JP4840765B2 - 薄切片作製装置及び薄切片の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、人体や実験動物等から取り出した生体試料を包埋した包埋ブロックを切削して薄切片を作製する薄切片作製装置及び薄切片の作製方法に関する。

従来から、人体や実験動物等から取り出した生体試料を検査、観察する方法の１つとして、包埋剤によって生体試料を包埋した包埋ブロックから厚さ数μｍの極薄の薄切片を作製した後に、染色処理を行い観察する方法が知られている。このような薄切片を作製する工程の詳細としては、まず、粗削り工程として、包埋ブロックを切削して、内部に包埋されている生体試料を切削面に露出させる。そして、露出した生体試料が観察に適しているかどうか確認する。現在の切削面よりも下方に、より観察に適した生体試料が包埋されている判断される場合にはこれを繰り返す。そして、観察に適した生体試料が切削面に露出したと判断した場合には、本削り工程としてカッターによって所定の厚さ、すなわち厚さ３〜５μｍ程度となるように切削することで、生体試料を観察するのに好適な薄切片を作製することができる。

従来、このような包埋ブロックから薄切片を作製する作業は、薄切片が極薄で取り扱いが困難であるなどの理由から熟練な作業者による手作業に委ねられてきた。一方、例えば、前臨床試験においては、一試験当たり数百個の包埋ブロックを作製し、さらに一包埋ブロック当たり数枚の薄切片を作製する必要があるため、近年、薄切片を作製する一連の工程の自動化が望まれている。

このような薄切片の作製を自動化するものとしては、例えば、カッターと、包埋ブロックの表面を所定の薄切片の厚さに対応する量だけ切削できるようにカッターを移動させるカッター駆動機構と、カッターに対して包埋ブロックを切削方向に送る試料搬送機構とを有する薄切片作製装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような薄切片作製装置によれば、カッター駆動機構によって所定の厚さとなるようにカッターを自動的に移動し、試料搬送機構によって包埋ブロックを送れば、カッターによって包埋ブロックが切削され、自動的に薄切片を作製することができるとされている。
特開２００４−２８９１０号公報

しかしながら、特許文献１による装置及び方法では、自動的に所定の厚さに包埋ブロックを切削するのみで、作製された薄切片に生体試料が含まれているか、さらに、含まれている生体試料が観察に十分適したものであるかどうかを判断することはできない。このため、このような装置を利用して包埋ブロックを薄切する前工程として、上記のような粗削り工程を手作業で行って好適な切削面を露出させる必要があり、結果として薄切片の作製を自動化するまでには至らなかった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体試料が包埋された包埋ブロックから観察に好適な生体試料を自動的に露出させて、薄切片を作製することが可能な薄切片作製装置、及び、薄切片の作製方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明は、生体試料が包埋された包埋ブロックを粗削り切削した後に本削り切削して、薄切片を作製する薄切片作製装置であって、前記包埋ブロックを所定の厚さで切削可能に、前記包埋ブロックに対してカッターを厚さ方向に所定の移動量だけ相対的に移動させる送り手段と、前記包埋ブロックに対して前記カッターを切削方向に相対的に移動させて、前記包埋ブロックを切削する切削手段と、該切削手段によって切削した前記包埋ブロックの切削面を観察し、観察データを取得する観察手段と、前記送り手段による前記移動量を前記粗削りに対応させた設定送り量に設定して、前記切削手段によって順次前記包埋ブロックを前記粗削り切削させていくとともに、取得した前記観察データに基づいて前記切削面の良否を判断し、前記切削面を良と判断した場合には、前記送り手段による前記移動量を、前記設定送り量から前記薄切片の厚さに対応した本削り量に変更して前記本削り切削させる制御部と、を備え、前記制御部は、今回取得された前記観察データと前回取得された前記観察データとを取得し、これら前回及び今回取得された観察データに基づいて、前記切削面のうち、前記生体試料が露出している部分の面積である組織面積を算出し、今回算出された該組織面積と前回算出された前記組織面積とを比較して前記切削面の良否を判断することを特徴としている。

また、本発明の薄切片の作製方法は、生体試料が包埋された包埋ブロックを粗削り切削した後に本削り切削して、薄切片を作製する薄切片作製方法であって、前記包埋ブロックを切削するカッターを厚さ方向に前記粗削りに対応させた設定送り量だけ相対的に移動させた後、前記包埋ブロックに対して前記カッターを切削方向に相対的に移動させることで前記包埋ブロックを前記粗削り切削する粗削り工程と、該粗削り工程で切削された前記包埋ブロックの切削面を観察して観察データを取得する観察工程と、該観察工程で取得された前記観察データに基づいて、前記切削面の良否を判断する評価工程と、前記包埋ブロックに対して前記カッターを厚さ方向に、作製する薄切片の厚さと対応する本削り量だけ相対的に移動させた後、前記包埋ブロックに対して前記カッター切削方向に相対的に移動させることで前記包埋ブロックを前記本削り切削する本削り工程と、を備え、前記評価工程は、今回取得された前記観察データと前回取得された前記観察データとを取得し、これら前回及び今回取得された観察データから、前記切削面のうち、前記生体試料が露出している部分の面積である組織面積を算出し、今回算出された該組織面積と前回算出された前記組織面積とを比較して前記切削面の良否を判断し、該評価工程において、前記切削面を否と判断した場合には、再度前記粗削り工程、前記観察工程及び前記評価工程を行い、前記切削面を良と判断した場合には、前記本削り工程に移行することを特徴としている。

