JPS6140538A - 低温で生物学的標本を処理するための装置 - 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〕 本発明は後の顕微鏡、特に電子顕微鏡検査のため低温で
標本、特に生物学的標本を処理する装置に関する。

〔従来の技術〕

顕微鏡、特に電子顕微鏡検査用の生物学的標本は、標本
を急速に安定化するよう増大する範囲で極めて急速に凍
結（ショック凍結）される。その後標本は、常に標本の
９０％を越える水分を除去するため脱水処理を受けるこ
とがある。この脱水処理は、標本を低温に温度して標本
内に含まれる水を適当な有機溶剤例えば無水アセトン又
はメタノール又は、他の適当な有機溶液、例えば無水ア
七トン又はメタノールに０５Ｏ４および／または酢酸ウ
ラニルを入れた溶液と置換することにより　　　　　２
１行なわれる。この置換の初期の相を正しく細御するこ
とは極めて重要であり、この置換は少なくともこの初期
の相の間一般に一８０℃以下の温度で行なわれる。−８
０℃より高い温度を使用すると、標本の分子□構造変化
が生じることがあり、この変化はその後の検査の価値を
低下させてしまう。

安全上の理由から、この脱水の初期の相は、一般に一８
０℃から一１２０℃の間の温度範囲内で行われるが、こ
のような温度は従来の冷凍サーモスタットでは装置に対
して大きな出費をせずに得ることができない。

電子顕微鏡検査法では、個々の容積が０．１ｘｎｍ３か
ら１０ｍｍ３の通常ｌＮ１０個の組織ブロックを一回の
操作で脱水処理する。これには物体の寸法および所定温
度によって３日〜３週間の時間がかかることがある。こ
の期間の間、温度は臨界値（これは各標本ごとに決めな
ければならない）を越えてはならない。その理由は、臨
界値を越えてしまうと、標本の分子構造が変化し、その
　。

後検査をしても正常に生きている状態の標本構造につい
て有効な科学的分析ができなくなってしまうからである
。

西独特許公開公報第３．０４２．５７８号には標本処理
装置が°記載されている。この明細書によれば、容器の
頂部とデユワ−びんの頂部リムが実質的に面一となる脱
水および／または包埋（埋込固定）が行なわれる容器が
デユワ−びんのネック部内に位置するよう吊り下げられ
、こうして容器内に脱水および／または包埋用媒体およ
び凍結標本を容易に充填できるようになっている。

脱水および包埋処理の間、容器およびデユワ−びんは絶
縁カバーにおお′われており、媒体か（はん用のかくは
ん器のシャフトおよび温度調節用電気配線だけがこのカ
バーを貫通している。温度調節は電気調節回路を使って
加熱カートリー、ジおよび温度センサにより行なわれる
。

デユワ−びんは液体窒素を含み′、約−８０℃の最低点
までの温度温度に対しては液体窒素から連続して沸騰す
る低温窒素゛による冷却で充分である。高さ調節可能で
あり、液体窒素に直接金属接触させることにより容器か
らより強い熱束を一時的に取出す「コールドフィンガ」
により作業開始時に限り容器の冷却を加速化する。

この公知の装置は、先に使用されていた冷却システムよ
り効率および簡単な構造の点で実質的に優れている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、容器に脱水媒体を充填する間および凍結
標本を充填する間ある問題が生じる。使用される媒体は
すべて極端に吸湿性があり、特に冷却された状態では湿
った室内の空気から極めて急速に水を吸収する。これに
より必要なタイプの低温脱水が不可能となってしまう。

更に導入時に凍結標本は外面が一８０’Ｃよりも高い温
度に暖められ、標本の良好に保存された周辺ゾーンで不
可逆的な熱損傷が生じる可能性もある。このゾーンはし
ばしば僅か１１０１Ｌの深さであるがその損傷は低温脱
水の効果を劣化させる 一１２０°Ｃまたはそれより低い温度で使用される媒体
により操作をし、脱水処理後、約−３５℃で包埋を行な
わなければならないとき別の問題が生じる。このような
包埋の例は、ロウイクリル（Ｌｏｗｉ　ｃ　ｒｙ　ｌ）
低温包埋法（カーレマルム等による１９８２年１２６巻
１２３〜１４３ページの「電子顕微鏡検査法用樹脂顕色
および低温における包埋の解析」を参照）である。容器
と液体窒素との間を金属接続せずに一１２０℃まで初期
冷却することはできないが、これにより包埋を行うより
高い温度レンジでその後液体窒素の強い沸騰が始まり、
この佛腸は容器の必要なカウンター加熱により制御でき
ないものとなる。

更に例えば低温脱水の後に脱水した標本を低温包埋用の
別の室へ移動すると共に低温包埋をするとき媒体を複数
回交換しなければならないが、これによりこの見込みあ
る科学的に興味ある方法がこれまでほとんど採用されな
かったという大きな問題が生じていた。

〔発明の目的〕

よって、本発明の目的は後に顕微鏡、特に電子顕微鏡の
検査のための標本、特に約１０ｍｍ３より小さい容積を
有する小型の生物学的標本の処理を容易かつ簡略化する
と共にこの目的に適した装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、低温媒体を過度に消費することな
くニー１５０℃と約−３０℃との間の温度レンジで標本
の導入および操作および処理媒体の充填および交換を従
来よりもより容易かつより安全に行うことができる装置
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段１ 本発明によれば、後の顕微鏡検査のため低温で生物学的
標本を処理するための装置において、液体冷却剤を収容
するびんと、前記びん内に配置されかつ標本処理室を有
する容器とを含み、前記標本処理室は処理すべき標本お
よび標本処理媒体を収容するようになっており、標本処
理媒体を標本処理室に導入する前に標本処理媒体を予冷
却するための予冷却手段を更に含む装置が提供される。

びんの中には好ましくは予冷却手段が設けられる。

好ましくは予冷却手段は標本処理室と連通ずるリザーバ
とこのリザーバに標本処理媒体を送る供給手段とから成
り、リザーバおよび供給手段を流れる標本処理媒体は液
体冷却剤により冷却され、かつ標本処理媒体はリザーバ
から標本処理室へ流れる標本処理媒体と向流状態で熱交
換しながら供給手段を流れることができるようリザーバ
および供給手段が配置される。このことは処理媒体が実
質的に必要な温度で標本処理室に達するのを助ける。

