低温恒温器 本申请是中国申请号为 200580036229.X、 申请日为 2005 年 9 月 16 日的中国专利 申请的分案申请。技术领域
本发明各方面涉及低温恒温器与显微镜用薄片切片机， 特别是低温恒温显微镜用 薄片切片机， 有时也称为恒温冷冻切片机或冷冻切片机。 背景技术 低温恒温器是用于保持一个 0℃以下持续低温的设备。它们有益于样品例如生物 组织样品的冷冻和切片， 以为随后的分析所用。一种类型的低温恒温器包含有容纳样品和 设备的腔室， 腔室中的温度通过蒸发盘管对空气的冷却来调节。
显微镜用薄片切片机是用于为随后进行的分析而对样品进行切片的器械。通常 是将固体样品固定在样品台上， 样品台上下移动经过一个固定的切削刀片以实现样品的切 片。
低温恒温显微镜用薄片切片机设计用于切削冷却到预定温度的目标体。 该温度通 常处在 -10℃到 -50℃的范围内。
低温恒温显微镜用薄片切片机包括一个被冷却的样品台， 其上安放待切片的样 品。通常， 切削刀片固定安装， 只有样品台及其相关联的机构移动。
样品台和切削装置一般装在低温恒温器的冷却腔室内。 冷却腔室内的温度可以控 制， 例如， 将温度控制低至 -50℃。
在 -50℃的低温下， 样品例如生物组织样品被冻实从而可以被固定的切削刀片切 削。因此， 冷却腔室内温度的调节对于确保精确切削并防止损害样品而言是很重要的。
在样品台上放置样品 ( 例如生物组织样品 ) 之前需要对样品进行冷冻。通常的做 法是将样品置于样品保持器 ( 有时称作低温盒 ) 上， 再将样品保持器置于称为冷冻板或低 温栅的样品冷却装置上。
低温栅一般是有一个或更多制冷管从中经过的金属块。 从管中流过的制冷剂冷却 该金属块， 而该金属块继而冷却置于其上表面的任意样品。
在将样品和样品保持器放置在冷冻板上时， 经常会为其加入支撑介质 ( 有时称为 低温基质 )。 该支撑介质是用于支撑样本的嵌入树脂， 在冷冻时将样品与样品保持器结合在 一起。
传统上， 低温恒温显微镜用薄片切片机使用单一的压缩机来控制冷却腔室和冷冻 板的温度。一般使用一个蒸发器系统。通常， 冷却腔室中的空气温度可达到 0 到 -35℃。由 于冷冻板是控制冷却腔室温度的制冷系统的一部分， 所以它自己的温度无法独立控制。
除了将样品或样品保持器放置于冷冻板以进行冷冻的技术外， 使用冷冻喷雾和 / 或珀耳帖制冷单元给样品以额外的 “推进” 也是人们所熟知的。例如， 使用珀耳帖制冷单元 使得多到 -20℃的冷却成为可能。 但是， 所有这些技术在额外的冷却能力方面都存在一定局
限， 并且在使用珀耳帖制冷器的情况下， 如果同时冷却多个样品， 则每个样品位置上都需要 单独的珀耳帖制冷器。
本发明者注意到了冷冻板在暴露于空气时易于结霜， 例如当打开冷却腔室装入样 品时。这是由于空气中的湿气在冷的冷冻板上凝缩并形成了冰层。这样会显著减小冷冻板 的效率， 也就意味着当结霜状况出现时， 冷却样品需要更长的时间。本发明者同样注意到 了， 由于冷冻板表面的不完整性和 / 或由于样品保持器的接触表面减小了整个接触面积， 所以从样品保持器 ( 低温盒 ) 到冷冻板的传热效率将会比在采用其他方式的情况下低。
在传统的显微镜用薄片切片机中， 当样品在切削刀片上移动时， 从样品上切下的 非常薄的切片借助刀片从样品中经过的动作被导向切削刀片的后表面。
那么， 切片就可被使用者移除用于下一步的分析。 但是， 刀片从样品中经过对切片 的影响伴随着以下事实， 切片太薄以至于导致其在切削刀片的后表面上卷曲或卷起来。这 样会使对切片的分析变得困难或者是不可能。
因此， 包括有设置在切削刀片后表面的防卷板的切片机也是大家熟知的。一些防 卷板在切削刀片后表面与防卷板相对下表面间提供一个可变的间隙， 使得切片可以从该间 隙通过， 但一旦通过该间隙， 防卷板就会阻止切片卷起来。 该可变空间通常由防卷板角落处 的线状调节器提供。该空间常常在不同的使用者间调节。 显微镜用薄片切片机经常是手动操作的。通常使用一个摇把， 该摇把的旋转驱动 曲柄轴， 该曲柄轴是显微镜用薄片切片机驱动机构的一部分。该驱动机构将曲柄轴的旋转 转换为样品台的振荡 ( 上和下 ) 运动。样品台非常重 ( 至少由于其通常包含有冷却装置 )， 因而它在静止时， 具有下降到最低位置的趋势。 这意味着在释放摇把后， 它将在显微镜用薄 片切片机头部重量的作用下趋向继续旋转， 直到达到自然静止位置。 为了应对这一特性， 人 们知道显微镜用薄片切片机可包括一个平衡力用来试图抵消样品台的重量。但是， 该头部 可能会在上下运动的同时在水平方向上移动 ( 例如朝向切削刀 )， 该机构重心的改变可能 足以打破该平衡。
