DE10150269A1 - microchamber - Google Patents

microchamber

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DE10150269A1 DE2001150269 DE10150269A DE10150269A1 DE 10150269 A1 DE10150269 A1 DE 10150269A1 DE 2001150269 DE2001150269 DE 2001150269 DE 10150269 A DE10150269 A DE 10150269A DE 10150269 A1 DE10150269 A1 DE 10150269A1
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Abstract

Es wird eine Mikrokammer zur Durchführung nicht-invasiver Messungen, Kultivierung und/oder Manipulation an biologischem Material beschrieben mit einem Gehäuse (1, 2) aus einem Oberteil (1) und einem Unterteil (2), mit einer behältnisförmigen Ausnehmung (4, 5) im Unterteil (2) und einer Ausstülpung (3) im Oberteil (1), mit wenigstens jeweils einer flüssigkeits- oder gasführenden Zu- und Ableitung (6, 7) in die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5), wobei das Oberteil (1) gegenüber dem Unterteil (2) mit einem Gelenk (8) klappbar ausgestaltet ist, wobei die Ausstülpung des Oberteils (3) und die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5) des Unterteils so angeordnet und ausgestaltet sind, dass in einer zugeklappten Position von Unterteil (2) und Oberteil (1) die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5) des Unterteils, eine erste Kammer (5) bildend, deckelartig durch die Ausstülpung des Oberteils (3) abgedichtet ist, wobei ein Verschlussmittel (9, 10) zur Sicherung der zugeklappten Position vorgesehen ist, sowie die Verwendung dieser Mikrokammer zur Kultivierung, Manipulation und/oder Durchführung nicht-invasiver Messungen an biologischem Material.A micro-chamber for carrying out non-invasive measurements, cultivation and / or manipulation of biological material is described with a housing (1, 2) consisting of an upper part (1) and a lower part (2), with a relative recess (4, 5) in the lower part (2) and a protuberance (3) in the upper part (1), each with at least one liquid or gas-carrying inlet and outlet (6, 7) into the relative recess (4, 5), the upper part (1) is designed to be foldable relative to the lower part (2) with a joint (8), the protuberance of the upper part (3) and the relative recess (4, 5) of the lower part being arranged and designed such that in a closed position of the lower part (2 ) and the upper part (1) the relative recess (4, 5) of the lower part, forming a first chamber (5), is sealed like a lid by the protuberance of the upper part (3), a closure means (9, 10) for securing the closed positionis provided, as well as the use of this micro-chamber for the cultivation, manipulation and / or implementation of non-invasive measurements on biological material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrokammer und deren Verwendung. The invention relates to a micro-chamber and its use.

Stand der TechnikState of the art

Es existiert bereits eine Reihe von Bioreaktoren zur Durchführung von Messungen an biologischem Material, insbesondere zur Untersuchung von Stoffwechselprozessen oder zur Durchführung toxikologischer Untersuchungen, z. B. an Wasser- oder Luftproben. There are already a number of bioreactors for performing Measurements on biological material, especially for the investigation of Metabolic processes or to carry out toxicological Investigations, e.g. B. on water or air samples.

Als Beispiele können genannt werden miniPERM der Firma IN VITRO Systems & Services, ein Mini-Festbett-Biroeaktor der Firma Meredos, ein Flüssigbettreaktor des Forschungszentrum Jülich, BIACORE X der Firma BIACORE, cellferm-pro der Firma DASGIP mbH, Cytosensor® der Firma Molecular Devices, FLEXERCELL® der Firma Flexcell, Suprafusion der Firma Brandel, Vertical Schuler Organ Bath der Firma HSE Harvard, das Rotary Cell culture system von Synthecon, der Wave Bioreactor Cellbase der WaveBiotech AG, sowie Kammern der Firma cell-lining. Die meisten dieser Reaktoren bzw. Systeme sind nur für große Volumina im ml- bis l-Maßstab geeignet. DE 44 43 902 offenbart eine Mikroskopkammer mit speziell angeordneten Dichtungen zur optischen Untersuchung von Stoffwechselvorgängen an Zellen, und die Firma Minucells and Minutissue Vertriebs GmbH bietet entsprechende Gradientenkulturkammern an Examples can be miniPERM from IN VITRO Systems & Services, a mini fixed bed biroeactor from Meredos, a fluid bed reactor from Forschungszentrum Jülich, BIACORE X from BIACORE, cellferm-pro from DASGIP mbH, Cytosensor® from Molecular Devices, FLEXERCELL® from Flexcell, Suprafusion from Brandel, Vertical Schuler Organ Bath from HSE Harvard, the Rotary Cell culture system from Synthecon, the Wave Bioreactor Cellbase from WaveBiotech AG, and Chambers from the company cell-lining. Most of these reactors or systems are only suitable for large volumes on the ml to l scale. DE 44 43 902 discloses a microscope chamber with specially arranged seals for optical investigation of metabolic processes on cells, and the company Minucells and Minutissue Vertriebs GmbH offers corresponding Gradient culture chambers

