JPH0416200Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ａ 考案の目的 （産業上の利用分野） この考案に係る生物試料の急速凍結装置は、医
学、生物学等の分野に於いて、生体から切除した
生物試料を処理して顕微鏡観察のための標本とす
る場合に使用される。

（従来の技術） 医学、生物学の分野では、生体から切除した生
物試料を処理して顕微鏡標本とし、光学或は電子
顕微鏡により観察することが行なわれている。こ
のような生物試料の標本処理作業を行なうのに、
従来はホルマリン、グルタールアルデヒド、オス
ミニウム酸等の各種水溶性固定剤により生物組織
を固定し、アルコールにより脱脂をしていた。と
ころが、筋肉等の動きの早い生物試料に於いて
は、固定作業の段階で組織自体が変形をし、組織
本来の形態を観察することができなくなつてしま
う。又、水溶性固定剤による固定作業時、或はア
ルコールによる脱脂作業中に、アミノ酸、糖類、
各種イオン等の水溶性物質が溶出するのを避けら
れず、処理作業の段階で生物組織が相当に変化し
てしまい、正確な顕微鏡観察を行なうことができ
ない。

このような不都合を解消すべく、極低温のヘリ
ウム或は窒素で生物組織を瞬時に凍結させた後、
組織の固定を行なう第１０図に示すような急速凍
結装置が市販されている。この急速凍結装置は、
基台１の中央に設けた容器２内とヘリウムタンク
３とを連通自在としてこの容器２の上部開口に設
けた銅ブロツク４を極低温にまで冷却自在とし、
容器２の上方に上下１対のベアリング５，５によ
り上下動自在に設けた昇降杆６の下端に試料ホル
ダ７を設けている。

生体から採取した生物試料を急速凍結させる場
合、第１０図に示すように昇降杆６を上昇させ、
この昇降杆６の上端の係止片８とソレノイド９の
出入片９ａとを係合させた状態で、昇降杆６の下
端の試料ホルダ７の下面に生物試料を付着させ
る。試料ホルダ７への生物試料の付着を終了した
ならば、それまで銅ブロツク４の上方を覆つてい
たシヤツタ１０を開くとともにソレノイド９に通
電して昇降杆６を落下させる。昇降杆６の落下に
より、試料ホルダ７の下面に付着している生物試
料が極低温の銅ブロツク４の上面に当接して瞬時
に凍結する。試料ホルダ７の周囲に設けた鉄輪１
１は、昇降杆６の落下時に容器２の周囲の電磁石
１２に吸着する。

ところが、上述のように構成され使用される従
来の生物試料の急速凍結装置に於いては次に述べ
るような不都合を生じる。即ち、試料ホルダ７の
下面に付着させた試料を銅ブロツク４の上面に接
触させる場合、下端に試料ホルダ７を設けた昇降
杆６を自由落下させるため、試料と銅ブロツク上
面とが勢い良く衝突し、試料中の組織が破壊され
易く正確な顕微鏡検査を行なうことができない。

このような不都合を解決する生物試料の急速凍
結装置として実願昭59−77077号により開示され
たものがある。この先考案に係る生物試料の急速
凍結装置は、基板の前面に垂直方向に配設したガ
イドに沿つて昇降自在なスライダに着脱式の試料
ホルダを設け、スライダには外力によりこのスラ
イダを昇降させる昇降機構を付設し、基板の下端
部に前方に突出して設けたテーブルの上面には、
銅、銀等の伝熱性の良好な金属製で上面を鏡面と
したブロツクを、上記鏡面と前記試料ホルダの下
面とを対向させて固定し、更に、このテーブルの
下方には外力により昇降自在な寒剤槽を設けてお
り、上方が開口したこの寒剤槽内には液体ヘリウ
ム、液体窒素等の極低温の液体寒剤を入れてお
き、寒剤槽の上昇時には前記テーブル上面の金属
製ブロツクが液体寒剤中に浸漬するように構成し
ている。