因此， 使用具有绕两个滑轮运转的正时带的摩擦装置也是人们所熟知的， 其中一 个滑轮固定在驱动曲柄轴上， 一个固定在自由运转轴上， 该自由运转轴安装在固定于显微 镜用薄片切片机机架或铸件上的两个衬套之间。通过一个弹簧加载辊为系统增加摩擦， 该 弹簧加载辊挤压正时带以在该系统中产生负载， 帮助平衡显微镜用薄片切片机的头部。
发明内容
本发明提供了一种低温恒温器， 其具有控制单元， 该控制单元带有输入装置， 为了 控制该低温恒温器， 使用者能够通过该输入装置输入控制命令， 其中该输入装置包括触摸 显示屏， 该触摸显示屏结合了输入功能和一个或更多的显示功能。
压缩机
在其最一般的意义上， 我们的第一个建议是通过给冷却腔室和样品冷却台分别提 供单独的冷却装置对低温恒温器中冷却腔室和样品冷却台的温度分别进行控制。可以看 到， 这将包括为冷却腔室和样品冷却台中的每一个提供单独的压缩机。
因此， 本发明的第一方面是提供一种包含冷却腔室和样品冷却装置的低温恒温 器， 该冷却腔室包括腔室冷却流体供应装置用以降低冷却腔室的温度， 该样品冷却装置包括样品冷却流体供应装置用以降低样品冷却装置的温度， 其中， 该样品冷却流体供应装置 是与该腔室冷却流体供应装置分开的。
优选地， 该样品冷却装置设置在冷却腔室内部。
优选地， 为冷却腔室和样品冷却装置中的每一个提供单独的冷却流体供应的优势 是腔室和样品冷却装置的温度可以独立控制。
而且， 单独的样品冷却流体供应装置优选相对简单的， 例如可以仅仅具有短的冷 却流体路径。这样在制造以及维护方面都具有成本优势。
相比冷却腔室供应装置， 单独的样品冷却流体供应装置可以获得较低的冷却温 度。例如， 样品冷却流体供应装置优选冷却能力在 -30℃到 -70℃温度范围内的， 更优的是 在 -45℃到 -65℃范围内， 最优的是 -55℃到 -60℃范围内。
单独的样品冷却流体供应装置更适于提供样品冷却装置的快速冷却。适宜的是， 与冷却腔室和样品冷却装置使用单一共用的冷却流体供应装置相比， 获得更快速的冷却是 可能的。单独的样品冷却流体供应装置更适宜允许温度的快速改变 ； 更适于升降。
由于如果样品 ( 例如生物组织样品 ) 不能足够快速的冷冻， 就会在样品内形成人 为制造的冰， 使得对随后产生的切片的分析变得困难， 所以， 快速的冷却是有益的。
样品冷却装置优选为冷冻板。冷冻板为本领域技术人员所熟知且已经描述过。优 选的冷冻板包括一块与样品冷却流体供应装置热接触的热传导材料。 该热传导材料适宜为 金属， 例如铝或铝合金。
所述低温栅优选具有样品接触表面， 通常是上表面， 在该上表面上可放置样品 ( 或样品保持器或基片 ) 并对其进行冷却。
样品冷却表面可具有任何适合其有意的应用的尺寸。 其优选具有足够的面积以容 纳多个样品、 样品保持器 ( 样品保持器 ) 或样品基片。例如， 样品接触表面的长度和宽度优 选从 5 到 50cm 范围内独立选择， 更优的是从 5 到 30cm 中选择。长度优选在 10-30cm 的范 围内。另外或者替代地， 宽度优选从 5 到 20cm 的范围内选择， 更优的是 5 到 10cm。
这样， 同时冷冻的样本的数量较优地是仅受样品接触表面大小的限制。
冷却腔室流体供应装置和样品冷却流体供应装置优选包括压缩系统。 另外或者替 代地， 它们可包括冷却流体供应管道， 例如， 用于将冷却流体 ( 制冷剂 ) 输送到冷却腔室和 / 或样品冷却装置的管子或导管。
压缩系统较适宜的是包括压缩机。任何本领域技术人员熟知的压缩机均可使用。 尤其优选的是冷却腔室流体供应装置与样品冷却流体供应装置分别具有单独的压缩机。
在优选的实施例中， 低温恒温显微镜用薄片切片机的冷却腔室被包括第一压缩机 的冷却系统冷却， 而样品冷却装置被包括第二压缩机的冷却系统冷却。
冷却腔室流体供应装置与样品冷却流体供应装置中的每一个可以分别具有两个 或更多的压缩机以进一步改进温度控制和冗余。
样品冷却装置， 其可为冷冻板， 可以包括一个或更多珀耳帖制冷器以提供进一步 的温度控制和改进可达到的温度变化速率。
低温恒温器还可包括一个或更多其他的冷却流体供应装置， 例如包括一个或更多 压缩机， 用于冷却或调节低温恒温器其他部分 ( 也即不是冷却腔室或样品冷却装置 ) 的温 度。例如， 在低温恒温显微镜用薄片切片机中， 可有一个单独的压缩机用于冷却该显 微镜用薄片切片机的样品安装台。
较好的是， 低温恒温器包括单独的温度调节控制装置用以控制冷却腔室和样品冷 却装置中的每一个。优选地， 这种温度调节控制装置独立地控制冷却腔室流体供应装置和 样品冷却流体供应装置。
我们的建议还包括一种具有冷却腔室和样品冷却装置的低温恒温器的操作方法， 其中冷却腔室的温度和样品冷却装置的温度分别单独进行控制。
在前披露的最佳和优选的特征也可应用于这种方法。
冷却盘