Die genannten Kammern bzw. Reaktoren weisen Nachteile dahingehend auf, dass jeweils große Probenmengen bzw. große Mengen an teuren Reagenzien wie Hormonen und Membraneffektoren erforderlich sind. The chambers or reactors mentioned have disadvantages in that that large amounts of samples or large amounts of expensive reagents how hormones and membrane effectors are required.

Eine Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, eine für Arbeiten im Mikroliter-Maßstab geeignete Kammer bereitzustellen, deren Volumen zusätzlich variabel wählbar sein sollte. Zudem bestand ein Bedarf an einer flexibel verwendbaren Kammer, in die das biologische Material an unterschiedlichen Positionen eingebracht werden kann, die zudem je nach Bedarf als 1-Kammer- oder 2-Kammer-System betrieben werden kann, um Untersuchungen mit Kulturmedien- oder Reagenz-Gradienten durchführen zu können, und in die verschiedenste Messsensor-Systeme an unterschiedlichen Positionen eingebracht werden können, d. h. an einer vielseitig und einfach flexibel zu handhabenden Kammer. An object of the invention was therefore to work for Microliter scale to provide suitable chamber, its volume should also be variably selectable. There was also a need for one flexibly usable chamber in which the biological material different positions can be introduced, which also depend on Can be operated as a 1-chamber or 2-chamber system Conduct investigations with culture media or reagent gradients can, and in different measuring sensor systems at different Positions can be introduced, d. H. on a versatile and simple flexible chamber.

Die Aufgabe wurde gelöst durch die in Anspruch 1 im Zusammenhang mit der in Fig. 1 bis 4 definierten Mikrokammer. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 11 definiert. Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung der Mikrokammer wie in Anspruch 12 definiert. The object was achieved by the micro-chamber defined in claim 1 in connection with the micro-chamber defined in FIGS. 1 to 4. Preferred embodiments are defined in claims 2 to 11. The invention further relates to the use of the micro-chamber as defined in claim 12.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Fig. 1, 2, 3 und 4 stellen zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kammer dar. In den Figuren sind folgende Bezugszeichen angegeben: 1 Oberteil
2 Unterteil
3 Ausstülpung
4 Behältnisförmige Ausnehmung
5 Behältnisförmige Ausnehmung bzw. erste Kammer
6 Flüssigkeits- oder gasführende Zu- bzw. Ableitung
7 Flüssigkeits- oder gasführende Zu- bzw. Ableitung
8 Gelenk
9 Verschlussmittel
10 Verschlussmittel
11 Aufsatz
12a, b Dichtring
13a, b Dichtring
14 Membran
15 Scheibe bzw. Biosensorträger
16 Sichtöffnung
17 Zweite Kammer

Fig. 1, 2, 3 and 4 illustrate two embodiments of the chamber according to the invention The figures show the following reference numerals are given. 1 top
2 lower part
3 protuberance
4 container-shaped recess
5 Container-shaped recess or first chamber
6 Liquid or gas supply or discharge
7 Liquid or gas-carrying supply or discharge
8 joint
9 closure means
10 closure means
11 essay
12a, b sealing ring
13a, b sealing ring
14 membrane
15 disk or biosensor carrier
16 viewing opening
17 Second chamber

Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the preferred embodiments

Die Mikrokammer ist als Perfusionskammer konzipiert und erlaubt Kultivierung, Manipulation und/oder nicht-invasive Messungen an biologischem Material im miniaturisierten Maßstab. The micro-chamber is designed as a perfusion chamber and allows cultivation, Manipulation and / or non-invasive measurements on biological material on a miniaturized scale.

