JP5222541B2 - 薄切片作製装置 - Google Patents

Description

本発明及び本発明の参考例は、理化学実験や顕微鏡観察等に用いられる薄切片標本を作製する前段階として、生体試料が包埋された包埋ブロックを薄切して薄切片を作製する薄切片作製装置及び薄切片作製方法に関する。

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。
なお、この薄切片を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。

上述した薄切片を作製するには、粗削り作業と本削り作業という２つの工程を行って、包埋ブロックから薄切片を切り出している。粗削り作業は、包埋ブロックを徐々に薄切りして表面を平滑面にすると共に、包埋されている生体試料を表面に露出させる工程である。その後、本削り作業により、表面に試料が露出している包埋ブロックをスライスすることで、薄切片を作製している。
ところで、粗削り作業及び本削り作業を行う際、所望する平滑面或いは薄切片が得られるまで、カッターにより包埋ブロックを何度もスライスする必要がある。そのため、カッターの切れ味が徐々に低下してしまう。特に、カッターにパラフィン等の包埋材が付着するので、切れ味が低下し易かった。

そこで、カッターの切れ味を良好な状態で長時間維持することができる装置が知られている（特許文献１参照）。図７は、包埋ブロックより薄切片をスライスしている該装置の上面図である。この装置は、図７に示すように、カッター１０１に接近するように包埋ブロック１０２をＬ軸に沿って移動させる際に、該Ｌ軸に直交し且つカッター１０１の刃先に平行なＭ軸に沿って該カッター１０１を移動させることができるように構成されている。この構成をとれば、手動で実現されていた引き角の効果を再現できるため、カッター１０１の切れ味を向上させた上で、長時間維持することができる。
特許第３６０４５９３号明細書

しかしながら、上述した従来の装置では、まだ以下の課題が残されていた。
始めに、包埋ブロックをスライスするカッターは、一定の切れ味を確保するために所定の頻度で交換する必要がある。この際、包埋ブロックの表面に対して刃先が平行になるようにカッターをセットするが、毎回このようにセットすることが難しい。そのため、図８に示すように、従来の薄切片作製装置では、刃先が傾いた状態でカッター１０１がセットされてしまう場合が多々あった。なお、図８は、包埋ブロック１０２をスライスして、薄切片を作製する際の従来の装置を示す図であって、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は側面図である。また、図８（ｂ）では刃先が傾いた状態のカッター１０１を２点鎖線で図示している。
ここで、刃先に平行な方向にカッター１０１を移動させるためには、刃先の傾きを検出し、検出した傾きに沿ってカッター１０１を移動させる必要がある。そのため、従来の装置では、カッター１０１を移動させる制御が難しく、構成が複雑化するうえコスト高を招くものであった。

また、従来の装置では、所望の品質の薄切片が作製できない点でも問題があった。即ち、厚さ２〜３μｍの薄切片を得るためには、カッター１０１の走行面の法線方向に０．５μｍ以内でカッター１０１の刃先のブレを維持しなくてはならない。
ここで、カッター１０１は、一般的に刃先が真っ直ぐではなく多少のうねりが存在している。そのため、このうねりを考慮しながら、上述した許容範囲内に収まるようにカッター１０１を微調整してセットする必要があるが、このような微調整は非常に困難である。従って、出来上がる薄切片は、厚さが連続的に変化してしまい、所望の品質のものを得ることが難しかった。また、このような薄切片を染色したとしても、染めむらが生じてしまい、粗悪な薄切片標本となってしまうばかりか、検査を正確に行えず、検査結果に悪影響を与えてしまうものであった。

この発明及び本発明の参考例は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、構成の簡略化及び低コスト化を図りながら向上した切れ味を長時間確保した上で、刃先の傾きやうねりに影響されること無く、高品質な薄切片を作製することができる薄切片作製装置及び薄切片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薄切するカッターと、前記包埋ブロックと前記カッターとを、仮想平面に平行で且つ両者が接近離間する接近離間方向に沿って相対的に移動させ、前記包埋ブロックから前記薄切片を切り出させる移動機構と、前記仮想平面に垂直な垂直方向に沿って前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させて、該包埋ブロックの高さを調整する高さ調整機構と、前記包埋ブロックと前記カッターとを、前記仮想平面に平行で且つ前記接近離間方向に対して略直交するスライド方向に沿って相対的に移動させ、前記薄切片を切り出す際に前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的にスライドさせるスライド機構と、前記薄切片を切り出す際に、予め設定された初期位置から前記包埋ブロック及び前記カッターが動き始めるように前記移動機構及び前記スライド機構の作動を制御して、前記カッターの刃先の同一ポイントに前記包埋ブロックを接触させ、その後、前記接近離間方向の速度と前記スライド方向の速度との比を同一に保った状態で同一方向に前記カッターをスライドさせる制御部と、前記カッターによって前記包埋ブロックから薄切された前記薄切片を搬送する搬送手段と、を備え、前記搬送手段は、前記接近離間方向と平面視略平行となるように無限走行する無端ベルトを備え、前記制御部は、前記カッターによって徐々に薄切されていく前記薄切片が、前記無端ベルトを走行させた状態で、カッターの上方に捲り上げられて無端ベルト上に乗り始めるように、前記移動機構、前記スライド機構及び前記搬送手段の作動を制御し、前記高さ調整機構は、前記垂直方向に沿って延びた昇降ガイドレールと、試料台を介して前記包埋ブロックを保持した状態で前記昇降ガイドレールに沿って移動自在な昇降ステージと、を備え、前記移動機構は、前記接近離間方向に沿って延びた接近ガイドレールと、前記高さ調整機構が固定され、前記高さ調整機構および前記試料台を介して前記包埋ブロックを保持した状態で前記接近ガイドレールに沿って移動自在な接近ステージと、を備え、前記スライド機構は、前記カッターを保持するカッターホルダと、該カッターホルダを前記スライド方向に沿って移動させるスライダ部と、を備え、前記昇降ガイドレールは、前記試料台に対して、前記包埋ブロックを薄切する際に前記スライダ部により前記カッターホルダを移動させる側に位置していること、を特徴としている。

