KR101690670B1 - Apparatus for preparing biological specimens of atomic force microscopy using mist-spray and quick freezing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원자간력 현미경(Atomic Force Microscopy ; AFM)을 이용하여 시편을 관찰하기 위한 시편 처리장치에 관한 것으로, 더 상세하게는, 원자간력 현미경(AFM)을 이용하여 생체시료(biological specimens)을 관찰하기 위해, 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료를 이용하여 보다 용이하게 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능하도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a specimen processing apparatus for observing a specimen using an Atomic Force Microscopy (AFM), and more particularly, to a specimen processing apparatus for observing a specimen using an atomic force microscope (AFM) A mist spray and a quenched atomic force (hereinafter referred to as " atomic force "), which is configured to make a specimen for an atomic force microscope more easily using a low-concentration and low- And a sample processing apparatus for a microscope.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 미스트 분사 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 용이하게 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능한 동시에, 초저온(cryo) 분석법에 의해 원자간력 현미경을 이용하여 생체시료를 관찰하기 위해, 간단한 구성으로 시료 그리드를 액체질소 온도(-196℃)로 급속냉각할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치에 관한 것이다. In addition, the present invention can easily produce a sample for an atomic force microscope with a low-concentration and low-capacity protein sample using a mist spraying method as described above, and can also produce a sample using an atomic force microscope The present invention relates to a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomic force microscope, which is configured to rapidly cool a sample grid to a liquid nitrogen temperature (-196 DEG C) with a simple structure in order to observe a biological sample using the apparatus.
일반적으로, 미세구조 관찰이 가능한 전자현미경(electron microscopy)은, 가시광선을 이용하여 시료를 관찰하는 기존의 광학현미경과는 달리, 가시광선 영역이 아닌 전자(전자선)를 주사하여 대상을 확대하도록 구성되어 최대 10만 배 정도까지 관찰이 가능한 장점으로 인해 최근 물리, 화학, 생물, 의학, 공학 등 각종 미세 관찰이 필요한 분야에서 널리 사용되고 있다. In general, an electron microscopy capable of observing a microstructure is configured to enlarge a target by scanning an electron (electron beam) not visible light region, unlike a conventional optical microscope which observes a sample using visible light And it can be observed up to 100,000 times. Therefore, it is widely used in fields requiring various microscopic observation such as physics, chemistry, biology, medicine, and engineering.
그러나 종래의 전자현미경들은, 전자가 공기를 통과하지 못하므로 전자현미경 내부는 진공상태로 유지되어야 하며, 이로 인해, 예를 들면, 생체시료와 같이, 액체상의 시료의 관찰을 위해서는 반드시 사전에 시료를 고체화 또는 결정화시키는 특별한 처리를 통하여 전자현미경용 시편을 제작하여야 한다는 불편함이 있었다. However, in conventional electron microscopes, since electrons can not pass through air, the inside of the electron microscope must be kept in a vacuum state. Therefore, in order to observe a liquid sample, for example, a biological sample, There has been an inconvenience that a specimen for an electron microscope must be produced through a special treatment for solidifying or crystallizing.
반면, 원자간력 현미경(AFM)은, 주사 프로브 현미경(Scanning Probe Microscope ; SPM)의 일종으로, 시료와 탐침의 원자 사이에 작용하는 반데르발스 힘을 검출하여 이미지를 얻는 원리로 구동되며, 이러한 원자 사이에 작용하는 힘은 모든 물질에서 작용하므로, 전자나 전기를 이용하는 기존의 전자현미경과 달리, 전도성 물질로 코팅을 하거나 진공 상태로 만드는 등 전처리 없이도 모든 시료를 관찰할 수 있는 장점이 있어 대기나 액체 속, 또는 고온부터 저온까지 여러 가지 환경에서 생체 실험 자료를 자연에 가까운 상태로 측정할 수 있다. On the other hand, the atomic force microscope (AFM) is a kind of scanning probe microscope (SPM), which is driven by the principle of detecting the van der Waals force acting between the specimen and the atom of the probe, Unlike the conventional electron microscope that uses electrons or electricity, the force acting between atoms acts on all materials. Therefore, it is advantageous to observe all the samples without pretreatment, such as coating with a conductive material or making a vacuum state. It is possible to measure biometric data in a variety of environments from liquid to high temperature to near natural conditions.
또한, 광학 현미경의 배율이 최고 수천 배이고, 전자현미경(SEM)의 배율은 최고 수십만 배인데 비하여, 원자간력현미경(AFM)의 분해능은 개개의 원자를 관찰할 수 있는 분해능을 가지고 있어 최근 나노기술 분야에서 많이 사용되고 있다. In addition, the resolution of the atomic force microscope (AFM) has a resolution capable of observing individual atoms, while the magnification of the optical microscope is at most several thousand times, and the magnification of the electron microscope (SEM) is at most several hundred thousand times. It is widely used in the field.
그러나 종래의 원자간력 현미경(AFM)은, 탐침이 기계적으로 시료 표면을 따라가야 하므로 광학현미경이나 전자현미경에 비해 영상을 얻는 속도가 느리고, 구동기(scanner)로 사용되는 원통형 압전세라믹(piezoelectric ceramic) 자체의 비선형성과 이력현상(hysteresis) 등에 의해 오차가 발생하며, 좁고 깊은 계곡과 같이 경사가 심한 부위의 측정이 어렵고, 측정 가능한 부위에서도 탐침의 모양에 의한 왜곡현상(convolution effect) 때문에 측정오차가 발생하는 문제점이 있었다. However, the conventional atomic force microscope (AFM) is a cylindrical ceramic piezoelectric ceramic used as a scanner because the probe has to move along the surface of the sample mechanically so that the image is obtained at a slower speed than an optical microscope or an electron microscope, It is difficult to measure a region where the inclination is severe such as a narrow and deep valley and a measurement error occurs due to a convolution effect due to the shape of the probe even in a measurable region .
여기서, 상기한 바와 같은 전자현미경이나 원자간력현미경(AFM)에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-0869046호에 따르면, 일축선 상에 고정 단부(fixed end)와 이동 단부(movable end)를 가지는 탄성 변형 가능한 중공 프레임과, 이동 단부에 지지되어 시편에 대항하여 축선 방향으로 이동가능한 AFM 팁과, 중공 프레임의 내측면에 구비되어 AFM 팁의 축선 방향으로의 이동을 정해진 범위 내에서 규제하는 스토퍼를 포함하여, 마이크로단위 또는 나노단위의 크기를 가지는 미소구조물의 형상(topography) 및 기계적 물성 테스트에 공용으로 이용 가능하도록 구성되는 AFM 프로브가 제시된 바 있다. For example, according to Korean Patent Registration No. 10-0869046, there is a known technique for an electron microscope or an atomic force microscope (AFM) as described above, in which a fixed end is fixed on one axis, An AFM tip supported on the movable end and movable in an axial direction against the specimen; and an AFM tip provided on the inner surface of the hollow frame for moving in the axial direction of the AFM tip An AFM probe configured to be commonly usable for topography and mechanical property testing of a microstructure having a size of a unit of micro or nano units including a stopper for regulating the microstructure in a predetermined range.
또한, 상기한 바와 같은 전자현미경이나 원자간력현미경(AFM)에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-0679620호에 따르면, 나노튜브를 탐침의 팁(tip)에 부착시키는 단계와, 나노튜브가 부착된 탐침을 금속기판 위에 올려놓는 단계와, 탐침이 올려져 있는 금속기판에 레이저(laser)를 조사하여 금속기판을 가열하는 단계를 포함하여, 나노튜브가 부착되는 탐침의 팁(tip)과 나노튜브 사이의 이종접합(heterojunction)에 의해 나노튜브가 탐침의 팁에 보다 견고하게 고착되고, 탐침과 나노튜브 사이의 전도성을 개선 수 있으며, 탐침의 팁에 부착되는 나노튜브에 불순물이 부착되는 것을 방지하여 보다 우수한 스캐닝 영상을 얻을 수 있도록 구성되는 AFM의 나노튜브 탐침의 제조 방법 및 그러한 방법에 의해 제조되는 AFM 나노튜브 탐침이 제시된 바 있다. Further, another example of the prior art for the electron microscope or the atomic force microscope (AFM) described above is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-0679620, for example, Attaching a nanotube-attached probe on a metal substrate; and heating the metal substrate by irradiating a laser on a metal substrate on which the probe is mounted, The nanotubes can be more firmly attached to the tip of the probe by the heterojunction between the tip of the probe and the tip of the probe and can improve the conductivity between the probe and the nanotube, A method of manufacturing a nanotube probe of an AFM, which is configured to prevent impurities from adhering to the nanotube and obtain a better scanning image, and a method of manufacturing an AFM nanotube probe manufactured by such a method It has been shown.
