DE3332741A1

DE3332741A1 - Proben- und kuehlbad-beleuchtung fuer immersions-kryofixation

Info

Publication number: DE3332741A1
Application number: DE19833332741
Authority: DE
Inventors: Heinrich Wien Kleber; Klaus Dr. 6652 Bexbach Neumann
Original assignee: C Reichert Optische Werke AG
Current assignee: C Reichert Optische Werke AG
Priority date: 1983-09-10
Filing date: 1983-09-10
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE3332741C2; SE8404487D0; JPS6079246A; FR2551870A1; GB8422330D0; SE8404487L; GB2146262A; GB2146262B

Description

C. Reichert Optische WerKe AG
Hernniser Tlaupf.slr. 111!), Λ-Π 70 Wien

Proben- und Kühlbad-Beleuehtung für Immersinns-Kryofixation

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beleuchtung der Probe bzw. Probenhalterung und des Kühlbads für eine Jmmersions-Kryofixntion gemäß dom Oberbegriff do3 Patentanspruches 1.

Vor einer Imtnersions-Kryofixatiun ist es in vielen Fällen erforderlich, ein kleines Objekt oder einen kleinen Tropfen einer Suspension oder die dünne Schicht einer Gewebekultur auf eine Halterung aufzubringen. Hierbei spielt die räuniJiche Anordnung auf dem Halter, gegebenenfalls auch der Anschluß von Mikroelektroden oder eine besondere Justierung auf dem Halter die für das Gelingen oder Mißlingen der Kryofixation entscheidende Rolle. Man benötigt daher häufig ein Stereomikroskop und führt die .Präparation unter mikroskopischer Kontrolle aus. Ebenso muß nach der Kryofixation das Objekt vorsich-_ tig aus dem Kühlbad entfernt werden, was ohne Sichtkontrolle oft nicht oder nur schwer möglich ist. Sämtliche Arbeitsgänge erfordern aus den genannten Gründen eine gute Beleuchtung der Objekthalterung bzw. des Kühlbads, das aus Gründen einer einwandfreien thermostatischen Regelung der Temperatur wie im irinblick auf andere zwingende Erfordernisse in der Regel aus einem Metallgefäß besteht, das eine zylindrische Ausnehmung von etwa 20 mm Durchmesser und 100 mm Höhe für die Kühlflüssigkeit aufweist. Im Hinblick auf die notwendige beidhändige Präparation, den Plat'/.bedarf des Injektionssystems und des

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Stereomikroskop« sowie di-^% Anordnung der Kryogen/.uleitung ist es im vorliegenden Frill äußerst schwierig, die erforderliche Beleuchtung /.u realisieren, insbesondere aber ei no Beleuchtung der Probenhalterung mit einer Ausleuchtung des zylindrischen Kühlbads zu, kombinieren.

Der Erfindung.liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile v.u. vermeiden, das heißt eine Vorrichtung zu schaffen/ welche sowohl die Probenhalterung beleuchtet als auch das Innere des Kühlbads ausleuchtet und damit auf einfache und universelle Weise dem gegebenen Bedarf Rechnung trägt.

Zur Lt)sung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Ausgestaltung mit den Merkmalen nach den Kennzeichen des Patentanspruchs 1 vor.

Die Krfinduug siulit also vor, daß das erforderliche Lichtstrahlen-BündeJ durch ein Fenster aus Glas oder einem anderen kälte--und kryogonresistenten SIoΓΓ von unten in das Kühlbad eintritt, wobei das Fenster gleichzeitig den Boden des Kühlbads darstellt und einen Austritt der Kühlflüssigkeit verhindert. Da sich die Probenhalterung stets exakt oberhalb des Kühlbads befindet, in das die Probe injiziert werden soll, wird damit durch die eintretende Strahlung nicht nur der gesamte Innenraum des Kühlbads, sondern darüber hinaus in einem und ohne weitere Vorrichtungen die Probenhalterung und die Probe von unten angestrahlt. Hierdurch wird eine mikroskopische Darstellung der Probenhalterung bei der Probenmontage gewährleistet, durch welche die Manipulation mit beiden Händen in keiner wie immer gearteten Weise eingeschränkt wird.

Eine sinnvolle Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß die Lichtquelle unterhalb des beschriebenen Eintrittsfensters angeordnet ist, wobei ein V\'ä rmesperrfilter die i:itrarotkomponente vor dem Eintritt des Strahlenbündels in das Kühlbad ausfiltern kann. Vereinfachend kann eins durchsichtige, durch das Kühlmedium gekühlte Fenster selbst den Wärmesperrfilter bilden.

