DE212015000100U1 - Device for freezing or cryogenic substitution - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (1) zur Gefrier- oder Tieftemperatursubstitution, umfassend eine Halterung (3) zur Anordnung eines Probenträgers (5) für eine biologische Probe, wobei die Halterung (3) zum Einsetzen in eine Kühlkammer (4) und eine Schüttelvorrichtung (8) zum Schütteln des Probenträgers (5) angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttelvorrichtung (8) ein Magnetelement (9) zur Anordnung außerhalb der Kühlkammer (4) und ein Magnetelement (10) an dem Probenträger (5) umfasst, wobei das Magnetelement (9) außerhalb der Kühlkammer (4) mit einem innerhalb der Kühlkammer (4) vorgesehenen Magnetelement (10) zusammenwirkt, um den Probenträger (5) in eine Schüttelbewegung zu versetzen.A device (1) for freezing or cryogenic substitution, comprising a holder (3) for arranging a sample carrier (5) for a biological sample, wherein the holder (3) for insertion into a cooling chamber (4) and a shaking device (8) for Shaking the sample carrier (5) is adapted, characterized in that the shaking device (8) comprises a magnetic element (9) for arrangement outside the cooling chamber (4) and a magnetic element (10) on the sample carrier (5), wherein the magnetic element (9 ) cooperates outside the cooling chamber (4) with a magnet element (10) provided inside the cooling chamber (4) in order to set the sample carrier (5) in a shaking motion.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gefrier- oder Tieftemperatursubstitution, mit einer in eine Kühlkammer einsetzbaren Halterung zur Anordnung eines Probenträgers für eine biologische Probe und mit einer Schüttelvorrichtung zum Schütteln des Probenträgers. The invention relates to a device for freezing or cryogenic substitution, with a usable in a cooling chamber holder for mounting a sample carrier for a biological sample and with a shaking device for shaking the sample carrier.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Gefrier- oder Tieftemperatursubstitution, wobei ein Probenträger für eine biologische Probe in einer Kühlkammer angeordnet wird, wobei der Probenträger mit einer Schüttelvorrichtung geschüttelt wird. Furthermore, the invention relates to a method for freezing or cryogenic substitution, wherein a sample carrier for a biological sample is placed in a cooling chamber, wherein the sample carrier is shaken with a shaker.
Derartige Vorrichtungen zur automatischen Gefrier- bzw. Kryosubstitution („freeze sub-stitution") von biologischen Proben sind im Stand der Technik seit langem bekannt, um die Ergebnisse von elektronenmikroskopischen Untersuchungen zu verbessern (vgl. beispielsweise
Nachteilig an den bekannten Gefriersubstitutionsanlagen ist jedoch die lange Zeitdauer, welche für die Gefriersubstitution benötigt wird. However, a disadvantage of the known freeze substitution systems is the long time required for the freeze substitution.
Dieses Problem wurde bereits zum Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen gemacht. In dem Artikel
Die Vorrichtung von McDonald et al. ist jedoch für eine Verwendung mit den eingangs beschriebenen automatischen Substitutionsvorrichtungen nicht geeignet. Beispielsweise ließe sich die Rüttelvorrichtung (in Form eines Laborschüttlers) für die Plattform nicht in das Dewar-Gefäß integrieren, welches bei den automatischen Substitutionsvorrichtungen anstelle des von McDonald et al. verwendeten Trockeneisbehälters vorgesehen wird. Zudem hat die Anordnung von McDonald et al. den Nachteil, dass die Bewegung der Probenbehälter in vertikaler Richtung realisiert wird. Dies birgt Risiken bei der Verwendung toxischer Zusätze zu den Substitionsmitteln, wie Osmiumtetroxide (beispielsweise durch eine Kontamination der Deckel der Reaktionsgefäße bzw. undichten Verschluss der Probenbehälter). The device of McDonald et al. however, it is not suitable for use with the automatic substitution devices described above. For example, the shaking device (in the form of a laboratory shaker) for the platform could not be integrated into the Dewar vessel used in the automatic substitution devices in place of the one disclosed by McDonald et al. used dry ice container is provided. In addition, the arrangement of McDonald et al. the disadvantage that the movement of the sample container is realized in the vertical direction. This involves risks in the use of toxic additives to the substitution agents, such as osmium tetroxide (for example, by contamination of the lid of the reaction vessels or leaking closure of the sample container).
