JP6245552B2 - 薄切片作製装置、及び薄切片作製方法 - Google Patents
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Description
近年、この薄切片を作製する作業を自動で行うことができる薄切片作製装置が提供されはじめている。このような薄切片作製装置は、切削刃及び包埋ブロックを所定の送り方向に相対移動させ、包埋ブロックを数μm(例えば、3μm〜5μm)の厚みで切削することで、薄切片を製作する。
上記の薄切片作製装置で処理する包埋ブロックは、上述の面出し済みの包埋ブロックと未切削の包埋ブロックとの2種類がある。上記の薄切片作製装置は、面出し済みの包埋ブロックを処理する場合は、包埋ブロック端面の傾きを測定して、薄切片作成装置の切削面と平行になるように調整する、面合わせが必要となる。
この切削面の面合わせを行う技術としては、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。この特許文献1に記載の技術では、センサーを用いて包埋ブロックの3つの角の位置を検出し、この3つの位置に基づいて切削面の面合わせを行っている。
未切削のブロックの面出しを自動で行う技術としては、特許文献2に記載の技術がある。この特許文献2に記載の技術では、切削するごとにブロック端面を撮像し、露出した組織の面積の変化に基づいて面出しを行なっている。
また、特許文献2では、例えば、断面が切削面に対して傾いている場合には、適切な面出しを行うことができない。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態による薄切片作製装置1の一例を示すブロック図である。
また、図2は、本実施形態における包埋ブロックBの一例を示す斜視図である。
この薄切片作製装置1は、図2に示すような包埋ブロックBを、仮想平面Hに沿って包埋ブロックBと相対的に移動する切削刃3で切削して薄切片を切り出す装置である。例えば、薄切片作製装置1は、生体試料SがパラフィンPに包埋された包埋ブロックBを粗削りし、面出しした後に、包埋ブロックBを本切削することで薄切片(例えば、3μm〜5μmの厚さの薄切片)を作製する。ここで、「面出し」とは、例えば、生体試料Sの組織の薄切すべき断面を包埋ブロックBの表面に露出させることである。また、「粗削り」とは、面出しを行うために厚めに(粗く)切削することである。
このカセットKは、耐薬品性を有する樹脂等により箱状に形成されたものであり、包埋ブロックBを固定する固定台としての役割を果している。カセットKの一側面は、下方に面が向いた傾斜面となっており、この傾斜面には、包埋ブロックBの作製日、生体試料Sの各種データ等を含む図示しないIDデータが記録されている。そのため、包埋ブロックBは、このカセットKのIDデータを読み取ることで、包埋ブロックBの品質管理を行うことが可能となっている。
台部2は、包埋ブロックBが載置されるブロックホルダ13(支持部)を有する支持台10と、回動機構部11と、仮想平面Hに直交するZ軸方向に支持台10を移動させる移動機構部12とを有している。また、この台部2は、落射照明部4の光軸L1上に配置されている。
ブロックホルダ13は、支持台10の先端に配置され、包埋ブロックB及びカセットKを支持台10に固定する支持部である。
移動機構部12は、回動機構部11及び支持台10をZ軸方向に移動させるものであり、回動機構部11と同様にコントロールユニット5からの指示に基づいて作動する。
この切削刃移動機構部15は、コントロールユニット5からの指示を受けて作動するようになっており、移動速度(切削速度)や切削タイミング等が制御される。
ハーフミラー22は、面光源21からの平行光を支持台10上の包埋ブロックBの表面に向かうように反射させるとともに包埋ブロックBからの反射光を透過させる。
なお、以下では、落射照明部4の照明光下(同軸落射照明下)で撮像された包埋ブロックBの画像(又は画像データ)を落射照明画像(又は落射照明画像データ)と呼ぶものとする。