아울러, 상기한 바와 같은 전자현미경이나 원자간력 현미경(AFM)용 시편 제작방법에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 공개특허공보 제10-2015-0019719호에 따르면, 벌크 시편을 웨지(wedge) 형태로 폴리싱하여 폴리싱된 시편에서 적어도 하나의 영역의 전면 및 배면을 집속 이온빔을 이용하여 미세 식각하고, 미세 식각된 시편을 세척하여 투과 전자현미경용 시편을 제작함으로써, 제작에 소요되는 시간을 단축시키면서 안정적으로 투과 전자현미경용 시편을 제작할 수 있도록 구성되는 트라이포드 폴리싱과 집속 이온빔을 이용한 투과 전자현미경 시편 제작방법이 제시된 바 있다. In addition, as an example of a conventional technique for preparing a sample for an electron microscope or an atomic force microscope (AFM) as described above, for example, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0019719, the wafer is polished in a wedge shape, and the front and back surfaces of at least one region of the polished specimen are micro-etched using a focused ion beam, and the micro-etched specimen is washed to prepare a specimen for transmission electron microscopy. And a method of fabricating a transmission electron microscope (SEM) specimen using a focusing ion beam and a tripod polishing method capable of stably producing a specimen for a transmission electron microscope.
더욱이, 상기한 바와 같은 전자현미경이나 원자간력 현미경(AFM)용 시편 제작방법에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1272521호에 따르면, 고분자 복합소재에서 나일론 성분을 선택 염색하기 위해, 상온에서 -65℃까지 커팅 온도범위를 적용하는 저온 습식 초박절편법을 포함하는 샘플 커팅단계, 텅스텐 인산수화물(PTA) 용액을 적용한 샘플 염색단계, 증류수를 적하시켜 세척하는 단계를 포함하여, 최적의 전처리 과정으로 정확하고 용이한 전자현미경 분석이 가능하도록 구성되는 전자현미경 분석을 위한 고분자 시료 전처리 방법이 제시된 바 있다. In addition, according to another example of the prior art for a method of manufacturing a specimen for an electron microscope or an atomic force microscope (AFM) as described above, for example, in Korean Patent Registration No. 10-1272521, In order to selectively dye the components, a sample cutting step including a low temperature wet ultrasonic method in which a cutting temperature range is applied from room temperature to -65 DEG C, a sample dyeing step using a tungstophosphoric acid hydrate (PTA) solution, A method for pretreating a polymer sample for an electron microscope analysis that is configured to perform accurate and easy electron microscopic analysis by an optimum pre-treatment process has been proposed.
상기한 바와 같이, 종래, 전자현미경이나 원자간력 현미경(AFM)에 대하여 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 대부분 현미경 자체의 성능이나 기능을 개선하고자 하는 것에만 중점을 두고 있는 점에서 그 한계가 있는 것이었다. As described above, various technical contents have been proposed for the electron microscope and the atomic force microscope (AFM). However, the above-mentioned prior art contents are not limited to those for improving the performance or function of the microscope itself The point of emphasis was that there was a limit.
즉, 예를 들면, 원자간력 현미경(AFM)을 이용하여 생체시료를 관찰하고자 하는 경우, 관찰하고자 하는 시료를 물이나 버퍼 등에 혼탁시켜 액상으로 만들고 피펫 등을 이용하여 메쉬(mesh) 형태로 형성된 그리드에 얹은 다음, 액체질소 온도 수준으로 급속냉각하여 시료 그리드를 제작한 후, 이와 같이 하여 제작된 시료 그리드를 초저온 이송 홀더(cryo transfer holder)로 옮긴 다음 홀더를 현미경에 장착하여 시료의 이미지를 얻는다. That is, for example, when a biological sample is to be observed using an atomic force microscope (AFM), the sample to be observed is made into a liquid by mixing with water or a buffer and formed into a mesh using a pipette or the like. After being placed on a grid, the sample grid is rapidly cooled to a liquid nitrogen temperature level, and the sample grid thus prepared is transferred to a cryo transfer holder, and the holder is mounted on a microscope to obtain an image of the sample .
이때, 상기한 바와 같이 시료 그리드를 액체질소 온도로 냉각하기 위하여는, 예를 들면, FEI사의 Vitrobot 또는 Leica사의 EM GP와 같이, 별도의 초저온 샘플 플런저(Cryo-sample plunger) 장치를 사용하여 시료 그리드를 액체질소에 담그는 과정을 거쳐야 하나, 종래의 초저온 샘플 플런저 장치들은, 유압식으로 구성되어 그 구성이 상대적으로 복잡하고 장치 자체가 매우 고가인 문제가 있었다. At this time, in order to cool the sample grid to the liquid nitrogen temperature, a separate cryo-sample plunger device, such as Vitrobot of FEI or EM GP of Leica, Is immersed in liquid nitrogen. However, the conventional ultra-low temperature sample plunger devices are constructed of a hydraulic type, so that the configuration is relatively complicated and the apparatus itself is very expensive.
따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 원자간력 현미경(AFM)용 시편 제작방법 및 장치들의 문제점을 해결하기 위해서는, 가능한 한 적은 양의 샘플용액을 사용하여 시편을 제작할 수 있는 동시에, 간단한 구성으로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능까지 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다. Therefore, in order to solve the problems of the conventional methods and apparatuses for producing atomic force microscope (AFM) specimens, a specimen can be manufactured using as small a sample solution as possible, and at the same time, It is desirable to provide a specimen processing apparatus for a new-type atomic force microscope capable of being carried out in a single apparatus at a time up to the function of immersing the specimen in liquid nitrogen, It is a fact that I can not.
[선행기술문헌] [Prior Art Literature]
1. 한국 등록특허공보 제10-0869046호 (2008.11.11.) 1. Korean Patent Registration No. 10-0869046 (November 11, 2008)
2. 한국 등록특허공보 제10-0679620호 (2007.01.31.) 2. Korean Patent Registration No. 10-0679620 (Jan. 31, 2007)
3. 한국 공개특허공보 제10-2015-0019719호 (2015.02.25.) 3. Korean Patent Publication No. 10-2015-0019719 (February 25, 2015).
4. 한국 등록특허공보 제10-1272521호 (2013.06.03.) 4. Korean Patent Registration No. 10-1272521 (Mar.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 액체상의 시료를 고체화 또는 결정화하여 원자간력 현미경용 시편을 제작하기 위하여 메탈 쉐도잉(Metal shadowing) 방법을 이용하는 경우 단백질 샘플에 대한 손실이 심한 문제가 있었던 종래기술의 시편 제작방법들의 문제점을 해결하기 위해, 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능하도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 제공하고자 하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a metal shadowing method for producing a specimen for an atomic force microscope by solidifying or crystallizing a liquid sample, In order to solve the problems of the conventional method of preparing specimens having a problem of loss of protein samples, a mist spray method is used and a low-concentration and low-capacity protein sample is compared with a conventional one using an atomic force microscope And to provide a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomizing force microscope capable of producing a specimen for use in an atomic force microscope.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 유압식으로 구성되어 그 구성이 복잡하고 제작비용이 증가하는 문제가 있었던 종래의 초저온 샘플 플런저 장치들의 문제점을 해결하기 위해, 스프링과 같은 간단한 구조로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능을 수행할 수 있도록 구성되어 종래의 유압식 장치에 비해 제작비용을 절감할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to solve the problems of conventional ultra-low temperature sample plunger devices which are constituted by a hydraulic system and have a complicated construction and an increase in manufacturing cost, And it is possible to reduce the manufacturing cost as compared with the conventional hydraulic apparatus, and to provide a specimen processing apparatus for a rapid atomizing force microscope.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기한 바와 같이 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능한 동시에, 스프링과 같은 간단한 구조로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능까지 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성됨으로써, 고가의 단백질 시료의 사용량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구성으로 고가의 초저온 샘플 플런저 장치를 대체하여 원자간력 현미경용 시편 제작을 위한 시간 및 비용을 모두 절감할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 제공하고자 하는 것이다. It is a further object of the present invention to provide a method of producing a sample for an atomic force microscope using a mist spray method as described above, The function of immersing the sample grid in the liquid nitrogen can be performed in a single device at a time, so that the amount of expensive protein sample can be reduced. In addition, by replacing the expensive cryogenic sample plunger device with the simple configuration, And to provide a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomic force microscope, which is configured to reduce both the time and cost for producing a specimen for a force microscope.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 원자간력 현미경을 이용하여 생체시료(biological specimens)을 관찰하기 위한 시편 제조시 단백질 샘플에 대한 손실이 심한 문제가 있었던 종래기술의 시편제조방법 및 구성이 복잡하고 고가인 문제가 있었던 종래기술의 초저온 샘플 플런저(Cryo-sample plunger) 장치들의 문제점을 해결하기 위해, 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 시료 그리드를 제조하고, 제조된 상기 시료 그리드를 초저온으로 냉각하는 일련의 과정을 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치에 있어서, 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 관찰하고자 하는 시료를 물과 함께 그리드에 분사하여 시료 그리드를 형성하기 위한 시료분사부; 상기 시료분사부에 의해 형성된 상기 시료 그리드를 초저온으로 급속냉각하기 위한 급속냉각부; 상기 급속냉각부를 밀폐하기 위한 냉각챔버; 및 상기 시료분사부와 상기 급속냉각부 및 상기 냉각챔버를 각각 설치하고 지지하기 위한 케이스의 형태로 형성되는 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치가 제공된다. In order to accomplish the above object, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a specimen for observing biological specimens using an atomic force microscope, In order to solve the problems of the prior art cryo-sample plunger apparatuses which are complicated and expensive in terms of method and configuration, a sample grid is prepared from protein samples of low concentration and low capacity compared with the conventional ones, The present invention relates to a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomizing force microscope, which is capable of performing a series of processes for cooling a sample grid at a cryogenic temperature in a single apparatus at a time. In a mist spraying method, A sample sprayer for spraying a sample with water onto a grid to form a sample grid; A rapid cooling unit for rapidly cooling the sample grid formed by the sample injecting unit to a cryogenic temperature; A cooling chamber for sealing the rapid cooling part; And a housing formed in the form of a case for installing and supporting the sample spraying part, the rapid cooling part, and the cooling chamber, respectively. The sample processing device for a mist spraying and quenched atomic force microscope Is provided.
