JP6013142B2 - 薄切片作製装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄切片作製装置に関するものである。

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薄切片を作製し、この薄切片に対して染色処理を行って、生体試料を観察する方法が知られている。
従来、薄切片を作製する作業は、鋭利な薄い切断刃を使用して熟練の作業者による手作業で行っていたが、近年、薄切片を作製する作業を自動で行うことができる自動薄切装置が提供されはじめている。この自動薄切装置によれば、作業者に負担をかけることなく薄切片を作製し続けることが可能とされている。

上述した自動薄切装置においては、切断刃及び包埋ブロックを所定の送り方向に沿って相対移動させ、包埋ブロックを数μｍ（例えば、３μｍ〜５μｍ）の厚みで切削することで、薄切片を得ることができる。
ここで、切削により得られた薄切片は、極薄の厚みでスライスされたものであるので、皺がついた状態や、カールした状態になり易い。そのため、切削により得られた薄切片は、水面に浮かべられ、皺やカールが取り除かれる（伸展工程）。
その後、水面に浮かべられた薄切片は、スライドガラス等の基板で掬い取られ、基板上に載置される。これにより、薄切片標本を作製することができる。

ところで、上述した薄切片を切削する工程において、薄切に伴う生体試料にかかる負荷を減らすため包埋ブロックに対して切断刃に引き角をつけて切削する方法が一般的に知られている。なお、引き角とは、切断刃によって形成される切断面上において、切断刃及び包埋ブロックの送り方向に直交する軸線と、切断刃の刃先方向と、が鋭角で交わるような角度である。
また、上述した伸展工程においては、薄切片を基板で掬って基板上に載置する際に、基板に対する薄切片の向きが水面上でばらつくため、基板で掬い上げた薄切片の一部がその基板からはみ出てしまい、基板上に載置できないことがある。

そこで、例えば特許文献１には、薄切片が着脱可能に定着される定着面を有する中継体と、中継体を把持する把持部、及び定着面に直交する回転軸回りに中継体を回転させる回転台を有する移動回転手段と、を備える構成が記載されている。
この構成では、把持部により中継体を把持した状態で、水面に浮かべられた薄切片を中継体の定着面上に掬い上げた後、中継体を回転台にセットする。そして、回転軸回りに中継体を回転させた後、基板に受け渡す。これにより、基板に対する薄切片の相対的な向きを設定できるので、基板上に薄切片を予め決められた向きで載置することができるとされている。

特開２０１０−２６１７９４号公報

しかしながら、上述した特許文献１の構成にあっては、移動回転手段が上述した把持部や回転台等、複数の駆動機構（駆動軸）を有しているため、移動回転手段の機構や制御が複雑になる。そのため、装置コストが高いとともに、故障が発生し易くなるという問題がある。

そこで、本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、構成の簡素化を図った上で、低コスト化を実現でき、信頼性の高い薄切片標本を作製できる薄切片作製装置を提供することである。

本発明の薄切片作製装置は以下の構成を採用した。
（１）生体試料が包埋された包埋ブロックから薄切片を切削し、前記薄切片を基板上に載置して薄切片標本を作製する薄切片作製装置であって、前記包埋ブロックの表面のうち、第１辺が延在するＸ軸方向に沿って前記包埋ブロックに対して相対移動するとともに、所定の引き角をもって前記包埋ブロックを薄切する切断刃と、液体が貯留されるとともに、切り出された前記薄切片を前記液体に浮かべて前記薄切片を伸展させる貯留槽と、一端部が前記切断刃の刃先に近接した状態で配置される一方、他端部が前記液体内に浸漬され、前記薄切片が前記第１辺を前記Ｘ軸方向に向けた状態で、前記包埋ブロックの表面の平面視で前記Ｘ軸方向に交差する方向に搬送される搬送体と、前記平面視で前記基板の第１辺を前記Ｘ軸方向に沿うようにセットし、前記貯留槽に浮かべられた前記薄切片を前記基板上に載置する基板載置機構と、前記搬送体と前記基板載置機構との間に設けられ、外面上に前記薄切片が載置された状態で回転することで、前記薄切片を前記基板載置機構に向けて搬送する回転体と、を備え、前記回転体は、一部が前記液槽の前記液体に浸漬された状態で、前記平面視で前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸回りに回転可能に構成した。

この構成により、引き角をもって薄切された薄切片は、搬送体により第１辺がＸ軸方向に一致した状態で向きを変えずに搬送されるとともに、貯留槽で伸展される。その後、薄切片は、第１辺がＸ軸方向に一致した向きを維持したまま、回転体によって搬送方向がＸ軸方向に変換されることになる。これにより、薄切片の第１辺が、基板の第１辺に一致した状態で基板載置機構に搬送されることになる。その結果、基板上における所望の位置に、基板に対して所望の向きで薄切片を載置することができるので、基板への載置時に発生する薄切片の皺やカール等を抑制して、信頼性の高い薄切片標本を作製できる。
また、従来のように複数の駆動軸を設ける必要もないので、構成の簡素化を図った上で、低コスト化を実現できる。

（２）前記（１）の薄切片作製装置では、前記回転体は、前記薄切片を面方向で間隔をあけて支持する複数の支持部を備えていてもよい。
この構成によれば、薄切片が面方向で間隔をあけて支持されるので、搬送体と回転体との間で液面に浮かべられた際に薄切片との間に混入した気泡を上述した間隔を通して除去することができる。そのため、基板に薄切片を載置する際に、基板と薄切片との間に気泡が混入するのを抑制して、基板と薄切片との密着性を向上させることができる。これにより、より信頼性の高い薄切片標本を作製できるので、後工程（例えば、染色工程等）をスムーズに行うことができる。

