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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur immunologischen Markierung für Gewebedünnschnitte.
Im besonderen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur immunologischen
Markierung von Gewebedünnschnitten,
mit einer Trägerplatte, auf
der die Gewebedünnschnitte
in einem definierten Muster angebracht sind, mit mindestens einem
Objektträger,
auf dem die Behandlungsflüssigkeit
in Form von Flüssigkeitstropfen
aufgebracht ist und wobei die Anordnung der Flüssigkeitstropfen der Anordnung
der Gewebedünnschnitte
auf der Trägerplatte entspricht.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren zur immunologischen Markierung für Gewebedünnschnitte.
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Um die Struktur von biologischen
Proben, wie Geweben oder Zellen im Elektronenmikroskop oder hoch
auflösenden
optischen Mikroskopmethoden untersuchen zu können, werden Ultradünnschnitte
von nur wenigen nm Dicke angefertigt, die auf Objektträgernetze
aus Metall (im folgenden als Metallnetzchen bezeichnet), bevorzugt
aus dem Metall Nickel aufgebracht werden. Für die mikroskopische Untersuchung
werden die Schnitte kontrastiert oder durch spezielle oder cytochemische
Verfahren einzelne Bestandteile der Probe markiert. Häufig beruhen
diese cytochemischen Verfahren auf dem Prinzip der Ligandenpaarbildung,
wobei ein erster Ligand in der biologischen Probe enthalten sein
kann und der zweite Ligand dann, wenn er mit dieser Probe in Kontakt
kommt, als Bindungspartner an den ersten Ligand bindet. Beispiele
für Ligandenpaare
auf biologischer Basis stellen Antigen/Antikörper-Bindungspaare, Enzym/Substrat- Bindungspaare,
Lektine/Zucker, Hormon/Rezeptor-Systeme, DNA/DNA- und DNA/RNA-Paare
dar.
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Im Stand der Technik sind zahlreiche
Verfahren bekannt, bei denen das Antigen/Antikörper-Bindungspaar beteiligt
ist, sie werden unter dem Begriff der Immunhisto- und Immuncytochemie
zusammengefasst (im folgenden als immunologische Markierungstechniken
bezeichnet). Das US-Patent 5,143,714 offenbart beispielsweise ein
Verfahren, das ein Antigen aus einer flüssigen Probe in einer pelletierbaren
Gelsubstanz adsorbiert. Das Gelpellet wird mit einer Diffusionsbarriere
umgeben, als Block in eine ausgestanzte Gelmatrix integriert und
im Folgenden wie eine Gewebeprobe immunologischen Markierungstechniken
unterzogen. Die
DE
38 78 167 T2 beschreibt die Verwendung von kolloidalen
Goldteilchen zur Markierung von Liganden in der Immunogold Staining
Technique. Ein stark verbessertes Verfahren, das die qualitative
und quantitative Auswertung eines Antigens in einer Probe erlaubt,
offenbart das US-Patent 5,079,172 mit einem Sandwich-Assay, indem
der das Antigen bindende erster Antikörper mit einem Gold markierten
zweiten Antikörper, der
den ersten Antikörper
bindet, markiert wird. Im elektronenmikroskopischen Auswerteverfahren
kann anhand der Menge der Goldpartikel das Antigen der Probe qualitativ
und quantitativ ermittelt werden.
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Vielen Protokollen der Immunhisto-
und Immuncytochemie zur immunologischen Markierung von Gewebedünnschnitten
ist gemeinsam, dass sie meist aus 10 bis 20 einzelnen Prozessschritten
bestehen. Zu einem Großteil
bestehen die Prozessschritte aus Waschvorgängen der zu untersuchenden
Probe mit Puffer- oder Markierungslösung.
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Diese Waschvorgänge werden derzeit in einem
aufwendigen Prozess manuell durchgeführt, wobei mit einer Pipette
einzelne Tropfen der wässrigen
Puffer- oder Markierungslösung auf
eine hydrophobe Unterlage (z.B. Parafilm®, Parlodion®,
Colloidion oder Formfan®) aufgebracht werden.
Die Metallnetzchen mit den Gewebedünnschnitten werden nach unten
einzeln darauf gelegt, um mit der Behandlungsflüssigkeit zu reagieren. Wegen
des geringen Gewichts des Metallnetzchens und der Oberflächenspannung
des Flüssigkeitstropfen,
schwimmt das Metallnetzchen dabei auf der Tropfenoberfläche. Nach
einer bestimmten Verweildauer für
diesen Schritt (häufig
5-10 min) wird das Metallnetzchen mit einer Pinzette zum nächsten Tropfen
weiter transportiert. Dieser Vorgang wird bis zur letzen Position
des Standardprotokolls fortgeführt
und bindet eine Arbeitskraft bis zu mehreren Stunden pro immunologischer
Markierungsreaktion.
