JP6336198B2

JP6336198B2 - 低温で凍結試料を積み替えるローディングステーション

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Publication number: JP6336198B2
Application number: JP2017504730A
Authority: JP
Inventors: リールラインハート; ゲヒターレアンダー
Original assignee: ライカミクロジュステーメゲーエムベーハー
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2035-07-15
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Description

本発明は、電子顕微鏡法に用いられる凍結試料を積み替えるローディングステーションであって、上向きに開いたチャンバを備え、チャンバには、少なくとも部分的に冷却剤が充填可能である、ローディングステーションに関する。

クライオ固定（Ｋｒｙｏｆｉｘｉｅｒｕｎｇ）あるいは凍結固定は、電子顕微鏡法で頻繁に使用される試料プレパレーション法である。その際、水を含んだ試料は、−１５０℃を下回る温度に極めて迅速に下げられ、凍結（クライオ固定）される。すなわち、水を含んだ試料は、極めて急速にかつ氷晶の形成を回避しつつ冷却される。クライオ固定は、構造生物学的解析に特に好適なことが判っている。これにより、解析すべき対象、例えば細胞、酵素、ウイルス又は脂質層は、薄いガラス様氷層内に包埋される。クライオ固定の大きな利点は、生物学的構造を自然（ｎａｔｉｖ）状態に維持できる点にある。とりわけ、生物学的プロセスが、あらゆる任意の時点でクライオ固定により停止され、このガラス様の状態で、例えばクライオ−電子顕微鏡及び／又は相応の試料冷却を伴う光学顕微鏡内で解析され得る。光学顕微鏡と電子顕微鏡との間の相関法（ＣＬＥＭ（「ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅｌｉｇｈｔ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）ともいう）は、例えば生物学的試料をまずは光学顕微鏡で、所望の状態が達成されるまで観察することを許容する。次いで試料をクライオプレパレーション装置に移送し、電子顕微鏡法による観察用にクライオ固定する。ＣＬＥＭの他の変化形態では、光学顕微鏡法による解析を、既にクライオ固定した試料において実施する。さらに、クライオ固定した試料を、それ自体公知の形式で別のプレパレーション工程、例えば凍結割断技術（凍結エッチング技術）及び／又はコーティング技術による処理にかけてもよい。

凍結試料の品質を損ねないためには、凍結試料を冷却し、かつコンタミネーションフリーに、使用される処理装置（例えばクライオ固定装置、凍結割断装置、コーティング装置）あるいは分析装置（例えばクライオ電子顕微鏡、冷却式光学顕微鏡）間で移送することが重要である。

http://www.leica-microsystems.com/ fileadmin/ downloads/ Leica%20EM%20VCT100/ Brochures/Leica_EM VCT100_Brochure_EN.pdfのリンクからアクセス可能な、真空クライオトランスファシステム「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００（製造元：ＬｅｉｃａＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）」についてのパンフレットは、液体窒素により冷却されるローディングステーションを開示している。このローディングステーションには、液体窒素により冷却されるトランスファ容器（ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００Ｓｈｕｔｔｌｅ）が連結可能である。トランスファ容器のプッシュロッドには、試料ホルダが着脱自在に取り付け可能である。プッシュロッドの移動により、試料ホルダは、冷却されたトランスファ容器から、ローディングステーションの冷却されたチャンバ内に移送可能である。ローディングステーションのチャンバ内には、試料ホルダを固定する収容部が配置されている。大抵の場合、それ自体公知の形式で電子顕微鏡法の試料キャリア（例えばネット／グリッド又は走査電子顕微鏡法に用いられるピン）上に存在する極小の電子顕微鏡法の凍結試料は、容器内において手で、ローディングステーションの、液体窒素により冷却されるチャンバ内に運び入れられる。試料を有する試料キャリアは、例えばピンセットを用いて取り出され、試料ホルダ内に取り付けられる。このプロセスは、冷却状態で実施されるので、凍結試料は、融解又は解凍されず、これにより使用不能にならずに済む。次に、試料を有する試料キャリアと試料ホルダとを有するトランスファ容器は、ローディングステーションから連結解除され、さらなる処理又は分析のために相応の装置（例えば凍結割断装置、クライオ−電子顕微鏡）に接続される。