表示部32は、例えば、液晶表示装置などのモニターであり、撮像部30が撮像した画像やその画像に処理を施した画像、及び、薄切片作製装置1の各種画面、設定画面、情報入力画面などを表示する。
コントロールユニット5は、例えば、包埋ブロックB又は生体試料Sの切削面と、切削刃3の仮想平面Hとが平行になるように、包埋ブロックBを配置する面合わせ処理を実行する。なお、本実施形態では、包埋ブロックBが予め粗削りがされており、コントロールユニット5が、包埋ブロックBの粗削り面と、切削刃3の仮想平面Hとが平行になるように、面合わせ処理(又は面出し処理)を実行する場合について説明する。ここで、「面合わせ」とは、例えば、包埋ブロックBの端面が切削面と並行になるように傾きを調整し切削することである。
また、コントロールユニット5は、高さ変更部51、傾斜角変更部52、法線ベクトル算出部53、傾斜推定部54、及び傾斜補正部55を備えている。
傾斜角変更部52は、包埋ブロックBを固定するブロックホルダ13の傾き及び支持台10の傾きを変更する。すなわち、傾斜角変更部52は、回動機構部11(Y軸回動機構部11a及びX軸回動機構部11b)を制御して、ブロックホルダ13の傾き及び支持台10の傾きを変更する。
また、上述の仮想平面Hに沿って切削した切削面とは、粗削り面に対して新たに切削刃3により切削した断面のことである。また、非切削面(未切削面)とは、本装置でまだ切削していない断面のことであり、粗削り面は、非切削面(未切削面)に含まれる。
図3は、本実施形態における包埋ブロックBの落射照明画像の一例を示す第1の図である。
この図において、画像G1は、包埋ブロックBの落射照明画像であり、輝度の高いエリア(範囲)A1が、切削面を示している。なお、画像G1においてエリアA1に比べて、輝度の低い部分は、粗削り面における非切削面(未切削面)に対応する。
傾斜推定部54は、撮像部30から画像を取得した落射照明画像の輝度の変化に基づいて、切削面と非切削面の境界線を検出し、後述する法線ベクトル算出部53に、この境界線に対する法線ベクトルを算出させる。
傾斜推定部54は、法線ベクトル算出部53が算出した法線ベクトルの方向を傾きの方向として推定する。
図4は、本実施形態における包埋ブロックBの落射照明画像の一例を示す第1の図である。
この図において、画像G2は、図3に示す画像G1の状態から所定量だけ切削した包埋ブロックBの落射照明画像であり、輝度の高いエリア(範囲)A2が、切削面を示している。なお、画像G2では、切削面のエリアA2が、画像G1のエリアA1に比べて、広くなっていることを示している。
このように、傾斜推定部54は、例えば、境界線の法線ベクトルに基づいて、傾きの方向を推定するとともに、仮想平面Hに直交する方向に所定量(厚さΔTs)だけ仮想平面Hを移動させて切削した際の境界線の移動量と所定量とに基づいて、傾きの量(傾斜角)を推定する。
なお、法線ベクトル算出部53は、法線ベクトルとして、平均法線ベクトルを算出してもよい。例えば、境界線が曲線である場合には、法線ベクトル算出部53は、平均法線ベクトルを算出することにより、1つの方向を算出することができる。
また、法線ベクトル算出部53は、境界線の両端(包埋ブロックBの端と境界線との接点)を通る直線(例えば、図6の境界線BL1、及び図7の境界線BL2のような直線)を生成し、生成した直線に対する法線ベクトルを、境界線の法線ベクトルとして算出してもよい。
ここでは、まず、傾斜推定部54による粗削り面の傾きの方向を推定する処理について説明する。
図5は、第1の実施形態における粗削り済みの包埋ブロックBを切削する一例を示す断面図である。
この図において、包埋ブロックBは、粗削り面PM1を上にしてカセットK上に固定されており、切削刃3が、仮想平面Hに沿って包埋ブロックBと相対的に移動して、包埋ブロックBの粗削り面PM1を切削する様子を示している。このように、切削刃3が、包埋ブロックBを切削した後に、落射照明部4が落射照明を照射した場合に、包埋ブロックBは、撮像部30から図6に示すように観察される。
