包埋ブロック支持機構及び薄切片作製装置
【課題】包埋ブロックを所望する傾きに高精度に調整することができると共に、調整した傾きで包埋ブロックを強固に支持すること。
【解決手段】包埋ブロックを載置固定する載置台１０と、該載置台に固定されたボール１１と、該ボールを転動可能に収納する台部１２と、ボールを固定させる固定手段１３と、ボールの外周面に固定された第１のプレート１４及び第２のプレート１５と、第１のロッド１６及び第２のロッドと、第１のプレートを付勢して溝部１４ａと第１のロッドの先端とを点接触させると共に、第２のプレートを付勢して該プレートと第２のロッドの先端とを点接触させる付勢部材１８ａと、第１のロッドを直線的に可動させて第１のプレートを第２の軸線回りに回転させると共に、第２のロッドを直線的に可動させて第２のプレートを第１の軸線回りに回転させるロッド可動手段１９とを備えている包埋ブロック支持機構２を提供する。
【解決手段】包埋ブロックを載置固定する載置台１０と、該載置台に固定されたボール１１と、該ボールを転動可能に収納する台部１２と、ボールを固定させる固定手段１３と、ボールの外周面に固定された第１のプレート１４及び第２のプレート１５と、第１のロッド１６及び第２のロッドと、第１のプレートを付勢して溝部１４ａと第１のロッドの先端とを点接触させると共に、第２のプレートを付勢して該プレートと第２のロッドの先端とを点接触させる付勢部材１８ａと、第１のロッドを直線的に可動させて第１のプレートを第２の軸線回りに回転させると共に、第２のロッドを直線的に可動させて第２のプレートを第１の軸線回りに回転させるロッド可動手段１９とを備えている包埋ブロック支持機構２を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、理化学実験や顕微鏡観察等に用いられる薄切片標本を作製する前段階として、生体試料が包埋された包埋ブロックを薄切して薄切片を作製する際に、包埋ブロックを任意の角度に傾けた状態で支持する包埋ブロック支持機構、及び、該包埋ブロック支持機構を有する薄切片作製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、理化学実験や顕微鏡観察に用いられる薄切片標本を作製する装置として、ミクロトームが一般的に知られている。この薄切片標本は、厚さが数μｍ（例えば、３μｍ〜５μｍ）の薄切片を、スライドガラス等の基板上に固定させたものである。ここで、ミクロトームを利用して薄切片標本を作製する一般的な方法について説明する。
【０００３】
まず、ホルマリン固定された生物や動物等の生体試料をパラフィン置換した後、更に周囲をパラフィンで固めて強固にして、ブロック状態の包埋ブロックを作製する。次に、この包埋ブロックを専用の薄切り装置であるミクロトームにセットして、粗削りを行う。この粗削りによって、包埋ブロックの表面が平滑面となると共に、実験や観察の対象物である包埋された生体試料の観察したい面が表面に露出した状態となる。
【０００４】
粗削りが終了した後、本削りを行う。これは、ミクロトームが有する切断刃により、包埋ブロックを上述した厚みで極薄にスライスする工程である。これにより、目的の面を持った薄切片を得ることができる。この際、包埋ブロックをミクロンオーダで制御し、薄くスライスすることで、薄切片の厚みを細胞レベルの厚みに近付けることができるので、より観察し易い薄切片標本を得ることができる。よって、可能な限り厚さが制御された薄い薄切片を作製することが求められている。なお、この本削りは、必要枚数の薄切片が得られるまで連続して行う。
【０００５】
次いで、本削りによって得られた薄切片を伸展させる伸展工程を行う。つまり、本削りによって作製された薄切片は、上述したように極薄の厚みでスライスされたものであるので、皺がついた状態や、丸まった状態（例えば、Ｕの字状）となってしまう。そこで、この伸展工程によって、皺や丸みを取って伸ばす必要がある。
一般的には、水とお湯を利用して伸展させている。始めに、本削りによって得られた薄切片を水に浮かべる。これにより、生体試料を包埋しているパラフィン同士のくっつきを防止しながら、薄切片の大きな皺や丸みを取ることができる。その後、薄切片をお湯に浮かべる。これにより、薄切片が伸び易くなるので、水による伸展では取りきれなかった残りの皺や、切削時に受けた圧力によって生じた歪を取ることができる。
【０００６】
そして、お湯による伸展が終了した薄切片をスライドガラス等の基板で掬って該基板上に載置する。なお、この時点で仮に伸展が不十分であった場合には、基板ごとホットプレート等に乗せてさらに熱を加える。これにより、薄切片をより伸展させることができる。
最後に、薄切片を乗せた基板を乾燥器内に入れて乾燥させる。この乾燥により、伸展で付着した水分が蒸発すると共に、薄切片が基板上に固定される。
その結果、薄切片標本を作製することができる。また、作製された薄切片標本は、主に生物、医学分野等で使用されている。
【０００７】
ところで、包埋ブロックを薄切して薄切片を作製する際に、包埋ブロックの傾きを調整する必要がある。これは、包埋ブロックを無駄に薄切することを防止するためや、所望する面を表面に露出させるためである。特に、粗削りが終了して本削りを行う際に、微小な傾き調整が必要とされる。また、この傾き調整と同時に、包埋ブロックを切断刃の力に負けないようにしっかりと支持する必要がある。つまり、薄切を行う際には、包埋ブロックを任意の傾きに調整した後、その姿勢を維持したまましっかりと支持することが重要である。
【０００８】
従来、包埋ブロックを支持する機構としては、例えば、一軸回りに回転するゴニオステージを２段に重ね、互いに直交する２軸回りに回転させることができる機構が知られている。このゴニオステージは、ステージ面が球面軸受けされており、一軸回りにステージ面が回転傾斜するものである。これを２段に重ねることで、２段目のゴニオステージのステージ面を互いに直交する２軸回りに独立して回転制御することができる。これにより、２段目のゴニオステージのステージ面上に載置固定した包埋ブロックを任意の傾きに調整することができ、その姿勢を維持したまま支持することができる。
【０００９】
また、玉継手のボールにカルダン継手が結合された機構も知られている（特許文献１参照）。この機構について、図１１及び図１２を参照して簡単に説明する。
図１１及び図１２に示すように、この機構は、包埋ブロック等の試料６０が固定される試料ヘッド６１と、玉継手のボール６２と、該ボール６２を回転可能に保持する２つの半球シェル６３、６４と、ボール６２に結合されたカルダン継手６５と、該カルダン継手６５を介してボール６２を互いに直交するＸＹ軸回りに回転させる２つの微調整ノブ６６、６７とを備えている。
【００１０】
試料６０が取り付けられた試料ディスク６８は、ノブ６９を介して試料ヘッド６１にクランプ固定されている。試料ディスク６８は、ピンやネジ等によってボール６２に結合されている。ボール６２は、半球シェル６３、６４の間に配されており、半球シェル６３、６４との間で摺動しながら回転できるようになっている。また、半球シェル６３は、クランプレバー７０の締め込みによって半球シェル６４側に押圧されるようになっており、ボール６２を押さえ付けることができるようになっている。これにより、ボール６２を任意の方向に回転させた後、その位置でボール６２を固定することができるようになっている。カルダン継手６５には、互いに直交する方向に２つの長穴６５ａ、６５ｂが形成されており、それぞれの長穴６５ａ、６５ｂにピン７１、７２が案内されている。また、各ピン７１、７２には、微調整ノブ６６、６７に接続されたネジスピンドル７４、７５に螺合するナット７６、７７が固定されている。
【００１１】
このように構成された機構により、試料６０を例えばＹ軸回りに回転させて傾ける場合には、まずクランプレバー７０の締め込みを解いてボール６２の回転を自由にさせた後、微調整ノブ６７を回転させる。すると、ネジスピンドル７５と共にナット７７及びピン７１が回転しようとするが、ピン７１が長穴６５ａの縁に当たってピン７１及びナット７７の回転が停止する。これにより、ピン７１及びナット７７は、ネジスピンドル７５に沿って直線的（図１１び図１２に示す矢印方向）に移動する。
ところがカルダン継手６５は、ボール６２に結合されているため、ピン７１と共に直線的に移動するのではなく、図１１に示す点Ｇを中心として回転する。この際、長穴６５ａがピン７１に摺動しながら回転すると共に、ピン７１が長穴６５ａに沿って相対的に移動している。なお、カルダン継手６５の回転に伴って、一方の長穴６５ｂに案内されているピン７２が長穴６５ｂの縁に接触することになる。よって、これ以上カルダン継手６５が回転することはない。
【００１２】
そして、カルダン継手６５の回転に伴ってボール６２がＹ軸回りに回転する。その結果、試料をＹ軸回りに傾けることができる。また、Ｘ軸回りの回転も、上述した動作と同様の動作を経た後、回転する。そして、試料をＸ軸回り、Ｙ軸回りに回転傾斜させた後、クランプレバー７０を締め込んでボール６２を固定する。その結果、試料６０を任意の傾きに調整することができ、その姿勢に維持したまま支持することができる。
【特許文献１】特開平９−３１８５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した機構ではまだ以下の課題が残されていた。
即ち、ゴニオステージを利用した機構は、一軸のゴニオステージを高さ方向に多段に重ねる構成であるため、包埋ブロックを載置したときに該包埋ブロックの表面と下段のゴニオステージの底面との距離が長くなってしまう。そのため、剛性が劣ってしまい、切断刃によって包埋ブロックを薄切したときに、切断刃の力に負けてしまいぐらついてしまう恐れがあった。
【００１４】
一方、カルダン継手６５を利用した機構では、傾き調整を高精度に行うことが難しいものであった。即ち、カルダン継手６５の長穴６５ａ、６５ｂに案内されたピン７１、７２を直線的に移動させることで、カルダン継手６５及びボール６２を回転させて傾き調整を行うものであるが、円滑に動作させるため、ピン７１、７２と長穴６５ａ、６５ｂとの間に若干の隙間が必要である。また、ピン７１、７２は単に長穴６５ａ、６５ｂに案内されているだけであるので、ピン７１、７２と長穴６５ａ、６５ｂとの間には遊びが生じてしまう可能性があった。そのため、ボール６２を回転させた後、遊びのぶんだけ微小に傾きがずれてしまう恐れがあった。その結果、傾き調整を高精度に行うことが難しかった。
【００１５】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、包埋ブロックを所望する傾きに高精度に調整することができると共に、調整した傾きで包埋ブロックを強固に支持することができる包埋ブロック支持機構、及び、該包埋ブロック支持機構を有する薄切片作製装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る包埋ブロック支持機構は、生体試料が包埋された包埋ブロックを支持する包埋ブロック支持機構であって、前記包埋ブロックが載置固定される載置面を有する載置台と、該載置台に固定されたボールと、該ボールの外周面に接する球面で囲まれた空間を有し、前記載置台を外側に露出させた状態でボールを該空間内に転動可能に収納する台部と、前記球面を前記ボールの外周面に押し付けてボールを固定させる固定手段と、前記載置面に平行な状態で前記ボールの中心を通る第１の軸線に沿って、ボールの外周面から外方に延びた第１のプレートと、前記第１の軸線に沿って前記第１のプレートに形成されたＶ字状の溝部と、前記載置面に平行な状態で前記ボールの中心を通ると共に前記第１の軸線に直交する第２の軸線に沿って、ボールの外周面から外方に延びた第２のプレートと、先端が球状に形成された第１のロッド及び第２のロッドと、前記第１のプレートを付勢して前記溝部と前記第１のロッドの先端とを点接触させると共に、前記第２のプレートを付勢して該第２のプレートと前記第２のロッドの先端とを点接触させる付勢部材と、前記第１のロッドを直線的に可動させて前記第１のプレートを前記第２の軸線回りに回転させると共に、前記第２のロッドを直線的に可動させて前記第２のプレートを前記第１の軸線回りに回転させるロッド可動手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明に係る包埋ブロック支持機構においては、まず、包埋ブロックをボールに固定された載置台の載置面に載置固定する。この際ボールは、台部の空間内に単に転動可能に収納されている。なお載置台は、台部の外側に露出した状態となっている。また、ボールの外周面には、第１の軸線に沿って延びた第１のプレートと、第２の軸線に沿って延びた第２のプレートとが取り付けられている。この２枚のプレートは、共に載置面に平行で且つボールの中心を通る面を有している。また、２枚のプレートは、第１の軸線と第２の軸線とを通る平面に直交する方向から見たときに、周方向に９０度ずれた位置に取り付けられている。特に、第１のプレートには、第１の軸線に沿ってＶ字状の溝部が形成されている。