好ましくはリザーバ内の標本処理媒体の液位がオーバー
フロー部の高さを越えるとき標本処理媒体はリザーバか
ら標本処理室へ流れることができるようリザーバの上端
にオーバーフロー部が配置され、標本処理室が前記オー
バーフロー部を介してリザーバに連通ずる。

好ましくは供給手段はリザーバ内に延長するカニユーレ
を含み、びんにはびんの内部を外部環境から絶縁するた
めのカバーを設け、カバーにはリザーバと整合する孔を
設け、カニユーレは前記孔を貫通してリザーバまで延長
するよう配置できる。

好ましい構造体では標本処理室と連通ずる別のリザーバ
を設け、カバーはこの別のリザーバと整合する別の孔を
含み、前記別の孔を貫通して別のリザーバまで延長する
排出手段を設け、この排出手段を通してびんから標本処
理媒体を排出できる。

室と上方リムの高さとの間にスペースを形成するようび
んの上方リムの高さより下方に標本処理室を配置し、カ
バー上に熱絶縁プラグを設け、このプラグは室とびんの
上方リムとの間のスペースを実質的に満たすようにして
もよい。容器の最上方部分は容器の上方リムより少なく
とも実質的に３０ｍｍ低く設けてもよい。

好ましくは標本処理媒体をかくはんするため標本処理室
内まで延長するかくはん器を設け、標本処理室内の標本
処理媒体の温度を調節するための温度調節装置を更に設
けてもよい。

液体冷却剤内に加熱素子を配置でき、前記加熱素子はカ
バーが取外されているとき標本処理室に１　ζ 水が附着するのを防１トすると共にカバーが取外されて
いるとき液体冷却剤を加熱して蒸発させ、びんの外にガ
ス状冷却剤を流出し、これにより外部環境からびんの内
部への湿った空気の進入を防止するよう作動できる。こ
のことは、カバーが取外されているときの霜の附着およ
び標本の暖まりを防止するのに役立つ。標本処理室をび
んの上方リムから離間させたこともこの効果に寄与する
。

本装置は、カバーを−Ｆげるよう作動する変位手段と、
加熱素子作動後所定時間まで変位手段の作動を防止する
ようになっている遅延手段とを更に含むことができ、変
位手段はスプリングにより負荷がかけられた往復動ピス
トンを含み、ピストンの運動を開始させる電動作動式戻
り止めを設け、ピストンの移動速度を制御するバルブを
設けることができる。

本装置は、更に容器を液体冷却剤から熱シールドするよ
うになっている熱絶縁層と、冷却剤内まで延長する高い
熱伝導率を有する要素と、熱絶縁層を貫通すると共に標
本処理室を該要素に接続する接続部材とを更に含むこと
ができる。

好ましくは接続部材は円筒状チューブから成り、この円
筒状チューブと良好に熱接触するようこのチューブ内に
円筒状インサート要素が摺動自在に配置され、熱束を改
善するよう円筒状インサート要素の垂直位置を調節する
ための調節手段を設けることができる。前記調節手段は
例えばスプリング圧に抗して作動ロッドを移動すること
によりインサート要素を調節できるよう配置されたスプ
リングおよび作動ロッドから構成できる。

カバーのびんからの取外しを容易にするよう作動ロッド
は取外し自在にでき、作動ロッドの位置を調節するよう
調節手段を設けることができる。

標本処理媒体供給手段にはカニユーレが固定された大径
部を設けることができ、好ましくは標本処理媒体がカニ
ユーレに進入する前に標本処理媒体から水を抜き取るた
めのフィルタを前記大径部内に設ける。

一実施態様では標本処理容器に複数個の前記標本処理室
および前記リザーバと前記別のリザーバの複数個の対を
設け、前記処理室の各々は前記リザーバのうちの一つお
よび前記別のリザーバのうちの一つと連通させてもよい
。内部に前記標本処理室が回転自在に配置されたハウジ
ングを設け、標本処理室を所定角だけ回転すると、リザ
ーバおよび追加リザーバの一対はカバー内の孔および追
加孔と整合できるようにしてもよい。

液体冷却剤をびん内に導入するための連続したボアを設
け、ボアを閉じるようカバー近くのボアの端に熱絶縁さ
れたプラグを設け、前記ボアがカバーおよび標本処理容
器を貫通するようにしてもよい。

垂直方向に調節可能なシャフトを設け、このシャフトを
垂直方向に調節することによりかくはん器の位置を調節
できるよう前記シャフトはかくはん器に固定される。

好ましくはかくはん器は、シャフトと同軸の回転部材で
あってその上面から下面までシャフトの軸に対して傾斜
して貫通する少なくとも一つのボアを有する回転部材を
含み、かくはん器は標本処理媒体の必要な量を最小とす
るような寸法と形状にされる。

びん内の標本処理容器より上方に配置されるようになっ
ている低温包埋用の取外し自在な包埋用インサートを設
け、この包埋用インサートは標本用の包埋用容器を収容
する凹部を含み、標本を標本処理室から包埋容器まで移
動できるようにする標本処理室までの通路を有してもよ
い。

カバーの下面には紫外線放射器を取外し自在に固定し、
放射器と包埋インサートとの間に紫外線を透過するプレ
ートを設け、プレートと包埋インサートとの間にプレー
トと包埋インサート間の温度を測定して調節するための
温度センサを設けてもよい。

びんの外部にランプを配置し、びんに固定されたブラケ
ット上に枢動自在なミラーを配置し、前記ミラーは第１
位置と第２位置との間で枢動自在にできる。ランプを切
るよう作動できるスイッチング素子を更に設け、好まし
くはミラーが第１位置にあるときミラーはスイッチと係
合してスイッチ素子を作動しランプを切り、ミラーが第
２位置にあるときミラーはランプから包埋インサート」
二へ光ビームを偏向できる。