図6において、包埋ブロックBは、図5に示す仮想平面Hに沿って切削された切削面M1が明るくなり、非切削面NM1が暗くなる。傾斜推定部54は、このような状態の包埋ブロックBを撮像部30が撮像した画像データを、撮像部30から取得し、取得した落射照明画像の輝度変化に基づいて、切削面M1と非切削面NM1との境界線BL1を検出する。なお、ここでの切削面M1と非切削面NM1との境界線BL1は、パラフィンPの切削面と非切削面との境界線である。
また、法線ベクトル算出部53は、境界線BL1の法線ベクトルV1を算出して、傾斜推定部54に出力する。傾斜推定部54は、法線ベクトル算出部53が算出した法線ベクトルV1に基づいて、包埋ブロックBにおける粗削り面PM1の傾きの向きを推定する。具体的には、傾斜推定部54は、法線ベクトル算出部53が算出した法線ベクトルV1の向きを粗削り面PM1の傾きの向きとして推定(判定)する。
図7において、包埋ブロックBは、粗削り面PM1が切削された切削面M2が明るくなり、非切削面NM2が暗くなる。なお、図7では、粗削り面PM1の傾きの向きが、包埋ブロックBの斜め方向であり、傾斜推定部54は、切削面M2と非切削面NM2との境界線BL2を検出する。また、傾斜推定部54は、法線ベクトル算出部53が算出した境界線BL2の法線ベクトルV2の向きを粗削り面PM1の傾きの向きとして推定(判定)する。
<粗削り面における傾きの量(傾斜角)の推定処理>
図8は、本実施形態における包埋ブロックBの傾斜角の検出例を示す図である。
図8(a)は、図5と同様に、粗削り面PM1を上にしてカセットK上に固定された包埋ブロックBの断面図を示している。また、図8(a)では、切削刃3が仮想平面H1に沿って包埋ブロックBの粗削り面PM1を切削した後、Z方向に切削刃3を所定量(厚さΔTs)たけ送り出して、切削刃3が仮想平面H2に沿って包埋ブロックBの粗削り面PM1を切削した様子を示している。
図8において、境界線BL3は、切削刃3が仮想平面H1に沿って包埋ブロックBの粗削り面PM1を切削した後におけるパラフィンPの切削面と非切削面との境界線(前回の切削した際の境界線)を示している。また、境界線BL4は、切削刃3が仮想平面H2に沿って包埋ブロックBの粗削り面PM1を切削した後におけるパラフィンPの切削面M3と非切削面NM3との境界線(今回の切削した際の境界線)を示している。
傾斜角θ=tan−1(厚さΔTs/境界線の移動量ΔBL) ・・・ 式(1)
<薄切片作製処理の動作手順>
図9は、本実施形態における薄切片作製装置1の動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、包埋ブロックBは、台部2の支持台10上にブロックホルダ13を介してセットされ、薄切片作製装置1は、回動機構部11を初期状態(X=0、Y=0)にして、支持台10を水平にした状態において薄切片作製処理を開始する。なお、包埋ブロックBは、予めある程度の粗削りされている状態である。また、薄切片作製装置1は、不図示のセンサーにより、包埋ブロックBの最も高い位置(Z軸方向の高さ)を予め測定しているものとする。
このように、傾斜推定部54は、例えば、境界線の法線ベクトルに基づいて、傾きの方向を推定するとともに、仮想平面Hに直交する方向に所定量(厚さΔTs)だけ仮想平面Hを移動させて切削した際の境界線の移動量ΔBLと所定量(厚さΔTs)とに基づいて、傾きの量(傾斜角θ)を推定する。
ステップS113の処理が終了後に、薄切片作製装置1は、薄切片作製処理を終了する。
これにより、本実施形態における薄切片作製装置1は、切削面と非切削面との境界線に基づいて包埋ブロックBの傾斜情報を推定することができるので、例えば、センサーによる包埋ブロックBの位置検出を必要とせずに切削面の面合わせ(面合わせ処理)を行うことができるとともに、適切な断面の薄切片を作製することができる。また、本実施形態における薄切片作製装置1は、例えば、包埋ブロックBに包埋されている生体試料Sの組織の断面が、切削面に対して傾いている場合においても適切に面出しができ、適切な断面の薄切片を作製することができる。
これにより、本実施形態における薄切片作製装置1は、簡易な手段により、適切に傾斜情報としての傾きの方向及び傾きの量(傾斜角)を推定することができる。
