DE102005061811A1 - Sample chamber for admission of liquid or liquid-containing biological samples, comprises two chamber walls spaced from each other, a sample area, an observation area, media connection connected to the sample area, and tempering equipment - Google Patents
Sample chamber for admission of liquid or liquid-containing biological samples, comprises two chamber walls spaced from each other, a sample area, an observation area, media connection connected to the sample area, and tempering equipment Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005061811A1 DE102005061811A1 DE200510061811 DE102005061811A DE102005061811A1 DE 102005061811 A1 DE102005061811 A1 DE 102005061811A1 DE 200510061811 DE200510061811 DE 200510061811 DE 102005061811 A DE102005061811 A DE 102005061811A DE 102005061811 A1 DE102005061811 A1 DE 102005061811A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sample
- chamber
- liquid
- sample chamber
- observation area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Kammer zur Aufnahme von flüssigen oder flüssigkeitshaltigen Proben, zum Beispiel von Proben, die biologische Materialien in gelöster oder suspendierter Form enthalten. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Probenkammer, in der biologische Proben lebend gehalten oder kultiviert und einer Untersuchung unterzogen werden können. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Handhabung von Proben, insbesondere Verfahren zur Kultivierung von biologischen Proben in einer Probenkammer.The The invention relates to a chamber for receiving liquid or liquid-containing Samples, for example of samples containing biological materials in dissolved or suspended form. The invention particularly relates a sample chamber in which biological samples are kept alive or cultivated and be subjected to an investigation. The invention relates also methods for handling samples, in particular methods for Cultivation of biological samples in a sample chamber.
Die Untersuchung von biologischen Materialien, wie z. B. biologischen Zellen oder Mikroorganismen erfolgt häufig unter der Anforderung, die Untersuchungsbedingungen während der Untersuchung oder während eines längeren Beobachtungszeitraums unverändert zu lassen, so dass beispielsweise Zellen im lebenden Zustand erhalten bleiben. Hierzu muss eine Probe in einer Kammer angeordnet werden, in der einerseits die gewünschte Untersuchung, wie z. B. eine mikroskopische Abbildung oder eine Fluoreszenzmessung erfolgen kann und die andererseits die Einstellbarkeit der gewünschten Lebensbedingungen gewährleistet. Hierzu zählen beispielsweise ein konstanter Zufluss eines Versorgungsmediums in die Kammer, eine Abführung von zellulären Stoffwechselprodukten aus der Kammer und ein mechanischer Schutz der Zellen. Neben flüssigen Medien müssen Zellen auch mit Stoffen versorgt werden, die unter Normalbedingungen nur gas- oder dampfförmig vorliegen, wie z. B. CO2 oder O2. Ein allgemeines Problem herkömmlicher Probenkammern besteht darin, dass die Einstellung der Lebensbedingungen störend für die Anforderungen der jeweils gewünschten Untersuchung (und umgekehrt) sein können.The investigation of biological materials, such. B. biological cells or microorganisms is often under the requirement to leave the study conditions during the study or during a longer observation period unchanged, so that, for example, cells remain alive. For this purpose, a sample must be placed in a chamber in which on the one hand the desired examination, such. As a microscopic image or a fluorescence measurement can be made and on the other hand ensures the adjustability of the desired living conditions. These include, for example, a constant inflow of a supply medium into the chamber, a removal of cellular metabolites from the chamber and a mechanical protection of the cells. In addition to liquid media cells must also be supplied with substances that are only gaseous or vaporous under normal conditions, such. B. CO 2 or O 2 . A common problem with conventional sample chambers is that the adjustment of the living conditions can be disruptive to the requirements of the particular examination desired (and vice versa).
Beispielsweise ist es bei hochauflösenden, Fernfeld-mikroskopischen Untersuchungen von Bedeutung, dass eine Probenkammer entlang der optischen Achse eine genau definierte, geringe Gesamtdicke besitzt, um sicherzustellen, dass der gesamte Aperturwinkel des Mikroskops (Objektive und/oder Kondensor) ausgenutzt werden können. In der Regel wird eine Gesamtdicke von weniger als 2 mm oder bei hochauflösenden Techniken sogar weniger als 350 μm benötigt. Bei typischen Deckglasdicken von rd. 150 μm verbleibt damit für den Probenraum einer Kammer lediglich noch ein Freiraum von rd. 50 μm. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass es außerordentlich schwierig ist, in einem derart engen Probenraum biologische Zellen für längere Untersuchungszeiträume z. B. im Bereich von Stunden lebend zu erhalten und mit Nährstoffen und Gasen zu versorgen. Wenn kein Medienaustausch erfolgt, treten an den Zellen bereits innerhalb von 30 bis 60 Minuten morphologische Änderungen auf, die das Untersuchungsergebnis verfälschen können.For example it is at high-resolution, far-field microscopic Investigations of importance that a sample chamber along the optical axis has a well-defined, small overall thickness, to make sure the entire aperture angle of the microscope (Lenses and / or condenser) can be exploited. In The rule is a total thickness of less than 2 mm or high-resolution techniques even less than 350 microns needed. For typical cover glass thicknesses of approx. 150 μm remains for the sample space A chamber only has a free space of approx. 50 μm. In the Practice has shown that it is extremely difficult in such a narrow sample space biological cells for longer examination periods z. B. to get alive in the range of hours and with nutrients and gases. If no media exchange occurs, contact on the cells already within 30 to 60 minutes morphological changes on, which can falsify the examination result.
Bei den herkömmlichen Techniken treten insbesondere die folgenden Probleme auf. Wenn biologische Zellen mit einem Umgebungsmedium einfach zwischen einem Trägerglas und einem Deckglas angeordnet werden, die eine seitlich offene Kammer bilden, wird zwischen den Gläsern ein enger, spaltförmiger Probenraum mit einer guten optischen Qualität gebildet (siehe z. B. A. R. Hibbs in "Confocal Microscopy for Biologist" Edn. 3, BIOCON, Ringwood East, Australia, 1999). Nachteilig sind jedoch die geringe mechanische Stabilität der Kammer, die Gefahr, dass mit dem Deckglas Zellen beschädigt werden, und die nur beschränkte Möglichkeit zum Austausch flüssiger Medien. Der Medienaustausch stellt einen Stressfaktor für die Zellen dar, er ist wegen der mechanischen Instabilität der Kammer kompliziert und mit einem Kontaminationsrisiko verbunden. Ein Gasaustausch kann nur durch Diffusion in die äußeren Randbe reiche des Probenraumes erfolgen. Die Verwendung eines konkaven Trägerglases (sogenannte Harrison-Maximov-Kammer) ist zusätzlich nachteilig, da hochauflösende optische Untersuchungen nur einseitig durchgeführt werden können.at the conventional one Techniques, in particular, have the following problems. If biological Cells with a surrounding medium simply between a carrier glass and a cover glass, which has a laterally open chamber will form between the glasses a narrow, slit-shaped Sample space formed with a good optical quality (see, for example, A. R. Hibbs in "Confocal Microscopy for Biologist "Edn. 3, BIOCON, Ringwood East, Australia, 1999). However, they are disadvantageous the low mechanical stability the chamber, the risk of cells being damaged by the coverslip, and the only limited possibility for the exchange of liquid media. The media exchange is a stress factor for the cells, it is because of the mechanical instability the chamber complicated and associated with a risk of contamination. A gas exchange can only rich by diffusion into the outer Randbe done the sample space. The use of a concave carrier glass (so-called Harrison-Maximov chamber) is additionally disadvantageous because high-resolution optical Investigations can only be carried out on one side.
Von R. G. Harrison ("Anat. Reg.", Bd. 1, 1907, Seite 116) und A. A. Maximov ("Contribs. Embriol. Carnegie Inst. Publ.", Bd. 16, 1925, Seite 47) werden Kammern mit einer Nährstoffversorgung durch eine mechanisch getriebene Strömung beschrieben. Der Durchfluss des Mediums ist nachteilig, da die getriebene Strömung die Zellen mechanisch beeinflusst und ggf. Stoffe abtransportiert, mit der die Zellen ihre Umgebung konditionieren und prägen. Die mikroskopische Abbildung kann durch eine Bewegung der Zellen in der Strömung und durch Schwingungen der Kammer gestört werden. Nachteilig ist auch der komplexe Aufbau der herkömmlichen Durchflusskammern und die beschränkte Versorgung der Zellen mit Stoffen aus der Gasphase.From R.G. Harrison ("Anat. Reg. ", Vol. 1, 1907, Page 116) and A. A. Maximov ("Contribs. Embriol. Carnegie Inst. Publ. ", Bd. 16, 1925, page 47) are chambers with a nutrient supply by a mechanically driven flow described. The flow of the medium is disadvantageous because the driven flow mechanically influence the cells and if necessary remove substances, with which the cells condition and shape their environment. The Microscopic imaging may be due to a movement of the cells in the flow and be disturbed by vibrations of the chamber. Another disadvantage is the complex structure of conventional flow chambers and the limited Supply of cells with substances from the gas phase.
Generell besteht ein Interesse an einer Kammer insbesondere für biologische Proben, die als Träger für die hochauflösende Fernfeld-Mikroskopie verwendbar ist und in der eine Zellkultivierung ohne eine mechanisch getriebene Medienströmung möglich ist sowie ein steriler Gas- und/oder Medienaustausch z. B. zur Erhaltung der Kultivierungsbedingungen oder zur Durchführung einer Wirkstoffbehandlung gewährleistet sind.As a general rule there is an interest in a chamber, in particular biological Samples as carriers for the high-resolution Far-field microscopy is useful and in a cell culture without a mechanically driven media flow is possible as well as a sterile Gas and / or media exchange z. B. to maintain the cultivation conditions or to carry out ensures a drug treatment are.
Die genannten Probleme treten nicht nur bei der Untersuchung biologischer Proben auf, sondern auch bei der Handhabung von anderen flüssigen oder flüssigkeitshaltigen Proben, bei denen eine schonende Aufnahme in einer geschlossenen Kammer in Gegenwart eines gasförmigen Mediums gewünscht ist, wie zum Beispiel bei der Untersuchung von Grenzflächenreaktionen.The These problems occur not only in the investigation of biological Samples on, but also in the handling of other liquid or liquid-containing Samples in which a gentle intake in a closed Chamber in the presence of a gaseous Medium desired such as in the study of interfacial reactions.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kammer zur Aufnahme von Proben bereitzustellen, mit der die Nachteile der herkömmlichen Techniken überwunden werden und die insbesondere einen erweiterten Anwendungsbereich und einen vereinfachten Aufbau besitzt. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, eine Kammer bereitzustellen, in der unter definierten Bedingungen schonend flüssige und ggf. gasförmige Medien zugeführt und/oder abgeführt werden können. Die Kammer soll auch für die Untersuchung kleiner Probenvolumina geeignet sein. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, verbesserte Verfahren zur Aufnahme und Untersuchung von Proben in Probenkammern bereitzustellen.The The object of the invention is to provide an improved chamber for receiving of samples to overcome the disadvantages of the conventional techniques and in particular an extended scope and has a simplified structure. The object of the invention In particular, it is to provide a chamber in which defined Conditions gentle liquid and optionally gaseous Media supplied and / or dissipated can be. The chamber should also for the investigation of small sample volumes be suitable. The task It is also an object of the invention to provide improved methods for receiving and To provide analysis of samples in sample chambers.
Diese Aufgabe wird durch eine Probenkammer und ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 50 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These Task is performed by a sample chamber and a procedure with the characteristics the claims 1 or 50 solved. Advantageous embodiments and applications of the invention will be apparent from the dependent claims.
