JP7366430B2 - 生体微小切片採取用中空採取針システム - Google Patents
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Description
本発明は、生命科学・医療などの分野で必要となるたんぱく質、代謝物、遺伝子、遺伝子発現解析などを行うために生体組織から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムに関するものである。
生命科学、医療の分野では生命活動を解明して活用するために生命の構成要素である遺伝子（ＤＮＡ）、遺伝子発現（ｍＲＮＡ）、たんぱく質、代謝物などの分子の分析が行われる。最近では分析装置の感度および解析能力が飛躍的に向上してきた。この結果、１細胞レベルの解析が可能になってきた。これを受け、人間の体を構成する細胞にはどんな種類の細胞があり、それらがどこにどのように存在しているか調べる国際プログラム（Ｈｕｍａｎ Ｃｅｌｌ Ａｔｌａｓ）がスタートしようとしている。このためには生体の種々部位から微小切片を採取して、必要に応じて１細胞とし、それらを解析することが必要である。
これには生体から多くの微小切片を短時間に採取してくる必要があるが、発明者らは金属製の中空採取針を用いてこれを実現するシステムを既に構築している（特許文献１）。このシステムは倒立顕微鏡などに搭載できる。生体標本の顕微鏡画像を見て採取すべき位置を決定し、生体標本の顕微鏡画像から採取すべき部位の位置情報を取得する。その位置情報を用いて採取用アクチュエータを駆動して採取針ユニットを下降限界まで下げ、目標位置から微小切片を打ち抜き採取するシステムである。
特許文献１に記載の試料採取システムでは採取対象となる生体標本はシャーレあるいはスライドガラスに載せて顕微鏡の所定の位置に載置される。生体標本の下にはシリコンシートあるいはＰＤＭＳなどの膜が敷かれており中空採取針の破損を防止している。中空採取針は生体標本を貫通し、微小切片を作製し、上記シリコン膜の途中で停止する。微小切片は中空採取針の内部に保持されるので、溶液などを用いて押し出し回収する。このためには中空採取針の先端が生体標本を貫通したところ、すなわちシリコンシートやＰＤＭＳ膜の内部にとどまるように下降限界位置を詳細に調整する必要がある。中空採取針の先端が行き過ぎるとシャーレやスライドガラスと中空採取針の先端が衝突して中空採取針を破損してしまう。一方、針の先端が生体標本を突き抜けないと生体標本から微小切片を採取できない。
対象となる生体標本の複数部位から微小切片を採取する場合には、中空採取針が常に生体標本を打ち抜いた直後に、シリコンシートなどの途中で停止することが望まれる。種々部位を打ち抜く場合には、採取針ユニットが生体標本表面Ｘ－Ｙ方向に移動して打ち抜く場合と、生体標本保持台が移動して採取部位を中空採取針の真下に移動して打ち抜く場合がある。いずれの場合も移動平面に対して生体標本が平行に置かれている必要がある。平行でないと中空採取針の下降限界位置が生体標本を保持している標本保持台の表面よりも下になったりあるいは表面に届かなかったりする。この場合には中空採取針の先端を破損したり、あるいは生体標本を打ち抜けなかったり、という問題が生じる。
一方、蛍光を測定するなどの光学的な要請から、生体標本を石英製のスライドガラスに直接載置する場合がある。この場合には中空採取針は石英表面と衝突するので先端が破損しやすい。
また、中空採取針の先端は円環形状をしており、その端面は、通常は平坦に形成されている。しかし、中空採取針の出来具合により、一部が欠けていたり、針の先端が平坦でなかったりする場合がある。このような場合には中空採取針の一部は生体標本を貫通するが、他の一部は貫通しない状態となる。このようになると微小切片は部分的に生体標本とつながっているので、微小切片として打ち抜かれておらず中空採取針の内部に回収できない。
生体標本はガラスあるいは石英製のシャーレやスライドガラスに保持されるが、中空採取針の先端がガラスや石英の表面にぶつかると中空採取針が破損する。このために下降限界の位置設定は厳密に行う必要があり手間がかかる難点があった。一方、中空採取針の先端の刃が平坦でないと、得られる微小切片の切断部に生体標本と部分的につながっているところが存在して、微小切片の回収が困難になる。また、生体標本を載置する生体標本保持台のなす平面と、中空採取針を移動させる採取針駆動機構あるいは生体標本保持台を移動させる標本保持台駆動機構の動作平面が平行でないと採取位置により中空採取針が下降する下限の位置と生体標本保持台の表面との距離が変化してやはり切断が不十分となり微小切片を採取回収することができない。
生体の機能を知るには生体標本の種々部位の遺伝子発現やたんぱく質発現情報の取得が重要である。このためには生体標本の種々部位から微小切片を分析用に採取する必要がある。これを可能とする採取システムには繰り返し微小切片を採取可能な採取針ユニットが必要である。生体標本を打ち抜き採取するには、中空採取針が生体標本を載置している生体標本保持台の表面まで到達する必要がある。種々部位の打ち抜き採取では中空採取針あるいは生体標本保持台をＸ－Ｙ平面に沿って動かす。しかし、中空採取針あるいは生体標本保持台のＸ－Ｙ平面上の移動が生体標本保持台の平面と一致しないときには不都合が生じる。すなわち、中空採取針が採取部位によって生体標本の一部又は全部を打ち抜けなかったり、あるいは中空採取針が激しく生体標本を載置したシャーレやスライドガラスの表面に衝突して中空採取針を損傷したりすることがある。生体標本が固く打ち抜けないことや、中空採取針が多少かけており打ち抜けないこともある。
このような難点を解消するために新たな技術の開発が望まれていた。すなわち、中空採取針の先端の下降限界を、詳細に手間をかけて設定する必要がなく、打ち抜くときの中空採取針の破損を防止し、どのような生体標本でも打ち抜ける手法あるいはシステムの開発が望まれていた。
本発明はこのような難点を克服するためになされたものである。すなわち詳細な下降限界位置設定を不要とし、従来法による打ち抜きで不完全な切断状況になる場合でも微小切片の採取回収を可能とする手段を開示することが本発明の目的である。
上記課題を克服するために、本発明では採取針ユニットを少なくとも中空採取針、それを保持する採取針ホルダーおよび採取針ホルダーカバーから構成する。採取針ユニットは採取針ホルダーカバーを介しＺ軸アクチュエータにより上下する可動アームに取り付けられる。採取の時には可動アームが下がることで中空採取針を降下させて生体標本を打ち抜く。採取針ホルダーの軸とばねの軸をほぼ同じにするように、また、採取針に過剰の力がかかった時には採取針ホルダーカバーに対して上下方向に移動するばね機構を取り付けてある。本発明のシステムでは中空採取針は生体標本を載置したシャーレやスライドガラスの上部表面位置よりも下まで来るように設定する。これにより多少生体標本の下部位置が上下に変動しても中空採取針は破損することなく生体標本を完全に打ち抜くことができる。中空採取針はシャーレやスライドガラスに衝突するが、ばね機構により中空採取針の大きな損傷を免れることができる。ばね機構は生体標本の下部位置が最大０．５ｍｍ程度変動しても中空採取針で打ち抜けるように設定できるので中空採取針の下限位置を詳細に設定する必要はない。
ばねは採取針ホルダーと同軸状に外側に配置され、採取針ホルダーの中空採取針取り付け側先端近傍に設けられたストッパーと採取針ホルダーカバーの間に設置される。あるいは、採取針ホルダーの中空採取針取り付け側と反対側あるいは中間に設けても良い。さらに、採取針ユニットを保持する可動アーム内に取り付けても良い。
一方、中空採取針の刃先面が平面でなかったり、生体標本保持台と平行でなかったりすると、生体標本を完全には切断できない。本発明ではこのような難点を回避する方法として採取針ホルダーに回転機構を付与し、中空採取針を回転させることで微小切片を回収できる。一般に、物は切断方向に単に押して切るよりも、切断方向に押すと同時に水平方向にこすって切るほうが弱い力で切断できる。この場合、刃先にかかる力も弱くて済み、硬い生体標本でも採取の失敗が少ない利点を持つ。
