JP3356636B2 - Quick freezing device - Google Patents

Quick freezing device

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JP3356636B2
JP3356636B2 JP29655696A JP29655696A JP3356636B2 JP 3356636 B2 JP3356636 B2 JP 3356636B2 JP 29655696 A JP29655696 A JP 29655696A JP 29655696 A JP29655696 A JP 29655696A JP 3356636 B2 JP3356636 B2 JP 3356636B2
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騰 守谷
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久史 大塚
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  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、透過型
電子顕微鏡を用いて生物試料を観察するための試料を作
成するために、生物試料を液体ヘリウム温度に冷却した
金属ブロックに短時間押し付けて急速に凍結固定する急
速凍結装置に関するものである。
The present invention relates to a method for preparing a sample for observing a biological sample using a transmission electron microscope, for example, by briefly pressing a biological sample against a metal block cooled to liquid helium temperature. The present invention relates to a quick freezing apparatus for rapidly freezing and fixing.

【0002】[0002]

【従来技術】この種の急速凍結装置は、たとえば、「実
験医学」第8巻第5号152頁から158頁に基本的な
構成が紹介され、さらに「電子顕微鏡」第19巻第2号
135頁から138頁には試料凍結時における試料間の
コンタミ防止にも配慮した構成が紹介されている。上記
「実験医学」に紹介された急速凍結装置について図10
を参照しながら説明する。図10において、1は液体窒
素容器、2は液体ヘリウム容器、3は液体窒素、4は液
体ヘリウム、5はベース冷却ブロック、6は金属ブロッ
ク、7は液体ヘリウムトランスファーライン、8は減圧
ダクト、9はシャッター、10は試料挿入棒、11は試
料、12は試料保持具、13は挿入案内筒、14はヒー
タである。100は液体窒素容器および液体ヘリウム容
器の上面ベースであり、この上面ベース100を利用し
て前記液体ヘリウムトランスファーライン7、減圧ダク
ト8、9はシャッター9、挿入案内筒13、ヒータ14
等が支持される。ベース冷却ブロック5は液体ヘリウム
容器2の底部に保持され、金属ブロック6はベース冷却
ブロック5に着脱可能なように支持される。200は液
体窒素容器および液体ヘリウム容器を収納する内面に断
熱層を有する筐体である。
2. Description of the Related Art The basic structure of a quick freezing apparatus of this type is introduced in, for example, "Experimental Medicine", Vol. 8, No. 5, pp. 152 to 158, and "Electron Microscope", Vol. 19, No. 2, 135. From page 138 to page 138, a configuration in which contamination between samples during the freezing of samples is prevented is introduced. Fig. 10 shows the quick-freezing device introduced in the above-mentioned "Experimental Medicine"
This will be described with reference to FIG. In FIG. 10, 1 is a liquid nitrogen container, 2 is a liquid helium container, 3 is liquid nitrogen, 4 is liquid helium, 5 is a base cooling block, 6 is a metal block, 7 is a liquid helium transfer line, 8 is a decompression duct, 9 Denotes a shutter, 10 denotes a sample insertion rod, 11 denotes a sample, 12 denotes a sample holder, 13 denotes an insertion guide cylinder, and 14 denotes a heater. Reference numeral 100 denotes an upper surface base of the liquid nitrogen container and the liquid helium container. The liquid helium transfer line 7, the pressure reducing ducts 8 and 9 use the upper surface base 100 to form the shutter 9, the insertion guide cylinder 13, the heater 14, and the like.
Etc. are supported. The base cooling block 5 is held at the bottom of the liquid helium container 2, and the metal block 6 is supported on the base cooling block 5 so as to be detachable. Reference numeral 200 denotes a housing having a heat insulating layer on the inner surface for housing the liquid nitrogen container and the liquid helium container.

【0003】液体窒素容器1の内側には液体ヘリウム容
器2が設けられるとともに、各々の容器には液体窒素
3、液体ヘリウム4がそれぞれ充填されている。この液
体ヘリウム容器2中の液体ヘリウムに浸漬されたベース
冷却ブロック5の上に脱着可能な金属ブロック6が積載
され熱接触して液体ヘリウム温度が維持されている。液
体ヘリウムは液体ヘリウムトランスファーライン7より
供給され減圧ダクト8を介して液体ヘリウム蒸発ガスの
回収あるいは液体ヘリウム充填時の真空排気置換を行
う。シャッター9は液体ヘリウム容器2の中に外気の侵
入を防止するもので、試料凍結操作時は試料挿入棒10
の挿入によって電気的に駆動され開状態となる。
A liquid helium container 2 is provided inside a liquid nitrogen container 1, and each container is filled with liquid nitrogen 3 and liquid helium 4, respectively. A detachable metal block 6 is mounted on the base cooling block 5 immersed in the liquid helium in the liquid helium container 2 and is in thermal contact to maintain the liquid helium temperature. The liquid helium is supplied from the liquid helium transfer line 7 and recovers the liquid helium evaporating gas through the decompression duct 8 or performs vacuum evacuation when filling the liquid helium. The shutter 9 prevents the outside air from entering the liquid helium container 2.
Is electrically driven by the insertion of the, and is opened.

【0004】生物試料の凍結操作は試料11を試料保持
具12にろ紙や緩衝材を介して取り付け試料挿入棒10
の先端に取り付ける。試料挿入棒10の挿入は挿入案内
筒13を案内として手動によって挿入圧着動作が行われ
る。挿入案内筒13にはヒータ14が取り付けられ挿入
案内筒13内は室温より少し高めの温度に制御される。
任意の時間金属ブロック6に接触させられた後、凍結さ
れた試料は速やかに取り出されて、液体窒素あるいは化
学固定液に浸漬されて凍結試料の保存が行われる。
[0004] In a freezing operation of a biological sample, a sample 11 is attached to a sample holder 12 through a filter paper or a buffer material, and a sample insertion rod 10 is attached.
Attach to the tip of. The insertion of the sample insertion rod 10 is manually performed by using the insertion guide tube 13 as a guide. A heater 14 is attached to the insertion guide tube 13, and the inside of the insertion guide tube 13 is controlled to a temperature slightly higher than room temperature.
After being brought into contact with the metal block 6 for an arbitrary time, the frozen sample is promptly taken out and immersed in liquid nitrogen or a chemical fixing solution to preserve the frozen sample.

【0005】上記「電子顕微鏡」には、さらに、この金
属ブロック6の試料接触面を少しずつずらして使用する
ことで、新しい接触面が残っているうちは試料凍結ごと
に金属ブロック6を交換しなくても良いように工夫され
た例が紹介されている。
[0005] In the above-mentioned "electron microscope", the sample contact surface of the metal block 6 is further shifted slightly, so that the metal block 6 is replaced every time the sample is frozen while the new contact surface remains. It introduces an example devised so that it is not necessary.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の生物試料の
凍結操作は手動によって挿入圧着操作が行われるため、
試料挿入棒10の降下速度や圧着時間は操作者の経験あ
るいは手先の器用さによってばらつき、再現性良く凍結
試料を得ることが困難である。さらに、生物試料を圧着
する金属ブロック6の圧着面が圧着によって生物組織の
体液によって汚染された後の金属ブロック6の交換操作
について十分に配慮されていなかった。このため交換操
作に伴う液体ヘリウムの蒸発を早めることとなってい
た。
In the above-mentioned conventional freezing operation of a biological sample, an insertion crimping operation is performed manually.
The descending speed and crimping time of the sample insertion rod 10 vary depending on the experience of the operator or the dexterity of the operator, and it is difficult to obtain a frozen sample with good reproducibility. Further, the operation of replacing the metal block 6 after the crimping surface of the metal block 6 for crimping the biological sample is contaminated by the body fluid of the biological tissue by the crimping has not been sufficiently considered. For this reason, evaporation of liquid helium accompanying the exchange operation has been accelerated.