Als biologisches Material können Bakterien, Algen, adhärent wachsende pflanzliche, tierische oder humane Zellen, pflanzliche, tierische oder humane Zellsuspensionen, pflanzliches, tierisches oder humanes Gewebe und pflanzliche oder tierische Kleinorganismen eingesetzt werden. Bacteria, algae, adherently growing can be used as biological material plant, animal or human cells, plant, animal or human Cell suspensions, plant, animal or human tissue and small plant or animal organisms are used.

In der erfindungsgemäßen Kammer weisen die erste und/oder die zweite Kammer (5) bzw. (17) Volumina im Mikroliterbereich auf. Typischerweise betragen die Volumina der Kammer(n) je ca. 10 bis 1000 µl, bevorzugt 100 bis 300 µl, noch bevorzugter 150 bis 250 µl. Die Miniaturisierung des Messsystems ermöglicht die Installation von parallel betriebenen Perfusionskammern für den industriellen Einsatz mit hohem Probendurchsatz. Die Mikrokammer wird als Modul einer Gesamtmessvorrichtung eingesetzt, welche neben der Mikrokammer einen Sensormodul aufweist. In the chamber according to the invention, the first and / or the second chamber ( 5 ) or ( 17 ) have volumes in the microliter range. The volumes of the chamber (s) are typically approximately 10 to 1000 μl, preferably 100 to 300 μl, more preferably 150 to 250 μl. The miniaturization of the measuring system enables the installation of parallel operated perfusion chambers for industrial use with high sample throughput. The micro-chamber is used as a module of an overall measuring device, which has a sensor module in addition to the micro-chamber.

Die Mikrokammer (Durchflusszelle) besteht aus einem unteren (2) und einem oberen Teil (1) (Zellkörper; Gehäuse (1, 2)), die über ein Gelenk (8) miteinander verbunden sind und durch ein Verschlussmittel, bevorzugt einen Schnellverschluß (9, 10) verriegelt werden. Sowohl der untere (2) als auch der obere Zellkörper (1) verfügen über mindestens einen Zulauf und über mindestens einen Ablauf (6, 7). Der hydrostatische bzw. barometrische Druck in mindestens einem Zulauf (6, 7) und mindestens einem Ablauf (6, 7) ist monitorierbar und in physiologischen Grenzen regelbar. Im unteren Zellkörper (2) mündet mindestens ein Zulauf (6, 7) und mindestens ein Ablauf (6, 7) in einer behältnisförmigen Ausnehmung (4, 5), die nach unten (zur Außenseite des Gehäuses (1, 2)) bevorzugt über eine transparente Fläche oder alternativ über einen planaren Mikrosensorchip (Biochip) abgedichtet ist. The micro-chamber (flow cell) consists of a lower ( 2 ) and an upper part ( 1 ) (cell body; housing ( 1 , 2 )), which are connected to each other via a joint ( 8 ) and by a closure means, preferably a quick-release fastener ( 9 , 10 ) can be locked. Both the lower ( 2 ) and the upper cell body ( 1 ) have at least one inlet and at least one outlet ( 6 , 7 ). The hydrostatic or barometric pressure in at least one inlet ( 6 , 7 ) and at least one outlet ( 6 , 7 ) can be monitored and regulated within physiological limits. At least one inlet ( 6 , 7 ) and at least one outlet ( 6 , 7 ) opens into the lower cell body ( 2 ) in a relative recess ( 4 , 5 ), which preferably extends downwards (to the outside of the housing ( 1 , 2 )) a transparent surface or alternatively is sealed by a planar microsensor chip (biochip).

Der Biochip kann aus den bekannten Biosensoren ausgewählt werden und umfasst z. B. auf einen geeigneten scheibenförmigen Träger aufgebrachte Gewebeschnitte, Hirnschnitte, Antikörper, DNA, RNA, Antigene, Moleküle belibiger Größe und chemischer Zusammensetzung, Zellen, Bakterien, Algen, Viren, Einzelzellschichten usw. Der Biochip kann auch interdigitale Elektrodenstrukturen (IDES-Sensoren) aufweisen und/oder durch Ringelektroden elektrisch stimulierbar ausgestaltet sein. The biochip can be selected from the known biosensors and includes e.g. B. applied to a suitable disc-shaped carrier Tissue sections, brain sections, antibodies, DNA, RNA, antigens, molecules any size and chemical composition, cells, bacteria, algae, Viruses, single cell layers, etc. The biochip can also be interdigital Have electrode structures (IDES sensors) and / or through Ring electrodes can be designed to be electrically stimulable.