回転機構を持つ生体微小切片採取用中空採取針システムでは中空採取針を中空採取針の中心を軸として正確に回転させることが重要である。回転軸が中空採取針の中心軸と一致していないと中空採取針の先端が歳差運動を行い、生体標本を傷つける。このために本発明では中空採取針の先端を保持する偏心防止体を設けて中空採取針のブレを防いでいる。また、中空採取針が生体標本に食い込んだ後、回転することで生体標本に無用な傷がつかないようにしている。
採取した微小切片は溶液流により押し出すので溶液流の通り道の配管も回転部分と固定部分から構成する。この間はＯリングを介して結合し、配管にゆがみが生じないようにしている。
本方式では回転機構を具備した生体微小切片採取用中空採取針システムを用いて厚みのある生体標本の打ち抜き採取も可能である。この場合には採取した微小切片と中空採取針内側の接着力が大きく、溶液流の圧力だけでは押し出せないことがある。このような場合に備えて溶液流に加えて中空採取針の先端を貫通可能な押し出し棒を中空採取針ホルダーに具備している。微小切片回収時に押し出し棒を押し込み、押し出し棒の先端に微小切片が付着する形で中空採取針から押し出す。さらに溶液流で先端にある微小切片を回収容器へと運搬する。押し出し棒としては中空採取針内径よりも細いタングステンワイヤーが用いられる。ワイヤーの外径は中空採取針の内径の7割以下が目安である。
本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、前記微小切片を前記生体標本から切断採取する中空採取針と、前記生体標本を載置する載置部と、前記微小切片の採取時に、前記中空採取針と前記載置部とが衝突した場合に、前記衝突による衝撃を緩和する緩衝機構と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、前記中空採取針を保持する採取針ホルダーと、前記採取針ホルダーを移動可能に挿通する採取針ホルダーカバーと、を備え、前記緩衝機構が前記採取針ホルダーの移動方向に変形可能な弾性体を有し、前記微小切片の採取時に、前記中空採取針に対して所定以上の外力が付加されると、前記弾性体が変形し、前記採取針ホルダーが前記採取針ホルダーカバー内を移動する場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、前記採取針ホルダーを回転させる回転機構を備え、前記採取針ホルダーが前記中空採取針の軸を中心とて回転可能である場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、溶液吐出機構を備え、前記中空採取針内に溶液を流動させ、前記中空採取針内に保持された前記微小切片を前記溶液と共に外部に吐出する場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、押出部と、前記押出部を移動させる押出部駆動機構と、を備え、前記中空採取針内に保持された前記微小切片を前記押出部により外部に押し出す場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、前記弾性体が圧縮コイルばねであって、前記圧縮コイルばねに前記採取針ホルダーが挿通され、前記中空採取針と、前記採取針ホルダーと、前記採取針ホルダーカバーと、前記圧縮コイルばねと、を有する採取針ユニットが、前記採取針ユニットを移動させる可動アームに装着される場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、前記採取針ホルダーが前記中空採取針を保持する保持部材を備え、前記保持部材に前記中空採取針を位置決めする位置決め部が形成されている場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、前記中空採取針が金属製であり、内径が０．５ｍｍ～０．２ｍｍである場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、前記中空採取針が金属製であり、内径が０．２ｍｍ～０．０５ｍｍである場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、前記緩衝機構が前記載置部を保持する弾性部材を有し、前記微小切片の採取時に、前記載置部に対して所定以上の外力が付加されると、前記弾性部材が変形し、前記載置部が移動する場合がある。
また、本発明の生体微小切片採取用中空採取針システムは、前記中空採取針を保持する採取針ホルダーと、前記採取針ホルダーを回転させる回転機構と、を備え、前記採取針ホルダーが前記中空採取針の軸を中心とて回転可能である場合がある。
中空採取針が生体標本を載置するシャーレやスライドガラス等の載置用容器に接触しても中空採取針が損傷するのを回避することができる。回転機構は中空採取針の刃をターゲットに当てて擦ることで切断し、打ち抜きを容易にする。この結果、硬い生体標本でも、また、中空採取針の一部が欠けていても生体標本から微小切片を打ち抜くことができる。回転機構は中空採取針の刃を強く生体標本に押し付けなくても切断打ち抜きを可能にするので中空採取針の損傷を防ぎ長持ちさせることができる。この結果、多くの微小切片を中空採取針の交換なしに採取することが可能となる。これは全自動で多くの微小切片を採取するのに有効である。
本明細書において、「生体標本」とは、動物、ヒト、植物、微生物等の生体の個体の一部若しくは全部をいう。具体的には、動物、ヒト若しくは植物由来の組織材料をいう。生体標本の中には、疾患を有する患者より採取された生検のための材料を含む。
本明細書において、「試料」、「微小切片試料」あるいは「微小切片」とは、前記「生体標本」の一部又は全部を観察、分析、解析、疾患の診断等に使用するために、採取された微小切片をいう。
また、本明細書における反応セルとは採取した試料を入れる容器、それらが連なったものおよび「タイタープレート」あるいは、一般に、「マイクロタイタープレート」と言われるものを含んだ容器のことである。
本明細書において、「顕微鏡」とは光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、ラマン顕微鏡あるいはレーザ顕微鏡など生体標本の画像を取得して観察するための装置を言う。この装置で得られるイメージ画像情報をコンピュータに取り込み、採取位置を決定する。イメージ画像座標から採取システムの座標に変換し、生体標本保持台駆動ＸＹアクチュエータの移動量の計算などを行う。ここでイメージ画像座標とはカメラの受光素子の１ピクセルを刻み単位とした座標系であり、観測機器に固有のものである。採取システム座標とは生体標本保持台と中空採取針のＸ－Ｙ座標を相対的に駆動するアクチュエータの動き方向を基準とし、アクチュエータの１ステップを刻み幅とした座標系である。
本明細書において、採取位置とは中空採取針が下降して微小切片を採取する箇所のＸ－Ｙ座標位置である。採取部位とは生体標本中の微小切片を採取する微小領域である。
本発明のシステムにおいて、中空採取針は生体標本保持台のなす平面に垂直な軸方向に少なくとも移動させる。本明細書において、この方向をＺ軸と記載し、Ｚ軸と直交する平面方向をＸ－Ｙ平面と記載する。生体標本は、このＺ軸方向以外の方向、例えば、Ｘ－Ｙ平面方向に移動可能な生体標本保持台に載置され、生体標本の採取部位を中空採取針の移動軸上の採取位置に移動させて配置し、中空採取針をＺ軸方向に下降限界まで移動させて生体標本の採取部位を切断採取することにより、微小切片試料を採取する。また、中空採取針は採取した微小切片試料を収納するときにＺ軸と直行するもう１軸あるいは２軸方向に移動する場合がある。また、生体標本保持台を固定して中空採取針をＸ－Ｙ－Ｚの３軸方向に移動してもよい。