これにより、本実施形態における薄切片作製装置1は、簡易な手段により、境界線の移動量を算出することができるとともに、適切に傾きの量を算出することができる。
これにより、傾斜推定部54は、例えば、境界線が曲線である場合にも、適切に傾斜情報(傾きの方向及び傾きの量(傾斜角))を推定することができる。
これにより、本実施形態における薄切片作製装置1は、適切に切削面の面合わせ(面合わせ処理)を実行することができる。そのため、本実施形態における薄切片作製装置1は、適切な断面の薄切片を作製することができる。
これにより、本実施形態における薄切片作製装置1は、例えば、作業者によって予め切削された粗削り面に対して、適切に面合わせ処理を実行することができるので、粗削り面に基づく適切な断面の薄切片を作製することができる。
これにより、撮像部30が撮像した画像に基づいて境界線するので、落射照明部4は、画像処理により境界線を正確に検出することができる。そのため、本実施形態の薄切片作製装置1は、適切に面合わせ処理を実行することができる。また、本実施形態の薄切片作製装置1は、適切な断面の薄切片を作製することができる。
これにより、本実施形態における薄切片作製方法は、薄切片作製装置1と同様に、例えば、センサーによる包埋ブロックBの位置検出を必要とせずに切削面の面合わせ(面合わせ処理)を行うことができるとともに、適切な断面の薄切片を作製することができる。
[第2の実施形態]
上述した第1の実施形態では、粗削り面の傾斜情報を推定し、推定した粗削り面の傾斜情報に基づいて、包埋ブロックBの傾きを補正する面合わせ処理について説明したが、本実施形態では、生体試料Sの所定の断面の傾斜情報を推定し、推定した生体試料Sの所定の断面の傾斜情報に基づいて、包埋ブロックBの傾きを補正する場合について説明する。なお、本実施形態では、生体試料Sの所定の断面が、生体試料Sの表面である場合について説明する。
本実施形態では、境界線には、生体試料Sの切削面と非切削面との境界線が含まれ、包埋ブロックBの所定の断面には、生体試料Sの所定の断面(例えば、生体試料Sの表面)が含まれる。また、本実施形態における傾斜補正部55は、傾斜情報(生体試料Sの傾きの方向と、傾きの量(傾斜角))に基づいて、生体試料Sの所定の断面と、仮想平面Hとが平行になるように、包埋ブロックBの傾きを補正する。
ここでは、まず、傾斜推定部54による生体試料Sの傾きの方向を推定する処理について説明する。
本実施形態における傾斜推定部54は、撮像部30が撮像した落射照明画像における輝度の変化により、生体試料Sの切削面と非切削面との境界線を検出し、法線ベクトル算出部53が、検出した境界線の法線ベクトルを算出する。そして、傾斜推定部54は、法線ベクトル算出部53が算出した法線ベクトルの方向を、生体試料Sの傾きの方向として推定する。
<生体試料Sにおける傾きの量(傾斜角)の推定処理>
図10は、本実施形態における生体試料Sの傾斜角の検出例を示す図である。
図10(a)は、カセットK上に固定され、生体試料Sが露出するまで切削された包埋ブロックBの断面図を示している。また、図10(a)では、切削刃3が仮想平面H3に沿って包埋ブロックBを切削した後、Z方向に切削刃3を所定量(厚さΔTs)たけ送り出して、切削刃3が仮想平面H4に沿って包埋ブロックBを切削した様子を示している。
図10において、境界線BL5は、切削刃3が仮想平面H3に沿って包埋ブロックBを切削した後における生体試料Sの切削面SM1と非切削面NSM1との境界線(今回の切削した際の境界線)を示している。また、境界線BL6は、切削刃3が仮想平面H4に沿って包埋ブロックBを切削した後における生体試料Sの切削面と非切削面との境界線(次回に切削する際の境界線)を示している。
<薄切片作製処理の動作手順>
図11は、本実施形態における薄切片作製装置1の動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、包埋ブロックBは、台部2の支持台10上にブロックホルダ13を解してセットされ、薄切片作製装置1は、回動機構部11を初期状態(X=0、Y=0)にして、支持台10を水平にした状態において薄切片作製処理を開始する。なお、包埋ブロックBは、例えば、予め粗削りされていない状態である。
