JP5783509B2 - 観察用カッタおよび観察用カッタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、観察用カッタおよびその製造方法に関するものである。

従来、生体試料の表面化を生きたままの状態で観察するための装置として、顕微鏡本体に脱着可能に設けられ、生体試料の表面を切開して試料内部を観察可能にする顕微鏡対物レンズユニットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載の顕微鏡対物レンズユニットは、先端に光軸に直交する透過面を有する針状の挿入部材を突出状態に備えており、生体試料の表面下に挿入部材を刺し入れた状態で、透過面を通して顕微鏡本体からの照明光を観察部位に照射したり観察部位から戻る戻り光を検出したりすることができるようになっている。

特開２００６−２６７４３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の顕微鏡対物レンズユニットは挿入部材の先端が平面形状を有するため、先端部が生体組織の広範囲を押し潰しながら試料内部に挿入されることになり、生体試料の形状を変形させ大きなダメージを与えてしまうという問題がある。特に、生体試料の一部に硬い層がある場合には生体組織の広範囲に押圧力が加わり、生体試料の変形が増大しダメージが顕著になる。そして、生体試料の変形が大きいと、生体試料を切開した深さと生体試料に対物レンズを挿入する際の対物レンズの移動量とが大きく相違するという不都合が生じる。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体試料に与えるダメージを低減するとともに、表面下の所望の深さ位置に対物レンズを配置することができる観察用カッタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、対物レンズを挿入可能な円筒体と、該円筒体の先端に設けられ、該円筒体の径方向に架け渡されるように配置された尖端を、前記円筒体の中心軸線方向に向けた刃部とを備え、前記円筒体が、前記刃部を境界線としてその両側に前記円筒体の基端側に向かって互いに反対の半径方向外方に傾斜する２つの傾斜面を備え、一方の該傾斜面に前記中心軸線を含む開口部が設けられている観察用カッタを提供する。

本発明によれば、円筒体に対物レンズを挿入することにより刃部が対物レンズの前方に配置される。また、円筒体の各傾斜面の境界線となる刃部は円筒体の中心軸線からずれた位置に配置される。したがって、刃部によって生体試料の表面に切り込みを入れ試料内部に円筒体の先端を刺し入れることにより、円筒体に挿入した対物レンズを生体試料の表面下に配置することができる。また、円筒体の中心軸線と対物レンズの光軸とを一致させることにより、刃部によって対物レンズの観察範囲を妨げられることなく開口部を介して生体組織を観察することができる。

この場合において、生体試料に刃部を刺し入れていくと同時に、切断された生体組織を刃部から連続する傾斜面に沿って円筒体の基端側に逃がすことができ、生体組織が円筒体の先端によって押し潰されるのを防ぐことができる。これにより、生体試料の変形を抑制し、生体試料に与えるダメージを低減することができる。

また、生体試料の変形を抑制することで、刃部により生体試料を切断した深さと生体試料に対物レンズを挿入する際の対物レンズの移動量とをほぼ一致させることができる。したがって、円筒体と共に対物レンズを試料内部に挿入しながら生体試料の表面下の所望の深さ位置に対物レンズを精度よく配置することができる。

上記発明においては、前記刃部が、前記尖端から前記円筒体の基端側に向かって半径方向外方に傾斜する一対の傾斜側面を有することとしてもよい。
このように構成することで、切断した生体組織を刃部の傾斜側面に沿って２方向に逃がすことができる。これにより、試料内部への円筒体の挿入を容易にし、生体試料に与えるダメージを低減するとともに対物レンズの位置決め精度を向上することができる。

また、上記発明においては、前記刃部が、前記尖端から前記円筒体の基端側に向かって半径方向外方に傾斜する傾斜側面と、前記中心軸線に沿って延びる非傾斜側面とを有することとしてもよい。
このように構成することで、傾斜側面および非傾斜側面により形成される刃部の尖端をより鋭角にし、生体試料を切断する際にかかる力、すなわち、生体試料が切断される限界値を軽減することができる。

