JP7285306B2 - Ultramicrotome for 3D imaging - Google Patents

Ultramicrotome for 3D imaging Download PDF

Info

Publication number
JP7285306B2
JP7285306B2 JP2021199444A JP2021199444A JP7285306B2 JP 7285306 B2 JP7285306 B2 JP 7285306B2 JP 2021199444 A JP2021199444 A JP 2021199444A JP 2021199444 A JP2021199444 A JP 2021199444A JP 7285306 B2 JP7285306 B2 JP 7285306B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dimensional imaging
ultramicrotome
cutting
test piece
free end
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021199444A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022099272A (en
Inventor
ファン ホ,
ヒ ソク クォン,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Basic Science Institute KBSI
Original Assignee
Korea Basic Science Institute KBSI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Basic Science Institute KBSI filed Critical Korea Basic Science Institute KBSI
Publication of JP2022099272A publication Critical patent/JP2022099272A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7285306B2 publication Critical patent/JP7285306B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N1/06Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting providing a thin slice, e.g. microtome
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N1/06Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting providing a thin slice, e.g. microtome
    • G01N2001/061Blade details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting
    • G01N1/06Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting providing a thin slice, e.g. microtome
    • G01N2001/065Drive details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

本発明は、三次元イメージング用ウルトラミクロトームに関し、より詳細には、試験片の三次元イメージの生成のために試験片を薄片化する三次元イメージング用ウルトラミクロトームに関する。 The present invention relates to a three-dimensional imaging ultramicrotome, and more particularly to a three-dimensional imaging ultramicrotome that thins a specimen to produce a three-dimensional image of the specimen.

バイオ試験片の三次元イメージを構成するための技術的需要がさらに増大しており、電子顕微鏡を利用して三次元イメージを構成する技術では、試験片を超薄切片に切削し、切削面をスキャニングする作業を繰り返すことで試験片の三次元イメージを得る。そこで、試験片をナノメートル単位に薄片化できるウルトラミクロトームが必要とされている。 The technical demand for constructing a three-dimensional image of a bio-specimen is increasing further, and in the technique of constructing a three-dimensional image using an electron microscope, the specimen is cut into ultra-thin sections, and the cutting surface is A three-dimensional image of the specimen is obtained by repeating the scanning operation. Therefore, there is a need for an ultramicrotome capable of thinning a test piece to the order of nanometers.

三次元イメージングのためのウルトラミクロトームは、切削面製作の品質を高めるために、ブレードの正確な切削モーションを実現できる駆動系が必要であり、シリアルブロックフェイス走査電子顕微鏡(SBF-SEM)のような三次元イメージング装置の載物台として三次元イメージング装置と連携できるように、サイズに制限がある。 Ultramicrotome for three-dimensional imaging needs a drive system that can realize precise cutting motion of the blade to improve the quality of cut surface preparation, such as serial block face scanning electron microscope (SBF-SEM). The size is limited so that it can work with the three-dimensional imaging device as a stage for the three-dimensional imaging device.

本発明は、試験片の三次元イメージングのために試験片を薄片化するウルトラミクロトームであって、三次元イメージング装置に設けられた狭い空間に挿入されるようにコンパクトな構造を有するとともに、低振動の切削モーションが一つの自由度で実現される三次元イメージング用ウルトラミクロトームを提供する。 The present invention is an ultramicrotome for thinning a test piece for three-dimensional imaging of the test piece, which has a compact structure so as to be inserted into a narrow space provided in a three-dimensional imaging apparatus and has low vibration. To provide an ultramicrotome for three-dimensional imaging in which cutting motion of is realized by one degree of freedom.

本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームは、三次元イメージング装置の観察対象である試験片を薄片化するウルトラミクロトームであって、前記試験片が固定される試験片台、及び前記試験片台の移動を調節する移動調節手段を備えた試験片収容部と、前記試験片を切削するブレードが一端に備えられたナイフ、及び前記ナイフを固定するナイフホルダーを含む切削部と、前記ブレードが前記試験片を切削するモーションが行われるように駆動エネルギーを生成する動力生成部と、前記駆動エネルギーを前記切削部に伝達する動力伝達部と、を含み、前記動力生成部及び前記動力伝達部はワイヤにより連結され、前記ワイヤにより、前記駆動エネルギーが前記切削部に伝達されることができる。 A three-dimensional imaging ultramicrotome according to one embodiment of the present invention is an ultramicrotome for thinning a test piece that is an observation target of a three-dimensional imaging apparatus, comprising: a test piece table to which the test piece is fixed; a test piece storage section having a movement adjusting means for adjusting the movement of the test piece table; a cutting section including a knife having a blade at one end for cutting the test piece; and a knife holder for fixing the knife; a power generation unit for generating driving energy so that the blade cuts the test piece; and a power transmission unit for transmitting the driving energy to the cutting unit, wherein the power generation unit and the power transmission The parts are connected by a wire by which the driving energy can be transmitted to the cutting part.

