DD218959A1 - DEVICE FOR THE PHOTOMETRIC MEASUREMENT OF MECHANICAL PROPERTIES OF BIOLOGICAL PARTICLES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der elastischen, plastischen und viskosen Verformbarkeitseigenschaften, Aenderung der Groesse und Aggregation sowie der Osmolalitaet von biologischen Partikeln, insbesondere Zellen, mittels Photometrie. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Messung unterschiedlicher Parameter an derselben Probe ohne Umbau der Vorrichtung mit geringer Probenmenge ermoeglicht. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die aus zwei Teilen bestehende Vorrichtung im zusammengesetzten Zustand einen sehr flachen, im Querschnitt rechteckigen und von zwei lichtdurchlaessigen Flaechen begrenzten Stroemungskanal enthaelt. In den Stroemungskanal wird die zu untersuchende Probe eingebracht und von einer Fluessigkeit laminar ueberstroemt. Der Kanal ist nach dem Auseinandernehmen der Vorrichtung leicht zugaenglich und nach dem Zusammensetzen der Vorrichtung in seinen Massen genau reproduzierbar. Fig. 1The invention relates to a device for measuring the elastic, plastic and viscous deformability properties, change in size and aggregation as well as the osmolality of biological particles, in particular cells, by means of photometry. The aim and object of the invention is to provide a device which allows the measurement of different parameters on the same sample without modification of the device with a small amount of sample. The essence of the invention is that the device consisting of two parts in the assembled state, a very flat, rectangular in cross-section and limited by two lichtdurchlaessigen Flaechen flow channel contains. The sample to be examined is introduced into the flow channel and overflowed by a liquid in a laminar manner. The channel is easily accessible after disassembly of the device and after assembly of the device in its masses exactly reproducible. Fig. 1
Description
Vorrichtung zur photometrischen Messung mechanischer Eigenschaften von biologischen Partikeln .Device for the photometric measurement of mechanical properties of biological particles.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der elastischen, plastischen und viskosen Verformbarkeitseigenschaften, Änderung der Größe und Aggregation sowie der Qsmolalität von biologischen Partikeln, insbesondere Zellen, mittels Photometrie.The invention relates to a device for measuring the elastic, plastic and viscous deformability properties, change in size and aggregation and the Qsmolalität of biological particles, in particular cells, by means of photometry.
Mit gleicher Vorrichtung können ohne Umbau derselben auch mikroskopische Untersuchungen zur Ergänzung der photoinetrischen Ergebnisse angestellt werden.With the same device microscopic examinations to supplement the photoinetrical results can be made without modification.
Die Erfindung ist vorzugsweise zur Untersuchung von Blutzellen anwendbar·The invention is preferably applicable for the examination of blood cells.
Zur Messung der Ervthrozytenverformbarkeit ist eine Vorrichtung bekannt, in der eine Couette-Strömung in einem Ringspalt zwischen zwei rotierenden Zylindern, worin sich die Probe befindet, erzeugt wird» Durch Einsatz von Laserstrahlen werden Diffraktionsbilder erhalten· Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, die zwischen einer Platte.und einem flachen Kegel eine solche Strömung erzeugen, daß die Messung mittels visueller BeobachtungFor measuring the erythrocyte deformability, a device is known in which a Couette flow is produced in an annular gap between two rotating cylinders in which the sample is located. By use of laser beams, diffraction images are obtained. and a flat cone generate such a flow that the measurement by visual observation
. -^011933*10109-6 Λ- ', - ^ 011933 * 10109-6 Λ- '
unter Zuhilfenahme von Kameras, oder Videotechnik möglich ist.with the help of cameras, or video technology is possible.
