JP2023541825A - 高処理能力を伴う自動化組織切片移送システム - Google Patents
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Abstract
本開示は、生物学的組織ブロックから組織を切片化するための自動化システムおよび方法に関し、より具体的には、そのような自動化装置においてより高い処理能力を提供するシステムおよび方法に関する。本開示は、複数の組織ブロックに関する組織サンプル調製時間を減少させるために、自動化組織切片化装置における処理能力を増加させるためのシステムおよび方法を実装することができる。本開示はさらに、組織サンプルの水和のためのシステムおよび方法を提供する。
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、その全てが参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、2020年9月8日に出願された米国仮出願第63/075,441号、2020年9月11日に出願された米国仮出願第63/077,433号、2021年9月8日に出願された米国実用出願第17/469,351号、および2021年9月8日に出願された米国実用出願第17/469,364号の利益および優先権を主張する。
本願は、その全てが参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、2020年9月8日に出願された米国仮出願第63/075,441号、2020年9月11日に出願された米国仮出願第63/077,433号、2021年9月8日に出願された米国実用出願第17/469,351号、および2021年9月8日に出願された米国実用出願第17/469,364号の利益および優先権を主張する。
本開示は、生物学的組織ブロックから組織を切片化するための自動化システムおよび方法に関し、より具体的には、そのような自動化装置においてより高い処理能力を提供するシステムおよび方法に関する。
顕微鏡視認のためのミクロン単位の薄さの組織切片の生成である、従来的なミクロトーム法は、繊細であり、時間のかかる手動タスクである。組織サンプル切片のデジタル撮像における最近の進歩は、試料のブロックを非常に迅速にスライスすることを望ましくしている。実施例として、組織が、臨床処置の一部として切片化される場合、時間は、患者処置を改善する際の重要な変数である。例えば、十分な組織が除去されたかどうかを判定するために肺癌の辺縁を検査する際の解剖学的病理学の術中用途のための組織の切片化の間に節約され得る全ての時間は、臨床的に有益である。多数のサンプル切片を迅速に作成するために、ミクロトームブレードによって支持組織ブロックから組織切片を切断し、切断された組織切片のスライドへの移送を促進するプロセスを自動化することが、望ましい。
解剖学的病理学の術中用途のための組織の切片化の間に節約され得る全ての時間は、重要であり得る。組織切片化を増加させ、時間を節約し得る自動化システムを提供することが、有利であろう。
組織サンプルの調製のためのシステムおよび方法の改良の必要性が、存在する。本開示は、他の望ましい特性を有することに加えて、本必要性に対処するための解決策を対象とする。
いくつかの側面では、本開示は、1つまたはそれを上回るミクロトームと、水和システムと、プロセッサであって、プロセッサは、1つまたはそれを上回るミクロトームによる、埋設材料内に埋設される第1の組織サンプルを備える、第1の組織ブロックの断面化を開始し、第1の組織ブロックを第1の所定の時間にわたって水和システムによって水和させ、1つまたはそれを上回るミクロトームによる、第1の組織ブロックが水和されている間の第2の組織ブロックの断面化を開始し、第2の組織ブロックは、埋設材料内に埋設される第2の組織サンプルを備え、第2の組織ブロックを第2の所定の時間にわたって水和システムによって水和させ、第2の組織ブロックが水和されている間、第1の組織ブロックの切片化を始めるように1つまたはそれを上回るミクロトームを開始するようにプログラムされる、プロセッサとを備える、組織サンプルを調製するための自動化システムを提供する。
いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回るミクロトームは、第1のミクロトームと、第2のミクロトームとを備える。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、請求項1に記載の自動化システムを含むことができ、プロセッサは、第1のミクロトームによる、第1の組織ブロックの断面化を開始し、第1の組織ブロックを水和システムによって水和させ、第1のミクロトームによる、第1の組織ブロックが水和システム内にある間の第2の組織ブロックの断面化を開始し、第2の組織ブロックを水和システムによって水和させ、第2のミクロトームによる、第2の組織ブロックが水和されている間の水和された第1の組織ブロックの切片化を開始するようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、プロセッサはさらに、第1のミクロトームによる、第1の組織の断面化を開始し、第1の組織ブロックを水和システムによって水和させ、第1のミクロトームによる、水和された第1の組織ブロックの切片化を開始し、第2のミクロトームによって、第2の組織ブロックを断面化し、第2の組織ブロックを水和システムによって水和させ、第2のミクロトームによる、水和された第2の組織ブロックの切片化を開始するようにプログラムされ、第2のミクロトームによる断面化、水和、および切片化のうちの少なくとも1つは、第1のミクロトームによる断面化、水和、および切片化と並行して実施される。
いくつかの実施形態では、本システムはさらに、第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックからの1つまたはそれを上回る切片を1つまたはそれを上回るスライドに移送するように構成される、1つまたはそれを上回る移送媒体ユニットを備える。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、1つまたはそれを上回るミクロトームと水和システムとの間で第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックを移送するように構成される、1つまたはそれを上回る組織ブロックハンドラを備える。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、プロセッサが、1つまたはそれを上回る組織ブロックハンドラと通信し、1つまたはそれを上回るミクロトームと水和システムとの間の第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックの移動を制御するようにプログラムされることを含むことができる。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックを受容するように構成される、組織ブロックトレイを備える。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、冷却システムを含む。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、水和システムが、水和チャンバの内側に第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックを受容するように構成される、水和チャンバを備えることを含むことができる。いくつかの実施形態では、本システムはさらに、水和システムが、1つまたはそれを上回るミクロトームに近接して位置付けられ、1つまたはそれを上回るミクロトームにおける第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックを水和させるように構成されることを含むことができる。プロセッサはさらに、いくつかの実施形態では、それぞれ、第1の所定の時間および第2の所定の時間にわたって、第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックを水和システムに移動させるようにプログラムされることができる。
いくつかの側面では、本開示はまた、組織ブロックをバッチ処理するための方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法は、プロセッサによって、プロセッサによって制御される1つまたはそれを上回るミクロトームによる、埋設材料内に埋設される第1の組織サンプルを備える、第1の組織ブロックの断面化を開始するステップと、プロセッサによって、第1の組織ブロックを第1の所定の期間にわたって水和させるステップと、プロセッサによって、1つまたはそれを上回るミクロトームによる、第1の組織ブロックが水和されている間の第2の組織ブロックの断面化を開始するステップであって、第2の組織ブロックは、埋設材料内に埋設される第2の組織サンプルを備える、ステップと、プロセッサによって、第2の組織ブロックを第2の所定の期間にわたって水和させるステップと、プロセッサによって、第2の組織ブロックが水和されている間、第1の組織ブロックの切片化を始めるように1つまたはそれを上回るミクロトームを開始するステップとを伴う。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、プロセッサと通信する組織ブロックハンドラによって、第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックを1つまたはそれを上回るミクロトームから水和システムに移動させるステップを含むことができる。いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回るミクロトームは、複数のミクロトームを備えることができる。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、プロセッサと通信する1つまたはそれを上回る移送媒体ユニットによって、第1の組織ブロックおよび第2の組織ブロックから切片化された1つまたはそれを上回る切片を1つまたはそれを上回るミクロトームから1つまたはそれを上回るスライドに移送するステップを含むことができる。
いくつかの側面では、本開示はまた、第1のミクロトームによって、埋設材料内に埋設される第1の組織サンプルを備える、第1の組織ブロックを断面化するステップと、第1の組織ブロックを所定の期間にわたって水和システムによって水和させるステップと、第1のミクロトームによって、第1の組織ブロックが水和されている間、第2の組織ブロックを断面化するステップであって、第2の組織ブロックは、埋設材料内に埋設される第2の組織サンプルを備える、ステップと、第2の組織ブロックを水和システムによって水和させるステップと、第2のミクロトームによって、第2の組織ブロックが水和されている間、水和された第1の組織ブロックからサンプルを切片化するステップとを含む、組織サンプルを処理するための方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、第1の組織ブロックから切片化された1つまたはそれを上回る切片を第2のミクロトームから1つまたはそれを上回るスライドに移送するステップを含むことができる。
いくつかの側面では、本開示は、第1のミクロトームによって、埋設材料内に埋設される第1の組織サンプルを備える、第1の組織ブロックを断面化するステップと、第1の組織ブロックを第1の所定の期間にわたって水和システムによって水和させるステップと、第1のミクロトームによって、水和された第1の組織ブロックを切片化するステップと、第2のミクロトームによって、埋設材料内に埋設される第2の組織サンプルを備える、第2の組織ブロックを断面化するステップと、第2の組織ブロックを第2の所定の期間にわたって水和システムによって水和させるステップと、第2のミクロトームによって、水和された第2の組織ブロックを切片化するステップとを含み、第2のミクロトームによる断面化、水和、および切片化のうちの少なくとも1つは、第1のミクロトームによる断面化、水和、および切片化と並行して実施される、組織サンプルを処理するための方法を提供する。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、第1の組織ブロックから切片化された1つまたはそれを上回る切片を第1のミクロトームおよび第2のミクロトームから1つまたはそれを上回るスライドに移送するステップを含むことができる。
いくつかの側面では、本開示は、埋設材料内に埋設される組織サンプルを備える、組織ブロックの面を暴露し、サンプルから1つまたはそれを上回る組織切片を除去するように構成される、ミクロトームと、組織ブロックの面上に水和液体を堆積させることによって、組織ブロックを水和させるように構成される、水和システムと、1つまたはそれを上回る組織切片をミクロトームから1つまたはそれを上回るスライドに移送するように構成される、移送システムとを備える、組織学システムを提供する。いくつかの実施形態では、水和システムは、水和液体の液滴凝結を生成し、組織ブロックの面上に凝結を堆積させるように構成される。いくつかの実施形態では、水和システムは、超音波加湿器を備える。いくつかの実施形態では、水和システムは、組織ブロックの面に水和液体の液滴を噴霧するように構成される、噴霧器アセンブリを備える。いくつかの実施形態では、水和システムは、1つまたはそれを上回る組織ブロックを受容するように構成される、水和チャンバと、湿り空気を水和チャンバに提供するために水和チャンバと連通する、加湿器とを備える。いくつかの実施形態では、水和液体は、組織サンプルブロックの面上に水和液体の液滴を噴霧することによって堆積される。いくつかの実施形態では、水和液体は、界面活性剤を含む。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、油溶性界面活性剤である。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、超拡散界面活性剤である。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、組織ブロックを冷却するように構成される、冷却システムを含むことができる。いくつかの実施形態では、水和システムは、ミクロトームに近接して位置付けられ、ミクロトームにおいて組織ブロックを水和させるように構成される。
いくつかの側面では、本開示はまた、埋設材料内に埋設される組織サンプルを備える、組織ブロックの面を暴露するステップと、組織ブロックの面上に水和液体を堆積させるステップと、水和液体が組織サンプルを水和させることを可能にし、水和された組織サンプルから1つまたはそれを上回る組織切片を切片化するステップとを含む、組織ブロック水和のための方法を提供する。いくつかの実施形態では、水和液体は、組織ブロックの面上に水和液体の凝結を引き起こすことによって堆積される。いくつかの実施形態では、水和液体は、組織サンプルブロックの面上に水和液体の液滴を噴霧することによって堆積される。いくつかの実施形態では、水和液体は、界面活性剤を含む。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、油溶性界面活性剤である。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、超拡散界面活性剤である。
いくつかの実施形態では、本方法はさらに、ミクロトームに近接するミクロトームチャック内に組織ブロックを位置付けるステップであって、ミクロトームは、水和された組織サンプルから1つまたはそれを上回る切片を切片化するように構成される、ステップと、ミクロトームチャックに位置付けられる組織サンプルの面上に水和液体を堆積させるステップとを含む。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、水和チャンバ内に組織ブロックを位置付けるステップと、水和液体の液滴が、水和チャンバ内に位置付けられる組織ブロックの面上で凝結するように、水和チャンバに水和液体の蒸気を伴う空気を提供するステップとを含むことができる。いくつかの実施形態では、本方法はさらに、水和液体の液滴を誘発し、組織ブロックの面上で凝結するように組織ブロックを冷却するステップを含むことができる。
本開示のこれらおよび他の実施形態が、下記により詳細に説明される。