Demnach besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen bzw. zumindest zu lindern. Die Erfindung setzt sich daher insbesondere zum Ziel, eine Vorrichtung und ein Verfahren, wie eingangs angegeben, zu schaffen, welches in Verbindung mit bekannten automatischen Substitutionsvorrichtungen verwendet werden kann, um biologische Proben bei der Gefriersubstitution einer Schüttelbewegung auszusetzen, mit welcher die Zeitspanne für die Gefriersubstitution verringert werden kann. Accordingly, the object of the present invention is to eliminate or at least alleviate the disadvantages of the prior art. The invention therefore has the particular object of providing a device and a method as described above, which can be used in conjunction with known automatic substitution devices to suspend biological samples in the freezing substitution of a shaking, with which the period for the freezing substitution can be reduced.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 19 vorgesehen. To achieve this object, a device having the features of claim 1 and a method having the features of
Erfindungsgemäß weist die Schüttelvorrichtung ein außerhalb der Kühlkammer vorgesehenes Magnetelement auf, welches mit einem innerhalb der Kühlkammer vorgesehenen Magnetelement an dem Probenträger zusammenwirkt, um den Probenträger in eine Schüttelbewegung zu versetzen. According to the invention, the shaking device has a magnetic element provided outside the cooling chamber, which cooperates with a magnetic element provided inside the cooling chamber on the sample carrier in order to set the sample carrier in a shaking motion.
Demnach erfolgt die Anregung der biologischen Probe während der Gefriersubstitution über eine veränderliche magnetische Wechselwirkung zwischen einem Magnetelement der Schüttelvorrichtung außerhalb der Kühlkammer und einem Magnetelement an dem Probenträger innerhalb der Kühlkammer. Durch die veränderliche magnetische Wechselwirkung wird der beweglich gelagerte Probenträger in eine Schüttel- bzw. Rüttelbewegung versetzt, mit welcher die Gefriersubstitution, d.h. der Austausch des gefrorenen Probenwassers durch ein Lösungsmittel wie Aceton, deutlich beschleunigt wird. Die erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass die Schüttelbewegung mittels der Magnetelemente in dem Probenträger außerhalb der Kühlkammer berührungslos angeregt werden kann. Dadurch kann die Kühlkammer wie bei herkömmlichen Gefriersubstitutionsgeräten einfach ausgestaltet sein, wobei insbesondere eine Verwendung mit einem Dewar-Gefäß ermöglicht wird. Besonders vorteilhaft ist es, dass die erfindungsgemäße Schüttelvorrichtung bei bestehenden automatischen Gefriersubstitutionsgeräten ohne Veränderung der Kühlkammer nachgerüstet werden kann. Accordingly, the excitation of the biological sample during freeze substitution occurs via a variable magnetic interaction between a magnetic element of the shaking device outside the cooling chamber and a magnetic element on the sample carrier within the cooling chamber. Due to the variable magnetic interaction of the movably mounted sample carrier is set in a shaking or shaking movement, with which the Gefriersubstitution, i. the exchange of frozen sample water with a solvent such as acetone, is significantly accelerated. The shaking device according to the invention has the particular advantage that the shaking movement can be excited without contact by means of the magnetic elements in the sample carrier outside the cooling chamber. As a result, the cooling chamber can be designed in a simple manner, as in the case of conventional freeze substitution devices, and in particular allows use with a dewar vessel. It is particularly advantageous that the shaking device according to the invention can be retrofitted to existing automatic Gefriers substitution devices without changing the cooling chamber.