そして２枚のプレートは、それぞれ付勢部材によって付勢され、第１のロッドの先端が溝部に嵌った状態で該溝部に点接触すると共に、第２のロッドの先端が第２のプレートに点接触した状態となっている。これにより、両ロッドを可動させない限り、ボールは第１の軸線回り及び第２の軸線回りに転動しないように回転が規制されている。
【００１８】
しかも第１のロッドの先端が溝部内に嵌っているので、第１のプレートの動きが規制されている。そのため、第１の軸線と第２の軸線とを通る平面、即ち、載置面に垂直な軸回りにボールが回転してしまうことを防止することができる。仮に、第１のプレートに溝部が形成されていない場合には、ボールが載置面に垂直な軸回りに回転する可能性がある。この場合には、ボールの回転に伴って両プレートが両ロッド上から逃げてしまい、両プレートと両ロッドとが非接触状態になってしまう恐れがある。しかしながら、上述したように第１のロッドの先端が溝部内に嵌っているので、ボールが回転せず、両プレートと両ロッドとが非接触状態になる恐れがない。
つまり上述した溝部と付勢部材との効果によって、両プレートと両ロッドとを常に接触させた状態にすることができる。
【００１９】
ここで、ロッド可動手段により第１のロッドを付勢部材の付勢方向とは逆方向に向けて直線的に可動させると、第１のプレートが第１のロッドに押されて、ボールと共に第２の軸線回りに回転する。これにより、ボールに固定された載置台を第２の軸線回りに回転させることができ、包埋ブロックを傾斜させることができる。
この際、第１のプレートは、ボールに固定されているので、載置面に垂直な方向に向けて第１のロッドと共に直線的に移動することができない。よって、第１のロッドの先端は、見かけ上、溝部に沿って（第１の軸線に沿って）移動しながら第１のプレートを押している。従って、正確に包埋ブロックを第２の軸線回りに回転傾斜させることができる。また、第１のロッドの先端が球状に形成されているので、移動時の抵抗をできるだけ小さくすることができ、第１のプレートの動きを妨げることがない。よって、包埋ブロックを第２の軸線回りに円滑に傾斜させることができる。
【００２０】
一方、ボールの回転に伴って、第２のプレートも第２の軸線回りに回転する。しかしながら、第２のロッドの先端も球状に形成されて第２のプレートに点接触しているので、第２のプレートの回転が妨げられることがない。この点においても、包埋ブロックを第２の軸線回りに円滑に傾斜させることができる。なお、第２のプレートが第２の軸線回りに回転したとしても、第２のプレートと第２のロッドとの接触状態を確実に維持することができる。
【００２１】
また、ロッド可動手段により第１のロッドを付勢部材の付勢方向と同方向に向けて直線的に可動させた場合には、第１のプレートは付勢部材によって付勢されているので、第１のロッドを追従しながら第２の軸線回りに回転する。従って、ボールに固定された載置台を、上述した場合とは逆方向に向けて第２の軸線回りに回転させることができ、包埋ブロックを同様に傾斜させることができる。なお、この場合も同様に、第１のロッドの先端は、見かけ上、溝部に沿って（第１の軸線に沿って）移動しながら第１のプレートに接触している。また、第２のプレートも同様に、上述した場合とは逆方向に向けて第２の軸線回りに回転する。
上述したように、ロッド可動手段により第１のロッドを付勢方向に関係なく直線的に可動させることで、第１のプレート及びボールを介して包埋ブロックを第２の軸線回りに正確に回転傾斜させることができる。
【００２２】
また、ロッド可動手段により第２のロッドを付勢方向に関係なく可動させた場合には、上述した場合と同様の作用により、第２のプレート及びボールを介して包埋ブロックを第
１の軸線回りに回転傾斜させることができる。特に、第１のロッドの先端が溝部内に嵌った状態で、第１のプレートが第１の軸線回りに回転する。従って、包埋ブロックを正確に第１の軸線回りに回転傾斜させることができる。
その結果、包埋ブロックを載置面に平行で互いに直交する２軸（第１の軸線、第２の軸線）回りにそれぞれ正確に傾斜させることができ、包埋ブロックの表面を任意の角度に高精度に傾斜させることができる。
そして最後に、固定手段により台部の球面をボールの外周面に押し付けて、ボールを固定する。これにより、任意の角度に傾斜させた包埋ブロックを、その姿勢のまま支持することができる。
【００２３】
特に、ロッド可動手段により、第１のロッド及び第２のロッドを別々に可動させることで、包埋ブロックを２軸回りにそれぞれ独立に、しかも正確に回転傾斜させることができるので、所望する傾きに容易に調整することができる。しかも、付勢部材によって、両プレートと両ロッドとが常に接触しているので、従来のものとは異なり、隙間がなく遊びが生じてしまうことがない。よって、ボールのがたつきを防止することができ、傾きを高精度に調整することができる。
【００２４】
また、ゴニオステージを多段に重ねるものとは異なり、１つのボールを利用するだけで包埋ブロックを２軸回りに回転傾斜させることができるので、高さをできるだけ抑えた設計することができる。また、ボールの外周面に球面を押し付けて固定するので、ボールを強固に固定することができる。これらのことから、全体の剛性を高くすることができ、包埋ブロックを強固に支持することができる。
【００２５】
また、本発明に係る包埋ブロック支持機構は、上記本発明の包埋ブロック支持機構において、前記第１及び第２のロッドの先端には、少なくとも前記第１及び第２の軸線回りに転動可能な球体が設けられていることを特徴とするものである。
【００２６】
この発明に係る包埋ブロック支持機構においては、両ロッドの先端に球体が設けられているので、包埋ブロックを回転傾斜させる際に、両ロッドの先端と両プレートとの抵抗をさらに小さくすることができる。従って、より滑らかにボールを回転させることができ、包埋ブロックの傾き調整を行い易い。
【００２７】
また、本発明に係る包埋ブロック支持機構は、上記本発明の包埋ブロック支持機構において、前記ボールには、前記載置面に垂直な第３の軸線方向に沿ってボールの中心を貫通すると共に該第３の軸線回りに回転可能に固定された回転軸部と、該回転軸部を回転させる回転手段とが設けられ、前記載置台が、前記ボールに対して非固定状態で前記回転軸部の一端に連結されていることを特徴とするものである。
【００２８】
この包埋ブロック支持機構においては、回転手段により回転軸部を第３の軸線回りに回転させることで、包埋ブロックを第３の軸線回りに回転させることができる。従って、包埋ブロックを載置台に固定した後、切断方向に対して包埋ブロックの向きを調整することができる。つまり、切断刃の方向に対して包埋ブロックが所定の方向に向くように調整することができる。特に、包埋ブロックを粗削りする際に有効である。また、これら回転軸部及び回転手段は、ボールに設けられているので、包埋ブロックの傾き調整に何ら影響を与えることはない。
【００２９】
また、本発明に係る薄切片作製装置は、前記包埋ブロックを所定の厚みで薄切して、シート状の薄切片を切り出す薄切片作製装置であって、上記本発明のいずれかの包埋ブロック支持機構と、該包埋ブロック支持機構上に配された切断刃を有し、該切断刃と前記包埋ブロック支持機構とを相対的に移動させて、前記包埋ブロックから前記薄切片を切り出す切断機構と、前記包埋ブロック支持機構を前記切断時の移動方向に対して直交する方向に移動させ、前記薄切片の厚みを調整する移動機構とを備えていることを特徴とするものである。
【００３０】
この発明に係る薄切片作製装置においては、包埋ブロック支持機構によって包埋ブロックの傾き調整を行った後、切断機構が切断刃と包埋ブロック支持機構とを相対的に移動させる。これにより、切断刃によって包埋ブロックをシート状に切断（スライス）して薄切片を作製することができる。また、移動機構によって、包埋ブロック支持機構を切断時の移動方向に対して直交する方向に移動させるので、作製する薄切片の厚みを所定の厚み、例えば、５μｍの極薄の厚さにすることができる。
特に、包埋ブロック支持機構によって、包埋ブロックを所望する傾きに高精度に調整しているので、所望する面を有した高品質な薄切片を作製することができる。また、包埋ブロックを無駄に切断することなく、薄切片を作製することができる。更には、包埋ブロックが包埋ブロック支持機構によって強固に支持されているので、綺麗に切断することができ、薄切片の表面をより平滑にすることができる。この点においても、薄切片の高品質化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る包埋ブロック支持機構によれば、包埋ブロックを所望する傾きに高精度に調整することができると共に、調整した傾きで強固に支持することができる。
また、本発明に係る薄切片作製装置によれば、上述した包埋ブロック支持機構を備えているので、平滑でしかも所望する面が表面に露出した薄切片を包埋ブロックから作製することができ、薄切片の高品質化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る包埋ブロック支持機構及び薄切片作製装置の一実施形態を、図１から図８を参照して説明する。この薄切片作製装置１は、生体試料Ｓが包埋された包埋ブロックＢを所定の厚みで薄切して、シート状の薄切片Ｍを切り出して作製する装置である。
【００３３】
初めに、包埋ブロックＢは、図１に示すように、ホルマリン固定された生体試料Ｓ内の水分をパラフィン置換した後、さらに周囲をパラフィン等の包埋剤Ｎによってブロック状に固めたものである。これにより、生体試料Ｓがパラフィン内に包埋された状態となっている。なお、生体試料Ｓとしては、例えば、人体や実験動物等から取り出した臓器等の組織であり、医療分野、製薬分野、食品分野、生物分野等で適時選択させるものである。
また、本実施形態では、包埋ブロックＢが箱状に形成されたカセットＫ上に固定されているものとして説明する。
【００３４】
本実施形態の薄切片作製装置１は、図２に示すように、カセットＫを介して包埋ブロックＢを支持する包埋ブロック支持機構２と、包埋ブロック支持機構２上に配された切断刃３を有し、該切断刃３と包埋ブロック支持機構２とを相対的に移動させて、包埋ブロックＢから薄切片Ｍを切り出す切断機構４と、包埋ブロック支持機構２を切断時の移動方向（Ｘ方向）に対して直交するＺ方向に移動させ、薄切片Ｍの厚みを調整するＺステージ（移動機構）５とを備えている。
【００３５】
上記包埋ブロック支持機構２は、Ｚステージ５上に取り付けられている。また、このＺステージ５は、ガイドレール６に沿って移動する移動ステージ７上に取り付けられている。ガイドレール６は、水平面上に取り付けられており、固定された切断刃３に向かうＸ方向に延びている。この際ガイドレール６は、切断刃３を越えた反対側にまで延びた状態とされている。移動ステージ７は、図示しないモータ等の駆動源によって、ガイドレール６上を往復運動するようになっている。また、Ｚステージ５は、内部に図示しないピエゾ素子等が組み込まれており、電圧が印加されることでＺ方向に一定量上昇するように高さ制御されている。この際、Ｚステージ５は、移動ステージ７がガイドレール６を１往復する毎に、一定量だけ上昇するように制御されている。
【００３６】
