JPH0621165Y2 - 電子顕微鏡用試料凍結乾燥装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、電子顕微鏡により、生物試料を観察する場合
に、生物組織の生の状態における微細形態を保持した状
態で試料の水分を除去する試料凍結乾燥装置に関する。

［従来の技術］ 電子顕微鏡の試料室は、高度の真空に保持しなければな
らないので、水分を含んだままの生物試料を電子顕微鏡
で観察するには、予め脱水して乾燥することが必要条件
である。しかし、単に乾燥したのでは試料が収縮、変形
してしまう。特に、電子顕微鏡的微細形態は、乾燥過程
での水の表面張力により、ことごとく破壊されてしま
う。原形を保持させたまま乾燥することは、およそ不可
能である。光学顕微鏡観察のためには、相当に古くから
凍結乾燥法が採用されていた。この方法は試料を凍結し
て、−５０℃付近に保ちながら真空中で水分を昇華させ
るもので、光学顕微鏡観察の範囲では一応の形態は保持
される。しかし、氷の結晶成長を抑えるには、−８０℃
以下に保持する必要がある。ところが、このような低温
度では水の昇華速度は極めて遅く、高真空中においても
数日を必要とするため、この方法は使用されなくなっ
た。

電子顕微鏡用生物試料の他の乾燥法としては、臨界点乾
燥法がある。水分を含んだ生物試料を、液相と気相の臨
界点を越えて、液相から気相に持ち込むものである。水
の臨界点は３７４℃、218.5気圧であるから、これを越
えるようなルートで試料乾燥を行えば、原理的には水の
表面張力が働かないので乾燥可能で、実用的には、水よ
り臨界点の低い二酸化炭素を用い、生物試料を液状炭酸
の状態から臨界点を越えて乾燥させる方法が、従来より
これまで一般的によく用いられ普及している。

最近、前記臨界点乾燥法に代る方法として、凍結乾燥法
を改良した方法が開発され、実用に供されようとしてい
る。それは、有機溶媒乾燥法である。電子顕微鏡用生物
試料の水分を有機溶媒に置換し、これを凍結して真空中
で乾燥する方法である。有機溶媒としては、常温、大気
圧では液体又は固体であって、且つ比較的蒸発速度の緩
慢な気化熱の大きい、例えばフレオン１１３、アセトニ
トリル、第３ブタノール、ベンゼンあるいはネオペタン
等が用いられる。これらの液体は冷却あるいは減圧によ
って容易に固体化し、油回転ポンプ程度のもので、維持
できる真空度で、比較的速やかに昇華する。氷晶障害な
く試料を乾燥できる方法である。

［考案が解決しようとする課題］ 前記従来の技術で述べた、電子顕微鏡用試料の乾燥方法
のうち、前者の臨界点乾燥法は、少ないにしろ試料の収
縮があり、生物の微細形態が若干破壊されるといった欠
点があった。特に、より高度な観測結果を要求される昨
今では、これが大きな問題となっている。

又、後者の有機溶媒乾燥法では、試料冷却に取り扱い不
便な液体窒素を使用する点、乾燥結果、すなわち試料の
原形が完全に保持されていない点で、前者の臨界点乾燥
法とほとんど変わらないといった問題がある。

ここにおいて、本考案の目的は、前記従来の技術におけ
る試料乾燥法の問題点に照らして、これらの解消が可能
な信頼度の高い電子顕微鏡用試料凍結乾燥装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ すなわち、前記本考案の目的は、試料を凍結乾燥する装
置において、凝固点が常温よりやや高い有機溶媒で水分
を置換した試料を収納するチャンバと、同チャンバを減
圧する手段と、同チャンバ内の試料を少なくとも０℃か
ら２０℃の範囲で温度制御する加熱、冷却手段を備えた
ことを特徴とする電子顕微鏡用試料乾燥装置によって達
成される。

［作用］ 上記のように、有機溶媒乾燥装置において、試料を収納
するチャンバと、同チャンバを減圧する真空ポンプと、
同チャンバを０℃〜２０℃の範囲で温度制御できるサー
モコントローラを備えるので、有機溶媒として例えば凝
固点が25.5℃のｔブチルアルコールを用いることができ
る。このため電子顕微鏡用試料を２５℃以下の温度で凍
結、昇華及び乾燥ができ、氷晶障害のない、生物組織の
形態をとどめた試料の作成が常温付近で可能となる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例ついて、添付の第１図及び第２図
を用いて説明する。第１図は実施例の構成図、第２図は
同じく外観図である。図において、１は試料５を収納し
て乾燥を行うチャンバ、１２はチャンバ１の蓋、２は試
料５を載せる試料台、９はチャンバ１内の減圧を行う油
回転ポンプ、１０は減圧を行う排気パイプ、６は排気パ
イプ１０の途中に設けられたリークバルブである。又、
３はチャンバ１内の温度を制御するサーモモジュール、
４はサーモモジュール３の冷却フィンで、冷却フィン３
は熱伝導の良い金属から成り、内部は冷却水１１を通過
させるようなパイプ状部分を有する。そして、７は油回
転ポンプ９からの油ミストにより、試料５が汚染しない
ように、その逆流を防止するフォアライントラップ、８
はフォアライントラップの冷却機である。

