JPH07500918A - 試料を脱水およびまたは包埋するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 試料を脱水およびまたは包埋するための装置本発明は、液体窒素を含むデユワ− 瓶内の、温度を恒温的に調節する試料容器の中で、特に＋２０°Ｃと一１２０° Ｃの間の温度で、試料を脱水およびまたは包埋するだめの装置に関する。

迅速な“固定”のために、顕微鏡または電子顕微鏡検査用の試料はしばしばきわ めて迅速に冷凍される。続いて、試料内に含まれる氷が一８０°Ｃと一１２００ Ｃの間の温度で、極性溶剤（例えばメタノール、“極低温置換”、これについて は特にドイツ連邦共和国特許第２９４４４８４号明ｍ書同第３４２５７４４号明 細書またはＨ，Ｓｉ　ｔｔｅ著、　ＺＥＩＳＳ　ＭＥＭ　３．２５〜３１．１９ ８４年あるいはＨ，５ｉｔｔｅ他著、ＧＥＴ　ＬＡｂｏｒ−Ｍｅｄｉｚｉｎ、　 １０．１９９〜２０８．１９８７年、そこで引用された文献参照）によって、あ るいは真空中でまたは水蒸気分圧（″冷凍乾燥″　：これについては特にドイツ 連邦共和国特許２７３９７９６号明細書またはり、−Ｅｄｅ１ｍａｎｎ著１ｗｉ 微鏡、ウィーン、３５．３１〜３６．１９７９年並びにり、−Ｅｄｅ１ｍａｎｎ 著、走査電子顕微鏡、　ＩＶ、　１３３７−１３５６．１９８６年、そこで引用 された文献参照）によって充分に除去される。従って、続いて、凍った試料がパ ラフィン内であるいは次の切片標本作製のための適当な合成樹脂内て包埋可能で ある。この方法の代替方法の一つは“ＰＬＴ法”　（ＰＬＴはＰｒｏｇｒｅｓｓ ｉｖｅ　Ｌｏｗｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　’の頭文字である 。これに関しては特にＥ、　Ｃａｒｌｅｍａ１ｍ他著、Ｊ、ｌｌｌ微鏡、オフス フオード１２６．１２３〜１４３．１９８２年、そこで引用された文献参照）で ある。この場合、試料は例えばアルデヒド溶液内で化学的に固定され、続いて極 性媒体（例えばアセトンまたはメタノール）内で脱水する間、混合物の氷点が低 下するようにその都度冷却される。この場合にも、包埋は一３０°Ｃと一７０° Ｃの間の温度てモノマー成分を紫外線重合することによって行われる。極低温置 換とＰＬＴ法のためおよび冷凍乾燥のための装置が開発された。この装置では、 必要な低温を得るためおよび極低温収着−真空を発生するために、液体窒素（以 下、ＬＮ２と言う）が役に立つ。この装置（引用文献参照）では、技術水準に従 って、試料の乾燥のための容器が、デユワ−瓶の首部またはデユワ−瓶の下側へ 拡がった内室の中に配置されているつこの場合、デコワー瓶の４部内でのＬＮ２ 冷却は、連続的に発生するガス状の窒素（以−ド、ＧＮ２と言う）によってまた は中間接続配置された固体を介しての熱導出によって間接的に行われるかあるい はデユワ−瓶の内室におけるＬＮ２との直接的な接触によって行われる。

このような装置の重大な欠点は、コストのかかる構造の装置、すなわちＬＮ２を 入れるためのデユワ−瓶のほかに、試料温度を恒温的に調節するための少なくと も一つの制御回路、ＬＮ２充填レベルを表示するための制御装置および低すぎる ＬＮ２充填レベルを表示するために警報装置を備えている装置が、凍った対象物 の乾燥のためのこの低温方法の一つだけにしか適していないことにある。加えて 、この方法はしばしば対比変更して実施しなければならない。従って、科学のこ の分野において複雑な対比研究を行うときには、極低温置換およびＰＬＴ温置装 だめの装置のほかに、冷凍乾燥のための同様にコストのかかる装置を取得しなけ ればならない。

