(57)【要約】【課題】試料を把持し包埋材中に埋め込む作業の途中で包埋材が凝固してしまうことを防止する。【解決手段】細胞片等の試料を把持し、把持した試料をパラフィン中に埋め込む作業に用いるピンセット１０は、バッテリー６４と、試料を把持する一対の先端部分を有するステンレス製の把持部２２と、バッテリー６４から供給される電流によって発熱し、先端部分２２Ａを加熱するヒーター３４と、先端部分２２Ａの温度を検知する温度センサー３２と、温度センサー３２で検知される温度がパラフィンの融点以上の所定の温度範囲内に収まるように、バッテリー６４とヒーター３４との通電を制御する温度制御回路５８と、を含み、ヒーター３４と温度センサー３２とを、把持部２２の内部であって先端部分２２Ａに近い側に配置した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を把持し、当該把持した試料を包埋材中に埋め込む作業に用いる温度制御機能付き把持具であって、
電池と、
前記試料を把持する一対の先端部分を有する把持部と、
前記電池から供給される電流によって発熱し、前記先端部分を加熱する発熱部と、
前記先端部分の温度を検知する温度センサーと、
前記温度センサーで検知される温度が前記包埋材の融点以上の所定の温度範囲内に収まるように、前記電池と前記発熱部との通電を制御する温度制御回路と、を含み、
前記発熱部と前記温度センサーとを、前記把持部の内部であって前記先端部分に近い側に配置した
ことを特徴とする温度制御機能付き把持具。
【請求項２】
前記把持部は、ステンレス製である
ことを特徴とする請求項１に記載の温度制御機能付き把持具。
【請求項３】
前記把持部には、前記先端部分と反対側の端から前記先端部分に向かって、前記先端部分側が小径となる段付きの穴が形成され、
前記穴の前記先端部分側に前記温度センサーを配置した状態で、当該穴に銅パイプを差し込んで前記温度センサーを固定するとともに、前記発熱部を前記銅パイプに熱線を巻き付けて構成した
ことを特徴とする請求項２に記載の温度制御機能付き把持具。
【請求項４】
前記電池と接続するコネクタと、前記コネクタを介して前記電池から駆動電力の供給を受ける電源回路と、前記温度制御回路とを収納するケースと、
前記ケースに固定され、前記把持部のうち前記先端部分と反対側の端を支持する支持部と、をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度制御機能付き把持具。
【請求項５】
前記支持部は、前記把持部を支持する部分で当該把持部の外側を覆っており、ＰＥＥＫ樹脂により形成される
ことを特徴とする請求項４に記載の温度制御機能付き把持具。
【請求項６】
前記一対の先端部分の噛み合わせのずれを防止するためのガイドをさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の温度制御機能付き把持具。
【請求項７】
前記包埋材はパラフィンである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の温度制御機能付き把持具。
【請求項８】
前記電池は、前記温度制御機能付き把持具から取り外して充電可能な充電池である
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の温度制御機能付き把持具。
【請求項９】
前記電池の残容量、又は前記発熱部への通電状態の少なくとも一方を表示する表示部をさらに含む
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の温度制御機能付き把持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御機能付き把持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体等から採取した組織片を顕微鏡標本とする際には、組織片をパラフィン等の包埋材中に埋め込んだ後に、組織片が埋め込まれた包埋材を薄片に切断する作業が行われる。
【０００３】