電子顕微鏡法における試料処理、分析及び相応の装置の数及び可能性は、ますます増大している。様々な用途のために、通常、異なって形成される試料ホルダあるいは異なって形成される試料トランスファ装置への試料の積み替え（Ｕｍｌａｄｅｎ）も必要である。上述の公知のローディングステーションによっては、或る試料ホルダから、別の用途の、異なって構成される試料ホルダへの試料の積み替えは、不可能である。単一のトランスファ容器が接続されるだけとも云える。それゆえユーザは、大抵の場合、試料を小さな容器内へ、液体窒素中に収め、異なる取り付け場所に輸送することで、何とか対応している。このことは、かなりの時間を費やすことになるだけでなく、試料にダメージ又はコンタミネーションを与えかねない危険な作業工程を含んでいる。しかも、往々にして、どの作業工程でエラーが発生したのか、突き止めることができない。さらに、公知のローディングステーションは、温度コントロールできず、冷却剤の補充は、手動で実施される。

それゆえ本発明の課題は、或る試料ホルダから、それとは別の用途が設定された、異なって形成される試料ホルダあるいは異なって形成される試料トランスファ装置へ、凍結試料をできる限りコンタミネーションフリーに積み替えることができるようにすることである。

上記課題は、本発明により、冒頭で述べた形態のローディングステーションであって、チャンバは、チャンバの側壁内に、それぞれ異なる試料トランスファ装置用の少なくとも２つの接続部を有し、接続部は、凍結試料をチャンバ内に、選択した試料トランスファ装置を介して運び入れ、凍結試料をチャンバからそれぞれ他の試料トランスファ装置を介して運び出すことができるようになっており、チャンバ内には、異なって形成される少なくとも２つの試料ホルダ用の収容部が配置されており、少なくとも２つの試料ホルダは、凍結試料をチャンバ内に運び入れ、かつチャンバから運び出すべく、試料トランスファ装置の少なくとも１つに着脱自在に取り付け可能であることを特徴とする、ローディングステーションによって解決される。

本発明により、電子顕微鏡法に用いられる凍結試料を、個々の処理装置あるいは分析装置の、大抵の場合、異なって構成される試料ホルダ間において、−１５０℃未満の温度で積み替えることを、大幅にコンタミネーションフリーかつ省時間に実施できる。

凍結試料は、大抵の場合、電子顕微鏡法の試料キャリア上に被着されている。試料キャリアの構成は、その都度の用途による。それゆえ、「試料キャリア」なる概念は、電子顕微鏡法や、電子顕微鏡法の試料プレパレーションに好適なすべてのキャリアに関する。電子顕微鏡法に用いられる試料キャリアは、当業者によく知られている。試料キャリアの例は、走査電子顕微鏡法に用いられるピン状のキャリアや、一般にグリッド又はネットキャリアと称される小さなネット状のキャリアである。グリッドは、様々な形態に成形される穴（ハニカム、スリット等）又は所定のメッシュ数の格子を有しているかつ／又はフィルムでコーティングされている（例えばＱｕａｎｔｉｆｏｉｌ社のコーティンググリッド）かつ／又はカーボン蒸着されていることがある。同じく電子顕微鏡法の試料のクライオ−プレパレーション時に使用される別のキャリアの例は、欧州特許第１２６７１６４号明細書（EP 1 267 164 B1）に記載されているようなサファイヤディスクである。

試料を有する試料キャリアは、他方、試料トランスファ装置の試料ホルダ内に着脱自在に取り付け可能である。試料ホルダは、堅固に試料トランスファ装置に結合されていてもよい（例えば透過電子顕微鏡法に用いられる試料ホルダ、例えばＧａｔａｎ社のクライオ−ＴＥＭ−ホルダ（Ｍｏｄｅｌ６２６ＳｉｎｇｌｅＴｉｌｔＬｉｑｕｉｄＮｉｔｒｏｇｅｎＣｒｙｏＴｒａｎｓｆｅｒＨｏｌｄｅｒ））し、着脱自在に試料トランスファ装置に連結可能であり、それゆえ交換可能であってもよい。それぞれ異なる用途に使用され、様々に構成される試料ホルダが連結可能な公知の試料トランスファ装置は、既に上述の「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００Ｓｈｕｔｔｌｅ（製造元：ＬｅｉｃａＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）」である。「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００Ｓｈｕｔｔｌｅ」は、本発明に係るローディングステーションに接続するのにも好適である。使用される試料キャリア（例えばグリッド／ネット）に応じて、「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００Ｓｈｕｔｔｌｅ」に連結可能な試料ホルダが選択される。これとは異なり、試料が直接、試料ホルダの表面に、すなわち、グリッド／ネット等の試料キャリアなしに被着される使用も考えられる。