前記試験片収容部、前記動力生成部、及び前記動力伝達部が置かれるベースをさらに含み、前記ミクロトームは、前記ベースに備えられた連結手段を介して前記三次元イメージング装置内に備えられた収容空間に収容されることができる。 further comprising a base on which the test piece storage unit, the power generation unit, and the power transmission unit are placed; can be accommodated in space.

前記ブレードの前記試験片への接近状態を観察する少なくとも一つのカメラを含む観察部をさらに含むことができる。 It may further include an observation unit including at least one camera for observing an approaching state of the blade to the test piece.

前記観察部は、前記試験片を第1方向から観察する第1カメラと、前記第1方向に対して一定の角度を有する第2方向から前記試験片を観察する第2カメラと、を含むことができる。 The observation unit includes a first camera that observes the test piece from a first direction, and a second camera that observes the test piece from a second direction having a certain angle with respect to the first direction. can be done.

前記動力伝達部は、前記切削部が固定される支持手段と、一端は固定端であり、他端は前記支持手段と連結される自由端からなり、前記自由端の回転が単一の自由度を有する板バネを含み、前記板バネの自由端の回転変形により、前記ブレードの切削モーションが行われることができる。 The power transmission part has a support means to which the cutting part is fixed, a free end connected to the support means at one end and a fixed end at the other end, and the rotation of the free end has a single degree of freedom. and a rotational deformation of the free end of the leaf spring can effect a cutting motion of the blade.

前記板バネの自由端は前記ワイヤの一端と連結されており、前記動力生成部が前記ワイヤの他端を巻き取って前記自由端の回転変形を起こすことができる。 A free end of the leaf spring is connected to one end of the wire, and the power generator winds the other end of the wire to cause rotational deformation of the free end.

前記動力生成部は、回転動力を提供するモータと、前記ワイヤが巻かれたシャフトに前記モータの回転動力を伝達するギヤと、を含むことができる。 The power generator may include a motor that provides rotational power, and a gear that transmits the rotational power of the motor to a shaft around which the wire is wound.

前記試験片収容部、前記動力生成部、及び前記動力伝達部が配置されるベースをさらに含み、前記動力生成部と前記ベースとの間に少なくとも一つ以上のダンパが備えられることができる。 The test strip receiving part, the power generating part, and the power transmitting part may be arranged on a base, and at least one damper may be provided between the power generating part and the base.

本発明に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームは、試験片を薄片化する刃に動力を伝達する構成がコンパクトに設計されることで、従来の三次元イメージング装置に設けられた収容空間に挿入され、前記装置の載物台として前記装置と容易に連携されることができる。 The three-dimensional imaging ultramicrotome according to the present invention has a compact design for transmitting power to the blade that slices the test piece, so that it can be inserted into a storage space provided in a conventional three-dimensional imaging device, It can be easily linked with the device as a stage for the device.

また、本発明に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームは、刃が一つの自由度で動作することで、複数回の切削モーションで、指定された一軌跡を描くことになり、刃に動力を伝達する構成らが振動を低減するように設計されることで、試験片を平らに切削することができる。 In addition, in the three-dimensional imaging ultramicrotome according to the present invention, the blade operates with one degree of freedom, so that a plurality of cutting motions draws a specified trajectory, and power is transmitted to the blade. The configurations are designed to reduce vibration so that the specimen can be cut flat.

また、本発明に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームは、刃と試験片との接近を観察することができる構成を有することで、三次元イメージング装置に前記ミクロトームが収容された後、試験片の切削作業が直ちに行われることができる。 In addition, the three-dimensional imaging ultramicrotome according to the present invention has a configuration that allows observation of the approach between the blade and the test piece, so that after the microtome is accommodated in the three-dimensional imaging device, cutting of the test piece Work can be done immediately.

本発明から得られる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していないさらなる効果は、下記の記載から、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に明確に理解される。 The effects obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and further effects not mentioned will be clearly understood by those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the following description. .

本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの斜視図である。1 is a perspective view of an ultramicrotome for three-dimensional imaging according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの上面図である。1 is a top view of an ultramicrotome for three-dimensional imaging according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの板バネを示す。Fig. 2 shows a leaf spring of an ultramicrotome for three-dimensional imaging according to one embodiment of the invention; 本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームが、三次元イメージング装置に設けられた収容空間に収容される様子の斜視図である。1 is a perspective view showing how a three-dimensional imaging ultramicrotome according to one embodiment of the present invention is housed in a housing space provided in a three-dimensional imaging apparatus. FIG. 本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームが、三次元イメージング装置に設けられた収容空間に収容される様子の正面図である。1 is a front view of how a three-dimensional imaging ultramicrotome according to an embodiment of the present invention is housed in a housing space provided in a three-dimensional imaging apparatus; FIG. 本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの切削モーションの前の状態を示す。Fig. 3 shows the state before a cutting motion of a three-dimensional imaging ultramicrotome according to an embodiment of the invention; 図6aの試験片を示す。Fig. 6b shows the specimen of Fig. 6a; 本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの切削モーション中の状態を示す。Fig. 3 shows a three-dimensional imaging ultramicrotome during a cutting motion according to an embodiment of the present invention; 図7aの試験片を示す。Fig. 7b shows the specimen of Fig. 7a;

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本明細書で用いられる用語は、本発明の機能を考慮して定義された用語であり、これは、使用者、運用者の意図または慣例によって変わり得る。したがって、かかる用語についての定義は、本明細書の全般にわたる内容に基づいて下すべきである。 The terms used herein are terms defined in view of the functions of the present invention, which may vary according to the intentions or practices of users, operators. Therefore, definitions of such terms should be based on the overall content of this specification.

