DE102005037060B4 - Verfahren zur Verminderung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der Kühlkammer einer Einrichtung zum Schneiden von Proben - Google Patents
Verfahren zur Verminderung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der Kühlkammer einer Einrichtung zum Schneiden von Proben Download PDFInfo
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Abstract
Verfahren zur Verminderung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der Kühlkammer einer Einrichtung (1) zum Schneiden von Proben, die ein Mikrotom oder ein Ultramikrotom (3) zum Erzeugen dünner Probenstücke und einen Tisch (5) zum Aufstellen des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (3) umfaßt, wobei eine Kühlkammer (30) vorhanden ist, die einen Bereich des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (3) zum Erzeugen dünner Probenstücke umgibt, wobei eine Glovebox (42) das Mikrotom oder Ultramikrotom (3) und die Kühlkammer (30) umgibt und auf dem Tisch (5) steht, wobei die Glovebox (42) einen Rand (60) aufweist, mit dem die Glovebox (42) den Tisch (5) berührt und wobei zwischen dem Rand (60) und dem Tisch (5) keine Dichtung vorhanden ist und die Glovebox (42) eine Durchführung für Kabel und eine Durchführung (54) für einen Kühlmittelschlauch (37) ausgebildet hat, der ein Vorratsgefäß (35) mit Kühlmittel mit der Kühlkammer (30) verbindet, so dass Kühlmittel aus dem Vorratsgefäß (35) in die Kühlkammer (30) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass durch das aus der Kühlkammer (30) verdampfende Kühlmittel die Glovebox (42) mit einem geringen Überdruck gefüllt wird, und durch die Montage der Glovebox (42) auf dem Tisch (5) ohne Dichtung an ihrem Rand eine geringe Leckrate vorhanden ist, so dass die in der Glovebox (42) vorhandene Atmosphäre durch das verdampfende Kühlmittel verdrängt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der Kühlkammer einer Einrichtung zum Schneiden von Proben. Die Einrichtung umfasst ein Mikrotom oder ein Ultramikrotom zum Erzeugen dünner Probenstücke, einen Tisch zum Aufstellen des Mikrotoms oder Ultramikrotoms, wobei eine Kühlkammer vorgesehen ist, die einen Bereich des Mikrotoms oder Ultramikrotoms zum Erzeugen dünner Probenstücke umgibt. Eine Glovebox ist vorgesehen, die das Mikrotom oder Ultramikrotom und die Kühlkammer umgibt und auf dem Tisch steht. Ein Kühlmittelschlauch verbindet ein Vorratsgefäß mit Kühlmittel mit der Kühlkammer, so dass Kühlmittel aus dem Vorratsgefäß in die Kühlkammer strömt.
- Aus der Druckschrift
DE 19 62 263 U ist ein Mikrotom bekannt, das unter einer Haube angeordnet ist. Die Luft im Innern der Haube wird durch einen herkömmlichen Absorber- oder Kompressor-Kühler auf ca. –5°C gekühlt. Zusätzlich werden die Temperaturen am Schneidmesser des Mikrotoms und am Objekthalter durch getrennte Kühlleitungen und Kontrollvorrichtungen individuell gesteuert auf –55°C bzw. –38°C eingestellt. - Aus der Druckschrift
DE 10 2004 001 475 A1 ist eine Einrichtung zum Trimmen von Proben bekannt, bei der der Probenhalter und der Messerhalter von einer Kühlkammer umgeben werden. - Aus der Druckschrift
DE 10 2004 001 280 A1 ist ein Kühlmittelschlauch zum Transport von Kühlmittel von einem Vorratsgefäß zu einer Kühlkammer bekannt. - Mikrotome und Ultramikrotome sind in der Regel mit mindestes einem Messer ausgestattet, das zur Herstellung von Dünnschnitten der Probe dient. Mikrotome und/oder Ultramikrotome sind mit einer Kühlkammer umgeben. Mikrotome oder Ultramikrotome in eine Glovebox zu stellen ist bereits bekannt (siehe Seite 128, „Nanostructural Study of Raney-Type Nickel Catalysts”; Francois Devred; September 2004; Delft University Press ISBN: 9040725039). Der Zweck war bisher, dass Materialien untersucht wurden, die mit Stickstoff, oder den Sauerstoffresten im Stickstoffgas chemisch reagierten. Deshalb wurde das kalte Stickstoffgas nicht in die Glovebox geleitet, sondern über eine dichte Verbindung aus der Glovebox herausgeführt. Die Glovebox selber wurde über eine eigene Zuleitung mit Reinstgasen befüllt. Der Aufwand ist in diesem Fall extrem, da die Glovebox dicht sein musste und die Verwendung von Reinstgasen und dichten Schleusen notwendig ist.