本発明に係る装置では標本が導入された後標本処理室を
外部環境に露出することなく標本を完全に処理できる。

（Ｊ、ｘ丁化白） 〔好ましい実施態様の説明〕 第１Ａ図は、小型の生物学的標本の脱水および／または
包埋用の公知の装置の装置を示す。デユワ゛−びん３の
ネック部１の内部には標本５の脱水および／または包埋
用の標本処理媒体６および標本５を収容する標本処理室
４ａを有する金属容器４が設けられている。デユワ−び
ん３は、液体窒素２状の液体冷却剤により満たされてい
る。標本５は容器４内のメツシュア上に載り、媒体６に
よりすべての側面を連続して洗節するようになっている
。このメツシュアは、標本処理室４ａ内に標本５を支持
するよう役立つ。

媒体６は、シャフト９をモータ８により駆動されるかく
はん器１０により循環される。

容器４は、脱水および／または包埋中はカバー１１によ
り閉じられるが、標本５および／または媒体６の導入中
および媒体６を交換するときは一時的に開けなければな
らない。

容器４は、液体窒素２の上方のガス状窒素内に配置され
、液体窒素に直接接触することはない。

平衡状態のとき、容器４は約−ａｏ’ｃの領域内の最小
温度に達するがこの最小温度はデユワ−びん３内の液体
窒素２の上方表面高さＨと共に変わる。この容器４の温
度は、この平衡値より上の一定値（定常操作中）に維持
できる。又上記方法とは別に温度調節装置１４に接続さ
れた温度センサ１３および加熱カートリッジ１２により
温度一時間制御系として温度を再現自在に変えることが
できる。

容器４と液体窒素２との間には放射シールドプレート１
５が設けられている。例えば−５０℃を越えるレンジ内
の高温を使用するとき、この放射シールドブレー）１５
は液体窒素２のより強い沸騰を防止する。

容器４と液体窒素２との間を金属により導熱自在に接続
すると実に低い温度が得られる。これは、例えばアルミ
類の円筒ロッド１６を液体窒素２内に挿入することによ
り行なわれる。達成できる最小温度は容器４の底部と液
体窒素２の上面レベルとの間の距離Ａとに大幅に依存し
て変化するが、この距離Ａは高さＨの関数となっている
。

第１Ｂ図は複数の標本５を同時に装置するのに適した装
置を示す、第１Ｂ図において、容器４′には複数の標本
処理室１７が設けられ、各処理室１７は実質的に円筒状
で複数の積み重ねられた小型標本容器１Ｂを収容できる
ようになっている。

小型標本容器１８の各々の底部にはメツシュア′が設け
られ、このメツシュ上に標本５を置き、支持する。小型
容器１８の各積層体はメツシュア′を有するカバー１９
によりカバーされ、このためかくはん器が高速回転され
ているときでも最上方の標本容器１８内に収容された標
本５が容器４′より外へ流出されることはない。

第２〜７図は本発明に係る装置の実施態様を示す、第２
〜７図内の多数の部品は第１Ａ図、第１Ｂ図に示されて
いる部品に類似するが、同じ部品には同一参照番号が付
けである。

第２図に示す装置には標本処理容器２０が設けられ、こ
の容器２０は第１Ａ、ＩＢ図に示された容器４および４
′と同様にデユワ−びん３のネック部ｌ内に配置されて
いる。このデユワ−びん３には液体窒素２が満たされて
おり、容器２０には円筒状の標本処理室２４が設けられ
ている。容器２０の最上方部分２１は、デユワ−びん３
のネック部ｌの頂部リム部より少なくとも３０ｍｍ（第
２図ではＤと表示）下方に配置され、肉薄チューブ２２
によりネック部１内に維持され、チューブ２２は例えば
ステンレススチールから構成できる。このチューブ２２
にはリング状に配した小孔２３が設けられている。

この装置には媒体６を標本処理室２４内に入れる前に標
本処理媒体６を予冷却するための予冷却手段が設けられ
ている。この予冷却手段は、ボア２７の形状をしたリザ
ーバとカニユーレ手段２５ｂ内の送り手段とから成り、
カニユーレの一端をボア２７内に貫入してボア２７の底
部に隣接させている。ボア２７に貫入した端部と反対側
のカニユーレ２５ｂの端部は充填シリンダ２５ａの　　
　　　　）形状をした標本処理媒体供給手段と連通ずる
。

ボア２７の頂部リムは標本処理室２４に対してオーバー
フロー部２７ａを形成する。ボア２７と反対側にて容器
２０内に設けられた別のポア３１状の別のリザーバは、
その下方部分が標本処理室２゛４と連通している。

デユワ−びんのネック部１はカバーｔｔ’により閉じら
れ、カバーには孔２６および３２が設けられている。孔
２６はボア２７と整合し、孔３２はボア３１と整合して
いる。カニユーレ２５ｂは孔２６を貫通し、第２カニユ
ーレ３０から成る排出手段が孔３２を通ってボア３１内
に延長している。

第２図に示す装置が作動する前は、ボア２７．３１およ
び標本処理室２４には標本処理媒体６が充填されず、か
つデユワ−びん３にも液体窒素は充填されない、カバー
１１を取外し、デユワ−びんのネック部ｌを通してチュ
ーブ２２内に液体窒素２を注入すると、液体窒素は容器
２０およびチューブを冷却しこれを満たし、次に孔２３
を通ってデユワ−びん３内に流入する。容器２０および
チューブ２２は最初は孔２３の高さまで液体窒素２が充
填されたままで、小型容器（図示せず）を使ってこの中
に例えば脱水処理のため凍結した標本５を安全に入れる
ことができる。チューブ２２内の液体窒素２の液位より
下方にある処理室２４内のメツシュア上に標本５を置く
６次にカバー１１を閉じ、温度調節装置１４．温度セン
サ１３および加熱カートリッジ１２を使って液体窒素２
を容器２０およびチューブ２２の外へ蒸発させる。との
とき容器２０は処理のため予め選択した温度に暖めるこ
とができる。この温度に達した後、室温になっている標
本処理媒体６を充填シリンダ２５ａ内に注入する。充填
シリンダ２５ａからカニユーレ２５ｂを通ってボア２７
へ標本処理媒体６が流れる。

