JP7210988B2 - 電界撹拌装置、電界撹拌方法、病理標本作製装置 - Google Patents

電界撹拌装置、電界撹拌方法、病理標本作製装置 Download PDF

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Description

本発明は、電界撹拌装置、電界撹拌方法、病理標本作製装置に関する。
近年、バイオテクノロジーの発展と共に、研究などに用いられる様々な機器が開発されている。例えば、病理分野では、組織標本中のタンパク質の一種である抗原を検出するために行われる免疫染色において染色工程の機械化が進んでいる。具体的は、1次・2次抗原抗体反応工程を迅速化することができる電界撹拌装置と、これを用いた電界撹拌方法が開示されている(特許文献1)。
上記特許文献1の電界撹拌装置は、第1電極と第2電極との間に生じさせた電界により、第1電極と第2電極との間に配置された液体を撹拌させる装置であって、第2電極は、第1電極と対向配置されたときに、第1電極と第2電極との間の電極間距離が異なる第1の部分と第2の部分とを有しているとしている。また、このような電極間距離が異なる第1の部分と第2の部分とをなす構成として、第2電極に形成された溝や凸部が挙げられている。
上記特許文献1の電界撹拌装置の構成によれば、電極間距離が異なる第1の部分と第2の部分とにおいて、電界強度が一方に比べて他方が強い状態、あるいは一方に比べて他方が弱い状態が生ずるので、液体に対して一定の強度の電界を作用させる場合に比べて、電界による液体の振動が大きくなり効率的に液体を撹拌することができるとしている。
特開2016-109636号公報
しかしながら、上記特許文献1の電界撹拌装置を用いた電界撹拌方法では、電界による液体の振動状態を大きくできるものの、液体における撹拌状態が必ずしも均一とは言えないという課題があった。具体的には、第1電極と第2電極との間において、基板上に配置された液体として例えば抗原抗体反応に係る試薬を当該電界によるクーロン力で振動させて撹拌し組織標本と反応させると、試薬がよく撹拌されて反応が進んだ部分と、振動の節にあたる部分で撹拌が他に比べて弱く反応が進み難い部分とが生ずる。抗原抗体反応の後に発色試薬を用いて発色させると、抗原抗体反応の進み具合に応じて発色ムラが生ずる。このような免疫組織化学染色法(Immunohistochemistry;IHC)における発色ムラは診断の精度を低下させるおそれがある。また、細胞や組織中の遺伝子発現を調べるISH(In Situ Hybridization)では、細胞や組織全体に対する発現した遺伝子の存在を示す発色した部分の状態により、診断が行われるので、IHCだけでなく、ISHの場合であっても撹拌状態を均一化して発色ムラを極力なくすことが求められている。
本願の電界撹拌装置は、対向配置された第1電極と第2電極との間に配置された液体を、第1電極と第2電極との間に発生させた電界によって振動させて撹拌する電界撹拌装置であって、第2電極は、第1電極に対向する側の電極面に第1の方向に沿って形成された溝を有し、電界を発生させている期間内に、第1電極と第2電極とを対向させた状態で、第1電極と第2電極とのうち少なくとも一方の電極を他方の電極に対して第1の方向と交差する第2の方向に相対的に往復移動させる移動機構を備えたことを特徴とする。
上記の電界撹拌装置において、液体は、基板の一方の面において所定の領域に配置され
、第1電極は、基板が載置される載置部を有し、移動機構は、第2の方向において、第1
電極の載置部に載置された基板の所定の領域の中心と、第2電極の溝の中心とが対向する
位置を原点として、原点に対して所定の領域の外縁が外れる位置まで、一方の電極を他方
の電極に対して第2の方向に相対的に往復移動させることが好ましい。

上記の電界撹拌装置において、第2電極の電極面には、第2の方向に所定の配置ピッチで複数の溝が形成され、基板の一方の面には、液体が配置される所定の領域が第2の方向に所定の配置ピッチで複数設けられているとしてもよい。
上記の電界撹拌装置において、第1電極と第2電極との間に周期的に電圧を印加して電界を発生させる電界発生部と、第1電極と第2電極との間に印加された電圧を検出する検出部と、制御部と、を備え、制御部は、検出部により検出される電圧の値が所定の範囲内となるように、電界発生部を制御することが好ましい。
上記の電界撹拌装置において、電圧の値の所定の範囲が、所定の電圧値の±5%であることが好ましい。
本願の電界撹拌方法は、対向配置された第1電極と第2電極との間に配置された液体を、第1電極と第2電極との間に発生させた電界によって振動させて撹拌する電界撹拌工程を有し、第2電極は、第1電極に対向する側の電極面に第1の方向に沿って形成された溝を有し、電界撹拌工程は、電界を発生させている期間内に、第1電極と第2電極とを対向させた状態で、第1電極と第2電極とのうち少なくとも一方の電極を他方の電極に対して第1の方向と交差する第2の方向に相対的に往復移動させることを特徴とする。
上記の電界撹拌方法において、液体は、基板の一方の面において所定の領域に配置され、電界撹拌工程は、第2の方向において、第1電極に載置された基板の所定の領域の中心と、第2電極の溝の中心とが対向する位置を原点として、原点に対して所定の領域の外縁が外れる位置まで、一方の電極を他方の電極に対して第2の方向に相対的に往復移動させることが好ましい。
上記の電界撹拌方法において、第2電極の電極面には、第2の方向に所定の配置ピッチで複数の溝が形成され、基板の一方の面には、液体が配置される所定の領域が第2の方向に所定の配置ピッチで複数設けられているとしてもよい。
上記の電界撹拌方法において、電界撹拌工程は、第1電極と第2電極との間に周期的に電圧を印加して電界を発生させ、第1電極と第2電極との間に印加された電圧の値が所定の範囲内となるように、電圧を印加することが好ましい。
本願の病理標本作製装置は、上記に記載の電界撹拌装置と、電界撹拌装置の第1電極として機能し、組織標本が所定の領域に固定された基板が載置されるステージを含むステージ部と、ステージに載置された基板に対して試薬を供給する試薬供給部と、ステージに載置された基板に対して洗浄液を供給する洗浄部と、洗浄部と試薬供給部と電界撹拌装置とが第2の方向に配置され、電界撹拌装置の移動機構として機能し、ステージを第2の方向に移動させるステージ搬送機構と、制御部と、を備え、制御部は、病理標本作製プロトコルに基づいて、ステージ搬送機構を駆動制御して、ステージを電界撹拌装置の第2電極と対向する位置に移動させ、基板に供給された試薬または洗浄液を電界撹拌させることを特徴とする。
上記の病理標本作製装置において、複数のステージ部を有し、ステージ搬送機構は、複数のステージ部ごとに対応して設けられ、電界撹拌装置の第2電極は、複数のステージ部ごとに独立して設けられていることが好ましい。
上記の病理標本作製装置において、ステージ搬送機構によって電界撹拌装置に搬送されたステージに接触し、電界を発生させるための電位を与えるプローブを有し、電界撹拌装置は、プローブをステージに接触させた状態で第2の方向に往復移動させるプローブ移動機構を備えていることが好ましい。
第1実施形態の電界撹拌装置の電気的及び機械的な構成を示す概略図。 組織標本が固定されたワークを示す斜視図。 液体としての液滴が形成されたワークを示す斜視図。 撹拌部にセットされたワークの状態を示す斜視図。 撹拌部にセットされたワークの状態を示す断面図。 液滴の電界撹拌状態を示す断面図。 液滴の電界撹拌状態を示す断面図。 電界撹拌における第2電極に対する第1電極の往復移動のさせ方を示す断面図。 免疫組織化学染色法(IHC)の一例を示すフローチャート。 比較例1のIHCによる発色状態を示す図。 比較例2のIHCによる発色状態を示す図。 実施例1のIHCによる発色状態を示す図。 第2実施形態の病理標本作製装置の構成を示す概略斜視図。 タンク収容部の構成を示す概略斜視図。 病理標本作製装置におけるステージ部の構成を示す概略斜視図。 ステージ部におけるステージの構成を示す概略斜視図。 ステージ部の液体排出ガイド部を示す概略斜視図。 病理標本作製装置のステージ傾斜機構を説明する概略斜視図。 ステージ傾斜機構によって傾斜したステージと他の構成との位置関係を示す図。 病理標本作製装置の洗浄部の構成を示す概略斜視図。 洗浄部における流路切り替え機構の構成を示す概略斜視図。 病理標本作製装置の試薬供給部の構成を示す概略斜視図。 試薬のカートリッジを示す断面図。 病理標本作製装置の試薬供給部に係る各部の配置を示す概略平面図。 病理標本作製装置の試薬供給部に係る各部の配置を示す概略側面図。 病理標本作製装置の電界撹拌部の構成を示す概略斜視図。 電界撹拌部の上電極の構成を示す概略斜視図。 電界撹拌部のプローブ移動機構を示す概略平面図。 電界撹拌部のプローブ移動機構を示す概略正面図。 電界撹拌部における回路構成を示す図。 病理標本作製装置における電界撹拌方法を示す概略断面図。 病理標本作製装置の外装を示す概略斜視図。 病理標本作製装置の外装を示す概略斜視図。 病理標本作製システムの電気的及び機械的な構成を示すブロック図。 ISH法における病理標本作製方法を示すフローチャート。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、説明する部分が認識可能な程度の大きさとなるように、適宜拡大または縮小して表示している。以降に説明する本発明の実施形態としての電界撹拌装置は、一対の電極間に少量の液体を配置し、一対の電極に周期的に電圧を印加して電界を発生させる。その電界によるクーロン力で液体を振動させ撹拌する装置である。
(第1実施形態)
<電界撹拌装置>
本実施形態の電界撹拌装置について図1を参照して説明する。図1は第1実施形態の電界撹拌装置の電気的及び機械的な構成を示す概略図である。
本実施形態の電界撹拌装置100は、撹拌部110と、移動機構120と、電界発生部130と、検出部140と、制御部150と、操作部160とを含んで構成されている。撹拌部110は、対向配置された第1電極10と第2電極20とを含み、第1電極10の表面に液体である液滴Sが配置されたワークWが載置される。第1電極10は、絶縁部12を介して電極支持部11に支持されている。第2電極20は、絶縁部22を介して電極支持部21により第1電極10と対向するように支持されている。第1電極10及び第2電極20を構成する材料は、例えばアルミニウムである。第1電極10に対向する第2電極20の電極面20aには溝20bが形成されている。
電界撹拌装置100は、撹拌部110、移動機構120、電界発生部130、検出部140、制御部150、操作部160が設けられる筐体(図示省略)を有している。筐体には、撹拌部110にワークWを出し入れするための扉(図示省略)が設けられている。なお、電界撹拌装置100は、各機構や各部を駆動するための電源を供給する電源部(図示省略)を含むものである。
撹拌部110を基準とすると、撹拌部110の下方に移動機構120と、電界発生部130とが設けられている。撹拌部110の前方に操作部160が設けられている。撹拌部110の後方に検出部140と、制御部150とが設けられている。以降、図面上において、第1電極10と第2電極20とが対向して配置される上下の方向を上下方向またはZ方向とし、装置における前後の方向を前後方向またはY方向とする。また、図1では図示していないが、上下方向及び前後方向に直交する左右の方向を左右方向またはX方向として説明する。
移動機構120は、第1電極10を支持する電極支持部11を前後方向(Y方向)に移動させることができる構成となっている。移動機構120の構成については特に限定されるものではないが、例えば、電極支持部11を前後方向に移動可能に案内するガイドと、ガイドの駆動源としてのモーターなどを備える構成が挙げられる。
電界発生部130は、第1電極10と第2電極20とに電気的に接続され、第1電極10と第2電極20との間に周期的に電圧を印加して電界を発生させる。具体的には、電界発生部130は、例えば、0V(ボルト)から4kV(キロボルト)の間で電圧が周期的に変化する矩形波の電気信号を生成する。電気信号の周波数は、例えば5Hz(ヘルツ)である。第1電極10は電気的に例えばGND(接地)に接続され、電界発生部130は、第2電極20に上記の電気信号を印加する。なお、電気信号における電圧や周波数の設定はこれに限定されるものではなく、撹拌しようとする液体の量や粘度、表面張力などの物理的な性質を考慮して、適宜設定される。
検出部140は、電界発生部130が生成する電気信号の電圧を検出可能となっている。具体的には、検出部140は、電気信号の電圧レベルを例えば1/1000に降圧させた状態で検出し、その検出結果を1周期ごとに制御部150にフィードバック可能となっている。
操作部160は、電界撹拌装置100を操作するための、撹拌の開始、撹拌の停止などの操作ボタンを有している。これにより、操作部160が電気的に接続された制御部150は、電界撹拌装置100の各部を駆動制御して上記の操作ボタンに対応する操作を行わせる。制御部150は、操作部160からの操作に基づいて、電界発生部130を駆動制御して、第1電極10と第2電極20との間に電圧を印加して、第1電極10と第2電極20との間に電界を発生させる。また、制御部150は、電界発生部130によって第1電極10と第2電極20との間に電界を発生させている期間内に、移動機構120を駆動制御して、第1電極10と第2電極20とを対向させた状態で、第2電極20に対して第1電極10を前後方向(Y方向)に往復移動させることができる。つまり、第1電極10と第2電極20との間に発生させた電界による液体としての液滴Sの撹拌は、第1電極10の前後方向(Y方向)への往復移動に伴って行われる。第1電極10の往復移動は、第2電極20の電極面20aに設けられた溝20bを基準にして行われる。このような電界撹拌方法の詳しい内容については後述する。
制御部150は、演算部151と記憶部152とを備え、記憶部152に予め記憶された撹拌プログラムに基づいて、上述した各部の駆動制御を自動で実行させることができる。撹拌プログラムは、ワークWに配置される液体としての液滴Sの種類や物性(粘度、表面張力など)、容量あるいは重量などに応じて設定された撹拌条件を含んでいる。記憶部152には上記撹拌プログラムだけでなく、電界撹拌装置100の各種の制御プログラムを含んでおり、制御部150に設けられたインターフェイスを介して外部から記憶部152にアクセスしてプログラムの閲覧や修正、追加が可能となっている。なお、外部からのアクセスについては、セキュリティー確保の観点からアクセスコードなどを設定することもできる。
また、制御部150は、検出部140による電気信号の電圧の検出結果により、所定の電圧の電気信号を生成するように電界発生部130を制御する。具体的には、予め設定された電圧の設定値に対して電圧の変動範囲が、±5%以内となるように制御する。
<ワークWの形成方法>
次に、ワークWの形成方法について、図2A、図2Bを参照して説明する。
本実施形態で用いられるワークWは、患者の診断、予後及び医療処理選択に関する重要な情報を得るために、病理部門で作製される病理標本である。病理標本の作製方法には、作業者が組織標本としての組織や細胞の形状を見ながら、組織や細胞中のタンパク質の発現量を観察する免疫組織化学染色法(IHC)や、組織や細胞中の遺伝子の発現量を観察するIn situ ハイブリダイゼーション法(ISH)などが挙げられる。
図2Aは組織標本が固定されたワークを示す斜視図、図2Bは液体としての液滴が形成されたワークを示す斜視図である。図2Aに示すように、病理標本の作製に用いられる組織標本Tsは、基板1に固定される。基板1は、JIS R 3703:1998にて規格化されている、幅26mm、長さ76mm、厚さ1.1mmの無色透明な顕微鏡用スライドガラスが用いられる。基板1には、固定された組織標本Tsに対して供給される試薬などの溶液を所定の領域2e内で保持するため、接着性を有するシールからなる撥水リング2が貼り付けられている。撥水リング2は外周から突出したタブ2aを有している。作業者は、タブ2aを摘まんで撥水リング2を基板1に貼り付けたり、タブ2aを摘まんで、基板1に貼り付けられた撥水リング2を剥がしたりすることができる。組織標本Tsは薄切りされた組織の切片であって、撥水リング2の内側に固定される。なお、撥水リング2は、基板1に撥水剤をリング状に塗布して形成してもよい。組織標本Tsが固定された基板1に対して、組織標本Tsを囲むように撥水リング2を形成してもよい。なお、撥水部分の形状は、円形であることに限定されず、四角形などの多角形であってもよい。
また、基板1には、固定された組織標本Tsを識別するためのマーキング領域3が基板1の長手方向における一方の端部側に設けられている。作業者は、マーキング領域3に、例えば、固定された組織標本Tsの名称や管理番号などが記載されたシールを貼り付けてもよいし、固定された組織標本Tsの名称や管理番号などを記載することが可能な塗面を形成してもよい。
図2Bに示すように、撥水リング2によって規定された所定の領域2eに、マイクロピペットMPなどを用いて、液体としての試薬を所定量吐出して液滴Sが形成される。撥水リング2によって規定される所定の領域2eの大きさは、例えば、Φ12mmあるいはφ20mmである。所定の領域2eの大きさ、つまり撥水リング2の大きさは、組織標本Tsの大きさや、組織標本Tsと反応させる試薬の量などによって設定される。
撥水リング2は、基板1に対して1つ形成されることに限定されず、複数形成してもよい。例えば、撥水リング2を2つ形成して、一方の撥水リング2内にポジティブな組織標本を固定し、他方の撥水リング2内に比較用のネガティブな組織標本を固定してもよい。
<電界撹拌方法>
次に、本実施形態の電界撹拌方法について、図3A、図3B、図4A、図4B、図5を参照して説明する。図3Aは撹拌部にセットされたワークの状態を示す斜視図、図3Bは撹拌部にセットされたワークの状態を示す断面図である。
ワークWの液滴Sを撹拌するにあたり、作業者は、ワークWを第1電極10上に載置する。具体的には、図3Aに示すように、第1電極10の電極面10aには、第1電極10における前後方向(Y方向)に沿うと共に、左右方向(X方向)に間隔を置いて配置された一対のガイド部13と、第1電極10の前後方向(Y方向)の後方側に左右方向(X方向)沿って配置された度当たり部14とが設けられている。第1電極10上にて、ワークWを一対のガイド部13に沿ってスライドさせ、度当たり部14に突き当てて配置すると、ワークWの長手方向の一方の端部が、第1電極10の前方の端部からはみ出るように配置される。つまり、第1電極10における一対のガイド部13と度当たり部14とは、ワークWの位置決め部15として機能するものである。すなわち、第1電極10は、電極面10aと位置決め部15とにより構成されるワークWの載置部を有する。ワークWの長手方向の一方の端部が、第1電極10の前方の端部からはみ出るように配置されるため、作業者は、撹拌終了後に、はみ出たワークWの一方の端部を把持して、第1電極10上からワークWを容易に取り除くことができる。よって、第1電極10に対するワークWのセット・リセットが容易にできる。