この発明に係る薄切片作製装置及び薄切片の作製方法によれば、まず、粗削り工程として、送り手段による移動量を設定送り量に設定して、包埋ブロックに対してカッターを厚さ方向に相対的に移動させる。そして、切削手段によって包埋ブロックに対してカッターを切削方向に相対的に移動させることで、包埋ブロックを設定送り量と対応した厚さで切削することができる。次に、観察工程として、観察手段によって包埋ブロックの切削面の観察を行い、切削面に関する観察データを取得する。次に、評価工程として、制御部で観察データに基づいて切削面の良否を判断する。切削面が「否」、すなわち、切削面に露出している生体試料の部分が観察に適していないと判断される場合には、再度粗削り工程を行って包埋ブロックを切削し、観察工程で観察データを取得し、評価工程として再度切削面の良否を判断する。切削面が「良」、すなわち、切削面に露出している生体試料の部分が観察に適していると判断される場合には、本削り工程に移行する。すなわち、送り手段による移動量を本削り量に変更して、包埋ブロックを所定の厚さの薄切片となるように切削することで、観察に好適な生体試料を含んだ薄切片を自動的に作製することができる。
また、評価工程において、制御部によって切削面のうち生体試料が露出している部分の面積である組織面積を算出して、今回算出された該組織面積と前回算出された前記組織面積とを比較することができる。このため、包埋ブロックの厚さ方向で、生体試料が露出している部分の大きさを相対的にかつ定量的に評価することができる。すなわち、使用される包埋ブロック毎に包埋されている生体試料の大きさ、種類が異なっても、その包埋ブロックの厚さ方向において、組織面積が大きくなる位置で薄切片を作製することができる。

また、上記の薄切片作製装置において、前記制御部は、前回算出された前記組織面積に対する今回算出された前記組織面積の比である面積増加率が予め決められた設定増加率以下である場合に、前記切削面を良と判断することがより好ましいとされている。

また、上記の薄切片の作製方法において、前記評価工程は、前回算出した前記組織面積に対する今回算出した前記組織面積の比である面積増加率が予め決められた設定増加率以下である場合に、前記切削面を良と判断することがより好ましいとされている。

この発明に係る薄切片作製装置及び薄切片の作製方法によれば、評価工程において、制御部によって、前回算出された組織面積に対する今回算出された組織面積の比である面積増加率を算出することができる。包埋ブロックに包埋された生体試料は人体や実験動物などの組織を切除したものであるので、その形状は丸みを帯びた塊状を呈している。このため、切削面に露出する生体試料の組織面積は、厚さ方向に一端面から中央に向って漸増していき、ある位置で最大の組織面積となるととともに、他端面に向って漸減していく。また、厚さ方向に一端面から最大の組織面積となる位置に向って、組織面積の面積増加率は漸減して最大の組織面積となる位置において組織面積の面積増加率はゼロになる。このため、制御部によって組織面積の面積増加率を算出し、予め決められた設定増加率以下であるか判断することによって、最大の組織面積となる位置と近接する位置で、薄切片を作製することができる。

また、上記の薄切片作製装置において、前記制御部は、前回算出された前記組織面積に対する今回算出された前記組織面積の差分である面積増加量が予め決められた設定増加量以下である場合に、前記切削面を良と判断するものとしても良い。

また、上記の薄切片の作製方法において、前記評価工程は、前回算出した前記組織面積に対する今回算出した前記組織面積の差分である面積増加量が予め決められた設定増加量以下である場合に、前記切削面を良と判断するものとしても良い。

この発明に係る薄切片作製装置及び薄切片の作製方法によれば、評価工程において、制御部によって、前回算出された組織面積に対する今回算出された組織面積の差分である面積増加量を算出することができる。上記同様に、厚さ方向に一端面から最大の組織面積となる位置に向って、組織面積の面積増加量は漸減して、最大の組織面積となる位置において組織面積の面積増加量はゼロになる。このため、制御部によって組織面積の面積増加量を算出し、予め決められた設定増加量以下であるか判断することによって、最大の組織面積となる位置と近接する位置で、薄切片を作製することができる。

本発明の薄切片作製装置によれば、切削手段で切削した包埋ブロックの切削面を観察する観察手段及びその観察データに基づいて切削面の良否を判断する制御部を備えることで、順次粗削りを行って、自動的に観察に好適な生体試料を含む切削面で薄切片を作製することができる。
また、本発明の薄切片の作製方法によれば、粗削り工程で切削した包埋ブロックの切削面を観察工程で観察し、その観察データに基づいて評価工程で切削面の良否を判断することで、自動的に観察に好適な生体試料を含む切削面を選択し、本削り工程で薄切片を作製することができる。