（３）前記（１）または（２）の薄切片作製装置では、前記搬送体と前記回転体とを前記切断刃の刃先方向に沿って相対的に移動させるスライド機構を備えていてもよい。
この構成によれば、スライド機構による切断刃の刃先方向に沿う移動速度ベクトルのＹ軸方向成分により、搬送体による搬送方向に沿う搬送速度ベクトルのＹ軸方向成分がキャンセルされ、薄切片は回転体に対してあたかもＸ軸方向のみに相対移動するようになる。そのため、一枚の薄切片において、回転体に乗り上げた部分と、搬送体及び液面上に位置する部分と、の間でのＹ軸方向に沿う移動速度の差を縮小することができる。これにより、薄切片の皺や破れ等を抑えた上で、薄切片を回転体にスムーズに受け渡すことができる。

本発明に係る薄切片作製装置によれば、構成の簡素化を図った上で、低コスト化を実現でき、信頼性の高い薄切片標本を作製できる。

本発明に係る自動薄切装置で搬送される包埋ブロックの斜視図である。 本発明に係る自動薄切装置で作製される薄切片標本の斜視図である。 自動薄切装置の概略構成図である。 図５のＡ−Ａ線に相当する薄切片作製装置の概略断面図である。 薄切片作製装置の概略平面図である。 回転体の平面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜自動薄切装置の構成＞
図１は自動薄切装置１で搬送される包埋ブロックＢの斜視図であり、図２は自動薄切装置１で作製される薄切片標本Ｈの斜視図である。
本実施形態の自動薄切装置１（図３参照）は、図１に示すように、生体試料Ｓが包埋材であるパラフィンＰによって包埋された包埋ブロックＢを例えば３μｍ〜５μｍの厚みに薄切する装置である。したがって、この自動薄切装置１によって、図２に示す薄切片Ｍを作製することが可能とされている。
また、本実施形態の自動薄切装置１は、薄切片Ｍを作製するだけでなく、薄切片ＭをスライドガラスＧ等の基板上に転写させて薄切片標本Ｈを作製した後、薄切片標本Ｈをバスケットに収納する作業を自動的に行うことが可能とされている。

なお、包埋ブロックＢは、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Ｐによってブロック状に固められた平面視で矩形状のものである。これにより、生体試料ＳがパラフィンＰ内に包埋されている。また、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れるものである。

また、包埋ブロックＢは、図１に示すようにカセットＫ上に固定されている。
このカセットＫは、耐薬品性を有する樹脂等により箱状に形成されたものであり、包埋ブロックＢを固定する固定台としての役割を果している。カセットＫの一側面は、下方に面が向いた傾斜面Ｋ１とされている。この傾斜面Ｋ１には、カセットＫの製造番号や、包埋ブロックＢの作製日、生体試料Ｓの各種データ等を含む図示しないＩＤデータが記録されている。そのため、このＩＤデータを読み取ることで、包埋ブロックＢの品質管理を行うことが可能とされている。

続いて、自動薄切装置１の各構成品について説明する。
本実施形態では、はじめに自動薄切装置１を構成する各構成品を順次簡単に説明し、その後、必要な構成品について詳細に説明する。

図３に示すように、自動薄切装置１は、複数の包埋ブロックＢが出し入れ可能に収納される複数のマガジン２と、このマガジン２を離脱自在に各別に装着可能なカルーセル３と、このカルーセル３に装着されたマガジン２に収納されている複数の包埋ブロックＢの中から選択された１つの包埋ブロックＢを出し入れするとともに、ステージ４上に載置するブロック搬送機構５と、ステージ４上に載置された包埋ブロックＢを所定の厚みで切削し、薄切片Ｍを切り出す薄切機構６と、薄切機構６によって切り出された薄切片Ｍを貯留槽７まで搬送するとともに、液面に浮かべて伸展させる薄切片搬送機構（搬送体）８と、伸展された薄切片Ｍを液面からスライドガラスＧ上に掬い取って薄切片標本Ｈを作製するスライドガラスハンドリング機構（基板載置機構）９と、作製された薄切片標本ＨをバスケットＪ内に収納するスライドガラス収納機構１０と、これら各構成品を内部に収容する装置ケース１１と、各構成品を総合的に制御する制御部１２と、を主に備えている。

（装置ケース）
上述した装置ケース１１は、内部が密閉可能とされているうえ、例えば湿度や温度等の環境条件を所望する条件に設定可能とされている。装置ケース１１の壁面には、作業者が開閉操作するアクセス扉１１ａが設けられている。このアクセス扉１１ａは、マガジン２を装着或いは取り出す際に用いる扉であり、このアクセス扉１１ａを開けることでマガジン２が装着されるカルーセル３にアクセスすることが可能とされる。

（マガジン）
上述したマガジン２は、全体として縦長の直方体状に形成された収納ケースであり、カセットＫに固定された複数の包埋ブロックＢを高さ方向に並べた状態で収納することが可能とされている。このマガジン２は、正面が開口した箱型のマガジン本体２Ａと、マガジン本体２Ａに固定された開閉扉２Ｂと、で主に構成されている。
開閉扉２Ｂは、閉状態になったときに、マガジン本体２Ａに収納されている複数の包埋ブロックＢの一部を覆って脱落を防止している。これにより、作業者は、包埋ブロックＢの落下に注意を払うことなくマガジン２を安心して持ち運びすることが可能とされる。

（カルーセル）
上述したように構成されたマガジン２は、カルーセル３に対して離脱自在に装着可能とされている。図示の例では、カルーセル３に対して同時に６個のマガジン２が装着された状態を例に挙げている。
このカルーセル３は、装置ケース１１のアクセス扉１１ａを開けることで外部からアクセス可能な位置に配設されている。これにより、作業者は、手動でマガジン２をカルーセル３に装着したり、カルーセル３から取り外したりすることが可能とされている。

また、カルーセル３は、垂直軸回りに回転可能とされており、この回転によって装着されたマガジン２を周方向に移動させ、選択した１つのマガジン２をブロック搬送機構５に対して向かい合うブロック取出し位置にセットすることが可能とされる。なお、カルーセル３の作動は制御部１２によって制御されている。
なお、図３では、カルーセル３の図示を簡略化している。