第４〜５図はこの先考案に係る生物試料の急速
凍結装置の第一実施例を示しているが、まずこの
先考案に係る急速凍結装置について説明する。垂
直の基板１３の前面にブラケツト１４，１５を介
して垂直に支承された円杆状のガイド１６にはス
ライダ１７が昇降自在に外嵌している。このガイ
ド１６とスライダ１７との嵌合部にはベアリング
を設ける等により、スライダの昇降ががたつきな
く円滑に行なわれるようにしている。このスライ
ダ１７の側方に突出した腕１８には試料ホルダ１
９を着脱自在に設けている。この試料ホルダ１９
と腕１８との着脱部の構造は従来から知られてい
る種々の構造を採用することができるが、着脱部
ががたつかない様に構成しなければならない。

一方、基板１３の前面に図示しない案内部材に
より昇降自在に支承したスライド板２０にはラツ
ク２１が固定されている。このラツク２１には、
軸２２により基板１３の前面に枢着された歯車２
３が噛合している。更に、この歯車２３にはウオ
ーム車２４が同軸に結合されている。このウオー
ム車２４と噛合したウオーム２５はモータ２６の
出力軸と結合しており、このモータ２６を正転又
は逆転することにより、スライド板２０を昇降で
きるようにしている。

このスライド板２０のスライダ１７寄り側方に
はブラケツト２７が突出しており、このブラケツ
ト２７の端部に螺杆２８の上端部を固着してい
る。この螺杆２８の下端部は前記したスライダ１
７の側方に突出させたブラケツト２９に遊合さ
せ、このブラケツト２９から下方に突出した部分
にダブルナツト３０を螺合させている。上下のブ
ラケツト２７，２９の間に螺合させたダブルナツ
ト３１の下面と下側のブラケツト２９の上面との
間には圧縮ばね３２を設けて、上側のダブルナツ
ト３１の螺合位置で定まる一定の弾力でスライダ
１７を下方に弾圧できるようにしている。

スライダ１７に装着した試料ホルダ１９の下方
に於いては、鏡面状に仕上げた上面をこのホルダ
下面の生物試料３４に対向させた金属ブロツク３
３が、基板１３の下端部に固定したＬ字形のブラ
ケツト３５の上面に固定されている。

更に、このような金属ブロツク３３を上面に固
定したブラケツト３５の下部を囲むようにして昇
降自在な寒剤槽３６が設けられている。液体窒素
等の極低温の液体寒剤３７を貯溜した寒剤槽３６
は受皿４１に載置されており、この受皿４１はモ
ータ３８の出力軸に固定のピニオン３９とラツク
４０との噛合によりガイド４２，４２に沿つて上
下動自在な昇降杆４３に結合されている。このた
め、寒剤槽３６はモータ３８を正転或は逆転する
ことにより昇降し、ブラケツト３５の上面の金属
ブロツク３３を液体寒剤３７中に浸漬したり、或
は液体寒剤３７外に露出させたりする。

４４は金属ブロツク３３が液体寒剤３７に浸漬
されているか否かを検出するための液面センサ
で、ブラケツト４５を介して基板１３に支持され
ている。又、寒剤槽３６内には両端を寒剤槽３６
外に導出し、一端を金属ブロツク３３の上面に向
けて開口させ他端を窒素ガスボンベ等の圧力ガス
供給装置に接続した蛇管４６が配設されている。
この蛇管４６の液体寒剤３７から露出する部分に
は電磁開閉弁４７を設けている。

以上に述べたように構成される先考案の生物試
料の急速凍結装置により生物試料を凍結し固定す
る作業は次のようにして行なわれる。

(1) モータ３８により、ピニオン３９、ラツク４
０を介して昇降杆４３を上昇させ、受皿４１に
載置した寒剤槽３６を上昇させて、ブラケツト
３５の上面に固定した金属ブロツク３３を液体
寒剤３７中に浸漬する。この操作により、液体
寒剤３７が液体窒素の場合、金属ブロツク３３
は−196℃程度の極低温に冷却される。

(2) 検査しようとする組織から採取した１mm角位
の大きさの生物試料３４を、着脱式の試料ホル
ダ１９の下面にグリセリン等適当な手段で貼着
した後、この試料ホルダ１９をスライダ１７の
腕１８に取付ける。