여기서, 상기 하우징은, 일측면에 도어를 설치하여 개폐식으로 구성되고, 상기 시료분사부의 분사노즐에 분사압력을 공급하기 위한 압축공기 또는 산소(oxygen)나 질소(nitrogen) 가스를 저장하는 가스탱크 및 컴프레서(compressor)를 포함하여 이루어지는 압력공급수단이 내부 공간에 설치되며, 상기 압력공급수단의 압력조절을 위한 압력조절 밸브가 일측면에 설치되고, 상기 시편 처리장치의 이동을 용이하게 하기 위한 바퀴를 포함하는 이동수단이 바닥면에 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다. The housing includes a gas tank for storing compressed air or oxygen or nitrogen gas for supplying a jetting pressure to the jetting nozzle of the sample jetting unit, A pressure regulating valve for regulating the pressure of the pressure supplying means is installed on one side and a wheel for facilitating the movement of the specimen processing apparatus is provided in the inner space, And the moving means including the moving means is installed on the floor surface.
또한, 상기 냉각챔버는, 일측면에 도어를 설치하여 개폐식으로 형성되거나, 또는, 상부와 하부가 분리 결합 가능하도록 구성되며, 일측면에 관통공이 형성되어 상기 시료분사부의 분사노즐이 연결되도록 구성되고, 상기 냉각챔버 내부의 수분상태를 유지하기 위해, 상기 시료가 내벽으로 튀는 것을 방지하기 위한 방지벽과, 물을 저장할 수 있는 물 저장용기 및 배수구 중 적어도 하나를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the cooling chamber may be configured to be opened or closed by providing a door on one side thereof, or to be separable and attachable to the upper and lower parts, and a through hole may be formed on one side thereof to connect the injection nozzle of the sample injection part , A barrier wall for preventing the sample from splashing to the inner wall in order to maintain the moisture state inside the cooling chamber, and at least one of a water storage container and a drain for storing water .
아울러, 상기 시편 처리장치는, 상기 시료분사부와 상기 급속냉각부를 밀착하여 상기 하우징 상면의 정해진 위치에 고정시키기 용이하도록 하기 위한 시료분사부 고정판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the specimen processing apparatus may further include a specimen sprayer fixing plate for making the specimen sprayer and the rapid cooling unit closely contact with each other to facilitate fixing the specimen sprayer to a predetermined position on the upper surface of the housing.
더욱이, 상기 시료분사부는, 시료를 주입하기 위한 시료주입용기; 상기 시료주입용기에 주입된 상기 시료를 분사하기 위한 압력을 인가하기 위해 상기 하우징 내부에 설치된 압력공급수단과 연결되는 압력공급관; 상기 시료의 분사를 조절하기 위해 상기 압력공급관으로부터 공급되는 분사압력의 유로를 개폐하는 분사스위치; 상기 분사스위치의 동작에 따라 상기 시료주입용기에 주입된 시료를 미스트 분사하도록 형성되는 미스트 분사노즐; 및 상기 시료주입용기에 주입된 상기 시료의 오염이나 이물질의 혼입을 방지하기 위한 덮개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. Further, the sample injecting unit may include a sample injecting container for injecting a sample; A pressure supply pipe connected to a pressure supply means installed inside the housing to apply a pressure for injecting the sample injected into the sample injection container; A spray switch for opening / closing a flow path of a spray pressure supplied from the pressure supply pipe to control injection of the sample; A mist spray nozzle formed to spray a mist injected into the sample injection container according to the operation of the injection switch; And a lid for preventing contamination of the sample injected into the sample injection container and mixing of foreign substances.
여기서, 상기 분사스위치는, 유로를 직접 개폐하는 밸브 형태로 구성되거나, 스프링에 의해 기계식으로 개폐되는 형태로 구성되거나, 또는, 자력에 의해 개폐되는 마그네틱 스위치의 형태로 구성되는 것을 특징으로 한다. Here, the injection switch may be configured in the form of a valve that directly opens and closes the flow path, a form that is mechanically opened or closed by a spring, or a form of a magnetic switch that is opened or closed by a magnetic force.
또한, 상기 미스트 분사노즐은, 상기 압력공급수단으로부터 전달되는 분사압력이 이동하는 압력유로와, 상기 시료주입용기로부터 주입되는 상기 시료가 이동하는 시료유로가 내부에 각각 별도로 형성됨으로써, 가스에 의해 상기 시료에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the mist spray nozzle may be formed by separately forming a pressure flow path through which the injection pressure transmitted from the pressure supply means moves and a sample flow path through which the sample injected from the sample injection container moves, So that the influence on the sample can be minimized.
아울러, 상기 시료분사부는, 상기 미스트 분사노즐의 전단부에 착탈 가능하도록 형성되는 노즐캡; 및 상기 노즐캡과의 결합시 틈새를 없게 하기 위한 실링부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the sample sprayer may include a nozzle cap detachably attached to a front end of the mist spray nozzle; And a sealing member for eliminating a gap when the nozzle cap is engaged with the nozzle cap.
더욱이, 상기 급속냉각부는, 초저온 플런저 장치를 구성하기 위한 몸체를 형성하는 플런저 본체; 상기 플런저 본체에 고정되어 스프링에 의해 상기 시료 그리드를 액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄에 담그는 기능을 수행할 수 있도록 형성되는 플런지부; 상기 플런지부의 내부에서 상하운동이 가능하도록 설치되는 로드부; 상기 시료 그리드를 장착하기 위해 상기 로드부의 끝 부분에 설치되는 시료홀더; 상기 시료홀더에 장착된 상기 시료 그리드를 냉각하기 위해 액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄이 들어 있는 냉각용기; 상기 플런지부에 설치된 스프링을 고정하고 상기 로드부의 하강을 위하여 상기 스프링의 고정상태를 해제하기 위한 스위치의 역할을 하는 동작스위치; 및 상기 시료 그리드의 냉각시 습도 조절 및 냉각용액이 튀는 것을 방지하기 위하여 상기 플런지부의 하단에서 아래쪽으로 연장하여 설치되는 가이드부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. Further, the rapid cooling unit may include a plunger body forming a body for constructing the ultra low temperature plunger device; A plunger fixed to the plunger main body and capable of performing a function of immersing the sample grid in liquid ethane cooled to a liquid nitrogen temperature by a spring; A rod installed in the plunger to move up and down; A sample holder installed at an end of the rod for mounting the sample grid; A cooling vessel containing liquid ethane cooled to a liquid nitrogen temperature for cooling the sample grid mounted on the sample holder; An operation switch which serves as a switch for fixing a spring provided on the plunge portion and releasing the fixed state of the spring for lowering the rod portion; And a guide portion extending downward from a lower end of the plunge portion to prevent humidity control and cooling solution from splashing during cooling of the sample grid.
여기서, 상기 시료홀더는, 상기 로드부에 결합하기 위한 결합부; 및 상기 시료 그리드를 고정하기 위해 상기 결합부의 타단에 삽입 고정되는 핀셋을 포함하여 구성되며, 상기 결합부는, 상기 로드부에 결합하기 위한 로드 삽입홈이 상면에 형성되고, 상기 로드 삽입홈의 중앙에는 나사공이 형성되며, 저면에는 상기 핀셋을 삽입하기 위한 핀셋 삽입홈이 형성되고, 상면에 형성된 상기 나사공 및 측면에 형성된 또 다른 나사공을 통해 볼트를 삽입함으로써, 상기 핀셋의 분리결합 및 결합 강도를 용이하게 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Here, the sample holder includes: a coupling part for coupling to the rod part; And a pin set inserted and fixed to the other end of the coupling part to fix the sample grid, wherein the coupling part has a rod insertion groove for coupling to the rod part, And the bolt is inserted through the screw hole formed in the upper surface and another screw hole formed in the side surface so that the separation and coupling strength of the tweezers So that it can be easily adjusted.
또한, 상기 냉각용기는, 액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄이 충진되는 내부용기; 상기 내부용기를 내부에 포함하여 2중 구조를 형성하기 위한 외부용기; 상기 내부용기와 상기 외부용기를 거치하는 역할을 하는 동시에, 냉각이 완료된 시료 그리드의 보관이 가능하도록 복수의 시료 거치부가 형성되어 있는 거치대; 상기 시료 거치부에 각각 거치되는 복수의 시료보관용기; 및 열전달을 용이하게 하기 위해 상기 거치대에 인접하여 설치되는 방열수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The cooling vessel may further include: an inner vessel filled with liquid ethane cooled to a liquid nitrogen temperature; An outer container for containing the inner container to form a double structure; A holder for supporting the inner vessel and the outer vessel and having a plurality of sample holder portions for storing the cooled sample grids; A plurality of sample storage containers respectively mounted on the sample storage part; And heat dissipating means provided adjacent to the mount for facilitating heat transfer.