【0007】また、細胞や組織中に生じる氷の結晶をで
きるだけ小さく抑え、氷晶の成長による構造破壊を最小
限に止めた良好な凍結生物試料は、たとえば、1000
0℃/秒以上の凍結速度を必要としており、これによっ
て凍結面から15〜20μm以上の良好な凍結面を得る
ことができるが、操作者の経験による操作では、安定し
て、これを実現することは困難であった。さらには、試
料の凍結操作の直前に試料に光を照射して光情報シグナ
ルによる生物組織細胞内の諸機能の存在する場所で動的
な変化を起こさせてこれを凍結固定することは困難であ
った。
A good frozen biological sample in which ice crystals generated in cells and tissues are kept as small as possible and structural destruction due to the growth of ice crystals is minimized is, for example, 1000.
A freezing speed of 0 ° C./sec or more is required, and a good freezing surface of 15 to 20 μm or more can be obtained from the freezing surface, but this is stably realized by the operation of the operator. It was difficult. Furthermore, it is difficult to irradiate the sample with light immediately before the freezing operation of the sample to cause a dynamic change in the place where various functions in the biological tissue cells exist due to the optical information signal, and to freeze and fix it. there were.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、試料の凍結操
作をシーケンス化して、自動化するとともに、液体ヘリ
ウムで冷却された金属ブロックの交換が限られた開口面
積の交換ポートを介して行えるようにすることにより操
作者の経験の有無に無関係に凍結操作の再現性の良い急
速凍結装置を実現することを目的とする。また、金属ブ
ロックの交換に際しても液体ヘリウムの損失の少ない急
速凍結装置を実現することを目的とする。さらには、前
記シーケンスに生物試料を急速凍結する直前に、特定域
の波長や光量を異にする光を照射する過程を組み込むこ
とにより、光情報シグナルによる生物組織細胞内の諸機
能の存在する場所で動的な変化を凍結固定することを可
能にした急速凍結装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a sample freezing operation is sequenced and automated, and a metal block cooled with liquid helium can be exchanged through an exchange port having a limited opening area. Accordingly, it is an object of the present invention to realize a quick freezing apparatus with good reproducibility of the freezing operation regardless of the experience of the operator. It is another object of the present invention to realize a quick freezing apparatus in which loss of liquid helium is small even when replacing a metal block. Further, by incorporating a process of irradiating light having different wavelengths and light amounts in a specific region immediately before the biological sample is rapidly frozen in the sequence, the location where various functions in the biological tissue cell by the optical information signal are present is provided. It is an object of the present invention to provide a quick freezing device which is capable of freezing and fixing a dynamic change at a time.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明の急速凍結装置の実施例の概
略構成を示す図である。15は液体窒素容器、16は液
体窒素、17は液体ヘリウム容器、18は液体ヘリウ
ム、19は液体ヘリウムトランスファーチュウブ、20
は液体窒素充填ポートは、21はベース冷却ブロック、
22は金属ブロック、23はベース冷却ブロック回転歯
車、50は回転駆動機構、24は回転駆動棒、25は回
転駆動歯車、26はシャッター、27は保温筒、28は
ヒータ、29は試料挿入棒、30は試料、31は試料保
持具、32は移動機構、33は試料回収容器、47は試
料回収容器の回転機構、34はプッシュ棒、36は移動
機構支持部、35は制御装置である。39は移動機構支
持部36の保持機構であり、移動機構支持部36を図に
示す垂直状態から任意の角度だけ傾けた状態に保持でき
る。62は上面ベース、200は液体窒素容器および液
体ヘリウム容器を収納する筐体である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a quick freezing apparatus according to the present invention. 15 is a liquid nitrogen container, 16 is a liquid nitrogen, 17 is a liquid helium container, 18 is liquid helium, 19 is a liquid helium transfer tube, 20
Is a liquid nitrogen filling port, 21 is a base cooling block,
22 is a metal block, 23 is a base cooling block rotary gear, 50 is a rotary drive mechanism, 24 is a rotary drive rod, 25 is a rotary drive gear, 26 is a shutter, 27 is a heat retaining cylinder, 28 is a heater, 29 is a sample insertion rod, Reference numeral 30 denotes a sample, 31 denotes a sample holder, 32 denotes a moving mechanism, 33 denotes a sample collecting container, 47 denotes a rotating mechanism of the sample collecting container, 34 denotes a push rod, 36 denotes a moving mechanism support, and 35 denotes a control device. Numeral 39 denotes a holding mechanism for the moving mechanism supporting portion 36, which can hold the moving mechanism supporting portion 36 in a state where the moving mechanism supporting portion 36 is inclined by an arbitrary angle from the vertical state shown in the drawing. 62 is an upper surface base, 200 is a housing | casing which accommodates a liquid nitrogen container and a liquid helium container.

【0011】液体窒素容器15の内側に液体ヘリウム容
器17が設けられ各々の容器には液体窒素16と液体ヘ
リウム18が充填されている。液体ヘリウム18は液体
ヘリウムトランスファーチュウブ19より、液体窒素1
6は液体窒素充填ポート20より各々充填される。この
液体ヘリウム容器17中の液体ヘリウム18に浸漬され
たベース冷却ブロック21の上に脱着可能な金属ブロッ
ク22が積載され熱接触により液体ヘリウム温度が維持
されている。さらに、ベース冷却ブロック21には金属
ブロック回転歯車23が取り付けられて回転駆動機構2
4によって回転駆動歯車25を介して回転力が伝達され
る。これは、生物試料を凍結するたびに金属ブロック2
2の圧着面が圧着によって生物組織の体液で汚染される
のに対して、新しい凍結圧着面に回転移動をするためで
ある。金属ブロック22の直上に設けたシャッター26
付き保温筒27の内面にはヒータ28が設けられ保温筒
27内は室温よりわずかに高めの温度に制御される。シ
ャッター26は液体ヘリウム容器17の中に外気の侵入
を防止するとともに、試料が凍結される直前まで試料を
室温状態に維持する。
A liquid helium container 17 is provided inside a liquid nitrogen container 15, and each container is filled with liquid nitrogen 16 and liquid helium 18. The liquid helium 18 is supplied from the liquid helium transfer tube 19 to the liquid nitrogen 1.
6 are filled from liquid nitrogen filling ports 20, respectively. A detachable metal block 22 is mounted on the base cooling block 21 immersed in the liquid helium 18 in the liquid helium container 17, and the liquid helium temperature is maintained by thermal contact. Further, a metal block rotating gear 23 is attached to the base cooling block 21 to rotate the rotation driving mechanism 2.
4 transmits a rotational force via a rotary drive gear 25. This means that every time the biological sample is frozen, the metal block 2
This is because the crimping surface of No. 2 is contaminated with the body fluid of the biological tissue by the crimping, while the crimping surface is rotated to a new crimping surface. Shutter 26 provided directly above metal block 22
A heater 28 is provided on the inner surface of the attached heat retaining cylinder 27, and the inside of the heat retaining cylinder 27 is controlled to a temperature slightly higher than room temperature. The shutter 26 prevents outside air from entering the liquid helium container 17 and keeps the sample at room temperature until just before the sample is frozen.

