JPS6123939A - 試料の低温固定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、試料、特に、水もしくは液体の含量の高い生
物学的、医学的もしくは技術的な試料を低温固定させる
ための装置に関する。

［従来の技術］ 光学的検査、特に電子顕微鏡による検査のために、液体
含量の高い試料１例えば生物学的もしくは医学的試料、
ゲル又は懸濁体を低温固定（急速冷凍）させるために、
２つの方法が賞月されている。これらは、浸漬低温固定
法、即ち、冷却浴中に試料を浸漬させる方法と、金属ミ
ラー低温固定法、即ち、高度に研磨された金属面に試料
を当接する方法である。どちらの方法においても、水相
又は液混合相の分離偏析が最小に縮減されるように、最
短時間内に最大可能な熱量を試料から抽出することがた
いせつである。

この点に関連して、いずれの方法も、全部の既知の試料
及び全部の既知の後調整にとって理想的ではない。例え
ば浸漬低温固定法は、（裸グリッド法による）グリッド
メツシュ中の極微細な液フィルム及び薄い「サンドイッ
チ」調製物を冷凍させることに特に適合し１．金属ミラ
ー法は、この場合には使用できない。

他方では、高度に冷却させた金属ミラーに動物もしくは
植物の器官及び組織を衝突ｙせた場合には、予め存在し
ている表面リリーフ（突部）が衝撃により相当程度まで
扁平化させるため、最適の扁平面が得られる。従って、
金属ミラー上に生じた表面は、低温−超ミクロドームに
より切片を後に調製することに理想的に適合しているが
、浸漬後は、低温固定組織は、この使用に適合させるこ
とについて実質的な制限を受ける。

従って、冷却用、温度測定用及び調節用、試料の投入用
の各種部材等、さらには凍結切断及び凍結エツチング装
置、低温固定装置又は低温−クル１ラミクロド−ム等に
よる後の調製等の以降の処理のための装置へ或いは電子
顕微鏡へ冷凍試料を後に低温移送するための装置等の如
く、多くの点で同種の部分から必然的に成立っている２
つの別々の高価な機器を多くの場合に必要とすることは
、実用上不具合であり、コスト高にもなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って、本発明の目的は、複雑な変換ステップを必要と
せず、基本的な装置の生産コストを増大させたり、構造
的な設計を過度に複雑にしたすせずに、前記の形式の試
料を金属ミラー面上もしくは冷却浴中において凍結させ
るための浸漬及び金属ミラー低温固定のための万能型の
装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段」 本発明は、供給面に沿って試料を投入することによって
試料を低温固定させる装置であって、冷却剤の容器と、
該容器の内部に配された試料冷却媒体用のタンクと、ミ
ラー面を備えた部材とを有し、該部材は、該供給路内の
或る位置に着脱自在に配置されるようになっており、該
タンクと該部材との間には高度の熱伝導接触が与えられ
るようにした、試料の低温固定装置を提供する。

タンクは、好ましくは金属製とし、ミラー面を備えた部
材がタンクに、ミラー面とタンクとの間の良好な接触を
保って容易に固着されるように構成することができる。

この部材は通常は金属ミラー面と共に、金属から作製す
る。

このようにすると、浸漬によっても、金属ミラー表面」
二においても、低温固定装置を交替して使用でき、その
目的のために２つの複雑な装置部品を購入し組立てる必
要はない。そのため、資本費がｆ！ｉ１　ｇされるだけ
でなく、実験室のスペースも節減される。装置を取扱う
要員の訓練も、単一のシステムのみについて行なうだけ
でよい。