（読取部）
また、カルーセル３に隣接する位置には、上述したブロック取出し位置に位置しているマガジン２に収納されている、各包埋ブロックＢのカセットＫに印字されたＩＤデータを読み取る読取部２０が配設されている。
この読取部２０と、ブロック取出し位置に位置しているマガジン２とは、互いに例えば上下方向に相対移動可能とされており、その相対移動により、マガジン２に収納されている全ての包埋ブロックＢのカセットＫに印字されたＩＤデータを読み取ることが可能とされる。なお、読取部２０は、ＩＤデータを光学的に読み取り、読み取ったＩＤデータを制御部１２に出力する。

（ブロック搬送機構）
ブロック搬送機構５は、包埋ブロックＢを固定しているカセットＫを挟持可能なハンド部５Ａを備えるハンドリングロボットであり、カルーセル３に隣接する位置に配置されている。そして、このブロック搬送機構５は、制御部１２からの指示に基づいて、カルーセル３に装着されたマガジン２のうち上述したブロック取出し位置に位置しているマガジン２に収納された包埋ブロックＢの１つをハンド部５Ａで把持し、把持した包埋ブロックＢをマガジン２に対して出し入れしたり、ステージ４上に載置したりすることが可能とされている。

（ステージ）
ステージ４は、内部にアクチュエータが組み込まれており、制御部１２からの指示に基づいて適宜上下移動するように構成されている。これにより、ステージ４上に載置された包埋ブロックＢを高さ調整することができ、所望する厚み（例えば、５μｍ）で薄切することが可能とされている。
なお、このステージ４は、垂直軸回りの回転と、水平軸（２軸）回りの揺動とが可能とされた多軸のステージとされている。そのため、包埋ブロックＢの姿勢を自在にコントロールして、包埋ブロックＢの向きや傾き等を所望する状態に設定することが可能とされている。

（薄切機構）
薄切機構６は、ステージ４の近傍に配設された切断刃２１と、切断刃２１を交換可能に保持するホルダ２２と、切断刃２１に対してステージ４を移動させて、切断刃２１によって包埋ブロックＢの薄切を行わせる移動機構２３と、を備えている。

切断刃２１は、一端側が刃先２１ａとされた長尺な刃とされており、所定のすくい角θ１がついた状態で上述したホルダ２２に斜めに保持（クランプ固定）されている。なお、図示の例では、刃先２１ａが片刃となっている場合を例にしているが、両刃でも構わない。
ホルダ２２は、刃先２１ａを外側に露出させた状態で切断刃２１が載置される載置プレート２２Ａと、載置された切断刃２１を載置プレート２２Ａに押さえ付けてクランプ固定する押さえプレート２２Ｂと、で主に構成されている。

移動機構２３は、図示しないガイドレールと、ガイドレールに沿ってステージ４を所定の速度で往復移動させる図示しない駆動部と、を備え、制御部１２からの指示に基づいてステージ４を往復移動させることで、ホルダ２２にクランプ固定された切断刃２１により包埋ブロックＢの薄切を行わせて薄切片Ｍの切り出しを行う。
なお、ステージ４は、移動機構２３による往復移動に応じて、包埋ブロックＢを所定量上昇させている。これにより、包埋ブロックＢを所定の厚みで切削して薄切片Ｍを作製することが可能とされる。

なお、本実施形態では、切断刃２１に対してステージ４側を移動させるように移動機構２３を構成したが、ステージ４に対して切断刃２１側を移動させるように構成しても構わないし、ホルダ２２側及びステージ４側をともに移動させるように構成しても構わない。
いずれにしても、包埋ブロックＢと切断刃２１とを相対的に移動させて、切断刃２１によって薄切を行うことができれば移動機構２３は、どのように設計しても構わない。

（収納ケース、切断刃搬送機構）
ところで、上述した切断刃２１は、収納ケース２５内に多段に積層された状態で複数枚収納されており、切断刃搬送機構２６によって必要に応じて１枚ずつ取り出された後、ホルダ２２に搬送されてクランプ固定される。つまり、切断刃２１は所定のタイミングで交換可能とされている。
切断刃搬送機構２６は、制御部１２からの指示に基づいて、収納ケース２５から取り出した新しい切断刃２１を、ホルダ２２における載置プレート２２Ａと押さえプレート２２Ｂとの間に挿入し、且つ使用済みの切断刃２１をホルダ２２から押し出すように搬送する。これにより、切断刃２１の交換がなされ、ホルダ２２の押さえプレート２２Ｂは新しい切断刃２１がセットされたことを受けて、制御部１２の指示によりクランプ固定を行うように作動する。
なお、ホルダ２２から押し出された使用済みの切断刃２１は、図示しない廃棄シュータ等を経由した後、図示しない廃棄ボトル等に廃棄される。

（第１撮像カメラ）
また、ステージ４の上方には、ステージ４上に載置された包埋ブロックＢを撮像する第１撮像カメラ２７が配設されている。この第１撮像カメラ２７は、図示しない光源からの照明光によって照明された包埋ブロックＢを撮像する。この際、照明光の種類（例えば、落射照明光や拡散照明光）によって、包埋ブロックＢの表面状態や内部状態を撮像することが可能とされている。
なお、撮像された撮像画像は、制御部１２に送られて記録されるとともに、例えば制御部１２に接続されたモニタ１２ａに表示される。

（薄切片搬送機構）
薄切片搬送機構８は、制御部１２からの指示に基づいて、薄切機構６によって切り出された薄切片Ｍを貯留槽７まで搬送して液面に浮かべる機構であり、例えば搬送ベルトやテープ等を利用することが可能である。

（貯留槽）
貯留槽７内には、所定温度に調整された水等の液体Ｗが貯留されており、表面張力を利用して液面に浮かべられた薄切片Ｍを伸展させている。なお、貯留される液体Ｗは、図示しない循環管路によって必要に応じて貯留槽７から排出されると同時に、貯留槽７内に供給される。これにより、貯留槽７内には常時清浄な液体Ｗが貯留されている。