これにより、包埋ブロックＢは、移動ステージ７の移動に伴って切断刃３に向けて移動して、該切断刃３によって切断されるようになっている。この際、Ｚステージ５によって高さ制御されているので、所定の厚み（例えば、５μｍ）で表面が切断される。その結果、図１に示すシート状の薄切片Ｍが作製される。これについては、後に詳細に説明する。なお、移動ステージ７の往復運動と、該往復運動に同期したＺステージ５の上昇とによって、包埋ブロックＢから複数枚の薄切片Ｍを次々と作製することも可能である。
【００３７】
上述した切断刃３、ガイドレール６及び移動ステージ７は、上記切断機構４として機能する。なお、本実施形態では、切断刃３を固定し、該切断刃３に対して包埋ブロックＢ側を移動させる構成としたが、切断機構４はこの構成に限られるものではない。例えば、包埋ブロックＢ側を固定し、該包埋ブロックＢに対して切断刃３を移動させても構わないし、包埋ブロックＢ側と切断刃３とを共に移動させて、切断機構４を構成しても構わない。いずれにしても、包埋ブロック支持機構２と切断刃３とを、相対的に移動させるように構成すれば構わない。
【００３８】
上記包埋ブロック支持機構２は、図３から図６に示すように、カセットＫを介して包埋ブロックＢが載置固定される載置台１０と、該載置台１０に固定されたボール１１と、ボール１１を収納する空間を有するハウジング（台部）１２と、ボール１１を固定させる固定手段１３と、ボール１１に固定されたピッチ用プレート（第１のプレート）１４及びロール用プレート（第２のプレート）１５と、両プレート１４、１５を介してボール１１を回転させるピッチ用ロッド（第１のロッド）１６及びロール用ロッド（第２のロッド）１７と、ピッチ用プレート１４を付勢して該ピッチ用プレート１４に形成された溝部１４ａとピッチ用ロッド１６の先端とを点接触させると共に、ロール用プレート１５を付勢して該ロール用プレート１５とロール用ロッド１７の先端とを点接触させるコイルバネ（付勢部材）１８ａ、１８ｂと、両ロッド１６、１７をそれぞれ直線的に可動させるロッド可動手段１９とを備えている。
【００３９】
上記載置台１０は、板状に形成されており、上面が平滑な載置面１０ａになっている。そして、包埋ブロックＢは、カセットＫを介してこの載置面１０ａ上に載置固定されるようになっている。また、載置台１０は、ボール１１の外周面の一部に固定されている。
上記ハウジング１２は、上部ハウジング２０と下部ハウジング２１とから構成されており、全体として略箱状に形成されている。また、ハウジング１２内には、ボール１１の外周面に接する球面で囲まれた空間が形成されており、この空間内にボール１１を転動可能に収納している。この際、ハウジング１２は、ボール１１の一部及び載置台１０を外側に露出させた状態でボール１１を収納している。よって、載置台１０に包埋ブロックＢを容易に固定させることができるようになっている。
【００４０】
下部ハウジング２１には、図５に示すように、上部ハウジング２０に対向する対向面の略中心に略半球状の凹部２１ａが形成されている。即ち、この凹部２１ａの表面が上述した球面となっている。また、下部ハウジング２１には、上述した各構成品を配置したり、ピッチ用プレート１４及びロール用プレート１５の回転スペースを確保したりするための空間Ｓ１が凹部２１ａに隣接して形成されている。また、対向面の一端側には、上部ハウジング２０を固定するためのネジ２２が螺合するネジ溝２１ｂが形成されている。
【００４１】
上部ハウジング２０は、下部ハウジング２１よりも厚みが薄い板状に形成されている。この上部ハウジング２０は、一端側だけが下部ハウジング２１の対向面に接触した状態で下部ハウジング２１に固定されている。具体的には、上部ハウジング２０の一端側に形成されたネジ孔２０ａを介して、下部ハウジング２１のネジ溝２１ｂにネジ２２を螺合することで、両ハウジング２０、２１が固定されている。
また、上部ハウジング２０の略中心にはボール１１が挿通される貫通孔２０ｂが形成されており、該貫通孔２０ｂを介してボール１１の一部分が上部ハウジング２０の外側に露出している。また、貫通孔２０ｂの内面は、ボール１１の外周面に接する球面となっている。つまり、この貫通孔２０ｂと上記凹部２１ａとで囲まれる空間が、ボール１１を収納する上記空間とされている。
【００４２】
また、上部ハウジング２０にも下部ハウジング２１と同様に、ピッチ用プレート１４及びロール用プレート１５の回転スペースを確保するための空間Ｓ２が貫通孔２０ｂに隣接して形成されている。また、上部ハウジング２０及び下部ハウジング２１の他端側には、図３から図５に示すように、突出プレート２５、２６がそれぞれ平行に取り付けられている。また両突出プレート２５、２６には、軸線Ｌ１回りに回動操作可能なクランプレバー２７が取り付けられており、クランプレバー２７を回動操作して締め込むことで、上部ハウジング２０側の突出プレート２５を下部ハウジング２１側の突出プレート２６に接近させることができる。つまり、上部ハウジング２０を下部ハウジング２１側に接近させることができる。これにより、貫通孔２０ｂの球面をボール１１の外周面に押し付けることができ、ボール１１を固定することができる。
即ち、これら両突出プレート２５、２６、クランプレバー２７及び上部ハウジング２０は、上記固定手段１３として機能する。
【００４３】
上記ピッチ用プレート１４は、図４から図６に示すように、載置面１０ａに平行な状態でボール１１の中心Ｇを通る（第１の軸線）軸線Ｌ２に沿って、ボール１１の外周面から外方に延びた状態で取り付けられている。また、ピッチ用プレート１４には、図６に示すように、軸線Ｌ２に沿ってＶ字状の溝部１４ａが形成されている。
また、上記ロール用プレート１５は、図４及び図５に示すように、載置面１０ａに平行な状態でボール１１の中心Ｇを通ると共に、軸線Ｌ２に直交する（第２の軸線）軸線Ｌ３に沿って、ボール１１の外周面から外方に延びた状態で取り付けられている。よって、この２枚のプレート１４、１５は、共に載置面１０ａに平行で且つボール１１の中心Ｇを通る面を有している。また２枚のプレート１４、１５は、載置面１０ａに直交する方向から見たときに、周方向に９０度ずれた位置に取り付けられている。
【００４４】
上記ピッチ用ロッド１６及びロール用ロッド１７は、垂直なＺ方向に向いた状態でそれぞれピッチ用プレート１４及びロール用プレート１５に対向配置されている。また、両ロッド１６、１７は、図５及び図７に示すように、先端が球状に形成されていると共に、基端側から先端側に亘って外周面にネジ溝１６ａ、１７ａが形成されている。また、両ロッド１６、１７の基端側には、貫通孔３０ａが形成されたプレート３０が固定されている。そして、下部ハウジング２１には、両ロッド１６、１７と平行なＺ方向に延びたピン３１が貫通孔３０ａを貫いた状態で取り付けられている。
【００４５】
また、両ロッド１６、１７には、ネジ溝１６ａ、１７ａに螺合したナット３２がそれぞれ取り付けられている。このナット３２は、下部ハウジング２１に固定された玉軸受け３３によって回転自在に支持されている。つまり、両ロッド１６、１７は、ナット３２を介して玉軸受け３３によって回転自在に支持されている。また、ナット３２には、図５、図６及び図８に示すように、ウォームギア４０に噛合する歯車３４が固定されている。この際、両ロッド１６、１７は、歯車３４に形成された貫通孔３４ａ内を貫通しており、歯車３４とは非接触状態になっている。
そしてナット３２は、ウォームギア４０の回転に伴って、歯車３４と共にＺ方向回りに回転するようになっている。すると両ロッド１６、１７もナット３２の回転に伴って回転しようとするが、ピン３１がプレート３０の貫通孔３０ａを貫いているので、回転が規制されている。そのため、回転力が直線運動に変換されるので、両ロッド１６、１７は、Ｚ方向に直線的に可動するようになっている。
【００４６】
また、下部ハウジング２１と両プレート１４、１５との間には、図５及び図７に示すように、上記コイルバネ１８ａ、１８ｂが取り付けられている。これにより、ピッチ用ロッド１６は、図５及び図６に示すように、先端が溝部１４ａに嵌った状態で該溝部１４ａに点接触している。つまり、ピッチ用プレート１４とピッチ用ロッド１６とは常に接触しており、両者の間に隙間が生じないようになっている。また、ロール用ロッド１７も同様に、図７に示すように、ロール用プレート１５に常に接触しており、両者の間に隙間が生じないようになっている。そのため、両ロッド１６、１７を可動させない限り、ボール１１は軸線Ｌ２及び軸線Ｌ３回りに転動しないようになっている。
【００４７】
更に、ピッチ用ロッド１６の先端が溝部１４ａ内に嵌っているので、ピッチ用プレート１４の動きが規制されている。そのため、軸線Ｌ２及び軸線Ｌ３とを通る平面、即ち、載置面１０ａに垂直な軸回りにボール１１が回転してしまうことを防止している。仮に、ピッチ用プレート１４に溝部１４ａが形成されていない場合には、ボール１１が載置面１０ａに垂直な軸回りに回転する可能性がある。この場合には、ボール１１の回転に伴って、両プレート１４、１５が両ロッド１６、１７上から逃げてしまい、両プレート１４、１５と両ロッド１６、１７とが非接触状態になってしまう恐れがある。しかしながら、上述したようにピッチ用ロッド１６の先端が溝部１４ａ内に嵌っているので、ボール１１が回転せず、両プレート１４、１５と両ロッド１６、１７とが非接触状態になる恐れがない。
上述した溝部１４ａとコイルバネ１８ａ、１８ｂとの効果によって、両プレート１４、１５と両ロッド１６、１７とを常に接触させた状態にすることができるようになっている。
【００４８】
また、ウォームギア４０は、図３及び図４に示すように、それぞれ下部ハウジング２１の外側まで延びたロッド４１の先端側に取り付けられている。そして、下部ハウジング２１の外側に突出したロッド４１の基端側には、該ロッド４１を回転させる摘み部、即ち、ピッチ用摘み部４２及びロール用摘み部４３が取り付けられている。これにより、作業者は、両摘み部４２、４３をそれぞれ回転させることで、両ロッド１６、１７をそれぞれＺ方向に所望する量だけ可動させることができるようになっている。
つまり、ナット３２、玉軸受け３３、プレート３０、ピン３１、歯車３４、ウォームギア４０、ロッド４１及び両摘み部４２、４３は、ピッチ用ロッド１６を直線的に可動させてピッチ用プレート１４を軸線Ｌ３回りに回転させると共に、ロール用ロッド１７を直線的に可動させてロール用プレート１５を軸線Ｌ２回りに回転させるロッド可動手段１９として機能する。
【００４９】
次に、このように構成された薄切片作製装置１を利用して、包埋ブロックＢから薄切片Ｍを作製する場合について説明する。
初めに、作業者は包埋ブロックＢを載置台１０の載置面１０ａ上に載置固定した後、クランプレバー２７を緩めてボール１１を転動可能な状態にする。次に、包埋ブロックＢを軸線Ｌ２回り及び軸線Ｌ３回りに適宜回転させて、所定の向きに傾斜させる。本実施形態では、最初に軸線Ｌ３回りに回転させることでピッチング（縦方向）調整を行う場合を説明する。
【００５０】
まず、作業者はピッチ用摘み部４２を手動で回転させて、ピッチ用ロッド１６をコイルバネ１８ａの付勢方向とは逆方向に向けて直線的に可動させる。より具体的に説明すると、ピッチ用摘み部４２を回転させると、該ピッチ用摘み部４２の回転に伴って、図８に示すように、ロッド４１及びウォームギア４０が共に回転する。すると、ウォームギア４０に噛合している歯車３４及び該歯車３４に固定されているナット３２がＺ方向回りに回転する。この際、ナット３２は、図５に示すように、玉軸受け３３に支持されているので、がたつくことなく円滑に回転する。すると、ナット３２に螺合されているピッチ用ロッド１６は、ナット３２と共に回転しようとするが、プレート３０の貫通孔３０ａ内にピン３１が貫通しているので、回り止めがなされている。その結果、回転運動が直線運動に変換されて、Ｚ方向に直線的に可動する。
【００５１】
そして、ピッチ用ロッド１６は、コイルバネ１８ａの付勢力に抗する力でピッチ用プレート１４を押し上げる。ピッチ用プレート１４は、ピッチ用ロッド１６に押されると、ボール１１と共に軸線Ｌ３回りに回転する。これにより、ボール１１に固定された載置台１０を軸線Ｌ３回り（図５に示す矢印Ｒ１方向）に回転させることができ、包埋ブロックＢを傾斜させてピッチング調整することができる。
【００５２】
