JP5753861B2 - 電子顕微鏡グリッドおよび他の材料を担持するためのデバイス - Google Patents

Description

本発明は概して、電子顕微鏡グリッド上に支持された電子顕微鏡法用に、試料を取り扱い、調製し、加工し、記録保存するために使用される装置を対象とする。本発明は、科学機器および他の物品で使用される開口部を含む、類似のサイズおよび形状の物品を担持するための、さらなる用途を有する。

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１０年３月８日に出願され、より早くに出願した仮特許出願第６１／３１１，７０２号の優先権を主張し、その開示は、全てここに引用することにより本明細書に組み込まれる。

透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）は、スライドガラスが光学顕微鏡で使用されるのと同じ程度、電子顕微鏡での撮像中に試料を支持するために、ＴＥＭグリッドを使用する。概して「グリッド」とのみ称されるＴＥＭグリッドはまた、他の用途でも時折使用される。標準的なＴＥＭグリッドは、細目スクリーン様の材料から成る、直径３．０５ｍｍのディスクであり、非常に薄く、通常３０μｍから１００μｍの厚さである。最も一般的には、グリッドは、限定するものではないが、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、またはＮｉＣｒ合金から作られるが、また他の金属から作られる場合もあり、もしくは幾つかの用途では、高分子、セラミック（例えば、シリコン）であるか、または熱分解カーボン等の特別な材料、あるいはなおも他の材料から成る事が出来る。特別なグリッド材料のうちの幾つかは、熱分解カーボンでは厚さ約２００μｍ等、より厚くなる可能性がある。

グリッドが非常に薄く、スクリーンが非常に目の粗いメッシュである必要性から、試料が撮像されるのが隙間を介してであるため、ＴＥＭグリッドは極度に脆く容易に損傷する。それらの小さなサイズによって、グリッドはもし落としたり置き場所を誤ると、非常に容易に失われる。また、それらの非常に小さなサイズから、個々のグリッドに取り付けられる試料を識別するために、グリッドに印またはラベルを付けるのは、概して不可能である。それ故、グリッド、およびそれが担持する試料の識別は、グリッドが適切にラベルを付けた場所または容器の中にあるということに依存している。グリッドが生検等の臨床の患者、または重要な研究材料からの試料を含有する際に、適切な識別は必須である。試料を伴うグリッドの調製には、しばしば作業に数日かかる可能性があり、故に紛失または識別間違いは、時間および労力の点において非常に高くつく。

数々のタイプの保存容器が、グリッドを保存するために使用される。また同様に、グリッド上の試料を処理するために使用されるデバイスがたくさんある。特に１つより多いグリッドを一度に担持するように意図される、保存デバイスおよび多くの処理デバイスの両方が、個々のグリッドに指標付きの位置を提供する。保存用のグリッドを配置するための、複数の指標付きの場所を有するデバイスは、グリッドボックスと呼ばれる。一般的にグリッドの加工は、特定の生物学的、構造的、または化学的特徴の検出および局在確認を可能にするように、化学染色または分子標識を含む。生物試料については、特に、染色および他の化学物質の多くの溶液が、限定するものではないが、水等の液体の中でグリッドに適用される。代替的に、幾つかの過程では、通常は非生物試料に対して、染色または処理が蒸気として適用される事が出来る。なおも他の過程では、イオン化した材料によって等の処理が、部分的真空で発生する可能性がある。

多くの臨床または研究ラボにおいて、一度に１０、２０、３０個以上のグリッドを加工する必要があることは一般的である。故に、同時に加工を行うことができるデバイスが望ましい。染色剤のうちの多くに毒性があり、および／または高価であるため、これらの試薬の消費を最小化することもまた望ましい。

