JP5372899B2 - 包埋皿およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、切り出された人体組織等の検体をパラフィン等の鋳込み材料によって鋳込む包埋皿に関する。

人体組織等の検体を顕微鏡観察する際には、まずカセットと呼ばれる検体処理用容器を用いて検体に対して薬剤処理等の処理が施される。なお、薬剤処理等の概要およびカセットの具体例は、本件出願と同一出願人による特許出願：特願平１１−２９６８０６号（特開２００１−１１６６７０号）を参照のこと。

薬剤処理等が済んだ検体は、包埋皿と呼ばれる鋳型を用いてパラフィン内に鋳込まれ、その後パラフィンごとスライスされ薄片とされ、顕微鏡観察に供される。以下にその具体的手順について図１を参照して説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、包埋皿１００を適当なテーブル上（図示せず）に載置し、包埋皿１００のキャビティ１０１内に検体Ｓを収容し、包埋皿１０１上にカセット１２０を乗せる。そして、カセット１２０の上から溶融パラフィンＰを流し込む。カセット１２０の底壁には複数の穴１２１が形成されており、パラフィンＰは穴１２０を通って包埋皿１００のキャビティ１０１内を満たす。次に、そのままの状態で、包埋皿１０１を冷却板１４０に乗せる。パラフィンＰは、冷却板１４０および外気等により熱を奪われ凝固する。このとき、包埋皿１００のキャビティ１０１内に存在するパラフィンＰは、カセット１２０の穴１２０内に存在するパラフィンＰを介して、カセット１２０内に存在するパラフィンＰと結合され、カセット１２０とパラフィンＰは一体化する（以上、鋳造工程）。

次に、図１（ｂ）に示すように、包埋皿１００からカセット１２０を取り外す。取り外されたカセット１２０の底面には概ね角錐台形状のパラフィンブロックＰ１が強固に付着している（以上、型外し工程）。

次に、図１（ｃ）に示すように、パラフィンブロックＰ１の先端から２mm程度の範囲が所定の断面形状（プレパラートに乗せるに適した形状寸法）を有する角柱形状となるようにパラフィンブロックＰ１を削り、また、その後の工程の邪魔になる不要パラフィンＰ２を取り除く（以上、整形・除去工程）。

次に、図１（ｄ）に示すように、パラフィンブロックＰ１の先端部を薄くスライスし、検体Ｓを含む薄片を複数作成する（以上、スライス工程）。なお、前記整形・除去工程において、パラフィンブロックＰ１の先端部を角柱形状としたのは、薄片ごとにサイズが異なっていたのではその後の取り扱いに不便であるため、スライスされた各薄片を互いに同一形状にするためである。

このようにして得られた検体入り薄片はプレパラートに乗せられ、顕微鏡観察に供される。

上記のようにして使用される包埋皿に求められる機能としては、以下のようなものがある。（１）型外しを容易に行えること。（２）整形・除去工程に必要な工数を最小限としうる鋳造品を成形できること。（３）溶融パラフィンをバランス良く凝固させ、凝固時の引け割れ等が発生しないこと。（４）溶融パラフィンを迅速に凝固させること。

上記（１）を満足するため、従来の包埋皿のキャビティの形状は、概ね角錐台形状となっている。要するに抜き勾配を十分にとることにより、パラフィンブロックＰ１の部分を包埋皿から取り外しやすくしているわけである。しかし、このようにすると、上記（２）を満足しなくなる。すなわち、抜き勾配を大きくとると、前述した整形工程に時間がかかるため、抜き勾配は可能な限り小さくすることが好ましい。

上記（１）と（２）とを両立するために開発された包埋皿として、本件出願と同一出願人による特許出願：特願平１１−２９６４００号（特開２００１−１１６６６９号）に開示されたものがある。ここに開示された包埋皿は、キャビティの底壁の部分を別体とし、パラフィンの凝固後に底壁を押し出すことによりパラフィンブロックを包埋皿から容易に抜き取ることを可能とするものであり、抜き勾配の最小化と型外しの容易性という相反する要求を満たす。しかし、包埋皿が別体の２部品から構成されることにより、扱いが多少面倒になる点や部品の保管が面倒になる点、また製造コストの上昇につながることは否定できない。