以下、本発明の実施例について、添付図１～図１７を参照して説明する。以下に説明する実施例は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。なお、図１、図３～図８、図１０、図１３、図１６、図１７における上下を本試料採取システムの上下として説明する。
図１および図２には、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムの全体構成の模式図および１例の写真を示した。顕微鏡８のステージ８Ａ上には、採取機構部が固定されている。採取機構部は、採取針ユニット１と、可動アーム２と、採取針駆動Ｚ軸アクチュエータ３と、生体標本から採取した微小切片を収容するタイタープレート４と、採取針システム基板５と、生体標本を載置する生体標本保持台６と、生体標本保持台駆動ＸＹアクチュエータ７と、を備えている。また、顕微鏡８には高解像度カメラ９が取り付けてあり、生体標本保持台６に載置された生体標本（図示せず）のイメージ画像を撮影し、コンピュータ１２のモニター画面１２Ａで見ることができる。本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは採取機構部、電源制御部１１、コンピュータ１２からなっている。本実施例は主に採取機構部の中の採取針ユニット１およびそれを保持する可動アーム２に関する。高解像度カメラ９の情報はコンピュータ１２に送られ、採取位置決定に使用される。図１に示す１０は、照明用光源である。
生体標本２０１は、直接あるいはシャーレ２０２あるいはスライドガラス２０３などの載置用容器（図９～図１４参照）を介して生体標本保持台６に載置されるが、載置部である生体標本保持台６や載置用容器がガラスなどの硬い物質でできている場合には中空採取針１０１の先端部１０１Ａが接触した際に中空採取針１０１を破損する恐れがある。これを回避するために本実施例では中空採取針１０１を保持している採取針ユニット１あるいは採取機構部に衝突ダメージを緩和するばね機構を取り付けている。中空採取針１０１は円筒形状を有し、その内径は一定であるが外径は先端部１０１Ａで円錐状に先細りしている。先端部１０１Ａのナイフ端の曲率は１０ミクロン以下である。
中空採取針１０１は採取針ホルダー１０２に取り付けられ、採取針ホルダーカバー１０３と共に採取針ユニット１を構成する。採取針ユニット１は採取針駆動Ｚ軸アクチュエータ３の可動アーム２に取り付けられる。生体標本２０１は生体標本保持台６に載置された後に、生体標本保持台駆動ＸＹアクチュエータ７の所定の位置にセットされる。採取針ユニット１の下降限界の決定および採取位置の確認には、まず生体標本２０１を載せる前に中空採取針１０１の先端部１０１Ａがシャーレ２０２あるいはスライドガラス２０３に触れるまで中空採取針１０１を採取針駆動Ｚ軸アクチュエータ３により降下させる。採取針駆動Ｚ軸アクチュエータ３の相対位置は制御コンピュータ１２のモニター画面１２Ａに表示されるので、中空採取針１０１の降下はモニター画面１２Ａに表示された映像を確認しながら行う。
図３は本実施例による採取針ユニット１を可動アーム２に取り付けたときの断面模式図である。採取針ユニット１は、中空採取針１０１、採取針ホルダー１０２、採取針ホルダーカバー１０３、スリットカバー１０４、弾性体である圧縮コイルばね１０５、偏心防止体１０６、保持用カバー１０７、下ストッパー１０８および上ストッパー１０９を備えている。採取針ユニット１は、内径０．２ｍｍの金属製の中空採取針１０１を具備し、外径１．０ｍｍの採取針ホルダー１０２を装備しており、Ｚ軸方向に移動可能な可動アーム２に装着される。もちろん内径０．１ｍｍの金属製中空採取針を用いることや外径が１．１ｍｍなど１．０ｍｍと異なる採取針ホルダー１０２を用いても良い。可動アーム２には回転駆動を行うモーター１１２および押出部としての押し出し棒１１４を駆動する押出部駆動機構であるソレノイド１１７が装着されている。
中空採取針１０１は、円筒形状に形成された採取針ホルダー１０２に下側から内部に押し込まれる形で固定される。採取針ホルダー１０２は、円筒形状に形成された採取針ホルダーカバー１０３に挿通されており、採取針ホルダーカバー１０３内を摺動することができる。採取針ホルダーカバー１０３の下側部１０３Ａは、円筒形状に形成されたスリットカバー１０４に挿入され保持されている。採取針ホルダーカバー１０３の上側部１０３Ｂは、円筒形状に形成された保持用カバー１０７に挿入され保持されている。スリットカバー１０４の上端部１０４Ｂと保持用カバー１０７の下端部１０７Ａは当接している。採取針ユニット１は、保持用カバー１０７を可動アーム２に固定することにより可動アーム２に取り付けられる。また、採取針ホルダー１０２の下端側は圧縮コイルばね１０５に挿通されている。採取針ホルダー１０２の下端部１０２Ａには、圧縮コイルばね１０５が抜け落ちないようにストパー１０８がつけられている。圧縮コイルばね１０５は内径１．２８ｍｍ、外形１．９２ｍｍで外径１．０ｍｍの採取針ホルダー１０２を中に通すことができる。採取針ホルダーカバー１０３は内径が採取針ホルダー１０２の外径よりもわずかに大きく形成され、採取針ホルダーカバー１０３の外径は２．０ｍｍなので、圧縮コイルばね１０５の上端側のストッパーの役割をする。しかし内径２．０ｍｍのスリットカバー１０４の中には納まる。圧縮コイルばね１０５はストッパー１０８と採取針ホルダーカバー１０３で挟まれる形となる。また、採取針ホルダー１０２が採取針ホルダーカバー１０３に対して相対的に下側に移動することを規制するために、採取針ホルダー１０２には採取針ホルダーカバー１０３の上部出口側にストッパー１０９が設けられている。この位置を調整することで圧縮コイルばね１０５の弾性力をコントロールすることができる。
採取針ホルダー１０２のストッパー１０９が取り付けられた部分よりも上側には、採取針ホルダー１０２を軸中心に回転させる回転機構１１１が取り付けられている。回転機構１１１としては、ギヤあるいはプーリーが使用される。さらに、採取針ホルダー１０２の上端部１０２Ｂには、Ｔ字ジョイント１１３が取り付けられており、このＴ字ジョイント１１３を介して溶液流路を形成するチューブ１１５および押し出し棒１１４が取り付けられている。すなわち、採取針ホルダー１０２は先端（下端）に中空採取針１０１を保持し、中心軸を中心として回転が可能である。この回転を支えるのは採取針ホルダー１０２の外径とほほ同じ内径を持つ採取針ホルダーカバー１０３であり、回転時に中空採取針１０１がブレ回転するのを防ぐ偏心防止体１０６がスリットカバー１０４の下端部１０４Ａに取り付けられている。
押し出し棒１１４を用いない場合にはＬ字ジョイント（図示せず）を介してチューブ１１５が取り付けられる。Ｌ字あるいはＴ字ジョイント１１３は、採取針ホルダー１０２が回転機構１１１を介して回転してもチューブ１１５が回転しないように、Ｏリングなどを用いた回転防止機構（図示せず）を具備している。押し出し棒１１４は、採取針ホルダー１０２内を軸方向（長手方向）に摺動可能である。溶液流路を形成するチューブ１１５は溶液吐出機構１１６に接続されている。採取した微小切片を反応セル（図示せず）に回収するときには吐出機構１１６から溶液流がチューブ１１５、採取針ホルダー１０２、中空採取針１０１の内部を通って中空採取針１０１の先端（下端）から微小切片を押し出す形で吐出される。また、押し出し棒１１４も押出部駆動機構であるソレノイド１１７に接続されており、微小切片を回収するときに押し出し動作を行うことができる。