本発す１の好ましい実施態様によれば、前記部材は、キ
ャリヤと、該キャリヤ内に挿入されるかその−１一に配
されるようにした小さな寸法の交換可能なミラー要素と
を備えており、該キャリヤは、冷却浴のタンクにＲ兎署
可能に固定することができる。金属ミラー赤面は、ミラ
ー要素上に形成することができる。この実施態様によれ
ば、使用済のミラー面をすみやかに交換すると共に、特
に簡単に洗浄し再研磨することが可能になる。更に、こ
の実施態様によれば、特別に適合した高価な材料から金
属ミラーを作製し、特別に適切な高価な被覆を金属ミラ
ーに付与することができる。

本発明の別の好ましい実施態様によれば、金属ミラーの
キャリヤは、試料冷却媒体のタンク（一般には円筒体）
と同一の幾何学的形状を有するため、金属ミラーのキャ
リヤが冷却浴の役目をする。そのため装置を実際上同一
に作動させることができ、どちらの方法についても、完
全に再現可能な温度調節及び温度測定がなされると共に
、−の方法から他の方法への切替を簡単に行なわれる。

試料冷却媒体は、プロパン、エタンもしくはハロゲン化
炭火水素のような低温発生冷却媒体としてもよい。

本発明の更に別の有利な実施態様によれば、ミラー面は
、投入の間試料の供給路及び／又は投入装置の軸線と平
行でそれに対し偏心し垂直軸線の回りに回動させること
ができる。この手段によれば、１回の低温固定操作の終
了後にミラーを回動させ、次の低温固定のためにミラー
面の未使用の別の領域を使用可能とすることが可能にな
る。

次に本発明を図面に基づいて一層詳細に説明する。

［実施例］ 第３図に示した従来の浸漬低温固定方式において、試料
冷却媒体４によって形成された試料冷却浴のための浸漬
タンク３は、絶縁材２によって囲まれた容器ｌ内に配置
されている。浸漬タンク３３との間の直接の接触は、ス
リーブ６によって阻止される。このようにして、ＬＮ２
の大きな損失なしに、加熱カートリッジ７、熱センサ８
及び電気制御系（図示しない）によって、冷却剤５の沸
点（−１９６℃）よりも高い一定の温度に調節し、〜こ
の温度を保持することができる。これは、凸通に使用さ
れる大部分の冷却媒体４（例えばプロパン、エタンもし
くはハロゲン化炭火水素）にとって非常にたいせつであ
る。

試料９は、案内要素ｔｉ内において正確に案内される投
入ロッド１０上に支持されている。投入口・ンド１０は
、トリガ１２の作動後に、重力作用のみによって、或い
は、ばね力又は他の電気機械手段もしくは液圧手段によ
る加速下に、矢印の方向に供給路に沿って、試料９と共
に下行し、試料９を冷却媒体４中に、低温固定のために
浸漬させる。

金属ミラー面上に低温固定する場合には、これと全く別
の手順が取られる。これは、第４図の簡単な従来技術の
構造に示されている。冷却材５としてＬＮ２を使用する
場合、それは、デユワ−びん１３のような適当な容器中
に保持される。

ＬＮ２は金属製のブロック１４を一１９６℃に近い温度
まで冷却する。ブロック１４は、インサート１５によっ
て支持され、インサート１５は一例として、円筒状の室
１５′を囲むように形成することができ、室１５′は断
熱カバー１６によって最初に頂部を閉ざすことができる
。気体窒素（ＧＮ２）は、矢印によって示すように、Ｌ
Ｎ２から絶えず発生し、インサート１５の通路ｉｓａを
経てデユワ−びん１３を離れ、室１５′に入り、カバー
１６の通路１６′を経て、カバー１６から排出される。

室１５′の基底部を形成するブロック１４の表面は、高
度に研摩され、金属ミラー面１４′を形成している。試
料９は、カバー１６を取外し、トリガ１２を作動させた
後に、高速でミラー面１４′に衝突することばより、常
に存在している表【Ｃ【］のリリーフを平たんにする。