在其最一般的意义上， 我们的第二个建议是在冷却期间使用一种低冻结点的液体 覆在样品冷却表面上， 以改进热传递和 / 或减少样品冷却表面的结霜状况。
因此， 本发明第二方面是提供一种具有样品冷却表面的样品冷却装置， 其中该样 品冷却装置包括液体保持装置以保持一种低冻结点的液体， 使得该液体至少部分覆盖该样 品冷却表面。
该样品冷却装置优选为冷冻板。 该保持装置优选包括一个凸起的唇缘。该唇缘适宜绕至少部分、 优选全部的样品 冷却表面的外围延伸。 可加入由该唇缘限定的体积的低冻结点液体， 使得至少部分， 优选全 部的样品冷却表面为该液体所覆盖。该唇缘的深度优选在 0.5 到 5mm 的范围内， 更优的是 0.5 到 2mm。尤其优选 1mm 的深度。
替代地或另外地， 该液体保持装置可包括样品冷却表面上的一个或更多的凹陷或 盲孔。这些凹陷则可充满或部分充满低冻结点液体。
该低冻结点液体可为任何具有低于大约 -20℃的冻结点的液体。该液体适宜具有 低于大约 -40℃的冻结点， 优选低于大约 -60℃， 更优的是低于大约 -80℃， 最优的是低于大 约 -100℃。
实际上， 任何冻结点低于冷冻板温度的液体均可用在冻结盘的表面上以加速样品 的冻结和 / 或减缓结霜过程。
该液体可是单一的物质或者是混合物。在混合物的情况下， 混合物的冻结点是很 重要的。
适宜地， 该液体易与水混合。 优选地， 该液体能与水形成水浓度高达约 10％重量百 分比， 更优的是 20％重量百分比的混合物。这些百分数基于室温测量。
在一些实施例中， 该液体可包括添加剂， 例如冻结点调整添加剂。 这种添加剂的例 子包括食盐和低分子量的烃。
优选地， 该液体包括作为主要成分的一种无毒有机化合物。 优选地， 它是一种低分 子量的有机化合物。优选地， 该液体从醇、 醚、 酯、 酮、 醛和羧酸中选择。醇是最优的， 尤其是 乙醇。该低冻结点液体适于用作防冻剂。替代地或另外地， 该低冻结点液体适于用作热导 体或热传递介质。
该液体优选在例如冷冻板顶部形成薄层以防止霜 ( 冻结水 ) 的产生。该液体可用 作防冻剂是由于空气中的周围环境的水将与该液体混合， 而不是在样品冷却装置的暴露的 表面上冷凝。
该液体可用作热导体或热传递介质是由于它增加了样品 ( 或样品保持器 ) 与样品 冷却装置之间的表面接触面积。例如， 得到完全平坦的样品冷却表面是非常困难的。而且， 样品或样品保持器的平坦是不太可能的， 因而在样品冷却表面直接放置样品的传统方法会 导致相对较低水平的相互接触。样品冷却表面上的该液体可 “填充” 样品冷却表面的不完 整并增加接触面积。
所以， 当样品或样品保持器 ( 例如样品保持器 ) 放置在例如冷冻板上时， 该液体可 以帮助优化样品和冷冻板之间的接触。更适宜地， 这样会导致更快的冻结。
优选地， 该样品冷却装置是低温恒温器的一部分， 较适宜的是低温恒温显微镜用 薄片切片机的一部分。但是， 该样品冷却装置也可是用于开放空气中的 “半敞开” 样品冷却 装置。
优选地， 该样品冷却装置包括用于降低样品冷却装置温度的样品冷却流体供应装 置。例如， 该样品冷却流体供应装置可输送制冷剂到样品冷却装置。
在一个试验中， 该液体层的效力得到测试。 使用了一种冷冻板， 该冷冻板具有绕其 上表面外围延伸的 1mm 唇缘。将乙醇添加到由唇缘所包围的体积以提供具有约 1mm 深度的 醇层。该测试是在开放空气中完成的 ( 周围环境温度大约是 22℃ )。所述低温栅被冷却到 大约 -56℃， 并对结霜的程度进行观测。冷冻板保持了大约四个小时的未结霜状态。相反， 在省去醇层的地方， 在 30 分钟内冷冻板的上表面结了大约 5mm 的霜。 在一个单独的测试中， 对放置在冷冻板上的样品结霜速度进行了观测。 对存在 1mm 乙醇层时和省去醇时的冷却速度进行了对比。
作为该测试的模型， 一个覆有低温基质的样品保持器用于替代实际的样品。对该 低温基质在样品保持器上冻结所需的时间进行了测量。当使用了乙醇层的时候， 该低温基 质的冻结大约快了三倍。实际上， 当醇存在时， 大约 1ml 的低温基质在约 20 秒的时间内冻 结， 相反， 当冷冻板表面没有醇时， 大约用了 1 分钟的时间。
我们的建议还包括一种样品或样品保持器的冷却方法， 该样品或样品保持器使用 了具有样品冷却表面的样品冷却装置， 其中一种低冻结点液体用于覆盖至少部分样品冷却 表面， 而样品或样品保持器与该低冻结点液体热接触。 优选地， 样品或样品保持器与样品冷 却表面间的接触面为该低冻结点液体所覆盖。前述最佳和优选的特征也可应用于该方法。
摩擦产生装置
在其最一般的意义上， 我们的第三个建议是提供一种显微镜用薄片切片机头部， 该显微镜用薄片切片机头部可通过提供一种摩擦产生装置而得到平衡， 该摩擦产生装置具 有围绕一个轴的轴线旋转的第一摩擦产生表面和不围绕该轴轴线旋转的第二摩擦产生表 面。