第1電極10に対して上下方向(Z方向)に対向して配置された第2電極20の電極面20aには、左右方向(X方向)に沿って溝20bが形成されている。
図3Bに示すように、ワークWが載置された第1電極10の電極面10aに対して電極間距離dを置いて、第2電極20の電極面20aが上下方向(Z方向)に対向配置される。このとき、ワークWに形成された液滴Sと、第2電極20の溝20bとが対向するように、第1電極10に対して第2電極20が配置される。溝20bの前後方向(Y方向)における中心を通る中心線20cは、左右方向(X方向)から見てワークWにおいて撥水リング2により規定された液滴Sが形成される所定の領域2eの中心と重なる。このような中心線20cの前後方向(Y方向)における位置が、本実施形態の電界撹拌方法における第1電極10と第2電極20とを対向配置したときの原点である。第2電極20の溝20bの前後方向(Y方向)における幅は、例えば8mmである。溝20bの電極面20aからの深さは、例えば4mmである。なお、上述したように、基板1に複数の撥水リング2を形成した場合には、複数の撥水リング2に対応させて、第2電極20の電極面20aには複数の溝20bが設けられる。
図4A、図4Bは液滴の電界撹拌状態を示す断面図である。図4Aに示すように、第2電極20の溝20bの底部は、第2電極20の他の部分に比べて電極間距離が大きくなる。したがって、中心線20c上に溝20bと液滴Sとが対向配置される原点にて、第1電極10と第2電極20との間に電界を発生させると、第1電極10と第2電極20の溝20bとの間に生ずる電界の強度が他の部分よりも弱くなる。言い換えれば、第2電極20の溝20b以外の部分と第1電極10との間に生ずる電界のほうが強くなる。溝20bを挟んで発生した電界のクーロン力により、液滴Sが溝20bを挟んだ両側の電極面20aに向って斜め上方に延びるように、第2電極20に引き付けられる。
前述したように、電界発生部130から第2電極20には電圧が周期的に変化する電気信号が印加されることから、第2電極20の電位が0Vになると第1電極10の電位と同電位になり、第1電極10と第2電極20との間には電界が生じない。そうすると、図4Bに示すように、電界によって斜め上方に延びて第2電極20に引き付けられていた液滴Sの部分は、電界が消滅すると自重によって中央側に落ち込んで集められることになる。このような液滴Sの形状の変化は、電気信号の周波数に同期して周期的に生ずるため、第1電極10と第2電極20との間に生じた電界によって液滴Sが上下方向(Z方向)に周期的に振動して撹拌される。このような液滴Sの撹拌状態を本明細書では電界撹拌と呼ぶ。なお、第1電極10と第2電極20との電極間距離dは、電界撹拌によって上下方向に振動した液滴Sが第2電極20に触れない距離で設定される。
液滴Sの電界撹拌では、液滴Sが上下方向(Z方向)に周期的に振動することから、液滴Sの振動の節から離れた部分では、液滴Sが強く撹拌されるものの、振動の節及び節の近傍では液滴Sの撹拌が弱くなる。そこで、液滴Sの撹拌状態を均一にすべく、本実施形態の電界撹拌方法では、電界撹拌中に、第2電極20に対して第1電極10を前後方向(Y方向)に往復移動させる。
図5は電界撹拌における第2電極に対する第1電極の往復移動のさせ方を示す断面図である。図5に示すように、本実施形態の電界撹拌方法では、対向配置された第1電極10と第2電極20との間に配置された液体としての液滴Sを、第1電極10と第2電極20との間に発生させた電界によって振動させて撹拌する電界撹拌工程を有する。第2電極20は、第1電極10に対向する側の電極面20aに第1の方向としての左右方向(X方向)に沿って形成された溝20bを有し、電界撹拌工程は、電界を発生させている期間内に、第1電極10と第2電極20とを対向させた状態で、第1電極10を左右方向(X方向)と直交する第2の方向としての前後方向(Y方向)に往復移動させる。
また、電界撹拌装置100を用いた電界撹拌方法では、移動機構120は、前後方向(Y)方向)において、第1電極10に載置されたワークWの液滴Sにおける所定の領域2eの中心と、第2電極20の溝20bの中心とが対向する中心線20cで示す位置を原点として、原点に対して所定の領域2eの外縁2edが外れる位置まで、第1電極10を前後方向(Y方向)に往復移動させる。なお、移動機構120による第1電極10の往復移動は、第2電極20に対して第1電極10を先に前方に移動させてから後に後方に移動させてもよいし、またこの逆であってもよい。
本実施形態の電界撹拌装置100を用いた電界撹拌方法における効果について、以降、免疫組織化学染色法(IHC)を例に挙げて説明する。図6は免疫組織化学染色法(IHC)の一例を示すフローチャートである。
図6に示すように、本実施形態のIHCの一例は、薄切された組織標本TsをワークWに固定する試料の固定工程(ステップS1)と、固定された組織標本Tsを洗浄する洗浄工程(ステップS2)と、組織標本Tsの内因性PO(Peroxidase)を除去する内因性PO除去工程(ステップS3)と、内因性POが除去された組織標本Tsを洗浄する洗浄工程(ステップS4)と、一次抗体反応工程(ステップS5)と、一次抗体反応処理が施された組織標本Tsを洗浄する洗浄工程(ステップS6)と、二次抗体反応工程(ステップS7)と、二次抗体反応処理が施された組織標本Tsを洗浄する洗浄工程(ステップS8)と、を有している。また、洗浄された組織標本Tsを発色させる発色工程(ステップS9)と、発色させた組織標本Tsを洗浄する洗浄工程(ステップS10)と、洗浄された組織標本Tsを核染する核染工程(ステップS11)と、核染された組織標本Tsを洗浄する洗浄工程(ステップS12)と、洗浄された組織標本Tsを封入する封入工程(ステップS13)と、封入された組織標本Tsの染色の濃さを確認する解析工程(ステップS14)と、を有している。
ステップS1の試料の固定工程では、組織標本Tsとしてブタ肝臓ブロックを薄切りした凍結切片をワークWの撥水リング2の内側に配置した後に、ワークWをアセトンに2分間浸漬する。これにより、凍結切片は、ワークWの基板1に貼り付いて固定される。つまり、組織標本Tsが固定されたワークWが得られる。なお、組織標本Tsは、ブタ肝臓ブロックを薄切りしてパラフィンに包埋したパラフィン切片を使用してもよい。その場合は、脱パラフィン処理を行って組織標本Tsを基板1に固定する。そして、ステップS2へ進む。
ステップS2では、洗浄液を用いて固定された組織標本Tsを洗浄する。具体的には、洗浄液としてPBS-T、すなわち非イオン系界面活性剤であるTween20を含むPBSを用い、ワークWに対してPBS-Tを30秒間垂れ流して組織標本Tsを洗浄する。そして、ステップS3へ進む。
ステップS3の内因性PO除去工程では、内因性POを除去する試薬として例えば3容量%過酸化水素水をワークWの撥水リング2内に滴下する。この場合の3容量%過酸化水素水の滴下量は、撥水リング2の大きさにもよるが、例えば150μL(マイクロリットル)である。所定量の3容量%過酸化水素水をワークWに供給した後に、その場で1分間静置して組織標本Tsから内因性POをブロッキングにより除去する。そして、ステップS4へ進む。
ステップS4の洗浄工程では、ステップS2と同様にして、PBS-Tを用いた洗浄を行う。そして、ステップS5へ進む。
ステップS5の一次抗体反応工程では、一次抗体試薬として肝細胞中に含まれるタンパク質に結合するHep-par1をワークWの撥水リング2内に例えば150μL滴下して一次抗体反応を行う。そして、ステップS6へ進む。
ステップS6の洗浄工程では、ステップS2と同様にしてPBS-Tを用いた洗浄を行う。そして、ステップS7へ進む。
ステップS7の二次抗体反応工程では、二次抗体試薬として例えばデキストランポリマーとペルオキシダーゼを用いる増感法試薬であるEnVision+Dual Link(ダコ社製)をワークWの撥水リング2内に例えば150μL滴下して二次抗体反応を行う。そして、ステップS8へ進む。
ステップS8の洗浄工程では、ステップS2と同様にしてPBS-Tを用いた洗浄を行う。そして、ステップS9へ進む。
ステップS9の発色工程では、発色を行わせる試薬として例えば3,3’-Diaminobenzidine(DAB)をワークWの撥水リング2内に例えば150μL滴下して、その場で3分間静置することにより、組織標本Tsと試薬(DAB)とを反応させて発色させる。そして、ステップS10へ進む。
ステップS10の洗浄工程では、洗浄液として蒸留水を2分間垂れ流してワークWを洗浄する。そして、ステップS11へ進む。
ステップS11の核染工程では、核染(対比染色)を行わせる試薬として例えばヘマトキシリンをワークWの撥水リング2内に例えば150μL滴下して、その場で1分間静置して組織標本Tsと試薬(ヘマトキシリン)とを反応させて核染(対比染色)を行う。そして、ステップS12へ進む。
ステップS12の洗浄工程では、ステップS10と同様に蒸留水を用いてワークWを洗浄する。そして、ステップS13へ進む。
ステップS13の封入工程では、洗浄が施された組織標本Tsの乾燥を防ぐため、非水溶性の封入剤をワークWの撥水リング2内に滴下して、カバーガラスを被せる封入処理を行う。そして、ステップS14へ進む。
ステップS14の解析工程では、撮像部を有する画像解析装置を用いて、封入処理された組織標本Tsを撮像して画像解析を行い、染色の濃さを確認する。なお、ポジティブな陽性所見の組織標本Tsと、ネガティブな陰性所見の組織標本Tsとを用意してそれぞれ画像解析による染色の濃さの確認を行って比較することにより病理診断が行われる。
(比較例1)
比較例1のIHCでは、ステップS5の一次抗体反応工程と、ステップS7の二次抗体反応工程とにおいて、第1電極10と、溝20bが形成されていない平板な第2電極(ここでは、以降、第2電極20Rと称する)との間に電界を発生させて、一次抗体試薬と、二次抗体試薬とをそれぞれ電界撹拌した。電界撹拌は、第1電極10と第2電極20Rとの間の電極間距離dを4.1mmとし、第1電極10の電位を0Vとして、第2電極20Rに電圧が0V~4kVの間で5Hzの周期で変化する電気信号を印加して電界を発生させた。比較例1の電界撹拌の時間は5分である。電界撹拌中、第1電極10と第2電極20Rとは対向配置されたままの状態である。
(比較例2)
比較例2のIHCでは、比較例1と同様に、ステップS5の一次抗体反応工程と、ステップS7の二次抗体反応工程とにおいて、第1電極10と、溝20bが形成されている第2電極20との間に電界を発生させて、一次抗体試薬と、二次抗体試薬とをそれぞれ電界撹拌した。電界撹拌の条件は、比較例1と同じであって、第1電極10と第2電極20との間の電極間距離dを4.1mmとし、第1電極10の電位を0Vとして、第2電極20に電圧が0V~4kVの間で5Hzの周期で変化する電気信号を印加して電界を発生させた。比較例2の電界撹拌の時間もまた5分である。電界撹拌中、第1電極10と第2電極20とは上述した原点において対向配置されたままの状態である。
(実施例1)
実施例1のIHCでは、比較例1と同様に、ステップS5の一次抗体反応工程と、ステップS7の二次抗体反応工程とにおいて、第1電極10と、溝20bが形成されている第2電極20との間に電界を発生させて、一次抗体試薬と、二次抗体試薬とをそれぞれ電界撹拌した。電界撹拌の条件は、第1電極10と第2電極20との間の電極間距離dを4.1mmとし、第1電極10の電位を0Vとして、第2電極20に電圧が0V~4kVの間で5Hzの周期で変化する電気信号を印加して電界を発生させた。また、電界撹拌中に、第1電極10と第2電極20とを対向配置させた状態で、上述した原点に対して、移動機構120により第1電極10を前後方向(Y方向)に往復移動させた。具体的には、ワークWに試薬が配置された所定の領域2eの外縁2edが原点に対して外れる位置まで、第1電極10を前後方向(Y方向)に往復移動させた。この場合の往復移動における移動速度は、1.0mm/sec(秒)である。このような電界撹拌の時間は、比較例1や比較例2と同じ5分である。
図7は比較例1のIHCによる発色状態を示す図、図8は比較例2のIHCによる発色状態を示す図、図9は実施例1のIHCによる発色状態を示す図である。なお、図7~図9は発色状態を撮像して得たカラー画像を画像処理により白黒化した図である。
図7に示すように、比較例1のIHCによる発色状態は、試薬が配置された所定の領域2eに亘って発色しているが、所定の領域2eの外縁に沿った部分において、他の部分よりも発色がやや薄くなったリング状の発色ムラが確認された。
図8に示すように、比較例2のIHCによる発色状態は、図7に示した比較例1の発色状態よりも濃く発色しているが、試薬が配置された所定の領域2eにおいて、他の部分よりも発色がやや薄くなった発色ムラが確認された。発色ムラは平面視で野球のボールの縫い目のようであって、発色ムラは所定の領域2eの前後方向(Y方向)に沿った中心軸に対して第2電極20の溝20bが形成された左右方向(X方向)に対称的に現れている。
図9に示すように、実施例1のIHCによる発色状態は、発色の濃さにおいて、図8に示した比較例2の発色状態と同レベルであって、比較例2における野球のボールの縫い目のような発色ムラは確認できなかった。つまり、本実施形態の電界撹拌方法を適用した実施例1のIHCでは、電界撹拌によって抗原抗体反応が効率的に進み、比較例1よりも明確な発色状態となった。また、実施例1では、均一な電界撹拌が実現され比較例2のような発色ムラが改善された。なお、電界撹拌中に第1電極10を前後方向(Y方向)に往復移動させるときの移動速度は、撥水リング2内に形成された液滴Sの量や粘度や表面張力などの物理的な性質を考慮して設定する。
上記第1実施形態の電界撹拌装置100、及び電界撹拌装置100を用いた電界撹拌方法によれば、第1電極10と第2電極20とを対向配置すると、第2電極20において第1の方向としての左右方向(X方向)に沿って形成された溝20bの部分では、第1電極10との間の距離が所定の電極間距離dである第1の部分と、第1の部分よりも長い第2の部分とが生ずる。したがって、第1電極10と第2電極20との間に電界を発生させると、第2の部分に生ずる電界強度は、第1の部分に生ずる電界強度よりも小さくなる。このような電界強度の状況下で液体を撹拌すれば、一定の電界強度で液体を撹拌する場合に比べて、電界による液体の振動が大きくなる。さらに、第1電極10を第2電極20に対向させた状態で、移動機構120によって、第1電極10を左右方向(X方向)と交差する第2の方向としての前後方向(Y方向)に往復移動させると、電界によって液体が振動する際の振動の節の位置が前後方向(Y方向)に揺さぶられることになる。液体の振動における節の部分では他の部分に比べて撹拌が弱い状態となっていることから、振動における節の位置を前後方向(Y方向)に揺さぶることで、液体における振動の節の位置が一定である場合に比べて、液体をむらなく撹拌することが可能となる。言い換えれば、液体としての試薬をむらなく撹拌して組織標本Tsと反応させ、反応による発色ムラを抑制可能な電界撹拌装置100及び電界撹拌方法を提供することができる。
なお、上記第1実施形態では、電界撹拌中に第1電極10を原点に対して前後方向(Y方向)に往復移動させたが、これに限定されず、ワークWが載置された第1電極10に対して第2電極20を前後方向(Y方向)に往復移動させても同様な効果が得られる。また、第1電極10及び第2電極20の双方を移動させてもよい。つまり、対向配置された第1電極10と第2電極20のうち少なくとも一方の電極を他方の電極に対して相対的に往復移動させればよい。
また、上記電界撹拌方法を適用する工程は、一次抗体反応工程や二次抗体反応工程だけでなく、発色工程や洗浄工程にも適用することができる。
(第2実施形態)
<病理標本作製装置>
次に、本実施形態の電界撹拌装置を適用した病理標本作製装置の主な構成について、図10を参照して説明する。図10は第2実施形態の病理標本作製装置の構成を示す概略斜視図である。本実施形態の病理標本作製装置は、免疫組織化学染色(IHC)やIn site Hybridization(ISH)などの病理標本作製プロトコルに基づいて、病理診断に必要な病理標本を作製する装置である。
図10に示すように、本実施形態の病理標本作製装置200は、4つのタンク205~208と、ステージ部220と、洗浄部230と、試薬供給部250と、電界撹拌部270と、回路部280と、電界発生部281と、これらの各部が配置される構造体であるフレーム204と、を備えている。フレーム204は、Z方向において下から順に、上述した各部を配置するための段部を構成する枠組みである第1フレーム204a、第2フレーム204b、第3フレーム204c、第4フレーム204dを有している。フレーム204は、アルミニウムからなる。
以降、作業台上に配置された病理標本作製装置200の左右方向をX方向とし、X方向に直交する前後方向をY方向とし、X方向及びY方向に直交する上下方向をZ方向として説明する。
フレーム204の最下段である第1フレーム204aには、Y方向の前方側に4つのタンク205,206,207,208がこの順にX方向に並んで配置されている。言い換えれば、4つのタンク205~208をX方向に並んで配置可能なタンク収容部209が第1フレーム204aに取り付けられている。
タンク205には、洗浄液としての水(H2O)が貯留される。水は蒸留水やイオン交換処理が施された純水を用いることができる。本実施形態ではタンク205に蒸留水が貯留されている。タンク206には、組織標本Tsの乾燥などを防ぐバッファー溶液であって、例えばリン酸緩衝生理食塩水(PBS)やTris-Buffered-Saline(TBS)、Standard-Saline-Citrate(SSC)などの洗浄液が貯留される。
タンク207及びタンク208は、洗浄液や試薬の廃液を貯留するために用意されたものである。タンク205,206,208の容量は例えば3L(リットル)であり、タンク207の容量は他のタンクの容量よりも大きい5Lである。タンク205~208は、耐薬品性や重量などを考慮して、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂容器が用いられる。