（スライドガラスハンドリング機構）
スライドガラスハンドリング機構９は、スライドガラスＧを把持可能なハンド部９Ａを備えるハンドリングロボットであり、貯留槽７に隣接する位置に配置されている。そして、このスライドガラスハンドリング機構９は、制御部１２からの指示に基づいて作動し、液面に浮かんで伸展がなされた薄切片Ｍを、ハンド部９Ａで把持したスライドガラスＧ上に掬い取ることで転写して、薄切片標本Ｈを作製することが可能とされている。

また、このスライドガラスハンドリング機構９は、薄切片ＭをスライドガラスＧ上に掬い取って薄切片標本Ｈを作製した後、この薄切片標本Ｈを標本搬送ベルト３０上に受け渡し、その後、スライドガラス収納部３１に収納されているスライドガラスＧの中から新たなスライドガラスＧを把持して、次の薄切片Ｍの掬い取りへの待機に移行する。
スライドガラス収納部３１は、貯留槽７の近傍に配設されており、内部に未使用のスライドガラスＧが例えば数十〜数百枚収納されている。

（標本搬送ベルト、ホットプレート）
上述した標本搬送ベルト３０は、例えば制御部１２からの指示に基づいて駆動する駆動プーリ３２Ａと従動プーリ３２Ｂとの間に巻回された搬送ベルトであり、駆動プーリ３２Ａの駆動によって薄切片標本Ｈを下流側に搬送することが可能とされている。
標本搬送ベルト３０の下流側には、所定温度に加熱されたホットプレート３３が配設されており、標本搬送ベルト３０上に載置されている薄切片標本Ｈを、標本搬送ベルト３０を間に挟んで加熱している。これにより、薄切片標本Ｈに残っている余分な液体Ｗを蒸発により除去でき、スライドガラスＧと薄切片Ｍとの間に液体Ｗが存在してしまうことを防止しつつ、薄切片Ｍのさらなる伸展を行うことが可能とされる。

（第２撮像カメラ、記録部）
また、本実施形態では、標本搬送ベルト３０によって薄切片標本Ｈをホットプレート３３が配設された下流側まで搬送するまで間に、第２撮像カメラ３４を利用した薄切片Ｍにおける薄切状態の撮像と、記録部３５を利用したスライドガラスＧへの個別データの印字と、を行う。
第２撮像カメラ３４は、標本搬送ベルト３０の上方に配設され、標本搬送ベルト３０上に載置された薄切片標本Ｈが下流側に搬送されるまでの間に薄切片Ｍを撮像し、その撮像画像を制御部１２に送っている。この制御部１２に送られた第２撮像カメラ３４の撮像画像は、制御部１２に記録されるとともに、例えばモニタ１２ａに表示される。

記録部３５は、例えばレーザーマーカーであり、第２撮像カメラ３４に隣接して配設され、制御部１２からの指示に基づいてスライドガラスＧにレーザ光を照射して、個別データの印字を行う。この際、第２撮像カメラ３４と同様に、記録部３５は薄切片標本Ｈが下流側に搬送されるまでの間に印字を行う。

（スライドガラス収納機構）
スライドガラス収納機構１０は、標本搬送ベルト３０の上方に配設されており、制御部１２からの指示に基づいて、ホットプレート３３によって加熱がなされた標本搬送ベルト３０上の薄切片標本Ｈを、バスケットＪ内に収納する機構とされている。このような機構としては、例えばシリンダによって駆動される押出しロッド等を利用して薄切片標本Ｈを標本搬送ベルト３０上から押し出すことでバスケットＪ内に収納しても構わないし、ロボットハンド等を利用して薄切片標本ＨをバスケットＪ内に収納しても構わない。

（バスケット）
バスケットＪは、例えば染色籠であり、薄切片標本Ｈを数枚〜数十枚毎、一度に収納可能とされており、バスケット収納部３６内に予め複数収納されている。そして、バスケット収納部３６内に収納されているバスケットＪは、制御部１２からの指示に基づいて作動するバスケット供給機構３７によって順次取り出された後、標本収納位置Ｐ１にセットされる。そして、この標本収納位置Ｐ１において、バスケットＪ内に薄切片標本Ｈが収納される。

なお、バスケットＪ内に薄切片標本Ｈが予め決まった枚数収納されると、バスケットＪは図示しない保管庫内に送られて保管される。この際、保管庫内には、所定温度に調整された温風が循環しており、薄切片標本Ｈを最適な状態に乾燥させている。

（薄切片作製装置）
次に、上述した各構成品のうち、薄切機構６、薄切片搬送機構８、貯留槽７、スライドガラスハンドリング機構９を含む薄切片作製装置５１の構成をさらに詳細に説明する。図４は図５のＡ−Ａ線に相当する薄切片作製装置５１の概略側面図であり、図５は薄切片作製装置５１の概略平面図である。なお、以下の説明では、上下方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交する水平面上において、ステージ４の後述する移動方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として説明する。
図４、図５に示すように、薄切機構６の移動機構２３は、Ｘ軸方向に沿って往復移動可能に構成されており、ステージ４上に載置される包埋ブロックＢの表面のうち、第１辺（長手方向に沿う辺）に沿って包埋ブロックＢを移動させる。

また、切断刃２１は、包埋ブロックＢに対して所定の引き角θ２をもって配置されている。具体的に、切断刃２１は、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に対して傾いて配置されており、刃先２１ａがステージ４上に載置される包埋ブロックＢのうち、短手方向に沿う辺に対して斜めから対向している。これにより、切断刃２１の刃先２１ａは、薄切時において、包埋ブロックＢに角部付近から進入するようになっている。

薄切片搬送機構８は、複数の搬送ローラ５２ａ〜５２ｆと、搬送ローラ５２ａ〜５２ｆに巻回されるとともに、上面に薄切片Ｍが載置された状態で薄切片Ｍを搬送する搬送ベルト５３と、上述した搬送ローラ５２ａ〜５２ｆを回転させる図示しない駆動手段と、を備えている。

