting value or setting pattern of the cutting resistance and the above-described target thickness T to the
ステップＳ１で入力する設定値または設定パターンは次のように求めてよい。上述したミクロトーム１０により、ステップＳ１で入力する目標厚みＴについて、本試料切断方法の対象となる試料１と組織や材質等が同じ試料１に対して様々な設定値または設定パターンで切断を実験的に行う。その結果、、試料１の切断面１ａが良好であった設定値または設定パターンを選択する。選択した設定値または設定パターンをステップＳ１で制御装置１６に入力する。
The setting value or setting pattern to be input in step S1 may be obtained as follows. Using the above-described
また、ステップＳ１では、対象の試料１を保持部１３に保持させ、刃１１を支持部１２に取り付ける。ステップＳ１を行ったら、ステップＳ２へ進む。
Further, in step S1, the
ステップＳ２において、制御装置１６に、動作開始指令が入力される。例えば、人が適宜の入力装置を操作することにより、動作開始指令を制御装置１６に入力してよい。制御装置１６は、動作開始指令を受けると、以下のようにステップＳ３以降の処理を行う。
In step S<b>2 , an operation start command is input to the
ステップＳ３において、制御装置１６は、計測処理を行う。この計測処理では、制御装置１６は、端面計測部２５に計測指令を入力する。これにより、端面計測部２５は、上述のように、試料１の端面１ａの位置を計測し、当該計測位置を制御装置１６に入力する。この計測位置は、位置決め方向における位置であって保持部１３の第１基準点（後述の基準点Ｐ）に対する位置である。
In step S3, the
ステップＳ４において、制御装置１６は、設定処理を行う。この設定処理では、制御装置１６は、上述のように、ステップＳ３で得た計測位置等に基づいて、位置決め方向に保持部１３（保持部１３の第１基準点）を移動させる目標位置を設定する。この目標位置は、切断方向から見た場合に、試料１の端面１ａが刃先１１ａの既知の位置から目標厚みＴだけ突出するようになる保持部１３の位置である。
In step S4, the
例えば、ステップＳ４において、制御装置１６は、次の式（１）により、目標位置Ｘｔを設定する。
Ｘｔ＝Ｘｋ－Ｌ＋Ｔ ・・・（１）
ここで、Ｘｔ、Ｘｋ、Ｌ、Ｔは、次の通りである。
Ｘｋは、位置決め方向における刃１１の位置の座標であり、制御装置１６に予め設定されていてよい。Ｘｋは、第１位置検出部２３による位置検出の上述した原点に対して表された座標である。
Ｌは、ステップＳ３において端面計測部２５が計測した試料１の端面１ａの位置である。すなわち、Ｌは、保持部１３の第１基準点と試料１の端面１ａとの位置決め方向の距離の計測値である。
Ｔは、ステップＳ１で入力された位置決め方向における目標厚みである。
For example, in step S4, the
Xt=Xk-L+T (1)
Here, Xt, Xk, L, and T are as follows.
Xk is the coordinate of the position of the
L is the position of the
T is the target thickness in the positioning direction input in step S1.
図４Ａ～図４Ｅは、試料切断方法の説明図であり、保持部１３と保持部１３に保持された試料１と刃１１との位置関係を示す。図４Ａ～図４Ｅの例では、上述の保持部１３の第１基準点と第２基準点は、共通の基準点Ｐである。以下で、位置決め方向（Ｘ軸方向）の位置Ｘと切断方向（Ｚ軸方向）の位置Ｚを示す座標を（Ｘ，Ｚ）で表す。なお、上述のステップＳ３を行う時に、基準点Ｐは、図４Ａのように、例えば初期位置の座標（Ｘ０，Ｚ０）に位置していてよい。
4A to 4E are explanatory diagrams of the sample cutting method, showing the positional relationship between the holding
ステップＳ５では、制御装置１６は位置決め制御を行う。すなわち、ステップＳ４において、制御装置１６は、位置決め方向において、ステップＳ４で設定した目標位置Ｘｔに保持部１３（保持部１３の基準点Ｐ）を位置決めする。この時、制御装置１６は、第１位置検出部２３が検出する基準点の検出位置に基づいて、当該検出位置が目標位置Ｘｔになるように保持部１３を位置決めする。
In step S5, the