- Das Leica EM UC6, das neue Ultramikrotom und das Leica EM FC6, die neue Kühlkammer (Broschüre „Das neue Ultramikrotom für Raumtemperatur- und Kryoschnitte”) besitzt einen Tank, der von einem Vorratsgefäß mit flüssigem Stickstoff gefüllt wird. Durch die Verdampfung des flüssigen Stickstoffs entsteht ein kontinuierlicher trockener kalter Gasstrom, der in die Kühlkammer geleitet wird. Der gleichmäßige Gasstrom entweicht aus der oben offenen Kammer. Die gleichmäßige Spülung soll das Eindringen von Feuchtigkeit vermeiden. An der Grenzschicht zwischen Oberseite der Kühlkammer und der Laborumgebung kommt es jedoch zu Eisbildung, was zu einem Niederschlag von Eiskristallen auf der Probe oder den Schnitten führen kann.
- Von der Firma RMC ist ein Ultramikrotom bekannt (siehe Katalog „Ultramicrotomes”), das am Gehäuse des Ultramikrotoms eine Kryobox aufgesetzt hat. Die Geräte der Firma RMC Typ MTX mit Kühlkammer CRX sind ähnlich aufgebaut, so dass hier ebenfalls das Eindringen von Eiskristallen in die Kühlkammer nicht vollständig vermieden werden kann.
- Die Einrichtrungen des Standes der Technik haben den entscheidenden Nachteil, dass bei einer Kühlkammer ohne eine Glovebox die Spülung mit trockenem Gas die Bildung von Eisniederschlägen nicht komplett vermeiden kann. An der Oberseite der Kühlkammer bildet sich eine Grenzschicht zur Atmosphäre. Das ist auch optisch durch eine leichte Nebelbildung zu erkennen. Es bilden sich in dieser Grenzschicht sehr kleine Eiskristalle, die in die Kühlkammer fallen und sich während des Schneidens am Messer und auch an den Schnitten ansammeln. Diese Eiskristalle stören in der anschließenden Beobachtung im Elektronenmikroskop. Größere Bereiche des Schnittes können unbrauchbar sein.
- Weiterhin kann durch aufwendige Klimaanlagen mit der Einstellung einer sehr geringen (z. B. 10%) Luftfeuchtigkeit eine Verbesserung der Einsbildung an der Kühlkammer erzielt werden. Für den Benutzer ist ein Arbeiten unter diesen Bedingungen jedoch nicht angenehm und die Klimaanlage verbraucht viel Energie und ist auch teuer in der Anschaffung und Installation.
- Verschiedene Ausführungen von Gloveboxes sind z. B. dem Katalog von Cole-Parmer auf Seite 579 zu entnehmen.