本発明の課題は、複数の方法に適した装置を提供することである。

この課題は本発明に従って、デユワ−瓶内に、このデユワ−瓶に固定連結され液 体窒素によって冷却される定置された金属冷却面が設けられ、デユワ−瓶内に取 り外し可能に挿入可能である試料容器が冷却面と補完的な接触面を備え、この接 触面が試料容器の挿入時に定置された冷却面に接触し、それによって定置された 冷却面とそれと補完的な接触面との間で良好な熱交換を保証することによって解 決される。デユワ−瓶はそのために、特に平らなおよびまたは円筒状の冷却面を 備えている。この冷却面はＬＮ２と直接的または間接的に接触する。この場合、 固体連結部（＠えは横断面積が１０平方センチメートルよりも大きなアルミニウ ム）の熱伝導能力と材料横断面積は、デユワ−瓶内のＬＮ２充填レベルが最低で あるときにも、ＬＮ２の沸点（−１９６°Ｃ）とあまり差がない（２０°Ｃより も小さい）冷却面温度を保証するような熱抵抗を生じる。上述のように、定置さ れた冷却面は本発明に従って、置換容器、ＰＬＴ容器または冷凍乾燥容器として 形成されたその都度取り出し可能な試料容器の補完的に形成された接触面に適合 している。この容器は互いに交換可能であり、デユワ−瓶内の定置された冷却面 に対して補完的に形成するごとにより、良好な熱交換を保証する。デユワ−瓶内 の定置された冷却面とデコワー瓶内室のＬＮ２どの間の固体連結部が管であり、 冷却面がこの管と連通ずる穴を備えていると特にを利である。

普通の脱水媒体または置換媒体の氷点（−８０’Ｃから一１２０’Ｃまで）の観 点から、デユワ−瓶内の定置された冷却面と、一般的に温度一時間−制御を適当 に行うことによりＰＬＴ容器として使用することができる置換容器との間の熱交 換を制限すると有利である。この熱交換の制限は、互いに適合する面の間の金属 連結部の接触およびまたは横断面が、所望の範囲の温度を保証するように制限さ れることによって達成される。なぜなら、もしそうでなければ、この置換−（Ｐ ＬＴ）−容器の恒温的な加熱によってＬＮ２消費量力坏必要に多くなるからであ る。

従って、恒温的に加熱される置換−（ＰＬＴ）−容器の下面の大部分、特に９０ パ一セント以上が、特に平らなまたは板状に形成された熱絶縁層によって覆われ 、この熱絶縁層が特に発泡合成樹脂、例えばスチロール発泡体またはポリウレタ ン発泡体からなっていると有利である。置換−（ＰＬＴ）−容器の他の実施形で は、容器がその上側に環状溝を備え、カリその中央にＬＮ２用の補充穴を備え、 この補充穴がデユワ−瓶内に定置して設けられた冷却面の補充穴に通じている。

それによって、容器の接触面のスリーブ状形成と協働して、普通の運転時に中央 の穴を経てデユワ−瓶内にＬＮ２を補充することができる。装置の他の実施形で は、デユワ−瓶の首部か特に透明で紫外線を透過する蓋によって閉鎖可能であり 、この蓋が２枚の板からなり、この板のうちの一方が垂直方向に摺動可能なスリ ーブに固定され、デユワ−瓶内で置換−（ＰＬＴ）−容器の上側縁部まで下降可 能であり、この場合摺動可能な板を持ち上げた後で、蓋が置換室を開放するため に水平方向に摺動可能である。蒸発するＧＮ２と共にデユワ−瓶の首部または置 換室から逃げる有毒蒸気（例えば置換媒体にＯＳＯ，を添加しものまたは低温包 埋のためのアクリルモノマーの揮発性成分）を吸い出すために、環状の吸い出し 部が設けられている。この吸い出し部は排気器（例えば換気装置）によって管を 経て排出部または大気にこの蒸気を導出する。

本発明の特別な実施形では、置換−（ＰＬＴ）−容器の代わりに、冷凍乾燥（以 下、ＧＴと言う）のための排気可能なインサートがデユワ−瓶の首部に挿入ユワ ー瓶の定置された冷却面に適合し、この接触によって一１７６°Ｃよりも低な凝 縮面によって拡大可能である。このＧＴ室は置換容器のように、恒温加熱される 試料皿を備えている。このＧＴ室には本発明の有利な特徴に従って、同じ電気制 御装置によって供給される。