ボア２７およびカニユーレ２５ｂは、これらボア２７お
よびカニユーレ２５ｂを通って流れる標本処理媒体６が
液体窒素２により冷却されかつ標本処理媒体６がボア２
７からオーバーフロー部２７ａを通って標本処理室２４
に流れる標本処理媒体６と向流状態で熱交換するようカ
ニューレ２５ｂを流れるよう配置されている。カニユー
レ２５ｂの内径およびポア２７の内径は、標本処理媒体
６がゆっくりと流れ、ポア２７内の向流移動中に容器２
０の所定温度まで冷却され、この温度に達した後に限り
標本処理室２４内にオーバーフローするように設定され
る。全標本処理媒体６の熱容量は、予冷却された容器２
０の熱容量の５％より少ないので、容器２０は標本処理
媒体６の冷却中は若干暖められるだけである。

シリンダ２５ａ内の介在フィルタ２９上には分子ふるい
２８が配置され、このため例えば後で元素分析をすると
き等、必要であれば完全に無水状にて標本処理媒体６を
提供できる。

媒体６を交換するには、カバー１１’を開けることなく
、容器内のポア３１および第２カニユーレ３０を通して
標本処理室２４から媒体６を吸い出すことができる。従
ってカバー１１”を外すことなくすべての処理を行うこ
とができる０例えば、ロウィクリル（Ｌｏｗｉｃｒｙｌ
）モノマー包埋前のアセトン１０Ｓ０４又はメタノール
１０ＳＯ４／酢酸ウラニル内での通常の極低温置換の場
合、カバー１１′を開けることなく更に第１Ａ、１３図
に示す従来タイプの装置で生じるような水の附着および
／または標本５の制御できない加熱の危険なく処理の全
工程を実行できる。

液体窒素２から連続して蒸発されるガス状窒素は孔２３
を通過してチューブ２２の内部に進入するので、容器２
０の上方の空間を低温に維持する。

第３図に示す実施態様は、脱水された標本５の抜き取り
および新しい凍結標本を充填するため装置を繰返しおよ
びルーチンで開けることを可能にするものである。メタ
ノール１０ｓ’４の置換は６時間以内に行うことができ
、この実施態様は一日がかりの作業が必要なときに特に
適す。

この実施態様では、カバーｌｌ′が開いているときデユ
ワ−びんのネック部１への湿った室内の空気の進入およ
び容器２０およびチューブ２２への霜の附着を防止でき
るよう容器２０の上方にあるデッドスペースには熱絶縁
材料のプラグ３３が充填されている。このプラグ３３は
任意の態様でカバー１１′に接続され、カバー１１に運
動するようになっている。

液体窒素２内に配置された加熱カートリッジ３４は蒸発
器として作動する。

加熱カートリッジ３４がスイッチオンされると液体窒素
２は加熱カートリッジ１２により加熱され、多量の液体
窒素が蒸発する。この蒸発したガス状の窒素はチューブ
２２の孔２３を通過して、カバー１１が上がっていると
きプラグ３３によりからになった空間を満たす、これに
より湿った室内空気の進入が防止される。更に容器に凍
結標本５を充填するときに不活性の乾燥した低温ガスふ
ん囲気をも保証する。カバー１１を外す前に加熱カート
リッジ３４をＯＮに切換えて、カバー１１を取外す前に
チューブ２２にガス状窒素を充填すると最良の結果を得
ることができる。

カバー１１′は取外して手で交換できる。しかしながら
カバー１１を最低速度で自動的に上げるようカバーを機
械的に取外すよう作動することが好ましい。これを達成
する他の方法は、例えばサーボモータを使うことである
。これとは別に第３図に示される機械式装置を使用する
こともできる。このシステムは、中空柱３５状の変位手
段から成り、この柱は詳細に示してない方法でデユワ−
びん３に隣接して取付けられる。この変位手段は、中空
柱３５内に摺動自在に配置されたシャンク３６も含み、
シャンク３５の外面は中空柱３５の内面と液密に係合す
るので、ヨーク３６ａによりカバーｌｌ′に接続された
ピストン装置が得られる。このヨーク３６ａはシャンク
３６にボルト締めされ、予め張力を加えられた圧縮スプ
リング３８により上方に押圧される。シャンク３６は戻
り止め３７によりカバー１１′の閉じた状態に対応する
位置に維持される。中空柱３５のベースにはバルブ３９
が設けられ、スロットルオリフィスを介して中空柱３５
の内部に空気が流入できるようにしている。

戻り止め３７を解放すると、摺動自在なシャンク３６は
ヨーク３６ａおよびカバー１１’と共にスプリング３８
により上昇される。バルブ３９は、シャンク３６の」二
昇ストロークの間中空柱３５の内部への空気の低速導入
を可能とするので、カバー１１′はゆっくりと上昇され
る。力／＜−１１′の次の降下の間バルブ３９は中空柱
３５から再び高速で空気を出すことを可能にする。

加熱カートリッジ３４および自動カバー上昇機構を制御
するための電子システム４０を設けることができる。こ
の電子システム４０は開放ボタン４１を含む、このボタ
ン４１を押すと、電子システム４０を通して加熱万一ト
リック３４がオンされ、一定の時間遅延の後、戻り止め
３７が電気的に傾けられる。こうしてオペレータの介入
なしに加熱カートリッジ３４のスイッチオン後の必要な
遅延後カバー１１”は自動的に上昇する。この電子シス
テム４０は、遅延時間を予め選択できる遅延手段を含む
。

カバー１１”内の孔２６および３２もプラグ３３内を貫
通し、このため上で既に述べたと同じように媒体６の充
填および交換を行うことができる。

第４図に示す実施態様は、極めて低温又は高温の湿層温
度で標本を処理するのに特に適するが。

このような湿層温度は、−１２０°Ｃで極低温置換をし
、次に一３０°Ｃで低温温置する場合の単一操作の際に
必要となることが多い。−１２０℃近傍での所望の低温
を得るには液体窒素２にＸ金属接触することが必要であ
る。更に約−３０℃の高温を得るには液体窒素２と標本
処理器２０′との間の熱絶縁を極めて良好にすることが
必要である。

