JP5017704B2 - 薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、生体試料が包埋された包埋ブロックを薄切して作製された薄切片をスライドガラス等の基板に転写して、薄切片標本を作製する薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法に関する。

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する方法の１つとして、該生体試料を極薄に薄切して各種の染色を施した後、顕微鏡観察によって検査する方法が知られている。この検査方法は、主に、新薬開発における臨床試験に先立つ検査の１つである、毒性検査や病理検査等を行う際に採られる手法として知られている。
この検査を行うにあたって一般的には、軟らかい組織や細胞の形態を壊さないように生体試料を薄切りするため、まず生体試料を予めパラフィン等の包埋材で包埋して包埋ブロックとしている。そして、この包埋ブロックを２μｍ〜５μｍ程度の厚さに薄くスライス（薄切）することで、薄切片を作製する。こうすることで、検査対象物が軟らかい組織等であっても、形態を壊さずに極薄にスライスすることができる。
そして、この薄切片を搬送した後、スライドガラス等の基板上に固定することで、薄切片標本とすることができる。通常、作業者は、この薄切片標本を顕微鏡観察することで、各種の検査を行っている。
また、例えば、前臨床試験においては、数百個の包埋ブロックから作製された膨大な数の薄切片を使用する場合がある。このため、作業者は、薄切片の作製に膨大な工数をとられていた。この工数を少しでも削減するために、薄切片作製における一連の工程を自動化し、連続して薄切片を作製することが試みられている。

例えば、特許文献１に記載の装置は、作製された薄切片を自動的に液槽に搬送する装置である。よって、この装置を利用することで、薄切片作製において薄切片を搬送する工数を減らすことができる。
特開平５−２７３０９４号公報

しかしながら、前述した従来の装置及び方法ではまだ以下の課題が残されていた。
初めに、高品質な薄切片標本を作製するためには、薄切片をスライドガラス等の基板ですくって該基板上に載置する際に、基板の向きと薄切片の向きとを一致させる必要があった。通常、この作業は作業者が行っている。

ここで、特許文献１に記載の装置においては、薄切片全体を完全に液面に浮かべているため、薄切片の配向が任意に変化する。そのため、該装置で作製された薄切片をスライドガラスに掬い取る作業は、作業者によって以下のように行われていた。即ち、まず、一旦水中に基板を入れた後、水面に浮かんでいる薄切片の向きに基板の向きを合わせながら薄切片の一部を基板に接触させる。そして、ゆっくりと基板を水中から引き上げることで、基板の向きと薄切片の向きとを合わせながら、基板上に薄切片を掬い取ることができるものであった。

このように、従来の装置においては、作業者が１枚１枚薄切片の向きを合わせる必要があるので、集中力を要し、非常に手間のかかる作業であった。特に、取り扱う薄切片の数が膨大である上、水面の揺らぎ等の影響を受けて薄切片の姿勢が容易に変化するので、作業者にかかる負担が大きいものであった。

即ち、特許文献１に記載されている装置を利用することで、薄切片の搬送における作業者の負担を若干減らすことができるが、薄切片を掬い取る作業については自動化を行うことが困難であった。つまり、ロボット等を利用して自動化を行う場合には、水面に浮かんだ薄切片の位置や向き等を常に確認し、これらの情報に基づいて基板の位置や向きを制御しながら薄切片を掬い取る等の複雑な制御を行う必要がある。ところが、これを行うには高度なプログラミング制御や複雑な機械的機構等が必要とされ、現実的に実現させることが難しいものであった。そのため、薄切片の向きを確認しながら該薄切片を基板上に載置する作業に関しては、かわらず作業者が行う必要があった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、簡単な構成で、薄切片を、基板に対して平行になるように薄切片の向きを配向制御しながら基板上に掬い取って薄切片標本を作製することができ、作業者にかかる負担を極力減らすことができる薄切片標本作製装置及び薄切片標本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薄切して作製され、搬送体の上面において矩形状の仮想平面内に接するように収まった状態で載置された後に搬送されてくる薄切片が該搬送体から離脱しながら液面上に浮かぶ際に、該薄切片を基板上に掬い取って薄切片標本を作製する薄切片標本作製装置であって、前記搬送体の進行方向側に配置され、貯留した液体に搬送体の端部が浸かった液槽と、前記基板を把持すると共に、搬送されてくる前記薄切片が収まる前記仮想平面の一辺に対して基板の横幅方向が平行になるように、該基板を前記液体に浸けた状態で前記搬送体の近傍に位置させる把持部と、該把持部を、把持している前記基板の横幅方向に対して平面視略垂直な引き上げ方向に沿って前記液体から斜めに引き上げる引き上げ機構と、前記引き上げ機構の作動タイミング及び引き上げ速度を制御する制御部と、を備え、前記把持部が、前記薄切片が前記搬送体から離脱して前記液体の液面に浮かび、前記薄切片が収まる前記仮想平面の一辺が前記基板の表面に接触したときに、前記薄切片の一部が前記搬送体の上面に残った状態であるように前記基板を把持し、前記制御部が、前記薄切片が前記搬送体から離脱して前記液体の液面に浮かび、前記薄切片が収まる前記仮想平面の一辺が前記基板の表面に接触したときに、前記搬送体によって前記薄切片が前記液面に搬送されることで生ずる前記基板に対する前記薄切片の相対的な移動が、前記基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向に沿ってのみ所定の移動速度で生じ、且つ該移動速度と、前記薄切片が前記引き上げ機構によって前記引き上げ方向に沿って引き上げられる引き上げ速度とが略等しくなるように、前記引き上げ機構を制御すること、を特徴とする。