以上、本考案の実施例の構成を述べたが、次に本装置の
機能について説明する。本実施例において試料の乾燥を
行うには、まず、凝固点が常温よりやや高い有機溶媒、
例えば、ｔブチルアルコール(t-butyl alcohl)を用い
て、生物試料５の水分を置換する。１３はｔブチルアル
コールの容器で、置換の終了した試料５を、ｔブチルア
ルコールの容器１３と共に、チャンバー１の蓋１２を開
けて試料台２に載せ、蓋１２を閉める。次にリークバル
ブ６を閉じ、図には明示されていないが、コントロール
盤１４の上に設けられた水道水コックを開けて、冷却水
１１を冷却フィン４に流通させる。先きに述べたリーク
バルブ６をはじめ、各部の制御スイッチ、設定つまみ類
はコントロール盤１４上に備えられ、各制御器は制御キ
ュービクル１５内に納められているものとする。

次に、チャンバ１内の温度設定を−１０℃とし、サーモ
モジュール３を制御して試料５の冷却を行う。サーモモ
ジュール３はセミコンダクタ熱変換器で、電流を流す方
向により、冷却、加熱が切り換えられる。ｔブチルアル
コールの凝固点は25.5℃と高いので、５〜１０分で固化
する。そこで、油回転ポンプ９を駆動し、チャンバ１内
の排気を行いながら、温度設定を＋２０℃とし、サーモ
モジュール３により加熱を行う。前記チャンバ１内の排
気は、ｔブチルアルコールが完全に昇華した時点で終了
させる。同時に温度制御も停止し、リークバルブ６を開
いて真空をリークし、チャンバ１の蓋１２を開いて試料
５を取り出し、電子顕微鏡観察の用に供するものであ
る。

前出したフォアライントラップ７は、油回転ポンプ９で
発生する油ミストが、排気中にチャンバ１に入り込ん
で、試料５を汚染することのないように、冷却補足する
もので、このため冷却機８を併用する。

本来、ｔブチルアルコールは高い蒸気圧を持っており、
先にも述べたように凝固点が25.5℃と高いので、通常の
冷蔵庫で試料５を凍結させることもできるが、１００％
ｔブチルアルコールは25.5℃以下で凍ってしまうので、
室温が25.5℃以下の場合は、恒温槽を用いて脱水しなけ
れならず、外にも多くの手順を経なければ、乾燥した試
料を得ることができない。又、一般の冷蔵庫で、ｔブチ
ルアルコールを用いて試料５を凍結しても、凍結した試
料５を冷蔵庫から真空排気装置へ運ぶ間に、霧が付着
し、折角凍結した試料の微細組織が損なわれることがあ
る。

本考案の装置は、試料中の水と置換する有機溶媒とし
て、ｔブチルアルコールを用いることができる試料凍結
乾燥の専用装置で、前記のような試料を移動する必要が
なく、この種の危具は全くない。

［考案の効果］ 前記説明から分かるように、本考案によれば、試料の水
分置換用有機溶媒として、ｔブチルアルコールを用いる
ことができるので、凍結、昇華、乾燥をプラス温度で行
うことができる。又、チャンバの底部に付設したサーモ
モジュールにより、試料温度を自由に調整できるので、
試料を移動せずに乾燥できる。更に、油回転ポンプから
の油ミストによる試料の汚染がない。

以上要約するに、収縮、変形による生物試料の微細形態
が損われることなく、原形保存に優れた、電子顕微鏡用
試料凍結乾燥装置を提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の試料凍結乾燥装置の実施例の構成
図、第２図は、その装置の外観斜視図である。 １……チャンバ、２……試料台、３……サーモモジュー
ル、４……冷却フィン、５……試料、６……リークバル
ブ、７……フォアライントラップ、９……油回転ポンプ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電子顕微鏡用試料を凍結乾燥する装置にお
   いて、凝固点が常温よりやや高い有機溶媒で水分を置換
   した試料を収納するチャンバと、同チャンバを減圧する
   手段と、同チャンバ内の試料を少なくとも０℃から２０
   ℃の範囲で温度制御する加熱、冷却手段を備えることを
   特徴とする電子顕微鏡用試料凍結乾燥装置。