- Aus der Druckschrift
US 3,267,830 A ist eine glockenförmige Schutzhaube für Laborgeräte bekannt, die auf einem Labortisch direkt über das Laborgerät gestellt werden kann. Die Schutzhaube kann über eine speziell geformte und am unteren Rand der Schutzhaube angeordnete Düse mit einem von außen zugeführten trockenen Gas zur Lufttrocknung und/oder -Reinigung gespült werden. - Aus der Druckschrift
WO 2005/010499 A2 - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, eine niedrige Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der Kühlkammer zu schaffen, um Eis Kontamination in der Kühlkammer zu vermeiden. Dabei soll die Erzeugung der Umgebung um die Kühlkammer auf einfache Weise erfolgen.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Das Verfahren findet Anwendung bei einer Einrichtung zum Schneiden von Proben. Die Einrichtung umfasst ein Mikrotom oder ein Ultramikrotour zum Erzeugen dünner Probenstücke. Ein Tisch ist vorgesehen auf dem das Mikrotour oder Ultramikrotom aufgestellt ist, wobei das Mikrotour oder Ultramikrotour einen Messerhalter und einen Probenhalter besitzt. Der Messerhalter und der Probenhalter sind von einer Kühlkammer umgeben. Eine Glovebox umgibt das Mikrotour oder Ultramikrotom und die Kühlkammer und steht auf dem Tisch. Ein Kühlmittelschlauch verbindet das Vorratsgefäß mit Kühlmittel mit der Kühlkammer, so dass Kühlmittel aus dem Vorratsgefäß in die Kühlkammer strömt, und das aus der Kühlkammer verdampfende Kühlmittel die Glovebox füllt.
- Die Glovebox weist einen Rand auf, mit dem die Glovebox den Tisch berührt, wobei zwischen dem Rand und dem Tisch keine Dichtung vorhanden ist. Die Glovebox wird mit mehreren Befestigungselementen am Tisch befestigt. Die Glovebox wird mit einer Durchführung für Kabel und einer Durchführung für den Kühlmittelschlauch ausgebildet.
- Das Mikrotour oder Ultramikrotom besitzt ein Stereomikroskop zur Beobachtung der Probe, wobei das Stereomikroskop mittels eines elastischen Balgs zwischen dem Inneren der Glovebox und der Laborumgebung abgedichtet wird.
- Die Glovebox hat Öffnungen ausgebildet, die derart ausgestaltet sind, dass ein Benutzer, ohne ein wesentliches Leck zu verursachen, eine Arme in die Glovebox einbringen kann.
- Die Glovebox besitzt ein Auslassventil oder eine definierte Öffnung, so dass sich im Innern der Glovebox kein wesentlicher Überdruck aufbaut und ein definiertes Ausströmen des verdampfenden Kühlmittels möglich ist.
- Die Glovebox ist mit einer Schleuse versehen, die das Einbringen von Werkzeugen und Proben in das Innere der Glovebox ermöglichen, ohne dass dabei eine große Menge Feuchtigkeit in das Innere der Glovebox gelangt.
- Die Glovebox kann ferner auch mit einer Schleuse versehen sein, die das Einbringen eines Kryopräparathalters eines Elektronenmikroskops in das Innere der Glovebox ermöglicht und die Beladung des Kryopräparathalters mit Präparatträgern und Schnitten erlaubt.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden und sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen.