以下、微小切片の採取の手順に従って説明する。中空採取針１０１をスリットカバー１０４の先端にある偏心防止体１０６に形成されたスリット１０６Ａ（細孔）を通して採取針ホルダー１０２に押し込み固定する。採取針ユニット１は回転機構１１１が装備されている可動アーム２に取り付ける。次に、採取機構部の初期化を行う。生体標本２０１を載せる前のシャーレ２０２あるいはスライドガラス２０３を生体標本保持台６に載置する。次に採取針ユニット１を徐々に下げ、中空採取針１０１の先端部１０１Ａがシャーレ２０２あるいはスライドガラス２０３の表面に接触するまで下げる。接触したところから０．２ｍｍ下がったところを採取針ユニット１の下降限界と設定する。中空採取針１０１を下降限界まで下げるとシャーレ２０２あるいはスライドガラス２０３に衝突することになるが、中空採取針１０１の先端部１０１Ａに外力が付加された場合に、圧縮コイルばね１０５が収縮することで、中空採取針１０１が採取針ホルダーカバー１０３に対して相対的に上昇し、中空採取針１０１に付加される外力を低減するため、中空採取針１０１は損傷を免れる。この下げた状態で中空採取針１０１の先端部１０１Ａが顕微鏡８で観察できるので、コンピュータ１２のモニター画面１２Ａに表示される顕微鏡８の画像の中空採取針１０１の中心軸Ｃ上に生体標本保持台６に付された位置マーカーを持ってくる。ここが微小切片の採取位置である。採取針ユニット１を引き上げ、待機位置に戻す。採取針ユニット１は採取時あるいは回収時以外は待機位置に停止している。
シャーレ２０２あるいはスライドガラス２０３上に生体標本２０１を載置する。顕微鏡８の画像を見て採取すべき位置をコンピュータ１２のモニター画面１２Ａ上で決定する。採取部位の画像上の位置座標は生体標本２０１を載置した生体標本保持台６を移動させる生体標本保持台駆動ＸＹアクチュエータ７の座標に変換される。この情報を用いて採取部位を採取位置まで移動する生体標本保持台駆動アクチュエータ７の動作が決定される。
コンピュータ１２のモニター画面１２Ａ上のコントローラタブ（図示せず）で採取開始をクリックすると微小切片の採取が開始される。採取信号を得て、採取針ユニット１が下降限界に達すると中空採取針１０１は一定時間回転し、生体標本２０１から微小切片を切断採取する。回転時間はあらかじめ指定するが、通常１～２秒である。生体標本２０１の厚さが大きいときや硬いときには回転時間を増やす必要がある。回転が終わると採取針ユニット１は待機位置に戻る。切断採取された微小切片は中空採取針１０１の先端部１０１Ａ内部に保持される。
この回転切断打ち抜き方式で重要なことは中空採取針１０１が中心軸Ｃを中心に回転することである。回転動力は外部のモーター１１２から採取針ホルダー１０２に伝えられる。この時、採取針ホルダー１０２の回転軸上に中空採取針１０１が配置され、中空採取針１０１の中心軸Ｃと採取針ホルダー１０２の回転軸が一致すればよいが必ずしもそうならないことが多い。このような場合にも生体標本２０１の採取部位から正確に回転採取できるようにスリットカバー１０４の先下端部１０４Ｂには中空採取針１０１の外径とほぼ同じサイズのスリット１０６Ａ（細孔）を有する偏心防止体１０６が設けられている。これにより中空採取針１０１が偏心回転することを防いでいる。
次いでタイタープレート４が移動し、微小切片を回収する反応セルが中空採取針１０１の真下に配置される。採取針ユニット１が降下し、中空採取針１０１の先端部１０１Ａが反応セルの底面から５ｍｍ程度の位置で停止する。次に、溶液吐出機構１１６が駆動し、溶液がチューブ１１５、採取針ホルダー１０２および中空採取針１０１の内部を流動し、先端部１０１Ａから溶液流が吐出される。このとき中空採取針１０１の内部に保持されていた微小切片が反応セル中に押し出される。生体標本２０１の厚さが大きいときには溶液流により採取された微小切片が中空採取針１０１の内部から排出されないこともある。このようなトラブルをなくすために本実施例ではタングステン線からなる押し出し棒１１４が中空採取針１０１の内部に置かれている。中空採取針１０１の内部に配置された押し出し棒１１４は溶液流の抵抗にもなるので、外径は中空採取針１０１の内径の７割以下が良い。押し出し棒１１４は溶液吐出とほぼ同時に中空採取針１０１の先端部１０１Ａから微小切片を機械的に中空採取針１０１の外へ押し出す。微小切片が押し出されるのとほぼ同時に溶液が吐出されるので微小切片は反応セル中に回収される。この時、溶液で中空採取針１０１の先端部１０１Ａおよび押し出し棒１１４が洗浄されるので連続採取が可能である。
微小切片の回収が終わると採取針ユニット１は待機位置に戻る。反応セルを具備したタイタープレート４も元の待機位置に戻る。次の採取部位が中空採取針１０１の真下に配置され、次の採取動作が繰り返される。この採取動作は指定した採取部位の数だけ繰り返される。
中空採取針１０１を回転させると押す力が弱くても生体標本２０１を打ち抜き切断できる利点がある。打ち抜き時、中空採取針１０１の刃の部分は固いシャーレあるいはスライドガラスの表面と衝突するが、当該表面に押し付ける力は圧縮コイルばね１０５を介するので固定されている場合に比べると遥かに弱く、中空採取針１０１の刃を痛めることはない。すなわち繰り返し採取が可能となる。
生体標本２０１が薄い病理切片などの場合には回転機構を使うまでもない。生体標本２０１をＰＤＭＳ膜あるいは薄いシリコンシートを介してシャーレ２０２あるいはスライドガラス２０３の上に載置する。ばね機構のある採取針ユニット１を用いれば中空採取針１０１の先端（下端）位置を詳細に位置決めすることなく微小切片を打ち抜き採取できる。この場合も中空採取針１０１の先端部１０１Ａはシャーレ２０２やスライドガラス２０３表面に衝突するが圧縮コイルばね１０５により過剰な圧力が中空採取針１０１の刃にかかることはなく、中空採取針１０１の刃が破損することはない。
本実施例の中空採取針１０１には、先端部１０１Ａの端面がほぼ平坦であるものを用いているが、回転機構を用いる場合はこの限りでない。一部が欠けているもの、波型のものなども用いることができる。
上記説明では生体標本２０１を観察し、複数の採取部位をあらかじめ決定して採取する例で説明したが、生体標本２０１を観察しながらその都度採取することもできる。この場合には生体微小切片採取用中空採取針システムの操作をタッチパネルなどで行うこともできる。
本実施例では採取針ホルダー１０２を支える部分である採取針ホルダーカバー１０３の長さを長くすることで、採取針ホルダー１０２自身のブレを小さくすることができる利点がある。
図４に示すように、本実施例では採取針ホルダー１０２はステンレススチール製のパイプ（外径１．０ｍｍ、内径０．７～０．８ｍｍ）に保持部材であるテフロン（登録商標）チューブ１１８を挿入した形のものを用いている。中空採取針１０１を挿入し、３ｍｍ程度入ったところで止まるようにするためにテフロンチューブ１１８を採取針ホルダー１０２に挿入後、採取針ホルダー１０２先端（下端）約３ｍｍのところに位置決め部としての絞り１１８Ａを入れて内径が細くなるようにしてある。これにより気密を保ちつつ、中空採取針１０１を一定長さだけ採取針ホルダー１０２に押し込んで固定することができる。
もちろん、外径の小さな金属パイプに段継する形で中空採取針１０１を固定して用いても良い。この場合には採取針ホルダー１０２と中空採取針１０１は一体化していることになる。
本実施例では、採取針ホルダーカバー１０３、圧縮コイルばね１０５、ストッパー１０８が緩衝機構を構成する。