ところで、上述した際、ピッチ用プレート１４はボール１１に固定されているので、載置面１０ａに垂直なＺ方向に向けてピッチ用ロッド１６と共に直線的に移動することができない。そのため、ピッチ用ロッド１６の先端は、見かけ上、溝部１４ａに沿って（軸線Ｌ３に沿って）移動しながらピッチ用プレート１４を押している。従って、正確に包埋ブロックＢを軸線Ｌ３回りに回転傾斜させることができる。また、ピッチ用ロッド１６の先端は球状に形成されており、ピッチ用プレート１４に対して点接触している。そのため、移動時の抵抗をできるだけ小さくすることができ、ピッチ用プレート１４の動きを妨げることがない。よって、包埋ブロックＢを軸線Ｌ３回りに円滑に傾斜させることができる。
【００５３】
一方、ボール１１の回転に伴って、図７に示すように、ロール用プレート１５も軸線Ｌ３回りに（矢印Ｒ３方向）回転する。しかしながら、ロール用ロッド１７の先端も球状に形成されてロール用プレート１５に点接触しているので、ロール用プレート１５の回転が妨げられることがない。この点においても、包埋ブロックＢを軸線Ｌ３回りに円滑に傾斜させることができる。なお、ロール用プレート１５が軸線Ｌ３回りに回転したとしても、ロール用プレート１５とロール用ロッド１７との接触状態を確実に維持することができる。
【００５４】
また、作業者がピッチ用摘み部４２を上述した場合とは逆方向に回転させて、ピッチ用ロッド１６をコイルバネ１８ａの付勢方向と同方向に直線的に可動させた場合には、ピッチ用プレート１４はコイルバネ１８ａによって付勢されているので、ピッチ用ロッド１６を追従しながら軸線Ｌ３回りに回転する。従って、ボール１１に固定された載置台１０を、上述した場合とは逆方向（図５に示す矢印Ｒ２方向）に向けて軸線Ｌ３回りに回転させることができる。
なお、この場合も同様に、ピッチ用ロッド１６の先端は、見かけ上、溝部１４ａに沿って（軸線Ｌ２に沿って）移動しながらピッチ用プレート１４に接触している。また、ロール用プレート１５も同様に、上述した場合とは逆方向（図７に示す矢印Ｒ４方向）に向けて軸線Ｌ３回りに回転する。
【００５５】
上述したように、ピッチ用ロッド１６をコイルバネ１８ａの付勢方向に関係なく直線的に可動させることで、ピッチ用プレート１４及びボール１１を介して包埋ブロックＢを軸線Ｌ３回りに正確に回転傾斜させることができ、高精度なピッチング調整を行うことができる。
【００５６】
続いて、軸線Ｌ２回りに回転させてローリング（横方向）調整を行う場合には、作業者はロール用摘み部４３を回転させる。すると、上述した場合と同様の作用により、ロール用プレート１５及びボール１１を介して包埋ブロックＢを軸線Ｌ２回りに回転傾斜させることができ、ローリング調整を行うことができる。特に、図６に示すように、ピッチ用ロッド１６の先端が溝部１４ａ内に嵌った状態で、ピッチ用プレート１４が軸線Ｌ２回りに回転する。従って、包埋ブロックＢを正確に軸線Ｌ２回りに回転傾斜させることができ、高精度なローリング調整を行える。
その結果、包埋ブロックＢを載置台１０の載置面１０ａに平行で互いに直交する２軸（軸線Ｌ２、軸線Ｌ３）回りにそれぞれ正確に傾斜させて、ピッチング調整及びローリング調整を行うことができ、包埋ブロックＢの表面を任意の角度に高精度に傾斜させることができる。
【００５７】
最後に、作業者はクランプレバー２７を締め込んで、上部ハウジング２０を下部ハウジング２１に接近させて、上部ハウジング２０の球面をボール１１の外周面に押し付ける。これにより、ボール１１を固定することができ、任意の角度に傾斜させた包埋ブロックＢをその姿勢のまま支持することができる。
【００５８】
特に、この包埋ブロック支持機構２によれば、ロッド可動手段１９によりピッチ用ロッド１６及びロール用ロッド１７を別々に可動させることで、包埋ブロックＢを２軸回りにそれぞれ独立に、しかも正確に回転傾斜させることができ、所望する傾きに容易に調整することができる。しかも、コイルバネ１８ａ、１８ｂによって両プレート１４、１５と両ロッド１６、１７とが常に接触しているので、従来のものとは異なり、両者の間に隙間が空くことがなく遊びが生じてしまうことがない。よって、ボール１１のがたつきを防止することができ、傾きを高精度に調整することができる。
【００５９】
また、従来のゴニオステージを多段に重ねるものとは異なり、１つのボール１１を利用するだけであるので、高さをできるだけ抑えた設計にすることができる。また、ボール１１の外周面に上部ハウジング２０の球面を押し付けて固定するので、ボール１１を強固に固定することができる。これらのことから、全体の剛性を高くすることができ、包埋ブロックＢを強固に支持することができる。
【００６０】
続いて、包埋ブロックＢの傾き調整が終了すると、図２に示すように、包埋ブロック支持機構２及び包埋ブロックＢを切断刃３に接近させるように、移動ステージ７をガイドレール６に沿って移動させる。これにより、切断刃３によって包埋ブロックＢをシート状に切断して薄切片Ｍを作製することができる。また、Ｚステージ５によって、包埋ブロック支持機構２を切断時の移動方向に対して直交するＺ方向に移動させるので、作製する薄切片Ｍの厚みを所定の厚み（例えば、５μｍ）にすることができる。
【００６１】
特に、包埋ブロック支持機構２によって、包埋ブロックＢを所望する傾きに高精度に調整しているので、所望する面を有した高品質な薄切片Ｍを作製することができる。また、包埋ブロックＢを無駄に切断することなく、薄切片Ｍを作製することができる。更には、包埋ブロックＢが包埋ブロック支持機構２によって強固に支持されているので、綺麗に切断することができ、薄切片Ｍの表面をより平滑にすることができる。この点においても、薄切片Ｍの高品質化を図ることができる。
【００６２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、ピッチ用ロッド１６及びロール用ロッド１７の先端をそれぞれ単に球状に形成したが、少なくとも軸線Ｌ２及び軸線Ｌ３回りに転動可能な球体を先端に設けても構わない。例えば、図９に示すように、両ロッド１６、１７の先端に微小なボール５０を転動可能に取り付けても構わない。こうすることで、包埋ブロックＢを傾斜させる際に、両ロッド１６、１７の先端と両プレート１４、１５との抵抗をさらに小さくすることができる。従って、より滑らかにボール１１を回転させることができ、包埋ブロックＢの傾き調整を行い易い。
【００６４】
また、上記実施形態において、図１０に示すように、載置面１０ａに垂直な軸線Ｌ５（第３の軸線）に沿ってボール１１に貫通孔１１ａを形成すると共に、該貫通孔１１ａを貫通した状態で軸線Ｌ５回りに回転可能な回転軸部５２を設けても構わない。なお、貫通孔１１ａ内面全体で回転軸部５２を回転可能に支持しても構わないし、図示しない玉軸受けを介して回転軸部５２を支持しても構わない。また、回転軸部５２の一部の外周面には、ボール１１に設けられたウォームギア５３に噛合する溝５２ａが形成されている。このウォームギア５３は、下部ハウジング２１の外側に突出するロッド５４の先端に固定されている。そして、下部ハウジング２１の外側に突出するロッド５４の基端側には、図示しないヨーイング用摘み部が取り付けられている。これにより、ヨーイング用摘み部を回転させることで、回転軸部５２を軸線Ｌ５回りにさせることができるようになっている。
つまり、ウォームギア５３、ロッド５４及びヨーイング用摘み部は、回転軸部５２を回転させる回転手段５５として機能する。また、この場合の載置台１０は、ボール１１に対して非接触状態で回転軸部５２の一端側に連結されている。
【００６５】
このように構成することで、ヨーイング用摘み部を回転させて、包埋ブロックＢを載置面１０ａに垂直な軸線Ｌ５回りに回転させることができる。従って、包埋ブロックＢを載置台１０に固定した後、切断方向に対して包埋ブロックＢの向きを調整（ヨーイング調整）することができる。つまり、切断刃３の方向に対して包埋ブロックＢが所定の方向に向くように調整することができる。特に、包埋ブロックＢを粗削りする際に有効である。
なお、これら回転軸部５２及び回転手段５５は、ボール１１に設けられているので、包埋ブロックＢの傾き調整に何ら影響を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る包埋ブロック支持機構によって支持される包埋ブロックを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る包埋ブロック支持機構を有する薄切片作製装置の構成図である。
【図３】図２に示す包埋ブロック支持機構の外観斜視図である。
【図４】図３に示す包埋ブロック支持機構の上面図である。
【図５】図４に示す包埋ブロック支持機構の断面矢視Ａ−Ａ図である。
【図６】ピッチ用プレートとピッチ用ロッドとの関係を示す拡大断面図である。
【図７】図４に示す包埋ブロック支持機構の断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図８】ウォームギアと歯車との関係を示す拡大斜視図である。
【図９】本発明に係る包埋ブロック支持機構のピッチ用ロッド及びロール用ロッドの変形例を示す断面図であって、先端に転動可能なボールが固定されたロッドを示す図である。
【図１０】本発明に係る包埋ブロック支持機構の変形例を示す図であって、載置台を載置面に垂直な軸線回りに回転可能に構成された包埋ブロック支持機構の構成図である。
【図１１】玉継手のボールにカルダン継手が結合された従来の機構の構成図である。
【図１２】図１１に示す断面矢視Ｃ−Ｃ図である。
【符号の説明】
【００６７】
Ｂ 包埋ブロック
Ｇ ボールの中心
Ｍ 薄切片
Ｓ 生体試料
Ｌ２ 軸線（第１の軸線）
Ｌ３ 軸線（第２の軸線）
Ｌ５ 軸線（第３の軸線）
１ 薄切片作製装置
２ 包埋ブロック支持機構
３ 切断刃
４ 切断機構
５ Ｚステージ（移動機構）
１０ 載置台
１０ａ 載置台の載置面
１１ ボール
１２ ハウジング（台部）
１３ 固定手段
１４ ピッチ用プレート（第１のプレート）
１４ａ 溝部
１５ ロール用プレート（第２のプレート）
１６ ピッチ用ロッド（第１のロッド）
１７ ロール用ロッド（第２のロッド）
１８ａ、１８ｂ コイルバネ（付勢部材）
１９ ロッド可動手段
５０ ボール（球体）
５２ 回転軸部
５５ 回転手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、理化学実験や顕微鏡観察等に用いられる薄切片標本を作製する前段階として、生体試料が包埋された包埋ブロックを薄切して薄切片を作製する際に、包埋ブロックを任意の角度に傾けた状態で支持する包埋ブロック支持機構、及び、該包埋ブロック支持機構を有する薄切片作製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、理化学実験や顕微鏡観察に用いられる薄切片標本を作製する装置として、ミクロトームが一般的に知られている。この薄切片標本は、厚さが数μｍ（例えば、３μｍ〜５μｍ）の薄切片を、スライドガラス等の基板上に固定させたものである。ここで、ミクロトームを利用して薄切片標本を作製する一般的な方法について説明する。
【０００３】
まず、ホルマリン固定された生物や動物等の生体試料をパラフィン置換した後、更に周囲をパラフィンで固めて強固にして、ブロック状態の包埋ブロックを作製する。次に、この包埋ブロックを専用の薄切り装置であるミクロトームにセットして、粗削りを行う。この粗削りによって、包埋ブロックの表面が平滑面となると共に、実験や観察の対象物である包埋された生体試料の観察したい面が表面に露出した状態となる。
【０００４】
粗削りが終了した後、本削りを行う。これは、ミクロトームが有する切断刃により、包埋ブロックを上述した厚みで極薄にスライスする工程である。これにより、目的の面を持った薄切片を得ることができる。この際、包埋ブロックをミクロンオーダで制御し、薄くスライスすることで、薄切片の厚みを細胞レベルの厚みに近付けることができるので、より観察し易い薄切片標本を得ることができる。よって、可能な限り厚さが制御された薄い薄切片を作製することが求められている。なお、この本削りは、必要枚数の薄切片が得られるまで連続して行う。
【０００５】
次いで、本削りによって得られた薄切片を伸展させる伸展工程を行う。つまり、本削りによって作製された薄切片は、上述したように極薄の厚みでスライスされたものであるので、皺がついた状態や、丸まった状態（例えば、Ｕの字状）となってしまう。そこで、この伸展工程によって、皺や丸みを取って伸ばす必要がある。
