(57)【要約】【課題】  毒性を有する染色剤であっても外部に拡散させずに染色装置内で染色剤を形成および試料の染色を行い、残留した染色剤を染色装置内で無毒化した非染色剤に変換して回収することが可能となる。【解決手段】  真空排気装置と接続する排気口を有する試料設置容器と、染色剤を形成する場である染色剤形成部と前記染色剤を形成する試薬を導入する試薬導入口とを有する染色剤形成容器と、前記染色剤形成容器を加熱および冷却する加熱冷却装置と、前記試料設置容器と前記染色剤形成容器とを接続する連結部と、を有する試料の染色装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気装置と接続する排気口を有する試料設置容器と、染色剤を形成する場である染色剤形成部と前記染色剤を形成する試薬を導入する試薬導入口とを有する染色剤形成容器と、前記染色剤形成容器を加熱および冷却する加熱冷却装置と、前記試料設置容器と前記染色剤形成容器とを接続する連結部と、を有する試料の染色装置。
【請求項２】
前記染色剤を形成する材料が、オスミウム化合物もしくはルテニウム化合物からなる第一の試薬と、還元剤からなる第二の試薬とを含むことを特徴とする請求項１に記載の試料の染色装置。
【請求項３】
前記排気口が切り替え弁と接続しており、前記排気口がガス供給装置と接続するガス供給口の機能も有することを特徴とする請求項１または２に記載の試料の染色装置。
【請求項４】
前記染色剤形成容器が、前記染色剤形成容器と前記連結部とを接続する接続部を有し、前記試薬導入口が前記接続部でもあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の試料の染色装置。
【請求項５】
前記染色剤形成容器が、前記染色剤形成容器と前記連結部とを接続する接続部を有し、前記接続部とは異なる位置に、前記試料導入口を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の試料の染色装置。
【請求項６】
前記試料が電子顕微鏡観察用の試料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の試料の染色装置。
【請求項７】
試料の染色方法であって、
試料設置容器に試料を設置する工程と、
染色剤形成容器に、染色剤を形成する第一の試薬を導入する工程と、
前記第一の試薬が導入された染色剤形成容器に、前記染色剤を形成する第二の試薬を導入して、前記第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を作成する工程と、
前記混合物を凍結する工程と、
前記試料設置容器および前記染色剤形成容器を減圧状態とする工程と、
前記凍結された混合物を溶融させて染色剤を形成する工程と、
前記形成された染色剤を昇華させて前記試料を染色させる工程と、
前記染色剤形成容器を冷却し、残留した前記染色剤を前記染色剤形成容器に凝集および凍結させる工程と、
前記試料設置容器内および染色剤形成容器内を大気圧に戻す工程と、
前記染色剤形成容器に前記染色剤を非染色剤に変換する試薬を導入する工程と、
前記染色剤形成容器を昇温させ、前記凝集および凍結された前記染色剤を溶融させて前記染色剤を非染色剤に変換する工程と、
前記非染色剤を回収する工程と、を有する、試料の染色方法。
【請求項８】
前記染色剤としてオスミウム化合物もしくはルテニウム化合物を用いることを特徴とする請求項７に記載の試料の染色方法。
【請求項９】
前記染色剤を非染色剤に変換する試薬が還元剤であることを特徴とする請求項８に記載の試料の染色方法。
【請求項１０】
前記第一の試薬および前記第二の試薬のうちの少なくとも一方が水溶液であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の試料の染色方法。
【請求項１１】