Vorrichtungsbezogen basiert die Erfindung auf der allgemeinen technischen Lehre, in einer Probenkammer zur Aufnahme einer Probe in einem Probenraum wenigstens einen Kapillarkraftgradienten bereitzustellen. Die Probenkammer weist zwei mit einem gegenseitigen Abstand angeordnete, zumindest in Teilbereichen parallele Kammerwände auf, zwischen denen der Probenraum als spaltenförmiger Freiraum gebildet ist. Die Bildung des Kapillarkraftgradienten bedeutet, dass eine innere Oberfläche des Probenraumes wie zum Beispiel eine Oberfläche einer Kammerwand wenigstens in einem Teilbereich z. B. stofflich oder geometrisch modifiziert ist, so dass entsprechend dem Verlauf des Gradienten auf ein die Oberfläche berührendes flüssiges Medium eine sich verändernde Anziehungskraft ausgeübt wird. Allgemein kann sich der Kapillarkraftgradient durch eine sprung- oder stufenartig zunehmende Kapillarkraft auszeichnen. Bevorzugt ist jedoch ein stetiger und stufenloser Verlauf der Änderung der Kapillarkraft, ggf. mit lokal verschiedenen Gradienten.Based device the invention is based on the general technical teaching, in a sample chamber for receiving a sample in a sample chamber to provide at least one capillary force gradient. The sample chamber has two spaced apart, at least in Partial areas parallel chamber walls on, between which the sample space is formed as a column-shaped free space. The formation of the capillary force gradient means that an inner Surface of the Sample space such as a surface of a chamber wall at least in a subarea z. B. materially or geometrically modified is, so that according to the gradient of the gradient on a surface touching liquid Medium a changing Attraction exercised becomes. In general, the capillary force gradient can be characterized by a sudden or increase stepwise increasing capillary force. Prefers however, is a steady and continuous course of change the capillary force, possibly with locally different gradients.
Der Kapillarkraftgradient ist zwischen mindestens einem Medienanschluss, der in die Probenkammer mündet, und mindestens einem Beobachtungsbereich gebildet, in dem eine Probe einer optischen Untersuchung zugänglich ist. Entsprechend der Ausdehnung des Beobachtungsbereiches wird zwischen den Kammerwänden auf ein flüssiges Medium eine maximale Kapillarkraft ausgeübt. Für ein flüssiges Medium ist die Benetzung im Beobachtungsbereich am höchsten.Of the Capillary force gradient is between at least one media port, which flows into the sample chamber, and at least one observation area formed in which a sample an optical examination accessible is. According to the extent of the observation area is between the chamber walls on a liquid Medium exerted a maximum capillary force. For a liquid medium is the wetting highest in the observation area.
Die Bildung des mindestens einen Kapillarkraftgradienten bedeutet, dass ein Potenzial der Kapillarkraft geschaffen wird. Durch die Ausrichtung des Kapillarkraftgradienten besitzt dieses Kapillarkraftpotenzial außerhalb des Beobachtungsbereiches, insbesondere am seitlichen Rand der Probenkammer ein Maximum und im Beobachtungsbereich ein Minimum. Der geometrische Bereich in der Probenkammer, in dem sich ein flüssiges Medium entlang des Kapillarkraftgradienten anordnet, wird hier auch als Flüssigkeitsleitung oder Flüssigkeitskanal bezeichnet. Vorteilhafterweise wird die Flüssigkeit in der Probenkammer entlang der mindestens einen Flüssigkeitsleitung durch die Kapillarkraft lokalisiert, so dass ermöglicht wird, dass die Flüssigkeitsleitung lediglich durch die Kammerwände begrenzt wird. Ein in die Probenkammer eingeführtes flüssiges Medium bewegt sich entlang der Flüssigkeitsleitung automatisch hin zu dem Beobachtungsbereich.The Formation of the at least one capillary force gradient means that a potential of capillary force is created. By the orientation the capillary force gradient has this capillary force potential outside the observation area, in particular at the lateral edge of the sample chamber Maximum and in the observation area a minimum. The geometric Area in the sample chamber, where a liquid medium along the Kapillarkraftgradienten arranges, is here also as liquid line or fluid channel designated. Advantageously, the liquid in the sample chamber along the at least one liquid line localized by the capillary force so as to allow the liquid line only through the chamber walls is limited. A liquid medium introduced into the sample chamber moves along the liquid line automatically to the observation area.
Die erfindungsgemäße Probenkammer besitzt die folgenden weiteren Vorteile. Erstens wird durch die zum Beobachtungsbereich zunehmende Kapillarkraft ein an dem Medienanschluss bereitgestelltes flüssiges Medium in den Beobachtungsbereich gezogen, ohne dass durch die Probenkammer eine extern getrie bene Strömung aufgebaut werden muss. Die Beschickung der Probenkammer erfolgt selbstorganisierend. Zweitens berührt das flüssige Medium wenigstens im Beobachtungsbereich gleichzeitig beide Kammerwände. Dadurch können für optische Untersuchungen entlang der optischen Achse innerhalb der Kammer Brechzahlunterschiede vermieden oder minimiert werden. Drittens ist es besonders vorteilhaft, dass es für die Untersuchung zum Beispiel mit einem Mikroskop ausreicht, wenn die Probe nur in einem kleinen Kammerbereich vorhanden ist, dort allerdings mit einer hohen Dichte. Bei der Kultivierung biologischer Zellen auf Deckgläsern muss eine Kultur nicht auf der gesamten freien Fläche des Deckglases, sondern nur im Beobachtungsbereich gebildet werden. Dies ermöglicht selbst bei geringen Zahlen verfügbarer Zellen, diese mit einer ausreichend hohen Dichte im Beobachtungsbereich adhärent aufwachsen zu lassen, um eine gegenseitige Konditionierung benachbarter Zellen zu erreichen.The inventive sample chamber has the following additional advantages. First, by the to the observation area increasing capillary force on at the media port provided liquid Medium drawn into the observation area, without passing through the sample chamber externally driven flow must be built. The loading of the sample chamber is self-organizing. Second, touched the liquid medium at least in the observation area both chamber walls simultaneously. Thereby can for optical Investigations along the optical axis within the chamber Refractive index differences can be avoided or minimized. thirdly It is particularly beneficial that it is for the investigation for example with a microscope, if the sample is only in a small Chamber area is present, but there with a high density. In the cultivation of biological cells on coverslips must a culture not on the entire free surface of the coverslip, but only be formed in the observation area. This allows itself available at low numbers Cells, which grow up adherently with a sufficiently high density in the observation area to allow for mutual conditioning of adjacent cells to reach.
Der Kapillarkraftgradient ergibt auch ausgangsseitig Vorteile. Wenn über den Medienanschluss mit einer Unterdruckkraft Flüssigkeit abgesaugt wird, kommt es zu einem Flüssigkeitsabriss, sobald die Kapillarkraft größer als die Unterdruckkraft ist. Damit wird ein unbeabsichtigtes Austrocknen des Probenraumes im Beobachtungsbereich vermieden.Of the Capillary force gradient also gives benefits on the output side. If over the Media connection is sucked with a vacuum force liquid comes it leads to a liquid tear, as soon as the capillary force is greater than the vacuum force is. This will cause unintentional dehydration the sample space in the observation area avoided.
Schließlich werden, da die Flüssigkeit durch die Wechselwirkung mit der inneren Oberfläche des Probenraumes an dieser gehalten wird, Beschränkungen herkömmlicher Probenkammern auf eine horizontale Betriebsposition überwunden. Erfindungsgemäß kann die Kammer mit vertikal oder relativ zur Horizontalen geneigt ausgerichteten Kammerwänden senkrecht zu einer horizontal verlaufenden optischen Achse eines Mikroskops angeordnet und verwendet werden.Finally, there the liquid through the interaction with the inner surface of the sample space at this is held, restrictions conventional Overcome sample chambers to a horizontal operating position. According to the invention, the Chamber with vertically or inclined relative to the horizontal inclined chamber walls perpendicular to a horizontal optical axis of a Microscopes are arranged and used.
Die erfindungsgemäße Probenkammer bildet vorteilhafterweise eine Durchflusskammer, insbesondere für mikroskopische Untersuchungen von Mehrphasen-Systemen, die mindestens zwei von gasförmigen, flüssigen, gesförmigen und festen Phasen enthalten. Anwendungen ergeben sich insbesondere in der Physik bei der Untersuchung von Diffusions-, Verdampfungs-, Kondensations- und Absorptionsprozessen, in der Chemie bei der Untersuchungen von Oberflächen und Grenzflächenprozessen, z. B. an künstlichen Membranen, und in der Biologie bei der Untersuchung von z. B. lebenden (kultivierten) Zellen, Zellgruppen oder Zellbestandteilen.The inventive sample chamber advantageously forms a flow chamber, especially for microscopic Investigations of multiphase systems containing at least two gaseous, liquid, gesförmigen and solid phases. Applications arise in particular in physics in the study of diffusion, evaporation, Condensation and absorption processes, in chemistry during investigations of surfaces and interfacial processes, z. B. to artificial Membranes, and in biology in the study of z. B. living (cultured) cells, cell groups or cell components.
Die Probenkammer bildet eine zweidimensionale Kapillare, die teilweise entlang der mindestens einen Flüssigkeitsleitung mit einem flüssigen Medium gefüllt werden kann, das beidseitig von den Kammerwänden und im Übrigen mindestens einseitig durch ein Gas oder ein weiteres flüssiges Medium begrenzt wird, welche vorzugsweise einen direkten Kontakt mit dem (ersten) flüssigen Medium aufweisen.The Sample chamber forms a two-dimensional capillary, partially along the at least one liquid line with a liquid Medium filled can be on both sides of the chamber walls and otherwise at least is bounded on one side by a gas or another liquid medium, which preferably makes direct contact with the (first) liquid medium exhibit.
Wenigstens eine der Kammerwände der erfindungsgemäßen Probenkammer ist wenigstens entsprechend der Ausdehnung des Beobachtungsbereiches aus einem optisch transparenten Material hergestellt. Vorteilhafterweise kann eine Probe im Beobachtungsbereich von wenigstens einer der Kammerwände her einer optischen Untersuchung insbesondere mit Licht mit Wellenlängen insbesondere von dem UV- über den VIS- bis zu dem IR-Bereich unterzogen werden. Vorzugsweise weisen beide Kammerwände die Transparenz auf, so dass beidseitig Untersuchungen durchführbare sind. Besonders bevorzugt ist die Bildung der Kammerwände wenigstens im Beobachtungsbereich aus Glas oder Kunststoff, da diese Materialien für die meistens biologischen Proben inert und mit optischer Qualität verfügbar sind. Es wird Glas oder Kunststoff mit optischer Qualität verwen det, welche die Ausnutzung des kompletten Aperturwinkels des mindestens einen Objektivs und/oder des Kondensors des Mikroskops und die Minimierung oder Vermeidung von Aberrationen bei der optischen Abbildung sicherstellen. Wenn die transparente Kammerwand eine Skalierung, wie z. B. ein Koordinatensystem trägt, können sich Vorteile für die Auswertung eines Mikroskopbildes ergeben. Befindet sich die Skalierung im Beobachtungsbereich, so können Dimensionen von Proben oder Probenteilen unmittelbar abgeleitet werden. Die Skalierung kann insbesondere linear (zum Beispiel mit einer Folge von parallele Skalenstrichen) oder flächig (zum Beispiel mit einer quadratisch Gitterstruktur) gebildet sein.At least one of the chamber walls the sample chamber according to the invention is at least equal to the extent of the observation area made of an optically transparent material. advantageously, may be a sample in the observation area of at least one of the chamber walls ago an optical examination, in particular with light having wavelengths in particular from the UV over the VIS to the IR area be subjected. Preferably, both chamber walls have the Transparency, so that bilaterally investigations are feasible. Particularly preferred is the formation of the chamber walls at least in the observation area made of glass or plastic, since these materials are mostly biological Samples are inert and available with optical quality. It will be glass or Plastic with optical quality verwen det, which the utilization of the complete aperture angle of at least one lens and / or the condenser of the microscope and minimizing or avoiding aberrations in the optical Make sure picture. If the transparent chamber wall is a scaling, such as B. bears a coordinate system, advantages for the evaluation of a microscope image. If the scaling is in the observation area, so can Dimensions derived directly from samples or sample parts become. The scaling can in particular be linear (for example with a series of parallel scale lines) or areal (for Example with a square grid structure) be formed.
