本發(fā)明涉及一種帶有用于容納冷凍的樣本的容器的冷凍機(jī)，特別是高壓冷凍機(jī)，以及一種用于把冷凍的樣本轉(zhuǎn)移到這種容器中的方法。

背景技術(shù)：

冷凍樣本，特別是在高壓下，是一種廣泛采用的樣本制備方法，例如用來在電子顯微鏡下觀察。這種高壓冷凍能實(shí)現(xiàn)含水的生物樣本和工業(yè)樣本在接近其最初狀態(tài)下被觀察。通過在大約2000巴的壓力下的冷凍，例如抑制了冰晶形成，避免了樣本上的結(jié)構(gòu)損壞。該過程稱為玻璃化，也就是說，液體在它冷卻期間通過提高其粘稠度而硬化，其中，結(jié)晶消失，因而產(chǎn)生了非晶材料。這大多在與防止結(jié)晶(所謂的冷凍保護(hù))的添加劑的配合中通過(例如在液態(tài)氮中)非?？焖俚睦鋮s來實(shí)現(xiàn)。

用于上述樣本冷凍的冷凍機(jī)特別是高壓冷凍機(jī)是能獲得的。這些冷凍機(jī)雖然能實(shí)現(xiàn)冷凍樣本，但隨后產(chǎn)生了后續(xù)操作的問題，因?yàn)槔滏溡M可能地不中斷。

本申請人可提供一種名為“l(fā)eicaemhpm100”的冷凍機(jī)，其為此包括用液態(tài)氮冷卻的容器，樣本在經(jīng)過冷凍過程之后自動(dòng)地引入到該容器中。這雖然首先能夠?qū)崿F(xiàn)保證冷鏈，卻無法對(duì)引入到容器中的樣本進(jìn)行分類或跟蹤。不同樣本的批次冷凍因而無法實(shí)現(xiàn)，或者只能以額外的代價(jià)予以實(shí)現(xiàn)。

另外，在批次冷凍時(shí)產(chǎn)生了如下問題：位于容器中的液態(tài)氮儲(chǔ)備有時(shí)不足以用到所述批次結(jié)束。因此，該批次有時(shí)必須中斷，以便給容器再裝填液態(tài)氮。

因此目的在于，提出一種特別是即使在不同樣本的情況下也能簡單地執(zhí)行較長批次的樣本冷凍過程的可行方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提出具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的一種冷凍機(jī)和一種方法。有利的改進(jìn)是從屬權(quán)利要求以及后續(xù)說明的主題。

發(fā)明優(yōu)點(diǎn)

本發(fā)明的冷凍機(jī)用于冷凍樣本。為此，冷凍機(jī)包括用于冷凍容納在冷凍機(jī)中的樣本的冷凍機(jī)構(gòu)，用于容納冷凍的樣本的帶有液態(tài)氮蓄存器的容器，和用于把冷凍的樣本從冷凍機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)移到容器中的轉(zhuǎn)移裝置。該容器具有至少兩個(gè)彼此分開的分別用于至少一個(gè)冷凍的樣本的容納機(jī)構(gòu)，并且設(shè)置有選取裝置，用于為待轉(zhuǎn)移到容器中的、冷凍的樣本選取容納機(jī)構(gòu)中的一個(gè)。冷凍機(jī)現(xiàn)在被設(shè)計(jì)用來借助于轉(zhuǎn)移裝置把冷凍的樣本轉(zhuǎn)移到容器的分別選取的容納機(jī)構(gòu)中。

這種冷凍機(jī)尤其是一種高壓冷凍機(jī)，其能實(shí)現(xiàn)將各種不同的樣本在經(jīng)過相應(yīng)的冷凍過程之后以簡單且快速的方式分開地引入到冷卻的容器中，而不必例如為了更換容器而例如在從一種樣本更換為另一種樣本時(shí)中斷冷凍過程的批次。由于容器中的至少兩個(gè)分開的容納機(jī)構(gòu)，樣本對(duì)相應(yīng)的冷凍過程的可指配性得到了保持。

至少兩個(gè)容納機(jī)構(gòu)優(yōu)選可移動(dòng)地和/或可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在容器中。一方面，這樣能使得容納機(jī)構(gòu)簡單地在容器中例如在冷凍機(jī)的拋出情況下?lián)Q位，另一方面，仍然可以使用至少帶有通常的冷凍機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)移裝置的通常的冷凍機(jī)，并且，構(gòu)造上的改型可以保持局限在樣本拋出后的區(qū)域。