各搬送ローラ５２ａ〜５２ｅは、その回転軸の軸方向が引き角θ２と等しい角度だけ傾斜するように（刃先方向Ｔ１とそれぞれ平行になるように）、図示しないフレームに回転可能に支持されている。具体的に、搬送ローラ５２ａ〜５２ｆは、刃先２１ａに近接して配置された第１ローラ５２ａと、貯留槽７内に配置された第２ローラ５２ｂと、第１ローラ５２ａ及び第２ローラ５２ｂ間に配置された複数の中間ローラ５２ｃ〜５２ｆと、を備えている。なお、第１ローラ５２ａは、切断刃２１のホルダ２２との間に搬送ベルト５３を通過可能な隙間を空けた状態で、フレームに支持されている。また、中間ローラ５２ｃ〜５２ｆは、第１ローラ５２ａ及び第２ローラ５２ｂよりも上方に位置している。

搬送ベルト５３は、第１ローラ５２ａ及び第２ローラ５２ｂの間で各中間ローラ５２ｃ〜５２ｆ上に当接するように巻回された無端ベルトであって、そのうち第２ローラ５２ｂ付近が貯留槽７内に浸漬されている。この場合、搬送ベルト５３は、貯留槽７の液面に対して所定の角度θ３で交差している。なお、本実施形態の搬送ベルト５３の走行方向Ｔ２は、ＸＹ平面の平面視において、切断刃２１の刃先方向Ｔ１に直交する方向となっている。

駆動手段は、例えば各中間ローラ５２ｃ〜５２ｆのうち何れかに接続されおり、駆動手段が駆動することによって、搬送ベルト５３が走行方向Ｔ２に沿って無限走行し、薄切片Ｍを搬送ベルト５３上の一端部から他端部に向けて搬送することが可能となる。なお、駆動手段の作動は、制御部１２によって制御される。

また、薄切片搬送機構８は、ＸＹ平面上における走行方向Ｔ２に直交する方向（刃先方向Ｔ１）に沿ってフレーム（搬送ベルト５３及び搬送ローラ５２ａ〜５２ｆ）を往復移動させるスライド機構５５を備えている。なお、スライド機構５５は、例えばフレームを支持するガイドレール、及びこのガイドレール上に沿ってフレームを移動させるサーボモータ等の駆動手段を備えている。

ところで、貯留槽７には、例えば水やお湯あるいは特定の溶液等である液体Ｗが貯留されている。また、貯留槽７は、スライド機構５５によってフレームが刃先方向Ｔ１に沿って移動する際に干渉しないように、刃先方向Ｔ１に十分長くなるように設計されている。

スライドガラスハンドリング機構９は、貯留槽７とスライドガラス収納部３１との間を、上述したハンド部９Ａが図示しない駆動手段の作動によって移動可能とされている。具体的に、ハンド部９Ａは、スライドガラスＧの長手方向の一端部を把持した状態で、スライドガラスＧを貯留槽７に浸漬させる浸漬位置と、スライドガラス収納部３１でスライドガラスＧを交換する交換位置と、の間で移動可能とされている。この場合、スライドガラスＧは、上述した浸漬位置において、平面視で長手方向に沿う第１辺がＸ軸方向に一致した状態で、かつ長手方向の他端部が液面に対して所定角度θ４を持った状態で浸漬される。

図６は、回転体６１の平面図である。
ここで、図４〜図６に示すように、上述した貯留槽７内のうち、薄切片搬送機構８の搬送ベルト５３の他端部と、スライドガラスハンドリング機構９によるスライドガラスＧの浸漬位置と、の間には、回転体６１が浸漬されている。回転体６１は、図示しない駆動手段によりＹ軸回りに回転可能に支持された回転軸６２と、回転軸６２に取り付けられた薄切片支持体６３と、を備えている。

薄切片支持体６３は、複数のリング部材（支持部）６４がそれぞれスペーサ６５を介して積層されたものであって、各リング部材６４の中心軸を回転軸６２の軸方向に一致させた状態で、回転軸６２に取り付けられている。したがって、薄切片支持体６３は、全体として円柱形状とされ、その一部（上部）が液面から露出した状態で浸漬されている。また、上述したスペーサ６５はリング部材６４よりも小径とされ、Ｙ軸方向で隣接するリング部材６４の外周部分同士の間には、間隔が形成されている。
そして、薄切片支持体６３は、リング部材６４の外周面上で薄切片Ｍを支持した状態で、回転軸６２の回転に伴いＹ軸回りに回転することで、薄切片ＭをＸ軸方向に沿って搬送する（搬送方向Ｔ３参照）。

また、貯留槽７の液面上において、薄切片支持体６３の外周面と搬送ベルト５３の上面とのＸ軸方向の距離、及び薄切片支持体６３の外周面と浸漬位置に配置されたスライドガラスＧとのＸ軸方向の距離は、それぞれ薄切片Ｍの長手方向に沿う長さ以下に設定されている。

制御部１２は、例えば上述したスライド機構５５による切断刃２１の刃先方向Ｔ１に沿う移動速度と、搬送ベルト５３による走行方向Ｔ２に沿う走行速度と、を以下に示す条件で制御する。
すなわち、スライド機構５５による切断刃２１の刃先方向Ｔ１に沿う移動速度ベクトルＶ１のＹ軸方向成分Ｖ１ｙと、搬送ベルト５３による走行方向Ｔ２に沿う搬送速度ベクトルＶ２のＹ軸方向成分Ｖ２ｙと、が互いに逆方向で等しく作用し、かつ移動速度ベクトルＶ１のＸ軸方向成分Ｖ１ｘと、搬送速度ベクトルＶ２のＸ軸方向成分Ｖ２ｘと、が同方向に作用するように制御する。具体的に、制御部１２は、少なくともＶ１ｃｏｓθ２−Ｖ２ｓｉｎθ２＝０になるように制御する。
また、制御部１２は、回転体６１の回転速度を搬送ベルト５３の走行速度以下に制御する。

＜自動薄切装置の作用＞
次に、上述したように構成された自動薄切装置１の作用について説明する。
なお、本実施形態では、はじめに薄切片標本Ｈが作製されるまでの全体の流れを簡単に説明し、その後、部分的な工程の流れを詳細に説明する。