前記第一の試薬および前記第二の試薬が固体であり、前記第一の試薬が導入された染色剤形成容器に、前記染色剤を形成する第二の試薬を導入して、前記第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を作成する工程と、前記第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を凍結する工程との間に、前記染色剤形成容器に水を導入する工程を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の試料の染色方法。
【請求項１２】
前記試料設置容器内および染色剤形成容器内を大気圧に戻す工程が、不活性化ガスを前記試料設置容器内および染色剤形成容器内に導入することにより行う工程であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の試料の染色方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の染色装置、試料の染色方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高分子材料や生体試料を、電子顕微鏡を用いて形態観察を行うための染色装置として、真空チャンバー内に試料を配置し、真空度を調整したうえで、接続された染色剤内蔵カートリッジから染色剤蒸気を真空チャンバー内に導入することで染色を行う装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特登録４３６７９２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された染色処理後に染色装置内に残留した染色剤をそのまま真空ポンプを通じて装置外に排気するため、毒性を有する染色剤が外部に拡散する危険性がある。また、染色剤内蔵カートリッジは繰り返し装置から脱着し使用する為、染色剤が充填された状態で長期間管理保管する必要があるため、保管中にカートリッジから染色剤が漏洩する危険性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明では、真空排気装置と接続する排気口を有する試料設置容器と、昇華性の染色剤を形成する場である染色剤形成部を有する染色剤形成容器と、前記染色剤形成容器を加熱および冷却する加熱冷却装置と、前記試料設置容器と前記染色剤形成容器とを接続する連結部と、を有する試料の染色装置を提供する。
【０００６】
また、別の本発明では、試料の染色方法であって、
試料の染色方法であって、
試料設置容器に試料を設置する工程と、
染色剤形成容器に、染色剤を形成する第一の試薬を導入する工程と、
前記第一の試薬が導入された染色剤形成容器に、前記染色剤を形成する第二の試薬を導入して、前記第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を作成する工程と、
前記混合物を凍結する工程と、
前記試料設置容器および前記染色剤形成容器を減圧状態とする工程と、
前記凍結された混合物を溶融させて染色剤を形成する工程と、
前記形成された染色剤を昇華させて前記試料を染色させる工程と、
前記染色剤形成容器を冷却し、残留した前記染色剤を前記染色剤形成容器に凝集および凍結させる工程と、
前記試料設置容器内および染色剤形成容器内を大気圧に戻す工程と、
前記染色剤形成容器に前記染色剤を非染色剤に変換する試薬を導入する工程と、
前記染色剤形成容器を昇温させ、前記凝集および凍結された前記染色剤を溶融させて前記染色剤を非染色剤に変換する工程と、
前記非染色剤を回収する工程と、を有する、試料の染色方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、毒性を有する染色剤であっても外部に拡散させずに染色装置内で染色剤を形成および試料の染色を行い、残留した染色剤を染色装置内で無毒化した非染色剤に変換して回収することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一の実施形態の染色装置を示す図である。
【図２】第二の実施形態の染色装置を示す図である。
【図３】第三の実施形態の染色装置を示す図である。