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Es ist leicht ersichtlich, dass dieser
manuelle Prozess kontinuierliche Aufmerksamkeit des Arbeitspersonals
fordert und durch den großen
Zeitaufwand hohe Arbeitskosten mit sich bringt. Die Zahl der gleichzeitig
zu bearbeitenden Proben ist stark limitiert und Fehler seitens des
Arbeitspersonals beim exakten Pipettieren und Positionieren der
Flüssigkeitstropfen
mit kleinsten Volumina nicht auszuschließen. Das manuelle Verfahren
kann eine Verwechslung der Proben nach der langen Behandlungszeit während der
immunologischen Markierung nicht ausschließen, dies könnte durch Verwendung eines
Probenträgers
mit Kennzeichnung in Form eines Chips oder Barcodes, wie es in dem
Gebrauchsmuster
DE 299
06 382 U1 dargestellt ist, verhindert werden.
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Zusätzlich stellt die Verdunstung
der Flüssigkeitstropfen
bei länger
dauernden Standardprotokollen ein großes Problem dar.
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Zwar offenbart das Gebrauchsmuster
DE 298 17 912 U1 eine
Vorrichtung zum Waschen von mikroskopierbaren Präparaten auf Trägern nach
immunocytochemischer Behandlung, allerdings handelt es sich hierbei
um eine Waschbox in der eine größere Menge
an Waschlösung
mit einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit über Präparat und
Träger
hindurchströmt.
Für die
Durchführung
von immunologischen Markierungstechniken selber ist diese Vorrichtung
nicht geeignet, da die verwendeten antikörperhaltigen Markierungslösungen sehr
teuer sind und daher nur in möglichst
geringen Volumina eingesetzt werden.
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Bisher ist keine Vorrichtung und
kein Verfahren bekannt, das den Vorgang der Durchführung von immunologischen
Markierungstechniken für
Gewebedünnschnitte
vollautomatisch durchführt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zur Immunmarkierung von Gewebedünnschnitten
bereitzustellen, die es erlaubt effektiv, nach einem individuell
erstellbaren Protokoll vollautomatisch und ohne eine Intervention
der Bedienperson mehrere Gewebedünnschnitte
in reproduzierbarer Qualität
gleichzeitig behandelt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung
gelöst,
die die Merkmale Anspruchs 1 umfasst.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist es ein Verfahren zur Immunmarkierung von Gewebedünnschnitten
bereitzustellen, das es erlaubt effektiv, nach einem individuell
erstellbaren Protokoll vollautomatisch und ohne eine Intervention
der Bedienperson mehrere Gewebedünnschnitte
in reproduzierbarer Qualität
gleichzeitig zu behandeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Verfahren gelöst,
das Merkmale des Anspruchs 14 umfasst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders
vorteilhaft, da die Vorrichtung mit einer Trägerplatte versehen ist, auf
der die Gewebedünnschnitte
in einem definierten Muster angebracht sind. Ferner ist mindestens
ein Objektträger
vorgesehen, auf dem die Behandlungsflüssigkeit in Form von Flüssigkeitstropfen
aufgebracht ist und wobei die Anordnung der Flüssigkeitstropfen der Anordnung
der Gewebedünnschnitte
auf der Trägerplatte
entspricht. Jeder der Objektträger,
der mit Flüssigkeitstropfen versehen
ist, ist in einem Transportbehälter
eingebracht. Der Transportbehälter
ist in Form einer Wanne ausgebildet, wobei die Wanne aus einer umlaufenden
Wandung besteht, die durch einen Boden abgeschlossen ist. Dabei
ist der Boden (50) eines Transportbehälters der Deckel eines darunter
angeordneten Transportbehälters.
Die Transportbehälter sind
in einem ersten und einem zweiten Vorrat (20, 21)
gestapelt. Die Stapelung der Transportbehälter ist von besonderen Vorteil,
da dadurch ein Verdunsten der auf dem Objektträger aufgebrachten Flüssigkeitstropfen
verhindert ist. Um einen gewissen Feuchtigkeitspegel in dem abgeschlossenen
Raum um den Objektträger
zu gewährleisten
ist ein Feuchtigkeit abgebendes Mittel in dem Transportbehälter eingelegt.