(3) モータ３８を逆転させる昇降杆４３を下降さ
せ、液体寒剤３７を貯溜した寒剤槽３６を下降
させて金属ブロツク３３の上面を液体寒剤外に
露出させる。金属ブロツク３３の上面に残る液
体寒剤の液滴は、電磁開閉弁４７を短時間だけ
開放することにより蛇管４６の端部から吹出す
少量の冷却ガスにより吹払われる。冷却ガスは
液体寒剤３７により冷却されているので金属ブ
ロツク３３の表面温度を高めることはなく、寒
剤の液滴を吹払うためには少量ガスで足りるか
ら、蛇管４６内で冷却されたガスのみで十分で
ある。

(4) 続いてモータ２６を正転させ、ウオーム２
５、ウオーム車２４、歯車２３、ラツク２１、
スライド板２０およびブラケツト２７を介して
螺杆２８を250mm／sec程度の一定の速さで下降
させる。これによりスライダ１７は、ブラケツ
ト２９を圧縮ばね３２とダブルナツト３０とで
挟まれたまま螺杆２８の下降と共に下降し、こ
れと共に下面に生物試料３４を付着させた試料
ホルダ１９も金属ブロツク３３に向けて下降す
る。

(5) 生物試料３４が金属ブロツク３３の上面に当
接すると、試料ホルダ１９、スライダ１７の下
降が停止し、スライド板２０、ブラケツト２
７、螺杆２８、ダブルナツト３０，３１のみが
少し下降し、これらの一部が図示しないマイク
ロスイツチに当接してモータ２６が停止する。
このため、生物試料３４は圧縮ばね３２の弾力
により、例えば1.5Kg程度の一定の力で金属ブ
ロツク３３の上面に押付けられた状態となる。
上記の押付け力は、上部のダブルナツト３１の
位置を調節することにより変更できる。一方、
この押付けにより生物試料３４は熱伝導性のよ
い金属ブロツク３３に熱を奪われて急速に凍結
し、水分、脂肪分と共に組織の形態の動きが停
止する。

(6) その後モータ３８へ通電して寒剤槽３６を上
昇させ、生物試料を液体寒剤中に10秒間程度浸
漬した後、手動摘み（図示せず）によりスライ
ダ１７を少し上昇させ、腕１８から試料ホルダ
１９を取り外す。

(7) 試料ホルダ１９を腕１８から取り外した後
は、生物試料３４を長時間かけて解凍しながら
処理液による固定作業を行なう。この固定作業
は例えば次のような条件で行なうと良好な顕微
鏡標本を得られる。

即ち、まず−100〜−80℃で濃度５％のオス
ミニウム酸溶液とアセトンとの混合液に３日間
浸漬した後徐々に温度を上げ、−20℃で２時間、
＋４℃で２時間、室温で２時間経過した後、室
温に於いてアセトンで洗浄する。この洗浄済の
生物試料はエポキシ樹脂等の樹脂により包埋し
てから薄切した後重金属を用いて電子染色し、
電子顕微鏡用の標本とする。

又、第６図は先考案の第二実施例を示してい
る。この第６図に示した実施例は、上述の第一実
施例が試料ホルダの昇降機構にラツクとピニオン
とを用いていたため、噛合歯に全くバツクラツシ
ユが無くなるように超精密に仕上げなければ試料
ホルダの下降時の運動が円滑にならなくなる不都
合を解消するものであり、第６図に示すように基
板１３（第４〜５図参照。第６図では省略。）に
垂直方向に亘つて固定したガイドレール４８に、
第７図に詳示するようにベアリング４９，４９を
介してスライダ５０を上下方向の移動自在に設け
ている。基板１３の上下両端部に軸承された案内
プーリ５１，５１に掛け渡されたケーブル５２の
途中が上記スライダ５０の側面に設けた係止具５
３に固定されている。案内プーリ５１，５１に掛
け渡されたケーブル５２は、更にテンシヨンプー
リ５４、モータ５５により回転駆動される駆動プ
ーリ５６に掛け渡されている。このため、モータ
５５を正転或は逆転させることにより、ケーブル
５２を介してスライダ５０を昇降させることがで
きる。