- Es zeigen im Einzelnen:
-
1 . eine perspektivische Ansicht einer bekannten Einrichtung zum Schneiden von Proben, die aus einem Mikrotom oder Ultramikrotom und einer Kühlkammer besteht; -
2 eine perspektivische Ansicht eines bekannten Systems aus einem Vorratsgefäß für Kühlmittel (flüssiger Stickstoff) und einer Kühlkammer; -
3 eine perspektivische Ansicht der Einrichtung aus1 , die von einer Glovebox umgeben ist; und -
4 eine andere perspektivische Ansicht der Darstellung aus3 -
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Einrichtung1 zum Schneiden von Proben. Die Einrichtung1 , umfasst eine Schneidevorrichtung3 zum Erzeugen dünner Probenstücke. Die Schneidevorrichtung3 ist dabei auf einen Tisch5 aufgestellt, der eine Tischfläche5a definiert. Die Schneidevorrichtung3 besitzt zumindest einen Messerhalter und einen Probenhalter. Am Tisch5 sind verstellbare Armauflagen20 und21 vorgesehen. Die Armauflagen20 und21 sind auf die Ergonomie eines Benutzers und auf eine Konfiguration der Einrichtung einstellbar. Der Tisch5 ist mit einer schwingungsgedämpften Einlage40 versehen, auf der die Schneidevorrichtung3 steht. Zusätzlich ist auf dem Tisch5 eine Kontrolleinheit15 zur Steuerung und Regelung der Schneidevorrichtung3 vorgesehen. Die Kontrolleinheit15 umfasst ein Display16 und eine Eingabeeinheit17 . Unter der Tischfläche5a des Tisches5 ist eine Bühne18 vorgesehen, auf der Elektronik- und Versorgungsmodule19 aufgestellt sind. - Die Einrichtung
1 besteht aus einem Mikrotom oder Ultramikrotom, das mit einer Kühlkammer30 versehen ist, und die den Messerhalter und den Probenhalter der Schneidevorrichtung3 umschließt. Eine Schiene23 ist am Tisch5 angebracht. In der Schiene23 sind die Armauflagen20 und21 horizontal verstellbar. Mit der Schneidevorrichtung3 ist zur Beobachtung des Schneidevorgangs durch den Benutzer ein Stereomikroskop10 verbunden. Die Kühlkammer30 weist ebenfalls Auflagen31 und32 für die Hände eines Benutzers auf. Bei der Verwendung eines Mikrotoms oder Ultramikrotoms als Schneidevorrichtung3 zusammen mit einer Kühlkammer30 legt der Benutzer die Hände auf die Auflagen31 und32 an der Kühlkammer30 und stützt die Ellenbogen auf die Armauflagen20 und21 des Tisches5 . -
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Verbindung eines Vorratsgefäß35 für Kühlmittel und der Kühlkammer30 . Die Kühlkammer30 ist derart ausgestaltet, dass sie den Bereich des Probenhalters und des Messerhalters eines Mikrotoms oder Ultramikrotoms (nicht dargestellt) aufnimmt, so dass eine tiefe Temperatur eingestellt werden kann. Das Vorratsgefäß35 ist ein Dewar. Auf dem Vorratsgefäß35 sitzt eine Pumpe36 , die in das Vorratsgefäß35 bzw. den Dewar ragt. Ein Kühlmittelschlauch37 verbindet das Vorratsgefäß35 mit der Kühlkammer30 . Durch der Kühlmittelschlauch37 wird das Kühlmittel aus dem Vorratsgefäß35 zur Kühlkammer30 transportiert. Die Kühlkammer30 weist Auflagen31 und32 für die Hände eines Benutzers auf, wenn dieser das mit der Kühlkammer30 versehene Mikrotom oder Ultramikrotom bedient. Der Kühlmittelschlauch37 besteht aus einem Transportschlauch und einer isolierenden Umhüllung. Der Kühlmittelschlauch37 weist ein erstes Ende37a und ein zweites Ende37b auf. Das erste und das zweite Ende37a ,37b des Kühlmittelschlauches37 ist mit einem drehbaren und thermisch isolierenden Verbindungselement38 versehen. Das thermisch isolierende Verbindungselement38 ist identisch am ersten und am zweiten Ende37a ,37b . Das Verbindungselement38 wirkt mit einem entsprechenden Verbindungselement39 an der Kühlkammer30 und einem entsprechenden Verbindungselement40 am Vorratsgefäß35 zusammen. -