【図４】第四の実施形態の染色装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
【００１０】
＜第一の実施形態＞
図１に、第一の実施形態の染色装置を示す。
【００１１】
本実施形態の染色装置は、真空排気装置と接続する排気口１を有する試料設置容器２と、染色剤を形成するための試薬を導入する試薬導入口３と染色剤を形成する場である染色剤形成部２０とを有する染色剤形成容器４と、試薬導入口３の開閉を行う開閉機構５と、染色剤形成容器４を加熱および冷却する加熱冷却装置６と、試料設置容器２と染色剤形成容器４とを接続する連結部７とを有する。
【００１２】
染色対象である試料が設置される試料設置容器２は、試料を設置する試料設置部８と、真空排気装置（不図示）と接続して試料設置部８内を真空にする排気口１と、染色剤形成容器４と試料設置容器２とを連結する連結部７に接続する第一の接続部９を有する。
【００１３】
排気口１は、真空排気装置と接続して試料設置部８内を真空にすることができれば良く、排気口１の形状は、例えば、内部が空洞である管状などの形状である。また、排気口１は、ガス供給装置（不図示）とも接続しており、排気口１を通じて試料設置部８内にガスが供給される。試料設置部８内の真空排気もしくはガス供給の切り替えは、排気口１に接続する切り換え弁１１によって行うことができる。
【００１４】
排気口１および接続部９は、図１のように、試料設置部８とは別の部品である試料設置部８の蓋１３に設置されていても良く、試料設置部８と一体の形状を有していても良い。なお、前者の場合には、試料設置部８に試料を設置してから蓋１３を設置することができるが、後者の場合には、試料を導入する試料導入部が必要となる。そのような試料導入部は、排気口１および第一の接続部９とは別の位置に存在していても良く、排気口１もしくは第一の接続部９が試料導入部の役割を果たしても良い。
【００１５】
染色剤形成容器４は、染色剤を形成する場となる染色剤形成部２０と、染色剤を形成するための第一の試薬および第二の試薬を導入する試薬導入口３と、染色剤形成容器４と試料設置容器２とを連結する連結部７に接続する第二の接続部１０を有する。第二の接続部１０および連結部７により、染色剤形成容器４と試料設置容器２とが連結し、染色剤形成容器４で形成された染色剤が昇華して染色剤形成容器４から試料設置容器２に移動できる。染色剤形成容器４は、加熱冷却装置６から取り外し可能である構造を有していることが好ましい。
【００１６】
なお、本実施形態では、試薬導入口３が、染色剤形成容器４と試料設置容器２とを連結する連結部７に接続する第二の接続部１０の機能を兼ねている。
【００１７】
加熱冷却装置６は、染色剤形成容器４を加熱および冷却できる装置である。加熱冷却装置６は、染色剤形成容器４の少なくとも一部を取り囲む構造をなしており、機械的に染色剤形成容器４を冷却させる機構を有することが好ましいが、冷却剤を用いて行われるものであっても良い。
【００１８】
また、加熱冷却装置６は機械的に染色剤形成容器４を昇温させる機構を有することが好ましいが、染色剤形成容器４の冷却を停止することで自然昇温させることができる機構を有していても良い。
【００１９】
冷却剤の例としては、液体窒素や、アセトン／ドライアイス、エタノール／ドライアイス、アセトニトリル／ドライアイスなどが挙げられる。
【００２０】
染色対象である試料としては、例えば、細胞、生体組織片などの生体試料、トナーなどの有機材料複合体、ブレンドポリマー等のポリマーアロイに代表される高分子材料などである。
【００２１】
試料を染色する染色剤は、一般的には毒性を有するものであり、昇華性を有する化合物である。このような染色剤としては、例えば、オスミウム化合物、ルテニウム化合物などであり、より具体的には、四酸化オスミウムや四酸化ルテニウムである。
【００２２】
染色剤がオスミウム化合物である場合、染色剤を形成する第一の試薬の例としては、３価もしくは４価のオスミウム化合物であり、より具体的には、三塩化オスミウムもしくは四塩化オスミウムなどのオスミウム塩化物である。染色剤を形成する第一の試薬がオスミウム塩化物である場合、取り扱いやすいため好ましい。
【００２３】