Desweiteren sind noch Vorrichtungen bekannt, die aus einer Kapillare bestehen und die von einem Lichtstrahl; zur'Analyse durchdrungen werden sowie Vorrichtungen, die aus Filterpapier oder Folien bestehen, durch deren Porenabmessungen die Erythrozytendeformation erzeugt wird., v Furthermore, devices are still known which consist of a capillary and by a light beam; for analysis, as well as devices consisting of filter paper or films, through whose pore dimensions the erythrocyte deformation is generated., v
Zur Bestimmung; der osmotischen Resistenz sind Vorrichtungen bekannt, welche aus einer Kapillare bestehen, die \ mit Erythrozyten in ständig sich verdünnender Suspensionslösung durchströmt werden (DE-PS 2733409). Bei weiteren Vorrichtungen wird in einem wendeiförmigen Glasrohr durch eine Zentrifuge und unter Einwirkung eines Hämolysebeschleunigers eine hämatologische Verteilung ermittelt. (DE-PS 2808039).For determination; The osmotic resistance devices are known which consist of a capillary, which are flowed through by erythrocytes in constantly diluting suspension solution (DE-PS 2733409). In other devices, a hematological distribution is determined in a helical glass tube by a centrifuge and under the action of a hemolysis accelerator. (DE-PS 2808039).
indere, auf dem Coulter-Counter-Prinzip basierende, Vorrichtungen, bei denen die Proben in unterschiedliche , osmotische Drücke aufweisenden Suspensionslösungen eingebracht werden, nutzen die charakteristische Änderung des elektrischen Widerstandes. Alle genannten Vorrichtungen arbeiten mit frei in Flüssigkeiten schwebenden Blutzellen. Die Blutzellen gehen beim Meßprozeß verloren. Dadurch ist eine hohe Probenmenge notwendig. Die auf den Vorrichtungen basierenden Auswertetechniken, wie z. B. Filme, Beugungsbilder usw., sind zum Teil für Routineuntersuchungen ungeeignet. ! Alle bekannten Vorrichtungen sind auf die Messung einer einzigen Meßgröße, wie Erythrozytendeformation oder nur osmotische Resistenz, beschränkt. Für verschiedene Parameter sind mehrere Vorrichtungen erforderlich. < Weiterhin arbeiten die Vorrichtungen zur Messung der Erythrozytendeformation zum Teil unter unphysiologisch hohen oder Undefinierten Belastungsbedingungen, wie z. B. die Filtertechniken, sowie haben zum Teil eine geringeHowever, based on the Coulter Counter principle, devices in which the samples are introduced into different, osmotic pressures containing suspension solutions, make use of the characteristic change in electrical resistance. All devices mentioned work with freely floating in blood cells. The blood cells are lost during the measuring process. This requires a large amount of sample. The based on the devices evaluation techniques such. As movies, diffraction patterns, etc., are partly unsuitable for routine examinations. ! All known devices are limited to the measurement of a single parameter, such as erythrocyte deformation or only osmotic resistance. Several parameters are required for different parameters. Furthermore, devices for measuring erythrocyte deformation operate in part under unphysiologically high or undefined loading conditions, such as, for example, As the filter techniques, and some have a low
Genauigkeit und Meßempfindlichkeit. Bei Vorhandensein von Unterpopulationen verschiedener Verformbarkeit entstehen bei der Diffraktionsmethode diffuse, nicht aus- . wertbare Streubilder· Schließlich sind die Vorrichtungen, die mit Pipetten, Filtern oder Folien arbeiten, mechanisch empfindlich und verstopfen leicht während des Meßvorganges.Accuracy and measuring sensitivity. In the presence of subpopulations of different deformability arise diffuse in the diffraction method, not Aus. evaluable scattering patterns · Finally, the devices that work with pipettes, filters or films are mechanically sensitive and clog easily during the measuring process.