また、本発明の参考例は、生体試料が包埋された包埋ブロックをカッターによって薄切して薄切片を作製する薄切片作製方法であって、前記包埋ブロック及び前記カッターの位置を予め設定された初期位置にそれぞれ移動させるセット工程と、前記初期位置にセットされた前記包埋ブロックの高さを、仮想平面に垂直な垂直方向に沿って該包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させて所定の高さに調整する高さ調整工程と、該高さ調整工程後、前記包埋ブロックと前記カッターとを、前記仮想平面に平行で且つ両者が接近離間する接近離間方向と、前記仮想平面に平行で且つ前記接近離間方向に対して略直交するスライド方向との２方向に沿って相対的に移動させ、前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的にスライドさせながら前記包埋ブロックを薄切して前記薄切片を切り出す切断工程と、前記カッターによって前記包埋ブロックから薄切された前記薄切片を、前記接近離間方向と平面視略平行となるように無限走行する無端ベルトにより搬送する搬送工程と、を備え、前記カッター及び前記包埋ブロックは、前記切断工程時に前記カッターの刃先の同一ポイントに前記包埋ブロックが接触し、その後、前記接近離間方向の速度と前記スライド方向の速度との比を同一に保った状態で同一方向に前記カッターがスライドするように、前記初期位置からの動きが制御され、前記切断工程と前記搬送工程とを連続的に行い、前記カッターによって徐々に薄切されていく前記薄切片を、前記無端ベルトを走行させた状態で、カッターの上方に捲り上げさせて無端ベルト上に乗り始めさせること、を特徴としている。

この発明に係る薄切片作製装置、及び上記参考例に係る薄切片作製方法によれば、セット工程として、包埋ブロック及びカッターの位置を予め設定された初期位置にそれぞれ移動させる。続いて、高さ調整工程として、高さ調整機構によって、仮想平面に垂直な垂直方向に沿って包埋ブロックとカッターとを相対的に移動させて、初期位置にセットされた包埋ブロックの高さを所定の高さに調整する。次に、包埋ブロックを薄切して薄切片を切り出す切断工程を行う。即ち、移動機構により、包埋ブロックとカッターとを、両者が接近するように接近離間方向に沿って相対的に移動させると共に、スライド機構により、接近離間方向に対して略直交するスライド方向に沿って、包埋ブロックとカッターとを相対的に移動させる。これにより、包埋ブロックとカッターとを相対的にスライドさせながら、包埋ブロックを薄切して薄切片を作製することができる。特に包埋ブロックを薄切する際に、包埋ブロックとカッターとを相対的にスライドさせているため、切り出される薄切片には、互いに略直交する２方向（接近離間方向及びスライド方向）の合力が作用する。よって、カッターに引き角を持たせたのと同じ効果で薄切することができる。従って、カッターの切れ味を向上させた上で、長時間確保できる。

