特開 2024-84472 薄切片作製装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084472

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】薄切片作製装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/06 20060101AFI20240618BHJP

【ＦＩ】

G01N1/06 B

G01N1/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198758

(22)【出願日】2022-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】509013703

【氏名又は名称】公立大学法人福島県立医科大学

(71)【出願人】

【識別番号】522484733

【氏名又は名称】ラウンドテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125265

【弁理士】

【氏名又は名称】貝塚 亮平

(74)【代理人】

【識別番号】100224007

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷 潮

(72)【発明者】

【氏名】和栗 聡

(72)【発明者】

【氏名】伊原 勇

【テーマコード（参考）】

2G052

【Ｆターム（参考）】

2G052AA33

2G052AD32

2G052AD52

2G052EC03

2G052EC05

2G052EC22

2G052GA32

2G052HA12

2G052HC12

2G052HC32

2G052JA03

2G052JA22

(57)【要約】

【課題】 １０μｍ～１００μｍ程度の厚みの薄切片を作製可能な比較的にシンプルな構成の薄切片作製装置を提供する。
【解決手段】 試料を保持するワークホルダと、前記ワークホルダの下面に接続され、前記ワークホルダの上面に直交するＺ軸方向に昇降するＺ軸ステージと、前記試料における前記ワークホルダの上面から突出する部分を所定の厚みで薄切り可能なカッターと、前記ワークホルダの上方で前記ワークホルダの上面に対して平行に前記カッターを水平移動させるＹスライダと、上面視において前記ワークホルダの周囲に配設された堀状の切削片受け部と、を備え、前記試料が前記カッターによって薄切りされるときの前記ワークホルダの下面の高さは、前記切削片受け部の周縁の上面よりも高い薄切片作製装置に関する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に試料を保持するワークホルダと、
前記ワークホルダの下面に接続され、前記ワークホルダの上面に直交するＺ軸方向に昇降するＺ軸ステージと、
前記試料における前記ワークホルダの上面から突出する部分を所定の厚みで薄切り可能なカッターと、
前記ワークホルダの上方で前記ワークホルダの上面に対して平行に前記カッターを水平移動させるＹスライダと、
上面視において前記ワークホルダの周囲に配設された堀状の切削片受け部と、
を備え、
前記試料が前記カッターによって薄切りされるときの前記ワークホルダの下面の高さは、前記切削片受け部の周縁の上面よりも高い
ことを特徴とする薄切片作製装置。

【請求項2】

前記Ｚステージの上昇によって上方に移動する前記試料の上面を検出するための光学センサと、
前記光学センサからの出力に基づいて前記Ｚステージの昇降及び前記Ｙスライダの水平移動を制御する制御部と、
をさらに備え、
前記光学センサは、前記カッターの刃先の高さ又は前記カッターの刃先の高さから所定量低い高さで、前記試料の上方又は上面を横切る光線を投光する投光器と、前記試料の上方又は上面を横切った前記光線を検出し、検出された当該光線の強度に基づく信号を前記制御部に対して出力する受光器と、を有し、
前記制御部は、前記受光器から出力される信号に基づいて前記Ｚステージの昇降を停止するか否かを判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の薄切片作製装置。

【請求項3】

前記ワークホルダ、前記Ｚステージ、前記カッター、前記Ｙスライダ、及び前記光学センサを収容する筐体と、
前記筐体の一部に設けられたカバーであって、当該カバーの閉状態において前記ワークホルダ及び前記カッターを外部から視認できる透明又は半透明の材質からなるカバーと、
前記カバーの開閉を検知し、開閉状態を示す信号を前記制御部に出力する開閉センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、前記カバーが開状態であること示す信号が前記開閉センサから出力された場合、前記Ｙスライダの水平移動をロックする
ことを特徴とする請求項１に記載の薄切片作製装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、薄切片作製装置に関する。

【背景技術】

【0002】

病理研究等の為、生体から切除した検体を顕微鏡観察する場合、検体をパラフィンで包埋処理してから薄切し、更にスライドガラスに貼着し、染色等必要な処理を行なってからカバーガラスを被せ、顕微鏡標本とする作業が行なわれる。この内、検体をパラフィンにより包埋処理する作業は、通常、次のように行なわれる（例えば、特許文献１の「従来の技術」の記載を参照）。

【0003】

まず、予めパラフィンを浸透させた検体をピンセット等により、予め溶融したパラフィンを入れた包埋皿の凹部内に挿入する。次いで、篭状に多数の通孔を有する構造に造られたカセットを包埋皿に被せ、このカセットの上から溶融したパラフィンを注ぎ、カセットの内部に存在するパラフィンと包埋皿内に存在するパラフィンとを一体化する。カセット内にまで溶融したパラフィンを注入したならば、このカセット内と包埋皿内とに存在するパラフィンを別途設けた冷却器で冷却固化し、カセットと包埋皿とを分離する。予め包埋皿の凹部内に注入されていたパラフィンと、後からカセット内に注入されたパラフィンとは、カセットに形成された多数の通孔を通じて一体化している為、包埋皿の凹部内で固化し、内部に検体を包埋したブロック（包埋ブロック）は、カセットの底部に付着した状態で、包埋皿から取り出される。このように、カセットに付着した状態で包埋皿から取り出された包埋ブロックを次いで薄切片作製装置によって薄切し、顕微鏡観察用の標本とする。