選取裝置有利地具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，至少兩個(gè)容納機(jī)構(gòu)借助所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可移動(dòng)和/或可轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)特別是可以具有機(jī)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)件。這能實(shí)現(xiàn)特別簡單且方便的定位。

有利的是，冷凍機(jī)被設(shè)計(jì)用來自動(dòng)地定位針對(duì)待轉(zhuǎn)移的樣本而選取的容納機(jī)構(gòu)，從而把樣本轉(zhuǎn)移到容納機(jī)構(gòu)中。這樣就能特別簡單且快速地進(jìn)行具有不同樣本的同一批次的冷凍過程。

有利的是，至少兩個(gè)容納機(jī)構(gòu)可從容器中取出。這能實(shí)現(xiàn)例如在把容器從冷凍機(jī)中取出之后簡單地進(jìn)一步處理各個(gè)樣本。為了保持可指配性，多個(gè)容納機(jī)構(gòu)能夠方便地區(qū)分開，例如予以編號(hào)，或者以其它方式標(biāo)記。

此外有利的是，冷凍機(jī)被設(shè)計(jì)用來把裝填有樣本的容納機(jī)構(gòu)指配給樣本的冷凍過程，并且存儲(chǔ)和/或輸出指配關(guān)系。這能實(shí)現(xiàn)對(duì)指配關(guān)系的即刻的和/或日后的可跟蹤性。特別是在與容納機(jī)構(gòu)的所述標(biāo)記組合時(shí)，能實(shí)現(xiàn)快速地且可靠地執(zhí)行不同樣本的冷凍過程。

冷凍機(jī)優(yōu)選被設(shè)計(jì)用來自動(dòng)地給蓄存器裝填液態(tài)氮。這樣就能執(zhí)行較長批次的冷凍過程，而不必在需要時(shí)手動(dòng)地補(bǔ)填液態(tài)氮。也可以在容器上設(shè)置用來監(jiān)測液態(tài)氮的液位的機(jī)構(gòu)，例如用于附加的檢查。

本發(fā)明的方法用于把冷凍的樣本轉(zhuǎn)移到容器的選取的容納機(jī)構(gòu)中，該容器包括為此設(shè)置的至少兩個(gè)彼此分開的容納機(jī)構(gòu)。在此，選取容納機(jī)構(gòu)中的一個(gè)，并且在經(jīng)過相應(yīng)的冷凍過程之后把樣本轉(zhuǎn)移到所選取的容納機(jī)構(gòu)中。有利地，選取的容納機(jī)構(gòu)為了轉(zhuǎn)移樣本而通過移動(dòng)和/或轉(zhuǎn)動(dòng)被定位。同樣有益的是，把選取的容納機(jī)構(gòu)指配給樣本和/或指配給屬于該樣本的冷凍過程，并且存儲(chǔ)和/或輸出該指配關(guān)系。

為避免重復(fù)，有關(guān)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)，參見針對(duì)本發(fā)明的冷凍機(jī)所做的上述說明。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)可由后續(xù)說明和附圖得到。

不言而喻，前述特征和下面待介紹的特征不僅可以應(yīng)用在分別給出的組合中，而且可以應(yīng)用在其它組合中或者單獨(dú)應(yīng)用，而不偏離本發(fā)明的范疇。

附圖說明

本發(fā)明借助實(shí)施例在附圖中被示意性地示出，并將在下面參照附圖予以詳述。

圖1示出了采用優(yōu)選設(shè)計(jì)的本發(fā)明的帶有容器的冷凍機(jī)的局部；

圖2示出了圖1的局部處于另一工作位置；

圖3示出了圖1或2的局部處于又一工作位置；

圖4示出了采用優(yōu)選設(shè)計(jì)的本發(fā)明的冷凍機(jī)的容器；

圖5示出了圖4的容器處于另一工作位置；

圖6示出了圖4或5的容器，其具有與液態(tài)氮蓄存器分開的容納機(jī)構(gòu)；

圖7示出了示范性的樣本盒，其具有用來應(yīng)用在本發(fā)明的冷凍機(jī)中的載物片。

具體實(shí)施方式

在下面的附圖說明中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分，其中，為明了起見，并未在每幅圖中都示出全部的附圖標(biāo)記。

在圖1中示出了構(gòu)造成高壓冷凍機(jī)的冷凍機(jī)150的局部。該高壓冷凍機(jī)150包括推入裝置130形式的裝載/卸載裝置。在該推入裝置130上放置著容器100，該容器在當(dāng)前帶有三個(gè)容納機(jī)構(gòu)104。對(duì)此需要說明，容納機(jī)構(gòu)的數(shù)量在當(dāng)前僅僅是示范性的。同樣可以設(shè)想只有兩個(gè)容納機(jī)構(gòu)，但也可以設(shè)想四個(gè)或更多個(gè)容納機(jī)構(gòu)。