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführung ist ein Antrieb zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Magnetelement außerhalb der Kühlkammer und dem Magnetelement an dem Probenträger innerhalb der Kühlkammer vorgesehen. Vorteilhafterweise bewirkt die Relativbewegung eine veränderliche Magnetkraft zwischen dem Magnetelement außerhalb der Kühlkammer und dem Magnetelement an dem Probenträger, wobei diese Relativbewegung in eine Schüttelbewegung des Probenträgers umgewandelt wird. Zu diesem Zweck ist es günstig, wenn der Probenträger an einer Lagereinrichtung der insbesondere wannen- bzw. beckenförmigen Halterung beweglich gelagert ist, so dass die veränderliche Magnetwirkung aufgrund der Relativbewegung eine Schüttelbewegung an dem Probenträger bewirkt. Diese Ausführung ist vorteilhafterweise konstruktiv einfach und zuverlässig. According to a first preferred embodiment, a drive for generating a relative movement between the magnetic element outside the cooling chamber and the magnetic element is provided on the sample carrier within the cooling chamber. Advantageously, the relative movement causes a variable magnetic force between the magnetic element outside the cooling chamber and the magnetic element on the sample carrier, wherein this relative movement is converted into a shaking movement of the sample carrier. For this purpose, it is expedient for the sample carrier to be mounted movably on a bearing device of the holder which is in particular pot-shaped or basin-shaped, so that the variable magnetic effect causes a shaking movement on the sample carrier due to the relative movement. This design is advantageously structurally simple and reliable.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführung ist das Magnetelement außerhalb der Kühlkammer mit einer Stromquelle zur Erzeugung eines veränderlichen Magnetfeldes verbunden. Bei dieser Ausführung kann daher das Magnetelement der Schüttelvorrichtung, beispielsweise eine Magnetspule, stationär angeordnet sein, wobei das Magnetfeld mit Hilfe der Stromquelle veränderlich ist. Aufgrund des veränderlichen Magnetfeldes kann der Probenträger in Schüttelbewegung versetzt werden. According to an alternative preferred embodiment, the magnetic element outside the cooling chamber is connected to a current source for generating a variable magnetic field. In this embodiment, therefore, the magnetic element of the shaking device, for example, a magnetic coil, be arranged stationary, wherein the magnetic field with the aid of the power source is variable. Due to the variable magnetic field, the sample carrier can be set in shaking motion.
Um eine Schüttelbewegung des Probenträgers durch ein veränderliches Magnetfeld zwischen den Magnetelementen hervorzurufen, ist es günstig, wenn das Magnetelement außerhalb der Kühlkammer an einer Magnethalterung vorgesehen ist, welche mit dem Antrieb zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen den Magnetelementen verbunden ist. Demnach ist der Antrieb außerhalb der Kühlkammer mit der Magnethalterung, an welcher das Magnetelement montiert ist, verbunden, um die Magnethalterung in Bewegung zu versetzen und dadurch ein veränderliches Magnetfeld zu erzeugen. Vorteilhafterweise kann somit eine berührungslose Kraftübertragung auf den Probenträger innerhalb der Kühlkammer erzielt werden, mit welcher die Schüttelbewegung zur Beschleunigung der Kryosubstitution erzeugt wird. Somit werden vorteilhafterweise keine Stromdurchführungen in die Kühlkammer benötigt, welche anderenfalls extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt wären und die Temperaturverteilung in der Kühlkammer negativ beeinflussen könnten. Als Antrieb können verschiedene im Stand der Technik übliche Motoren, beispielsweise Gleichstrommotoren, verwendet werden. In order to cause a shaking movement of the sample carrier by a variable magnetic field between the magnetic elements, it is favorable if the magnetic element is provided outside the cooling chamber on a magnetic holder which is connected to the drive for generating the relative movement between the magnetic elements. Accordingly, the drive outside the cooling chamber is connected to the magnetic mount to which the magnetic element is mounted to move the magnetic mount and thereby generate a variable magnetic field. Advantageously, it is thus possible to achieve a non-contact transmission of force to the sample carrier within the cooling chamber, with which the shaking movement is generated to accelerate the kryosubstitution. Thus, advantageously no current feedthroughs are required in the cooling chamber, which would otherwise be exposed to extreme temperature fluctuations and could adversely affect the temperature distribution in the cooling chamber. As drive various common in the art motors, such as DC motors can be used.