凍結試料は、本発明に係るローディングステーションを用いて、異なる処理装置あるいは分析装置の様々な試料ホルダに積み替え可能な、極小の電子顕微鏡法の試料である。光学顕微鏡と電子顕微鏡との間の上述の相関法（ＣＬＥＭ「ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅｌｉｇｈｔ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」）の場合、電子顕微鏡法の凍結試料は、光学顕微鏡でも、電子顕微鏡でも解析される。本発明に係るローディングステーションは、光学顕微鏡法あるいは電子顕微鏡法用に形成されている試料ホルダ内への電子顕微鏡法の凍結試料の簡単な積み替えも可能にする。

有利には、異なって形成される少なくとも２つの試料ホルダ用の収容部は、チャンバの底領域に配置されている。

有利な一形態において、収容部は、回転可能かつ傾倒可能なボールセグメントを有し、ボールセグメントに、異なって形成される少なくとも２つの試料ホルダが収容可能である。試料ホルダは、つまり着脱自在に収容部内に固定される。下位の変化形態では、異なって形成される２つの試料キャリア用の収容部しか設けられておらず、ボールセグメントは、垂直軸線回りの回転と傾倒とを可能にする。これとは異なり、収容部は、２つより多くの試料ホルダを収容してもよく、例えば収容部に４つの試料ホルダが十字に固定できるようにしてもよい。

別の一形態において、収容部は、移動可能なキャリッジを有し、キャリッジに、異なって形成される少なくとも２つの試料ホルダが収容可能である。

有利な一形態において、ローディングステーションは、冷却剤用の貯蔵容器を備え、貯蔵容器は、チャンバに冷却剤用の制御可能な入口弁を介して接続されていることを特徴とする。制御可能な入口弁は、例えばステッピングモータを介して制御される。有利には、チャンバ内に充填レベルセンサが配置されており、充填レベルセンサにより、貯蔵容器からチャンバ内への冷却剤供給が、制御可能な入口弁を介して制御可能である。チャンバ内への冷却剤供給の制御は、チャンバ内への自動的な冷却剤の補充、ひいては試料の連続的な冷却を保証する。

さらにローディングステーションは、温度監視部、例えばチャンバ内に配置される温度センサによる温度監視部を備えていてもよい。

充填レベルセンサ及び制御可能な入口弁を用いた冷却剤供給の制御と、温度センサによる温度監視とは、それ自体公知の形式で構成されていて、典型的には、マイクロコントローラと電子部品とを有する制御部により実施される。

所定の温度範囲あるいは充填レベル範囲を外れたチャンバ内の温度偏差及び充填レベル偏差は、制御により再びなくすことができる。さらに偏差をオペレータにアラーム信号として知らせることもできる。

さらにローディングステーションは、制御部への指令を入力する操作コンソールを備えていてもよい。このような指令は、例えば冷却剤供給及び温度のプログラミングを含む。

冷却剤（クライオジェンともいう）は、液体窒素（ＬＮ_２）又は液体空気等の液化ガス、好ましくは液体窒素である。

ローディングステーションのチャンバは、上向きに開いて形成されている。冷却剤の連続的な気化により、低温ガスの流れが生じ、これがチャンバから流出することで、空気の侵入を阻止する。特に有利な一変化形態において、ローディングステーションは、上向きに開いたチャンバの上に配置されているブレスシールド（Ｈａｕｃｈｓｃｈｉｒｍ）を備える。ブレスシールドは、水蒸気がチャンバ内で又はチャンバに接して凍結することを防止する。流出する低温ガスの流れ及びブレスシールドは、試料のコンタミネーションを防止する。

有利な一変化形態において、真空ポンプを用いて試料トランスファ装置の排気を可能にする、あるいは排気可能な試料トランスファ装置内への凍結試料の搬入及び排気可能な試料トランスファ装置外への凍結試料の搬出を可能にするロードロックが、チャンバに接続可能である。真空下での移送は、コンタミネーションを防止し、試料のより良好な冷却を保証する（放射のみの入熱；略ガス対流なし）。真空下又は保護ガス雰囲気下での凍結試料のクライオトランスファ用に設けられた試料トランスファ装置は、上述の「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００Ｓｈｕｔｔｌｅ（製造元：ＬｅｉｃａＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）」である。真空下あるいは保護ガス下でのクライオトランスファ用の試料トランスファ装置は、移送用に排気されるあるいは保護ガスを充填可能な容器を有している。凍結試料は、ロードロックを介して容器内に搬入あるいは容器外に搬出される。この種のロードロックは、それ自体公知であり、例えば２つのスライド弁あるいはゲート弁により画定され、スライド弁の相応の位置によりスライド弁間の中間室内に真空が形成可能であるように構成されている。その際、一方のスライド弁は、試料トランスファ装置に取り付けられていることができ、他方のスライド弁は、ローディングステーションの接続部に取り付けられている。ロードロックは、試料トランスファ装置を例えば装着装置を介してローディングステーションの接続部にドッキングすることで形成され、例えばＯリングにより外部に対して密封されている。試料トランスファ装置は、有利には、プッシュロッドを有し、プッシュロッドには、試料を有する試料ホルダが固定されている。而して試料ホルダは、プッシュロッドによりロードロックを通してローディングステーションから試料トランスファ装置内に、さらには反対に、試料トランスファ装置からローディングステーション内に移送可能である。