Bevorzugt führt mindestens eine den Zulauf und mindestens den Ablauf verbindende Leitung am Probenkompartiment (behälterförmige Ausnehmung (4, 5)) vorbei und dient zur Messung von Nullkontrollen. Preferably, at least one line connecting the inlet and at least the outlet leads past the sample compartment (container-shaped recess ( 4 , 5 )) and is used to measure zero controls.

Im oberen Zellkörper (1) münden mindestens ein Zulauf (6, 7) und mindestens ein Ablauf (6, 7) in einer Ausstülpung (3), der bevorzugt aus transparentem Material besteht, über den bevorzugt entweder ein Membraneinsatz (11) mit einer hydrophilen, hydrophoben oder semipermeablen Membran oder ein Einsatz (11) ohne Membran gesteckt wird. Das bei Verwendung eines Membraneinsatzes mit Membran (14) entstehende Kompartiment zwischen Membran und Ausstülpung (3) wird bevorzugt über einen Dichtring (12a, 12b) abgedichtet. Bevorzugt führt eine mindestens eine Zuleitung (6, 7) und mindestens eine Ableitung (6, 7) verbindende Leitung am Kompartiment vorbei und dient zur Messung von Nullkontrollen. At least one inlet ( 6 , 7 ) and at least one outlet ( 6 , 7 ) open into a protuberance ( 3 ) in the upper cell body ( 1 ), which preferably consists of transparent material, via which preferably either a membrane insert ( 11 ) with a hydrophilic one , hydrophobic or semipermeable membrane or an insert ( 11 ) without membrane is inserted. The compartment formed between membrane and protuberance ( 3 ) when using a membrane insert with membrane ( 14 ) is preferably sealed by means of a sealing ring ( 12 a, 12 b). Preferably, at least one feed line leads (6, 7) and at least one discharge (6, 7) connecting the line to the compartment over and serves for the measurement of zero controls.

Bei Verwendung eines Membraneinsatzes (14) mit Membran entstehen durch das Zusammenführen des, über ein Gelenk (8) verbundenen, oberen (1) und unteren (2) Gehäuses zwischen der Ausstülpung (3) des Oberteils (1) und der Ausnehmung (4, 5) des unteren Zellkörpers zwei Kompartimente (Kammern 5, 17), die durch die bevorzugt semipermeable Membran des Membraneinsatzes (14) getrennt sind. When using a membrane insert ( 14 ) with a membrane, the upper ( 1 ) and lower ( 2 ) housing, which is connected via a joint ( 8 ), is brought together between the protuberance ( 3 ) of the upper part ( 1 ) and the recess ( 4 , 5 ) of the lower cell body two compartments (chambers 5 , 17 ), which are separated by the preferably semipermeable membrane of the membrane insert ( 14 ).

Die Zu- und Ableitungen (6, 7) münden im Oberteil (1) und im Unterteil (2) bevorzugt etwa in der Mitte der jeweiligen Kammer, um eine gleichmäßige Durchmischung der Inhalte zu gewährleisten The feed and discharge lines ( 6 , 7 ) open in the upper part ( 1 ) and in the lower part ( 2 ), preferably approximately in the middle of the respective chamber, in order to ensure uniform mixing of the contents

Das Volumen des oberen Kompartiments (zweite Kammer (17)), zwischen Ausstülpung (3) und Membran, wird durch die Höhe der Ausstülpung (3) bestimmt, und kann je nach Anwendung durch Auswechseln der Ausstülpung (3) variiert werden. Das Volumen des unteren Kompartiments (erste Kammer (5)) wird durch die Tiefe der Ausnehmung (4) des Unterteils (2) bestimmt und kann je nach Anwendung durch Auswechseln der Ausnehmung variiert werden. The volume of the upper compartment (second chamber ( 17 )) between the protuberance ( 3 ) and the membrane is determined by the height of the protuberance ( 3 ) and can be varied depending on the application by changing the protuberance ( 3 ). The volume of the lower compartment (first chamber ( 5 )) is determined by the depth of the recess ( 4 ) of the lower part ( 2 ) and can be varied depending on the application by changing the recess.

