JP7210988B2 - 電界撹拌装置、電界撹拌方法、病理標本作製装置 - Google Patents
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Description
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。
、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。
<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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (12)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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
。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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