次に、コントロールユニット5の傾斜推定部54は、画像内の生体試料Sの切削面と非切削面との境界線を検出する(ステップS204)。傾斜推定部54は、撮像部30から落射照明画像を取得し、取得した落射照明画像の輝度に基づいて、生体試料Sの切削面(露出面)と非切削面(非露出面)との境界線を検出する。
次に、ステップS210において、傾斜推定部54は、生体試料Sの傾きの方向と、傾きの量(傾斜角θ)を算出する。具体的に、傾斜推定部54は、ステップS205において法線ベクトル算出部53が算出した法線ベクトルに基づいて、生体試料Sの傾きの方向を算出する。また、傾斜推定部54は、ステップS209において算出した境界線の移動量ΔBLと、厚さΔTsとに基づいて、上述した式(1)を利用して、生体試料Sの傾きの量(傾斜角θ)を算出する。
ステップS213の処理が終了後に、薄切片作製装置1は、薄切片作製処理を終了する。
これにより、本実施形態における薄切片作製装置1は、例えば、包埋ブロックの切削面が検査又は観察のために適切な生体試料の断面と一致しない場合であっても、適切に切削面の面合わせ(面出し処理)を行うことができる。よって、本実施形態における薄切片作製装置1は、適切な断面の薄切片を作製することができる。
[第3の実施形態]
本実施形態では、上述した第1の実施形態による面合わせ処理と、第2の実施形態による面出し処理とを選択して実施する場合について説明する。すなわち、本実施形態における薄切片作製装置1は、包埋ブロックBに面出し(粗削り)が行われている場合には、粗削り面の傾斜情報に基づいて、包埋ブロックBの傾きを補正する面合わせ処理を実行する。また、本実施形態における薄切片作製装置1は、包埋ブロックBに面出しが行われていない場合には、生体試料Sの所定の断面の傾斜情報に基づいて、包埋ブロックBの傾きを補正する。
図12において、薄切片作製装置1は、台部2、切削刃3、落射照明部4、コントロールユニット5a、撮像部30、入力部31、及び表示部32を備えている。また、コントロールユニット5aは、高さ変更部51、傾斜角変更部52、法線ベクトル算出部53、傾斜推定部54、傾斜補正部55、及び補正指定情報取得部56を備えている。
なお、この図において、図1に示す構成と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
具体的には、補正指定情報取得部56が、包埋ブロックBに面出し(粗削り)が行われていることを示す情報を補正指定情報として取得した場合に、傾斜推定部54は、第1の実施形態において説明したように、パラフィンPの切削面と非切削面との境界線に基づいて、粗削り面の傾斜情報を推定する。そして、傾斜補正部55は、第1の実施形態において説明したように、傾斜推定部54が推定した粗削り面の傾斜情報に基づいて、包埋ブロックBの傾きを補正する、すなわち、傾斜補正部55は、粗削り面と仮想平面Hとが平行になるように、包埋ブロックBの傾きを補正する。
<薄切片作製処理の動作手順>
図13は、本実施形態における薄切片作製装置1の動作の一例を示すフローチャートである。
この図において、包埋ブロックBは、台部2の支持台10上にブロックホルダ13を解してセットされ、薄切片作製装置1は、回動機構部11を初期状態(X=0、Y=0)にして、支持台10を水平にした状態において薄切片作製処理を開始する。なお、本実施形態では、包埋ブロックBは、予め面出し(粗削り)されている状態と、予め面出し(粗削り)されていない状態とがあり、作業者によって、入力部31を介して、予め面出し(粗削り)されているか否かが指定される。
これにより、本実施形態における薄切片作製装置1は、包埋ブロックBの状態に応じて、適切に切削面の面合わせ(面合わせ処理)を実行することができる。
例えば、法線ベクトル算出部53は、図14に示すように、延長法線ベクトルに基づいて、境界線の法線ベクトルを算出してもよい。
