DE102004058394A1 - Sample holder for a cryoprobe and associated examination method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Probenaufnahme (1) mit mindestens einer Probenkammer (2) zur Aufnahme einer Probe, insbesondere einer Kryoprobe, sowie mit mindestens einem Lichtwellenleiter (4, 5), der für eine optische Untersuchungg der Probe in die Probenkammer (2) mündet. Weiterhin umfasst die Erfindung ein entsprechendes optisches Untersuchungsverfahren.The invention relates to a sample receptacle (1) having at least one sample chamber (2) for receiving a sample, in particular a cryoprobe, and at least one optical waveguide (4, 5), which opens into the sample chamber (2) for an optical examination of the sample. Furthermore, the invention comprises a corresponding optical examination method.
Description
Die Erfindung betrifft eine Probenaufnahme, insbesondere für Kryoproben sowie ein Untersuchungsverfahren unter Verwendung einer derartigen Probenaufnahme gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche.The The invention relates to a sample receptacle, in particular for cryoprobes and an assay method using such a sample receiver according to the generic term the sibling claims.
Aus
Nachteilig an dieser bekannten Probenaufnahme ist jedoch die unbefriedigende Eignung für optische Untersuchungen der in den einzelnen Probenkammern bzw. in Mehrprobensystemen befindlichen Kryoproben.adversely However, in this known sample holder is the unsatisfactory Fitness for optical investigations in the individual sample chambers or in multiple sample systems cryoprobes.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebene bekannte Probenaufnahme dahingehend zu verbessern, dass die darin befindlichen Kryoproben besser optisch untersucht werden können bzw. dass eine effizientere Untersuchung in Mehrprobensystemen möglich ist.Of the The invention is therefore based on the object described above to improve known sample recording in that the therein located cryoprobes can be better visually examined or that a more efficient investigation in multiple sampling systems is possible.
Diese Aufgabe wird durch einen Probenaufnahme bzw. ein Untersuchungsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.These The task is performed by a sample recording or an investigation procedure according to the siblings claims solved.
Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, zur optischen Untersuchung der Kryoprobe Lichtwellenleiter einzusetzen, die in die Probenkammer gerichtet sind oder direkt in die Probenkammer münden.The Invention includes the general technical teaching, for optical Investigation of the Cryoprobe fiber optic cables used in the sample chamber are directed or directly into the sample chamber lead.
Über derartige Lichtwellenleiter kann in die Probenkammer ein Lichtsignal eingekoppelt werden, das von der darin befindlichen Probe beeinflusst wird. Das von der Kryoprobe beeinflusste Lichtsignal wird dann durch einen Lichtwellenleiter wieder aus der Probenkammer ausgekoppelt und ermöglicht im Rahmen einer anschließenden Auswertung Rückschlüsse auf den Zustand und die Beschaffenheit der untersuchten Probe.About such Optical waveguide can be coupled into the sample chamber, a light signal which is influenced by the sample contained therein. The then influenced by the cryoprobe light signal is then by a Fiber optic cable is again coupled out of the sample chamber and allows in the frame a subsequent Evaluation conclusions the condition and nature of the sample being tested.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Probenaufnahme eine Vielzahl von Probenkammern für jeweils eine Probe auf, wobei in jede der Probenkammern jeweils mindestens ein Lichtwellenleiter gerichtet ist oder direkt mündet, um eine optische Untersuchung der in der Probenkammer befindlichen Probe zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die einzelnen Probenkammern hierbei rasterförmig in der Probenaufnahme angeordnet, wie es beispielsweise auch bei einer herkömmlichen Mikrotiterplatte der Fall ist. Die Anzahl der Probenkammern in der Probenaufnahme ist hierbei beliebig und kann entsprechend dem erforderlichen Probenvolumen variiert werden.In a preferred embodiment of Invention, the sample receiving a plurality of sample chambers for each a sample, wherein in each of the sample chambers at least an optical fiber is directed or opens directly to an optical examination of those located in the sample chamber Allow sample. Preferably In this case, the individual sample chambers are grid-shaped in the sample holder arranged, as for example in a conventional Microtiter plate is the case. The number of sample chambers in the Sample recording is arbitrary and can be performed according to the required Sample volume can be varied.