染色剤がルテニウム化合物である場合、染色剤を形成する第一の試薬の例としては、３価もしくは４価のルテニウム化合物であり、より具体的には、三塩化ルテニウムなどのルテニウム塩化物である。
【００２４】
染色剤を形成する第一の試薬が上記の例である場合、染色剤を形成する第二の試薬の例としては、酸化剤が好ましい。染色剤を形成する第一の試薬としてルテニウム化合物もしくはオスミウム化合物を用いた場合、導入する染色剤を形成する第二の試薬は、低酸化状態（３価もしくは４価の）のルテニウムもしくはオスミウム化合物を、四酸化ルテニウムもしくは四酸化オスミウムに酸化するために十分な酸化電位を持った不揮発性もしくは揮発性の低い酸化剤である。
【００２５】
酸化剤の例としては、過ヨウ素酸塩、過マンガン酸塩、臭素酸塩、次亜塩素酸塩、過酢酸などの過酸、過硫酸塩、硫酸第二セリウム、硝酸セリウムアンモニウム、フェリシアン化カリウムであり、これらは水溶液の状態で用いることが好ましい。使用する酸化剤の量は、ルテニウム化合物もしくはオスミウム化合物を四酸化ルテニウムもしくは四酸化オスミウムに酸化するための当量に対して過剰な量とする。
【００２６】
上記の染色剤を形成するための第一の試薬および第二の試薬の反応の例としては、以下である。
２Ｒｕ３＋  ＋  ５ＩＯ４−  ＋  ３Ｈ２Ｏ→２ＲｕＯ４  ＋  ５ＩＯ３−  ＋  ６Ｈ＋
２Ｏｓ３＋  ＋  ５ＩＯ４−  ＋  ３Ｈ２Ｏ→２ＯｓＯ４  ＋  ５ＩＯ３−  ＋  ６Ｈ＋
【００２７】
次に、試料の染色方法について説明する。
【００２８】
本実施形態の試料の染色方法は、試料、好ましくは電子顕微鏡観察用試料の染色方法であって、試料設置容器に試料を設置する工程と、染色剤形成容器に、染色剤を形成する第一の試薬を導入する工程と、前記第一の試薬が導入された染色剤形成容器に、前記染色剤を形成する第二の試薬を導入して、前記第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を作成する工程と、前記混合物を凍結する工程と、前記試料設置容器および前記染色剤形成容器を減圧状態とする工程と、前記凍結された混合物を溶融させて染色剤を形成する工程と、前記形成された染色剤を昇華させて前記試料を染色させる工程と、前記染色剤形成容器を冷却し、残留した前記染色剤を前記染色剤形成容器に凝集および凍結させる工程と、前記試料設置容器内および染色剤形成容器内を大気圧に戻す工程と、前記染色剤形成容器に前記染色剤を非染色剤に変換する試薬を導入する工程と、前記染色剤形成容器を昇温させ、前記凝集および凍結された前記染色剤を溶融させて前記染色剤を非染色剤に変換する工程と、前記非染色剤を回収する工程と、を有する、試料の染色方法である。
【００２９】
以下、各工程について図１を用いて説明する。
【００３０】
（１）試料設置容器に試料を設置する工程
染色対象である試料を試料設置容器２内の試料設置部８に配置し、試料設置容器２を密閉する。
【００３１】
（２）染色剤形成容器４に染色剤を形成する第一の試薬を導入する工程
試薬導入口３を通じて、染色剤形成部２０内に昇華性を有する染色剤を形成する第一の試薬（以下、第一の試薬と記載することもある）を設置する。
【００３２】
この際、図１のように、試薬導入口３の形状が、内部が空洞である管状などの形状である場合、開閉機構５を操作して第一の試薬を設置することができる。また、切り替え弁１１をガス供給装置への接続方向に合わせることで、試料設置容器２を通じて不活性化ガスを染色剤形成容器４に供給しながら、第一の試薬を設置することができる。このような場合の不活性化ガスは、例えば、空気、窒素、アルゴンである。
【００３３】
なお、染色剤を形成する第一の試薬との例としては、前述した通りであり、３価もしくは４価のオスミウム化合物、より具体的には、三塩化オスミウムもしくは四塩化オスミウムなどのオスミウム塩化物、および３価もしくは４価のルテニウム化合物、より具体的には、三塩化ルテニウムなどのルテニウム塩化物などである。
【００３４】
導入する第一の試薬の量は対象となる試料の染色度合いに応じて適宜量を調整することができる。
【００３５】