図に基づく好ましい実施例の次の説明から、本発明の他の効果と特徴が明らかに なる。

図１は置換−（ＰＬＴ）−容器またはＧＴ−室を収容するための有利な設備を備 え、置換−（ＰＬＴ）−容器を例示的に備えているデユワ−瓶の概略断面図であ る。

図２は試料の置換またはＰＬＴ温置装よび偏平包埋のためのインサートを備えた 図１と同様な置換容器の概略断面図、図３は試料の置換、ＰＬＴ温置装よびまた は低温包埋のためのエッペンドルフ小管を収容するための環状溝を備えた変形置 換−（ＰＬＴ）−容器を示す概略断面図、 図４は排気のだめの管接続部、試料皿および付加的な凝縮面を備えた冷凍乾燥室 を例示的に示す概略断面図である。

図１の本発明による装置は、ＬＮ２−充填物２を存するデユワ−瓶１からなって いる。このデユワ−瓶の底要素３には、熱伝導性の良好な金属（例えばアルミニ ウム）からなる管４が固着されている。この管は上側が、筒形の凹部６を存する 蓋５によって閉鎖されている。この管４と蓋５は互いに良好に伝熱接触している 。蓋の円筒面６と平らな上面７は定置された冷却面を形成している。この冷却面 上には、置換室８の補完的な接触面がある。この置換室は熱伝導の良好な金属か らなり、ｆｔＤ熱カートリッジ９と、その温度を恒温的に制御するための温度セ ンサ１０（例えばＰｔ１００）を含んでいる。極低温置換またはＰＬＴ温置装よ びまたは低温包埋のために必要な容器の温度（＋２０°Ｃから最低温度−１２０ ゜Ｃまで）の観点から、金属的な熱接触は控えボルト５３の横断面積（約１平方 センチメートル）に制限されている。この控えボルトは例えば要素ｌｌとその円 筒面１１を介して、蓋５の対応する円筒面６に良好に伝熱接触し、容器８の底面 に同様に熱伝導するよう連結されている（ねじ込み）。容器８の残りの底面は熱 絶縁物＋２（例えばポリウレタン発泡体）によって覆われている。この熱絶縁物 の下面は薄板１３によって保護されている。管４は、熱伝導能力の小さな薄壁状 特殊鋼板（壁厚は約０．５ｍｍで高さは約１５ｃｍ）からなる円筒状のスリーブ １４を介して、デユワ−瓶の首部に固定されたリング状接続部Ｉ５に対して支持 されている。この接続部は逃げるＧＮ２のための流出口１６を存する。接続リン グ１５には、蓋保持部材１８のための滑り面としての働きをする板］７が固定さ れている。この蓋保持部材の摺動は、スリーブ１９とそれに固定された板２ｏを 持上げた後で、矢印方向に沿って左側へ行われる。この板２０自体は置換、ＰＬ Ｔ温置装よびまたは低温包埋の間、容器８の置換室または温置室を閉鎖する。ス リーブ１９は蓋板２２に固定されたスリーブ２Ｉの中を滑動する。板２０．２２ は特に透明で紫外線を透過する材料によって形成されている。それによって、蓋 を閉したときに、アクリルモノマーの紫外線重合が保証される。スリーブ１４、 容器８または蓋５によって形成された、デユワ−首部内の“室“を開放するため に、板２０を備えたスリーブ１９は矢印に沿って垂直方向に持上げられ、続いて 蓋１８．２０．２２が水平方向左側へ板１７上を摺動させられる（破線で示した 輪郭参照）。ＧＮ２が管４から蓋５内の凹部２３を通って“室″５．　８．　１ ４．　１５に流れてこの室を洗い流すので、開放したデユワ−首部からガスが出 る。このガスはしばしば有毒成分（置換媒体からの０８Ｏ４、アクリル樹脂内で の低温包埋の際のモノマーアクリル成分）を含み、本発明に従って排気器（例え ばモータ２７の軸に設けられた換気装置２６）により、隙間状の穴２５を有する 周方向の吸い出し通路２５から、廃棄管２８に搬送される。

図２は図１の装置に使用される置換容器８を詳細に示している。置換容器８（こ おいて、適切に熱伝導を行う接触面は４３で示しである。更に、容器室内には、 凍った試料３１を置（ための網３ｏを存する渦状容器２９が設（ブられている。