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei welcher die Magnethalterung der Schüttelvorrichtung mit einem Drehantrieb zur drehbaren Lagerung der Magnethalterung verbunden ist. Demnach wird die Magnethalterung mittels des Drehantriebs in Drehung versetzt, wodurch das Magnetelement an der Magnethalterung entlang einer kreisförmigen Bahn geführt wird. Somit wird das Magnetelement an der Magnethalterung insbesondere periodisch an dem Magnetelement des Probenträgers vorbeigeführt, wobei der Probenträger durch die magnetische Wechselwirkung zwischen den Magnetelementen in die gewünschte Schüttel- bzw. Rüttelbewegung versetzt wird. Bevorzugt ist die Magnethalterung an einer vertikalen Drehachse gelagert, so dass das Magnetelement in einer horizontalen Ebene rotierbar ist. Bevorzugt sind die Magnetelemente bei jeder Umdrehung der Magnethalterung in einer Anregungsstellung übereinander angeordnet. Wenn das an der Magnethalterung vorgesehene Magnetelement in der Anregungsstellung das entsprechende Magnetelement an dem Probenträger passiert, wird der Probenträger durch die anziehende bzw. abstoßende Wirkung zwischen den Magnetelementen abrupt angeregt. Danach schwillt die Bewegung des Probenträgers allmählich ab, bevor der nächste Durchgang des Magnetelements an der Magnethalterung die Schüttelbewegung wieder anregt. Diese Ausführung hat daher insbesondere den Vorteil, dass selbst mit einer periodischen Drehbewegung der Magnethalterung eine unregelmäßige Schüttelbewegung des Probenträgers erzeugt werden kann. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die Gefriersubstitution aufgrund der unregelmäßigen Anregung des Probenträgers wesentlich rascher durchgeführt werden kann. Particularly preferred is an embodiment in which the magnetic holder of the shaker is connected to a rotary drive for rotatably supporting the magnet holder. Accordingly, the magnet holder is rotated by means of the rotary drive, whereby the magnetic element is guided on the magnet holder along a circular path. Thus, the magnetic element is moved past the magnetic holder, in particular periodically past the magnetic element of the sample carrier, wherein the sample carrier is set by the magnetic interaction between the magnetic elements in the desired shaking or shaking movement. Preferably, the magnetic holder is mounted on a vertical axis of rotation, so that the magnetic element is rotatable in a horizontal plane. The magnetic elements are preferably arranged one above the other in each case during a rotation of the magnet holder in an excitation position. When the magnetic element provided on the magnet holder passes through the corresponding magnet element on the sample carrier in the excitation position, the sample carrier is abruptly excited by the attractive or repulsive effect between the magnet elements. Thereafter, the movement of the sample carrier gradually swells, before the next passage of the magnetic element to the magnetic holder stimulates the shaking movement again. This embodiment therefore has the particular advantage that even with a periodic rotational movement of the magnetic holder, an irregular shaking movement of the sample carrier can be generated. In practice, it has been shown that the frozen substitution can be carried out much faster due to the irregular excitation of the sample carrier.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines Drehantriebs mit variabler Drehzahl, welcher an die Bedürfnisse des Substitionsprozesses sowie nachfolgender Prozessschritte, wie die Erwärmung und Infiltration der Proben mit Kunstharz, angepasst werden kann. Particularly preferred is the use of a rotary drive with variable speed, which can be adapted to the needs of the substitution process and subsequent process steps, such as the heating and infiltration of the samples with resin.