本発明の参考例としての発明の一態様は、対物レンズを挿入可能な円筒体と、該円筒体の先端に径方向に架け渡されるように配置され尖端を前記円筒体の中心軸線方向に向けた刃部と、該刃部を境界線としてその両側に前記円筒体の基端側に向かって互いに半径方向外方に傾斜する傾斜面とを備え、前記刃部が、前記円筒体の外周から前記中心軸線方向の１点に向かって突出する凸形状を有し、一方の前記傾斜面に前記中心軸線を含む開口部が設けられている観察用カッタである。
このように構成することで、試料内部に円筒体の先端を刺し入れる際に刃部の尖端の１点に力が集中し、生体試料を切断する際にかかる力をより軽減することができる。

また、上記発明においては、流体を供給または吸引可能なシリンジと、一端が該シリンジに接続され、他端が前記先端に配置されたドレインとを有することとしてもよい。
このように構成することで、生体試料内部に刃部を刺し入れる際に出血した場合に、シリンジによりドレインを介して血液を吸引することができる。また、シリンジからドレインを介して切り口に生理食塩水を供給し、血液を洗い流したり蛍光色素等の試薬を注入したりすることができる。
また、上記発明においては、前記刃部が、前記円筒体に挿入した前記対物レンズの先端を密着させる略平坦な形状の裏面を有することとしてもよい。

本発明は、対物レンズを挿入可能な有底円筒部材の底面における中心位置からずらした位置に、該有底円筒部材の径方向に架け渡されるように配置される直線から前記有底円筒部材の中心軸線方向に向かって半径方向外方に傾斜する第１の断面と、前記直線から前記中心軸線方向に向かって前記第１の断面とは反対の半径方向外方に傾斜する第２の断面とを切断し、前記直線を尖端とする刃部と一方の切断面に前記中心軸線を含む開口部とを形成する観察用カッタの製造方法を提供する。

本発明によれば、尖端を有底円筒部材の中心軸線方向に向け有底円筒部材の底面に径方向に架け渡される刃部と、中心軸線を含む開口部を有し刃部の片側から基端側に向かって半径方向外方に傾斜する傾斜面とを備える観察用カッタを容易に製造することができる。

本発明に係る観察用カッタよれば、生体試料に与えるダメージを低減するとともに、表面下の所望の深さ位置に対物レンズを配置することができるという効果を奏する。また、本発明に係る観察用カッタの製造方法によれば、このような観察用カッタを簡易に製造することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る観察用カッタの概略構成図である。 （ａ）は図１のカッタ本体を切刃側から中心軸線方向に見た概略構成図であり、（ｂ）は図１のカッタ本体を中心軸線に直交する方向に見た概略構成図である。 図１のカッタ本体および対物レンズを生体試料に刺し入れる様子を示す概略図である。 （ａ）は本発明の一実施形態の第１の変形例に係る観察用カッタを切刃側から中心軸線方向に見た概略図であり、（ｂ）は（ａ）の観察用カッタを中心軸線に直交する方向に見た概略図である。 （ａ）は本発明の参考例としての発明の一参考実施形態に係る観察用カッタを切刃側から中心軸線方向に見た概略図であり、（ｂ）は（ａ）の観察用カッタを中心軸線に直交する方向に見た概略図であり、（ｃ）は（ａ）の観察用カッタの大開口部側を中心軸線に直交する方向に見た概略図である。 本発明の一実施形態の第２の変形例に係る観察用カッタを中心軸線に直交する方向に見た概略図である。 本発明の一実施形態の第３の変形例に係る観察用カッタを概略構成図である。 （ａ）は図７の観察用カッタを切刃側から中心軸線方向に見た概略図であり、（ｂ）は図７の観察用カッタを中心軸線に直交する方向に見た概略図である。

以下、本発明の一実施形態に係る観察用カッタおよびその製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る観察用カッタ１は、図１に示すように、先端に切刃（刃部）１１を有する略円筒状のカッタ本体（円筒体）１０と、カッタ本体１０と顕微鏡本体５０とを着脱可能に取り付ける略円筒状の取り付けアダプタ３０とを備えている。

取り付けアダプタ３０は、基端部が顕微鏡本体５０の対物レンズ５２に取り付けられ、先端部にカッタ本体１０を取り付けることができるようになっている。また、取り付けアダプタ３０は、対物固定ネジ３１により対物レンズ５２に固定され、カッタ固定ネジ３３によりカッタ本体１０を固定することができるようになっている。