以上のように、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本２０１から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、微小切片を生体標本２０１から切断採取する中空採取針１０１と、生体標本２０１を載置する生体標本保持台６、スライドガラス２０２あるいはシャーレ２０３と、微小切片の採取時に、中空採取針１０１と生体標本保持台６、スライドガラス２０２あるいはシャーレ２０３とが衝突した場合に、前記衝突による衝撃を緩和する採取針ホルダーカバー１０３、圧縮コイルばね１０５、ストッパー１０８と、を備えることにより、中空採取針１０１に過剰な外力が付加されることを回避し、中空採取針１０１の破損を防止することができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本２０１から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、中空採取針１０１を保持する採取針ホルダー１０２と、採取針ホルダー１０２を移動可能に挿通する採取針ホルダーカバー１０３と、を備え、緩衝機構が採取針ホルダー１０２の移動方向に変形可能な圧縮コイルばね１０５を有し、微小切片の採取時に、中空採取針１０１に対して所定以上の外力が付加されると、圧縮コイルばね１０５が変形し、採取針ホルダー１０２が採取針ホルダーカバー１０３内を移動することにより、中空採取針１０１に過剰な外力が付加されることを回避し、中空採取針１０１の破損を防止することができる。また、これにより、生体標本２０１から微小切片を採取する際に下降する中空採取針１０１の下降限界位置の設定に詳細な調整が不要となるため、下降限界位置の設定が容易となる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、採取針ホルダー１０２を回転させる回転機構１１１を備え、採取針ホルダー１０２が中空採取針１０１の軸Ｃを中心とて回転可能であることにより、生体標本２０１が硬い場合や中空採取針１０１の一部が欠けていても生体標本２０１から微小切片を容易に打ち抜くことができる。また、中空採取針１０１を回転させることにより中空採取針１０１の刃を生体標本に強く押し付けなくても切断打ち抜きを可能にするので中空採取針１０１の損傷を防ぎ長持ちさせることができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、溶液吐出機構１１６を備え、中空採取針１０１内に溶液を流動させ、中空採取針１０１内に保持された微小切片を溶液と共に外部に吐出することにより、溶液により微小切片の吐出と中空採取針１０１内部の洗浄を同時に行うことができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、押し出し棒１１４と、押し出し棒１１４を移動させるソレノイド１１７と、を備え、中空採取針１０１内に保持された微小切片を押し出し棒１１４により外部に押し出すことにより、微小切片を中空採取針１０１内から確実に取り出すことができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、弾性体が圧縮コイルばね１０５であって、圧縮コイルばね１０５に採取針ホルダー１０２が挿通され、中空採取針１０１と、採取針ホルダー１０２と、採取針ホルダーカバー１０３と、圧縮コイルばね１０５と、を有する採取針ユニット１が、採取針ユニット１を移動させる可動アーム２に装着されることにより、圧縮コイルばね１０５が収縮することで中空採取針１０１に過剰な外力が付加されることを回避すると共に、可動アーム２により採取針ユニット１を所望の位置に移動させることができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、採取針ホルダー１０２が中空採取針１０１を保持するテフロンチューブ１１８を備え、テフロンチューブ１１８に中空採取針１０１を位置決めする絞り１１８Ａが形成されていることにより、採取針ホルダー１０２に対して中空採取針１０１を所望の位置で位置決めし固定することができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、中空採取針１０１が金属製であり、内径が０．５ｍｍ～０．２ｍｍであることにより、生の生体標本や厚みが０．２ｍｍ以上の厚い生体標本から微小切片の打ち抜き採取が可能になる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、中空採取針１０１が金属製であり、内径が０．２ｍｍ～０．０５ｍｍであることにより、薄い生体標本２０１の詳細な位置を採取部位として指定し、指定した狭い範囲から微小切片を採取することができる。
図５は、本発明の実施例２を示したものであり、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。本実施例は採取針ホルダー１０２をベアリング１２１Ａ，１２１Ｂで支える例である。ここでは採取針ホルダー１０２の外径よりもかなり大きな内径を持った採取針ホルダーカバー１０３を用いている。採取針ホルダーカバー１０３内に２つのベアリング１２１Ａ，１２１Ｂを配置し、採取針ホルダー１０２を支持している。また、採取針ホルダーカバー１０３が実施例１におけるスリットカバー１０４の役目も果たしている。ベアリング１２１Ａは上方向に動かないように固定金具１２２で固定され、ベアリング１２１Ｂは下方向に動かないように固定金具１２３で固定される。採取針ホルダー１０２はベアリング１２１Ａ，１２１Ｂの内部を摺動することができる。２つのベアリング１２１Ａ，１２１Ｂの中間に採取針ホルダー１０２に固定された２つのストッパー１０８Ａ，１０８Ｂを配置し、ベアリング１２１Ａとストッパー１０８Ａとの間に弾性体である圧縮コイルばね１０５Ａを配置し、ベアリング１２１Ｂとストッパー１０８Ｂとの間に弾性体である圧縮コイルばね１０５Ｂを配置する。これにより、上方向および下方向にばね作用を発生させることができる。
中空採取針１０１は偏心防止体１０６のスリット１０６Ａに通して採取針ホルダー１０２に挿入され、固定される。回転に際して中空採取針１０１が偏芯運動をしないようにするのが偏心防止体１０６の役目である。以下、基本的な動作は実施例１と同じである。
本実施例では、圧縮コイルばね１０５Ａ、圧縮コイルばね１０５Ｂ、ストッパー１０８Ａ，ストッパー１０８Ｂ、ベアリング１２１Ａ、ベアリング１２１Ｂが緩衝機構を構成する。
以上のように、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本２０１から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、中空採取針１０１と、中空採取針１０１を保持する採取針ホルダー１０２と、採取針ホルダー１０２を移動可能に挿通する採取針ホルダーカバー１０３と、採取針ホルダー１０２の移動方向に変形可能な圧縮コイルばね１０５Ａ，１０５Ｂと、を備え、微小切片の採取時に、中空採取針１０１に対して所定以上の外力が付加されると、圧縮コイルばね１０５Ａ，１０５Ｂが変形し、採取針ホルダー１０２が採取針ホルダーカバー１０３内を移動することにより、中空採取針１０１に過剰な外力が付加されることを回避し、中空採取針１０１の破損を防止することができる。また、これにより、生体標本２０１から微小切片を採取する際に下降する中空採取針１０１の下降限界位置の設定に詳細な調整が不要となるため、下降限界位置の設定が容易となる。
図６及び図７は、本発明の実施例３を示したものであり、上記実施例１および実施例２と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。本実施例は回転機能を有しない採取針ユニット１の例である。この場合には実施例１および実施例２で用いた偏心防止体１０６およびスリットカバー１０４は不要となる。この場合には保持用カバー１０７も取り除き、採取針ホルダーカバー１０３を図６に示すように直接可動アーム２に取り付けても良い。また、図７に示すように、圧縮コイルばね１０５を保持用カバー１０７内に配置し、下側をストッパー１０８で保持し、上側をストッパー１０９で保持した状態で取り付けることもできる。
本実施例では、回転機構１１１を用いないので採取針ユニット１の構成部品点数が少なくなるため、コスト低減に役に立つ。これは薄い生体標本を打ち抜くのに適している。この場合、溶液流で採取した微小切片は押し出せるので押し出し棒１１４も不要となる場合が多い。この実施例では採取針ホルダー１０２および採取針ホルダーカバー１０３は共にステンレススチール製である。もちろん他の材料を用いても良い。