（３）第一の試薬が導入された染色剤形成容器に、染色剤を形成する第二の試薬を導入して第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を作成する工程
（２）の工程で、第一の試薬が導入された後に、試薬導入口３を通じて、染色剤を形成する第二の試薬（以下、第二の試薬と記載する場合がある）を染色剤形成部２０に導入する。この際、図１のように、試薬導入口３の形状が、内部が空洞である管状などの形状である場合は、開閉機構５を操作して第二の試薬を設置することができる。
【００３６】
染色剤形成容器４内で第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を形成することができれば、第一の試薬および第二の試薬の状態は問わないが、第一の試薬および第二の試薬のうちの少なくとも一方は水である溶媒に溶解させた水溶液の状態であることが好ましい。
【００３７】
第一の試薬が水溶液の状態である場合には、第二の試薬は固体の状態であっても、第一の試薬と第二の試薬を混合することで、第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を形成することができる。
【００３８】
第一の試薬が固体の状態である場合には、第二の試薬は水溶液の状態であることが好ましいが、第二の試薬も固体の状態であり、本工程（（３）の工程）と、次の工程（（４）の工程）との間に水を染色剤形成容器４に導入して第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を作成しても良い。
【００３９】
これは、後の（６）の工程で第一の試薬および第二の試薬から染色剤を形成する反応を生じさせる際に、第一の試薬と第二の試薬と水との混合物であることにより第一の試薬と第二の試薬の反応を生じさせることができるからである。
【００４０】
なお、第一の試薬が水溶液の状態である場合には、第二の試薬を導入する前に第一の試薬を凍結させても良い。
【００４１】
（４）前記第一の試薬と第二の試薬の混合液を凍結する工程
染色剤形成容器４を冷却し、第一の試薬と第二の試薬と水との混合物を凍結する。染色剤形成容器４に導入された第一の試薬と第二の試薬と水との混合物は、加熱冷却装置６によって凍結されるため、この状態においては第一の試薬と第二の試薬との反応は停止している。なお、第二の試薬が水溶液であり、かつ本実施形態のように、開閉機構５を操作して第二の試薬を導入する場合には、染色剤が開閉機構５を通じて外部に拡散することを抑制するために、（３）の工程で混合物を作成すると同時に凍結することが好ましいが、染色装置内で機械的に第二の試薬を染色剤形成容器４に導入する場合には同時でなくても良い。
【００４２】
（５）試料設置容器２および染色剤形成容器４を減圧する工程
第一の試薬と第二の試薬と水との混合物が凍結した状態で、切り替え弁１１を操作し排気口１を通じて試料設置容器８および試料設置容器８と連結している染色剤形成容器２をともに減圧する。
【００４３】
試料設置容器８および染色剤形成容器２内の圧力は真空排気装置の能力に応じ決定されるが、例えば１０−１〜１０−２Ｐａとすることができる。また、切り替え弁１１を調整することで、容器内の圧力を調整することができる。これにより染色剤の導入量を調整することも可能である。
【００４４】
減圧後、切り換え弁１１を操作して真空排気装置と試料設置容器２との接続を切り、試料設置容器２および染色剤形成容器４内を減圧に保つ。
【００４５】
（６）凍結された混合物を溶融させて染色剤を形成する工程
（５）の工程に引き続き減圧状態で、加熱冷却装置６を用いて、冷却していた染色剤形成容器４を室温以上に昇温させる。なお、染色剤形成容器４を昇温させる際は、加熱冷却装置６による加熱に限られず、冷却を止めることによる自然昇温であっても良い。これにより、凍結されていた混合物は、融解し、第一の試薬と第二の試薬との水溶液となり、第一の試薬と第二の試薬が反応して染色剤が形成される。
【００４６】