この方法によって、試料９の外層の構造が良好に保存さ
れるため、後に低温超ミクロトミーを行なうための最適
条件が得られる。

ｆｉＳ３，４図に示した別々の方式は、第１図に示した
本発明による単一の装置（第３図の装置に関連している
）として組合わせることができる。金属ミラー面の低温
固定のために、金属ミラー面を形成する高度に研摩され
た上面１７′を備えた回動自在な金属製の回動部材１７
は、冷却媒体４の金属製タンク３上に単にカバー状に載
置される。

この場合に、それぞれの扁平な表面と円筒状の表面とが
良好な熱接触を確実に保ちうるようにするだけでよい。

これは、円筒面め軸線が対応する扁平な表面と正確に直
交し、また使用され・た金属の熱膨張を勘案して、単に
回動部材１７をタンク３上に固定的に配置したりそれか
ら取出したりすることを可能にする量だけ円筒面（複数
）の半径が相異している場合に達せられる。

金属面による低温固定を行なう前に、第３図に示したレ
ベルよりも、冷却剤５のレベルを高くし、冷却剤５（第
３図）の表面５′のレベルがスリーブ６０頂部縁の上方
にあるようにして、冷却剤５を金属製の回動部材１７と
直接に接触させることが望ましい。それは、この場合に
ＬＮ２の線点（−１９６℃）に非常に近い最低温度が達
せられるからである。浸漬低温固定方式と金属鏡面低温
固定方式との本発明による図示の組合せによれば、冷却
媒体４を系中から取出さなくともよいため、冷却媒体４
への浸漬と金属ミラー面１７′への当接とによって次々
に同一の材料を固定することが可能になる。

第２ａ〜２０図に本発明による低温固定装置の変形例が
示され、そのうち第２ａ図は、第３図にほぼ対応した浸
漬低温固定装置を示し第２ｂ図は、金属ミラー面の低温
固定に適した装置を示す。第２ａ、２ｂ図において、冷
却媒体４は、タンク３中に配された円筒管１８中に保持
されている。円筒１１・１８は、金属製の円筒状キャリ
ヤ１９の形状のミラー面を備えた部材と交換することが
できる。交＋）操作について、液体冷却剤は、後に浸漬
低温固定を行なうために圧力容器内に、又は低温におい
て既知の適宜の仕方で貯蔵しておくことかできる。

第２ａ、２ｂ図に示した方式の有利な変形として、円筒
状のキャリア１９自身ではなく、低温固定終了後に同一
の部材と交換可能な小型の載置又は挿入１ｆｆ能なミラ
ー要素２０上に、金属ミラー面２０’を配設してもよい
。

ミラー面は、金属ミラー面の低温固定の間に多少劣化す
ることが多いので、この交換により、作業を迅速に行な
うことができる。それは、要素２０を支持するキャリア
１９及びタンク３の熱容量に比べて要素２０の熱容量が
低いので、交換後にＬＮ２の温度に冷却する操作を短時
間に終−了させることができるためである。この構成の
別の利点は、金属ミラー面の研摩がより簡単に行なわれ
ること、キャリア１９全体を特別に適切な材料例えば純
度９９．９９９％のＣｕないしＡｇから製造する必要が
ないこと、貴金属又は他の特に適切な層例えばテフロ゛
ン被覆を過大なコストを要せずにミラー面」一に形成し
うろこと、である。第１図に示した低温固定装置の場合
と同様に、金属ミラー面作業にとって、冷却剤５を冷却
剤のレベル５′まで高くし、それによって、冷却剤５を
ミラー面り０′上に温性させることなく、少くとも金属
製のタンク３に、そして特に好ましくは、ミラー要素２
０に、ＬＮ２を直接に接触させることが適切である。

第２ｃ図に、ミラー面２１′を備えたミラー板２１を軸
１ｉＡＡの回りに回動自在に配設した変形実施例を示す
。軸線ＡＡは、供給軸線及び投入ロッドｌＯの軸線に対
し偏心させて平行に配設されているため、完全に清浄な
未使用の表面領域を後の低温固定のために投入ロッド１
０の下方にもってくるには、キャリア１９′又はタンク
３に対してミラー板２１を回動させるだけでよい。