【0004】

薄切片作製装置によって包埋ブロックを切削する場合には、薄切片が作製されるとともに、切削屑が発生する。また、包埋ブロックを切削する工程は、一般に、本削りの前工程として所望の検体が露出するまで数十μｍの厚さで繰り返し切削を行う粗削りと、所望の検体が露出した切断面を形成した後に３～５μｍの厚さで再度切削して薄切片を採取する本削りとがある。そして、特に粗削りにおいては、繰り返し切削が行われることで大量の切削屑が発生することとなる。

【0005】

特許文献２には、検体が包埋された包埋ブロックから厚さ３～５μｍ程度の極薄の薄切片を自動的に作製する薄切片作製装置において、切削に伴って発生する切削屑を除去する切削屑除去手段を設けることが開示されている。この薄切片作製装置の切削屑除去手段は、試料台に固定された包埋ブロックを切削するカッターの刃先近傍に開口部が配置された吸引ノズルと、当該吸引ノズルから包埋ブロックを切削した際に生じる切削屑を吸引可能な吸引機とを有する。前記吸引ノズルは、切削屑を効果的に吸引することが可能である一方、カッターの刃先近傍で他の動作を行う際に支障となる。そこで、この薄切片作製装置は、カッターの刃先に近接する吸引位置と、離間する退避位置とで吸引ノズルを進退させる進退手段を備える。そして、粗削りの工程を繰り返し行い、包埋ブロックの切断面に検体が最適な状態で露出したら、次に本削りを行う。本削りを行う前に、切削屑除去手段は吸引が停止され、吸引ノズルが退避位置に退避される。

【0006】

また、特許文献２に記載の薄切片作製装置は、粗削りにおいて生ずる大量の切削屑の問題を解消し、粗削りと本削りを連続的に行うことができる。しかしながら、この薄切片作製装置は、切削屑除去手段に加え、吸引ノズルの進退手段を備えることが必要である。この薄切片作製装置は、粗削りの工程での切削屑が吸引除去されるので、包埋ブロックの切断面に検体が最適な状態で露出したかを自動的に評価するために、切断面画像の取得手段及び判定手段（例えば、特許文献３を参照）を設けることも必要と解される。したがって、特許文献２に記載の薄切片作製装置は、大型で高価なものとなる。

【0007】

特許文献２に記載の薄切片作製装置は、厚さが３～５μｍ程度の極薄の薄切片を自動的に作製するものであるが、特許文献４に例示されるように、包埋ブロックから厚さが数十μｍの切片を作製し、観察等に供する場合もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】実用新案登録第２５０７４４６号公報

【特許文献2】特開２００８－１６４５２２号公報

【特許文献3】特開２００７－２１２２７６号公報

【特許文献4】国際公開第２０１９／０８２２９３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

厚さが数十μｍの薄切片の作製や、本削り前に数十μｍの厚さで切削する粗削りを目的とすれば、薄切片作製装置は、極薄の薄切片を作製可能な精度で試料ホルダ及びカッターの移動を制御する必要はない。したがって、前記目的のための薄切片作製装置は、小型で、低価格で、かつ比較的シンプルな構成の装置となり得ると期待される。しかしながら、従来の比較的シンプルな構成の薄切片作製装置は、切削屑又は必要な薄切片の回収の容易さや安全性などの面で十分満足のいくものでなかった。

【0010】

上記の課題に鑑み、本発明は、１０μｍ～１００μｍ程度の厚みの薄切片を包埋ブロックから作製可能な比較的シンプルな構成の薄切片作製装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る薄切片作製装置は、上面（２ａ）に試料（Ｂ）を保持するワークホルダ（２）と、前記ワークホルダ（２）の下面（２ｂ）に接続され、前記ワークホルダ（２）の上面（２ａ）に直交するＺ軸方向に昇降するＺステージ（５）と、前記試料（Ｂ）における前記ワークホルダ（２）の上面（２ａ）から突出する部分を所定の厚みで薄切り可能なカッター（３）と、前記ワークホルダ（２）の上方で前記ワークホルダ（２）の上面（２ａ）に対して平行に前記カッター（３）を水平移動させるＹスライダ（６）と、上面視において前記ワークホルダ（２）の周囲に配設された堀状の切削片受け部（１１）と、を備え、前記試料（Ｂ）が前記カッター（３）によって薄切りされるときの前記ワークホルダ（２）の下面（２ｂ）の高さは、前記切削片受け部（１１）の周縁（１１ａ，１１ｂ）の上面よりも高いことを特徴とする。

【0012】

本発明のこの態様によれば、カッターによって薄切りされた試料の薄切片がワークホルダから落下して切削片受け部に回収されるので、薄切片を吸引する吸引機等を設けた装置に比べ、装置を簡素化、低コスト化できる。

【0013】

また、本発明に係る薄切片作製装置は、前記Ｚステージ（５）の上昇によって上方に移動する前記試料（Ｂ）の上面を検出するための光学センサ（４）と、前記光学センサ（４）からの出力に基づいて前記Ｚステージ（５）の昇降及び前記Ｙスライダ（６）の水平移動を制御する制御部（７）と、をさらに備え、前記光学センサ（４）は、前記カッター（３）の刃先（３ａ）の高さ又は前記カッター（３）の刃先（３ａ）の高さから所定量低い高さで、前記試料（Ｂ）の上方又は上面を横切る光線（ＬＢ）を投光する投光器（４１）と、前記試料（Ｂ）の上方又は上面を横切った前記光線（ＬＢ）を検出し、検出された当該光線の強度に基づく信号を前記制御部に対して出力する受光器（４２）と、を有し、前記制御部（７）は、前記受光器（４２）から出力される信号に基づいて前記Ｚステージ（５）の昇降を停止するか否かを判断することが好ましい。