この渦状容器には置換媒体３２（例えばメタノール１０ＳＯ，）が充填されてい る。

低温での偏平包埋のために、インサート３２’、３３が役にたつ。このインサー トの被覆板３３は非接着性の合成樹脂（例えばアセタール樹脂）からなり、水を 含まない試料３１’または合成樹脂モノマー３４を収容するための窪みを備えて いる（これについては引用した特許明細書および専門文献参照）。媒体３２，３ ４からの個々の成分の再生不可能な蒸発および逃げは、既述の本発明による方法 で、板２０を備えた閉鎖部材によって阻止される。

図３は置換＝（ＰＬＴ）−容器の他の実施形を示している。容器８′はＬＮ２を 補充するための中央穴３５を備えている。試料３１の収容は容器８′の環状溝３ ６、例えばエッペンドルフ小管３７内で行われる。このエッペンドルフ小管は多 孔板３８によって位置保持され、それ自体は試料３１，３ビと媒体３２，３４を 収容するために役立つ。この場合、環状溝３６の壁とエッペンドルフ小管３７の 表面との伝熱接触は、公知のごとく、液体５２（例えばアルコール）によって保 証される。蓋板５内の円筒状表面６に対する伝熱接触は、置換容器８′のスリー ブ状突出部３９を介して、しかも接触面４３′を介して行われる。

図４はＧＴ室を示している。円筒状突出部４１を備えたこのＧＴ室の下側部分４ ０は、平らな底面４２と円筒面４３″を介して、デユワ−瓶１　（図１）内の管 ４の上の蓋５の補完的な面７．６に適合し、従って温度は一１７６°Ｃよりも低 い温度範囲に達する。案下側部分４０内において試料皿４４が保持部材（例えば 尖った載置部材４５）に載っている。この保持部材は熱伝達４０−４４を最小限 にする。試料皿４４は加熱カートリッジ９と温度センサ１０によって恒温加熱さ れ、その上側に、凍った試料３１を収容するための槽４６を備えている。必要な 場合には凝縮−（低温収着）−板４７によって冷却面積を大きくすることができ る。この板４７は下側部分４０にねじ４８で固定され、熱をよく伝えるように連 結されている。下側部分４０はシールリング５０を介して室の上側部分４９に真 空気密的に連結されている。室は吸い出し管５１を介して上側部分４９から排気 される（矢印参照）。

図１〜４に基づいて説明した装置は本発明の範囲内でいろいろ変形しておよび組 み合わせて実施することができる。試料３１．３１’や媒体３２．３４を収容す るために置換−（ＰＬＴ）−容器８．８’、３６または３６内にどのインサート を設けるかということやどのようにして温度を恒温調節するかということは重要 ではない。更に、置換容器８，８′と定置された蓋５の冷却面６または７の間に 、必要な熱抵抗を設けることも重要ではない。同様に、特に適合する補完的な熱 交換面に基づいて、置換−（ＰＬＴ）−容器を他の容器またはＧＴ室と交互に交 換またはその逆に交換することができるという特徴が実現されている場合には、 冷凍乾燥のための真空をどのようにして（例えば回転ポンプ、膜ポンプまたは分 子ふるいによる低温収着）作るがということやＧＴ室をどのようにしてシールす るかということも重要ではない。

フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号ＧＯＩＮ　１／２８ ７５１９−２Ｊ （７２）発明者　ニーデルマン　ルートヴイヒドイツ　デー・６６４２４　ホン ブルク・ザール　エーアリヒシュトラーセ　１４ （７２）発明者　へツシヒ　ヘルムートドイツ　デー・６６４２４　ホンブルク ・ザール　アム　ゲデュンナ−２１ Ｉ ＧＯＩＮ　１／２８　Ｌ （７２）発明者　ラング　アンドン オーストリア　デー・１１６０　ウィーン　ツェッヒ　バウアー　シュトラーセ 　４／４１（７２）発明者　クレーバー　ハイノリヒオーストリア　デー・１２ １０　ウィーン／シュトレーバースドルフ　ロッゲガッセ　５０