免疫組織化学染色法(IHC)では、発色試薬は発色剤などの発癌性を有する物質を含むこともあり、他の液体と混ぜてしまうと、所定の廃液処理を施すことが必要な廃液量が増えてしまう。そこで、洗浄液の廃液と試薬の廃液とを混ぜて貯留してもよいタンク207と、発色試薬を含む廃液を貯留するタンク208とを個別に設けた構成としている。そして、本実施形態では、他のタンク205,206,208に対して、タンク207の容量を増やしている。これは、病理標本作製プロトコルの種類により主に洗浄液の使用量すなわち廃液量が増えたとしても対応可能となるように構成したものである。なお、タンク205~208の容量をすべて同じとしてもよいし、必要に応じて異ならせてもよい。また、洗浄液や廃液を貯留するタンクの数は、4つに限定されるものではない。
図11はタンク収容部の構成を示す概略図である。図11に示すように、タンク収容部209の底面209gには、2つのタンク受け部209a,209bが敷設されている。なお、図11では、タンク収容部209の構造が分かるように、X方向の左側に位置するタンク受け部209aを持ち上げて、タンク受け部209aの一部が右側に位置するタンク受け部209bの上に重なるように意図的にずらした状態を示している。
タンク受け部209a,209bのそれぞれには、複数の孔209hがY方向に間隔をおいて列をなすように形成されている。このような孔209hの列は、4つのタンク205,206,207,208のそれぞれに対応して、複数列設けられている。
タンク収容部209のX方向における左側の側壁209fには、底面209gとの境にドレイン孔209iが設けられている。つまり、タンク受け部209a,209b上に載置されたタンク205,206,207,208に洗浄液や試薬の廃液を収容する際に、液漏れが生じたとしても、漏れた液体をタンク受け部209a,209bに形成された複数の孔209hを通じて底面209gで受けて、ドレイン孔209iから装置の外に排出することができる構造となっている。
タンク収容部209のY方向における後方側の側壁209Lには、4つのタンク205,206,207,208を所定の位置に載置するための3つの仕切り部209c,209d,209eが設けられている。
また、後方側の側壁209Lの下方側には、外形が四角形の2つの孔209j,209kが形成されている。2つの孔209j,209kは、タンク受け部209aに2つのタンク205,206が載置されたときに、2つのタンク205,206の底部側に向って開口する位置に形成されている。タンク205,206は、透明または半透明な樹脂容器を用いて構成されている。側壁209Lに形成された2つの孔209j,209kの奥に、タンク205,206に貯留される各種の溶液の残量を検出する残量検出センサー265(図11では不図示)が設けられている。残量検出センサー265として、非接触の光学式センサーを用いることができる。残量検出センサー265の活用については後述する。
このようなタンク収容部209を構成する各部は、ステンレス(SUS)などの耐水性を有する鋼材を用いて形成されている。
図10に示すように、第1フレーム204aにおけるY方向の後方側には、回路部280が配置されている。回路部280は、ステージ部220、洗浄部230、試薬供給部250に含まれる電気的な駆動系に電源を供給する電源ユニットや、各部の制御に係る制御部などが含まれている。回路部280の電気的な構成については、後述する病理標本作製システムにおいて説明する。なお、電界撹拌部270へ高電圧を供給する電界発生部281は、電界撹拌部270の上方において第4フレーム204dに取り付けられている。このように電界撹拌部270の近くに電界発生部281を配置することで、高電圧が印加される配線をより短くできる構成としている。
Z方向において、第1フレーム204aの上方に位置する第2フレーム204bには、洗浄液をタンク205あるいはタンク206から送り出して供給するための洗浄液供給機構(図示省略)と、洗浄液や試薬の廃液をタンク207とタンク208とに分けて排出するための排出流路を切り替える流路切り替え機構240(図18参照)とが配置されている。洗浄液供給機構としては、例えば、タンク205、タンク206のそれぞれに収容された洗浄液をポンプによって汲み出して供給する機構や、タンク205、タンク206に気体を送って内部に収容された洗浄液を加圧することにより、タンク205、タンク206のそれぞれから洗浄液を外部に送り出す機構などが挙げられる。流路切り替え機構240については後述する。
ステージ部220は、ワークWが載置されるステージ210Aと、ステージ210AをY方向に移動させるステージ搬送機構と、ステージ210AをX方向に傾斜させるステージ傾斜機構とを含むものである。第3フレーム204cには、Y方向に延びるステージ部220がX方向に並列して複数(本実施形態では4つ)配置されている。ステージ搬送機構及びステージ傾斜機構の詳細については後述する。なお、ステージ部220の数は4つに限定されるものではない。各ステージ部220は、第3フレーム204cに対して個別に配置されているため、個別にメンテナンス可能となっている。
洗浄部230、試薬供給部250、電界撹拌部270は、Y方向において前方からこの順に第3フレーム204cに配置されている。洗浄部230は、ステージ210Aの数に対応した複数(4つ)のノズルを有し、複数のステージ210Aのそれぞれに2種の洗浄液の中から洗浄に必要な洗浄液を供給可能な構成となっている。また、ガス供給手段に接続され、ステージ210Aの数に対応した複数(4つ)のノズルを有し、複数のステージ210Aのそれぞれにノズルからガスを吹き付けることが可能な構成となっている。つまり、洗浄部230は、1つのステージ210Aに対して2種のノズル、すなわち合計8個のノズルを有している。
試薬供給部250は、複数(4つ)のステージ210Aのそれぞれに複数種の試薬の中から反応に必要な試薬を供給可能な構成となっている。試薬供給部250の詳細については後述する。
電界撹拌部270は、上記第1実施形態の電界撹拌装置100における第2電極20に相当する上電極272(図24参照)を有している。上電極272は、複数(4つ)のステージ部220のそれぞれに対応して電気的に独立して設けられている。上電極272の詳細については後述する。
各ステージ部220において、ステージ210Aは、ステージ搬送機構によってY方向に移動し、洗浄部230、試薬供給部250、電界撹拌部270のそれぞれに対応して配置される。
このような病理標本作製装置200によれば、最大で4つのワークWをそれぞれステージ210Aに配置して、病理標本を作製することが可能である。また、フレーム204に、4つのタンク205~208及び回路部280と、ステージ部220と、洗浄部230及び試薬供給部250並びに電界撹拌部270と、電界発生部281とが重畳された状態で配置されているので、フットプリント(設置面積)が小さく、小型な病理標本作製装置200が実現されている。以降、病理標本作製装置200における各部の構成や構造の詳細について説明する。なお、このように各部を重畳して配置可能なフレーム204は、第1フレーム204a、第2フレーム204b、第3フレーム204c、第4フレーム204dを有する4段構成であることに限定されず、4段以上の例えば5段であってもよい。
<ステージ部>
次に、ステージ部220について、図12~図14を参照して説明する。図12は病理標本作製装置におけるステージ部の構成を示す概略斜視図、図13はステージ部におけるステージの構成を示す概略斜視図、図14はステージ部の液体排出ガイド部を示す概略斜視図である。
図12に示すように、ステージ部220は、ステージ210A、支持フレーム211、モーター215、リニアガイド217、第1ステージ支持部221、第2ステージ支持部223、液体排出ガイド部226などを有している。
支持フレーム211は、Y方向に延びる上面部211aと、上面部211aのY方向の両端を支える一対の脚部211b,211cと、Y方向の中間的な位置で上面部211aを支持する側部211dとを有している。支持フレーム211は、例えばSUS板を外形加工した後に折り曲げることで、上面部211aと、一対の脚部211b,211cと、側部211dとが一体的に形成されたものである。上面部211aのZ方向の下側の面に、Y方向に延在するようにリニアガイド217が設けられている。
モーター215は、例えばステッピングモーターであって、回転軸がZ方向の上側に向くように、一対の脚部211b,211cのうちY方向の後方側に位置する一方の脚部211cに取り付けられている。回転軸にはタイミングプーリー216bが装着されている。もう一つのタイミングプーリー216aは、他方の脚部211bに回転可能に軸支されている。2つのタイミングプーリー216a,216bにタイミングベルト218が架け渡されている。架け渡されたタイミングベルト218のX方向における右側部分に第1ステージ支持部221が固定されている。モーター215を駆動すると、タイミングベルト218が回り、タイミングベルト218に固定された第1ステージ支持部221をY方向において前方と後方とに移動させることができる。
支持フレーム211の上面部211aをY方向の中間的な位置で支持する側部211dは、一対の脚部211b,211cのうち、他方の脚部211bに近い位置に設けられている。側部211dが設けられた位置において上面部211aに沿うように液体排出ガイド部226が設けられている。
図13に示すように、ステージ210Aは、略直方体であって、長手方向がY方向に沿って配置される。ステージ210Aは、上記第1実施形態の電界撹拌装置100における第1電極10に相当する下電極210を有している。下電極210は、板状の絶縁部210sを挟んで台座212上に配置されている。下電極210には、ワークWが載置される載置部210bが設けられている。載置部210bに対して、X方向及びY方向において所定の位置にワークWを載置するためのガイド部210c及びガイド部210dが設けられている。ガイド部210cは載置部210bのX方向の右辺側と、Y方向の後端側とに設けられている。ガイド部210dは、載置部210bの前方左隅に設けられている。載置部210bのX方向の左辺側には傾斜部210eが設けられている。載置部210bは前方側が切り欠かれた切欠き部210hを有している。これらの切欠き部210hは、ワークWの端を例えばピンセットなどで把持して載置部210bに対してセット・リセットする際に、ピンセットが下電極210にぶつからないように切り欠かれている。つまり、ステージ210Aに対するワークWのセット・リセットを容易に行える構成となっている。なお、ステージ210Aは、ステージ部220における搬送機構によって、後述する電界撹拌部270における上電極272と対向する位置に搬送される。ステージ210Aのうち、下電極210と台座212は、例えばアルミニウムを用いて形成されている。図13では図示していないが、下電極210と台座212との間に挟持された板状の絶縁部210sには、下電極210を加熱するための加熱手段としてペルチェ素子16及び温度センサー17(図30参照)が組み込まれている。
台座212は、Y方向の前方側において、X方向に所定の幅で切り込むように形成された溝部212fを有している。また、台座212のY方向における前方側の側壁にネジ孔212aが形成され、台座212のY方向における後方側の側壁に2つのネジ孔212b,212eが形成されている。台座212は、X方向の左側における下方端から外側に張り出して傾斜した傾斜部212cを有している。
図12に示すように、ステージ210Aは、第2ステージ支持部223によって、水平な状態から一定の方向に回転できるように支持されている。具体的には、台座212の溝部212fに第2ステージ支持部223の一対のアーム部223a,223bのうち一方のアーム部223aが挿入されている。一対のアーム部223a,223bのそれぞれの先端側には、台座212に設けられたネジ孔212a,212bに対応する孔が形成されている。ネジ孔212a,212bのそれぞれに軸が挿入され、軸が一対のアーム部223a,223bに形成された孔を貫通することによって、台座212は、当該軸を中心に回転可能な状態に第2ステージ支持部223によって支持される。
支持フレーム211の上面部211aの直下には、リニアガイド217が設けられている。リニアガイド217にはスライダー217a(図15参照)が取り付けられている。また、スライダー217aは第2ステージ支持部223に固定されている。さらに、第2ステージ支持部223は、タイミングベルト218に取り付けられた第1ステージ支持部221に固定されている。つまり、モーター215を駆動してタイミングベルト218を動かすと、第1ステージ支持部221及び第2ステージ支持部223によって支持されたステージ210Aをリニアガイド217に沿ってY方向に移動させることができる構成となっている。すなわち、本実施形態におけるステージ搬送機構は、少なくとも、駆動源であるモーター215、タイミングプーリー216a,216b、リニアガイド217、スライダー217a、タイミングベルト218、第1ステージ支持部221、第2ステージ支持部223を含むものである。
なお、図12には図示していないが、支持フレーム211の上面部211aのY方向における手前側にセンサーが取り付けられている。当該センサーは、タイミングベルト218に固定されてY方向に移動する第1ステージ支持部221の位置を検出して、モーター215を停止させる役割を担っている。当該センサーがモーター215を停止させたときのステージ210Aの位置がステージ搬送機構におけるY方向の原点である。ステージ210Aが原点に位置しているときに、ステージ210Aに対してワークWのセット・リセットが行われる。
図14に示すように、本実施形態の液体排出ガイド部226は、X方向から見たときに外形が多角形の樋状であって、その下方に延びる流路226cの先端側に設けられた接続部227に可撓性のチューブが取り付けられる。また、液体排出ガイド部226は、X方向に突出して、支持フレーム211の上面部211aにねじ止め可能な突出部226dを有している。突出部226dには、Y方向から見たときに側面部226aを含めた形状がL字状をなすガイド部226bが設けられている。ガイド部226bの縁は突出部226dからZ方向の上方に向かって延びている。ガイド部226bのY方向における長さL2は、ステージ210AのY方向における長さL1(図13参照)よりも長い。支持フレーム211の上面部211aに液体排出ガイド部226が取り付けられた位置が、Y方向における洗浄の位置に相当するものである。つまり、洗浄の位置で、ステージ210AをY方向に前後させてステージ210Aに載置されたワークWを洗浄液で洗浄したとしても、ステージ210A上から排出される洗浄液をガイド部226bで受けて流路226cから接続部227へと導くことができる構成となっている。
<ステージ傾斜機構>
次に、本実施形態のステージ傾斜機構について、図15及び図16を参照して説明する。図15は病理標本作製装置のステージ傾斜機構を説明する概略斜視図、図16はステージ傾斜機構によって傾斜したステージと他の構成との位置関係を示す図である。なお、図16は、傾斜したステージ210AをY方向の前方から見たときの図である。
図15に示すように、支持フレーム211の側部211dには、タイミングベルト218の下方において立設した壁面211eと、当該壁面211eに接しY方向に延びる平板214と、当該壁面211eのY方向における前方側と後方側とにおいて互いに異なる方向に傾斜した一対の傾斜部211f,211gとが設けられている。また、当該壁面211eには、平板214のY方向における前方側と後方側とにおいて、上記一対の傾斜部211f,211gと向かい合う一対のガイド板214a,214bが設けられている。一対のガイド板214a,214bのそれぞれは平板214側を支点として回動可能な状態に壁面211eに支持されている。
一対のガイド板214a,214bのうち、Y方向における前方側の一方のガイド板214aは、壁面211eとの間に架け渡されたバネ211hによって、前方側の先端がZ方向における上方側に付勢されている。他方のガイド板214bは、壁面211eとの間に架け渡されたバネ211iによって、後方側の先端がZ方向における下方側に付勢されている。したがって、各バネ211h,211iによって付勢された状態では、一方のガイド板214aはほぼ水平に近い状態で傾斜して平板214に連なっている。他方のガイド板214bはY方向における後方側に傾斜した状態で平板214に連なっている。
タイミングベルト218に取り付けられた第1ステージ支持部221には、レバー222が回動可能に軸支されている。レバー222は、Z方向において、下方側に延びる第1アーム222aと、第1アーム222aに連なってY方向に延びた後に上方側に延びる第2アーム222bとを有し、X方向から見たときの外形は、略T字状である。第1アーム222aの先端部222cには、ミニチュアベアリングを介して回転可能な状態にロッドが取り付けられている。同じく、第2アーム222bの上方側の先端部222dにも回転可能な状態にロッドが取り付けられている。
レバー222の第2アーム222bにおけるY方向に延びた部分の端部222eは、第1ステージ支持部221に対して軸支されている。したがって、図12に示すように、例えば、ステージ210AがY方向における原点に位置しているときには、第2アーム222bのY方向に延びた部分が第1ステージ支持部221に固定されたネジ221aに当接することによって、端部222eを中心としたレバー222の回転が止められた状態となっている。このとき、レバー222の第2アーム222bの上方側の先端部222dは、ステージ210Aの台座212の底面に当接している。この状態から、モーター215を駆動して、ステージ210Aを原点からY方向の後方側に移動させると、レバー222の第1アーム222aの先端部222cは、ガイド板214a及び平板214の下側を通過し、後方のガイド板214bを上方に跳ね上げて、モーター215側に移動する。
モーター215の回転を駆動制御して、Y方向の後方側に移動したステージ210Aを再び原点に向けて前方側に移動させると、レバー222の第1アーム222aの先端部222cは、傾斜部211gにガイドされ、後方のガイド板214bに当接して平板214の上に乗り上げる。これによって、レバー222は、端部222eを中心として反時計回りに回動し、第2アーム222bの先端部222dが台座212の底面を押し上げる。台座212の底面が押し上げられたステージ210Aは、X方向において液体排出ガイド部226の方へ傾斜する。