取り付けアダプタ３０の先端部には、カッタ本体１０を取り付ける際にカッタ本体１０が対物レンズ５２に接触して衝撃を与えるのを緩衝するための緩衝部材（例えば、ばね。）３５が設けられている。取り付けアダプタ３０とカッタ本体１０とを着脱自在にすることで、繰り返し使用することによって切刃１１が劣化したした場合に、新しい切刃１１に容易に交換することができる。

カッタ本体１０は、対物レンズ５２の外形寸法より僅かに大きい内径寸法を有し、内部に対物レンズ５２の先端を挿入させることができるようになっている。また、カッタ本体１０は、先端に向かって径寸法が徐々に小さくなる段付き形状を有している。このカッタ本体１０は、例えば、金属材料からなり、先端の切刃１１が一体的に形成されている。

切刃１１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、カッタ本体１０の先端に中心軸線から径方向にずれた位置に設けられ、径方向に架け渡されるように配置されている。また、切刃１１は、カッタ本体１０の中心軸線方向に尖端を向けている。

また、切刃１１は、尖端からカッタ本体１０の基端側に向かって半径方向外方に傾斜する一対の切刃傾斜面（傾斜側面）１３Ａ，１３Ｂにより構成され、切刃傾斜面１３Ａ，１３Ｂが約３６°の角度で交差することにより尖端が形成されている。この切刃１１の裏面は略平坦な形状を有し、カッタ本体１０に挿入された対物レンズ５２の先端を密着させて対物レンズ５２を中心軸線方向に位置決めすることができるようになっている。

また、カッタ本体１０には、切刃１１を境界線としてその両側に中心軸線方向に向かって互いに半径方向外方に傾斜する２つの本体傾斜面（傾斜面）１５Ａ，１５Ｂが形成されている。一方の本体傾斜面（以下、「本体小傾斜面」という。）１５Ａは、切刃１１の偏心方向側の切刃傾斜面１３Ａから連続的に形成されている。また、他方の本体傾斜面（以下、「本体大傾斜面」という。）１５Ｂは、切刃１１の偏心方向側とは反対側の切刃傾斜面１３Ｂから連続的に形成されている。

本体小傾斜面１５Ａおよび本体大傾斜面１５Ｂには、それぞれカッタ本体１０内部の空洞部に貫通する開口部１７Ａ、１７Ｂが設けられている。切刃１１が中心軸線から径方向にずれた位置に形成されていることにより、本体大傾斜面１５Ｂの開口部（以下、「大開口部」という。）１７Ｂはカッタ本体１０の中心軸線を含むように開口している。また、大開口部１７Ｂは、本体小傾斜面１５Ａの開口部（以下、「小開口部」という。）１７Ａよりカッタ本体１０の基端側に向かって大きく開口している。

対物レンズ５２としては、侵襲を低くするために先端が細くなっていることが望ましい。対物レンズ５２は、光軸方向の先端に先端窓５４を有している。対物レンズ５２は、先端窓５４より径寸法が若干小さい観察範囲Ｖを有している。

このように構成される観察用カッタ１は、以下の製造方法により容易に製造することができる。
まず、対物レンズ５２よりひとまわり大きい金属材料からなる有底円筒部材を用意する。次に、この有底円筒部材の底面における中心位置からずらした位置に配置される直線から有底円筒部材の中心軸線方向に向かって半径方向外方に傾斜する第１の断面を切断する。続いて、底面の同じ直線から中心軸線方向に向かって第１の断面とは反対の半径方向外方に傾斜する第２の断面を切断する。

第１の断面および第２の断面は、有底円筒部材の底面において互いに約３６°の角度で交差し、それぞれ有底円筒部材の空洞部を斜めに横切る断面とする。第１の断面および第２の断面を切断することにより、有底円筒部材に第１の断面および第２の断面に沿って本体小傾斜面１５Ａおよび本体大傾斜面１５Ｂが形成されるとともに、底面における中心軸線からずれた位置に径方向に延びる切刃１１が形成される。これにより、観察用カッタ１が完成する。

以下、このように構成された観察用カッタ１の作用について説明する。
例えば、本実施形態に係る観察用カッタ１を用いて生体試料Ｓの脳組織Ｔを観察するには、まず、顕微鏡本体５０の対物レンズ５２に取り付けアダプタ３０を介してカッタ本体１０を取り付ける。対物レンズ５２の先端は、本体大傾斜面１５Ｂの大開口部１７Ｂから部分的に露出される。