前述の試薬の反応式の例に示した通り、例えば、第一の試薬としてルテニウム化合物を用いた場合には、第二の試薬である酸化剤の効果によりルテニウム化合物が酸化され、染色剤である四酸化ルテニウムが生成する。また、第一の試薬としてオスミウム化合物を用いた場合も同様にして四酸化オスミウムが生成する。
【００４７】
この際、昇温させる際の温度は、加熱冷却装置６により制御することができる。染色剤形成容器４内で生成した染色剤の蒸発量を加熱する温度で調整することで、次の工程（（７）の工程）で試料を染色する際の染色度合いを調整することが可能である。
【００４８】
（７）形成された染色剤を昇華させて前記試料を染色させる工程
（６）の工程により、染色剤形成容器４内で形成された染色剤は、第一の試薬と第二の試薬の混合液に含まれる水から発生する水蒸気と一緒に減圧下で連結部７を通じて試料設置容器２に蒸気として供給され、試料の染色が開始される。
【００４９】
この際、試料設置容器２および試料設置容器２に連結した染色剤形成容器４は、（５）の工程および（６）の工程に続いて減圧状態である。これらが減圧状態であることにより、揮発した染色剤が試料設置容器８内で均一に拡散する。ここで、本工程での減圧状態は、減圧状態であれば、（５）の工程および（６）の工程と同じ圧力の状態でも良いし、異なっていても良いが、操作の簡便さゆえに、（５）の工程および（６）の工程と同じ圧力であることが好ましい。
【００５０】
（８）残留した染色剤を染色剤形成容器に凝集および凍結させる工程
（１）〜（７）の工程により、試料を所望の染色度合いになるまで染色した後、染色剤形成容器４を加熱冷却装置６で冷却し、試料設置容器２内の残留した染色剤（試料を染色せずに試料設置容器２内に留まっている染色剤）を染色剤形成容器４内で再度水溶液として凝集させて凍結させる。
【００５１】
これにより、試料への染色反応が停止することができ、残留した染色剤を安全に染色剤形成容器４に回収することができる。
【００５２】
このように染色剤形成容器４を所望の時間経過後に冷却することで残留染色剤の回収と同時に試料の染色時間を調整することができ、染色度合いを制御することが可能となる。
【００５３】
（９）試料設置容器２および染色剤形成容器４を大気圧にする工程
染色剤形成容器４内に回収した残留した染色剤を凍結させた状態を維持して、切り替え弁１１を操作しガス供給装置（不図示）から試料設置容器２および染色剤形成容器４にガスを供給し、試料設置容器２および染色剤形成容器４を大気圧（常圧）に戻す。この際に供給するガスは、不活性ガスであることが好ましく、例えば、（２）の工程と同様、空気、窒素、アルゴンである。
【００５４】
（１０）染色剤形成容器４に染色剤を非染色剤に変換する試薬を導入する工程
試料設置容器２および染色剤形成容器４を大気圧に戻した後、開閉機構５を操作し、試料導入口３を通じて、染色剤形成容器６に染色剤を非染色剤に変換する試薬を導入する。この際、加熱冷却装置６は、（８）の工程および（９）の工程に引き続き、冷却を行っているため、染色剤を非染色剤に変換する試薬は凍結される。
【００５５】
その後、加熱冷却装置６による冷却を停止して、凍結された状態の、染色剤を非染色剤に変換する試薬および染色剤、を溶融させて残留した染色剤を非染色剤に変換する。
【００５６】
この際、用いられる染色剤を非染色剤に変換する試薬に特に限定はないが、染色剤がオスミウム化合物もしくはルテニウム化合物である場合には、染色剤を無毒化する試薬であることが好ましく、還元剤を用いることが好ましい。還元剤の例としては、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム等の無機還元剤、シュウ酸等の有機還元剤などを用いることができる。使用する還元剤の量は、生成した残留染色剤をすべて還元するに十分な量を用いる。
【００５７】
（１１）染色剤形成容器４を昇温させ、凝集および凍結された染色剤を溶融させて染色剤を非染色剤に変換する工程
染色剤形成容器４を、加熱冷却装置６により加熱して常温に戻す。なお、染色剤形成容器４を昇温させる際は、（６）の工程と同様、加熱冷却装置６による加熱に限られず、冷却を止めることによる自然昇温であっても良い。
【００５８】