パラフィンの融点は摂氏６０度程度であるため、組織片を摘んでパラフィンに埋め込む作業（包埋作業）に用いられるピンセットの温度がパラフィンの融点を下回っていると、パラフィンが凝固し、包埋作業の妨げになってしまっていた。そこで、従来では、例えば下記の特許文献１に記載されているように、ピンセットを保持する器具ホルダで予めピンセットを保温しておくことで、包埋作業中にパラフィンを凝固し難くしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１８１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、器具ホルダからピンセットを取り出した後にはピンセットが徐々に冷めてしまうため、包埋作業中にピンセットに付着したパラフィンが凝固し、ピンセットで組織片を摘むことができなくなったり、凝固したパラフィン中に残留していた組織片が他の組織片の標本に混入したりするおそれがあった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、把持具により把持した試料を包埋材中に埋め込む作業の途中で、把持具に付着した包埋材が凝固してしまうことを防止できる温度制御機能付き把持具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る温度制御機能付き把持具は、試料を把持し、当該把持した試料を包埋材中に埋め込む作業に用いる温度制御機能付き把持具であって、電池と、前記試料を把持する一対の先端部分を有する把持部と、前記電池から供給される電流によって発熱し、前記先端部分を加熱する発熱部と、前記先端部分の温度を検知する温度センサーと、前記温度センサーで検知される温度が前記包埋材の融点以上の所定の温度範囲内に収まるように、前記電池と前記発熱部との通電を制御する温度制御回路と、を含み、前記発熱部と前記温度センサーとを、前記把持部の内部であって前記先端部分に近い側に配置したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様では、前記把持部は、ステンレス製であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様では、前記把持部には、前記先端部分と反対側の端から前記先端部分に向かって、前記先端部分側が小径となる段付きの穴が形成され、前記穴の前記先端部分側に前記温度センサーを配置した状態で、当該穴に銅パイプを差し込んで前記温度センサーを固定するとともに、前記発熱部を前記銅パイプに熱線を巻き付けて構成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様では、前記温度制御機能付き把持具は、前記電池と接続するコネクタと、前記コネクタを介して前記電池から駆動電力の供給を受ける電源回路と、前記温度制御回路とを収納するケースと、前記ケースに固定され、前記把持部のうち前記先端部分と反対側の端を支持する支持部と、をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様では、前記支持部は、前記把持部を支持する部分で当該把持部の外側を覆っており、ＰＥＥＫ樹脂により形成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様では、前記温度制御機能付き把持具は、前記一対の先端部分の噛み合わせのずれを防止するためのガイドをさらに含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様では、前記包埋材はパラフィンであることを特徴とする。
【００１４】
本発明の一態様では、前記電池は、前記温度制御機能付き把持具から取り外して充電可能な充電池であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一態様では、前記温度制御機能付き把持具は、前記電池の残容量、又は前記発熱部への通電状態の少なくとも一方を表示する表示部をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、試料を把持する把持具の先端部分の温度を包埋材の融点以上に保つことで、試料を包埋材中に埋め込む作業の途中で把持具に付着した包埋材が凝固してしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る温度制御機能付き把持具の外観図である。
【図２】把持部の断面図と、把持部の先端部分の拡大図である。
【図３】ピンセットの機能ブロック図である。
【図４】温度制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための実施の形態（以下、実施形態）を、図面に従って説明する。
【００１９】
図１には、本実施形態に係る温度制御機能付き把持具（以下、ピンセット１０）の外観図（投影図）を示した。図１（Ａ）はピンセット１０の平面図、図１（Ｂ）はピンセット１０の正面図、図１（Ｃ）はピンセット１０の側面図を示している。
【００２０】
ピンセット１０は、その構成を大きく分けると、試料を把持する機能を実現する把持機構部２０、試料を把持する把持部の温度制御等を実現する電気回路を収容した本体部４０、及び電気回路に駆動電力を供給する電源部６０からなる。
【００２１】