아울러, 상기 시료보관용기는, 원통형으로 형성되는 몸체; 상기 몸체의 상면에 형성되는 복수의 시료 보관홈; 및 각각의 상기 시료 보관홈을 회전식으로 개폐 가능하도록 상기 몸체의 상면에 결합되는 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the sample storage container may include a body formed into a cylindrical shape; A plurality of sample storage grooves formed on an upper surface of the body; And a cover coupled to the upper surface of the body so as to be able to open and close the respective sample storing grooves rotatably.
더욱이, 상기 급속냉각부는, 상기 냉각용기가 설치되는 저면 부분에 미리 정해진 일정 깊이로 형성되는 방진홈을 더 포함하여 구성되고, 상기 방진홈에 상기 냉각용기를 설치함으로써, 상기 로드부의 하강으로 인한 진동을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다. Further, the rapid cooling section may further include a vibration preventing groove formed at a predetermined depth on a bottom surface portion of the cooling container, wherein the cooling container is provided in the vibration preventing groove, And the like.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 이용한 원자간력 현미경용 시편 제조방법에 있어서, 상기 시편 처리장치의 시료분사부를 통하여 냉각챔버 내에 설치된 그리드에 시료를 미스트 형태로 미세하게 분사하여 시료 그리드를 형성하는 단계; 및 상기 시편 처리장치의 급속냉각부를 통하여 상기 시료 그리드를 초저온으로 급속 냉각하여 원자간력 현미경용 시편을 제작하는 단계를 포함하여 구성됨으로써, 상기 그리드에 상기 시료를 분사하여 상기 시료 그리드를 형성하는 과정과 상기 시료 그리드를 초저온으로 급속냉각하는 과정을 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 원자간력 현미경용 시편 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a specimen for an atomic force microscope using the specimen processing apparatus for a mist spray and a quenched atomic force microscope described above, Forming a sample grid by finely spraying the sample in a mist form; And rapidly cooling the sample grid to a cryogenic temperature through a rapid cooling unit of the specimen processing apparatus to fabricate a specimen for an atomic force microscope, thereby forming a sample grid by spraying the sample onto the grid And a process of rapidly cooling the sample grid to an ultra-low temperature can be performed in a single apparatus at a time.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능하도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치가 제공됨으로써, 액체상의 시료를 고체화 또는 결정화하여 원자간력 현미경용 시편을 제작하기 위해 메탈 쉐도잉(Metal shadowing) 방법을 이용하는 경우 단백질 샘플에 대한 손실이 심한 문제가 있었던 종래기술의 시편 제작방법들의 문제점을 해결할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to produce a specimen for an atomic force microscope with a low concentration and a low capacity of a protein sample using a mist spray method, In the case of using a metal shadowing method for producing a specimen for an atomic force microscope by solidifying or crystallizing a specimen of a liquid phase by providing a specimen processing device for a microscope, Can be solved.
또한, 본 발명에 따르면, 스프링과 같은 간단한 구조로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능을 수행할 수 있도록 구성되어 종래의 장치에 비해 제작비용을 절감할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치가 제공됨으로써, 유압식으로 구성되어 그 구성이 복잡하고 고가인 문제가 있었던 기존의 초저온 샘플 플런저 장치를 이용한 종래기술의 시편 제작방법들의 문제점을 해결할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to perform the function of immersing the sample grid in liquid nitrogen with a simple structure such as a spring, so that the mist generation and the quenched atomic force It is possible to solve the problems of the prior art specimen manufacturing methods using the conventional ultra low temperature sample plunger device which is constituted by a hydraulic type and has a complicated and expensive structure.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능한 동시에, 스프링과 같은 간단한 구조로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능까지 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치가 제공됨으로써, 고가의 단백질 시료의 사용량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구성으로 고가의 초저온 샘플 플런저 장치를 대체하여 원자간력 현미경용 시편 제작을 위한 시간 및 비용을 모두 절감할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to produce a specimen for an atomic force microscope with a low concentration and a low-capacity protein sample using a mist spraying method as described above, The function of immersing the sample into liquid nitrogen can be performed at a time in a single apparatus. Therefore, it is possible to reduce the amount of expensive protein sample to be used, By replacing the expensive cryogenic sample plunger device with the configuration, both the time and expense of producing specimens for atomic force microscopy can be reduced.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치의 시료분사부의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치의 급속냉각부의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 급속냉각부의 시료홀더의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 시료홀더의 더욱 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면으로, 도 5a는 그 평면도이고, 도 5b는 그 저면도를 각각 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3에 나타낸 급속냉각부의 냉각용기의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 3에 나타낸 급속냉각부의 냉각용기의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 나타낸 시료 거치부에 위치되는 시료보관용기의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomizing force microscope according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically showing the overall configuration of a sample injection unit of a specimen processing apparatus for a mist spraying and quenching atomization force microscope according to an embodiment of the present invention shown in FIG. 1;
3 is a view schematically showing the overall structure of a rapid cooling unit of a specimen processing apparatus for a mist spraying and quenching atomization force microscope according to an embodiment of the present invention shown in Fig.
Fig. 4 is a view schematically showing a specific configuration of the sample holder of the rapid cooling unit shown in Fig. 3;
Fig. 5 is a diagram schematically showing a more specific configuration of the sample holder shown in Fig. 4, Fig. 5A being a plan view thereof, and Fig. 5B being a view showing its bottom view.
Fig. 6 is a view schematically showing a specific configuration of the cooling container of the rapid cooling section shown in Fig. 3;
FIG. 7 is a view schematically showing a specific configuration of the cooling container of the rapid cooling section shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 8 is a view schematically showing the overall configuration of a sample storage container placed in the sample storage portion shown in FIGS. 6 and 7. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a specimen processing apparatus for a mist spraying and quenching atomizing force microscope according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다. In the following description of the embodiments of the present invention, parts that are the same as or similar to those of the prior art, or which can be easily understood and practiced by a person skilled in the art, It is important to bear in mind that we omit.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 액체상의 시료를 고체화 또는 결정화하여 원자간력 현미경용 시편을 제작하기 위하여 메탈 쉐도잉(Metal shadowing) 방법을 이용하는 경우 단백질 샘플에 대한 손실이 심한 문제가 있었던 종래기술의 시편 제작방법들의 문제점을 해결하기 위해, 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능하도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치에 관한 것이다. That is, according to the present invention, as described later, when a metal shadowing method is used to produce a specimen for an atomic force microscope by solidifying or crystallizing a liquid sample, In order to solve the problems of the conventional method of producing specimens, mist spraying and rapid cooling method, which are capable of producing specimens for atomic force microscopy using a mist sample spraying method, And a sample processing apparatus for an atomic force microscope.
또한, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 유압식으로 구성되어 그 구성이 복잡하고 제작비용이 증가하는 문제가 있었던 종래의 초저온 샘플 플런저 장치들의 문제점을 해결하기 위해, 스프링과 같은 간단한 구조로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능을 수행할 수 있도록 구성되어 종래의 유압식 장치에 비해 제작비용을 절감할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치에 관한 것이다. Further, in order to solve the problem of the conventional ultra-low temperature sample plunger devices which are constituted by a hydraulic system and have a complicated structure and an increase in manufacturing cost, the present invention has a simple structure such as a spring, To a specimen processing apparatus for a mist spraying and quenching atomic force microscope, which is configured to perform a function of immersing in liquid nitrogen, thereby reducing the manufacturing cost compared to a conventional hydraulic apparatus.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능한 동시에, 스프링과 같은 간단한 구조로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능까지 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성됨으로써, 고가의 단백질 시료의 사용량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구성으로 고가의 초저온 샘플 플런저 장치를 대체하여 원자간력 현미경용 시편 제작을 위한 시간 및 비용을 모두 절감할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치에 관한 것이다. In addition, as described later, the present invention can produce a specimen for an atomic force microscope with a low-concentration and low-capacity protein sample using a mist spray method as described later, and at the same time, Can be carried out in a single unit up to the function of immersing the sample in a liquid nitrogen so that the amount of expensive protein sample can be reduced and the cost can be reduced by replacing an expensive cryogenic sample plunger device with a simple structure using an atomic force microscope And to a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomic force microscope, which are configured to reduce both time and cost for producing a specimen.
즉, 원자간력 현미경 이미징 기법과 메탈 쉐도잉을 이용하여 10nm ~ 200nm 정도의 정제된 단백질을 관찰하기 위한 원자간력 현미경용 시편을 제조시 최대한 원형 그대로 및 생체 내의 환경 그대로 유지하는 것이 중요하므로, 메탈 쉐도잉의 전 단계로서 운모(mica)의 표면에 50%의 글리세롤(Glycerol)을 포함한 단백질 샘플용액(단백질 시료)을 분사시 최대한 고르게 분사하는 것이 요구된다. In other words, it is important to maintain the original as it is in the original form and the environment in the living body as it is during manufacturing, in order to observe the purified protein of about 10 nm to 200 nm by using the atomic force microscope imaging technique and metal shadowing, It is required to spray the protein sample solution (protein sample) containing 50% glycerol on the surface of the mica as much as possible even when spraying, as a previous step of metal shading.