ところで、従来の包埋皿はステンレスをプレス成形したものが主流であった。ステンレス製の包埋皿は耐久性が高いというメリットはあるものの、ステンレスは比熱が大きくかつ熱伝導率が高い（樹脂と比較して）ため、上記（３）（４）の要求に対しては多くの問題がある。まず第１に、ステンレス製の包埋皿では、流し込んだパラフィンは直ちに凝固を開始するために、鋳造むらができやすい。

これを防止するために、通常は、鋳込み前に包埋皿の余熱を行っているが、このようにすると逆に凝固時間が著しく長くなり作業性が大幅に悪化する。また、冷却促進のために冷却板を用いると、ステンレスの熱伝導率の高さにより冷却板と接している部分のみが急冷され、内部ひずみが生じてパラフィンブロックにクラックが発生することもある。

また、ステンレス製の包埋皿はプレス成形により製造されるのが通常であるため、キャビティ部の形状も上記（１）（２）を満足するように形成することは困難である。

このようにステンレス製の包埋皿は、耐久性が高い点以外にこれといったメリットはないため、近年では包埋皿の樹脂化が検討されている。しかし、ステンレス製の場合ほどではないにせよ、樹脂製の場合にも凝固に関連する問題はあり、上記（３）（４）を完全に満足できるレベルで両立する包埋皿は無いのが現状である。

特開２００１−１１６６６９号公報

本発明は、上記の実状に鑑みなされたものであり、その第１の目的は、型外しを容易に行うことができ、かつ、鋳造後の整形・除去工程に必要な工数を削減することができる包埋皿を提供することにある。

本発明の第２の目的は、鋳造品質を確保しつつ溶融パラフィンを迅速に凝固させることができる包埋皿を提供することにある。

上記第１の目的を達成するため、本発明は、検体をパラフィン等の鋳込み材料で鋳込む包埋処理を実施するための包埋皿において、鋳込み材料が注入されるキャビティを有し、前記キャビティは、底壁と前記底壁の周縁に立設された複数の側壁とにより区画されており、前記キャビティは、底壁側のキャビティ下部と前記キャビティ下部の上に位置するキャビティ上部とを有しており、前記側壁のうち前記キャビティ下部を囲んでいる部分の内側表面と前記底壁の内側表面とが成す角度αは、前記側壁のうち前記キャビティ上部を囲んでいる部分の内側表面と前記底壁の内側表面とが成す角度βより小さいことを特徴としている。

また、上記第２の目的を達成するため、本発明は、検体をパラフィン等の鋳込み材料で鋳込む包埋処理を実施するための包埋皿において、底壁と、前記底壁の周縁に立設されて、前記底壁とともに鋳込み材料が注入されるキャビティを区画する複数の側壁と、前記キャビティの開口部を囲んで設けられるとともに、カセット等のベース材料を載置するための載置壁と、を備え、前記底壁の厚さは、前記側壁および前記載置壁の厚さより小さいことを特徴としている。

このような包埋皿を、樹脂材料を用いて射出成形法により一体成形するには、金型のうち、少なくとも前記底壁を形成する部分をスライド可能とし、金型のキャビティ内に溶融樹脂を充填した後、前記スライド可能な部分をスライドさせることにより容易に製造することができる。

本発明によれば、包埋処理の作業工数および作業時間を削減することができる。

包埋処理の各工程を説明する図。 本発明による包埋皿の一実施形態を示す斜視図。 図１におけるIII−III矢視図であり、断面に現れる要部のみを示す図。 図１におけるIV−IV矢視図であり、断面に現れる要部のみを示す図。 図１に示す包埋皿を上方から見た平面図。 図１に示す包埋皿を下方から見た平面図。 図１に示す包埋皿を成形するための金型を概略的に示す断面図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