把持機構部２０は、一対の把持部２２、それぞれの把持部２２を支持する支持部２４、それぞれの把持部２２の噛み合わせ精度を向上させるためのガイド部２６、本体部４０に支持部２４を固定するとともに把持部２２に位置の復元力を持たせるためのバネ部２８からなる。以下、各部の詳細について説明する。
【００２２】
把持部２２は、操作部分３０に把持部２２を互いに近づける向きの力が加えられた場合に、把持部２２の各先端部分２２Ａ（把持部２２で細くなっている部分）が噛み合わさることで、先端部分２２Ａにより試料を把持する。なお、本実施形態に係るピンセット１０が細胞組織等の試料を扱うものであること、把持部２２の先端部分２２Ａに熱が伝わる必要があること、把持部２２に強度を持たせる必要があること等の観点から、把持部２２はステンレスにより成形することとした。
【００２３】
図２には把持部２２の全体形状を示す図を示した。図２に示されるように、把持部２２の先端部分２２Ａよりも本体部４０側（すなわち根元側）に位置する部分は中に穴が空けられて空洞になっている。この空洞部２２Ｂは、把持部２２の先端部分２２Ａと反対側の端から深穴を加工することにより形成されるものであり、空洞部２２Ｂは、先端部分２２Ａに近い側で穴の径が小さくなる段差付きの形状に形成される。
【００２４】
空洞部２２Ｂにおける小径の穴（すなわち先端部分２２Ａ側の穴）には、小型の温度センサーを配置した状態で、熱伝導率の高い銅パイプを差し込み固定する。そして、銅パイプには本体部４０に延びた熱線を巻き付けてヒーターを構成し、ヒーターにより把持部２２の先端部分２２Ａ及び先端部分２２Ａから所定の範囲（例えば３０ミリメートル程度）までを目標の温度範囲（例えばパラフィンの融点以上であって、細胞組織を痛めない温度範囲）となるように温めるようにする。なお、目標の温度範囲は、基準温度（包埋材の融点以上の温度であり、例えば６３度）に対してプラスマイナス２度程度であることが望ましい。
【００２５】
ここで図１に戻り説明を続ける。支持部２４は、把持部２２の根元部分を支持するものである。なお、把持部２２の先端部分２２Ａを温めるヒーターの温度が高熱となるため（例えば摂氏１００度以上）、支持部２４は、把持部２２の根元部分の少なくとも外側（把持部２２同士が対向しない面）を覆い、ピンセット１０の操作者が把持部２２に直接触れることのないように構成する。本実施形態では、支持部２４を形成する材料として、耐熱性があり、連続使用可能な温度が高く、耐薬品性がある（具体的にはパラフィンの溶媒であるキシレンに耐性のある）ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂を用いることとする。
【００２６】
バネ部２８は、支持部２４を本体部４０に固定するとともに、支持部２４により支持された把持部２２に位置の復元力を持たせるために設けられる。例えば、バネ部２８は、コの字型のステンレスバネ鋼により構成することとしてよく、バネ部２８は、本体部４０と支持部２４の両方に例えばネジにより固定される。
【００２７】
ガイド部２６は、一対の支持部２４の間に設けられ、支持部２４に支持された把持部２２の稼働方向が、把持部２２の先端部分２２Ａの対向方向に対して左右にずれないようにすることで、把持部２２の噛み合わせの精度を向上させるようにしている。
【００２８】
本体部４０は、把持機構部２０及び電源部６０のそれぞれと結合されており、電源部６０から電力の供給を受けて、把持部２２内に配置されたヒーター（熱線）への通電を制御して、把持部２２の温度制御を行うための電気回路を収容している。また、本体部４０には、本体部４０への電源部６０からの通電の開始と終了を制御する電源スイッチ４２と、通電状態等を表示するＬＥＤライト等からなる表示部４４が設けられている。なお、本体部４０に収容された回路構成の詳細については後述する。
【００２９】
電源部６０は、本体部４０に着脱可能に設けられた電池を含み構成される。本実施形態では、電源部６０はリチウムイオン電池等の充電池により構成されることとするが、乾電池により構成することとしても構わない。なお、電源部６０にリチウムイオン電池を採用することで、電源部６０を小型化しつつ、把持部２２を目標温度に維持可能な時間を伸ばすことができる。なお、電源部６０を充電池で構成した場合に、充電池はピンセット１０から取り外した状態で充電器により充電可能としてよい。
【００３０】
次に、図３には、本実施形態に係るピンセット１０において行われる把持部２２の温度制御処理を実現するための機能を示した機能ブロック図を示した。図３に示した機能ブロック図は、ピンセット１０の形状や構成のうち温度制御処理に必要な構成を模式的に示したものである。図３に示されるように、ピンセット１０は、把持機構部２０、本体部４０、電源部６０とから構成される。
【００３１】