一変化形態において、接続部の少なくとも１つは、真空下又は保護ガス雰囲気下での凍結試料のクライオトランスファ用に設けられた試料トランスファ装置用の接続部として形成されている。このような試料トランスファ装置の一例は、上述の「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００Ｓｈｕｔｔｌｅ（製造元：ＬｅｉｃａＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）」である。

別の一変化形態において、接続部の少なくとも１つは、透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）に用いられる試料トランスファ装置用の接続部、例えば関係する当業者の間ではよく知られたクライオ−ＴＥＭ−ホルダとして形成されている。クライオ−ＴＥＭ−ホルダの例は、Ｇａｔａｎ社により製造されるものである（Ｍｏｄｅｌ６２６ＳｉｎｇｌｅＴｉｌｔＬｉｑｕｉｄＮｉｔｒｏｇｅｎＣｒｙｏＴｒａｎｓｆｅｒＨｏｌｄｅｒ）。接続部は、典型的には、貫通した孔と、クライオ−ＴＥＭ−ホルダ用の支えとを有している。孔は、例えば栓により閉鎖可能である。

別の一変化形態において、接続部の少なくとも１つは、光学顕微鏡法に用いられる試料トランスファ装置用の接続部として形成されている。本変化形態は、電子顕微鏡法の凍結試料を、電子顕微鏡法に用いられる試料ホルダから光学顕微鏡用の試料ホルダに積み替えることを可能にし、とりわけ、光学顕微鏡法及び電子顕微鏡法を併用する既に冒頭で言及した相関法（ＣＬＥＭ）が用いられる。凍結試料は、積み替え及びローディングステーションのチャンバからの搬出後、特別な冷却テーブルを利用して光学顕微鏡法により解析可能である。

以下に本発明について、添付の図面に示す一例を参照しながら詳しく説明するが、本発明は、本例に限定されるものではない。

本発明に係るローディングステーションの斜視図である。図１に示したローディングステーションを別の視点から見た別の斜視図である。図１及び図２に示したローディングステーションの試料ホルダ用の収容部の拡大斜視図である。試料ホルダ用の収容部の別の実施の形態の斜視図である。図１に示したローディングステーション及びクライオ真空トランスファ用のトランスファ装置の拡大断面図である。図１に示したローディングステーション及びクライオ真空トランスファ用のトランスファ装置の別の拡大断面図である。

図１及び図２は、本発明に係るローディングステーション１００の斜視図である。ローディングステーション１００は、冷却剤（例えば液体窒素（ＬＮ_２））により冷却されるチャンバ１０４を備えている。チャンバ１０４は、上向きに開いている。図示の例では、チャンバ１０４は、ハウジング１１５内に埋設されている。チャンバ１０４は、少なくとも部分的にＬＮ_２で満たされている。冷却剤の連続的な気化により、低温ガスの流れが生じ、これがチャンバ１０４から流出することで、空気の侵入を阻止している。チャンバ１０４の開いた領域１０５の上方には、ブレスシールド１０６が配置されている。ブレスシールドは、水蒸気がチャンバ内で又はチャンバに接して凍結することを防止する。これにより、流出する低温ガスの流れ及びブレスシールドは、試料のコンタミネーションを防止する。加えてローディングステーションは、拡大鏡（ルーペ）１１８も備えている。拡大鏡１１８は、チャンバ１０４の上、ブレスシールド１０６の下に配置されている。

試料は、電子顕微鏡法に用いられる極小の凍結試料であって、凍結状態において−１５０℃未満でチャンバ１０４内あるいはチャンバ１０４外に移送されるとともに、チャンバ１０４内で積み替えられる試料である。

チャンバ底１０７には、凍結試料を保持するように形成された２つの試料ホルダ１０９，１１０用の収容部１０８が配置されている。図３に拡大して示した収容部１０８は、ボールセグメント１１１上に配置されている。ボールセグメント１１１は、傾倒可能かつ垂直軸線回りに回転可能に支持されており、詳細な説明はしないばねを介して様々な位置に係止される。