この図において、境界線BL7は、切削刃3が仮想平面Hに沿って、N回目に包埋ブロックBを切削した後における生体試料Sの切削面SM2と非切削面NSM2との境界線(N回目に切削した際の境界線)を示している。ここでは、カセットK上に包埋ブロックBが固定され、切削面SM2は、生体試料Sの組織面であり、非切削面NSM2は、パラフィンPである。
また、境界線BL8は、切削刃3が仮想平面Hに沿って、N+m回目に包埋ブロックBを切削した後における生体試料Sの切削面と非切削面との境界線(N+m回目に切削する際の境界線)を示している。
この図に示すような場合に、法線ベクトル算出部53は、境界線BL7の法線ベクトルをN+m回目の境界線BL8まで延長した延長法線ベクトルの最大の延長法線ベクトルV3を境界線の法線ベクトルとして算出してもよい。すなわち、境界線の法線ベクトルは、境界線の移動量を大きさとした境界線の法線方向のベクトルのうち、大きさが最大のベクトルであってもよい。この場合、傾斜推定部54は、最大の延長法線ベクトルV3に基づいて、生体試料Sの傾きの方向及び傾きの量(傾斜角)を推定する。これにより、傾斜推定部54は、例えば、境界線が曲線である場合にも(図14に示すように境界線が円であっても)、適切に傾斜情報(傾きの方向及び傾きの量(傾斜角))を推定することができる。
また、図14に示す例では、第2の実施形態に適用する場合について説明したが、第1の実施形態に、同様に適用してもよい。
また、例えば、薄切片作製装置1が、照明部として、上述の落射照明部4と拡散光照明部(不図示)とを備え、照射部は、落射照明光と拡散光(通常照明光)とを切り替えて包埋ブロックに照射した場合に、図15及び図16に示すような画像が撮像される。
図15は、本実施形態における包埋ブロックの拡散光照明画像の一例を示す図である。
この図において、画像G3は、包埋ブロックBに拡散光(通常照明光)を照射して撮像された拡散光照明画像(通常照明画像)を示している。この画像G3では、拡散光が照射されているため、包埋ブロックB内部の生体試料S(組織)の輪郭(外形線)を判定可能であり、エリアA3は、生体試料Sの輪郭(外形線)を示している。傾斜推定部54は、画像G3のような拡散光照明画像において、例えば、輝度の変化に基づいて、生体試料Sの外形線を抽出する。
この図において、画像G4は、図15において拡散光照明画像が撮像された同一の包埋ブロックBに落射照明光を照射して撮像された落射明画像(通常照明画像)を示している。この画像G4では、エリアA3がパラフィンPに包埋された生体試料Sの輪郭(外形線)を示しており、境界線BL9が生体試料Sの切削面(露出面)と非切削面(非露出面)との境界線を示している。この場合、傾斜推定部54は、撮像部30から取得した落射照明画像の輝度の変化に基づいて、切削面と非切削面の境界線BL9を検出する。
図15及び図16に示すように、落射照明光と、拡散光とを切り替えて包埋ブロックBに照射して画像を撮像することにより、例えば、法線ベクトル算出部53は、図17に示すように、延長法線ベクトルに基づいて、境界線の法線ベクトルを算出してもよい。
この図において、境界線BL10は、切削刃3が仮想平面Hに沿って、包埋ブロックBを切削した後における生体試料Sの切削面SM3と非切削面NSM3との境界線を示している。ここでは、カセットK上に包埋ブロックBが固定され、切削面SM3は、生体試料Sの組織面であり、非切削面NSM3は、パラフィンPである。
また、外形線SL1は、上述した図15に示したように拡散光の照射に基づいて得られた生体試料Sの外形線を示している。
この図に示すような場合に、法線ベクトル算出部53は、境界線BL10の法線ベクトルを生体試料Sの外形線SL1まで延長した延長法線ベクトルの最大の延長法線ベクトルV4を境界線の法線ベクトルとして算出してもよい。すなわち、境界線の法線ベクトルは、拡散光の照射に基づいて得られた生体試料Sの外形線SL1までの長さを大きさとした境界線BL10の法線方向のベクトルのうち、大きさが最大のベクトルであってもよい。この場合、照射部は、落射照明光と、拡散光とを切り替えて前記包埋ブロックに照射し、傾斜推定部54は落射照明光の反射に基づいて境界線BL10を検出する。そして、傾斜推定部54は、最大の延長法線ベクトルV4に基づいて、生体試料Sの傾きの方向及び傾きの量(傾斜角)を推定する。これにより、傾斜推定部54は、例えば、境界線が曲線である場合にも(図17に示すように境界線が円であっても)、適切に傾斜情報(傾きの方向及び傾きの量(傾斜角))を推定することができる。