図３における把持機構部２０は、簡略化のため把持部２２と支持部２４のみを示している。図３に示されるように、把持部２２の内部には、温度センサー３２と、ヒーター３４とが設けられている。なお、上述したように温度センサー３２とヒーター３４とは把持部２２に形成された空洞部２２Ｂ（深穴）のうち小径の穴（すなわち先端部分２２Ａ側の穴）の中に配置されることとしてよい。そして、温度センサー３２と本体部４０とは信号線により接続され、温度センサー３２により検知された温度は本体部４０へと伝送される。また、ヒーター３４と本体部４０とは導線により接続され、本体部４０から電流が供給されることでヒーター３４が加熱するようになっている。
【００３２】
図３に示されるように、本体部４０は、電源コネクタ４１、電源スイッチ４２、制御回路４６、バッテリー過放電保護回路４８、バッテリー残容量監視回路５０、点滅回路５２、電源回路５４、通電スイッチ５６、温度制御回路５８、及び表示部４４を備える。
【００３３】
電源コネクタ４１は、電源部６０と電気的、物理的に接続するための接続部である。電源コネクタ４１は、電源部６０のコネクタ６２と嵌め合わされることにより、本体部４０と電源部６０と電気的に接続し、電源部６０の充電池から本体部４０に電力が供給される。
【００３４】
電源スイッチ４２は、ピンセット１０の温度制御機能のＯＮとＯＦＦを切り替えるスイッチである。電源スイッチ４２がＯＮされた場合には、バッテリー６４から制御回路４６へ電力を供給して温度制御処理を開始する。
【００３５】
制御回路４６は、バッテリー６４の状態の監視及び制御、バッテリー６４からヒーター３４側への通電の制御、バッテリー６４の状態やヒーター３４への通電の状態に応じて表示部４４の表示制御等の各種制御処理を行う回路である。
【００３６】
バッテリー過放電保護回路４８は、バッテリー６４が過放電状態にならないように保護する回路である。例えば、バッテリー過放電保護回路４８は、バッテリー６４の電圧が所定値以下（又は未満）となった場合に、バッテリー６４との接続を切断することとしてよい。
【００３７】
バッテリー残容量監視回路５０は、バッテリー６４に蓄電されている電気容量（残容量）を監視する回路であり、監視された残容量を点滅回路５２に出力する。
【００３８】
点滅回路５２は、バッテリー残容量監視回路５０から入力された残容量が閾値以下（又は未満）となった場合に、残容量の低下を警告する警告信号を制御回路４６に出力する。
【００３９】
制御回路４６は、点滅回路５２から警告信号が入力された場合には、表示部４４で表示されるライトを点滅させて、利用者にバッテリー残容量の低下を知らせる。なお、本実施形態では、表示部４４を例えばＬＥＤライトにより構成されることとしたが、表示部４４を他の形態、例えば液晶ディスプレイにより構成することとしても構わない。
【００４０】
電源回路５４は、電源スイッチ４２がＯＮされ、バッテリー６４が過放電状態でない場合に、制御回路４６から入力される電力供給の開始信号に基づいて、バッテリー６４から通電スイッチ５６への通電を開始する。なお、電源回路５４は、バッテリー６４から入力される電力を、所定の電圧及び電流に変換してから通電スイッチ５６に供給することとしてもよい。
【００４１】
通電スイッチ５６は、電源回路５４とヒーター３４との間に設けられ、電源回路５４とヒーター３４との導通と切断とを、温度制御回路５８から入力される制御信号に従って切り替える電気素子である。
【００４２】
温度制御回路５８は、温度センサー３２と信号線で接続されており、温度センサー３２により検知された温度に基づいて通電スイッチ５６の導通と切断との切り替えを制御する回路である。例えば、温度制御回路５８は、温度センサー３２から温度を表す信号（温度信号）を取得し、取得した温度信号により示される温度が所定の温度範囲内にあるか否かを判定する。そして、温度制御回路５８は、上記検知された温度が所定の温度範囲に満たない場合には、通電スイッチ５６に導通信号（ＯＮ信号）を出力し、所定の温度範囲以上である場合には、通電スイッチ５６に切断信号（ＯＦＦ信号）を出力することとしてよい。もちろん、温度制御回路５８により用いられる温度制御のアルゴリズムは、上記のものに限られず、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）、又はこれらの組み合わせ（ＰＩＤ制御）等を用いることとしてもよいのはもちろんである。
【００４３】
ここで、図４に示した温度制御処理のフローチャートを参照しながら、温度制御処理の流れの一例を説明する。
【００４４】