本開示はさらに、同様の参照番号が、図面のいくつかの図全体を通して類似する部分を表す、例示的実施形態の非限定的実施例として記述される複数の図面を参照して、続く詳細な説明に説明される。
上記に識別される図面は、本開示される実施形態を記載するが、他の実施形態もまた、議論に記述されるように、想定される。本開示は、限定ではなく、代表として例証的実施形態を提示する。本開示される実施形態の原理の範囲および精神内に該当する、多数の他の修正および実施形態が、当業者によって考案されることができる。
詳細な説明
本開示は、組織の生物学的サンプルを含有する組織ブロックを処理するためのシステムおよび方法に関する。処理は、組織ブロックを断面化し、組織ブロックから組織切片を切断するように設計される、自動化システムを含むことができる。切断された組織切片は、病理学または組織学検査のために、テープ等の移送/輸送媒体に移送され、次いで、移送媒体からスライドに移送されることができる。本開示される方法およびシステムは、手動ならびに自動化ミクロトーム法の方法およびシステムに関連して採用されてもよい。
本開示は、組織の生物学的サンプルを含有する組織ブロックを処理するためのシステムおよび方法に関する。処理は、組織ブロックを断面化し、組織ブロックから組織切片を切断するように設計される、自動化システムを含むことができる。切断された組織切片は、病理学または組織学検査のために、テープ等の移送/輸送媒体に移送され、次いで、移送媒体からスライドに移送されることができる。本開示される方法およびシステムは、手動ならびに自動化ミクロトーム法の方法およびシステムに関連して採用されてもよい。
本開示は、複数の組織ブロックに関する組織サンプル調製時間を減少させるために、自動化組織切片化装置における処理能力を増加させるためのシステムおよび方法を実装することができる。いくつかの実施形態では、本開示は、効率が増加された様式で種々の処理ステップを協調させ、組織サンプルの調製における遅延を最小限にすることによって、処理される組織ブロックの数を最大限にする自動化システムおよび方法を実装する。本開示は、自動化装置の速度を改良し得るいくつかのシステムおよび方法を提供し、これらのシステムおよび方法は、単独で、または組み合わせて使用されることができる。
いくつかの実施形態では、本開示のシステムおよび方法は、本システムを通した1つを上回る経路が、タンデムで、および/または並行して利用され得るように、1つを上回るミクロトームを有する自動化装置を実装することができる。組織ブロックを断面化または切片化するための1つを上回るミクロトームを提供することは、同一のタスクのための複数の経路(冗長性)が提供され得る1つの方法であり、他の冗長性が、本システム/プロセスに組み込まれ得ることを理解されたい。本開示のいくつかの実施形態では、本開示のシステムおよび方法は、並行処理、すなわち、ブロックをチャックからブロック保持器に移動させ、スライドを同時に調製するステップを有することができる。いくつかの実施形態では、組織ブロックは、タンデムで処理されることができる。
いくつかの実施形態では、本開示は、サンプルブロックをバッチ処理するための方法を提供し、本方法は、ミクロトームによって、生物学的サンプルを含有するブロックを断面化するステップと、所定の期間にわたって水和チャンバの中に第1の組織ブロックを移動させるステップと、ミクロトームによって、水和されたブロックからサンプルを切片化するステップと、ブロックからのサンプルを分析のために移送媒体に移送するステップとを含む。
いくつかの実施形態では、本開示は、サンプルブロックをバッチ処理するためのタンデム方法を提供し、本方法は、第1のミクロトームによって、第1の生物学的サンプルを含有する第1の組織ブロックを断面化するステップと、所定の期間にわたって水和チャンバの中に第1の組織ブロックを移動させるステップと、第1のミクロトームによって、第1の組織ブロックが水和チャンバ内にある間、第2の生物学的サンプルを含有する第2の組織ブロックを断面化するステップと、水和チャンバの中に第2の組織ブロックを移動させるステップと、第2のミクロトームによって、第2の組織ブロックが水和チャンバ内にある間、水和された第1の組織ブロックからサンプルを切片化するステップと、第1の組織ブロックからのサンプルを分析のために移送媒体に移送するステップとを含む。
いくつかの実施形態では、本開示は、サンプルブロックをバッチ処理するための並行方法を提供し、本方法は、第1のミクロトームによって、第1の生物学的サンプルを含有する第1の組織ブロックを断面化するステップと、所定の期間にわたって水和チャンバの中に第1の組織ブロックを移動させるステップと、第1のミクロトームによって、水和された第1の組織ブロックから第1のサンプルを切片化するステップと、ブロックからの第1のサンプルを分析のために移送媒体に移送するステップと、第2のミクロトームによって、第2の生物学的サンプルを含有する第2の組織ブロックを断面化するステップと、所定の期間にわたって水和チャンバの中に第2の組織ブロックを移動させるステップと、第2のミクロトームによって、水和された第2の組織ブロックから第2のサンプルを切片化するステップと、第2の組織ブロックからの第2のサンプルを分析のために移送媒体に移送するステップとを含み、第2のミクロトームによる断面化、水和、および切片化のうちの少なくとも1つは、第1のミクロトームによる断面化、水和、および切片化と並行して実施される。
本開示はさらに、ミクロトーム法の間の組織ブロックの強化された水和のための方法およびシステムを提供する。いくつかの実施形態では、組織ブロックは、水和チャンバ内で水和されることができる。いくつかの実施形態では、組織ブロックは、ミクロトームにおいて直接水和されることができる。
同様の部分が全体を通して同様の参照番号によって指定される、図1A-13は、本開示による、生物学的サンプルを含有する組織ブロックを処理するための改良された動作の例示的実施形態または複数の実施形態を図示する。本開示は、図に図示される例示的実施形態または複数の実施形態を参照して説明されるであろうが、多くの代替形態が、本開示を具現化し得ることを理解されたい。当業者は、加えて、本開示の精神および範囲に依然として即した様式で、要素または材料のサイズ、形状、またはタイプ等の開示される実施形態のパラメータを改変する異なる方法を理解するであろう。
いくつかの実施形態では、本開示は、組織等の生物学的サンプルを含有する組織ブロックと併用されることができる。本開示のシステムおよび方法は、組織ブロックを効率的に処理および分離するために使用されることができる。組織サンプルは、典型的には、パラフィンワックスまたは類似する材料等の保全材料内に埋設される。埋設プロセスは、ミクロトーム104によって切断されるように設計される、組織ブロックを生成するためのプロセスの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、生物学的サンプルは、所望の形状のブロックを生成するために硬化し得る、ワックスまたはエポキシ等の液体物質とともに、金型内に包囲されることができる。いったん組織ブロックが、作成されると、それらは、観察のためにスライド上に設置され得るサンプルに切断するために、自動化システム100の中に挿入されることができる。
特に、下記に詳細に議論されるように、自動化システム100は、1つまたはそれを上回る組織ブロックを受け取るように設計され、各組織ブロックは、埋設または保全材料内に埋設される組織サンプルを備える。組織ブロックは、1つまたはそれを上回るミクロトームに送達される。次に、1つまたはそれを上回る組織ブロックは、組織が埋設される保全材料の層を除去し、組織サンプルの大きい断面、例えば、組織サンプルの前面を暴露することによって「断面化」される。組織ブロックの組織サンプルのそのような暴露面は、ブロック面と称される。いったん組織ブロックが、断面化されると、組織ブロックは、組織ブロックを切片化する(観察のためにスライド上に設置され得る組織切片を切断する)ことに先立って、水和および冷却されることができる。組織ブロックは、別個の水和チャンバ内で水和および冷却されることができる、もしくは1つまたはそれを上回るミクロトームにおいて定位置で水和および冷却されることができる。組織サンプルの切片は、さらなる処理のために1つまたはそれを上回るミクロトームからスライドに移送される。
図1A、1B、および1Cを参照すると、いくつかの実施形態では、自動化病理学システム100が、組織サンプルを調製するために提供される。そのようなシステムは、組織切片化の間の増加された処理能力のために構成されることができる。システム100は、ブロックハンドラ102と、1つまたはそれを上回るミクロトーム104と、移送媒体106(例えば、テープ)と、水和チャンバ108と、ブロックトレイ110とを含むように設計されることができる。ブロックトレイ110は、複数の組織ブロックを保持するように設計される、引き出し様デバイスであり得、ブロックハンドラ102によるアクセスのためにシステム100の中に設置されることができる。ブロックトレイ110は、それぞれ1つまたはそれを上回る組織ブロックを保持するように設計される、複数の列を有することができ、ブロックハンドラ102が一度に1つの組織ブロックを送り出し、掴み、除去し得るように、十分な間隔を有することができる。いくつかの実施形態では、ブロックトレイ110は、組織ブロックが取扱の間にブロックトレイ110から外に偏移または落下しないように、例えば、ばね荷重機構を使用することによって、組織ブロックを確実に保持するように設計されることができる。いくつかの実施形態では、ばね荷重機構はさらに、ブロックハンドラ102が、それらを損傷または変形させることなく、組織ブロックを引き抜き得るように設計されることができる。例えば、ブロックトレイ110内の組織ブロックのピッチは、ブロックハンドラ102のブロックハンドラグリッパが、隣接するブロックに干渉することなく、パラフィンブロックにアクセスすることを可能にすることができる。ブロックハンドラ102は、組織ブロックを握持する、および/またはそれをミクロトーム104の内外に、具体的には、ミクロトーム104のチャックの中に移動させることが可能な機構の任意の組み合わせを含むことができる。例えば、ブロックハンドラ102は、ガントリ、押動および引動アクチュエータ、選択的応従性アセンブリロボットアーム(SCARA)ロボット上のグリッパを含むことができる。
図1Aを参照すると、いくつかの実施形態では、システム100は、組織ブロックから切断された切片を分析のためにスライドに移送されるべき移送媒体106上に移送するための機構の組み合わせを含むことができる。機構の組み合わせは、スライド接着剤コータ112と、スライドプリンタ114と、スライド入力ラック116と、スライド118のスタックからスライドを積込するスライドシンギュレータと、スライド出力ラック120とを含むことができる。機構の本組み合わせは、スライド上にサンプルを調製し、スライド自体を調製するように協働する。
いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、具体的には、組織ブロックを精密に切片化するために、当技術分野で公知のミクロトームの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、回転、クライオミクロトーム、ウルトラミクロトーム、振動、鋸、レーザ等のベースの設計であり得る。いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、チャックを上下に移動させるように設計されることができる一方、また、側方に(例えば、ブロックの厚さの方向に)移動させることが可能である。1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、組織ブロックを受容および切片化するためのコンポーネントの任意の組み合わせを含むことができる。例えば、1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、交換可能なナイフブレードを保持するためのブレードハンドラを伴うナイフブロックと、組織ブロックを保持するためのチャックヘッドおよびチャックアダプタを伴う試料保持ユニットとを含むことができる。
1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、パラフィンワックス等の保全材料の支持ブロック内に封入される組織サンプルから組織切片を切断するように構成される。1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、組織ブロックの1つの面、すなわち、ブロック切断面またはブロック面から切片を切断するために整合されるブレードを保持することができる。例えば、回転ミクロトームは、ブレード切断平面に切断面を伴う試料ブロックを保持するチャックを線形に発振させることができ、これは、切断平面へのブロック切断面の増分的前進と組み合わせられ、ミクロトーム104は、ブロック切断面から薄い組織切片を連続して削り取ることができる。
動作時、1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、組織ブロックを断面化および/または切片化するために使用される。組織ブロックが、最初に1つまたはそれを上回るミクロトーム104に送達されると、組織ブロックは、断面化されることができる。断面化は、保全材料の層を除去し、組織の大きい断面を暴露することである。すなわち、組織サンプルがその中に埋設される保全材料は、最初に、組織サンプルの上のパラフィンワックスの0.1mm~1mmの層を除去するために、比較的に厚い切片を伴う切片化を受けることができる。十分なパラフィンが、除去され、組織サンプルの完全な輪郭が、暴露されると、ブロックは、「断面化」され、ガラススライド上に置かれ得る処理可能な切片の入手ができる状態になり、暴露面は、ブロック面と称される。断面化プロセスに関して、1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、ブロック内のサンプルの許容可能な部分が露見されるまで、ブロックの切片を削り取ることができる。いくつかの実施形態では、本システムは、ブロック内のサンプルの許容可能な部分が露見されるときを識別するために、1つまたはそれを上回る対面カメラを含むことができる。切断プロセスに関して、1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、分析のためにスライド上に設置されるべき許容可能な厚さを伴うブロックのサンプル切片を削り取ることができる。
いったんブロックが、断面化されると、いくつかの実施形態では、断面化された組織ブロックは、水和流体中で、ある期間にわたって(例えば、水和チャンバ108内で、もしくは1つまたはそれを上回るミクロトームにおいて直接)水和されることができる。水和されることに加えて、組織ブロックは、冷却されることができる。冷却システムは、水和チャンバ108の一部または水和チャンバ108と別個のコンポーネントであり得る。いくつかの実施形態では、冷却システムは、切片化チャンバ150内の全てのコンポーネントに冷却を提供することができる。切片化チャンバ150は、1つまたはそれを上回るミクロトーム104、水和チャンバ108、ブロックトレイ110、ミクロトーム104のブレード保持器およびブレード交換器、ならびにカメラを封入する断熱材を提供することができる。このように、断熱材において最小の数の開口部が、存在し、これは、切片化チャンバ150内の効率および有効性を向上させることができる。場所にかかわらず、冷却システムは、ミニコンプレッサ、熱交換器、および蒸発器板を有し、冷たい表面を作成することができる。切片化チャンバ内の空気は、例えば、ファンを使用して、蒸発器板内に引動され、それにわたって通過されることができる。冷却された空気は、パラフィン組織ブロックを冷却するために、切片化チャンバ150および/または水和チャンバ108内で循環することができる。冷却チャンバ内の機器の質量は、熱慣性も同様に提供する。いったんチャンバが、冷却されると、その温度は、例えば、アクセス扉がブロックトレイ110を除去するためにユーザによって開放される場合、より効果的に維持されることができる。いくつかの実施形態では、組織ブロックの温度は、4℃~20℃に維持される。組織ブロックを冷たく保つことは、切片化プロセスならびに水和プロセスに利益をもたらすことができる。