Ziel der Erfindung ist esr eine Vorrichtung zur photometrischen Messung mechanischer Eigenschaften von biologischen Partikeln zu schaffen, womit die Messung unterschiedlicher Parameter an derselben Probe mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit möglich ist und die es gestattet, alle Möglichkeiten der mikroskopischen Technik zu nutzen, ohne daß dafür eine andere Vorrichtung, ein 'komplizierter Umbau der Vorrichtung oder überhaupt eine . ifeupräparation der photometrisch vermessenen Probe erforderlich wäre.The aim of the invention is r to provide a device for photometric measurement of mechanical properties of biological particles, whereby the measurement of different parameters on the same sample with high accuracy and reproducibility is possible and which allows to use all the possibilities of microscopic technique, without being another device, a 'complicated modification of the device, or even one. ifeupräparation the photometrically measured sample would be required.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung zur photometrischen Messung mechanischer Eigenschaften von biologischen Partikeln zu schaffen, womit unter Routinebedingungen und geringer Probenmenge das Ziel der Erfindung erreicht wird·The invention has for its object to provide such a device for the photometric measurement of mechanical properties of biological particles, which under routine conditions and small amount of sample achieves the object of the invention.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine sowohl für photometrische als auch mikroskopische Messungen geeignete Vorrichtung geschaffen wird, deren wesentliches Element ein sehr flacher, im Querschnitt rechteckiger, von zwei lichtdurchlässigen Flächen begrenzter Strömungs-The object is achieved by providing a device suitable for photometric as well as microscopic measurements, the essential element of which is a very flat, rectangular cross-section of two flow areas limited by two translucent surfaces.
kanal ist·,, der die zu untersuchende Probe aufnehmen und von einer Flüssigkeit laminar durchströmt werden kann.· Wesentlich-'dabei ist, daß die Vorrichtung, die den Kanal, enthält, so auseinandernehmbar und zusammensetzbar ist, daß der Kanal beim Öffnen, zuv Heupräparat!on und Reinigung vollständig zugängig und beim Schließen mittels routinefreundlichem Schnellverschluß.die -Höhe des Strömungskanal'es auf wenige hundertste 1 Millimeter genau . reproduziert werden kann, ohne daß ITachJustierungen oder Vermessungen erforderlich wären.channel is · ,, the record to be examined sample and can be carried laminar flow of a liquid. · It is essential-'dabei that the device that contains the channel, is disassembled and assembled, that the channel upon opening, zuv Heupräparat! On and cleaning completely accessible and closing by means of routine-friendly Schnellverschluß.die -Höhe the Strömungskanal'es to a few hundredths 1 mm accurate. can be reproduced without the need for IT adjustments or surveys.
Die zusammengesetzte Vorrichtung wird senkrecht zum Strahlengang eines Photometers oder Mikroskopes angeordnet .. und mitirels Licht durchstrahlt,, welches, photometrisch, oder mikroskopisch gemessen, Träger der Information über die mechanischen Eigenschaften der zu untersuchenden Probe ist. Die Vorrichtung besitzt einen Zufluß- und, Abflußkanal sowie .einen Injektionskanal zur Injizierung von Zellsuspensionen .in die Vorrichtung. Sowohl die äußeren Abmessungen der Vorrichtung als auch .die Kanalhöhe sind so bemessen, daß eine laminare Strömung erzeugt wird, der Verbrauch an Suspensionslösung, die die Kammer durchströmt, gering ist, der Einsatz der Vorrichtung sowohl im Photometer als,auch auch unter dem Mikroskop bis zu 5OOfacher Vergrößerung möglich ist. Die Länge des Strömungskanales ist sehr viel größer als seine Höhe, und seine Breite ist kleiner als seine Länge und sehr viel größer als seine Höhe. , · The composite device is arranged perpendicular to the beam path of a photometer or microscope .. and durchirels irradiated by light, which, photometrically or microscopically measured, carrier of the information about the mechanical properties of the sample to be examined. The device has an inflow and outflow channel and an injection channel for injecting cell suspensions into the device. Both the outer dimensions of the device and the channel height are such that a laminar flow is generated, the consumption of suspension solution through which the chamber flows is low, the use of the device both in the photometer and also under the microscope to magnification of 500 times is possible. The length of the flow channel is much greater than its height, and its width is less than its length and much greater than its height. · ·