また、包埋ブロック及びカッターを相対的にスライドさせる際のスライド方向は、カッターの刃先の傾きに関係なく、単に接近離間方向に対して略直交するする方向に設定されている。従って、仮にカッターが傾いて取り付けられていたとしても、従来のようにカッターの刃先の傾きを検出し、検出した傾きに沿ってカッターを移動させるといった複雑な制御が不要となる。よって、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。
更に、カッター及び包埋ブロックは、切断工程時にカッターの刃先の同一ポイントに包埋ブロックが接触し、その後、接近離間方向の速度とスライド方向の速度との比を同一に保った状態で同一方向にカッターがスライドするように、初期位置からの動きが制御部によって制御されている。そのため、包埋ブロックから薄切片を何枚切り出したとしても、カッターの刃先の同じ領域だけを使用し続けることができる。つまり、あるときは刃先の基端側で薄切し、あるときは刃先の先端側で薄切するといったことがなく、毎回決めた領域で薄切することができる。従って、カッターの刃先にうねりがあったとしても、包埋ブロックの表面が当該カッターのうねりに倣った形状になるので、薄切片を均一な厚さで切り出すことができる。これにより、染色しても染めむらが発生しない、高品質な薄切片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作製装置において、前記カッターを前記無端ベルトと共に前記スライド方向に沿って移動させ、または前記包埋ブロックを前記スライド方向に沿って移動させ、または前記カッターを前記無端ベルトと共に前記スライド方向に沿って移動させるとともに前記包埋ブロックを前記スライド方向に沿って移動させることで、前記包埋ブロックと前記カッターとを前記スライド方向に沿って相対的に移動させること、が好ましい。
また、上記参考例における薄切片作製方法において、前記切断工程の際、前記カッターを前記無端ベルトと共に前記スライド方向に沿って移動させ、または前記包埋ブロックを前記スライド方向に沿って移動させ、または前記カッターを前記無端ベルトと共に前記スライド方向に沿って移動させるとともに前記包埋ブロックを前記スライド方向に沿って移動させることで、前記包埋ブロックと前記カッターとを前記スライド方向に沿って相対的に移動させること、が好ましい。
また、上記本発明における薄切片作製装置において、前記制御部は、前記薄切片が、前記包埋ブロックから完全に切り離されると、前記無端ベルト上に載置された状態で前記カッターの後方へ搬送されるように、前記移動機構、前記スライド機構及び前記搬送手段の作動を制御すること、が好ましい。
また、上記参考例における薄切片作製方法において、前記薄切片が、前記包埋ブロックから完全に切り離されると、前記無端ベルト上に載置された状態で前記カッターの後方へ搬送されるように、前記切断工程と前記搬送工程とを連続的に行うこと、が好ましい。

また、上記本発明における薄切片作製装置において、前記制御部は、前記接近離間方向及び前記スライド方向に沿って前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させる際に、少なくともいずれか一方の移動方向における移動速度が一定速度となるように前記移動機構及び前記スライド機構をそれぞれ制御すること、が好ましい。
また、上記参考例における薄切片作製方法において、前記切断工程で前記接近離間方向及び前記スライド方向に沿って前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させる際に、少なくともいずれか一方の移動方向における移動速度が一定速度となるように制御すること、が好ましい。

この発明に係る薄切片作製装置、及び上記参考例に係る薄切片作製方法によれば、切断工程において、制御部によって、接近離間方向及びスライド方向に沿って包埋ブロックとカッターとを相対的に移動させる際に、少なくともいずれか一方の移動方向における移動速度が一定速度となるように、移動機構及びスライド機構の作動を制御する。そのため、移動機構及びスライド機構の作動を、少なくともいずれか一方の移動方向に関しては単に一定の作動を繰り返すように制御するだけでよい。つまり、速度を可変させる等の複雑な制御が不要である。
これにより、切断工程における制御部による制御を単純化することができ、構成をより簡略化することができる。

また、上記本発明における薄切片作製装置において、前記制御部は、前記接近離間方向及び前記スライド方向に沿って前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させる際に、それぞれの方向における移動速度が一定速度となるように前記移動機構及び前記スライド機構をそれぞれ制御すること、が好ましい。

また、上記参考例における薄切片作製方法において、前記切断工程で前記接近離間方向及び前記スライド方向に沿って前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させる際に、それぞれの方向における移動速度が一定速度となるように制御すること、が好ましい。

この発明に係る薄切片作製装置、及び上記参考例に係る薄切片作製方法によれば、切断工程において、制御部によって、接近離間方向及びスライド方向に沿って包埋ブロックとカッターとを相対的に移動させる際に、それぞれの方向における移動速度が一定速度となるように移動機構及びスライド機構の作動を制御する。そのため、いずれの方向においても、移動機構及びスライド機構の作動を、単に一定の作動を繰り返すように制御するだけでよい。これにより、切断工程における制御部による制御を単純化することができ、構成をより簡略化することができる。
特に、２方向（接近離間方向及びスライド方向）の移動速度が常に一定した速度であるので、切り出される薄切片には同じ合力が作用し続ける。そのため、常に同一の引き角を持たせた状態で薄切するのと同様の効果を得ることができる。その結果、安定した薄切を行うことができ、皺等がない高品質な薄切片を作製することができる。

また、上記参考例における薄切片作製方法において、前記高さ調整工程の際、前記包埋ブロックを前記垂直方向に沿って移動させ、前記切断工程の際、前記包埋ブロックを前記接近離間方向に沿って移動させると共に、前記カッターを前記スライド方向に沿って移動させること、が好ましい。

この発明に係る薄切片作製装置、及び上記参考例に係る薄切片作製方法によれば、包埋ブロック及びカッターを両方移動させるのではなく、単に包埋ブロックを保持する昇降ステージを昇降ガイドレールに沿って移動させるだけで、垂直方向に沿ってカッターと包埋ブロックとを相対的に移動させることができる。また、単に包埋ブロックを保持する接近ステージを接近ガイドレールに沿って移動させるだけで、接近離間方向に沿ってカッターと包埋ブロックとを相対的に移動させることができる。同様に、包埋ブロック及びカッターを両方移動させるのではなく、単にカッターを保持するカッターホルダをスライダ部によって移動させるだけで、スライド方向にカッターと包埋ブロックとを相対的に移動させることができる。つまり、高さ調整工程の際に、単に昇降ステージを昇降ガイドレールに沿って移動させるだけで、包埋ブロックとカッターとを垂直方向に沿って相対的に移動させることができる。
また、切断工程の際に、単に接近ステージを接近ガイドレールに沿って移動させると共に、スライダ部によりカッターホルダをスライド方向に沿って移動させるだけで、包埋ブロックとカッターとを接近離間方向及びスライド方向のそれぞれの方向に沿って相対的に移動させることができる。従って、包埋ブロック又はカッターをそれぞれ異なる方向に移動させるといった複雑な動きが不要で、単に一方向に移動させるといった簡単な動きでかまわないので、移動機構及びスライド機構の動きを単純化することができ、構成をより簡略化することができる。