（第１の実施形態）
図１から図５は、この発明に係る第１の実施形態を示している。図１に示す薄切片作製装置１は、生体試料Ｓが包埋された包埋ブロックＢから厚さ３〜５μｍ程度の極薄の薄切片を作製し、薄切片に含まれる生体試料Ｓを検査、観察する過程において、自動的に、包埋ブロックＢの粗削りを行い、さらに本削りを行って、包埋ブロックＢから薄切片を作製する装置である。生体試料Ｓは、例えば、人体や実験動物等から取り出した臓器などの組織から切除された塊状を呈する試料であり、医療分野、製薬分野、食品分野、生物分野などで適時選択されるものである。また、包埋ブロックＢは、上記のような生体試料Ｓを包埋剤Ｂ１によって包埋、すなわち周囲を覆い固めたものである。このような包埋ブロックＢは、より詳しくは、以下のように作製されるものである。まず、上記の生体試料Ｓの塊をホルマリンに漬けて、生体試料Ｓを構成する蛋白質を固定する。そして、組織を固い状態にした後、適当な大きさに切断する。最後に、切断された生体試料Ｓの内部の水分を包埋剤Ｂ１に置き換えたものを、溶解した包埋剤Ｂ１の中に埋め込んで、固めることで作製される。ここで、包埋剤Ｂ１は、上記のように液状化と冷却固化が容易に可能とされるとともに、有機溶媒に浸漬することで溶解する材質であり、樹脂やパラフィンなどである。以下、薄切片作製装置１の構成について説明する。

図１及び図２に示すように、薄切片作製装置１は、包埋ブロックＢを固定している包埋カセットＣを位置決め保持する試料台２と、包埋ブロックＢを切削する切削手段３とを備えている。切削手段３は、カッター４と、カッター４に対して試料台２を切削方向Ｘに移動させるＸステージ５とを備えている。カッター４は、ホルダ６によってカッター台７に固定されている。このため、Ｘステージ５を駆動させることによって、包埋ブロックＢに対してカッター４を相対的に移動させて包埋ブロックＢを切削することが可能である。また、薄切片作製装置１は、作製される薄切片の厚さ方向Ｙに所定の移動量だけ試料台２を移動させる送り手段であるＹステージ８を備える。Ｙステージ８を駆動させることによって、包埋ブロックＢに対してカッター４を厚さ方向Ｙに相対的に移動させることができ、カッター４によって包埋ブロックＢを切削する際の厚さを設定することができる。

また、薄切片作製装置１は、制御部９としてコンピュータ１０とステージコントローラ１１とを備え、切削手段３のＸステージ５及び送り手段のＹステージ８とは、コンピュータ１０による制御のもと、ステージコントローラ１１によって所定量、所定速度で移動可能となっている。コンピュータ１０には、カッター４による包埋ブロックＢの切削速度であるＸステージ５の移動速度が予め設定されている。また、コンピュータ１０には、Ｙステージ８の１回当たりの移動量として、包埋ブロックＢを粗削りするのに好適な設定送り量Ｐと、本削りする際の薄切片の厚さと対応した本削り量Ｑとが予め決められている。なお、本実施形態においては、例えば厚さ５μｍの薄切片を作製するものとして、本削り量Ｑを５μｍとし、また、設定送り量Ｐを２０μｍとしている。

また、薄切片作製装置１は、切削手段３によって切削して形成された包埋ブロックＢの切削面Ｂ２を観察し、観察データとして画像データＤを取得する観察手段１２を備える。観察手段１２は、包埋ブロックＢの切削面Ｂ２を照明する照明系１３と、照明系１３で照明された切削面Ｂ２を撮影する撮影光学系１４とを備えている。照明系１３は、平行光Ｌを照射可能な光源である面発光源１５と、反射面１６ａを有し、包埋ブロックＢの上方に配置されたハーフミラー１６とを備える。面発光源１５から照射される平行光Ｌは、ハーフミラー１６の反射面１６ａで反射し、切削面Ｂ２に略直交して照射する、いわゆる落射照明として切削面Ｂ２に照明可能に、面発光源１５及びハーフミラー１６の位置が設定されている。また、撮影光学系１４は、ハーフミラー１６の後方に設けられたカメラ１７と、カメラ１７と接続された画像取得回路１８とを備える。すなわち、照明系１３によって包埋ブロックＢの切削面Ｂ２に照射された平行光Ｌは、切削面Ｂ２で反射して、その一部がハーフミラー１６を透過して、カメラ１７で受光される。このため、カメラ１７は、落射照明によって包埋ブロックＢの切削面Ｂ２を撮影し、画像取得回路１８で画像データＤとしてデータ化することが可能であり、また、この画像データＤを制御部９のコンピュータ１０に入力可能である。そして、制御部９のコンピュータ１０は、この画像データＤに基づいて包埋ブロックＢの切削面Ｂ２の良否を判断し、この判断結果に基づいて、本削り工程で、薄切片を作製する。以下、その詳細について示す。

