(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに連結・分離可能な少なくとも２つのフレーム部材を有し、かつ連結された２つのフレーム部材が試料の収容部を形成する、高圧凍結用試料ホルダにおいて、
前記連結された２つのフレーム部材は、内側へ配向するそれらの面部分が平面状に構成されており、これら面部分の間には、該面部分の周線部に延在する金属製のリング状スペーサがパッキングとして、かつ試料収容部を形成するために設けられていること、
前記連結された２つのフレーム部材の少なくとも１つが、ダイヤモンド部材を具えること、及び
前記連結された２つのフレーム部材の一方が、高圧装置のための内孔を有すること
を特徴とする試料ホルダ。
【請求項２】
前記連結された２つのフレーム部材が、ディスク状のダイヤモンドとして構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の試料ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧凍結装置用試料ホルダに関する。更に、本発明は、互いに連結・分離可能な少なくとも２つのフレーム部材を有し、かつ連結されたフレーム部材が試料の収容部を形成する、高圧凍結用試料ホルダに関する。
【０００２】
本発明における高圧凍結装置の意義は、高圧下において生物試料その他の試料（その処理物ないし中間体を含む）、とりわけ含液試料（主として水（H2O）を含む試料であるが、アルコール等の液体により水の全部ないし一部を置換した試料も含まれる）を高速に凍結する（冷凍保存ないしガラス化：Vitrifizieren）ための凍結装置を言う。
【０００３】
【関連する技術】
上述の種類の装置は、DE-PS-1806741、EP0853238A1及びEP0637741A1に記載されている。
【０００４】
そのような高圧凍結装置は、本出願人により“Leica EM HPF”という名称で販売されており、また刊行物“LEICA EM HPF, High Pressure Freezer, 1.K.-LEICA EM HPF-E-6/94,Juni 1994”に記載されている。
【０００５】
高圧凍結装置“Leica EM HPF”は、およそ2000bar（2×108Pa）の圧力下、103〜105Ｋ（ケルビン）／secの冷却速度で従来の試料をガラス化することができる。この既知の装置では、室温から−100℃への重要な冷却過程（フェーズ）は、試料の表面においておよそ10msec続く（冷却速度104Ｋ／sec）。
【０００６】
試料の内部における冷却速度は、専ら試料の物理的性質に依存する。厚い生物ないし含液試料をガラス化するために、試料は高圧下に置かれる。
【０００７】
印加圧力を上昇することにより、ガラス化のための冷却速度はより小さいもので十分となる。生物試料をガラス化するための冷却速度は、常圧では、およそ105〜106Ｋ／secであるが、2000bar（2×108Pa）未満の圧力では、冷却速度は、103〜104Ｋ／secに過ぎない。即ち、生物試料は、高圧下では100倍小さい冷却速度でもガラス化することができる。
【０００８】
試料を冷却するために、互いに連結・分離可能な少なくとも２つのフレーム部材を有する金属製ホルダが使用される。互いに連結されたフレーム部材は、試料収容室を形成する。上述の刊行物“LEICA EM HPF, High Pressure Freezer, 1.K.-LEICA EM HPF-E-6/94,Juni 1994”及び刊行物“Balzers, Hochdruck-Gefriermaschine HPM 010, Balzers Union Aktiengesellschaft”（刊行日不詳）にこの種の試料ホルダが記載されている。
【０００９】
試料を凍結するために、試料ホルダは、一方では試料の喪失を防ぎ、他方では冷却剤（例えば液体窒素）を吹き付けるために、（試料の）表面の十分な（広い）部分が障害なく開放された状態に維持されるように、高圧凍結装置に拡げ張った状態に組み込まれる（eingespaunt）この種の装置は、本願ドイツ優先権出願時には未公開のドイツ出願DE 100 15 733（その後ドイツ公開DE 100 15 733A）に記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
冷却及びその物理的過程に関する既知の技術からは、生物試料の中心部における冷却速度は、専ら試料表面での冷却速度に制限されて（ないし条件付けられて）決まることも既知である。この場合、本質的特徴は、表面での冷却速度が大きい場合、一種の「飽和効果」が生じ、他方、表面での冷却速度が小さいと必然的に冷却の結果は悪くなる、ということである。それゆえ、重要なことは、装置によって達成可能な冷却速度が、試料保持装置によってできるだけ低減されず、生物試料の表面に伝達するということである。