なお、以下で開示された実施形態は、本発明の権利範囲を限定するためのものではなく、本発明の特許請求の範囲で提示された構成要素の例示的な事項にすぎず、本発明の明細書全般にわたった技術思想に含まれ、特許請求の範囲の構成要素において均等物として置き換え可能な構成要素を含む実施形態は、本発明の権利範囲に含まれ得る。 It should be noted that the embodiments disclosed below are not intended to limit the scope of rights of the present invention, but are merely exemplary matters of the components presented in the claims of the present invention. Embodiments that are included in the technical ideas throughout the specification and that include components that can be replaced as equivalents in the components of the claims may be included in the scope of the present invention.

そして、以下で開示された実施形態における「第1」、「第2」、「一面」、「他面」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであって、その構成要素が前記用語により制限されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性のある公知技術についての詳細な説明は省略する。 And terms such as "first", "second", "one side", and "other side" in the embodiments disclosed below are used to distinguish one component from other components. and its components are not limited by the term. In the following description of the present invention, detailed descriptions of known techniques that may obscure the gist of the present invention will be omitted.

図1及び図2は、本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの斜視図及び上面図である。 1 and 2 are a perspective view and a top view of an ultramicrotome for three-dimensional imaging according to one embodiment of the present invention.

図1及び図2を参照すると、本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームは、試験片収容部100と、切削部200と、動力生成部300と、動力伝達部400と、ワイヤ700と、を含み、三次元イメージング装置の観察対象である試験片をナノメートル単位の厚さに薄片化する。この際、前記ミクロトームが試験片を超薄切片に切削し、三次元イメージング装置が切削面をスキャニングする過程を繰り返すことで、試験片の三次元イメージが生成される。ここで、前記ミクロトームは、三次元イメージング装置の載物台として三次元イメージング装置と連携され、三次元イメージングの対象である試験片の切削面を順に提供する。 Referring to FIGS. 1 and 2, the three-dimensional imaging ultramicrotome according to one embodiment of the present invention includes a test piece storage unit 100, a cutting unit 200, a power generation unit 300, a power transmission unit 400, a wire 700, for thinning the test piece to be observed by the three-dimensional imaging device to a thickness in nanometer units. At this time, the microtome cuts the specimen into ultra-thin slices, and the three-dimensional imaging device repeats the process of scanning the cut surfaces, thereby generating a three-dimensional image of the specimen. Here, the microtome is linked with the three-dimensional imaging apparatus as a stage of the three-dimensional imaging apparatus, and sequentially provides the cutting surface of the test piece to be three-dimensionally imaged.

一実施形態において、試験片収容部100は、試験片10を固定する試験片台110と、試験片台110の移動を調節する移動調節手段120と、を備える。 In one embodiment, the test strip container 100 includes a test strip table 110 for fixing the test strip 10 and a movement adjusting means 120 for adjusting the movement of the test strip table 110 .

移動調節手段120は、試験片が三次元、すなわち、x、y、z軸方向に移動するように試験片台の移動を調節する。前記ミクロトームが試験片を第一の切削面を形成し、次の切削面を形成するために、試験片は、ナノメートル単位の高さ、すなわち、三次元イメージングのために要求される切削厚さだけ、z軸方向に移動すべきである。そのために、移動調節手段120は、試験片台を微小移動可能とする自動化装置を備える。例えば、自動化装置は、圧電方式により運営されるピエゾタイプのアクチュエータであることができる。 The movement adjusting means 120 adjusts the movement of the test piece stage so that the test piece moves in three dimensions, that is, in x, y, and z directions. In order for the microtome to form the first cut surface and the next cut surface on the specimen, the specimen is cut to a height in nanometers, i.e., the cut thickness required for three-dimensional imaging. should move in the z-axis direction by For this purpose, the movement adjusting means 120 is provided with an automated device that enables minute movement of the test piece stage. For example, the automation device can be a piezo-type actuator that is operated piezoelectrically.

図示された実施形態において、移動調節手段120は、試験片10及び試験片台110をx軸及びy軸方向に移動させるための移動調節ネジ121、122を含む。試験片10が後述のブレード211と当接するように、すなわち、ブレードの切削のための移動軌跡上に試験片が存在するように、移動調節ネジ121、122の手動操作により試験片台110がx軸及びy軸方向に移動する。 In the illustrated embodiment, the movement adjusting means 120 includes movement adjusting screws 121, 122 for moving the test piece 10 and the test piece table 110 in the x-axis and y-axis directions. By manually operating the movement adjusting screws 121 and 122, the test piece table 110 is moved to the x position so that the test piece 10 is in contact with the blade 211, which will be described later, that is, so that the test piece is on the movement locus for cutting by the blade. Move in the axial and y-axis directions.