図１に示すように、まず、包埋カセットＣに固定された包埋ブロックＢを試料台２に載置する。そして、図２に示すように、粗削り工程Ｓ１を行う。粗削り工程Ｓ１においては、まず、制御部９のコンピュータ１０の制御のもと、ステージコントローラ１１によってＹステージ８を駆動させて、包埋ブロックＢを設定送り量Ｐ（２０μｍ）だけＹ方向に移動させる（ステップＳ１ａ）。そして、さらに、ステージコントローラ１１によってＸステージ５を駆動させて、所定の移動速度で包埋ブロックＢをＸ方向、すなわちカッター４に向って移動させる。これにより、設定送り量Ｐと対応する厚さ（２０μｍ）だけカッター４によって包埋ブロックＢを切削することができ、切削された部分に切削面Ｂ２が形成される（ステップＳ１ｂ）。

次に、切削総量確認工程Ｓ２として、制御部９のコンピュータ１０は、包埋ブロックＢの切削総量Ｐｓが切削限界値Ｐｃ以下かどうかを確認する。ここで、切削総量Ｐｓは、粗削り工程Ｓ１を繰り返すことで切削された包埋ブロックＢの厚さの合計を表わす量である。また、切削限界値Ｐｃとは、例えば、包埋ブロックＢの高さなどから決定される値であり、この切削限界値Ｐｃを超えて切削してしまう場合には、削り過ぎによって観察に好適な生体試料Ｓを含んだ薄切片を作製できなくなってしまう限界を表わす数値であり、予め制御部９のコンピュータ１０に設定されている値である。すなわち、切削総量Ｐｓが切削限界値Ｐｃを超えていない場合には、包埋ブロックＢは切削可能な状態であると判断されて次の工程に進む。なお、切削総量Ｐｓが切削限界値Ｐｃを超えてしまった場合には、これ以上切削すると生体試料Ｓを含んだ薄切片を作製することができなくってしまうと判断されて、全工程が終了する。

次に、観察工程Ｓ３として、観察手段１２によって切削面Ｂ２を観察する。すなわち、包埋ブロックＢの切削面Ｂ２に、照明系１３である面発光源１５から平行光Ｌを照明し、撮影光学系１４のカメラ１７で撮影する。撮影して得られる画像は、切削面Ｂ２のうち、生体試料Ｓが露出している部分で有色に、また、その周りを覆っている包埋剤Ｂ１である部分は白色に撮影される。この際、照明系１３としてハーフミラー１６を設けることで、面発光源１５の照明を落射照明とし、ハーフミラー１６を透過した反射光の一部を受光して撮影することができる。このため、取得される画像を、生体試料Ｓが露出している部分と包埋剤Ｂ１である部分とでコントラストの著しい画像にすることができる。そして、撮影された画像を画像取得回路１８に送信して、画像取得回路１８において画像データＤとしてデータ化し、制御部９のコンピュータ１０に入力する。

次に、評価工程Ｓ４として、制御部９のコンピュータ１０において、入力された画像データＤに基づいて、切削面Ｂ２の良否を判断する。まず、取得された画像データＤにおいて、生体試料Ｓが露出している部分の識別を行う。この際、画像データＤの輝度情報をもとに二値化処理を行うことで、明暗データを作成する。これにより、生体試料Ｓが露出している部分は「黒」、包埋剤Ｂ１である部分は「白」となり、より明確に生体試料Ｓが露出している部分を識別することが可能となる。そして、この明暗データに基づいて、まず、生体試料Ｓが露出している部分があるかどうかの確認を行なう（ステップＳ４ａ）。この段階で、生体試料Ｓが露出している部分を確認できない場合には、まだ生体試料Ｓを含んだ部分を切削していないことになるので、再度粗削り工程Ｓ１を行う。また、生体試料Ｓが露出している部分が確認できた場合には、生体試料Ｓが露出している部分の面積である組織面積Ａを算出し、コンピュータ１０に記憶する（ステップＳ４ｂ）。

次に、組織面積Ａの面積増加率Ｒを算出し、面積増加率Ｒが予め決められた設定増加率Ｒｃ以下どうかの確認を行う（ステップＳ４ｃ）。面積増加率Ｒは、前回算出されてコンピュータ１０に記憶されている組織面積Ａに対する今回算出された組織面積Ａの比である。なお、最初に生体試料Ｓが露出している部分が確認された場合には、前回算出された組織面積Ａのデータは存在しないので、自動的に粗削り工程Ｓ１に戻って、再度粗削り工程Ｓ１、切削総量確認工程Ｓ２、観察工程Ｓ３及び評価工程Ｓ４が繰り返される。２回目以降は、前回の組織面積Ａがコンピュータ１０に記憶されているので、ステップＳ４ｃにおいて、算出される面積増加率Ｒと、設定増加率Ｒｃとの比較がなされる。そして、算出された面積増加率Ｒが設定増加率Ｒｃよりも大きい場合には、再度粗削り工程Ｓ１が行われる。