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Im ersten Vorrat sind die Transportbehälter gestapelt,
die jeweils einen Objektträger
tragen der mit einer Vielzahl von Flüssigkeitstropfen versehen ist
und noch nicht mit dem Gewebedünnschnitten
auf der Trägerplatte
in Kontakt gebracht worden ist. Im zweiten Vorrat sind die Transportbehälter gestapelt, die
jeweils einen Objektträger
tragen, der bereits mit den Gewebedünnschnitten auf der Trägerplatte
in Kontakt gebracht worden ist. Diese Objektträger sind verbraucht und werden
zusammen mit den Transportbehälter
im zweiten Vorrat gestapelt bis der gesamte Behandlungsprozess abgeschlossen
ist. nach Abschluss des Behandlungsprozesses können die Transportbehälter und/oder
die Objektträger
für die spätere Verwendung
einem Reinigungsprozess unterzogen werden.
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Auf der Trägerplatte sind mehrere Metallnetzchen
aufgebracht, so dass sich die Anzahl der gleichzeitig zu bearbeitenden
Proben oder Gewebedünnschnitte
deutlich erhöht.
Zur Behandlung der Gewebedünnschnitte
werden nacheinander die Transportbehältern vorgesehenen Objektträger, gemäß dem individuellen
Behandlungsprozess erforderlichen Ablauf, mit der Trägerplatte
in definierten Kontakt gebracht, so dass die Gewebedünnschnitte mit
der Behandlungsflüssigkeit
benetzt werden. Hierzu gilt es gegenüber der Trägerplatte den erforderlichen
Objektträger
in die Behandlungsposition zu verfahren.
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Die Vorrichtung besitzt weiter den
Vorteil, dass sie aus einem Eingabeabschnitt, einem Vorratsabschnitt
und einem Behandlungsabschnitt aufgebaut ist. Ein Transportmechanismus
fährt zwischen dem
Vorratsabschnitt und dem Behandlungsabschnitt hin und her, um einen
Transportbehälter
vom Vorratsabschnitt zum Behandlungsabschnitt oder vom Behandlungsabschnitt
zum Vorratsabschnitt zu transportieren. Der Eingabeabschnitt umfasst
ein Benutzerinterface mit mehreren Eingabebuttons und einem Display. Über die
Eingabebuttons kann der Benutzer die den Behandlungsprozess individuell
entwerten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist von Vorteil,
da ein individueller Behandlungsprozesses für die Gewebedünnschnitte
erstellt wird. Die Trägeplatte
mit den Gewebedünnschnitten
ist in einem Behandlungsabschnitt eingesetzt. Das Aufbringen von Flüssigkeitstropfen
auf eine Vielzahl von Objektträgern
erfolgt mit einer Mehrkanalpipette, von denen jeder mehrere Vertiefungen
zur Aufnahme der Flüssigkeitstropfen
aufweist. Die Objektträger
werden zusammen mit einen für
den Objektträger
vorgesehenen Transportbehälter
in einem ersten Vorrat abgelegt. Für den Behandlungsprozess werden
die Objektträger
durch einen Transportmechanismus vom ersten Vorrat zu einem Behandlungsabschnitt überführt. Die
Transportbehälters
werden zusammen mit dem Objektträger
derart durch den Transportmechanismus angehoben, dass die Flüssigkeitstropfen
auf dem Objektträger
die Gewebedünnschnitte
auf der Trägerplatte
benetzen. Nach Ablauf der Zeit innerhalb der die Gewebedünnschnitte
mit der Behandlungsflüssigkeit
benetzt werden müssen,
werden die Transportbehälters
zusammen mit dem Objektträger zum
zweiten Vorrat überführt
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung können
den Unteransprüchen
entnommen werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
der in den Figuren schematisch dargestellten Beispiele verdeutlicht.