切削部200は、試験片を切削するブレード211が一端に備えられたナイフ210と、ナイフ210を固定するナイフホルダー220と、を含む。ブレード211はダイヤモンド製であることができる。切削部200は、後述の動力伝達部400に含まれる支持手段430に着脱可能に固定され、前記支持手段430の移動に沿って空中で移動する。 The cutting part 200 includes a knife 210 having a blade 211 for cutting a test piece at one end, and a knife holder 220 fixing the knife 210 . Blade 211 can be made of diamond. The cutting part 200 is detachably fixed to a support means 430 included in the power transmission part 400 to be described later, and moves in the air along with the movement of the support means 430 .

動力生成部300は、ブレードが試験片を切削するモーションが行われるように駆動エネルギーを生成する。一実施形態において、動力生成部300は、回転力を提供するモータ310と、モータの回転力を伝達するギヤボックス320と、を含む。前記ギヤボックス320内のギヤは、ウォームホイール及びウォームが互いにかみ合って対を成すウォームギヤであることができる。モータ310の回転力は、ウォームギヤを介して後述のワイヤ700が巻かれたシャフトに伝達され、結果として、ワイヤ700を巻き取りまたは巻き解く。 The power generation unit 300 generates driving energy such that the blade cuts the test piece. In one embodiment, the power generator 300 includes a motor 310 that provides rotational force and a gearbox 320 that transmits the rotational force of the motor. The gears in the gearbox 320 may be worm gears in which a worm wheel and a worm are meshed with each other to form a pair. The rotational force of the motor 310 is transmitted to a shaft around which a wire 700 (to be described later) is wound via a worm gear, thereby winding or unwinding the wire 700 .

動力伝達部400は、動力生成部300で生成された駆動エネルギーを切削部200に伝達する。動力伝達部400は、切削部200が固定される支持手段430と、板バネ410と、固定手段420と、を含む。 The power transmission unit 400 transmits driving energy generated by the power generation unit 300 to the cutting unit 200 . The power transmission unit 400 includes support means 430 to which the cutting part 200 is fixed, leaf springs 410 and fixing means 420 .

支持手段430は切削部200と結合される構成であり、ナイフホルダー220が載置されるプレート、及びナイフホルダー220を着脱及び固定するように結合手段、例えば、ネジなどを含む。支持手段430は、後述の板バネ410の自由端と連結され、板バネ410の変形による回転移動に拘束されて従う。これにより、切削部のブレード211の切削モーションの軌跡は、板バネの変形による回転移動に拘束される。 The support means 430 is configured to be combined with the cutting part 200, and includes a plate on which the knife holder 220 is mounted and a coupling means such as a screw to attach/detach and fix the knife holder 220. As shown in FIG. The support means 430 is connected to a free end of a leaf spring 410 to be described later, and is constrained to follow the rotational movement due to the deformation of the leaf spring 410 . As a result, the trajectory of the cutting motion of the blade 211 of the cutting portion is restrained by the rotational movement caused by the deformation of the leaf spring.

固定手段420は後述のベース500に固定され、板バネ410の固定端を固定するように、固定端の形状に対応する外観を有する固定構造体440を含む。 The fixing means 420 is fixed to the base 500 described below and includes a fixing structure 440 having an appearance corresponding to the shape of the fixed end so as to fix the fixed end of the leaf spring 410 .

図3は、本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの板バネを示す。 FIG. 3 shows a leaf spring of an ultramicrotome for three-dimensional imaging according to one embodiment of the invention.

図3を参照すると、板バネ410は、一端は固定端であり、他端は自由端からなる。板バネ410の固定端411は、固定構造体440と結合して固定された位置を有する。板バネ410の自由端412は、ワイヤ700及び支持手段430と連結される。動力生成部300によるワイヤ700の巻き取り動作により、ワイヤ700が引っ張る力(F)を板バネの自由端412に加え、板バネ410の撓みが誘導され、自由端412が回転する。 Referring to FIG. 3, one end of the leaf spring 410 is a fixed end and the other end is a free end. A fixed end 411 of the leaf spring 410 has a fixed position coupled with the fixed structure 440 . A free end 412 of leaf spring 410 is connected to wire 700 and support means 430 . When the power generator 300 winds the wire 700 , the pulling force (F) of the wire 700 is applied to the free end 412 of the leaf spring, and the deflection of the leaf spring 410 is induced, causing the free end 412 to rotate.