まず、事前準備として、作業者は、包埋ブロックＢが固定されたカセットＫを複数のマガジン２内にそれぞれ収納した後、装置ケース１１のアクセス扉１１ａを開けて各マガジン２をカルーセル３に装着しておく。装着後、アクセス扉１１ａを閉めておく。また、作業者は、収納ケース２５内に切断刃２１が適切にセットされていること、スライドガラス収納部３１にスライドガラスＧが適切にセットされていること、バスケット収納部３６にバスケットＪが適切にセットされていること等を確認して、事前準備が終了する。
事前準備終了後、作業者は制御部１２を介して装置ケース１１内の各構成品の作動を開始させる。

すると、制御部１２は、カルーセル３を順次回転させ、読取部２０でＩＤデータを読み取った後、ブロック搬送機構５によるハンド部５Ａを利用して包埋ブロックＢを挟持する。次いで、ブロック搬送機構５により、挟持した包埋ブロックＢをマガジン２から取り出した後、ステージ４上にカセットＫを介して載置させる。

ステージ４上への包埋ブロックＢのセット作業が終了すると、制御部１２は包埋ブロックＢの薄切作業を開始させる。
まず、ステージ４を高さ調整して、包埋ブロックＢの上面を所望する高さ位置に調整する。そして、薄切機構６における移動機構２３がステージ４を往復移動させることで、ホルダ２２によってクランプ固定した切断刃２１により包埋ブロックＢを薄切する。これにより、包埋ブロックＢを粗削りして面だしを行うことができる。

ところで、薄切を行っている際、第１撮像カメラ２７が包埋ブロックＢを撮像する。この撮像画像は、制御部１２に記録されるとともにモニタ１２ａに表示される。よって、作業者は、包埋ブロックＢの表面状態や内部状態をモニタ１２ａに表示された撮像画像で確認することができる。また、この撮像画像を参考にして、薄切の合間に、適宜ステージ４を傾斜させたり、回転させたりすることができる。その結果、包埋ブロックＢの粗削りによって、最適な面を表面に露出させることができる。

なお、上述した粗削りによる面出し作業時においては、薄切片Ｍを薄切片搬送機構８によって貯留槽７まで搬送する作業は行わない。したがって、ここで生じる薄切片Ｍは、切削屑となって図示しない回収部に回収される。

次いで、面出しが終了した後、制御部１２は粗削りから本削り作業に移行させる。この際、制御部１２は、切断刃搬送機構２６を作動させて、粗削りで使用した切断刃２１を新しい切断刃２１に交換させる。なお、切断刃２１の交換は、この場合に限定されるものではなく、必要に応じて適宜行って構わない。また、本実施形態では、切断刃２１に所定の引き角θ２がついているので、薄切に伴う生体試料Ｓへの負荷を低減させることができる。

本削り作業に移行すると、制御部１２は、薄切機構６によって薄切片Ｍを作製させると同時に、薄切片搬送機構８によって、作製された薄切片Ｍを貯留槽７まで搬送させて液面に浮かべる。これにより、薄切片Ｍは伸展され、薄切時に生じたカール等が解消される。
次いで、制御部１２はスライドガラスハンドリング機構９を作動させて、液面に浮かんだ薄切片ＭをスライドガラスＧ上に掬い取らせ、薄切片標本Ｈを作製させる。スライドガラスハンドリング機構９は、作製した薄切片標本Ｈを標本搬送ベルト３０上に載置して受け渡す。

また、制御部１２は駆動プーリ３２Ａを駆動させ、標本搬送ベルト３０上に載置された薄切片標本Ｈを下流に向けて搬送させる。すると、薄切片標本Ｈがホットプレート３３に搬送されるまでの間に、第２撮像カメラ３４が薄切片Ｍを撮像し、その撮像画像を制御部１２に送る。
制御部１２は、第２撮像カメラ３４から送られてきた撮像画像に基づいて、本削りされた薄切片Ｍが適切に薄切されたか否かの良否判断を行う。ここで、制御部１２が良品と判断した場合には、記録部３５を作動させて、カセットＫから読み取ったＩＤデータと対応付けた個別データを薄切片標本ＨのスライドガラスＧに記録させる。

そして、個別データが記録された薄切片標本Ｈは、標本搬送ベルト３０のさらに下流側に搬送されて、ホットプレート３３によって加熱がなされる。また、制御部１２は、スライドガラス収納機構１０を作動させて、加熱がなされた薄切片標本ＨをバスケットＪに収納させる。
ところで、上述した良否判断を行った結果、制御部１２が不良品と判断した場合には、スライドガラス収納機構１０を作動させずに、薄切片標本Ｈを標本搬送ベルト３０から図示しない不良排出シュータへの受け渡しを行う。これにより、不良品とされた薄切片標本ＨはバスケットＪに収納されることなく、回収される。

バスケットＪに良品と判断された薄切片標本Ｈが予め決められた枚数収納されると、そのバスケットＪは保管庫に送られて保管がなされるとともに、バスケット供給機構３７が新たなバスケットＪをバスケット収納部３６から取り出して標本収納位置Ｐ１にセットし、これ以降の収納に備える。

上述したように、本実施形態の自動薄切装置１によれば、薄切片Ｍの自動的な作製だけでなく、薄切片標本Ｈの作製を自動的に行って、バスケットＪ内に予め決められた枚数毎に収納することができる。
これにより、作業者は保管庫から適宜バスケットＪを取り出すことで、そのまま生体試料Ｓの染色工程に移行することができ、非常に使い易い。特に、同じ染色作業を行う薄切片標本Ｈ同士を同一のバスケットＪに集約することも可能であるので、使い易く利便性に優れている。