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．液体窒素（２）を含むデュワー瓶（１）内の、温度（９，１０）を恒温的に 調節する試料容器（８，８′，４０）の中で、特に＋２０℃と−１２０℃の間の 温度で、試料（３１，３１′）を脱水およびまたは包埋するための装置において 、デュワー瓶（１）内に、このデュワー瓶に固定連結され液体窒素（２）によっ て冷却される定置された金属冷却面（６，７）が設けられ、デュワー瓶（１）内 に取り外し可能に挿入可能である試料容器（８，８′，４０）が冷却面（６，７ ）に対して補完的な接触面（４２，４３，４３′，４３′′）を備え、この接触 面が試料容器（８，８′，４０）の挿入時に冷却面（６，７）に接触し、それに よって定置された冷却面（６，７）とそれと補完的な接触面（４２，４３，４３ ′，４３′′）との間で良好な熱交換を保証することを特徴とする装置。
2. ２．少なくとも二つの異なる試料容器（８，８′，４０）が設けられ、この試料 容器がデュワー瓶（１）内に選択的に挿入可能であることを特徴とする請求の範 囲第１項記載の装置。
3. ３．第１の試料容器が液状置換媒体または脱水媒体またはモノマーを収容するた めの容器（８，８′）であり、第２の試料容器が冷凍乾燥室を備えた排気可能な 容器（４０）であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の装置。
4. ４．デュワー瓶（１）内に、熱伝導の良好な金属（３）からなる管（４）が固定 され、この管の上端が液体窒素（２）の補充穴（６）を有する蓋（５）を備え、 蓋（５）の特に平らな水平上面（７）およびまたは円筒状補充穴（６）が試料容 器（８，８′，４０）を冷却するための冷却面であることを特徴とする請求の範 囲第１項から第３項までのいずれか一つに記載の装置。
5. ５．置換−（ＰＬＴ）−容器（８，８′）として形成されたほぼ円筒状の試料容 器が、恒温的に加熱可能な容器からなり、この容器の下面の大部分、特に９０パ ーセント以上が、平らな熱絶縁層（１２．１２′）によって覆われていることを 特徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一つに記載の装置。
6. ６．熱絶縁層（１２，１２′）が発泡合成樹脂、例えばスチロール発泡体または ポリウレタン発泡体からなっていることを特徴とする請求の範囲第５項記載の装 置。
7. ７．熱絶縁層（１２）の平らな下面が金属板（１３）によって覆われていること を特徴とする請求の範囲第５項または第６項記載の装置。
8. ８．試料容器（８，８′）と蓋（５）の間に、円筒状棒（５３）または円筒状ス リーブ（３９）が設けられ、この棒またはスリーブが両要素（８，８′，５，１ １）との良好な伝熱接触部を備えていることを特徴とする請求の範囲第４項記載 の装置。
9. ９．試料（３１，３１′）を有する容器（３７）を収容するための試料容器（８ ′）がその上側に環状溝（３６）を備え、かつその中央に液体窒素８２）用の補 充穴（３５）を備え、この補充穴が蓋（５）の補充穴（６）に通じていることを 特徴とする請求の範囲第４項記載の装置。
10. １０．デュワー瓶（１）の首部が蓋（１８，２０，２２）によって閉鎖可能であ り、この蓋が水平方向に移動可能であり、かつそれ自体二枚の板（２０，２２） を備え、この板のうちの下側の板（２０）がデュワー瓶の首部内での垂直方向昇 降を可能にする直径を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第９項まで のいずれか一つに記載の装置。
11. １１．両板（２０，２２）が特に紫外線を透過する透明な材料からなっているこ とを特徴とする請求の範囲第１０項記載の装置。
12. １２．デュワー瓶の首部の上端に、環状の吸い出し部（２４，２５）が設けられ 、この吸い出し部がデュワー瓶内部から逃げるガスを受け入れ、かつ排気器（２ ６，２７）によって管（２８）を経て導出することを特徴とする請求の範囲第１ 項から第１１項までのいずれか一つに記載の装置。
13. １３．デュワー瓶（１）の首部内に、冷凍乾燥室を備えたほぼ円筒状の容器（４ ０，４９〜５１）が試料容器として挿入可能であり、この容器の底面（４２，４ ３′′）が蓋（５）に適合し、面（７／４２，６／４３′′）を補完的に形成す ることにより、互いに適合する両面の間で良好な熱交換が保証されることを特徴 とする請求の範囲第１項記載の装置。
14. １４．恒温的に加熱された試料保持部（９，１０，４４）と凝縮面（４０，４７ ）が専ら液体窒素（２）によって、金属の中間部材（４，５）を介して、その都 度必要な温度まで冷却されることを特徴とする請求の範囲第１３項記載の装置。