さらに、ステージ210Aを原点に向かって移動させると、レバー222の第1アーム222aの先端部222cは、平板214から前方の傾斜部211fに当接して前方のガイド板214aを押し下げる。そうすると、第1アーム222aの先端部222cがガイド板214aから外れて前方に移動することから、レバー222は端部222eを中心として時計回りに回転して第1ステージ支持部221のネジ221aに当接し回転が停止する。これにより、レバー222の第2アーム222bの上方側の先端部222dが台座212の底面を押し上げていた動作が解除される。台座212のY方向における後方側の壁面に設けられたネジ孔212e(図13参照)に係止部212hがネジ止めされている。この係止部212hと第2ステージ支持部223との間にはバネ223dが架け渡されている。第2ステージ支持部223は、台座212の下方において、Z方向に立設する度当たり223eを有している。レバー222の第2アーム222bの上方側の先端部222dが台座212の底面を押し上げていた動作が解除されると、延びていたバネ223dによって台座212が引き付けられて台座212の底面212d(図13参照)が度当たり223eに当接する。これにより、第2ステージ支持部223によって支持されたステージ210Aの回動が停止して、ステージ210Aの載置部210bが水平な状態となる。
すなわち、ステージ部220は、ステージ210AをX方向における液体排出ガイド部226の方に傾斜させるための、一対の傾斜部211f,211g、平板214、一対のガイド板214a,214b、第1ステージ支持部221、レバー222を含むステージ傾斜機構を備えている。
図16に示すように、ステージ部220におけるステージ傾斜機構は、ステージ210Aを液体排出ガイド部226の方に傾斜させる。また、台座212の上述した傾斜部212cが、液体排出ガイド部226のガイド部226bと接触する状態、あるいはガイド部226bと接触する直前で止まるように、ステージ210Aを傾斜させる。このときのステージ210Aの傾斜角度は、ステージ210Aに載置され傾斜したワークWと水平面とがなす角度であって、45度~60度の範囲となるように設定される。具体的には、図15に示した、側部211dの壁面211eにおける平板214のZ方向における取り付け位置と、レバー222の端部222eから第1アーム222aの先端部222cまでの長さ、及びレバー222の端部222eから第2アーム222bの先端部222dまでの長さとを調整することにより、ステージ210Aの傾斜角度を調整可能である。
上述したようにステージ210Aを傾斜させることで、ステージ210Aの上方に位置するノズル231から洗浄液がワークWに向かって吐出されると、洗浄液はワークWの表面を伝わって液体排出ガイド部226のガイド部226b内に流れ落ちる。また、例えば、洗浄液が下電極210を回り込んで台座212の側面に流れたとしても、台座212に設けられた傾斜部212cを伝わってガイド部226b内に流れ落ちる。さらに、本実施形態では、ステージ210Aの上方にもう一つのノズル234が配置されている。ノズル234は、Z方向に対して傾斜して配置されており、ノズル234から傾斜したワークWに向かってエアーが吹き付けられる構成となっている。したがって、傾斜したワークWの表面にノズル234からエアーを吹き付けることによって、ノズル231から吐出された洗浄液を余すことなく液体排出ガイド部226に排出可能となっている。
<洗浄部>
本実施形態の洗浄部230について、図17、図18を参照して説明する。図17は病理標本作製装置の洗浄部の構成を示す概略斜視図、図18は洗浄部における流路切り替え機構の構成を示す概略斜視図である。
図17に示すように、洗浄部230は、洗浄液を吐出するための複数(4つ)のノズル231と、エアーを吹きつけるための複数(4つ)のノズル234と、複数のバルブを備えたバルブ群232及びバルブ群233と、複数のノズル231及びノズル234を支持する支持プレート204eと、を有している。
支持プレート204eは、長方形であって、前述した、病理標本作製装置200のフレーム204における第3フレーム204cに長手方向がX方向に沿うように支持されている(図10参照)。支持プレート204eには、X方向に等間隔で複数のノズル231及びノズル234が配置されている。複数のノズル231について、X方向の右側から順に符号を付して、ノズル231a,231b,231c,231dと呼ぶこととする。同じく、複数のノズル234について、X方向の右側から順に符号を付して、ノズル234a,234b,234c,234dと呼ぶこととする。これらのノズル231,234は、ステージ部220の各ステージ210Aに対応して設けられている。X方向において、ノズル234は、ノズル231に対して右寄りにややずれて配置されている。
バルブ群232及びバルブ群233は、ノズル231の数に応じて設けられた複数のバルブを含むものである。バルブ群232はY方向に配列した複数(4つ)のバルブ232a,232b,232c,232dを有する。バルブ群233もまたY方向に配列した複数(4つ)のバルブ233a,233b,233c,233dを有する。バルブ群232とバルブ群233とは、支持プレート204eを挟んでX方向に向かい合うように、病理標本作製装置200の第3フレーム204cに分かれて配置されている(図10参照)。
バルブ群232及びバルブ群233は、電気的に開閉を制御可能な電磁バルブであって、後述する回路部280に含まれる制御部によって開閉が制御される。詳しくは、電磁バルブは、門型の開閉部を有し、開閉部に挿入された可撓性のチューブを、開閉部を下降させ押圧して潰すことにより、チューブ内の液体流路を閉じることができる。開閉部を上昇させてチューブの押圧を解除すれば、チューブ内の液体流路を開くことができる。
例えば、図17に実線で示すように、バルブ232a及びバルブ232bを経由してノズル231aに可撓性のチューブが接続される。同じく、バルブ232c及びバルブ232dを経由してノズル231bに可撓性のチューブが接続される。同様に、バルブ233a及びバルブ233bを経由してノズル231dに可撓性のチューブが接続される。同じく、バルブ233c及びバルブ233dを経由してノズル231cに可撓性のチューブが接続される。このように接続すれば、バルブからノズル231までの可撓性チューブの長さをノズル231ごとにほぼ同じとすることができる。つまり、各ノズル231に洗浄液を供給する際の圧損をノズル231ごとに均一化して、洗浄液の供給量のばらつきを抑えることができる。
バルブ232a,232cとバルブ233a,233cに係る配管系統には洗浄液としての蒸留水(H2O)が供給され、バルブ232b,232dとバルブ233b,233dに係る配管系統には他の洗浄液が供給される。各バルブの開閉を制御することにより、複数のノズル231a,231b,231c,231dのそれぞれから2種の洗浄液のうち1種を選択して吐出することが可能となっている。
また、図17には図示していないが、バルブ群232及びバルブ群233に至る洗浄液と蒸留水(H2O)との供給経路を独立したものとせずに、バルブを介して蒸留水(H2O)の供給経路の一部を洗浄液の供給経路に繋いでおくことにより、蒸留水(H2O)を洗浄液の供給経路に供給可能としている。これにより、ノズル231に至る洗浄液の経路を蒸留水(H2O)によって洗浄するメンテナンスを実行することができる。例えば、洗浄液がノズル231までの経路で残留して乾燥することで目詰まりなどが生じたとしても、蒸留水(H2O)を通水して目詰まりを解消することができる。
支持プレート204eによって支持されたもう一方の複数のノズル234a,234b,234c,234dのそれぞれは、バルブ235を介してガス供給手段に接続されている。本実施形態におけるガス供給手段は、例えば、空気を圧縮して送出可能な小型の加圧ポンプが挙げられる。バルブ235もまた電磁バルブであって、その開閉は回路部280に設けられた制御部によって制御される。
<流路切り替え機構>
洗浄部230は、ノズル231から吐出された洗浄液を廃液としてタンク207またはタンク208のいずれかに排出するための流路切り替え機構を有している。
図18に示すように、洗浄部230における流路切り替え機構240は、一対の脚部241a,241bと、排液受け部242と、モーター245と、分流路246と、を含んで構成されている。
一対の脚部241a,241bは、前述したフレーム204の第3フレーム204cに対してX方向に向かい合うように取り付けられている。排液受け部242は、細長い樋状であって、一対の脚部241a,241bによって上方に向いた開口が水平となるように、開口の両端側が支持されてX方向に沿って配置されている。
図18には図示していないが、樋状の排液受け部242には、上述した複数のステージ部220のそれぞれに設けられた液体排出ガイド部226の接続部227に取り付けられたチューブの先が垂れ下がるようになっている。
樋状の排液受け部242は、X方向の左側よりも右側の方が深く且つ幅広に形成されている。排液受け部242のX方向の左側端部は閉塞され、右側端部は開口している。
Z方向において排液受け部242の下方に分流路246が配置されている。分流路246もまた樋状であって、底部におけるX方向の両端に開口(図18では図示を省略)が設けられている。また、分流路246の底部には、上記2つの開口のそれぞれに向かって傾斜する斜面が設けられている。分流路246は、側部241cによって下方から支持されている。
分流路246を下方から支える側部241cは、Z方向に立設された壁面を有し、当該壁面に対してY方向に回転軸が沿うようにモーター245が取り付けられている。モーター245は、例えばステッピングモーターであって、モーター245の回転軸には、分流路246内においてガイド板244が取り付けられている。モーター245が停止しているとき、ガイド板244は、分流路246の底部に設けられた2つの開口のうち、X方向の左側の開口側に傾斜している。
分流路246の底部に設けられた2つの開口のうち、X方向における左側の一方の開口は、タンク207の注入口207aの上方に位置している。該2つの開口のうち、X方向における右側の他方の開口は、タンク208の注入口208aの上方に位置している。
上述したように、洗浄の位置において、ステージ傾斜機構によりステージ210Aを傾斜させた状態で、ステージ210Aに載置されたワークWにノズル231から洗浄液を吐出すると、洗浄液はワークWの表面を洗浄した後に液体排出ガイド部226に流れ込む。液体排出ガイド部226に流れ込んだ洗浄液は、流路226cを経由し、接続部227に取り付けられたチューブを通過して樋状の排液受け部242へ流れ込む。排液受け部242に流れ込んだ洗浄液は、底部をX方向の右側に向かって流れてゆく。このとき、モーター245が停止していれば、排液受け部242に流れ込んだ洗浄液は、ガイド板244に沿って該2つの開口のうちの左側の開口に導かれ、タンク207に廃液として排出される。
また、図18において例えば回転軸が時計回りに所定の角度で回転するようにモーター245を駆動すれば、モーター245の軸に取り付けられたガイド板244は、X方向において右側に傾くことになり、排液受け部242に流れ込んだ洗浄液は、ガイド板244に沿って分流路246のX方向における右側の開口に導かれ、タンク208に廃液として排出される。
本実施形態の流路切り替え機構240は、排液受け部242と、モーター245と、モーター245の回転軸に取り付けられたガイド板244と、分流路246と、を少なくとも含むものである。これによって、例えば、排液受け部242に流れ込む洗浄液が発色試薬を含まない場合には、モーター245の駆動を停止して、廃液として処理される洗浄液をタンク207に排出する。また、例えば、排液受け部242に流れ込む洗浄液が発色試薬を含む場合には、モーター245を駆動することによって、他の廃液として処理される洗浄液をタンク208に排出する。
<試薬供給部>
次に、本実施形態の試薬供給部250について、図19~図22を参照して説明する。図19は病理標本作製装置の試薬供給部の構成を示す概略斜視図、図20は試薬のカートリッジを示す断面図、図21は病理標本作製装置の試薬供給部に係る各部の配置を示す概略平面図、図22は病理標本作製装置の試薬供給部に係る各部の配置を示す概略側面図である。
本実施形態の試薬供給部250は、ステージ部220のステージ210Aに載置されたワークWにカートリッジ50に充填された試薬を供給する装置である。図19に示すように、試薬供給部250は、橋脚部251、支持フレーム252、前面フレーム253、一対のタイミングプーリー254a,254b、カートリッジ50を脱着可能な保持部としてのカートリッジホルダー255、タイミングベルト256、モーター257、電動プッシャー258、を有している。
橋脚部251は、一対のタイミングプーリー254a,254b、モーター257を支持する構造体であって、病理標本作製装置200の第3フレーム204cにおいて、X方向に架け渡されている。橋脚部251のX方向に延びた部分の両端側に一対のタイミングプーリー254a,254bが設けられている。一対のタイミングプーリー254a,254bのうち、X方向において右側に位置する一方のタイミングプーリー254aは、橋脚部251において回転自在に軸支されている。X方向において左側に位置する他方のタイミングプーリー254b(図21参照)にモーター257が取り付けられ、その回転が電気的に制御される。モーター257は例えばステッピングモーターである。
一対のタイミングプーリー254a,254bの間にタイミングベルト256が架け渡されている。タイミングベルト256には、複数(9個)のカートリッジホルダー255が取り付けられている。本実施形態では、1個のカートリッジホルダー255に2個のカートリッジ50を着脱可能となっていることから、複数(9個)のカートリッジホルダー255に、合計18個のカートリッジ50を装着できる構成となっている。モーター257を駆動してタイミングベルト256を移動させれば、タイミングベルト256に装着された複数(9個)のカートリッジホルダー255をX方向に自在に移動させることができる。本実施形態では、一対のタイミングプーリー254a,254b、タイミングベルト256、モーター257を含む構成が、カートリッジ50の搬送部の一例である。なお、カートリッジホルダー255の数、すなわち試薬供給部250に装着可能なカートリッジ50の数は、これに限定されるものではない。
橋脚部251のY方向における後端上に立脚しX方向に延在するように支持フレーム252が設けられている。支持フレーム252は、途中でY方向の後方側に屈曲してからZ方向に延びる突出部252aを有している。支持フレーム252上には、突出部252aに沿って複数(4つ)の電動プッシャー258が間隔を置いて設けられている。電動プッシャー258は、モーター258aと、雄ネジ258bと、雄ネジ258bの支持部258cとを備えている。モーター258aは例えば直動型ステッピングモーターであり、雄ネジ258bに螺合して雄ネジ258bをZ方向に上下動させる。これにより、電動プッシャー258は、カートリッジホルダー255に装着されたカートリッジ50をZ方向の上方側から下方側に向かって雄ネジ258bにより加圧可能となっている。
雄ネジ258bのZ方向における上端側を支える支持部258cは、支持フレーム252において、電動プッシャー258ごとに設けられ、支持フレーム252の突出部252aにZ方向に延びるように形成されたスリット252bの上端側に挿入されている。これにより、雄ネジ258bの回転による軸ブレを支持部258cによって防ぐ構造となっている。
<カートリッジ>
ここで、図20を参照して、本実施形態の試薬を吐出可能なカートリッジ50について説明する。図20に示すようにカートリッジ50は、外形が略直方体であって、試薬が充填される試薬収容部51と、試薬収容部51を収容可能であって、底面53fにノズル53nが設けられたケース53と、試薬収容部51の蓋部52とを有している。ケース53の一方の側面53aの収容口に近い側には開口部53dが設けられている。開口部53dと対向する試薬収容部51の側面には、係止部51dが設けられている。つまり、ケース53に試薬収容部51を収容すると、試薬収容部51の係止部51dがケース53の開口部53dに嵌って、ケース53に対して試薬収容部51が保持される。
試薬収容部51は、試薬を貯留可能な収容室51aを有している。収容室51aのZ方向における下方側は容積が絞られた狭窄部51bとなっている。さらに狭窄部51bには、狭窄部51bに連通すると共に下方に延びる円筒状の突出部51cが設けられている。狭窄部51bと突出部51cとの間には、試薬を突出部51c側に流したり、止めたりすることが可能な弁55が設けられている。突出部51cの先端側は閉止されており、当該先端よりもやや上方に開口部51hが形成されている。なお、開口部51hは、突出部51cの先端側において、図面における手前側と奥側とに合計2つ形成されている。試薬収容部51の収容口から試薬を収容室51aに注入して蓋部52により蓋をする。その後に、ケース53に試薬収容部51を挿入して押し込むと、収容室51aの狭窄部51bに繋がる突出部51cが、ケース53のノズル53nに繋がる試薬流路においてZ方向に上下動可能な状態で保持される構成となっている。突出部51cには試薬収容部51をケース53に対してZ方向の上方に付勢する付勢手段としてコイルバネ54が取り付けられている。さらに、ケース53の開口部53dに試薬収容部51の係止部51dが係止して、ケース53に試薬収容部51が装着される。これにより、ケース53から試薬収容部51を容易に取り外すことが困難な状態となり、外部から水分などがカートリッジ50に侵入し難い構造となっている。なお、蓋部52には、収容室51aに連通する連通孔52aが設けられている。連通孔52aには気体を通す一方で、液体を通さない多孔性のフィルムが貼り付けられている。つまり、カートリッジ50を逆さまにしても連通孔52aから試薬が漏れるようなことはない。
試薬収容部51の突出部51cとケース53のノズル53nとの間の試薬流路には、Z方向に2つのボール57を納めたボール室58と、ボール室58の突出部51c側に度当たり部59とが設けられている。ボール室58と度当たり部59とは試薬流路のノズル53n側に配置されていることから、試薬流路において突出部51cの先端と度当たり部59との間には一定の空間が生ずる状態となっている。この空間はストローク室と呼ばれる。度当たり部59には開口部59aが設けられている。したがって、ノズル53nに対して、ストローク室はボール室58と度当たり部59とを介して連通した状態となっている。ボール57は試薬よりも比重が小さい材料を用いて形成されていることから、ボール室58に試薬が充填されると2つのボール57はボール室58の連通孔を塞ぐように上方に移動する。
試薬収容部51の突出部51cの先端側に設けられた開口部51hは、コイルバネ54によって試薬収容部51がケース53に対して上方に付勢されているときは、ケース53の試薬流路の一方に設けられたOリング56によって閉止された状態となっている。