例えば、制御装置１６は、ステップＳ４で位置決め制御を行うことにより、図４Ｂのように、保持部１３の基準点Ｐは、座標（Ｘ０，Ｚ０）から座標（Ｘｔ，Ｚ０）へ位置決め方向に移動させられ、目標位置Ｘｔに位置決めされる。これにより、図４Ｂのように、試料１の端面１ａが、位置決め方向において刃先１１ａの座標Ｘｋから目標厚みＴだけ突出した座標Ｘｅに位置する。
For example, by performing positioning control in step S4, the
次いで、ステップＳ６において、制御装置１６は切断制御を行う。すなわち、ステップＳ６において、制御装置１６は、位置決め方向においては保持部１３（基準点Ｐ）を目標位置Ｘｔに維持したまま、保持部１３を切断方向に移動させる。これにより、試料１が刃先１１ａを通過して当該刃先１１ａで切断される。
Next, in step S6, the
例えば、制御装置１６は、ステップＳ６で切断制御を行うことにより、図４Ｃのように、保持部１３の基準点Ｐは、座標（Ｘｔ，Ｚ０）から座標（Ｘｔ，Ｚ１）へ切断方向に直線的に移動させられる。この時、試料１が刃先１１ａを通過して刃先１１ａにより試料１から切片２が切り取られる。なお、制御装置１６は、第２位置検出部２４からの検出位置に基づいて、切断方向において保持部１３の基準点Ｐを座標Ｚ１で停止させてよい。
For example, by performing cutting control in step S6, the
また、ステップＳ６では、各時点で、力計測部１５は、上述のように、刃１１による試料１の切断時に生じる切断抵抗力を計測し、この力計測値を制御装置１６に入力する。制御装置１６は、ステップＳ６において、各時点で入力されて来る力計測値に基づいて、上述のように、切断抵抗力が設定値になるように又は設定値以下になるように、切断方向における保持部１３の移動速度を制御する。あるいは、制御装置１６は、ステップＳ６において、各時点で入力されて来る力計測値に基づいて、上述のように、切断抵抗力が設定パターンにおける設定値になるように又は設定パターンにおける設定値以下になるように、切断方向における保持部１３の移動速度を制御する。
Further, in step S6, the
ステップＳ７では、制御装置１６は、保持部１３を、試料１を切断する前の位置に移動させる。例えば、制御装置１６は、駆動装置１４を制御して、保持部１３の基準点Ｐを、図４Ｄのように座標（Ｘｔ，Ｚ１）から座標（Ｘ０，Ｚ１）へ直線的に移動させ、次いで図４Ａのように座標（Ｘ０，Ｚ１）から再び初期位置の座標（Ｘ０，Ｚ０）に直線的に移動させる。
In step S7, the
なお、上述のステップＳ５～Ｓ７では、以下のように保持部１３の移動速度が制御されてよい。
In steps S5 to S7 described above, the moving speed of the holding
ステップＳ５では、制御装置１６は、保持部１３の基準点Ｐが座標（Ｘ０，Ｚ０）から座標（Ｘｔ，Ｚ０）に至るまで、速度Ｖ１で、位置決め方向に保持部１３を移動させる。
In step S5, the
ステップＳ６では、制御装置１６は、図４Ｅのように、保持部１３の基準点Ｐが、試料１の切断が開始される時の位置よりも若干手前の座標（Ｘｔ，Ｚ２）に至るまでは、上述の速度Ｖ１で、切断方向に保持部１３を移動させる。次いで、制御装置１６は、図４Ｅのように、保持部１３の基準点が、この座標（Ｘｔ，Ｚ２）から、試料１の切断が完了する時の位置を若干過ぎた座標（Ｘｔ，Ｚ３）までは、速度Ｖ１よりも高い速度Ｖ２（あるいは、速度Ｖ１よりも低い速度Ｖ２）で、切断方向に保持部１３を移動させる。次いで、制御装置１６は、保持部１３の基準点が、この座標（Ｘｔ，Ｚ２）から、試料１の切断が完了する時の位置を過ぎた座標（Ｘｔ，Ｚ１）までは、上述の速度Ｖ１で、切断方向に保持部１３を移動させる。
In step S6, as shown in FIG. 4E, the
ステップＳ７で、制御装置１６は、保持部１３の基準点Ｐが座標（Ｘｔ，Ｚ１）から座標（Ｘ０，Ｚ１）へ至るまで、上述の速度Ｖ１で保持部１３を移動させ、次いで、上述の速度Ｖ１で座標（Ｘ０，Ｚ１）から初期位置の座標（Ｘ０，Ｚ０）まで上述の速度Ｖ１で保持部１３を移動させる。
In step S7, the
ステップＳ７を行ったら、ステップＳ８へ進む。
ステップＳ８において、制御装置１６は、カメラ２７へ撮像指令を出力し、これによりカメラ２７は、ステップＳ６で形成された試料１の切断面である新たな端面１ａを撮像する。カメラ２７は、撮像した当該画像をディスプレイ２８と画像処理部２９へ出力する。ディスプレイ２８は、この画像を表示する。表示された端面１ａの画像から、端面１ａに異常があると認められる場合には、刃１１が損傷している可能性があるとして、人が適宜の操作部を操作して、ミクロトーム１０による試料１の切断を停止させてよい。
After performing step S7, the process proceeds to step S8.