一般的には、水とお湯を利用して伸展させている。始めに、本削りによって得られた薄切片を水に浮かべる。これにより、生体試料を包埋しているパラフィン同士のくっつきを防止しながら、薄切片の大きな皺や丸みを取ることができる。その後、薄切片をお湯に浮かべる。これにより、薄切片が伸び易くなるので、水による伸展では取りきれなかった残りの皺や、切削時に受けた圧力によって生じた歪を取ることができる。
【０００６】
そして、お湯による伸展が終了した薄切片をスライドガラス等の基板で掬って該基板上に載置する。なお、この時点で仮に伸展が不十分であった場合には、基板ごとホットプレート等に乗せてさらに熱を加える。これにより、薄切片をより伸展させることができる。
最後に、薄切片を乗せた基板を乾燥器内に入れて乾燥させる。この乾燥により、伸展で付着した水分が蒸発すると共に、薄切片が基板上に固定される。
その結果、薄切片標本を作製することができる。また、作製された薄切片標本は、主に生物、医学分野等で使用されている。
【０００７】
ところで、包埋ブロックを薄切して薄切片を作製する際に、包埋ブロックの傾きを調整する必要がある。これは、包埋ブロックを無駄に薄切することを防止するためや、所望する面を表面に露出させるためである。特に、粗削りが終了して本削りを行う際に、微小な傾き調整が必要とされる。また、この傾き調整と同時に、包埋ブロックを切断刃の力に負けないようにしっかりと支持する必要がある。つまり、薄切を行う際には、包埋ブロックを任意の傾きに調整した後、その姿勢を維持したまましっかりと支持することが重要である。
【０００８】
従来、包埋ブロックを支持する機構としては、例えば、一軸回りに回転するゴニオステージを２段に重ね、互いに直交する２軸回りに回転させることができる機構が知られている。このゴニオステージは、ステージ面が球面軸受けされており、一軸回りにステージ面が回転傾斜するものである。これを２段に重ねることで、２段目のゴニオステージのステージ面を互いに直交する２軸回りに独立して回転制御することができる。これにより、２段目のゴニオステージのステージ面上に載置固定した包埋ブロックを任意の傾きに調整することができ、その姿勢を維持したまま支持することができる。
【０００９】
また、玉継手のボールにカルダン継手が結合された機構も知られている（特許文献１参照）。この機構について、図１１及び図１２を参照して簡単に説明する。
図１１及び図１２に示すように、この機構は、包埋ブロック等の試料６０が固定される試料ヘッド６１と、玉継手のボール６２と、該ボール６２を回転可能に保持する２つの半球シェル６３、６４と、ボール６２に結合されたカルダン継手６５と、該カルダン継手６５を介してボール６２を互いに直交するＸＹ軸回りに回転させる２つの微調整ノブ６６、６７とを備えている。
【００１０】
試料６０が取り付けられた試料ディスク６８は、ノブ６９を介して試料ヘッド６１にクランプ固定されている。試料ディスク６８は、ピンやネジ等によってボール６２に結合されている。ボール６２は、半球シェル６３、６４の間に配されており、半球シェル６３、６４との間で摺動しながら回転できるようになっている。また、半球シェル６３は、クランプレバー７０の締め込みによって半球シェル６４側に押圧されるようになっており、ボール６２を押さえ付けることができるようになっている。これにより、ボール６２を任意の方向に回転させた後、その位置でボール６２を固定することができるようになっている。カルダン継手６５には、互いに直交する方向に２つの長穴６５ａ、６５ｂが形成されており、それぞれの長穴６５ａ、６５ｂにピン７１、７２が案内されている。また、各ピン７１、７２には、微調整ノブ６６、６７に接続されたネジスピンドル７４、７５に螺合するナット７６、７７が固定されている。
【００１１】
このように構成された機構により、試料６０を例えばＹ軸回りに回転させて傾ける場合には、まずクランプレバー７０の締め込みを解いてボール６２の回転を自由にさせた後、微調整ノブ６７を回転させる。すると、ネジスピンドル７５と共にナット７７及びピン７１が回転しようとするが、ピン７１が長穴６５ａの縁に当たってピン７１及びナット７７の回転が停止する。これにより、ピン７１及びナット７７は、ネジスピンドル７５に沿って直線的（図１１び図１２に示す矢印方向）に移動する。
ところがカルダン継手６５は、ボール６２に結合されているため、ピン７１と共に直線的に移動するのではなく、図１１に示す点Ｇを中心として回転する。この際、長穴６５ａがピン７１に摺動しながら回転すると共に、ピン７１が長穴６５ａに沿って相対的に移動している。なお、カルダン継手６５の回転に伴って、一方の長穴６５ｂに案内されているピン７２が長穴６５ｂの縁に接触することになる。よって、これ以上カルダン継手６５が回転することはない。
【００１２】
そして、カルダン継手６５の回転に伴ってボール６２がＹ軸回りに回転する。その結果、試料をＹ軸回りに傾けることができる。また、Ｘ軸回りの回転も、上述した動作と同様の動作を経た後、回転する。そして、試料をＸ軸回り、Ｙ軸回りに回転傾斜させた後、クランプレバー７０を締め込んでボール６２を固定する。その結果、試料６０を任意の傾きに調整することができ、その姿勢に維持したまま支持することができる。
【特許文献１】特開平９−３１８５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した機構ではまだ以下の課題が残されていた。
即ち、ゴニオステージを利用した機構は、一軸のゴニオステージを高さ方向に多段に重ねる構成であるため、包埋ブロックを載置したときに該包埋ブロックの表面と下段のゴニオステージの底面との距離が長くなってしまう。そのため、剛性が劣ってしまい、切断刃によって包埋ブロックを薄切したときに、切断刃の力に負けてしまいぐらついてしまう恐れがあった。
【００１４】
一方、カルダン継手６５を利用した機構では、傾き調整を高精度に行うことが難しいものであった。即ち、カルダン継手６５の長穴６５ａ、６５ｂに案内されたピン７１、７２を直線的に移動させることで、カルダン継手６５及びボール６２を回転させて傾き調整を行うものであるが、円滑に動作させるため、ピン７１、７２と長穴６５ａ、６５ｂとの間に若干の隙間が必要である。また、ピン７１、７２は単に長穴６５ａ、６５ｂに案内されているだけであるので、ピン７１、７２と長穴６５ａ、６５ｂとの間には遊びが生じてしまう可能性があった。そのため、ボール６２を回転させた後、遊びのぶんだけ微小に傾きがずれてしまう恐れがあった。その結果、傾き調整を高精度に行うことが難しかった。
【００１５】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、包埋ブロックを所望する傾きに高精度に調整することができると共に、調整した傾きで包埋ブロックを強固に支持することができる包埋ブロック支持機構、及び、該包埋ブロック支持機構を有する薄切片作製装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る包埋ブロック支持機構は、生体試料が包埋された包埋ブロックを支持する包埋ブロック支持機構であって、前記包埋ブロックが載置固定される載置面を有する載置台と、該載置台に固定されたボールと、該ボールの外周面に接する球面で囲まれた空間を有し、前記載置台を外側に露出させた状態でボールを該空間内に転動可能に収納する台部と、前記球面を前記ボールの外周面に押し付けてボールを固定させる固定手段と、前記載置面に平行な状態で前記ボールの中心を通る第１の軸線に沿って、ボールの外周面から外方に延びた第１のプレートと、前記第１の軸線に沿って前記第１のプレートに形成されたＶ字状の溝部と、前記載置面に平行な状態で前記ボールの中心を通ると共に前記第１の軸線に直交する第２の軸線に沿って、ボールの外周面から外方に延びた第２のプレートと、先端が球状に形成された第１のロッド及び第２のロッドと、前記第１のプレートを付勢して前記溝部と前記第１のロッドの先端とを点接触させると共に、前記第２のプレートを付勢して該第２のプレートと前記第２のロッドの先端とを点接触させる付勢部材と、前記第１のロッドを直線的に可動させて前記第１のプレートを前記第２の軸線回りに回転させると共に、前記第２のロッドを直線的に可動させて前記第２のプレートを前記第１の軸線回りに回転させるロッド可動手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明に係る包埋ブロック支持機構においては、まず、包埋ブロックをボールに固定された載置台の載置面に載置固定する。この際ボールは、台部の空間内に単に転動可能に収納されている。なお載置台は、台部の外側に露出した状態となっている。また、ボールの外周面には、第１の軸線に沿って延びた第１のプレートと、第２の軸線に沿って延びた第２のプレートとが取り付けられている。この２枚のプレートは、共に載置面に平行で且つボールの中心を通る面を有している。また、２枚のプレートは、第１の軸線と第２の軸線とを通る平面に直交する方向から見たときに、周方向に９０度ずれた位置に取り付けられている。特に、第１のプレートには、第１の軸線に沿ってＶ字状の溝部が形成されている。
そして２枚のプレートは、それぞれ付勢部材によって付勢され、第１のロッドの先端が溝部に嵌った状態で該溝部に点接触すると共に、第２のロッドの先端が第２のプレートに点接触した状態となっている。これにより、両ロッドを可動させない限り、ボールは第１の軸線回り及び第２の軸線回りに転動しないように回転が規制されている。
【００１８】
しかも第１のロッドの先端が溝部内に嵌っているので、第１のプレートの動きが規制されている。そのため、第１の軸線と第２の軸線とを通る平面、即ち、載置面に垂直な軸回りにボールが回転してしまうことを防止することができる。仮に、第１のプレートに溝部が形成されていない場合には、ボールが載置面に垂直な軸回りに回転する可能性がある。この場合には、ボールの回転に伴って両プレートが両ロッド上から逃げてしまい、両プレートと両ロッドとが非接触状態になってしまう恐れがある。しかしながら、上述したように第１のロッドの先端が溝部内に嵌っているので、ボールが回転せず、両プレートと両ロッドとが非接触状態になる恐れがない。
つまり上述した溝部と付勢部材との効果によって、両プレートと両ロッドとを常に接触させた状態にすることができる。
【００１９】
ここで、ロッド可動手段により第１のロッドを付勢部材の付勢方向とは逆方向に向けて直線的に可動させると、第１のプレートが第１のロッドに押されて、ボールと共に第２の軸線回りに回転する。これにより、ボールに固定された載置台を第２の軸線回りに回転させることができ、包埋ブロックを傾斜させることができる。
この際、第１のプレートは、ボールに固定されているので、載置面に垂直な方向に向けて第１のロッドと共に直線的に移動することができない。よって、第１のロッドの先端は、見かけ上、溝部に沿って（第１の軸線に沿って）移動しながら第１のプレートを押している。従って、正確に包埋ブロックを第２の軸線回りに回転傾斜させることができる。また、第１のロッドの先端が球状に形成されているので、移動時の抵抗をできるだけ小さくすることができ、第１のプレートの動きを妨げることがない。よって、包埋ブロックを第２の軸線回りに円滑に傾斜させることができる。
【００２０】
一方、ボールの回転に伴って、第２のプレートも第２の軸線回りに回転する。しかしながら、第２のロッドの先端も球状に形成されて第２のプレートに点接触しているので、第２のプレートの回転が妨げられることがない。この点においても、包埋ブロックを第２の軸線回りに円滑に傾斜させることができる。なお、第２のプレートが第２の軸線回りに回転したとしても、第２のプレートと第２のロッドとの接触状態を確実に維持することができる。
【００２１】
また、ロッド可動手段により第１のロッドを付勢部材の付勢方向と同方向に向けて直線的に可動させた場合には、第１のプレートは付勢部材によって付勢されているので、第１のロッドを追従しながら第２の軸線回りに回転する。従って、ボールに固定された載置台を、上述した場合とは逆方向に向けて第２の軸線回りに回転させることができ、包埋ブロックを同様に傾斜させることができる。なお、この場合も同様に、第１のロッドの先端は、見かけ上、溝部に沿って（第１の軸線に沿って）移動しながら第１のプレートに接触している。また、第２のプレートも同様に、上述した場合とは逆方向に向けて第２の軸線回りに回転する。