包埋皿１は、検体処理用のカセットが載置される載置面２ａを提供する載置壁２を有する。載置壁２の周縁には載置壁２を取り囲むように縁壁３が立設されている。

載置壁２の周縁の輪郭は、そこに載置される検体処理用のカセットの周縁の輪郭とぴったりと一致するようになっており、更に、載置壁２と縁壁３とを繋ぐコーナーＲ部４の半径も極力小さく（具体的には０．５mm程度）に設定されている。従って、先に従来技術の項で説明したようなカセットの周囲に付着する不要パラフィンＰ２を最小限にすることができる。

載置壁２の中央には窪みが設けられており、この窪みが包埋処理を実施する際に検体が収容されるキャビティ１０となる。キャビティ１０は、底壁１１と、底壁１１の周縁に立設された複数の側壁１２とにより区画されている。各側壁１２は、概ね鉛直な側壁下部１３と、大きく傾斜した側壁上部１４とからなる。

包埋皿１の長辺側の両側には、脚２０が設けられている。脚２０の下端の高さは、底壁１１の下面の高さと一致している。脚２０と、脚２０と対向する側壁１２とは、リブ２１により連結されている。この構造により、溶融パラフィンがキャビティ１０内に注入されて包埋皿１の温度が上がった場合でも、包埋皿１全体の剛性が維持される。脚２０には、複数の窓２２が形成されている。この窓２２は、溶融パラフィンがキャビティ１０内に注入された際に、図３に示す気流２３がスムースに流れるようにし、溶融パラフィンの凝固を促進する。

次に、キャビティ１０について詳述する。特に図３に詳細に示されるように、キャビティ１０は、底壁１１側に位置して複数の側壁下部１３により囲まれたキャビティ下部１０ａと、キャビティ下部１０ａより上に位置して複数の側壁上部１４により囲まれたキャビティ上部１０ｂとからなる。キャビティ下部１０ａは、パラフィンブロックのうちの検体が実際に埋め込まれる部分、すなわち、先に従来技術の項で説明したパラフィンブロックのうちスライス工程においてスライスされる部分を形成する部分である。

本実施形態に係る包埋皿１においては、先に従来技術の項で説明した整形・除去工程終了後におけるパラフィンブロックの形状（図１（ｃ）参照）を、鋳造終了後にパラフィンブロックを全く削ることなく若しくは殆ど削ることなく得ることができるように、キャビティ下部１０ａを概ね角柱形状（薄い角形の板の形状）にするとともに、型外しを容易に行うことができるようにキャビティ上部１０ｂを概ね角錐台形状としている。

すなわち、底壁１１の内面（図における上側面）と側壁下部１３の内面とが成す角度αは、９０度若しくは９０度より大きい値であってかつ９０度に極力近い値に設定されている。言い換えれば、パラフィンブロックをキャビティ下部１０ａから取り外すための抜き勾配が、０度若しくは０度より大きい値であってかつ０度に極力近い値に設定されている。角度αは、最も好適には９０度である（実際のところ、包埋皿１自体が可撓性を有するため、図面に示すように包埋皿１を形成すれば角度αが９０度でもパラフィンブロックを包埋皿１から外すことは可能である。）。しかしながら、包埋皿１が樹脂射出成形法により製造されるため、角度αは、包埋皿１成型用の金型から包埋皿１を抜くために必要な最小限の抜き勾配に対応する値となっており、実際の製品では５度前後に設定される。以上の点を考慮すれば、角度αは、包埋皿１の製造方法に応じて、９０〜９６度の範囲でなるべく小さい値に設定することが好適である。

また、底壁１１の内面（図における上側面）と側壁上部１４の内面とが成す角度βは、角度αより十分に大きな値に設定されている。角度βは、包埋皿１からパラフィンブロックを容易に抜き出すことを可能とする値である限り、任意の値とすることができるが、図示された実施形態においては、約１２０度に設定されている。

以上説明したように、側壁下部１３と底壁１１とが成す角度αを小さく、側壁上部１４と底壁１１とが成す角度βを大きく設定することにより、整形・除去工程における手間の削減並びに型外しの容易化という相反する要求を満足することができる。