In einer Variante der Erfindung mündet in die Probenkammer jeweils ein Lichtwellenleiter zur Einkopplung eines Lichtsignals und ein weiterer Lichtwellenleiter zur Auskopplung des von der Probe beeinflussten Lichtsignals, so dass die Ein- bzw. Auskopplung der Lichtsignale durch unterschiedliche Lichtwellenleiter erfolgt. In dieser Variante der Erfindung ist wahlweise eine Transmissionsmessung oder eine Reflexionsmessung der in der Probenkammer befindlichen Probe möglich.In a variant of the invention opens in the sample chamber in each case an optical waveguide for coupling a light signal and another optical fiber for decoupling of the light signal influenced by the sample, so that the coupling or decoupling the light signals through different optical fibers takes place. In this variant of the invention is optionally a transmission measurement or a reflection measurement of those in the sample chamber Sample possible.
Bei einer Transmissionsmessung münden der zur Einkopplung des Lichtsignals dienende Lichtwellenleiter einerseits und der zur Auskopplung des Lichtsignals dienende Lichtwellenleiter andererseits auf gegenüber liegenden Seiten in die Probenkammer ein. Der Winkel zwischen den beiden Lichtwellenleitern kann hierbei in einem Bereich zwischen 150 Grad und 180 Grad liegen, um eine aussagefähige Transmissionsmessung zu ermöglichen.at a transmission measurement lead to the for coupling the light signal serving optical waveguide on the one hand and the optical fiber serving for coupling out the light signal on the other hand, opposite lying sides in the sample chamber. The angle between the Both optical waveguides can in this case in a range between 150 Degrees and 180 degrees to allow a meaningful transmission measurement enable.
Bei einer ebenfalls möglichen Reflexionsmessung münden der zur Einkopplung des Lichtsignals dienende Lichtwellenleiter einerseits und der zur Auskopplung des Lichtsignals dienende Lichtwellenleiter andererseits dagegen auf derselben Seite in die Probenkammer. Hierbei können die beiden Lichtwellenleiter zur Ein- bzw. Auskopplung des Lichtsignals einen Winkel einschließen, der im Bereich zwischen 0 Grad und 50 Grad liegt, um eine aussagefähige Reflexionsmessung zu ermöglichen.at another possible one Reflection measurement open the serving for coupling the light signal optical waveguide on the one hand and the light waveguide serving for coupling out the light signal on the other hand, on the other hand, on the same side in the sample chamber. in this connection can the two optical waveguides for coupling or decoupling the light signal a Include angle, which is in the range between 0 degrees and 50 degrees to a meaningful reflection measurement to enable.
In beiden Fällen (Reflexionsmessung und Transmissionsmessung) können Systeme zur Bündelung, Brechung und/oder Umlenkung der Lichtsignale eingesetzt werden.In both cases (Reflection measurement and transmission measurement) can be bundled, Refraction and / or deflection of the light signals are used.
Bei einer erfindungsgemäßen Probenaufnahme mit einer Vielzahl von Probenkammern besteht die Möglichkeit, dass die zur Einkopplung des Lichtsignals dienenden Lichtwellenleiter von mehreren Probenkammern eingangsseitig zusammenführt und gemeinsam ansteuerbar sind. Dies ermöglicht vorteilhaft eine Vereinfachung der optischen Ansteuerung, da nur ein einziges Messsignal erzeugt werden muss, das auf die einzelnen Probenkammern aufgeteilt wird. Die Selektivität der optischen Untersuchung kann hierbei dadurch erreicht werden, dass aus jeder Probenkammer getrennt jeweils ein Lichtsignal ausgekop pelt wird, wozu vorzugsweise jeweils ein Lichtwellenleiter vorgesehen ist.at a sample holder according to the invention with a large number of sample chambers it is possible to in that the light waveguides serving for coupling the light signal of several sample chambers merges on the input side and jointly controllable. This advantageously allows a simplification the optical control, since only a single measurement signal generated must be divided into the individual sample chambers. The selectivity the optical examination can be achieved by that separated from each sample chamber in each case a light signal ausgekop pelt is, for which purpose preferably a respective optical waveguide is provided is.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass die zur Auskopplung des Lichtsignals dienenden Lichtwellenleiter von mehreren Probenkammern ausgangsseitig zusammengeführt und gemeinsam auslesbar sind. Eine derartige Zusammenführung der zur Auskopplung dienenden Lichtwellenleiter vereinfacht vorteilhaft die messtechnische Auswertung, da nur ein einziger optischer Detektor erforderlich ist. Die Selektivität der optischen Untersuchung kann hierbei dadurch erreicht werden, dass in die einzelnen Probenkammern jeweils ein Lichtwellenleiter mündet, wobei in die einzelnen Probenkammern sequentiell ein Lichtsignal eingekoppelt wird, so dass nur eine einzige Probe die ausgangsseitige Messung beeinflusst.Furthermore it is possible, in that the light waveguides serving to decouple the light signal merged on the output side of several sample chambers and are jointly readable. Such a merger of the Coupling serving optical waveguide simplifies advantageous the metrological evaluation, since only a single optical detector is required. The selectivity the optical examination can be achieved by that in each case an optical waveguide opens into the individual sample chambers, wherein sequentially coupled into the individual sample chambers, a light signal so that only a single sample affects the output measurement.
Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass sowohl die zur Einkopplung der Lichtsignale dienenden Lichtwellenleiter als auch die zur Auskopplung der Lichtsignale aus den Probenkammern dienenden Lichtwellenleiter eingangsseitig bzw. ausgangsseitig zusammengeführt werden, was messtechnisch am einfachsten ist, aber keine selektive Untersuchung der in den einzelnen Probenkammern befindlichen Kryoproben erlaubt.Furthermore there is also the possibility in that both the light waveguides serving for coupling the light signals as well as serving for coupling the light signals from the sample chambers Optical fibers are merged on the input side or output side, which is easiest in terms of metrology, but no selective investigation allowed in the individual sample chambers cryoprobes allowed.
Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Einkopplung des Lichtsignals und die Auskopplung des von der Probe beeinflussten Lichtsignals jeweils durch einen einzigen Lichtwellenleiter erfolgt. Dies bietet den Vorteil, dass für jede Probenkammer nur ein einziger Lichtwellenleiter erforderlich ist, wodurch der Aufwand für die Lichtwellenleiter erheblich verringert wird. In dieser Variante der Erfindung erfolgt vorzugsweise eine Reflexionsmessung der in der Probenkammer befindlichen Probe.Further it is possible, that the coupling of the light signal and the decoupling of the the sample influenced light signal each by a single Optical waveguide takes place. This offers the advantage that for each sample chamber Only a single optical fiber is required, causing the Effort for the optical fiber is significantly reduced. In this variant The invention preferably takes a reflection measurement of in the sample chamber located sample.
Weiterhin kann die Probenkammer bei der erfindungsgemäßen Probenaufnahme eine lichtundurchlässige Probenkammerwand aufweisen, ohne die optische Untersuchung der in der Probenkammer befindlichen Probe zu beeinträchtigen. Bei einer solchen Probenkammer mit einer lichtundurchlässigen Probenkammerwand ragt der zur Untersuchung der Probe dienende Lichtwellenleiter vorzugsweise durch die Probenkammer hindurch in die Probenkammer hinein.Farther the sample chamber in the sample holder according to the invention an opaque sample chamber wall have, without the optical examination of the located in the sample chamber Affect sample. In such a sample chamber with an opaque sample chamber wall The optical waveguide serving to examine the sample preferably protrudes the sample chamber into the sample chamber.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die einzelnen Probenkammern in einem Substrat mit einem Oberteil und einem Unterteil angeordnet, wobei in dem Oberteil und/oder in dem Unterteil Kanäle zur Aufnahme der Lichtwellenleiter angeordnet sind. Die Lichtwellenleiter lassen sich somit durch ein entsprechendes Positionierungswerkzeug in die Kanäle in dem Unterteil einlegen, woraufhin das Oberteil mit dem Unterteil verklebt werden kann.In a preferred embodiment of Invention are the individual sample chambers in a substrate with an upper part and a lower part, wherein in the upper part and / or in the lower part channels are arranged for receiving the optical waveguide. The optical fibers can thus be controlled by a corresponding positioning tool into the channels in the lower part, whereupon the upper part with the lower part can be glued.