全ての保存および加工デバイスが、識別された指標付きの場所で、グリッドを担持し保持する手段を必要とする。保存および加工の両方に対して、現在使用されているグリッドを担持するデバイスおよび方法がたくさんある。現在または従来のデバイス全てにおいて、グリッドは、保存デバイスから１つまたは複数の加工デバイスへ移動され、その後保存デバイスへ戻されなくてはならない。加えて、現在または従来のデバイスでは、グリッドはまた、保存デバイスから除去され、撮像のため電子顕微鏡の中へ配置しなくてはならない。デバイスを担持する従来のグリッドの主要タイプを、以下に一覧で示す。また、これらのデバイスの主な制約も、手短に述べている。
１．ここで図１および２を参照すると、保存または加工のためにグリッド１を担持するように構成され、スロットの中でグリッドを捕捉する、伝統的な従来技術のグリッドホルダ１００が示されている。グリッドホルダ１００に類似する従来のグリッドホルダは、単一のスロットまたは複数のスロットを含むように構成される場合があり、各スロットは、単一のグリッドを受容するように構成される。グリッドは、従来、一側面を除く全てで密閉される。グリッドは、従来、図１および２に示す通り、スロット２内で緩やかに担持される。最も一般的には、スロットは、図１に示す通り、試料への起こり得る損傷を避けるために、スロットの壁とグリッド面の接触を最小化する、上部から見てダイアモンドまたは台形の形状を有する。スロットは従来、図２に示す通り、側面から見た時、長方形の形状である。グリッドを捕捉するために、スロットの上部は、きっちり閉まるスライド式または回転式の蓋で閉められる事が出来る。グリッドを受容するために複数のスロットを有するデバイスでは、蓋は、数個のグリッドスロットのみがいかなる時でも開いており、全体のホルダは開かないように設計される事が出来る。このような蓋は、図１および２には示されていない。
ａ．グリッド保存に使用される大部分のグリッドボックスは、スライド式または回式の蓋で開けられる。これらがグリッドを利用するために開くと、時に緩やかに担持されたグリッドが飛び出す。これは、静電荷の引力または反発によって、あるいは単に最小限の機械的振動またはユーザによる接触によって、発生する可能性がある。時々、１つより多いグリッドが飛び出す場合があり、その後これらのグリッドは混同され、そのため識別が明確でなくなる。グリッドボックスが閉まっている時でさえも、グリッドがあまりに薄いため、時にそれらのスロットから滑り出ることがあり、その後グリッドがすぐ近くのスロットの中に落下する事が出来る。したがって、再びグリッドの識別が明確でなくなる。特にこれは、日常的な輸送の際等、グリッドボックスにぶつかった時に発生するか、またはグリッドボックスの蓋へのグリッドの静電荷の引力によって発生する可能性がある。
ｂ．時々、従来のグリッドホルダまたは類似する構成のグリッド加工ホルダが、グリッドを染色または加工するために使用される事が出来る。グリッドが染色されるか、そうでなければ、概して液体、あるいは時に気体または蒸気によって、このようなデバイス内で加工される時、流れがフロースルー循環の不足によって制限されるため、染色または他の処理剤は、グリッドへの循環が限定される。したがって、染色または他の処理がしばしば不均等となる。
２．幾つかのデバイスは、エラストマー重合体のクランプでグリッドを留める。これらは通常、染色溶液中での浸漬を可能にするように、グリッドを担持するのに使用される。通常これらは、シリコンゴム、ポリウレタン、または可塑化ポリ塩化ビニル等の、エラストマー材料の中へ切り込む、単なる細いスリットである。その後グリッドは、締め付け作用によってグリッドをその縁で担持するために、部分的に挿入される。これは図には示されていない。
ａ．エラストマーの締め付け作用は摩滅する可能性があり、いつもそれほど確実であるとは限らない。一般的に試料調製で使用される、溶媒および酸化剤による化学的処理によってもまた、エラストマー材料を破壊する可能性があり、故にこれらのデバイスもまた、張力を失いそこからグリッドを放出する可能性がある。
ｂ．多くの設計では、偶然グリッドのより中央部分上に留め、故に中心領域に設置される試料を損傷させるのは容易である。
３．鉗子は一般的に、好ましくはグリッドの縁上へ留めることによって、グリッドを一時的に担持するのに使用される。このような鉗子による手渡しは、加工のために１つの溶液から別の溶液へグリッドを動かすために使用される。一般的な手順は、ユーザが疎水性材料上に染色溶液の液滴を配置し（液滴が数珠つなぎになるように）、その後液滴から液滴へグリッドを移動させる。
ａ．鉗子で複数のグリッドを取り扱うのは困難である。実際は、液滴による染色（または類似の手順）で、一度に１ダース以上のグリッドを加工する必要があるのが一般的である。このような取り扱いには、完璧とは言えない視力および／または協調を伴う人には特に、実質的な実践が必要とされ、非常に退屈である。結果的に、混同および損傷はいつも心配の種であり、しばしば問題となる。
４．幾つかのデバイスでは磁石ホルダが使用され、グリッドは磁力で定位置に担持される。
ａ．これらのデバイスは、ＮｉＣｒ合金から作られたもの等、常磁性グリッドを伴う使用に限定される。しかしながら、これは、銅および多くの他の非磁性グリッド材料から作られた、使用中の最も一般的なグリッドを除外しており、それによってこのようなデバイスの広範な有用性を限定する。
ｂ．通常磁石ホルダは、グリッドの１つの全体側面または面、あるいは１つの側面または面の大部分と接触するように設計される。したがって、グリッドがホルダ上に間違った配向で配置された場合、試料が損傷を受ける事が出来る。試料が超薄で、しばしば肉眼では見ることができないため、どの側面に試料が担持されているのかを知るのがしばしば困難である。
５．幾つかのデバイスでは、グリッドを担持するために接着剤が使用される。１つのこのようなデバイスで、グリッドは、加工のため液体中に挿入される棒上に張り付けられる。
ａ．実際には、接着剤には限定された使用可能期間がある。
ｂ．接着剤は、溶媒および酸化剤等の、加工化学物質によって影響を受ける場合があり、接着剤が使用中に機能しなくなる可能性がある。
ｃ．接着剤でコーティングされたデバイス基板から除去する時、非標準の特に厚くより強靭なグリッドが、グリッドの屈曲を防止するために推奨されている。これによって、使用してもよいグリッドのタイプが限定される。さらに、このような厚いグリッドは、断層撮影等、幾つかの用途には望ましくない。
６．グリッドは、電子顕微鏡、および真空機器のような種々の他の機器等の、デバイスにおける座ぐり穴の中へ挿入後、円形クランプまたは保持リングによって担持される。
ａ．これらタイプのホルダは非常に確実であり、撮像のためにグリッドを平坦に担持するように設計される事が出来る。しかしながら、このようなグリッドを担持するデバイスは通常、高品質の金属合金から機械加工され、生成するために複雑な製造が必要とされる。したがって、これらは保存容器でおよび多くの加工デバイスで使用するには高価すぎる。これらは概して、電子顕微鏡、および真空を必要とする試料を調製するために使用される、幾つかのデバイスでのみ使用される。

本開示は、全ての現ホルダと異なってグリッドを保持する、新しいタイプの「スロット」に関する。本発明では、スロットは、グリッドの縁がスロットの中へ割り込むように形作られる。このように、グリッドはしっかりと担持され、保持用のカバーは必要ない。グリッドは、試料が染色および他の処理のために、完全にアクセス可能である間に損傷しないように、縁および其の近傍の非試料含有領域によって担持されるのみである。これによって、この新しいタイプのスロットを、保存および処理のために、または顕微鏡撮像のために、グリッドを保持するように使用することが可能になる。新しいグリッドスロットの形状はまた、これらが大量に生成されてもよいように、射出成形を含む製造過程を受け入れられる。最後に、＊スロットが保持および加工、ならびに顕微鏡撮像にまで使用される事が出来るため、ひとたびグリッドがそのようなスロットの中に挿入されると、グリッドが挿入され、全ての加工および記録保存ステップ、ならびに撮像ステップ中までも残る、デバイスを生成することが可能であり、したがって、取扱い、および紛失または損傷、あるいは混同の可能性が最小となる。