また、本発明は、生体試料が包埋された包埋ブロックを薄切して作製され、搬送体の上面において矩形状の仮想平面内に接するように収まった状態で載置された後に搬送されてくる薄切片が該搬送体から離脱しながら液面上に浮かぶ際に、該薄切片を基板上に掬い取って薄切片標本を作製する薄切片標本作製方法であって、前記搬送体の進行方向側に配置され、貯留した液体に搬送体の端部が浸かった液槽内において、搬送されてくる薄切片が収まる仮想平面の一辺に対して基板の横幅方向が平行になるように該基板を液体に浸けた状態で搬送体の近傍に位置させる基板セット工程と、該基板セット工程後、前記薄切片を前記液槽に向けて搬送すると共に、該薄切片を搬送体から離脱させて前記液体の液面に浮かべる離脱工程と、該離脱工程で前記液面に浮かんだ前記薄切片が収まる前記仮想平面の一辺が前記基板の表面に接触したときに、前記基板を横幅方向に対して平面視略垂直な引き上げ方向に沿って前記液体から斜めに引き上げて薄切片を基板上に掬い取る引き上げ工程と、を備え、前記基板セット工程の際には、前記引き上げ工程において前記仮想平面の一辺が前記基板の表面に接触したときに前記薄切片の一部が前記搬送体の上面に残った状態であるように前記基板をセットし、前記引き上げ工程の際に、前記搬送体によって前記薄切片が前記液面に搬送されることで生ずる前記基板に対する前記薄切片の相対的な移動が、前記基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向に沿ってのみ所定の移動速度で生じ、且つ該移動速度と、前記薄切片が前記引き上げ機構によって前記引き上げ方向に沿って引き上げられる引き上げ速度とが略等しくなるように、前記基板の作動タイミング及び引き上げ速度を制御すること、を特徴とする。

この発明に係る薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法によれば、まず、搬送体の端部が浸かった液体に、基板を同様に浸けた状態で搬送体の近傍に位置させる基板セット工程を行う。この際、搬送されてくる薄切片が接するように収まった仮想平面の一辺（短辺或いは長辺）に対して、基板の横幅方向が平行になるように向きを調整した状態でセットする。
基板をセットした後、搬送体を作動させて、上面に置かれた薄切片を進行方向に沿って液槽まで搬送する。この際、搬送体は端部が液体に浸かっているので、液槽まで搬送されてきた薄切片は、液体に浸かった状態となる。これにより、薄切片は、搬送体から離脱して液体の液面に浮かんだ状態となる。すると、液面に浮かんだ薄切片の一部は、搬送体の近傍にセットされている基板の表面に付着する。しかも、この基板は、横幅方向が仮想平面の一辺に対して平行になるようにセットされており、且つ薄切片は仮想平面に接するように収まっているので、薄切片の一辺が基板の表面に付着する。このように、薄切片を搬送体から離脱させて液面に浮かべる離脱工程を行うことで、薄切片の一辺を基板の表面に付着させることができる。

そして、薄切片の一辺が基板の表面に付着したタイミングで、基板を液面から斜めに引き上げる引き上げ工程を行う。この引き上げ工程を行うことで、搬送体から徐々に離脱して液面に浮かび始める薄切片を、浮かんだそばから基板上に掬い取って転写することができる。その結果、基板上に薄切片を完全に掬い取って薄切片標本を作製することができる。

特に、前述した基板セット工程の際には、引き上げ工程において薄切片の一辺が基板の表面に接触したときに薄切片の一部が搬送体の上面に残った状態であるように、把持部が基板をセットする。従って、薄切片全体を完全に液面に浮かべることがないため、薄切片の配向が変化する前に基板に受け渡すことができる。これにより、引き上げ工程の際に、薄切片の配向が変化することがない。

更に、前述した引き上げ工程の際、薄切片の一辺が基板の表面に接触した時点で、引き上げ機構の作動タイミングと引き上げ速度を以下に示すように制御する。
即ち、搬送体によって薄切片が液面に搬送されることで生ずる基板に対する薄切片の相対的な移動が、基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向に沿ってのみ所定の移動速度で生じ、且つ該移動速度と、薄切片が引き上げ機構によって引き上げ方向に沿って引き上げられる引き上げ速度とが略等しくなるように制御する。
従って、まだ搬送体の上面に残っている薄切片の一部と、搬送体から離脱して基板の表面に既に転写された薄切片の一部とには、いずれも同一の基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向に沿って同一の移動速度が働く。また、基板に対して薄切片がこの方向以外に相対的に移動することは無い。

つまり、１枚の薄切片内において、まだ転写されていない一部と、既に転写された一部との間で移動速度及び移動方向の差が発生しない。更に、前述のように、薄切片の一辺が基板の横幅方向に平行な状態で転写されているので、基板と薄切片との位置関係は基板の横幅方向において変わることはない。従って、薄切片を基板に沿って平行に掬い上げることが可能となる。

前述したように、この発明に係る薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法によれば、薄切片の向きを基板に対して平行にした状態で、該薄切片を掬い取ることができる。即ち、薄切片の向きを自動的に配向制御した状態で掬い取ることができるので、高品質な薄切片標本を作製することが可能となる。
また、引き上げ機構を作動させるだけの簡単な構成であり、薄切片の向きを毎回確認して、これに対応した制御を行うといった複雑な制御とは異なるので、構成の簡略化を図ることができ、低コストで実現することができる。
また、作業者は従来のように薄切片の向きを確認しながら該薄切片を掬い取る必要がないので、作業者にかかる負担を大幅に軽減でき、作業効率を向上することができる。更に、薄切片を液面上から掬い取る際に、薄切片を液体の表面張力を利用して伸展させることができる。この点においても、高品質化を図ることができる。

