절편 제작에 있어 칼 각도

마이크로톰을 사용한 절편 제작을 위한 이상적인 칼의 특성은 시료의 경도에 관계없이 최대한 얇은 평면일 것입니다. 또한 그 방향은 절단 움직임 평면과 평행이어야 합니다. 그러나 유감스럽게도 최대한 얇은 평면이란 기하학 서적에서만 가능할 뿐 실제로는 불가능한 개념입니다.

실제로 사용되는 칼은 물리학, 사용 가능한 재료, 비용 등 여러 가지 측면에서 타협한 결과물입니다. 실제 칼은 절단 과정에서 안정감을 유지할 수 있는 측정 가능한 수준의 두께여야 합니다. 따라서 앞쪽 가장자리는 칼의 본체보다 더 얇게 웨지 형태로 만들어야 절단력과 물리적 성능을 모두 확보할 수 있습니다. 모든 마이크로톰 칼은 일회용이나 다회용 모두 웨지 형태를 갖습니다.

전체 칼 모양은 이론적으로는 부드러운 웨지 형태여야 하며 앞쪽 가장자리로의 경사가 완만해야 합니다. 그러나 칼을 날카롭게 만들기 위해서는 하나 이상의 전체 칼 표면에서 한 층을 제거해야합니다. 실제로 가파른 각도의 최종 사면은 항상 절단면에서 약 1밀리미터 뒤에 있습니다. 최종 사면은 양쪽에서 대칭일 수도, 그렇지 않을 수도 있습니다. 최종 사면은 칼을 날카롭게 만드는 데 도움을 줍니다. 사면만 제거하면 날카롭게 만들 수 있기 때문입니다.

마이크로톰에서 칼의 교차면을 관통하는 중심선(그림 Fig 1a 참조)은 항상 기본 움직임 방향에 비스듬하게 위치하며 이상적으로 최대한 얇은 칼의 경우처럼 움직임 방향에 평행하지 않습니다. 이 각도가 필요한 이유는 사면 때문입니다. 즉 칼이 교차면에서 웨지 모양이므로 각도가 필요합니다(최소한 경사진 앞쪽 가장자리). 이는 이상적인 칼에 위배되며 두 가지 부정적인 결과를 초래합니다.

칼 또는 시료의 움직임 평면이 이상적인 칼의 경우처럼 적절하게 웨지를 관통하는 중심선과 평행하도록 칼을 유지하는 것으로 가정합니다(그림 1 b). 그러면 칼의 시료측 사면이 시료에 강하게 눌려 절단 움직임이 늘어날수록 시료에 압력이 가해지게 됩니다. 이는 바람직한 방식이 아니며 조직의 특성, 칼의 특성, 시료 홀더에 대한 시료의 접착 상태에 따라 여러 가지 결과를 초래할 수 있습니다

• 조직이 부드러우면 절편이 절단되지만 다음 절편을 만들 블록 표면이 아래쪽과 앞쪽으로 눌려 마모되고 손상됩니다. 가장 일반적인 결과는 절편이 두꺼워졌다가 얇아졌다를 반복하는 것입니다. 칼 또는 시료 고정기가 단단히 고정되지 않아 움직일 때 압력을 받게 되는 경우에도 이러한 결과가 나타날 수 있습니다.
• 조직이 단단하거나 진동 칼날을 사용하는 경우에는 압력을 받아도 조직이 눌리지 않지만 칼이 위쪽으로 풀릴 수 있습니다. 칼이 풀리면 원하는 절편 안쪽 어디에선가 조직이 위쪽으로 ""밀려나"" 단편이 일부 분리될 수 있으며 블록 표면에 물결 모양의 패턴(베니션 블라인드)이 만들어져 여기서 칼이 위쪽으로 방향을 바꾸었다가 다시 돌아오게 됩니다. 칼 각도가 올바른 경우에도 칼 앞쪽의 시료 압착으로 인해 어느 정도의 물결 모양이 나타날 수 있습니다.
• 시료 블록을 앞쪽에서 과도하게 누르면 시료 고정기에서 시료가 분리될 수 있습니다.

여기서 교훈은 하단 사면의 뒤쪽 부분이 시료 블록에 압박을 가하지 않도록 항상 칼이 높은 각도를 유지해야 한다는 것입니다.

칼 교차면을 관통하는 중앙선과 이동 축 사이에서 가파른 각도로 칼을 올려 웨지의 하단면이 더 이상 블록을 앞쪽과 아래쪽으로 누르지 못하게 할 수도 있습니다(그림 1c). 그러나 웨지의 상단면은 항상 절단면 위의 절단되지 않은 시료를 누르게 됩니다. 이렇게 되면 절편이 시료 블록에서 분리되는 것처럼 절단선에서 위쪽으로 매우 가파르게 휘어지게 됩니다. 두께에 관계없이 휘어지는 다른 개체와 마찬가지로 굴곡 지점에서 절편의 하단면이 늘어나며 분리될 수도 있습니다. 상단면은 압력을 받게 됩니다. 변형된 시료가 제 모양으로 돌아오지 않으면 조직은 단단히 말린태가 됩니다. 제 모양으로 돌아와 다시 말리지 않더라도 절편은 교체됩니다. 절편이 더 휘어지는 것은 바람직하지 않습니다. 웨지를 눌러야 하는 경우에만 휘어져야 합니다. 시료와 칼 특성에 따라 다음과 같은 여러 가지 결과가 나타날 수도 있습니다

• 칼은 유연하고 시료가 단단한 경우 칼이 아래로 휘어져 시료 블록에 박힐 수 있습니다.
• 시료가 단단하면 칼 가장자리와 평행하게 금이 갈 수 있으며 이 경우 단단한 절편이 날카롭게 휘어져 파손됩니다.
• 시료가 잘 결합되지 않으면 절편이 부드럽기 보다는 부스러진 것처럼 보일 수 있습니다.
• 부드러운 절편은 절단선에서 단단하게 말린 형태로 나타날 수 있습니다.

일반적인 원칙으로 절단선에서 단면이 과도하게 구부러지는 것은 조직학에서나 재료 절편에서 결코 유리하지 않다. 그러나 너무 얕은 각도의 오차는 너무 가파른 각도의 오차보다 절편에 더 큰 손상을 준다. 이는 필연적으로 다음과 같은 방법으로 정확한 칼의 각을 설정해야 한다는 결론으로 이어진다. 아래쪽 경사 면을 조직 블록과 운동면에 평행하게 위치시킨다. 그런 다음 경사 면이 조직 블록 위로 미끄러져 마찰력이 발생하지 않도록 경사 각도 위로 각도를 약간 올린다(관리할 수 있다면 1/2도). 정확한 칼각 위치는 마이크로톰의 종류나 조직의 특성에 관계없이 일관성이 있어야 한다.

부정확한 칼각의 결과는 조직 유형, 고정 및 조직 처리 품질, 및 칼 유연성의 차이로 인해 달라질 것이다. 상이한 프로파일 및 각도로 제조될 수 있기 때문에 칼 및 일회용 칼날 특성 또한 고려되어야 한다. 정확한 칼각은 칼과 칼의 최종 경사면 모두의 특성이다. 이러한 특성은 제조업체마다 다를 수 있으며, 또한 재날형 후에 변할 수도 있다.