説明の一部に組み込まれ、かつ構成する添付の図面は、本発明の幾つかの側面を示し、説明と共に本発明の原理を説明する働きをする。図面の簡単な説明は以下の通りである。
従来技術のグリッドホルダの上面図である。 図１の従来技術のグリッドホルダの側断面図である。 本開示に従うグリッドホルダの上面図である。 図３のグリッドホルダの側断面図である。 本開示に従うグリッドホルダの第１の代替の実施形態の上面図である。 図５のグリッドホルダの側断面図である。 本開示に従う、複数のグリッド用のグリッドホルダの上面図である。 本開示に従う、複数のグリッド用のグリッドホルダの第２の実施形態の上面図である。 図８のグリッドホルダの側断面図である。 本開示に従う、複数のグリッド用のグリッドホルダの第３の実施形態の上面図である。 図１０のグリッドホルダの側断面図である。 観察または分析用の調製の際に、液浴または蒸気浴の中で担持されるグリッドを浸漬するために使用される、図１０のグリッドホルダの図である。 本開示に従うグリッドを担持するピペットチューブの上面図である。 図１３のグリッドを担持するピペットチューブの側断面図である。 図１３に対して９０度回転させた、図１３のグリッドを担持するピペットチューブの第２の上面図である。 図１５のグリッドを担持するピペットチューブの第２の側断面図である。 図１３のグリッドを担持するピペットチューブの中に挿入される、グリッドの写真である。 チューブ内に挿入されたグリッドを伴う、図１７のグリッドを担持するピペットチューブの写真である。観察の角度およびチューブの形状のレンズ効果は、丸いグリッドを楕円形に見せるように結合する事が出来ることに留意すること。 図７のグリッドホルダに類似する、本開示に従うグリッドホルダのさらなる代替の実施形態の上面図であり、グリッドホルダは、部分的スロットがグリッドを受容するように形成される、一対の正対する壁から成る。 図１０および１１のグリッドホルダに類似する、本開示に従うグリッドホルダのさらなる代替の実施形態の断面側面図であり、グリッドホルダは、担持されるグリッドのサイズより少ない厚さを伴う本体を有する。 本開示に従う、グリッドを担持するカプセルの斜視図である。 図２１のグリッドを担持するカプセルの側面図である。 図２１のグリッドを担持するカプセルの側断面図である。 図２１のグリッドを担持するカプセルの上面図である。 図２１のグリッドを担持するカプセルの下部斜視断面図である。 ホルダの中に搭載される種々の段階のＦＩＢグリッドを伴う、本開示に従うグリッドホルダの斜視図である。 図２６の一部分のグリッドホルダのより接近した斜視断面図である。 ホルダの中に搭載されたＦＩＢグリッド、およびその側面上に横たわるグリッドホルダを伴う、図２６のグリッドホルダの斜視図である。 本開示に従うＦＩＢグリッドホルダの第２の実施形態の斜視図であり、試料挿入ロッドを示す。 試料挿入ロッドなしの、図２９のＦＩＢグリッドホルダのより接近した斜視断面図である。

本発明は、全ての現ホルダと異なってグリッドを保持する、新しいタイプの「スロット」を使用する。

図１および２は、グリッドを担持するための従来の手法を図示し、本開示においては前に記載している。

本開示に従い、グリッドを担持するデバイス２００が図３および４に示される。グリッドホルダ２００は、グリッド１が１つの軸の中に割り込まれ、僅かに屈曲させられる事が出来るような、形状および寸法である事が出来る、少なくとも１つのスロット４を含む。図３を参照。グリッド１はＴＥＭグリッドとして示されるが、顕微分析のために試料を担持するように使用される、他のいかなる好適または類似のデバイスでもある事が出来る。代替的に、それはこのようなホルダを必要とする、開口部または他の薄いディスクである事が出来る。グリッド１は図解のみであり、本開示をＴＥＭグリッド関連のみに限定することを意図するものではない。この形状、およびグリッド１をスロット４内に嵌合させるように強制的に屈曲させることで、グリッドの本来のバネ張力および／またはホルダの張力のうちの１つによって、グリッドを堅く部分的に担持する。加えて、図４に示す通り、スロット４はまた、幅が先細となる可能性があり、上部または入口端は、正対する側面上に傾斜したまたは角のある縁５を伴う、より狭い底部端より幅広である。グリッドが挿入されるのが遠ければ遠いほど、グリッド上に配置される湾曲はより大きくなり、故にグリッドはよりしっかりと担持される。異なる剛性または堅さ、あるいは厚さのグリッドは、ホルダの中の異なる深さへグリッドを挿入することによって収容される。同様に、異なる直径のグリッドもまた収容され、また同様に、ＦＩＢ用に使用されるようなタブおよび半グリッドを伴うグリッドも、試料をつり出す。

図５および６は、角のある側壁７を伴う、スロット６の底部３０２の方に向かって先細になる、台形スロット６を伴う、グリッドホルダ３００の第２の実施形態を図示する。グリッド１は、図５に示す通りに偏向されるグリッド１を伴う縁に沿って、堅くスロット６内に担持される一方、グリッドの縁のみが、スロット６の内壁のいかなる部分とも有意に接触している。

スロットはグリッドを確実に担持し、しかしまた、大部分のグリッドホルダによって標準的な実践であるような、鉗子でのグリッドの敏速な除去を可能にする。

グリッド１は、グリッドホルダ２００および３００内で、側壁５および７にそれぞれ隣接する縁１０６上と、ならびに図３および５に示す通り、縁付近のグリッド１の背面または面１０２の一部分上とでのみ担持され、グリッドは試料側面または面１０４上には触れない。この好ましい配設において、試料側面１０４は、グリッド１の偏向によって外向きに弓なりであり、スロット４または６のいずれか一方の内壁のうちのいずれとの接触からも離れて担持される。したがって、試料側面１０４は、両面上で培地へのアクセスに対して自由である。グリッドが「間違った」方向に挿入され、その結果、試料面が内壁グリッドホルダ２００または３００に向かって弓なりになった場合、グリッドホルダの内壁は、縁１０６の非常に近くで、グリッド１の試料面１０４の非常に小さい一部分に触れるのみであろうため、これによって害は発生せず、故に、グリッドの中心領域にある試料は、縁からは離れており触れられないであろう。