Da sowohl das Oberteil (1) als auch das Unterteil (2) über jeweils mindestens einen Zulauf (6, 7) und mindestens einen Ablauf (6, 7) verfügen, können beide Teile (1, 2) mit unterschiedlichen wässrigen und/oder gasförmigen Medien und/oder Gemischen beschickt werden. Der hydrostatische bzw. barometrische Druck ist in beiden Kammern durch übliche Maßnahmen einstell- und regelbar. Since both the upper part ( 1 ) and the lower part ( 2 ) each have at least one inlet ( 6 , 7 ) and at least one outlet ( 6 , 7 ), both parts ( 1 , 2 ) can have different aqueous and / or gaseous ones Media and / or mixtures are loaded. The hydrostatic or barometric pressure can be set and regulated in both chambers using conventional measures.

Bei Verwendung eines Einsatzes (14) ohne Membran entsteht durch das Zusammenführen des, über ein Gelenk (8) verbundenen, oberen und unteren Gehäuses (1, 2) zwischen der Ausstülpung (3) des Oberteils (1) und der Ausnehmung (4) des Unterteils (2) eine zentrale Kammer (Reaktionsraum) (5), deren Volumen durch die Höhe der Ausstülpung bestimmt, und je nach Anwendung variiert werden kann. When using an insert ( 14 ) without a membrane, the upper and lower housings ( 1 , 2 ), which are connected via a joint ( 8 ), are brought together between the protuberance ( 3 ) of the upper part ( 1 ) and the recess ( 4 ) Lower part ( 2 ) a central chamber (reaction space) ( 5 ), the volume of which is determined by the height of the protuberance and can be varied depending on the application.

Bevorzugt wird die Ausstülpung (3) des Oberteils (1) aus transparentem Material gefertigt und die Ausnehmung (4) des Unterteils (4) nach unten durch ein transparentes Material abgeschlossen. Daher verfügen beide Kammern (5, 17) über jeweils ein optisches bzw. die zentrale Kammer (5) über zwei optische Fenster. Diese Fenster ermöglichen eine Belichtung der Kammer(n) und/oder eine Visualisierung und/oder Prozeßkontrolle über alle gängigen mikrooptischen und/oder spektroskopischen Techniken. Eine entsprechende Ausgestaltung ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. The protuberance ( 3 ) of the upper part ( 1 ) is preferably made of transparent material and the recess ( 4 ) of the lower part ( 4 ) is closed at the bottom by a transparent material. Therefore, both chambers ( 5 , 17 ) each have an optical window and the central chamber ( 5 ) has two optical windows. These windows allow exposure of the chamber (s) and / or visualization and / or process control using all common micro-optical and / or spectroscopic techniques. A corresponding embodiment is shown in FIGS. 1 and 2.

Insbesondere kann die Messung durch Lichtmikroskopie oder confokale Lasermikroskopie erfolgen. Zum Nachweis können ggf. auch Fluoreszenznachweismethoden eingesetzt werden. In particular, the measurement can be carried out by light microscopy or confocal Laser microscopy done. You can also use it as proof Fluorescence detection methods are used.

Das transparente Material kann beliebig ausgewählt werden, es soll aber im Kontakt mit den verwendeten Medien keine toxischen Produkte wie z. B. Weichmacher abgeben. Z. B. sind transparente Kunststoffe, Quarz oder Glas geeignet. The transparent material can be selected as desired, but it should be in Contact with the media used no toxic products such as B. Dispense plasticizer. Examples are transparent plastics, quartz or glass suitable.

Die Dichtungsmaterialien werden aus den gängigen ausgewählt und umfassen z. B. Gummi, Silikon oder Teflon. The sealing materials are selected from the usual ones include e.g. B. rubber, silicone or Teflon.