高壓冷凍機(jī)150還包括具有高壓腔101的冷凍機(jī)構(gòu)140，其中，為明了起見，在采用液態(tài)氮時(shí)用來產(chǎn)生壓力的部件未示出。要在高壓下予以冷凍的樣本定位在抓取器102內(nèi)的保存件(特別是樣本盒)中。為了詳細(xì)地介紹在抓取器內(nèi)對(duì)樣本的定位，在此參見圖3。通過氣動(dòng)的活塞(kolben)，可以將抓取器推入到高壓腔101中。

在圖1中示出處于拋出位置的抓取器102。這是在冷凍過程之后的工作位置。用于松開樣本的機(jī)構(gòu)，比如用于將樣本從抓取器中移出的可移動(dòng)的塞子(zapfen)，為明了起見在此未示出。收集漏斗103使得落下的樣本被引導(dǎo)至容納機(jī)構(gòu)104中的一個(gè)。因此，這些容納機(jī)構(gòu)104在所示設(shè)計(jì)中可以自動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以為待轉(zhuǎn)移到容器中的樣本選取容納機(jī)構(gòu)104中的一個(gè)。為了進(jìn)一步介紹容器100，參見圖4～6。

冷凍機(jī)150還被設(shè)計(jì)用來使得容納機(jī)構(gòu)與樣本和/或相應(yīng)的冷凍過程相關(guān)聯(lián)，樣本被轉(zhuǎn)移到了所述容納機(jī)構(gòu)中。由此保證了指配關(guān)系和可跟蹤性。這種關(guān)聯(lián)例如可以借助于計(jì)算單元來進(jìn)行，在該計(jì)算單元中例如存儲(chǔ)著列表，該列表包括哪一個(gè)樣本位于哪一個(gè)容納機(jī)構(gòu)中的指配關(guān)系。也可以例如通過顯示器和/或打印機(jī)輸出該關(guān)聯(lián)。這里當(dāng)然也可以考慮的是，把不止一個(gè)樣本引入到一個(gè)容納機(jī)構(gòu)中。為此目的并且為了轉(zhuǎn)移到該容納機(jī)構(gòu)中(可選地包括冷凍過程)，例如可以在冷凍機(jī)150上對(duì)相應(yīng)的順序編程。

在圖2中示出了高壓冷凍機(jī)150的與圖1中相同的局部。但是，抓取器102位于另一工作位置，它被推入到高壓腔101中。在冷凍過程中，當(dāng)閥門111打開之后，液態(tài)氮在高壓下(約2000巴)通過供應(yīng)管110壓入到高壓腔101中，并使得位于高壓腔中的樣本冷凍。

在圖3中再次示出了高壓冷凍機(jī)150的與圖1中相同的局部。但是，抓取器102在此位于用來容納新樣本的裝載位置。為此從前面供應(yīng)樣本，特別地，這由高壓冷凍機(jī)的操作者手動(dòng)地來進(jìn)行。通常，冷凍機(jī)為此具有工作板(臺(tái)子)，操作者可以在該工作板上準(zhǔn)備樣本并且放置到樣本載體(例如載物片，“載玻片”)上。為此可以在高壓冷凍機(jī)上設(shè)置例如顯微鏡，該顯微鏡便于操作者處理、準(zhǔn)備樣本和把樣本轉(zhuǎn)移到載物片上。但也可以考慮自動(dòng)地供應(yīng)樣本。于是，帶有樣本的載物片通常被引入到樣本盒中。樣本盒可以是抓取器的一部分，或者可以被抓取器抓取。一種示范性的樣本盒由兩個(gè)柱體半部構(gòu)成，這些柱體半部具有用于液態(tài)氮的通道，其中，載物片固定在兩個(gè)柱體半部之間。為了更準(zhǔn)確地描述樣本盒，參見圖7。

為了冷凍樣本，現(xiàn)在帶有樣本盒的抓取器102在圖1～3所示的高壓冷凍機(jī)內(nèi)，圍繞豎直軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)約90°，然后借助氣動(dòng)的活塞朝高壓腔101的方向移動(dòng)。由此，帶有樣本的樣本盒被推入高壓腔101中，其中，抓取器102耐壓地封閉高壓腔。為了在不同的工作位置之間輪換，抓取器102例如配備了電驅(qū)動(dòng)件，借助該驅(qū)動(dòng)件它可以圍繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