Besonders bevorzugt werden Kammerwände mit einer Dicke kleiner als 200 μm (zum Beispiel 140 μm bis 180 μm) verwendet, da damit eine extrem geringe Gesamtdicke der Probenkammer entlang der optischen Achse einer optischen Untersuchungseinrichtung erreicht werden kann. Die Gesamtdicke der Kammer entlang der optischen Achse kann weniger als 5 mm, insbesondere weniger als 2 mm (Dicke eines herkömmlichen Objektträgers) betragen. Bei der Verwendung von Deckgläsern für die Mikroskopie kann die Gesamtdicke sogar weniger als 400 μm, insbesondere weniger als 300 μm betragen.Especially preferred are chamber walls with a thickness smaller than 200 μm (For example, 140 microns up to 180 μm) used, since with it an extremely small total thickness of the sample chamber along the optical axis of an optical inspection device can be achieved. The total thickness of the chamber along the optical Axis can be less than 5 mm, in particular less than 2 mm (thickness a conventional one Slide) be. When using coverslips for microscopy, the Total thickness even less than 400 microns, especially less than 300 microns.
Der Kapillarkraftgradient wird in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung der Probenkammer und insbesondere in Abhängigkeit von dem verwendeten flüssigen Medium gebildet. Der Fachmann kann das Material der inneren Oberfläche des Probenraumes auf der Grundlage seiner Kenntnis der Benetzungseigenschaften des verwendeten Mediums auswählen.Of the Capillary force gradient will vary depending on the desired Application of the sample chamber and in particular depending from the liquid used Medium formed. The person skilled in the art can use the material of the inner surface of the sample space based on his knowledge of the wetting properties of the used medium.
Wenn gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung der Kapillarkraftgradient durch die chemische Zusammensetzung mindestens einer inneren Oberfläche des Probenraumes, insbeson dere mindestens einer der Kammerwände gebildet ist, können beide Kammerwände innen ebene, parallele Oberflächen besitzen. Die Bereitstellung von zumindest auf der Innenseite ebenen Oberflächen der Kammerwände ergibt Vorteile für die optische Untersuchung einer Probe im Beobachtungsbereich und für die Einstellung eines definierten Kammervolumens. Eine oder beide Kammerwände können entlang der Flüssigkeitsleitung einer Strecke von dem Medienanschluss zum Beobachtungsbereich eine zunehmend flüssigkeitsanziehende oder abnehmend flüssigkeitsabstoßende Oberfläche (oder Oberflächenbeschichtung) aufweisen. Hierzu wird beispielsweise auf der Kammerwand eine flüssigkeitsanziehende, die Adhäsionswirkung des Wandmaterials verstärkende Substanz mit einer zum Beobachtungsbereich hin zunehmenden Flächendichte angeordnet. Entsprechend der zweiten Alternative kann eine flüssigkeitsabstoßende, die Adhäsionswirkung vermindernde Substanz mit abnehmender Dichte angeordnet sein. Die mindestens eine Kammerwand kann zur Bildung des Kapillargradienten ferner sowohl mit flüssigkeitsanziehenden als auch flüssigkeitabstoßenden Substanzen mit gegenläufigen Flächendichtegradienten ausgestattet sein.If according to a first embodiment of the Invention of capillary force gradient by chemical composition at least one inner surface the sample space, in particular at least one of the chamber walls formed is, both can chamber walls inside level, parallel surfaces have. The provision of at least on the inside levels surfaces the chamber walls gives advantages for the optical examination of a sample in the observation area and for the Setting a defined chamber volume. One or both chamber walls may be along the liquid line a distance from the media connection to the observation area a increasingly fluid-attracting or decreasing liquid repellent surface (or Surface coating) exhibit. For this purpose, for example, a liquid-attracting, on the chamber wall, the adhesion effect reinforcing the wall material Substance with a surface density increasing towards the observation area arranged. According to the second alternative, a liquid repellent, the adhesion effect decreasing substance may be arranged with decreasing density. The least a chamber wall can also be used both to form the capillary gradient with liquid attracting as well as liquid repellent substances with opposing ones Flächendichtegradienten be equipped.
Wenn gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung die zu dem Beobachtungsbereich hin zunehmend flüssigkeitsanziehende oder abnehmend flüssigkeitsabstoßende Oberfläche jeweils entsprechend durch eine zunehmend hydrophile oder abnehmend hydrophobe Oberfläche gebildet wird, ergeben sich besondere Vorteile für die Aufnahme wasserbasierter Medien, wie z. B. wässrig gelöster oder suspendierter Proben. Ein weiterer Vorteil dieser Variante besteht darin, dass Substanzen zur hydrophilen oder hydrophoben Ausstattung von Festkörperoberflächen an sich bekannt und bei der Gestaltung der erfindungsgemäßen Probenkammer ohne Weiteres verwendet können.If, according to a preferred variant of the invention, the surface increasingly attracting or decreasing liquid to the observation area is respectively formed correspondingly by an increasingly hydrophilic or decreasing hydrophobic surface, particular advantages arise for the absorption of water-based media, such as e.g. As aqueous dissolved or suspended samples. Another advantage of this variant is that substances for hydrophilic or hydrophobic equipment of solid surfaces known per se and in the design the sample chamber according to the invention can be used without further ado.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird der Kapillarkraftgradient durch einen Abstandsgradienten zwischen im Probenraum gebildet. Entlang wenigstens eines die Flüssigkeitsleitung bildenden Teilbereichs zwischen dem Medienanschluss und dem Beobachtungsbereich vermindert sich der senkrechte Abstand zwischen den inneren Oberflächen des Probenraumes, insbesondere zwischen den Kammerwänden. Wenigstens eine der Kammerwände besitzt eine zu dem Beobachtungsbereich hin zunehmende Dicke, so dass sich entsprechend zu dem Beobachtungsbereich hin die lichte Weite des Probenraums vermindert und die Kapillarwirkung zunimmt. Der Abstandsgradient bewirkt vorteilhafterweise, dass eine am Medienanschluss bereitgestellte Flüssigkeit unter der Wirkung der Kapillarkraft in dem Probenraum gezogen wird. Der Teilbereich des Probenraums, in dem der gegenseitige Abstand der inneren Oberflächen minimal ist und daher maximale Kapillarkräfte auf das flüssige Medium wirken, bildet den Beobachtungsbereich. Vorteilhafterweise können auch bei der Bildung des Kapillarkraftgradienten durch einen Abstandsgradienten die inneren Oberflächen der Kammerwände im Beobachtungsbereich eben und parallel verlaufen, so dass optische Untersuchungen vereinfacht werden.According to one alternative embodiment of the Invention, the Kapillarkraftgradient by a distance gradient formed between in the sample space. Along at least one the fluid line forming part of the area between the media connection and the observation area decreases the vertical distance between the inner surfaces of the Sample space, especially between the chamber walls. At least one of the chamber walls has an increasing thickness towards the observation area, so that corresponding to the observation area, the clear width of the Reduced sample space and increases the capillary action. The distance gradient advantageously causes a provided at the media connection liquid is pulled under the action of capillary force in the sample space. Of the Part of the sample space, in which the mutual distance of the inner surfaces is minimal and therefore maximum capillary forces on the liquid medium act, forms the observation area. Advantageously, too in the formation of the capillary force gradient by a distance gradient the inner surfaces the chamber walls in the observation area plane and parallel, so that optical Investigations are simplified.
Die beiden Ausführungsformen eines stofflichen und geometrischen Kapillarkraftgradienten können gemäß einer weiteren Modifizierung der Erfindung kombiniert werden. Erstens ist es möglich, dass entlang des Abstandsgradienten eine zu dem Beobachtungsbereich hin zunehmend adhäsiv wirkende, z. B. hydrophile und/oder abnehmend adhäsionsmindernd wirkende, z. B. hydrophobe Oberfläche gebildet ist. Vorteilhafterweise wird damit die zunehmende Kapillarwirkung noch verstärkt. Zweitens kann der Kapillarkraftgradient entlang einer ersten Teilstrecke zwischen dem Medienanschluss und dem Beobachtungsbereich durch den Abstandsgradienten und entlang einer weiteren Teilstrecke durch die zunehmend flüssigkeitsanziehende und/oder abnehmend flüssigkeitsabstoßende Oberfläche gebildet werden. Vorzugsweise ist die erste Teilstrecke mit dem Abstandsgradienten an den Medienanschluss angrenzend vorgesehen, während die zweite Teilstrecke an den Beobachtungsbereich angrenzend gebildet ist.The both embodiments of a material and geometric capillary force gradient can according to a further modification of the invention can be combined. First Is it possible, that along the distance gradient one to the observation area increasingly adhesive acting, z. B. hydrophilic and / or decreasing adhesion-reducing acting, z. B. hydrophobic surface is formed. advantageously, Thus, the increasing capillary action is reinforced. Secondly For example, the capillary force gradient may be along a first leg between the media port and the observation area by the distance gradient and along another leg through the increasingly liquid attracting and / or decreasing liquid-repellent surface become. Preferably, the first leg is the distance gradient provided adjacent to the media port while the second leg is formed adjacent to the observation area.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Kapillarkraftpotenzial in der Probenkammer räumlich veränderlich ist, woraus sich Vorteile für eine flexible Anpassung der Probenkammer an eine konkrete Anwendung ergeben. Der Kapillarkraftgradient kann mit einem vorbestimmten Verlauf einstellbar sein, indem beispielsweise der genannte Abstandsgradient und/oder die verschiedenen flüssigkeitsabstoßenden oder flüssigkeitsanziehenden Oberflächen verändert werden. Die Veränderung kann beispielsweise mechanisch durch eine äußere Krafteinwirkung, elektrisch, magnetisch, piezoelektrisch, thermisch und/oder chemisch bewirkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Kapillarkraftpotenzial in der Probenkammer zeitlich veränderlich sein.According to the invention can be provided be that the capillary force potential in the sample chamber spatially variable is what benefits for one flexible adaptation of the sample chamber to a specific application. The Kapillarkraftgradient can be adjusted with a predetermined course by, for example, said distance gradient and / or the different liquid repellent or liquid-attracting surfaces are changed. The change can For example, mechanically by an external force, electrical, magnetically, piezoelectrically, thermally and / or chemically effected become. Alternatively or in addition For example, the capillary force potential in the sample chamber may vary with time.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kapillarkraftgradient nicht nur entlang einer Strecke zwischen dem mindestens einem Medienanschluss und dem Beobachtungsbereich gebildet, sondern auch in der übrigen Umgebung des Beobachtungsbereiches. Bei dieser Gestaltung nimmt die auf ein flüssiges Medium zwischen den Kammerwänden wirkende Kapillarkraft im gesamten Probenraum jeweils zu dem Beobachtungsbereich hin zu. Der Beobachtungsbereich bildet ein zumindest lokales Maximum der Benetzbarkeit. Diese Ausführungsform der Erfindung besitzt den Vorteil, dass sich in der Probenkammer flüssigkeitsfreie Teile des Probenraums bilden, die mit einem Gas oder Dampf gefüllt sind.According to one particularly preferred embodiment In the invention, the capillary force gradient is not just along one Distance between the at least one media connection and the observation area formed, but also in the rest Surroundings of the observation area. In this design takes the on a liquid Medium between the chamber walls acting capillary force in the entire sample space respectively to the observation area towards. The observation area forms an at least local maximum wettability. This embodiment The invention has the advantage that in the sample chamber liquid-free Form parts of the sample space that are filled with a gas or vapor.