いったん組織ブロックが、十分に水和されると、いくつかの実施形態では、切片化ができる状態となる。本質的に、1つまたはそれを上回るミクロトームは、組織ブロックから組織サンプルの薄い切片を切断する。組織切片は、次いで、スライド上への設置のための後続移送のために、テープ等の移送媒体106によって積込されることができる。いくつかの実施形態では、システム100のミクロトーム104の設定に応じて、システム100は、単一または複数の移送媒体106ユニットを含むことができる。例えば、タンデム動作時、移送媒体106は、研磨および切片化ミクロトーム104と関連付けられることができる一方、並行動作時、別個の移送媒体106が、システム100内の各ミクロトーム104と関連付けられることができる。自動化システムでは、断面化、水和、切片化、およびスライドへの移送のこれらのプロセス/ステップはそれぞれ、組織学技師によって手動ワークフローで実施されるのではなく、コンピュータ制御される。
再び図1A、1B、および1Cを参照すると、いくつかの実施形態では、移送媒体106は、組織ブロック内の組織サンプルから切断された組織切片が接着し、次いで、移送媒体106を移動させることによって輸送され得る様式で設計されることができる。例えば、移送媒体106は、サンプル材料に物理的に(例えば、静電的)および/または化学的に接着するように設計される、材料の任意の組み合わせを含むことができる。移送媒体106は、評価のためにスライド上に含まれるようにスライドに移送されるべきブロックから切断された多数の組織サンプル切片を収容するように設計されることができる。いくつかの実施形態では、移送媒体106は、組織を搬送するための水チャネルによって置換されることができる。システム100は、自動化ミクロトーム設計における使用のための特徴の任意の付加的組み合わせを含むことができる。
図2を参照すると、いくつかの実施形態では、システム100は、効率的な自動化方式で組織切片を断面化し、水和させ、切片化し、切断された組織切片をスライドに輸送するためのプロセス200に従うことができる。いくつかの実施形態では、各組織ブロックは、機械可読コードまたは識別子をそれらの上に有することができる。機械可読コードは、システム100による使用のための情報の任意の組み合わせを含むことができる。例えば、機械可読コードは、ブロック1が結腸組織を有する、ブロック2が扁桃組織を有する、およびブロック3が乳房組織を有する等のブロック内の組織タイプを識別することができる。機械可読コードから読み取られた情報は、次いで、他の機能のために使用されることができる。例えば、組織タイプに基づいて、システム100は、組織タイプ毎の水和時間を判定することができ、ブロック処理は、適切に最適化されることができる。異なる組織タイプは、異なる時間長にわたって水和されることを要求し得る。水和時間はまた、組織サンプルのサイズに依存し得る。水和不足の組織サンプルは、切片化されるときに微細な亀裂を発生させ得る。一方、過剰に水和された組織サンプルは、過剰に柔らかくなり得、これは、切断品質に悪影響を及ぼし得る。したがって、いくつかの実施形態では、組織ブロックが水和されるべき最適な時間長が、組織ブロック毎に推定および使用されることができる。
いくつかの実施形態では、システムプロセスは、組織ブロックサイズまたは組織タイプ(もしくはそれらの組み合わせ)に応じた適切な水和パラメータに関して、事前の実験に基づいて水和時間が提供され得る、ルックアップテーブルを提供される。そのようなテーブルは、例えば、異なる組織サンプルを伴う事前の実験に基づいて発生されてもよい、または生物物理学的/生化学的考慮事項に基づく推定値であってもよい。いくつかの実施形態では、組織品質が、水和パラメータの関数として監視されることができ、テーブルは、更新されることができる。組織タイプ(どの器官か)とは別に、ブロックの年数またはブロックの処理/水和状態等の他の従属変数も、そのような経験的データを発生させる際に考慮される必要があり得る。いくつかの実施形態では、データ駆動機械学習アルゴリズムが、処理のために最適化されたパラメータを予測する、後でそのようなパラメータを最適化する、または両方のために使用されることができる。
図2のプロセスを実装することによって、複数のブロックが、複数のブロックに関する重複する同時処理ステップを用いて処理されることができる。一般に、例示的方法は、ステップ250-266のうちの1つまたはそれを上回るものを含む。いくつかの実施形態では、ステップ250において、組織ブロックが、ブロック1から開始して、ブロック2が続き、ブロックnを通して以下同様に、連続的に断面化される。いったん断面化されると、これらの組織ブロックは、それらがステップ252において断面化されたものと同一の順序で連続的に水和される。ステップ254において、これらの組織ブロックが水和される量が、監視される。ステップ256において、いったんブロック1が、十分に水和されると、これは、1つまたはそれを上回るミクロトームにおいて切片化され、ブロック1からの切片が、ステップ258において、移送媒体によって積込される。ステップ260において、水和されたブロック2、すなわち、シーケンスにおける次の組織ブロックが、切片化され、ブロック2からの切片が、ステップ262において、移送媒体によって積込される。本プロセスは、ブロックnがステップ262において水和され、ステップ264において切片化され、ブロックnからの切片がステップ264において移送媒体によって積込されるまで、繰り返される。
非限定的実施例として、図2のプロセスは、より詳細に説明される。最初に、ユーザは、システム100の中に装填されるべきブロックトレイ110上に1つまたはそれを上回る組織ブロックを設置することができる。いくつかの実施形態では、いったんブロックトレイ110が、定位置に来ると、ブロックハンドラ102に取り付けられる走査装置(例えば、バーコード走査装置)が、ブロックトレイ110内のパラフィン組織ブロック上に印刷された1つまたはそれを上回る機械可読コード(例えば、バーコード)を走査することができる。ブロックトレイ110は、効率識別のために走査装置またはリーダにこれらの機械可読コードを暴露するように設計されることができる。いくつかの実施形態では、ブロックハンドラ102は、組織ブロックを積込し、識別されるように固定された走査装置に近接してそれらを位置付けることができる。ブロックトレイ110および1つまたはそれを上回るミクロトーム104上のサンプルチャックは、ブロックハンドラ102が、費用を節約し、その設計を単純に保つ最小数の自由度を有するように配向されることができる。これはまた、組織ブロックがチャックとブロックトレイ110との間で移送される度に移動の回数を減少させることができ、これは、時間を節約することができる。いったん組織ブロックが、識別されると、ブロックハンドラ102は、処理のためにミクロトーム104上にブロックを設置することができる。
次に、1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、断面化方法の任意の組み合わせを使用して、第1の組織ブロックを断面化することができる。システム100は、複数のブロックを1つずつ断面化し、それらを連続して水和チャンバ内に置き、それによって、サンプル処理を一括して行うことができる。ブロックハンドラ102は、第1の断面化された組織ブロックを水和チャンバ108の中に移動させることができる(しかしながら、いくつかの実施形態では、水和は、1つまたはそれを上回るミクロトームにおいて行われることができる)。システム100内のプロセッサは、次いで、水和チャンバ108内の第1の組織ブロック(および各後続組織ブロック)の水和時間を追跡することができる。次の組織ブロックは、同様に断面化および水和されることができる。いったん所定の期間が、経過すると(いったんブロックが、適切に水和されると)、ブロックハンドラ102は、第1の断面化された組織ブロックを水和チャンバ108から1つまたはそれを上回るミクロトーム104のチャックの中に移動させることができる。第1の組織ブロックは、順次的方式でその後水和を開始した他のブロックが、水和し続ける間、切片化されることができる。1つまたはそれを上回るミクロトーム104が、第1の組織ブロックの断面化された部分から1つまたはそれを上回る切片を切断する際、切断された切片は、移送媒体106に移送されることができる。次に、第2の組織ブロックは、水和され、切片化されることができ、次の組織ブロックが続く。ステップは、ブロックトレイ110からの全ての組織ブロックが処理されるまで、繰り返される。
図2のフローチャートは、これがブロック(ブロック1…n)の連続的断面化、システム100内の水和チャンバ108へのブロックの連続的移動、および1つまたはそれを上回るミクロトーム104による切片化のための水和チャンバ108からミクロトーム104のチャックへの(自動化タイミング計算に応答する)先入れ先出しプロセスでの移動を描写するため、バッチ処理における自動化ステップを図示する。理解され得るように、本先入れ先出し方法は、水和されたブロックが切片化されている間に他のブロックが水和されることができるため、システム100のフローおよび効率を改良することができる。いくつかの実施形態では、1つまたはそれを上回るブロックハンドラ102は、最も効率的なフローを保つために、プロセス200全体を通して種々のブロックを動き回らせるようにプログラムされることができる。例えば、ブロックハンドラ102は、水和のために必要とされる期間に従って計時される、事前プログラムされたタイマに従って、断面化されたブロックを水和チャンバ108に移動させ、組織切片化のためにミクロトーム104のチャックのチャックに戻すことができる。
図2のプロセス200を実装することによって、システム100は、次のブロックの処理を開始する前に各ブロックが完全に処理されることを要求する完全に連続的なフォーマットにおいてではなく、複数のブロックに関する重複する同時処理ステップを伴うバッチフォーマットにおいて複数のブロックを処理することができる。いくつかの実施形態では、バッチ断面化は、一連のブロックが所定の期間にわたって水和(例えば、氷-水混合物)中に設置されるように、FIFO待ち行列(先入れ先出し)として行われることができる。いったん第1の組織ブロックが、十分に水和されると、組織ブロックは、研磨切断できる状態になり、本第1の組織ブロックから切片を採取(切断)できる状態になる。その間、他のブロックは、水和を続ける。
しかしながら、いくつかの実施形態では、連続的ワークフローまたは連続的ワークフローおよびバッチ処理の組み合わせが、利用され得ることに留意されたい。図3は、バッチプロセスと連続的ワークフローとの間の差異を図示する。図3の略図は、3つの組織ブロックの処理を示す実施例においてバッチワークフローを連続的ワークフローと比較する。図3の略図の垂直軸301は、経過時間を表し、垂直な黒色線の左のブロックは、バッチブロック処理におけるサンプルのフローを表し、垂直な黒色線の右側のブロックは、連続的処理におけるサンプルのフローを表す。連続的プロセスでは、第1の組織ブロックは、ミクロトーム104によって断面化され、次いで、要求される期間にわたって水和チャンバ108内に設置され、いったん水和が完了されると、自動化システム100は、組織ブロックを除去し、これをミクロトーム104のチャック上に設置し、自動化装置内のテープ等の移送媒体106への切断された組織切片の移送のために組織ブロックから組織切片を切断することによって継続するであろう。
いくつかの実施形態では、バッチ処理は、単一のミクロトーム104または並行して、もしくはタンデムで作業する複数のミクロトームによって実施されることができる。1つまたはそれを上回るミクロトーム104は、時間遅延を回避するために、他の組織ブロック(切断されていないサンプル)が水和している間に組織ブロックを切断し続けることができる。図3に示されるように、左側では、ブロック1、ブロック2、およびブロック3はそれぞれ、同時にプロセス200の特定のステップ内にあり得る。いくつかの実施形態では、単一のブロックハンドラ102が、組織ブロックの全ての移動および設置を管理することに関与することができるため、プロセスフローは、隣接するブロックの間で互い違いの開始および終了を有してもよい。図3の列は、時間増分を描写し、したがって、ブロック断面化には第1の期間(例えば、1増分量)がかかり、切片化にはより長い期間(例えば、2増分量、すなわち、例えば、2倍の時間量)がかかる一方、水和には最も長い期間(例えば、31増分量)がかかることを理解されたい。並行バッチ処理では、全ての3つのブロックが、断面化され、少なくともいくつかが、切片化される一方、同一の時間量において、1つのみのブロックが、連続的処理の間に切片化されている。連続的処理における本増加された数の時間増分が、グラフに描写される。これは、完全なプロセスステップが、後続ブロックに関するステップのうちのいずれかを開始することに先立って完了される、右側に描写される従来のプロセスと対照的である。複数のミクロトームを伴う本開示される実施形態が、バッチ処理および連続的ワークフローの両方において利用され得ることに留意されたい。
グラフの時間増分が、相対的(無次元)であり、規定された期間を描写しないことに留意されたい。水和、断面化、および切片化のための相対的時間は、示されるものと異なり得るため、時間増分は、実施例として示されるが、しかしながら、いずれにしても、水和時間は、断面化時間の倍数であり、したがって、自動化装置内のバッチ処理は、全体的時間を減少させ、それによって、本システムの処理能力を改良する(増加させる)であろうことにさらに留意されたい。グラフが、付加的ブロックが典型的なプロセスにおいて切片化されるであろう際の比較を図示するために3つのブロックを示すことに留意されたい。
再び図1A、1B、および1Cを参照すると、いくつかの実施形態では、システム100は、自動化システム100の処理能力を増加させるために、システム100内で動作する複数のミクロトーム104を含むことができる。本システムは、本開示の理解を支援するために2つのミクロトームを参照して説明されるであろうが、任意の数のミクロトームが、本開示に従って使用され得、ミクロトームの数が、偶数または奇数であり得ることに留意されたい。ミクロトーム104の全ては、効率的な様式で組織ブロックを処理する(例えば、断面化および切断する)ために、自動化方式で使用される(例えば、プロセッサまたはコントローラによって制御される)ことができる。いくつかの実施形態では、図4Aおよび4Bに関して議論されるように、ミクロトーム104のうちのいくつかは、全ての組織ブロックを断面化するために使用されることができる一方、他のミクロトーム104は、断面化された組織ブロックを切断するようにタンデムで作業することができる。いくつかの実施形態では、図5Aおよび5Bに関して議論されるように、複数のミクロトーム104はそれぞれ、個々の組織ブロックの断面化および切断の両方のために使用されることができる一方、他のミクロトーム104は、他の個々の組織ブロックを断面化および切断するように並行して作業することができる。いくつかの実施形態では、ミクロトーム104毎のブレード保持器は、研磨切断の数がより少なくなるように、相互に参照される。いくつかの実施形態では、ミクロトーム104は、所定の配向において相互にミクロトーム104を配向するであろう機械加工された孔パターンを有する、同一の基部板上に位置することができる。ミクロトーム104上の各ブレード保持器およびチャックもまた、機械加工された孔および締結具を通してミクロトーム構造に対して参照されることができる。機械加工された孔を使用することは、2つのミクロトームを、一方および他方に、完全にではないが、非常に近接して参照し得る。最終参照は、切片化ミクロトーム104上の研磨切断を通して達成されることができる。研磨切断は、これが断面化ミクロトーム104上で切片化ミクロトーム104に向けられるように、組織ブロック表面を整合させることができる。いくつかの実施形態では、システム100は、それらが相互の切断品質に悪影響を及ぼさないように、ミクロトーム104の間の振動を低減させる、または実質的に排除するように設計されることができる。例えば、振動は、移動するミクロトーム部分の周囲に大きい質量を有し、共通基部へのより軟質の結合を有することによって受動的に制御されることができる。このように、ミクロトームは、剛体のように作用し得る。所与のミクロトーム上の振動に関する重要な経路は、ブレードとパラフィンブロックとの間であり、したがって、システム100は、堅性のシステムを作成し、振動を制御するために、2つの端点の間の接続および締結具の数を最小限にするように設計されることができる。