Dabei zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht einer Trägerplatte, die Metallnetzchen
trägt;
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2:
eine perspektivische Ansicht eines Objektträgers mit Vertiefungen, die
mit mindestens einer Behandlungsflüssigkeit gefüllt werden
können;
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3:
eine schematische Ansicht eines Ausschnitts, der die räumliche
Zuordnung der Trägerplatte
zum Objektträger
visualisiert,
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4a:
eine Draufsicht einer Ausführungsform
eines Objektträgers,
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4b:
eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines Objektträgers wobei
ein Pipette zum aufbringen von Flüssigkeitstropfen ebenfalls
mit dargestellt ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung zur Immunmarkierung
von Gewebedünnschnitten;
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6 eine
perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung zur Immunmarkierung
von Gewebedünnschnitten,
bei der einige Gehäuseteile
geöffnet
sind, um einen Einblick in das Innere der Vorrichtung zu erhalten;
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7:
eine perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung zur Immunmarkierung
von Gewebedünnschnitten,
bei der einige Gehäuseteile
entfernt sind, um einen besseren Einblick in das Innere der Vorrichtung
zu erhalten;
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8:
eine perspektivische Detailansicht des Zusammenwirkens des Transporthalters
mit dem Stapel an Transportbehältern
im ersten oder zweiten Vorrat;
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9:
eine perspektivische Detailansicht des Zusammenwirkens des Transporthalters
mit einer im Behandlungsabschnitt befindlichen Trägerplatte;
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10a:
eine perspektivische Draufsicht auf eine Ausführungsform des Transportbehälters;
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10b:
eine perspektivische Bodenansicht auf eine Ausführungsform des Transportbehälters;
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11:
eine Schnittansicht des Transportbehälters entlang der in 10a dargestellten, gestrichelten
Linie A-A; und
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12 eine
schematische Darstellung des Benutzerinterfaces zum Durchführen von
Eingaben und gestalten vom Behandlungsprozessen.
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1 zeigt
eine Trägerplatte 1,
die eine Oberseite 1a und eine Unterseite 1b definiert.
Auf der Unterseite 1b besitzt die Trägerplatte 1 markierte
Positionen, an denen Metallnetzchen 2 mit Gewebedünnschnitten 2a (siehe 3) positioniert sind. Die Positionen
der Metallnetzchen 2 auf der Trägerplatte 1 sind erhöht. Damit
wird verhindert, dass beim Kontakt mit den Flüssigkeitstropfen Flüssigkeitsbrücken zwischen
den einzelnen Metallnetzchen 2 entstehen. An der Oberseite 1a der
Trägerplatte 1 befinden
sich entgegengesetzt zu den Positionen der Metallnetzchen 2 Bohrungen 3a (siehe 3), in denen Magnete 3,
wie z. B. Permanentmagnete, stecken. Sie bewirken, dass die Metallnetzchen 2 auf
der Unterseite 1b der Trägerplatte 1 durch
magnetische Kraft auf ihrem Platz gehalten werden. Der Abstand zwischen
Metallnetzchen 2 und Magnet 3 soll möglichst gering
(Abstand < 2 mm)
gehalten werden. Die Trä gerplatte 1 besteht
vorzugsweise aus formstabilem, nicht magnetischen Material, vorzugsweise
aus Aluminium, Messing, faserverstärkte Kunststoffe und ist vorteilhafter
weise auf der Unterseite 1b, die die Metallnetzchen 2 trägt, hydrophob
beschichtet (z.B. mit einer Teflondruckbeschichtung). Es ist für einen Fachmann
selbstverständlich,
dass für
Form der Trägerplatte 1,
sowie die Anordnung der Metallnetzchen 2 auf der Trägerplatte 1 zahlreiche
Ausführungsformen
möglich
sind. In der hier dargestellten Ausführungsform sind auf einer rechteckigen
Platte mit den Maßen
ca. 76 × 26mm
(3 × 1
Inch; Objektträgergröße) beispielsweise
10 × 3
Metallnetzchen 2 untergebracht, die einen Durchmesser von
3 mm aufweisen. Entscheidend ist, dass die Positionen der Metallnetzchen 2 auf
der Unterseite 1b der Trägerplatte 1 den Bohrungen
für die
Magnete 3 auf der Oberseite 1a der Trägerplatte 1 gegenüberliegen
und vorzugsweise auch den Positionen mindestens eines Flüssigkeitstropfens 6 auf
der Oberseite 4a eines Objektträgers 4 (siehe 2) gegenüberliegen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
werden die Metallnetzchen 2 auf der Unterseite 1b der Trägerplatte 1 durch
Elektromagnete (nicht dargestellt) gehalten.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Objektträgers 4,
der eine Oberseite 4a und eine Unterseite 4b definiert.
Der Objektträger 4 besitzt
auf der Oberseite 4a mehrere Vertiefungen 5 (so
genannte „wells"), die in der gezeigten Ausführungsform
in Reihe angeordnet und mit jeweils einem Flüssigkeitstropfen 6 gefüllt sind.
