DD237905B1

DD237905B1 - Vorrichtung zur erfassung der rotation von einzelzellen

Info

Publication number: DD237905B1
Application number: DD85276901A
Authority: DD
Inventors: Hansjuergen Matthies; Roland Glaser; Dieter Wicher; Winfried Gaertner; Joachim Guendel; Lothar Knaupe
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1985-06-03
Filing date: 1985-06-03
Publication date: 1989-06-28
Also published as: DD237905A1; DE3614418A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung findet Anwendung bei Apparaturen zur Untersuchung der Zellrotation für flüssiges Probengut, an das mittels mehrerer Elektroden ein rotierendes elektrisches Feld angelegt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Zeitschrift für Naturforschung 37c (1982), S. 908-915 ist eine Apparatur beschrieben, bei der in einer Meßkammer Zellen mit Hilfe eines rotierenden elektrischen Feldes in Drehung versetzt und mit einem Mikroskop beobachtet werden. Aus der Drehgeschwindigkeit der Zellen in Abhängigkeit von der Stärke des elektrischen Feldes und der Lage der Resonanzfrequenzen können Rückschlüsse auf Eigenschaften der Zellen gezogen werden.

In der Meßkammer sind in einer Flüssigkeit eine Anzahl zu untersuchender Zellen vorhanden. Um ein Absinken der jeweils zu messenden Zelle auf den Boden des Gefäßes zu vermeiden, befinden sich zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte in dem Gefäß. Die Zellen sinken in der oberen Flüssigkeit bis zur Grenzschicht, tauchen teilweise in diese ein und werden dort gehalten.

Dadurch wird die Drehgeschwindigkeit verlangsamt, so daß eine Verfälschung der Meßergebnisse erfolgt. Zudem kann es in der Grenzschicht zu einer Ansammlung von Zellen kommen, die sich gegenseitig in ihrer Drehung beeinflussen können.

Ein weiterer Nachteil dieser Apparatur besteht darin, daß sich die optischen Eigenschaften der Grenzschicht zwischen den beiden Flüssigkeiten negativ auf den Bildkontrast auswirken, so daß nur relativ große, in ihrer Form unsymmetrische Zellen so erkennbar sind, daß ihre Vermessung möglich ist.

Die Probenflüssigkeit verhält sich wie ein stromdurchflossener Leiter und erwärmt sich während der Beobachtung, wodurch ebenfalls die Meßergebnisse unerwünscht beeinflußt werden.

Es ist weiterhin ein automatisches Meßmikroskop für die Mikroelektrophorese bekannt (Jenaer Rundschau 1978/6, S. 264).

Dieses Meßmikroskop dient der Messung der linearen Bewegungsgeschwindigkeit von Teilchen in einem elektrischen Feld. Die optische Achse des Mikroskopes verläuft im Bereich des Objektfeldes horizontal. Die Teilchen befinden sich in einer Flüssigkeit innerhalb einer Meßküvette.

Wird das elektrische Feld an die Küvette angelegt, bewege_rn sich die Teilchen stetig linear innerhalb der Küvette solange das elektrische Feld wirkt. Die Messung erfolgt, indem der Weg gemessen wird, den ein ausgewähltes Teilchen innerhalb einer vorgegebenen Zeiteinheit zurücklegt. Eine Stationierung eines Teilchens innerhalb des Objektfeldes des Mikroskopes ist nicht möglich.

Ebenso ist es nicht möglich, eine Drehbewegung eines Teilchens zu realisieren.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die genannten Nachteile zu vermeiden, insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die es ermöglicht, eine Rotation aller vorkommenden Einzelzellen unabhängig von ihrer Größe und Form mit geringstmöglichen Meßfehlern zu erfassen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erfassung der Rotation von Einzelzellen in flüssigem Probengut, an das mittels mehrerer Elektroden ein rotierendes elektrisches Feld angelegt wird, derart auszubilden, daß einzelne Zellen so in einem mikroskopischen Strahlengang gebracht werden können, daß eine Erkennung von Einzelheiten innerhalb der Zellen möglich ist und daß die Rotation der Zellen nicht durch andere Zellen behindert wird und die Meßwerte durch die Meßbedingungen wie Temperatureinflüsse nicht verfälscht werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Mehrelektrodenmeßkammer an eine an sich bekannte mikroskopische Einrichtung mit im Bereich der Objektebene horizontal verlaufender optischer Achse optimal mechanisch und optisch angepaßt wird. Die Mehrelektrodenmeßkammer ist von einer Temperierkammer umgeben, durch die eine Temperierflüssigkeit geleitet wird, die die Aufgabe hat, die in der Mehrelektrodenmeßkammer entstehende Wärme abzuleiten und den Effekt der Drehbewegung einer biologischen Zelle in rotierendem elektrischen Wechselfeld frei von thermischen Störungen zu halten, bzw. deren Drehbewegung in Abhängigkeit von der Temperatur zu vermessen. Zur Vorrichtung gehört eine Dosiereinrichtung für die Zufuhr der Probenflüssigkeit in die Mehrelektrodenmeßkammer. Ihre Fördermenge ist sehr feinfühlig

einstellbar, und sie ermöglicht auch die Erzeugung eines geringen Unterdruckes in der Mehrelektrodenmeßkammer. Dadurch kann die Sedimentation der Zellen während des gesamten Meßvorganges verhindert werden. Die seitliche Justierung der zu vermessenden Zellen in der Meßkammer geschieht durch Anlegen eines kurzzeitigen inhomogenen Feldes, das durch Ausschalten der erforderlichen Feldkomponente aus den rotierendem Feld erzeugt wird.