Um die Schüttelbewegung des Probenträgers periodisch anzustoßen, ist es von Vorteil, wenn das Magnetelement an einem freien Endbereich der Magnethalterung vorgesehen ist, wobei bevorzugt je ein Magnetelement an gegenüberliegenden Endbereichen der Magnethalterung vorgesehen ist. Je nach Ausführung kann die Magnethalterung auch mehr als zwei Endbereiche mit Magnetelementen aufweisen, um die Frequenz der Anregung des Probenträgers zu erhöhen. Beispielsweise kann die Magnethalterung zwei kreuzförmig angeordnete Halteplatten aufweisen, welche an den Enden jeweils mit einem Magnetelement versehen sind. In order to periodically abut the shaking movement of the sample carrier, it is advantageous if the magnetic element is provided at a free end region of the magnetic holder, whereby preferably one magnetic element is provided on opposite end regions of the magnetic holder. Depending on the design, the magnet holder can also have more than two end regions with magnetic elements in order to increase the frequency of the excitation of the sample carrier. For example, the magnet holder may have two cross-shaped holding plates, which are each provided at the ends with a magnetic element.
Um die biologische Probe in dem Probenträger in Schwingung zu versetzen, ist es günstig, wenn der Probenträger mittels einer Lagerachse verschwenkbar an einer Lagereinrichtung gelagert ist. Vorzugsweise wird eine Kreisbewegung der Magnethalterung außerhalb der Kühl-kammer in eine Kippbewegung des Probenträgers um die Lagerachse an der Lagereinrichtung der Halterung umgewandelt. Die Bedienung der Vorrichtung kann besonders einfach gestaltet werden, wenn die Lagereinrichtung zumindest eine nutförmige Vertiefung zum Auflegen der Lagerachse für den Probenträger aufweist. Demnach kann der Probenträger über die Lagerachse auf der nutförmigen Vertiefung der Lagereinrichtung abgelegt werden. Vorteilhafterweise kann der einzelne Probenträger somit besonders einfach aus der Halterung genommen werden. Vorzugsweise sind gegenüberliegende Endabschnitte der Lagerachse in entsprechenden nut-förmigen Vertiefungen der Lagereinrichtung angeordnet. In order to set the biological sample in the sample carrier in vibration, it is advantageous if the sample carrier is mounted by means of a bearing axis pivotable on a bearing device. Preferably, a circular movement of the magnetic holder outside the cooling chamber in a tilting movement of the sample carrier to the bearing axis converted at the storage facility of the holder. The operation of the device can be made particularly simple if the bearing device has at least one groove-shaped recess for placing the bearing axis for the sample carrier. Accordingly, the sample carrier can be placed over the bearing axis on the groove-shaped recess of the bearing device. Advantageously, the individual sample carrier can thus be taken out of the holder particularly easily. Preferably, opposite end portions of the bearing axis are arranged in corresponding groove-shaped recesses of the bearing device.
Die Lagerachse kann im Wesentlichen verschleißfrei und mit geringer Reibung gelagert sein, wobei zu diesem Zweck bevorzugt eine Rolllagerung oder eine Messerlagerung vorgesehen ist. Damit die Lagerachse an der nutförmigen Vertiefung der Lagereinrichtung abrollen kann, ist es günstig, wenn die nutförmige Vertiefung breiter als der Durchmesser der Lagerachse ist. Diese Ausführung zeichnet sich durch geringen konstruktiven Aufwand und geringen Verschleiß aus. The bearing axis can be mounted substantially wear-free and with low friction, for which purpose preferably a roller bearing or a blade bearing is provided. Thus, the bearing axis can roll on the groove-shaped recess of the bearing device, it is advantageous if the groove-shaped recess is wider than the diameter of the bearing axis. This design is characterized by low design complexity and low wear.
Zur Gefriersubstitution mehrerer biologischer Proben ist es günstig, wenn die Lagerein-richtung mehrere, vorzugsweise entlang einer kreisförmigen Lagerfläche angeordnete, nutförmige Vertiefungen für die Lagerachsen mehrerer Probenträger aufweist. Demnach können mehrere Probenträger platzsparend in der Kühlkammer angeordnet werden, wobei die Auflage auf den nutförmigen Vertiefungen eine unkomplizierte Entnahme einzelner Probenträger ermöglicht. For the freezing substitution of several biological samples, it is favorable if the bearing device has a plurality of groove-shaped depressions, preferably arranged along a circular bearing surface, for the bearing axes of a plurality of sample carriers. Accordingly, a plurality of sample carriers can be arranged to save space in the cooling chamber, wherein the support on the groove-shaped depressions allows easy removal of individual sample carrier.