また、上記本発明における薄切片標本作製装置において、前記搬送体と前記把持部とを前記液面に平行な面内に沿って相対的にスライド移動させるスライド機構を備え、前記制御部は、前記スライド機構の作動タイミング、スライド方向及びスライド速度を制御することで、前記基板に対する前記薄切片の相対的な移動を制御すること、が好ましい。

また、上記本発明における薄切片標本作製方法において、前記引き上げ工程の際に、前記搬送体と、前記基板を把持する把持部と、を前記液面に平行な面内に沿って相対的にスライド移動させ、該スライド移動の作動タイミング、スライド方向及びスライド速度を制御することで、前記基板に対する前記薄切片の相対的な移動を制御すること、が好ましい。

この発明に係る薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法によれば、制御部は、引き上げ工程の際に、搬送体と基板を把持する把持部とを液面に平行な面内に沿って相対的にスライド移動させるスライド機構の作動タイミング、スライド方向及びスライド速度を制御する。
更に、制御部は、スライド機構を制御することで、基板に対する薄切片の相対的な移動を制御する。即ち、制御部は、搬送体によって薄切片が液面に搬送されることで生ずる基板に対する薄切片の相対的な移動が、基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向に沿ってのみ所定の移動速度で生じ、且つ該移動速度と、薄切片が引き上げ機構によって引き上げ方向に沿って引き上げられる引き上げ速度とが略等しくなるように制御する。つまり、制御部は、スライド機構を制御することで、基板に対する薄切片の相対的な移動において、基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向以外に沿って生じる移動を相殺し、且つ基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向に沿って生じる移動の移動速度を調整する。

従って、この発明に係る薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法によれば、スライド機構を作動させるだけの簡単な構成であり、薄切片の向きを毎回確認して、これに対応した制御を行うといった複雑な制御とは異なるので、構成の簡略化を図ることができ、より低コストで高品質な薄切片標本を作製することができる。

また、上記本発明における薄切片標本作製装置において、前記制御部は、前記搬送体を前記薄切片の一辺に沿ってスライドさせるように、前記スライド機構を移動させること、が好ましい。

また、上記本発明における薄切片標本作製方法において、前記引き上げ工程の際に、前記搬送体を前記薄切片の一辺に沿ってスライドさせること、が好ましい。

この発明に係る薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法によれば、引き上げ工程の際、制御部によって、搬送体を薄切片の一辺に沿ってスライドさせるように、スライド機構を移動させる。これにより、制御部により速度制御をする際に、搬送体の進行方向に対しての薄切片の傾きがわかれば制御することができる。よって、制御部での演算を簡単に行うことができる。

また、上記本発明における薄切片標本作製装置において、前記制御部は、前記搬送体を前記進行方向と略垂直な方向に沿ってスライドさせるように、前記スライド機構を移動させること、が好ましい。

また、上記本発明における薄切片標本作製方法において、前記引き上げ工程の際に、前記搬送体を前記進行方向と略垂直な方向に沿ってスライドさせること、が好ましい。

この発明に係る薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法によれば、引き上げ工程の際、制御部によって、搬送体を進行方向と略垂直な方向に沿ってスライドさせるように、スライド機構を移動させる。これにより、制御部により速度制御をする際に、搬送体の進行方向に対しての薄切片の傾きがわかれば制御することができる。よって、制御部での演算を簡単に行うことができる。

本発明の薄切片標本作製装置及び薄切片標本作製方法によれば、簡単な構成で、搬送体に対して薄切片を、基板に対して平行になるように薄切片の向きを配向制御しながら基板上に掬い取って薄切片標本を作製することができ、作業者にかかる負担を極力減らすことができる。

以下、本発明に係る薄切片標本作製装置１の一実施形態を、図１から図１１を参照して説明する。この薄切片標本作製装置１は、生体試料Ｓが包埋された包埋ブロックＢを薄切して作製され、無端ベルト（搬送体）２０の上面２０ａに進行方向Ｔに対して斜めになった状態で搬送されてくる平面視矩形状の薄切片Ｍが該無端ベルト２０から離脱しながら液面２ｂ上に浮かぶ際に、該薄切片Ｍをスライドガラス（基板）Ｇ上に掬い取って薄切片Ｍを作製する装置である。

初めに、包埋ブロックＢは、図１に示すように、ホルマリン固定された生体試料Ｓ内の水分をパラフィン置換した後、さらに周囲をパラフィン等の包埋剤Ｎによってブロック状に固めたものである。これにより、生体試料Ｓがパラフィン内に包埋された状態となっている。なお、生体試料Ｓとしては、例えば、人体や実験動物等から取り出した臓器等の組織であり、医療分野、製薬分野、食品分野、生物分野等で適時選択させるものである。
また、薄切片Ｍは、この包埋ブロックＢを図示しない切断刃によって、例えば３μｍ〜５μｍの極薄に薄切することで矩形状に作製されたものである。なお、以降の図面では、説明を平易に行うため、薄切片Ｍにおける生体試料Ｓの図示を省略する。

本実施形態の薄切片標本作製装置１は、図２に示すように、無端ベルト２０の進行方向Ｔ側に配置され、貯留した液体２ａに無端ベルト２０の一端側（端部）が浸かった液槽２と、スライドガラスＧを把持すると共に、搬送されてくる薄切片Ｍの一辺に対してスライドガラスＧの横幅方向Ｗが平行になるように、該スライドガラスＧを液体２ａに浸けた状態で無端ベルト２０の近傍に位置させる把持ロボット（把持部）３と、該把持ロボット３を、把持しているスライドガラスＧの長手方向に沿って液体２ａから斜めに引き上げる引き上げ機構４と、無端ベルト２０を液面２ｂに平行な面内に沿ってスライド移動させるスライド機構５と、引き上げ機構４及びスライド機構５の作動タイミングを制御すると共に、引き上げ機構４の引き上げ速度Ｖ４、スライド機構５のスライド方向Ｘ及びスライド速度Ｖ２を制御する制御部６と、を備えている。