図３は、包埋ブロックＢの断面図を示しており、図４は、上記フローによって繰り返し粗削り工程Ｓ１が行われた際に、算出される組織面積Ａと切削総量Ｐｓとの関係の一例を表わすグラフである。図３に示すように、包埋ブロックＢに包埋されている生体試料Ｓは、人体や実験動物などの組織を切除したものであるので、その形状は丸みを帯びた塊状を呈している。このため、図３及び図４に示すように、切削面Ｂ２に露出する生体試料Ｓの組織面積Ａは、厚さ方向Ｙに一端面Ｂ３から中央に向って、切削総量Ｐｓが、Ｐｓ１、Ｐｓ２、Ｐｓ３、Ｐｓ４と増加するに従って、組織面積ＡはＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と漸増し、ある位置（切削総量Ｐｓｍａｘで、最大の組織面積Ａｍａｘとなる。そして、さらに、切削していくと他端面Ｂ４向かって組織面積Ａは漸減していく。また、厚さ方向Ｙにおいて一端面Ｂ３から最大の組織面積Ａｍａｘとなる位置に向って、組織面積Ａの面積増加率Ｒは漸減して最大の組織面積Ａｍａｘとなる位置において組織面積Ａの面積増加率Ｒはゼロになる。

すなわち、算出された面積増加率Ｒが予め決められた設定増加率Ｒｃ以下となることで、その切削面Ｂ２における組織面積Ａは、最大の組織面積Ａに近い値を示していることを意味する。このため、制御部９は、面積増加率Ｒが設定増加率Ｒｃ以下となる時にその切削面Ｂ２を「良」と判断することで、包埋ブロックＢの厚さ方向Ｙで相対的に組織面積Ａを大きくして、観察に好適な生体試料Ｓを含んだ薄切片を作製することができる。なお、設定増加率Ｒｃは、設定送り量Ｐ同様に自由に設定可能な数値であり、設定増加率Ｒｃ及び設定送り量Ｐを小さくすることで、生体試料Ｓが最大の組織面積となる位置により近い位置で薄切片を作製することが可能となる。

そして、面積増加率Ｒが設定増加率Ｒｃよりも小さい場合には、形成された切削面Ｂ２を「良」と判断して、本削り工程Ｓ５に移行する。本削り工程Ｓ５においては、制御部９のコンピュータ１０によってＹステージ８の移動量を設定送り量Ｐから本削り量Ｑに変更し、包埋ブロックＢをＹ方向に移動させる。そして、図５に示すように、Ｘステージ５を移動させることによって、カッター４で包埋ブロックＢを所定の厚さの薄切片Ｔとなるように薄切することで、組織面積Ａを大きくして観察に好適な生体試料Ｓを含んだ薄切片Ｔを作製することができる。

以上のように、この薄切片作製装置１によれば、切削手段３で切削した包埋ブロックＢの切削面Ｂ２を観察する観察手段１２及びその観察データである画像データＤに基づいて切削面Ｂ２の良否を判断する制御部９を備えることで、順次粗削り工程Ｓ１を行って、その切削面Ｂ２を観察工程Ｓ３で観察し、その観察データである画像データＤに基づいて評価工程Ｓ４で切削面Ｂ２の良否を判断することができる。このため、自動的に観察に好適な生体試料Ｓを含む切削面Ｂ２で薄切片を作製することができる。また、観察データを撮影光学系１４で撮影された画像データＤとすることで、生体試料Ｓが露出している部分と、包埋剤Ｂ１である部分との色彩が異なることに基づいて、生体試料Ｓを識別することができ、さらにこれを二値化処理した明暗データとすることでより正確に識別することができる。また、粗削り工程Ｓ１において切削される毎に、組織面積Ａを算出し、さらに面積増加率Ｒを算出することで、前回算出された組織面積Ａとを比較することができ、包埋ブロックＢの厚さ方向Ｙで相対的にかつ定量的に切削面Ｂ２の良否を判断することができる。このため、包埋ブロックＢに包埋されている生体試料Ｓは、包埋ブロックＢ毎にその大きさ、種類が異なっているが、包埋ブロックＢ毎に、組織面積Ａをできる限り大きくするように自動的に切削面Ｂ２を決定して、観察に好適な生体試料Ｓを含んだ薄切片Ｔを作製することができる。

（第２の実施形態）
図１及び図６は、この発明に係る第２の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１に示すように、この実施形態の薄切片作製装置２０において、コンピュータ１０には、粗削りを行う際のＹステージ８の設定送り量Ｐとして、第一の設定送り量Ｐ１と、第二の設定送り量Ｐ２が設定されている。第二の設定送り量Ｐ２は、第一の設定送り量Ｐ１よりも小さい移動量に設定されており、本実施形態においては、第一の設定送り量Ｐ１が１００μｍに、第二の設定送り量Ｐ２が２０μｍに設定されている。そして、粗削り工程は、第一の設定送り量Ｐ１で行う第一の粗削り工程Ｓ１１と、第二の設定送り量Ｐ２で行う第二の粗削り工程Ｓ１５とで構成されている。また、評価工程も対応して、第一の粗削り工程Ｓ１１と対応する第一の評価工程Ｓ１４と、第二の粗削り工程Ｓ１５と対応する第二の評価工程Ｓ１８とで構成されている。また、制御部９のコンピュータ１０には、第一の評価工程Ｓ１４において切削面Ｂ２の良否を判断する場合の第一の設定増加率Ｒｃ１と、第二の評価工程Ｓ１８において切削面Ｂ２の良否を判断する場合の第二の設定増加率Ｒｃ２とが設定されており、第一の設定増加率Ｒｃ１に対して第二の設定増加率Ｒｃ２の方が小さい値に設定されている。