また、図17に示す例では、第2の実施形態に適用する場合について説明したが、第1の実施形態に、同様に適用してもよい。
また、上記の各実施形態において、高さ変更部51には、移動機構部12を含めない場合について説明したが、高さ変更部51に移動機構部12を含めて高さ変更部としてもよい。また、傾斜角変更部52には、回動機構部11を含めない場合について説明したが、傾斜角変更部52に回動機構部11を含めて傾斜角変更部としてもよい。
また、上記の第2の実施形態において、薄切片作製装置1は、包埋ブロックBが粗削りされている場合に、生体試料Sの切削面と非切削面との境界線を利用して、生体試料Sの傾斜情報を推定し、生体試料Sの表面と、仮想平面Hとが平行になるように、面合わせ処理を実行してもよい。
2 台部
3 切削刃
4 落射照明部
5、5a コントロールユニット
10 支持台
11 回動機構部
11a Y軸回動機構部
11b X軸回動機構部
12 移動機構部
13 ブロックホルダ
15 切削刃移動機構部
20 LED
21 面光源
22 ハーフミラー
30 撮像部
31 入力部
32 表示部
51 高さ変更部
52 傾斜角変更部
53 法線ベクトル算出部
54 傾斜推定部
55 傾斜補正部
56 補正指定情報取得部
L1 光軸
H 仮想平面
B 包埋ブロック
S 生体試料
P パラフィン
K カセット
Claims (13)
- 試料が包埋剤に包埋された包埋ブロックを、仮想平面に沿って前記包埋ブロックと相対的に移動する切削刃で切削して薄切片を切り出す薄切片作製装置であって、
前記包埋ブロックに光を照射する照射部と、
前記照射部から前記光が照射された状態で、前記切削刃で切削された後の切削面と前記切削刃で切削されていない非切削面とを含む前記包埋ブロックの画像を撮像する撮像部と、
前記照射部が前記包埋ブロックに照射した前記光によって生じる光の反射に基づいて、前記画像内の前記切削面と前記非切削面との境界線を検出し、検出した前記境界線に基づいて、前記包埋ブロックの傾きに関する情報を示す傾斜情報を推定する推定部と
を備え、
前記傾斜情報には、傾きの方向と、傾きの量とが含まれ、
前記推定部は、
前記境界線の法線ベクトルに基づいて、前記傾きの方向を推定するとともに、前記仮想平面に直交する方向に所定量だけ前記仮想平面を移動させて切削した際の前記傾きの方向、且つ、前記仮想平面と平行な方向の移動量である前記境界線の移動量と前記所定量とに基づいて、前記傾きの量を推定する
ことを特徴とする薄切片作製装置。 - 前記境界線の移動量は、移動前の前記境界線を直線近似した直線の法線ベクトルを前記法線ベクトルとした、前記法線ベクトルの方向における移動量である
ことを特徴とする請求項1に記載の薄切片作製装置。 - 前記境界線の法線ベクトルは、平均法線ベクトルであり、
前記推定部は、前記平均法線ベクトルに基づいて、前記傾きの方向を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の薄切片作製装置。 - 前記境界線の法線ベクトルは、移動前の前記境界線上の各点から、移動後の前記境界線までの長さを大きさとした前記各点における法線方向のベクトルを示す前記境界線の法線方向のベクトルのうち、前記大きさが最大のベクトルであり、
前記推定部は、前記大きさが最大のベクトルに基づいて、前記傾きの方向を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の薄切片作製装置。 - 前記照射部は、落射照明光と、拡散光とを切り替えて前記包埋ブロックに照射し、
前記推定部は、前記落射照明光の反射に基づいて前記境界線を検出し、
前記境界線の法線ベクトルは、前記境界線上の各点から前記拡散光の照射に基づいて得られた前記試料の外形線までの長さを大きさとした前記各点における法線方向のベクトルを示す前記境界線の法線方向のベクトルであり、