Vorteilhafterweise wird die in der Probenkammer vorhandene Flüssigkeit entlang der Flüssigkeitsleitung in Kontakt mit einem Oberflächenbereich mit der erhöhten Kapillarkraft angeordnet. Wenn das Flüssigkeitsvolumen geringer als das Volumen des Probenraumes ist, erfolgt eine Sammlung der Flüssigkeit im Beobachtungsbereich, der sich durch die maximale Kapillarkraft auszeichnet. Die Flüssigkeitsleitung dient der Kontaktierung durch das flüssige Medium, zum Beispiel für dessen Sammlung oder Führung durch die Probenkammer. Für Untersuchungen an biologischen Proben kann die Flüssigkeitsleitung der zeitweilige Fixierung der Proben, z. B. als Zellkulturfläche dienen. In angrenzenden Oberflächenbereichen (im folgenden auch "Freiflächen" genannt) mit der geringeren Kapillarkraft hingegen werden Probenflüssigkeiten oder flüssige Probenbestandteile weniger stark angezogen oder sogar abgestoßen. Über den Freiflächen befindet sich kein oder fast kein flüssiges Medium. Der Probenraum ist über den Freiflächen entsprechend mit einem Gas oder Dampf gefüllt (Gasphase).advantageously, the liquid present in the sample chamber is moved along the liquid line in contact with a surface area with the heightened Capillary force arranged. When the liquid volume is less than is the volume of the sample space, there is a collection of the liquid in the observation area, characterized by the maximum capillary force distinguished. The fluid line serves for contacting through the liquid medium, for example for its Collection or guide through the sample chamber. For Investigations on biological samples can be made of the liquid line the temporary fixation of the samples, z. B. serve as a cell culture surface. In adjacent surface areas (in the following also "open spaces" called) with the lower capillary force, on the other hand, become sample liquids or liquid Sample components less strongly attracted or even repelled. On the areas There is no or almost no liquid medium. The rehearsal room is about the areas appropriately filled with a gas or vapor (gas phase).
In der Kammer können flüssige und gasförmige Medien in einer vorgebbaren Geometrie entsprechend der Verteilung der mindestens einen Flüssigkeitsleitung und der Freiflächen angeordnet sein, so dass z. B. biologische Zellen in einer flüssigen Probe einfach und effektiv unter konstanten Bedingungen mit Gasen, z. B. CO2 oder O2 versorgt werden können. Innerhalb der geschlossenen Probenkammer wird mindestens zwischen der flüssigen Phase und der Gasphase eine Grenzfläche gebildet, durch die Substanzen aus der Gasphase in die flüssige Probe diffundieren können. Die definierte Gestalt der Flüssigkeitsleitung stellt sicher, dass die Diffusion in alle Teile der Probe unter gewünschten Bedingungen entsprechend einem vorgebbaren Protokoll erfolgen kann.In the chamber, liquid and gaseous media can be arranged in a predetermined geometry corresponding to the distribution of the at least one liquid line and the open spaces, so that z. B. biological cells in a liquid sample easily and effectively under constant conditions with gases, eg. B. CO 2 or O 2 can be supplied. Within the closed sample chamber, an interface is formed at least between the liquid phase and the gas phase, through which substances can diffuse from the gas phase into the liquid sample. The defined Ge The condition of the liquid line ensures that the diffusion into all parts of the sample can take place under desired conditions in accordance with a prescribable protocol.
Durch die Einstellung vorbestimmter geometrischer Verhältnisse, insbesondere der Größe der Flüssigkeitsleitung kann das Verhältnis der Grenzfläche relativ zum Volumen der in der Flüssigkeitsleitung befindlichen Probe für eine optimale Versorgung der Probe, insbesondere der biologischen Zellen in der Probe optimiert werden. Die Flüssigkeitsleitung kann insbesondere streifenförmig mit einer derart geringen Breite gebildet sein, dass Stoffe aus der Gasphase von beiden Seiten aus angrenzenden Freiflächen durch Diffusion in die gesamte Probe transportiert werden können.By the setting of predetermined geometric conditions, in particular the size of the liquid line can the relationship the interface relative to the volume of the fluid line Sample for optimal supply of the sample, especially the biological Cells in the sample are optimized. The fluid line can in particular in strips be formed with such a small width that substances from the gas phase from both sides of adjacent open spaces through Diffusion can be transported in the entire sample.
Allgemein kann der Medienaustausch in der erfindungsgemäßen Probenkammer über einen einzelnen Medienanschluss erfolgen. Vorzugsweise sind jedoch mindestens zwei Medienanschlüsse vorgesehen, von denen der erste Medienanschluss zur Medienzuführung und der zweite Medienanschluss zur Medienausgabe verwendet werden kann. Das Kapillarkraftpotenzial ist an jedem Medienanschluss und in dessen unmittelbarer Umgebung geringer als in der Umgebung der Flüssigkeitsleitung (und insbesondere am seitlichen Rand der Probenkammer), jedoch höher als im Beobachtungsbereich. Besonders bevorzugt sind die Medienanschlüsse auf relativ zueinander entgegengesetzten Seiten der Probenkammer angeordnet, wobei vom ersten Medienanschluss ein erster Gradient mit zunehmender Kapillarkraft hin zum Beobachtungsbereich und ein zweiter Gradient mit abnehmender Kapillarkraft hin zum zweiten Medienanschluss gebildet sind. Vorteilhafterweise kann die Probenkammer bei dieser Gestaltung als Durchflusskammer verwendet werden.Generally the media exchange in the sample chamber according to the invention via a individual media connection. Preferably, however, at least two media connections provided, of which the first media connection for media supply and the second media port can be used for media output. The capillary force potential is at every media outlet and in its immediate environment lower than in the vicinity of the liquid line (and especially at the lateral edge of the sample chamber), but higher than in the observation area. Particularly preferred are the media connections on arranged relative to each other opposite sides of the sample chamber, wherein from the first media port, a first gradient with increasing Capillary force towards the observation area and a second gradient with decreasing capillary force formed towards the second media port are. Advantageously, the sample chamber in this design be used as a flow chamber.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in der Probenkammer ein Gasanschluss vorgesehen ist, durch den ein gas- oder dampfförmiges Medium in den Probenraum zu- oder abgeführt werden kann und der ggf. zum Druckausgleich vorgesehen ist. Der Gasanschluss kann einer der genannten Medienanschlüsse oder ein zusätzlicher Anschluss sein. Die Bereitstellung des Gasanschlusses ermöglicht vorteilhafterweise die gezielte Zusammensetzung der Substanzen in dem Mehrphasensystem in der Probenkammer.A another embodiment The invention is characterized in that in the sample chamber a gas connection is provided, through which a gaseous or vaporous medium in the sample room or removed can be and is possibly provided for pressure equalization. Of the Gas connection can be one of the mentioned media connections or an additional one Be connection. The provision of the gas connection advantageously allows the targeted composition of the substances in the multiphase system in the sample chamber.
Wenn zwischen den Kammerwänden der Probenkammer Abstandshalter angeordnet sind, wird vorteilhafterweise die Einstellung des senkrechten Abstandes der Kammerwände vereinfacht. Der Abstand kann insbesondere in Abhängigkeit von den konkreten Bedingungen, wie z. B. der Art der zu untersuchenden flüssigen Probe gewählt werden. Wenn die Abstandshalter durch an sich bekannte Distanzstücke oder -streifen gebildet werden, ergeben sich Vorteile für einen vereinfachten Aufbau der Probenkammer.If between the chamber walls the sample chamber spacers are arranged, is advantageously the adjustment of the vertical distance of the chamber walls simplified. The distance can depend in particular on the concrete Conditions, such as B. the type of liquid sample to be examined chosen become. If the spacers by known spacers or be formed strips, there are advantages for a simplified construction of the sample chamber.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung weisen die Kammerwände verschieden große Flächen auf, wobei sie in der Kammer so angeordnet sind, dass die größere Kammerwand die kleinere Kammerwand an mindestens einem, vorzugsweise zwei, einander gegenüberliegenden Rändern überragt. Dies ermöglicht, dass die Kammerwände in der zusammengesetzten Kammer auf verschiedenen Trägerelementen aufliegen. Vorteilhafterweise können die von herkömmlichen Techniken bekannten Abstandshalter (Spacer) vermieden werden. Vorteilhafterweise werden somit bei der Einstellung des Abstandes zwischen den Kammerwänden, z. B. zwischen den Deckgläsern Beschränkungen überwunden, die bisher durch die Verfügbarkeit und Stabilität von Abstandshaltern bestanden. Des Weiteren wird die verfügbare Oberfläche der Kammerwände optimal ausgenutzt. Die Kammer kann eine außerordentlich geringe Gesamtdicke besitzen und insbesondere dünner als ein Standard-Trägerglas für die Mikroskopie sein. Besonders bevorzugt ist eine Gestaltung, bei der die größere Kammerwand die kleinere Kammerwand vollständig entlang dem gesamten Rand überdeckt. Beispielsweise werden als Kammerwände zwei rechteckige oder runde, zum Beispiel kreisrunde Deckgläser mit verschiedenen Größen verwendet.According to one Another preferred feature of the invention, the chamber walls are different size surfaces on, wherein they are arranged in the chamber so that the larger chamber wall the smaller chamber wall on at least one, preferably two, opposite each other Overhanging edges. This makes possible, that the chamber walls in the assembled chamber on different support elements rest. Advantageously, can those of conventional Techniques known spacer (spacer) can be avoided. advantageously, are thus in the adjustment of the distance between the chamber walls, z. B. between the coverslips Overcome limitations, so far due to the availability and stability passed by spacers. Furthermore, the available surface of the chamber walls optimally utilized. The chamber can have an extremely low overall thickness own and in particular thinner as a standard carrier glass for the Be microscopy. Particularly preferred is a design in which the larger chamber wall the complete chamber wall completely Covered along the entire edge. For example, as chamber walls, two rectangular or round, for example, circular coverslips used with different sizes.
Eine Teilfläche der größeren Kammerwand, die in der zusammengesetzten Kammer die kleinere Kammerwand überragt, wird als Kontaktbereich bezeichnet. Der Kontaktbereich steht in direkter Verbindung mit dem Kapillarkraftgradienten. Vorteilhafterweise kann dadurch eine im Kontaktbereich bereitgestellte Flüssigkeit durch die zunehmende Kapillarkraft zum Beobachtungsbereich gezogen werden. Entsprechend der Ausdehnung des Kontaktbereichs kann der Probenraum der erfindungsgemäßen Probenkammer eine größere lichte Weite besitzen als zwischen den Kammerwänden. Im Kontaktbereich kann somit eine größere Medienmenge als Reservoir vorgehalten werden, aus dem das Medium in den Beobachtungsbereich gezogen wird. Des Weiteren werden Beschränkungen herkömmlicher Kammern überwunden, deren lichte Weite größer als der Durchmesser einer Injektionskanüle sein muss. Auch bei einer Spaltbreite des Probenraumes der erfindungsgemäßen Probenkammer von weniger als 100 μm können Injektionskanülen oder Leitungen zur Flüssigkeitszufuhr einen größeren Durchmesser aufweisen.A subarea the larger chamber wall, the in the composite chamber, the smaller chamber wall protrudes, is called a contact area. The contact area is in direct connection with the capillary force gradient. advantageously, can thereby a provided in the contact area liquid pulled by the increasing capillary force to the observation area become. According to the extent of the contact area of the Sample chamber of the sample chamber according to the invention a bigger light Possess width as between the chamber walls. In the contact area can thus a larger amount of media be kept as a reservoir from which the medium in the observation area is pulled. Furthermore, limitations become more conventional Chambers overcome, whose clear width is greater than the diameter of an injection cannula must be. Even with a gap width the sample space of the sample chamber according to the invention of less as 100 μm can injection needles or Liquids for hydration a larger diameter exhibit.