この場合において、対物レンズ５２の光軸とカッタ本体１０の中心軸線とを一致させると、切刃１１が対物レンズ５２の光軸からずれた位置に配置される。したがって、刃１１によって対物レンズ５２の観察範囲Ｖが妨げられることがない。また、本体大傾斜面１５Ｂの大開口部１７Ｂが光軸を含む位置に配置される。したがって、大開口部１７Ｂを介して対物レンズ５２の観察範囲Ｖを確保することができる。

対物レンズ５２に観察用カッタ１を取り付けたら、図３に示すように、対物レンズ５２を生体試料Ｓの脳組織Ｔに向かって移動させ、観察用カッタ１の先端を生体試料Ｓの表面に押し付けて中心軸線方向に押圧する。これにより、鋭利な切刃１１によって生体試料Ｓの表面に切り込みを入れ、生体試料Ｓの表面下、すなわち、頭蓋骨Ｃの内部に観察用カッタ１を挿入していくことができる。また、脳組織Ｔにカッタ本体１０の先端を刺し入れながら、対物レンズ５２により大開口部１７Ｂを介して脳組織Ｔを観察することができる。

この場合において、生体試料Ｓの内部に切刃１１を刺し入れていくと、切刃１１による脳組織Ｔの切り口を切刃傾斜面１３Ａ，１３Ｂに沿って２方向に逃がすとともに、切断した脳組織Ｔを切刃１１から連続する本体小傾斜面１５Ａおよび本体大傾斜面１５Ｂに沿ってカッタ本体１０の基端側に逃がすことができる。

したがって、脳組織Ｔへのカッタ本体１０の挿入を容易にし、脳組織Ｔがカッタ本体１０の先端や対物レンズ５２の先端によって押し潰されるのを防ぐことができる。これにより、脳組織Ｔの変形を抑制して生体試料Ｓに与えるダメージを低減することができる。

また、脳組織Ｔの変形を抑制することで、切刃１１により脳組織Ｔを切断した切り口の深さと脳組織Ｔに対物レンズ５２を挿入する際の対物レンズ５２の移動量とをほぼ一致させることができる。したがって、生体試料Ｓの所望の深さ位置に対物レンズ５２を配置して脳組織Ｔを観察することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る観察用カッタ１によれば、カッタ本体１０の本体傾斜面１５Ａ，１５Ｂにより生体試料Ｓの変形を抑制してダメージを低減しながらカッタ本体１０と共に対物レンズ５２を生体試料Ｓの内部に挿入し、生体試料Ｓの表面下の所望の深さ位置に対物レンズ５２を精度よく配置することができる。また、本実施形態に係る製造方法によれば、このような観察用カッタ１を簡易に製造することができる。

なお、本変形例においては以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、切刃１１が一対の切刃傾斜面１３Ａ，１３Ｂを有することとしたが、第１の変形例としては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、切刃傾斜面１３Ａの反対側の側面を、本体大傾斜面１５Ｂに連続する切刃傾斜面１３Ｂと、切刃傾斜面１３Ｂから尖端まで中心軸線に沿って延びる切刃非傾斜面１３Ｃとにより構成することとしてもよい。

このようにすることで、切刃傾斜面１３Ａおよび切刃非傾斜面１３Ｃにより形成される切刃１１の尖端をより鋭角（例えば、１８°）にし、生体試料Ｓを切断する際にかかる力、すなわち、生体試料Ｓが切断される限界値を軽減することができる。本変形例においては、例えば、切刃１１の一方の側面全体を切刃傾斜面１３Ｂに代えて切刃非傾斜面１３Ｃとし、切刃傾斜面１３Ａと切刃非傾斜面１３Ｃにより切刃１１を構成することとしてもよい。

本発明の参考例としての発明の一参考実施形態としては、例えば、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、切刃１１がカッタ本体１０の先端の外周から中心軸線方向の１点に向かって突出する凸形状を有することとしてもよい。この場合、例えば、有底円筒部材の底側を底の一点に向かってテーパ状に径寸法が小さくなる円錐形状に加工し、その後、第１の断面および第２の断面を切断することにより、切刃１１および本体傾斜面１５Ａ，１５Ｂを形成することとすればよい。このようにすることで、生体料内Ｓの内部に観察用カッタ１の先端を刺し入れる際に、切刃１１の尖端の１点に力が集中し、生体試料Ｓを切断する際にかかる力をより軽減することができる。