In step S8, the
また、画像処理部２９は、後述するように繰り返されるステップＳ８で繰り返しカメラ２７から受けた複数の画像に基づいて試料１の三次元画像を生成する。画像処理部２９は、この三次元画像を、例えば、ディスプレイ２８に出力し、または、所定の記憶装置に記憶する。ステップＳ８の後、ステップＳ９へ進んでよい。
Further, the
ステップＳ９では、制御装置１６は、計測指令を端面計測部２５に出力する。これにより、端面計測部２５は、ステップＳ５で形成された試料１の切断面である新たな端面１ａの位置を計測し、当該計測位置を制御装置１６に入力する。この計測位置は、位置決め方向における位置であって基準点Ｐに対する位置である。
In step S<b>9 , the
ステップＳ１０では、当制御装置１６は、直前のステップＳ５を行う直前の計測処理（ステップＳ３又はステップＳ９）で得た端面１ａの計測位置と、直前のステップＳ９で入力された計測位置とに基づいて、直前のステップＳ５で試料１から切り取られた切片２の厚みを求める。
In step S10, the
また、ステップＳ１０では、求めた切片２の当該厚みと目標厚みＴとの差を補正量ΔＴとして求める。
Further, in step S10, the difference between the obtained thickness of the
ステップＳ１１では、ステップＳ１０で求められた補正量ΔＴを用いて、設定する目標位置を補正する。 In step S11, the target position to be set is corrected using the correction amount ΔT obtained in step S10.
例えば、ステップＳ１１において、制御装置１６は、次の式（２）で表される目標位置Ｘｔを、次の式（３）により補正し、補正後の目標位置Ｘｔａを設定する。
Ｘｔ＝Ｘｋ－Ｌ＋Ｔ ・・・（２）
Ｘｔａ＝Ｘｔ－ΔＴ ・・・（３）
ここで、式（２）と（３）におけるＸｔ、Ｘｋ、Ｌ、Ｔ、ΔＴは、次の通りである。
ＸｋとＴは、上記式（１）の場合と同じである。
Ｌは、ステップＳ９において端面計測部２５が計測した試料１の新たな端面１ａの位置である。すなわち、Ｌは、第１基準点と試料１の新たな端面１ａの位置との位置決め方向の距離の計測値である。
ΔＴは、直前のステップＳ１０で求めた補正量である。
Ｘｔａは、補正された目標位置である。
For example, in step S11, the
Xt=Xk-L+T (2)
Xta=Xt-ΔT (3)
Here, Xt, Xk, L, T, and ΔT in equations (2) and (3) are as follows.
Xk and T are the same as in formula (1) above.
L is the position of the
ΔT is the correction amount obtained in step S10 immediately before.
Xta is the corrected target position.
ステップＳ１１を行ったら、ステップＳ５へ戻る。戻ったステップＳ５では、ステップＳ１１で設定した補正後の目標位置Ｘｔａに保持部１３（保持部１３の第１基準点）を位置決めする。次いで、上述したようにステップＳ６～Ｓ１１を再び行う。このように、制御装置１６は、ステップＳ５～Ｓ１１を繰り返す。
After performing step S11, the process returns to step S5. In the returned step S5, the holding portion 13 (first reference point of the holding portion 13) is positioned at the corrected target position Xta set in step S11. Steps S6 to S11 are then performed again as described above. Thus, the
２回目以降の各ステップＳ１１では、次の式（４）により補正後の目標位置Ｘｔａを設定してよい。
Ｘｔａ＝Ｘｋ－Ｌ＋Ｔ－ΣΔＴ ・・・（４）
ここで、式（４）におけるＸｔ、Ｘｋ、Ｌ、Ｔは、次の通りである。
ＸｋとＴは、上記式（１）の場合と同じである。
Ｌは、直前のステップＳ９において端面計測部２５が計測した試料１の新たな端面１ａの位置である。すなわち、Ｌは、第１基準点と試料１の新たな端面１ａの位置との位置決め方向の距離の計測値である。
ΣΔＴは、今回のステップＳ１１の前の各ステップＳ１０で求めた補正量ΔＴの総和である。
In each step S11 after the second time, the corrected target position Xta may be set by the following equation (4).