Durch Bohrungen im Ober- und/oder im Unterteil (1, 2) können bevorzugt in beide Kammern (5, 17) bzw. den zentralen Reaktionsraum (5) zusätzliche Sensoren (z. B. Optoden, Drucksensoren) oder Elektroden (z. B. zur Ableitung elektrischer Signale oder zur elektrischen Stimulation) eingeführt werden. Es können so z. B. Messungen von pH, pO2, Impedanz, Fluoreszenz, Temperatur etc. durchgeführt werden. Through bores in the upper and / or lower part (1, 2), (5), additional sensors (B. optodes, pressure sensors z.) Or electrode (may preferably be in both chambers (5, 17) and the central reaction chamber z. B to derive electrical signals or for electrical stimulation). So z. B. measurements of pH, pO 2 , impedance, fluorescence, temperature, etc. are carried out.

In beide Kammern (5, 17) bzw. die zentrale Kammer (5) kann ein berührungsfrei angetriebener Magnetrührer eingebracht werden. A contactlessly driven magnetic stirrer can be introduced into both chambers ( 5 , 17 ) and the central chamber ( 5 ).

Die Membran des Einsatzes (14) kann aus üblichem für Membranen verwendetem Material bestehen. Sie kann hydrophil, hydrophob, semipermeabel oder nicht permeabel sein und wird mit geeigneten Verfahren für den jeweiligen Einsatzzweck geeignet vorbehandelt. Die Membran kann auch sandwichartig eingebettetes biologisches Material enthalten, z. B. in einer Alginatmatrix. Die Membran kann mit Monoschichten aus Zellen oder ähnlichem biologischem Material beschichtet sein. Durch unterschiedliche Wahl des hydrostatischen oder barometrischen Drucks in den beiden Kammern (5, 17) kann eine Verformung der auf die Membran aufgebrachten Zellen bewirkt werden. The membrane of the insert ( 14 ) can consist of the usual material used for membranes. It can be hydrophilic, hydrophobic, semi-permeable or non-permeable and is suitably pretreated using suitable processes for the respective application. The membrane may also contain sandwiched biological material, e.g. B. in an alginate matrix. The membrane can be coated with monolayers of cells or similar biological material. Different selection of the hydrostatic or barometric pressure in the two chambers ( 5 , 17 ) can cause the cells applied to the membrane to deform.

Durch das Zusammenführen des Oberteils (1) und des Unterteils (2) wird die Ausstülpung (3) schräg in die Ausnehmung (4) des Unterteils (2) eingeführt und dadurch der Einschluß von Luftblasen bei Arbeiten mit wässrigen Medien verhindert. Üblicherweise wird zunächst die erste Kammer (5) befüllt, dann ggf. der Aufsatz (11) auf die Ausstülpung (3) aufgesetzt, die Ausstülpung durch Zusammenführen von Ober- und Unterteil (1, 2) schräg in die erste Kammer (5) eingeführt und dann die zweite Kammer (17) durch die Zuleitungen gefüllt. By bringing the upper part ( 1 ) and the lower part ( 2 ) together, the protuberance ( 3 ) is inserted obliquely into the recess ( 4 ) of the lower part ( 2 ), thereby preventing the inclusion of air bubbles when working with aqueous media. Usually the first chamber ( 5 ) is filled, then the attachment ( 11 ) is placed on the protuberance ( 3 ), the protuberance is inserted obliquely into the first chamber ( 5 ) by bringing the top and bottom parts ( 1 , 2 ) together and then the second chamber ( 17 ) filled through the feed lines.

Das Gehäuse (1, 2) kann entweder über ein angeschlossenes Wasserbad oder elektrisch über integrierte Peltierelemente oder durch Aufbringen auf eine übliche Heizplatte temperiert (erwärmt oder gekühlt) werden. In diesem Fall besteht das Gehäuse aus wärmeleitendem Material, z. B. Aluminium oder ähnlichem. The housing ( 1 , 2 ) can be heated (heated or cooled) either via a connected water bath or electrically via integrated Peltier elements or by placing it on a conventional heating plate. In this case, the housing consists of heat-conducting material, e.g. B. aluminum or the like.

Die gesamte Mikrokammer ist sterilisierbar. The entire micro-chamber can be sterilized.