因而， 本发明的第三个方面是提供一种显微镜用薄片切片机， 该显微镜用薄片切 片机具有显微镜用薄片切片机头部、 驱动该头部的驱动机构以及平衡该显微镜用薄片切片 机头部的摩擦产生装置， 该摩擦产生装置与该驱动机构的可旋转轴相关联， 其中当该可旋 转轴旋转时， 该摩擦产生装置可围绕该轴的轴线旋转以抵靠着一个表面运动以为该轴的旋 转提供阻力。
优选地， 该摩擦产生装置与该轴相连使得其与该轴一起旋转。
优选地， 该摩擦产生装置与该轴相连使得其与该轴共轴。
在优选的实施例中， 该摩擦产生装置包括与该轴同轴定位的轴环。该轴环适宜安 装在该轴上， 合适的安装方式包括使用销或螺钉。该轴通常会具有与摩擦产生装置接合的 接合装置， 例如接收销或螺钉的孔或凹陷。
优选地， 该摩擦产生装置， 例如轴环， 具有摩擦产生表面， 该摩擦产生表面与不同 该轴一起旋转的部件的摩擦产生表面相接触。 优选在该轴的旋转是作为该摩擦产生表面靠 着不旋转的部件运动的结果时产生摩擦。
在优选的实施例中， 该摩擦产生装置运动所靠着的表面是该显微镜用薄片切片机 机架的一部分。优选地， 它包括定位于该机架的轴承和衬套。
用在这里的术语机架是指包括了为该显微镜用薄片切片机提供刚度的结构特征， 并且与该显微镜用薄片切片机的各种移动部分相连。 该显微镜用薄片切片机的机架通常由 金属或金属合金铸造而成， 所以也被认为是铸件。
该摩擦产生装置优选包括与该轴可轴向滑动地连接的第一部件以及促使该第一 部件抵靠着所述表面的弹性装置。
优选地， 该摩擦产生装置包括安装在该轴上的第二部件， 从而使得该弹性装置位 于第一和第二部件之间。第二部件适宜不与显微镜用薄片切片机的机架接触。 该第二部件优选用作该弹性装置的 “锚” ， 从而使得该弹性装置的力指向该第一部 件 ( 其优选可沿该轴轴向滑动 )。
优选地， 这种安排促使第一部件被推靠该表面， 例如该机架 ( 铸件 ) 局部上的表 面， 或者位于该机架的轴承或衬套。
弹性装置优选弹簧， 更适宜的是螺旋弹簧。
该第一部件可通过， 例如， 销和相应的槽与该轴可轴向滑动地连接。 该销可在该第 一部件和该轴的任一个上， 而该相应的槽可在另一个组分上。
该第一部件可是与该轴同轴定位的轴环。替代地或另外地， 该第二部件可是与该 轴同轴定位的轴环。
这样安排的优势在于机械结构简单， 因而制造及维护都是便宜的。另一个优势在 于还有可能改装现有的显微镜用薄片切片机以与在此描述的该摩擦产生装置共同工作。
因此， 这一方面还包括一种改装显微镜用薄片切片机的方法， 该方法提供与该显 微镜用薄片切片机的驱动机构的可旋转轴协同工作的摩擦产生装置， 其中当该可旋转轴旋 转时， 该摩擦产生装置可围绕该轴的轴线旋转以抵靠着一个表面运动以为该轴的旋转提供 阻力。
在一个替代的安排中， 该摩擦产生装置可是该轴的外表面。 既然这样， 该摩擦产生 装置运动所抵靠着的表面优选是与该轴同轴定位的轴环的内表面。
优选地， 该显微镜用薄片切片机是低温恒温显微镜用薄片切片机 ( 恒温冷冻切片 机 )。
优选地， 该显微镜用薄片切片机不包括用于产生摩擦来平衡显微镜用薄片切片机 头部的弹簧加载辊和正时带。这一方面的优势在于传统的平衡装置是非必要的。不过， 也 可存在另外的摩擦产生装置和其他的平衡装置。
触摸显示屏
根据本发明第四方面的低温恒温器也可包括一个控制单元， 其具有可让使用者为
控制该低温恒温器而输入控制命令的输入装置。为了将所需的输入功能与一个或更多的 显示功能结合在一起， 这样的一种输入装置可包括一个触摸显示屏。可包括的控制函数通 常包括如下任何一种或全部 ： 该低温恒温器内部一个或更多区域的测量温度 ； 样品切削厚 度； 样本温度 ； 以及冷冻板温度。
优选地， 可安排该显示屏在不同的时期显示不同的信息， 也就是说， 包括不同的可 用 “屏幕” 。 例如， 使用者看到的第一屏幕可包括相对基本的信息， 而进一步显示的屏幕则可 被选作提供更详细的信息和 / 或不同的控制功能。优选地， 该控制装置包括允许使用者为 了操作该低温恒温器经由该显示屏输入安全代码的安全装置。 该控制装置也可包括设定该 显示屏使用不同语言的能力。
该触摸屏的一个主要的优势是允许通过一个屏幕控制该器械的基本操作， 而更复 杂的选项和详细的结构隐藏在其他屏幕中。这样就会让任何人轻易地控制其基本功能， 而 不会因为配置选项的总数量感到不知所措。
主屏幕的控制操作优选通过一套通用的按钮来实现， 调整温度设定点 ( 包括腔室 温度 ) 和切削厚度的方法也是一样的， 允许新的使用者可轻易地控制该器械。当所显示的 信息类型变化时， 例如， 当不同的 “屏幕” 显示时， 该套通用按钮的大小、 形状和 / 或位置可 以改变。