グリッド上に分け与えられる屈曲は非常に僅かで、通常または従来、試料グリッドの正常な鉗子の取り扱いで発生するより、通常はかなり少ない。したがって、グリッドまたはグリッドに取り付けられた試料への損傷はないであろう。屈曲の程度もまた、ユーザの制御下である。堅いグリッドでは、ほとんど屈曲は発生しないか、またはグリッドが単に定位置に割り込む事が出来るか、あるいはグリッドの屈曲の代わりに、グリッドホルダそれ自体が屈曲するか、曲がる。

図７に示す通り、代替のグリッドホルダ４００は、１つまたは複数のグリッド１を、各グリッドを完全に取り巻くまたは取り囲む、より大きな隙間４０２内に形成される、スロット８内で担持するように構成される事が出来る。これにより、流体または他の試薬を各グリッドへ送達するのを促進し、また数個のグリッドを担持するのに必要とされる材料の量を減少させる。

ここで図８および９を参照すると、グリッドホルダ５００は、先細の側壁５０７を有する、多くの個々のスロット５０６と共に構成される事が出来る。グリッドホルダ５００は、グリッドが互いに極めて接近する状態になることなく、保存のためにグリッド１を隔離し担持するように、または複数のグリッドを単一のグリッドホルダの中に保存するのを可能にするように、保存デバイスとして使用される事が出来る。各グリッドを受け入れるスロットは、指標、あるいはある他の指標付けまたは識別手法で印を付けられる事が出来る（図には示さず）。図３および４に示すスロットタイプは、代替的に、グリッドホルダ５００として図示されるような、グリッドホルダ用に使用される事が出来る。グリッドホルダ５００はまた、そのスロット内のグリッドの識別を可能にするように、各スロットに隣接する指標５０８を含む場合もある。

本開示に従うグリッドホルダ５１０のさらなる代替の実施形態が、単一グリッド１を保持するために各々構成される、複数のスロット５１２を伴い、図１０から１２に図示される。各グリッドを受け入れるスロットは、スロットおよび／またはスロット内のグリッドの識別を可能にするように、印または指標が付けられ、図１０では指標５０８として示される。スロット５１２は、上部５１６および底部５１９の両方から開くように構成される場合があり、したがって、加工化学物質による、グリッドおよびグリッドに取り付けられた試料への良好なアクセスが可能となる。グリッド１がスロット５１２内に担持されると、グリッドホルダ５１０は、グリッドおよびグリッドに取り付けられたいかなる試料も全て、処理または加工することが可能となるように、液浴または蒸気浴５１４内に浸漬され得る。図３および４に示すスロットタイプは、代替的に、グリッドホルダ５１０として図示されるような、グリッドホルダ用に使用される事が出来る。代替的に、図７に示すスロットタイプはまた、グリッドホルダ５１０として図示されるような、グリッドホルダ用に使用される。

グリッドホルダおよび／または種々の担持スロットは、重合体、金属、またはセラミックを含む、いかなる望ましい材料でも作られる事が出来る。グリッドを握るためのエラストマーも、接着剤も必要ない。したがって、化学的耐性のある材料を容易に使用することができる。

この新しいタイプの担持スロットは、射出成形によって、容易に大量および高品質に製造することができる。スロットは、大量生産の容易さおよび優れた耐化学性のため、ポリプロピレンまたはポリエチレンを含む、射出成形された重合体から作られる事が出来る。エラストマーではないものの、それにもかかわらず、これらの材料は、グリッドをよりよく定位置に担持するように、グリッド上にある圧力をかけることができる。したがって、グリッドが張力を提供するのではなく、スロットがグリッドを担持するように、張力のいくらかを提供する。スロットは、限定するものではないが、フッ素重合体、他の熱可塑性重合体、熱硬化性重合体、金属、射出成型された金属、およびセラミックを含む、多くの他の材料から成ることができる。他の類似の材料が、本開示に従い、グリッドホルダを形成または構築するように使用される場合があり、グリッドホルダが作られてもよい、特定の材料を限定することを意図するものではない。

図１３から１６は、本開示に従う、グリッドを担持するマイクロピペット（ＧＨＭＰ）デバイス５０を図示する。ＧＨＭＰ５０は、上部の開いた本体５２を含み、その内部に、本明細書に記載する通りグリッドを保持するように構成される、２つのスロット８が設置される。他の図解では、スロットが基本的に隣り合っていると示してきたものの、本開示をスロットのそのような配設に限定することを意図するものではないことに留意すること。図１３から１６に図示する通り、ＧＨＭＰ５０のスロット８は、相互から垂直方向にずれている。

図１７および１８は、グリッドを位置付けるための一般的な手順であろう、鉗子を使用してＧＨＭＰ５０に類似するデバイスの中に、グリッドを配置するユーザを図示する。

図１９は、本開示に従うグリッドホルダ４５０を図示する。グリッドホルダ４５０は、複数の対応する陥凹４５４が形成される事が出来る、一対の正対する側壁４５２から成る。陥凹４５４のそれぞれの対応する対は、グリッドを受容するスロット４５６を画定する事が出来る。各スロット４５６の中へ、グリッド１が、本明細書に記載の通り配置される事が出来る。主にグリッドホルダ４５０をグリッドホルダ４００から区別するものは、グリッドホルダ４５０は、壁の適切な間隔を可能にするように、正対する壁４５２をいかなる好適な表面にも載置することである。スロットがひとまとめに、またはより大きなグリッドホルダの不可欠な部分として形成されることは必要ではないが、むしろ、グリッドホルダは、いかなる適切な載置表面上にも形成され位置付けられてもよく、グリッド試料は固定することが望ましい。グリッドホルダ４５０は、本明細書ではＴＥＭグリッドを伴って示されるものの、グリッドホルダ４５０はまた、図２６から３０に関して以下に記載する通り、ＦＩＧＢ＞グリッドを伴う使用にも適応する事が出来ると予想される。