이때, 기존에 일반적으로 사용되는 네블라이저(Nebulizer)를 이용하면, 단백질 샘플 시편 하나를 제작하는데 최소 0.5mg, 200 ~ 400㎕ 이상의 단백질 샘플용액이 사용되나, 일반적으로, 단백질 시료는 2 ~ 6개월 정도의 기간을 소요하여 순도 높은 단백질을 생산하고 정제하는 과정을 거쳐야 하고, 일부 기능성 단백질의 경우 한번 생산에 저용량만이 생산되므로, 이러한 단백질 시료의 소모를 감소할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. At this time, if a conventional Nebulizer is used, a protein sample solution of at least 0.5 mg and 200 to 400 μl or more is used to prepare one protein sample, but generally, the protein sample is used for 2 to 6 months And a high purity protein is produced and purified. In the case of some functional proteins, only a low dose is produced in a single production. Therefore, it is desirable to reduce consumption of such protein samples.
또한, 초저온(cryo) 분석법으로 원자간력 현미경(AFM)을 통해 생체시료를 관찰하기 위하여, 종래에는, 시료를 액체(물, 버퍼 등)에 혼탁시킨 후 피펫으로 그리드에 올리고 여과지(filter paper) 등으로 물기를 제거하여 드롭렛(droplet)을 얇게 만든 다음, 초저온 샘플 플런저(cryo-sample plunger) 장치를 사용하여 액체질소 온도 수준으로 냉각된 에탄(ethane) 용액에 시료 그리드를 고속으로 담가 얼음 결정이 생기지 않도록 급속냉각시키는 과정을 통하여 시료 그리드를 준비하여야 하나, 종래의 초저온 샘플 플런저 장치들은 유압식으로 구성되어 그 구성이 상대적으로 복잡하고 장치 자체가 매우 고가인 문제가 있었다. In order to observe a living body sample using an atomic force microscope (AFM) with a cryo-analyzing method, conventionally, a sample is put into a liquid (water, buffer, etc.) And then the sample grid is immersed in an ethane solution cooled to a liquid nitrogen temperature level at a high speed using a cryo-sample plunger apparatus to obtain ice crystals It is necessary to prepare a sample grid through a rapid cooling process. However, the conventional cryogenic sample plunger devices are constructed of a hydraulic type, so that the configuration is relatively complicated and the apparatus itself is very expensive.
이를 위해, 본 발명자들은, 상기한 바와 같은 종래기술의 네블라이저 및 초저온 샘플 플런저들의 문제점을 해소하기 위해, 예를 들면, 0.1mg, 5 ~ 20㎕의 저용량 단백질 시료를 미스트 분사를 통해 고르게 분사시키는 것에 의해 단백질 시료의 사용량을 감소할 수 있는 데 더하여, 스프링과 같은 간단한 구성으로 시료 그리드를 초저온으로 급속냉각시킬 수 있도록 구성되어 기존의 초저온 샘플 플런저 장치를 대체할 수 있는 새로운 구성의 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 제안하였다. For this purpose, in order to solve the problems of the prior art nabilizer and the cryogenic sample plunger as described above, the inventors of the present invention have found that, for example, a low-dose protein sample of 0.1 mg, In addition to being capable of reducing the amount of protein sample used, it is also possible to rapidly cool the sample grid to a cryogenic temperature with a simple structure such as a spring, and thus a new constituent atomic force microscope capable of replacing the existing cryogenic sample plunger device The proposed specimen processing system is shown in Fig.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치의 구체적인 내용에 대하여 설명한다. Next, with reference to the drawings, specific contents of a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenched atomic force microscope according to the present invention will be described.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. First, referring to FIG. 1, FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of a
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치(10)는, 크게 나누어, 미스트 분사에 의해 관찰하고자 하는 시료를 물과 함께 그리드에 분사하여 시료 그리드를 형성하기 위한 미세 분사노즐을 포함하여 이루어지는 시료분사부(11)와, 시료분사부(11)에 의해 시료를 미스트 분사하여 형성된 시료 그리드를 액체질소에 담그는 것에 의해 급속냉각하기 위한 초저온 샘플 플런저를 포함하여 이루어지는 급속냉각부(12) 및 상기한 시료분사부(11)와 급속냉각부(12)를 각각 설치하고 지지하기 위한 케이스의 형태로 형성되는 하우징(13)을 포함하여 구성되어 있다. As shown in Fig. 1, the
여기서, 상기한 하우징(13)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 시편 처리장치(10)의 이동을 용이하게 하기 위해, 예를 들면, 바퀴와 같은 이동수단(14)이 설치될 수 있으며, 그 내부 공간에 시료분사부(11)의 분사노즐에 분사압력을 공급하기 위한 압축공기 또는 가스 저장탱크(15) 및 컴프레서(compressor)(16) 등을 포함하여 이루어지는 압력공급수단(17)이 설치될 수 있도록 일측면에 도어를 설치하여 개폐식으로 구성될 수 있다. 1, the
이때, 상기한 가스탱크는, 예를 들면, 산소(oxygen) 또는 질소(nitrogen) 가스를 저장하는 산소탱크나 질소탱크로 구성될 수 있으며, 또한, 압력공급수단(17)의 압축공기 또는 가스의 압력조절을 용이하게 하기 위해 하우징(13)의 일측에 압력조절 밸브를 설치하도록 구성될 수 있다. The gas tank may be an oxygen tank or a nitrogen tank for storing oxygen or nitrogen gas and may be composed of a compressed air or gas of the pressure supply means 17. [ A pressure regulating valve may be provided on one side of the
더 상세하게는, 단백질의 원형을 유지하기 위해서는 컴프레서를 이용하는 것이 바람직하나, 시편 제작 중에 환경변위를 주어 시편을 제작하는 경우, 즉, 예를 들면, 단백질이 분사되는 동안 가스에 의한 단백질 변성을 관찰하기 위해, 질소탱크 또는 산소탱크 등을 이용하여 질소나 산소 등의 가스와 함께 단백질 샘플을 분사함으로써 단백질에 환경 변수를 부여할 수 있다. More specifically, it is preferable to use a compressor in order to maintain the original shape of the protein. However, in the case of preparing a specimen by applying an environmental displacement during the preparation of the specimen, that is, for example, An environmental parameter can be imparted to a protein by injecting a protein sample together with a gas such as nitrogen or oxygen using a nitrogen tank or an oxygen tank or the like.
또한, 상기한 급속냉각부(12)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 냉각챔버(18)에 의해 밀폐된 공간 내에 설치될 수 있으며, 이때, 냉각챔버(18)의 일측면에는 관통공이 형성되어 시료분사부(11)의 분사노즐이 연결되도록 구성될 수 있다. 1, the
아울러, 상기한 냉각챔버(18)는, 도시되지는 않았으나, 상기한 하우징(13)과 마찬가지로, 일측면에 도어를 설치하여 개폐식으로 형성되거나, 또는, 예를 들면, 상부와 하부가 분리 결합 가능하도록 구성될 수 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다. Although the cooling
아울러, 상기한 냉각챔버(18)는, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, 개폐식으로 형성되는 경우는 도어 부분에 고무 몰딩을 설치하여 완전하게 밀폐하며, 분리식으로 형성되는 경우에도 결합부분에 고무 몰딩을 설치하여 완전히 밀폐되도록 구성될 수 있으며, 더욱이, 별도의 결합부재를 이용하여 더욱 견고하게 고정되도록 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다. Although not shown in the drawings, the cooling
여기서, 단백질은 세포 내에서 항상 수용액 상태로 존재하므로, 이러한 수분상태를 유지시키기 위해, 상기한 바와 같이 냉각챔버(18)를 밀폐시키고 내부가 수분상태를 유지할 수 있는 환경을 만든 후 단백질 시료의 분사 및 급속냉각이 이루어지도록 함으로써, 세포 내의 원형을 그대로 유지할 수 있다. Here, since the protein always exists in an aqueous solution state in the cell, in order to maintain such a water state, the cooling
또한, 상기한 냉각챔버(18)는, 도시되지는 않았으나, 냉각챔버(18) 내부의 시편의 수분상태를 유지하기 위해, 단백질 시료가 내벽으로 튀는 것을 방지하기 위한 방지벽이나, 물을 저장할 수 있는 물 저장용기 및 배수구 등을 필요에 따라 더 포함하여 구성될 수 있다.The cooling
아울러, 도 1에 나타낸 시편 처리장치(10)는, 시료분사부(11)와 급속냉각부(12)를 밀착하여 하우징(13) 상면의 정해진 위치에 고정시키기 용이하도록 하기 위한 시료분사부 고정판(19)을 더 포함하여 구성될 수 있다. The
계속해서, 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치(10)의 시료분사부(11)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 2, the overall configuration of the
더 상세하게는, 상기한 시료분사부(11)는, 냉각챔버(18)에 형성된 관통공을 통하여 단백질 시료를 미스트 분사하도록 구성되며, 이를 위해, 도 2에 나타낸 바와 같이, 시료를 주입하기 위한 시료주입용기(21)와, 시료주입용기(21)에 주입된 시료를 분사하기 위한 압력을 인가하기 위해 하우징(13) 내부에 설치된 압축공기 또는 가스 저장탱크(15) 및 컴프레서(16)를 포함하는 압력공급수단(17)과 연결되는 압력공급관(22), 시료의 분사를 조절하기 위해 압력공급관(22)으로부터 공급되는 분사압력의 유로를 개폐하는 분사스위치(23) 및 분사스위치(23)의 동작에 따라 시료주입용기(21)에 주입된 시료를 미스트 분사하도록 형성되는 미스트 분사노즐(24)을 포함하여 구성될 수 있다. More specifically, the
여기서, 상기한 시료주입용기(21)는, 도시되지는 않았으나, 바람직하게는, 내부에 주입된 시료의 오염이나 이물질의 혼입 등을 방지하기 위한 덮개를 더 포함하여 구성될 수 있다. Here, although not shown, the
또한, 상기한 분사스위치(23)는, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, 유로를 직접 개폐하는 밸브 형태로 구성될 수도 있고, 스프링에 의해 기계식으로 개폐되는 형태로 구성될 수도 있으며, 또는, 자력에 의해 개폐되는 마그네틱 스위치의 형태로 구성될 수도 있는 등, 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다. Although not shown, the above-described
아울러, 상기한 미스트 분사노즐(24)은, 도시되지는 않았으나, 바람직하게는, 압력공급수단(17)으로부터 전달되는 분사압력이 이동하는 압력유로와, 시료주입용기(21)로부터 주입되는 단백질 시료가 이동하는 시료 유로가 내부에 각각 별도로 형성되어 가스에 의해 시료에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 구성될 수 있다. Although not shown in the drawing, the
더욱이, 상기한 미스트 분사노즐(24)은, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, 나사결합 등으로 노즐 전단부에 착탈 가능하도록 형성되는 노즐캡 및 노즐캡과의 결합시 틈새를 없게 하기 위한 패킹 등과 같은 실링부재를 더 포함하여 구성될 수 있다. Further, although not shown, the
따라서 상기한 바와 같은 구성에 의해, 분사스위치(23)를 작동시키면 압력공급관(22)을 통하여 압력공급수단(17)으로부터 분사압력이 미스트 분사노즐(24)에 전달되고, 그것에 의해, 시료주입용기(21)로부터 미스트 분사노즐(24)에 주입된 시료가 미스트 형태로 미세하게 분사됨으로써, 냉각챔버(18) 내에 설치된 그리드에 시료가 고르게 분사될 수 있다. Therefore, when the
더욱이, 상기한 바와 같이 단백질 시료를 미스트 형태로 분사함으로써, 기존의 네블라이저를 이용하여 시편을 제작하는 것에 비해 대략 20배 정도의 적은 농도와 용량으로 시편을 제작할 수 있다. Furthermore, by spraying the protein sample in the form of a mist as described above, it is possible to fabricate the sample with a density and a capacity of about 20 times smaller than that of the conventional sample using the nebulizer.