いくつかの実施形態では、ミクロトームのうちのいくつかは、ブロックの断面化専用であり、他のミクロトームは、ブロックの切片化専用であり得る。ブロック水和の初期セットの後、FIFO待ち行列が飽和すると、複数のミクロトームは、作業を終了させるためにタンデムで作業するであろう。代替ワークフロー実施形態では、複数のミクロトームが、断面化および切片化のために利用されることができる。このように、ミクロトームは、時間の100%利用されるであろう。これは、同一のタスクに関する複数の経路(冗長性)を提供することによって、ワークフローを加速させる。本デバイス/システムは、どのワークフローをいつ使用するかのスマート決定アルゴリズムを有することができる。
図4Aおよび4Bを参照すると、いくつかの実施形態では、2つまたはそれを上回るミクロトーム104が、タンデムで、または連続的に作業するようにシステム100内に構成されることができる。図4Aおよび4Bは、タンデムで動作する2つまたはそれを上回るミクロトーム104を伴うシステム100を動作させるための例示的プロセス400を描写する。図4A-4Bは、種々のステップ402-450を含むが、ステップのうちのいくつかは、随意である。ステップのうちのいくつかが、下記により詳細に議論される。
最初に、ユーザは、システム100の中に装填されるべきブロックトレイ110上に1つまたはそれを上回る組織ブロックを設置することができる。いくつかの実施形態では、ブロックハンドラ102は、組織ブロックを積込し、図4Aおよび4Bに議論される種々の場所の間でそれらを移動させるように設計される、特殊なグリッパを有することができる。例えば、ブロックハンドラ102は、ブロックをブロックトレイ110から、断面化ミクロトーム104のチャックに、およびそれから、水和チャンバ108に、およびそれから、切片化ミクロトーム104に移動させるように設計される、特殊なグリッパを有することができる。グリッパは、開放および閉鎖する指様特徴を有することができ、本アクションを用いて、グリッパは、ブロックを保持し、例えば、ミクロトーム104上のチャックからブロックを安全に除去するために十分な力を付与することができる。いくつかの実施形態では、水和チャンバ108は、ブロックトレイ110に類似する構造を有し、ブロックハンドラ102がブロックを容易に設置および除去することを可能にしながら、組織ブロックを定位置に保持することができる。監督ソフトウェアが、ミクロトーム104、ブロックハンドラ102、および水和チャンバ108のアクションを監督し、それらのアクションを協調させるために提供されることができる。
最初に、いくつかの実施形態では、いったんブロックトレイ110が、定位置に来ると、ブロックハンドラ102に取り付けられるバーコード走査装置が、ブロックトレイ110内のパラフィン組織ブロック上に印刷された1つまたはそれを上回るバーコードを走査することができる。いくつかの実施形態では、ブロックハンドラ102は、組織ブロックを積込し、識別されるように固定されたバーコード装置に近接してそれらを位置付けることができる。
ステップ402において、いったん組織ブロックが、識別されると、ブロックハンドラ102は、第1の組織ブロック(ブロックn)を断面化のためにミクロトーム104のうちの1つに搬送することができる。例えば、ブロックハンドラ102は、断面化ミクロトーム104として指定されたミクロトーム104に組織ブロックを再配置することができる。いくつかの事例では、ブロックハンドラ102は、ブロックトレイ110から第1の組織ブロックを取り出し、これを断面化のためにミクロトーム104のうちの1つに向けて移動させることができる。
いくつかの実施形態では、監督アルゴリズムが、ブロック上の機械可読コードを使用し、ブロックハンドラ102がブロックを輸送および設置する場所を管理することができる。例えば、ブロックハンドラ102は、それらを積込する前に、ブロック上の機械可読コードを読み取るための走査装置を含むことができる。このように、監督アルゴリズムは、積込するべきブロックおよびそれらを設置する場所に関する命令をブロックハンドラ102に提供しながら、ブロックを識別および追跡することができる。
ステップ404において、ブロックハンドラ102は、第1の組織ブロックを断面化ミクロトーム104の中に(例えば、チャック内に)設置することができる。いくつかの実施形態では、新しいブロックを受容することに備えて、断面化ミクロトーム104のチャックは、上に移動し、後ろに後退することができる。ミクロトーム104の準備に続けて、またはそれと同時に、ブロックハンドラ102は、ブロックトレイ110からブロックを積込し、これを断面化ミクロトーム104のチャックにもたらし、これを右から左に摺動させることができる。いくつかの実施形態では、チャックは、ばね荷重クランプ機構を有することができ、ブロックハンドラ102のグリッパは、本クランプ力を克服するために十分な強度を有することができる。いったんブロックが、チャックの中に挿入されると、ブロックハンドラ102のグリッパは、その指様特徴を開放し、ブレード保持器に向かってわずかに移動し、ブロックを係脱させる。ブロックは、ここでミクロトームチャックによって確実に保持される。
ステップ406において、第1の組織ブロックがチャック内の定位置にある状態で、断面化ミクロトーム104は、断面化プロセスを開始し、組織上の成型プロセスに起因する過剰なパラフィン層を除去することができる。いくつかの実施形態では、ミクロトームは、ミクロトームチャックを、タッチセンサまたは非タッチレーザもしくは音ベースのセンサであり得る位置センサに移動させることができる。各ブロックは、わずかに異なる高さを有し得る金型において作製されることができる。システム100は、プラスチックカセットに対する第1の組織ブロックの表面の場所を把握する必要がある。本センサは、ブロックの表面の場所を判定することができる。タッチセンサに関して、制御ハードウェアによって感知された電圧アウトを変化させる抵抗センサを使用することができる。電圧の変化は、ブロック表面がセンサに触れていることを示す。ブロック厚軸エンコーダが、同時に読み取られる場合、これは、ブロック表面の場所を与える。非タッチレーザ実装に関して、全通ビームレーザセンサが、使用されることができる。相互に離れるが、同一の照準線上のエミッタおよび受信機が、存在するであろう。厚軸(x軸)上で前進されると、ブロックは、本光路を遮断し、受信機側の電圧読取値が変化したことを観察することができる。本電圧変化および厚軸上のエンコーダ読取は、同時に、ブロック表面の場所を示す。使用されるセンサのタイプにかかわらず、表面検出センサは、ミクロトームブレードに対する既知の場所に設置されることができる。表面検出後、チャックは、垂直平面においてブレードに可能な限り近接して切片化位置に移動されることができる。いくつかの上下のミクロトームサイクル後、第1の組織ブロックの表面は、ブレードに引っ掛かる。
ステップ408において、いくつかの実施形態では、方略的に設置されたカメラが、これが切断されている際の第1の組織ブロックの画像を捕捉するために提供されることができる。カメラは、十分な切片が採取され、組織の大きい断面が暴露されるときを判定するための画像データを提供するように設計されることができる。断面化プロセスの間、パラフィンチップが、廃棄物として作成される。いくつかの実施形態では、これらのパラフィンチップは、チャック上のエアブレードによって吹き飛ばされ、ブレード保持器上の真空によって吸引されることができる。
ステップ410において、ブロックハンドラ102は、断面化ミクロトーム104から第1の組織ブロックを除去することができ、第1の組織ブロックを水和チャンバ108の中に設置する。断面化ミクロトーム104からブロックを除去することは、ステップ406からのチャック上へのブロック設置の逆であり得るが、目的地は、水和チャンバ108である。
ステップ412において、第1の組織ブロックは、所定の期間にわたって水和チャンバ108内で水和する。例えば、ブロックは、水和チャンバ108内で約10~15分を費やすように設計されることができる。監督制御アルゴリズムは、最初に断面化されるべき最初に最も長い水和時間を有するブロックを積込するようにブロックハンドラにコマンドすることができる。いくつかの実施形態では、センサが、組織における水和レベル検出のために使用されることができる。例えば、ブロックの水和レベルは、いったん所定の水和レベルに到達すると、ブロックが、次のステップに関する除去のためにマーキングされ得るように、周期的に測定されることができる。いくつかの実施形態では、組織タイプ毎の水和時間は、ブロックにおける組織タイプを把握するように適切に最適化されることができる。例えば、結腸組織を有するブロックは、乳房組織を有するブロックと異なる水和レベル/時間を有し得る。
ステップ414において、ステップ410に続けて、またはそれと実質的に同時に、ブロックハンドラ102は、第2の組織ブロック(ブロックk)を断面化ミクロトーム104に移動させることができる。ステップ414-424は、第1の組織ブロックに対して実施されるステップ402-412と実質的に同一であるが、第2の組織ブロックに対して実施されることができる。本動作モードでは、断面化ミクロトームは、第1の組織ブロックを断面化し、第1の組織ブロックが水和中である間、断面化ミクロトームは、第2の組織ブロックを断面化し始める。
ステップ432において、いったん第1の組織ブロックが、適切に水和されると、ブロックハンドラ102は、第1の組織ブロックを研磨および切片化のためにミクロトーム104のうちの1つに搬送することができる。例えば、ブロックハンドラ102は、研磨および切片化ミクロトーム104として指定されたミクロトーム104に組織ブロックを再配置することができる。
ステップ434において、ブロックハンドラ102は、例えば、ステップ406において議論される類似するプロセスを使用して、第1の組織ブロックを研磨および切片化ミクロトーム104の中に(例えば、チャック内に)設置することができる。
ステップ436において、第1の組織ブロックがチャック内の定位置にある状態で、研磨および切片化ミクロトーム104、いくつかの実施形態では、研磨および切片化ミクロトーム104は、ミクロトームチャックをセンサに移動させ、暴露された組織を伴う第1の組織ブロックの表面(例えば、ブロックの断面化された部分)を識別することができる。例えば、回線走査カメラが、ブロックからのパラフィン除去を観察するために使用されることができる。カメラが、組織幅がブロックの長さ全体を通して一定であることを検出するとき、これは、完全に研磨され、切片化ミクロトームブレード上で平坦化されたと見なされる。研磨および切片化ミクロトーム104ならびに断面化ミクロトーム104は、ミクロトーム104の異なる事例であるため、製造/組立プロセスに起因して、それらは、4μmスケールにおいて同じではない(4μmは、組織切片厚である)。断面化切断は、10~15μm厚さであり得、研磨切断は、4~5μm厚さであり得る。
ステップ438において、いったん組織ブロックの表面が、見出されると、第1の組織ブロックは、切断ブレード上に位置付けられ、研磨切断が、行われる。研磨切断は、最終組織切片と同一の厚さを有するが、ガラススライドに移送されない。研磨切断は、第1の組織ブロック表面およびブレードが実質的に同一の垂直平面内にあることを確実にするために必要とされる。研磨切断は、ブレードがブロックの高さ全体を通してその平面上にあるように、ブロックの表面上に平面を作成する。いったん研磨切断が、完了されると、自動化デバイスは、テープを第1の組織ブロック面に適用する。ブレード保持器から配策される接着性移送媒体106が、存在し、研磨および切片化ミクロトーム104のチャックは、移送媒体106の接着側に対してパラフィンブロック面を優しく押動する。いくつかの実施形態では、移送媒体106の後方の壁が、これがパラフィンブロックならびに研磨および切片化ミクロトーム104のチャックによって押し付けられるとき、移送媒体106を支持することができる。いくつかの実施形態では、ブロックが移送媒体に押し付けられるときに信号を拾う、抵抗センサが、移送媒体の後方に存在する。これは、少なくともブロック上のある点が移送媒体に触れたことを伝える。類似するが、より複雑なセンサを用いて圧力マッピングを行うことができる。この場合では、移送媒体に触れているブロック面のパーセンテージを判定することができる。いったん移送媒体106が、取り付けられると、これは、切断を行うことができ、第1の組織ブロックは、プラスチックカセットに取り付けられたもの(残りのブロック)および組織切片である、2つの異なる部分に分割されることができる。
ステップ440において、ブロックハンドラ102は、移送媒体106を介して研磨および切片化ミクロトーム104から第1の組織ブロックを除去することができる。例えば、組織切片は、テープに貼付され、システム100の別の部分に移送される。この時点で、第1の組織ブロックに関する処理サイクルは、タンデムプロセス400を完了させたことになる。
ステップ442において、ステップ440に続けて、またはそれと実質的に同時に、ブロックハンドラ102は、第2の組織ブロックを研磨および切片化ミクロトーム104に移動させることができる。ステップ442-450は、第1の組織ブロックに対して実施されるステップ432-440と実質的に同一であるが、第2の組織ブロックに対して実施されることができる。
図4Aおよび4Bのタンデムプロセス400に続けて、全てのブロックは、断面化ミクロトーム104ならびに研磨および切片化ミクロトーム104の両方を通して進むであろう。タンデムにおける複数のミクロトーム104を使用する1つの利点は、他の支援サブシステムが複製される必要がないであろうことであろう。例えば、移送媒体106ハンドラサブシステムは、大きく複雑なシステムであり、タンデム動作モードでは、1つの移送媒体106ハンドラが、2つのミクロトーム104によって処理されるブロックを取り扱うために十分であろう。また、タンデム動作モードでは、それらのタスクのために最適化される、センサの任意の組み合わせが、各ミクロトーム104上に設置されることができる。例えば、断面化ミクロトームは、UVライトおよび可視域カメラまたは中波赤外線(MWIR)LEDおよびカメラを伴うカメラを有し得る一方、切片化ミクロトームは、可視域カメラおよび圧力センサを有することができる。図4Aおよび4Bのステップは、作業出力の性能および品質を向上させる。
図5Aおよび5Bを参照すると、いくつかの実施形態では、2つまたはそれを上回るミクロトーム104が、並行して作業するようにシステム100内に構成されることができる。図5A-5Bは、種々のステップ502-564を含むが、ステップのうちのいくつかは、随意である。ステップのうちのいくつかが、下記により詳細に議論される。
例えば、システム100は、複数のミクロトーム104が、ブロックからのサンプルを断面化し、研磨し、切片化し、テープ貼付するように並行して動作し得るように設計されることができる。本ワークフローでは、所与のブロックが、例えば、図2に関して議論されるプロセス200に従って、ミクロトームの全てではなく、いくつかのみによって処理される。いくつかの実施形態では、図5Aおよび5Bに示されるように、並行して動作するミクロトーム104はそれぞれ、それらがサブシステム(例えば、設置機構、水和チャンバ108、移送媒体106ハンドラ等)を共有し得るように、開始時間において段階分けされることができる。図5Aおよび5Bのプロセス500は、図4Aおよび4Bに提供される同一のステップを含むが、並行して動作する各ミクロトーム104は、断面化ミクロトーム104ならびに研磨および切片化ミクロトーム104のそれぞれと関連付けられるステップを実施することができる。例えば、1つまたはそれを上回る第1のミクロトーム104は、第1の組織ブロックを断面化し、次いで、第1の組織ブロックは、研磨および切片化のための水和後に第1のミクロトーム104に戻るであろう。第1のミクロトーム104による第1の組織ブロックの処理と実質的に並行して、1つまたはそれを上回る第2のミクロトーム104は、第2の組織ブロックを断面化し、次いで、第2の組織ブロックは、研磨および切片化のための水和後に第2のミクロトーム104に戻るであろう。本プロセス500は、水和後にブロックを再表面処理する時間を低減させることができる。いくつかの実施形態では、ミクロトーム104は、同じであり得、製造の観点からのその間の部品数は、減少する。また、これは、柔軟であり、実験室の全体的ワークフローのためにより良好に機能するであろう内部デバイスフローを選択するためにユーザから入力を受信することができる。