また、上記参考例における薄切片作製方法において、前記包埋ブロックを粗削りする粗削り作業と、粗削り後の包埋ブロックを本削りする本削り作業とで、前記切断工程を同一速度比条件で行うこと、が好ましい。

この参考例に係る薄切片作製方法によれば、切断工程において、粗削り作業と本削り作業とを同一速度比条件で行うので、同じ薄切条件で粗削りと本削りを行うことができる。従って、より高品質な薄切片を作製することができる。

本発明の薄片試料作製装置、及び上記参考例の薄切片作製方法によれば、構成の簡略化及び低コスト化を図りながら向上した切れ味を長時間確保した上で、刃先の傾きやうねりに影響されること無く、高品質な薄切片を作製することができる。

以下、本発明に係る一実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。
本実施形態の薄切片作製装置１は、図１に示すように、生体試料Ａが包埋された包埋ブロックＢを厚さ３〜５μｍ程度の極薄に薄切して薄切片Ｓを作製すると共に、作製した薄切片Ｓを次工程に搬送する装置である。なお、この薄切片作製装置１は、主に薄切片Ｓに含まれる生体試料Ａを検査、観察する過程で使用される。

生体試料Ａ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Ａを包埋剤Ｂ１によって包埋、即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Ａの塊をホルマリンに漬けて、生体試料Ａ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Ａ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、液状化と冷却固化とが容易で、且つ、エタノールに浸漬することで溶解する材質であり、例えば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が載置されたカセットＣを固定する試料台２と、包埋ブロックＢを薄切するカッター３をスライド方向Ｙに沿ってスライドさせるスライド機構３０と、後述するＸステージ６及びスライド機構３０の作動を制御する制御部４と、カッター３によって包埋ブロックＢから薄切された薄切片Ｓを搬送する搬送手段５０とを備えている。

試料台２は、包埋ブロックＢが載置されたカセットＣを位置決めし、固定することが可能とされている。また、試料台２の下方には、Ｘステージ６及びＺステージ７が互いに重なるように設けられている。
Ｘステージ６は、包埋ブロックＢとカッター３とを、水平面（仮想平面）に平行で且つ両者が接近離間する接近離間方向Ｘに沿って相対的に移動させ、包埋ブロックＢから薄切片Ｓを切り出させる移動機構として機能する。具体的に、Ｘステージ６は、接近離間方向Ｘに沿って延びた接近ガイドレール６ａと、Ｚステージ７を介して包埋ブロックＢを保持した試料台２を支持した状態で接近ガイドレール６ａに沿って移動自在な接近ステージ６ｂとで構成されている。つまり、本実施形態では、包埋ブロックＢ及びカッター３を両方移動させるのではなく、単に包埋ブロックＢを保持する試料台２を支持する接近ステージ６ｂを接近ガイドレール６ａに沿って移動させるだけで、接近離間方向Ｘに沿ってカッター３と包埋ブロックＢとを相対的に移動させることができるようになっている。なお、Ｘステージ６の作動は、制御部４によって制御される。この作動に関しては、後に説明する。

Ｚステージ７は、水平面に垂直な垂直方向Ｚに沿って包埋ブロックＢとカッター３とを相対的に移動させて、包埋ブロックＢの高さを調整する高さ調整機構として機能する。具体的に、Ｚステージ７は、垂直方向Ｚに沿って延びた昇降ガイドレール７ａと、試料台２を介して包埋ブロックＢを保持した状態で昇降ガイドレール７ａに沿って移動自在な昇降ステージ７ｂとで構成されている。つまり、本実施形態では、包埋ブロックＢ及びカッター３を両方移動させるのではなく、単に包埋ブロックＢを保持する試料台２を支持する昇降ステージ７ｂを昇降ガイドレール７ａに沿って移動させるだけで、垂直方向Ｚに沿ってカッター３と包埋ブロックＢとを相対的に移動させることができるようになっている。また、このＺステージ７は、接近ステージ６ｂ上に固定されており、接近ステージ６ｂの移動に伴って接近離間方向Ｘに沿って移動するようになっている。
そして、Ｚステージ７は、Ｘステージ６と同様に、制御部４によって作動が制御されている。具体的には、接近ステージ６ｂのスライド移動に合わせて、包埋ブロックＢを所定量上昇させるように制御されている。これにより、包埋ブロックＢは、所定の厚みで切断されて、薄切片Ｓが切り出されるようになっている。