An mindestens einem Zulauf (6, 7) und/oder an mindestens einem Ablauf (6, 7) wird mindestens ein Sensormodul angeschlossen, in dem mindestens eine Mikroelektrode zur Messung des durchströmenden Mediums integriert ist. Ein Sensormodul besitzt auf der der Mikrokammer zugewandten Seite jeweils eine Kanüle, die in einen, jeweils mit einem sterilen Septum verschlossenen, Ablauf der Mikrokammer gestochen wird, und eine sterile Verbindung zwischen Mikrokammer und Sensormodul ermöglicht. At least one sensor module is connected to at least one inlet ( 6 , 7 ) and / or to at least one outlet ( 6 , 7 ), in which at least one microelectrode for measuring the medium flowing through is integrated. A sensor module has a cannula on the side facing the micro-chamber, which is inserted into a drain of the micro-chamber, which is closed with a sterile septum, and enables a sterile connection between the micro-chamber and the sensor module.

Die Messungen können über kurze oder beliebig lange Zeiträume durchgeführt werden und sind speziesunabhängig. Es können beispielsweise Stoffwechselprozesse einzelner Spezies oder toxikologische Untersuchungen von flüssigen oder gasförmigen Proben durch Verwendung bestimmter Spezies als "Sensor" durchgeführt werden. The measurements can be made over short or any length of time are carried out and are species-independent. For example Metabolic processes of individual species or toxicological studies of liquid or gaseous samples by using certain Species can be performed as a "sensor".

Durch die erfindungsgemäße Kammer wurde erstmals eine Mikrokammer für sehr kleine Volumina im Mikroliterbereich bereitgestellt, die sehr einfach bedienbar und trotz der geringen Größe der Reaktionskammer(n) robust und gut handhabbar ist. Das Volumen der Kammer(n) ist leicht variierbar. Der Aufbau ermöglicht eine äußerst vielseitige Anwendung verschiedenster Untersuchungsmaterialien und Meßmethoden. Through the chamber according to the invention, a microchamber for provided very small volumes in the microliter range that are very simple operable and despite the small size of the reaction chamber (s) robust and is easy to handle. The volume of the chamber (s) can be easily varied. The Construction enables an extremely versatile application of various Examination materials and measuring methods.

Claims (12)