なお、キャビティ下部１０ａの高さｈは、１〜３mmに設定することが好適である。高さｈを１mmより小さくすると、検体が確実にキャビティ下部１０ａに対応する領域に埋め込まれることを保証するのが困難となり、高さｈを３mmより大きくすると、型外しの際にパラフィンブロックを抜くことが困難となるからである。なお、キャビティ下部１０ａの高さｈは、キャビティ１０の全高Ｈの１／３程度に設定されている。

なお、側壁下部１３と底壁１１とが成す角度αと側壁上部１４と底壁１１とが成す角度βとの関係は、複数ある側壁１２の全てについて成り立つ関係である。

次に、図４を参照して包埋皿１の各部の肉厚設定について説明する。

底壁１１の肉厚ｔ11は、他の部分の肉厚ｔ13，ｔ14，ｔ2に比較して小さい値に設定されている。底壁１１の肉厚ｔ11は、鋳造工程において冷却板１４０に接触する部分であるため、パラフィンの凝固過程に大きな影響を及ぼす。包埋皿１が樹脂射出成形品である場合には、底壁１１の熱伝導率は低いため（包埋皿１が金属製である場合に比較して）、底壁１１の肉厚ｔ11を十分に薄くしないとパラフィンの凝固速度が著しく遅くなる。本願発明者は、実験の結果、底壁１１の肉厚ｔ11を、０．５mm以下とすることにより、パラフィンの凝固速度が実用上十分に早くなることを見いだした。また、０．５mmを超えると、パラフィンの凝固速度が実用上問題となる程に遅くなることもわかった。従って、底壁１１の肉厚ｔ11は０．５mm以下とすることとした。このように、底壁１１の肉厚ｔ11を小さくすることにより、キャビティ１０内に注がれた溶融パラフィンは、底壁１１と接触している部分から上方に向けて指向性をもって凝固し、高品質のパラフィンブロックを得ることができる。

その一方で、包埋皿１の他の部分の肉厚は、０．６〜１．０mmの範囲と、比較的大きくしている。その理由は以下の通りである。

まず、側壁１２を薄くしなかった理由は、側壁１２を薄くしすぎると、型外しの際に包埋皿１を撓ませても側壁１２がパラフィンにへばりついたままとなり（パラフィンと側壁１２との間に空気が入ってゆかないため）、型外しが著しく困難となるからである。

また、載置壁２を薄くしなかった理由は、載置壁２には比較的大きな熱容量を与えて、鋳造時にカセットの底壁と載置壁２との間に入り込む溶融パラフィンを早期に凝固させるためである。もし、載置壁２を薄くして熱容量を小さくしてしまうと、鋳造時にカセットの底壁と載置壁２との間に入り込む溶融パラフィンが縁壁３のあたりにまで入り込み、その後の不要パラフィンＰ２（図１参照）の除去に多大な工数が必要となってしまう。

以上のように、底壁１１の肉厚を薄くして、かつその他の部分（側壁１２、載置壁２）の肉厚を比較的厚くすることにより、鋳造時におけるバランスの良い凝固、型外しの容易さ、並びに整形・除去工程特に除去工程の工数の削減を実現することができる。

なお、底壁１１、側壁１２および載置壁２の肉厚の関係は、図４に表示される底壁１１、側壁１２および載置壁２のみならず、すべての底壁１１、側壁１２および載置壁２に関して成り立つ関係である。

なお、底壁１１の肉厚ｔ11は、包埋皿が樹脂性の場合、鋳造時の凝固特性のみを考慮するならば、実験した範囲内では薄ければ薄いほど好ましいことがわかっている。しかし、極端に底壁１１の厚さｔ11を小さくすると、溶融パラフィンを注湯して温度が上昇した際に底壁１１が変形するおそれもあるし、また、包埋皿１の製造歩留まりも低下する。従って、底壁１１の厚さｔ11は０．２mm以上とすることが好ましい。すなわち、底壁１１の厚さｔ11は、好適には０．２〜０．５mm、より好ましくは０．３〜０．４mmに設定される。