スライド機構３０は、包埋ブロックＢとカッター３とを、水平面に平行で且つ接近離間方向Ｘに対して略直交するスライド方向Ｙに沿って相対的に移動させ、薄切片Ｓを切り出す際に包埋ブロックＢとカッター３とを相対的にスライドさせる機構である。具体的に、スライド機構３０は、カッター３を固定台３２との間で保持するホルダ（カッターホルダ）３１と、フレーム３３を介してカッター３を保持するホルダ３１をスライド方向Ｙに沿って移動させるスライダ部３６と、を備えている。

カッター３は、刃先３ｂが試料台２に固定されている包埋ブロックＢに対向した状態で接近ガイドレール６ａの上方に設けられている。特に、カッター３は、スライダ部３６によってスライド方向Ｙにスライドされながら包埋ブロックＢを薄切できるように、スライド方向Ｙに十分長く刃先３ｂを有している。

ホルダ３１は、カッター３を支持する固定台３２の上面３２ａに一部が当接した状態で配置され、固定台３２との間でカッター３を挟持している。これにより、カッター３は、刃先３ｂが露出した状態でぐらつくことなく保持されている。なお、ホルダ３１は、固定台３２から取り外すことができるようになっており、カッター３を交換することができるようになっている。

固定台３２は、カッター３及びホルダ３１を上面３２ａにて支持するようにスライド方向Ｙに沿って配置され、両端がフレーム３３に固定されている。
フレーム３３は、カッター３及び固定台３２を間に挟むように平行に配置されたフレームであり、接近離間方向Ｘに沿って延設されている。なお、図２では、フレーム３３の図示を省略している。フレーム３３の前端部３３ａには、固定台３２の両端が固定されている。これにより、カッター３と、ホルダ３１と、固定台３２と、フレーム３３とは一体的に構成されている。また、フレーム３３には、後述する後部ローラ５２及び中間ローラ５５、５６が回転可能に軸着されている。

ところで、このフレーム３３は、スライダ部３６によってスライド方向に沿って移動自在とされている。このスライダ部３６としては、例えば、フレーム３３を支持する図示しない筐体と、当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。よって、スライダ部３６を作動させることで、フレームと共にカッターをスライド方向Ｙに移動できるようになっている。

つまり、本実施形態では、包埋ブロックＢ及びカッター３を両方移動させるのではなく、単にカッター３を保持するホルダ３１を、固定台３２及びフレーム３３を介してスライダ部３６によって移動させるだけで、スライド方向Ｙに沿ってカッター３と包埋ブロックＢとを相対的に移動させることができるようになっている。なお、スライダ部３６の作動は、Ｘステージ６と同様に、制御部４によって制御される。この作動に関しては、後に説明する。

ところで、フレーム３３は、後端部３３ｂが液槽８に貯留された流体Ｗに浸漬された状態となっている。なお、流体Ｗとしては、例えば水やお湯あるいは特定の溶液などである。この液槽８は、スライド方向Ｙに十分長くなるように設計されている。

制御部４は、薄切片Ｓを切り出す際に、予め設定された初期位置から包埋ブロックＢ及びカッター３が動き始めるようにＸステージ６及びスライド機構３０の作動を制御している。具体的には、カッター３の刃先３ｂの同一ポイントに包埋ブロックＢを接触させ、その後、同一方向にカッター３をスライドさせるように制御を行っている。ここで、初期位置とは、制御部４による記憶の読み出しや演算の実施やマークの検出などによって、包埋ブロックＢ及びカッター３のそれぞれに関して定められる、接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙのそれぞれの方向の絶対的な位置を指す。また、本実施形態の制御部４は、接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙに沿って包埋ブロックＢとカッター３とを相対的に移動させる際に、それぞれの方向における移動速度が一定速度となるようにＸステージ６及びスライダ部３６をそれぞれ制御するように設定されている。更に、制御部４は、粗削り作業、本削り作業に係らず前記２方向（接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙ）への移動速度比を、それぞれ同一に制御するように設定されている。

搬送手段５０は、刃先３ｂと近接して設けられた前部ローラ５１と、カッター３の後方に設けられた後部ローラ５２と、前部ローラ５１と後部ローラ５２との間に巻回された無端ベルト５３とを備えている。前部ローラ５１及び後部ローラ５２は、共にスライド方向Ｙと略平行に配置されている。両ローラのうち、前部ローラ５１は、ホルダ３１の上面から上方に突出するように設けられた一対の支持部材３１ａに回転可能に軸着されている。この際、前部ローラ５１は、カッター３のホルダ３１との間に無端ベルト５３を通過可能な隙間を空けた状態で、支持部材３１ａに軸着されている。一方、後部ローラ５２は、フレーム３３の後端部３３ｂに回転可能に軸着されており、フレーム３３と共に液槽８内の流体Ｗに浸漬された状態となっている。さらに、前部ローラ５１と後部ローラ５２との間には、前部ローラ５１及び後部ローラ５２よりも上方に位置した２つの中間ローラ５５、５６が、フレーム３３に回転可能に軸着されている。これら２つの中間ローラ５５、５６は、前部ローラ５１及び後部ローラ５２との間にスライド方向Ｙと略平行に配置されている。また、一方の中間ローラ５６には、モータ５７が接続されている。これにより、搬送手段５０の無端ベルト５３は、図１に示すように、モータ５７が駆動することによって、接近離間方向Ｘと平面視略平行となるように無限走行する。