本実施例では、図６における、採取針ホルダーカバー１０３、圧縮コイルばね１０５、ストッパー１０８が緩衝機構を構成する。また、図７における、圧縮コイルばね１０５、ストッパー１０８、ストッパー１０９が緩衝機構を構成する。
以上のように、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本２０１から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、中空採取針１０１と、中空採取針１０１を保持する採取針ホルダー１０２と、採取針ホルダー１０２を移動可能に挿通する採取針ホルダーカバー１０３と、採取針ホルダー１０２の移動方向に変形可能な圧縮コイルばね１０５と、を備え、微小切片の採取時に、中空採取針１０１に対して所定以上の外力が付加されると、圧縮コイルばね１０５が変形し、採取針ホルダー１０２が採取針ホルダーカバー１０３内を移動することにより、中空採取針１０１に過剰な外力が付加されることを回避し、中空採取針１０１の破損を防止することができる。また、これにより、生体標本２０１から微小切片を採取する際に下降する中空採取針１０１の下降限界位置の設定に詳細な調整が不要となるため、下降限界位置の設定が容易となる。
図８は、本発明の実施例４を示したものであり、上記実施例１～実施例３と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。本実施例はばね機構を可動アーム２に持たせた例である。採取針ホルダーカバー１０３は可動アーム２に固定されている。採取針ホルダーカバー１０３の代わりに可動アーム２の一部をくりぬいて代用しても良い。この場合には図８に示したよりも採取針ホルダーカバー１０３の長さは短くなる。採取針ホルダー１０２に固定されたストッパー１０８とアーム２の上面部に固定されたストッパー１２２の間に圧縮コイルばね１０５が配置される。採取針ホルダー１０２を挿通するために穿設されたストッパー１２２の貫通孔１２２Ａの直径は、採取針ホルダー１０２の外径よりも大きく、圧縮コイルばね１０５の外径よりも小さいため、圧縮コイルばね１０５を保持するが、採取針ホルダー１０２はストッパー１２２を抵抗なく通過できる。採取針ホルダー１０２が押し上げられると圧縮コイルばね１０５は縮んで中空採取針１０１の先端部１０１Ａにかかる圧力を低減する。図８ではＴ字ジョイント１１３などへの接続は省略されている。もちろんチューブ１１５および押し出し棒１１４なども装着できる。
本実施例のように回転機構１１１が不要の時には、採取針カバー１０３および偏心防止体１０６が不要となるので簡単な構成となる利点がある。
本実施例では、圧縮コイルばね１０５、ストッパー１０８、ストッパー１２４が緩衝機構を構成する。
以上のように、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本２０１から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、中空採取針１０１と、中空採取針１０１を保持する採取針ホルダー１０２と、採取針ホルダー１０２を移動可能に挿通する採取針ホルダーカバー１０３と、採取針ホルダー１０２の移動方向に変形可能な圧縮コイルばね１０５と、を備え、微小切片の採取時に、中空採取針１０１に対して所定以上の外力が付加されると、圧縮コイルばね１０５が変形し、採取針ホルダー１０２が採取針ホルダーカバー１０３内を移動することにより、中空採取針１０１に過剰な外力が付加されることを回避し、中空採取針１０１の破損を防止することができる。また、これにより、生体標本２０１から微小切片を採取する際に下降する中空採取針１０１の下降限界位置の設定に詳細な調整が不要となるため、下降限界位置の設定が容易となる。
図９～図１７は、本発明の実施例５を示したものであり、上記実施例１～実施例４と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。本実施例は、緩衝機構を生体標本保持台６側に設けた例である。生体標本２０１は、スライドガラス２０２あるいはシャーレ２０３などの載置部である載置用容器に載置された後に生体標本保持台６に載置される。載置用容器の底面の端部には、弾性部材である厚さ約１ｍｍのスポンジ状物質２０４が取り付けられている。そのため、載置用容器を生体標本保持台６に載置すると、スポンジ状物質２０４のみが生体標本保持台６と接触し、載置用容器は生体標本保持台６と接触せず、載置用容器がスポンジ状物質２０４によって支持された状態となる。この状態で、微小切片を生体標本２０１から切断採取するため、中空採取針１０１を降下させると、中空採取針１０１が生体標本２０１を貫通し、載置用容器に接触することで、中空採取針１０１が載置用容器を押圧する。この押圧力が所定以上の外力となると、スポンジ状物質２０４が弾性変形し、載置用容器が押し下げられる。このため、中空採取針１０１と載置用容器との衝突による中空採取針１０１の先端部１０１Ａへの衝撃が緩和される。なお、生体標本２０１が固い場合には、中空採取針１０１が生体標本２０１を貫通する前（中空採取針１０１が生体標本２０１に触れた状態）に、又は、生体標本２０１を切断しながら載置用容器を押し下げる場合もある。
スポンジ状物質２０４は、矩形状のスライドガラス２０２に取り付ける場合には、図９～図１１に示すように、スライドガラス２０２の長手方向の端部２０２Ａ，２０２Ｂの下面に取り付けられ、円形状のシャーレ２０３に取り付ける場合には、図１２～図１４に示すように、シャーレ２０３の下面外周部２０３Ａに円環状に取り付けられる。なお、スポンジ状物質２０４の取り付け位置は、載置用容器が中空採取針１０１により押圧された場合に、載置用容器の下面が極端に傾くことなく載置用容器が押し下げられる位置であれば、他の位置であってもい。また、本実施例では、スライドガラス２０２に２つのスポンジ状物質２０４、シャーレ２０３に１つのスポンジ状物質２０４を取り付けているが、スライドガラス２０２に３以上のスポンジ状物質２０４を取り付けてもよく、シャーレ２０３に２以上のスポンジ状物質２０４を取り付けてもよい。この場合、それぞれのスポンジ状物質２０４の形状は同一でもよく、異なっていてもよい。なお、スライドガラス２０２およびシャーレ２０３を支持可能であり、弾性変形するものであれば、スポンジ状物質２０４に代えてゲル状部材などの他の部材を用いてもよい。
スポンジ状物質２０４を用いず、生体標本２０１を載置した載置用容器が生体標本保持台６に固定され動かないときには中空採取針１０１が生体標本２０１に到達したかどうかを見分けるのは容易でない。しかし、この実施例では中空採取針１０１の押圧力で載置用容器が降下する。このため中空採取針１０１が生体標本２０１に触れたことが容易に目視で確認できる利点がある。なお、載置用容器の位置を検出する位置検知手段である光センサー（図示せず）などを設け、載置用容器の移動を検知することで、中空採取針１０１と載置用容器との接触を検知してもよい。
本実施例では、緩衝機構として載置用容器にスポンジ状物質２０４を設けたが、生体標本保持台６が圧縮コイルばね２０５の収縮により降下する構成としてもよい。図１５及び図１６はこの例である。生体標本保持台６には、シャーレ２０３と、ばね取付用部材であるスペーサー２０６を配設する配置孔２０７が穿設されている。スペーサー２０６は、上部が開口した有底円筒状の本体部２０８と、本体部２０８の上端部から径方向外側に延設されたばね取付部２０９を有する。ばね取付部２０９の下面に４つの圧縮コイルばね２０５が等間隔で固定されている。スペーサー２０６の底部２１０には、顕微鏡８により生体標本２０１を観察するための観察用孔２１１が穿設されている。シャーレ２０３を本体部２０８に収容すると２重構造となる。