図5Aおよび5Bを継続すると、最初に、ユーザは、システム100の中に装填されるべきブロックトレイ110上に1つまたはそれを上回る組織ブロックを設置することができる。いくつかの実施形態では、ブロックハンドラ102は、組織ブロックを積込し、図5Aおよび5Bに議論される種々の場所の間でそれらを移動させるように設計される、特殊なグリッパを有することができる。例えば、ブロックハンドラ102は、ブロックをブロックトレイ110から、第1のミクロトーム104のチャックに、およびそれから、水和チャンバ108に、およびそれから、切片化ミクロトーム104に移動させるように設計される、特殊なグリッパを有することができる。グリッパは、開放および閉鎖する指様特徴を有することができ、本アクションを用いて、グリッパは、ブロックを保持し、例えば、ミクロトーム104上のチャックからブロックを安全に除去するために十分な力を付与することができる。いくつかの実施形態では、水和チャンバ108は、ブロックトレイ110に類似する構造を有し、ブロックハンドラ102がブロックを容易に設置および除去することを可能にしながら、組織ブロックを定位置に保持することができる。監督ソフトウェアが、ミクロトーム104、ブロックハンドラ102、および水和チャンバ108のアクションを監督し、それらのアクションを協調させるために提供されることができる。
最初に、いくつかの実施形態では、いったんブロックトレイ110が、定位置に来ると、ブロックハンドラ102に取り付けられるバーコード走査装置が、ブロックトレイ110内のパラフィン組織ブロック上に印刷された1つまたはそれを上回るバーコードを走査することができる。いくつかの実施形態では、ブロックハンドラ102は、組織ブロックを積込し、識別されるように固定されたバーコード装置に近接してそれらを位置付けることができる。
ステップ502において、いったん組織ブロックが、識別されると、ブロックハンドラ102は、第1の組織ブロック(ブロックn)を断面化のためにミクロトーム104のうちの1つに搬送することができる。例えば、ブロックハンドラ102は、第1のミクロトーム104として指定されたミクロトーム104に組織ブロックを再配置することができる。いくつかの事例では、ブロックハンドラ102は、ブロックトレイ110から第1の組織ブロックを取り出し、これを断面化のためにミクロトーム104のうちの1つに向けて移動させることができる。
いくつかの実施形態では、監督アルゴリズムが、ブロック上の機械可読コードを使用し、ブロックハンドラ102がブロックを輸送および設置する場所を管理することができる。例えば、ブロックハンドラ102は、それらを積込する前に、ブロック上の機械可読コードを読み取るための走査装置を含むことができる。このように、監督アルゴリズムは、積込するべきブロックおよびそれらを設置する場所に関する命令をブロックハンドラ102に提供しながら、ブロックを識別および追跡することができる。
ステップ504において、ブロックハンドラ102は、第1の組織ブロックを第1のミクロトーム104の中に(例えば、チャック内に)設置することができる。いくつかの実施形態では、新しいブロックを受容することに備えて、第1のミクロトーム104のチャックは、上に移動し、後ろに後退することができる。ミクロトーム104の準備に続けて、またはそれと同時に、ブロックハンドラ102は、ブロックトレイ110からブロックを積込し、これを第1のミクロトーム104のチャックにもたらし、これを右から左に摺動させることができる。いくつかの実施形態では、チャックは、ばね荷重クランプ機構を有することができ、ブロックハンドラ102のグリッパは、本クランプ力を克服するために十分な強度を有することができる。いったんブロックが、チャックの中に挿入されると、ブロックハンドラ102のグリッパは、その指様特徴を開放し、ブレード保持器に向かってわずかに移動し、ブロックを係脱させる。ブロックは、ここでミクロトームチャックによって確実に保持される。
ステップ506において、第1の組織ブロックがチャック内の定位置にある状態で、第1のミクロトーム104は、断面化プロセスを開始し、組織上の成型プロセスに起因する過剰なパラフィン層を除去することができる。いくつかの実施形態では、ミクロトームは、ミクロトームチャックを、タッチセンサまたは非タッチレーザもしくは音ベースのセンサであり得る位置センサに移動させることができる。各ブロックは、わずかに異なる高さを有し得る金型において作製されることができる。システム100は、プラスチックカセットに対する第1の組織ブロックの表面の場所を把握する必要がある。本センサは、ブロックの表面の場所を判定することができる。タッチセンサに関して、制御ハードウェアによって感知された電圧アウトを変化させる抵抗センサを使用することができる。電圧の変化は、ブロック表面がセンサに触れていることを示す。ブロック厚軸エンコーダが、同時に読み取られる場合、これは、ブロック表面の場所を与える。非タッチレーザ実装に関して、全通ビームレーザセンサが、使用されることができる。相互に離れるが、同一の照準線上のエミッタおよび受信機が、存在するであろう。厚軸(x軸)上で前進されると、ブロックは、本光路を遮断し、受信機側の電圧読取値が変化したことを観察することができる。本電圧変化および厚軸上のエンコーダ読取は、同時に、ブロック表面の場所を示す。使用されるセンサのタイプにかかわらず、表面検出センサは、ミクロトームブレードに対する既知の場所に設置されることができる。表面検出後、チャックは、垂直平面においてブレードに可能な限り近接して切片化位置に移動されることができる。例えば、いくつかの上下のミクロトームサイクル後、第1の組織ブロックの表面は、ブレードに引っ掛かる。
ステップ508において、いくつかの実施形態では、カメラが、これが切断されている際の第1の組織ブロックの画像を捕捉するために提供されることができる。カメラは、十分な切片が採取され、組織の大きい断面が暴露されるときを判定するための画像データを提供するように設計されることができる。断面化プロセスの間、パラフィンチップが、廃棄物として作成される。いくつかの実施形態では、これらのパラフィンチップは、チャック上のエアブレードによって吹き飛ばされ、ブレード保持器上の真空によって吸引されることができる。
ステップ510において、ブロックハンドラ102は、第1のミクロトーム104から第1の組織ブロックを除去することができ、第1の組織ブロックを水和チャンバ108の中に設置する。第1のミクロトーム104からブロックを除去することは、ステップ406からのチャック上へのブロック設置の逆であり得るが、目的地は、水和チャンバ108である。
ステップ512において、第1の組織ブロックは、所定の期間にわたって水和チャンバ108内で水和する。例えば、ブロックは、水和チャンバ108内で約10~15分を費やすように設計されることができる。監督制御アルゴリズムは、最初に断面化されるべき最初に最も長い水和時間を有するブロックを積込するようにブロックハンドラにコマンドすることができる。いくつかの実施形態では、センサが、組織における水和レベル検出のために使用されることができる。例えば、ブロックの水和レベルは、いったん所定の水和レベルに到達すると、ブロックが、次のステップに関する除去のためにマーキングされ得るように、周期的に測定されることができる。いくつかの実施形態では、組織タイプ毎の水和時間は、ブロックにおける組織タイプを把握するように適切に最適化されることができる。例えば、結腸組織を有するブロックは、乳房組織を有するブロックと異なる水和レベル/時間を有し得る。
ステップ514において、ステップ502に続けて、またはそれと実質的に同時に、ブロックハンドラ102は、第2の組織ブロック(ブロックm)を第2のミクロトーム104に移動させることができる。いくつかの実施形態では、監督レベルソフトウェアは、これが水和後に同一のミクロトームに戻され得るように、各ブロックが断面化される場所を追跡することができる。ステップ514-524は、第1のミクロトーム104によって第1の組織ブロックに対して実施されるステップ502-512と実質的に同一であるが、第2のミクロトーム104によって第2の組織ブロックに対して実施されることができる。本動作モードでは、第1のミクロトームは、最初に第1の組織ブロックを断面化し、第1の組織ブロックが水和中である間、第1のミクロトームは、第2の組織ブロックを断面化し始める。
ステップ526において、ステップ514に続けて、またはそれと実質的に同時に、ブロックハンドラ102は、第3のブロック(ブロックk)を第1のミクロトーム104に移動させることができる。いくつかの実施形態では、監督レベルソフトウェアは、これが水和後に同一のミクロトームに戻され得るように、各ブロックが断面化される場所を追跡することができる。ステップ526-536は、第1のミクロトーム104によって第1の組織ブロックに対して実施されるステップ502-512と実質的に同一であるが、第1のミクロトーム104によって第3のブロックに対して実施されることができる。本動作モードでは、第1のミクロトームは、第1の組織ブロックが水和中である間、第3の組織ブロックを断面化するであろう。
ステップ538において、ステップ526に続けて、またはそれと実質的に同時に、ブロックハンドラ102は、第4のブロック(ブロックi)を第2のミクロトーム104に移動させることができる。いくつかの実施形態では、監督レベルソフトウェアは、これが水和後に同一のミクロトームに戻され得るように、各ブロックが断面化される場所を追跡することができる。ステップ538-548は、第1のミクロトーム104によって第1の組織ブロックに対して実施されるステップ502-512と実質的に同一であるが、第2のミクロトーム104によって第4のブロックに対して実施されることができる。本動作モードでは、第2のミクロトームは、第2の組織ブロックが水和中である間、第4の組織ブロックを断面化するであろう。
ステップ550において、いったん第1の組織ブロックが、適切に水和されると、ブロックハンドラ102は、第1の組織ブロックを研磨および切片化のために第1のミクロトーム104に搬送することができる。ステップ552において、ブロックハンドラ102は、第1の組織ブロックを第1のミクロトーム104の中に(例えば、チャック内に)設置することができる。ステップ554において、第1の組織ブロックがチャック内の定位置にある状態で、第1のミクロトーム104、いくつかの実施形態では、第1のミクロトーム104は、ミクロトームチャックをセンサに移動させ、暴露された組織を伴う第1の組織ブロックの表面(例えば、ブロックの断面化された部分)を識別することができる。例えば、回線走査カメラが、ブロックからのパラフィン除去を観察するために使用されることができる。カメラが、組織幅がブロックの長さ全体を通して一定であることを検出するとき、これは、完全に研磨され、切片化ミクロトームブレード上で平坦化されたと見なされる。
ステップ556において、いったん研磨切断が、完了されると、自動化デバイスは、テープを第1の組織ブロック面に適用する。ブレード保持器から配策される接着性移送媒体106が、存在し、第1のミクロトーム104のチャックは、移送媒体106の接着側に対してパラフィンブロック面を優しく押動する。いくつかの実施形態では、移送媒体106の後方の壁が、これがパラフィンブロックおよび第2のミクロトーム104のチャックによって押し付けられるとき、移送媒体106を支持することができる。いくつかの実施形態では、ブロックが移送媒体に押し付けられるときに信号を拾う、抵抗センサが、移送媒体の後方に存在する。これは、少なくともブロック上のある点が移送媒体に触れたことを伝える。類似するが、より複雑なセンサを用いて圧力マッピングを行うことができる。この場合では、移送媒体に触れているブロック面のパーセンテージを判定することができる。いったん移送媒体106が、取り付けられると、これは、切断を行うことができ、第1の組織ブロックは、プラスチックカセットに取り付けられたもの(残りのブロック)および組織切片である、2つの異なる部分に分割されることができる。ブロックハンドラ102はまた、移送媒体106を介して第1のミクロトーム104から第1の組織ブロックを除去することができる。例えば、組織切片は、テープに貼り付けられ、システム100の別の部分に移送される。この時点で、第1の組織ブロックに関する処理サイクルは、並行プロセス400を完了させたことになる。
ステップ558において、ステップ550に続けて、またはそれと実質的に同時に、ブロックハンドラ102は、第2の組織ブロックを第2のミクロトーム104に移動させることができる。ステップ558-564は、第1の組織ブロックに対して実施されるステップ550-556と実質的に同一であるが、第2の組織ブロックに対して実施されることができる。同様に、第3および第4のブロックは、類似する処理ステップを使用して研磨およびテープ貼りされることができる。図5Aおよび5Bの並行プロセス500に続けて、全てのブロックは、第1のミクロトーム104および第2のクロトーム104の両方を通して進むであろう。図5Aおよび5Bのステップは、作業出力の性能および品質を向上させる。
上記のプロセスは、組織ブロックを水和チャンバに移動させることに関連して議論されるが、いくつかの実施形態では、組織ブロックの水和が、1つまたはそれを上回るミクロトームにおいて定位置で実装され得ることに留意されたい。
図6、7A、および7Bは、実施例として、75個の組織ブロックの時間を経た結果を示し、容易な図示のために時間増分が数値を割り当てられる、比較ブロック水和容量を示す、チャート600、700、800を描写する。図6は、単一のミクロトームを用いたブロック水和容量を図示し、図7Aおよび7Bは、本開示による、2つのミクロトームを使用するブロック水和容量を図示する。図7Aは、タンデム動作モードを描写し、下側グラフは、並行動作モードを描写し、図7Bは、並行動作モードを描写する。75個のブロックが、付加的ミクロトームの利点を図示するために、実施例として示されることに留意されたい。
チャートが示すように、本実施例では、デバイス処理能力は、第2のミクロトームを使用することによって、ある実行条件下で18%を上回って増加することができる。X軸は、無次元時間を提供し、Y軸は、ブロックの数(ブロックカウント)を提供する。線A(点線)は、断面化されたブロックの数を指定し、線B(破線)は、水和中のブロックの数を指定し、線C(一点鎖線)は、切片化されたブロックの数を指定する。分かり得るように、ある期間にわたって、ブロックは、断面化され、水和相にわたって混合物またはチャンバ内に設置される。第1の組織ブロックが水和された後、切片化が、第2のミクロトームを用いて開始されることができる一方、第1のミクロトームは、ブロックを断面化し続ける。ブロックが、水和相から除去され続け(全てのブロックが断面化されるまでの水和線の低下)、ブロックが、完了まで切片化され続ける際、図7Aおよび7Bの時間単位は、146にある一方、図6の時間単位は、176にある。また、図7Aおよび7Bの線の傾きが、一定である一方、図6の線が、ジグザグであり、平均速度が図6においてより遅いことを図示することに留意されたい。図6ならびに図7Aおよび7Bの比較は、本開示の複数経路プロセスの一実施例に従って、2つのミクロトームを用いて増加された処理能力を示す。
図6、7A、および7Bのグラフが、複数のミクロトームを使用する利点の実施例を示すために提供されることを理解されたく、他のブロックカウントおよび他の期間もまた、想定されることを理解されたい。加えて、2つを上回るミクロトームが、自動化システムにおいて使用される場合、処理能力は、図7Aおよび7Bに描写されるものをはるかに上回る量だけ増加するであろう。したがって、2つを上回るミクロトームが、ブロック断面化および/または組織切片化のために本システムにおいて利用される、いくつかの実施形態では、処理速度が、増加されることを理解されたい。複数のミクロトームを伴ういくつかの実施形態では、並行方法、タンデム方法、連続的方法、またはさらにはバッチ方法の組み合わせが、使用されることができる。
組織切片化のための自動化装置による処理能力をさらに増加させるために、本開示はさらに、改良された水和方法を提供する。いくつかの実施形態では、本開示される方法は、ワックス媒体のある基本的側面、とりわけ、水和液体に対するその高接触角によって明示されるように、その疎水性を克服することによって、水和の率を強化する。例えば、本方法は、疎水性表面における水和液体の接触角を低下させるために、界面活性剤を採用することができる。加えて、界面活性剤はまた、水和液体が、はるかに速い率において生物学的組織物質の中に拡散することを可能にし得る。より親水性の生物学的組織物質、例えば、炭水化物、タンパク質、および脂質とは別個に、パラフィン微細孔の中への水和液体の毛管混入自体をさらに促進することもまた、非常に望ましい。いくつかの実施形態では、本開示は、水和の効率がさらに改良されるように、単独で、またはそうでなければ、前述の有効化界面活性剤と併せて使用される、水和液体の供給または輸送のいずれかを行う方法を提供する。