ここで、上述した薄切片作製装置５１の作用について、詳細に説明する。
まず、スライドガラスＧを貯留槽７の浸漬位置に浸漬させる浸漬工程を行う。具体的に、制御部１２は、スライドガラスハンドリング機構９の駆動手段を作動させ、ハンド部９Ａをスライドガラス収納部３１まで移動させる。そして、制御部１２は、スライドガラス収納部３１に収納された新たなスライドガラスＧをハンド部９Ａにより把持させた後、今度はハンド部９Ａを貯留槽７まで移動させる。その後、制御部１２は、貯留槽７内の浸漬位置において、スライドガラスＧの他端部が液面に対して所定角度θ４傾いた状態で浸漬されるように、ハンド部９Ａを移動させる。この際、ＸＹ平面の平面視において、スライドガラスＧの長手方向に沿う第１辺がＸ軸方向に一致するようにスライドガラスＧを浸漬させる。これにより、浸漬工程が完了する。

一方、上述した浸漬工程と同時に、本削り作業で得られた薄切片Ｍを貯留槽７に向けて搬送する搬送工程を行う。具体的に、上述した本削り作業におけるステージ４の作動と同時に、スライド機構５５により搬送ベルト５３を走行させる。すると、切断刃２１によって引き角θ２をもって除々に薄切されていく薄切片Ｍは、切断刃２１の上方を通って、切断刃２１側に位置する側の端部（以下、先端部という）から搬送ベルト５３上に乗り上げる。すなわち、包埋ブロックＢと切断刃２１とが相対的に移動することで、切断刃２１によって切り出された薄切片Ｍが搬送ベルト５３上に自動的に載置される。

そして、薄切片Ｍは、包埋ブロックＢから完全に切り離されると、その全面が搬送ベルト５３上に載置された状態で走行方向Ｔ２の下流側（貯留槽７側）に向けて搬送される。この際、上述したように本実施形態では、切断刃２１が引き角θ２をもって配置されているため、薄切片Ｍは長手方向に沿う第１辺がＸ軸方向に一致した状態で、走行方向Ｔ２に沿って搬送される。

貯留槽７に向けて搬送される薄切片Ｍは、搬送ベルト５３と貯留槽７の液面との喫水線に到達すると、搬送ベルト５３から離脱して液面に浮かぶ。具体的に、搬送ベルト５３が走行し続けることで、薄切片Ｍは、その先端部から順次離脱していき、離脱した部分が貯留槽７の液面に浮かんでいく。そして、薄切片Ｍは、液面に浮かべられることで、液体の表面張力によって伸展される。

その後、搬送ベルト５３をさらに走行させ続けると、貯留槽７に浮かべられた薄切片Ｍのうち先端部が、回転体６１に到達する。すると、薄切片Ｍは、回転体６１の回転により、回転体６１（薄切片支持体６３）上に乗り上げていく。そして、薄切片Ｍは、長手方向に沿う第１辺をＸ軸方向に一致させた状態で、薄切片支持体６３の外周面に載置され、Ｘ軸方向に沿って搬送される。このとき、薄切片Ｍは、複数のリング部材６４によりＹ軸方向に間隔をあけて支持されるため、液面に浮かべられた際に薄切片Ｍとの間に混入した気泡が、各リング部材６４間を通って除去される。

また、上述した制御部１２は、薄切片Ｍが回転体６１に到達したことを検出すると、薄切片搬送機構８のスライド機構５５を作動させる。すると、スライド機構５５による切断刃２１の刃先方向Ｔ１に沿う移動速度ベクトルＶ１のＹ軸方向成分Ｖ１ｙにより、搬送ベルト５３による走行方向Ｔ２に沿う搬送速度ベクトルＶ２のＹ軸方向成分Ｖ２ｙがキャンセルされ、薄切片Ｍは回転体６１に対してあたかもＸ軸方向のみに相対移動するようになる。そのため、一枚の薄切片Ｍにおいて、回転体６１に乗り上げた部分と、搬送ベルト５３及び液面上に位置する部分と、の間でのＹ軸方向に沿う移動速度の差を縮小することができる。これにより、薄切片Ｍの皺や破れ等を抑えた上で、薄切片Ｍを回転体６１にスムーズに受け渡すことができる。

回転体６１上を搬送される薄切片Ｍは、回転体６１と液面との搬送方向Ｔ３の下流側の喫水線において、回転体６１から離脱して再び液面に浮かべられる。具体的に、回転体６１が回転し続けることで、薄切片Ｍは先端部から順次離脱していき、離脱した部分が液面に浮かんでいく。

その後、回転体６１により搬送される薄切片ＭをスライドガラスＧ上に載置する載置工程を行う。具体的に、上述した制御部１２は、スライドガラスＧと液面との喫水線に薄切片Ｍの先端部が到達したことを検出すると、スライドガラスハンドリング機構９の駆動手段を作動させ、スライドガラスＧを引き上げる。このとき、所定角度θ４を持った状態でスライドガラスＧを斜めに引き上げる。これにより、薄切片Ｍのうち、浸漬位置に到達した部分が、スライドガラスＧの長手方向に沿う一端部から他端部にかけて順次載置される。その後、スライドガラスＧ上に薄切片Ｍが完全に載置されることで、薄切片標本Ｈを作製することができる。
そして、薄切片Ｍが転写されたスライドガラスＧは、スライドガラスハンドリング機構９により搬送されてスライドガラス収納部３１に収納される。

このように、本実施形態によれば、引き角θ２をもって薄切された薄切片Ｍは、搬送ベルト５３により第１辺がＸ軸方向に一致した状態で向きを変えずに走行方向Ｔ２に沿って搬送されるとともに、貯留槽７で伸展される。その後、薄切片Ｍは、第１辺がＸ軸方向に一致した向きを維持したまま、回転体６１によって搬送方向Ｔ３がＸ軸方向に変換されることになる。これにより、薄切片Ｍの第１辺が、スライドガラスＧの第１辺に一致した状態でスライドガラスハンドリング機構９に搬送されることになる。その結果、スライドガラスＧ上における所望の位置に、スライドガラスＧに対して所望の向きで薄切片Ｍを載置することができるので、スライドガラスＧへの載置時に発生する薄切片Ｍの皺やカール等を抑制して、信頼性の高い薄切片標本Ｈを作製できる。
また、従来のように複数の駆動軸を設ける必要もないので、構成の簡素化を図った上で、低コスト化を実現できる。