Xta=Xk-L+T-ΣΔT (4)
Here, Xt, Xk, L, and T in formula (4) are as follows.
Xk and T are the same as in formula (1) above.
L is the position of the
ΣΔT is the sum of the correction amounts ΔT obtained in each step S10 before the current step S11.
なお、制御装置１６は、ステップＳ６において、力計測部１５が計測した切断抵抗力がしきい値を超える場合には、試料１の切断を停止するように駆動装置１４を制御してよい。例えば、制御装置１６は、力計測部１５から入力された切断抵抗力がしきい値を超えるかを判断し、当該判断の結果が肯定の場合には、保持部１３の移動を停止させ、当該判断の結果が否定の場合には、切断制御を継続する。
Note that the
ステップＳ９～Ｓ１１は、ステップＳ７と同時に行われてもよい。この場合、ステップＳ８は、次のステップＳ５が行われる前に行われればよい。 Steps S9 to S11 may be performed simultaneously with step S7. In this case, step S8 may be performed before the next step S5 is performed.
（実施形態の効果）
本実施形態によると、刃１１に対して試料１を移動させることにより試料１を刃１１で切断する時に、切断抵抗力を計測し、当該力計測値に基づいて、試料１の移動を制御する。これにより、切断抵抗力が大きくなることを防止して、試料１から切片２を安定して切り取ることができる。したがって、良好な切断面を有する超薄切片２を試料１から切り取ることが可能となる。
(Effect of Embodiment)
According to this embodiment, when the
また、切片２を安定して切り取ることができるので、刃幅が大きな（１０ｍｍ程度以上の）刃１１を用いて、当該刃幅と同程度の幅を有する大きな切片２を試料１から切り取る場合でも、良好な切断面を有する切片２を得ることが可能となる。
In addition, since the
制御装置１６は、力計測値に基づいて、切断抵抗力が設定値になるように、又は、切断抵抗力が設定値以下になるように、駆動装置１４を制御する。あるいは、制御装置１６は、力計測値と、切断方向における保持部１３の検出位置とに基づいて、設定パターンにおいて当該検出位置に対応する設定値になるように、又は当該設定値以下になるように駆動装置１４を制御する。このような制御により、切断抵抗力を小さい値に抑えることができる。
The
制御装置１６は、力計測値がしきい値を超える場合には、試料１の切断を停止するように駆動装置１４を制御する。したがって、切削抵抗力が大きくなり過ぎて刃１１が損傷してしまうことを防止できる。
The
制御装置１６は、位置決め制御で位置決め方向において試料１の位置が刃先１１ａと重なるように保持部１３を目標位置に位置決めし、この状態で、切断方向に直線的に保持部１３を移動させる。このように直線的な移動により試料１を切断するので、この切断は、切削理論に合致し、超薄片である切片２の厚みの予測や制御が容易になる。
The
駆動装置１４は、位置決め方向に直線的に試料１を移動させるリニアモータ１８を有する。したがって、位置決め方向において保持部１３を高精度に（例えば１０ｎｍ以下の精度で）位置決めできる。これにより、切片２の厚みを高精度に制御でき、超薄片の切片２を得ることができる。
The driving
試料１を切断する前に、端面計測部２５が、保持部１３に保持された試料１の端面１ａの位置を計測し、この計測位置に基づいて、制御装置１６は、切断方向から見た場合に、試料１の端面１ａが刃先１１ａの既知の位置から目標厚みだけ突出するようになる保持部１３の位置を目標位置として設定する。制御装置１６は、位置決め制御では、保持部１３を目標位置に位置決めする。これにより、目標厚みの切片２を得ることが可能となる。
Before cutting the
また、端面計測部２５は、保持部１３に対して固定されるように設けられている。これにより、試料１の端面１ａの位置の計測誤差を最小限（例えばゼロ）に抑えることができる。
Further, the end
切断前後における試料１の端面１ａの計測位置に基づいて、切り取った切片２の厚みを求め、この厚みと目標厚さとの差に基づいて、位置決め制御で用いる目標位置を補正する。これにより、目標厚みの切片２が安定的に得られる。
Based on the measured positions of the
切断制御が行われる度に、当該切断制御により新たに形成された試料１の端面１ａをカメラ２７で撮像する。したがって、この撮像画像に基づいて、試料１の切断面（端面１ａ）の状態を、例えばディスプレイ２８に表示して確認できる。試料１の切断面に、大きな傷などの異常がある場合には、刃１１が損傷している等の不具合があるとして、試料１の切断を停止できる。