次に、本実施形態の薄切片作製装置１を用いた薄切片Ｓの作製方法について説明する。図３は、本発明に係る薄切片Ｓの作製方法を示すフローチャートである。
まず、試料台２上に包埋ブロックＢが載置されたカセットＣを所定の向きでセットする。次に、薄切を行う前の前工程として、セット工程Ｓ１を行う。即ち、制御部４がＸステージ６の接近ステージ６ｂ及びスライド機構３０のスライダ部３６を作動させることによって、包埋ブロックＢ及びカッター３の位置を予め設定された初期位置にそれぞれ移動させる。初期位置は、包埋ブロックＢ及びカッター３のそれぞれに関して制御部４により定められる、接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙのそれぞれの方向の絶対的な位置なので、セット工程Ｓ１の際に、毎回、同一位置へ包埋ブロックＢ及びカッター３の位置を移動させることになる。

セット工程Ｓ１が終了した後、高さ調整工程Ｓ２を行う。即ち、初期位置にセットされた包埋ブロックＢの高さを、Ｚステージ７によって試料台２を介して調整する。即ち、包埋ブロックＢとカッター３とが接近するように、昇降ガイドレール７ａに沿って昇降ステージ７ｂを移動させる。調整する高さは、例えば、包埋ブロックＢをカッター３によって所定の厚さ（３〜５μｍ程度）に薄切できる高さが好ましい。

高さ調整工程Ｓ２が終了した後、包埋ブロックＢを薄切して薄切片Ｓを切り出す切断工程Ｓ３と、薄切された薄切片を液槽Ｗに搬送する搬送工程Ｓ４とを連続的に行う。即ち、図４、図５に示すように、包埋ブロックＢとカッター３とが接近するように、接近ガイドレール６ａに沿って接近ステージ６ｂを移動させると共に、スライダ部３６によってフレーム３３をスライド方向Ｙに沿って移動させる。これにより、包埋ブロックＢとカッター３とを相対的にスライドさせながら、包埋ブロックＢを薄切して薄切片Ｓを作製することができる。特に包埋ブロックＢを薄切する際に、包埋ブロックＢとカッター３とを相対的にスライドさせているため、切り出される薄切片には、互いに略直交する２方向（接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙ）の合力が作用する。よって、カッター３に引き角を持たせたのと同じ効果で薄切することができる。従って、カッター３の切れ味を向上させた上で、長時間確保できる。

一方、制御部４は、接近ステージ６ｂの作動と同時に、モータ５７を駆動して無端ベルト５３を走行させる。これにより、カッター３によって徐々に薄切されていく薄切片Ｓは、カッター３の上方に捲り上げられ、前部ローラ５１を乗り越えて、無端ベルト５３上に乗り始める。そして、薄切片Ｓは、包埋ブロックＢから完全に切り離されると、無端ベルト５３上に載置された状態でカッター３の後方へ搬送された後、後部ローラ５２に向かって進む。そして、無端ベルト５３とともに液槽８まで搬送された薄切片Ｓは、液槽８に貯留された液体Ｗと接触した時点で無端ベルト５３から離脱する。これにより、薄切片Ｓは、流体Ｗに浮かんだ状態となって伸展がなされる。これ以降、薄切片は、次工程に引渡される。

以上に述べた、セット工程Ｓ１〜搬送工程Ｓ４までを、順次繰り返すことで、包埋ブロックＢから複数枚の薄切片Ｓを次々と作製することができる。

以上のように、本実施形態の薄切片作製装置１及び薄切片作製方法によれば、包埋ブロックＢ及びカッター３を相対的にスライドさせる際のスライド方向Ｙが、カッター３の刃先３ｂの傾きに関係なく、単に接近離間方向Ｘに対して略直交する方向に設定されている。従って、仮にカッター３が水平面に対して傾いて取り付けられていたとしても、従来のようにカッター３の刃先３ｂの傾きを検出し、検出した傾きに沿ってカッター３を移動させるといった複雑な制御が不要となる。よって、構成の簡略化及び低コスト化を図ることができる。

また、カッター３及び包埋ブロックＢは、切断工程Ｓ３時にカッター３の刃先３ｂの同一ポイントに包埋ブロックＢが接触し、その後、接近離間方向Ｘの速度とスライド方向Ｙの速度との比を同一に保った状態で同一方向にカッター３がスライドするように、初期位置からの動きが制御部４によって制御されている。そのため、包埋ブロックＢから薄切片Ｓを何枚切り出したとしても、カッター３の刃先３ｂの同じ領域だけを使用し続けることができる。つまり、あるときは刃先３ｂの基端側で薄切し、あるときは刃先３ｂの先端側で薄切するといったことがなく、毎回決めた領域で薄切することができる。