上述したように、ロッド可動手段により第１のロッドを付勢方向に関係なく直線的に可動させることで、第１のプレート及びボールを介して包埋ブロックを第２の軸線回りに正確に回転傾斜させることができる。
【００２２】
また、ロッド可動手段により第２のロッドを付勢方向に関係なく可動させた場合には、上述した場合と同様の作用により、第２のプレート及びボールを介して包埋ブロックを第
１の軸線回りに回転傾斜させることができる。特に、第１のロッドの先端が溝部内に嵌った状態で、第１のプレートが第１の軸線回りに回転する。従って、包埋ブロックを正確に第１の軸線回りに回転傾斜させることができる。
その結果、包埋ブロックを載置面に平行で互いに直交する２軸（第１の軸線、第２の軸線）回りにそれぞれ正確に傾斜させることができ、包埋ブロックの表面を任意の角度に高精度に傾斜させることができる。
そして最後に、固定手段により台部の球面をボールの外周面に押し付けて、ボールを固定する。これにより、任意の角度に傾斜させた包埋ブロックを、その姿勢のまま支持することができる。
【００２３】
特に、ロッド可動手段により、第１のロッド及び第２のロッドを別々に可動させることで、包埋ブロックを２軸回りにそれぞれ独立に、しかも正確に回転傾斜させることができるので、所望する傾きに容易に調整することができる。しかも、付勢部材によって、両プレートと両ロッドとが常に接触しているので、従来のものとは異なり、隙間がなく遊びが生じてしまうことがない。よって、ボールのがたつきを防止することができ、傾きを高精度に調整することができる。
【００２４】
また、ゴニオステージを多段に重ねるものとは異なり、１つのボールを利用するだけで包埋ブロックを２軸回りに回転傾斜させることができるので、高さをできるだけ抑えた設計することができる。また、ボールの外周面に球面を押し付けて固定するので、ボールを強固に固定することができる。これらのことから、全体の剛性を高くすることができ、包埋ブロックを強固に支持することができる。
【００２５】
また、本発明に係る包埋ブロック支持機構は、上記本発明の包埋ブロック支持機構において、前記第１及び第２のロッドの先端には、少なくとも前記第１及び第２の軸線回りに転動可能な球体が設けられていることを特徴とするものである。
【００２６】
この発明に係る包埋ブロック支持機構においては、両ロッドの先端に球体が設けられているので、包埋ブロックを回転傾斜させる際に、両ロッドの先端と両プレートとの抵抗をさらに小さくすることができる。従って、より滑らかにボールを回転させることができ、包埋ブロックの傾き調整を行い易い。
【００２７】
また、本発明に係る包埋ブロック支持機構は、上記本発明の包埋ブロック支持機構において、前記ボールには、前記載置面に垂直な第３の軸線方向に沿ってボールの中心を貫通すると共に該第３の軸線回りに回転可能に固定された回転軸部と、該回転軸部を回転させる回転手段とが設けられ、前記載置台が、前記ボールに対して非固定状態で前記回転軸部の一端に連結されていることを特徴とするものである。
【００２８】
この包埋ブロック支持機構においては、回転手段により回転軸部を第３の軸線回りに回転させることで、包埋ブロックを第３の軸線回りに回転させることができる。従って、包埋ブロックを載置台に固定した後、切断方向に対して包埋ブロックの向きを調整することができる。つまり、切断刃の方向に対して包埋ブロックが所定の方向に向くように調整することができる。特に、包埋ブロックを粗削りする際に有効である。また、これら回転軸部及び回転手段は、ボールに設けられているので、包埋ブロックの傾き調整に何ら影響を与えることはない。
【００２９】
また、本発明に係る薄切片作製装置は、前記包埋ブロックを所定の厚みで薄切して、シート状の薄切片を切り出す薄切片作製装置であって、上記本発明のいずれかの包埋ブロック支持機構と、該包埋ブロック支持機構上に配された切断刃を有し、該切断刃と前記包埋ブロック支持機構とを相対的に移動させて、前記包埋ブロックから前記薄切片を切り出す切断機構と、前記包埋ブロック支持機構を前記切断時の移動方向に対して直交する方向に移動させ、前記薄切片の厚みを調整する移動機構とを備えていることを特徴とするものである。
【００３０】
この発明に係る薄切片作製装置においては、包埋ブロック支持機構によって包埋ブロックの傾き調整を行った後、切断機構が切断刃と包埋ブロック支持機構とを相対的に移動させる。これにより、切断刃によって包埋ブロックをシート状に切断（スライス）して薄切片を作製することができる。また、移動機構によって、包埋ブロック支持機構を切断時の移動方向に対して直交する方向に移動させるので、作製する薄切片の厚みを所定の厚み、例えば、５μｍの極薄の厚さにすることができる。
特に、包埋ブロック支持機構によって、包埋ブロックを所望する傾きに高精度に調整しているので、所望する面を有した高品質な薄切片を作製することができる。また、包埋ブロックを無駄に切断することなく、薄切片を作製することができる。更には、包埋ブロックが包埋ブロック支持機構によって強固に支持されているので、綺麗に切断することができ、薄切片の表面をより平滑にすることができる。この点においても、薄切片の高品質化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る包埋ブロック支持機構によれば、包埋ブロックを所望する傾きに高精度に調整することができると共に、調整した傾きで強固に支持することができる。
また、本発明に係る薄切片作製装置によれば、上述した包埋ブロック支持機構を備えているので、平滑でしかも所望する面が表面に露出した薄切片を包埋ブロックから作製することができ、薄切片の高品質化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る包埋ブロック支持機構及び薄切片作製装置の一実施形態を、図１から図８を参照して説明する。この薄切片作製装置１は、生体試料Ｓが包埋された包埋ブロックＢを所定の厚みで薄切して、シート状の薄切片Ｍを切り出して作製する装置である。
【００３３】
初めに、包埋ブロックＢは、図１に示すように、ホルマリン固定された生体試料Ｓ内の水分をパラフィン置換した後、さらに周囲をパラフィン等の包埋剤Ｎによってブロック状に固めたものである。これにより、生体試料Ｓがパラフィン内に包埋された状態となっている。なお、生体試料Ｓとしては、例えば、人体や実験動物等から取り出した臓器等の組織であり、医療分野、製薬分野、食品分野、生物分野等で適時選択させるものである。
また、本実施形態では、包埋ブロックＢが箱状に形成されたカセットＫ上に固定されているものとして説明する。
【００３４】
本実施形態の薄切片作製装置１は、図２に示すように、カセットＫを介して包埋ブロックＢを支持する包埋ブロック支持機構２と、包埋ブロック支持機構２上に配された切断刃３を有し、該切断刃３と包埋ブロック支持機構２とを相対的に移動させて、包埋ブロックＢから薄切片Ｍを切り出す切断機構４と、包埋ブロック支持機構２を切断時の移動方向（Ｘ方向）に対して直交するＺ方向に移動させ、薄切片Ｍの厚みを調整するＺステージ（移動機構）５とを備えている。
【００３５】
上記包埋ブロック支持機構２は、Ｚステージ５上に取り付けられている。また、このＺステージ５は、ガイドレール６に沿って移動する移動ステージ７上に取り付けられている。ガイドレール６は、水平面上に取り付けられており、固定された切断刃３に向かうＸ方向に延びている。この際ガイドレール６は、切断刃３を越えた反対側にまで延びた状態とされている。移動ステージ７は、図示しないモータ等の駆動源によって、ガイドレール６上を往復運動するようになっている。また、Ｚステージ５は、内部に図示しないピエゾ素子等が組み込まれており、電圧が印加されることでＺ方向に一定量上昇するように高さ制御されている。この際、Ｚステージ５は、移動ステージ７がガイドレール６を１往復する毎に、一定量だけ上昇するように制御されている。
【００３６】
これにより、包埋ブロックＢは、移動ステージ７の移動に伴って切断刃３に向けて移動して、該切断刃３によって切断されるようになっている。この際、Ｚステージ５によって高さ制御されているので、所定の厚み（例えば、５μｍ）で表面が切断される。その結果、図１に示すシート状の薄切片Ｍが作製される。これについては、後に詳細に説明する。なお、移動ステージ７の往復運動と、該往復運動に同期したＺステージ５の上昇とによって、包埋ブロックＢから複数枚の薄切片Ｍを次々と作製することも可能である。
【００３７】
上述した切断刃３、ガイドレール６及び移動ステージ７は、上記切断機構４として機能する。なお、本実施形態では、切断刃３を固定し、該切断刃３に対して包埋ブロックＢ側を移動させる構成としたが、切断機構４はこの構成に限られるものではない。例えば、包埋ブロックＢ側を固定し、該包埋ブロックＢに対して切断刃３を移動させても構わないし、包埋ブロックＢ側と切断刃３とを共に移動させて、切断機構４を構成しても構わない。いずれにしても、包埋ブロック支持機構２と切断刃３とを、相対的に移動させるように構成すれば構わない。
【００３８】
上記包埋ブロック支持機構２は、図３から図６に示すように、カセットＫを介して包埋ブロックＢが載置固定される載置台１０と、該載置台１０に固定されたボール１１と、ボール１１を収納する空間を有するハウジング（台部）１２と、ボール１１を固定させる固定手段１３と、ボール１１に固定されたピッチ用プレート（第１のプレート）１４及びロール用プレート（第２のプレート）１５と、両プレート１４、１５を介してボール１１を回転させるピッチ用ロッド（第１のロッド）１６及びロール用ロッド（第２のロッド）１７と、ピッチ用プレート１４を付勢して該ピッチ用プレート１４に形成された溝部１４ａとピッチ用ロッド１６の先端とを点接触させると共に、ロール用プレート１５を付勢して該ロール用プレート１５とロール用ロッド１７の先端とを点接触させるコイルバネ（付勢部材）１８ａ、１８ｂと、両ロッド１６、１７をそれぞれ直線的に可動させるロッド可動手段１９とを備えている。
【００３９】
上記載置台１０は、板状に形成されており、上面が平滑な載置面１０ａになっている。そして、包埋ブロックＢは、カセットＫを介してこの載置面１０ａ上に載置固定されるようになっている。また、載置台１０は、ボール１１の外周面の一部に固定されている。
上記ハウジング１２は、上部ハウジング２０と下部ハウジング２１とから構成されており、全体として略箱状に形成されている。また、ハウジング１２内には、ボール１１の外周面に接する球面で囲まれた空間が形成されており、この空間内にボール１１を転動可能に収納している。この際、ハウジング１２は、ボール１１の一部及び載置台１０を外側に露出させた状態でボール１１を収納している。よって、載置台１０に包埋ブロックＢを容易に固定させることができるようになっている。
【００４０】
下部ハウジング２１には、図５に示すように、上部ハウジング２０に対向する対向面の略中心に略半球状の凹部２１ａが形成されている。即ち、この凹部２１ａの表面が上述した球面となっている。また、下部ハウジング２１には、上述した各構成品を配置したり、ピッチ用プレート１４及びロール用プレート１５の回転スペースを確保したりするための空間Ｓ１が凹部２１ａに隣接して形成されている。また、対向面の一端側には、上部ハウジング２０を固定するためのネジ２２が螺合するネジ溝２１ｂが形成されている。
【００４１】
上部ハウジング２０は、下部ハウジング２１よりも厚みが薄い板状に形成されている。この上部ハウジング２０は、一端側だけが下部ハウジング２１の対向面に接触した状態で下部ハウジング２１に固定されている。具体的には、上部ハウジング２０の一端側に形成されたネジ孔２０ａを介して、下部ハウジング２１のネジ溝２１ｂにネジ２２を螺合することで、両ハウジング２０、２１が固定されている。
また、上部ハウジング２０の略中心にはボール１１が挿通される貫通孔２０ｂが形成されており、該貫通孔２０ｂを介してボール１１の一部分が上部ハウジング２０の外側に露出している。また、貫通孔２０ｂの内面は、ボール１１の外周面に接する球面となっている。つまり、この貫通孔２０ｂと上記凹部２１ａとで囲まれる空間が、ボール１１を収納する上記空間とされている。