液槽２は、所定の液体２ａを貯留している。該液体２ａは、無端ベルト２０の一端及びスライドガラスＧを浸けたときに底面に達しない深さだけ、液槽２に貯留されている。液体２ａとしては、例えば、水、お湯などが挙げられる。また、液槽２は、図４に示すように、後述するスライド方向Ｘ及び引き上げ方向Ｙに沿って無端ベルト２０及び把持ロボット３が移動するときに干渉しないように、両方向（スライド方向Ｘ及び引き上げ方向Ｙ）に十分広く設計されている。
また、無端ベルト２０は、図３に示すように、液槽２に浸かった一端側のローラ２０ｂと、図示しない他端側のローラとに、液槽２内の液体２ａの液面２ｂに対して、搬送傾斜θ１だけ傾いた状態で巻回されている。各ローラは、図４に示すように、各ローラの両端に平行に配置された１対のフレーム２０ｃによって、回転自在に軸止されている。そして、無端ベルト２０は、図示しない他端側のローラが走行部によって回転されることで、他端側から一端側へ向かう進行方向Ｔに沿って搬送速度Ｖ１で無限走行する。無端ベルト２０の上面２０ａには、図示しない切断刃によって包埋ブロックＢから切断された薄切片Ｍが、進行方向Ｔに対して搬送角度θ２だけ斜めになった状態で搬送されてくるようになっている。

ところで、液槽２の隣には、図２に示すように、未使用のスライドガラスＧを予め複数枚収納するスライドガラス収納棚９ａと、スライドガラスＧ上に薄切片Ｍが転写された薄切片Ｍを複数枚収納する薄切片標本収納棚９ｂとが順に設けられている。

把持ロボット３は、図２に示すように、一定距離離間した状態で平行に配されると共に、互いの距離を接近離間自在に調整可能な一対のアーム３ａを有する。また、把持ロボット３は、鉛直方向であるＺ軸回り、及びＺ方向に直交する一軸回りにそれぞれ回転可能な状態で、後述する水平ステージ４１に取り付けられている。
即ち、把持ロボット３は、一対のアーム３ａを接近離間させることによってスライドガラスＧの端部を挟持しながら、Ｚ軸回りに回転させることによって搬送されてくる薄切片Ｍの一辺に対してスライドガラスＧの横幅方向Ｗが平行になるように調整可能である。

また、把持ロボット３が取り付けられている水平ステージ４１は、図４に示すように、無端ベルト２０の進行方向Ｔに対して平面視、搬送角度θ２だけ傾いた後述する引き上げ方向Ｙ沿った状態で水平方向に延びた水平ガイドレール４２に取り付けられている。水平ガイドレール４２の直下には、図２に示すように、スライドガラス収納棚９ａ及び薄切片標本収納棚９ｂが配置されている。水平ステージ４１は、水平ガイドレール４２に沿って移動することで、水平方向に沿って移動可能である。更に、水平ガイドレール４２は、昇降ステージ４３に取り付けられている。そして、この昇降ステージ４３は、Ｚ軸方向に延びたＺ軸ガイドレール４４に取り付けられており、水平ステージ４１と同様に、Ｚ軸ガイドレール４４に沿って移動することで、Ｚ軸方向に沿って移動可能である。

即ち、昇降ステージ４３と水平ステージ４１とを適宜作動させることで、水平ステージ４１に取り付けられている把持ロボット３によって、スライドガラス収納棚９ａから未使用のスライドガラスＧを把持することができる。そして、スライドガラスＧを液槽２内の液体２ａに浸けた後、液槽２内に浮いている薄切片Ｍを、把持したスライドガラスＧ上に転写して、スライドガラスＧの長手方向に沿って液体２ａから斜めに引き上げながら掬い上げることで薄切片Ｍを作製することができるようになっている。更には、作製した薄切片Ｍを薄切片標本収納棚９ｂに収納することができるようになっている。これについては、後に詳細に説明する。
つまり、前述した水平ステージ４１、水平ガイドレール４２、昇降ステージ４３及びＺ軸ガイドレール４４は、引き上げ機構４を構成している。なお、引き上げ機構４は、制御部６によって後述するように制御される。

スライド機構５は、図４に示すように、フレーム２０ｃを介して、無端ベルト２０が巻回されている各ローラを、液面２ｂと平行な面内で進行方向Ｔと略垂直なスライド方向Ｘに沿って移動させる機構である。スライド機構５としては、例えば、フレーム２０ｃを支持する図示しない筐体と、該筐体を支持する図示しないステージを設け、ステージをサーボモータで移動させる機構などが挙げられる。なお、スライド機構５は、制御部６によって後述するように制御される。

制御部６は、引き上げ機構４及びスライド機構５の作動タイミングを制御すると共に、引き上げ機構４の引き上げ速度Ｖ４及びスライド機構５のスライド速度Ｖ２を以下に示すように制御する。
即ち、制御部６は、図５に示すように、無端ベルト２０によって薄切片Ｍが液面２ｂに搬送されることで生ずるスライドガラスＧに対する薄切片Ｍの相対的な移動が、スライドガラスＧの横幅方向Ｗに対して平面視略垂直な方向に沿ってのみ所定の移動速度Ｖ３で生じ、且つ該移動速度Ｖ３と、薄切片Ｍが引き上げ機構４によって引き上げ方向Ｙに沿って引き上げられる引き上げ速度Ｖ４とが略等しくなるように、薄切片Ｍの一辺がスライドガラスＧの表面に付着したタイミングで、引き上げ機構４及びスライド機構５を制御する。以下に詳細を説明する。