本発明の一実施形態に係る板バネ410の変形は、すなわち、自由端412の回転変形(O)は単一の自由度を有する。換言すれば、板バネ410は、構造的に、単一の自由度に拘束された変形、すなわち、自由端の回転のみが可能であり、板の歪みなどの変形に対する自由度は絶対的に排除される。これにより、ブレードの切削モーションは、板バネの自由端の回転変形に対応する単一の自由度を有し、複数回の切削動作で常に同一の移動軌跡を描く。 The deformation of the leaf spring 410 according to one embodiment of the invention, namely the rotational deformation (O) of the free end 412, has a single degree of freedom. In other words, the leaf spring 410 is structurally only capable of deformation constrained to a single degree of freedom, that is, rotation of the free end, and absolutely eliminates degrees of freedom for deformation such as plate distortion. be done. Thereby, the cutting motion of the blade has a single degree of freedom corresponding to the rotational deformation of the free end of the leaf spring, and always draws the same movement trajectory in multiple cutting operations.

また、板バネ410の変形を誘導する力(F)の伝達がワイヤ700を介して行われることで、動力生成部300で発生した振動が、板バネ410の変形、板バネの自由端の回転運動に及ぶ影響が最小化される。結果として、ワイヤを介した駆動エネルギーの伝達は、動力生成部300で発生した振動がブレードの切削モーションに及ぶ影響を最小化し、かつブレードの切削モーションが一定の軌跡上で行われるように保障する。ワイヤ700は、弾性が極めて少ない材質からなることができる。 In addition, since the force (F) that induces the deformation of the leaf spring 410 is transmitted through the wire 700, the vibration generated in the power generation unit 300 causes the deformation of the leaf spring 410 and the rotation of the free end of the leaf spring. Impact on movement is minimized. As a result, the transmission of the driving energy through the wire minimizes the influence of the vibration generated by the power generator 300 on the cutting motion of the blade and ensures that the cutting motion of the blade is performed on a constant trajectory. . The wire 700 can be made of a material with very little elasticity.

図1及び図2を参照すると、本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ミクロトーム1000は、ベース500と、観察部600と、をさらに含む。 1 and 2, the three-dimensional imaging microtome 1000 according to one embodiment of the present invention further includes a base 500 and an observation part 600. As shown in FIG.

ベース500は、試験片収容部100、動力生成部300、及び動力伝達部400が配置される堅い材質のプレートである。ベース500上に、試験片収容部100、動力生成部300、及び動力伝達部400に含まれる一部の構成が直接固定連結されるように、ベース500は連結及び固定手段を含む。図示された実施形態において、試験片収容部100の移動調節手段120、動力生成部300のギヤ及び動力伝達部400の固定手段420が、このベース500上に配置される。また、後述の観察部600に含まれるカメラを支持するクランプが取り付けられたスタンド611、621がベース500上に配置される。 The base 500 is a rigid plate on which the test strip receiving part 100, the power generating part 300, and the power transmitting part 400 are arranged. The base 500 includes connecting and fixing means so that some components included in the test strip receiving portion 100, the power generating portion 300, and the power transmitting portion 400 are directly and fixedly connected on the base 500. FIG. In the illustrated embodiment, the movement adjusting means 120 of the test strip receiving portion 100, the gears of the power generating portion 300 and the fixing means 420 of the power transmitting portion 400 are arranged on this base 500. FIG. Stands 611 and 621 to which clamps for supporting cameras included in an observation unit 600 to be described later are attached are arranged on the base 500 .

動力生成部300のギヤを含むギヤボックス320がベース500上に配置される際に、動力生成部で発生した振動がミクロトーム1000の他の構成に伝達されることを最小化するために、振動吸収のための少なくとも一つのダンパ330がギヤボックス320とベース500との間に備えられる。 When the gearbox 320 containing the gears of the power generator 300 is placed on the base 500, the vibration absorbers are used to minimize the transmission of vibrations generated by the power generator to other components of the microtome 1000. At least one damper 330 for is provided between the gearbox 320 and the base 500 .

ベース500は、ミクロトーム1000が三次元イメージング装置に取り付けられるための連結手段を備え、一例として、前記連結手段は、雄ねじ及び雄ねじのねじ山とかみ合う雌ねじのねじ山が内壁に形成された貫通孔であることができる。 The base 500 is provided with connecting means for attaching the microtome 1000 to a three-dimensional imaging apparatus. As an example, the connecting means is a through-hole having an inner wall formed with a male screw and a female screw thread that engages with the screw thread of the male screw. can be.

観察部600は、ブレード211の試験片10への接近状態を観察する構成であり、少なくとも一つのカメラを含む。観察部600は、ブレードと試験片が含まれた映像を提供することで、試験片が前記ブレードの移動軌跡上に置かれるように移動調節手段120を調整することを援助し、三次元イメージング装置に前記ミクロトームが収容された後、試験片の切削作業が直ちに行われるようにする利点を提供する。 The observation unit 600 is configured to observe the blade 211 approaching the test piece 10 and includes at least one camera. The observation unit 600 provides an image including the blade and the test piece, thereby assisting adjustment of the movement adjusting means 120 so that the test piece is placed on the moving trajectory of the blade. This provides the advantage that the operation of cutting the specimen can be done immediately after the microtome is housed in the .