Every time the cutting control is performed, the
カメラ２７により繰り返し撮像された端面１ａの画像データに基づいて、画像処理部２９は、試料１の三次元画像データを生成する。これにより、顕微鏡の標本である切片２を作製するのと同時に、試料１の三次元画像データを生成することができる。
The
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明の実施形態によるミクロトーム１０と試料切断方法は、上述した複数の事項の全て有していなくてもよく、上述した複数の事項のうち一部のみを有していてもよい。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the
また、以下の変更例１～３のいずれかを単独で採用してもよいし、変更例１～３の２つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で述べない点は、上述と同じである。
Further, any one of
（変更例１）
端面計測部２５は、保持部１３または第２移動部１９ではなく、静止構造体に設けられてもよい。この場合、例えば、制御装置１６は、端面計測部２５が計測した試料１の端面１ａの計測位置と、第１位置検出部２３が検出した保持部１３の位置とに基づいて、保持部１３の第１基準点に対する端面１ａの位置（上述のＬ）を求める。
(Modification 1)
The end face
（変更例２）
第１駆動部１８と第２駆動部２１の両方または一方は、リニアモータに限定されず、他の構成を有していてもよい。例えば、第１駆動部１８と第２駆動部２１の両方または一方は、サーボモータと、サーボモータの回転を位置決め方向の運動に変換する変換機構（ボールねじ）を有するものであってもよい。
(Modification 2)
Both or one of the
（変更例３）
ミクロトーム１０は、上述のように切り取った切片２を自動的に回収する装置を有していてもよい。例えば、図示を省略するが、刃１１は、特開平６－３２３９６７号公報に開示されているナイフボートに備えられていてもよい。この場合、切り取られた切片２は、ナイフボートに溜められた水の水面に浮くようになり、この水中に案内され更に水の外に搬送される長尺テープにより回収される。
(Modification 3)
１ 試料、１ａ 端面、２ 切片、１０ ミクロトーム、１１ 刃、１１ａ 刃先、１１ｂ すくい面、１１ｃ 逃げ面、１２ 支持部、１３ 保持部、１４ 駆動装置、１５ 力計測部、１６ 制御装置、１７ 第１移動部、１８ 第１駆動部（リニアモータ）、１８ａ 可動子、１８ｂ 固定子、１９ 第２移動部、２１ 第２駆動部（リニアモータ）、２１ａ 可動子、２１ｂ 固定子、２２ 基体部、２３ 第１位置検出部、２４ 第２位置検出部、２５ 端面計測部、２６ 取付部、２７ カメラ、２８ ディスプレイ、２９ 画像処理部
1 sample, 1a end face, 2 section, 10 microtome, 11 blade, 11a cutting edge, 11b rake face, 11c flank face, 12 support portion, 13 holding portion, 14 drive device, 15 force measurement portion, 16 control device, 17 first moving
Claims (12)
当該刃を支持する支持部と、
前記試料を保持する保持部と、
前記保持部を移動させることで前記試料を前記刃に対して移動させる駆動装置と、
前記試料が前記刃に切断されるように前記駆動装置を制御する制御装置と、
前記試料の切断時に生じる切断抵抗力を計測し当該力計測値を出力する力計測部と、を備え、
前記制御装置は、前記力計測値に基づいて前記駆動装置を制御する、ミクロトーム。 a blade that cuts the sample and cuts a section from the sample;
a support for supporting the blade;
a holding unit that holds the sample;
a driving device that moves the sample with respect to the blade by moving the holding part;
a control device for controlling the driving device such that the sample is cut by the blade;
A force measuring unit that measures the cutting resistance force generated when cutting the sample and outputs the force measurement value,
The microtome, wherein the controller controls the drive based on the force measurements.