染色剤形成容器４が昇温することにより、染色剤形成容器４で凍結した残留染色剤を含む水溶液が融解されて、残留染色剤を含む水溶液と染色剤を非染色剤に変換する試薬との混合液が形成される。残留した染色剤は非染色剤に変換され、染色剤が毒性を有する場合であっても低害化される。
【００５９】
例えば、染色剤がルテニウム化合物もしくはオスミウム化合物である場合、残留染色剤である四酸化ルテニウムもしくは四酸化オスミウムが、染色剤を非染色剤に変換する試薬である還元剤により還元されることで低酸化状態のルテニウム化合物もしくはオスミウム化合物に変化する。これらの化合物は揮発性が無く、酸化力も弱くなるため、通常の金属化合物の含有する廃液と同様に廃棄することができる。また、染色した試料を安全に取り出して電子顕微鏡観察などを行うことができる。
【００６０】
＜第二の実施形態＞
図２に、本発明を実施する第二の実施形態の染色装置を記載する。
【００６１】
本実施形態の染色装置は、試薬導入口と、染色剤形成容器と試料設置容器とを連結する連結部に接続する第二の接続部とが別に存在する構成である。それ以外は第一の実施形態と同じである。
【００６２】
本実施形態の染色装置においては、試薬導入口３は試薬導入口３の開閉機構５と接続し、第二の接続部１０は、染色剤形成容器４と試料設置容器２とを連結する連結部７に接続する。
【００６３】
このような構成とすることで、試料導入口３と、染色剤を導入する際に昇華した染色剤が通過する第二の接続部１０および連結部７を独立させることで、染色剤前駆体や酸化剤および還元剤を染色剤形成容器４に導入する際に、染色剤前駆体や酸化剤および還元剤の付着等による連結部７の汚染を防ぐ事ができる。
【００６４】
＜第三の実施形態＞
図３に、本発明を実施する第三の実施形態の染色装置を記載する。
【００６５】
本実施形態の染色装置は、切り替え弁によって真空排気口とガス供給口を切り替える構成ではなく、図３に示すように、真空排気口１２とガス供給口１３とが別に存在し、真空排気口１２およびガス供給口１３の各々に接続する開閉弁１５、１６が存在する構成である。それ以外は第一の実施形態と同じである。
【００６６】
本実施形態の染色装置は、染色装置内の減圧度を計測する圧力計１４を備えていることが好ましい。これにより、開閉弁１５、１６を用いて染色装置内の減圧度を調整し、試料設置容器４への染色剤の導入量の調整を行いやすくなる。なお、１８は連結部７内の接続部を示す。
【００６７】
染色剤形成容器４と試料設置容器２とを連結する連結部７内には、染色剤形成容器４で形成された染色剤の試料設置部８への導入量を調整するための調整弁１７が設置されていても良い。これにより、染色剤導入量を調整することができるため、試料の染色度合いの強弱を制御できる。
【００６８】
＜第四の実施形態＞
図４に、本発明を実施する第四の実施形態の染色装置を記載する。
【００６９】
本実施形態の染色装置は、試薬導入口と、染色剤形成容器と試料設置容器とを連結する連結部に接続する第二の接続部とが別に存在する構成である。それ以外は第三の実施形態と同じである。
【００７０】
本実施形態の染色装置においては、試薬導入口３は試薬導入口３の開閉機構５と接続し、第二の接続部１０は、染色剤形成容器４と試料設置容器２とを連結する連結部７に接続する。
【実施例】
【００７１】
（実施例１）
ドラフト内で、図１に記載の装置の試料設置容器２の試料設置部８に試料であるポリスチレン樹脂を配置した。試料設置部８に蓋１３をした。
【００７２】
次に、開閉機構５を開けて、第一の試薬である５ｗｔ％三塩化ルテニウム水溶液４０μｌを試薬導入口３より染色剤形成部２０に導入し、染色剤形成容器４を液体窒素で冷却することで、５ｗｔ％三塩化ルテニウム水溶液を凍結させた。さらに第二の試薬である１０ｗｔ％過ヨウ素酸ナトリウム水溶液１００μｌを試薬導入口３より染色剤形成部２０に導入し凍結させた。切り替え弁１１を操作して、装置内全体を真空ポンプで減圧したのち、切り替え弁１１を操作して、試料設置容器２および染色剤形成容器４を減圧下で密閉した。
【００７３】