【0014】

本発明のこの態様によれば、投光器及び受光器からなる比較的に簡易な構成の光学センサによってＺステージを制御するので、制御のための構成及び処理が簡易なものとなり、装置の低コスト化を図ることができる。

【0015】

また、本発明に係る薄切片作製装置は、前記ワークホルダ（２）、前記Ｚステージ（５）、前記カッター（３）、前記Ｙスライダ（６）、及び前記光学センサ（４）を収容する筐体（８）と、前記筐体（８）の一部に設けられたカバー（８１）であって、当該カバー（８１）の閉状態において前記ワークホルダ（２）及びカッター（３）を外部から視認できる透明又は半透明の材質からなるカバー（８１）と、前記カバー（８１）の開閉を検知し、開閉状態を示す信号を前記制御部（７）に出力する開閉センサ（８２）と、をさらに備え、前記制御部（７）は、前記カバー（８１）が開状態であること示す信号が前記開閉センサ（８２）から出力された場合、前記Ｙスライダ（６）の水平移動をロックすることが好ましい。

【0016】

本発明のこの態様によれば、カバーの開閉を検知するという比較的にシンプルな構成及び制御で作業者の安全性を確保できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、１０μｍ～１００μｍ程度の厚みの薄切片を包埋ブロックから作製可能な比較的シンプルな構成の薄切片作製装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る薄切片作製装置の斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る薄切片作製装置の上面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る薄切片作製装置のＡ－Ａ断面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る薄切片作製装置のワークホルダの斜視図である。

【図5】カセットに固定された検体の包埋ブロックの斜視図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る薄切片作製装置の動作説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

【0020】

図１～図３を参照して、本発明の一実施形態に係る薄切片作製装置を説明する。図１は、薄切片作製装置の斜視図、図２は、薄切片作製装置の上面図、図３は、薄切片作製装置のＡ－Ａ断面図である。

【0021】

図１に示す薄切片作製装置１は、検体Ｓが包埋された包埋ブロック（試料）Ｂから厚さ１０～１００μｍ程度の薄切片を作製する装置である。検体Ｓは、例えば、人体や実験動物等から取り出した臓器などの組織から切除されたものである。包埋ブロックＢは、例えば、本明細書の背景技術の欄（段落０００３）で述べた手順により調製することができ、カセットＣに付着した状態のもの（図５を参照）として得られる。

【0022】

図１～図３に示すように、薄切片作製装置１は、包埋ブロックＢを固定するワークホルダ２と、ワークホルダ２に固定された包埋ブロックＢを切削するカッター３と、ワークホルダ２に固定された包埋ブロックＢを昇降させる（Ｚ軸方向に移動させる）Ｚステージ５と、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って、カッター３を前後方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹスライダ６と、制御部７と、筐体８と、を備える。

【0023】

ワークホルダ２、カッター３、Ｚステージ５、Ｙスライダ６、及び制御部７は、筐体８内に収容されている。筐体８は、筐体本体８０と、透明又は半透明の材質からなるカバー８１を有する。カバー８１は、蝶番８４により開閉可能に筐体本体８０に接続されている。作業室ＷＳの空間は、カバー８１で覆われており、外部からカバー８１越しに目視できる。ワークホルダ２及びカッター３は、作業室ＷＳ内に配置されている。

【0024】

作業室ＷＳ内のワークホルダ２の周囲には、堀状の切削片受け部１１が配設されている。切削片受け部１１は、ワークホルダ２に隣接する内縁１１ａと、ワークホルダ２から遠い側の外縁１１ｂとを有する。包埋ブロックＢがカッター３によって薄切りされるときのワークホルダ２の下面２ｂの高さは、切削片受け部１１の周縁である内縁１１ａ及び外縁１１ｂの上面よりも高い。したがって、切削片受け部１１は、カッター３によって切削された薄切片又は切り屑を受け取ることができる。

【0025】

図１、図２に図示する構成では、切削片受け部１１は、上面視でワークホルダ２の四方（前後左右）を囲む略ロの字型の堀のように設けられている。ワークホルダ２を昇降させるＺステージ５は、ロの字型の切削片受け部１１の内縁１１ａの内側（内径側）に隣接して設けられた昇降口５１を通過して昇降する。なお、切削片受け部１１は、上記のような略ロの字型の堀状に形成する以外にも、図示は省略するが、ワークホルダ２の周囲のうち、少なくともワークホルダ２の前方に隣接する位置に設けられていれば、その他の部分を省略したものであってもよい。またその場合は、切削片受け部１１は、ワークホルダ２の後方にも隣接して設けられることが好ましく、ワークホルダ２の左右方向にも隣接して設けられることがより好ましい。

【0026】

また、作業室ＷＳ内には、Ｚステージ５の上昇によって上方に移動する包埋ブロックＢの上面を検出するための光学センサ４が設けられている。光学センサ４は、光線ＬＢを投光する投光器４１と、光線ＬＢを検出し、検出された当該光線ＬＢの強度に基づく検知信号を制御部７に対して出力する受光器４２とからなる。