図２０は、グリッド１を受容するためにその中に形成される、スロット５２２を伴うグリッドホルダ５２０を図示する。グリッドホルダ５２０は、グリッドホルダ５１０に類似しており、主な違いは、グリッドホルダ５２０は、グリッドホルダ５２０の本体５２４が、担持されているグリッドの直径ほどは厚くならないように構成されることである。グリッドホルダの厚さは、グリッドをスロットの中に挿入する平面に沿って、グリッドの直径またはサイズと比較される。したがって、スロット５２２内のグリッド１は、スロット５２２外側の本体５２４より上または下のいずれか一方に延在する事が出来るか、あるいはグリッド１は、本体の上および下の両方に延在する事が出来る。

図２１から２５は、本開示に従う、一続きのグリッドを担持するカプセル６００を示す。カプセル６００は、キャップ６０２を有する場合があり、開放位置で示されている。キャップ６０２は、ユーザが開閉のためにキャップを握る場所を提供する、拡張されたへり６０４を有する事が出来る。キャップが閉まっている時、へりの上部は、より良い指または親指の握りを提供するようにザラザラした質感を有する事が出来る。キャップ６０２は、閉まっている時、カプセルの中に延在する、つまみ６０６を含む事が出来る。キャップは、可撓性のある「リビング」ヒンジ６０８で、カプセル６００に接続される事が出来る。キャップ６０２およびヒンジ６０８が原因のカプセル６００の非対称により、各グリッドスロットを他と識別することを可能にする特徴が提供され、このようにして、どのグリッドスロットがどれであるかの指標を提供する。グリッドスロットはまた、ヒンジ６０８上に配置されたマーキングによって（マーキングは図示せず）、またはカプセル６００上の他のどこかに配置されたマーキングによって、指標付けされる事が出来る。

図２２はまた、流体をカプセルの中に引き込むか、または放出させるための、底部６１０のオリフィスを示す。カプセル６１２のほぼ上半分は、置換ピペット装置に接続するように、内部テーパおよび寸法を有する事が出来る（斜視断面図２３にも図示）。カプセルのほぼ下半分は、第２のカプセル６００または従来のピペット先端（斜視断面図２３にも図示）への挿入を可能にするように、外部テーパおよび寸法６１４を有する事が出来る。

図２３は、閉鎖位置のキャップ６０２を伴う、グリッドを担持するカプセル６００を図示する。つまみ６０６は、グリッド１がそれらのスロットから滑るのを防止するよう、グリッドスロット６１６の上部にあるように、カプセルの中深くに延在する。スロット６１６は、流体の十分な排水を提供するように、オリフィス６１０の奥まで延在する。

図２４は、グリッドを担持するカプセル６００の上面図を示す。２つのグリッド１が、スロット６１６の中へ挿入されて示される。オリフィス６１０はカプセルの底部にあり、ヒンジ６０８の一部分は、カプセル６００の主要本体に接続して示される。カプセル６００はまた、敏速および確実にスロットまたはスロット内のグリッドの識別を確保するように、カプセル内のスロットに対応するカプセル上に、指標６１８を含む事が出来る。

注意‐グリッドは、縁、および縁の非常に近くのグリッドの面の小さな一部によってのみ、担持される。また、両グリッドの両面上に、大きく開いた流体のアクセスがあることに留意すること。図２１から２５に示すグリッドスロットは、図１３から１６のデバイス５０のグリッドスロットとは異なることに留意すること。しかし、図２１から２５、および図１３から１６の両方のグリッドスロットは、それら両方が縁からのグリッドおよび縁の非常に近くのグリッドを担持し、両グリッドの両面への大きく開かれた流体のアクセスを提供する点で、グリッドを担持する特徴を共有している。

図２５は、グリッドを担持するカプセル６００のより低い部分の断面図である。単一グリッド１は、グリッド１の縁を遮蔽するかまたは隠す、スロット６１６のうちの１つに挿入される。スロット６１６は、グリッド１が挿入されるのが遠くであればあるほど、さらに定位置に割り込まれるように、上部から底部へ先細になる。排水オリフィス６１０の内部が示される。

注意‐図２１から２５および図１３から１６は、２つのグリッドを担持するカプセルを示すものの、本発明は、２つのグリッドを担持するカプセルに限定されない。カプセルは、１つのグリッドのみ、あるいは３つのグリッド、または３つより多いグリッドを担持するように形成される事が出来る。

グリッドを担持する発明の別の用途は、撮像用に試料を調製するのに使用され、操作過程の間グリッドを担持し、その後続く撮像および保存中にグリッドをホルダに保持するための専門ホルダである。これらのホルダは、通常は集束イオンビーム（ＦＩＢ）ミルの試料調製器具使用を利用する、試料調製過程用に意図され、材料のために、科学、マイクロエレクトロニクス、およびナノテクノロジー試料を調製するために、ならびにそれほどではないにせよ生命科学試料の調製のために一般的に使用される。ＦＩＢ試料調製過程で、ＴＥＭまたは他の顕微分析用の小さな試料は、通常、試料の選択領域を圧延する集束イオンビームと、物体を動かす顕微操作ツールと、全てを走査型電子顕微鏡の真空チャンバ内に備えるＦＩＢ機器を使用して、より大きなバルク材料から除去される。このように調製された小さな試料は、通常、少なくとも一次元において、およびしばしば二次元またはさらに三次元において１〜２ミクロンより小さくなる。その後、ＦＩＢで調製された試料は、大抵ＦＩＢグリッドと呼ばれる、特別なＴＥＭグリッド上に載置される。ひとたびＦＩＢグリッド上に載置されると、試料はさらに、ＴＥＭまたは類似の顕微鏡、あるいは時にはＳＥＭ、もしくは時には他の顕微鏡または分析機器での撮像の前に、操作または加工される事が出来る。ＦＩＢグリッドは、大抵、従来のグリッドの同一の３．０５ｍｍ直径であるが、従来のグリッドの３６０度完全円形ディスクの約２／３のみを備えるため、従来のＴＥＭグリッドよりさらに脆い。したがって、ＦＩＢグリッドは、従来のグリッドよりも、担持し留めるために利用可能な部分が少ないため、扱うのがさらにより困難である。