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Einrichtung1 aus1 , die von einer Glovebox42 umgeben ist. Das Stereomikroskop10 ragt über einen beweglichen aber dichten Balg43 aus der Glovebox42 . An einer Frontseite44 der Glovebox42 sind eine erste und eine zweite Öffnungen45 und46 ausgebildet. Die Öffnungen45 und46 ermöglichen die Montage eines flexiblen Handschuhs, über die der Benutzer das Mikrotom oder Ultramikrotom im Innern der Glovebox42 bedienen kann. Es sind auch Lösungen denkbar, die auf den Handschuh verzichten und den Arm des Benutzers mit elastischem Material umschließen. Das ist vorteilhafter, da die kritischen Manipulationen in der Glovebox42 ohne Handschuh einfacher durchgeführt werden können. Die unterschiedlichen Ausgestaltungen für einen Benutzer, um mit seinen Händen in das Innere der Glovebox42 zu gelangen sind der beigefügten Internet Seite von Plas Labs, Inc. zu entnehmen. - Die Funktionsweise des Verfahrens bei der Einrichtung
1 lässt sich wie folgt beschreiben. Beim Start des Kühlens der Kühlkammer30 und der darin vorhandenen Probenhalter, wird mehr als ein Liter flüssiges Kühlmittel aus dem Vorratsgefäß35 benötigt. Dadurch wird die anfänglich warme Kühlkammer30 auf Betriebstemperatur gebracht. Das flüssige Kühlmittel ist flüssiger Stickstoff. Das bedeutet, dass etwa ein m3 Gas (Stickstoff gasförmig) entsteht, der benutzt wird, um die Atmosphäre aus der Glovebox42 zu verdrängen und durch Stickstoff-Gas zu ersetzen. Es entsteht dabei nur ein geringer Überdruck, da durch die Montage der Glovebox42 auf dem Tisch5 ohne Dichtung eine gewünschte Leckrate vorhanden ist. In der Folge reicht der Fluss von trockenem Stickstoff-Gas aus, diesen Zustand aufrecht zu erhalten. - Über viele Stunden kann in der Kühlkammer
30 gearbeitet werden, ohne, dass eine Eis-Kontamination auftritt. Man ist unabhängig von den äußeren Laborbedingungen. - Eine seitlich angebrachte Schleuse dient zum Ein- und Ausschleusen von Präparaten, Messern und Zubehör.
- Es ist auch denkbar einen Cryopräparathalter eines Elektronenmikroskops über eine Schleuse
50 an die Glovebox42 zu koppeln, so dass ein Transfer des Netzchens mit den Schnitten zum Cryopräparathalter ebenfalls in diesem trockenen Stickstoff-Gas durchgeführt werden kann. -
3 zeigt die Glovebox42 aus Acrylglas auf dem Tisch5 aufgesetzt und mit mehreren Befestigungselementen51 und52 befestigt. Die Schneidevorrichtung3 (Mikrotom oder Ultramikrotom) befindet sich mit montierter Kühlkammer30 in der Glovebox42 . Der Kühlmittelschlauch37 wird über eine Durchführung54 , die ein elastisches Element ist, in die Glovebox42 geführt und an der Kühlkammer30 montiert. Das Stereomikroskop10 wird über einen Balg43 abgedichtet, der im Rahmen55 der Glovebox42 eingespannt ist. Der nötige Bewegungsbereich des Stereomikroskopes10 wird dadurch nicht eingeschränkt. Die Öffnungen45 und46 sind für die Manipulation gedacht. Elastische Elemente, die sich an die Arme des Benutzers anlegen und die Öffnungen45 ,46 verschließen, werden verwendet. Ein Überdruckventil57 ist vorgesehen, das für einen geringen Überdruck in der Glovebox42 sorgt. Das Überdruckventil57 besteht aus einem Plättchen, welches sich bei Überdruck hebt und eine Öffnung freigibt. -
4 zeigt eine andere Ansicht der Einrichtung1 aus3 . Hier ist die Schleuse50 mit den Türen außen und innen zu sehen. Die Glovebox42 ist auch auf der Rückseite56 ähnlich mit Befestigungselementen51 und52 wie vorne befestigt. Die Glovebox42 besitzt einen Rand60 , mit dem die Glovebox42 auf dem Tisch5 steht. Zwischen dem Rand60 und dem Tisch5 ist keine Dichtung vorgesehen. Da keine Dichtung vorgesehen ist, ergibt sich daraus eine bestimmte Leckrate, so dass ein gewisser Überdruck innerhalb der Glovebox42 vorherrscht. Der Kühlmittelschlauch37 ist über ein elastisches Element54 in die Glovebox42 geführt.