Es sind Mittel vorgesehen, die eine reproduzierbare Befestigung der Meßkammer am Mikroskop gewährleisten. Der Luftspalt zwischen Objektiv und Temperierkammer, die Temperierflüssigkeit, das sie zum Objektiv des Mikroskopes hin begrenzende optische Fenster, das die Mehrelektrodenmeßkammer zum Objektiv hin begrenzende optische Fenster und die Probenflüssigkeit bis zur Objektebene sind vorteilhaft gleichzeitig optisch integrierte Elemente des jeweils verwendeten Objektives.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Einbaulage

Figur 2: die Mehrelektrodenmeßkammer und die Temperierkammer nach Figur 1 im Schnitt A-A.

In Figur 1 trägt eine Grundplatte 1 eine Temperierkammer 2 und eine Dosiereinrichtung 3. Die Grundplatte 1 ist mittels einer Ringschwalbe 23 (Figur 2) an einem nicht dargestellten Mikroskop mit einer im Bereich der Temperierkammer 2 horizontal verlaufenden optischen Achse 4 befestigt. Innerhalb der Temperierkammer 2 ist eine Mehrelektrodenmeßkammer 5 mit Elektroden 6 angeordnet. Über Anschlüsse 7 und 8 erfolgt der Zufluß und Abfluß einer Temperierflüssigkeit 24 (Figur 2). Die Spannungsversorgung der Elektroden 6 erfolgt durch Zuleitungen 9. Eine Probenflüssigkeit 10 befindet sich in einem Zylinder 11 der Dosiereinrichtung 3 und wird mittels einer Leitung 12 durch die Mehrelektrodenmeßkammer 5 zu einem Behälter 13 geleitet.

Mittels eines Kolbens 14, der durch eine Gewindespindel 15 und eine Mutter 16 verschiebbar ist, kann die Probenflüssigkeit 10 feinfühlig dosiert werden.

Figur 2 zeigt die Mehrelektrodenmeßkammer 5 und die Temperierkammer 2 im Schnitt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet. In einem Luftabstand 17 ist ein Objektiv 18 des Mikroskopes gegenüber einer Glasplatte 19 angeordnet. Die Glasplatte 19 und eine Glasplatte 20 schließen die Temperierkammer 2 im Bereich um die optische Achse 4 ab. Die Temperierkammer 2 wird von der Temperierflüssigkeit 24 durchflossen.

Innerhalb der Temperierkammer 2 ist die Mehrelektrodenmeßkammer 5 angeordnet. Zwischen zwei Glasplatten 21,22 sind die Elektroden 6 befestigt. Über die Leitung 12 erfolgt die Zuleitung und der Abfluß der Probenflüssigkeit 10.

Die Ringschwalbe 23 dient mit dem entsprechenden Koppelelement am Mikroskop der reproduzierbaren Befestigung der Vorrichtung am Mikroskop. Dadurch wird gewährleistet, daß immer im gleichen Volumenbereich vermessen wird, in dem das elektrische Feld mit konstantem Betrag des Feldstärkevektors rotiert.

Zur Untersuchung einer Zelle wird mittels der Dosiereinrichtung 3 durch Betätigen der Gewindespindel 15 Probenflüssigkeit 10 in die Mehrelektrodenmeßkammer 5 gedrückt, bis eine interessierende Zelle im Gesichtsfeld des Mikroskopes erscheint. Danach wird das rotierende elektrische Feld eingeschaltet und die Zelle in Drehung versetzt.

Wie bereits beschrieben, kann die Zelle jeweils im Objektfeld in Höhe und Breite orientiert werden. Mittelseineram Mikroskop angeschlossenen Auswerteeinheit kann die Geschwindigkeit der Zelle gemessen und registriert werden.

Claims

Vorrichtung zur Erfassung der Rotation von Einzelzellen in flüssigem Probengut, enthaltend eine Mehrelektrodenmeßkammer, die in einer Temperierkammer angeordnet ist, und Mittel zur reproduzierbaren Befestigung der Mehrelektrodenmeßkammer an einem Mikroskop mit horizontal verlaufender optischer Achse, gekennzeichnet dadurch, daß die Mehrelektrodenmeßkammer (5) vertikal in der Objektebene des Mikroskopes angeordnet und eine eine Einzelzelle der Probenflüssigkeit (10) positionierende Dosiereinrichtung (3) mit der Mehrelektrodenmeßkammer (5) über die Leitung (12) verbunden ist.

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2 Seiten Zeichnungen