すなわち、図６に示すように、まず、第一の粗削り工程Ｓ１１として、制御部９のコンピュータ１０の制御のもと、ステージコントローラ１１によってＹステージ８を駆動させて、包埋ブロックＢを第一の設定送り量Ｐ１（１００μｍ）だけＹ方向に移動させる（ステップＳ１１ａ）。そして、さらに、ステージコントローラ１１によってＸステージ５を駆動させることで、第一の設定送り量Ｐ１と対応する厚さ（１００μｍ）だけカッター４によって包埋ブロックＢが切削される。（ステップＳ１ｂ）。この際、第１の実施形態の際の設定送り量Ｐ（２０μｍ）よりも大きな移動量であるので、効率良く包埋ブロックＢを切削して生体試料Ｓを露出させることができる。

次に、切削総量確認工程Ｓ１２として、制御部９のコンピュータ１０は、包埋ブロックＢの切削総量Ｐｓが切削限界値Ｐｃ以下かどうかを確認する。切削総量Ｐｓが切削限界値Ｐｃを超えていない場合には、包埋ブロックＢは切削可能な状態であると判断されて次の工程に進む。切削総量Ｐｓが切削限界値Ｐｃを超えてしまった場合には、これ以上切削すると生体試料Ｓを含んだ薄切片を作製することができなくってしまうと判断されて、全工程が終了する。

次に、観察工程Ｓ３として、観察手段１２によって切削面Ｂ２を観察して、取得した画像データＤを制御部９のコンピュータ１０に入力する。次に、第一の評価工程Ｓ１４として、制御部９のコンピュータ１０において、入力された画像データＤに基づいて、撮影された切削面Ｂ２の良否を判断する。第１の実施形態同様に、取得された画像データＤの輝度情報をもとに二値化処理を行い、明暗データを作成する。そして、明暗データに基づいて、まず、生体試料Ｓが露出している部分があるかどうかの確認を行なう（ステップＳ１４ａ）。この段階で、生体試料Ｓが露出している部分を確認できない場合には、再度第一の粗削り工程Ｓ１１を行う。また、生体試料Ｓが露出している部分が確認できた場合には、生体試料Ｓが露出している部分の面積である組織面積Ａを算出し、コンピュータ１０に記憶する（ステップＳ１４ｂ）。

次に、組織面積Ａの面積増加率Ｒを算出し、面積増加率Ｒが予め決められた第一の設定増加率Ｒｃ１以下どうかの確認を行う（ステップＳ１４ｃ）。最初に生体試料Ｓが露出している部分が確認された場合には、前回算出された組織面積Ａのデータは存在しないので、自動的に第一の粗削り工程Ｓ１１に戻って、再度第一の粗削り工程Ｓ１１、切削総量確認工程Ｓ１２、観察工程Ｓ１３及び第一の評価工程Ｓ１４が繰り返される。２回目以降は、前回の組織面積Ａがコンピュータ１０に記憶されているので、ステップＳ１４ｃにおいて、算出される面積増加率Ｒと、第一の設定増加率Ｒｃ１との比較がなされる。そして、算出された面積増加率Ｒが第一の設定増加率Ｒｃ１よりも大きい、すなわち切削面Ｂ２を「否」と判断した場合には、再度粗削り工程Ｓ１が行われる。また、第一の評価工程Ｓ１４において、算出された面積増加率Ｒが第一の設定増加率Ｒｃ１よりも小さい、すなわち切削面Ｂ２を「良」と判断した場合には、第二の粗削り工程Ｓ１５に移行する。

第二の粗削り工程Ｓ１５においては、Ｙステージ８の移動量を第二の設定送り量Ｐ２（２０μｍ）に再設定して、包埋ブロックＢを切削する。この際、第二の設定送り量Ｐ２（２０μｍ）が、第一の設定送り量Ｐ１（１００μｍ）よりも小さい移動量に設定されていることで、精度良く包埋ブロックＢを切削することができる。そして、同様に、切削総量確認工程Ｓ１６で切削総量Ｐｓが切削限界値Ｐｃを超えていないかどうか確認し、超えていない場合は、観察工程Ｓ１７で切削面Ｂ２を観察する。次に、第二の評価工程Ｓ１８として、制御部９のコンピュータ１０によって画像データＤから明暗データを作成し、生体試料Ｓが露出している部分があるかどうかの確認を行なう（ステップＳ１８ａ）。生体試料Ｓが露出している部分が確認できた場合には、生体試料Ｓが露出している部分の面積である組織面積Ａを算出し、コンピュータ１０に記憶する（ステップＳ１８ｂ）。