In einer Variante der Erfindung weist das in die Probenkammer eingekoppelte Lichtsignal eine Wellenlänge von ungefähr 650 nm auf, was die Überwachung und Sichtbarmachung von Phasenübergängen und Rekristallisationsprozessen ermöglicht. Damit lassen sich sowohl Nukleationskinetiken, wie sie beispielsweise zur Erforschung der Wirksamkeit von Gefrierschutzzusätzen mit der nötigen statistischen Absicherung benötigt werden, als auch die Abhängigkeiten zwischen Rekristallisationsprozessen und Zellüberleben bestimmen. Die Erfindung ist hierbei jedoch nicht auf eine Wellenlänge von exakt 650 nm beschränkt, sondern auch mit anderen Wellenlängen realisierbar, wobei die Wellenlänge des eingekoppelten Lichtsignals beispielsweise im Bereich von 550 nm bis 750 nm liegen kann.In a variant of the invention has the coupled into the sample chamber Light signal one wavelength of about 650 nm on what the monitoring and visualization of phase transitions and Recrystallization processes possible. In order to can be both nucleation kinetics, as for example to investigate the effectiveness of antifreeze additives with the necessary statistical hedging needed as well as dependencies determine between recrystallization processes and cell survival. The invention However, this is not limited to a wavelength of exactly 650 nm, but also with other wavelengths feasible, with the wavelength of the injected light signal, for example in the range of 550 nm can be up to 750 nm.
Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit einer Fluoreszenzfärbung der Proben, was es in Verbindung mit einer entsprechenden Anregung ermöglicht, die Bildung von intrazellulärem Eis in der Kryoprobe zu verfolgen.Furthermore exists within the scope of the invention the possibility of fluorescence staining of the samples, what makes it possible in conjunction with a corresponding suggestion the formation of intracellular Track ice in the cryoprobe.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Probenkammer und/oder das Substrat mit den darin befindlichen Probenkammern vorzugsweise kühlbar ist und aus einem wärmeleitfähigem Material (z.B. Aluminium, Gold) oder aus einem wärmeisolierenden Material (z.B. Kunststoff) bestehen kann.Farther is to mention that the sample chamber and / or the substrate with the therein Sample chambers preferably coolable is and made of a thermally conductive material (e.g., aluminum, gold) or a heat-insulating material (e.g. Plastic) can exist.
Ferner ist zu erwähnen, dass der Lichtwellenleiter zur Ein- bzw. Auskopplung des Lichtsignals in die Probenkammer nicht notwendigerweise direkt in die Probenkammer münden muss. Es besteht vielmehr auch die Möglichkeit, dass die Probenkammer eine Mündungsöffnung aufweist, wobei der zur Einkopplung des Lichtsignals dienende Wellenleiter und der zur Auskopplung des Lichtsignals dienende Lichtwellenleiter von außen in die Mündungsöffnung der Probenkammer gerichtet ist. Hierbei können beispielsweise Miniaturspiegel und/oder -linsen eingesetzt werden, um eine entsprechende Strahlumlenkung zu erreichen.Further is to mention that the optical waveguide for coupling or decoupling the light signal in the sample chamber is not necessarily directly into the sample chamber flow got to. Rather, there is also the possibility that the sample chamber a Having orifice, wherein the serving for coupling the light signal waveguide and the optical fiber serving for coupling out the light signal from the outside in the mouth of the Sample chamber is directed. Here, for example, miniature mirror and / or lenses are used to a corresponding beam deflection to reach.
Bei einer erfindungsgemäßen Probenaufnahme mit einer Vielzahl von rasterförmig angeordneten Probenkammern besteht ferner die Möglichkeit, über der Probenaufnahme ein Glasfaserbündel anzuordnen, das die in den Probenkammern befindlichen Proben optisch untersucht.at a sample holder according to the invention with a variety of grid-shaped arranged sample chambers is also possible, above the sample holder To arrange glass fiber bundles, which visually inspects the samples in the sample chambers.
Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass die einzelnen Probenkammern vorzugsweise ein Volumen zwischen 10 pl und 2 ml aufweisen, wobei die Probenaufnahme beispielsweise 96 oder 384 Probenkammern aufweisen kann, was der Anzahl von Probenkammern bei herkömmlichen Mikrotiterplatten entspricht. In einem be vorzugten Ausführungsbeispiel liegt das Volumen der einzelnen Probenkammern im Bereich von 20 μl bis 30 μl, wobei ein Wert von 25 μl besonders vorteilhaft ist.Furthermore is to mention the individual sample chambers preferably have a volume between 10 pl and 2 ml, the sample holder, for example 96 or 384 sample chambers, which may be the number of sample chambers at conventional Microtiter plates corresponds. In a preferred embodiment be preferred The volume of the individual sample chambers is in the range of 20 .mu.l to 30 .mu.l, wherein a value of 25 μl is particularly advantageous.
Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein entsprechendes Untersuchungsverfahren, was bereits aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht.Furthermore the invention comprises a corresponding investigation method, which already appears from the above description.
Schließlich ist noch zu erwähnen, dass der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff eines Lichtwellenleiters allgemein zu verstehen ist und nicht auf Glasfasern (z.B. Stufenfasern oder Gradientenfasern) im engeren Sinne beschränkt ist. Es besteht vielmehr auch die Möglichkeit, dass das Substrat der Probenaufnahme selbst den Lichtwellenleiter bildet. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn das Substrat der Probenaufnahme aus einem durchsichtigen Kunststoff besteht.Finally is to mention that of the term used in the invention of an optical waveguide is generally understood and not on glass fibers (e.g., step fibers or gradient fibers) in the narrower sense is limited. It rather exists also the possibility that the substrate of the sample holder itself forms the optical waveguide. This is possible, for example, then if the substrate of the sample holder made of a transparent plastic consists.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or will be discussed below together with the description of the preferred Embodiments of the Invention with reference to the figures explained. Show it:
Die
Perspektivansicht in
Die
Probenaufnahme
Die
Beschickung der einzelnen Probenkammern erfolgt durch jeweils eine
Mündungsöffnung
In
die einzelnen Probenkammern
Darüber hinaus
mündet
in jede der Probenkammern
Aus
der vereinfachten Perspektivansicht in
Die
In
dem Unterteil
An
der Oberseite des Unterteils
In
dem Oberteil
Darüber hinaus
befinden sich in dem Oberteil
Im
montierten Zustand ist das Oberteil
Im
Folgenden wird nun das Ausführungsbeispiel
gemäß
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht in der Ein- bzw. Auskopplung der Lichtsignale zur optischen
Untersuchung der in den Probenkammern
Hierzu
sind Lichtwellenleiter
Das
in
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die optische Untersuchung der in den Probenkammern
Die
Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß
Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß
Das
Ausführungsbeispiel
gemäß
Die
Im
Folgenden wird zunächst
das Ausführungsbeispiel
gemäß
Die
Selektivität
der optischen Untersuchung bezüglich
der einzelnen Probenkammern
Die
zur Einkopplung des Lichtsignals dienenden Lichtwellenleiter einerseits
und die zur Auskopplung des Lichtsignals dienenden Lichtwellenleiter
Das
in
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die zur Auskopplung des Lichtsignals aus den
einzelnen Probenkammern
Die
Selektivität
der optischen Untersuchung bezüglich
der einzelnen Probenkammern
Auch
das in
Eine
Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die in den einzelnen Probenkammern
Die
Einkopplung des Lichtsignals erfolgt hierbei über einen weiteren Lichtwellenleiter
Schließlich stimmt
auch das in
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The Invention is not limited to those described above embodiments limited. Rather, a variety of variants and modifications is possible, the also make use of the idea of the invention and therefore in fall within the scope of protection.
- 11
- Probenaufnahmespecimen collection
- 22
- Probenkammernsample chambers
- 33
- Mündungsöffnungmouth
- 44
- Lichtwellenleiter zur Einkopplungoptical fiber for coupling
- 55
- Lichtwellenleiter zur Auskopplungoptical fiber for decoupling
- 66
- Oberteiltop
- 77
- Unterteillower part
- 88th
- Probenkammersample chamber
- 99
- Kanal für Lichtwellenleiterchannel for optical fibers
- 1010
- Kanal für Lichtwellenleiterchannel for optical fibers
- 1111
- Kanal für Lichtwellenleiterchannel for optical fibers
- 1212
- Kanal für Lichtwellenleiterchannel for optical fibers
- 1313
- Bohrungdrilling
- 1414
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 1515
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 1616
- Glasfaserbündelglass fiber bundle
- 1717
- Probenkammersample chamber
- 1818
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 1919
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 2020
- Probenaufnahmespecimen collection
- 21–2621-26
- Probenkammernsample chambers
- 2727
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 28–3328-33
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 3434
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 35–4035-40
- Lichtwellenleiteroptical fiber
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2005
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