【００１１】
それゆえ、本発明の課題は、達成可能な冷却速度をできるだけ低減せずに試料の表面に伝達する高圧凍結装置用試料ホルダを創出することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の一視点により、互いに連結・分離可能な少なくとも２つのフレーム部材を有し、かつ連結された２つのフレーム部材が試料の収容部を形成する、高圧凍結用試料ホルダが提供される。この試料ホルダにおいて、
前記連結された２つのフレーム部材は、内側へ配向するそれらの面部分が平面状に構成されており、これら面部分の間には、該面部分の周線部に（環状に）延在する金属製のリング状スペーサがパッキングとして、かつ試料収容部を形成するために設けられていること、
前記連結された２つのフレーム部材の少なくとも１つが、ダイヤモンド部材を具えること、及び
前記連結された２つのフレーム部材の一方が、高圧装置のための内孔を有することを特徴とする（形態１・基本構成）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態を示す。なお、形態２は従属請求項の対象でもある。
（形態１）  上記基本構成参照。
（形態２）  上記形態１の試料ホルダにおいて、前記連結された２つのフレーム部材が、ディスク状のダイヤモンドとして構成されていることが好ましい。なお、ディスク状とは完全な円盤状に限らず、多角形その他近似の形状を含むものとする。
【００１４】
本発明の特徴は、フレーム部材がダイヤモンドから形成されているか、或いは少なくともダイヤモンド部材を有していることである。ダイヤモンドは、その硬度が非常に大きいということの他に、比熱が低くかつ熱伝導度が非常に良好であるという長所を持つ。ダイヤモンドは天然、合成いずれも含み、単結晶、多結晶のいずれでもよく、工業上ないし商業上合成ダイヤモンドと称するものを含む。
【００１５】
本発明の更なる実施形態では、フレーム部材（好ましくはダイヤモンド製のフレーム部材）の少なくとも１つが、ディスク状に形成されている。２つのフレーム部材の間には、試料を収容するために必須の深さ（厚み）を規定する金属製リング状スペーサが設けられている。このリング状スペーサは、この場合、パッキングとしても機能することが可能である。
【００１６】
フレーム部材の１つのみをダイヤモンドから形成すること、或いはダイヤモンドが嵌め込まれたフレーム部材を形成することも勿論可能である。この場合、試料収容部の深さ（厚み）の形成は、ダイヤモンドの嵌合により、又は他方のフレーム部材の相応の形状により行われる。好ましい実施形態によれば、試料ホルダは、１つのダイヤモンド製ディスク状フレーム部材と１つの金属製ディスク状フレーム部材とを有する。金属製フレーム部材は、その縁部に、環状に延在して（密着ないし一体）形成したウェブを有する。
【００１７】
試料ホルダの更なる実施形態では、ダイヤモンド、ないしフレーム部材の一方に高圧を伝達・導入（印加）するための孔を形成することも可能である。
【００１８】
この種の試料ホルダでは、金属として、金、アルミニウム又は銅等を使用すること、及びダイヤモンドとして工業的に入手可能ないわゆる（ＣＶＤ法等で製造された）多結晶合成ダイヤモンドを使用することが有利であることがわかっている。
【００１９】
本発明の更なる実施形態では、２つのフレーム部材が、内側へ配向するそれらの面部分が平面状に構成されている。これら面部分の間には、該面部分の周線部に（環状に）延在するスペーサがパッキングとして、かつ試料収容部を形成するために設けられている。スペーサの寸法を種々採ることにより、試料を収容する空間の寸法（深さないし厚み等）も簡単に種々異なるように形成することができる。この場合、フレーム部材の少なくとも一方は、その表面を不規則な形状にすることができる。
【００２０】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、請求の範囲に付した図面参照符合は、発明の理解の容易化のために過ぎず、本発明を図示の態様に限定することを意図しない。また、以下の実施例も発明の理解の容易化のためであって、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な修正・変更も本発明に含まれることも当然である。
【００２１】