次に、算出された組織面積Ａと、前回算出された組織面積Ａとから面積増加率Ｒを算出して、第二の設定増加率と比較する（ステップＳ１８ｃ）。なお、最初の第二の評価工程Ｓ１８においては、最後の第一の評価工程Ｓ１４で算出された組織面積Ａを前回の組織面積Ａとして算出する。そして、算出された面積増加率Ｒが第二の設定増加率Ｒｃ２よりも大きい場合には、切削面Ｂ２を「否」と判断して、再度第二の粗削り工程Ｓ１５、切削総量確認工程Ｓ１６、観察工程Ｓ１７及び第二の評価工程Ｓ１８を繰り返す。また、算出された面積増加率Ｒが第二の設定増加率Ｒｃ２よりも小さくなった場合には、その切削面Ｂ２を「良」と判断して、本削り工程Ｓ５に移行する。

以上のように、本実施形態の薄切片作製装置２０においては、第一の粗削り工程として第一の設定送り量によって効率良く包埋ブロックを切削していくことができる。そして、第一の評価工程Ｓ１４で切削面Ｂ２を「良」と判断した場合には、次に第二の粗削り工程Ｓ１５として第一の設定送り量Ｐ１よりも小さい移動量である第二の設定送り量Ｐ２に再設定することで、精度良く生体試料Ｓの観察に適した切削面Ｂ２を確認することができる。また、第一の設定送り量よりも小さい移動量である第二の設定送り量に設定することで、一回の切削において切削される包埋ブロックの厚さを薄くすることができ、切削抵抗が小さくなる。このため、組織の抜け落ち等の恐れの無い良好な切削面とすることができ、次工程の本削り工程において、より良好な薄切片を作製することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

なお、本実施形態においては、切削面Ｂ２の良否は、前後で算出された組織面積Ａの比である面積増加率Ｒと設定増加率Ｒｃとの比較によって判断されるものとしたがこれに限るものでは無い。例えば、制御部９が、前回算出された組織面積Ａに対する今回算出された組織面積Ａの差分である面積増加量が、予め決められた設定増加量以下である場合に、切削面を「良」と判断するものとしても良い。設定増加率Ｒｃと同様に、厚さ方向に一端面から最大の組織面積Ａｍａｘとなる位置に向って、組織面積Ａの面積増加量は漸減して、最大の組織面積Ａｍａｘとなる位置において組織面積Ａの面積増加量はゼロになる。このため、制御部９によって組織面積Ａの面積増加量を算出し、予め決められた設定増加量と比較することによって、最大の組織面積Ａとなる位置に近接した位置で、薄切片を作製することができる。また、上記の面積増加量を設定送り量で除した面積変化率に基づいて切削面Ｂ２の良否を判断するものとしても良い。この場合には、設定送り量を途中で変化させたとしても、継続して同一の判断基準で判断することができる利点を有する。さらに、上記の面積増加率、面積増加量などによる切削面の判断方法は、前後の組織面積の比較に基づいてなされるものであるが、例えば、必要とされる組織面積の絶対量を規定する必要がある場合などでは、その規定量と算出された組織面積を直接比較して判断するものとしても良い。

また、上記のように、制御部９は、画像データＤ中の生体試料Ｓが露出している部分の組織面積Ａに基づいて切削面Ｂ２の良否が判断されるものとしが、これに限るものでは無い。例えば、生体試料Ｓが露出している部分について、前後で得られた画像データＤによってパターンマッチングを行うものとしても良い。この場合には、取得した画像データＤをあるサイズに区分けして、それぞれ区分けした部分毎に、前後の画像データＤで像が一致するかどうか判断する。そして、像が一致していない部分が全体に対してどの程度あるかどうか判断し、その割合がある値以内であれば、その切削面Ｂ２を「良」、ある値を越していれば、その切削面Ｂ２を「否」と判断すれば良い。

また、観察手段において、照明系の光源は、面発光源１５であるものとしたが、例えば、点光源からの光をピンホール及びコリメータレンズを通過させて平行光に変換するものとしても良い。また、平行光に限らず、散乱光を照射して切削面Ｂ２を観察するものとしても、切削面Ｂ２の良否を判断することは可能である。また、切削手段３は、Ｘステージ５を備え、カッター４に対して包埋ブロックＢを切削方向Ｘに移動させるものとし、送り手段は、Ｙステージ８を備え、カッター４に対して包埋ブロックＢを厚さ方向Ｙに移動させるものとしたが、いずれもカッター４を移動させる構成としても同様の効果を有する。

この発明の第１の実施形態の薄切片作製装置の全体図である。 この発明の第１の実施形態の薄切片作製装置における薄切片作製のフロー図である。 この発明の第１の実施形態の包埋ブロックの断面図である。 この発明の第１の実施形態の組織面積と切削総量の関係を示すグラフである。 この発明の第１の実施形態の本削り工程における説明図である。 この発明の第２の実施形態の薄切片作製装置における薄切片作製のフロー図である。