Claims (8)
- Verfahren zur Verminderung der Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der Kühlkammer einer Einrichtung (
1 ) zum Schneiden von Proben, die ein Mikrotom oder ein Ultramikrotom (3 ) zum Erzeugen dünner Probenstücke und einen Tisch (5 ) zum Aufstellen des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (3 ) umfaßt, wobei eine Kühlkammer (30 ) vorhanden ist, die einen Bereich des Mikrotoms oder Ultramikrotoms (3 ) zum Erzeugen dünner Probenstücke umgibt, wobei eine Glovebox (42 ) das Mikrotom oder Ultramikrotom (3 ) und die Kühlkammer (30 ) umgibt und auf dem Tisch (5 ) steht, wobei die Glovebox (42 ) einen Rand (60 ) aufweist, mit dem die Glovebox (42 ) den Tisch (5 ) berührt und wobei zwischen dem Rand (60 ) und dem Tisch (5 ) keine Dichtung vorhanden ist und die Glovebox (42 ) eine Durchführung für Kabel und eine Durchführung (54 ) für einen Kühlmittelschlauch (37 ) ausgebildet hat, der ein Vorratsgefäß (35 ) mit Kühlmittel mit der Kühlkammer (30 ) verbindet, so dass Kühlmittel aus dem Vorratsgefäß (35 ) in die Kühlkammer (30 ) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass durch das aus der Kühlkammer (30 ) verdampfende Kühlmittel die Glovebox (42 ) mit einem geringen Überdruck gefüllt wird, und durch die Montage der Glovebox (42 ) auf dem Tisch (5 ) ohne Dichtung an ihrem Rand eine geringe Leckrate vorhanden ist, so dass die in der Glovebox (42 ) vorhandene Atmosphäre durch das verdampfende Kühlmittel verdrängt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glovebox (
42 ) mit mehreren Befestigungselementen (51 ,52 ), die am Tisch (5 ) vorgesehen sind, am Tisch (5 ) befestigt wird. - Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mikrotom oder Ultramikrotom ein Stereomikroskop (
10 ) zur Beobachtung der Probe zugeordnet wird, und das Stereomikroskop (10 ) mittels eines elastisches Balgs (43 ) zwischen dem Inneren der Glovebox (42 ) und der Laborumgebung abgedichtet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelschlauch (
37 ) über ein elastisches Element in die Glovebox (42 ) geführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Glovebox (
42 ) mit Öffnungen (45 ,46 ) ausgebildet wird, die derart ausgestaltet sind, dass ein Benutzer, ohne ein wesentliches Leck zu verursachen, seine Arme in die Glovebox (42 ) einbringen kann. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Glovebox (
42 ) ein Auslassventil (56 ) oder eine definierte Öffnung eingesetzt wird, so dass sich im Innern der Glovebox (42 ) kein wesentlicher Überdruck aufbaut, und ein definiertes Ausströmen des verdampfenden Kühlmittels möglich ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Glovebox (
42 ) mit einer Schleuse (50 ) versehen wird, die das Einbringen von Werkzeugen und Proben in das Innere der Glovebox (42 ) ermöglicht, ohne dass dabei eine große Menge Feuchtigkeit in das Innere der Glovebox (42 ) gelangt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Glovebox (
42 ) mit einer Schleuse (50 ) versehen wird, die das Einbringen eines Kryopräparathalters eines Elektronenmikroskops in das Innere der Glovebox (42 ) ermöglicht und die Beladung des Kryopräparathalters mit Präparatträgern und Schnitten erlaubt.
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