カートリッジ50の蓋部52を押圧して、ケース53に対して試薬収容部51を下方に押し下げれば、突出部51cが下方に移動してOリング56によって閉止されていた開口部51hが試薬流路に開口する。そうすると、収容室51aに充填されていた試薬は、弁55と開口部51hとを通じてストローク室に流れ込み、さらに度当たり部59及びボール室58を通じてノズル53nの先端まで充填される。カートリッジ50の押圧を解除すれば、コイルバネ54によってケース53に対して試薬収容部51が上方に移動して、ケース53の開口部53dと試薬収容部51の係止部51dとが係止して再び保持される。このとき、弁55は閉止した状態となり、ボール室58の連通孔はボール57で塞がれるので、ノズル53nから試薬が漏れない構造となっている。ノズル53nの先端まで試薬が充填された状態で、カートリッジ50の蓋部52を押圧して、突出部51cが度当たり部59に当接するまでケース53に対して試薬収容部51を押し下げれば、ストローク室を含む試薬流路に充填されていた試薬がノズル53nから吐出される。つまり、ストローク室を満たす試薬の体積によって、カートリッジ50の1回の押圧でノズル53nから吐出される試薬の吐出量が決まる構造となっている。言い換えれば、カートリッジ50の1回の押圧で所定量の試薬をノズル53nから吐出可能となっている。
カートリッジ50の試薬が貯留される試薬収容部51は、透明あるいは半透明であると共に、耐薬品性を考慮して例えばポリプロピレンやポリエチレンなどからなる。試薬収容部51を収容するケース53の一方の側面53aには、開口部53dの下方に開口部53cが設けられている。開口部53cは試薬収容部51の収容室51aのうち狭窄部51bを臨むことができる位置に設けられている。
本実施形態のカートリッジ50では、試薬収容部51に充填された試薬の量を光学的に検出可能な2つの光路が設定されている。2つの光路のうちの1つは、狭窄部51bを臨む位置に開口した開口部53cを通過する図面上において破線で示した光路αである。2つの光路のうちの残りの1つは、ケース53から上方にはみ出た試薬収容部51の幅がやや絞られた部分51eを通過する図面上において破線で示した光路βである。
カートリッジ50のケース53における側面53aの開口部53cよりも下方側にフック53eが設けられている。したがって、図19に示すように、カートリッジホルダー255にカートリッジ50を挿入すれば、カートリッジ50の側面53aとフック53eとの間にカートリッジホルダー255の一部が挟まれた状態となり、カートリッジホルダー255にカートリッジ50を装着してケース53が動かないように固定することができる。なお、カートリッジホルダー255の底面には、ノズル53nに対応した位置に開口が設けられている。
ケース53の一方の側面53aに対向する他方の側面53bには、突起53hが設けられている。この突起53hにノズルキャップ60がはめ込まれて装着されている。ノズルキャップ60は、ケース53のノズル53nに装着して封止することが可能なキャップ部61と、キャップ部61が一方の端部に設けられた支持プレート62とを有している。支持プレート62の一方の端部においてキャップ部61と反対側に、ケース53の突起53hと嵌合する嵌合部63が設けられている。また、支持プレート62の他方の端部には貫通孔62aが設けられている。また、支持プレート62の貫通孔62aに近い側に厚みが薄くなった薄肉部62bが設けられている。図20では、ノズルキャップ60はケース53に対して脱着可能に装着されているが、実際には、ケース53の底面53fに設けられた突起53gを支持プレート62の貫通孔62aに挿入して、突起53gを支持プレート62に熱溶着して固定する。
試薬が充填されたカートリッジ50の取り扱いにおいて、カートリッジ50を上述したようにカートリッジホルダー255に装着する前の段階では、ノズル53nをノズルキャップ60で封止した状態とする。これによって、ノズル53nの先端が他の物質に触れて汚染されることを防ぐ。カートリッジ50をカートリッジホルダー255に装着するときには、ノズル53nからキャップ部61を外し、支持プレート62を折り曲げてケース53の突起53hに嵌合部63を嵌めることで、カートリッジ50のケース53にノズルキャップ60を固定する。ノズルキャップ60の支持プレート62はケース53の突起53gに熱溶着されていることから、ノズルキャップ60の紛失を防ぐことができる。なお、このようなノズルキャップ60は、試薬収容部51やケース53と同様に、例えばポリプロピレンやポリエチレンなどの樹脂材料を用いて形成されている。
図21に示すように、モーター257を駆動してタイミングベルト256をX方向に移動させれば、カートリッジホルダー255に装着されたカートリッジ50を電動プッシャー258と重なる位置に移動させることができる。電動プッシャー258により、上述したようにカートリッジ50の蓋部52を押圧して、カートリッジ50のノズル53nから試薬を吐出する。このとき、ステージ部220によりステージ210Aを試薬供給部250に対向する位置まで移動させておけば、ステージ210Aに載置されたワークWの組織標本Tsに予め定められた量の試薬を精度よく滴下可能である。
また、図21に示すように、試薬供給部250のY方向における後方側であって、X方向における左側に複数のセンサーとバーコードリーダー262とが並んで設けられている。複数のセンサーは、カートリッジ50における試薬の残量を検出するための2つの残量検出センサー263a,263bと、カートリッジ50の高さを検出する高さ検出センサー268を含んでいる。
さらに、試薬供給部250のY方向における前方側にワークWを撮像可能な撮像ユニット260が設けられている。撮像ユニット260は、撮像部としてのCCD261と、一対のタイミングプーリー264a,264bと、タイミングベルト266と、モーター267とを含んで構成されている。
一対のタイミングプーリー264a,264bは、平面視で試薬供給部250の一対のタイミングプーリー254a,254bと部分的に重なり合うようにY方向に並んで配置されている。一対のタイミングプーリー264a,264bに対してX方向にタイミングベルト266が架け渡されている。X方向に架け渡されたタイミングベルト266のうち前方側にCCD261がZ方向の下方側を撮像可能な状態で取り付けられている。一対のタイミングプーリー264a,264bのうちX方向の左側のタイミングプーリー264bにモーター267が取り付けられている。
モーター267を駆動すれば、タイミングベルト266に固定されたCCD261をX方向に移動させることができる。つまり、モーター267を駆動制御すれば、前述した複数(4つ)のステージ部220のそれぞれにおいて、ステージ搬送機構により試薬供給部250に移動したステージ210Aに対応した位置にCCD261を自在に配置することができる。そして、CCD261を用いてステージ210Aに載置されたワークWを撮像することにより、ワークWに固定された組織標本Tsの状態や、マーキング領域3に記載された組織標本Tsに係る情報を画像として入手することができる。なお、タイミングベルト266には、CCD261でワークWを撮像する際に、ワークWを照明可能な例えばLEDなどの光源を、CCD261と併設して設けてもよい。
次に、図22を参照して、カートリッジ50に係る、バーコードリーダー262及び複数のセンサーの各構成について説明する。
図22に示すように、試薬供給部250の一対のタイミングプーリー254a,254bを下方側から支持する橋脚部251に対してY方向の後方側に、脚部251bが立設されている。脚部251bの高さは、カートリッジホルダー255と接触しないように設定されている。脚部251bからY方向の後方側に延びる支持部251cが設けられ、支持部251cにバーコードリーダー262と、複数のセンサーとが設けられている。複数のセンサーのうち、支持部251cに設けられZ方向に延びる支持板251dに、上から順に、残量検出センサー263aと、残量検出センサー263bとが取り付けられている。また、残量検出センサー263aの上方に高さ検出センサー268が設けられている。
本実施形態では、カートリッジ50のケース53のフック53eに試薬に係るバーコードを示すシールが貼り付けられている。
モーター257を駆動してカートリッジホルダー255を移動させれば、バーコードリーダー262に対して、カートリッジ50を対向させることができる。バーコードリーダー262によりカートリッジ50に貼り付けられたバーコードを読み込ませることができる。なお、バーコードリーダー262を用いてバーコードを読み込ませる動作は、試薬供給部250の複数のカートリッジホルダー255にセットされた合計18個のカートリッジ50のそれぞれに対して実行される。カートリッジ50に付与されるバーコードは、1次元バーコードや2次元バーコードであって、バーコードリーダー262は、これらのバーコードを読み取り可能な機器が選ばれる。
カートリッジ50においてバーコードが付与される位置は、ケース53のフック53eに限定されるものではない。バーコードが付与された位置に応じて、カートリッジ50とバーコードリーダー262とが対向するようにバーコードリーダー262の位置を設定すればよい。
また、モーター257を駆動してカートリッジホルダー255を移動させれば、2つの残量検出センサー263a,263bと、高さ検出センサー268とに対して、カートリッジ50を対向させることができる。
2つの残量検出センサー263a,263bのうち、残量検出センサー263aは、カートリッジ50のケース53から上方にはみ出した試薬収容部51を臨む上述した光路β(図20参照)に対応した位置において支持板251dに取り付けられている。また、残量検出センサー263bは、カートリッジ50のケース53の開口部53cを臨む上述した光路α(図20参照)に対応した位置において支持板251dに取り付けられている。
2つの残量検出センサー263a,263bは、それぞれに発光部と受光部とを備え、発光部から発した発光が対象物によって反射した反射光を受光部で受光することで反射光の強度を検出することにより、試薬の有無を光学的に検出するものである。
前述したように、カートリッジ50において試薬が充填される試薬収容部51は、透明または半透明な透光性部材を用いて形成されている。したがって、残量検出センサー263aを用いれば、試薬収容部51の収容室51aにおける試薬の有無を検出可能である。また、残量検出センサー263bを用いれば、試薬収容部51の狭窄部51bにおける試薬の有無を検出可能である。
残量検出センサー263aが臨むカートリッジ50の部分は、狭窄部51bに近い側の収容室51aであることから、残量検出センサー263aによって試薬が無いと検出された場合には、収容室51aにおける試薬の量が半分以下に減少してカートリッジ50の交換時期が迫っていることを示すものである。
残量検出センサー263bが臨むカートリッジ50の開口部53cは、狭窄部51bを臨む位置に開口していることから、残量検出センサー263bによって試薬が無いと検出された場合には、試薬の量が限界に達してカートリッジ50を交換する必要があることを示すものである。このように2つの残量検出センサー263a,263bを用いれば、カートリッジ50における試薬の残量を精度よく検出して、試薬の残量管理を徹底することが可能である。
高さ検出センサー268は、カートリッジホルダー255にセットされたカートリッジ50の蓋部52の上面を検出可能な位置に取り付けられている。前述したように、カートリッジ50は電動プッシャー258によって蓋部52を上方から押圧することにより、ノズル53nから所定量の試薬を吐出できる構成となっている。カートリッジホルダー255にきちんとカートリッジ50がセットされておらず、蓋部52がZ方向において所定の位置よりも上方にあると、電動プッシャー258で蓋部52を1回押圧しても、ノズル53nから所定量の試薬が精度よく吐出されないおそれがある。また、モーター257を駆動してカートリッジホルダー255を移動させたときに、電動プッシャー258の雄ネジ258bとカートリッジ50の蓋部52とが接触するおそれがある。高さ検出センサー268を用いてカートリッジ50の蓋部52の位置、すなわち、カートリッジホルダー255にセットされたカートリッジ50の高さを検出することで、上述した不具合を防止可能な構成となっている。
なお、図22に示すように、撮像ユニット260のCCD261は、CCD261をX方向に移動させるモーター267に対してY方向の前方側に配置されている。また、ステージ部220のステージ搬送機構によって電界撹拌部270に搬送されたステージ210Aの下電極210に電位を与えるためのプローブ(触針)291が、第3フレーム204cの後方に設けられている。プローブ291は、下電極210に接触した状態で前後方向(Y方向)に移動可能となっている。このようなプローブ291に係る構成については後述する。
<電界撹拌部>
次に、電界撹拌部270について、図23、図24、図25A及び図25Bを参照して説明する。図23は病理標本作製装置の電界撹拌部の構成を示す概略斜視図、図24は電界撹拌部の上電極の構成を示す概略斜視図である。図25Aは電界撹拌部のプローブ移動機構を示す概略平面図、図25Bは電界撹拌部のプローブ移動機構を示す概略正面図である。
図23に示すように、電界撹拌部270は、4つのステージ部220に対応して設けられた4つの上電極272と、絶縁部273を介して4つの上電極272を支持する板状の電極支持部271とを有している。上電極272は一方の辺部が他方の辺部に比べて長い長方形である。板状の電極支持部271は、左右方向(X方向)における4つのステージ部220のそれぞれに対応した位置において、細長い上電極272を前後方向(Y方向)に沿って配置するために、病理標本作製装置200の第3フレーム204cに設置されている。
図24に示すように、細長い上電極272の電極面272aには、短辺に沿って延びる溝272bが長辺方向に間隔をおいて複数(この場合は5つ)形成されている。複数の溝272bは、長辺方向に等間隔で形成されている。長辺方向における溝272bの幅は、例えば8mmであり、深さは例えば4mmである。長辺方向における溝272bの配置ピッチは例えば20mmである。上述したステージ搬送機構によりステージ210Aを電界撹拌部270に移動させると、ステージ210Aの下電極210と、上電極272とが対向配置される。このとき、図22に示したプローブ291と下電極210とが接触した状態となる。本実施形態の病理標本作製装置200では、下電極210とプローブ291との接触を電気的に検出してから、電界発生部281により上電極272に電気信号を印加して、下電極210と上電極272との間に電界を発生させる構成となっている。
<プローブ移動機構>
図25A及び図25Bに示すように、プローブ移動機構290は、プローブ291と、プローブ291が立設される例えばベークライトなどの絶縁材料を用いて形成された基部292と、支持プレート294と、基部292と支持プレート294とを連結する脚部293と、支持プレート294に対して脚部293を介して基部292を前後方向(Y方向)に付勢する付勢手段としてのトーションばね295とを備えている。なお、プローブ291と、基部292と、脚部293とを含む構成を1組のプローブユニットとすると、本実施形態では、支持プレート294に4組のプローブユニットが設けられているが、図25A、図25Bでは説明の都合上で、隣り合う2組のプローブユニットを示す。支持プレート294のリブに設けられた切欠き部294aは、プローブユニットの左右方向(X方向)の位置を規定するものであって、切欠き部294aをX方向に挟んで2つの貫通孔294b,294cが設けられている。
プローブ291は、基部292に対してY方向の前方側に突出して取り付けられている。脚部293は、第1脚部293a、第2脚部293b、第3脚部293d、第4脚部293e、第5脚部293g、第6脚部293h、連結部293jを含み、基部292と支持プレート294との間で左右方向(X方向)に屈曲可能な状態で取り付けられている。
具体的には、第1脚部293aの一方の端部は、軸296aによって基部292の左右方向(X方向)における左端側において軸支されている。第1脚部293aの他方の端部と第2脚部293bの一方の端部は、軸296bによって軸支されている。第2脚部293bの他方の端部は、支持プレート294の一方の貫通孔294bを通る軸296cによって軸支されている。第2脚部293bの長手方向における一方の辺部の中央にフック293cが形成されている。軸296cによって軸支されたトーションばね295aが、支持プレート294の側壁とフック293cとの間に架け渡されている。
第3脚部293dの一方の端部は、軸296eによって基部292の左右方向(X方向)における右端側において軸支されている。第3脚部293dの他方の端部と第4脚部293eの一方の端部は、軸296dによって軸支されている。第4脚部293eの他方の端部は、支持プレート294の他方の貫通孔294cを通る軸296gによって軸支されている。第4脚部293eの長手方向における一方の辺部の中央にフック293fが形成されている。軸296gによって軸支されたトーションばね295bが、支持プレート294の側壁とフック293fとの間に架け渡されている。連結部293jは軸296bと軸296dとの間に設けられて連結部293jの両端部が軸支されている。
第5脚部293gの一方の端部は、軸296eによって基部292の左右方向(X方向)における右端側において軸支されている。第5脚部293gの他方の端部と第6脚部293hの一方の端部は、軸296fによって軸支されている。第6脚部293hの他方の端部は、支持プレート294の他方の貫通孔294cを通る軸296gによって軸支されている。第6脚部293hの長手方向における一方の辺部の中央にフック293iが形成されている。軸296gによって軸支されたトーションばね295cが、支持プレート294の側壁とフック293iとの間に架け渡されている。
3つのトーションばね295a,295b,295cを総称してトーションばね295と呼ぶ。プローブ291の先端に下電極210が当接した位置から、下電極210がY方向の後方に押し込まれると、上述した脚部293はX方向に折り曲がってY方向における長さが縮む。脚部293が折り曲がることでトーションばね295が撓むことから、トーションばね295によって脚部293の折り曲がりが元に戻る方向に付勢されて基部292はY方向の前方に押圧される。したがって、下電極210がプローブ291に当接した位置からY方向の後方に押し込まれた状態では、下電極210とプローブ291とが接触した状態が維持される。下電極210がY方向に押し込まれた状態から前方に移動してもトーションばね295の撓みが解消されるまでは、脚部293に対するトーションばね295の付勢によって下電極210とプローブ291とが接触した状態が維持される。電界撹拌部270において、上電極272にステージ210Aすなわち下電極210が対向配置された状態で、下電極210をプローブ291に当接させてからY方向に往復移動させても、下電極210とプローブ291との接触が維持される。言い換えれば、往復移動中に下電極210とプローブ291との接触が維持されるように、プローブ移動機構290の支持プレート294に対するプローブ291を支える基部292のY方向における初期の位置が脚部293のY方向における長さによって調整されている。本実施形態のプローブ移動機構290における下電極210とプローブ291との接触が維持される往復移動のストロークは、およそ40mmとなっている。