一例として、観察部600は、試験片を第1方向から見る第1カメラ610と、第1方向に対して一定の角度を有する第2方向から試験片を見る第2カメラ620と、を含む。第1カメラ610及び第2カメラ620は、ベース500に配置されるスタンド611、612に取り付けられたクランプにより支持され、それぞれ第1方向及び第2方向に試験片の周辺の映像を提供する。この際、試験片は目視観察が不可能な程度に非常に小さい物体であり、試験片とブレードとの距離差もナノメートル単位またはマイクロメートル単位の水準であるため、試験片及び試験片とブレードとの距離差の映像を提供するためには、第1カメラ610及び第2カメラ620は、33.5mmの最小作動距離(Working Distance)、30倍の最大倍率、及び13mmx9.7mmの視野角(Field Of View:FOV)の要件を有する。 As an example, the observation unit 600 includes a first camera 610 viewing the test piece from a first direction and a second camera 620 viewing the test piece from a second direction having a certain angle with respect to the first direction. A first camera 610 and a second camera 620 are supported by clamps attached to stands 611, 612 located on the base 500 and provide images of the periphery of the specimen in first and second directions, respectively. At this time, the test piece is a very small object that cannot be visually observed, and the distance difference between the test piece and the blade is in the order of nanometers or micrometers, so the test piece and the test piece and the blade First camera 610 and second camera 620 have a minimum working distance of 33.5 mm, a maximum magnification of 30×, and a viewing angle of 13 mm×9.7 mm ( Field of View (FOV) requirements.

図4及び図5は、それぞれ本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームが、三次元イメージング装置に設けられた収容空間に収容される様子の斜視図及び正面図である。 4 and 5 are a perspective view and a front view, respectively, showing how a three-dimensional imaging ultramicrotome according to one embodiment of the present invention is housed in a housing space provided in a three-dimensional imaging apparatus.

図4及び図5を参照すると、本発明に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトーム1000は、三次元イメージング装置に観察対象である試料及び試料の切削面を連続的に提供するように、三次元イメージング装置の載物台として、三次元イメージング装置に設けられた収容空間に収容される。 Referring to FIGS. 4 and 5, the three-dimensional imaging ultramicrotome 1000 according to the present invention continuously provides a three-dimensional imaging device with a sample to be observed and a cut surface of the sample. The stage is housed in a housing space provided in the three-dimensional imaging apparatus.

一例として、三次元イメージング装置は走査型電子顕微鏡であり、走査型電子顕微鏡の真空チャンバー内に前記ミクロトーム1000が収容される。ミクロトーム1000は、ベース500上に備えられた連結手段により前記真空チャンバーの蓋22と結合され、真空チャンバーの本体21に入る。 As an example, the three-dimensional imaging device is a scanning electron microscope, and the microtome 1000 is housed in a vacuum chamber of the scanning electron microscope. The microtome 1000 is connected to the vacuum chamber lid 22 by connecting means provided on the base 500 and enters the vacuum chamber body 21 .

三次元イメージング装置に設けられ、前記ミクロトームが収容される収容空間は制限的であるため、ミクロトーム1000のサイズに制限がある。したがって、本発明に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームは、収容空間の制限によって、コンパクトな構造を有するように複数の構成がそれぞれ設計される。 The size of the microtome 1000 is limited because the space provided in the three-dimensional imaging apparatus for accommodating the microtome is limited. Therefore, the ultramicrotome for three-dimensional imaging according to the present invention is designed with a plurality of configurations so as to have a compact structure due to the limitation of the accommodation space.

図6aは本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの切削モーションの前の状態を示し、図6bは図6aの試験片を示す。図7aは本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトームの切削モーション中の状態を示し、図7bは図7aの試験片を示す。 Figure 6a shows the state before the cutting motion of a three-dimensional imaging ultramicrotome according to an embodiment of the invention, and Figure 6b shows the specimen of Figure 6a. FIG. 7a shows a three-dimensional imaging ultramicrotome according to an embodiment of the invention during a cutting motion, and FIG. 7b shows the specimen of FIG. 7a.

図6aから図7bを参照すると、本発明の一実施形態に係る三次元イメージング用ウルトラミクロトーム1000は、三次元イメージング装置の収容空間に配置され、図6aと図7aの動作状態を繰り返して行う。図6a及び図6bに示されたように、ブレード211と試験片10とが一定の距離にある状態で、ワイヤ700の巻き取りにより板バネ410の変形が誘導される。図7a及び図7bに示されたように、板バネ410の自由端412に連結された切削部200のブレード211は、単一の自由度を有する自由端412の移動経路に沿った移動軌跡を描きながら試験片10を切削し、切削面を三次元イメージング装置に提供する。三次元イメージング装置の走査部23は、ブレードが提供した試験片の切削面をスキャニングする。 6a to 7b, a three-dimensional imaging ultramicrotome 1000 according to one embodiment of the present invention is placed in the housing space of a three-dimensional imaging apparatus and repeats the operating states of FIGS. 6a and 7a. As shown in FIGS. 6a and 6b, the coiling of the wire 700 induces deformation of the leaf spring 410 with the blade 211 and the test piece 10 at a constant distance. As shown in Figures 7a and 7b, the blade 211 of the cutting part 200 connected to the free end 412 of the leaf spring 410 moves along the path of movement of the free end 412 having a single degree of freedom. The test piece 10 is cut while drawing, and the cut surface is provided to a three-dimensional imaging device. A scanning unit 23 of the three-dimensional imaging device scans the cutting surface of the specimen provided by the blade.