また、第２の変形例としては、図６に示すように、カッタ本体１０に大開口部１７Ｂを閉塞するようなカバーガラス１９を設けることとしてもよい。この場合、カバーガラス１９の裏面に対物レンズ５２を配置することとすればよい。このようにすることで、カバーガラス１９により大開口部１７Ｂを密閉し、カッタ本体１０の内部に血等が溜まるのを防ぐことができる。

また、第３の変形例としては、図７および図８に示すように、観察用カッタ１が、流体を供給するための供給用シリンジ４１および流体を吸引するための吸引用シリンジ４３と、供給用シリンジ４１または吸引用シリンジ４３に一端が接続され、他端がカッタ本体１０の先端に配置された供給用ドレイン４５および吸引用ドレイン４７とを備えることとしてもよい。

この場合、切刃１１の尖端から僅かに基端側にずらした位置に供給用ドレイン４５および吸引用ドレイン４７の他端を配置することが望ましい。例えば、切刃１１の一側面を切刃非傾斜面１３Ｃと切刃傾斜面１３Ｂとにより構成する場合には、これら切刃非傾斜面１３Ｃと切刃傾斜面１３Ｂとの境界付近に各ドレイン４５，４７の他端を配置することとすればよい。

本変形例によれば、生体試料Ｓの内部に切刃１１を刺し入れる際に出血した場合に、吸引用シリンジ４３により吸引用ドレイン４７を介して血液を吸引することができる。また、供給用シリンジ４１から供給用ドレイン４５を介して切り口に生理食塩水を供給し、血液を洗い流したり蛍光色素等の試薬を注入したりすることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、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、本発明を上記の一実施形態および各変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および各変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
また、本実施形態においては、カッタ本体１０と対物レンズ５２とを別体にしたが、例えば、カッタ本体１０と対物レンズ５２とを一体型にしてもよい。

１ 観察用カッタ
１０ カッタ本体（円筒体）
１１ 切刃（刃部）
１３Ａ，１３Ｂ 切刃傾斜面（傾斜側面）
１３Ｃ 切刃非傾斜面（非傾斜側面）
１５Ａ 本体小傾斜面（傾斜面）
１５Ｂ 本体大傾斜面（傾斜面）
４１ 供給用シリンジ（シリンジ）
４３ 吸引用シリンジ（シリンジ）
４５ 供給用ドレイン（ドレイン）
４７ 吸引用ドレイン（ドレイン）
５２ 対物レンズ

Claims (6)

1. 対物レンズを挿入可能な円筒体と、
   該円筒体の先端に設けられ、該円筒体の径方向に架け渡されるように配置された尖端を、前記円筒体の中心軸線方向に向けた刃部とを備え、
   前記円筒体が、前記刃部を境界線としてその両側に前記円筒体の基端側に向かって互いに反対の半径方向外方に傾斜する２つの傾斜面を備え、
   一方の該傾斜面に前記中心軸線を含む開口部が設けられている観察用カッタ。
2. 前記刃部が、前記尖端から前記円筒体の基端側に向かって半径方向外方に傾斜する一対の傾斜側面を有する請求項１に記載の観察用カッタ。
3. 前記刃部が、前記尖端から前記円筒体の基端側に向かって半径方向外方に傾斜する傾斜側面と、前記中心軸線に沿って延びる非傾斜側面とを有する請求項１に記載の観察用カッタ。
4. 流体を供給または吸引可能なシリンジと、一端が該シリンジに接続され、他端が前記先端に配置されたドレインとを有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の観察用カッタ。
5. 前記刃部が、前記円筒体に挿入した前記対物レンズの先端を密着させる略平坦な形状の裏面を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の観察用カッタ。
6. 対物レンズを挿入可能な有底円筒部材の底面における中心位置からずらした位置に、該有底円筒部材の径方向に架け渡されるように配置される直線から前記有底円筒部材の中心軸線方向に向かって半径方向外方に傾斜する第１の断面と、前記直線から前記中心軸線方向に向かって前記第１の断面とは反対の半径方向外方に傾斜する第２の断面とを切断し、前記直線を尖端とする刃部と一方の切断面に前記中心軸線を含む開口部とを形成する観察用カッタの製造方法。

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