スライダ５０の前面には支持板５７が突出固定
されており、この支持板５７の前端部下面に固定
した装着部５８の下面に着脱式の試料ホルダ５９
が装着されている。装着部５８の下面に試料ホル
ダ５９を着脱自在とするための構造としては従来
から知られている種々の構造を採用することがで
きるが、例えば第８〜第９図に示すような構造と
することもできる。即ち、装着部５８の下面に下
端開口部が狭く奥が広くなつた係止溝６０を凹設
し、この係止溝６０に試料ホルダ５９の上端に形
成した係止板部６１を係脱自在としたもので、ホ
ルダ５９の外径は係止溝６０の下端開口部の幅よ
りも小さくしている。係止溝６０の下面にはばね
６２により突出方向の弾力を付与されたピン６３
が設けられている。試料ホルダ５９を装着部５８
の下面に係止する場合は、ホルダ上端の係止板部
６１の長さ方向を係止溝６０の方向と一致させつ
つこの係止板部６１を係止溝６０内に挿入してか
らホルダ５９全体を90度回転させる。外す場合に
は係止板部６１の長さ方向と係止溝６０の方向と
を一致させてこの係止板部６１を係止溝６０から
抜き出す。

このようにして試料ホルダ５９を装着し昇降す
る装着部５８の下方には、上面に金属ブロツク３
３を支持したブラケツト３５が固定されている。
又、ガイドレール４８の上下両端部側方には、そ
れぞれリミツトスイツチ６４，６５を設け、スラ
イダ５０の上昇、下降を検知できるようにしてい
る。上記金属ブロツク３３を冷却するための液体
寒剤を貯溜した寒剤槽及びこの寒剤槽を昇降させ
るための機構は第４〜５図に示した第一実施例と
同様に、或は油圧シリンダ等公知の機構により構
成される。

このように構成される第二実施例の生物試料の
急速凍結装置により生物試料を凍結し固定する操
作は、スライダ５０をケーブル５２により昇降さ
せる点以外、前述した第一実施例の場合と同様で
ある。

スライダを昇降させる機構としては、この他に
も従来から知られている種々の手段を採用するこ
とができ、例えばリニアモータによりスライダを
昇降させ、このスライダの位置をデジタル制御す
ることもできる。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、上述のように構成され使用される先
考案に係る生物試料の急速凍結装置に於いては、
依然として次に述べるような不都合が生じる。

即ち、凍結固定を終了した生物試料３４を付着
させた試料ホルダ５９は、装置部５８から外した
ままにしておくと、他の生物試料の凍結固定を行
なつている間に凍結した生物試料が溶けてしまう
ため、極低温の場所に置かなければならない。こ
のため、従来は凍結固定済の生物試料３４を付着
させた試料ホルダ５９を寒剤槽３６内に貯溜した
液体寒剤３７中に投入し、総ての生物試料３４の
凍結固定を終了してから寒剤槽３６の底に沈降し
ている試料ホルダ５９を拾い上げるようにしてい
る。ところが、液体寒剤３７の上面は蒸発した極
低温の寒剤ガスにより覆われて目視することがで
きず、寒剤槽３７の底に沈降している試料ホルダ
を拾い上げる作業を行ない難い。

更に、試料ホルダ下面の生物試料３４を金属ブ
ロツク３３の上面に押し付けてこの試料３４を凍
結させた場合、金属ブロツク３３の上面に試料３
４の組織の一部が付着し、金属ブロツク３３の上
面が汚損するため、次の試料凍結を行なう前にこ
の金属ブロツク３３の上面を清掃しなければなら
ない。