1000 三次元イメージング用ウルトラミクロトーム
100 試験片収容部
200 切削部
300 動力生成部
400 動力伝達部
500 ベース
600 観察部
700 ワイヤ
10 試験片
1000 Ultramicrotome for three-dimensional imaging 100 Specimen housing section 200 Cutting section 300 Power generation section 400 Power transmission section 500 Base 600 Observation section 700 Wire 10 Specimen

Claims (8)

三次元イメージング装置の観察対象である試験片を薄片化するウルトラミクロトームであって、
前記試験片が固定される試験片台、及び前記試験片台の移動を調節する移動調節手段を備えた試験片収容部と、
前記試験片を切削するブレードが一端に備えられたナイフ、及び前記ナイフを固定するナイフホルダーを含む切削部と、
前記ブレードが前記試験片を切削するモーションが行われるように駆動エネルギーを生成する動力生成部と、
各々が、固定構造体に結合される固定端と、前記切削部に形成される支持手段に結合される自由端とを含み、互いに交差するように形成される2つの板バネと、
前記駆動エネルギーを前記切削部に伝達する動力伝達部と、を含み、
前記動力生成部及び前記動力伝達部はワイヤにより連結され、かつ前記ワイヤの一端が前記板バネの自由端に連結されて前記自由端の回転変形を起こすことで、前記駆動エネルギーが前記切削部に伝達される、三次元イメージング用ウルトラミクロトーム。
An ultramicrotome for thinning a test piece to be observed by a three-dimensional imaging device,
a test strip holder having a test strip table to which the test strip is fixed and a movement adjusting means for adjusting the movement of the test strip table;
a cutting unit including a knife having a blade at one end for cutting the test piece, and a knife holder for fixing the knife;
a power generator for generating drive energy such that the blade is in motion to cut the specimen;
two leaf springs formed to cross each other, each including a fixed end coupled to a fixed structure and a free end coupled to a support means formed in the cutting portion;
a power transmission unit that transmits the driving energy to the cutting unit;
The power generation unit and the power transmission unit are connected by a wire, and one end of the wire is connected to a free end of the leaf spring to cause rotational deformation of the free end, thereby transferring the driving energy to the cutting unit. A transmitted, ultramicrotome for three-dimensional imaging.
前記試験片収容部、前記動力生成部、及び前記動力伝達部が置かれるベースをさらに含み、
前記ミクロトームは、前記ベースに備えられた連結手段により、前記三次元イメージング装置内に備えられた収容空間に収容される、請求項1に記載の三次元イメージング用ウルトラミクロトーム。
further comprising a base on which the test strip housing portion, the power generation portion, and the power transmission portion are placed;
2. The ultramicrotome for three-dimensional imaging according to claim 1, wherein said microtome is housed in a housing space provided in said three-dimensional imaging apparatus by connecting means provided on said base.
前記ブレードの前記試験片への接近状態を観察する少なくとも一つのカメラを含む観察部をさらに含む、請求項1に記載の三次元イメージング用ウルトラミクロトーム。 3. The ultramicrotome for three-dimensional imaging according to claim 1, further comprising an observation unit including at least one camera for observing the approach of said blade to said specimen. 前記観察部は、
前記試験片を第1方向から観察する第1カメラと、
前記第1方向に対して一定の角度を有する第2方向から前記試験片を観察する第2カメラと、を含む、請求項3に記載の三次元イメージング用ウルトラミクロトーム。
The observation unit is
a first camera that observes the test piece from a first direction;
4. The three-dimensional imaging ultramicrotome of claim 3, comprising a second camera that views the specimen from a second direction having an angle with respect to the first direction.
前記板バネの自由端の回転は単一の自由度を有し、前記板バネの自由端の回転変形に前記ブレードの切削モーションが拘束される、請求項1に記載の三次元イメージング用ウルトラミクロトーム。 The ultramicrotome for three-dimensional imaging according to claim 1, wherein the rotation of the free end of the leaf spring has a single degree of freedom, and the rotational deformation of the free end of the leaf spring constrains the cutting motion of the blade. . 前記動力生成部が前記ワイヤの他端を巻き取って前記自由端の回転変形を起こす、請求項1に記載の三次元イメージング用ウルトラミクロトーム。 2. The ultramicrotome for three-dimensional imaging according to claim 1, wherein said power generator winds the other end of said wire to cause rotational deformation of said free end. 前記動力生成部は、回転動力を提供するモータと、前記ワイヤが巻かれたシャフトに前記モータの回転動力を伝達するギヤと、を含む、請求項6に記載の三次元イメージング用ウルトラミクロトーム。 7. The ultramicrotome for three-dimensional imaging according to claim 6, wherein the power generator includes a motor that provides rotational power, and a gear that transmits the rotational power of the motor to a shaft around which the wire is wound. 前記試験片収容部、前記動力生成部、及び前記動力伝達部が配置されるベースをさらに含み、
前記動力生成部と前記ベースとの間に少なくとも一つ以上のダンパが備えられる、請求項7に記載の三次元イメージング用ウルトラミクロトーム。
further comprising a base on which the test strip housing portion, the power generation portion, and the power transmission portion are arranged;
8. The ultramicrotome for three-dimensional imaging according to claim 7, wherein at least one or more dampers are provided between the power generator and the base.
JP2021199444A 2020-12-22 2021-12-08 Ultramicrotome for 3D imaging Active JP7285306B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0180739 2020-12-22
KR1020200180739A KR102254822B1 (en) 2020-12-22 2020-12-22 Ultra microtome for imaging 3d