【0027】

また、作業室ＷＳ内には、カバー８１の開閉状態を検知するための開閉センサ８２が設けられている。開閉センサ８２は、カバー８１の開閉状態に応じた検知信号を制御部７に出力する。図１～図２に示した具体例では、カバー８１に設けた作動片８３によって開閉センサ８２の被押圧部が押圧されているか否かによって、カバー８１の開閉が検知される構成を示している。しかしながら、開閉センサ８１は、当該具体例に限らず、光学式、電気式、磁気式、又は機械式の公知のセンサを用いて構成することもできる。

【0028】

薄切片作製装置１は、主電源スイッチ７１、入力手段７２、及び表示手段７３を備える。入力手段７２及び表示手段７３は、図１に示すように、薄切片作製装置１の前面に配置されることが好ましい。オペレータは、入力手段７２の操作により、「試料切削開始」等の命令を入力でき、Ｚステージ５及びＹスライダ６の動作パラメータを入力設定できる。

【0029】

次に、図４～図５によりワークホルダ２について詳細に説明する。図４は、薄切片作製装置のワークホルダの斜視図、図５は、カセットに固定された検体の包埋ブロックの斜視図である。ワークホルダ２は、基台２１と、基台２１上に設けられて包埋ブロックＢを固定するためのクランプ２３と、を備える。基台２１の底面に接続されたＺステージ５が昇降することによってワークホルダ２が昇降する。

【0030】

ここで、カセットＣは、包埋ブロックＢの調製時（包埋ブロックＢをカセットＣに付着させる際）の上面を下面（底面）Ｃｔとし、その時の底面（包埋ブロックＢを付着させる面）を上面Ｃｂとするように、包埋ブロックＢの調製時とはその上下面の向きを反転させた状態でワークホルダ２の載置面２４ａに載置される。そして、台部２４の平坦な上面２４ａは、カセットＣの下面Ｃｔを当接させて載置するための載置面２４ａとして機能する。載置面２４ａに載置されたカセットＣは、クランプ２３によって位置決めされて固定される。カセットＣが固定されることによって、カセットＣの上面Ｃｂに付着した包埋ブロックＢは、ワークホルダ２の上面２ａから突出するようにワークホルダ２に固定される。

【0031】

クランプ２３は、台部２４と、台部２４に固定された固定腕２６と、台部２４に設けられた回転軸２９の周りで回動可能な可動腕２７と、固定具２５と、を備える。固定腕２６及び可動腕２７は、図４に示すように、矩形のカセットＣにおける対向する二辺を位置決めできるように設けられる。傾斜壁Ｃｓを前面に有するカセットＣでは、前面及び後面が固定腕２６及び可動腕２７により位置決めされることが好ましい。

【0032】

図４に示す構成では、上面視でコ字型の凹状に形成された当接部を有する固定腕２６がカセットＣの後面と左右面を位置決めし、略直線状に形成された当接部を有する可動腕２７がカセットＣの前面を位置決めするようになっている。矩形のカセットＣは、前後方向が長く左右方向が短いものが多い。そして、カセットＣに付着した包埋ブロックＢの形状又は位置、あるいは包埋ブロックＢに包埋された検体Ｓの形状又は位置によっては、載置面２４ａに載置される矩形のカセットＣの向きを９０度変える方が好ましい場合がある。したがって、固定腕２６及び可動腕２７は、載置面２４ａに載置される矩形のカセットＣの向きを９０度変えても位置決めできるように構成されることが好ましい。しかしながら、クランプ２３は、上面視で二段構造の凹状に形成された固定腕２６がカセットＣの左右面の一方と前後面を位置決めし、可動腕２７がカセットＣの左右面の他方を位置決めすることができるように構成されている。なお、ここでは固定腕２６が上面視で凹状に形成されている場合を説明したが、固定腕２６に代えて可動腕２７を上面視で凹状に形成してもよいし、固定腕２６と可動腕２７の両方を上面視で凹状に形成してもよい。すなわち、固定腕２６及び可動腕２７の少なくともいずれかは上面視で凹状に形成されており、矩形のカセットＣの一辺と、これに隣接する二辺とを位置決めできることが好ましい。

【0033】

固定腕２６及び可動腕２７は、それぞれ、爪部２６ａ及び爪部２７ａを先端に有する。載置面２４ａに載置されたカセットＣを固定するときは、爪部２６ａと爪部２７ａの距離が縮まるように可動腕２７を回動させた上で、固定具２５を締め付ける。これによって、カセットＣの上面Ｃｂに爪部２６ａ及び爪部２７ａが係合し、カセットＣが固定腕２６と可動腕２７により挟持され、固定される。一方、ワークホルダ２にカセットＣを着脱するときは、固定具２５は開放するように操作され、爪部２６ａと爪部２７ａの距離が広がるように可動腕２７は回転軸２９の周りに回動される。なお、図示する構成では、固定腕２６の爪部２６ａは、比較的に幅が狭く長さの長いカセットＣを係合させるための組と、比較的に幅が広く長さが短いカセットＣを係合させるための組との二組が設けられている。

【0034】

人体や実験動物等から取り出した臓器などの組織から切除された検体Ｓが既述の手順で調製されると、パラフィンに検体Ｓが包埋された包埋ブロックＢが得られる。図５に示すように、包埋ブロックＢは、カセットＣの上面Ｃｂに付着している。カセットＣの下面Ｃｔと上面Ｃｂは平行に形成されている。したがって、前記調製においてカセットＣの下面Ｃｔに付着したパラフィンがワークホルダ２に固定される前に除去されることによって、カセットＣは、下面Ｃｔ及び上面Ｃｂが載置面２４ａに平行になるように、ワークホルダ２に固定され得る。