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Eine weitere Ausgestaltung üev Erfindung kann darin bestehen, daß die Lichtquelle seitlich des Kühlbads angeordnet ist, so daß ein besonders einfacher Austausch der Glühbirne möglich wird. In diesem Fall kann das Strahlenbündel in technisch bekannter Weise mittels eines Prismas oder eines Spiegeis oder mittels eines Lichtleiters von unten durch das beschriebene Fenster in das Kühlbad eingeleitet werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei der Einsatz von Reflektorlampen mit ultrarotarmem Reflektorlicht oder die Zwischenschaltung eines Faserlichtleiters, der ebenfalls die Ultrarotkomponente großteils aus dem Strahlenbündel eliminiert.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann schließlich' darin bestehen, daß ein über dem Kühlbad angeordneter thermisch isolierender Schutzdeckel eine geeignete Durchtrittsöffnung für das Strahlenbündel aufweist, welches sowohl eine Inspektion des Kühlbads wie eine Präparation an der Probenhalterung bei bedecktem Kühlbad gewährleistet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine rein schematische.Ansicht einer Vorrichtung zur Immersions-Kryofixation nach dem Stand der Technik im Querschnitt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Kühlbads mit einer unmittelbar unterhalb des Kühlbads angeordneten Lichtquelle, und

Fig. ?> eine schematisehe Darstellung einer weiteren Ausführungsform im Querschnitt.

Das in Fig. 1 rein schematisch in einem Querschnitt dargestellte System ''in· Immersions-Kryofixalion entspricht dem heutigen Stand der Technik. In einem geeigneten Gehäuse .1 befindet sich der von einer Isolation 2 umgebene 'opfförmige Behälter 'λ für den als Kryogen verwendeten flüssigen Stickstoff 4. Durch den flüssigen Stickstoff 4 wird

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der Metall'/.ylindc:γ 5 direkt oder in dem dargestellten Standby-Betrieb indirekt gekühlt. Im Metallkörper 5 befindet sich das in technisch bekannter Weise thermostatisch auf der jeweils gewünschten Temperatur gehaltene: Kühlmedium 6, in das das Objekt 7 zur Immersions-Kryofixation eingebracht wird. Die Probe 7 befindet sich hierzu auf einer Probenhalterung 8, die ihrerseits mit dem Injektorstab 9 verbünden ist. Der Injektorstab kann mittels des Hebels 10 in nicht näher zu beschreibender Weise auf einer vertikal abwärts gerichteten Bahn in-die Kühlflüssigkeit C abgesenkt werden. Eine Beobachtung der oftmals äußerst schwierigen Montage der Probe 7 am Probenhalter 8 erfolgt mit einem Stereomikroskop 11. Während dieser Probenmontage sowie während des Standby-Betriebs der Anordnung bleibt der Stickstoffbehälter 3/4 mit dem Ivühlbad 5/6 durch einen thermisch isolierenden Deckel J2 verschlossen, welcher eine schädliche Vorkühlung der Probe 7 auf ihrer Ffaiterung 8 sowie einen unnötig hohen Stickstoffverbrauch verhindert.

Die anhand von Fig. 1 erläuterte technisch bekannte Lösung hat den Nachteil, daß man die Probenmontage ohne die erforderliche Beleuchtung durchführen muß, nachdem die dem Benutzer zugewandte Seite der Anordnung durch das Stereomikroskop 11, die gegenüberliegende Rückseite durch dein Träger 13 mit der Injektionsanordnung 8/9/10 besetzt ist. Da man in der Regel gezwungen ist, beidhändig zu präparieren, scheiden auch die beiden Seiten für die Montage einer Lichtquelle aus. Ebenso stcVrend wird nach der Injektion empfunden, daß man die in das Kühlbad 5/6 ausgestoßene Probe 7 in. dem zylindrischen, mit. der Kühlflüssigkeit 6 gefüllten Raum nur schwer erkennen und handhaben kann.

Die anhand der Fig. 1 erläuterten Unzulänglichkeiten technisch bekannter Lösungen Lassen sich durch das in den Fig. 2 und 3 dargestellte erfindung.sgemäßi: System auf einfache Weise eliminieren. Bei einer ansonsten unveränderten Anordnung des Kühlbads und Injektionssystem s bildet ein Glasfenster 14 den Boden des Kühlbads, in dem sich

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die Kühlflüssigkeit (> befindet. Die Beleuchtung erfolgt durch eine unmittelbar unterhalb der Kühlflüssigkeit 6 angeordnete leistungvsstarke Lampe 15, beispielsweise eine Jodquarzlampe in einer Fassung 16, die nach Kippen des Geräts auf einfache Weise nach unten herausgezogen werden kann und dadurch einen einfachen Wechsel der Glühbirne ermöglicht. Eine Ausgestaltung der Erfindung kann nach Fig. 2 darin bestehen, daß eine Kollektorlinse 17 die austretenden Strahlen bündelt und daß an geeigneter Stelle eine Wärmesperrfilter angeordnet ist. Als einfachste Lösung kann die Ultrarotkomponente durch das Fenster 14 selbst ausgefiltert werden, das bei dieser Anordnung gleichzeitig durch die Kühlflüssigkeit G optimal gekühlt wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann nach Fig. 3 darin bestehen, daß ein durchsichtiger Einsatz' 18 einen Durchtritt des Strahlenbündels durch den isolierenden Deckel 12' ermöglicht und damit die gewünschte "Beleuchtung der Probenhalterung 7/8 auch bei geschlossenem Deckel ermöglicht.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann schließlich nach Fig. 3 darin bestehen, daß eine Reflektorlampe 19 in einer entsprechenden Halterung 20 außerhalb, beispielsweise an der Rückwand oder an einer der beiden Seitenwände montiert ist und daß das aus dem Reflektor heraustretende Strahlenbündel 21 durch das Umlenkprisma 22 oder einen Spiegel reflektiert oder durch einen gebogenen Lichtleiter bzw. einen Faserlichtleiter von unten in das Kühlbad eingeleitet wird.