本開示は、全てでないとしても、大部分の試料調製過程、試料の撮像、および試料の保存中、ＦＩＢグリッドを担持する装置を提供するために、しっかりとグリッドを担持する技術を提供する。したがって、本開示に従い固定される時、脆いＦＩＢグリッドは、ほとんど個別の扱いを必要とせず、したがって、損傷の可能性、またはＦＩＢグリッドが非常に小さいことによる紛失の可能性が、著しく減少する。現行の開示では、ＦＩＢグリッドは、使用の前にホルダの中に搭載される。その後ＦＩＢグリッドを伴うホルダが、ＦＩＢ機器の中に挿入されるであろう。それから試料が調製され、ＦＩＢグリッド上へ載置され、さらに必要に応じて加工されるであろう。次いでＦＩＢグリッドおよび試料を伴うグリッドホルダは、いずれのさらなる加工および保存のために、ＦＩＢから除去されるであろう。その後ＦＩＢグリッドおよび試料を伴うグリッドホルダは、全体の装置を、透過型電子顕微鏡、あるいは他の分析機器または顕微鏡、もしくは別の調製装置またはさらなる試料操作または加工のための機器の中に挿入することを可能にする、第２のホルダ上へ載置される。

図２６は、３つのＦＩＢグリッド７０２を担持することを目的とする、ＦＩＢグリッド担持装置７００の斜景図である。１つのＦＩＢグリッド７０２は、グリッド担持スロット７０６の中に完全に挿入されて示される一方、２つの他のＦＩＢグリッド７０２は、スロット７０６より上部に示される。３つのグリッドを担持することを可能にする構成が示される一方、本開示に従うＦＩＢグリッド用のグリッドホルダは、他の数のグリッドを担持するバージョンで作られる事が出来る。各グリッドを受け入れるスロットは、いかなる数の標準または受け入れられたマーキング法によって、グリッドまたはスロットの識別のために、印または指標を付けられる（図には示さず）。示されているグリッド７０２は、集束イオンビーム機器を使用してマイクロマシン加工される、試料７０４を支持するために通常使用される、いわゆるＦＩＢまたは集束イオンビームグリッドである。グリッド担持スロット７０６は、スロットがグリッドの直径より短くてもよい場合を除き、上に図で示す通り、楔に合う形状から成る事が出来る。図２６はＦＩＢグリッドを担持する装置を示すものの、他のタイプのグリッドもまた、担持される事が出来る。図２６はまた、それらのスロット内のグリッドを識別することができるように、グリッドホルダ７００が種々のスロットに対応する指標７０１を含む事が出来ることも示す。

図２７は、ＦＩＢグリッドホルダ７００の断面斜景図であり、グリッドスロット７０６の断面を示す。ＦＩＢグリッド７０２を取り囲む領域７０８は、操作ツールおよび顕微鏡撮像用に、グリッド７０２および試料７０４へのアクセスを最大化するために、グリッドの中央軸から離れて角を成す事が出来る。

図２８は、グリッドスロット７０６の中に載置された、３つのＦＩＢグリッド７０２を伴うグリッドホルダ７００の斜景図であり、グリッドホルダは直立配向である。グリッドホルダのこの直立配向は、グリッドを挿入するためと、グリッドを除去する場合（装置からグリッドを除去することが望ましい場合）、好適な密封容器内に、装置アセンブリに加えて全体のグリッドを保存するためとに使用される場合があり、試料７０４をグリッド７０２上に載置し、そうでなければ集束イオンビーム装置の中で試料を操作する間、または他の操作を行う間、あるいは走査型電子顕微鏡または他の機器で撮像するために、グリッドを担持するのに特に有用である。

図２９は、グリッドスロット７０６の中に載置された、３つのＦＩＢグリッド７０２を伴うグリッドホルダ７００の斜景図であり、グリッドホルダは横配向である。グリッドホルダのこの横配向は、透過型電子顕微鏡での撮像のためにグリッドを担持するのに有用である事が出来る。グリッドホルダ７００は、的確に装備された試料挿入ロッド７０８上に載置される場合があり、透過型電子顕微鏡画像を得ることができるよう、ロッドの中の１つ以上の穴７１０の上に試料を整列させるように、試料挿入ロッドの軸に沿って往復する事が出来る。

図３０は、グリッドホルダ７００の断面斜景図であり、透過型電子顕微鏡の中での撮像のために、横に配向されている。ＦＩＢグリッド７０２は、ＦＩＢグリッド上に載置された試料７０４を伴う断面で示される。グリッド７０２を取り囲む領域７１０は、試料７０４の中央軸から離れて角を成す事が出来る。これにより、試料７０４の顕微鏡撮像のために、さらにより大きな画角７１２が提供される。