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022099272A JP2022099272A (en) 2022-07-04
JP7285306B2 true JP7285306B2 (en) 2023-06-01

Family

ID=76152556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021199444A Active JP7285306B2 (en) 2020-12-22 2021-12-08 Ultramicrotome for 3D imaging

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7285306B2 (en)
KR (1) KR102254822B1 (en)
WO (1) WO2022139235A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102254822B1 (en) * 2020-12-22 2021-05-24 한국기초과학지원연구원 Ultra microtome for imaging 3d
CN116448795A (en) * 2022-12-30 2023-07-18 浙江大学 Frozen ultrathin section device capable of being integrated in scanning electron microscope

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005189120A (en) 2003-12-25 2005-07-14 Feather Safety Razor Co Ltd Microtome
JP2017519200A (en) 2014-05-12 2017-07-13 アメリカ合衆国 A compact continuous sectioning microtome for block surface imaging

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4715595Y1 (en) * 1967-05-20 1972-06-01
SE316026B (en) * 1968-07-02 1969-10-13 Lkb Produkter Ab
SE424023B (en) * 1980-10-27 1982-06-21 Lkb Produkter Ab DEVICE BY A MICROTOM
US4377958A (en) * 1981-04-02 1983-03-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Remotely operated microtome
SE500941C2 (en) * 1989-08-16 1994-10-03 Algy Persson Method and apparatus for cutting a preparation
CN104422598B (en) * 2013-08-19 2019-03-08 徕卡显微系统(上海)有限公司 Mass balance mechanism and the slicer for using the device
WO2018200923A1 (en) * 2017-04-27 2018-11-01 Curadel, LLC Range-finding in optical imaging
KR101967681B1 (en) * 2018-11-01 2019-08-13 한국기초과학지원연구원 Ultra microtome device
KR102254822B1 (en) * 2020-12-22 2021-05-24 한국기초과학지원연구원 Ultra microtome for imaging 3d

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005189120A (en) 2003-12-25 2005-07-14 Feather Safety Razor Co Ltd Microtome
JP2017519200A (en) 2014-05-12 2017-07-13 アメリカ合衆国 A compact continuous sectioning microtome for block surface imaging

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022139235A1 (en) 2022-06-30
KR102254822B1 (en) 2021-05-24
JP2022099272A (en) 2022-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7285306B2 (en) Ultramicrotome for 3D imaging
US20080173813A1 (en) Manipulator for rotating and translating a sample holder
US8730583B2 (en) Microscope objective
JP4297736B2 (en) Focused ion beam device
JP2000501500A (en) Flat scanning stage for scanning probe microscope observation
CN109798339B (en) Cam-type hand device
US20140059724A1 (en) Scanning Probe Microscope
US11513329B2 (en) Varying an illumination path of a selective plane illumination microscopy
JP2000021345A (en) Scanning type electron microscope
CN101231932B (en) Manipulator for rotating and translating a sample holder
JP4806526B2 (en) Replaceable microscope stage drive assembly
JP2549746B2 (en) Scanning tunnel microscope
WO2016058052A1 (en) System and method for generating digital pathology images
JP4632525B2 (en) Microstructure assembly equipment
US10317658B2 (en) Microscope system and correction collar operating device
JP2003140053A (en) Scanning probe microscope integrated with shaft by each of optical microscope
JP2004317758A (en) Biaxial stage for microscope
CN108351505A (en) Microscope with object lens switch
JPH0427498B2 (en)
JP3365803B2 (en) Microscope focusing device
JP2009204657A (en) Cell holding and rotating observation device
JP6514508B2 (en) microscope
JP2009180828A (en) Microscope, image blurring correction imaging lens for microscope, and image blurring correction method for microscope
US20230350180A1 (en) Automatic correction of spherical aberration in selective plane illumination microscopy
JP2006040768A (en) Electron microscope

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230216

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230510

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230522

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7285306

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150