現(xiàn)在把液態(tài)氮—如上所述—在高壓下注入到高壓腔101中，并且經(jīng)由樣本盒的通道到達(dá)樣本，樣本由此被冷凍。接下來，借助氣動(dòng)的活塞，樣本盒又被抓取器102從高壓腔101中取出。然后，抓取器102行進(jìn)到圖2中所示的拋出位置，帶有樣本的樣本盒可以轉(zhuǎn)移到容器100中，或者轉(zhuǎn)移到容器100的容納機(jī)構(gòu)104中的一個(gè)內(nèi)。當(dāng)前，樣本的轉(zhuǎn)移采用簡單的方式進(jìn)行，其方式為，樣本盒從抓取器中被拋出，隨后—如上已述—降落，并且經(jīng)由漏斗103被引導(dǎo)至容器100中，或者被引導(dǎo)至相應(yīng)地定位的容納機(jī)構(gòu)104中。

在圖4中示出了帶有容器100的裝載/卸載裝置或推入裝置130。它被設(shè)計(jì)成機(jī)動(dòng)化的抽屜，該抽屜能夠從冷凍機(jī)中移出和移入到冷凍機(jī)中。

馬達(dá)108被設(shè)置成借助皮帶使外環(huán)109轉(zhuǎn)動(dòng)，該外環(huán)又通過板120與容納機(jī)構(gòu)104連接。外環(huán)與板120之間的連接通過從外環(huán)突伸出來的螺釘來建立，這些螺釘插入在板120的邊緣上的相應(yīng)的凹缺中。用來容納液態(tài)氮的蓄存器或所謂的杜瓦瓶105在轉(zhuǎn)動(dòng)期間保持在固定的位置。

容納機(jī)構(gòu)104設(shè)置在裝有液態(tài)氮的杜瓦瓶105中。給杜瓦瓶105裝填液態(tài)氮在當(dāng)前利用在此未進(jìn)一步示出的裝填裝置自動(dòng)地進(jìn)行。如開篇已述，通過對(duì)杜瓦瓶105的這種自動(dòng)的裝填，可以同一批次地予以冷凍的樣本的數(shù)量提高了。由于自動(dòng)的裝填，可以省去對(duì)液態(tài)氮液位的顯示，在以前采用的帶有杜瓦瓶的容器中大多規(guī)定了這種顯示。但出于安全原因，還可以規(guī)定這種顯示。

在圖5中再次示出了帶有容器100的推入裝置130，然而，容器100處于提升的位置，即取出位置，該容器包括杜瓦瓶105和容納機(jī)構(gòu)104，該容納機(jī)構(gòu)由容納小管114和底部106以及板120構(gòu)成。為了取出，例如可以使用可安置在杜瓦瓶105上的把手115。不言而喻，在取出時(shí)，帶有容器100的推入裝置130必須位于相對(duì)于樣本的轉(zhuǎn)移從冷凍機(jī)伸出的位置。

在圖6中示出了帶有用于取出的把手115的杜瓦瓶105，其與帶有容納小管114和相應(yīng)的底部106的部件分開。底部106通過螺釘107與容納小管114可松開地連接。在此，容納小管114與底部106一起形成了容納機(jī)構(gòu)104，該底部具有與容納小管114對(duì)應(yīng)的部段。

為了把樣本從容納機(jī)構(gòu)104中取出，將杜瓦瓶105提升，并且例如裝入到外部的操縱器皿(比如裝有液態(tài)氮的聚苯乙烯盒)中。然后松開螺釘107。樣本從底部106或其各個(gè)部段中被取出。底部106的這些部段作為容納機(jī)構(gòu)104的一部分在內(nèi)部被編號(hào)，并且與板120具有明確的機(jī)械連接。因此，特別是連同由冷凍機(jī)執(zhí)行的指配關(guān)系一起，樣本或其冷凍過程與容納機(jī)構(gòu)保持明確的指配關(guān)系。

在圖7中示出了一種示范性的樣本盒，其由上面的柱體半部160a和下面的柱體半部160b構(gòu)成。載物片161帶著放置在該載物片中間的樣本一起裝入到樣本盒160a、160b中，即裝入兩個(gè)柱體半部之間。

然后，樣本盒160a、160b可以被抓取器102抓取，并且引入到高壓腔101中。兩個(gè)柱體半部160a和160b具有通道162，液態(tài)氮可以經(jīng)由這些通道到達(dá)放置在載物片162上的樣本。