또한, 상기한 바와 같이 그리드에 시료를 미스트 분사하는 것에 의해, 그리드 위에 피펫으로 드롭렛을 형성하고 여과지로 물기를 제거하는 기존의 방식에 비해 간단한 구성 및 방법으로 보다 얇고 고른 막을 형성할 수 있으며, 물과 같은 극성용매에 녹지 않는 물질의 경우에도 원자간력 현미경을 통한 관찰이 가능해진다. In addition, by spraying the mist on the grid as described above, it is possible to form a thinner and more uniform film by a simple constitution and a method as compared with the conventional method of forming a droplet with a pipette on a grid and removing moisture with a filter paper, In the case of a substance which is insoluble in a polar solvent such as water, observation with an atomic force microscope becomes possible.
여기서, 초저온(cryo) 분석법으로 원자간력 현미경(AFM)을 통해 생체시료를 관찰하기 위하여는, 상기한 바와 같이 하여 시료를 그리드에 분사한 후 이를 초저온으로 급속 냉각하여 시편을 제작하여야 한다. Here, in order to observe a biological sample through an atomic force microscope (AFM) by a cryo-analysis method, the sample is sprayed onto the grid as described above, and then the sample is rapidly cooled to an ultra-low temperature.
이를 위해, 본 발명은, 냉각챔버(18) 내에 급속냉각부(12)를 구비하여, 그리드에 시료를 분사하여 시료 그리드를 형성하는 과정과 이러한 시료 그리드를 액체질소에 담그어 초저온으로 급속냉각하는 과정을 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 제시하였다. To this end, the present invention is characterized in that it comprises a process of forming a sample grid by providing a
즉, 도 3을 참조하면, 도 3은 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치(10)의 급속냉각부(12)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 3, the overall configuration of the
더 상세하게는, 상기한 급속냉각부(12)는, 크게 나누어, 초저온 급속냉각장치를 구성하기 위한 몸체를 형성하는 플런저 본체(31)와, 플런저 본체(31)에 고정되어 스프링에 의해 시료 그리드를 액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄에 담그는 기능을 수행할 수 있도록 구성되는 플런지부(32)와, 플런지부(32)의 내부에서 상하운동이 가능하도록 설치되는 로드부(33)와, 시료 그리드를 장착하기 위해 로드부(33)의 끝 부분에 설치되는 시료홀더(34)와, 시료홀더(34)에 장착된 시료 그리드를 담그어 냉각하기 위해 액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄이 들어 있는 냉각용기(35)와, 플런지부(32)에 설치된 스프링을 고정하고 로드부(33)의 하강을 위하여 스프링의 고정상태를 해제하기 위한 스위치의 역할을 하는 동작스위치(36) 및 시료 그리드의 냉각시 습도 조절 및 사용자에게 냉각용액이 튀는 것을 방지하기 위하여 플런지부(32)의 하단에서 아래쪽으로 연장하여 설치되는 가이드부(37)를 포함하여 구성될 수 있다. More specifically, the
또한, 도 4 및 도 5를 참조하면, 도 4는 도 3에 나타낸 급속냉각부(12)의 시료홀더(34)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에 나타낸 시료홀더(34)의 더욱 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면으로, 도 5a는 그 평면도이고, 도 5b는 그 저면도를 각각 나타내고 있다. 4 and 5, FIG. 4 is a view schematically showing a specific configuration of the
즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 시료홀더(34)는, 로드부(33)에 결합하기 위한 결합부(41)와, 시료 그리드를 고정하기 위해 결합부의 타단에 삽입 고정되는 핀셋(42)을 포함하여 구성되며, 이때, 상기한 결합부(41)는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 로드부(33)에 결합하기 위한 로드 삽입홈(51)이 상면에 형성되고, 로드 삽입홈(51)의 중앙에는 나사공(52)이 형성되며, 결합부(31)의 저면에는, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 핀셋(42)을 삽입하기 위한 핀셋 삽입홈(53)이 형성되고, 상면에 형성된 나사공(52) 및 측면에 형성된 나사공을 통해 볼트(54)를 삽입함으로써, 핀셋(42)의 분리결합 및 결합 강도를 용이하게 조절할 수 있도록 구성된다. 4, the
계속해서, 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6 및 도 7은 각각 도 3에 나타낸 급속냉각부(12)의 냉각용기(35)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 6 and 7, there are schematically shown a concrete configuration of the cooling
더 상세하게는, 상기한 냉각용기(35)는, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄이 충진되는 내부용기(61)와, 내부용기(61)를 포함하는 외부용기(62)의 2중 구조로 이루어지고, 내부용기(61)와 외부용기(62)를 거치하는 역할을 하는 동시에, 냉각이 완료된 시료 그리드의 보관이 가능하도록 복수의 시료 거치부(63)가 형성되어 있는 거치대(64)를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 더하여, 열전달을 용이하게 하기 위한 방열수단(71)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 6 and 7, the cooling
또한, 도 8을 참조하면, 도 8은 도 6 및 도 7에 나타낸 시료 거치부(63)에 위치되는 시료보관용기(81)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 8, FIG. 8 is a view schematically showing the overall configuration of a
즉, 도 8에 나타낸 바와 같이, 시료 거치부(63)에 위치되는 시료보관용기(81)는, 원통형의 몸체를 가지고, 그 상면에 형성된 복수의 시료 보관홈(82) 및 회전식으로 개폐되는 커버(83)를 포함하여 구성되어 있으며, 이러한 구성에 의해, 냉각된 시료 그리드를 각각의 시료 보관홈(82)에 옮긴 다음 커버(83)를 닫음으로써 다른 장소로 시료 그리드의 이동 및 운반이 용이하게 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다. 8, the
따라서 상기한 바와 같은 내부용기(61), 외부용기(62), 거치대(64) 및 방열수단(71)을 하우징 내에 설치하고 덮개를 덮음으로써 냉각용기(35)를 구성할 수 있다. Therefore, the cooling
여기서, 상기한 커버(83) 및 덮개는, 예를 들면, 아크릴과 같은 재질로 구성될 수 있으나, 반드시 이러한 재질로만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 얼마든지 다른 재질로 구성될 수도 있는 것임에 유념해야 한다. Here, the
아울러, 도시되지는 않았으나, 도 3 내지 도 8에 나타낸 급속냉각부(12)의 구성에 있어서, 냉각용기(35)가 설치되는 저면 부분에 일정 깊이로 방진홈을 형성하고, 이러한 방진홈에 상기한 냉각용기(35)를 설치함으로써, 로드부(33)의 하강으로 인한 진동을 방지할 수 있도록 구성될 수 있다. Although not shown in the drawings, in the structure of the
따라서 상기한 바와 같은 급속냉각부(12)의 구성을 통하여, 시료홀더(34)에 그리드를 장착하고 시료분사부(11)를 통하여 상기한 바와 같이 하여 미스트 분사에 의해 시료를 분사하여 시료 그리드를 형성한 후, 로드부(33)를 상승시킨 상태에서 동작스위치(36)를 조작하여 스프링의 고정상태를 해제하면, 스프링의 탄성에 의해 순간적으로 로드부(33)가 하강하여 냉각용기(35)에 시료 그리드가 담그어지고 냉각이 이루어지게 되므로, 종래의 초저온 샘플 플런저와 같이 복잡한 구성이나 조작이 필요 없이 간단한 구성과 조작만으로 용이하게 시료 그리드의 냉각을 수행할 수 있다. Therefore, a grid is attached to the
또한, 상기한 바와 같은 급속냉각부(12)의 구성을 통하여, 냉각용기(35) 내에서 시료 그리드의 냉각이 완료된 후 냉각된 시료 그리드를 시료 거치부(63)에 위치시킴으로써, 냉각된 시료 그리드의 온도를 유지하면서 복수의 시료 그리드에 대한 냉각작업을 수행할 수 있으므로, 보다 신속하고 효율적인 작업이 가능해진다. By placing the sample grid cooled after the sample grid is cooled in the cooling
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 구현할 수 있다. Therefore, a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomizing force microscope according to the present invention can be implemented as described above.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치를 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능하도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치가 제공됨으로써, 액체상의 시료를 고체화 또는 결정화하여 원자간력 현미경용 시편을 제작하기 위해 메탈 쉐도잉(Metal shadowing) 방법을 이용하는 경우 단백질 샘플에 대한 손실이 심한 문제가 있었던 종래기술의 시편 제작방법들의 문제점을 해결할 수 있다. Further, by implementing the specimen processing apparatus for a mist spraying and quenched atomic force microscope according to the present invention as described above, according to the present invention, by using a mist spray method, A specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomizing force microscope capable of producing a specimen for an atomic force microscope with a low-dose protein sample is provided, thereby solidifying or crystallizing a liquid sample to produce a specimen for an atomic force microscope The metal shadowing method can solve the problem of the prior art method for fabricating the sample, which has a problem of a large loss in the protein sample.