Wenn der mindestens eine Medienanschluss in direkter Verbindung mit dem Kontaktbereich steht und z. B. an den Kontaktbereich angrenzend oder in der dem Kontaktbereich gegenüberliegenden Oberfläche angeordnet ist, können sich Vorteile aus der Übertragung zugeführten flüssigem Mediums unmittelbar vom Medienanschluss über den Kraftgradienten zum Beobachtungsbereich ergeben.If the at least one media connection is in direct connection with the contact area and z. B. adjacent to the contact area or in the contact area opposite upper surface is arranged, advantages may result from the transfer of supplied liquid medium directly from the media connection on the force gradient to the observation area.
Generell ist zwischen den Kammerwänden der Probenraum als schichtförmiger Kapillarraum gegeben, der im unbeschickten Zustand der Probenkammer leer ist. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann jedoch im Probenraum mindestens eine Innenwand vorgesehen sein, die sich im Wesentlichen senkrecht zu den Kammerwänden zwischen diesen erstreckt. Die Innenwand bildet eine vorbestimmte Begrenzung entlang der Flüssigkeitsleitung, in der bei dieser Ausführungsform ein flüssiges Medium nicht nur durch die Kapillarkraft, sondern auch durch die Innenwand lokalisiert wird. Vorzugsweise sind zwei Innenwände vorgesehen, die sich auf den beiden Seiten der Flüssigkeitsleitung erstrecken. Die Innenwände können vorteilhafterweise neben der Kompartimentierungsfunktion zusätzlich Abstandshalter bilden, mit denen der senkrechte Abstand zwischen den Kammerwänden eingestellt wird. Beispielsweise für Grenzflächenuntersuchungen kann es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung von Vorteil sein, wenn die Innenwände porös oder teildurchlässig sind. Dies bedeutet, dass von der Flüssigkeitsleitung her das flüssige Medium nicht durch die Innenwände hindurchtreten kann, diese jedoch für Stoffe durchlässig sind, die im flüssigen Medium gelöst oder in der Gasphase der übrigen Probenkammer enthalten sind.As a general rule is between the chamber walls of the Sample space as a layered Capillary space given in the unladen state of the sample chamber is empty. According to one modified embodiment However, the invention may have at least one inner wall in the sample space be provided, which is substantially perpendicular to the chamber walls between this extends. The inner wall forms a predetermined limit along the fluid line, in the case of this embodiment a liquid Medium not only by the capillary force, but also by the Interior wall is located. Preferably, two inner walls are provided, which extend on the two sides of the liquid line. The interior walls can Advantageously, in addition to the Kompartimentierungsfunktion spacers form, with which the vertical distance between the chamber walls adjusted becomes. For example Interface tests can it according to a another embodiment The invention may be advantageous if the inner walls are porous or semi-permeable. This means that from the liquid line fro the liquid Medium not through the inner walls can pass through, but these are permeable to substances that in the liquid Medium solved or in the gas phase of the rest Sample chamber are included.
Besondere Vorteile für die Wirksamkeit der Flüssigkeitsführung in der Probenkammer können sich ergeben, wenn die Innenwand auf ihrer zur Flüssigkeitsleitung weisenden Seite eine flüssigkeitsanziehende oder flüssigkeitsabstoßende Oberfläche aufweist. Des Weiteren kann die Oberfläche der Innenwand einen Kapillarkraftgradienten analog zum oben beschriebenen Kapillarkraftgradienten aufweisen, so dass die Wirkung des Kapillarkraftpotenzials der Flüssigkeitsleitung verstärkt wird.Special Benefits for the effectiveness of fluid management in the sample chamber can become result, if the inner wall on its pointing to the liquid line Page a liquid-attracting or liquid repellent surface. Furthermore, the surface can be the inner wall a Kapillarkraftgradienten analogous to the above Have capillary force gradient, so that the effect of Kapillarkraftpotenzials the liquid line reinforced becomes.
Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Probenkammer besteht in der hohen Variabilität der geometrischen Eigenschaften des Kapillarkraftpotenzials. Vorteilhafterweise kann die Flüssigkeitsleitung durch die Probenkammer eine sich entlang ihrer Längsausdehnung verändernde Breite und/oder Form auf weisen. Die Flüssigkeitsleitung kann beispielsweise gerade oder gekrümmt, insbesondere kreisbogenförmig oder S-förmig oder mäanderförmig gekrümmt sein.One important advantage of the sample chamber according to the invention consists in the high variability the geometric properties of the capillary force potential. advantageously, can the fluid line through the sample chamber is changing along its longitudinal extent Width and / or shape on wise. The liquid line can, for example straight or curved, in particular circular arc or S-shaped or meandering curved.
Des Weiteren kann der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Probenkammer erweitert werden, wenn im Probenraum, insbesondere im Beobachtungsbereich ein Gelbereich vorgesehen ist, welcher der Aufnahme einer gelförmigen Substanz dient. Für zahlreiche Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn im Gelbereich ein dreidimensionales Gel auf der Basis von Wasser, wie z. B. ein Agar- oder Kollagen-Gel angeordnet ist. Für die Untersuchung der Wechselwirkung einer Probe im flüssigen Medium, wie z. B. von biologischen Zellen mit dem Gel ist es von Vorteil, wenn das Kapillarkraftpotenzial im Gelbereich mindestens ein Minimum aufweist oder wenn wenigstens ein Teil der Flüssigkeitsleitung den Gelbereich kreuzt.Of Furthermore, the field of application of the sample chamber according to the invention be extended when in the sample room, especially in the observation area a gel area is provided, which serves to receive a gel-like substance. For many Applications, it is advantageous if in the gel area a three-dimensional Gel based on water, such as. As an agar or collagen gel is arranged. For the investigation of the interaction of a sample in a liquid medium, such as z. B. of biological cells with the gel, it is advantageous if the capillary force potential in the gel area is at least a minimum or if at least a part of the liquid line is the gel area crosses.
Gemäß weiteren Varianten der Erfindung kann der Gelbereich von der übrigen Flüssigkeitsleitung durch eine Innenwand getrennt sein, wie sie oben beschrieben wurde. Die Innenwand besteht insbesondere für chemische oder biochemische Anwendungen aus einem porösen oder teildurchlässigen Wandmaterial oder einer teildurchlässigen Membran. Des Weiteren kann die Probenkammer mit einem Gelanschluss ausgestattet sein, durch den das Gelmaterial in den Gelbereich eingefüllt wird.According to others Variants of the invention may be the gel area of the remaining fluid line separated by an inner wall, as described above. The inner wall consists in particular of chemical or biochemical Applications of a porous or partially permeable wall material or a partially permeable one Membrane. Furthermore, the sample chamber with a gel connection be equipped, through which the gel material is filled in the gel area.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Kammer mit einer Abdeckeinrichtung ausgestattet, mit der der Probenraum zwischen den Kammerwänden seitlich verschlossen ist. Mit der Abdeckeinrichtung wird der spaltförmige Probenraum allseitig in den Richtungen geschlossen, die parallel zu den Ebenen der Kammerwände verlaufen. Vorteile der lateralen Abdeckeinrichtung bestehen in der Bereitstellung eines geschlossenen Kompartiments, in das neben den flüssigkeitsge füllten Bereich gas- oder dampfförmige Zusatzstoffe einführbar sind.According to one advantageous variant of the invention, the chamber is equipped with a covering device, with the sample space between the chamber walls laterally closed is. With the cover, the gap-shaped sample space is on all sides closed in the directions parallel to the planes of the chamber walls. Advantages of the lateral covering device are the provision a closed compartment, in which, in addition to the liquid filled area gaseous or vaporous Additives can be introduced are.
Die Abdeckeinrichtung ist vorzugsweise als ein Stufenprofil gebildet, auf dem die Kammerwände in verschiedenen Höhen mit wenigstens zwei einander gegenüberliegenden Rändern, vorzugsweise jedoch entlang den vollständigen Rändern aufliegen und fixierbar sind. Die treppenförmig angeordneten Stufen des Stufenprofils bilden Trägerelemente für die Anordnung der Kammerwände mit dem gewünschten Abstand. Die Stufenhöhen können im Unterschied zu herkömmlichen Abstandshaltern mit hoher Präzision und Stabilität gebildet werden, selbst wenn geringste Abstände der Kammerwände im Sub-mm-Bereich eingestellt werden sollen. Wenn das Stufenprofil mit einer Vielzahl von Stufen ggf. mit verschiedenen Stufenhöhen ausgestattet ist, können sich Vorteile für die Einstellung von Probenräumen mit verschiedenen lichten Weiten ergeben.The Covering device is preferably formed as a step profile, on the the chamber walls in different heights with at least two opposite edges, preferably however, along the whole edges rest and are fixable. The staircase-shaped steps of the Step profiles form carrier elements for the Arrangement of the chamber walls with the desired Distance. The step heights can unlike traditional ones Spacers with high precision and stability are formed, even if minimum distances of the chamber walls in the sub-mm range should be set. If the step profile with a variety of steps, if necessary with different step heights, can become Benefits for the setting of sample rooms with different clear widths result.
Besondere Vorteile für eine präzise und einfache Ausrichtung der Kammerwände ergeben sich, wenn die erfindungsgemäße Kammer mit einem Kammerkörper ausgestattet ist, an dem die Kammerwände relativ zueinander parallel mit dem gewünschten gegenseitigen Abstand positionierbar sind. Vorteilhafterweise bildet der Kammerkörper eine stabile und genaue Halterung für die Kammerwände. Wenn der Kammerkörper einstückig gebildet ist, wird der Aufbau der erfindungsgemäßen Probenkammer vorteilhafterweise vereinfacht. Des Weiteren können die Kompaktheit (flache Bauform) und Stabilität der Kammer verbessert werden. Wenn der Kammerkörper aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt ist, ergeben sich besondere Vorteile bei der Zu- oder Abführung flüssiger Medien in die Probenkammer. Es kann insbesondere beobachtet werden, ob ein flüssiges Medium blasenfrei ist.Particular advantages for a precise and simple alignment of the chamber walls arise when the chamber according to the invention is equipped with a chamber body on which the chamber walls are positioned relative to each other in parallel with the desired mutual distance. Advantageously, the chamber body forms a stable and accurate support for the chamber walls. If the chamber body is integrally formed, the structure of the sample chamber according to the invention is advantageously simplified. Furthermore, the compactness (flat design) and stability of the chamber can be improved. If the chamber body is made of a translucent material, there are particular advantages in the supply or removal of liquid media in the sample chamber. In particular, it can be observed whether a liquid medium is bubble-free.