いくつかの実施形態では、水和液体蒸気が、水和液体液滴がブロック面(組織サンプルの暴露面)上で凝結するように、水和チャンバ内の組織ブロック上に適用されることができる。いくつかの実施形態では、ブロック面への水分の指向性流動が、適用される。いくつかの実施形態では、ブロック面への水和液体液滴の指向性流動が、噴霧器によって等、噴霧適用を通して適用されることができる。いくつかの実施形態では、本開示される方法は、単独で、または任意の形態で水和液体と併せて使用されるべきいくつかの付加的クラスの界面活性剤の使用にさらに役立ち得る専用水和チャンバ内のいずれかで、単一または複数のブロックの水和が行われることを可能にする。
典型的には、上記に記述されるように、組織サンプルは、組織がパラフィン等の保全材料内に埋設される、組織ブロックまたはサンプルブロックとして提供される。次に、組織ブロックは、組織が埋設される保全材料の層を除去し、組織の大きい断面を暴露することによって断面化され、組織サンプルのそのような暴露された区分は、ブロック面と称される。いったん組織ブロックが、断面化されると、組織ブロックの組織サンプルは、水和されることができる。本開示のいくつかの実施形態では、より高い処理能力が、加速された組織/ワックス水和のための新規の方法およびシステムによって達成される。例えば、ブロックの断面化は、典型的には、1分未満かかるが、水和および冷却は、最大30分かかる。現在の病理学実験室の慣習によると、ブロックが適切に水和および冷却されない限り、これは、ガラススライド上に設置されることができない。故に、水和ステップを加速させることによって、組織サンプリングの全体的プロセスは、有意に促進されることができる。
本開示のいくつかの側面では、組織ブロックは、ミクロトームにおける切片化を促進するために、ブロック面上に水和液体液滴を凝結させることによって水和される。凝結液滴内で具現化されるか、または別様に事前ステップにおいてブロック面に適用されるかのいずれかの、純粋な水和液体とは別個の他の化学添加剤もまた、使用されてもよい。いくつかの実施形態では、そのような化学薬品は、限定ではないが、水和液体蒸気で飽和したその空気からの急速に凝結する水和液体液滴の乳化に由来する、ワックスの中への急速な水和液体浸透を誘発するために、ブロック面に直接適用される、油溶性界面活性剤を含むことができる(そのような空気はまた、同義的に湿った空気と称されるが、水以外の水和液体も使用され得ることに留意されたい)。いくつかの実施形態では、そのような化学薬品は、水和液体中で可溶性であってもよく、それによって、液体液滴の拡散および浸透を強化してもよい。液体液滴は、例えば、ブロック面上に噴霧として、または加湿されたチャンバ内の(希釈した)界面活性剤溶液の直接液滴凝結によって適用されることができる。
本開示のいくつかの側面によると、組織ブロックは、規定された時間にわたってシールされた水和チャンバ内に設置され、ブロック面上の液滴凝結は、非常に速い水和が行われることを可能にする。いくつかの実施形態では、液滴凝結は、専用水和チャンバ内で非常に制御された条件下で行われ、したがって、多くの組織ブロックのバッチ処理を同時に可能にする。
本開示のいくつかの側面によると、水和チャンバは、凝結された水和液体液滴を冷たいブロック面上に発生させ、凝結する水和液体液滴のより温かい温度は、衝突する液滴の運動エネルギーを強化するだけではなく、また、結果として生じる凝結の熱は、空気/組織界面に非常に近接近するワックスを軟化させる。このように、水和液体混入は、運動学的に加速され、組織水和時間を効果的に低減させ、したがって、自動化組織切片化装置のデバイス生産性を改良する。
本開示のいくつかの側面によると、水和方法はまた、(例えば、超音波処理器を使用して)ブロック面に水分の流れを指向するステップを含むことができ、また、ブロック面における水和液体液滴の適用を含んでもよい。水分としての気相または凝結相の水和液体液滴としての液相のいずれかにおける水和液体の指向性噴霧は、個々のブロック面または多数の組織ブロックを水和させる役割を果たす、水和液体の様々に派生または発生される形態であり得る。いくつかの実施形態では、そのようなプロセスでは、別個の水和ユニットが、要求されない場合があるが、加湿または噴霧は、代わりに、ミクロトームにおいて達成されてもよい。いくつかの実施形態では、これは、水和液体液滴の分散された噴霧、または代替として、水分の指向もしくは集束された噴霧によって達成されてもよく、これは、続けて、水和液体蒸気の露点を下回って維持される、冷たいブロック面上に凝結し得る。
本開示のいくつかの側面によると、化学添加剤が、ブロック面に適用されることができ、添加剤はさらに、組織/ワックス複合媒体の中への水性拡散のプロセスを助長する、または加速させる。ブロック面は、次いで、液相(水和液体液滴)または気相(冷たいブロック面上で凝結しやすい水分)の両方を含む形態において、任意の形態の加湿、指向された水和液体液滴噴霧、水分(水和液体蒸気)の集束された導流、または水和液体の源としての役割を果たし得る任意の他の方法を受けてもよい。化学添加剤の特定の(熱力学的)活性と一貫して、水性拡散は、それによって、加速されることができ、組織水和の強化された率は、水和液体が、ワックスの疎水性特性、すなわち、水和液体に関する高接触角と関連付けられる輸送抵抗を克服することを可能にする、非限定的実施例として、表面張力、拡散、および湿潤等の種々の物理的または化学的力を伴う、任意の数の機構に由来してもよい。
本開示のいくつかの側面によると、ブロック面に直接適用される、油溶性界面活性剤は、湿った空気からの急速に凝結する水和液体液滴の乳化に由来する、ワックスの中への非常に急速な水和液体浸透を誘発する。本水和液体/油(W/O)乳化プロセスでは、湿った空気が、水和液体液滴が界面活性剤がコーティングされた非常に冷たいブロック面上に凝結するように、維持され、凝結された水和液体蒸気液滴が界面活性剤安定化ワックス表面において(瞬時に)乳化されるための熱力学的駆動力に由来して、パラフィン注入組織の水和が、行われる。
本開示のいくつかの側面によると、水和方法はまた、界面活性剤添加剤が以前に適用された、ブロック面に水分の流れを(例えば、超音波処理器を使用して)指向するステップを含む。次いで、水分としての気相または水和液体液滴の噴霧としての液相のいずれかにおいて構成される、水和液体の指向性噴霧が、組織ブロックを水和させるために使用される。そのようなプロセスは、必ずしも別個の加湿ユニットを要求しない場合があり、ミクロトームにおいて直接実行されてもよい。
本開示のいくつかの側面によると、超拡散水性界面活性剤溶液が、ブロック面上に直接噴霧される、または別様にミクロトームにおける切片化に先立って、水和チャンバ内からブロック面上に液体微小液滴として凝結される。堆積または凝結された水性溶液は、組織/ワックス表面にわたって非常に急速に拡散し、同時に、その中のブロック面に暴露される組織の中への水和液体の非常に急速な浸透を可能にする。
いったん水和が、完了すると、ブロックは、切片化され、下流のさらなる処理のために接着テープに移送される。
図8を参照すると、強化された水和プロセスのための例示的方法が、説明される。一般に、例示的方法は、ステップ810-824のうちの1つまたはそれを上回るものを含む。いくつかの実施形態では、ステップ810において、断面化された組織ブロックが、加湿チャンバの中に設置される。ステップ812において、組織ブロックは、水和されることができ、これは、いくつかの実施形態では、ステップ814において、水和液体蒸気凝結によって組織ブロックを水和させるステップを伴う。いくつかの実施形態では、ステップ816において、代替として、または加えて、組織ブロックは、水和液体液滴の指向性噴霧によって水和される。ステップ818において、随意の界面活性剤が、使用される。いくつかの実施形態では、ステップ820において、油ベースの界面活性剤が、使用される。いくつかの実施形態では、ステップ822において、代替として、または加えて、超拡散界面活性剤が、使用されることができる。ステップ824において、組織ブロックは、ミクロトームにおいて切片化される。
いくつかの実施形態では、ステップ814において、組織ブロックは、規定された時間にわたって水和チャンバ内に設置されることができ、断面化されたブロック上の液滴凝結は、非常に速い水和が行われることを可能にする。いくつかの実施形態では、組織ブロックは、ブロック面上に適用された急速に凝結する水和液体液滴を使用して水和されることができる。いくつかの実施形態では、これは、超音波処理器を使用して達成されてもよい。いくつかの実施形態では、湿った空気が、水和液体液滴が界面活性剤がコーティングされた非常に冷たいブロック面(約4℃)上に凝結するように、水和チャンバ内で維持されることができる。いくつかの実施形態では、ブロック面は、約10~12℃に維持される。いくつかの実施形態では、湿った空気は、ほぼ室温である。いくつかの実施形態では、湿った空気は、ほぼ室温を上回る。いくつかの実施形態では、湿った空気は、ほぼ室温を下回る。
本開示のいくつかの実施形態では、上記に議論されるように、組織ブロックは、冷却され、ブロック面における温度を約12℃未満に維持する。本開示のいくつかの実施形態では、組織ブロックは、ミクロトームにおいて10℃未満まで冷却される。冷却方法およびシステムの種々の実施形態が、上記に開示される。
いくつかの実施形態では、ステップ816において、水和方法は、水和液体をブロック面に噴霧し、ブロック面の表面上に液体水和液体液滴を堆積させるステップを含む。いくつかの実施形態では、約10℃を下回る温度における噴霧器ノズルを使用する機械的または空気圧ポンプが、サンプルブロックに噴霧するために採用されてもよい。いくつかの実施形態では、噴霧される量は、概して、約数秒にわたって、ほぼ室温における表面水和液体を用いてブロック面を被覆するために十分である。噴霧は、多くのブロックを含有し得る専用チャンバを前提としているが、これは、必ずしも、少なくとも液体水和液体噴霧のために、水和チャンバとして装備されない場合がある。逆に、水分のいくつかの指向性源は、外部源、すなわち、超音波処理器に由来する、またはそうでなければ、水和チャンバの内部で、ブロック面上へのより集束された、もしくは意図的に指向された水分の噴霧を使用して、水和チャンバ内で具現化されてもよい。
いくつかの実施形態では、化学添加剤が、ブロック面に適用され、組織/ワックス複合媒体の中への水性拡散のプロセスをさらに助長する、または加速させることができる。ブロック面は、次いで、液相(水和液体液滴)または気相(冷たいブロック面上で凝結しやすい水分)の両方を含む形態において、任意の形態の加湿、指向された水和液体液滴噴霧、水分(水和液体蒸気)の集束された導流、または水和液体の源としての役割を果たし得る任意の他の例示的機械的方法を受けてもよい。化学添加剤の特定の(熱力学的)活性と一貫して、水性拡散は、それによって、加速され、組織水和の強化された率は、水和液体が、ワックスの疎水性特性、すなわち、水和液体に関する高接触角と関連付けられる輸送抵抗を克服することを可能にする、表面張力、拡散、および湿潤等の種々の物理的または化学的力を伴う、任意の数の機構に由来してもよい。
いくつかの実施形態では、ステップ818において、随意の界面活性剤が、使用されてもよい。ステップ820において、油溶性界面活性剤が、水和液体-油エマルションが、水分がブロック面に適用されるときにブロック面上に形成されるように、水和チャンバ内のブロック面上に適用されてもよい(例えば、ブラッシング、噴霧)。界面活性剤は、凝結気相の露点を下回って維持される、極端に冷たいブロック面上の(例えば、室温における)湿った空気からの急速に凝結する水和液体液滴の界面のW/O乳化に由来する、組織/ワックス複合媒体の中への水和液体浸透を誘発するために、ブロック面に直接適用されることができる。いくつかの実施形態では、動作的に、ブロックは、限定ではないが、氷、圧電冷板、ドライアイス、液体窒素等の使用を含む、任意の数の例示的手段によって、水和チャンバ内で冷却される。いくつかの実施形態では、上記に説明されるような冷却システムが、使用される。このように、水和液体液滴が、それらの分散相の完全性を留保する、すなわち、それらが、組織/ワックス複合体によって定義される、連続相との併合に応じて、分散された水和液体液滴として残るように、合体に対する凝結液滴の安定化が、存在する。理論によって拘束されることを所望するわけではないが、機構は、(水和された)組織ブロックあたりいくつかの4ミクロンの薄片または組織試料の切片化を実現するために、数十ミクロンが要求され得る限り、概して、より油溶性であり、界面活性剤が、具体的には、空気/ブロック面界面において、パラフィンワックスとの均質な混合物をより自然に形成することを可能にし得る界面活性剤と一貫する。限定ではないが、ソルビタンエステル、ステアリン酸グリセロール、ポリエチレングリコールオレイルエーテル、ソルビタンモノオレート、およびソルビタントリステアレート、またはより一般的には、一般的に定義される、または油様もしくは疎水性媒体における界面活性剤可溶性対親水性媒体のもの(例えば、約8HLB未満)を示すように概して理解されるように、適切に低いHLB値を有する任意の油溶性界面活性剤を含む、種々の油溶性界面活性剤が、使用されることができる。いくつかの実施形態では、界面活性剤の濃度は、約1mMである。
いくつかの実施形態では、油溶性界面活性剤は、パラフィン油またはワックス等の任意の油様物質中にさらに溶解されてもよい。本二成分の低粘度混合物は、混合物が、組織/ワックス媒体に浸潤し、埋設されたワックスに浸透し、混合物が、暴露された組織/ワックス表面においてワックスの中に消失または拡散するように、ブロック面の暴露された組織に適用され、界面活性剤混入油を押し込んでもよい。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、ワックス内に浸漬される。パラフィンワックスに関するMW分布の低MV端に一致するパラフィン油は、理想的には、より高いMVのワックスと適合し、したがって、これは、単純に、わずか50ミクロンの深さまでであっても、界面活性剤を輸送する役割を果たす。いくつかの実施形態では、W/O界面活性剤の一部(例えば、10%)は、ワックスの中にW/O界面活性剤を混入させるために、純粋なパラフィン油と混合され、ブロック面に適用される。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、ワックスの中に約20ミクロン混入されてもよい。さらに、水和液体蒸気透過率は、液体パラフィンにおいて2桁高く、したがって、界面境界を横断する水和液体の流動を促進し得る。
いくつかの実施形態では、組織の加速された水和は、水和液体中で可溶性である1つまたはそれを上回る化学薬品の使用を伴い、これは、それによって、例えば、ブロック面上への噴霧の形態における液体液滴、または加湿されたチャンバからの液滴凝結のいずれかによって、水性溶液の拡散および浸透を強化し得る。これらの湿潤剤は、水和液体の表面張力を非常に低い使用レベル(例えば、約2%未満)における約20~22mN/mまで低下させるように選択され、それによって、水性溶液を疎水性ワックス/組織表面上で急速に拡散させ、超拡散と呼ばれる現象を呈することができる。いくつかの実施形態では、界面活性剤は、約0.5を上回る拡散指数をもたらすように選択される。
いくつかの実施形態では、埋設された組織が、純粋なワックスと比較して、水和液体を吸収する傾向がより高いとしても、高い表面エネルギーのため、典型的には、水和液体によって浸透されないように妨げられる、(急冷)結晶化ワックス自体の中に具現化されるマイクロチャネルは、ここで水和液体混入を被る可能性がより高い。
ステップ822において、種々の超拡散界面活性剤が、使用されることができる。いくつかの実施形態では、そのような界面活性剤は、限定ではないが、長さまたは組成において変動し得る、シロキサン化学基および親水性アルキルエーテルテールから成り得る、トリシロキサン界面活性剤を含むことができる。