また、切断工程Ｓ３において、制御部４によって、接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙに沿って包埋ブロックＢとカッター３とを相対的に移動させる際に、それぞれの方向における移動速度が一定速度となるように接近ステージ６ｂ及びスライダ部３６の作動が制御されている。そのため、いずれの方向においても、接近ステージ６ｂ及びスライダ部３６の作動を、単に一定の作動を繰り返すように制御するだけでよい。これにより、切断工程Ｓ３における制御部４による制御を単純化することができ、構成をより簡略化することができる。
特に、２方向（接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙ）の移動速度が常に一定した速度であるので、切り出される薄切片Ｓには同じ合力が作用し続ける。そのため、常に同一の引き角を持たせた状態で薄切するのと同様の効果を得ることができる。その結果、安定した薄切を行うことができ、皺等がない高品質な薄切片Ｓを作製することができる。

また、高さ調整工程Ｓ２において、単に包埋ブロックＢの固定された試料台２をＺステージ７の昇降ガイドレール７ａに沿って移動させるだけで、包埋ブロックＢとカッター３とを垂直方向Ｚに沿って相対的に移動させることができる。同様に、切断工程Ｓ３において、試料台２をＸステージ６の接近ガイドレール６ａに沿って移動させると共に、カッター３が固定されたホルダ３１をスライド方向Ｙに沿って移動させるだけで、包埋ブロックＢとカッター３とを接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙのそれぞれの方向に沿って相対的に移動させることができる。従って、包埋ブロックＢ又はカッター３をそれぞれ異なる方向に移動させるといった複雑な動きが不要で、単に一方向に移動させるといった簡単な動きでかまわないので、昇降ステージ７ｂ、接近ステージ６ｂ及びスライダ部３６の動きを単純化することができ、構成をより簡略化することができる。

また、ここで、薄切片Ｓを作製する際に、最初に包埋ブロックＢを粗削りする粗削り作業を行った後に、本削り作業を行って薄切片Ｓを作製している。いずれの作業を行う場合であっても、上述した作用効果を奏することができる。特に、粗削り作業と本削り作業とを、切断工程Ｓ３において同一速度比条件で行うことで、同じ薄切条件で粗削りと本削りを行うことができる。即ち、より高品質な薄切片Ｓを作製するために、粗削り作業の移動速度を早く、本削り作業の移動速度を遅くしたとしても、カッター３の刃先３ｂと包埋ブロックＢとの接触位置を常に一定とすると共に、接近離間方向Ｘの速度とスライド方向Ｙの速度との比を一定に保つように制御されているため、同一薄切条件で切断工程Ｓ３を行うことができる。
従って、カッター３の刃先３ｂにうねりがあったとしても、包埋ブロックＢの表面Ｂ２が当該カッター３のうねりに倣った形状になるので、薄切片Ｓを均一な厚さで切り出すことができる。これにより、染色しても染めむらが発生しない、高品質な薄切片Ｓ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。

例えば、本実施形態では、包埋ブロックＢとカッター３とを接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙに沿ってそれぞれ相対的に移動せるために、包埋ブロックＢを接近離間方向Ｘに沿って、カッター３をスライド方向Ｙに沿ってそれぞれ移動させたが、これに限らない。例えば、カッター３をスライド方向Ｙに沿って移動させるスライド機構３０の代わりに、図６に示すように、試料台２をスライド方向Ｙに沿って移動させるＹステージ（スライド機構）９を備えている薄切片作製装置１０でも、本実施形態と同様の作用効果を奏する。また、包埋ブロックＢとカッター３との両者を、接近離間方向Ｘ及びスライド方向Ｙに沿って移動させてもかまわない。

また、本実施形態では、切断工程Ｓ３において、スライド機構３０をＸステージ６の作動開始と同時に作動させたが、この場合に限定されるものではない。包埋ブロックＢから薄切片Ｓを切り出す際に、カッター３の刃先３ｂの同一ポイントに包埋ブロックＢを接触させ、その後、同一方向にカッター３がスライドするように制御されていれば良い。例えば、切断工程Ｓ３において、初期位置から包埋ブロックＢがカッター３に接するまでにＸステージ６が要する時間を予め記憶させ、Ｘステージ６の作動開始から当該時間が経過した後に、スライド機構３０の作動を開始させる方法を用いてもかまわない。また、包埋ブロックＢとカッター３との接点に、接触を検知して信号を発信する検知手段を設け、検知手段が発信した信号に基づいてスライド機構３０の作動を開始させる方法を用いてもかまわない。

また、本実施形態では、切断工程Ｓ３において、制御部４が、Ｘステージ６によって移動される包埋ブロックＢ、及びスライド機構３０によって移動されるカッター３の移動速度をそれぞれ一定速度に制御しているが、これに限らない。

また、本実施形態では、薄切片作製装置１は、切断工程Ｓ３のあとに無端ベルト５３を用いた搬送手段５０により搬送工程Ｓ４を実施したが、これに限らない。例えば、搬送手段としてキャリアテープを利用してもかまわない。この場合には、包埋ブロックＢ及びキャリアテープのそれぞれに正負が異なる電荷を帯電させて、静電気により薄切片Ｓをキャリアテープに付着させて搬送させれば良い。