【0012】試料挿入棒29の先端部に試料保持具31
を装着して、これに試料30をセットした後、移動機構
32によって試料挿入棒29を液体ヘリウム容器17内
に降下させて試料30を金属ブロック22に押し付け短
時間後に試料挿入棒29を液体ヘリウム容器17内から
引き出して凍結試料を得ることは上述した文献における
装置と本質的に変わることはないが、本発明においては
制御装置35によりこれらの操作がシーケンス化され
る。また、図1では図が煩雑となるのを避けるため省略
したが、金属ブロック22の交換に対して液体ヘリウム
の損失が少なくなるように工夫されている。
The sample holder 31 is attached to the tip of the sample insertion rod 29.
The sample insertion rod 29 is lowered into the liquid helium container 17 by the moving mechanism 32, and the sample 30 is pressed against the metal block 22. After a short time, the sample insertion rod 29 is Obtaining the frozen sample by pulling it out of the container 17 is essentially the same as the device described in the above-mentioned document, but in the present invention, these operations are sequenced by the controller 35. Although not shown in FIG. 1 in order to avoid complicating the drawing, it is devised to reduce the loss of liquid helium when the metal block 22 is replaced.

【0013】図2は本発明にかかわる急速凍結装置の実
施例の凍結機構の動作状態を説明する図であり、(a)
に試料挿入棒29が降下して試料を金属ブロック22に
圧着して凍結する状態を、(b)に試料挿入棒29が上
昇して試料を回収する状態を、それぞれ示す。
FIG. 2 is a view for explaining the operation state of the freezing mechanism of the embodiment of the quick freezing apparatus according to the present invention, and (a).
3B shows a state in which the sample insertion rod 29 descends to press the sample against the metal block 22 and freezes, and FIG. 4B shows a state in which the sample insertion rod 29 rises and collects the sample.

【0014】保持機構39によって、移動機構支持部3
6を任意の角度だけ傾けた状態に保持して、試料挿入棒
29の先端部に試料保持具31を装着、これに試料30
をセットする。この際、試料30は試料保持具31にろ
紙や緩衝材を介して取り付けられる。また、試料挿入棒
29の先端には熱絶縁されたチャックが設けられ、これ
に試料保持具31が取り付けられるが、図を簡単にする
ため、チャックの表示は省略した。その後、移動機構支
持部36を垂直状態に戻して制御装置35のスタートボ
タン(図示しない)を押す。その結果、図2(a)に示す
ように、試料挿入棒29は、後述するように、空気圧駆
動によって降下して試料30を金属ブロック22に圧着
することとなり、試料は凍結される。試料の凍結動作時
には、試料挿入棒29の降下に先行して試料回収容器の
回転機構47により、試料回収容器33はこれが衝突し
ない位置(待避位置)に移動させられる。
The holding mechanism 39 allows the moving mechanism support 3
6 is held at an arbitrary angle, a sample holder 31 is attached to the tip of the sample insertion rod 29, and the sample holder 30 is attached thereto.
Is set. At this time, the sample 30 is attached to the sample holder 31 via a filter paper or a cushioning material. A thermally insulated chuck is provided at the tip of the sample insertion rod 29, and the sample holder 31 is attached to the chuck. However, the illustration of the chuck is omitted for simplification of the drawing. Thereafter, the moving mechanism support section 36 is returned to the vertical state, and a start button (not shown) of the control device 35 is pressed. As a result, as shown in FIG. 2A, the sample insertion rod 29 descends by pneumatic drive to press the sample 30 against the metal block 22 as described later, and the sample is frozen. During the freezing operation of the sample, prior to the lowering of the sample insertion rod 29, the sample collection container 33 is moved to a position where the sample collection container 33 does not collide (a retreat position) by the rotation mechanism 47 of the sample collection container.

【0015】図を参照して明かように、試料挿入棒29
の挿入によってシャッター26が機械的に開状態となる
が、試料挿入棒29の先端に装着された試料は、金属ブ
ロック22に圧着される直前まで、ヒータ28で加温さ
れた保温筒27を通過してくるので、金属ブロック22
に接触した試料の温度変化はきわめて大きなものとな
る。このように、金属ブロック22の直上の温度を室温
より少し高めの温度に保持し試料凍結動作時の温度勾配
を大きく取れるようにすることにより、試料を氷晶化さ
せることなく良好な凍結状態が得られる凍結速度、たと
えば、10000℃/秒以上を達成することが容易にで
きる。さらに、シャッター26の開放を圧着直前とする
ことにより、暖気の液体ヘリウム容器内への漏出を低減
することができ、液体ヘリウムの損失を少なくできる。
As is apparent from FIG.
The shutter 26 is mechanically opened by the insertion of the sample, but the sample mounted on the tip of the sample insertion rod 29 passes through the heat retaining cylinder 27 heated by the heater 28 until immediately before being pressed against the metal block 22. The metal block 22
The temperature change of the sample in contact with is extremely large. As described above, by maintaining the temperature immediately above the metal block 22 at a temperature slightly higher than room temperature so that a large temperature gradient can be obtained during the freezing operation of the sample, a good freezing state can be achieved without causing the sample to crystallize. The resulting freezing rate, eg, 10,000 ° C./sec or more, can be easily achieved. Furthermore, by opening the shutter 26 immediately before pressing, the leakage of warm air into the liquid helium container can be reduced, and the loss of liquid helium can be reduced.

【0016】所定の設定時間が経過すると、図2(b)
に示すように、試料挿入棒29は凍結動作とは逆に、空
気圧駆動によって上昇位置に自動的に復帰させられる。
この復帰に応じて試料回収容器33を図に示すように試
料ホルダー31の直下の位置に移動させ、その後、プッ
シュ棒34により試料保持具31とともに試料30は試
料回収容器33の中に押し出され液体窒素あるいは化学
固定液に浸漬して凍結試料の保存が行われる。ここで、
試料回収容器33の位置制御からプッシュ棒34による
試料保持具31および試料30の試料回収容器33への
押し出しによる回収までもシーケンス化すると、試料3
0が圧着凍結された直後の状態で凍結試料の良好な保存
が行われる。
When a predetermined time has elapsed, FIG.
As shown in the figure, the sample insertion rod 29 is automatically returned to the raised position by pneumatic driving, contrary to the freezing operation.
In response to this return, the sample collection container 33 is moved to a position immediately below the sample holder 31 as shown in the figure, and then the sample 30 is pushed out together with the sample holder 31 into the sample collection container 33 by the push rod 34, and The frozen sample is stored by immersion in nitrogen or a chemical fixative. here,
When the sequence from the position control of the sample collection container 33 to the collection by pushing the sample holder 31 and the sample 30 into the sample collection container 33 by the push rod 34 is sequenced, the sample 3
Good storage of the frozen sample is performed immediately after the 0 is crimp-frozen.

【0017】なお、当然のことながら、試料挿入棒29
の上昇位置への復帰に応じてシャッター26は機械的に
連動して閉じられる。この後、後述するように、金属ブ
ロック22の回転を行って次の試料凍結に備える。
It is to be understood that the sample insertion rod 29
The shutter 26 is mechanically interlocked and closed in response to the return to the raised position. Then, as described later, the metal block 22 is rotated to prepare for the next sample freezing.

【0018】図3は本発明の急速凍結装置の実施例の金
属ブロックの回転機構の動作状態を説明する図であり、
(a)に金属ブロック回転機構の平面図、(b)に金属
ブロック回転機構の断面図を、それぞれ示す。
FIG. 3 is a view for explaining the operation state of the rotating mechanism of the metal block of the embodiment of the quick freezing apparatus of the present invention.
(A) is a plan view of the metal block rotation mechanism, and (b) is a cross-sectional view of the metal block rotation mechanism.

【0019】金属ブロック22は回転駆動機構50によ
り回転駆動棒24を介して回転駆動歯車25により駆動
される。30は金属ブロック22に圧着されている試料
を示し他の破線で示す円が他の試料で使用される領域を
示す。この例では、8個の試料に対しては一つの金属ブ
ロック22を使用できる。
The metal block 22 is driven by a rotary drive gear 25 via a rotary drive rod 24 by a rotary drive mechanism 50. Numeral 30 indicates a sample pressed on the metal block 22, and another circle shown by a broken line indicates a region used for another sample. In this example, one metal block 22 can be used for eight samples.