Bei dieser Ausführung ist es zudem günstig, wenn die Lagereinrichtung ein in einem Zentralbereich der Halterung angeordnetes inneres Lagerelement mit nutförmigen Vertiefungen für die einen Enden der Lagerachsen der Probenträger und ein am Umfang der Halterung angeordnetes äußeres Lagerelement mit nutförmigen Vertiefungen für die anderen Enden der Lagerachsen der Probenträger aufweist. Demnach können die Probenträger sternförmig zwischen dem inneren Lagerelement und dem äußeren Lagerelement angeordnet werden. Dadurch kann vorteilhafterweise eine große Anzahl von Probenträgern bei geringem Platzbedarf in der Kühlkammer platziert werden. Das Funktionsprinzip ist auch dann gewährleistet, wenn nicht alle Probenträgerpositionen entlang der kreisförmigen Lagerfläche besetzt sind. Bei Bedarf kann auf diese Weise Platz zum Vorkühlen von Austauschmedien und zur Probenmanipulation innerhalb der Kühlkammer geschaffen werden. In this embodiment, it is also advantageous if the bearing means arranged in a central region of the holder inner bearing element with groove-shaped recesses for one end of the bearing axes of the sample carrier and arranged on the circumference of the holder outer bearing element with groove-shaped recesses for the other ends of the bearing axes Sample carrier has. Accordingly, the sample carrier can be arranged in a star shape between the inner bearing element and the outer bearing element. As a result, advantageously, a large number of sample carriers can be placed in the cooling chamber with a small space requirement. The functional principle is guaranteed even if not all sample carrier positions along the circular bearing surface are occupied. If necessary, space for pre-cooling of exchange media and for sample manipulation within the cooling chamber can be created in this way.
Um die Halterung aus einer Kühleinrichtung, insbesondere aus einem Dewar-Gefäß heben zu können, ist es vorteilhaft, wenn das innere Lagerelement ein Halteelement zum Anheben der Halterung aufweist. Als Halteelement kann beispielsweise eine senkrecht vom inneren Lagerelement hochstehende Haltestange vorgesehen sein. To be able to lift the holder from a cooling device, in particular from a dewar vessel, it is advantageous if the inner bearing element has a holding element for lifting the holder. As a holding element, for example, a vertically upstanding from the inner bearing element holding rod may be provided.
Um hohe Kippmomente an dem Probenträger vorzusehen, ist es günstig, wenn der Probenträger ein im Ruhezustand insbesondere im Wesentlichen vertikal angeordnetes Stangenelement aufweist, an welchem das Magnetelement vorgesehen ist. Das Stangenelement ist daher als Hebelarm ausgebildet, an welchem die Magnetkraft zwischen den Magnetelementen angreift. Vorteilhafterweise kann so die Kraftübertragung auf den Probenträger verbessert werden. Durch die Wechselwirkung der Magnetelemente wird das Stangenelement und damit der Aufnahmebehälter für die biologische Probe in eine Kippbewegung bezüglich dem im Wesentlichen vertikalen Ruhezustand versetzt. In order to provide high tilting moments on the sample carrier, it is expedient for the sample carrier to have a rod element which, in the state of rest, is arranged substantially vertically, on which the magnetic element is provided. The rod element is therefore designed as a lever arm, which acts on the magnetic force between the magnetic elements. Advantageously, the power transmission to the sample carrier can thus be improved. As a result of the interaction of the magnetic elements, the rod element and thus the receptacle for the biological sample are set in a tilting movement with respect to the substantially vertical resting state.