本発明に係る一実施形態における薄切片作製装置の上面図である。 本発明に係る一実施形態における薄切片作製装置の側面図である。 本発明に係る一実施形態における薄切片作製方法のフローチャートである。 本発明に係る一実施形態における切断工程時の薄切片作製装置の側面図である。 本発明に係る一実施形態における薄切片作製装置により包埋ブロックを薄切して、薄切片を作製する場合の一連の流れを示す図である。 本発明に係る一実施形態における薄切片作製装置の変形例を示す上面図である。 従来の薄切片作製装置により包埋ブロックを薄切片して、薄切片を作製する場合の一連の流れを示す図である。 従来の薄切片作製装置を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１、 １０ 薄切片作製装置
３ カッター
３ｂ カッターの刃先
３０ スライド機構
３１ ホルダ（カッターホルダ）
３６ スライダ部
４ 制御部
６ Ｘステージ（移動機構）
６ａ 接近ガイドレール
６ｂ 接近ステージ
７ Ｚステージ（高さ調整機構）
７ａ 昇降ガイドレール
７ｂ 昇降ステージ
９ Ｙステージ（スライド機構）
Ａ 生体試料
Ｂ 包埋ブロック
Ｘ 接近離間方向
Ｙ スライド方向
Ｚ 垂直方向
Ｓ１ セット工程
Ｓ２ 高さ調整工程
Ｓ３ 切断工程

Claims (5)

1. 生体試料が包埋された包埋ブロックを薄切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薄切するカッターと、
   前記包埋ブロックと前記カッターとを、仮想平面に平行で且つ両者が接近離間する接近離間方向に沿って相対的に移動させ、前記包埋ブロックから前記薄切片を切り出させる移動機構と、
   前記仮想平面に垂直な垂直方向に沿って前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させて、該包埋ブロックの高さを調整する高さ調整機構と、
   前記包埋ブロックと前記カッターとを、前記仮想平面に平行で且つ前記接近離間方向に対して略直交するスライド方向に沿って相対的に移動させ、前記薄切片を切り出す際に前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的にスライドさせるスライド機構と、
   前記薄切片を切り出す際に、予め設定された初期位置から前記包埋ブロック及び前記カッターが動き始めるように前記移動機構及び前記スライド機構の作動を制御して、前記カッターの刃先の同一ポイントに前記包埋ブロックを接触させ、その後、前記接近離間方向の速度と前記スライド方向の速度との比を同一に保った状態で同一方向に前記カッターをスライドさせる制御部と、
   前記カッターによって前記包埋ブロックから薄切された前記薄切片を搬送する搬送手段と、を備え、
   前記搬送手段は、前記接近離間方向と平面視略平行となるように無限走行する無端ベルトを備え、
   前記制御部は、前記カッターによって徐々に薄切されていく前記薄切片が、前記無端ベルトを走行させた状態で、カッターの上方に捲り上げられて無端ベルト上に乗り始めるように、前記移動機構、前記スライド機構及び前記搬送手段の作動を制御し、
   前記高さ調整機構は、前記垂直方向に沿って延びた昇降ガイドレールと、試料台を介して前記包埋ブロックを保持した状態で前記昇降ガイドレールに沿って移動自在な昇降ステージと、を備え、
   前記移動機構は、前記接近離間方向に沿って延びた接近ガイドレールと、前記高さ調整機構が固定され、前記高さ調整機構および前記試料台を介して前記包埋ブロックを保持した状態で前記接近ガイドレールに沿って移動自在な接近ステージと、を備え、
   前記スライド機構は、前記カッターを保持するカッターホルダと、該カッターホルダを前記スライド方向に沿って移動させるスライダ部と、を備え、
   前記昇降ガイドレールは、前記試料台に対して、前記包埋ブロックを薄切する際に前記スライダ部により前記カッターホルダを移動させる側に位置していること、
   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、
   前記スライド機構は、前記カッターを前記無端ベルトと共に前記スライド方向に沿って移動させ、または前記包埋ブロックを前記スライド方向に沿って移動させ、または前記カッターを前記無端ベルトと共に前記スライド方向に沿って移動させるとともに前記包埋ブロックを前記スライド方向に沿って移動させることで、前記包埋ブロックと前記カッターとを前記スライド方向に沿って相対的に移動させること、
   を特徴とする薄切片作製装置。
3. 請求項２に記載の薄切片作製装置において、
   前記制御部は、前記薄切片が、前記包埋ブロックから完全に切り離されると、前記無端ベルト上に載置された状態で前記カッターの後方へ搬送されるように、前記移動機構、前記スライド機構及び前記搬送手段の作動を制御すること、
   を特徴とする薄切片作製装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の薄切片作製装置において、
   前記制御部は、前記接近離間方向及び前記スライド方向に沿って前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させる際に、少なくともいずれか一方の移動方向における移動速度が一定速度となるように前記移動機構及び前記スライド機構をそれぞれ制御すること、
   を特徴とする薄切片作製装置。
5. 請求項４に記載の薄切片作製装置において、
   前記制御部は、前記接近離間方向及び前記スライド方向に沿って前記包埋ブロックと前記カッターとを相対的に移動させる際に、それぞれの方向における移動速度が一定速度となるように前記移動機構及び前記スライド機構をそれぞれ制御すること、
   を特徴とする薄切片作製装置。

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