Vorteilhafterweise bestehen bei der Erfindung keine Beschränkungen in Bezug auf die Gestalt des Kammerkörpers, der z. B. einen flachen Zylinder (mit einer kreisförmigen oder elliptischen Grundfläche) oder einen flachen Quader (mit einer rechteckigen Grundfläche) bilden kann. Die Außenmaße des Kammerkörpers (senkrecht zur optischen Achse eines Mikroskops zur Beobachtung des Beobachtungsbereiches), die im Wesentlichen den Außenmaßen der Grundfläche des Kammerkörpers entsprechen, werden vorzugsweise gleich oder nahezu gleich zur Größe standardmäßig verwendeter Deckgläser für die Mikroskopie gewählt. Typische Maße betragen z. B. bei einer kreisförmigen Grundfläche 12 mm oder 25 mm oder bei einer rechteckigen Grundfläche 22 mm·22 mm, 24 mm·24 mm oder 24 mm·50 mm. Besonders bevorzugt ist die Dimensionierung gleich oder nahezu gleich der Größe eines Standard-Trägerglases für die Mikroskopie (76 mm·26 mm·1.5 mm).advantageously, There are no limitations with respect to the shape of the invention in the invention Chamber body, the z. B. a flat cylinder (with a circular or elliptical base) or form a flat cuboid (with a rectangular base) can. The external dimensions of the chamber body (vertical to the optical axis of a microscope for observation of the observation area), which is essentially the outer dimensions of the Floor space of the chamber body are preferably equal to or nearly equal to the size used by default coverslips for the Microscopy chosen. Typical dimensions are z. B. in a circular Floor space 12 mm or 25 mm or, in the case of a rectangular base, 22 mm x 22 mm, 24 mm · 24 mm or 24 mm x 50 mm. Particularly preferably, the dimensioning is the same or almost the same the size of one Standard carrier glass for the Microscopy (76 mm x 26 mm x 1.5 mm).
Die erfindungsgemäße Kammer kann vorteilhafterweise aus wenigen Teilen leicht als ein einfach handhabbarer Aufbau zusammengesetzt werden, der mit herkömmlichen Untersuchungstechniken kompatibel ist und beispielsweise in Standard-Mikroskopietische passt. Die Kammer kann als geschlossene Kammer, als Durchflusskammer oder als offene Kammer verwendet werden.The Inventive chamber can advantageously be made from a few parts easily as an easy to handle Composition compatible with conventional examination techniques is and, for example, fits in standard microscope tables. The Chamber can be used as a closed chamber, as a flow chamber or as open chamber can be used.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Kammerkörper eine durchgehende Öffnung, an deren innerem Rand die Kammerwände fixierbar sind. Bei dieser Gestaltung bildet der Kammerkörper einen Rahmen mit der Funktion der genannten Abdeckeinrichtung, wobei das Stufenprofil sich am inneren Rand der zum Beispiel rechteckigen oder runden Öffnung des Kammerkörpers befindet. Das Stufenprofil bildet eine erste Auflage für die kleinere Kammerwand mit einer umlaufenden Stufe entsprechend der Dicke der Kammerwand und der gewünschten lichten Höhe des Probenraums, wobei oberhalb der umlau fenden Stufe mindestens eine weitere Auflage für die zweite Kammerwand gebildet ist. Vorteilhafterweise können die Kammerwände durch Einlegen in das Stufenprofil im Kammerkörper ausgerichtet und auf dem Kammerkörper am Stufenprofil aufgeklebt werden. Ein weiteres Zusammenpressen der Deckgläser wie bei herkömmlichen Techniken kann vermieden werden. Alternativ kann das Stufenprofil in einem Kammerkörper ohne die durchgehende Öffnung gebildet sein.According to one preferred embodiment of Invention has the chamber body a continuous opening, at the inner edge of the chamber walls are fixed. At this Design forms the chamber body a frame with the function of said cover device, wherein the step profile is at the inner edge of, for example, rectangular or round opening of the chamber body located. The step profile forms a first edition for the smaller one Chamber wall with a circumferential step according to the thickness of Chamber wall and the desired clear height the sample space, wherein above the umlau fenden stage at least one additional edition for the second chamber wall is formed. Advantageously, the chamber walls aligned by placing in the step profile in the chamber body and on the chamber body glued to the step profile. Another squeezing the coverslips as with conventional techniques can be avoided. Alternatively, the step profile in a chamber body without the through opening be formed.
Gemäß einer weiteren Modifikation der Erfindung kann wenigstens auf einer Seite der inneren Öffnung des Kammerkörpers eine konische Aufweitung hin zur Oberfläche des Kammerkörpers vorgesehen sein. Mit dieser Aufweitung wird vorteilhafterweise Raum für die Annäherung eines optischen Messgerätes, z. B. eines Objektivs eines Mikroskops und dessen Bewegung relativ zur Probenfläche in der Kammer geschaffen.According to one Further modification of the invention can at least on one side the inner opening of the chamber body a conical widening provided to the surface of the chamber body be. With this expansion, there is advantageously room for the approximation of a optical measuring device, z. B. a lens of a microscope and its movement relative to the sample surface created in the chamber.
Vorteilhafterweise kann in den Kammerkörper mindestens eine Medienleitung integriert sein, durch die eine Verbindung zwischen dem Probenraum und der äußeren Umgebung, z. B. einem äußeren Medienreservoir gebildet wird. Die mindestens eine Medienleitung führt von einer Öffnung in der Oberfläche des Kammerkörpers, die einen äußeren Anschluss bildet, nach innen zum Probenraum. Die mindestens eine Medienleitung ermöglicht vorteilhafterweise eine erhöhte Betriebssicherheit und einen erweiterten Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Kammer. Über die Medienleitung können insbesondere Zellen zur Kultivierung in die Kammer eingeführt oder flüssige oder gasförmige Medien in den Probenraum geleitet oder aus diesem abgeleitet werden. Die Kammer kann insbesondere mit mindestens zwei Medienleitungen als Durchflusskammer verwendet werden.advantageously, can in the chamber body at least one media line be integrated, through which a connection between the sample room and the outside environment, z. B. an outer media reservoir is formed. The at least one media line leads from an opening in the surface of the chamber body, the one outer connection makes, inside, to the rehearsal room. The at least one media line allows advantageously an increased Operational safety and an extended scope of the chamber according to the invention. About the Media line can in particular cells introduced into the chamber for cultivation or liquid or gaseous Media are directed into or derived from the sample space. The chamber can in particular with at least two media lines be used as a flow chamber.
Für eine Medienzufuhr in den Probenraum ist erfindungsgemäß mindestens eine Flüssigkeits-Medienleitung, die zur Zuführung von flüssigen Medien ausgelegt ist und mindestens eine Gas-Medienleitung für den Austausch von Stoffen in der Gasphase vorgesehen. Die Flüssigkeits-Medienleitung öffnet sich zwischen den Kammerwänden vorzugsweise in einer inneren, in der Betriebsposition der Kammer zum Beispiel horizontal ausgerichteten Wand des Kammerkörpers hin zu dem Probenraum. Es ist vorzugsweise eine trichterförmige Vertiefung in der Wand des Kammerkörpers vorgesehen, von der flüssiges Medium auf die Probenfläche zwischen den Kammerwänden fließen kann.For a media feed into the sample space according to the invention at least one liquid media line, the for the supply of liquid Media is designed and at least one gas media line for the exchange of substances provided in the gas phase. The liquid media line opens between the chamber walls preferably in an inner, in the operating position of the chamber for Example horizontally oriented wall of the chamber body out to the rehearsal room. It is preferably a funnel-shaped depression in the wall of the chamber body provided, from the liquid Medium on the sample surface between the chamber walls flow can.
Erfindungsgemäß kann eine der Medienleitungen in einer anderen Medienleitung verlaufen, wobei insbesondere ein koaxialer Aufbau bevorzugt ist. Bei dieser Gestaltung können sich Vorteile für die Kompaktheit der erfindungsgemäßen Probenkammer ergeben.According to the invention, a the media lines run in another media line, wherein in particular a coaxial construction is preferred. In this design can benefits for give the compactness of the sample chamber according to the invention.
Allgemein kann die erfindungsgemäße Kammer während der Untersuchung ständig über die Medienleitung mit äußeren Reservoiren für flüssige oder gasförmige Medien in Verbindung stehen. Vorteile für die Einstellung der Bedingungen im Probenraum oder für die Realisierung bestimmter Behandlungsprotokolle können sich ergeben, wenn die Verbindung zeitweilig getrennt wird. Hierzu ist die mindestens eine Medienleitung oder der Kammerkörper mit einer Sperreinrichtung ausgestattet, mit der die Medienleitung geöffnet oder verschlossen werden kann.In general, the chamber according to the invention can be permanently connected via the media line with external reservoirs for liquid or gaseous media during the investigation. Advantages for setting the conditions in the sample room or for the realization of certain treatment protocols may result if the compound is temporarily disconnected. For this purpose, the at least one media line or the chamber body is equipped with a locking device with which the media line can be opened or closed.
Als Sperreinrichtung können generell an sich bekannte Ventile oder Absperrhähne vorgesehen sein. Für einen kompakten Aufbau der Kammer und einen einfachen Anschluss der Medienleitung an äußere Reservoire wird jedoch bevorzugt, wenn die Sperreinrichtung durch ein elastisches Material gebildet wird, durch das die Medienleitung in einem Teilbereich unterbrochen ist. Das elastische Material erlaubt wie mit einem Septum einerseits einen sicheren und dauerhaften Verschluss des Proben raumes nach außen und andererseits eine Durchdringung mit einer Injektionsvorrichtung, wie z. B. einer Injektionskanüle. Wenn die Injektionsvorrichtung aus der Sperreinrichtung wieder entfernt wird, ist wegen der Elastizität des verwendeten Materials, z. B. von elastischem Silikon der Verschluss des Probenraums erneut gegeben. Alternativ kann die Medienleitung in einem Teilbereich aus dem elastischen Material bestehen. In diesem Fall werden ein Verschließen oder eine Freigabe der Sperreinrichtung durch eine Deformation des elastischen Materials z. B. mit einem zur Oberfläche des Kammerkörpers führenden Stempel realisiert.When Locking device can generally known per se valves or shut-off valves may be provided. For one compact design of the chamber and easy connection of the media line to external reservoirs However, it is preferred if the locking device by an elastic Material is formed, through which the media line in a subarea is interrupted. The elastic material allows as with a Septum on the one hand a safe and permanent closure of the Samples room to the outside and on the other hand a penetration with an injection device, such as B. an injection cannula. When the injection device is removed from the locking device again is because of the elasticity the material used, for. B. of elastic silicone, the closure the sample space given again. Alternatively, the media line consist in a partial area of the elastic material. In this Fall will be a closure or a release of the locking device by a deformation of the elastic material z. B. with a leading to the surface of the chamber body Stamp realized.
Die Injektionsvorrichtung der erfindungsgemäßen Kammer enthält vorzugsweise mindestens eine Injektionskanüle, die in die Medienleitung im Kammerkörper durch die Sperreinrichtung einschiebbar ist. Wenn die Injektionskanüle an einem freien Ende eine geschärfte Spitze und mit Abstand von dieser eine seitliche Austrittsöffnung aufweist, können vorteilhafterweise Verletzungen des elastischen Materials der Sperreinrichtung vermieden werden.The Injection device of the chamber according to the invention preferably contains at least one injection cannula, in the media line in the chamber body through the locking device is insertable. When the injection cannula at a free end a sharpened Tip and at a distance from this has a lateral outlet opening, can Advantageously, injuries to the elastic material of the locking device be avoided.