これらの要件に合わせるには、容器２０′の少なくとも
下方の半分は、例えばポリウレタンの硬質発泡体から成
る熱絶縁層４２により液体窒素２に対して熱絶縁する。

容器２０′のポア２０ａ内に係止された肉薄の金属スリ
ーブ４３を含む接続部材は絶縁層４２を通って大きな金
属部品４４の対応するボア４４ａ内へ突入し、容器２０
′と大　　　　　　、１きな金属部品４４とを金属接触
させている。

大金属部品４４は良好な熱伝導率を有する材料（例えば
アルミ）から構成され、部品４４の全材料はデユワ−び
ん３内の液体窒素の充填高さとは無関係に液体窒素２の
ほぼ沸点になっている。容器°２０′の温度は、長さＬ
、横断面積およびスリーブの熱伝導率によって変わる。

容器２０′の温度は１例えばスリーブ４３にすべり込ま
せることができる管状挿入部品（図示せず）により所定
の値に調節できる。冷却システムはこのように大きな出
費を必要とせずに異なる作動条件に合わせることができ
る。

第４図は、装置を開放することなく処理中に容器２０′
の温度を所定値まで調節する別の方法を示す、このため
接続部材は、更にスリーブ４３の金属内壁に密に嵌合さ
れるようスリーブ４３内に摺動自在に配置された円筒状
挿入部品４５を含む、この部品４５はスプリング４６と
ロッドすなわちチューブ４７から成る調節手段に上下に
移動できる。この部品４５は、ロッドすなわちチューブ
４７により部品４５のベースとポア４４のベースとの間
に配置された圧縮スプリング４６の押圧力に抗して上下
に移動自在である。第４Ａ図はこのような挿入部品４５
内の円筒状孔４８を示すが、この孔により容器２２′か
ら金属部品４４への熱損失を極めて正確に変えることが
できる。

挿入部品４５の上下運動は、手で行うことができるが、
第４図はこの運動を行うための機械式調節手段を示す。

この調節手段は歯付きホイール５０と、ロッドないしチ
ューブ４７に係合するラック５１”から成るラック伝達
器を含む、歯付きホイール５０はモータ４９により駆動
され、歯付きホイール５０が一方向に回転するとラック
５１が上方に移動し、歯付きホイール５０が逆方向に回
転するとラック５１′が下方向に移動するよう歯付きホ
イール５０の歯はラック５１”の歯と係合している。

温度センサ１３および加熱素子１２に接続された調節ユ
ニット５２′は、液体窒素消費量が容器２０’からの熱
損失を調節することにより最小にできるようにモータ４
９にも接続されている。

ロッドないしチューブ４７の上下運動は、温度センサ１
３により測定される容器２０”の温度の関数として制御
される。

第５Ａ、５Ｂ図は同一装置で複数の標本を同時に処理で
きる実施態様を示す。この装置は、異なる数の標本を容
易に処理できるようになっている。

」二連のように１０ｍｍ”より小さい容積の小型標本は
、低温で脱水又は包埋処理するとき通常少数で処理され
る。本例では、一つの操作で数個のブロックしか脱水お
よび包埋しないことが通常である。脱水媒体への添加剤
として高濃度で使用されることが多いＯｓ’、の高価な
ことを考えると、できるだけ少量の液体で処理すること
が好ましい。しかしながら、特定時の処理に必要な標本
の数はかなり変化する傾向がある。

第５Ａ、５Ｂ図に示される実施態様は、これら変化する
要件に合致できるものである。標本処理容器５２は円筒
状の構造体であり、金属ハウジング部分５１内の垂直軸
Ａ−Ａを中心にして回転自在に配置されている。容器５
２の軸Ａ−Ａはハウジング部分５１の中心軸Ｂ−Ｈに対
して平行で、長さＥだけ偏心している。容器５２および
デユワ−びんのネック部をカバーするカバーは第５Ａ、
５Ｂ図には示されていないが、媒体６を導入、排出しか
つかくはん器９のため第２図で説明した孔が設けられて
いる。

容器５２にはハウジングチューブ５３が設けてあり、こ
のチューブは標本処理室として作用する。このハウジン
グチューブ５３はオーバーフロー部を介して充填ボア２
７と連通し、ハウジングチューブ５３の軸は容器５２の
回転軸Ａ−Ａから間隔Ｅだけ離れている。

３つの相互に連通するチューブ５４．５５および５６か
ら成るチューブシステムは、チューブ５３の軸Ａ−Ａの
逆の側に配置され、チューブ５４．５５および５６の中
心チューブ５５は軸Ａ−Ａから距ｇＩＥの所に配置され
ている。チューブ５４．５５および５６は、充填ポア２
７′および排出ポア３１′と連通し、チューブ５４．５
５および５６は充填ボア２７′を介して媒体６を充填で
きる。

媒体６は、先に述べた実施態様と同じようにカバーを開
放することなくポア３１を介してハウジングチューブ５
３より又ポア３１”を介してチューブ５４．５５および
５６より排出できる。

容器５２の下方端面には、２つの互に対向するボア５２
ａおよび５２ｂが設けられている。一時にポア５２ａお
よび５２ｂの一方が戻り止め手段５７と協働するが、こ
の戻り止め手段５７は容器５２の回転位置を固定するよ
うハウジング部分５１の底部中に延長している。この戻
り止め手段５７は例えばボルトでよい。

戻り止め手段５７が引込んだ後、軸Ａ−Ａを中心として
１８０°だけ容器５２を回転できる。これによりハウジ
ングチューブ５３は第５Ａ図の位置から外へ移動し、チ
ューブ５４．５５および５６のチューブ５５をハウジン
グ部分５１の中心（すなわちＢ−Ｂ軸上）へ移動する。