［本開示の用途］
本開示のグリッドホルダは、保存および／または加工のためにグリッドを担持するように、あるいは電子顕微鏡分析中にグリッドを担持するように、もしくは以下に記載の通り、幾つかの他の目的のために、多くの異なるタイプおよび構成のデバイスで使用される事が出来る。
１．スロット形状は、図８および９に示す通り、グリッドホルダ５００等、グリッドボックスおよび記録保存ホルダにて使用することができる。グリッドはスロット内で自由に動き回ることができないため、このようなグリッドボックスが開いている時、およびこのようなグリッドボックスが閉まっている時でさえ、グリッドがスロットから落下する機会はほとんどない。図のボックス上にカバーは描かれていないが、カバーは追加的保護を提供し、清浄度を維持するのに望ましい事が出来る。
２．このスロット設計は、Ｇｏｏｄｍａｎ ＳＬ，１９８１，Ａ Ｐｉｐｅｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｓｔａｉｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｇｒｉｄｓ．Ｊ．Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：１２３，３２９−３３１に記載されるような、線形チューブホルダ等、複数のグリッドを担持するデバイスで使用される事が出来る。このようなスロットはまた、グリッドを伴うグリッドホルダを、加工流体、気体、または他の環境の中に浸漬することを可能にするように、ロッド、棒、カプセル、または他の構成の中に組み込むこともできる。図１０から１２を参照のこと。
３．敏速な加工、良好なフロースルーの試薬アクセス、および使用の容易さを可能にするグリッド加工デバイスについては、米国特許第７５４４９５３号でかなり詳細に述べられている。現開示のスロット設計は、本明細書に記載されるＧＨＭＰ等、これらの種類のデバイスに容易に組み込むことができる。これは、図１３から１８および図２１から２５に示される。
４．スロット形状は、顕微鏡の中で分析するためにグリッドを担持するのに使用することができる。ホルダスロットは金属から作ることができるため、これにより、強さ、剛性、および真空清浄度を提供する。
５．スロット形状は、プラズマ処理、および他の過程または処理を行うデバイスにおいて等、材料科学の試料調製において加工デバイス用のグリッドを担持するために使用することができる。これが必要な場合には、ホルダスロットは金属から作ることができるため、これにより、強さ、剛性、および真空清浄度を提供する。
６．スロット形状は、これらがしばしばグリッドに類似するため、開口部を担持するために使用することができる。多くの科学機器および幾つかの消費者デバイスで使用される開口部は、注意深く調製されたホルダを伴い、金属、セラミック、または他の材料の薄いシートから形成される。このような装置は、一般的に、光学および電子光学機器、デバイス、ならびに他の用途で使用される。これが必要な場合には、ホルダスロットは金属から作ることができるため、これにより、強さ、剛性、および真空清浄度を提供する。
７．スロット形状は、提供される特徴の組み合わせが有用または有利である、他のディスク形状品目を担持するために使用することができる。このような使用の例は、限定するものではないが、体の正対する面の一方または両方に実質的に接触または係合することなく、物体を保持することが望ましい場合の、楕円形状の物体、または正対する弓なりの側面で形作られる本当にいかなる物体をも含む事が出来る。このような物体は、限定するものではないが、めっきのために担持される品目、清浄液への露出にさらされる物体、ガスデポジション膜にさらされるレンズ、サンドブラストあるいは化学または機械エッチングのために担持されている照明器具用の円形または楕円形レンズ、輸送および／または保存のために固定されている脆い板、ならびに塗装、パウダーコーティング、真空処理、または他のタイプの表面蒸着技術のために担持されている産業部品を含む事が出来る。

［本開示に従うグリッドホルダの特徴］
本開示に従うグリッドホルダは、続く非限定一覧から選択される特徴のうち１つ以上を有する事が出来る。
１．スロットが大きく開いており、したがって、グリッドおよびグリッドに取り付けられた試料の、加工化学物質または他の処理への良好なアクセスを可能にする。
２．スロットは、例えば、限定するものではないが、図３から７に示すような、グリッドが１つ以上の軸の中に割り込まされ、僅かに屈曲させられるような、形状および寸法である。これにより、バネ張力によってグリッドを堅く部分的に担持する。加えて、スロットはまた、幅が先細となる可能性がある。グリッドが挿入されるのが遠くであればあるほど、グリッド上に配置することができる湾曲はより大きくなり、故にグリッドはよりしっかりと担持される。異なる剛性または堅さ、あるいは厚さのグリッドは、ホルダの中の異なる深さへグリッドを挿入することによって収容される。堅いグリッドは、グリッドの識別可能な屈曲なしに、定位置に割り込むことができる。
３．グリッドは、一実施形態では、縁および縁付近の背面上にのみ担持され、試料側面またはグリッドの面上で、かつグリッドの表側上のグリッドの縁に非常に近いのみのスロットの中では接触しない。したがって、グリッド側面または面の両方に、自由な培地のアクセスを提供する。
４．複数のグリッドは、各グリッドを完全に取り巻くまたは取り囲むスロットなしで担持される事が出来る。
５．グリッドスロットは、保存または他の目的のために、底部を閉じることができる。図３から６、８、および９を参照のこと。
６．グリッドスロットは、染色での加工または他の目的のために流れを通すことを可能にするように、例えば、限定するものではないが、図１０から１８および２１から２５に示すように、底部を開けることができる。
７．担持スロットは、重合体、金属、またはセラミックを含む、いかなる望ましい材料でも作られる事が出来る。グリッドを握るためのエラストマーも、接着剤も必要ない。したがって、化学的耐性のある材料を容易に使用することができる。
８．スロットは、大量生産の容易さおよび優れた耐化学性のために、ポリプロピレンまたはポリエチレン等、射出成形された重合体から作られる事が出来る。真のエラストマーではないものの、これらの材料は、グリッドをよりよく定位置に担持するように、グリッド上にある圧力をかけることができる。したがって、グリッドが張力を提供するのではなく、スロットがグリッドを担持するように、張力のいくらかを提供する。（スロットは、限定するものではないが、フッ素重合体、他の熱可塑性重合体、熱硬化性重合体、金属、射出成型された金属、およびセラミックを含む、多くの他の材料から成ることができる。）
９．この新しいタイプの担持スロットは、射出成形ならびに他の成形および鋳造過程によって、容易に大量および高品質で製造される。
１０．スロットは、電子顕微鏡グリッドを担持することができる。
１１．スロットは開口部を担持することができる。
１２．スロットは、金属板、箔、ディスク、および提供される特徴の組み合わせが有用または有利である、他のディスク形状品目を含む、類似の形状の多くの他の品目を担持することができる。
１３．グリッドまたはグリッド上の試料の化学エッチングが、カプセルと共に使用される（図２１から２４）。これらのカプセルは、フッ素化重合体または類似の材料から成る事が出来る。
１４．金属、射出成型金属、または他の導電性材料が、ＦＩＢタイプホルダに使用されるであろう（図２５から２８）。
１５．グリッドは、グリッドをホルダから除去しなくてもよいように、使用前、使用後の保存のため、ＦＩＢ加工中、他の試料加工中、および顕微分析中に、ＦＩＢタイプホルダ（図２６から３０）の中で担持することができる。
１６．グリッドホルダデバイスのいずれもが、冷却または加熱速度を増大するように、低熱量材料およびかなりの低質量から成る事が出来る。
１７．カプセルおよびボックスホルダ等のデバイスは、保存、清浄度、温度、湿度および他の環境状況への露出の減少のために、カバーを有する事が出来る。
１８．グリッドは、非常に僅かな屈曲、すなわち視覚的には全くわからない屈曲を有することによって、グリッドホルダの中で担持される場合があり、グリッドを定位置で担持するように、グリッドそれ自体またはグリッドホルダのいずれか一方、あるいは両方が共働して、視覚では認知できない変形によって定位置に簡単に割り込む。本明細書に示すグリッドの変形の程度は、説明のためのみであり、本開示がグリッドのこのような動的および／または可視の変形に限定されることを、示唆することは意図していない。
１９．グリッドは、縁先端から挟むだけで担持される事が出来る。スロットは、グリッド自体の直径または半径より短い可能性がある。