Die obere und untere Begrenzung des Strömungskanales wird von durchsichtigen Scheiben gebildet, die wahlweise aus Glas oder einem anderen durchsichtigen Material bestehen. Für Untersuchungen mit sichtbarem Licht bestehen diese Scheiben aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff. Für Untersuchungen mit UV-Licht wird Quarzglas verwendet. Für Routineuntersuchungen mit sichtbarem Licht kommen Objektträger und Deckgläser, wie sie in der MikroskopieThe upper and lower boundary of the flow channel is formed by transparent discs, which optionally consist of glass or other transparent material. For visible light examinations, these discs are made of glass or transparent plastic. For investigations with UV light quartz glass is used. For routine visible light examinations, use slides and coverslips, such as those used in microscopy
verwendet werden, zum Einsatz. Dabei wirken,sich naturgemäße Schwankungen in der Dicke der verwendeten Gläser durch die Gestaltung der Vorrichtung nicht auf die Reproduzierbarkeit der Kanalhöhe aus, die über die gesamte,, Vorrichtungslänge genau eingehalten werden muß. Die seitliche Abdichtung des Kanales wird durch Dicht« ringe erzielt. Das Glas im Oberteil der Vorrichtung wird, mittels einer Lehre eingeklebt und bei Neupräparation nicht ausgewechselt. Die Reproduzierbarkeit der Kanalhohe wird dadurch erreicht, daß sich zwischen den äußeren Dichtringen und dem eingeklebten Glas ein plangeschliffener Steg befindet, auf den beim Sinkleben des Glases eine Lehre gedrückt wird, die so gestaltet ist,' daß sie,das Glas genau so tief in das Oberteil einklebt, daß der Abstand zwischen Steghöhe und Glas genau der gewünschten Kammerhöhe entspricht. Schwankungen in der Dicke des Glases werden durch die zwischen Oberteil und Glas befindliche Klebstoffschicht ausgeglichen. Das eingeklebte Glas und das Vorrichtungsoberteil sind so dimensioniert, daß ein Mikroskopobjektiv bis an die Glasfläche heranfahren kann und zusätzlich noch ausreichende horizontale Bewegungen des Objektivs parallel und senkrecht zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit in der Vorrichtung möglich sind. Das in das Vorrichtungsoberteil eingeklebte Glas . ist kleiner als das im Vorrichtungsunterteil auf einer Gummiauflage freigelagerte zweite Glas der Vorrichtung, so daß der plangeschliffene Steg des Oberteiles der Vorrichtung und dessen Dichtring vollständig auf das lose gelagerte Glas des Unterteiles der Vorrichtung drücken.used, are used. The effect of natural variations in the thickness of the glasses used by the design of the device does not affect the reproducibility of the channel height, which must be maintained over the entire ,, device length exactly. The lateral sealing of the channel is achieved by means of sealing rings. The glass in the upper part of the device is glued by means of a gauge and not replaced in new preparation. The reproducibility of the channel height is achieved by the fact that between the outer sealing rings and the glued glass is a flat-ground ridge on which the sinking life of the glass a doctrine is pressed, which is so 'that they, the glass just as deep into the Glue the upper part in such a way that the distance between the web height and the glass corresponds exactly to the desired chamber height. Fluctuations in the thickness of the glass are compensated by the adhesive layer located between the upper part and the glass. The glued glass and the device upper part are dimensioned so that a microscope objective can zoom up to the glass surface and additionally sufficient horizontal movements of the lens are parallel and perpendicular to the flow direction of the liquid in the device possible. The glued into the device top glass. is smaller than the device in the lower part of the device on a rubber pad exposed second glass of the device so that the flat ground web of the upper part of the device and its sealing ring press completely on the loosely mounted glass of the lower part of the device.
Durch einen Schraubschnellverschluß werden dann beide Vorrichtungshälften so verspannt, daß der Dichtring des Oberteiles der Vorrichtung soweit zusammengedrückt wird, bis deren Steg auf der Glasfläche Im Vorrichtungsunterteil aufsitzt und somit das weitere Annähern der beiden Glasflächen exakt begrenzt.By a quick-release fastener both device halves are then clamped so that the sealing ring of the upper part of the device is compressed so far until the web rests on the glass surface in the device lower part and thus limits the further approximation of the two glass surfaces exactly.