次に容器２２が第５Ａ、５Ｂ図に示す位置にあるとき一
つのハウジングチューブ５３の漬積しているかくはん器
のシャフト９を有するかくはん器ｌＯをチューブ５５．
５６および５７のうちの中心チューブ５５内に浸漬する
ことができる。同様に充填ポア２７および排出ボア３１
をカバー内の対応する孔と整合しないよう移動し、ボア
２７′および３１′を移動し、カバー内の対応する孔に
整合するよう移動する。ポア２７および３１は、ボア２
７′および３１”と鏡像対称に配置されるので、軸Ａ−
Ａのまわりを１８０°回転した後は、容器５２を１８０
°回転する前のハウジングチューブ５３の充填排出と同
じカバー内の孔を通してチューブ５４．５５および５６
の充填排出をすることができる。容器５２のそれぞれの
正しい位置は、戻り止め手段５７を容器５２の対応する
ボア５２ａおよび５２ｂに係合させることにより保証さ
れる。

第５Ａ、５Ｂ図に示す装置によれば、ハウジングチュー
ブ５３だけを使って少数個の標本を処理できるが、一方
チューブ５４．５５および５６を使用すれば多数の標本
を処理できる。

第５Ａ、５Ｂ図では連続垂直ポア５８はカバー１１′、
プラグ３３′、金属ハウジング部分５１およびこのハウ
ジング部分５１を囲む熱絶縁層４２′を貫通する。ポア
５８はカバー１１′の表面上の熱絶縁されたプラグ８３
により閉じられており、金属チューブで補強することが
好ましい。

カバー１１　′の表面内の熱絶縁プラグが開いていると
き、新しい液体窒素２をデユワ−びん３内に導入するた
めのチューブ５９をポア５８内に摺動して入れることが
できるので、必要なときに行なっている処理プロセスを
中断することなくデユワ−びん３を液体窒素２で一杯に
満たすことができる。この満杯化は、後にアルカリ又は
アルカリ土類金属の水溶性イオンの元素分析をするため
非極性疎水性媒体（例えばエーテル又はクロロフォルム
）によって置換する場合特に有効である。これら媒体と
Ｈ２０分子との間の親和度は低いので、このような交換
プロセスは数週間を要することが多く、上記のような態
様により可能となった液体窒素２による満杯化をするこ
となく完了することはできない。

」二連のように数個の標本互しか交換しない場合、コス
トを最小にするため高価な材料、例えば０ｓ０４を含む
媒体６の量をできるだけ少なくしなければならない、第
６図に示す実施態様は、特にこの要件を満たす上で適し
ている。第６図に示す実施態様は第５図に示す実施態様
の改良例であり、同一部品１こは同一の参照番号を付け
た。第６図に示す実施態様では、容器５２のハウジング
チューブ５３内の液柱の高さＪをできるだけ低く維持で
きる。この高さＪは、積み重ねた容器およびカバー１９
の高さおよび／または数に正しく合わせることができる
。

これを行うには、かくはん器ｌＯ′の垂直位置を調節で
きることが重要である。更にカバー１１′を開けること
なく装置の外部からかくはん器ｌＯ′の垂直位置を調節
できることおよびかくはん器ｌＯ′の幾何学的形状が交
換に直接必要でないデッドスペースを制限することも重
要である。この目的のためかくはん器のシャフト９′は
スリーブ７３内で垂直方向に上下に摺動可能であり、ク
ランプ装置により所望の垂直位置に固定できるようにな
っている。このクランプ装置は例えばコレット７４を含
むことができる。かくはん器のシャフト９′は、スリー
ブ７３と係合する伝達器を介してモータ８′により駆動
される。

第６Ａ図はかくはん器１０’の構造をより詳細に示す、
デッドスペースを減らしかつかくはん器１０′の安定性
を高くするには、かくはん器は通常のようにプロペラの
ように構成せず、周辺が閉じた回転部品として構成され
、その回転部品の径ｄ、、ｄ２は小型標本容器１８およ
び／または標本容器１８用カバー１９の対応する径Ｄ　
Ｉ　　ｅ　Ｄ　２に合うようになっている。同様にして
、かくはん器１０′から下方に突出するラグの高さｈは
コレット７４を解放したとき、シャフト９′を介して外
部からかくはん器１０”を安全に押し下げ、カバー１９
と機械的に接触できるような寸法になっている。この接
触の後、媒体６内でかくはん器１０”が自由に回転する
短い距離だけ、シャツトを視覚可能に（例えば目で見な
がら）上昇させることができる。容器１・８及びかくは
ん器１０′の幾何学的形状は、数個の標本５だけを１つ
の容器１８内で置換している場合１本実施態様では置換
のために約２ｍｌの液体量が充分となるよう、経験的に
適当に合わされ、最適化される。

かくはん器１０’を形成するディスク内の傾斜ポア７５
により、媒体６の対流が発生する。各ポア７５の軸は、
かくはん器のシャフト９′の軸に対して所定角をなすよ
う配列されている。

第５図及び第６図の実施態様では、媒体６が循環できる
ようにチューブ５３の長さに沿って延長する深さｂの溝
が、ハウジングチューブ５３の側面にフライス加工され
ている。

低温脱水の後、直接低温包埋（例えばロウィクリル）を
行わなければならないことが多い０本発明に係わる装置
は第７図に示すようなこの目的のために、すぐに構成し
て適合できる。

容器２０′及びチューブ２２により境界の定められたス
ペース内にカップ状のインサート６０を挿入できる。こ
のインサート６０は金属性でよく、容器２０′の所定温
度に実質的に等しくなるよう、容器２０′の表面との間
で良好な熱接触をする。インサート６０内に収容されて
いる別のインサート６１の表面には、孔６３が設けられ
ておりこの孔は標本５を直接収容するか又は包埋容器６
４を収容するよう働く。包埋容器６４は、例えばゼラチ
ン又はポリエチレン製のカプセルにするこができ、標本
５をこれら容器６４内に入れてもよい。

低温包埋用のモノマー出発物質（千ツマー調剤）６′は
孔６３に直接充填されるか又は標本５の上の包埋容器６
４内に充填される。第７図から明らかなように、インサ
ート６０及び６１の双方には中心通路が設けられている
が、この通路は容器２０’の標本室２４へのアクセスを
可能とし、温度された標本５の標本室２４からの取出し
及びそれらの凹部６３への移動及び／又はデユワ−びん
のネック部内の包埋容器６４への移動を容易とする。