Im Rahmen der Erfindung können gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 Abänderungen getroffen werden, ohne daß hiervon der erfindungsgemäße Charakter der Anordnung berührt wird. So ist es denkbar, das erfindungsgemäße System in verschiedenen technisch vorteilhaften Varianten zu fertigen, indem man mehrere Elemente in technisch bekannter Weise integriert oder in anderer Weise verbindet, nls dies in den Ausführungsbeispielen dargestellt ist. Gleiches gilt für den Einsatz technisch unter-

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schiedlicher, jedoch bekannter Bauelemente. So ist es für die Verwirklichung des Rrl'indungHgedankens beispielsweise unerheblich, welche optischen Elemente in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und der Probenhalterung eingeschaltet werden, sowie welche speziellen Lichtquellen verwendet, wie sie gehaltert und angeschlossen werden. Der Lichtdurchtritt 18 durch den Deckel 12' kann in verschiedenster Weise als massiver durchsichtiger Festkörper, als Tubus mit zwei durchsichtigen Deckplatten, als Linse zum weiteren Bündeln der Strahlen sowie als Wärmeschutzglas ausgeführt werden. Gleiches gilt für· die Verwendung von massiven sowie aus.Fasern zusammengesetzten Lichtleitern zwischen Lichtquelle und Fenster 14.

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Claims

C. Reichert Optische Werke AG
Hernalser Hauptstr. 21ί), Λ-1170 Wien

Proben- und Kühlbad-Beleuchtung für Immersions-Kryofixation

Λ ti s ρ r ü e h e

] . Vorrichtung zur Beleuchtung der Probe und der Probenhalterung sowie des Kühlbads für eine Immersions-Kryofjxation bei Verwendung eines Kühlbads zur Aufnahme von verflüssigtem Propan, Äthan, halogenierten Kohlenwasserstoffen oder ähnlichen Kühlmitteln mit einer Temperatur zwischen -100 und -190 C₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung des zunächst oberhalb des Kühlbads (5, 6) befindlichen Probenhalters (8) sowie dar zur Kryofixation bestimmten Probe (7) von unten durch die Kühlflüssigkeit (6) mittels eines vertikal von unten nach oben gerichteten Strahlenbündels erfolgt, welches durch ein Fenster (14) von unten in das Kühlbad (6) eintritt und damit auch das Kühlbad (6) sowie im Kühlbad befindliche Proben und/oder Teile der Vorrichtung beleuchtet und auf diese Weise eine bessere Beobachtung insbesondere mit Hilfsmitteln zur vergrößernden Darstellung (11) der interessierenden Details ermöglicht.
2. Vorrichtung nach ,Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (]Γ>) unmittelbar unter dem Kühlbad (G) angeordnet ist.

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3. Vorrichtung nncli Anspruch 1, dadurcii gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (Ii), 20) seitlich oder hinter dem Kühlbad (3, 4, 5, 6) angeordnet ist und daß das Licht in bekannter Weise durch einen Spiegel oder ein Prisma (22) oder einen Lichtleiter so unigelenkt wird, daß es durch das Fenster (14) von unten in das Kühlbad (6) eintritt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von einer an einer beliebigen zweckmäßigen Stelle angeordneten Lichtquelle κιιιη KintritLsfenster (14) in das Kühlbad (6) zur Gänze.oder auf einer Teilstrecke seines Wegs durch einen Faserlichtleiter verläuft.

fj. Vorrichtung nach einem dcv Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine Projektorlampe (19, 20) mit selektiv wirkendem Reflektor uiul einem geringen Ultrarotanteil in der Strahlung verwendet wird.

(J. Vorrichtung nach γιικμπ dcv AnSj)I-UcIH' 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein /.um Abdecken des Kühlbads (3, 4, 5, G) als mechanischer oder thermisch isolierender Schutz vorgesehener Deckel (12') mit einer Durchtrittsöffnung (IH) ί"ύι· das aus dem Kühlbad vertikal nach oben austretende Strahlenbündel verschon ist, der damit eine bessere, insbesondere mikroskopische Darstellung (11) der Probenhalterung und der Probe (7) vor der Kryofixation ermöglicht.

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