好ましい実施形態を参照しながら、本発明を記載したが、本発明は、上で記載した特定の実施形態に限定されることを意図していないことが理解されるべきである。したがって、当業者は発明の精神または意図から逸脱することなく、ある一定の代用、変更、修正、および省略がなされる事が出来ることを理解するであろうことが認識される。したがって、前述の説明は例示のみを意図し、本発明は、本発明の主題に対する全ての合理的な均等物を含むと捉えられるべきであり、続く請求項に記載の発明の範囲を限定するものではない。

Claims (11)

1. 試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクを保持するための装置であって、当該装置は、
   一つ又はそれ以上の試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクを保持できるような大きさの本体であって、当該本体には、その内部にスロットが形成され、当該スロットは前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクを受け止めるための斜面を含み、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクは縁と一対の対向する面とを有する平円板状であり、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクの前記一対の対抗する面のうちの一つの表面には試料を載せることができる、前記本体を備え、
   前記スロットは、当該スロットの開口上端から前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクを収容することができる大きさとされ、当該スロットは、当該スロットの上端から下端に向かって先細りになる前記斜面を有し、そのため前記スロットの前記下端は前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクよりも小さく、
   前記スロットは更に、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクの縁に沿って前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクと接触するように構成されており、それにより、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクの前記縁と、前記スロットの前記斜面と、が係合することにより、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクを固定することができ、
   前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクの前記対向する一対の面は、前記スロットに接触せず、
   前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクの本来のばね張力及び／又は前記装置の張力により、前記スロットの前記内部に対して張力が発揮され、それにより前記試料グリッド、薄いアパーチャ、又は薄いディスクが前記スロットの中に保持される、装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、
   前記スロットの前記内部は、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクを前記スロットの中に挿入したときに、弾力があり変形可能な材料によりできている前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクの向きが前記対向する一対の面が成す平面に対して垂直方向にそらされるように構成される、装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、前記スロットの前記下端は閉じている、又は開いている、装置。
4. 請求項３に記載の装置であって、前記スロットの前記下端は開いており、前記スロットは、当該スロットの中において前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクを一つ又はそれ以上の試薬、化学処理、調製化合物、又は処理環境にさらして、試験のために前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクに保持された任意の試料を作製することを可能とするように構成されている、装置。
5. 請求項３に記載の装置であって、前記スロットの前記下端は開いており、前記本体は化学的耐性を有する射出成形したポリマー材料でできている、装置。
6. 請求項１に記載の装置であって、当該装置の前記本体は弾力があり変形可能な射出成形したポリマー材料によりできており、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクが挿入されると、前記スロットの中の前記射出成形したポリマー材料の向きがそれ、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクに張力がかかり、それにより当該試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクが前記スロットの中に保持される、装置。
7. 請求項１に記載の装置であって、
   前記スロットは、
   当該スロットの中に前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクを挿入するとそれに起因して当該試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクが向きをそらされるような大きさとされると共に、
   前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクのそれることに対する抵抗力により、前記スロットの前記斜面に張力が加えられ、それにより前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクが前記スロットの中に保持されるような大きさとされる、装置。
8. 請求項１、請求項４、又は請求項５のいずれか一項に記載の装置であって、前記試料グリッドは電子顕微鏡のグリッドである、装置。
9. 請求項１に記載の装置であって、当該装置は、前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスク上の試料を、処理し、貯蔵し、そして分析するために前記試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクを保持するのに適したポリマー、金属、又はセラミック材料でできており、そのため一旦試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクを前記スロットの中に配置したら、当該試料グリッド、薄いアパーチャ、若しくは薄いディスクを前記装置の中から取り出す必要がない、装置。
10. 請求項１に記載の装置であって、前記スロットの前記開口上端を封鎖するように構成されるキャップを更に備え、
    前記キャップは、当該キャップが前記スロットの前記開口上端を封鎖すると、前記スロットに対してまっすぐに設けられたタブが前記スロットの中にまで延びて前記グリッドを前記スロットの中の適切な位置に保持するように構成される、前記タブを必要に応じて更に備え、
    前記キャップは必要に応じて可撓性のヒンジによって前記装置に取り付けられる、装置。
11. 請求項１に記載の装置であって、前記装置は複数のスロットを含み、また必要に応じて、各スロットに対応する印が含まれる、装置。

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