【0020】図4、図5は急速凍結装置の実施例の冷却
金属ブロック22を着脱するポートおよび凍結試料を挿
入するポートの関係を示す断面、平面図をそれぞれ示
す。
FIGS. 4 and 5 are a sectional view and a plan view, respectively, showing the relationship between a port for attaching and detaching the cooling metal block 22 and a port for inserting a frozen sample in the embodiment of the quick freezing apparatus.

【0021】図4、図5に示すように、図1では図を簡
略化するために省略したが、本発明では、挿入棒29の
直下にポート切り替え機構51を備える。本実施例のポ
ート切り替え機構51は金属ブロック交換ポート52お
よび試料挿入ポート53よりなるとともに一体的に構成
され、単純な回転により切り替えができるように工夫さ
れている。金属ブロック交換ポート52には常時外気遮
断蓋54が嵌められており、試料挿入ポート53は、図
1、2で説明したように、常時シャッター26により開
口部が閉じられている。従って試料凍結の準備段階で
は、暖気の液体ヘリウム容器内への漏出を阻止すること
ができ、液体ヘリウムの損失を少なくできる。試料の凍
結操作時には、挿入棒29の直下に試料挿入ポート53
がくるようになされ、図2で説明したように、試料の凍
結を行う。図4はこの時の状態を簡単に示すものであ
る。上述したように、本実施例のポート切り替え機構5
1は金属ブロック交換ポート52および試料挿入ポート
53が一体的に構成され、単純な回転により切り替えが
できるように工夫されているので、図5に示す(ここで
は蓋54は省略した)ように、挿入棒29を引き抜いた
状態で、ポート切り替え機構51を矢印で示すように1
80度回転させると、金属ブロック交換ポート52が破
線で示す52’のように、挿入棒29の直下にくる。換
言すれば金属ブロック22の直上に、金属ブロック交換
ポート52がくることになる。この状態で、後述するよ
うな交換具で手際よく金属ブロック22の交換を行え
ば、金属ブロックの交換を行う時点でポートよりヘリウ
ム容器内への外気の混入を少なくすることができる。な
お、図5において破線で示す50は回転駆動機構、47
は試料回収容器の回転機構であり、矢印は試料回収容器
33の回転の様子を示す。
As shown in FIGS. 4 and 5, although omitted in FIG. 1 for simplification of the drawing, a port switching mechanism 51 is provided immediately below the insertion rod 29 in the present invention. The port switching mechanism 51 of the present embodiment includes a metal block exchange port 52 and a sample insertion port 53 and is integrally formed, and is devised so that switching can be performed by simple rotation. An outside air blocking cover 54 is always fitted to the metal block exchange port 52, and the opening of the sample insertion port 53 is always closed by the shutter 26 as described with reference to FIGS. Therefore, in the preparation stage for freezing the sample, the leakage of warm air into the liquid helium container can be prevented, and the loss of liquid helium can be reduced. During the sample freezing operation, the sample insertion port 53 is located immediately below the insertion rod 29.
The sample is frozen as described with reference to FIG. FIG. 4 simply shows the state at this time. As described above, the port switching mechanism 5 of the present embodiment
In FIG. 5, a metal block exchange port 52 and a sample insertion port 53 are integrally formed and devised so that they can be switched by simple rotation. Therefore, as shown in FIG. 5 (the lid 54 is omitted here) as shown in FIG. With the insertion rod 29 pulled out, the port switching mechanism 51 is moved to the
When rotated by 80 degrees, the metal block exchange port 52 comes directly below the insertion rod 29 as indicated by a broken line 52 '. In other words, the metal block exchange port 52 comes directly above the metal block 22. In this state, if the metal block 22 is exchanged with an exchanging tool as described later, it is possible to reduce the inflow of outside air into the helium container from the port at the time of exchanging the metal block. In FIG. 5, reference numeral 50 indicated by a broken line denotes a rotary drive mechanism;
Indicates a rotation mechanism of the sample collection container, and an arrow indicates a state of rotation of the sample collection container 33.

【0022】すなわち、本実施例では、試料凍結動作時
および金属ブロックの交換時にそれぞれのポートを介し
ての外気の混入を最小限に抑制できる。なお、金属ブロ
ック交換ポート52と試料挿入ポート53とは、図のよ
うに一体的に構成されるものである必要はなく、例え
ば、金属ブロック交換ポート52の上面に試料挿入ポー
ト53を配置して、常時は金属ブロック交換ポート52
の開口部を試料挿入ポート53でふさいだ形にしてお
き、金属ブロック交換時には試料挿入ポート53をずら
して金属ブロック交換ポート52の開口部が現れるよう
にしてもよい。
That is, in the present embodiment, the entry of outside air through the respective ports can be suppressed to a minimum during the sample freezing operation and during the replacement of the metal block. The metal block exchange port 52 and the sample insertion port 53 do not need to be integrally configured as shown in the figure. For example, the sample insertion port 53 is arranged on the upper surface of the metal block exchange port 52. , Usually metal block exchange port 52
May be closed by the sample insertion port 53, and the sample insertion port 53 may be shifted so that the opening of the metal block exchange port 52 appears when replacing the metal block.

【0023】図6は本発明の急速凍結装置の実施例の駆
動シーケンス制御の例を説明する図である。図6におい
ては全体の動きを総合的に見やすくするために、図1と
比べていくぶん変わった形になっているが各構成要素の
相対的な構成は同じである。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of drive sequence control of the embodiment of the quick freezing apparatus according to the present invention. FIG. 6 is slightly different from FIG. 1 in order to make it easier to see the entire movement comprehensively, but the relative configuration of each component is the same.