まず、制御部６は、引き上げ機構４及びスライド機構５の作動タイミングを検出する。作動タイミングは、薄切片Ｍの一辺が接触したタイミングである。検出方法としては、例えば、無端ベルト２０に薄切片Ｍを載置したタイミングを起点として、無端ベルト２０の搬送速度Ｖ１と、無端ベルト２０が薄切片Ｍを搬送する距離と、薄切片Ｍの大きさと、把持ロボット３によって把持されているスライドガラスＧの位置とからタイミングを演算して求める方法がある。また、図示しない光センサを配置し、所定の位置で薄切片Ｍを検出し、無端ベルト２０の搬送速度Ｖ１と、把持ロボット３によって把持されているスライドガラスＧの位置とからタイミングを演算する方法などでもかまわない。

そして、薄切片ＭとスライドガラスＧとの接触を検出した制御部６は、移動速度Ｖ３と、引き上げ速度Ｖ４とが略等しくなるように、引き上げ機構４とスライド機構５とを制御する。より具体的には、引き上げ機構４の水平ステージ４１及び昇降ステージ４３をそれぞれ水平ガイドレール４２及びＺ軸ガイドレール４４に沿って移動させ、スライドガラスＧと液面２ｂとがなす基板傾斜θ３だけ水平方向に対して斜めに引き上げる。即ち、引き上げ方向Ｙは、水平方向から基板傾斜θ３だけ傾いている。また、並行して、スライド機構５を作動させ、無端ベルト２０をスライド方向Ｘにスライドさせる。そして、スライド速度Ｖ２と引き上げ速度Ｖ４のそれぞれの速さを、搬送角度θ２を用いて、｜Ｖ２｜＝｜Ｖ１｜ｃｏｓθ２／ｓｉｎθ２、｜Ｖ４｜＝｜Ｖ３｜＝｜Ｖ１｜／ｓｉｎθ２、にそれぞれ制御する。

上記に示したようにスライド速度Ｖ２を制御することで、無端ベルト２０によって薄切片Ｍが液面２ｂに搬送されることで生ずるスライドガラスＧに対する薄切片Ｍの相対的な移動が、搬送速度Ｖ１とスライド速度Ｖ２との差分である、スライドガラスＧの横幅方向Ｗに対して平面視略垂直な方向に沿った移動速度Ｖ３に制御される。また、該移動速度Ｖ３に合わせて、引き上げ速度Ｖ４が制御される。
つまり、制御部６は、スライド機構５及び引き上げ機構４を制御することで、スライドガラスＧに対する薄切片Ｍの相対的な移動において、スライドガラスＧの横幅方向Ｗに対して平面視略垂直な方向以外に沿って生じる移動をスライド速度Ｖ２によって相殺し、且つスライドガラスＧの横幅方向Ｗに対して平面視略垂直な方向に沿って生じる移動における移動速度Ｖ３と、引き上げ速度Ｖ４とが等しくなるように調整する。
なお、前述のように、制御部６は搬送傾斜θ１及び基板傾斜θ３に関係なく、搬送角度θ２にのみ依存させてスライド速度Ｖ２と引き上げ速度Ｖ４とを設定することができる。

次に、本実施形態の薄切片標本作製装置１を用いた薄切片Ｍの作製方法について説明する。図６は、本発明に係る薄切片Ｍの作製方法を示すフローチャートである。
まず、液槽２内の液体２ａに把持ロボット３によってスライドガラスＧを浸ける基板セット工程Ｓ１を行う。まず、把持ロボット３は、スライドガラス収納棚９ａに収納されている未使用のスライドガラスＧを１枚把持する。即ち、水平ステージ４１と昇降ステージ４３とをそれぞれ水平ガイドレール４２及びＺ軸ガイドレール４４とに沿って移動させ、水平ステージ４１に取り付けられている把持ロボット３をスライドガラス収納棚９ａのスライドガラスＧに対して位置決めし、把持ロボット３の一対のアーム３ａを互いに接近させることで、スライドガラスＧを把持する。そして、引き上げ機構４を同様に制御し、把持したスライドガラスＧを液槽２内の液体２ａに浸ける。この際、引き上げ機構４は、スライドガラスＧを無端ベルト２０の近傍に位置させると共に、搬送されてくる薄切片Ｍの一辺に対して、スライドガラスＧの横幅方向Ｗが平行になるように向きを調整した状態でスライドガラスＧをセットする。

基板セット工程Ｓ１と並行して、図示しない切断刃によって包埋ブロックＢから切断された薄切片Ｍを無端ベルト２０の上面２０ａに進行方向Ｔに対して搬送角度θ２だけ斜めになった状態で載置する。続いて、図示しない走行部を駆動させることにより、無端ベルト２０を進行方向Ｔに搬送速度Ｖ１で走行させ、上面２０ａに載置された薄切片Ｍを液槽２に向けて搬送する。

そして、薄切片Ｍの搬送と連続的に離脱工程Ｓ２を行う。即ち、図７及び図８に示すように、無端ベルト２０は一端側が液体２ａに浸かっているので、液槽２まで搬送されてきた薄切片Ｍは、液体２ａに浸かった状態となる。これにより、薄切片Ｍは、無端ベルト２０から離脱して液体２ａの液面２ｂに浮かんだ状態となる。無端ベルト２０から離脱した薄切片Ｍは、液体２ａに浮かびながら、液体２ａの表面張力によって伸展される。