【００４２】
また、上部ハウジング２０にも下部ハウジング２１と同様に、ピッチ用プレート１４及びロール用プレート１５の回転スペースを確保するための空間Ｓ２が貫通孔２０ｂに隣接して形成されている。また、上部ハウジング２０及び下部ハウジング２１の他端側には、図３から図５に示すように、突出プレート２５、２６がそれぞれ平行に取り付けられている。また両突出プレート２５、２６には、軸線Ｌ１回りに回動操作可能なクランプレバー２７が取り付けられており、クランプレバー２７を回動操作して締め込むことで、上部ハウジング２０側の突出プレート２５を下部ハウジング２１側の突出プレート２６に接近させることができる。つまり、上部ハウジング２０を下部ハウジング２１側に接近させることができる。これにより、貫通孔２０ｂの球面をボール１１の外周面に押し付けることができ、ボール１１を固定することができる。
即ち、これら両突出プレート２５、２６、クランプレバー２７及び上部ハウジング２０は、上記固定手段１３として機能する。
【００４３】
上記ピッチ用プレート１４は、図４から図６に示すように、載置面１０ａに平行な状態でボール１１の中心Ｇを通る（第１の軸線）軸線Ｌ２に沿って、ボール１１の外周面から外方に延びた状態で取り付けられている。また、ピッチ用プレート１４には、図６に示すように、軸線Ｌ２に沿ってＶ字状の溝部１４ａが形成されている。
また、上記ロール用プレート１５は、図４及び図５に示すように、載置面１０ａに平行な状態でボール１１の中心Ｇを通ると共に、軸線Ｌ２に直交する（第２の軸線）軸線Ｌ３に沿って、ボール１１の外周面から外方に延びた状態で取り付けられている。よって、この２枚のプレート１４、１５は、共に載置面１０ａに平行で且つボール１１の中心Ｇを通る面を有している。また２枚のプレート１４、１５は、載置面１０ａに直交する方向から見たときに、周方向に９０度ずれた位置に取り付けられている。
【００４４】
上記ピッチ用ロッド１６及びロール用ロッド１７は、垂直なＺ方向に向いた状態でそれぞれピッチ用プレート１４及びロール用プレート１５に対向配置されている。また、両ロッド１６、１７は、図５及び図７に示すように、先端が球状に形成されていると共に、基端側から先端側に亘って外周面にネジ溝１６ａ、１７ａが形成されている。また、両ロッド１６、１７の基端側には、貫通孔３０ａが形成されたプレート３０が固定されている。そして、下部ハウジング２１には、両ロッド１６、１７と平行なＺ方向に延びたピン３１が貫通孔３０ａを貫いた状態で取り付けられている。
【００４５】
また、両ロッド１６、１７には、ネジ溝１６ａ、１７ａに螺合したナット３２がそれぞれ取り付けられている。このナット３２は、下部ハウジング２１に固定された玉軸受け３３によって回転自在に支持されている。つまり、両ロッド１６、１７は、ナット３２を介して玉軸受け３３によって回転自在に支持されている。また、ナット３２には、図５、図６及び図８に示すように、ウォームギア４０に噛合する歯車３４が固定されている。この際、両ロッド１６、１７は、歯車３４に形成された貫通孔３４ａ内を貫通しており、歯車３４とは非接触状態になっている。
そしてナット３２は、ウォームギア４０の回転に伴って、歯車３４と共にＺ方向回りに回転するようになっている。すると両ロッド１６、１７もナット３２の回転に伴って回転しようとするが、ピン３１がプレート３０の貫通孔３０ａを貫いているので、回転が規制されている。そのため、回転力が直線運動に変換されるので、両ロッド１６、１７は、Ｚ方向に直線的に可動するようになっている。
【００４６】
また、下部ハウジング２１と両プレート１４、１５との間には、図５及び図７に示すように、上記コイルバネ１８ａ、１８ｂが取り付けられている。これにより、ピッチ用ロッド１６は、図５及び図６に示すように、先端が溝部１４ａに嵌った状態で該溝部１４ａに点接触している。つまり、ピッチ用プレート１４とピッチ用ロッド１６とは常に接触しており、両者の間に隙間が生じないようになっている。また、ロール用ロッド１７も同様に、図７に示すように、ロール用プレート１５に常に接触しており、両者の間に隙間が生じないようになっている。そのため、両ロッド１６、１７を可動させない限り、ボール１１は軸線Ｌ２及び軸線Ｌ３回りに転動しないようになっている。
【００４７】
更に、ピッチ用ロッド１６の先端が溝部１４ａ内に嵌っているので、ピッチ用プレート１４の動きが規制されている。そのため、軸線Ｌ２及び軸線Ｌ３とを通る平面、即ち、載置面１０ａに垂直な軸回りにボール１１が回転してしまうことを防止している。仮に、ピッチ用プレート１４に溝部１４ａが形成されていない場合には、ボール１１が載置面１０ａに垂直な軸回りに回転する可能性がある。この場合には、ボール１１の回転に伴って、両プレート１４、１５が両ロッド１６、１７上から逃げてしまい、両プレート１４、１５と両ロッド１６、１７とが非接触状態になってしまう恐れがある。しかしながら、上述したようにピッチ用ロッド１６の先端が溝部１４ａ内に嵌っているので、ボール１１が回転せず、両プレート１４、１５と両ロッド１６、１７とが非接触状態になる恐れがない。
上述した溝部１４ａとコイルバネ１８ａ、１８ｂとの効果によって、両プレート１４、１５と両ロッド１６、１７とを常に接触させた状態にすることができるようになっている。
【００４８】
また、ウォームギア４０は、図３及び図４に示すように、それぞれ下部ハウジング２１の外側まで延びたロッド４１の先端側に取り付けられている。そして、下部ハウジング２１の外側に突出したロッド４１の基端側には、該ロッド４１を回転させる摘み部、即ち、ピッチ用摘み部４２及びロール用摘み部４３が取り付けられている。これにより、作業者は、両摘み部４２、４３をそれぞれ回転させることで、両ロッド１６、１７をそれぞれＺ方向に所望する量だけ可動させることができるようになっている。
つまり、ナット３２、玉軸受け３３、プレート３０、ピン３１、歯車３４、ウォームギア４０、ロッド４１及び両摘み部４２、４３は、ピッチ用ロッド１６を直線的に可動させてピッチ用プレート１４を軸線Ｌ３回りに回転させると共に、ロール用ロッド１７を直線的に可動させてロール用プレート１５を軸線Ｌ２回りに回転させるロッド可動手段１９として機能する。
【００４９】
次に、このように構成された薄切片作製装置１を利用して、包埋ブロックＢから薄切片Ｍを作製する場合について説明する。
初めに、作業者は包埋ブロックＢを載置台１０の載置面１０ａ上に載置固定した後、クランプレバー２７を緩めてボール１１を転動可能な状態にする。次に、包埋ブロックＢを軸線Ｌ２回り及び軸線Ｌ３回りに適宜回転させて、所定の向きに傾斜させる。本実施形態では、最初に軸線Ｌ３回りに回転させることでピッチング（縦方向）調整を行う場合を説明する。
【００５０】
まず、作業者はピッチ用摘み部４２を手動で回転させて、ピッチ用ロッド１６をコイルバネ１８ａの付勢方向とは逆方向に向けて直線的に可動させる。より具体的に説明すると、ピッチ用摘み部４２を回転させると、該ピッチ用摘み部４２の回転に伴って、図８に示すように、ロッド４１及びウォームギア４０が共に回転する。すると、ウォームギア４０に噛合している歯車３４及び該歯車３４に固定されているナット３２がＺ方向回りに回転する。この際、ナット３２は、図５に示すように、玉軸受け３３に支持されているので、がたつくことなく円滑に回転する。すると、ナット３２に螺合されているピッチ用ロッド１６は、ナット３２と共に回転しようとするが、プレート３０の貫通孔３０ａ内にピン３１が貫通しているので、回り止めがなされている。その結果、回転運動が直線運動に変換されて、Ｚ方向に直線的に可動する。
【００５１】
そして、ピッチ用ロッド１６は、コイルバネ１８ａの付勢力に抗する力でピッチ用プレート１４を押し上げる。ピッチ用プレート１４は、ピッチ用ロッド１６に押されると、ボール１１と共に軸線Ｌ３回りに回転する。これにより、ボール１１に固定された載置台１０を軸線Ｌ３回り（図５に示す矢印Ｒ１方向）に回転させることができ、包埋ブロックＢを傾斜させてピッチング調整することができる。
【００５２】
ところで、上述した際、ピッチ用プレート１４はボール１１に固定されているので、載置面１０ａに垂直なＺ方向に向けてピッチ用ロッド１６と共に直線的に移動することができない。そのため、ピッチ用ロッド１６の先端は、見かけ上、溝部１４ａに沿って（軸線Ｌ３に沿って）移動しながらピッチ用プレート１４を押している。従って、正確に包埋ブロックＢを軸線Ｌ３回りに回転傾斜させることができる。また、ピッチ用ロッド１６の先端は球状に形成されており、ピッチ用プレート１４に対して点接触している。そのため、移動時の抵抗をできるだけ小さくすることができ、ピッチ用プレート１４の動きを妨げることがない。よって、包埋ブロックＢを軸線Ｌ３回りに円滑に傾斜させることができる。
【００５３】
一方、ボール１１の回転に伴って、図７に示すように、ロール用プレート１５も軸線Ｌ３回りに（矢印Ｒ３方向）回転する。しかしながら、ロール用ロッド１７の先端も球状に形成されてロール用プレート１５に点接触しているので、ロール用プレート１５の回転が妨げられることがない。この点においても、包埋ブロックＢを軸線Ｌ３回りに円滑に傾斜させることができる。なお、ロール用プレート１５が軸線Ｌ３回りに回転したとしても、ロール用プレート１５とロール用ロッド１７との接触状態を確実に維持することができる。
【００５４】
また、作業者がピッチ用摘み部４２を上述した場合とは逆方向に回転させて、ピッチ用ロッド１６をコイルバネ１８ａの付勢方向と同方向に直線的に可動させた場合には、ピッチ用プレート１４はコイルバネ１８ａによって付勢されているので、ピッチ用ロッド１６を追従しながら軸線Ｌ３回りに回転する。従って、ボール１１に固定された載置台１０を、上述した場合とは逆方向（図５に示す矢印Ｒ２方向）に向けて軸線Ｌ３回りに回転させることができる。
なお、この場合も同様に、ピッチ用ロッド１６の先端は、見かけ上、溝部１４ａに沿って（軸線Ｌ２に沿って）移動しながらピッチ用プレート１４に接触している。また、ロール用プレート１５も同様に、上述した場合とは逆方向（図７に示す矢印Ｒ４方向）に向けて軸線Ｌ３回りに回転する。
【００５５】
上述したように、ピッチ用ロッド１６をコイルバネ１８ａの付勢方向に関係なく直線的に可動させることで、ピッチ用プレート１４及びボール１１を介して包埋ブロックＢを軸線Ｌ３回りに正確に回転傾斜させることができ、高精度なピッチング調整を行うことができる。
【００５６】
続いて、軸線Ｌ２回りに回転させてローリング（横方向）調整を行う場合には、作業者はロール用摘み部４３を回転させる。すると、上述した場合と同様の作用により、ロール用プレート１５及びボール１１を介して包埋ブロックＢを軸線Ｌ２回りに回転傾斜させることができ、ローリング調整を行うことができる。特に、図６に示すように、ピッチ用ロッド１６の先端が溝部１４ａ内に嵌った状態で、ピッチ用プレート１４が軸線Ｌ２回りに回転する。従って、包埋ブロックＢを正確に軸線Ｌ２回りに回転傾斜させることができ、高精度なローリング調整を行える。
その結果、包埋ブロックＢを載置台１０の載置面１０ａに平行で互いに直交する２軸（軸線Ｌ２、軸線Ｌ３）回りにそれぞれ正確に傾斜させて、ピッチング調整及びローリング調整を行うことができ、包埋ブロックＢの表面を任意の角度に高精度に傾斜させることができる。
【００５７】
最後に、作業者はクランプレバー２７を締め込んで、上部ハウジング２０を下部ハウジング２１に接近させて、上部ハウジング２０の球面をボール１１の外周面に押し付ける。これにより、ボール１１を固定することができ、任意の角度に傾斜させた包埋ブロックＢをその姿勢のまま支持することができる。
【００５８】
特に、この包埋ブロック支持機構２によれば、ロッド可動手段１９によりピッチ用ロッド１６及びロール用ロッド１７を別々に可動させることで、包埋ブロックＢを２軸回りにそれぞれ独立に、しかも正確に回転傾斜させることができ、所望する傾きに容易に調整することができる。しかも、コイルバネ１８ａ、１８ｂによって両プレート１４、１５と両ロッド１６、１７とが常に接触しているので、従来のものとは異なり、両者の間に隙間が空くことがなく遊びが生じてしまうことがない。よって、ボール１１のがたつきを防止することができ、傾きを高精度に調整することができる。