【0035】

包埋ブロックＢがカッター３で薄切りされるときに、ワークホルダ２（基台２１）の下面２ｂの高さが切削片受け部１１の内縁１１ａ及び外縁１１ｂの上面よりも高くなるように構成されている。したがって、カッター３によって薄切りされた試料の切削片は、カッター３によってワークホルダ２から押し出されて落下し、切削片受け部１１に回収される。

【0036】

図３に示すように、基台２１は、Ｚステージ５の最下点において、基台２１に隣接する切削片受け部１１の内縁１１ａよりも上方へ突出し、かつＺステージ５の昇降口５１をほぼ覆うことができるように構成されている。包埋ブロックＢを交換するときなどにカバー３を開けると、切削片受け部１１から切削片が舞い上がる虞がある。これに対して、Ｚステージ５が最下点にあるときにカバー３を開閉するようにすれば、基台２１が昇降口５１をほぼ覆っているので、舞い上がった切削片がＺステージ５の昇降口５１から入り込むことを抑えることができる。

【0037】

次に、図１～図３を参照してカッター３について詳細に説明する。カッター３は、カッターホルダ３０に固定されている。カッターホルダ３０は、カッターホルダ本体３１と、刃押さえ３２と、を有している。カッターホルダ本体３１は、一定の角度に設定された挟持面３１ａを有する。カッター３は、刃先３ａを突出させた状態で、カッターホルダ本体３１の挟持面３１ａと刃押さえ３２とで挟持される。これにより、カッター３は、挟持面３１ａに対応する一定の角度でカッターホルダ３０に固定される。

【0038】

カッターホルダ３０は、カッターホルダ本体３１の接続部３３がＹスライダ６の腕部６１にボルト６２で固定されている。ボルト６２を緩めることにより、Ｙスライダ６の腕部６１に対するカッターホルダ３０の取付け角度を調節することができる。

【0039】

Ｙスライダ６が進退することによって、カッター３は、挟持面３１ａに対応する一定の角度でＺ軸方向に直交する平面に沿って、薄切片作製装置１の前後方向（Ｙ軸方向）に移動する。カッター３が移動する平面は、ワークホルダ２の台部２４の載置面２４ａと平行である。したがって、包埋ブロックＢが付着したカセットＣが、その下面Ｃｔ及び上面Ｃｂが載置面２４ａと平行になるようにワークホルダ２に固定されると、カセットＣの下面Ｃｔ及び上面Ｃｂと平行に包埋ブロックＢが切削された薄切片が得られる。

【0040】

図３において、始動位置Ｐにあるカッター３及びカッターホルダ３０を実線で示し、戻り位置Ｑにあるカッター３及びカッターホルダ３０の一部を破線で示している。カッター３は、始動位置Ｐから前方（＋Ｙ方向）に移動して戻り位置Ｑに到達し、戻り位置Ｑから後方（－Ｙ方向）に移動して始動位置Ｐまで戻る。連続して切削を行う場合、カッター３は、始動位置Ｐと戻り位置Ｑの間でＹ方向に往復動する。始動位置Ｐは、カッター３の刃先３ａ全体がワークホルダ２よりも後方に位置するように設定される。戻り位置Ｑは、刃先３ａ全体がワークホルダ２よりも前方に位置するように設定される。カッター３が始動位置Ｐよりもさらに後退する退避位置を設定するようにしてもよい。

【0041】

カッター３が戻り位置Ｑに到達したとき、又はカッター３が戻り位置Ｑから始動位置Ｐに戻るときに、刃先３ａからカールした切削片が落下することがある。したがって、戻り位置Ｑは、カッター３の少なくとも一部が上面視でワークホルダ２の前方の切削片受け部１１と重なる位置に設定することが好ましい。このようにすることで、切削片受け部１１は、刃先３ａから落下した切削片を回収することができる。

【0042】

また、カールした切削片が戻り位置Ｑ付近で刃先３ａから落下せずに、カッター３が後方に移動することがある。このような場合、カッター３が始動位置Ｐに到達したとき、又はカッター３が始動位置Ｐから再び前方に移動するときに、カールした切削片が刃先３ａから落下することがある。したがって、ワークホルダ２の後方に切削片受け部１１を設ける場合、始動位置Ｐは、カッター３の少なくとも一部が上面視でワークホルダ２の後方の切削片受け部１１と重なる位置に設定することが好ましい。このようにすることで、切削片受け部１１は、刃先３ａから落下した切削片を回収することができる。

【0043】

次に、図１～図３を参照して光学センサ４について詳細に説明する。光学センサ４は、Ｚステージ５の上昇によって上方に移動する包埋ブロックＢの上面を検出するために設けられている。光学センサ４は、具体的には、光線ＬＢを投光する投光器４１と、光線ＬＢを検出する受光器４２と、からなる光電センサである。

【0044】

投光器４１は、ＬＥＤ又は半導体レーザを光源として内蔵してもよいし、別体の光源からの光を光ファイバー等で導光するように構成してもよい。投光器４１は、光源からの光を、径が０．２～１ｍｍ程度になるように絞った平行な光線ＬＢにして出射するスリットを有することが好ましい。投光器４１は、出光状態等の動作状態を示すインジケータとして、発光波長が前記光源と異なるＬＥＤを有してもよい。