前記推定部は、前記試料の外形線までの長さを大きさとした前記境界線の法線方向のベクトルに基づいて、前記傾きの方向を推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の薄切片作製装置。 - 前記推定部は、
前記試料の外形線までの長さを大きさとした前記境界線の法線方向のベクトルのうち、前記大きさが最大のベクトルに基づいて、前記傾きの方向を推定する
ことを特徴とする請求項5に記載の薄切片作製装置。 - 前記推定部は、
前記試料の外形線までの長さを大きさとした前記境界線の法線方向のベクトルの平均ベクトルに基づいて、前記傾きの方向を推定する
ことを特徴とする請求項5に記載の薄切片作製装置。 - 前記推定部が推定した前記傾斜情報に基づいて、前記包埋ブロックの所定の断面と前記仮想平面とが平行になるように、前記包埋ブロックの傾きを補正する補正部
を備えることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の薄切片作製装置。 - 前記境界線には、前記包埋剤の切削面と非切削面との境界線が含まれ、
前記包埋ブロックの所定の断面には、表面を所定の切削面に予め切削する粗削りがされた前記所定の切削面を示す粗削り面が含まれ、
前記補正部は、
前記傾斜情報に基づいて、前記粗削り面と、前記仮想平面とが平行になるように、前記包埋ブロックの傾きを補正する
ことを特徴とする請求項8に記載の薄切片作製装置。 - 前記境界線には、前記試料の切削面と非切削面との境界線が含まれ、
前記包埋ブロックの所定の断面には、前記試料の所定の断面が含まれ、
前記補正部は、
前記傾斜情報に基づいて、前記試料の所定の断面と、前記仮想平面とが平行になるように、前記包埋ブロックの傾きを補正する
ことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の薄切片作製装置。 - 前記境界線には、前記試料の切削面と非切削面との境界線が含まれ、
前記包埋ブロックの所定の断面には、前記試料の所定の断面が含まれ、
前記補正部は、
前記包埋ブロックに前記粗削りがされている場合に、前記傾斜情報に基づいて、前記粗削り面と、前記仮想平面とが平行になるように、前記包埋ブロックの傾きを補正し、
前記包埋ブロックに前記粗削りがされていない場合に、前記傾斜情報に基づいて、前記試料の所定の断面と、前記仮想平面とが平行になるように、前記包埋ブロックの傾きを補正する
ことを特徴とする請求項9に記載の薄切片作製装置。 - 前記包埋ブロックを固定する支持部の傾きを変更する傾斜角変更部を備え、
前記補正部は、
前記傾斜情報に基づいて、前記傾斜角変更部に前記支持部の傾きを変更させる
ことを特徴とする請求項8から請求項11のいずれか一項に記載の薄切片作製装置。 - 試料が包埋剤に包埋された包埋ブロックを、仮想平面に沿って前記包埋ブロックと相対的に移動する切削刃で切削して薄切片を切り出す薄切片作製方法であって、
照射部が、前記包埋ブロックに光を照射する照射ステップと、
撮像部が、前記照射ステップによって前記光が照射された状態で、前記切削刃で切削された後の切削面と前記切削刃で切削されていない非切削面とを含む前記包埋ブロックの画像を撮像する撮像ステップと、
推定部が、前記照射ステップによって前記包埋ブロックに照射した前記光によって生じる光の反射に基づいて、前記画像内の前記切削面と前記非切削面との境界線を検出し、検出した前記境界線に基づいて、前記包埋ブロックの傾きに関する情報を示す傾斜情報を推定する推定ステップと
を含み、
前記傾斜情報には、傾きの方向と、傾きの量とが含まれ、
前記推定ステップにおいて、前記推定部が、前記境界線の法線ベクトルに基づいて、前記傾きの方向を推定するとともに、前記仮想平面に直交する方向に所定量だけ前記仮想平面を移動させて切削した際の前記傾きの方向、且つ、前記仮想平面と平行な方向の移動量である前記境界線の移動量と前記所定量とに基づいて、前記傾きの量を推定する
ことを特徴とする薄切片作製方法。
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