아울러, 본 발명에 따르면, 스프링과 같은 간단한 구조로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능을 수행할 수 있도록 구성되어 종래의 장치에 비해 제작비용을 절감할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치가 제공됨으로써, 유압식으로 구성되어 그 구성이 복잡하고 고가인 문제가 있었던 기존의 초저온 샘플 플런저 장치를 이용한 종래기술의 시편 제작방법들의 문제점을 해결할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to perform the function of immersing the sample grid in the liquid nitrogen with a simple structure such as a spring, so that the mist generation and the quenched atomic force It is possible to solve the problems of the prior art specimen manufacturing methods using the conventional ultra low temperature sample plunger device which is constituted by a hydraulic type and has a complicated and expensive structure.
더욱이, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 종래에 비해 저농도 및 저용량의 단백질 시료로 원자간력 현미경용 시편을 제작 가능한 동시에, 스프링과 같은 간단한 구조로 시료 그리드를 액체질소에 담그는 기능까지 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성되는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치가 제공됨으로써, 고가의 단백질 시료의 사용량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구성으로 고가의 초저온 샘플 플런저 장치를 대체하여 원자간력 현미경용 시편 제작을 위한 시간 및 비용을 모두 절감할 수 있다. Further, according to the present invention, it is possible to produce a specimen for an atomic force microscope with a low concentration and a low-capacity protein sample using a mist spraying method as described above, and at the same time, The function of immersing the sample into liquid nitrogen can be performed at a time in a single apparatus. Therefore, it is possible to reduce the amount of expensive protein sample to be used, By replacing the expensive cryogenic sample plunger device with the configuration, both the time and expense of producing specimens for atomic force microscopy can be reduced.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes, modifications, combinations, and substitutions may be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the following claims. I will.
10. 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치
11. 시료분사부 12. 급속냉각부
13. 하우징 14. 이동수단
15. 압축공기 또는 가스 저장탱크 16. 컴프레서
17. 압력공급수단 18. 냉각챔버
19. 시료분사부 고정판 21. 시료주입용기
22. 압력공급관 23. 분사스위치
24. 미스트 분사노즐 31. 플런저 본체
32. 플런지부 33. 로드부
34. 시료홀더 35. 냉각용기
36. 동작스위치 37. 가이드부
41. 결합부 42. 핀셋
51. 로드 삽입홈 52. 나사공
53. 핀셋 삽입홈 54. 볼트
61. 내부용기 62. 외부용기
63. 시료 거치부 64. 거치대
71. 방열수단 81. 시료보관용기
82. 시료 보관홈 83. 커버 10. Specimen processing device for mist spraying and quenched atomic force microscope
11.
13.
15. Compressed air or
17. Pressure supply means 18. Cooling chamber
19. Sample
22.
24.
32. Plunge
34.
36.
41. Coupling
51.
53.
61.
63.
71. Heat dissipating
82.
Claims (14)
미스트 분사(mist spray) 방식을 이용하여 관찰하고자 하는 시료를 물과 함께 그리드에 분사하여 시료 그리드를 형성하기 위한 시료분사부;
상기 시료분사부에 의해 형성된 상기 시료 그리드를 초저온으로 급속냉각하기 위한 급속냉각부;
상기 급속냉각부를 밀폐하기 위한 냉각챔버; 및
상기 시료분사부와 상기 급속냉각부 및 상기 냉각챔버를 각각 설치하고 지지하기 위한 케이스의 형태로 형성되는 하우징을 포함하여 구성되고,
상기 냉각챔버는,
일측면에 도어를 설치하여 개폐식으로 형성되거나, 또는, 상부와 하부가 분리 결합 가능하도록 구성되며,
일측면에 관통공이 형성되어 상기 시료분사부의 분사노즐이 연결되도록 구성되고,
상기 냉각챔버 내부의 수분상태를 유지하기 위해, 상기 시료가 내벽으로 튀는 것을 방지하기 위한 방지벽과, 물을 저장할 수 있는 물 저장용기 및 배수구 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
Conventional techniques for preparing specimens for observing biological specimens using an atomic force microscope and methods for constructing specimens of the prior art, which have a serious problem of loss of protein samples, In order to solve the problems of the sample plunger apparatuses, a series of steps of preparing a sample grid with a low-concentration and low-capacity protein sample and cooling the prepared sample grid to a cryogenic temperature, A specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomizing force microscope,
A sample sprayer for spraying a sample to be observed with water on a grid using mist spray to form a sample grid;
A rapid cooling unit for rapidly cooling the sample grid formed by the sample injecting unit to a cryogenic temperature;
A cooling chamber for sealing the rapid cooling part; And
And a housing formed in the form of a case for installing and supporting the sample sprayer, the rapid cooling unit, and the cooling chamber, respectively,
The cooling chamber includes:
A door is provided on one side surface to be opened and closed, or the upper and lower portions are detachably coupled,
Wherein a through hole is formed in one side surface of the nozzle so that the spray nozzle of the sample spray unit is connected,
And at least one of a water storage container and a drain port capable of storing water, a barrier wall for preventing the sample from splashing to the inner wall in order to maintain a moisture state inside the cooling chamber, And specimen processing equipment for quenched atomic force microscope.
상기 하우징은,
일측면에 도어를 설치하여 개폐식으로 구성되고, 상기 시료분사부의 분사노즐에 분사압력을 공급하기 위한 압축공기 또는 산소(oxygen)나 질소(nitrogen) 가스를 저장하는 가스탱크 및 컴프레서(compressor)를 포함하여 이루어지는 압력공급수단이 내부 공간에 설치되며,
상기 압력공급수단의 압력조절을 위한 압력조절 밸브가 일측면에 설치되고,
상기 시편 처리장치의 이동을 용이하게 하기 위한 바퀴를 포함하는 이동수단이 바닥면에 설치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
The method according to claim 1,
The housing includes:
And a gas tank and a compressor for storing compressed air or oxygen or nitrogen gas for supplying a jetting pressure to the jetting nozzle of the sample jetting unit The pressure supply means is installed in the inner space,
A pressure regulating valve for regulating a pressure of the pressure supplying means is installed on one side,
And a moving means including a wheel for facilitating movement of the specimen processing apparatus is installed on a bottom surface of the specimen processing apparatus.
상기 시편 처리장치는,
상기 시료분사부와 상기 급속냉각부를 밀착하여 상기 하우징 상면의 정해진 위치에 고정시키기 용이하도록 하기 위한 시료분사부 고정판을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
The method according to claim 1,
The specimen processing apparatus includes:
Further comprising a sample sprayer fixing plate for facilitating the sample sprayer and the rapid cooling unit to be closely contacted to each other at a predetermined position on the upper surface of the housing to perform a sample processing for a mist spraying and quenched atomic force microscope Device.