防卷板 - 部分 1
在其最一般的意义上， 我们的第五个建议是与显微镜用薄片切片机一起使用的切 削刀片保持器具有防卷板保持器， 该防卷板保持器包括可释放地、 弹性地接合防卷板的装 置。例如， 该防卷板保持器可包括持有防卷板的棘爪。
因此， 本发明的第五方面是提供一种具有防卷板接收装置和防卷板接合装置的防 卷板保持器， 其中该防卷板接合装置可在能够将防卷板保持在防卷板接收装置中的第一位 置和不能将防卷板保持在防卷板接收装置中的第二位置间弹性移动。
优选地， 当防卷板接合装置处于第二位置时， 该防卷板能够从防卷板接收装置中 移走。这样使防卷板容易更换。
防卷板通常是矩形的。优选为透明的。可由玻璃或塑性材料制成。
适宜地， 防卷板接合装置和防卷板接收装置相协作将防卷板固定在防卷板接收装 置中。
防卷板接合装置优选包括弹性接合部件。优选地， 该接合部件与防卷板接收装置 是可分离的。
优选地， 该接合部件包括一个或更多用于弹性接合该防卷板的弹性臂。在特别优 选的实施例中， 该接合部件具有两个弹性臂。 适宜地， 第一弹性臂能够在第一方向上施加弹 力而第二弹性臂能够在第二方向上施加弹力。 优选地， 该第二方向与该第一方向近似正交。 这样的安排更适宜通过对防卷板施加近似正交方向的力而将防卷板保持在防卷板接收装 置中。
优选地， 该接合部件由金属制成。替代地， 它也可由塑性材料制成。
优选地， 该接合部件包括能够使其可靠紧固到防卷板接收装置上的装置。 例如， 所 述装置可以是用于接收固定螺钉的孔或穴。
防卷板接合装置可包括两个或更多个弹性接合部件。防卷板接收装置优选包括具有前部和后部的主体， 在使用中该前部最接近于该显 微镜用薄片切片机切削刀片的切削刀刃。 接下来， 当防卷板在使用中时， 该主体的上端部是 最高的部分， 而低端部是最低的部分， 也就是说， 最靠近切削刀片后表面上的样本。
优选地， 该主体包括一个或更多停止表面， 供使用中的防卷板停靠。适宜地， 该停 止表面包括前部和 / 或后部停止表面。优选地， 该前部包括在使用期间毗邻防卷板的前部 停止表面。
优选地， 在使用期间， 防卷板接合装置抵靠着该前部停止表面保持防卷板。例如， 可在该防卷板接收装置主体的后部设置一个接合部件， 在这里， 该接合部件可在该主体前 部的方向上对防卷板后部施加弹力。 由此产生的夹持效果更适宜于在适当的位置保持防卷 板。
替代地或另外地， 该主体的后部可包括后部停止表面。该前部停止表面的可选特 征也可应用于该后部停止表面。
优选地， 该主体包括一个或更多侧面部分， 适宜在该前部和后部之间延伸。 优选有 两个侧面部分。
优选地， 部分或全部的侧面部分包括一个或更多停止表面来固定防卷板。 适宜地， 该停止表面包括一个或更多在使用期间更适于支撑防卷板的下停止表面。替代地或另外 地， 该侧面部分包括一个或更多可在使用期间固定防卷板的上停止表面。 适宜地， 在使用期间通过防卷板接合装置对防卷板施加一个反向力， 以使防卷板 靠着该上和 / 或下停止表面保持。优选地， 该反向力由前面讨论过的弹性接合部件提供， 例 如偏置一个弹性臂以使其抵靠所述停止表面推压该防卷板。 优选每个侧面部分包括一个下 停止表面。 该接合部件还优选包括在使用中接合防卷板以将其推靠着该下停止表面的弹性 臂。
优选地， 该防卷板接收装置由金属制成。
防卷板部分 2
在其最一般的意义上， 我们的第六个建议是采用一种防卷板保持器用于在与切削 刀片的背面具有固定距离的位置处保持防卷板， 并且该防卷板保持器没有任何改变该距离 的调节装置。
因此， 本发明的第六方面是提供一种具有固定间隔部件的防卷板保持器， 所述固 定间隔部件可与切削刀片的背面接合， 以致将防卷板与该背面以一个固定的距离隔开。
该切削刀片的背面可以是任何表面， 切片从样本切下后在其上停靠。
优选地， 第五方面可选的和优选的特征同样应用于这一方面。
优选地， 该防卷板保持器包括一个主体， 该主体具有一个或更多的下停止表面， 用 于支撑防卷板。优选地， 该间隔部件位于该主体的下部上。尤其优选的是该间隔部件与该 主体是一个整体。
在一个优选的实施例中， 该下停止表面是该固定间隔部件。
优选地， 当该防卷板位于防卷板保持器中时， 该固定间隔部件在防卷板下方延伸 以提供该固定的间隔。
优选大约 0.05 到 0.5mm 的间隔。更优选 0.05 到 0.3mm 的间隔， 尤其优选 0.15 到 0.25 的间隔。
本发明者发现这种大小的固定间隔适用于许多应用。
具有固定间隔的优势在于该间隔不会在使用期间或前后使用之间被无意中改变。 例如， 由于间隔设置可被不同的使用者改变并且很难重复同样的设置， 所以具有调节该间 隔的调节装置的防卷板保持器可能是存在问题的。
样品保持器