【0045】

受光器４２は、フォトダイオード等の受光素子を内蔵している。受光器４２は、入射する光線ＬＢを、径が０．２～１ｍｍ程度になるように絞るためのスリットを有することが好ましい。受光器４１は、入光状態等の動作状態を示すインジケータとして、発光波長が前記光源と異なるＬＥＤを設けてもよい。

【0046】

投光器４１は、ワークホルダ２の上方の基準位置ＳＰ（図３を参照）に、Ｚ軸方向に直交する平面に沿って光線ＬＢを投光するように設けられている。一方、受光器４２は、基準位置ＳＰを通過した光線ＬＢを検出できるように設けられている。基準位置ＳＰは、Ｚステージ５によって上方移動する包埋ブロックＢの上面の少なくとも一部が基準位置ＳＰに到達したときに、受光器４２に入光する光線ＬＢの強度が所定の閾値以下になる位置に設けられる。受光器４２は、光線ＬＢの強度が所定の閾値以下になると、検知信号を出力する。

【0047】

基準位置ＳＰの高さは、カッター３の刃先３ａがワークホルダ２上を通過する高さ、又は当該高さ近傍の高さに設定される。したがって、制御部７は、検知信号の受信をもって、包埋ブロックＢの上面の少なくとも一部がカッター３によって切削可能な高さ、又は切削可能な高さの近傍に到達したと判断できる。

【0048】

また、包埋ブロックＢは、カセットＣの上面Ｃｂの中央領域に付着するように調製されることが多い。したがって、基準位置ＳＰは、ワークホルダ２に固定されるカセットＣの中心のほぼ直上であることが好ましい。

【0049】

投光器４１は、薄切片作製装置１の左右方向（Ｙ軸方向に直交するＸ軸方向）に光線ＬＢを投光することが好ましい。このように光線ＬＢを投光することによって、光線ＬＢがワークホルダ２の固定腕２６及び可動腕２７の上方を避けることができる。万一、固定腕２６及び可動腕２７上に切り屑が残留していても、切り屑による光学センサ４の誤検知を避けることができる。

【0050】

次に、図３～図６を参照して、薄切片作製装置１の操作の具体例を詳細に説明する。図６に示すように、制御部７は、Ｚステージ５及びＹスライダ６のコントローラ、光学センサ４、並びに開閉センサ８２との間で制御信号／検知信号をやり取りできる。

【0051】

オペレータが入力手段７２から「試料着脱」の命令を入力すると、制御部７は、Ｚステージ５のコントローラにＺステージ５を最下点まで降下させるよう命令する。Ｚステージ５のコントローラは、Ｚステージ５が最下点に到達すると、「最下点」を示す信号を制御部７に送信する。「最下点」を示す信号を受信した制御部７は、表示手段７３に「試料着脱可能」を示す情報を表示する。オペレータは、表示手段７３に「試料着脱可能」を示す情報が表示されたら、カバー８１を開く。

【0052】

次いで、オペレータは、クランプ２３の固定具２５を開放するように操作するとともに、爪部２６ａと爪部２７ａの距離が広がるように可動碗２７を回動させる。オペレータは、固定碗２６と可動碗２７の間の載置面２４ａ上に、包埋ブロックＢが付着されたカセットＣを載置する。このとき、カセットＣが図５に示すように傾斜壁Ｃｓを前面に有する場合、通常、カセットＣの前後面がクランプ２３の固定腕２６及び可動腕２７により位置決めされて、固定されるようにする。なお、図４に示したワークホルダ２のクランプ２３は、矩形のカセットＣの左右面を固定腕２６及び可動腕２７により位置決めし、固定することもできる。したがって、オペレータは、包埋ブロックＢ内の検体Ｓの包埋状態等によって、カセットＣの左右面がクランプ２３の固定腕２６及び可動腕２７により位置決めされるようにすることもできる。

【0053】

次いで、オペレータは、爪部２６ａと爪部２７ａの距離が縮まるように可動碗２７を回動させ、その後、固定具２５を締め付ける。オペレータが固定具２５を締め付けると、カセットＣの上面Ｃｂに爪部２６ａ及び爪部２７ａが係合し、カセットＣが固定腕２６と可動腕２７により挟持され、固定される。これによって、包埋ブロックＢは、ワークホルダ２の上面２ａから突出するように固定される。なお、カセットＣの下面Ｃｔに付着したパラフィンが事前に除去されていれば、カセットＣは、下面Ｃｔ及び上面Ｃｂが載置面２４ａに平行になるように、ワークホルダ２に固定される。

【0054】

ワークホルダ２への包埋ブロックＢの固定後、オペレータがカバー８１を完全に閉じると、カバー８１の閉状態を示す信号が開閉センサ８２から制御部７に出力される。カバー８１の閉状態を示す信号を受信した制御部７は、「試料切削開始」の命令の入力を許可する。これによってＹスライダ６の水平移動のロックが解除される。カバー８１の開閉状態に応じて動作するロック機構をＹスライダ６に設けることが好ましい。当該ロック機構がＹスライダ６に設けられている場合、カバー８１の閉状態を示す信号を受信した制御部７はロック機構の解除も行う。