図25Bに示すように、上下方向(Z方向)において、第1脚部293a及び第2脚部293bは、第3脚部293d及び第4脚部293eよりも上方に配置されている。また、第5脚部293g及び第6脚部293hは、第1脚部293a及び第2脚部293bよりも上方に配置されている。したがって、X方向に隣り合うプローブユニットにおいて、一方のプローブユニットのプローブ291が脚部293の屈曲によって前後方向(Y方向)に移動したとしても、他方のプローブユニットの脚部293と干渉しない構造になっている。言い換えれば、隣り合うプローブユニットは、左右方向(X方向)において相互の脚部293が干渉しないように構成されているので、脚部293の長さを調整することにより、プローブ291が前後方向(Y方向)に往復移動可能なストロークの長さを容易に調整できる。
<電界撹拌部の回路構成>
次に、図26を参照して電界撹拌部270における回路構成について説明する。図26は、電界撹拌部における回路構成を示す図である。本実施形態の病理標本作製装置200は、前述したように、ワークWを複数(この場合は4つ)のステージ部220のステージ210Aごとに載置して複数の病理標本を同時にあるいは個別に作製可能である。したがって、1つのワークWを処理するステージ部220をレーンと呼ぶと、病理標本作製装置200は、ワークWを処理可能な複数(この場合は4つ)のレーンを有している。図23に示したように本実施形態の電界撹拌部270では、4つのレーンごとに上電極272が設けられている。一方で、図26に示すように、電気的には、4つの上電極272は電界発生部281に並列に接続されている。電界撹拌部270において、4つの下電極210は、4つの上電極272に対向して配置されると共に、それぞれ抵抗素子281Rを介して電界発生部281に並列に接続されてGND電位となっている。抵抗素子281Rの抵抗値は例えば1MΩ(メグオーム)である。
このような電界撹拌部270の電気的な構成とすることで、例えば、4つのレーンのうちの1つで電界撹拌が行われている間に、他のレーンで電界撹拌が開始され電界発生部281における電気的な負荷が増えたとしても、電気的な負荷の増加に起因して他のレーンで漏れ電流が生ずることを抑制できる。言い換えれば、漏れ電流に起因する他のレーンの上電極272に印加される電気信号の電位の変動を抑制できる。なお、上電極272に抵抗素子281Rを接続すると、上電極272に印加される電気信号の電位の低下を招くので、抵抗素子281Rは、下電極210に接続されることが好ましい。
上述したように、本実施形態の病理標本作製装置200は、上記第1実施形態の電界撹拌装置100と同様な構成を備えている。具体的には、病理標本作製装置200は、第1電極として機能する下電極210、第2電極として機能する上電極272、上電極272の溝272bが形成された第1の方向と直交する第2の方向に下電極210を往復移動させる移動機構としてのステージ部220におけるステージ搬送機構、電界発生部281を有している。
このような病理標本作製装置200を用いた電界撹拌方法について、図27を参照して説明する。図27は病理標本作製装置における電界撹拌方法を示す概略断面図である。詳しくは、電界撹拌時の上電極272に対する下電極210の前後方向(Y方向)における往復移動を示す概略断面図である。
図27に示すように、下電極210には、前後方向(Y方向)に最大で3つの液滴Sが形成されたワークWを載置可能である。ワークWにおける3つの液滴Sの前後方向(Y方向)における配置ピッチは、上電極272に形成された複数(5つ)の溝272bの前後方向(Y方向)における配置ピッチP1と同じである。前述したように、溝272bの配置ピッチP1は例えば20mmであり、溝272bの幅は例えば8mmであり、深さは例えば4mmである。この場合の液滴Sが形成された所定の領域2eの前後方向(Y方向)の長さは例えば12mmである。言い換えれば、撥水リング2の内径はφ12mmである。なお、撥水リング2の内径はこれに限定されるものではない。
電界撹拌部270において、まず、下電極210と上電極272とは、上下方向に予め設定された電極間距離dを置いて対向配置される。また、3つの液滴Sのうち中央の液滴Sが、上電極272の5つの溝272bのうち中央の溝272bと対向するように下電極210と上電極272とが対向配置される。中央の液滴Sが中央の溝272bの中心線272cと重なる位置が、本実施形態の電界撹拌方法における原点である。下電極210と上電極272との間に電界を発生させる電界撹拌中に、ステージ部220のステージ搬送機構は、原点に対して液滴Sの配置ピッチP1と同じ長さで、ステージ210Aすなわち下電極210をY方向に往復移動させる。このように往復移動させれば、ワークWに形成された3つの液滴Sは、下電極210が原点に対して前方に配置ピッチP1で移動したとき、及び下電極210が原点に対して後方に配置ピッチP1で移動したときも、上電極272に形成された溝272bにそれぞれ向かい合うこととなる。つまり、電界撹拌によって上下方向に振動した液滴Sの節は、配置ピッチP1で前後方向に揺さぶられることになる。これによって、ワークWに形成された最大で3つの液滴Sを効率的且つ均一に撹拌することが可能である。
また、ワークWに形成される複数の液滴SのY方向における配置ピッチは、溝272bの配置ピッチP1と厳密に一致していなくてもよい。前述したように、液滴Sが形成される所定の領域2eの大きさや位置は、基板1に形成された撥水リング2によって決まる。基板1に形成された撥水リング2の位置が多少ばらついても、下電極210のY方向における往復移動の範囲を、溝272bの配置ピッチP1の2倍とすれば、複数の液滴Sのそれぞれを十分に電界撹拌することができる。なお、下電極210のY方向における往復移動の範囲は、溝272bの配置ピッチP1の2倍であることに限定されず、上記第1実施形態で説明したように、ワークWにおいて液滴Sが形成された所定の領域2eの外縁2edから溝272bの中心線272cが外れる位置まで、下電極210を原点に対してY方向に往復移動させるとしてもよい。
病理標本作製装置200を用いた液滴Sの電界撹拌方法によれば、電界撹拌によって上下方向に振動する液滴Sの振動の節を、ワークWに形成された液滴Sの所定の領域2eの長さよりも長い配置ピッチP1の2倍の距離で前後方向(Y方向)に揺さぶることができる。これによって、ワークWに形成された3つの液滴Sのそれぞれを効率的且つ均一に電界撹拌することができる。
<外装>
次に、本実施形態の病理標本作製装置200の外装について、図28、図29を参照して説明する。図28及び図29は病理標本作製装置の外装を示す概略斜視図である。詳しくは、図28は病理標本作製装置の外装の正面側を示し、図29は病理標本作製装置の外装の背面側を示すものである。
図28に示すように、本実施形態の病理標本作製装置200は、図10に示した、フレーム204と、フレーム204に設置された、タンク205~208、ステージ部220、洗浄部230、試薬供給部250、電界撹拌部270、回路部280、電界発生部281などを内蔵する外装ケース201を有している。
外装ケース201の前面部201aには、タンク収容部209に対応して開口201bが設けられており、開口201bには一対の扉(ドア)202が取り付けられている。一対の扉202を中央部分から左右に開くと、タンク収容部209にタンク205,206,207,208のそれぞれを装着したり、装着されたタンク205,206,207,208のうちいずれかを取り出したりすることができる。なお、前面部201aの右上隅には、電源スイッチ280aが設けられている。
外装ケース201の前面部201aよりも上段側の正面部201cには、試薬供給部250に対応した開口201dが設けられている。開口201dには、開口201dの上辺部を起点にして上方に開く扉203が取り付けられている。扉203を開くことにより、試薬供給部250に試薬が充填されたカートリッジ50を装着することができる。また、試薬供給部250に装着されたカートリッジ50を取り出すことができる。
外装ケース201は、例えばSUS板などで形成され、一対の扉202、及び扉203は内部を目視可能とすべく、透光性のプラスチック板などを用いて形成されている。
図29に示すように、外装ケース201の背面部201eには、開口201fが設けられている。開口201fは、第2フレーム204bに沿って左右方向(X方向)に開口しており、開口201fに対して抜き差し可能な状態でトレー229が挿入されている。トレー229は、ステージ部220の一部品であって、例えば、ステージ210Aを傾斜させることで、ステージ210Aに載置されたワークWがもしも落下しても、落下したワークWをトレー229で受けて装置の外に取り出すことが可能となっている。また、洗浄部230においてワークWに吐出された洗浄液や、試薬供給部250においてカートリッジ50からワークWに吐出された試薬がステージ210Aを伝わって下方に漏れたとしても、漏れた洗浄液や試薬をトレー229で受けて、他の部分に漏れることを防ぐことができる構成となっている。
<病理標本作製システム>
次に、本実施形態の病理標本作製装置200を用いた病理標本作製システムについて、図30を参照して説明する。図30は、病理標本作製システムの電気的及び機械的な構成を示すブロック図である。本実施形態の病理標本作製システム1000は、上記の病理標本作製装置200を採用し、その特徴を取り入れたものである。
図30に示すように、本実施形態の病理標本作製システム1000は、病理標本作製装置200と、例えばデスクトップ型のコンピューター500と、コンピューター500に接続された周辺機器とを備えている。
病理標本作製装置200は、上述したように、ステージ部220、洗浄部230、試薬供給部250、電界撹拌部270、回路部280、電界発生部281を有している。また、撮像部としてのCCD261、バーコードリーダー262、及び、カートリッジ50の残量検出センサー263(263a,263b)やタンク205~208に係る残量検出センサー265、カートリッジ50の高さ検出センサー268などの各種センサーを備えている。回路部280は、モータードライバー282、ペルチェコントローラー283、制御部285、DC電源ユニット286、USBハブ287を備えている。
電界発生部281は、上述したように周期的に電圧が変化する電気信号を生成して電界撹拌部270の上電極272に印加する装置である。制御部285は電界発生部281で生成された電気信号の電位を検出して、当該電位が予め設定された電位に対して±5%以内となるように、電界発生部281を制御する。なお、図30では、電界発生部281で生成された電気信号の電位を検出する検出部の図示を省略している。電界発生部281で生成される電気信号は、例えば0Vと4kVとの間で周期的に電位が変化する矩形波であって、その周期は例えば5Hzである。検出部は矩形波の電位を例えば1/1000に降圧させた状態で検出し、検出結果を1周期ごとに制御部285にフィードバックする。
回路部280のモータードライバー282は、ステージ部220、流路切り替え機構240を含む洗浄部230、試薬供給部250、撮像ユニット260のそれぞれに含まれるモーターを駆動制御する回路が実装された回路基板である。ステージ部220のステージ210Aには、ステージ210Aを加熱するための加熱素子としてのペルチェ素子16と、ステージ210Aの温度を検出する温度センサー17とが取り付けられている。ペルチェコントローラー283及び温度センサー17は、例えばI/Oポートを介して制御部285に接続されている。ペルチェコントローラー283は、制御部285からの制御信号に基づいてペルチェ素子16に流れる電流を制御してペルチェ素子16の温度を制御する。なお、本実施形態のペルチェコントローラー283は、ペルチェ素子16の温度の制御に係るマイコンを含んでいるが、当該マイコンは制御部285に含まれる構成としてもよい。
残量検出センサー263,265などの各種センサーもまた例えばI/Oポートを介して制御部285に接続されている。
CCD261やバーコードリーダー262は、USBハブ287を介して制御部285に接続されている。CCD261は、前述したようにステージ210Aに載置されたワークWを撮像可能に設けられている。制御部285はCCD261によって撮像されたワークWの画像情報からワークWに固定された組織標本Tsの情報を入手することが可能となっている。
バーコードリーダー262は、前述したように試薬供給部250に搭載されたカートリッジ50に付与されたバーコードを読み取り可能に設けられている。制御部285はバーコードリーダー262によって読み取られたバーコードからカートリッジ50に充填された試薬の情報を入手することが可能となっている。
回路部280は、少なくともモータードライバー282、ペルチェコントローラー283、制御部285、DC電源ユニット286、USBハブ287を含むものである。DC電源ユニット286は、外部から供給される100Vの交流電源から、回路部280の各部と、電界発生部281とで電源として必要とされるDC電圧を発生させて供給するものである。
さらに、制御部285は、USBハブ287とUSB端子とを介して、コンピューター500に接続されている。コンピューター500は、CPU502、記憶部としてのメモリー503、各種の周辺機器との接続を図る端子類(HDMI(登録商標)、LAN、USB)を備えた本体501を有している。USB端子には、コンピューター500への入力操作に係るマウス504やキーボード505を接続可能である。また、他のUSB端子には、病理標本作製装置200に備わるバーコードリーダー262とは別のバーコードリーダー506やラベルプリンター507を接続可能である。HDMI端子には、モニター508が接続可能である。本実施形態では、モニター508に表示された病理標本作製プロトコルに係る情報を確認しつつ、病理標本作製装置200の操作はもちろんのこと、コンピューター500とのやり取りも可能となっている。モニター508は、コンピューター500から送出される各種の情報を表示することができる。LAN端子には、例えば病理部門の情報管理に係るネットワークが接続される。
バーコードリーダー506は、主に試薬が収容された瓶などの試薬容器に付与されたバーコードを読み取るために用いられる。コンピューター500は、読み取られたバーコードから試薬の情報を入手して、当該試薬が充填されるカートリッジ50に貼り付けるバーコードラベルをラベルプリンター507で印刷することが可能となっている。
コンピューター500のメモリー503には、上述した病理標本の作製方法に係る各種の病理標本作製プロトコルが格納される。病理標本作製プロトコルが格納されるメモリー503は、ROMやRAM、HDDなどの内部記憶装置や、USB端子に接続されて用いられる外部記憶装置であってもよい。
作業者は、コンピューター500に格納された病理標本作製プロトコルを指定し、コンピューター500により病理標本作製装置200を駆動制御して、病理標本を作製することができる。また、実際に試薬供給部250に装着されたカートリッジ50のバーコードをバーコードリーダー262で読み込むことで、コンピューター500は、カートリッジ50に充填された試薬の情報と、指定された病理標本作製プロトコルにおける試薬の情報との照合を実行することができる。これによって、病理標本の作製に用いられる試薬が正しく適用されているか否かの管理を徹底できる。
また、コンピューター500は、CCD261によって撮像されたワークWの画像を入手して、当該画像と指定された病理標本作製プロトコルとを関連付ける操作を実行することができる。これによって、指定された病理標本作製プロトコルによって作製された病理標本のトレーサビリティーを確立することができる。すなわち、作業者による目視確認に比べて、病理標本のトレーサビリティーを向上させることができる。
また、コンピューター500は、各カートリッジ50に収容された試薬の残量に係る情報を残量検出センサー263によって入手することができる。したがって、病理標本作製プロトコルから得られる試薬の使用量と、実際の使用量との間に差が生じたとしても、適正且つ精度よく試薬、つまりカートリッジ50の交換などの管理を行うことができる。
また、コンピューター500は、各タンク205~208に貯留された蒸留水を含む洗浄液やその廃液の量に係る情報を残量検出センサー265によって入手することができる。したがって、病理標本作製プロトコルから得られる蒸留水を含む洗浄液の使用量と、実際の使用量との間に差が生じたとしても、適正且つ精度よく洗浄液の管理を行うことができる。また、各タンク205~208に貯留された廃液の量を適正且つ精度よく管理することができる。
また、コンピューター500と病理部門のネットワークとを接続することで、病理標本作製に係る一連の情報を共有して管理することができる。なお、病理標本作製システム1000の構成は、これに限定されず、例えば組織や細胞の染色状態を画像解析する装置など病理診断に用いられる他の装置を含んでいてもよい。また、停電に対応可能な無停電電源装置(Uninterruptible Power Supply;UPS)を備えることが好ましい。
<病理標本作製方法>
次に、病理標本作製システム1000を用いた病理標本作製方法の一例について、図31を参照して説明する。図31はISH法における病理標本作製方法を示すフローチャートである。