Die zu untersuchenden Partikel, können je nach Meßaufgabe entweder außerhalb der. Meßkammer auf einem Objektträger aufgebracht werden, wobei ein Tropfen der die biologischen Partikel 'enthaltenden Suspension auf den Objektträger aufgetropft und dieser dann in das Meßkammerunterteil eingelegt wird oder in die geschlossene Meßkammer über den Injektionskanal injiziert werden. Im'Oberteil der Vorrichtung befinden sich Zu- und Abflußkanal für die die Probe übertrömende Flüssigkeit mit Austrittsöffnungen in das Innere des Strömungskanals· Unterteil und Oberteil der Vorrichtung besitzen an ihren seitlichen Rändern Rippen, die ein·Durchwölben von Unter-, und Oberteil unter den Einfluß der stirnseitigen Ver- ! spannung und des zusammenzudrückenden Dichtgummis verhindert)· Der Deckel der Vorrichtung hat die Funktion, ' seitlich' durch die Kanäle eindringendes Fremdlicht auszuschalten· Bei der Probenpräparation wird der Deckel zur Kontrolle der Blasenfreiheit von.Zu- und Abflußkanal und bei der Mikroskopie zur Einstellung des nötigen Objektiv-Deckglas-Abstandes abgenommen.The particles to be examined, depending on the measurement task either outside the. Measuring chamber are applied to a slide, wherein a drop of the biological particles' suspension containing drops on the slide and this is then inserted into the Meßkammerunterteil or injected into the closed measuring chamber via the injection channel. In the upper part of the device there are inlet and outlet channels for the liquid passing through the sample with outlet openings into the interior of the flow channel. The lower part and upper part of the device have ribs at their lateral edges which underlie the influence of lower and upper parts the frontal Ver ! The lid of the device has the function of eliminating 'extraneous light' entering through the channels laterally. · During sample preparation, the lid is used to control the absence of bubbles from the inflow and outflow channels and during microscopy to set the required flow Lens cover glass distance removed.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden·' In der dazugehörigen Zeichnung zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment '' In the accompanying drawing shows
Pig. 1 Schnitt durch die VorrichtungPig. 1 section through the device
Fig· 2 Elemente der VorrichtungFig. 2 Elements of the device
Fig. 3 Meßanordnung im Einstrahlphotometer.Fig. 3 measuring arrangement in Einstrahlphotometer.
Die Vorrichtung 18 besteht aus einem Unterteil 1, einem Oberteil 2 sowie einem Deckel 3. Im Oberteil 2 befindet sich je ein Zufluß 13 und ein Abfluß 14 für Flüssigkeiten sowie ein Anschluß für Injektionen 12.. Außerdem ist im Oberteil 2 ein Durchbruch eingebracht, der mit einem Glas 11 verschlossen ist. Mittels einer Lehre wird diesesThe device 18 consists of a lower part 1, an upper part 2 and a lid 3. In the upper part 2 is ever an inflow 13 and a drain 14 for liquids and a connection for injections 12 .. In addition, in the upper part 2, a breakthrough introduced is closed with a glass 11. By means of a lesson this becomes
Glas 11 so tief eingeklebt, daß es zu dem an der Unterseite des Oberteiles 2 befindlichen plangeschliffenen Steg in der'Höhe an allen Punkten einen 0,3 mm großen Abstand besitzt. Die Dicke des eingeklebten Glases beträgt 0,5 nan« .Glass 11 glued so deep that it has to the located on the underside of the upper part 2 ground flat web der'Höhe at all points a 0.3 mm distance. The thickness of the glued-in glass is 0.5 nanometers.
Um das eingeklebte Glas 11 verläuft an der Unterseite des Oberteiles 2, der die Kammerhöhe bestimmende plangeschliffene Steg von 1 mm Breite und außerhalb davon eine Hut für die Aufnahme eines Dichtgummis * 10.To the glued-glass 11 extends at the bottom of the upper part 2, which determines the height of the chamber planar ground web of 1 mm width and outside of it a hat for receiving a rubber seal * 10.