しかも、本実施形態では、Ｙ軸方向に間隔をあけて配置された複数のリング部材６４を備え、これらリング部材６４により薄切片Ｍが間隔をあけて支持されるので、液面に浮かべられた際に薄切片Ｍとの間に混入した気泡を除去することができる。そのため、スライドガラスＧに薄切片Ｍを載置する際に、スライドガラスＧと薄切片Ｍとの間に気泡が混入するのを抑制して、スライドガラスＧと薄切片Ｍとの密着性を向上させることができる。これにより、より信頼性の高い薄切片標本Ｈを作製できるので、後工程（例えば、染色工程等）をスムーズに行うことができる。

また、本実施形態では、薄切片支持体６３の外周面と搬送ベルト５３の上面とのＸ軸方向の距離、及び薄切片支持体６３の外周面と浸漬位置に配置されたスライドガラスＧとのＸ軸方向の距離は、それぞれ薄切片Ｍの第１辺の長さ以下に設定されているため、薄切片Ｍの一部が常に搬送ベルト５３、薄切片支持体６３、またはスライドガラスＧ上に接触していることになる。すなわち、薄切片Ｍ全体が完全に液面に浮かぶことがないので、搬送途中に薄切片Ｍの姿勢が変化するのを防止した上で、後工程に薄切片Ｍを受け渡すことができる。これにより、スライドガラスＧの所望の位置に薄切片Ｍをより確実に載置することができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、搬送ベルト５３やスライドガラスＧを液面に対して傾けてセットした場合について説明したが、これに限らず、液面に対して垂直に配置しても構わない。
また、回転体６１は、常に回転していてもよく、薄切片Ｍの先端部が回転体６１に到達したことを検出して回転を開始し、薄切片Ｍの後端部が回転体６１を通過したことを検出して回転を停止しても構わない。

また、上述した実施形態では、回転体６１の薄切片支持体６３が複数のリング部材６４によりＹ軸方向にスリット状の間隔をあけて構成する場合について説明したが、これに限らず、メッシュ状の薄切片支持体６３を採用してもよく、単に円柱状の薄切片支持体６３を採用しても構わない。

さらに、上述した実施形態では、薄切片搬送機構８にスライド機構５５を設けた構成について説明したが、これに限らず、回転体６１を刃先方向Ｔ１に沿って移動させてもよく、薄切片搬送機構８及び回転体６１の両方を相対的に移動させても構わない。
また、上述した実施形態では、薄切片Ｍが回転体６１に到達した時点で、スライド機構５５を作動させる構成について説明したが、これに限らず、例えば薄切片Ｍが搬送ベルト５３から液面に離脱した時点でスライドさせる構成にしても構わない。

さらに、上述した実施形態では、搬送ベルト５３を刃先方向Ｔ１に直交する方向に向けて走行させる構成について説明したが、薄切片Ｍの第１辺がＸ軸方向に沿った向きを維持できれば、これに限らず、切断刃２１の刃先方向Ｔ１及びＸ軸方向それぞれに交差する方向に走行させても構わない。
また、上述した実施形態では、スライドガラスＧや薄切片Ｍ等の長手方向に沿う辺を第１辺として説明したが、これに限らず、短手方向に沿う辺を第１辺としても構わない。

また、包埋ブロックＢの平面視形状は、矩形状に限られない。
さらに、上述した実施形態では、本発明の薄切片作製装置５１を自動薄切装置１に組み込んだ場合について説明したが、これに限らず、薄切片作製装置５１のみを単体で用いても構わない。
また、上述した実施形態では、カルーセル３に対して同時に６個のマガジン２が装着された状態を例にして説明したが、これに限られない。

７…貯留槽 ８…薄切片搬送機構（搬送体） ９…スライドガラスハンドリング機構（基板載置機構） ２１…切断刃 ５１…薄切片作製装置 ５５…スライド機構 ６１…回転体 ６２…回転軸 ６４…リング部材（支持部） Ｂ…包埋ブロック Ｇ…スライドガラス（基板） Ｈ…薄切片標本 Ｍ…薄切片 Ｗ…液体

Claims (3)

1. 生体試料が包埋された包埋ブロックから薄切片を切削し、前記薄切片を基板上に載置して薄切片標本を作製する薄切片作製装置であって、
   前記包埋ブロックの表面のうち、第１辺が延在するＸ軸方向に沿って前記包埋ブロックに対して相対移動するとともに、所定の引き角をもって前記包埋ブロックを薄切する切断刃と、
   液体が貯留されるとともに、切り出された前記薄切片を前記液体に浮かべて前記薄切片を伸展させる貯留槽と、
   一端部が前記切断刃の刃先に近接した状態で配置される一方、他端部が前記液体内に浸漬され、前記薄切片が前記第１辺を前記Ｘ軸方向に向けた状態で、前記包埋ブロックの表面の平面視で前記Ｘ軸方向に交差する方向に搬送される搬送体と、
   前記平面視で前記基板の第１辺を前記Ｘ軸方向に沿うようにセットし、前記貯留槽に浮かべられた前記薄切片を前記基板上に載置する基板載置機構と、
   前記搬送体と前記基板載置機構との間に設けられ、外面上に前記薄切片が載置された状態で回転することで、前記薄切片を前記基板載置機構に向けて搬送する回転体と、を備え、
   前記回転体は、一部が前記液槽の前記液体に浸漬された状態で、前記平面視で前記Ｘ軸方向に直交するＹ軸回りに回転可能に構成されていることを特徴とする薄切片作製装置。
2. 前記回転体は、前記薄切片を面方向で間隔をあけて支持する複数の支持部を備えていることを特徴とする請求項１記載の薄切片作製装置。
3. 前記搬送体と前記回転体とを前記切断刃の刃先方向に沿って相対的に移動させるスライド機構を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の薄切片作製装置。

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