【００５９】
また、従来のゴニオステージを多段に重ねるものとは異なり、１つのボール１１を利用するだけであるので、高さをできるだけ抑えた設計にすることができる。また、ボール１１の外周面に上部ハウジング２０の球面を押し付けて固定するので、ボール１１を強固に固定することができる。これらのことから、全体の剛性を高くすることができ、包埋ブロックＢを強固に支持することができる。
【００６０】
続いて、包埋ブロックＢの傾き調整が終了すると、図２に示すように、包埋ブロック支持機構２及び包埋ブロックＢを切断刃３に接近させるように、移動ステージ７をガイドレール６に沿って移動させる。これにより、切断刃３によって包埋ブロックＢをシート状に切断して薄切片Ｍを作製することができる。また、Ｚステージ５によって、包埋ブロック支持機構２を切断時の移動方向に対して直交するＺ方向に移動させるので、作製する薄切片Ｍの厚みを所定の厚み（例えば、５μｍ）にすることができる。
【００６１】
特に、包埋ブロック支持機構２によって、包埋ブロックＢを所望する傾きに高精度に調整しているので、所望する面を有した高品質な薄切片Ｍを作製することができる。また、包埋ブロックＢを無駄に切断することなく、薄切片Ｍを作製することができる。更には、包埋ブロックＢが包埋ブロック支持機構２によって強固に支持されているので、綺麗に切断することができ、薄切片Ｍの表面をより平滑にすることができる。この点においても、薄切片Ｍの高品質化を図ることができる。
【００６２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、ピッチ用ロッド１６及びロール用ロッド１７の先端をそれぞれ単に球状に形成したが、少なくとも軸線Ｌ２及び軸線Ｌ３回りに転動可能な球体を先端に設けても構わない。例えば、図９に示すように、両ロッド１６、１７の先端に微小なボール５０を転動可能に取り付けても構わない。こうすることで、包埋ブロックＢを傾斜させる際に、両ロッド１６、１７の先端と両プレート１４、１５との抵抗をさらに小さくすることができる。従って、より滑らかにボール１１を回転させることができ、包埋ブロックＢの傾き調整を行い易い。
【００６４】
また、上記実施形態において、図１０に示すように、載置面１０ａに垂直な軸線Ｌ５（第３の軸線）に沿ってボール１１に貫通孔１１ａを形成すると共に、該貫通孔１１ａを貫通した状態で軸線Ｌ５回りに回転可能な回転軸部５２を設けても構わない。なお、貫通孔１１ａ内面全体で回転軸部５２を回転可能に支持しても構わないし、図示しない玉軸受けを介して回転軸部５２を支持しても構わない。また、回転軸部５２の一部の外周面には、ボール１１に設けられたウォームギア５３に噛合する溝５２ａが形成されている。このウォームギア５３は、下部ハウジング２１の外側に突出するロッド５４の先端に固定されている。そして、下部ハウジング２１の外側に突出するロッド５４の基端側には、図示しないヨーイング用摘み部が取り付けられている。これにより、ヨーイング用摘み部を回転させることで、回転軸部５２を軸線Ｌ５回りにさせることができるようになっている。
つまり、ウォームギア５３、ロッド５４及びヨーイング用摘み部は、回転軸部５２を回転させる回転手段５５として機能する。また、この場合の載置台１０は、ボール１１に対して非接触状態で回転軸部５２の一端側に連結されている。
【００６５】
このように構成することで、ヨーイング用摘み部を回転させて、包埋ブロックＢを載置面１０ａに垂直な軸線Ｌ５回りに回転させることができる。従って、包埋ブロックＢを載置台１０に固定した後、切断方向に対して包埋ブロックＢの向きを調整（ヨーイング調整）することができる。つまり、切断刃３の方向に対して包埋ブロックＢが所定の方向に向くように調整することができる。特に、包埋ブロックＢを粗削りする際に有効である。
なお、これら回転軸部５２及び回転手段５５は、ボール１１に設けられているので、包埋ブロックＢの傾き調整に何ら影響を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る包埋ブロック支持機構によって支持される包埋ブロックを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る包埋ブロック支持機構を有する薄切片作製装置の構成図である。
【図３】図２に示す包埋ブロック支持機構の外観斜視図である。
【図４】図３に示す包埋ブロック支持機構の上面図である。
【図５】図４に示す包埋ブロック支持機構の断面矢視Ａ−Ａ図である。
【図６】ピッチ用プレートとピッチ用ロッドとの関係を示す拡大断面図である。
【図７】図４に示す包埋ブロック支持機構の断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図８】ウォームギアと歯車との関係を示す拡大斜視図である。
【図９】本発明に係る包埋ブロック支持機構のピッチ用ロッド及びロール用ロッドの変形例を示す断面図であって、先端に転動可能なボールが固定されたロッドを示す図である。
【図１０】本発明に係る包埋ブロック支持機構の変形例を示す図であって、載置台を載置面に垂直な軸線回りに回転可能に構成された包埋ブロック支持機構の構成図である。
【図１１】玉継手のボールにカルダン継手が結合された従来の機構の構成図である。
【図１２】図１１に示す断面矢視Ｃ−Ｃ図である。
【符号の説明】
【００６７】
Ｂ 包埋ブロック
Ｇ ボールの中心
Ｍ 薄切片
Ｓ 生体試料
Ｌ２ 軸線（第１の軸線）
Ｌ３ 軸線（第２の軸線）
Ｌ５ 軸線（第３の軸線）
１ 薄切片作製装置
２ 包埋ブロック支持機構
３ 切断刃
４ 切断機構
５ Ｚステージ（移動機構）
１０ 載置台
１０ａ 載置台の載置面
１１ ボール
１２ ハウジング（台部）
１３ 固定手段
１４ ピッチ用プレート（第１のプレート）
１４ａ 溝部
１５ ロール用プレート（第２のプレート）
１６ ピッチ用ロッド（第１のロッド）
１７ ロール用ロッド（第２のロッド）
１８ａ、１８ｂ コイルバネ（付勢部材）
１９ ロッド可動手段
５０ ボール（球体）
５２ 回転軸部
５５ 回転手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体試料が包埋された包埋ブロックを支持する包埋ブロック支持機構であって、
前記包埋ブロックが載置固定される載置面を有する載置台と、
該載置台に固定されたボールと、
該ボールの外周面に接する球面で囲まれた空間を有し、前記載置台を外側に露出させた状態でボールを該空間内に転動可能に収納する台部と、
前記球面を前記ボールの外周面に押し付けてボールを固定させる固定手段と、
前記載置面に平行な状態で前記ボールの中心を通る第１の軸線に沿って、ボールの外周面から外方に延びた第１のプレートと、
前記第１の軸線に沿って前記第１のプレートに形成されたＶ字状の溝部と、
前記載置面に平行な状態で前記ボールの中心を通ると共に前記第１の軸線に直交する第２の軸線に沿って、ボールの外周面から外方に延びた第２のプレートと、
先端が球状に形成された第１のロッド及び第２のロッドと、
前記第１のプレートを付勢して前記溝部と前記第１のロッドの先端とを点接触させると共に、前記第２のプレートを付勢して該第２のプレートと前記第２のロッドの先端とを点接触させる付勢部材と、
前記第１のロッドを直線的に可動させて前記第１のプレートを前記第２の軸線回りに回転させると共に、前記第２のロッドを直線的に可動させて前記第２のプレートを前記第１の軸線回りに回転させるロッド可動手段とを備えていることを特徴とする包埋ブロック支持機構。
【請求項２】
請求項１に記載の包埋ブロック支持機構において、
前記第１及び第２のロッドの先端には、少なくとも前記第１及び第２の軸線回りに転動可能な球体が設けられていることを特徴とする包埋ブロック支持機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の包埋ブロック支持機構において、
前記ボールには、前記載置面に垂直な第３の軸線方向に沿ってボールの中心を貫通すると共に該第３の軸線回りに回転可能に固定された回転軸部と、該回転軸部を回転させる回転手段とが設けられ、
前記載置台は、前記ボールに対して非固定状態で前記回転軸部の一端に連結されていることを特徴とする包埋ブロック支持機構。
【請求項４】
前記包埋ブロックを所定の厚みで薄切して、シート状の薄切片を切り出す薄切片作製装置であって、
請求項１から３のいずれか１項に記載の包埋ブロック支持機構と、
該包埋ブロック支持機構上に配された切断刃を有し、該切断刃と前記包埋ブロック支持機構とを相対的に移動させて、前記包埋ブロックから前記薄切片を切り出す切断機構と、
前記包埋ブロック支持機構を前記切断時の移動方向に対して直交する方向に移動させ、前記薄切片の厚みを調整する移動機構とを備えていることを特徴とする薄切片作製装置。
【請求項１】
生体試料が包埋された包埋ブロックを支持する包埋ブロック支持機構であって、
前記包埋ブロックが載置固定される載置面を有する載置台と、
該載置台に固定されたボールと、
該ボールの外周面に接する球面で囲まれた空間を有し、前記載置台を外側に露出させた状態でボールを該空間内に転動可能に収納する台部と、
前記球面を前記ボールの外周面に押し付けてボールを固定させる固定手段と、
前記載置面に平行な状態で前記ボールの中心を通る第１の軸線に沿って、ボールの外周面から外方に延びた第１のプレートと、
前記第１の軸線に沿って前記第１のプレートに形成されたＶ字状の溝部と、
前記載置面に平行な状態で前記ボールの中心を通ると共に前記第１の軸線に直交する第２の軸線に沿って、ボールの外周面から外方に延びた第２のプレートと、
先端が球状に形成された第１のロッド及び第２のロッドと、
前記第１のプレートを付勢して前記溝部と前記第１のロッドの先端とを点接触させると共に、前記第２のプレートを付勢して該第２のプレートと前記第２のロッドの先端とを点接触させる付勢部材と、
前記第１のロッドを直線的に可動させて前記第１のプレートを前記第２の軸線回りに回転させると共に、前記第２のロッドを直線的に可動させて前記第２のプレートを前記第１の軸線回りに回転させるロッド可動手段とを備えていることを特徴とする包埋ブロック支持機構。
【請求項２】
請求項１に記載の包埋ブロック支持機構において、
前記第１及び第２のロッドの先端には、少なくとも前記第１及び第２の軸線回りに転動可能な球体が設けられていることを特徴とする包埋ブロック支持機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の包埋ブロック支持機構において、
前記ボールには、前記載置面に垂直な第３の軸線方向に沿ってボールの中心を貫通すると共に該第３の軸線回りに回転可能に固定された回転軸部と、該回転軸部を回転させる回転手段とが設けられ、
前記載置台は、前記ボールに対して非固定状態で前記回転軸部の一端に連結されていることを特徴とする包埋ブロック支持機構。
【請求項４】
前記包埋ブロックを所定の厚みで薄切して、シート状の薄切片を切り出す薄切片作製装置であって、
請求項１から３のいずれか１項に記載の包埋ブロック支持機構と、
該包埋ブロック支持機構上に配された切断刃を有し、該切断刃と前記包埋ブロック支持機構とを相対的に移動させて、前記包埋ブロックから前記薄切片を切り出す切断機構と、
前記包埋ブロック支持機構を前記切断時の移動方向に対して直交する方向に移動させ、前記薄切片の厚みを調整する移動機構とを備えていることを特徴とする薄切片作製装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１７０３１２（Ｐ２００８−１７０３１２Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４３５０（Ｐ２００７−４３５０）
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１２日（２００７．１．１２）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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