シロキサン構造は、1つの形態または別の形態において変動し得る。例えば、メチル末端基をヒドロキシルに変化させることは、組織の中への水和液体の弾道浸透を誘発し得、あらゆるエトキシル化シロキサン界面活性剤が、水性混合物が、例えば、医療診断で遭遇する組織サンプルの病理組織学的分析における使用のための生検として取得される、生物学的組織の調製および固定のために組織学において利用されるワックス/組織媒体の中への超拡散、またはより一般的には、強化された浸透の性質を呈することを可能にする、水和液体中に非常に低い使用レベルで可溶性である代表的化学薬品として、参照することによって本明細書に組み込まれる。
超拡散界面活性剤は、公知かつ従来の超拡散界面活性剤、例えば、米国特許第7,507,775号、第7,645,720号、第7,652,072号、第7,700,797号、第7,879,916号、および第7,935,842号、ならびに米国特許出願公開第2007/0131611号(その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる)に開示される有機シリコン超拡散界面活性剤と、非有機シリコン超拡散界面活性剤、例えば、米国特許第5,821,195号、第6,130,186号、第6,475,953号、第7,723,265号、および第7,964,552号(その全内容もまた、参照することによって本明細書に組み込まれる)に開示されるものとのうちのいずれかの中から選択されることができる。
いくつかの実施形態では、有機シリコン超拡散界面活性剤および非有機シリコン超拡散界面活性剤の混合物が、随意の成分として、前述の米国特許第7,964,552号に開示されるように、採用されることができる。有利なこととして、本開示の組成中に含まれ得る界面活性剤の付加的組み合わせは、有機シリコン超拡散界面活性剤および非超拡散有機シリコン界面活性剤、有機シリコン超拡散界面活性剤および非超拡散非有機シリコン界面活性剤、非有機シリコン超拡散界面活性剤および非超拡散有機シリコン界面活性剤、非有機シリコン超拡散界面活性剤および非超拡散非有機シリコン界面活性剤、ならびに非超拡散有機シリコン界面活性剤および非超拡散非有機シリコン界面活性剤を含む。これらの混合物における異なるタイプの界面活性剤の重量比は、広く、例えば、1:100~100:1、好ましくは、1:50~50:1、より好ましくは、1:20~20:1に変動することができる。
有機シリコン超拡散界面活性剤は、既知かつ従来のトリおよびテトラシロキサンアルコキシレートタイプのうちのいずれか1つまたはそれを上回るものから選択されることができる。好適な界面活性剤の非限定的実施例が、例えば、米国特許第9,034,960号(参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に開示されている。Silwet L-77およびSilwet 408等のいくつかのポリシロキサンアルコキシレート(I)が、Momentive Performance Materials Inc.から商業的に入手可能である。
トリシロキサン溶液の非常に低い平衡表面張力は、超拡散挙動の唯一の理由ではなく、トリシロキサン界面活性剤の特徴的な湿潤性質は、部分的に、炭化水素固体基質に対するより良好な吸着のため、優れており、したがって、固体/液体界面張力は、より低い。超拡散挙動は、臨界凝集濃度(CAC)よりもはるかに高くあり得る、臨界湿潤濃度(CVC)において開始されることができ、本挙動は、超拡散の機構の基礎となる動的表面張力効果を示す。CWCが、拡散のために使用される基質に依存しないことに留意されたい。いくつかの実施形態では、界面活性剤の濃度は、約2重量%未満である。
空気/液体対固体/液体界面における界面活性剤吸着は、各界面の化学組成が一意に異なるため、表面に関する界面活性剤の親和性の観点から、非常に異なり得る。いくつかの実施形態では、単一の界面活性剤が、使用されることができる。いくつかの実施形態では、水和液体中の単一の界面活性剤の二成分混合物の代わりに、界面活性剤の任意の組み合わせが、使用されてもよく、各界面活性剤は、化学構造またはある他の定義的特徴の観点から、分類的に異なり得る。このように、相乗効果が、達成され、より良好な湿潤性質を提供し得る。
超拡散挙動は、概して、より低い表面張力と相関するが、それは、全体的性能に影響を及ぼす唯一の因子ではない。実際の界面活性剤分子のサイズおよび構造もまた、拡散性能において重要な役割を果たすことができる。トリシロキサンコポリマーは、界面活性剤分子の具体的化学構造に従って、特定のクラスに属する。トリシロキサン界面活性剤は、シリコーン、エチレンオキシド(EO)、および/またはプロピレンオキシド(PO)のブロックコポリマーである。典型的には、それらは、ペンダントグラフト構造または線形(ABA)構造のいずれかを有する。具体的組成は、変数x、y、m、およびnの個別の大きさに依存する。
有意なシリコーン含有量を伴う分子は、種々の産業またはパーソナルケア用途において潤滑性、脱着性、低摩擦係数、滑り性、および表面摩耗抵抗を呈するであろう。高いポリエチレンオキシド含有量を伴う分子は、水和液体または極性溶媒において自己分散性もしくは可溶性であろう。これは、界面張力を低減させ、したがって、湿潤、拡散、および浸透を支援する。高いポリプロピレンオキシド含有量の材料は、非極性溶媒において自己分散性または可溶性であろう。これは、そのような溶媒の界面張力を低減させ、したがって、湿潤および流動を支援する。
いくつかの実施形態では、ペンダントグラフト構造を有する超拡散トリシロキサンは、単独で、または他の界面活性剤と組み合わせてのいずれかで、使用されることができる。
いくつかの実施形態では、米国特許第8,734,821号(参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に説明されるような1つまたはそれを上回る界面活性剤を備える製剤を備える、組成物が、提供される。空気/液体対固体/液体界面における吸着速度論の区別、またはさらに、固体/空気界面における三相接触線の前での界面活性剤分子の動的吸着は、湿潤プロセスに影響を及ぼし、それを促進する。混合系における界面活性剤再分布は、拡散の率に影響を及ぼし、したがって、動的表面張力現象に加えて、表面および界面張力の平衡値は、超拡散において役割を果たし、したがって、病理学者および他の医療専門家による疾患の起源または性質に関する医療診断を行うために、正常組織および罹患組織の両方の外科的生検に由来する生物学的組織試料の組織学分析において使用される、ワックス/組織複合体等の疎水性媒体の中への水性浸透の率に影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、動的表面張力は、約22ダイン/cm未満である。
いくつかの実施形態では、自動化装置における組織ブロックの処理は、その中に噴霧プロセスを提供することによって改良され、超拡散混合物は、断面化から水和への遷移を加速させるために、ブロック面に直接適用され、したがって、処理の速度を改良するだけではなく、また、可動部分の数または明確に異なる、もしくは離散的な機械的ステップの数が大幅に最小限にされる限りにおいて、本装置の全体的な機械的設計を簡略化する。
図9-12は、好適な水和システムの非限定的実施例を提示する。図9を参照すると、水和システム900は、加湿器902と連通する水和チャンバ901を含んでもよい。加湿器902は、水和チャンバ901と流体連通し、湿った空気904を水和チャンバに供給する。凝縮物906は、水和チャンバ901から外に排出されることができる。
図10を参照すると、いくつかの実施形態では、加湿器902は、水和液体を貯蔵するための水盤918と、蓋914とを含むことができる。いくつかの実施形態では、加湿器902は、超音波ディスク910および送風機912によって水和チャンバ901に高湿度を伴う空気を提供するための超音波加湿器であり得る。凝縮物は、凝縮物ポート916を介して加湿器に戻されることができる。
図11を参照すると、加湿器チャンバ901は、1つまたはそれを上回る組織ブロック930を受容するように設計される、筐体938を含む。湿った空気904は、上記に議論されるように、組織ブロック930の面上で凝結することができる。吸収されなかった凝結は、付加的管類を通して加湿器902に戻されることができる。いくつかの実施形態では、水和チャンバ900は、後退可能蓋932を含むことができ、これは、水和チャンバからの組織ブロック930の除去を可能にする、および/または水和チャンバ内の湿度を調整することができる。いくつかの実施形態では、シールモータ934が、組織ブロックが水和されている間に水和チャンバをシールするために提供されることができる。いくつかの実施形態では、水和チャンバ901はまた、水和チャンバを通して組織ブロックを移動させるための駆動歯車936を含むことができる。水和チャンバ901の内部は、最初に乾燥しているため、氾濫した凝結が、収集および再使用されることができる。
図12を参照すると、いくつかの実施形態では、組織ブロックは、1つまたはそれを上回るミクロトームにおいて水和されることができる。そのような実施形態では、本システムは、例えば、加湿器902に類似する、加湿器1202を含んでもよい。加湿器は、ミクロトームチャック1203に近接して位置付けられ、ホースまたはノズル1204を使用して、ミクロトームチャック1203内に位置付けられる組織ブロック1230のブロック面上に直接水和液体を提供することができる。吸収されなかった凝結は、廃棄されることができる。
任意の好適なコンピューティングデバイスが、本明細書に説明されるコンピューティングデバイスおよび方法/機能性を実装するために使用され、当業者によって理解されるであろうように、一般的コンピューティングデバイス上でのソフトウェアの単なる実行を有意に上回る様式で、ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアの修正を通して、本明細書に説明される動作および特徴を実施するための具体的システムに変換されることができる。そのようなコンピューティングデバイス1300の一例証的実施例が、図13に描写される。コンピューティングデバイス1300は、好適なコンピューティング環境の例証的実施例にすぎず、いかようにも本開示の範囲を限定しない。図13によって表されるような「コンピューティングデバイス」は、当業者によって理解されるであろうように、「ワークステーション」、「サーバ」、「ラップトップ」、「デスクトップ」、「ハンドヘルドデバイス」、「モバイルデバイス」、「タブレットコンピュータ」、または他のコンピューティングデバイスを含むことができる。コンピューティングデバイス1300が例証目的のために描写されることを前提として、本開示の実施形態は、本開示の単一の実施形態を実装するために、任意の数の異なる方法で任意の数のコンピューティングデバイス1300を利用してもよい。故に、本開示の実施形態は、当業者によって理解されるであろうように、単一のコンピューティングデバイス1300に限定されない、またはそれらは、例示的コンピューティングデバイス1300の単一のタイプの実装もしくは構成に限定されない。
コンピューティングデバイス1300は、直接または間接的に、以下の例証的コンポーネント、すなわち、メモリ1312、1つまたはそれを上回るプロセッサ1314、1つまたはそれを上回る提示コンポーネント1316、入力/出力ポート1318、入力/出力コンポーネント1320、および電力供給源1324のうちの1つまたはそれを上回るものに結合され得る、バス1310を含むことができる。当業者は、バス1310が、アドレスバス、データバス、またはそれらの任意の組み合わせ等の1つまたはそれを上回るバスを含み得ることを理解するであろう。当業者は、加えて、特定の実施形態の意図される用途および使用に応じて、これらのコンポーネントの複数が、単一のデバイスによって実装され得ることを理解するであろう。同様に、いくつかの事例では、単一のコンポーネントが、複数のデバイスによって実装されることができる。したがって、図13は、本開示の1つまたはそれを上回る実施形態を実装するために使用され得る例示的コンピューティングデバイスの例証にすぎず、いかようにも本開示を限定しない。
コンピューティングデバイス1300は、種々のコンピュータ可読媒体を含む、またはそれと相互作用することができる。例えば、コンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取専用メモリ(ROM)、電子的消去可能プログラマブル読取専用メモリ(EEPROM)、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、CDROM、デジタル多用途ディスク(DVD)または他の光学もしくはホログラフィック媒体、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、または情報をエンコードするために使用され得、コンピューティングデバイス1300によってアクセスされ得る他の磁気記憶デバイスを含むことができる。
メモリ1312は、揮発性および/または不揮発性メモリの形態におけるコンピュータ記憶媒体を含むことができる。メモリ1312は、リムーバブル、非リムーバブル、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。例示的ハードウェアデバイスは、ハードドライブ、ソリッドステートメモリ、光学ディスクドライブ、および同等物等のデバイスである。コンピューティングデバイス1300は、メモリ1312、種々のI/Oコンポーネント1316等のコンポーネントからデータを読み取る、1つまたはそれを上回るプロセッサを含むことができる。提示コンポーネント1316は、データインジケーションをユーザまたは他のデバイスに提示する。例示的提示コンポーネントは、ディスプレイデバイス、スピーカ、印刷コンポーネント、振動コンポーネント等を含む。
I/Oポート1318は、コンピューティングデバイス1300が、I/Oコンポーネント1320等の他のデバイスに論理的に結合されることを可能にすることができる。I/Oコンポーネント1320のうちのいくつかは、コンピューティングデバイス1300に内蔵されることができる。そのようなI/Oコンポーネント1320の実施例は、マイクロホン、ジョイスティック、記録デバイス、ゲームパッド、衛星テレビ受信用アンテナ、走査装置、プリンタ、無線デバイス、ネットワーキングデバイス、および同等物を含む。
本開示の理解を支援するために記載される実施例は、その後に続く請求項に定義されるような本開示の範囲をいかように限定するように解釈されるべきではない。以下の実施例は、当業者に、本開示の実施形態を作製および使用する方法の完全な開示ならびに説明を提供するように記載され、本開示の範囲を限定することを意図していない、またはそれらは、下記の実験が実施された全ての、もしくは唯一の実験であることを表すことを意図していない。使用される数(例えば、量、温度等)に関する正確度を確実にするように努力されているが、いくつかの実験誤差および逸脱が、考慮されるべきである。
実施例
本実施例において採用されるトリシロキサン界面活性剤は、Silwet L-77およびSilwet 408である(例えば、米国特許第8,734,821号(参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)参照)。本実施例において採用される製剤は、以下の手順に従って調製された。トリシロキサン界面活性剤または複数の界面活性剤である、Silwet L-77ならびに/もしくはSilwet 408が、0.5重量%において純水に添加される。水性混合物は、容易に配合される。この時点で、溶媒または他の付加的界面活性剤等の他の原料が、製剤中に含まれてもよい。下記の表1では、いかなる他の原料も組成物に組み込まれない、等しい濃度における示されたトリシロキサン界面活性剤を含む、製剤の組成物が、提示される。
以下の表は、等しい濃度における示されたトリシロキサン界面活性剤または複数の界面活性剤を採用する、上記に記述されるように調製された製剤を用いた処理に応じて、ブロック面水和時間を監視する実験の結果を提示する。
表作成された試験結果によって例証されるように、Silwet L-77/Silwet 408配合物を採用することによって達成される水和時間の低減が、個々の成分の界面活性剤のみによって達成される結果と比較して相乗的に改良されることが明白である。