図31に示すように、ISH法における病理標本作製方法の一例は、パラフィン包埋切片を用いる方法であって、脱パラフィン処理を行うステップS21と、脱パラフィン処理された組織標本Tsを洗浄するステップS22と、組織標本Ts中の抗原を賦活化するステップS23と、賦活化された組織標本Tsの内因性POを除去するステップS24と、内因性POが除去された組織標本Tsを洗浄するステップS25と、組織標本Tsに熱変性処理を施すステップS26と、ハイブリダイゼーションを行うステップS27と、ハイブリダイゼーションが行われた組織標本Tsを洗浄するステップS28と、を備えている。また、一次抗体反応を行うステップS29と、一次抗体反応処理が施された組織標本Tsを洗浄するステップS30と、二次抗体反応を行うステップS31と、二次抗体反応処理が施された組織標本Tsを洗浄するステップS32と、洗浄された組織標本Tsを発色させるステップS33と、発色させた組織標本Tsを洗浄するステップS34と、を備えている。さらに、洗浄された組織標本Tsを核染するステップS35と、核染された組織標本Tsを洗浄するステップS36と、洗浄された組織標本Tsを透徹するステップS37と、透徹された組織標本Tsを封入するステップS38と、封入された組織標本Tsを画像解析して染色の濃さを確認するステップS39と、を備えている。これらのステップは、病理標本作製システム1000を用いることを前提とした病理標本作製プロトコルとしてコンピューター500のメモリー503に格納される。コンピューター500は、ステップS24~ステップS36の各ステップにおいて病理標本作製プロトコルに基づいた制御信号を病理標本作製装置200の制御部285に送出し、制御部285が病理標本作製装置200を駆動制御して上記ステップS24~ステップS36の処理を行う。
ステップS21(脱パラフィン工程)では、作業者は、組織標本Tsとしてブタ肝臓ブロックのパラフィン包埋切片をワークWの撥水リング2の内側に配置した後に、ワークWをキシレンに5分浸けて脱パラフィン処理を行う。この脱パラフィン工程は、キシレンが収容された2つの槽にそれぞれ5分ずつワークWを浸漬して行う。つまり、脱パラフィン処理に掛かる時間は10分である。作業者は、10分間のキシレンによる脱パラフィン処理を行った後、ワークWをエタノールに3分間浸けて、ワークWに付着したキシレンをエタノールに置換する。キシレンをエタノールに置換する置換工程は、エタノールを収容した3つの槽にそれぞれ3分ずつワークWを浸漬して行う。つまり、置換処理に掛かる時間は9分間である。そして、ステップS22へ進む。
ステップS22(洗浄工程)では、作業者は、ワークWに蒸留水を掛け流して濯ぐ。そして、ステップS23へ進む。
ステップS23(賦活化工程)では、作業者は、pH9に調整し98℃に加温した賦活化液にワークWを15分間浸ける。組織標本Tsの抗原を賦活化することで固定によって抗体と結合しづらくなった抗原と抗体とを結合しやすくする。作業者は、賦活化が終わった後、ワークWに蒸留水を掛け流して濯ぐ。なお、ステップS21~ステップS23までは、作業者は、病理標本作製システム1000を用いずに各工程を行う。
ステップS24(内因性PO除去工程)では、作業者は、賦活化処理が終了したワークWを病理標本作製装置200のステージ210Aに載置する。制御部285がステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを試薬供給部250に搬送する。試薬供給部250では、病理標本作製プロトコルに基づいて、制御部285は試薬供給部250のモーター257を駆動制御して、内因性POを除去する試薬(3容量%過酸化水素水)が充填されたカートリッジ50をワークWと対向するように搬送する。そして、制御部285は電動プッシャー258を駆動制御して、カートリッジ50から試薬(3容量%過酸化水素水)をワークWに滴下する。この場合の試薬(3容量%過酸化水素水)の滴下量は、例えば100μLである。所定量の試薬(3容量%過酸化水素水)をワークWに供給した後に、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを試薬供給部250と洗浄部230との間の中間的な位置である反応位置に搬送する。反応位置で5分間静置してブロッキングにより組織標本Tsから内因性POを除去する。そして、ステップS25へ進む。
ステップS25(洗浄工程)では、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、ステージ210Aを反応位置から洗浄部230に搬送する。洗浄部230では、制御部285がポンプと関連するバルブとを駆動制御し、ノズル231からタンク205に貯留された洗浄液としての蒸留水をワークWに吐出し、30秒間垂れ流して洗浄を行う。洗浄後、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、ステージ210Aを試薬供給部250に搬送する。制御部285は試薬供給部250のモーター257を駆動制御して、ペプシンなどのタンパク質分解酵素を含む試薬が充填されたカートリッジ50をステージ210Aと対向させ、カートリッジ50からワークWの組織標本Tsに試薬を例えば50μL滴下する。そして、制御部285はステージ210Aを反応位置まで移動させた後、その場で5~30分静置して反応させる酵素処理工程を行う。この酵素処理工程を行うことでターゲットとなる遺伝子への試薬(プローブ)の浸透性をよくし、また、非特異的な反応を減少させる。酵素処理工程の終了後、制御部285はステージ210Aを洗浄部230へ搬送し、ノズル231からタンク205に貯留された洗浄液としての蒸留水をワークWに吐出し、30秒間垂れ流して洗浄を行う。ワークWを蒸留水でしっかり洗い流した後、ノズル234からエアーをワークWに吹き付けて蒸留水の残渣を吹き飛ばす。そして、ステップS26へ進む。
ステップS26(熱変性工程)では、作業者は、ステージ210A上に載置されたワークWの内因性PO除去と酵素処理とが施された組織標本Tsに対してピペットを用いて試薬(プローブ)を10μL(マイクロリットル)滴下する。続いて、ピペットを用いてオイルを30μL滴下する。つまり、試薬(プローブ)をオイルで被覆して加温による試薬(プローブ)の蒸散を防ぐ。また、この後の電界撹拌を効率的に行うために、試薬(プローブ)にオイルを追加して電界撹拌時の液滴Sの容量を増やす。制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、ステージ210Aを上述した反応位置に搬送する。そして、制御部285はペルチェコントローラー283を制御してペルチェ素子16に電流を流すことにより、ステージ210Aを80℃に加温しておよそ5分間の静置を行う。その後、制御部285はペルチェ素子16への通電を止めて、ワークWの温度が37℃になるまで自然冷却を行う。そして、ステップS27へ進む。
ステップS27(ハイブリダイゼーション工程)では、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、ステージ210Aを電界撹拌部270に搬送する。制御部285はペルチェコントローラー283を制御してペルチェ素子16に電流を流すことにより、ステージ210Aを37℃に加温すると共に、下電極210と上電極272との間に電界を発生させて試薬(プローブ)とオイルとを含む液滴Sを電界撹拌する。この場合の電界撹拌では、下電極210と上電極272とを対向配置させた状態で、ステージ210Aは移動させない。この電界撹拌に要する時間は180分である。これにより、熱変性処理された組織標本Ts(つまり一本鎖核酸)と試薬(プローブ)とを反応させてハイブリダイゼーション(相補的結合反応)を行う。そして、ステップS28へ進む。
ステップS28(洗浄工程)では、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、ステージ210Aを電界撹拌部270から洗浄部230に搬送する。洗浄部230では、制御部285がポンプと関連するバルブとを駆動制御し、ノズル231からタンク206に貯留された洗浄液(PBS-T)を吐出し、30秒間垂れ流して洗浄を行う。なお、洗浄液(PBS-T)はタンク208に排出される。また、洗浄液としてTBS-Tを用いてもよい。制御部285は、ステージ210Aを試薬供給部250に搬送し、SSC(Standard-Saline-Citrate)溶液が充填されたカートリッジ50からワークWにSSC溶液を100μL滴下して、5分間静置して組織標本Tsを洗浄する。制御部285はステージ210Aを洗浄部230に搬送し、ステージ210Aを傾けてSSC溶液を排出する。制御部285は再びステージ210Aを試薬供給部250に搬送して、SSC溶液が充填されたカートリッジ50からワークWにSSC溶液を250μL滴下する。制御部285はステージ210Aを反応位置に移動させた後に、ペルチェコントローラー283を制御してペルチェ素子16に電流を流すことにより、ワークWを75℃~80℃に温めて5分間静置する。5分間の静置を行うことで非特異的に結合したプローブを剥がす。その後に、制御部285はステージ210Aを洗浄部230に搬送して、ノズル231からタンク206に貯留された洗浄液(PBS-T)を吐出し、30秒間垂れ流して洗浄を行う。また、洗浄部230においてトータルで1分間の洗浄を行うことで、ステージ210Aを冷却する。そして、ステップS29へ進む。
ステップS29(一次抗体反応工程)では、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを洗浄部230から試薬供給部250に搬送する。試薬供給部250では、病理標本作製プロトコルに基づいて、制御部285は試薬供給部250のモーター257を駆動制御して一次抗体試薬(Hep-par1)が充填されたカートリッジ50をワークWと対向するように搬送する。そして、制御部285は電動プッシャー258を駆動制御して、カートリッジ50から例えば30μLの一次抗体試薬をワークWに滴下する。次に、制御部285は、試薬供給部250のモーター257を駆動制御して試薬としてオイル(流動パラフィン)が充填されたカートリッジ50をワークWと対向するように搬送する。そして、制御部285は電動プッシャー258を駆動制御して、カートリッジ50からオイルをワークWに滴下する。この場合のオイルの滴下量は例えば30μLである。つまり、一次抗体試薬をオイルで被覆して一次抗体試薬の蒸散を防ぐ。また、この後の電界撹拌を効率的に行うために、一次抗体試薬にオイルを追加して電界撹拌時の液滴Sの容量を増やす。その後、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを試薬供給部250から電界撹拌部270に搬送する。電界撹拌部270では、制御部285は下電極210と上電極272との間に電界を発生させて、ワークWに供給された一次抗体試薬とオイルとを含む液滴Sを撹拌する。このとき制御部285は、ステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、電界撹拌における原点に対してステージ210Aを往復移動させる。この電界撹拌に要する時間は20分である。そして、ステップS30へ進む。
ステップS30(洗浄工程)では、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、ステージ210Aを電界撹拌部270から洗浄部230に搬送する。洗浄部230では、ステップS28と同様にしてPBS-Tを用いた垂れ流し洗浄を行う。そして、ステップS31へ進む。
ステップS31(二次抗体反応工程)では、制御部285がステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを洗浄部230から試薬供給部250に搬送する。試薬供給部250では、病理標本作製プロトコルに基づいて、制御部285は試薬供給部250のモーター257を駆動制御して二次抗体試薬(Envision+Dual Link)が充填されたカートリッジ50をワークWと対向するように搬送する。そして、制御部285は電動プッシャー258を駆動制御して、カートリッジ50から例えば30μLの二次抗体試薬をワークWに滴下する。次に、制御部285は、試薬供給部250のモーター257を駆動制御して試薬としてオイル(流動パラフィン)が充填されたカートリッジ50をワークWと対向するように搬送する。そして、制御部285は電動プッシャー258を駆動制御して、カートリッジ50からオイルをワークWに滴下する。この場合のオイルの滴下量は例えば30μLである。つまり、二次抗体試薬をオイルで被覆して二次抗体試薬の蒸散を防ぐ。また、この後の電界撹拌を効率的に行うために、二次抗体試薬にオイルを追加して電界撹拌時の液滴Sの容量を増やす。その後、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを試薬供給部250から電界撹拌部270に搬送する。電界撹拌部270では、制御部285は下電極210と上電極272との間に電界を発生させて、ワークWに供給された二次抗体試薬とオイルとを含む液滴Sを撹拌する。このとき制御部285は、ステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、電界撹拌における原点に対してステージ210Aを往復移動させる。この電界撹拌に要する時間は20分である。そして、ステップS32へ進む。
ステップS32(洗浄工程)では、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御して、ステージ210Aを電界撹拌部270から洗浄部230に搬送する。洗浄部230では、ステップS27と同様にしてPBS-Tを用いた垂れ流し洗浄を行う。そして、ステップS33へ進む。
ステップS33(発色工程)では、制御部285がステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを洗浄部230から試薬供給部250に搬送する。試薬供給部250では、病理標本作製プロトコルに基づいて、制御部285は試薬供給部250のモーター257を駆動制御して、発色を行わせる試薬(DAB)が充填されたカートリッジ50をワークWと対向するように搬送する。そして、制御部285は電動プッシャー258を駆動制御して、カートリッジ50から試薬(DAB)をワークWに滴下する。この場合の試薬(DAB)の滴下量は例えば60μLである。所定量の試薬(DAB)をワークWに供給した後に、その場で3分間静置して組織標本Tsと試薬(DAB)とを反応させて発色させる。そして、ステップS34へ進む。
ステップS34(洗浄工程)では、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを試薬供給部250から洗浄部230に搬送する。洗浄部230では、制御部285がポンプと関連するバルブとを駆動制御し、ノズル231からタンク205に貯留された蒸留水を吐出して2分間垂れ流す。洗浄部230では、制御部285がステージ傾斜機構を駆動制御してステージ210Aが傾斜した状態でワークWに蒸留水が供給され洗浄が行われる。発癌性物質を含む試薬(DAB)が含まれる蒸留水は傾斜したワークWから液体排出ガイド部226を経由し、流路切り替え機構240によりタンク208に排出される。そして、ステップS35へ進む。
ステップS35(核染工程)では、制御部285がステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを洗浄部230から試薬供給部250に搬送する。試薬供給部250では、病理標本作製プロトコルに基づいて、制御部285は試薬供給部250のモーター257を駆動制御して、核染(対比染色)を行わせる試薬(ヘマトキシリン)が充填されたカートリッジ50をワークWと対向するように搬送する。そして、制御部285は電動プッシャー258を駆動制御して、カートリッジ50から試薬(ヘマトキシリン)をワークWに滴下する。この場合の試薬(ヘマトキシリン)の滴下量は例えば100μLである。所定量の試薬(ヘマトキシリン)をワークWに供給した後に、その場で1分間静置して組織標本Tsと試薬(ヘマトキシリン)とを反応させて核染(対比染色)を行う。そして、ステップS36へ進む。
ステップS36(洗浄工程)では、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを試薬供給部250から洗浄部230に搬送する。洗浄部230では、制御部285がポンプと関連するバルブとを駆動制御し、ノズル231からタンク205に貯留された蒸留水を吐出して2分間垂れ流す。洗浄部230では、ステージ傾斜機構によりステージ210Aが傾斜した状態でワークWに蒸留水が供給され洗浄が行われる。試薬(ヘマトキシリン)が含まれる蒸留水は傾斜したワークWから液体排出ガイド部226を経由し、流路切り替え機構240によりタンク207に排出され貯留される。そして、制御部285はステージ搬送機構のモーター215を駆動制御してステージ210Aを洗浄部230から原点に搬送する。そして、ステップS37へ進む。
ステップS37(透徹工程)では、ステージ210AからワークWを取り出して、核染が行われた組織標本Tsの染色におけるコントラスト比をさらに向上させるために、エタノールを用いて組織標本Tsから水分を取り除く脱水処理と、エタノールをキシレンに置換して組織標本Tsの透明性を向上させる透徹処理とを行う。具体的には、無水エタノール(99.5容量%以上)を貯留した5つの槽と、キシレンを貯留した同じく5つの槽とを用意して、無水エタノールから順に10秒ずつ合計10槽にワークWを浸漬する。したがって、浸漬に要する時間は、100秒である。そして、ステップS38へ進む。なお、脱水処理において、濃度を75容量%から99.5容量%以上まで段階的に変化させたエタノールの5つの槽を用いてもよい。
ステップS38(封入工程)では、透徹処理が施された組織標本Tsの乾燥を防ぐため、非水溶性の封入剤をワークWに滴下して、カバーガラスを被せる封入処理を行う。封入処理の所要時間はおよそ1分である。そして、ステップS39へ進む。
ステップS39(解析工程)では、撮像部を有する画像解析装置を用いて、透徹処理された組織標本Tsを撮像して画像解析を行い、染色の濃さを確認する。解析処理の所要時間はおよそ1分である。なお、陽性所見の組織標本Tsと、陰性所見の組織標本Tsとを用意してそれぞれ画像解析による染色の濃さを比較することにより病理診断が行われる。
本実施形態で例示したISH法における病理標本の作製によれば、ステップS29の一次抗体反応工程と、ステップS31の二次抗体反応工程とにおいて、それぞれ、一次抗体試薬、二次抗体試薬を効率的且つ均一に電界撹拌して反応が進むことから、ステップS33の発色工程において発色ムラが少ない発色状態が得られる。なお、病理標本作製システム1000を用いれば、ISH法だけでなく、IHC法による病理標本作製も可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)上記第1実施形態の電界撹拌装置100において、第2電極20の電極面20aに形成された溝20bの断面形状は図3Bに示すように四角形であったが、これに限定されるものではない。例えば、溝20bの断面形状は、底部に行くにしたがって幅が狭まる、例えば、三角形などの多角形や、円弧であってもよい。なお、このような第2電極20の溝20bの形態は、上記第2実施形態の病理標本作製装置200の電界撹拌部270における上電極272にも適用可能である。