正如前面已经描述过的， 低温恒温器通常可包括样品冷却装置 ( 例如冷冻板 )， 可 在切削前在其上冷冻样品。通常， 将每个样品定位在一个样品保持器上 ( 认为是一个样品 保持器 )。
本发明的又一方面是提供一种包括多个冷却区域的样品冷却装置， 每个区域接收 各自的样品保持器。优选地， 将每个冷却区域制作成合适的形状 ( 例如凹陷 )， 使其接收各 自的样品保持器。优选地， 该冷却装置还包括识别或标识每个冷却区域的装置。例如， 这种 装置可包括放置在该冷却装置顶部的覆盖层， 覆盖层包括多个凹穴， 每个冷却区域一个， 使 得样品保持器可通过这些凹穴稳定地放置在该冷却装置的冷却区域中。 该覆盖层则可包括 适当的色彩、 记号或标识， 使每个样品保持器可容易地辨别出。
本发明的又一方面是提供一种样品冷却装置， 其上可放置样品保持器， 其中该冷 却装置包括可在使用中定位于样品保持器顶部的附加冷却装置 ( 也就是说， 在样品保持器 的上表面上， 在这里该样品保持器的下表面停靠在该冷却装置上 )。 这种附加冷却装置可由 在使用中可定位在样品保持器顶部的某些形式的热沉器件 ( 例如合适大小的金属物体 ) 提 供。 通常， 该附加冷却装置在使用前会已在该冷却装置上放置了一些时间， 使其被冷却到适 当的温度。 在这里该冷却装置将与多个样品保持器一起使用， 可以提供多个附加冷却装置， 优选每个样品保持器一个。 优选地， 该冷却装置包括支撑每个附加冷却装置的支撑装置， 使该附加冷却装置 可以容易地保持在各自的样品保持器上方， 与该样品保持器隔开。这样使样品保持器能够 容易地放进它的位置。该附加冷却装置的重量和 / 或形状优选那些当使用者将附加冷却装 置从样品盘提起离开时， 如果使用者将其释放， 该支撑装置能够将附加冷却装置自动保持 成悬在样品盘上。对支撑装置而言， 实现这一点的一个途径是包括一个其中有臂状物可上 下滑动的沟槽。该臂状物连在附加冷却装置上。如果该臂状物和该沟槽的尺寸匹配从而该 冷却装置的重量会改变臂状物在沟槽中的位置， 直到臂状物和沟槽间的摩擦力阻止臂状物 在沟槽中的进一步移动， 那么该附加冷却装置会保持悬挂状态直到该臂状物由使用者手动 移动。该臂状物优选包括圆柱部分， 而这个圆柱部分在与该沟槽连接的圆柱孔内滑动。
可以为每个所需的附加冷却装置提供单独的沟槽和 / 或单独的臂状物。
低温恒温器
前面描述的每一方面可与一个、 多于一个或者全部的其他方面组合， 每一方面中 的特征可与其他方面中的特征组合。 因此， 本发明的又一方面是提供包括一个、 多于一个或 全部的在前各方面的低温恒温器。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的实施例。
图 1 是结合本发明各方面的低温恒温器的透视图 ；图 2 是图 1 所示低温恒温器冷却腔室的顶部视图 ； 图 3 是结合本发明各方面的冷冻板的透视图 ； 图 4 是结合本发明各方面的冷冻板的又一透视图 ； 图 5 是结合本发明各方面的防卷板的透视图 ； 图 6 是用于图 5 所示防卷板中的弹簧的视图 ； 图 7 和 8 是依照本发明一个方面的触摸屏的显示视图 ； 图 9 是依照本发明一个方面的用在图 1 所示低温恒温器中的摩擦装置的示意图。具体实施方式
图 1 示出一种包括冷却腔室 2 的低温恒温器。该低温恒温器的冷却腔室 2 大体包 括切削刀片保持器 4 和可移动样品保持器 6( 图 1 未标识， 在图 2 中标识 )。在使用中， 刀片 保持器 4 固定刀片 5， 样品保持器 6 相对于刀片 5 上下移动以从样品 7 上切片。使用者使用 手柄 9 移动样品保持器 6。 通常冷却腔室 2 中也是样品存储区， 在这种情况下是可在其上定 位一个或更多样品保持器 10 的冷冻板 8。
依照本发明的一个方面， 该低温恒温器包括两个单独的冷却装置， 所述冷却装置 未在这些图中示出。 冷却装置中的一个安排用于冷却该冷却腔室 2， 而另一个安排用于冷却 该冷冻板 8。 在一个实施例中， 可有单一的冷却回路， 具有例如单一的制冷剂蓄液池， 但具有 为每个冷却装置提供的单独的压缩机， 也就是说， 一个压缩机控制冷却腔室 2 内的温度， 而 分开的另一个压缩机用于与冷冻板 8 相关联的冷却回路。通过使用双压缩机， 完全独立地 控制该腔室和该冷冻板成为可能的， 例如， 该腔室通常可被保持在 -15℃到 -25℃的温度范 围内， 而冷冻板可被保持在更低的温度范围内， 通常是 -55℃到 -60℃。 包括本发明各个方面的冷冻板 8 的实施例可在图 3 和 4 中清楚地看到。