無端ベルト２０が更に走行を続けると、液面２ｂに浮かんだ薄切片Ｍの一部は、無端ベルト２０の近傍にセットされているスライドガラスＧの表面に付着する。しかも、このスライドガラスＧは、基板セット工程Ｓ１において、横幅方向Ｗが薄切片Ｍの一辺に対して平行になるようにセットされているので、薄切片Ｍの一辺がスライドガラスＧの表面に付着する。このように、薄切片Ｍを無端ベルト２０から離脱させて液面２ｂに浮かべる離脱工程Ｓ２を行うことで、薄切片Ｍの一辺をスライドガラスＧの表面に付着させることができる。

続いて、引き上げ工程Ｓ３を行う。即ち、まず、制御部６が、前述の方法により、スライドガラスＧの表面に、離脱工程Ｓ２で液面２ｂに浮かんだ薄切片Ｍの一辺が接触したタイミングを検出する。そして、検出と共に、図９から図１１に示すように、スライドガラスＧを液面２ｂから斜めに引き上げる。即ち、水平ステージ４１及び昇降ステージ４３をそれぞれ水平ガイドレール４２及びＺ軸ガイドレール４４に沿って移動させることで、スライドガラスＧを基板傾斜θ３だけ斜めに引き上げる。これにより、無端ベルト２０から徐々に離脱して液面２ｂに浮かび始める薄切片Ｍを、浮かんだそばからスライドガラスＧ上に掬い取って転写することができる。その結果、スライドガラスＧ上に薄切片Ｍを完全に掬い取って薄切片標本Ｈを作製することができる。

また、特に、基板セット工程Ｓ１の際には、引き上げ工程Ｓ３において薄切片Ｍの一辺がスライドガラスＧの表面に接触したときに薄切片Ｍの一部が無端ベルト２０の上面２０ａに残った状態であるようにスライドガラスＧをセットする。従って、薄切片Ｍ全体を完全に液面２ｂに浮かべることがないため、薄切片Ｍの配向が変化する前にスライドガラスＧに受け渡すことができる。これにより、引き上げ工程Ｓ３の際に、薄切片Ｍの配向が変化することがない。

更に、引き上げ工程Ｓ３の際、制御部６がスライドガラスＧと薄切片Ｍとの接触を検出した時点で、引き上げ機構４の作動と共に、スライド機構５を作動させ、無端ベルト２０をスライド方向Ｘに沿ってスライド移動させる。即ち、スライド機構５は、フレーム２０ｃを介して、無端ベルト２０が巻回されている各ローラを、スライド方向Ｘに沿ってスライド移動させる。
この際、制御部６は、無端ベルト２０によって薄切片Ｍが液面２ｂに搬送されることで生ずるスライドガラスＧに対する薄切片Ｍの相対的な移動が、スライドガラスＧの横幅方向Ｗに対して平面視略垂直な方向に沿ってのみ所定の移動速度Ｖ３で生じ、且つ該移動速度Ｖ３と、薄切片Ｍが引き上げ機構４によって引き上げ方向Ｙに沿って引き上げられる引き上げ速度Ｖ４とが略等しくなるように、引き上げ機構４とスライド機構５とを制御する。
従って、図５に示すように、まだ無端ベルト２０の上面２０ａに残っている薄切片Ｍの一部Ｐ１と、無端ベルト２０から離脱して、スライドガラスＧの表面に既に転写された薄切片Ｍの一部Ｐ２とには、いずれも同一のスライドガラスＧの横幅方向Ｗに対して平面視略垂直な方向に沿って同一の移動速度Ｖ３が働く。また、スライドガラスＧに対して薄切片Ｍがこの方向以外に相対的に移動することは無い。

即ち、１枚の薄切片Ｍ内において、まだ転写されていない一部Ｐ１と、既に転写された一部Ｐ２との間で移動速度及び移動方向の差が発生しない。更に、前述のように、薄切片Ｍの一辺がスライドガラスＧの横幅方向Ｗに平行な状態で転写されているので、スライドガラスＧと薄切片Ｍとの位置関係は、スライドガラスＧの横幅方向Ｗにおいて変わることはない。従って、薄切片Ｍが斜めになった状態で無端ベルト２０によって搬送されてきたとしても、薄切片ＭをスライドガラスＧの長手方向に沿って平行に掬い上げることが可能となる。

最後に、引き上げた薄切片Ｍは、引き上げ機構４によって、薄切片標本収納棚９ｂに収納される。即ち、スライド機構５の作動と共に、水平ステージ４１及び昇降ステージ４３をそれぞれ水平ガイドレール４２及びＺ軸ガイドレール４４に沿って移動させ、薄切片標本収納棚９ｂの所定の位置に把持ロボット３を位置決めし、一対のアーム３ａの挟持を開放して、薄切片Ｍを収納する。

前述したように、この発明に係る薄切片標本作製装置１及び薄切片標本作製方法によれば、無端ベルト２０に対して斜めになった状態で搬送されてくる薄切片Ｍを、該薄切片Ｍの向きをスライドガラスＧに対して平行にした状態で掬い取ることができる。即ち、薄切片Ｍの向きを自動的に配向制御した状態で掬い取ることができるので、高品質な薄切片標本Ｈを作製することが可能となる。
また、引き上げ機構４及びスライド機構５を作動させるだけの簡単な構成であり、薄切片Ｍの向きを毎回確認して、これに対応した制御を行うといった複雑な制御とは異なるので、構成の簡略化を図ることができ、低コストで実現することができる。
また、作業者は従来のように薄切片Ｍの向きを確認しながら該薄切片Ｍを掬い取る必要がないので、作業者にかかる負担を大幅に軽減でき、作業効率を向上することができる。更に、薄切片Ｍを液面２ｂ上から掬い取る際に、薄切片Ｍを液体２ａの表面張力を利用して伸展させることができる。この点においても、高品質化を図ることができる。