第１．２図に示した構成のいろいろの変更を本発明の範
囲内で試みることができる。−例として、本発明の原理
は、温度調節又は温度測定方式によっても、冷却媒体４
を液化したりＬＮ２（冷却剤５）のレベル５′を調節し
たりするための補助装置によっても影響されない。金属
ミラーは、異なった形状又は締着形式の要素上に配置し
、または異なった仕方で表面処理することがで、きる。

資料の投入手段並びに投入装置及びトリガの構成も適宜
変更するこができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、浸漬低温固定と金属ミラー表面上の低温固定
とを交互に行ないうるようにした本発明による低温固定
装置の略断面図、第２ａ、２ｂ。 ２０図は、本発明による低温固定装置の変形実施例を示
す略断面図である。第３図は、従来の技術による浸漬低
温固定装置の略断面図、第４図は、従来の技術による金
属ミラー表面の低温固定装置を示す第３図と同様の略断
面図を示す。 符号の説明 １・・・・・・容器。　　　　　　３・・・・・・タン
ク。 ４・・・・・・冷却媒体。　　　５・・・・・・冷却剤
。 ９・・・・・・試料。 １７・・・・・・回動部材（ミラー面を備えた部材）。 １７′・・・・・・上面（ミラー面）。 ２０・・・・・・ミラー要素（ミラー面を備えた部材）
。 ２０′・・・・・・ミラー面。 出願人　　ラニー・ライヘルド・オプティ・ンシェ・つ
゛エルケｅアーゲー 代理人　　弁理士　加藤　朝道（他１名）図面の浄ψ１
（内容に変更なし） ＦＩＧ、１ Ｆ２Ｏ３ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 ＩＶＩ和６０年特許願第０９５６９６号（昭和６０年５
月７日　出願） ２、発り１の名称 試料の低温固定装置 ３、補正をする者 事！Ｌｌとの関係　特許出願人 住所 氏名　　ラニー・ライヘルド・オプティッシェ・ウェル
ケ・アーゲー ４、代理人 （昭和６０年７月３０日　発送） ６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）供給路に沿って試料を投入することによって試料を
   低温固定させる装置であって、 冷却剤の容器と、 該容器の内部に配された試料冷却媒体用のタンクと、 ミラー面を備えた部材と を有し、該部材は、該供給路内の或る位置に着脱自在に
   配置されるようになっており、該タンクと該部材との間
   には高度の熱伝導接触が与えられるようにしたことを特
   徴とする試料の低温固定装置。 ２）該部材は、回動自在なキャリヤと、交換可能なミラ
   ー要素とを含み、該ミラー面は、該交換可能なミラー要
   素上に形成され、該交換可能なミラー要素は該キャリヤ
   により支持されている特許請求の範囲第１項記載の試料
   の低温固定装置。 ３）該タンクが、試料冷却媒体及び回動自在なキャリヤ
   を選択的に受けいれるようになった円筒状の室を含む特
   許請求の範囲第２項記載の試料の低温固定装置。 ４）該タンクが、試料冷却媒体を収容した着脱自在な円
   筒状の受器及び回動自在なキャリヤを選択的に受けいれ
   るようになった円筒状の室を含む特許請求の範囲第２項
   又は第３項記載の試料の低温固定装置。 ５）該供給路から隔だてられ該供給路と平行な軸線の回
   りに該ミラー面を回動自在とした特許請求の範囲第１項
   ないし第４項の一に記載の試料の低温固定装置。 ６）低温発生冷却媒体によって−１００℃以下の温度に
   タンクを冷却するようにした特許請求の範囲第１項記載
   の試料の低温固定装置。 ７）該ミラー面を該供給路に対しほぼ直角に配した特許
   請求の範囲第１項ないし第６項の一に記載の試料の低温
   固定装置。