(変形例2)上記第1実施形態の電界撹拌装置100において、上下方向に対向配置された第1電極10と第2電極20との間の電極間距離dを調整する電極間距離調整機構を備えていてもよい。上記の電界撹拌装置100の場合の電極間距離調整機構は、例えば、第2電極20を支持する電極支持部21を上下方向に移動させる構成とする。上記第2実施形態の病理標本作製装置200の場合も同様であって、複数の上電極272を支持する電極支持部271を上下方向に移動させる電極間距離調整機構を第3フレーム204c上に設ける構成としてもよい。これによれば、ワークWに形成される液滴Sの量や粘度または表面張力などの物理的性質に応じて、電界撹拌時に液滴Sが第2電極20あるいは第2電極として機能する上電極272に接しないように調整できる。
(変形例3)上記のIHC法やISH法における病理標本作製において、1つの工程で用いられる試薬は1種類であることに限定されない。例えば、発色工程では、発色用バッファー試薬(DAB1)と濃縮された発色用試薬(DAB2)とを用いてもよい。DAB1とDAB2の割合は適宜に設定される。このように複数種の試薬を用いる場合、滴下された複数種の試薬をよく混ぜ合わせる必要が生ずる。その場合には、ステージ搬送機構を用いて、ステージ210Aを前後方向に小刻みに往復移動させて、ワークWに滴下された複数種の試薬を混ぜ合わせてもよい。
以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。
本願の電界撹拌装置は、対向配置された第1電極と第2電極との間に配置された液体を、第1電極と第2電極との間に発生させた電界によって振動させて撹拌する電界撹拌装置であって、第2電極は、第1電極に対向する側の電極面に第1の方向に沿って形成された溝を有し、電界を発生させている期間内に、第1電極と第2電極とを対向させた状態で、第1電極と第2電極とのうち少なくとも一方の電極を他方の電極に対して第1の方向と交差する第2の方向に相対的に往復移動させる移動機構を備えたことを特徴とする。
本願の構成によれば、第1電極と第2電極とを対向配置すると、第2電極において第1の方向に沿って形成された溝の部分では、第1電極との間の電極間距離が所定の距離に設定された第1の部分と、第1の部分よりも長い第2の部分とが生ずる。したがって、第1電極と第2電極との間に電界を発生させると、第2の部分に生ずる電界強度は、第1の部分に生ずる電界強度よりも小さくなる。このような電界強度の状況下で液体を撹拌すれば、一定の電界強度で液体を撹拌する場合に比べて、電界による液体の振動が大きくなる。さらに、移動機構によって、第1電極を第2電極に対向させた状態で、第1電極と第2電極のうち一方の電極を他方の電極に対して第1の方向と交差する第2の方向に相対的に往復移動させると、電界によって液体が振動する際の振動の節の位置が第2の方向に揺さぶられることになる。液体の振動における節の部分では他の部分に比べて撹拌が弱い状態となっていることから、振動における節の位置を第2の方向に揺さぶることで、液体における振動の節の位置が一定である場合に比べて、液体をむらなく撹拌することが可能となる。言い換えれば、免疫染色やISHにおいて、液体としての試薬をむらなく撹拌して組織標本と反応させ、反応による発色ムラを抑制可能な電界撹拌装置を提供することができる。
上記の電界撹拌装置において、液体は、基板の一方の面において所定の領域に配置され
、第1電極は、基板が載置される載置部を有し、移動機構は、第2の方向において、第1
電極の載置部に載置された基板の所定の領域の中心と、第2電極の溝の中心とが対向する
位置を原点として、原点に対して所定の領域の外縁が外れる位置まで、一方の電極を他方
の電極に対して第2の方向に相対的に往復移動させることが好ましい。
この構成によれば、第2電極の溝の中心と第1電極との間に生ずる電界強度が、第2電
極の他の部分に比べて最も弱くなる。したがって、移動機構によって、第1電極と第2電
極との間の電界強度が最も弱い部分が、液体が配置された所定の領域の端まで移動するこ
とになる。言い換えれば、液体が配置された所定の領域内で溝の中心以外の電界強度が強
い部分が第2の方向に動くことになるため、所定の領域に配置された液体をむらなく撹拌
できる。また、第1電極には載置部が設けられていることから、第1電極に対して基板を
定位置に載置して液体を撹拌できる。

上記の電界撹拌装置において、第2電極の電極面には、第2の方向に所定の配置ピッチで複数の溝が形成され、基板の一方の面には、液体が配置される所定の領域が第2の方向に所定の配置ピッチで複数設けられているとしてもよい。
この構成によれば、基板の一方の面における複数の領域に配置されたそれぞれの液体を電界によってむらなく撹拌することができる。
上記の電界撹拌装置において、第1電極と第2電極との間に周期的に電圧を印加して電界を発生させる電界発生部と、第1電極と第2電極との間に印加された電圧を検出する検出部と、制御部と、を備え、制御部は、検出部により検出される電圧の値が所定の範囲内となるように、電界発生部を制御することが好ましい。
第1電極と第2電極との間に周期的に電圧を印加して電界を発生させて液体を撹拌すると、撹拌中に液体の温度が上昇して、実質的に第1電極と第2電極との間に印加された電圧の電位が減衰するおそれがある。
この構成によれば、制御部は、検出部により検出される第1電極と第2電極との間に印加される電圧の値が所定の範囲内となるように、電界発生部を制御する。したがって、第1電極と第2電極との間に確実に電圧を印加して安定した電界を発生させることから、効率よく液体を撹拌することができる。
上記の電界撹拌装置において、電圧の値の所定の範囲が、所定の電圧値の±5%であることが好ましい。
本願の電界撹拌方法は、対向配置された第1電極と第2電極との間に配置された液体を、第1電極と第2電極との間に発生させた電界によって振動させて撹拌する電界撹拌工程を有し、第2電極は、第1電極に対向する側の電極面に第1の方向に沿って形成された溝を有し、電界撹拌工程は、電界を発生させている期間内に、第1電極と第2電極とを対向させた状態で、第1電極と第2電極とのうち少なくとも一方の電極を他方の電極に対して第1の方向と交差する第2の方向に相対的に往復移動させることを特徴とする。
本願の方法によれば、第1電極と第2電極とを対向配置すると、第2電極において第1の方向に沿って形成された溝の部分では、第1電極との間の電極間距離が所定の距離に設定された第1の部分と、第1の部分よりも長い第2の部分とが生ずる。したがって、第1電極と第2電極との間に電界を発生させると、第2の部分に生ずる電界強度は、第1の部分に生ずる電界強度よりも小さくなる。このような電界強度の状況下で液体を撹拌すれば、一定の電界強度で液体を撹拌する場合に比べて、電界による液体の振動が大きくなる。さらに、電界を発生させている期間内に、第1電極を第2電極に対向させた状態で、第1電極と第2電極とのうち一方の電極を他方の電極に対して第1の方向と交差する第2の方向に相対的に往復移動させると、電界によって液体が振動する際の振動の節の位置が第2の方向に揺さぶられることになる。液体の振動における節の部分では他の部分に比べて撹拌が弱い状態となっていることから、振動における節の位置を第2の方向に揺さぶることで、液体における振動の節の位置が一定である場合に比べて、液体をむらなく撹拌することが可能となる。言い換えれば、免疫染色やISHにおいて、液体としての試薬をむらなく撹拌して組織標本と反応させ、反応による発色ムラを抑制可能な電界撹拌方法を提供することができる。
上記の電界撹拌方法において、液体は、基板の一方の面において所定の領域に配置され、電界撹拌工程は、第2の方向において、第1電極に載置された基板の所定の領域の中心と、第2電極の溝の中心とが対向する位置を原点として、原点に対して所定の領域の外縁が外れる位置まで、一方の電極を他方の電極に対して第2の方向に相対的に往復移動させることが好ましい。
この方法によれば、第2電極の溝の中心と第1電極との間に生ずる電界強度が、第2電極の他の部分に比べて最も弱くなる。したがって、一方の電極を他方の電極に対して第2の方向に相対的に往復移動させることによって、第1電極と第2電極との間の電界強度が最も弱い部分が、液体が配置された所定の領域の端まで移動することになる。言い換えれば、液体が配置された所定の領域内で溝の中心以外の電界強度が強い部分が第2の方向に動くことになるため、所定の領域に配置された液体をむらなく撹拌できる。
上記の電界撹拌方法において、第2電極の電極面には、第2の方向に所定の配置ピッチで複数の溝が形成され、基板の一方の面には、液体が配置される所定の領域が第2の方向に所定の配置ピッチで複数設けられているとしてもよい。
この方法によれば、基板の一方の面における複数の領域に配置されたそれぞれの液体を電界によってむらなく撹拌することができる。
上記の電界撹拌方法において、電界撹拌工程は、第1電極と第2電極との間に周期的に電圧を印加して電界を発生させ、第1電極と第2電極との間に印加された電圧の値が所定の範囲内となるように、電圧を印加することが好ましい。
電界撹拌工程で、第1電極と第2電極との間に周期的に電圧を印加して電界を発生させて液体を撹拌すると、撹拌中に液体の温度が上昇して、実質的に第1電極と第2電極との間に印加された電圧の電位が減衰するおそれがある。
この方法によれば、第1電極と第2電極との間に印加される電圧の値が所定の範囲内となるように、電圧を印加する。したがって、第1電極と第2電極との間に確実に電圧を印加して安定した電界を発生させ、効率よく液体を撹拌することができる。
本願の病理標本作製装置は、上記に記載の電界撹拌装置と、電界撹拌装置の第1電極として機能し、組織標本が所定の領域に固定された基板が載置されるステージを含むステージ部と、ステージに載置された基板に対して試薬を供給する試薬供給部と、ステージに載置された基板に対して洗浄液を供給する洗浄部と、洗浄部と試薬供給部と電界撹拌装置とが第2の方向に配置され、電界撹拌装置における移動機構として機能し、ステージを第2の方向に移動させるステージ搬送機構と、制御部と、を備え、制御部は、病理標本作製プロトコルに基づいて、ステージ搬送機構を駆動制御して、ステージを電界撹拌装置の第2電極と対向する位置に移動させ、基板に供給された試薬または洗浄液を電界撹拌させることを特徴とする。
本願の構成によれば、試薬供給部から供給される試薬や洗浄部から供給される洗浄液を電界撹拌装置でむらなく撹拌することができる。したがって、このような病理標本作製装置を免疫染色やISHに用いれば、病理組織と試薬とをむらなく反応させて発色ムラを抑制し、適正な病理診断を可能とする病理標本作製装置を提供することができる。
上記の病理標本作製装置において、複数のステージ部を有し、ステージ搬送機構は、複数のステージ部ごとに対応して設けられ、電界撹拌装置の第2電極は、複数のステージ部ごとに独立して設けられていることが好ましい。
この構成によれば、1台の病理標本作製装置で、複数の病理標本を効率的に作製することができる。また、電界撹拌装置の第2電極は、複数のステージ部ごとに独立して設けられていることから、複数のステージ部に共通するように第2電極を設ける場合に比べて、複数のステージ部間における電界の発生強度のばらつきを低減できる。
上記の病理標本作製装置において、ステージ搬送機構によって電界撹拌装置に搬送されたステージに接触し、電界を発生させるための電位を与えるプローブを有し、電界撹拌装置は、プローブをステージに接触させた状態で第2の方向に往復移動させるプローブ移動機構を備えていることが好ましい。
この構成によれば、移動機構として機能するステージ搬送機構によってステージ部を第2の方向に往復移動させても、プローブをステージに接触させた状態で第2の方向に往復移動させるプローブ移動機構を備えているので、第1電極として機能するステージと第2電極との間に電界を安定的に発生させることができる。言い換えれば、電界を発生させるためにステージに直接電位を与えるように配線する場合に比べて、ステージ搬送機構の構造が複雑にならずに済む。
1…基板、2…撥水リング、2e…液体が配置される所定の領域、2ed…所定の領域の外縁、10…第1電極、20…第2電極、20a…第2電極の電極面、20b…溝、100…電界撹拌装置、120…移動機構、130…電界発生部、140…検出部、150…制御部、200…病理標本作製装置、210…第1電極としての下電極、210A…ステージ、220…ステージ部、230…洗浄部、250…試薬供給部、270…電界撹拌部、272…第2電極としての上電極、272b…溝、281…電界発生部、285…制御部、290…プローブ移動機構、291…プローブ(触針)、1000…病理標本作製システム。

Claims (12)

  1. 対向配置された第1電極と第2電極との間に配置された液体を、前記第1電極と前記第
    2電極との間に発生させた電界によって振動させて撹拌する電界撹拌装置であって、
    前記第2電極は、前記第1電極に対向する側の電極面に第1の方向に沿って形成された
    溝を有し、
    前記電界を発生させている期間内に、前記第1電極と前記第2電極とを対向させた状態
    で、前記第1電極と前記第2電極とのうち少なくとも一方の電極を他方の電極に対して前
    記第1の方向と交差する第2の方向に相対的に往復移動させる移動機構を備えたことを特
    徴とする電界撹拌装置。
  2. 前記液体は、基板の一方の面において所定の領域に配置され、
    前記第1電極は、前記基板が載置される載置部を有し、
    前記移動機構は、前記第2の方向において、前記第1電極の前記載置部に載置された前
    記基板の前記所定の領域の中心と、前記第2電極の前記溝の中心とが対向する位置を原点
    として、前記原点に対して前記所定の領域の外縁が外れる位置まで、前記一方の電極を前
    記他方の電極に対して相対的に前記第2の方向に往復移動させる、請求項1に記載の電界
    撹拌装置。
  3. 前記第2電極の前記電極面には、前記第2の方向に所定の配置ピッチで複数の前記溝が
    形成され、
    前記基板の前記一方の面には、前記液体が配置される前記所定の領域が前記第2の方向
    に前記所定の配置ピッチで複数設けられている、請求項2に記載の電界撹拌装置。
  4. 前記第1電極と前記第2電極との間に周期的に電圧を印加して電界を発生させる電界発
    生部と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に印加された前記電圧を検出する検出部と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記検出部により検出される前記電圧の値が所定の範囲内となるように
    、前記電界発生部を制御する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電界撹拌装置。
  5. 前記電圧の値の前記所定の範囲が、所定の電圧値の±5%である、請求項4に記載の電
    界撹拌装置。
  6. 対向配置された第1電極と第2電極との間に配置された液体を、前記第1電極と前記第
    2電極との間に発生させた電界によって振動させて撹拌する電界撹拌工程を有し、
    前記第2電極は、前記第1電極に対向する側の電極面に第1の方向に沿って形成された
    溝を有し、
    前記電界撹拌工程は、前記電界を発生させている期間内に、前記第1電極と前記第2電
    極とを対向させた状態で、前記第1電極と前記第2電極のうち少なくとも一方の電極を他
    方の電極に対して前記第1の方向と交差する第2の方向に相対的に往復移動させることを
    特徴とする電界撹拌方法。
  7. 前記液体は、基板の一方の面において所定の領域に配置され、
    前記電界撹拌工程は、前記第2の方向において、前記第1電極に載置された前記基板の
    前記所定の領域の中心と、前記第2電極の前記溝の中心とが対向する位置を原点として、
    前記原点に対して前記所定の領域の外縁が外れる位置まで、前記一方の電極を前記他方の
    電極に対して前記第2の方向に相対的に往復移動させる、請求項6に記載の電界撹拌方法
  8. 前記第2電極の前記電極面には、前記第2の方向に所定の配置ピッチで複数の前記溝が
    形成され、
    前記基板の前記一方の面には、前記液体が配置される前記所定の領域が前記第2の方向
    に前記所定の配置ピッチで複数設けられている、請求項7に記載の電界撹拌方法。
  9. 前記電界撹拌工程は、前記第1電極と前記第2電極との間に周期的に電圧を印加して電
    界を発生させ、前記第1電極と前記第2電極との間に印加された前記電圧の値が所定の範
    囲内となるように、前記電圧を印加する、請求項6乃至8のいずれか一項に記載の電界撹
    拌方法。
  10. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電界撹拌装置と、
    前記電界撹拌装置の第1電極として機能し、組織標本が所定の領域に固定された基板が
    載置されるステージを含むステージ部と、
    前記ステージに載置された前記基板に対して試薬を供給する試薬供給部と、
    前記ステージに載置された前記基板に対して洗浄液を供給する洗浄部と、
    前記洗浄部と前記試薬供給部と前記電界撹拌装置とが第2の方向に配置され、前記電界
    撹拌装置の移動機構として機能し、前記ステージを前記第2の方向に移動させるステージ
    搬送機構と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、病理標本作製プロトコルに基づいて、前記ステージ搬送機構を駆動制御
    して、前記ステージを前記電界撹拌装置の第2電極と対向する位置に移動させ、前記基板
    に供給された前記試薬または前記洗浄液を電界撹拌させる、病理標本作製装置。
  11. 複数の前記ステージ部を有し、
    前記ステージ搬送機構は、前記複数の前記ステージ部ごとに対応して設けられ、
    前記電界撹拌装置の前記第2電極は、前記複数の前記ステージ部ごとに独立して設けら
    れている、請求項10に記載の病理標本作製装置。
  12. 前記ステージ搬送機構によって前記電界撹拌装置に搬送された前記ステージに接触し、
    電界を発生させるための電位を与えるプローブを有し、
    前記電界撹拌装置は、前記プローブを前記ステージに接触させた状態で前記第2の方向
    に往復移動させるプローブ移動機構を備えている、請求項10または11に記載の病理標
    本作製装置。
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