상기 시료분사부는,
시료를 주입하기 위한 시료주입용기;
상기 시료주입용기에 주입된 상기 시료를 분사하기 위한 압력을 인가하기 위해 상기 하우징 내부에 설치된 압력공급수단과 연결되는 압력공급관;
상기 시료의 분사를 조절하기 위해 상기 압력공급관으로부터 공급되는 분사압력의 유로를 개폐하는 분사스위치;
상기 분사스위치의 동작에 따라 상기 시료주입용기에 주입된 시료를 미스트 분사하도록 형성되는 미스트 분사노즐; 및
상기 시료주입용기에 주입된 상기 시료의 오염이나 이물질의 혼입을 방지하기 위한 덮개를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
The method according to claim 1,
The sample-
A sample injection container for injecting a sample;
A pressure supply pipe connected to a pressure supply means installed inside the housing to apply a pressure for injecting the sample injected into the sample injection container;
A spray switch for opening / closing a flow path of a spray pressure supplied from the pressure supply pipe to control injection of the sample;
A mist spray nozzle formed to spray a mist injected into the sample injection container according to the operation of the injection switch; And
And a lid for preventing contamination or contamination of the sample injected into the sample injection vessel.
상기 분사스위치는,
유로를 직접 개폐하는 밸브 형태로 구성되거나, 스프링에 의해 기계식으로 개폐되는 형태로 구성되거나, 또는, 자력에 의해 개폐되는 마그네틱 스위치의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the injection switch comprises:
Wherein the valve is configured in the form of a valve for directly opening and closing the flow path, or in the form of a mechanical opening and closing by a spring, or in the form of a magnetic switch opened and closed by a magnetic force. For specimen handling.
상기 미스트 분사노즐은,
상기 압력공급수단으로부터 전달되는 분사압력이 이동하는 압력유로와, 상기 시료주입용기로부터 주입되는 상기 시료가 이동하는 시료유로가 내부에 각각 별도로 형성됨으로써, 가스에 의해 상기 시료에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
6. The method of claim 5,
The mist spray nozzle
The pressure flow path through which the injection pressure transmitted from the pressure supply means is moved and the sample flow path through which the sample injected from the sample injection vessel moves are separately formed in the inside so that the influence on the sample by the gas can be minimized And the sample processing device for a mist spraying and quenching atomic force microscope.
상기 시료분사부는,
상기 미스트 분사노즐의 전단부에 착탈 가능하도록 형성되는 노즐캡; 및
상기 노즐캡과의 결합시 틈새를 없게 하기 위한 실링부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
6. The method of claim 5,
The sample-
A nozzle cap detachably attached to a front end of the mist spray nozzle; And
Further comprising a sealing member for eliminating a gap at the time of engagement with the nozzle cap. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
상기 급속냉각부는,
초저온 플런저 장치를 구성하기 위한 몸체를 형성하는 플런저 본체;
상기 플런저 본체에 고정되어 스프링에 의해 상기 시료 그리드를 액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄에 담그는 기능을 수행할 수 있도록 형성되는 플런지부;
상기 플런지부의 내부에서 상하운동이 가능하도록 설치되는 로드부;
상기 시료 그리드를 장착하기 위해 상기 로드부의 끝 부분에 설치되는 시료홀더;
상기 시료홀더에 장착된 상기 시료 그리드를 냉각하기 위해 액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄이 들어 있는 냉각용기;
상기 플런지부에 설치된 스프링을 고정하고 상기 로드부의 하강을 위하여 상기 스프링의 고정상태를 해제하기 위한 스위치의 역할을 하는 동작스위치; 및
상기 시료 그리드의 냉각시 습도 조절 및 냉각용액이 튀는 것을 방지하기 위하여 상기 플런지부의 하단에서 아래쪽으로 연장하여 설치되는 가이드부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
The method according to claim 1,
The rapid cooling unit includes:
A plunger body forming a body for constituting a cryogenic plunger device;
A plunger fixed to the plunger main body and capable of performing a function of immersing the sample grid in liquid ethane cooled at a liquid nitrogen temperature by a spring;
A rod installed in the plunger to move up and down;
A sample holder installed at an end of the rod for mounting the sample grid;
A cooling vessel containing liquid ethane cooled to a liquid nitrogen temperature for cooling the sample grid mounted on the sample holder;
An operation switch which serves as a switch for fixing a spring provided on the plunge portion and releasing the fixed state of the spring for lowering the rod portion; And
And a guide portion extending downward from a lower end of the plunge portion to prevent humidity control and cooling solution from being scattered during cooling of the sample grid. The microscope according to claim 1, Processing device.
상기 시료홀더는,
상기 로드부에 결합하기 위한 결합부; 및
상기 시료 그리드를 고정하기 위해 상기 결합부의 타단에 삽입 고정되는 핀셋을 포함하여 구성되며,
상기 결합부는,
상기 로드부에 결합하기 위한 로드 삽입홈이 상면에 형성되고, 상기 로드 삽입홈의 중앙에는 나사공이 형성되며, 저면에는 상기 핀셋을 삽입하기 위한 핀셋 삽입홈이 형성되고, 상면에 형성된 상기 나사공 및 측면에 형성된 또 다른 나사공을 통해 볼트를 삽입함으로써, 상기 핀셋의 분리결합 및 결합 강도를 용이하게 조절할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
10. The method of claim 9,
The sample holder
An engaging portion for engaging with the rod portion; And
And a tweezer inserted and fixed at the other end of the coupling portion to fix the sample grid,
The coupling portion
A screw insertion hole is formed in the center of the rod insertion groove and a tweezer insertion groove for inserting the tweezers is formed on the bottom surface of the rod insertion groove, And the bolt is inserted through another screw hole formed on the side surface of the screw, so that the separation force and the coupling strength of the tweezers can be easily adjusted.
상기 냉각용기는,
액체질소 온도로 냉각된 액체 에탄이 충진되는 내부용기;
상기 내부용기를 내부에 포함하여 2중 구조를 형성하기 위한 외부용기;
상기 내부용기와 상기 외부용기를 거치하는 역할을 하는 동시에, 냉각이 완료된 시료 그리드의 보관이 가능하도록 복수의 시료 거치부가 형성되어 있는 거치대;
상기 시료 거치부에 각각 거치되는 복수의 시료보관용기; 및
열전달을 용이하게 하기 위해 상기 거치대에 인접하여 설치되는 방열수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
10. The method of claim 9,
The cooling container includes:
An inner vessel filled with liquid ethane cooled to liquid nitrogen temperature;
An outer container for containing the inner container to form a double structure;
A holder for supporting the inner vessel and the outer vessel and having a plurality of sample holder portions for storing the cooled sample grids;
A plurality of sample storage containers respectively mounted on the sample storage part; And
And a heat dissipating means provided adjacent to the stand for facilitating heat transfer. The apparatus for treating a specimen for a mist spraying and quenching atomic force microscope.
상기 시료보관용기는,
원통형으로 형성되는 몸체;
상기 몸체의 상면에 형성되는 복수의 시료 보관홈; 및
각각의 상기 시료 보관홈을 회전식으로 개폐 가능하도록 상기 몸체의 상면에 결합되는 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
12. The method of claim 11,
The sample storage container includes:
A body formed in a cylindrical shape;
A plurality of sample storage grooves formed on an upper surface of the body; And
And a cover coupled to an upper surface of the body so as to be capable of opening and closing the sample storage grooves rotatably.
상기 급속냉각부는,
상기 냉각용기가 설치되는 저면 부분에 미리 정해진 일정 깊이로 형성되는 방진홈을 더 포함하여 구성되고,
상기 방진홈에 상기 냉각용기를 설치함으로써, 상기 로드부의 하강으로 인한 진동을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 미스트 분사 및 급냉식 원자간력 현미경용 시편 처리장치.
10. The method of claim 9,
The rapid cooling unit includes:
Further comprising a vibration preventing groove formed at a predetermined depth on a bottom surface portion of the cooling container,
Wherein the cooling vessel is installed in the dustproof groove so as to prevent vibration due to the falling of the rod unit.
상기 시편 처리장치의 시료분사부를 통하여 냉각챔버 내에 설치된 그리드에 시료를 미스트 형태로 미세하게 분사하여 시료 그리드를 형성하는 단계; 및
상기 시편 처리장치의 급속냉각부를 통하여 상기 시료 그리드를 초저온으로 급속 냉각하여 원자간력 현미경용 시편을 제작하는 단계를 포함하여 구성됨으로써,
상기 그리드에 상기 시료를 분사하여 상기 시료 그리드를 형성하는 과정과 상기 시료 그리드를 초저온으로 급속냉각하는 과정을 단일의 장치에서 한번에 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 원자간력 현미경용 시편 제조방법. A method of manufacturing a specimen for an atomic force microscope using a specimen processing apparatus for a mist spraying and a quenching atomic force microscope according to any one of claims 1 to 4,
Forming a sample grid by finely spraying a sample in a mist form on a grid installed in a cooling chamber through a sample injecting unit of the sample processing apparatus; And
And rapidly cooling the sample grid to a cryogenic temperature through a rapid cooling unit of the specimen processing apparatus to produce a specimen for an atomic force microscope,
Wherein a sample is sprayed onto the grid to form the sample grid, and the sample grid is rapidly cooled to a cryogenic temperature in a single device at a time. .
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|---|---|---|---|
| KR1020150143485A KR101690670B1 (en) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | Apparatus for preparing biological specimens of atomic force microscopy using mist-spray and quick freezing |
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| KR (1) | KR101690670B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2015
- 2015-10-14 KR KR1020150143485A patent/KR101690670B1/en active IP Right Grant
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