根据本发明的一个方面， 冷冻板 8 包括在冷冻板表面保存某些液体的装置。在这 个例子中， 这些装置由唇缘 12 提供， 该唇缘升起在冷冻板上表面 14 的上面， 并围着上表面 14 的周边延伸。在其他实施例中， 依靠该冷冻板的设计， 该唇缘可仅沿部分周边延伸， 或可 以仅包围上表面 14 的一部分。在使用中， 将一种具有低冻结点的液体 ( 象醇一类的， 例如 甲醇或乙醇 ) 放置在冷冻板上表面上。这个液体会在冷冻板顶部上形成薄层， 在这里它会 阻止或减少霜的形成。 而且， 当将样品保持器放置在冷冻板顶部时， 它会有助于确保样品保 持器与冷冻板的最佳接触， 并增强样品在样品保持器上的冷却 / 冷冻。
在这个实施例中， 该唇缘在冷冻板其他表面上方的高度大约是 1mm， 但唇缘深度和 液体深度的选择可随所需的应用而变化。
本发明的又一方面可提供一种减少冷冻板上霜的形成的方法和 / 或一种改进冷 冻板冷却性能的方法， 其中该方法包括为冷冻板表面供给一种液体， 该液体具有低于冷冻 板操作温度的冻结点。
如图 3 所示冷冻板的实施例结合了本发明的另外至少两个方面。首先， 放在冷冻 板上表面上的是许多 ( 在这个情形中是 6 个 ) 样品保持器 16。同时放置或定位在该冷冻板 上表面上的是定位片 18。该定位片 18 包括许多合适大小的凹穴 ( 在这个情形中是 6 个 )， 每个样品保持器 16 一个。因而每个样品保持器 16 可以通过定位片 18 上的一个凹穴放置 并直接稳定地立在冷冻板上 ( 或者如前所述， 是在全部或部分冷冻板上表面的液体层上 )。
该定位片结合辨别每个样品保持器的装置。在这个情形中， 该辨别装置通过给每个凹穴编 号 (1 到 6) 来提供， 但另外地或替代地， 该辨别装置可以是字母或颜色或任何其他合适装 置。这样能够让使用者避免混淆样品保持器及相关联的样品， 弄混淆当然是不愉快的。该 定位片可由任何适当的材料制成， 例如聚酯。
样品保持器还可包括一个或更多的附加冷却装置， 在这个例子中， 显示的是两个 热沉器件 20。优选每个样品保持器的位置处有一个热沉器件 20， 也就是说， 在这个情形中 是 6 个。该热沉器件 20 实质上正是一种的大小适当的物体， 它可被冷却 ( 例如通过将其停 靠在冷冻板或其他装置上 ) 并且放置在样品上表面上， 也就是说它立在远离样品保持器的 那部分样品上。这样有助于加速样品的冷却 / 冷冻， 减少产生前述问题的可能性， 例如在样 品薄片上形成冰。每个热沉器件 20 可由适合的材料制成， 并给定所需的大小和质量以适应 特殊的样品冷冻需要。在这个情形中， 每个热沉器件近似圆柱形， 由金属制成。每个热沉器 件包括手柄 22( 在这个情形中是球形钮 )， 通过该手柄， 使用者可更容易地将该热沉器件从 冷冻板上表面提起。
冷冻板还包括支撑热沉器件离开冷冻板上表面的装置， 以方便样品保持器的放置 和移除。在这个例子中， 该装置包括侧面安装板 24， 该安装板可由绝缘材料制成。该侧面 安装板 24 包括一个或更多个沟槽 26( 在这个情形中是 6 个沟槽， 也即每个热沉器件 20 一 个 )。 每个沟槽垂直于冷冻板上表面延伸并邻近各自的样品保持器定位， 或者定位在样品保 持器在使用中要放置的位置。那么每个热沉器件 20 包括一个臂状物 28， 该臂状物在沟槽 26 中延伸并可沿沟槽上下移动， 也就是说， 朝向和离开冷冻板的上表面。沟槽 26 和臂状物 28 可以是相互匹配的适当尺寸， 以致当使用者将该热沉器件 20 松开时， 热沉器件的重量导 致该臂状物 28“挤入” 沟槽 26， 从而将该热沉器件 20 悬在它们各自的样品保持器上面。通 过移动该散热器 20( 从而移动该臂状物 28)， 使用者可将该臂状物从该沟槽中 “拔出” ， 让使 用者能够如其所愿地移动该热沉器件朝向或离开冷冻板。在这个例子中， 该臂状物 28 的末 端结合一个圆柱部分 30， 该圆柱部分定位于各自的沟槽 26 的圆柱部分 32 中。
沟槽 26 的上端 34 可以形成适当的形状， 以促使该臂状物 28 容易地进入该沟槽 26。在这个例子中， 该沟槽圆柱部分 32 的上端 ( 也即离冷冻板最远的一端 ) 是埋头孔。
如前所述， 冷却腔室包括刀片保持器， 可在该刀片保持器中安装刀片。提供带有 “防卷板” 的刀片保持器是大家已知的， 其目的是防止从样品切下的切片卷曲或卷起来， 切 片卷曲或卷起来会使将该样品切片装在幻灯片上用于分析变得困难或者不可能。 当前防卷 板的装配非常困难， 要求的精度很高， 这是由于为了确保防卷板的有效操作， 需要调节防卷 板相对于刀片的角度和防卷板与刀片的距离。图 5 示出了本发明为了减少这些问题中的一 些或者全部而提供的防卷板保持器的具体形态。
正如能够看到的， 该防卷板保持器通常是三面形结构 40， 防卷板 42 可拆卸地位于 其中。防卷板 42 通常由玻璃制成。防卷板保持器 40 包括轴 44， 在使用中通过该轴与刀片 保持器 ( 未示出 ) 连接。使之与刀片保持器连接的这一装置能够使防卷板保持器相对于刀 片定位在恰当的位置。
防卷板保持器包括将防卷板自动地定位在该保持器中的恰当位置的装置， 这样在 使用中， 它帮助确保防卷板相对于刀片处于恰当的位置以实现预期的防卷功能。在这个例 子中， 将防卷板自动地定位在恰当位置的装置由一个偏置装置提供， 该偏置装置将防卷板推进到保持器中的预期位置。这些偏置装置可由一个或更多弹簧装置提供， 例如 ( 在这种 情形中 ) 两个弹簧 46。图 6 示出了弹簧 46 之一的视图， 在这种情形中左侧弹簧显示在图 5 中。
每个弹簧 46 使防卷板在两个分开的方向偏置， 在这个例子中是借助具有两个臂 47 和 48 的每个弹簧的作用。在使用中， 臂 47 在刀片的方向上挤压防卷板的外表面 ( 也就 是离刀片最远的那个表面 )。 这意味着通过恰当地确定防卷板保持器的尺寸， 当防卷板保持 器定位在刀片保持器上时， 防卷板将总是与刀片保持固定的距离。
在这个例子中， 每个弹簧 46 的第二偏置功能由弹簧臂 48 提供， 该弹簧臂向着一个 或更多 ( 在这种情形中是两个 ) 停止件 50 挤压防卷板的下边缘。此外， 它帮助将防卷板固 定在保持器中的恰当位置处。 这些弹簧的使用能够使该玻璃防卷板移开或调换而不需要解 除任何机械固定， 甚至不需要使用工具。该玻璃防卷板很容易夹入到位并可靠地保持在恰 当的操作位置中。
图 7 和 8 示出了触摸显示屏的例子， 通过该触摸显示屏可操作依据本发明的低温 恒温器。在这个特殊的例子中， 该显示屏显示四项信息 ： 切削厚度 ( 单位为微米 )、 单位全 部是摄氏温度的冷冻板温度、 腔室温度和样品温度。 还有一对箭头键 60， 使用者可用于调节 任意需要的测量参数。在这种情形中， 图 7 中的腔室温度被选定， 则该箭头键将行使其调节 腔室温度的功能。图 8 中， 切削厚度被选择， 则该箭头键又将用于对切削厚度的调节。该显 示屏还显示 “选项” 键， 可用于进入该低温恒温器或该显示屏的更多的功能， 正如前面已经 说明过的。
图 9 示出了本发明又一方面的例子， 其目标在于帮助平衡该显微镜用薄片切片机 头部的重量。 正如前面已经说明的， 该显微镜用薄片切片机头部 6 保持样品 7 并且可通过操 作者对该低温恒温器使用， 例如， 旋转手柄 9 而相对于刀片 5 上下移动。由于该头部需要上 下移动， 其重量就意味着其趋向于返回停靠在它的最低位置处。这会影响操作者对该机器 的 “感觉” ， 所以本发明的这一方面的目标是在移动该显微镜用薄片切片机头部的驱动机构 中提供适当量的摩擦， 以抵制该显微镜用薄片切片机头部返回其最低位置的趋势。该头部 的重量也可通过安装于该驱动机构的平衡重量来近似地平衡， 正如现有技术中所熟知的。
图 9 示出了用于旋转轴 70 的手柄 9。该轴 70 穿过该低温恒温器的机架的不同壁， 在这种情形中是壁 71 和 72， 它们支撑轴 70。在轴 70 相反的端部 ( 尽管它也可以位于任何 其他合适的位置 ) 是用于驱动带 ( 未示出 ) 的滑轮 73， 该驱动带用于驱动该显微镜用薄片 切片机头部的移动机构。
当轴 70 穿过壁 71、 72 时， 轴 70 还被衬套 74 所支撑。
在这个例子中， 所需的摩擦量可由摩擦部件 ( 在这种情形中是轴环 76) 提供， 该摩 擦部件借助或者随同所述轴旋转， 并且压靠一个固定表面。 在这种情形中， 该固定表面是壁 71 的一部分。在这个例子中， 轴环 76 与轴 70 同轴， 也就是说围绕该轴 70 安装， 在使用中摩 擦抵靠壁 71。
该轴环 76 可通过任何合适的装置固定在所述轴上。在这个例子中， 使用一个或更 多的销 ( 未示出 ) 将轴环 76 安装在所述轴上。优选地， 将轴环 76 安装在轴 70 上的所述一 个或更多的销可以在轴 70 上提供的相应的凹槽中滑动。这一个或多个凹槽在该轴的主轴 线方向上也就是沿着该轴长度的方向上延伸， 因而能够使轴环 76 沿该轴移动。这样能够调节轴环 76 相对于轴 70( 从而相对于壁 71 的摩擦表面 ) 的位置， 从而调节本发明这一方面 提供的摩擦量。
如图 9 所示， 在这个例子中， 轴环 76 在所述轴上的位置借助安装在该轴上且通过 偏置装置与轴环 76 连接的另一轴环 78 来确定， 在这种情形中所述偏置装置采用弹簧 80。 弹簧 80 促使轴环 76 抵靠着壁 71， 以提供所需数量的摩擦。该摩擦量可通过选择带有所需 偏置量的偏置装置 ( 例如弹簧 ) 来调节。
本发明可包括上述实施例的任何变化、 修饰和替代应用而不脱离本发明任一方面 的范围， 这对本领域技术人员而言是显而易见的。