図１には、フレーム部材２と、それに対向配置するフレーム部材３とを有する試料ホルダ１が示されている。この２つのフレーム部材２及び３は、ダイヤモンドで製造されており、かつ円盤状小板として構成されている。２つのフレーム部材２及び３の間には、リング状スペーサ９が設けられているが、このスペーサ９は、好ましくは金属製である。この金属としては、好ましくは、金、銅又はアルミニウムが使用される。リング状スペーサ９の大きさ（寸法）は、試料収容部６の大きさ（寸法）を規定する。そのため、リング状スペーサ９の寸法を種々変化させることにより試料収容部６の大きさを容易に種々変化させることができる。
【００２２】
試料収容部６は、高圧凍結装置の固定装置（これは図１には描かれていない）に嵌め込まれる（ないし挟み込まれる）とき、リング状スペーサ９によって（外部から）隔離される。
【００２３】
図２には、ダイヤモンド製フレーム部材２と該フレーム部材２に対向配置する金属製フレーム部材３とを有する試料ホルダの他の実施例が示されている。フレーム部材３は、その縁部に（密着ないし一体）形成されかつ該縁部に環状に延在するウェブ８を有するが、このウェブ８は、図１の実施例のリング状スペーサ９と同等の機能を持つ。ウェブ８の寸法を種々異なるものとすることにより、試料収容部６の大きさないし寸法も種々異なるものとすることができる。（密着ないし一体形成）ウェブ８により、固定的な試料収容部６を形成することができ、これにより試料の挿入及び除去が容易になる。
【００２４】
図３には、図１の実施例に対応する試料ホルダ１が示されているが、ここでは、フレーム部材３には、後置の高圧（生成）装置（これは、図３には描かれていない）のため（が圧力を伝達即ち、圧力媒体を導入するため）の内孔１０が設けられている。フレーム部材３には、更に、高圧伝達（印加）孔５を有するフレーム部材４が配される。高圧伝達（印加）孔５は、試料収容部６で終端し導通する内孔１０と連接する。これにより、試料収容部６に必要な圧力を直接形成（印加）することができる。
【００２５】
図４には、図１の実施例に対応する試料ホルダの他の実施例が示されているが、ここでは、フレーム部材４がパッキング９を介してフレーム部材２と直接（即ち、図３の実施例のフレーム部材３を介さずに）接続している。この実施例では、フレーム部材３は、完全に（フレーム部材４で）代替されている。
【００２６】
図５には、図４の実施例に対応する試料ホルダ１の他の実施例が示されているが、ここでは、環状に延在するパッキング用リング状スペーサ９が、底部７と該底部７に環状に延在する密着（ないし一体）形成ウェブ８とを有する金属製フレーム部材３によって置き換えられている。このフレーム部材は、図２の実施例のフレーム部材３に対応するが、ここでは、底部７は可能な限り薄く形成されている。フレーム部材３は、この場合も分離可能に試料ホルダ１に配されているので、フレーム部材３を別個に（それだけを）分離、取り外すことができる。
【００２７】
このため、試料をより容易に試料ホルダ１ないし試料収容部６内に挿入することができ、更に再びより容易に取り出すことができる。
【００２８】
上述の及びダイヤモンド製（好ましくはＣＶＤ多結晶合成ダイヤモンド製）のフレーム部材には、１つ又は複数のダイヤモンド（部材）が嵌め込まれていることも勿論可能である。
【００２９】
液体窒素等の冷却剤が吹き付けられる面（ないし面積）をより大きくするために、フレーム部材の外表面を不規則な（凹凸等をつけた）形状に構成することも本発明の技術的思想の範囲内に含まれることも自明である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の独立請求項１により、対応する所定の課題として掲げた効果が得られる。即ち、本発明の高圧凍結装置用試料ホルダにより、達成可能な冷却速度をできるだけ低減せずに試料の表面に伝達することができる。
各従属請求項により、更に付加的な効果が、それぞれ達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つのダイヤモンド製フレーム部材と、環状金属製リングとを有する試料ホルダの縦断面図。
【図２】ダイヤモンド製フレーム部材と、金属製フレーム部材とを有する試料ホルダの縦断面図。
【図３】２つのダイヤモンド製フレーム部材と、高圧伝達（印加）孔を有する付加的フレーム部材とを有する試料ホルダの縦断面図。
【図４】ダイヤモンド製フレーム部材と、高圧伝達（印加）孔を有する他のフレーム部材とを有する試料ホルダの縦断面図。
【図５】ダイヤモンド製フレーム部材と、試料収容部及びパッキングを形成するフレーム部材とを有する試料ホルダの縦断面図。
【符号の説明】
１  試料ホルダ
２  フレーム部材
３  フレーム部材
４  フレーム部材
５  高圧伝達孔
６  試料収容部
７  底部
８  ウェブ
９  リング状スペーサ
１０  内孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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