図１及び２に戻り、チャンバ１０４は、チャンバ１０４の側壁内に、３つの異なるトランスファ装置１０１，１０２及び１０３それぞれのために、計３つの接続部１０１ａ，１０２ａ及び１０３ａを有している。トランスファ装置１０１，１０２及び１０３は、外部から接続部１０１ａ，１０２ａ及び１０３ａに接続される。接続部１０１ａ，１０２ａ，１０３ａは、開口を有しており、これらの開口を通して、電子顕微鏡法の凍結試料を、トランスファ装置１０１，１０２，１０３からチャンバ内に運び入れるあるいはチャンバから運び出すことができる。使用しない接続部は、それぞれ、詳細な説明はしないスライダあるいはゲートにより閉鎖される。

トランスファ装置１０１は、図示の例では、上述の「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００Ｓｈｕｔｔｌｅ（製造元：ＬｅｉｃａＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）」、すなわち、真空下又は保護ガス雰囲気下での凍結試料のクライオトランスファ用に設けられたトランスファ容器である。トランスファ装置１０１は、プッシュロッド１１３を有しており、プッシュロッド１１３により試料ホルダを、冷却されたトランスファ装置１０１から接続部１０１ａの開口を通してチャンバ１０４内に運び入れ可能である。トランスファ装置１０１外への試料の搬出あるいはトランスファ装置１０１内への試料の搬入は、さらに下で図５及び６を参照しながら詳細に説明するロードロック１１９を介して実施される。

トランスファ装置１０３は、図示の例では、光学顕微鏡法に用いられるトランスファ装置であり、同じくプッシュロッド１１２を有しており、プッシュロッド１１２により試料ホルダを、接続部１０３ａの開口を通してチャンバ１０４内に運び入れ可能である。

トランスファ装置１０２は、クライオ−ＴＥＭ−試料ホルダ（例えばＧａｔａｎ社の「Ｍｏｄｅｌ６２６ＳｉｎｇｌｅＴｉｌｔＬｉｑｕｉｄＮｉｔｒｏｇｅｎＣｒｙｏＴｒａｎｓｆｅｒＨｏｌｄｅｒ」）であり、ＴＥＭ−プレパラートホルダの、試料が収容された端部を、接続部１０２ａの開口を通してチャンバ１０４内に導入可能である。

本例に示したローディングステーション１００は、３つの異なるトランスファ装置用に計３つの異なる接続部を備えている。しかし、２つの異なる接続部しかなくてもよいし、３つよりも多くの異なる接続部、例えば４つ又は５つの異なる接続部があってもよい。接続部の数及びそれぞれの構成は、接続したいトランスファ容器次第であり、接続部あるいはトランスファ容器の種類の組み合わせは、用途範囲に基づいて相応に選択されている。

図示の例では、トランスファ装置１０１しか、試料ホルダ１０９，１１０用の収容部１０８と作用していない。回転可能かつ傾倒可能なボールセグメント１１１により収容部１０８を傾倒させることが必要であるのは、トランスファ装置１０１が、斜めにローディングステーション１００に据えられ（図２参照）、試料ホルダ１０９あるいは１１０の試料の積み替えのためにプッシュロッド１１３からバヨネットを介して連結解除され、収容部１０８内に固定され、その後で初めて水平の処理位置にもたらされるからである。

以下に、試料ホルダ１０９から、これとは異なる試料ホルダ１１０への試料の積み替えについて説明する。図２及び３では、試料ホルダ１０９，１１０が収容部１０８内に固定されており、試料ホルダ１０９が、トランスファ装置１０１に向けられ、トランスファ装置１０１から予め連結解除されている。而るに、試料ホルダ１０９内に存在する試料は、手で、例えばピンセットを用いて試料ホルダ１１０内に積み替え可能である。http://www.leica-microsystems.com/ fileadmin/ downloads/ Leica%20EM%20VCT100/ Brochures/Leica_EM VCT100_Brochure_EN.pdfのリンクからアクセス可能な、真空クライオトランスファシステム「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００（製造元：ＬｅｉｃａＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）」についてのパンフレットには、走査電子顕微鏡法（Ｒａｓｔｅｒｅｌｅｋｔｒｏｎｅｎｍｉｋｒｏｓｋｏｐｉｅ（ＲＥＭ）；英「Ｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ）」）における様々な用途に用いられる多種多様な試料ホルダが示されている。電子顕微鏡法において使用される分析法及び処理法は、極めて多様性に富み、試料ホルダの構成も相応に多様性に富んでいる。