本開示の多数の修正および代替実施形態が、前述の説明を考慮して当業者に明白となるであろう。故に、本説明は、例証としてのみ解釈されるものであり、当業者に本開示を実行するための最良モードを教示することを目的とする。構造の詳細は、本開示の精神から逸脱することなく、実質的に変動し得、添付される請求項の範囲内に該当する全ての修正の排他的使用が、留保される。本明細書内で、実施形態は、明確かつ簡潔な明細書が記載されることを可能にする方法で説明されたが、実施形態が、本開示の範囲から逸脱することなく、様々に組み合わせられる、または分離され得ることを意図しており、そのように理解されたい。本開示が、添付される請求項および適用可能な法規範によって要求される範囲にのみ限定されることを意図している。
本明細書に利用されるように、用語「~を備える(comprises)」および「~を備える(comprising)」は、排他的ではなく、包括的であるものとして解釈されることを意図している。本明細書に利用されるように、用語「例示的」、「実施例」、および「例証的」は、「実施例、事例、または例証としての役割を果たす」を意味するように意図されており、他の構成に対する好ましい、または有利な構成を示すものとして、もしくは示さないものとして解釈されるべきではない。本明細書に利用されるように、用語「約」、「概して」、および「おおよそ」は、性質、パラメータ、サイズ、および寸法の変動等の主観的または客観的値の範囲の上限および下限に存在し得る変動を網羅することを意図している。一非限定的実施例では、用語「約」、「概して」、および「おおよそ」は、10パーセントまたは+10パーセントもしくはそれを下回るもの、または-10パーセントもしくはそれを下回るものを意味する。一非限定的実施例では、用語「約」、「概して」、および「おおよそ」は、当業者によって含まれると見なされるほど十分に近いことを意味する。本明細書に利用されるように、用語「実質的に」は、当業者によって理解されるであろうように、作用、特性、性質、状態、構造、アイテム、または結果の完全またはほぼ完全な拡張もしくは程度を指す。例えば、「実質的に」円形である物体は、物体が数学的に判定可能な限界まで完全に円形であるか、または当業者によって認識もしくは理解されるであろうように略円形であるかのいずれかであることを意味するであろう。絶対的な完全性からの厳密な許容可能な逸脱の程度は、いくつかの事例では、具体的な文脈に依存し得る。しかしながら、一般に、完全に近いことは、絶対的かつ全体的な完全が達成または取得される場合と同一の全体的結果を有するようなものであろう。「実質的に」の使用は、当業者によって理解されるであろうように、作用、特性、性質、状態、構造、アイテム、または結果の完全またはほぼ完全な欠如を指すために否定的な意味合いにおいて利用されるときに等しく適用可能である。
本開示の多数の修正および代替実施形態が、前述の説明を考慮して当業者に明白となるであろう。故に、本説明は、例証としてのみ解釈されるものであり、当業者に本開示を実行するための最良モードを教示することを目的とする。構造の詳細は、本開示の精神から逸脱することなく、実質的に変動し得、添付される請求項の範囲内に該当する全ての修正の排他的使用が、留保される。本明細書内で、実施形態は、明確かつ簡潔な明細書が記載されることを可能にする方法で説明されたが、実施形態が、本開示から逸脱することなく、様々に組み合わせられる、または分離され得ることを意図しており、そのように理解されたい。本開示が、添付される請求項および適用可能な法規範によって要求される範囲にのみ限定されることを意図している。
また、以下の請求項が、本明細書に説明される本開示の全ての一般的かつ具体的特徴、ならびに言語の問題として、その間に該当すると考えられ得る本開示の範囲の全ての文言を網羅するものであることを理解されたい。
Claims (40)
- 組織サンプルを調製するための自動化システムであって、前記システムは、
1つまたはそれを上回るミクロトームと、
水和システムと、
プロセッサであって、前記プロセッサは、
1つまたはそれを上回るミクロトームによる埋設材料内に埋設される第1の組織サンプルを備える第1の組織ブロックの断面化を開始することと、
前記第1の組織ブロックを第1の所定の時間にわたって前記水和システムによって水和させることと、
前記1つまたはそれを上回るミクロトームによる前記第1の組織ブロックが水和されている間の第2の組織ブロックの断面化を開始することであって、前記第2の組織ブロックは、埋設材料内に埋設される第2の組織サンプルを備える、ことと、
前記第2の組織ブロックを第2の所定の時間にわたって前記水和システムによって水和させることと、
前記第2の組織ブロックが水和されている間、前記第1の組織ブロックの切片化を始めるように前記1つまたはそれを上回るミクロトームを開始することと
を行うようにプログラムされる、プロセッサと
を備える、システム。 - 前記1つまたはそれを上回るミクロトームは、第1のミクロトームと、第2のミクロトームとを備える、請求項1に記載の自動化システム。
- 前記プロセッサは、
第1のミクロトームによる前記第1の組織ブロックの断面化を開始することと、
前記第1の組織ブロックを前記水和システムによって水和させることと、
前記第1のミクロトームによる前記第1の組織ブロックが前記水和システム内にある間の前記第2の組織ブロックの断面化を開始することと、
前記第2の組織ブロックを前記水和システムによって水和させることと、
第2のミクロトームによる前記第2の組織ブロックが水和されている間の前記水和された第1の組織ブロックの切片化を開始することと
を行うようにプログラムされる、請求項1に記載の自動化システム。 - 前記プロセッサは、
第1のミクロトームによる前記第1の組織ブロックの断面化を開始することと、
前記第1の組織ブロックを前記水和システムによって水和させることと、
前記第1のミクロトームによる前記水和された第1の組織ブロックの切片化を開始することと、
第2のミクロトームによって、前記第2の組織ブロックを断面化することと、
前記第2の組織ブロックを前記水和システムによって水和させることと、
前記第2のミクロトームによる前記水和された第2の組織ブロックの切片化を開始することと
を行うようにプログラムされ、
前記第2のミクロトームによる前記断面化、水和、および切片化のうちの少なくとも1つは、前記第1のミクロトームによる前記断面化、水和、および切片化と並行して実施される、請求項1に記載の自動化システム。 - 前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックからの1つまたはそれを上回る切片を1つまたはそれを上回るスライドに移送するように構成される1つまたはそれを上回る移送媒体ユニットをさらに備える、請求項1-4のいずれか1項に記載の自動化システム。
- 前記1つまたはそれを上回るミクロトームと前記水和システムとの間で前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックを移送するように構成される1つまたはそれを上回る組織ブロックハンドラをさらに備える、請求項1-4のいずれか1項に記載の自動化システム。
- 前記プロセッサは、前記1つまたはそれを上回る組織ブロックハンドラと通信し、前記1つまたはそれを上回るミクロトームと前記水和システムとの間の前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックの移動を制御するようにプログラムされる、請求項6に記載の自動化システム。
- 前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックを受容するように構成される組織ブロックトレイをさらに備える、請求項1-4のいずれか1項に記載の自動化システム。
- 冷却システムをさらに備える、請求項1-4のいずれか1項に記載の自動化システム。
- 前記水和システムは、水和チャンバの内側に前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックを受容するように構成される水和チャンバを備える、請求項1に記載の自動化システム。
- 前記プロセッサはさらに、それぞれ、前記第1の所定の時間および第2の所定の時間にわたって、前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックを前記水和システムに移動させるようにプログラムされる、請求項10に記載の自動化システム。
- 前記水和システムは、前記1つまたはそれを上回るミクロトームに近接して位置付けられ、前記1つまたはそれを上回るミクロトームにおける前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックを水和させるように構成される、請求項1-4のいずれか1項に記載の自動化システム。
- 組織ブロックをバッチ処理するための方法であって、前記方法は、
プロセッサによって、前記プロセッサによって制御される1つまたはそれを上回るミクロトームによる埋設材料内に埋設される第1の組織サンプルを備える第1の組織ブロックの断面化を開始することと、
前記プロセッサによって、前記第1の組織ブロックを第1の所定の期間にわたって水和させることと、
前記プロセッサによって、前記1つまたはそれを上回るミクロトームによる前記第1の組織ブロックが水和されている間の第2の組織ブロックの断面化を開始することであって、前記第2の組織ブロックは、埋設材料内に埋設される第2の組織サンプルを備える、ことと、
前記プロセッサによって、前記第2の組織ブロックを第2の所定の期間にわたって水和させることと、
前記プロセッサによって、前記第2の組織ブロックが水和されている間、前記第1の組織ブロックの切片化を始めるように前記1つまたはそれを上回るミクロトームを開始することと
を含む、方法。 - 前記プロセッサと通信する組織ブロックハンドラによって、前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックを前記1つまたはそれを上回るミクロトームから水和のために水和システムに移動させることをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 前記1つまたはそれを上回るミクロトームは、複数のミクロトームを備える、請求項13に記載の方法。
- 前記プロセッサと通信する1つまたはそれを上回る移送媒体ユニットによって、前記第1の組織ブロックおよび前記第2の組織ブロックから切片化された1つまたはそれを上回る切片を前記1つまたはそれを上回るミクロトームから1つまたはそれを上回るスライドに移送することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
- 組織サンプルを処理するための方法であって、前記方法は、
第1のミクロトームによって、埋設材料内に埋設される第1の組織サンプルを備える第1の組織ブロックを断面化することと、
前記第1の組織ブロックを所定の期間にわたって水和システムによって水和させることと、
前記第1のミクロトームによって、前記第1の組織ブロックが水和されている間、第2の組織ブロックを断面化することであって、前記第2の組織ブロックは、埋設材料内に埋設される第2の組織サンプルを備える、ことと、
前記第2の組織ブロックを前記水和システムによって水和させることと、
第2のミクロトームによって、前記第2の組織ブロックが水和されている間、前記水和された第1の組織ブロックからサンプルを切片化することと
を含む、方法。 - 前記第1の組織ブロックから切片化された1つまたはそれを上回る切片を前記第2のミクロトームから1つまたはそれを上回るスライドに移送することをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 組織サンプルを処理するための方法であって、前記方法は、
第1のミクロトームによって、埋設材料内に埋設される第1の組織サンプルを備える第1の組織ブロックを断面化することと、
前記第1の組織ブロックを第1の所定の期間にわたって水和システムによって水和させることと、
前記第1のミクロトームによって、前記水和された第1の組織ブロックを切片化することと、
第2のミクロトームによって、埋設材料内に埋設される第2の組織サンプルを備える第2の組織ブロックを断面化することと、
前記第2の組織ブロックを第2の所定の期間にわたって前記水和システムによって水和させることと、
前記第2のミクロトームによって、前記水和された第2の組織ブロックを切片化することと
を含み、
前記第2のミクロトームによる前記断面化、水和、および切片化のうちの少なくとも1つは、前記第1のミクロトームによる前記断面化、水和、および切片化と並行して実施される、方法。 - 前記第1の組織ブロックから切片化された1つまたはそれを上回る切片を前記第1のミクロトームおよび前記第2のミクロトームから1つまたはそれを上回るスライドに移送することをさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 組織学のためのシステムであって、
埋設材料内に埋設される組織サンプルを備える組織ブロックの面を暴露し、前記サンプルから1つまたはそれを上回る組織切片を除去するように構成されるミクロトームと、
前記組織ブロックの面上に水和液体を堆積させることによって、前記組織ブロックを水和させるように構成される水和システムと、
前記1つまたはそれを上回る組織切片を前記ミクロトームから1つまたはそれを上回るスライドに移送するように構成される移送システムと
を備える、システム。 - 前記水和システムは、前記水和液体の液滴凝結を生成し、前記組織ブロックの面上に前記液滴凝結を堆積させるように構成される、請求項21に記載のシステム。
- 前記水和システムは、超音波加湿器を備える、請求項21に記載のシステム。
- 前記水和システムは、前記組織ブロックの面に前記水和液体の液滴を噴霧するように構成される噴霧器アセンブリを備える、請求項21に記載のシステム。
- 前記水和システムは、1つまたはそれを上回る組織ブロックを受容するように構成される水和チャンバと、湿り空気を前記水和チャンバに提供するために前記水和チャンバと連通する加湿器とを備える、請求項21に記載のシステム。
- 前記水和液体は、前記組織ブロックの面上に前記水和液体の液滴を噴霧することによって堆積される、請求項21に記載のシステム。
- 前記水和液体は、界面活性剤を含む、請求項21に記載のシステム。
- 前記界面活性剤は、油溶性界面活性剤である、請求項27に記載のシステム。
- 前記界面活性剤は、超拡散界面活性剤である、請求項27に記載のシステム。
- 前記組織ブロックを冷却するように構成される冷却システムをさらに備える、請求項21-29のいずれか1項に記載のシステム。
- 前記水和システムは、前記ミクロトームに近接して位置付けられ、前記ミクロトームにおいて前記組織ブロックを水和させるように構成される、請求項21-29のいずれか1項に記載のシステム。
- 組織ブロック水和のための方法であって、前記方法は、
埋設材料内に埋設される組織サンプルを備える組織ブロックの面を暴露することと、
前記組織ブロックの面上に水和液体を堆積させることと、
前記水和液体が前記組織サンプルを水和させることを可能にし、前記水和された組織サンプルから1つまたはそれを上回る組織切片を切片化することと
を含む、方法。 - 前記水和液体は、前記組織ブロックの面上に前記水和液体の凝結を引き起こすことによって堆積される、請求項32に記載の方法。
- 前記水和液体は、前記組織ブロックの面上に前記水和液体の液滴を噴霧することによって堆積される、請求項32に記載の方法。
- 前記水和液体は、界面活性剤を含む、請求項32に記載の方法。
- 前記界面活性剤は、油溶性界面活性剤である、請求項35に記載の方法。
- 前記界面活性剤は、超拡散界面活性剤である、請求項35に記載の方法。
- ミクロトームに近接するミクロトームチャック内に前記組織ブロックを位置付けることであって、前記ミクロトームは、前記水和された組織サンプルから1つまたはそれを上回る切片を切片化するように構成される、ことと、
前記ミクロトームチャックに位置付けられる前記組織サンプルの面上に前記水和液体を堆積させることと
をさらに含む、請求項32-37のいずれか1項に記載の方法。 - 水和チャンバ内に前記組織ブロックを位置付けることと、
前記水和液体が、前記水和チャンバ内に位置付けられる前記組織ブロックの面上で凝結するように、前記水和チャンバに前記水和液体の蒸気を伴う空気を提供することと
をさらに含む、請求項32-37のいずれか1項に記載の方法。 - 前記水和液体の液滴を誘発し、前記組織ブロックの面上で凝結するように前記組織ブロックを冷却することをさらに含む、請求項39に記載の方法。
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