Um den Probenträger in die Ruhe- bzw. Ausgangsstellung rückzuführen, ist es vorteil-haft, wenn der Probenträger bezüglich der Lagerachse gegenüberliegend des Magnetelements ein Gewichtelement aufweist. Demnach wirkt das Gewichtelement als Gegengewicht für das Magnetelement, so dass der Probenträger mit einer abklingenden Kippbewegung in den Ruhezustand zurückkehrt, wenn die magnetische Wechselwirkung zwischen den Magnetelementen aufhört. To return the sample carrier in the rest or initial position, it is advantageous if the sample carrier with respect to the bearing axis opposite the magnetic element has a weight element. Thus, the weight element acts as a counterweight to the magnetic element, so that the sample carrier returns to the resting state with a decaying tilting motion as the magnetic interaction between the magnetic elements ceases.
Zur stabilen Anordnung der Schüttelvorrichtung an der Halterung ist es vorteilhaft, wenn die Schüttelvorrichtung ein insbesondere ein transparentes Sichtfenster aufweisendes Montageelement zur lösbaren Verbindung mit einer insbesondere ein weiteres transparentes Sicht-fenster aufweisenden Abdeckung der Kühlkammer aufweist, wobei an dem Montageelement bevorzugt eine umlaufende Haltenut zum Aufsetzen auf die Abdeckung der Kühlkammer vorgesehen ist. Demnach kann das Montageelement, beispielsweise eine Platte, insbesondere aus durchsichtigem Material, auf die Abdeckung der Kühlkammer aufgesetzt werden, welche bei bekannten Gefriersubstitutionsanlagen bereits vorhanden ist. Vorzugsweise ist die Magnethalterung mit dem Magnetelement in dieser Stellung zwischen dem Montageelement und der Abdeckung der Kühlkammer angeordnet. Die transparente Ausführung sowohl der Abdeckung der Kühlkammer als auch des Montageelementes ermöglicht die Beobachtung des Probenträgers während des gesamten Prozesses. For stable arrangement of the shaking device on the holder, it is advantageous if the shaking device has a particular transparent viewing window exhibiting a mounting member for releasable connection with a particular transparent transparent window further having the cooling chamber, wherein on the mounting member preferably a circumferential retaining groove for placing is provided on the cover of the cooling chamber. Accordingly, the mounting element, for example a plate, in particular made of transparent material, can be placed on the cover of the cooling chamber, which is already present in known freeze substitution systems. Preferably, the magnetic holder is arranged with the magnetic element in this position between the mounting member and the cover of the cooling chamber. The transparent design of both the cover of the cooling chamber and the mounting member allows the observation of the sample carrier during the entire process.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist das Magnetelement an der Magnethalterung einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten, und das Magnetelement an dem Probenträger ein Element aus einem magnetisierbaren Material aufweist. Selbstverständlich kann auch die Magnethalterung ein Element aus einem magnetisierbaren Material und der Probenträger einen Magneten aufweisen. Zudem können sowohl die Magnethalterung als auch der Probenträger Magnete aufweisen. In einer vorteilhaften Ausführung weist das Element aus magnetisierbarem Material eine Eisenmutter auf. According to a preferred embodiment, the magnetic element on the magnet holder has a magnet, in particular a permanent magnet, and the magnet element on the sample carrier has an element made of a magnetizable material. Of course, the magnetic holder can be an element made of a magnetizable Material and the sample carrier have a magnet. In addition, both the magnetic holder and the sample carrier can have magnets. In an advantageous embodiment, the element of magnetizable material on an iron nut.