1. Mikrokammer zur Kultivierung, Manipulation und/oder nichtinvasiven Messung an biologischem Material, mit einem Gehäuse (1, 2) aus einem Oberteil (1) und einem Unterteil (2), mit einer behältnisförmigen Ausnehmung (4, 5) im Unterteil (2) und einer Ausstülpung (3) im Oberteil (1), mit wenigstens jeweils einer flüssigkeits- oder gasführenden Zu- und Ableitung (6, 7) in die behältnisförmige Ausnehmung (5), wobei das Oberteil (1) gegenüber dem Unterteil (2) mit einem Gelenk (8) klappbar ausgestaltet ist, wobei die Ausstülpung des Oberteils (3) und die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5) des Unterteils so angeordnet und ausgestaltet sind, dass in einer zugeklappten Position von Unterteil (2) und Oberteil (1) die behältnisförmige Ausnehmung (5) des Unterteils, eine erste Kammer (5) bildend, deckelartig durch die Ausstülpung des Oberteils (3) abgedichtet ist, wobei ein Verschlussmittel (9, 10) zur Sicherung der zugeklappten Position vorgesehen ist. 1. micro chamber for the cultivation, manipulation and / or non-invasive measurement of biological material, with a housing ( 1 , 2 ) consisting of an upper part ( 1 ) and a lower part ( 2 ), with a relative recess ( 4 , 5 ) in the lower part ( 2 ) and a protuberance ( 3 ) in the upper part ( 1 ), each with at least one liquid or gas-carrying inlet and outlet ( 6 , 7 ) into the relative recess ( 5 ), the upper part ( 1 ) relative to the lower part ( 2 ) is designed to be foldable with a joint ( 8 ), the protuberance of the upper part ( 3 ) and the relative recess ( 4 , 5 ) of the lower part being arranged and designed such that in a closed position of the lower part ( 2 ) and the upper part ( 1 ) the relative recess ( 5 ) of the lower part, forming a first chamber ( 5 ), is sealed like a lid by the protuberance of the upper part ( 3 ), a closure means ( 9 , 10 ) for securing the closed position is provided. 2. Mikrokammer nach Anspruch 1 mit einer an der behältnisförmigen Ausnehmung (4, 5) vorbeiführenden, und/oder mit einer an der Ausstülpung (3) vorbeiführenden, jeweils die Zu- und Ableitung (6, 7) verbindenden flüssigkeit- oder gasführenden Leitung. 2. Micro chamber according to claim 1 with a relative to the relative recess ( 4 , 5 ) and / or with a past the protuberance ( 3 ) leading, each of the inlet and outlet ( 6 , 7 ) connecting liquid or gas-carrying line. 3. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Aufsatz (11), welcher auf die Ausstülpung (3) aufsetzbar und in die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5) einsetzbar ist. 3. Micro chamber according to one of the preceding claims with an attachment ( 11 ) which can be placed on the protuberance ( 3 ) and inserted into the relative recess ( 4 , 5 ). 4. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausstülpung (3) eine zweite Kammer (17) aufweist, mit wenigstens jeweils einer flüssigkeits- oder gasführenden Zu- und Ableitung in die zweite Kammer (17), wobei die zweite Kammer (17) eine Membran (14) zu der Seite aufweist, mit der in der geschlossenen Position die behältnisförmige Ausnehmung (4, 5), eine erste Kammer (5) bildend, deckelartig verschlossen wird. 4. Micro chamber according to one of the preceding claims, wherein the protuberance ( 3 ) has a second chamber ( 17 ), each with at least one liquid- or gas-carrying inlet and outlet in the second chamber ( 17 ), the second chamber ( 17 ) has a membrane ( 14 ) on the side with which in the closed position the relative recess ( 4 , 5 ), forming a first chamber ( 5 ), is closed like a lid. 5. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem in die erste (5) und/oder zweite Kammer (17) eingebrachten Biosensor und/oder physikochemischen Sensor. 5. Micro chamber according to one of the preceding claims with at least one in the first ( 5 ) and / or second chamber ( 17 ) introduced biosensor and / or physicochemical sensor. 6. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste (5) und/oder die zweite Kammer (17) mit Hilfe von Dichtringen (12a, 12b, 13a, 13b) abgedichtet ist bzw. sind. 6. Micro chamber according to one of the preceding claims, wherein the first ( 5 ) and / or the second chamber ( 17 ) with the help of sealing rings ( 12 a, 12 b, 13 a, 13 b) is or are sealed. 7. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei die Zu- bzw. Ableitungen (6, 7) in die erste und/oder zweite Kammer (5, 17) mit gegeneinander austauschbaren unterschiedlichen Anschlussmodulen versehen sind. 7. Micro chamber according to one of the preceding claims, wherein the supply and discharge lines ( 6 , 7 ) in the first and / or second chamber ( 5 , 17 ) are provided with interchangeable different connection modules. 8. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Kammer (5, 17) für eine mikrooptische oder spektroskopische Beobachtung wenigstens teilweise durchlässig ausgestaltet sind. 8. Micro chamber according to one of the preceding claims, wherein the first and / or second chamber ( 5 , 17 ) are designed to be at least partially transparent for micro-optical or spectroscopic observation. 9. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese wenigstens teilweise aus wärmeleitfähigem Material zur Beheizung hergestellt ist. 9. Micro chamber according to one of the preceding claims, wherein these are at least partially made of thermally conductive material Heating is made. 10. Mikrokammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem oder mehreren Peltierelementen zur Beheizung bzw. Kühlung. 10. Micro chamber according to one of the preceding claims one or more Peltier elements for heating or Cooling. 11. Mikrokammer nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Membran (14) als eine hydrophobe, hydrophile, semipermeable oder nicht permeable, mit biologischem Material ein- oder zweiseitig beschichtete oder biologisches Material sandwichartig eingebettet enthaltende Membran ausgestaltet ist. 11. Micro chamber according to one of claims 3 to 10, wherein the membrane ( 14 ) is designed as a hydrophobic, hydrophilic, semi-permeable or non-permeable, with biological material coated on one or two sides or containing biological material sandwiched embedded. 12. Verwendung einer Mikrokammer nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Kultivierung, Manipulation und/oder nichtinvasiven Messung an biologischem Material in miniaturisiertem Maßstab. 12. Use of a micro-chamber according to one of the preceding Claims for cultivation, manipulation and / or non-invasive Measurement of biological material on a miniaturized scale.
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