【0055】

オペレータは、入力手段７２から入力したＺステージ５及びＹスライダ６の動作パラメータを入力する。入力された動作パラメータは、制御部７のメモリに記憶される。動作パラメータを入力せずに、予めメモリに記憶されている動作パラメータを用いることもできる。次いで、オペレータが入力手段７２から「試料切削開始」の命令を入力すると、制御部７は、記憶された動作パラメータをＺステージ５及びＹスライダ６のコントローラに逐次送信する。

【0056】

動作パラメータを受信したＺステージ５のコントローラは、Ｚステージ５が最下点に位置する場合、「最下点」を示す信号を制御部７に送信する。「最下点」を示す信号を受信した制御部７は、Ｚステージ５のコントローラに、Ｚステージを所定の速度で上昇させるよう命令する。Ｚステージ５のコントローラは、ステッピングモータ等の駆動手段を動作させることによって、Ｚステージを所定の速度で上昇させる。Ｚステージ５が最下点に位置していない場合については、後述する。

【0057】

次に、制御部７は、光学センサ４の受光器４２から検知信号を受信すると、包埋ブロックＢの上面の少なくとも一部が基準位置ＳＰに到達したと判断する。そして、制御部７は、Ｚステージ５のコントローラに、Ｚステージ５の上昇を停止させるよう命令する。

【0058】

この後のカッター３による切削では、カッター３が所定回数空を切る動作（「空振り動作」）をした後に包埋ブロックＢを切削することが好ましい。このようにすることにより、オペレータは、ワークホルダ２上の包埋ブロックＢに対するカッター３の動作をカバー８１越しに確認できる。そして、万一カッター３の動作に問題がある場合は、オペレータが緊急停止操作を行うことにより、試料を無駄にしたり損傷させたりすることが避けられる。

【0059】

基準位置ＳＰの高さは、刃先３ａが通過する高さから下方にオフセットされることが好ましい。しかしながら、空振り動作の回数が多すぎると時間を浪費することになるため、その場合のオフセット量は、光学センサ４の検出能及び光線ＬＢの径、空振り動作の回数も考慮して、１ｍｍ程度以下に設定するとよい。

【0060】

Ｚステージ５のコントローラは、Ｚステージ５の上昇を停止させた後、「切削可能」を示す信号を制御部７に送信する。制御部７は、「切削可能」を示す信号を受信すると、Ｚステージ５のコントローラ及びＹスライダ６のコントローラに、予め設定された動作パラメータ、及び「動作開始」の命令を送信する。Ｚステージ５のコントローラに送信される動作パラメータは、１切削毎のＺステージ５の上昇量と、切削回数を含む。Ｙスライダ６のコントローラに送信される動作パラメータは、少なくとも切削回数を含む。当該上昇量は、始動位置Ｐからのカッター３の前方への移動直前にＺステージ５が上昇する量である。

【0061】

カッター３が戻り位置Ｑから後方へ移動するときは、包埋ブロックＢの上面がカッター３の下面よりも下方にあることが好ましい。すなわち、カッター３が後方へ移動する直前に、Ｚステージ５が所定量降下することが好ましい。このように、Ｚステージの移動を制御することによって、後方へ移動するカッター３の下面による包埋ブロックＢの上面の損傷を防止できる。カッター３が後方へ移動する直前のＺステージの降下量は、上昇量よりも小さい値に設定される。例えば、降下量は、上昇量の１／２に設定される。降下量が設定されている場合、切削片の厚みに対応する包埋ブロックＢの上面の正味の上昇量は、Ｚステージ５の上昇量と降下量の差分となる。降下量は、上昇量に応じて自動設定されるようにしてもよいし、上昇量とは別に設定できるようにしてもよい。

【0062】

カッター３は、始動位置Ｐと戻り位置Ｑとの間で切削回数の往復動が終了すると、始動位置Ｐで停止する。そして、Ｙスライダ６のコントローラは、「切削終了」を示す信号を制御部７に送信する。「切削終了」を示す信号を受信した制御部７は、表示手段７３に「切削終了」を示す情報を表示する。

【0063】

オペレータが入力手段７２から「試料切削開始」の命令を入力した時点で、Ｚステージ５が最下点に位置していない場合について説明する。このような場合には、包埋ブロックＢの上面が基準高さより高い場合と、基準高さより低い場合がある。

【0064】

包埋ブロックＢの上面が基準高さより高い場合、包埋ブロックＢが光学センサ４の光線ＬＢを遮蔽しているので、受光器４２から検知信号が出力される。制御部７は、Ｚステージ５のコントローラにＺステージ５の降下させるよう命令する。検知信号が受光器４２から出力されなくなったら、制御部７は、Ｚステージ５のコントローラにＺステージ５の降下を停止させ、上昇させるよう命令する。受光器４２から再び検知信号が出力されたら、制御部７は、Ｚステージ５のコントローラにＺステージ５の上昇を停止させるよう命令する。これによって、包埋ブロックＢの上面の少なくとも一部が基準位置ＳＰに到達する。この後のカッター３による切削は、上述のとおり行われる。

【0065】

包埋ブロックＢの上面が基準高さより低い場合、受光器４２から検知信号が出力されていない。制御部７は、Ｚステージ５のコントローラにＺステージ５を上昇させるよう命令する。受光器４２から検知信号が出力されたら、制御部７は、Ｚステージ５のコントローラにＺステージ５の上昇を停止させるよう命令する。これによって、包埋ブロックＢの上面の少なくとも一部が基準位置ＳＰに到達する。この後のカッター３による切削は、上述のとおり行われる。