このため、先考案の急速凍結装置を使用した場
合でも、複数の生物試料の凍結固定を行なうのは
面倒で時間を要した。

本考案の生物試料の急速凍結装置は上述のよう
な不都合を解消するものである。

ｂ 考案の構成 （問題点を解決するための手段） 本考案の生物試料の急速凍結装置は、第１図に
示すように構成している。即ち、基板１３（第４
〜５図）の下端部に固定したブラケツト３５にモ
ータ６６を固定し、このモータ６６により回転軸
６７を間欠的に回転自在としている。この回転軸
６７の下端部には、円形で水平な支持板６８の中
央部が固定されている。この支持板６８は剛性の
ある金属等により造られており、外周寄り部分に
第２図に示すように２種類の円孔６９，７０がそ
れぞれ複数個（図示の例では４個）ずつ（図示の
例では互い違いに設けているが、両円孔６９，７
０が近くに対となつてあれば良い。）穿設されて
いる。更に、この支持板６８の上面には、第３図
に示すような補助板７１が載置されている。この
補助板７１は、上記回転軸６７を挿通することが
できる外周縁から中心にまで達する切欠き７２
と、外周寄り部分に形成した２種類の円孔７３，
７４とを有している。このうち、２種類の円孔７
３，７４は、上記した支持板６８に穿設した円孔
６９とほぼ同大な円孔７３と、支持板６８の円孔
７０と同じかそれよりも大きい円孔７４とで、こ
の支持板６８に穿設した円孔６９，７０と同数だ
け同配列で設けている。このような補助板７１
は、円孔７３と円孔６９とを、円孔７４と円孔７
０とをそれぞれ整合させた状態で支持板６８の上
面に載置する。

上述のように上面に補助板７１を載置した支持
板６８には複数個（図示の例では４個）の金属ブ
ロツク３３，３３が装着されている。この金属ブ
ロツク３３は、支持板６８の円孔６９と補助板７
１の円孔７３とを挿通できる円柱部７５の上端に
フランジ７６を形成したのもので、このフランジ
７６の上面は鏡面としている。金属ブロツク３３
を装着しない円孔７０，７４は、凍結固定済の生
物試料３４を付着させた第９図に示すような試料
ホルダ５９を支持するためのもので、各円孔７
０，７４のうち、支持板６８の円孔７０の内径
は、上記試料ホルダ５９の円柱部分は挿通できる
が、この試料ホルダ５９の上端に設けた係止板部
６１は通過できない程度の大きさとし、円孔７４
は円孔７０と同じかこれ以上の大きさとする。

（作用） 上述のように構成される本考案の生物試料の急
速凍結装置により生物試料の凍結固定を行なうに
は次のようにする。

支持板６８の円孔６９，６９と補助板７１の円
孔７３，７３とには予め金属ブロツク３３を装着
しておき、凍結作業開始時には、このうちの１個
の金属ブロツク３３の上面と昇降自在な装着部５
８に装着され下面に生物試料３４を装着した試料
ホルダ５９の下面とを対向させ、前述した先考案
に係る急速凍結装置の場合と同様にして上記生物
試料３４を凍結し固定する。

生物試料の凍結固定を終了したならば、装着部
５８を少し上昇させて試料ホルダ５９の下面を金
属ブロツク３３の上面から離し、試料ホルダ５９
を上記装着部５８から取り外す。取り外した試料
ホルダ５９は、試料凍結に使用した金属ブロツク
３３の隣りに位置する円孔７０，７４に挿入し、
支持板６８に保持しておく。この状態で、試料ホ
ルダ５９の下面に付着した生物試料３４は、液体
寒剤３７中に浸漬するか、浸漬しない場合でも極
低温の蒸発ガスにより周囲を覆われるため、他の
生物試料の凍結固定を行なう間に凍結固定済の生
物試料が溶けることはない。

凍結固定済の生物試料を付着させた試料ホルダ
５９を円孔７０，７４に挿入したならば、モータ
６６により支持板６８を少し回転させて、次の金
属ブロツクを新たな生物試料を付着させて装着部
５８に装着した試料ホルダ５９の直下に移動さ
せ、次の生物試料の凍結固定作業を行なう。

支持板６８に装着した総ての金属ブロツク３
３，３３を使用し、所定数の生物試料の凍結固定
を終了したならば、金属ブロツク３３，３３と凍
結固定済の生物試料を付着させた試料ホルダ５
９，５９とを取り出して各金属ブロツク３３，３
３の上面を清掃するとともに、生物試料を次の処
理工程に送るが、このように金属ブロツク３３，
３３と試料ホルダ５９，５９とを取り出す作業
は、補助板７１を持ち上げることで容易に行なえ
る。更に、補助板７１の上面に係止部を設けれ
ば、この補助板７１を持ち上げる作業を容易に行
なえる。但し、複数の試料ホルダ５９，５９を同
時に寒剤槽３６外に出した場合、次の処理行程に
送る前に生物試料３４の一部が溶けるおそれがあ
る場合、試料ホルダ５９，５９は補助板７１と別
に１個ずつ取り出す。この場合、試料ホルダ５
９，５９を補助板７１の取り出し前に１個ずつ取
り出しても、或は補助板７１の取り出し後に１個
ずつ取り出しても良い。試料ホルダ５９を補助板
７１の後から取り出す場合、この補助板７１に設
ける円孔７４は、試料ホルダ上端の係止板部６１
が通過できる大きさとする。