積み替え後、ボールセグメント１１１は、１８０°回転され、その結果、今や試料ホルダ１１０がトランスファ装置１０１に向けられている。次にボールセグメント１１１は、傾倒され、而るに、試料を有する試料ホルダ１１０は、プッシュロッド１１３の、チャンバ１０４内に延在した端部１１３ａに連結され、プッシュロッド１１３を引き戻したとき、チャンバ１０４から取り出され得る。これとは異なり、試料が、別の分析工程又は処理工程のために試料ホルダ１０９から、トランスファ装置１０２あるいは１０３のそれぞれの試料ホルダに積み替えられてもよい。

さらにローディングステーション１００は、冷却剤用の貯蔵容器１１４を備えており、貯蔵容器１１４は、やはりハウジング１１５内に埋設されている。貯蔵容器１１４は、キャップ１１６により閉鎖可能である。貯蔵容器１１４は、チャンバ１０４に、冷却剤用の、詳細な説明はしない制御可能な入口弁を介して接続されている。制御可能な入口弁は、それ自体公知の形式で構成されており、例えばステッピングモータを介して制御される。さらにチャンバ１０４内には、同じく説明はしない、それ自体公知の形式で構成される充填レベルセンサが配置されており、充填レベルセンサにより、貯蔵容器１１４からチャンバ１０４内への冷却剤供給は、制御可能な入口弁を介して制御可能である。チャンバ１０４内への冷却剤供給の制御は、チャンバ１０４内への冷却剤の自動的な補充、ひいては試料の連続的な冷却を保証する。さらにローディングステーション１００は、それ自体公知の形式の温度監視部、例えばチャンバ内に配置される温度センサを備えている。

充填レベルセンサ及び制御可能な入口弁を用いた冷却剤供給の制御と、温度センサによる温度監視とは、詳細な説明はしない制御部により実施される。制御部は、それ自体公知の形式で構成されており、典型的には、マイクロコントローラと電子部品とを有している。所定の温度範囲あるいは充填レベル範囲を外れたチャンバ１０４内の温度偏差及び充填レベル偏差は、制御により再びなくすことができる。さらに偏差をオペレータにアラーム信号、例えば光又は音によるアラーム信号として知らせることもできる。

さらにローディングステーション１００は、制御部への指令を入力する操作コンソールを備えている。このような指令は、例えば冷却剤供給及び温度のプログラミングを含む。

図４は、試料ホルダ用の収容部２０８の別の実施の形態の斜視図である。収容部２０８は、ローディングステーション２００のチャンバ２０４のチャンバ底２０７に配置されている。収容部２０８を除いて、ローディングステーション２００の構造は、その他の点では、ローディングステーション１００の構造に相当する。図４に示した収容部２０８は、キャリッジの形態のスライダ２１１を有しており、スライダ２１１内には、計２つの試料ホルダが固定可能である。図４では、１つの試料ホルダ２０９が、収容部２０８の第１の固定位置２０９ａに着脱自在に取り付けられているだけで、図示しない試料ホルダ２１０用の第２の固定位置２１０ａは、空いている。試料ホルダ２０９，２１０は、上述の試料ホルダ１０９，１１０と同様に構成されている。スライダ２１１は、試料ホルダ２０９，２１０を、トランスファ装置１０１のプッシュロッド１１３の、チャンバ２０４内に延在した端部１１３ａに連結すべく、傾倒可能に支持されている。矢印２１２に示した方向でのスライダ２１１の移動により、それぞれの試料ホルダ２０９，２１０は、プッシュロッド１１３に対して位置決め可能である。

図５及び６は、図１に示したローディングステーション１００及びトランスファ装置１０１を通る断面を拡大して示している。上述したように、トランスファ装置１０１は、「ＬｅｉｃａＥＭＶＣＴ１００Ｓｈｕｔｔｌｅ（製造元：ＬｅｉｃａＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）」、すなわち、真空下又は保護ガス雰囲気下での凍結試料のクライオトランスファ用に設けられたトランスファ容器である。トランスファ装置１０１のプッシュロッド１１３により、試料ホルダは、冷却されたトランスファ装置１０１から接続部１０１ａの開口を通してロードロック１１９を介してローディングステーション１００のチャンバ１０４内に運び入れ可能である。