実際はデユワ−びんのネック部ｌの口径が比較的狭いた
め適当な照明ができないのでこれらの操作はある問題を
生じさせる。この問題を解決するため、第７図に示され
る実施態様にはデユワ−びんのネック部１の外に配置さ
れた光［６５により照明がされる。この光源は従来手段
によりネック部１に固定できる。

チューブ２２′の」二輪は開口８１が設けられた環状取
付部８０に接続されている。ミラー６６はほぼ水平軸の
まわりを枢動できるように、開口８１に取付けられる。

光源６５と開口８１内のミラー６６との間には熱用止フ
ィルター６７が配置されているが、このフィルターは光
［６５の赤外線成分を実質的に除去するようになってい
る。ミラー６６は光源６５の光をインサート６０及び６
１の情報の作動スペース内にビーム状に投射できる。こ
のミラー６６はネック部１の一方の側に配置されており
準備操作、例えば標本５の室２５への導入、標本５の小
型容器１８への充填、又は標本５の孔６３又は包埋容器
６４への移動を妨害することは全くない。

カバー１１′及び熱絶縁されたプラグ３３′（第７図に
は図示されず）が閉じられる時、ミラー６６は点線で表
示される休止位置６６′に自動的に枢動して戻る。照明
を自動的に切るようマイクロ接点６８が設けられている
。ミラー６６が、体止位Ｗ６６′にあるときは、マイク
ロ接点６８は休止位置に押圧され、これにより光源は切
られる。

標本５及びモノマー調剤６′又は包埋容器６４の導入後
、紫外線による重合ができるようにカバーｔｔ’のかわ
りに、紫外線放射器７０を有する取付具６９をデユワ−
びんのネック部ｌ又はチューブ２２′の頂端部に取付け
てもよい、この重合室は取付具６９、チューブ２２及び
インサー）６０及び６１により境界が定められている。

必要であれば重合室の上方端は、温度センサー７２が設
けられた石英ガラスプレート７１により閉じてもよい、
温度センサー７２は温度調節装置（図示せず）と共に石
英ガラスプレート７１の下方にある重合室内の重合温度
を一定に維持することを可能とする。温度センサー７２
は容器２０の温度を測定している温度センサー１３と置
き換えたものであるので、調節用に設けられた調節装置
も交換しなければならない。

インサート６０は熱伝導率が良好な金属から構成されて
いるが、一方、インサート６０は半付着性材料、例えば
シリコーンゴム又はテフロンから構成され、かつ、各処
理の特殊用件に容易に合わせることができる。

第２図〜第７図までを参照して説明した装置は改善又は
変更できる。

例えば、加熱素子、温度センサーおよび温度調節器の特
定の形式は重要でなく、それらの装置内の設置位置も条
件に従って変えることができる。

更に、第５図に示した原理は多数の異なる方法で具体化
できる。充填ポア２７及び排出ボア３１を別に選択した
対称形にした場合、標本を収容するのに適したチューブ
システムは１８０”の回転でなくて１２０６又は９０”
回転するだけでかくはん器のシャフト９の軸に対応する
中心軸Ｂ−Ｂまで移動できる。媒体６が充填されるが直
接、装置プロセスには役立たない装置の全スペースの容
積はできるだけ小さくしなければならない、このことは
、例えば第２図に関連して説明した向流状態での熱交換
効果が生じるように、径を充分に小さくしなければなら
ない充填ポア２７又は２７′及び媒体６の適当な循環の
ため充分大きい幅Ｂの溝（第５ａ及び第６図に示される
）にあてはまる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図および第１Ｂ図は、低温における標本の脱水お
よび／または包埋用液体／ガス状窒素冷凍システムを有
する従来技術の装置の２つの異なる実施態様を示す略側
面図、第１Ｃ図は第１Ｂ図の１ｃ−１ｃ線に沿った断面
図、第１Ｄ図は第１Ｂ図に示した標本容器の積層体を拡
大して示す軸方向断面図、第２図は本発明に係る装置の
第１実施態様の路側断面図、第３図は本発明に係る装置
の第２実施例を示す路側断面図、第４図は末完明に係る
装置の第３実施態様を示す略側断面図、第４Ａ図は第４
図に示したインサート部品の部分断面図、第５Ａ図およ
び第１偽は、それぞれ本発明に係る装置の第４実施態様
の一部を第２〜４図の装置よりも拡大して示す略平面お
よび略側断面、第６図は本発明に係る装置の一部の第５
実施態様の路側断面図、第６Ａ図は第６図に示したかく
はん器および関連標本容器の平面図および側面図、第７
図は重合包埋用手段が標本容器の上方に配置された本発
明に係る装置の一部を示す略側断面図である。 ２−　液体窒素 ３　□　デユワ−びん ４　□　容器 ４ａ−標本処理室 ５　□　標本 ６−　ｆｉ＃　　　　　　　　　　　、＋出願人　ラニ
ー・ライヘルド・オブティッシェ・ヴエルケ・アーゲー 代理人　弁理士　　　加藤朝道（他１名）手続補正書（
自発） 昭和６０年８月１３日