ｃ 考案の効果 本考案の生物試料の急速凍結装置は以上に述べ
た通り構成され作用するが、複数の金属ブロツク
を次々と交換して使用し、しかも凍結固定済の試
料を付着させた試料ホルダを取り出し易い状態に
保持しておけるため、複数の生物試料の凍結固定
を能率良く行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は本考案の急速凍結装置の要部を示
しており、第１図は縦断側面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ断面図、第３図は補助板の平面図、第４
図〜５図は先考案に係る急速凍結装置の第一実施
例を示しており、第４図は正面図、第５図は縦断
側面図、第６〜９図は同第二実施例を示してお
り、第６図は要部斜視図、第７図はガイドレール
とスライダの係合部を示す横断面図、第８図は装
着部下端の側面図、第９図は試料ホルダの斜視
図、第１０図は従来の急速凍結装置を示す部分縦
断正面図である。 １……基台、２……容器、３……ヘリウムタン
ク、４……銅ブロツク、５……ベアリング、６…
…昇降杆、７……試料ホルダ、８……係止片、９
……ソレノイド、９ａ……出入片、１０……シヤ
ツタ、１１……鉄輪、１２……電磁石、１３……
基板、１４，１５……ブラケツト、１６……ガイ
ド、１７……スライダ、１８……腕、１９……試
料ホルダ、２０……スライド板、２１……ラツ
ク、２２……軸、２３……歯車、２４……ウオー
ム車、２５……ウオーム、２６……モータ、２７
……ブラケツト、２８……螺杆、２９……ブラケ
ツト、３０，３１……ダブルナツト、３２……圧
縮ばね、３３……金属ブロツク、３４……生物試
料、３５……ブラケツト、３６……寒剤槽、３７
……液体寒剤、３８……モータ、３９……ピニオ
ン、４０……ラツク、４１……受皿、４２……ガ
イド、４３……昇降杆、４４……液面センサ、４
５……ブラケツト、４６……蛇管、４７……電磁
開閉弁、４８……ガイドレール、４９……ベアリ
ング、５０……スライダ、５１……案内プーリ、
５２……ケーブル、５３……係止具、５４……テ
ンシヨンプーリ、５５……モータ、５６……駆動
プーリ、５７……支持板、５８……装着部、５９
……試料ホルダ、６０……係止溝、６１……係止
板部、６２……ばね、６３……ピン、６４，６５
……リミツトスイツチ、６６……モータ、６７…
…回転軸、６８……支持板、６９，７０……円
孔、７１……補助板、７２……切欠き、７３，７
４……円孔、７５……円柱部、７６……フラン
ジ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 基板の前面に沿つて垂直に昇降自在なスライダ
   と、このスライダを昇降させる機構と、このスラ
   イダに着脱自在で下面に生物試料を添着する試料
   ホルダと、この試料ホルダの下方に於いて基板に
   固定され金属ブロツクを装着したブラケツトと、
   このブラケツトの下方で昇降し上昇時には内部に
   貯溜した液体寒剤中に上記金属ブロツクを浸漬す
   る寒剤槽とから成る生物試料の急速凍結装置に於
   いて、寒剤槽の内部に中央に設けた回転軸により
   回転自在で水平な支持板を設け、支持板の上面に
   は補助板を載置し、この補助板と前記支持板との
   互いに整合する外周部位置に設けた複数の第一の
   円孔には円柱部の上端にフランジ部を設けた金属
   ブロツクの円柱部を挿入し、補助板と支持板との
   隣り合う第一の円孔の近くの位置には、上端部に
   係止板部を有する試料ホルダを挿入できる第二の
   円孔を上記第一の円孔と同数設けたことを特徴と
   する生物試料の急速凍結装置。