ロードロック１１９は、２つの真空スライダ１１９ａ，１１９ｂあるいは真空ゲートを有している。真空スライダ１１９ａ，１１９ｂの相応の位置により、真空スライダ１１９ａ，１１９ｂ間の中間室１２０内あるいはトランスファ装置１０１の内部に真空が形成可能である。ローディングステーション１００は、トランスファ装置１０１あるいは中間室１２０を排気する、詳細な説明はしない真空ポンプ用のポンプ接続部１２３を備えている。真空スライダ１１９ａは、試料トランスファ装置１０１に取り付けられ、真空スライダ１１９ｂは、ローディングステーション１００の接続部１０１ａに取り付けられている。ロードロック１１９は、試料トランスファ装置１０１をローディングステーション１００の接続部１０１ａにドッキングすることで形成される。

図５は、両真空スライダ１１９ａ，１１９ｂを閉鎖位置で示している。プッシュロッド１１３の端部１１３ａは、トランスファ装置１０１内に引き戻されている。本図において、目下、試料ホルダ１０９，１１０は、トランスファ装置１０１内になく、収容部１０８の、回転可能かつ傾倒可能なボールセグメント１１１内に配置されている（これについては、図３も参照されたい）。試料ホルダ１０９，１１０上に存在する試料をローディングステーション１００からプッシュロッド１１３により運び入れるべく、真空スライダ１１９ａ，１１９ｂは、開放される。これは、図６に看取可能であり、図６において、両真空スライダ１１９ａ，１１９ｂは、開放位置で示してあり、トランスファ装置１０１のプッシュロッド１１３は、ロードロック１１９を通してローディングステーション１００のチャンバ１０４内に差し込まれている。而るに、試料を有する試料ホルダ１０９あるいは１１０をプッシュロッド１１３の端部１１３ａに取り付け、次にトランスファ装置１０１内に引き戻すことができる。その後、真空スライダ１１９ｂを閉鎖し、トランスファ装置１０１を真空ポンプによりポンプ接続部１２３を介して排気することができる。次に真空スライダ１１９ａも閉鎖する。最後にスライダ１１９ａ，１１９ｂ間の中間室１２０に再び通気を行い、試料を処理装置及び／又は分析装置に移送すべく、トランスファ装置１０１をローディングステーション１００から連結解除することができる。

排気したトランスファ装置１０１から処理装置及び／又は分析装置に試料を搬出するに当たり、トランスファ装置１０１は、大抵の場合、通気されない。これは、処理装置及び／又は分析装置が同じく、大抵の場合、真空下にあるからである。処理装置及び／又は分析装置には、構造的に真空スライダ１１９ｂに相当する閉鎖された真空スライダを有する、トランスファ装置１０１用の接続部が存在する。それゆえ、トランスファ装置１０１を処理装置及び／又は分析装置にドッキングしたとき、またもやロードロックが、上述のロードロック１１９に則して形成される。トランスファ装置１０１のドッキング後、両真空スライダ１１９ａ，１１９ｂ間の中間室は、排気され、次に両真空スライダは、開放される。トランスファ装置１０１から処理装置及び／又は分析装置内への試料の移送は、プッシュロッド１１３により真空中で実施される。

同じく図５及び６から看取可能であるように、さらにトランスファ装置１０１は、試料の冷却用に冷却剤リザーバ１２２（デュワー容器１２２）を有している。冷却剤リザーバ１２２には、冷却剤、典型的には、液体窒素が充填可能である。試料の冷却のためにデュワー容器１２２は、それ自体公知の形式で熱伝導性の銅製部品を介して、トランスファ装置１０１の内部に配置される冷却式のプレパラートテーブル１２１に結合されている。ローディングステーション１００と処理装置及び／又は分析装置との間の移送中、試料を有する試料ホルダ１０９，１１０は、冷却されたプレパラートテーブル１２１上に配置されている。

図示の例は、多くの例のうちの一例にすぎず、これに限定したと解すべきではない。

１００ローディングステーション
１０１真空下又は保護ガス雰囲気下でのクライオトランスファ用のトランスファ装置
１０２透過電子顕微鏡法に用いられるトランスファ装置
１０３光学顕微鏡法に用いられるトランスファ装置
１０１ａトランスファ装置１０１の接続部
１０２ａトランスファ装置１０２の接続部
１０３ａトランスファ装置１０３の接続部
１０４チャンバ
１０５チャンバ１０４の開いた領域
１０６ブレスシールド
１０７チャンバ底
１０８傾倒可能かつ回転可能なボールセグメント１１１を有する試料ホルダ用の収容部
１０９試料ホルダ
１１０試料ホルダ
１１１傾倒可能かつ回転可能なボールセグメント
１１２トランスファ装置１０３のプッシュロッド
１１３トランスファ装置１０１のプッシュロッド
１１３ａトランスファ装置１０１のプッシュロッドの端部
１１４冷却剤用の貯蔵容器
１１５ハウジング
１１６冷却剤用の貯蔵容器のキャップ
１１７操作コンソール
１１８拡大鏡
１１９ロードロック
１１９ａ真空スライダ
１１９ｂ真空スライダ
１２０真空スライダ１１９ａと１１９ｂとの間の中間室
１２１プレパラートテーブル
１２２デュワー容器
１２３真空ポンプ用のポンプ接続部
２００ローディングステーション
２０７チャンバ底
２０８スライダ２１１を有する試料ホルダ用の収容部
２０９試料ホルダ
２１０試料ホルダ
２０９ａ試料ホルダ２０９用の固定位置
２１０ａ試料ホルダ２１０用の固定位置
２１１スライダ
２１２スライダ２１１の移動方向