Die Injektionskanüle, die an einem Ende zur Verbindung mit einer Flüssigkeitsfördereinrichtung, wie z. B. einem Spritzenkolben eingerichtet ist und mit Abstand vom entgegengesetzten, freien Ende eine radial seitlich mündende Austrittsöffnung besitzt, stellt einen unabhängigen Gegenstand der Erfindung dar. Mit dieser Injektionskanüle können vorteilhafterweise elastomere Verschlüsse, wie z. B. ein Septum oder die Sperreinrichtung der erfindungsgemäßen Probenkammer wiederholt verletzungsfrei durchstochen werden. Die Injektionskanüle kann z. B. aus einem inerten Metall, z. B. Stahl oder einem Kunststoff bestehen. Vorzugsweise weist das freie Ende der Injektionskanüle eine geschärfte Schneide oder Spitze auf, um die Verletzung z. B. eines Septums noch zu vermin dern. Zur weiteren Verminderung einer Verletzung beim Durchbohren eines Septums kann die seitliche Austrittsöffnung einen in der Wand der Kanüle abgesenkten, vorzugsweise abgerundeten Rand besitzen.The Hypodermic needle, which at one end for connection to a liquid conveyor, such. B. a syringe plunger is set up and spaced from the opposite, free end has a radially laterally opening outlet opening, provides an independent one Subject of the invention. With this injection cannula can advantageously elastomeric closures, such as B. a septum or the barrier device of the sample chamber according to the invention repeatedly punctured without injury. The injection cannula can z. B. from an inert metal, for. As steel or a plastic. Preferably, the free end of the injection cannula has a sharpened Cut or point on the injury z. B. a septum to be reduced. To further reduce an injury during By piercing a septum, the lateral exit opening can make a in the wall of the cannula have lowered, preferably rounded edge.
Die erfindungsgemäße Injektionsvorrichtung weist gemäß einer bevorzugten Variante mehrere Injektionskanülen auf, die mit gleichen Längen an einem gemeinsamen Basisteil angeordnet und gemeinsam oder separat mit mindestens einem Flüssigkeitsreservoir verbunden werden können. Die Kombination an einem gemeinsamen Basisteil besitzt den Vorteil, dass alle Injektionskanülen gleichzeitig an die Probenkammer angeschlossen oder von dieser getrennt werden können.The has injection device according to the invention according to a preferred variant of several injection cannulas on, with the same lengths a common base part and arranged together or separately with at least one liquid reservoir can be connected. The combination on a common base part has the advantage that all injection needles simultaneously connected to the sample chamber or separated from it can be.
Weitere vorteilhafte Varianten der Injektionsvorrichtung zeichnen sich dadurch aus, dass die Injektionskanülen relativ zu einer ebenen Oberfläche des Basisteils einen vorbestimmten Winkel bilden. Dieser Winkel ist insbesondere in Abhängigkeit von der Geometrie der Probenkammer, mit der die Injektionsvorrichtung kombiniert wird, und den übrigen geometrischen Bedingungen der konkreten Anwendung wählbar und beträgt vorzugsweise 90° oder ggf. einen anderen Winkel als 90°. Des Weiteren ist die Gestalt des Basisteils mit den Injektionskanülen vorzugsweise an die äußere Form des Kammerkörpers der erfindungsgemäßen Probenkammer angepasst.Further advantageous variants of the injection device are characterized from that the injection needles relative to a flat surface of the Base part form a predetermined angle. This angle is especially depending from the geometry of the sample chamber, with which the injection device combined, and the rest geometric conditions of the concrete application selectable and is preferably 90 ° or if necessary, an angle other than 90 °. Furthermore, the shape of the base part with the injection cannulas is preferably to the outer shape of the chamber body of inventive sample chamber customized.
Wenn die Probenkammer gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einer Elektrodeneinrichtung ausgestattet ist, können sich vorteilhafterweise weitere Anwendungen der Probenkammer ergeben. Die Elektrodeneinrichtung kann zum Beispiel für Messungen, z. B. Impedanzmessungen an einer Probe, oder für elektrische Behandlungen, z. B. Elektrofusions- oder Elektroporationsbehandlungen der Probe vorgesehen sein. Bei einer ersten Variante weist die Elektrodeneinrichtung Elekt roden auf, die auf mindestens einer der Kammerwände fest angebracht sind. Vorteilhafterweise kann in diesem Fall die geometrische Ausrichtung der Elektroden relativ zur Probe, insbesondere relativ zum Beobachtungsbereich fest vorgegeben werden. Die Elektroden können zum Beispiel mit einem bestimmten Muster auf der Kammerwand angeordnet sein. Bei einer zweiten Variante ragen Elektroden der Elektrodeneinrichtung durch mindestens eine der Kammerwände in die Probenkammer, insbesondere in den Beobachtungsbereich. In diesem Fall ergeben sich besondere Vorteile für die flexible Einstellung der Elektroden relativ zur Probe, zum Beispiel relativ zu suspendierten biologischen Zellen in der Probenkammer.If the sample chamber according to a another embodiment the invention is equipped with an electrode device, can advantageously result in further applications of the sample chamber. The electrode device can be used, for example, for measurements, eg. B. impedance measurements on a sample, or for electrical treatments, eg. B. Electrofusion or electroporation treatments be provided the sample. In a first variant, the electrode device Elekt roden, on at least one of the chamber walls firmly are attached. Advantageously, in this case, the geometric Alignment of the electrodes relative to the sample, in particular relative to Observation area are fixed. The electrodes can be used for Example may be arranged with a specific pattern on the chamber wall. In a second variant, electrodes of the electrode device protrude through at least one of the chamber walls in the sample chamber, in particular in the observation area. In this case, there are special advantages for the flexible adjustment of the electrodes relative to the sample, for example relative to suspended biological cells in the sample chamber.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Probenkammer mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet sein. Vorteilhafterweise kann mit der Temperiereinrichtung in der Probenkammer die Temperatur, z. B. für Humanproben physiologisch angepasst 37°C, eingestellt werden. Die Temperiereinrichtung kann zum Heizen und/oder Kühlen der Probenkammer ausgelegt sein. Vorzugsweise ist die Temperiereinrichtung an mindestens einer der Kammerwände angeordnet. Es kann beispielsweise auf mindestens einer der Kammerwände zur Widerstandsheizung eine ITO-(Indium-Zinn-Oxid-)-Beschichtung vorgesehen sein. Zur Kühlung kann z. B. ein Peltierelement vorgesehen sein. Optional kann die Temperiereinrichtung auch zur Temperaturmessung, z. B. mit einem Thermoelement ausgelegt sein. In diesem Fall erweitert sich vorteilhafterweise die Funktionalität der Temperiereinrichtung (Messen/Heizen/Kühlen). Die Temperatur in der Probenkammer kann mit der Temperiereinrichtung insbesondere regelbar sein.According to a further embodiment of the invention, the sample chamber can be equipped with a tempering device. Advantageously, with the tempering in the sample chamber, the temperature, for. B. for human samples physiologically adjusted 37 ° C, can be adjusted. The tempering device can be used for heating and / or cooling be designed the sample chamber. The tempering device is preferably arranged on at least one of the chamber walls. For example, an ITO (indium tin oxide) coating may be provided on at least one of the chamber walls for resistance heating. For cooling z. B. be provided a Peltier element. Optionally, the tempering for temperature measurement, z. B. be designed with a thermocouple. In this case, advantageously extends the functionality of the temperature control (measuring / heating / cooling). The temperature in the sample chamber can be regulated in particular with the tempering device.
Ein Verfahren zur Aufnahme einer flüssigen Probe in die erfindungsgemäße Kammer stellt einen weiteren unabhängigen Gegenstand der Erfindung dar. Erfindungsgemäß erfolgt die Bewe gung eines flüssigen Mediums, wie z. B. einer flüssigen Probe, eines Mediums mit der Probe oder eines Mediums zur Versorgung einer in der Kammer bereits angeordneten Probe zum Beobachtungsbereich allgemein in zwei Schritten. Zunächst wird das Medium an dem Medienanschluss zur Zuführung in den Probenraum bereitgestellt. Dies erfolgt bspw. mit einer Flüssigkeitsfördereinrichtung, wie z. B. einer Pumpe, Spritze, Pipette oder der o. g. Injektionseinrichtung. Anschließend erfolgt die Bewegung des Mediums zu dem Beobachtungsbereich unter der Wirkung der Kapillarkräfte entlang des Kapillarkraftgradienten. Diese Bewegung erfolgt vorzugsweise ausschließlich durch die Kapillarkraft ohne die Ausübung von Strömungskräften mittels einer extern getriebenen Strömung. Alternativ kann die Probenkammer auch als Durchflusskammer verwendet werden. Hierzu wird die Kapillarkraft mit Strömungskräften kombiniert.One Method for receiving a liquid sample in the chamber according to the invention represents another independent The present invention provides the movement of a liquid medium. such as B. a liquid Sample, a medium containing the sample or a medium for supply a sample already arranged in the chamber to the observation area generally in two steps. First the medium is provided at the media port for delivery to the sample space. This takes place, for example, with a liquid conveying device, such as As a pump, syringe, pipette or o. G. Injection device. Subsequently the movement of the medium to the observation area takes place below the effect of capillary forces along the capillary force gradient. This movement is preferably done exclusively by the capillary force without exercising of flow forces by means of an externally driven flow. Alternatively, the sample chamber may also be used as a flow chamber become. For this purpose, the capillary force is combined with flow forces.
Mit dem Begriff Probe wird hier jede fließfähige Zusammensetzung bezeichnet, die eine Flüssigkeit enthält oder aus einer Flüssigkeit besteht. Die Flüssigkeit kann die in der Kammer zu untersuchende Substanz oder lediglich ein die zu untersuchende Substanz umgebendes Medium sein. Die Probe kann beispielsweise eine Lösung oder Suspension sein. Die zu untersuchende Substanz kann mit der Flüssigkeit in die Kammer transportiert oder auf einem anderen Weg, z. B. vor einem Zusammensetzen der Kammer auf mindestens einer der Kammerwände deponiert werden. Besonders bevorzugt ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Kammer bei der Untersuchung von Proben, die biologische Materialien enthalten, wie z. B. von Zellen, Zellbestandteilen (Zellorganellen), Mikroorganismen, Viren oder Zellgruppen. Nicht-biologische Materialien können ebenfalls mit der erfindungsgemäßen Kammer mit Vorteil untersucht werden, wie z. B. Substanzen, die in bestimmten Mikroumgebungen oder bei Grenzflächenreaktionen untersucht werden sollen.With the term sample is here used to designate any flowable composition, the one liquid contains or from a liquid consists. The liquid may be the substance to be examined in the chamber or merely a medium surrounding the substance to be examined. The sample for example, a solution or suspension. The substance to be examined can with the liquid transported to the chamber or another way, eg. B. before a composition of the chamber deposited on at least one of the chamber walls become. Particularly preferred is the application of the chamber according to the invention in the study of samples containing biological materials, such as Of cells, cell components (cell organelles), microorganisms, Viruses or cell groups. Non-biological materials can also with the chamber according to the invention be examined with advantage, such. B. substances in certain Microenvironments or interfacial reactions to be examined.
Gemäß einer bevorzugten Anwendung der Erfindung wird in der Probenkammer, insbesondere im Beobachtungsbereich eine biologische Probe angeordnet. Sie ist im Probenraum adhärent an mindestens einer der Kammerwände anhaftend fixiert oder im flüssigen Medium zwischen den Kammerwänden frei suspendiert angeordnet.According to one preferred application of the invention is in the sample chamber, in particular in Observation area arranged a biological sample. She is in Adhesive sample space on at least one of the chamber walls adhesively fixed or in liquid Medium between the chamber walls freely suspended.
Gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die biologische Probe auf einer der Kammerwände angeordnet, bevor die Probenkammer zusammengesetzt wird. Beispielsweise werden Zellen auf der Kammerwand, insbesondere entsprechend der Ausdehnung des Beobachtungsbereiches in einer getrennten Kultivierungseinrichtung, z. B. einer Kulturschale kultiviert, bis eine gewünschte Zelldichte erreicht ist. Anschließend wird die Kammerwand in den Kammerkörper eingesetzt und mit der zweiten Kammerwand kombiniert. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform des Verfahrens kann die biologische Probe mit dem flüssigen Medium in die bereits zusammengesetzte Probenkammer geführt und insbesondere im Beobachtungsbereich kultiviert werden.According to one preferred variant of the method according to the invention is the biological Sample on one of the chamber walls arranged before the sample chamber is assembled. For example Cells are on the chamber wall, in particular according to the Extension of the observation area in a separate cultivation facility, z. B. a culture dish until a desired cell density is reached. Subsequently the chamber wall is inserted into the chamber body and with the second chamber wall combined. According to a modified embodiment of the The biological sample can be mixed with the liquid medium already in the process composite sample chamber out and in particular in the observation area be cultivated.