符号の説明

１、２０ 薄切片作製装置
２ 試料台
３ 切削手段
４ カッター
５ Ｘステージ
８ Ｙステージ（送り手段）
９ 制御部
１２ 観察手段
１３ 照明系
１４ 撮影光学系
１５ 面発光源
１６ ハーフミラー
Ａ 組織面積
Ｂ 包埋ブロック
Ｂ２ 切削面
Ｐ 設定送り量
Ｐ１ 第一の設定送り量
Ｐ２ 第二の設定送り量
Ｑ 本削り量
Ｒ 面積増加率
Ｒｃ 設定増加率
Ｒｃ１ 第一の設定増加率
Ｒｃ２ 第二の設定増加率
Ｓ 生体試料
Ｔ 薄切片
Ｘ 切削方向
Ｙ 厚さ方向
Ｓ１ 粗削り工程
Ｓ３ 観察工程
Ｓ４ 評価工程
Ｓ５ 本削り工程
Ｓ１１ 第一の粗削り工程
Ｓ１３ 観察工程
Ｓ１４ 第一の評価工程
Ｓ１５ 第二の粗削り工程
Ｓ１７ 観察工程
Ｓ１８ 第二の評価工程
Ｓ１９ 本削り工程

Claims (6)

1. 生体試料が包埋された包埋ブロックを粗削り切削した後に本削り切削して、薄切片を作製する薄切片作製装置であって、
   前記包埋ブロックを所定の厚さで切削可能に、前記包埋ブロックに対してカッターを厚さ方向に所定の移動量だけ相対的に移動させる送り手段と、
   前記包埋ブロックに対して前記カッターを切削方向に相対的に移動させて、前記包埋ブロックを切削する切削手段と、
   該切削手段によって切削した前記包埋ブロックの切削面を観察し、観察データを取得する観察手段と、
   前記送り手段による前記移動量を前記粗削りに対応させた設定送り量に設定して、前記切削手段によって順次前記包埋ブロックを前記粗削り切削させていくとともに、取得した前記観察データに基づいて前記切削面の良否を判断し、前記切削面を良と判断した場合には、前記送り手段による前記移動量を、前記設定送り量から前記薄切片の厚さに対応した本削り量に変更して前記本削り切削させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、今回取得された前記観察データと前回取得された前記観察データとを取得し、これら前回及び今回取得された観察データに基づいて、前記切削面のうち、前記生体試料が露出している部分の面積である組織面積を算出し、今回算出された該組織面積と前回算出された前記組織面積とを比較して前記切削面の良否を判断することを特徴とする薄切片作製装置。
2. 請求項１に記載の薄切片作製装置において、
   前記制御部は、前回算出された前記組織面積に対する今回算出された前記組織面積の比である面積増加率が予め決められた設定増加率以下である場合に、前記切削面を良と判断することを特徴とする薄切片作製装置。
3. 請求項１に記載の薄切片作製装置において、
   前記制御部は、前回算出された前記組織面積に対する今回算出された前記組織面積の差分である面積増加量が予め決められた設定増加量以下である場合に、前記切削面を良と判断することを特徴とする薄切片作製装置。
4. 生体試料が包埋された包埋ブロックを粗削り切削した後に本削り切削して、薄切片を作製する薄切片作製方法であって、
   前記包埋ブロックを切削するカッターを厚さ方向に前記粗削りに対応させた設定送り量だけ相対的に移動させた後、前記包埋ブロックに対して前記カッターを切削方向に相対的に移動させることで前記包埋ブロックを前記粗削り切削する粗削り工程と、
   該粗削り工程で切削された前記包埋ブロックの切削面を観察して観察データを取得する観察工程と、
   該観察工程で取得された前記観察データに基づいて、前記切削面の良否を判断する評価工程と、
   前記包埋ブロックに対して前記カッターを厚さ方向に、作製する薄切片の厚さと対応する本削り量だけ相対的に移動させた後、前記包埋ブロックに対して前記カッター切削方向に相対的に移動させることで前記包埋ブロックを前記本削り切削する本削り工程と、を備え、
   前記評価工程は、今回取得された前記観察データと前回取得された前記観察データとを取得し、これら前回及び今回取得された観察データから、前記切削面のうち、前記生体試料が露出している部分の面積である組織面積を算出し、今回算出された該組織面積と前回算出された前記組織面積とを比較して前記切削面の良否を判断し、
   該評価工程において、前記切削面を否と判断した場合には、再度前記粗削り工程、前記観察工程及び前記評価工程を行い、前記切削面を良と判断した場合には、前記本削り工程に移行することを特徴とする薄切片の作製方法。
5. 請求項４に記載の薄切片の作製方法において、
   前記評価工程は、前回算出した前記組織面積に対する今回算出した前記組織面積の比である面積増加率が予め決められた設定増加率以下である場合に、前記切削面を良と判断することを特徴とする薄切片の作製方法。
6. 請求項４に記載の薄切片の作製方法において、
   前記評価工程は、前回算出した前記組織面積に対する今回算出した前記組織面積の差分である面積増加量が予め決められた設定増加量以下である場合に、前記切削面を良と判断することを特徴とする薄切片の作製方法。

Images