Im Unterteil 1 ist ebenfalls ein Durchbruch eingebracht, der eine Aussparung aufweist. Der Durchbruch mit der Aussparung ist so groß, daß ein üblicher Objektträger 4 eingelegt werden kann. Desweiteren befindet sich in einer separaten Aussparung eine Gummiau.flage 9· Die Vorrichtung 18 ist durch Übereinanderlegen des Unterteiles 1 einschließlich des Objektträgers 4 und des Ober- \ teiles 2 sowie durch Verschrauben mit zwei Rändelmuttern 7,8 mit Gewindebolzen 5,6 zusammensetzbar. Zum Verschrauben mit den Rändelmuttern 7,8 befinden sich im Unterteil T zwei Gewindelöcher und im Oberteil 2 zwei durchgehende Löcher.In the lower part 1, a breakthrough is also introduced, which has a recess. The breakthrough with the recess is so large that a conventional slide 4 can be inserted. Furthermore located in a separate recess a Gummiau.flage 9 · The apparatus 18 is assembled by superimposing the lower part 1 including the slide 4 and the upper \ part 2 and by screwing with two knurled nuts 7.8 using threaded bolts 5,6. To screw with the knurled nuts 7.8 are located in the lower part T two threaded holes and in the upper part 2 two through holes.
Der Deckel 3 wird benötigt, wenn die Vorrichtung 18 zusammen mit einem Photometer 22 verwendet wird, um seitlichen Lichteinfall zu vermeiden· Als Photometer werden Einstrahlphotometer verwendet.The lid 3 is required when the device 18 is used together with a photometer 22 to prevent lateral incidence of light. As a photometer, single-beam photometers are used.
Desweitereri ist zwischen der Lichtquelle 23 und der Vorrichtung 18 ein Polarisationsfilter 16 anbringbar, um Messungen mit polarisierten Licht vornehmen zu können. Damit das.die Probe durchstrahlende Licht nur die Probe durchstrahlt, wird zwischen Lichtquelle 23 und Vorrichtung 18 eine dem Durchmesser der Probe angepaßte Lochkreisblende 17 zwischengeschaltet.Furthermore, between the light source 23 and the device 18, a polarizing filter 16 can be attached to make measurements with polarized light can. In order that the light passing through the sample only radiates through the sample, a hole circle aperture 17 adapted to the diameter of the sample is interposed between the light source 23 and the device 18.
Die Vorrichtung befindet, sich einschließlich des Polarisationsfilters 16, der Blenden 17 und de3 Lichtempfängers in der optischen Achse des Strahlenganges eines Photometers 22. Diese Anordnung wird einmalig bezüglich des Ab-The device is located, including the polarizing filter 16, the aperture 17 and de3 light receiver in the optical axis of the beam path of a photometer 22. This arrangement is unique with respect to the Ab-
Standes -jictitaustrittsspalt 15 zu Vorrichtung 18 und' der Blendenposition justiert. Transmissionsmessungen' an einem objektfreien Ort 21 der Vorrichtung, die für die Extinktionsbestimmung nötig sind, werden durch zur optischen Achse senkrechte.'Verschiebung der Vorrichtung ermöglicht. .Standjictitaustrittsspalt 15 adjusted to device 18 and 'the aperture position. Transmittance measurements on an object-free location 21 of the device, which are necessary for the extinction determination, are made possible by moving the device perpendicular to the optical axis. ,
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| DD25270383A DD218959A1 (en) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | DEVICE FOR THE PHOTOMETRIC MEASUREMENT OF MECHANICAL PROPERTIES OF BIOLOGICAL PARTICLES |
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Publications (1)
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| DD218959A1 true DD218959A1 (en) | 1985-02-20 |
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| DD (1) | DD218959A1 (en) |
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1983
- 1983-07-04 DD DD25270383A patent/DD218959A1/en not_active IP Right Cessation
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