図示された形状の包埋皿１を樹脂射出成形法で一体成形するにあたって、底壁１１の肉厚ｔ11を上記のように０．２〜０．５mmの範囲とするには、流動性の良い樹脂材料を用いる必要がある。また、包埋皿１には耐薬品性および耐衝撃性も必要とされる。更に、パラフィンの鋳造が良好に行われているかの判定並びに、凝固が完了したか否かを外側から容易に判定できるように、包埋皿１は透明であることが好適である。以上の条件を満足するため、包埋皿１は、微結晶性のポリイミドにより形成することが好適である。微結晶性のポリイミドを用いて、通常の樹脂射出成形法により包埋皿１を製造した場合、底壁１１の肉厚ｔ11は０．４mm程度まで薄くすることができた。

なお、射出成形型を改良することにより、底壁１１の肉厚ｔ11を薄くすることも可能である。例えば、図７に概略的に示すように、包埋皿１用の金型ペア３０のうち一方の金型３１に、スライド可能な部分３１ａを設ける。そして、金型３１、３２間に溶融樹脂を射出し、金型３１、３２間のキャビティ３３に樹脂が充填された後、溶融樹脂の凝固前に、部分３１ａを移動し、キャビティ３３のうち包埋皿１の底壁１１に相当する部分３３ａを狭める。このように製造することにより、底壁１１の肉厚ｔ11を、通常の射出成形法により製造できる限界肉厚より小さくすることができる。この場合、包埋皿１の材料は上記の微結晶性のポリイミド以外を用いることも可能であるが、微結晶性のポリイミドを用いることが好ましい。

なお、以上においては、包埋皿１を樹脂射出成形法により一体成形する前提で説明を行ったが、これには限定されない。キャビティ１０の上部と下部を異なる形状にする上記実施形態の第１特徴部分に関しては、包埋皿１をステンレス等の金属材料から製造する場合でも適用することができ、また、包埋皿１を塩化ビニール等の樹脂フィルムを原料として真空成形する場合にも適用することができる。さらには、包埋皿１の材料を問わず、包埋皿１の成形後の追加工により上記実施形態の第１特徴部分を実現してもよい。また、包埋皿１の肉厚を部位により変化させる本実施形態の第２の特徴に関しては、材料を問わず包埋皿１の成形後の追加工により実現してもよい。しかしながら、上記第１および第２の特徴を最も低コストで具現化するには、包埋皿１を樹脂射出成形法により一体成形することが好適である。

なお、図２乃至図６に図示された包埋皿１の使用方法は、図１（ｃ）に示す整形・除去工程が廃止または大幅に削減される点を除いて、図１を参照して従来の技術の項にて説明したものと同一である。

１ 包埋皿
２ 載置壁
１０ キャビティ
１１ 底壁
１２ 側壁
１３ 側壁下部
１４ 側壁上部
３１ａ 金型のスライド可能な部分
Ｓ 検体
Ｐ、Ｐ１ 鋳込み材料（パラフィン）
ｈ キャビティ下部の高さ
ｔ11 底壁の厚さ

Claims (4)

1. 検体をパラフィン等の鋳込み材料で鋳込む包埋処理を実施するための樹脂材料からなる包埋皿において、
   底壁と、
   前記底壁の周縁に立設されて、前記底壁とともに鋳込み材料が注入されるキャビティを区画する複数の側壁と、
   前記キャビティの開口部を囲んで設けられるとともに、カセット等のベース材料を載置するための載置壁と、
   を備え、
   前記底壁の厚さは、０．２〜０．５mmであり、かつ前記側壁および前記載置壁の厚さより小さいことを特徴とする、包埋皿。
2. 前記包埋皿の前記底壁以外の部分の厚さは、０．６〜１．０mmであることを特徴とする、請求項１に記載の包埋皿。
3. 前記底壁は、前記複数の側壁及び前記載置壁は一体成形されており不可分である、請求項１または２記載の包埋皿。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の包埋皿を、樹脂材料を用いて射出成形法により一体成形する方法において、
   金型のうちの少なくとも前記底壁を形成する部分を前記底壁の厚さ方向にスライド可能とし、金型のキャビティ内に溶融樹脂を充填した後、前記溶融樹脂の凝固前に前記スライド可能な部分をスライドさせて前記キャビティのうち前記底壁に相当する部分を狭めることを特徴とする、包埋皿の製造方法。

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