Claims

電子顕微鏡法に用いられる凍結試料を積み替えるローディングステーション（１００，２００）であって、
上向きに開いたチャンバ（１０４，２０４）を備え、前記チャンバ（１０４，２０４）には、少なくとも部分的に冷却剤が充填可能である、ローディングステーション（１００，２００）において、
前記チャンバ（１０４，２０４）は、前記チャンバ（１０４，２０４）の側壁内に、それぞれ異なる試料トランスファ装置（１０１，１０２，１０３）用の少なくとも２つの接続部（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）を有し、前記接続部（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）は、凍結試料を前記チャンバ（１０４，２０４）内に、選択した試料トランスファ装置を介して運び入れ、凍結試料を前記チャンバからそれぞれ他の試料トランスファ装置を介して運び出すことができるようになっており、前記チャンバ（１０４，２０４）内には、異なって形成される少なくとも２つの試料ホルダ（１０９，１１０）用の収容部（１０８，２０８）が配置されており、前記少なくとも２つの試料ホルダ（１０９，１１０）は、凍結試料を前記チャンバ（１０４，２０４）内に運び入れ、かつ前記チャンバ（１０４，２０４）から運び出すべく、前記試料トランスファ装置の少なくとも１つ（１０１）に着脱自在に取り付け可能である、
ことを特徴とする、ローディングステーション。
前記収容部（１０８，２０８）は、前記チャンバ（１０４，２０４）の底領域（１０７，２０７）に配置されている、請求項１に記載のローディングステーション。
前記収容部（１０８）は、回転可能かつ傾倒可能なボールセグメント（１１１）を有し、前記ボールセグメント（１１１）に、異なって形成される少なくとも２つの試料ホルダ（１０９，１１０）が収容可能である、請求項１又は２に記載のローディングステーション。
前記収容部（２０８）は、移動可能なキャリッジ（２１１）を有し、前記キャリッジ（２１１）に、異なって形成される少なくとも２つの試料ホルダ（２０９，２１０）が収容可能である、請求項１又は２に記載のローディングステーション。
冷却剤用の貯蔵容器（１１４）を備え、前記貯蔵容器（１１４）は、前記チャンバ（１０４，２０４）に冷却剤用の制御可能な入口弁を介して接続されている、請求項１から４までのいずれか１項に記載のローディングステーション。
前記チャンバ（１０４，２０４）内に充填レベルセンサが配置されており、前記充填レベルセンサにより、前記貯蔵容器（１１４）から前記チャンバ（１０４，２０４）内への冷却剤供給が、前記制御可能な入口弁を介して制御可能である、請求項５に記載のローディングステーション。
上向きに開いた前記チャンバ（１０４，２０４）の上に配置されるブレスシールド（１０６）を備える、請求項６に記載のローディングステーション。
真空ポンプを用いて試料トランスファ装置の排気を可能にする、あるいは排気可能な試料トランスファ装置内への凍結試料の搬入及び排気可能な試料トランスファ装置外への凍結試料の搬出を可能にするロードロックが、前記チャンバ（１０４）に接続可能である、請求項１から７までのいずれか１項に記載のローディングステーション。
前記接続部の少なくとも１つ（１０１ａ）は、真空下又は保護ガス雰囲気下での凍結試料のクライオトランスファ用に設けられた試料トランスファ装置（１０１）用の接続部として形成されている、請求項１から８までのいずれか１項に記載のローディングステーション。
前記接続部の少なくとも１つ（１０２ａ）は、透過電子顕微鏡法に用いられる試料トランスファ装置（１０２）用の接続部として形成されている、請求項１から８までのいずれか１項に記載のローディングステーション。
前記接続部の少なくとも１つ（１０３ａ）は、光学顕微鏡法に用いられる試料トランスファ装置（１０３）用の接続部として形成されている、請求項１から８までのいずれか１項に記載のローディングステーション。