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）後の顕微鏡検査のため低温で生物学的標本を処理
   するための装置において、 液体冷却剤を収容するびんと、 前記びん内に配置されかつ標本処理室を有する容器とを
   含み、前記標本処理室は処理すべき標本および標本処理
   媒体を収容するようになっており、 更に標本処理媒体を標本処理室に導入する前に予冷却す
   るための予冷却手段を含む装置。
2. （２）予冷却手段は標本処理室と連通するリザーバとこ
   のリザーバに標本処理媒体を送る供給手段とから成り、
   リザーバおよび供給手段を流れる標本処理媒体は液体冷
   却剤により冷却され、かつ標本処理媒体はリザーバから
   標本処理室へ流れる標本処理媒体と向流状態で熱交換し
   ながら送り手段を流れることができるようリザーバおよ
   び送り手段が配置された特許請求の範囲第１項記載の装
   置。
3. （３）リザーバ内の標本処理媒体の液位がオーバーフロ
   ー部の高さを越えるとき標本処理媒体はリザーバから標
   本処理室へ流れることができるようリザーバの上端にオ
   ーバーフロー部が配置され標本処理室が前記オーバーフ
   ロー部を介してリザーバに連通する特許請求の範囲第２
   項記載の装置。
4. （４）供給手段はリザーバ内に延長するカニューレを含
   み、びんにはびんの内部を外部環境から絶縁するための
   カバーが設けられ、カバーにはリザーバと整合する孔が
   設けられ、カニューレは前記孔を貫通してリザーバまで
   延長するよう配置された特許請求の範囲第３項記載の装
   置。
5. （５）標本処理室と連通する別のリザーバが設けられ、
   カバーはこの別のリザーバと整合する別の孔を含み、前
   記別の孔を貫通して別のリザーバまで延長する排出手段
   が設けられ、この排出手段を通してびんから標本処理媒
   体を排出できる特許請求の範囲第４項記載の装置。
6. （６）標本処理室と上方リムの高さとの間にスペースを
   形成するようびんの上方リムの高さより下方に標本処理
   室が形成され、カバー上に熱絶縁プラグが設けられ、こ
   のプラグは標本処理室とびんの上方リムとの間のスペー
   スを実質的に満たす特許請求の範囲第４項記載の装置。
7. （７）標本処理媒体をかくはんするため標本処理室内ま
   で延長するかくはん器と、標本処理室内の標本処理媒体
   の温度を調節するための温度調節装置を更に含む特許請
   求の範囲第１項記載の装置。
8. （８）液体冷却剤内に加熱素子が配置され、前記加熱素
   子はカバーが取外されているとき標本処理室に水が附着
   するのを防止すると共にカバーが取外されているとき液
   体冷却剤を加熱して蒸発させ、びんの外にガス状冷却剤
   流を流出し、これにより外部環境からびんの内部への湿
   った空気の進入を防止するよう作動できる特許請求の範
   囲第４項記載の装置。
9. （９）カバーを上げるよう作動する変位手段と、加熱素
   子作動後所定時間まで変位手段の作動を防止するように
   なっている遅延手段とを更に含み、変位手段はスプリン
   グにより負荷がかけられた往復動ピストンを含み、ピス
   トンの運動を開始させる電動作動式戻り止めが設けられ
   、ピストンの移動速度を制御するバルブが設けられてい
   る特許請求の範囲第８項記載の装置。
10. （１０）容器を液体冷却剤から熱シールドするようにな
    っている熱絶縁層と、冷却剤内まで延長する高い熱伝導
    率を有する要素と、熱絶縁層を貫通すると共に標本処理
    室を該要素に接続する接続部材とを更に含む特許請求の
    範囲第１項記載の装置。
11. （１１）前記接続部材は円筒状チューブから成り、この
    円筒状チューブと良好に熱接触するようこのチューブ内
    に円筒状インサート要素が摺動自在に配置され、熱束を
    改善するよう円筒状インサート要素の垂直位置を調節す
    るための調節手段が設けられ、前記調節手段はスプリン
    グ圧に抗して作動ロッドを移動することによりインサー
    ト要素を調節できるよう配置されたスプリングおよび作
    動ロッドから成る特許請求の範囲第１０項記載の装置。
12. （１２）カバーのびんからの取外しを容易にするよう作
    動ロッドは取外し自在であり、作動ロッドの位置を調節
    するよう調節手段が設けられている特許請求の範囲第１
    １項記載の装置。
13. （１３）前記標本処理媒体供給手段はカニューレが固定
    された大口径部を有し、標本処理媒体がカニューレに進
    入する前に標本処理媒体から水を抜き取るためのフィル
    タが前記供給手段内に設けられている特許請求の範囲第
    ４項記載の装置。
14. （１４）標本処理容器には複数個の前記標本処理室と前
    記リザーバ及び前記別のリザーバの複数個の対とが設け
    られ、前記処理室の各々は前記リザーバのうちの一つお
    よび前記別のリザーバのうちの一つと連通し、内部に前
    記標本処理室が回転自在に配置されたハウジングが設け
    られ、標本処理室を所定角だけ回転すると、リザーバお
    よび追加リザーバの一対はカバー内の孔および追加孔と
    整合できる特許請求の範囲第５項記載の装置。
15. （１５）液体冷却剤をびん内に導入するための連続した
    ボアが設けられ、ボアを閉じるようカバー近くのボアの
    端に熱絶縁されたプラグが設けられ、前記ボアはカバー
    および標本処理容器壁を貫通している特許請求の範囲第
    ４項記載の装置。
16. （１６）垂直方向に調節可能なシャフトが設けられ、こ
    のシャフトを垂直方向に調節することによりかくはん器
    の位置を調節できるよう前記シャフトはかくはん器に固
    定されている特許請求の範囲第７項記載の装置。
17. （１７）かくはん器は、シャフトと同軸の回転部材であ
    ってその上面から下面までシャフトの軸に対して傾斜し
    て貫通する少なくとも一つのボアを有する回転部材を含
    み、かくはん器は標本処理媒体の必要な量を最小とする
    ような寸法と形状にされている特許請求の範囲第１６項
    記載の装置。
18. （１８）びん内の標本処理容器より上方に配置されるよ
    うになっている低温包埋用取外し自在な包埋用インサー
    トを含み、この包埋用インサートは標本用の包埋用容器
    を収容する凹部および標本を標本処理室から包埋容器ま
    で移動できるようにする標本処理室までの通路を有する
    特許請求の範囲第１項記載の装置。
19. （１９）カバーの下面には紫外線放射器が取外し自在に
    固定され、放射器と包埋インサートとの間には紫外線を
    透過するプレートが設けられ、プレートと包埋インサー
    トとの間にはプレートと包埋インサート間の温度を測定
    して調節するための温度センサが設けられている特許請
    求の範囲第１８項記載の装置。
20. （２０）びんの外部に配置されたランプを含み、びんに
    固定されたブラケット上に枢動自在なミラーが配置され
    、前記ミラーは第１位置と第２位置との間で枢動自在で
    あり、ランプを切るよう作動できるスイッチング素子を
    更に含み、ミラーが第１位置にあるときミラーはスイッ
    チと係合してスイッチ素子を作動しランプを切り、ミラ
    ーが第２位置にあるときミラーはランプから包埋インサ
    ート上へ光ビームを偏向できる特許請求の範囲第１８項
    記載の装置。