ピンセット１０の電源スイッチ４２がＯＮされると（Ｓ１０１）、バッテリー６４が過放電状態にない場合には（Ｓ１０２：Ｙ）、温度センサー３２により温度を検出する（Ｓ１０３）。ここで検出された温度が目標温度範囲未満である場合には（Ｓ１０４：Ｙ）、通電スイッチ５６をＯＮにしてヒーター３４への電力を供給するとともに（Ｓ１０５）、表示部４４のライトを「通電状態」を示すように点灯させる（Ｓ１０６）。一方で、検出された温度が目標温度範囲以上である場合には（Ｓ１０４：Ｎ）、通電スイッチ５６をＯＦＦにしてヒーター３４への電力供給を停止するとともに（Ｓ１０７）、表示部４４のライトを「切断状態」を示すように消灯させる（Ｓ１０８）。
【００４５】
ピンセット１０の電源スイッチ４２がＯＦＦに切り替えられない場合には（Ｓ１０９：Ｎ）、Ｓ１０２に戻り、それ以降の処理を繰り返す。また、Ｓ１０２でバッテリー６４が過放電状態にある場合（Ｓ１０２：Ｎ）、及び電源スイッチ４２がＯＦＦに切り替えられた場合には（Ｓ１０９：Ｙ）、バッテリー６４との電気接続を切断して（Ｓ１１０）、処理を終了する。
【００４６】
次に、本実施形態に係るピンセット１０の用途の一例について説明する。例えば、ピンセット１０は、細胞組織等の試料をパラフィンに埋め込む包埋という作業に用いられる。以下、包埋作業の手順の一例について説明する。
【００４７】
まず、ピンセット１０の電源スイッチ４２をＯＮにして、ピンセット１０の先端部分２２Ａの温度を６１〜６５度程度の目標温度範囲になるまで待機する（ステップＡ）。例えば目標温度範囲に達した場合に、表示部４４の表示が通電状態（ＯＮ）から切断状態（ＯＦＦ）に切り替わるようにしておけば、表示部４４の点灯状態に基づいて目標温度範囲に到達したか否かを判断できる。
【００４８】
次に、包埋用の容器にパラフィンを注ぎ込む（ステップＢ）。そして、試料が格納された試料格納容器から、ステップＡで温められたピンセット１０を用いて試料を取り出して包埋用の容器に入れる（ステップＣ）。その後、包埋用の容器に上蓋（例えば上蓋にはパラフィンが注ぎ込む穴が空いていることとする）を置いて、さらに上蓋の上部からパラフィンを注ぎ込む（ステップＤ）。最後に、包埋用の容器を冷却して凝固させる（ステップＥ）。
【００４９】
以上説明した本実施形態に係るピンセット１０によれば、試料を把持してパラフィンに埋め込む包埋作業に用いるピンセット１０における試料を把持する先端部分２２Ａ及び先端部分２２Ａ近傍の温度をパラフィンの融点以上に保つことで、包埋作業の途中でピンセット１０に付着したパラフィンが凝固してしまうことを防止できる。また、ピンセット１０の先端部分２２Ａの温度範囲の変動を小さくすることで、先端部分２２Ａの温度上昇により試料を痛めることを防止できる。また、ピンセット１０の把持部２２の内部であって先端部分２２Ａに近い位置にヒーター３４を配置したことで、ピンセット１０の把持部２２を対薬品性、耐久性、強度に優れるものの熱伝導率が低いステンレスを用いて構成した場合であっても、把持部２２の先端部分２２Ａを低い消費電力で加温できる。このように低消費電力での加温を実現したことで、電源にバッテリーを用いた場合にも連続使用可能時間を延ばすことができる。また、把持部２２を支持部２４により支持し、支持部２４に力を加えて操作するようにしたことで、試料の把持及び開放を行うのに要する力を軽減させ、操作者の作業性を向上させることができる。また、支持部２４をＰＥＥＫ樹脂で構成したことにより、ステンレス製の把持部２２の熱を逃がさないようにして、効率良く把持部２２を温めることができる。また、把持部２２の先端部分２２Ａの形状を薄く、小さくすることによりパラフィンの付着を抑え、ピンセット１０の操作性を損なわないようにできる。そして、電源部６０（バッテリー）を取り外し可能とし、複数のバッテリーを入れ替えて使用できるようにしたことで、連続使用可能時間を延長できる。
【００５０】
また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、ピンセット１０が待機状態にある場合、例えば待機槽に浸漬されている場合には、電源部６０からの電力供給をＯＦＦにすることにより待機電力を無くすようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ピンセット、２０  把持機構部、２２  把持部、２２Ａ  先端部分、２２Ｂ  空洞部、２２Ｃ  把持面、２４  支持部、２６  ガイド部、２８  バネ部、３０  操作部分、３２  温度センサー、３４  ヒーター、４０  本体部、４１  電源コネクタ、４２  電源スイッチ、４４  表示部、４６  制御回路、４８  バッテリー過放電保護回路、５０  バッテリー残容量監視回路、５２  点滅回路、５４  電源回路、５６  ヒーター通電スイッチ、５８  温度制御回路、６０  電源部、６２  コネクタ、６４  バッテリー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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