生体標本保持台６の配置孔２０７の周囲には、圧縮コイルばね２０５を配置する有底のばね配置孔２１３が４箇所に形成されている。図１５及び図１６に示すように、シャーレ２０３をスペーサー２０６の本体部２０８に収容した状態で、本体部２０８を配置孔２０７内に配置すると共に、圧縮コイルばね２０５をばね配置孔２１３内に配置する。このとき、生体標本保持台６の上面とばね取付部２０９の下面との間には、隙間Ｄが形成され、圧縮コイルばね２０５が収縮することで、シャーレ２０３がスペーサー２０６と共に隙間Ｄの長さだけ降下可能となっている。なお、シャーレ２０３を収容したスペーサー２０６を傾きなく支持し、中空採取針１０１から受ける外力により降下可能であれば圧縮コイルばね２０５の数は適宜変更可能である。また、ばね配置孔２１３は、使用する圧縮コイルばね２０５の数以上であればよく、圧縮コイルばね２０５よりも多く形成することで、圧縮コイルばね２０５を配置するばね配置孔２１３の選択肢を増やすことができる。
シャーレ２０３を収容したスペーサー２０６を生体標本保持台６に取り付けた状態で、微小切片を生体標本２０１から切断採取するため、中空採取針１０１を降下させると、中空採取針１０１が生体標本２０１を貫通し、シャーレ２０３に接触することで、中空採取針１０１がシャーレ２０３を押圧する。この押圧力が所定以上の外力となると、圧縮コイルばね２０７が弾性変形（収縮）し、載置用容器が押し下げられる。このため、中空採取針１０１と載置用容器との衝突による中空採取針１０１の先端部１０１Ａへの衝撃が緩和される。なお、生体標本２０１が固い場合には、中空採取針１０１が生体標本２０１を貫通する前（中空採取針１０１が生体標本２０１に触れた状態）に、又は、生体標本２０１を切断しながら載置用容器を押し下げる場合もある。
実施例１で述べたように中空採取針１０１は採取針ホルダー１０２に挿入する形で固定される。中空採取針１０１は必要に応じて交換可能である。採取針ホルダー１０２は、図４および図１７に示したような形状を有している。本実施例では、図１７に示すように、採取針ホルダー１０２の先端部分に拡径部１０２Ｃを設け、採取針ホルダー１０２の先端部分の内径および外径を拡大している。そのため、採取針ホルダー１０２と拡径部１０２Ｃにより段差構造が形成され、採取針ホルダー１０２の下端面部１０２Ｄが位置決め部として機能する。テフロンチューブ１１８は、採取針ホルダー１０２から連続して拡径部１０２Ｃの内部にも配設されており、気密性が保たれている。位置決め部である下端面部１０２Ｄにより、拡径部１０２Ｃに挿入された中空採取針１０１は所定の位置で保持される。
本実施例においても、中空採取針１０１の回転機構１１１を設けることで、弱い力でも生体標本２０１を切断することができる。中空採取針１０１は、中空採取針１０１の外径より少し大きなサイズの内径を持つスリット１０６Ａに挿通することにより、回転時の軸ブレを防いでいる。中空採取針１０１の外径に対してスリット１０６Ａの内径が大きいと摩擦抵抗は小さくなり、中空採取針１０１の回転は容易であるが軸のブレが大きくなる。一方、ほぼ同じサイズだと軸のブレは小さくなるが、中空採取針１０１が上下動する時の摩擦抵抗は大きくなる。このため採取針ユニット１あるいは採取機構部に緩衝機構としてのばね機構を設けた場合に、中空採取針１０１とスリット１０６Ａの間の摩擦抵抗でばね機構が影響を受けることがある。本実施例で提示した生体標本保持台６に緩衝機構を設けることで、この問題を解消できる利点がある。なお、採取針ユニット１あるいは採取機構部にばね機構を設けると共に、生体標本保持台６に緩衝機構を設ける構成としてもよい。
本実施例では、図９～図１１における、スライドガラス２０２、スポンジ状物質２０４が緩衝機構を構成する。また、図１２～図１４における、シャーレ２０３、スポンジ状物質２０４が緩衝機構を構成する。また、図１５及び図１６における、生体標本保持台６、圧縮コイルばね２０５、スペーサー２０６が緩衝機構を構成する。
以上のように、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本２０１から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、微小切片を生体標本２０１から切断採取する中空採取針１０１と、生体標本２０１を載置するスライドガラス２０２と、微小切片の採取時に、中空採取針１０１とスライドガラス２０２とが衝突した場合に、前記衝突による衝撃を緩和するスライドガラス２０２およびスポンジ状物質２０４と、を備えることにより、中空採取針１０１とスライドガラス２０２との衝突による中空採取針１０１の損傷を防止することができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本２０１から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、微小切片を生体標本２０１から切断採取する中空採取針１０１と、生体標本２０１を載置するシャーレ２０３と、微小切片の採取時に、中空採取針１０１とシャーレ２０３とが衝突した場合に、前記衝突による衝撃を緩和するシャーレ２０３およびスポンジ状物質２０４と、を備えることにより、中空採取針１０１とシャーレ２０３との衝突による中空採取針１０１の損傷を防止することができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、生体標本２０１から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、微小切片を生体標本２０１から切断採取する中空採取針１０１と、生体標本２０１を載置するシャーレ２０３と、微小切片の採取時に、中空採取針１０１とシャーレ２０３とが衝突した場合に、前記衝突による衝撃を緩和する生体標本保持台６、圧縮コイルばね２０５およびスペーサー２０６と、を備えることにより、中空採取針１０１とシャーレ２０３との衝突による中空採取針１０１の損傷を防止することができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、緩衝機構がスライドガラス２０２を保持するスポンジ状物質２０４を有し、微小切片の採取時に、スライドガラス２０２に対して所定以上の外力が付加されると、スポンジ状物質２０４が変形し、スライドガラス２０２が移動することにより、中空採取針１０１とスライドガラス２０２との衝突による中空採取針１０１の損傷を防止することができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、緩衝機構がシャーレ２０３を保持するスポンジ状物質２０４を有し、微小切片の採取時に、シャーレ２０３に対して所定以上の外力が付加されると、スポンジ状物質２０４が変形し、シャーレ２０３が移動することにより、中空採取針１０１とシャーレ２０３との衝突による中空採取針１０１の損傷を防止することができる。
また、本実施例の生体微小切片採取用中空採取針システムは、緩衝機構がシャーレ２０３を保持する圧縮コイルばね２０５を有し、微小切片の採取時に、スライドガラス２０２に対して所定以上の外力が付加されると、圧縮コイルばね２０５が変形し、シャーレ２０３が移動することにより、中空採取針１０１とシャーレ２０３との衝突による中空採取針１０１の損傷を防止することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形実施が可能である。例えば、上記では生体微小切片採取用中空採取針システムを倒立顕微鏡８に載せて動作する例を説明しているが、生体微小切片採取用中空採取針システムが顕微鏡８とは独立しており、コンピュータ１２のモニター画面１２Ａに表示された生体標本画像と採取部位の位置情報だけを用いて打ち抜き採取する生体微小切片採取用中空採取針システムや倒立顕微鏡８以外のシステムとドッキングして用いる生体微小切片採取用中空採取針システムについても本発明の技術は同様に用いることができる。