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。

例えば、本実施形態において、スライド方向Ｘは、液槽２内の液体２ａの液面２ｂに平行な面内で進行方向Ｔと略垂直な方向としてスライド機構５を作動させたが、これに限らない。例えば、薄切片Ｍの一辺に沿ったスライド方向Ｘ１（即ち、スライドガラスＧの横幅方向Ｗ）に沿って搬送させてもかまわない。この場合、図１２に示すように、制御部６は、スライド速度Ｖ２１と引き上げ速度Ｖ４１のそれぞれの速さを、搬送角度θ２を用いて、｜Ｖ２１｜＝｜Ｖ１｜ｃｏｓθ２、｜Ｖ４１｜＝｜Ｖ３１｜＝｜Ｖ１｜ｓｉｎθ２、にそれぞれ制御する。
また、スライド方向Ｘは、これら以外の方向でもかまわない。その場合、制御部６によって、別の演算方法にてスライド機構５及び引き上げ機構４の速度制御をする必要がある。

また、本実施形態では、引き上げ工程Ｓ３の際に、無端ベルト２０をスライド移動させたが、これに限らず、スライドガラスＧを把持している把持ロボット３をスライド移動させても構わない。

また、本実施形態では、スライド機構５を設けたが、スライド機構５は無くても構わない。この際には、例えば、無端ベルト２０の上面２０ａに、無端ベルト２０に沿って薄切片Ｍを載置するなどすればよい。

また、本実施形態では、スライドガラスＧと液面２ｂとがなす角度である基板傾斜θ３だけ、引き上げ方向Ｙが液面２ｂより傾けた方向であったが、これに限らない。例えば、基板傾斜θ３が８０度以上のときは、引き上げ方向Ｙが鉛直方向でもかまわない。また、スライドガラスＧを無端ベルト２０方向に引き上げても構わない。この際には、水平ガイドレール４２などの配置を変更する必要がある。

また、本実施形態では、スライドガラスＧの長手方向の一端が液槽２内の液体２ａに浸漬されているが、これに限らない。例えば、把持ロボット３によって把持する方向を９０度回転させ、スライドガラスＧの短辺方向の一端を浸漬するように把持しても構わない。この際には、無端ベルト２０及び把持ロボット３の配置の変更を要する場合もある。

また、本実施形態では、薄切片Ｍが、図１３に示すように、平面視矩形状であったが、これに限らない。例えば、仮想平面Ｆに接するように収まった状態で無端ベルト２０の上面２０ａに載置することができれば、図１４に示すような平面視矩形状ではない薄切片Ｍ１であっても構わない。

また、本実施形態において、制御部６は、無端ベルト２０から薄切片Ｍが離れた後もスライド機構５及び引き上げ機構４をそれぞれスライド方向Ｘ及び引き上げ方向Ｙに作動するように制御していた。しかし、無端ベルト２０から薄切片Ｍが離れた後、スライド機構５は作動させなくてもよく、また、引き上げ機構４は薄切片ＭがスライドガラスＧに転写されるように、Ｚ軸方向に作動させるだけでもかまわない。

本発明に係る薄切片標本作製装置で搬送される薄切片を示す図である。 本発明に係る薄切片標本作製装置の一実施形態を示す側面図である。 図２に示す薄切片標本作製装置の液槽付近を側面図である。 図２に示す薄切片標本作製装置の液槽付近の上面図である。 図２に示す薄切片標本作製装置の制御部の作用を説明するための図である。 本発明に係る薄切片標本作製方法の一実施形態を示すフローチャートである。 図２に示す薄切片標本作製装置により薄切片標本を作製する際の、離脱工程を説明するための図である。 図２に示す薄切片標本作製装置により薄切片標本を作製する際の、離脱工程を説明するための図である。 図２に示す薄切片標本作製装置により薄切片標本を作製する際の、引き上げ工程を説明するための図である。 図２に示す薄切片標本作製装置により薄切片標本を作製する際の、引き上げ工程を説明するための図である。 図２に示す薄切片標本作製装置により薄切片標本を作製する際の、引き上げ工程を説明するための図である。 本発明に係る薄切片標本作製方法の変形例における制御部の作用を説明するための図である。 図１に示した薄切片の上面図である。 本発明に係る薄切片標本作成方法において配向制御して掬い上げることが可能な薄切片の変形例を示す上面図である。

符号の説明

１ 薄切片標本作製装置
２ 液槽
２ａ 液体
２ｂ 液面
２０ 無端ベルト（搬送体）
２０ａ 無端ベルトの上面
３ 把持ロボット（把持部）
４ 引き上げ機構
５ スライド機構
６ 制御部
Ｂ 包埋ブロック
Ｆ 仮想平面
Ｇ スライドガラス（基板）
Ｈ 薄切片標本
Ｍ、Ｍ１ 薄切片
Ｓ 生体試料
Ｔ 進行方向
Ｗ 基板の横幅方向
Ｘ、Ｘ１ スライド方向
Ｙ 引き上げ方向
Ｓ１ 基板セット工程
Ｓ２ 離脱工程
Ｓ３ 引き上げ工程
Ｖ１ 搬送速度
Ｖ２、Ｖ２１ スライド速度
Ｖ３ 移動速度
Ｖ４、Ｖ４１ 引き上げ速度