【0024】36は移動機構支持部であり、本実施例で
は、ピストン−シリンダー構成のシリンダー部がそのま
ま移動機構支持部となっており、ピストンに移動機構3
2を装着して上下動可能なように支持している。37は
圧縮空気の流れを示す矢印で、図示しない空気源から供
給される。38aから38fで示すのは電磁弁であり、
それぞれ制御装置35により所定のシーケンスにしたが
って開閉される。ここで電磁弁38a、38dは単純な
開閉ではなく、操作信号に対応して圧縮空気の出力口を
変えることのできるものである。40から43は位置セ
ンサーであり、それぞれ移動機構32の位置検出を行
う。40は上昇位置、41は降下位置、42、43は中
間位置検出用センサーである。各位置センサーの検出信
号は制御装置35に送られる。図に示すように、移動機
構32が上昇位置に近い状態は装置の初期状態であり、
この状態で試料挿入棒29の先端部に試料保持具31を
装着して、これに試料30をセットする。試料30をセ
ットした後制御装置35にスタートの指示を与えると、
電磁弁38aが開放されて圧縮空気が移動機構支持部3
6のピストン上部に供給されて移動機構32を下に押し
下げる。これによって、当然、試料挿入棒29が同じ速
度で押し下げられる。ピストンが降下位置に達すると、
センサー42から検出信号が制御装置35に送られ、電
磁弁38aが閉じられ移動機構32をその位置に保持、
すなわち試料30を金属ブロック22に押し付けた状態
に維持する。制御装置35に事前にセットされた所定の
時間が経過すると、制御装置35から電磁弁38aに信
号が送られて圧縮空気が移動機構支持部36のピストン
下部に供給されて移動機構32を上に押し上げる。ピス
トンが上昇位置に達すると、センサー40から検出信号
が制御装置35に送られ、電磁弁38aが閉じられ移動
機構32はその位置に保持され初期状態に戻ったことに
なる。試料挿入棒29を押し下げる速度は中間位置セン
サー42、43を使用して、事前に、電磁弁開度と速度
との関係を同定できるから、試料の凍結の条件に合わせ
て制御装置35に所定の設定をしておけば希望の速度で
挿入することができる。凍結された試料の回収を手動で
行う場合には、前述したように、プッシュ棒34を押す
ことにより、試料ホルダー31とともに回収される。
Numeral 36 denotes a moving mechanism supporting portion. In this embodiment, a cylinder portion having a piston-cylinder structure is used as the moving mechanism supporting portion as it is.
2 is mounted so that it can move up and down. An arrow 37 indicates the flow of the compressed air, which is supplied from an air source (not shown). 38a to 38f are solenoid valves,
Each is opened and closed by the control device 35 according to a predetermined sequence. Here, the solenoid valves 38a and 38d are not simple open / close, but can change the output port of the compressed air in response to the operation signal. Reference numerals 40 to 43 denote position sensors which detect the position of the moving mechanism 32, respectively. Reference numeral 40 denotes an ascending position, 41 denotes a descending position, and 42 and 43 denote intermediate position detecting sensors. The detection signal of each position sensor is sent to the control device 35. As shown in the figure, the state where the moving mechanism 32 is close to the raised position is the initial state of the apparatus,
In this state, the sample holder 31 is attached to the tip of the sample insertion rod 29, and the sample 30 is set on the holder. When the start instruction is given to the controller 35 after the sample 30 is set,
The electromagnetic valve 38a is opened and the compressed air is moved by the moving mechanism support 3
6. The moving mechanism 32 is supplied to the upper part of the piston 6 and pushes the moving mechanism 32 downward. This naturally pushes down the sample insertion rod 29 at the same speed. When the piston reaches the lowered position,
A detection signal is sent from the sensor 42 to the control device 35, the electromagnetic valve 38a is closed, and the moving mechanism 32 is held at that position.
That is, the sample 30 is kept pressed against the metal block 22. When a predetermined time set in the control device 35 elapses, a signal is sent from the control device 35 to the solenoid valve 38a, and compressed air is supplied to the lower portion of the piston of the moving mechanism support portion 36 to move the moving mechanism 32 upward. Push up. When the piston reaches the raised position, a detection signal is sent from the sensor 40 to the control device 35, the electromagnetic valve 38a is closed, and the moving mechanism 32 is held at that position and returned to the initial state. The speed at which the sample insertion rod 29 is depressed can be determined in advance by using the intermediate position sensors 42 and 43 to determine the relationship between the solenoid valve opening and the speed. If you set it, you can insert at the desired speed. When the frozen sample is manually collected, the sample is collected together with the sample holder 31 by pushing the push rod 34 as described above.

【0025】次に、凍結動作のシーケンス化のみなら
ず、凍結後の試料回収も含めたシーケンス化および凍結
動作時にヘリウム容器17内への外気の混入を少なくす
る工夫について説明する。
Next, not only the sequence of the freezing operation, but also the sequence including the sample recovery after freezing and the device for reducing the intrusion of outside air into the helium container 17 during the freezing operation will be described.

【0026】まず、試料試料挿入棒29を下降させる前
に、試料回収容器33の位置が図5に破線で示す位置に
なるようにして置くことが必要であるから、装置が初期
状態になるとき、たとえば、装置の電源がONされたと
き、試料試料挿入棒29(移動機構32)が上昇位置に
くるようにし、このとき、電磁弁38dを開放して回転
シリンダー47を駆動して試料回収容器33の位置が図
5に破線で示す位置になるように制御する。回転シリン
ダー47には位置センサー48、49が設けられ、各々
直下位置、退避位置の検出を行うものとする。その後ス
タートの指示があって試料試料挿入棒29が下降させら
れ、さらに試料凍結後、試料試料挿入棒29が引き上げ
られて、試料挿入棒29が上昇位置にきたときは、電磁
弁38dを開放して回転シリンダー47を駆動する。こ
の時は、試料回収容器33の位置が、図1あるいは図2
(b)に示すように、試料試料挿入棒29の直下位置(4
8出力)になるように回転シリンダー47は駆動され
る。その後、所定の時間経過後、制御装置35から電磁
弁38bを開放する指令が与えられる。そのため、プッ
シュ棒34のピストン部の上面に圧縮空気が加えられて
プッシュ棒34が押し下げられ、試料保持具31および
試料30が押し出される。この時、試料回収容器33は
試料試料挿入棒29の直下にあるから、凍結された試料
は試料回収容器33へ押し出されて回収される。比較的
短時間の後、電磁弁38bは閉じられるとともに、プッ
シュ棒34のピストン部の上面の圧縮空気は排気される
から、押し下げられていたプッシュ棒34は図示を省略
した収縮ばねの反発力により初期位置に戻る。これと相
前後した時点で、制御装置35は試料試料挿入棒29が
上昇位置にあることによって、電磁弁38dを短時間開
放して回転シリンダー50を駆動して金属ブロック22
を所定の回転角度だけ回して図3に破線で示す次の清浄
面が試料試料挿入棒29の直下にくるようにする。この
状態で装置は、再び、初期状態と同じになる。
First, before lowering the sample insertion rod 29, it is necessary to place the sample collection container 33 in the position shown by the broken line in FIG. For example, when the power of the apparatus is turned on, the sample insertion rod 29 (moving mechanism 32) is brought to the raised position. At this time, the electromagnetic valve 38d is opened and the rotary cylinder 47 is driven to drive the sample collection container. Control is performed so that the position of 33 is a position indicated by a broken line in FIG. The rotary cylinder 47 is provided with position sensors 48 and 49 for detecting a position immediately below and a retracted position, respectively. After that, when the start instruction is given, the sample insertion rod 29 is lowered, and after the sample is frozen, the sample insertion rod 29 is pulled up, and when the sample insertion rod 29 is at the raised position, the solenoid valve 38d is opened. To drive the rotary cylinder 47. At this time, the position of the sample collection container 33 is the position shown in FIG.
As shown in (b), the position immediately below the sample insertion rod 29 (4
(8 outputs). Thereafter, after a predetermined time has elapsed, a command to open the electromagnetic valve 38b is given from the control device 35. Therefore, compressed air is added to the upper surface of the piston portion of the push rod 34 to push down the push rod 34, and the sample holder 31 and the sample 30 are pushed out. At this time, since the sample collection container 33 is located immediately below the sample sample insertion rod 29, the frozen sample is pushed out to the sample collection container 33 and collected. After a relatively short time, the solenoid valve 38b is closed and the compressed air on the upper surface of the piston portion of the push rod 34 is exhausted, so that the pushed down push rod 34 is repelled by a contracting spring (not shown). Return to initial position. At about the same time, the control device 35 opens the solenoid valve 38d for a short time and drives the rotary cylinder 50 to drive the metal block 22 because the sample insertion rod 29 is in the raised position.
Is rotated by a predetermined rotation angle so that the next clean surface indicated by the broken line in FIG. In this state, the device is again the same as in the initial state.

【0027】このようにして、試料のセット以降、操作
者はスタートを指示するだけで、回収までの全てがシー
ケンス化されて、試料が圧着凍結された直後の状態で凍
結試料の良好な保存が行われる。
In this way, after the sample is set, the operator simply instructs start, the entire process up to the collection is sequenced, and the frozen sample can be stored well immediately after the sample is crimp-frozen. Done.