Die Kultivierung biologischer Proben im Beobachtungsbereich der zusammengesetzten und geschlossenen Probenkammer stellt einen wichtigen Vorteil der Erfindung gegenüber herkömmlichen Probenkammern dar. Biologische Proben können in der Probenkammer mit dem im Wesentlichen zweidimensionalen, spaltenförmigen Probenraum entlang der vorbestimmten Probenfläche angeordnet werden, während sich über benachbarten Freiflächen ein gasförmiges Medium befindet, so dass eine Phasengrenze innerhalb der Kammer im Wesentlichen senkrecht zu deren spaltenförmiger Ausdehnung verläuft. Durch die Zufuhr flüssiger und gas- oder dampfförmiger Stoffe wird die Probe über einen im Wesentlichen unbegrenzten Zeitraum ausreichend mit Nährstoffen versorgt.The Cultivation of biological samples in the observation area of the composite and closed sample chamber represents an important advantage of Invention over usual Sample chambers. Biological samples can in the sample chamber with the substantially two-dimensional, columnar sample space along the predetermined sample area be arranged while over adjacent open spaces a gaseous Medium is located, leaving a phase boundary within the chamber is substantially perpendicular to the columnar extension. By the supply of liquid and gaseous or vaporous Substances will transfer the sample over Enough nutrients for a substantially unlimited period of time.
Wenn gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal des Verfahrens das flüssige Medium oder insbesondere die biologische Probe in dem Beobachtungsbereich einer mikroskopischen Untersuchung unterzogen wird, können Eigenschaften des Untersuchungsobjekts über längere Zeiträume unter im Wesentlichen unveränderten Bedingungen ermittelt werden.If according to one Another preferred feature of the method, the liquid medium or in particular the biological sample in the observation area Being subjected to a microscopic examination may have properties of the examination subject via longer periods under substantially unchanged Conditions are determined.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:Further Details and advantages of the invention will become apparent below Reference to the attached Drawings described. Show it:
Die
Die
Kammerwände
Die
innere Oberfläche
der unteren Kammerwand
Entlang
der Benetzungsgrenze zwischen der Flüssigkeitsleitung
Die
geometrische Form der Flüssigkeitsleitung
In
die Probenkammer
Die
Medienanschlüsse
Das
Verhalten einer Flüssigkeit
im Kapillarkraftpotenzial ist mit weiteren Einzelheiten in den
Erfindungsgemäß kann alternativ
ein Mehrphasensystem mit mehreren Flüssigphasen gebildet werden,
in dem am Potenzialminimum anstelle des Gels eine erste Flüssigkeit,
entlang der Flüssigkeitsleitung
Die
Der
Kammerkörper
Stahl,
Titan, Glas oder Silikongummi. Falls der Kammerkörper für einen einmaligen Gebrauch bestimmt
ist, kann er beispielsweise aus einem Kunststoff oder ebenfalls
aus Glas oder Silikongummi bestehen. Der Kammerkörper
Die
Stufen des Stufenprofils
Die
Kammerwände
Die
obere Kammerwand
Durch
den Kammerkörper
An
den Mündungen
der Flüssigkeits-Medienleitungen
Wenn über die
Flüssigkeits-Medienleitung
Die
Die
Beschickung der Probenkammer
In
der Probenkammer können
die biologische Proben lebend gehalten oder kultiviert und gleichzeitig
einer mikroskopischen Untersuchung unterzogen werden können. Hierzu
befindet sich die Probenkammer im Strahlengang eines Mikroskops, so
dass dessen optische Achse senkrecht zu den Kammerwänden durch
den Beobachtungsbereich
Gemäß
Da
das erfindungsgemäß im Probenraum gebildete
Kapillarkraftpotenzial je nach den konkreten Anforderungen verschieden
geformt werden kann, besitzt die erfindungsgemäße Probenkammer eine große Variabilität bei der
Verteilung z. B. flüssiger
und gasförmiger
Phasen, wie dies beispielhaft in
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The in the foregoing description, drawings and claims Features of the invention can both individually and in combination for the realization of the invention be significant in their various embodiments.
Claims (58)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510061811 DE102005061811A1 (en) | 2005-12-23 | 2005-12-23 | Sample chamber for admission of liquid or liquid-containing biological samples, comprises two chamber walls spaced from each other, a sample area, an observation area, media connection connected to the sample area, and tempering equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200510061811 DE102005061811A1 (en) | 2005-12-23 | 2005-12-23 | Sample chamber for admission of liquid or liquid-containing biological samples, comprises two chamber walls spaced from each other, a sample area, an observation area, media connection connected to the sample area, and tempering equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102005061811A1 true DE102005061811A1 (en) | 2007-06-28 |
Family
ID=38108804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200510061811 Ceased DE102005061811A1 (en) | 2005-12-23 | 2005-12-23 | Sample chamber for admission of liquid or liquid-containing biological samples, comprises two chamber walls spaced from each other, a sample area, an observation area, media connection connected to the sample area, and tempering equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102005061811A1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010010526A1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-08 | Labor für Angewandte Molekulare Physiologie GmbH | Determining fertility of sperm, comprises labeling sperm with fluorescent dye, recording fluorescence microscopic images with exposure time adjusted to speed of movement of sperm, and analyzing fluorescence microscopic images |
EP2374540A3 (en) * | 2010-04-05 | 2011-12-14 | Nanoentek, Inc. | Chip for analyzing fluids being moved without an outside power source |
EP3027730A4 (en) * | 2013-07-29 | 2016-08-31 | 9493662 Canada Inc | Microfluidic cell culture systems |
DE102021208185A1 (en) | 2021-07-29 | 2023-02-02 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Sample carrier and its use as well as methods, in particular for the detection of pathogens |
USD1004129S1 (en) | 2021-04-09 | 2023-11-07 | Ananda Devices Inc. | Microfluidic slab |
USD1004130S1 (en) | 2021-04-09 | 2023-11-07 | Ananda Devices Inc. | Microfluidic slab |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19753849A1 (en) * | 1997-12-04 | 1999-06-10 | Roche Diagnostics Gmbh | Analytical test element with a tapered capillary channel |
WO2000022436A1 (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-20 | Biomicro Systems, Inc. | Fluid circuit components based upon passive fluid dynamics |
US6696240B1 (en) * | 1999-10-26 | 2004-02-24 | Micronix, Inc. | Capillary test strip to separate particulates |
DE10234564B4 (en) * | 2002-07-25 | 2005-06-02 | Senslab-Gesellschaft Zur Entwicklung Und Herstellung Bioelektrochemischer Sensoren Mbh | biosensor |
US20050130226A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-06-16 | The University Of Cincinnati | Fully integrated protein lab-on-a-chip with smart microfluidics for spot array generation |
-
2005
- 2005-12-23 DE DE200510061811 patent/DE102005061811A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19753849A1 (en) * | 1997-12-04 | 1999-06-10 | Roche Diagnostics Gmbh | Analytical test element with a tapered capillary channel |
WO2000022436A1 (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-20 | Biomicro Systems, Inc. | Fluid circuit components based upon passive fluid dynamics |
US6696240B1 (en) * | 1999-10-26 | 2004-02-24 | Micronix, Inc. | Capillary test strip to separate particulates |
DE10234564B4 (en) * | 2002-07-25 | 2005-06-02 | Senslab-Gesellschaft Zur Entwicklung Und Herstellung Bioelektrochemischer Sensoren Mbh | biosensor |
US20050130226A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-06-16 | The University Of Cincinnati | Fully integrated protein lab-on-a-chip with smart microfluidics for spot array generation |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010010526A1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-08 | Labor für Angewandte Molekulare Physiologie GmbH | Determining fertility of sperm, comprises labeling sperm with fluorescent dye, recording fluorescence microscopic images with exposure time adjusted to speed of movement of sperm, and analyzing fluorescence microscopic images |
EP2374540A3 (en) * | 2010-04-05 | 2011-12-14 | Nanoentek, Inc. | Chip for analyzing fluids being moved without an outside power source |
US9067206B2 (en) | 2010-04-05 | 2015-06-30 | Nanoentek, Inc. | Chip for analyzing fluids being moved without an outside power source |
EP3027730A4 (en) * | 2013-07-29 | 2016-08-31 | 9493662 Canada Inc | Microfluidic cell culture systems |
US11293001B2 (en) | 2013-07-29 | 2022-04-05 | 9493662 Canada Inc. | Microfluidic cell culture systems |
USD1004129S1 (en) | 2021-04-09 | 2023-11-07 | Ananda Devices Inc. | Microfluidic slab |
USD1004130S1 (en) | 2021-04-09 | 2023-11-07 | Ananda Devices Inc. | Microfluidic slab |
USD1004128S1 (en) | 2021-04-09 | 2023-11-07 | Ananda Devices Inc. | Microfluidic slab |
USD1004127S1 (en) | 2021-04-09 | 2023-11-07 | Ananda Devices Inc. | Microfluidic slab |
USD1016323S1 (en) | 2021-04-09 | 2024-02-27 | Ananda Devices Inc. | Microfluidic slab |
DE102021208185A1 (en) | 2021-07-29 | 2023-02-02 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | Sample carrier and its use as well as methods, in particular for the detection of pathogens |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19920811B4 (en) | Device for carrying out tests on cell cultures | |
DE4132379C2 (en) | ||
EP2181188B1 (en) | Microbioreactor and microtiter plate comprising a plurality of microbioreactors | |
EP1741487B1 (en) | Microfluidic device for generating diffusion gradients and method therefor | |
EP1458483B1 (en) | Flow chamber | |
DE2128744C3 (en) | Process for the mass cultivation of cells and tissues | |
DE102005061811A1 (en) | Sample chamber for admission of liquid or liquid-containing biological samples, comprises two chamber walls spaced from each other, a sample area, an observation area, media connection connected to the sample area, and tempering equipment | |
DE2829796C3 (en) | Device for the simultaneous implementation of analyzes on several mutually separate liquid samples and use of the device for the analysis of microorganisms | |
DE10244859B4 (en) | Bioreactor with modular structure, in particular for ex-vivo cell proliferation | |
DE102016225885B4 (en) | Device and method for wetting biological material | |
EP3140390B1 (en) | Semi-finished product and device for the in vitro production and culturing of cell layers | |
DE102015106870B3 (en) | System for incubation of microfluidic drops and method for providing homogeneous incubation conditions in a drop incubation unit | |
DE10148210B4 (en) | flow chamber | |
DE202016007488U1 (en) | Cell culture platform and cell culture system | |
DE4443902C1 (en) | Chamber for long term cell culture | |
DE102011112638B4 (en) | Microfluidic chip with microfluidic channel system | |
WO2012152844A2 (en) | Method for the separation of polarisable bioparticles | |
EP1379622B1 (en) | Method and device for cultivating and/or distributing particles | |
EP2136921B1 (en) | Method and device for drop manipulation | |
DE4334677C1 (en) | Culture vessel | |
WO2019114996A1 (en) | Microbioreactor assembly | |
EP3522790B1 (en) | System for storing hair samples | |
DE102020130870B3 (en) | Microfluidic flow cell and system for analyzing or diagnosing biofilms and cell cultures and their use | |
DE202007014762U1 (en) | Arrangement for the preparation of tissue to be examined and slides for tissue to be examined | |
EP4289933A1 (en) | Cell culture substrate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |