用于原子力显微镜的样品保持器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及根据权利要求1所述的用于原子力显微镜(AFM)的样品保持器、根据权 利要求14所述的样品保持器系统、以及根据权利要求15所述的用于将样品从活检工具转移 至样品保持器的方法。
【背景技术】
[0002] 如今，AFM(原子力微镜/显微镜)被认为是用于各种生物学过程和生物病理学的体 内和/或体外探究的非常有前途和重要的工具。然而，使用活的生物组织进行作业需要特定 实验设定以确保其活性并因此确保准确和可再现的测量。这些设定包括：1)从提取部位到 AFM的快速且简单的样品转移，2)牢固且简单的样品附着，以及3)接近生理的实验条件(气 体、温度和灌注）。目前，样品通常在临时管或盒中被转移至实验室，然后用胶合剂附着到样 品保持器。
[0003] 然而，这会导致若干问题。例如，已知生物样品需要持续浸入合适的缓冲溶液（即， 由弱酸及其共辄碱的混合物或者弱碱及其共辄酸的混合物构成的水溶液，使得在将少量强 酸或强碱添加到溶液中时，溶液的pH值改变很小）中以保持其生理功能。还已知，常用的大 多数胶合剂(例如环氧树脂、组织胶)在液体环境中不能适当地起作用。因此通常需要使生 物样品部分地干燥，而这可能会明显改变其性质。此外，胶合剂与样品缓冲溶液的混合可能 会潜在地污染样品。
[0004] 此外，如果通过活检工具提取，生物样品通常非常柔软并且相当小。当这种样品从 工具转移至临时管/盒时，由于样品没有被紧固，而是自由地浮动在缓冲溶液中（这还使处 理更为复杂），损坏样品的风险增加。手动地将样品从这种临时盒中取出并且放置所述样品 以在AFM下进行分析也会增加损坏样品的风险。
[0005] 虽然过去十年对AFM装置和设备进行了许多改进和升级，但是对于例如牢固的紧 固、完全的保湿和/或组织样品的放置过程进行的改进很少，尽管这些改进是稳定、快速以 及准确的AFM测量的先决步骤。现有方案被限制为在通常为疏水(特氟隆)材料或盘(皮氏培 养皿)保持器上的多种不同的胶合过程。由于胶合剂与组织(例如组织胶)或缓冲溶液(例如 环氧树脂胶)混合(这可能会潜在地污染样品表面），胶合潜在地影响测量。虽然存在克服这 些问题的某些方案，但通常这些方案处理起来较为复杂并且耗时。
【发明内容】
[0006] 基于以上内容，本发明的问题在于提供一种样品保持器、一种保持器系统以及一 种用于将样品从活检工具转移至允许更好地处理相应样品的样品保持器的方法。
[0007]该问题是通过具有权利要求1所述的特征的样品保持器解决的。优选实施例陈述 在从属权利要求中并在下文描述。
[0008]此外，本发明的问题是通过具有权利要求14所述的特征的系统和具有权利要求15 所述的方法解决的。
[0009] 根据权利要求1，所述样品保持器包括至少具有底部的样品盘、以及布置在所述底 部、特别是布置在所述底部的中心的、用于接收和保持样品的开口（例如通孔）。
[0010] 这里，特别地，用于保持样品的开口具有与待接收的样品同样的直径或横截面形 状。特别地，用于保持样品的机构源于机械力，所述机械力用作当样品布置在所述开口中时 作用于样品的夹持力。特别地，开口的内径也可以通过用于减小所述内径的装置减小，以便 将样品夹持在所述开口内（见下文）。
[0011] 通过将这种类型的保持机构应用于样品，使得不再使用胶合剂(例如环氧树脂）， 这是因为该保持机构使用了样品的无胶合剂机械稳定以避免胶合剂对样品的潜在污染、特 别是由于胶合剂与样品的混合或胶合剂与周围的缓冲溶液的混合而造成的潜在污染。此 外，机械稳定提供了在例如对样品进行AFM测量之后使用同一样品以便进一步分析的可能 性，这是因为样品的组成和结构不会因源自胶合过程或胶合剂本身的化学物而受到损害。 相较于胶合，机械稳定花费的时间也更少，这是因为不需要等待胶合剂固化。此外，根据本 发明的样品保持器可以保持所有类型的样品，例如软骨、骨头、乳腺组织、皮肤组织、血管、 囊状物(bladder)等。
[0012] 优选地，所述开口由所述底部的周向的第一壁限定，所述第一壁特别设计成在所 述样品被所述开口接收或插入到所述开口时夹持所述样品。
[0013] 在另一变型例中，所述开口的周向壁至少部分地由在与水或缓冲溶液接触时膨胀 的材料(例如，亲水性聚合物)形成，使得在与水/缓冲溶液接触时所述开口的内径减小，从 而导致夹持样品。此外，优选地，样品盘（即其底部)包括凹部，所述凹部由底部的周向的第 二壁和所述第一壁界定，其中特别地，所述第二壁围绕所述第一壁。
[0014]特别地，所述凹部设计成接收原子力显微镜的样品台的连接部分，以便将样品保 持器紧固至样品台。该样品台与原子力显微镜一起使用，以便将样品定位在AFM末端下面。 通常，在AFM中存在两类样品台。一类样品台设计成在AFM末端下方位移，而另一类样品台保 持在固定位置并且AFM末端沿样品扫描。在每种情况中，药品保持器都被固定至样品台并且 在扫描样品时相对于样品台不发生运动。
[0015] 此外，特别地，所述凹部设计成接收活检工具的连接部分，其中，所述活检工具设 计成用于收集样品并且将所述样品转移至样品保持器。优选地，活检工具的连接部分和样 品台至少部分地相同，使得两者都能够插入到凹部中并从而紧固至样品保持器。特别地，样 品保持器首先连接至活检工具以便将样品转移至样品保持器。随后，从样品保持器移除活 检工具，并且将样品保持器紧固至AFM的样品台。
[0016] 优选地，所述第二壁包括内侧，其中，所述内侧特别地包括（内）螺纹，所述（内）螺 纹用于紧固样品台的连接部分和/或活检工具的连接部分，其中特别地，所述连接部分分别 包括与所述内螺纹相匹配的（外)螺纹，使得连接部分每个都能够旋拧在所述凹部的内螺纹 中。当然，也可以使用用于将所述连接部分固定至样品保持器的其它合适的连接机构。
[0017] 在本发明的优选实施例中，第一壁和第二壁每个都包括端部部分，并且其中所述 凹部包括顶部（即，样品盘的所述底部的一区域），特别地，所述顶部一体地连接所述端部部 分。即，在本实施例中，第一壁和第二壁永久地相互连接，例如胶合或焊接至彼此或由单体 铸造制成。
[0018] 在本发明的替换的第二实施例中，样品保持器包括第一部分和分开的第二部分， 其中，第一部分例如通过闩锁连接或不涉及永久连接(例如胶合或焊接)的其它连接可释放 地连接至第二部分，其中，第一部分包括围绕所述开口的用于接收并夹持样品的第一壁，第 二部分包括第二壁以及样品盘的底部的连接至第二壁的外侧的周向区域，其中特别地，第 二壁包括用于与第一部分连接的端部部分。特别地，样品保持器的第一部分和第二部分可 以以水密方式彼此相连，这可以通过密封元件(例如0形环)实现。
[0019] 关于所述第二实施例，所述第一部分优选地包括从第一壁的端部部分突出的周向 部分，其中所述周向部分设计成连接至第二部分的第二壁的所述端部部分，特别地，使得所 述周向部分(与周向区域一起)围绕所述第一壁的端部部分，并且特别地经由闩锁连接与第 一壁接合。在这种连接状态下，第一部分也界定所述凹部并且形成样品盘的底部的一部分。
[0020] 此外，样品盘优选地包括从底部的边界突出的周向壁，使得样品盘能够接收液体。 当样品需要浸入合适的缓冲溶液时，这特别有用。
[0021] 此外，优选地，围绕用于保持样品的所述开口的第一壁特别地形成管并且包括内 侦L其中所述内侧包括特别是周向的齿部或其它合适的突起，其中所述齿部倾斜，使得其与 所述内侧围成锐角，以便在样品布置在开口中时、特别是在作用于样品上的力趋向于将样 品推到开口中时所述齿部压靠所述样品。换句话说，第一壁的内侧的带齿结构有助于一旦 样品被样品保持器接收便将样品保持在合适位置。有助于使样品稳定在样品保持器中的某 个位置的其它因素是机械力，该机械力是由在样品离开受限的样品保持器筒之后样品的侧 向侧部在样品保持器开口内的不连续膨胀引起的。
[0022]特别地，样品保持器或其部分由塑料(特别是聚丙烯、ABS或聚四氟乙烯)和/或金 属(特别是钢或铝）制成。
[0023] 此外，样品保持器可以包括布置在样品盘的底部中的第一和第二灌注管，其中所 述第一灌注管用于向样品供给液体介质，第二灌注管用于从样品盘排出液体介质和颗粒。
[0024] 特别地，在管的每一个中可以设置薄层，所述薄层密封相应管以防用于缓冲样品 的液体。这些密封件特别地设计成使得例如注射器的针能够穿透并因此提供与例如外部缓 冲供给源或废液池的连续连接。特别地，为此，所述管每个都包括第一端部和第二端部，其 中所述