【0028】また、試料挿入棒29が降下して保温筒2
7内を通過する祭、シャッター26が開かれた時、保温
筒27の中にあった外気が試料挿入棒29により液体ヘ
リウム容器内に吐出されることを防止することが有効で
ある。このため、本実施例では、試料挿入棒29が降下
しはじめて所定の時間が経過した時、あるいは位置せん
サー42が出力をした時、電磁弁38eを開いてエジェ
クター44bを駆動させ保温筒内の外気を液体ヘリウム
蒸発ガス45とともに吸引排気する。なお、保温筒27
には温度センサー61が設けられており、この出力信号
を制御装置35に送り、これを使用してヒータ28を制
御する。
Further, the sample insertion rod 29 descends and the heat retaining cylinder 2
When the shutter 26 is opened during the festival passing through the inside of the inside 7, it is effective to prevent the outside air in the heat retaining tube 27 from being discharged into the liquid helium container by the sample insertion rod 29. Therefore, in the present embodiment, when a predetermined time has elapsed after the sample insertion rod 29 has begun to descend, or when the position sensor 42 has output, the electromagnetic valve 38e is opened to drive the ejector 44b to drive the ejector 44b into the heat retaining cylinder. The outside air is sucked and exhausted together with the liquid helium vaporized gas 45. In addition, the heat insulation cylinder 27
Is provided with a temperature sensor 61, which sends an output signal to the control device 35 and controls the heater 28 using the output signal.

【0029】さらに、試料挿入棒29の先端には熱絶縁
されたチャック44が設けられ、試料保持具31が取り
付けられる。この試料保持具31を保持するチャック4
4は図示しないが、周辺に切り欠きを設けて試料保持具
31の着脱を容易にするとともに、試料保持具31およ
び試料30の周囲のガスの流れを助ける働きをする。す
なわち、挿入棒29が降下して試料30が金属ブロック
22に圧着されているとき、液体ヘリウム容器内のヘリ
ウム蒸発ガス45を試料保持具31および試料30の周
囲に強制的に流すことにより、試料の冷凍効果を高める
ことができる。このため、電磁弁38eと同様に、試料
挿入棒29が降下しはじめて所定の時間が経過した時、
あるいは位置センサー42が出力をした時、電磁弁38
cを開いてエジェクター44aを駆動させ試料挿入棒2
9内に連通する廃棄チュウブ(図示しない)の外気を吸
引排気する。そして試料30が金属ブロック22に圧着
されたとき、直ちに、液体ヘリウム容器内のヘリウム蒸
発ガス45を試料保持具31および試料30の周囲に強
制的に流す準備をしておき、試料30が金属ブロック2
2に圧着されている間、引き続きエジェクター44aが
駆動されていることにより、試料挿入棒29内部を通し
て試料30の周囲に液体ヘリウム蒸発ガス45を流し続
ける。
Further, a thermally insulated chuck 44 is provided at the tip of the sample insertion rod 29, and the sample holder 31 is attached. Chuck 4 for holding sample holder 31
Although not shown, a notch 4 is provided around the periphery to facilitate the attachment / detachment of the sample holder 31 and to assist the gas flow around the sample holder 31 and the sample 30. That is, when the insertion rod 29 is lowered and the sample 30 is pressed against the metal block 22, the helium evaporating gas 45 in the liquid helium container is forcibly flowed around the sample holder 31 and the sample 30, so that the sample Can improve the freezing effect. For this reason, similarly to the solenoid valve 38e, when a predetermined time elapses after the sample insertion rod 29 starts to descend,
Alternatively, when the position sensor 42 outputs, the electromagnetic valve 38
is opened, the ejector 44a is driven, and the sample insertion rod 2 is opened.
The outside air of a waste tube (not shown) communicating with the inside 9 is sucked and exhausted. When the sample 30 is pressed against the metal block 22, the helium vaporized gas 45 in the liquid helium container is immediately prepared to be forced to flow around the sample holder 31 and the sample 30. 2
The liquid helium evaporating gas 45 continues to flow around the sample 30 through the inside of the sample insertion rod 29 by continuously driving the ejector 44 a while being pressed against the sample 2.

【0030】図7は上述した本発明にかかわる急速凍結
装置の実施例の制御をタイムチャートで示すものであ
る。図を参照して明らかなように、この実施例では、操
作者が試料を装着した後スタートを指示するだけですべ
ての操作が所定のシーケンスにしたがって行われる。こ
の実施例における移動機構の降下あるいは上昇速度は最
大1.5m/秒である。
FIG. 7 is a time chart showing the control of the embodiment of the quick freezing apparatus according to the present invention. As is clear from the drawings, in this embodiment, all operations are performed according to a predetermined sequence only by the operator instructing start after mounting the sample. In this embodiment, the moving speed of the moving mechanism is 1.5 m / sec at the maximum.

【0031】図8は急速凍結装置の実施例の試料凍結直
前に試料に光照射を行うことを可能にした急速凍結装置
の実施例の概略構成図である。図1の実施例と比較し
て、試料挿入棒29の先端に装着された試料に所望の波
長の光を照射できる光照射装置55を備える。この実施
例では、操作者によってスタートの指示が与えられると
同時に制御装置35から光信号の照射の指示が与えられ
るようにすれば良い。光量が不足する時は、スタートの
指示から少し遅れて試料挿入棒29の降下が始まるよう
にすれば良い。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a quick freezing apparatus which enables a sample to be irradiated with light immediately before freezing of the sample in the embodiment of the quick freezing apparatus. As compared with the embodiment of FIG. 1, a light irradiation device 55 capable of irradiating a sample mounted on the tip of the sample insertion rod 29 with light of a desired wavelength is provided. In this embodiment, the start instruction is given by the operator, and at the same time, the control device 35 gives the instruction of light signal irradiation. When the amount of light is insufficient, the descent of the sample insertion rod 29 may be started slightly after the start instruction.

【0032】生体は特定域の波長や光量の光を幾つかの
異なる機能の光センサーによって環境情報として認知
し、生体体内の諸機能を調節している。この光情報に応
答して遺伝子発現を制御する光スイッチの仕組や細胞内
の情報伝達を解明することを目的として、生物組織を急
速凍結する直前に特定域の波長の光(赤色光:波長域5
50−690nm,近赤外光:波長域700−800n
m,青色光:波長域400―480nm)を光量と時間
を制御して単独照射、あるいは異なった波長域の複数の
光を与える光照射装置51を備え、光照射条件によって
「トリガー型光スイッチ」ファイトクロムAや「オン・
オフ型光スイッチ」ファイトクロムBやクリプトクロム
などの異なる光スイッチよって生物細胞・組織の特異性
および信号伝達系の動的な変化をさせた直後に凍結固定
を行う。
The living body recognizes light of a specific range of wavelength and light amount as environmental information by using optical sensors having several different functions, and adjusts various functions in the living body. In order to elucidate the mechanism of an optical switch that controls gene expression in response to this optical information and to elucidate the information transmission in cells, light of a specific wavelength (red light: wavelength 5
50-690 nm, near infrared light: wavelength range 700-800 n
m, blue light: a wavelength range of 400 to 480 nm) is provided with a light irradiation device 51 for individually irradiating the light amount and time or by providing a plurality of lights in different wavelength ranges, and a “trigger type optical switch” depending on the light irradiation conditions. Fight chrome A or "on
The "off-type optical switch" is used to freeze-fix immediately after changing the specificity of biological cells / tissues and the dynamics of the signal transmission system using different optical switches such as phytochrome B and cryptochrome.

【0033】図9は急速凍結装置の実施例の試料をその
表面で凍結する金属ブロック22の液体窒素予冷交換機
構を示したものである。
FIG. 9 shows a liquid nitrogen pre-cooling exchange mechanism of the metal block 22 for freezing the sample on the surface of the embodiment of the rapid freezing apparatus.