１ 採取針ユニット
２ 可動アーム
３ 採取針駆動Ｚ軸アクチュエータ
４ タイタープレート
５ 採取針システム基板
６ 生体標本保持台（載置部）
７ 生体標本保持台駆動ＸＹアクチュエータ
８ 顕微鏡
８Ａ ステージ
９ カメラ
１０ 照明用光源
１１ 電源制御部
１２ コンピュータ
１２Ａ モニター画面
１０１ 中空採取針
１０１Ａ 先端部
１０２ 採取針ホルダー
１０２Ａ 下端部
１０２Ｂ 上端部
１０３ 採取針ホルダーカバー
１０３Ａ 下側部
１０３Ｂ 上側部
１０４ スリットカバー
１０４Ａ 下端部
１０２４ 上端部
１０５ 圧縮コイルばね（弾性体、緩衝機構）
１０５Ａ 圧縮コイルばね（弾性体、緩衝機構）
１０５Ｂ 圧縮コイルばね（弾性体、緩衝機構）
１０６ 偏心防止体
１０６Ａ スリット
１０７ 保持用カバー
１０７Ａ 下端部
１０８ ストッパー
１０８Ａ ストッパー
１０８Ｂ ストッパー
１０９ ストッパー
１１１ 回転機構
１１２ モーター
１１３ Ｔ字ジョイント
１１４ 押し出し棒（押出部）
１１５ チューブ
１１６ 溶液吐出機構
１１７ ソレノイド（押出部駆動機構）
１１８ テフロンチューブ（保持部材）
１１８Ａ 絞り（位置決め部）
１２１Ａ ベアリング
１２１Ｂ ベアリング
１２２ 固定金具
１２３ 固定金具
１２４ ストッパー
１２４Ａ 貫通孔
２０１ 生体標本
２０２ スライドガラス（載置部）
２０２Ａ 端部
２０２Ｂ 端部
２０３ シャーレ（載置部）
２０３Ａ 下面外周部
２０４ スポンジ状物質（弾性部材、緩衝機構）
２０５ 圧縮コイルばね（弾性部材、緩衝機構）
２０６ スペーサー
２０７ 配置孔
２０８ 本体部
２０９ ばね取付部
２１０ 底部
２１１ 観察用孔
２１２ ばね配置孔
Ｃ 中心軸（軸）
Ｄ 隙間
２ 可動アーム
３ 採取針駆動Ｚ軸アクチュエータ
４ タイタープレート
５ 採取針システム基板
６ 生体標本保持台（載置部）
７ 生体標本保持台駆動ＸＹアクチュエータ
８ 顕微鏡
８Ａ ステージ
９ カメラ
１０ 照明用光源
１１ 電源制御部
１２ コンピュータ
１２Ａ モニター画面
１０１ 中空採取針
１０１Ａ 先端部
１０２ 採取針ホルダー
１０２Ａ 下端部
１０２Ｂ 上端部
１０３ 採取針ホルダーカバー
１０３Ａ 下側部
１０３Ｂ 上側部
１０４ スリットカバー
１０４Ａ 下端部
１０２４ 上端部
１０５ 圧縮コイルばね（弾性体、緩衝機構）
１０５Ａ 圧縮コイルばね（弾性体、緩衝機構）
１０５Ｂ 圧縮コイルばね（弾性体、緩衝機構）
１０６ 偏心防止体
１０６Ａ スリット
１０７ 保持用カバー
１０７Ａ 下端部
１０８ ストッパー
１０８Ａ ストッパー
１０８Ｂ ストッパー
１０９ ストッパー
１１１ 回転機構
１１２ モーター
１１３ Ｔ字ジョイント
１１４ 押し出し棒（押出部）
１１５ チューブ
１１６ 溶液吐出機構
１１７ ソレノイド（押出部駆動機構）
１１８ テフロンチューブ（保持部材）
１１８Ａ 絞り（位置決め部）
１２１Ａ ベアリング
１２１Ｂ ベアリング
１２２ 固定金具
１２３ 固定金具
１２４ ストッパー
１２４Ａ 貫通孔
２０１ 生体標本
２０２ スライドガラス（載置部）
２０２Ａ 端部
２０２Ｂ 端部
２０３ シャーレ（載置部）
２０３Ａ 下面外周部
２０４ スポンジ状物質（弾性部材、緩衝機構）
２０５ 圧縮コイルばね（弾性部材、緩衝機構）
２０６ スペーサー
２０７ 配置孔
２０８ 本体部
２０９ ばね取付部
２１０ 底部
２１１ 観察用孔
２１２ ばね配置孔
Ｃ 中心軸（軸）
Ｄ 隙間
Claims (10)
- 生体標本から微小切片を採取する生体微小切片採取用中空採取針システムであって、
前記微小切片を前記生体標本から切断採取する中空採取針と、
前記中空採取針を保持する円筒形状の採取針ホルダーと、前記採取針ホルダーに挿入された保持部材と、を有する採取針ユニットと、
前記採取針ユニットを保持する可動アームと、
前記可動アームを移動させる採取針駆動Ｚ軸アクチュエータと、を備え、
前記中空採取針が前記保持部材に気密に挿入され、前記中空採取針の内部と前記保持部材の内部が連通し、
前記保持部材には、前記保持部材の内径を縮径する位置決め部が形成され、
前記保持部材に挿入された前記中空採取針が前記位置決め部により位置決めされることを特徴とする生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 前記採取針ホルダーを回転させる回転機構を備え、
前記採取針ホルダーが前記中空採取針の軸を中心として回転可能であり、
前記採取針ホルダーを挿通する採取針ホルダーカバーを備え、
前記採取針ホルダーが前記採取針ホルダーカバー内を摺動可能であることを特徴とする請求項１に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 前記採取針ホルダーを回転させる回転機構を備え、
前記採取針ホルダーが前記中空採取針の軸を中心として回転可能であり、
前記採取針ホルダーを支持するベアリングを備え、
前記採取針ホルダーが前記ベアリングの内部を摺動可能であることを特徴とする請求項１に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 前記中空採取針が前記採取針ホルダーと共に回転可能であって、
前記採取針の回転時の軸ブレを抑制する偏心防止体を備え、
前記採取針が前記偏心防止体に挿通されることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 前記採取針ホルダーにストッパーが取り付けられており、
前記採取針ホルダーカバーと前記ストッパーとの間に前記採取針ホルダーを挿通した弾性体が配設されていることを特徴とする請求項２に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 前記採取針ホルダーにストッパーが取り付けられており、
前記ベアリングと前記ストッパーとの間に前記採取針ホルダーを挿通した弾性体が配設されていることを特徴とする請求項３に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 溶液を吐出する溶液吐出機構と、
前記溶液吐出機構に接続され、前記溶液を流動させるチューブと、
前記チューブと前記採取針ホルダーとを連結するジョイントと、を備え、
前記ジョイントは、前記採取針ホルダーが回転しても前記チューブが回転しないようにする回転防止機構を具備することを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 前記生体標本を載置する載置用容器を備え、
前記載置用容器の底部に弾性部材が設けられ、
前記微小切片の採取時に、前記中空採取針が前記生体標本を貫通し、前記中空採取針の先端部が前記載置用容器に接触し、前記載置用容器に対して所定以上の外力が付加されると、前記弾性部材が変形し、前記載置用容器が移動することを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 前記生体標本を載置する載置用容器と、前記載置用容器を収容する上部が開口したスペーサーと、を備え、
前記スペーサーに弾性部材が設けられ、
前記微小切片の採取時に、前記中空採取針が前記生体標本を貫通し、前記中空採取針の先端部が前記載置用容器に接触し、前記載置用容器に対して所定以上の外力が付加されると、前記弾性部材が変形し、前記載置用容器と前記スペーサーが移動することを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。 - 前記採取針ユニットが下降限界に達すると前記中空採取針が回転することを特徴とする請求項１～９の何れか１項に記載の生体微小切片採取用中空採取針システム。
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