Claims (8)

1. 生体試料が包埋された包埋ブロックを薄切して作製され、搬送体の上面において矩形状の仮想平面内に接するように収まった状態で載置された後に搬送されてくる薄切片が該搬送体から離脱しながら液面上に浮かぶ際に、該薄切片を基板上に掬い取って薄切片標本を作製する薄切片標本作製装置であって、
   前記搬送体の進行方向側に配置され、貯留した液体に搬送体の端部が浸かった液槽と、
   前記基板を把持すると共に、搬送されてくる前記薄切片が収まる前記仮想平面の一辺に対して基板の横幅方向が平行になるように、該基板を前記液体に浸けた状態で前記搬送体の近傍に位置させる把持部と、
   該把持部を、把持している前記基板の横幅方向に対して平面視略垂直な引き上げ方向に沿って前記液体から斜めに引き上げる引き上げ機構と、
   前記引き上げ機構の作動タイミング及び引き上げ速度を制御する制御部と、を備え、
   前記把持部は、前記薄切片が前記搬送体から離脱して前記液体の液面に浮かび、前記薄切片が収まる前記仮想平面の一辺が前記基板の表面に接触したときに、前記薄切片の一部が前記搬送体の上面に残った状態であるように前記基板を把持し、
   前記制御部は、前記薄切片が前記搬送体から離脱して前記液体の液面に浮かび、前記薄切片が収まる前記仮想平面の一辺が前記基板の表面に接触したときに、前記搬送体によって前記薄切片が前記液面に搬送されることで生ずる前記基板に対する前記薄切片の相対的な移動が、前記基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向に沿ってのみ所定の移動速度で生じ、且つ該移動速度と、前記薄切片が前記引き上げ機構によって前記引き上げ方向に沿って引き上げられる引き上げ速度とが略等しくなるように、前記引き上げ機構を制御すること、
   を特徴とする薄切片標本作製装置。
2. 請求項１に記載の薄切片標本作製装置において、
   前記搬送体と前記把持部とを前記液面に平行な面内に沿って相対的にスライド移動させるスライド機構を備え、
   前記制御部は、前記スライド機構の作動タイミング、スライド方向及びスライド速度を制御することで、前記基板に対する前記薄切片の相対的な移動を制御すること、
   を特徴とする薄切片標本作製装置。
3. 請求項２に記載の薄切片標本作製装置において、
   前記制御部は、前記搬送体を前記薄切片の一辺に沿ってスライドさせるように、前記スライド機構を移動させること、
   を特徴とする薄切片標本作製装置。
4. 請求項２に記載の薄切片標本作製装置において、
   前記制御部は、前記搬送体を前記進行方向と略垂直な方向に沿ってスライドさせるように、前記スライド機構を移動させること、
   を特徴とする薄切片標本作製装置。
5. 生体試料が包埋された包埋ブロックを薄切して作製され、搬送体の上面において矩形状の仮想平面内に接するように収まった状態で載置された後に搬送されてくる薄切片が該搬送体から離脱しながら液面上に浮かぶ際に、該薄切片を基板上に掬い取って薄切片標本を作製する薄切片標本作製方法であって、
   前記搬送体の進行方向側に配置され、貯留した液体に搬送体の端部が浸かった液槽内において、搬送されてくる薄切片が収まる仮想平面の一辺に対して基板の横幅方向が平行になるように該基板を液体に浸けた状態で搬送体の近傍に位置させる基板セット工程と、
   該基板セット工程後、前記薄切片を前記液槽に向けて搬送すると共に、該薄切片を搬送体から離脱させて前記液体の液面に浮かべる離脱工程と、
   該離脱工程で前記液面に浮かんだ前記薄切片が収まる前記仮想平面の一辺が前記基板の表面に接触したときに、前記基板を横幅方向に対して平面視略垂直な引き上げ方向に沿って前記液体から斜めに引き上げて薄切片を基板上に掬い取る引き上げ工程と、を備え、
   前記基板セット工程の際には、前記引き上げ工程において前記仮想平面の一辺が前記基板の表面に接触したときに前記薄切片の一部が前記搬送体の上面に残った状態であるように前記基板をセットし、
   前記引き上げ工程の際に、前記搬送体によって前記薄切片が前記液面に搬送されることで生ずる前記基板に対する前記薄切片の相対的な移動が、前記基板の横幅方向に対して平面視略垂直な方向に沿ってのみ所定の移動速度で生じ、且つ該移動速度と、前記薄切片が前記引き上げ機構によって前記引き上げ方向に沿って引き上げられる引き上げ速度とが略等しくなるように、前記基板の作動タイミング及び引き上げ速度を制御すること、
   を特徴とする薄切片標本作製方法。
6. 請求項５に記載の薄切片標本作製方法において、
   前記引き上げ工程の際に、前記搬送体と、前記基板を把持する把持部と、を前記液面に平行な面内に沿って相対的にスライド移動させ、該スライド移動の作動タイミング、スライド方向及びスライド速度を制御することで、前記基板に対する前記薄切片の相対的な移動を制御すること、
   を特徴とする薄切片標本作製方法。
7. 請求項６に記載の薄切片標本作製方法において、
   前記引き上げ工程の際に、前記搬送体を前記薄切片の一辺に沿ってスライドさせること、
   を特徴とする薄切片標本作製方法。
8. 請求項６に記載の薄切片標本作製方法において、
   前記引き上げ工程の際に、前記搬送体を前記進行方向と略垂直な方向に沿ってスライドさせること、
   を特徴とする薄切片標本作製方法。

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