Wie bei herkömmlichen Anlagen zur Gefriersubstitution üblich, ist die Halterung vorzugsweise in der Kühlkammer eines Gefäßes, insbesondere eines Dewar-Gefäßes, angeordnet. Das Dewar-Gefäß kann flüssigen Stickstoff enthalten, mit welchem die Kühlkammer auf den für die Gefriersubstitution erforderlichen Temperaturen gehalten werden kann. Bevorzugt ist die Halterung mit der Kühlkammer im Flaschenhals des Dewar-Gefäßes angeordnet. Zum besseren Kältekontakt kann die Kältekammer mit dem darin befindlichen Probenträger mit Ethanol aufgefüllt werden, so dass der Probenaufnahmebehälter partiell in gekühltes Ethanol eintaucht. As is customary in conventional systems for freeze substitution, the holder is preferably arranged in the cooling chamber of a vessel, in particular a Dewar vessel. The Dewar vessel may contain liquid nitrogen which allows the refrigeration chamber to be maintained at the temperatures required for freeze substitution. Preferably, the holder is arranged with the cooling chamber in the bottleneck of the Dewar vessel. For better cold contact, the cold chamber can be filled with the therein sample carrier with ethanol, so that the sample container partially immersed in cooled ethanol.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wirkt ein außerhalb der Kühlkammer vorgesehenes Magnetelement mit einem innerhalb der Kühlkammer vorgesehenen Magnetelement an dem Probenträger zusammen, um den Probenträger in eine Schüttelbewegung zu versetzen. Die Vorteile und technischen Effekte dieses Verfahrens wurden bereits vorstehend in Verbindung mit der Vorrichtung beschrieben, so dass auf diese Ausführungen verwiesen werden kann. In the method according to the invention, a magnetic element provided outside the cooling chamber cooperates with a magnetic element provided inside the cooling chamber on the sample carrier in order to set the sample carrier in a shaking motion. The advantages and technical effects of this method have already been described above in connection with the device, so that reference can be made to these statements.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Schütteln der Probe mit den Magnetelementen als Verfahrensschritt in einem automatisierten Gefriersubstitutionsverfahren durchgeführt wird, bei dem der Probenaufnahmebehälter mit der Probe allein oder zusammen mit dem Probenträger für den Medienwechsel automatisch entnommen und für die Fortsetzung des Prozesses wieder in den Probenträger bzw. in die Probenhalterung zurückgeführt wird. It is particularly preferred if the shaking of the sample with the magnetic elements is carried out as a method step in an automated freeze substitution method, in which the sample receiving container with the sample alone or together with the sample carrier for the media change automatically removed and for the continuation of the process back into the sample carrier or is returned to the sample holder.
Bei Testversuchen hat sich überraschend als vorteilhaft herausgestellt, dass die Gefriersubstitution beschleunigt werden kann, wenn der Probenträger durch das Zusammenwirken der Magnetelemente in eine aperiodische Schüttelbewegung versetzt wird. Die beschleunigte Substitution wirkt vorteilhafterweise dem zeitlichen Rekristallisationsprozess entgegen, so dass Substitionen auch bei höheren Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen von –60° Celsius bis –70° Celsius, durchgeführt werden können. Die unregelmäßige Schüttelbewegung kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass mit einem rotierenden Magnetelement außerhalb der Kühlkammer der Probenträger innerhalb der Kühlkammer periodisch angeregt wird. In tests, it has surprisingly been found to be advantageous that the freezing substitution can be accelerated if the sample carrier is put into an aperiodic shaking motion by the interaction of the magnetic elements. The accelerated substitution advantageously counteracts the temporal recrystallization process, so that substitutions can also be carried out at relatively high temperatures, for example at temperatures from -60 ° Celsius to -70 ° Celsius. The irregular shaking motion can be achieved, for example, by periodically exciting the sample carrier within the cooling chamber with a rotating magnetic element outside the cooling chamber.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, auf das sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch welter erläutert. In der Zeichnung zeigt: The invention will be explained below with reference to a preferred embodiment, to which it should not be limited, however welter. In the drawing shows:
Wie aus
Wie aus
Die Schüttelvorrichtung
Wie aus
Wie aus
Wie aus
Wie aus
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102004046762 B4 [0003] DE 102004046762 B4 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Freeze Substitution in 3 hours or less", K.L. McDonald et al., Journal of Microscopy, Vol. 243, Pt3 2011, pp. 227–233 [0005] McDonald et al., Journal of Microscopy, Vol. 243, Pt3 2011, pp. 227-233 [0005] "Freeze substitution in 3 hours or less".
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