染色剤形成容器４を加熱し室温に戻すことで凍結した１０ｗｔ％過ヨウ素酸ナトリウム水溶液が融解し、三塩化ルテニウムと混ざることで染色剤形成反応が開始した。黒褐色だった溶液は瞬時に淡黄色に変化し、染色剤である四酸化ルテニウムの生成が確認された。このまま、室温で染色装置全体を１０分間放置し、ポリスチレン樹脂のルテニウム染色を行った。
【００７４】
ポリスチレンの染色終了後、染色剤形成容器４を再度液体窒素で冷却することで、四酸化ルテニウムの淡黄色溶液が染色剤形成部２０で再凝集し、凍結することを確認した。そのまま、切り替え弁１１を操作して染色装置内に窒素ガスを供給し常圧に戻した後、染色剤形成部２０に染色剤を非染色剤に変換する試薬である１５ｗｔ％チオ硫酸ナトリウム水溶液５００μｌを導入した。チオ硫酸ナトリウム水溶液は瞬時に凍結した。染色剤形成容器４を室温に戻すことで、残留した四酸化ルテニウム水溶液とチオ硫酸ナトリウム水溶液を混合した。この際淡黄色の四酸化ルテニウム溶液は瞬時に黒褐色に変化し、低酸化状態のルテニウム化合物に還元されたことを確認した。試料設置部８からポリスチレン樹脂を取り出したところ、白色だったポリスチレン樹脂は淡黒色に変色し、ルテニウム染色が施されていることが確認できた。
【００７５】
（実施例２）
ドラフト内で、図４に記載の装置の試料設置容器２の試料設置部８に試料であるポリスチレン樹脂を配置した。試料設置部８に蓋１３をした後、第一の試薬である三塩化ルテニウム５ｗｔ％水溶液４０μｌを試薬導入口３より染色剤形成部２０に導入し、染色剤形成容器４を、ペルチェ素子を有する加熱冷却装置６を用いて−５０℃に冷却することで三塩化ルテニウム５ｗｔ％水溶液を凍結させた。
【００７６】
さらに試薬導入口３より第二の試薬である過ヨウ素酸ナトリウム１０ｗｔ％水溶液１００μｌを染色剤形成部２０に導入し凍結させた。調整弁１７を開いた状態で、開閉弁１５を開き、染色剤形成装置全体を真空ポンプで減圧した。減圧下で開閉弁１５を閉じ、試料設置容器２および染色剤形成容器４を密閉した。
【００７７】
さらに、調整弁１７を閉じ、染色剤形成容器４を室温に戻すことで凍結した三塩化ルテニウムおよび過ヨウ素酸ナトリウム水溶液が融解し、染色剤形成反応が開始した。反応開始直後、黒褐色だった溶液は瞬時に淡黄色に変化し、染色剤である四酸化ルテニウムの生成を確認した。調整弁１７を徐々に開けることで四酸化ルテニウム蒸気を、試料設置部８に供給した。このまま、室温で染色装置全体を１０分間放置することでポリスチレン樹脂のルテニウム染色を行った。
【００７８】
染色終了後、染色剤形成容器４をペルチェ素子で再度−５０℃に冷却することで、四酸化ルテニウムの淡黄色溶液が染色剤形成部２０で再凝集し、凍結することを確認した。開閉弁１６を開き、染色装置内に窒素ガスを供給することで常圧に戻した後、調整弁１５を閉じた。
【００７９】
試薬導入口３より染色剤形成部２０に染色剤を非染色剤に変換する１５ｗｔ％水溶液チオ硫酸ナトリウム５００μｌを導入した後、室温に戻すことで、四酸化ルテニウム水溶液とチオ硫酸ナトリウム水溶液を混合した。この際、淡黄色の四酸化ルテニウム溶液は瞬時に黒褐色に変化し、非染色剤である低酸化状態のルテニウム化合物に還元されたことを確認した。試料設置部８からポリスチレン樹脂を取り出したところ、白色だったポリスチレン樹脂は淡黒色に変色し、ルテニウム染色が施されていることが確認できた。
【符号の説明】
【００８０】
１  排気口
２  試料設置容器
３  試薬導入口
４  染色剤形成容器
５  開閉機構
６  加熱冷却装置
７  連結部
８  試料設置部
９  第一の接続部
１０  第二の接続部
１１  切り替え弁
１２  真空排気口
１３  ガス供給口
１４  圧力計
１５  開閉弁
１６  開閉弁
１７  調整弁
１８  接続部
１９  蓋
２０  染色剤形成部
【図１】
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【図２】
2015030945.tif 000004
【図３】
2015030945.tif 000005
【図４】
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