前記制御装置は、
切断開始位置から切断完了位置までの範囲内の各位置と切断抵抗力の設定値とを互いに対応付けた設定パターンを記憶しており、
前記力計測値と、切断方向における前記保持部の検出位置とに基づいて、切断抵抗力が、設定パターンにおいて当該検出位置に対応する設定値になるように、又は当該設定値以下になるように、駆動装置を制御する、請求項１に記載のミクロトーム。 In the cutting direction of the sample, the position of the holding portion at which cutting of the sample is started is defined as a cutting start position, and the position of the holding portion at which cutting of the sample is completed is defined as a cutting completion position,
The control device is
A setting pattern is stored in which each position in the range from the cutting start position to the cutting completion position and the set value of the cutting resistance force are associated with each other,
Based on the force measurement value and the detection position of the holding portion in the cutting direction, the cutting resistance force is set to a set value corresponding to the detection position in the setting pattern, or to be equal to or less than the set value. , the microtome of claim 1 controlling a drive.
前記制御装置は、位置決め制御では、試料を切断する切断方向と交差する位置決め方向における目標位置に前記保持部を位置決めし、当該目標位置は、切断方向から見た場合に前記試料が前記刃の刃先と重なるようになる前記保持部の位置であり、
前記制御装置は、切断制御では、前記保持部の位置を前記目標位置に維持したまま、前記試料が前記刃先を通過するように切断方向に前記保持部を直線的に移動させる、請求項１～４のいずれか一項に記載のミクロトーム。 The control device controls the drive device to perform positioning control and cutting control with respect to the holding portion,
In the positioning control, the control device positions the holding portion at a target position in a positioning direction that intersects the cutting direction for cutting the sample, and the target position is the cutting edge of the blade when the sample is viewed from the cutting direction. is a position of the holding portion that overlaps with
The control device, in the cutting control, linearly moves the holding part in the cutting direction so that the sample passes the cutting edge while maintaining the position of the holding part at the target position. 5. The microtome according to any one of 4.
前記制御装置は、位置決め制御の前に目標位置の設定処理を行い、
前記制御装置は、
前記設定処理では、切断方向から見た場合に、前記端面が前記刃先の既知の位置から目標厚みだけ突出するようになる前記保持部の位置を前記目標位置として設定し、
位置決め制御では、前記保持部を前記目標位置に位置決めする、請求項５に記載のミクロトーム。 an end surface measuring unit that measures the position of the end surface of the sample held by the holding unit and inputs the measured position to the control device;
The control device performs target position setting processing before positioning control,
The control device is
In the setting process, as the target position, the position of the holding portion at which the end face protrudes by a target thickness from a known position of the cutting edge when viewed in the cutting direction,
The microtome according to claim 5, wherein the positioning control positions the holding portion at the target position.
前記制御装置は、
計測処理と設定処理と位置決め制御と切断制御をこの順で繰り返し、
切断制御の前後の計測処理でそれぞれ得た前記試料の端面の計測位置に基づいて、当該切断制御で前記試料から切り取られた切片の厚みを求め、
当該厚みと前記目標厚みとの差を求め、
次の前記設定処理において設定する前記目標位置を前記差に基づいて補正し、
補正した前記目標位置に基づいて次の位置決め制御を行う、請求項７又は８に記載のミクロトーム。 The control device performs measurement processing for causing the end surface measurement unit to measure the position of the end surface of the sample, and setting processing for setting the target position based on the measurement position,
The control device is
Measurement processing, setting processing, positioning control and cutting control are repeated in this order,
Obtaining the thickness of the section cut from the sample under the cutting control based on the measured positions of the end surface of the sample obtained in the measurement processes before and after the cutting control,
Obtaining the difference between the thickness and the target thickness,
correcting the target position to be set in the next setting process based on the difference;
The microtome according to claim 7 or 8, wherein subsequent positioning control is performed based on the corrected target position.
切断制御が行われる度に、当該切断制御により新たに形成された前記試料の端面を撮像するカメラを備える、請求項７に記載のミクロトーム。 The control device repeatedly cuts the sample by repeating the setting process, the positioning control, and the cutting control,
8. The microtome according to claim 7, further comprising a camera that takes an image of the end face of the sample newly formed by the cutting control each time the cutting control is performed.
支持部に取り付けられた刃に対して、前記保持部を移動させることにより、前記試料を前記刃で切断して、当該試料から切片を切り取り、
前記試料の切断時において、当該切断で生じる切断抵抗力を計測し、計測した切断抵抗力に基づいて、前記保持部の移動速度を制御する、試料切断方法。 Hold the sample in the holding part,
cutting the sample with the blade by moving the holding portion with respect to the blade attached to the support portion to cut a section from the sample;
A method for cutting a sample, comprising: measuring a cutting resistance generated in cutting the sample, and controlling a moving speed of the holding part based on the measured cutting resistance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2022021485A JP2023118504A (en) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | Microtome and specimen cutting method |
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2022
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