【0034】金属ブロック22は、一例を図3に示すよ
うに、清浄面をずらしながら使用しても8個の試料を凍
結した後は、交換することが必要となる。この際、交換
用の金属ブロック22が外気にある状態から直接ヘリウ
ム容器17内に持ち込まれ、液体ヘリウムで冷却された
ベースブロック21に積載されるとヘリウム容器17内
のヘリウムの激しい蒸発を誘引するとともに、金属ブロ
ック22の上面に外気による水蒸気が凍り付いてしまう
不都合を起こす可能性がある。図9は、あらたに交換す
る金属ブロック22を予冷をした後に交換を行うための
構成例を示す。液体窒素容器58内の液体窒素59で冷
却されたベース冷却ブロック60の上に、予冷をする金
属ブロック22を積載して冷却する。金属ブロックを交
換するときは、ベース冷却ブロック60の上で予鈴され
た金属ブロック22を金属ブロック交換棒57によって
掴み、これを図5で説明した金属ブロック交換ポート5
2を通して、ヘリウム容器17内に持ち込み、液体ヘリ
ウムで冷却されたベースブロック21に積載するのであ
る。この際、金属ブロック22の上面に霜が付着しない
ように金属ブロック交換棒57に乾燥ヘリウムガス56
をチュウブによって導入し、これを交換棒57の先端か
ら流出させることにより、金属ブロック22を乾燥ヘリ
ウムガス56で包み込み霜の付着を防止するのが有効で
ある。本実施例におけるベース冷却ブロック60を冷却
するための液体窒素容器58は独立に設けられるもので
も良いが、図1を参照して容易にわかるように、筐体2
00内には液体窒素容器15があるから、これの上面を
上面ベース62に対して図9に示すような形で利用でき
るように開口させて金属ブロック交換棒57を挿入して
おくものとすれば簡便な装置にできるメリットがある。
As shown in FIG. 3, the metal block 22 needs to be replaced after freezing eight samples even if the metal block 22 is used while shifting the clean surface. At this time, when the replacement metal block 22 is taken directly from the outside air into the helium container 17 and loaded on the base block 21 cooled with liquid helium, the helium in the helium container 17 is strongly evaporated. At the same time, there is a possibility that water vapor from outside air freezes on the upper surface of the metal block 22. FIG. 9 shows a configuration example for performing replacement after pre-cooling the metal block 22 to be newly replaced. The metal block 22 for pre-cooling is mounted on the base cooling block 60 cooled by the liquid nitrogen 59 in the liquid nitrogen container 58 and cooled. When replacing the metal block, the metal block 22 which has been prestressed on the base cooling block 60 is gripped by the metal block replacement rod 57 and is held in the metal block replacement port 5 described with reference to FIG.
2 and carried into the helium container 17 and loaded on the base block 21 cooled with liquid helium. At this time, dry helium gas 56 is applied to the metal block replacement rod 57 so that frost does not adhere to the upper surface of the metal block 22.
It is effective to wrap the metal block 22 with the dry helium gas 56 to prevent frost from adhering by introducing the gas through the tube and flowing it out from the tip of the replacement rod 57. The liquid nitrogen container 58 for cooling the base cooling block 60 in this embodiment may be provided independently, but as will be easily understood with reference to FIG.
Since there is a liquid nitrogen container 15 in 00, it is supposed that the upper surface of the container is opened with respect to the upper surface base 62 so as to be used as shown in FIG. There is an advantage that a simple device can be obtained.

【0035】また、本実施例では、移動機構の操作を空
気圧によるものとしたが、これは電気的に駆動するもの
としても良いことは当然であり、例えば、リニアモータ
あるいはプランジャタイプの駆動装置が利用できる。
In this embodiment, the operation of the moving mechanism is performed by air pressure. However, it is obvious that the moving mechanism may be electrically driven. For example, a linear motor or a plunger type driving device may be used. Available.

【0036】本発明では、細胞・組織の微細構造を生の
ままで固定保存ができ生体活動の動的瞬間を捕えること
ができる。さらに、凍結の事前処理としての化学処理を
必要としないため、細胞内の物質の流出・変形が少な
く、化学物質による構造の変形あるいは破壊などの人工
的に発生させる産物を避けることができる。また微細構
造の保存に不可欠な良好な(ガラス様凍結)得られる。
According to the present invention, the fine structure of cells and tissues can be fixed and preserved as it is, and the dynamic moment of life activity can be captured. Further, since no chemical treatment is required as a pretreatment for freezing, there is little outflow and deformation of intracellular substances, and artificially generated products such as structural deformation or destruction due to chemical substances can be avoided. In addition, good (glass-like freezing) essential for preservation of microstructure can be obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、操作に熟練を必要とせずに良好な再現性のあ
る凍結が得られ、凍結操作の効率化が図られる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, free and reproducible freezing can be obtained without requiring any skill in the operation, and the efficiency of the freezing operation can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の急速凍結装置の実施例の概略構成を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a quick freezing apparatus of the present invention.

【図2】本発明の急速凍結装置の実施例の動作状態を説
明する図。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation state of an embodiment of the quick freezing apparatus of the present invention.

【図3】本発明の急速凍結装置の実施例の回転機構の動
作状態を説明する図。
FIG. 3 is a diagram illustrating an operation state of a rotation mechanism of the quick freezing apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の急速凍結装置の実施例のポートを切り
替える機構の断面を説明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a cross section of a mechanism for switching ports in the embodiment of the quick freezing apparatus of the present invention.

【図5】本発明の急速凍結装置の実施例のポートを切り
替える機構の平面を説明する図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a plane of a mechanism for switching ports in the embodiment of the quick freezing apparatus of the present invention.

【図6】本発明の急速凍結装置の実施例の駆動制御を説
明する図。
FIG. 6 is a view for explaining drive control of the embodiment of the quick freezing apparatus of the present invention.

【図7】本発明の急速凍結装置の実施例の制御を説明す
るタイムチャート。
FIG. 7 is a time chart for explaining control of the embodiment of the quick freezing apparatus of the present invention.

【図8】本発明の急速凍結装置の実施例の光照射装置を
備えた急速凍結装置の概略構成を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a quick freezing apparatus provided with a light irradiation device according to an embodiment of the quick freezing apparatus of the present invention.

【図9】本発明の急速凍結装置の実施例の金属ブロック
液体窒素予冷機構の概略構成を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a metal block liquid nitrogen precooling mechanism of an embodiment of the rapid freezing apparatus of the present invention.

【図10】従来の急速凍結装置の概略構成を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional quick freezing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:液体窒素容器、2:体ヘリウム容器、3:液体窒
素、4:液体ヘリウム、5:ベース冷却ブロック、6:
金属ブロック、7:液体ヘリウムトランスファーライ
ン、8:減圧ダクト、9:シャッター、10:試料挿入
棒、11:試料、12:試料保持具、13:挿入案内
筒、14:ヒータ、15:液体窒素容器、16:液体ヘ
リウム容器、17:液体窒素、18:液体ヘリウム、1
9:液体ヘリウムトランスファーチュウブ、20:液体
窒素充填ポート、21:ベース冷却ブロック、22:金
属ブロック、23:金属ブロック回転歯車、24:回転
駆動機構、25:回転駆動歯車、26:シャッター、2
7:保温筒、28:ヒータ、29:試料挿入棒、30:
試料、31:試料保持具、32:移動機構、33:試料
回収容器、34:プッシュ棒、35:制御装置液体窒素
容器、36:シリンダー、37:圧縮空気、38:電磁
弁、39:移動機構支持部、40:上昇位置センサー、
41:降下位置センサー、42:中間位置センサー、4
3:中間位置センサー、44:エジェクター、45:液
体ヘリウム蒸発ガス、46:は温度検出器、47:回転
シリンダー、48:直下位置センサー、49:退避位置
センサー、50:回転シリンダー、51:ポート切り替
え機構、52:金属ブロック交換ポート、53:試料挿
入ポート、54:外気遮断蓋、55:光照射装置、5
6:ヘリウムガス、57:金属ブロック交換棒、58:
体液窒素容器、59:体液窒素、60:ベース冷却ブロ
ック、61:温度センサー、62,100:上面ベー
ス、200:筐体。
1: liquid nitrogen container, 2: body helium container, 3: liquid nitrogen, 4: liquid helium, 5: base cooling block, 6:
Metal block, 7: liquid helium transfer line, 8: decompression duct, 9: shutter, 10: sample insertion rod, 11: sample, 12: sample holder, 13: insertion guide tube, 14: heater, 15: liquid nitrogen container , 16: liquid helium container, 17: liquid nitrogen, 18: liquid helium, 1
9: liquid helium transfer tube, 20: liquid nitrogen filling port, 21: base cooling block, 22: metal block, 23: metal block rotary gear, 24: rotary drive mechanism, 25: rotary drive gear, 26: shutter, 2
7: Insulated tube, 28: Heater, 29: Sample insertion rod, 30:
Sample, 31: sample holder, 32: moving mechanism, 33: sample collection container, 34: push rod, 35: control device liquid nitrogen container, 36: cylinder, 37: compressed air, 38: solenoid valve, 39: moving mechanism Supporting part, 40: ascent position sensor,
41: descent position sensor, 42: intermediate position sensor, 4
3: Intermediate position sensor, 44: Ejector, 45: Liquid helium evaporating gas, 46: Temperature detector, 47: Rotating cylinder, 48: Direct position sensor, 49: Retreat position sensor, 50: Rotating cylinder, 51: Port switching Mechanism, 52: metal block exchange port, 53: sample insertion port, 54: outside air blocking lid, 55: light irradiation device, 5
6: Helium gas, 57: Metal block exchange rod, 58:
Body fluid nitrogen container, 59: body fluid nitrogen, 60: base cooling block, 61: temperature sensor, 62, 100: upper surface base, 200: housing.