【0066】

ワークホルダ２から包埋ブロックＢを回収するために、入力手段７２から「試料着脱」の命令をオペレータが入力すると、制御部７は、Ｚステージ５のコントローラにＺステージ５を最下点まで降下させるよう命令する。Ｚステージ５のコントローラは、Ｚステージ５が最下点に到達すると、「最下点」を示す信号を制御部７に送信する。「最下点」を示す信号を受信した制御部７は、表示手段７３に「試料着脱可能」を示す情報を表示する。

【0067】

表示手段７３に「試料着脱可能」を示す情報が表示されたら、オペレータは、カバー８１を開いてワークホルダ２から包埋ブロックＢを回収することができる。オペレータがカバー８１を開くと、制御部７は「試料切削開始」の命令の入力を不許可／無効にする。これによってＹスライダ６の水平移動がロックされる。次いで、オペレータは、クランプ２３の固定具２５を開放するように操作するとともに、爪部２６ａと爪部２７ａの距離が広がるように可動碗２７を回動させる。これによりクランプ２３から解放された包埋ブロックＢを回収する。

【0068】

ワークホルダ２から包埋ブロックＢを回収せず、同じ試料を再び切削する場合について説明する。カバー８１が完全に閉じられていると、制御部７は、カバー８１の閉状態を示す信号を受信し、「試料切削開始」の命令の入力を許可する。これによってＹスライダ６の水平移動のロックが解除される。ロック機構がＹスライダ６に設けられている場合、カバー８１の閉状態を示す信号を受信した制御部７は、当該ロック機構の解除も行う。

【0069】

オペレータは、入力手段７２からＺステージ５及びＹスライダ６の動作パラメータを入力する。入力した動作パラメータは、制御部７のメモリに記憶される。動作パラメータを入力せずに、予めメモリに記憶されている動作パラメータを用いることもできる。次いで、オペレータが入力手段７２から「試料切削開始」の命令を入力すると、制御部７は、記憶された動作パラメータをＺステージ５及びＹスライダ６のコントローラに逐次送信する。

【0070】

この場合、オペレータが入力手段７２から「試料切削開始」の命令を入力した時点で、Ｚステージ５が最下点に位置していない場合に該当する。したがって、上述したように操作することにより、包埋ブロックＢの上面の少なくとも一部が基準位置ＳＰに到達するようになる。この後のカッター３による切削は、上述のとおり行われる。

【0071】

Ｚステージ５は、数十μｍの昇降を１０％以下程度の誤差で行えることが好ましい。例えば、Ｚステージ５は、１ｍｍ以上の昇降のための粗動機構と、１ｍｍ以下の昇降のための微動機構とを備え、それぞれが１０％以下の誤差で昇降を行えることが好ましい。Ｚステージ５が当該粗動機構及び微動機構を備える場合、例えば、基準位置ＳＰ±１ｍｍまでの昇降は粗動機構を用い、基準位置ＳＰ±１ｍｍ以内の移動は微動機構を用いることができる。粗動機構及び微動機構は、精度及び移動範囲の異なるステッピングモータ又はサーボモータの組合せ、あるいはステッピングモータ又はサーボモータと圧電アクチュエータの組合せで構成することができる。

【0072】

Ｙスライダ６は、ステッピングモータ又はサーボモータ駆動されるものが採用される。Ｙスライダ６は、包埋ブロックＢを押し切る押圧力をカッター３に付与でき、かつ数十ｃｍ程度の範囲を１０％以下程度の誤差でスライド移動できることが好ましい。

【0073】

カッター３の移動範囲に応じてカッター３の移動速度を変更するように、Ｙスライダ６の動作パラメータを設定できる構成としてもよい。例えば、カッター３が包埋ブロックＢを切り進めているときの移動速度よりも、切り進めた後の移動速度を速くするようにしてもよい。これにより切削時間を短縮でき、またカッター３からの切削片の離脱を促進できる。

【0074】

切削片受け部１１は、着脱自在であることが好ましい。切削片受け部１１は、帯電しないように金属等の導電性材料で形成されているか、表面が導電性材料で被覆されていることが好ましい。

【0075】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0076】

１ 薄切片作製装置
２ ワークホルダ
２ａ 上面
２ｂ 下面
３ カッター
３ａ 刃先
４ 光学センサ
５ Ｚステージ
６ Ｙスライダ
７ 制御部
８ 筐体
１１ 切削片受け部
１１ａ 内縁（周縁）
１１ｂ 外縁（周縁）
２１ 基台
２３ クランプ
２４ 台部
２４ａ 載置面
２５ 固定具
２６ 固定腕
２６ａ，２７ａ 爪部
２７ 可動腕
２９ 回転軸
３０ カッターホルダ
３１ カッターホルダ本体
３１ａ 挟持面
３２ 刃押さえ
３３ 接続部
４１ 投光器
４２ 受光器
５１ 昇降口
６１ 腕部
６２ ボルト
７１ 主電源スイッチ
７２ 入力手段
７３ 表示手段
８０ 筐体本体
８１ カバー
８２ 開閉センサ
８３ 作動片
８４ 蝶番
Ｂ 包埋ブロック（試料）
Ｃ カセット
Ｃｂ 上面
Ｃｔ 下面（底面）
Ｃｓ 傾斜壁
ＬＢ 光線
Ｓ 検体
ＳＰ 基準位置
ＷＳ 作業室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】