フロントページの続き (72)発明者 守谷 騰 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式 会社日立製作所基礎研究所内 (72)発明者 松波 正吉 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式 会社日立製作所基礎研究所内 (72)発明者 大塚 久史 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式 会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 古谷 雅樹 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式 会社日立製作所基礎研究所内 (56)参考文献 実開 昭57−75554(JP,U) 実開 昭57−75553(JP,U) 実開 昭57−75552(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 1/28 F25D 3/10 JICSTファイル(JOIS)(72) Inventor Noboru Moriya 2520 Akanuma, Hatoyama-cho, Hiki-gun, Saitama Prefecture Inside the Hitachi, Ltd.Basic Research Laboratories Co., Ltd. (72) Inventor Hisashi Otsuka 882 Ma, Hitachinaka City, Ibaraki Pref.Hitachi, Ltd.Measuring Instruments Division (72) Inventor Masaki Furuya 2520 Akanuma, Hatoyama-cho, Hiki-gun, Hiki-gun, Saitama Pref. Literature Jpn. Showa 57-755554 (JP, U) Jpn. Showa 57-75553 (JP, U) J. Sho 57-755552 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 1/28 F25D 3/10 JICST file (JOIS)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】液体ヘリウムを収容する容器と、前記容器
内で液体ヘリウム温度に冷却された金属ブロックと、前
記液体ヘリウムを収容する容器を収納する断熱層を備え
る筐体と、試料を先端部に保持できる極低温で熱伝導率
が高くかつ熱容量の小さい保持具と、前記筐体の上面部
に設けられ前記保持具を保持するとともに所定のシーケ
ンスに従って移動させられて前記保持具に保持された試
料を前記金属ブロックの上面に押し付けた後復帰する移
動機構と、前記筐体の上面部に設けられ前記移動機構が
通過できる開口部と前記移動機構の通過に対応して開放
されるシャッター部とよりなる熱遮断シャッター機構
と、前記熱遮断シャッター機構の内部を加熱する手段
と、前記移動機構の位置を少なくとも上昇位置と下降位
置で検出する位置検出手段と、前記移動機構の通過に対
応してシャッター部が開放されるとき前記熱遮断シャッ
ター機構の内部にある外気を吸引する手段と、前記金属
ブロックの試料との接触面を更新する回転機構と、前記
位置検出手段の検出信号に対応して所定のシーケンス動
作を行わせる制御装置とを備えることを特徴とする急速
凍結装置
1. A container for containing liquid helium, and the container
A metal block cooled to liquid helium temperature within
A heat insulating layer for accommodating a container for accommodating the liquid helium;
Housing and a cryogenic thermal conductivity that can hold the sample at the tip
Holding member having a high heat capacity and a small heat capacity, and an upper surface portion of the housing
And a predetermined sequence.
The test specimen moved according to the
Transfer after pressing the material onto the top surface of the metal block
A moving mechanism and the moving mechanism provided on the upper surface of the housing.
Opening that can pass and opens corresponding to the passage of the moving mechanism
Thermal shutter mechanism consisting of a shutter part
Means for heating the inside of the heat shut-off shutter mechanism
And moving the position of the moving mechanism at least to the ascending position and the descending position.
Position detecting means for detecting the position of the moving mechanism;
Therefore, when the shutter is opened,
Means for sucking outside air inside the
A rotation mechanism for updating the contact surface of the block with the sample,
A predetermined sequence operation corresponding to the detection signal of the position detection means
And a control device for performing the operation.
Freezing equipment .
【請求項2】前記移動機構に取り付けられた試料が前記
金属ブロックに押し付けれたとき、該試料周辺のヘリウ
ムガスを試料保持具に沿って流れるように吸引する手段
を備える請求項1記載の急速凍結装置
2. The method according to claim 1, wherein the sample attached to the moving mechanism is
When pressed against a metal block, helium around the sample
Means for sucking gas gas to flow along the sample holder
The quick freezing apparatus according to claim 1, further comprising:
【請求項3】前記移動機構が所定のシーケンスに従って
降下させられた後上昇位置に復帰したとき、前記移動機
構の直下の位置に移動させられる試料回収手段を備え、
前記移動機構は前記試料回収手段が移動機構の直下の位
置に移動させられた後、保持している前記保持具を落下
させるようにシーケンス制御される請求項1記載の急速
凍結装置
3. The moving mechanism according to a predetermined sequence.
When returning to the raised position after being lowered, the mobile device
Equipped with a sample collection means that can be moved to a position directly below the structure,
The moving mechanism is such that the sample collection means is located immediately below the moving mechanism.
After being moved to the
2. The rapid of claim 1 wherein the sequence is controlled to
Freezing equipment .
【請求項4】前記金属ブロックは前記移動機構が所定の
シーケンスに従って降下させられた後上昇位置に復帰し
たとき所定の角度回転させられるようにシーケンス制御
され る請求項1記載の急速凍結装置
4. The apparatus according to claim 1, wherein the moving mechanism has a predetermined position.
After descending according to the sequence, return to the ascending position
Sequence control so that the camera can be rotated by a specified angle when
Quick freezing apparatus is Ru claim 1.
【請求項5】前記金属ブロックに試料が押し付けられる
前に前記試料に所定の光を与える光照射装置を備え、光
照射は前記移動機構が所定のシーケンスに従って降下さ
せられる過程で行われる請求項1記載の急速凍結装置
5. A sample is pressed against said metal block.
A light irradiating device for giving predetermined light to the sample before,
The irradiation is lowered by the moving mechanism according to a predetermined sequence.
2. The quick freezing apparatus according to claim 1, wherein the quick freezing apparatus is performed in the step of performing the freezing .
【請求項6】前記窒素容器の上面部が前記筐体上面部に
開口し該窒素容器内の液体窒素に金属ブロックを予冷す
るためのベース冷却ブロックが浸漬されている請求項1
記載の急速凍結装置
6. An upper surface of the nitrogen container is provided on an upper surface of the housing.
Open and pre-cool the metal block to liquid nitrogen in the nitrogen container
2. A base cooling block for immersion is provided.
The rapid freezing device as described .
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