Der Flüssigkeitstropfen 6 besteht
aus einer Wasch- oder Behandlungslösung wie sie im Stand der Technik
offenbart ist. Es ist vorgesehen, dass sich in den einzelnen Vertiefungen 5 auch
unterschiedliche Flüssigkeiten
befinden (z.B. eine Reihe von Vertiefungen 5 gefüllt mit
Waschlösung,
die nächste
Reihe von Vertiefungen 5 gefüllt mit Markierungslösungen mit
verschiedenen Antikörpern).
Der Objektträger 4 ist
vorteilhafter weise transparent und besteht aus formstabilem Material.
Vorzugsweise ist der Objektträger 4 aus
Glas oder Kunststoff und ist auf der Oberseite 4a, die
die Vertiefungen 5 trägt,
und in den Vertiefungen 5 selber hydrophob beschichtet
(z.B. mit einer Teflondruckbeschichtung 5a). Die Vertiefung 5 ist
identisch mit der Dicke D (siehe 3)
der Teflonbeschichtung 5a. Die Vertiefung 5 beträgt vorzugsweise
etwa 50μm.
Die Vertiefungen 5 tragen Flüssigkeitstropfen 6 mit
einem Volumen, das sich zwischen 50μl und 5μl bewegt. Bei Waschlösung ist
das Volumen der Flüssigkeitstropfen 6 größer als
das Volumen der Flüssigkeitstropfen,
die Antikörper
und/oder Gold enthalten. Der Grund für das reduzierte Volumen bei
Antikörpern
bzw. Goldlösung
ist, dass die Kosten für
diese Art von Lösungen
hoch ist. Die Teflondruckbeschichtung ist für verschiedene Tropfengrößen gleich. Durch
die hydrophobe Randschicht wölben
sich die Flüssigkeitstropfen 6 mehr
oder weniger nach oben. Um die Netzchen mit diesen Tropfen in Berührung zu bringen,
ist es für
den Ablauf unbedingt notwendig die Tropfengröße zu kennen, da die Tropfengröße eine
unterschiedliche Position für
die Absenkbewegung der Metallnetzchen 2 ergibt.
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Die räumliche Beziehung des Objektträgers 4 und
der Trägerplatte 1 zueinander
sind in 3 als Teilansicht
im Querschnitt dargestellt. Die Teilansicht des Querschnitts ist
z.B. in 2 durch die
gestrichelte Linie 32 definiert. In dem hier gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist auf dem Objektträger 4 eine
hydrophobe Beschichtung 5a aufgebracht, die eine Dicke
D aufweist. In der Trägerplatte 1 sind
Bohrungen 3a für
Magnete 3 vorgesehen. Auf der Unterseite 1b der
Trägerplatte 1 sind
an markierten Positionen Proben bzw. Gewebedünnschnitte 2a vorgesehen.
An dem Gewebedünnschnitt 2a schließt sich
jeweils ein Metallnetzchen 2 an. Das Metallnetzchen 2 uns
somit auch der Gewebedünnschnitt 2a werden
durch die zugeordneten Magnete 3 in Positionen gehalten.
Die gestrichelt-gepunktete Linie 29 in 1 und 3 verdeutlicht,
dass die Trägerplatte 1 und
der Objektträger 4 derart
angeordnet sind, dass jeweils ein Gewebedünnschnitt 2a mit dem
Metallnetzchen 2 einer Vertiefung 5 auf dem Objektträger 4 gegenüberliegt.
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4a zeigt
eine Ausführungsform
eines Objektträgers,
der bei der Erfindung Verwendung findet. Zur Kennzeichnung besitzt
der Objektträger
4 vorteilhafter
weise eine Kennzeichnung, wie es z.B. in dem Gebrauchsmuster
DE 299 06 382 U1 dargestellt
ist. Die Kennzeichnung
4c ist auf der Oberfläche
4a des
Objektträgers
4 angebracht
und kann in Form eines Barcodes, Transponders oder eines Chips ausgestaltet
sein. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass es die für Größe und Form
des Objektträgers
4,
sowie die Anordnung der Vertiefungen
5 auf der Oberseite
4a des
Objektträgers
4 zahlreiche
Ausführungsmög lichkeiten
gibt. Eine weitere Ausführungsform
des Objektträgers
4 ist
in
4b dargestellt. Auf
einer rechteckigen Fläche
des Objektträgers
4 mit
den Maßen
76 mm × 26
mm sind in der Teflonbeschichtung des Objektträgers 8 × 3 Vertiefungen
5 mit
einem Durchmesser von 2 mm bis 3 mm enthalten. Zur Protokollierung
ist jeder Vertiefung
5 eine Nummer 81 zugeordnet. Ebenso
ist in
4b eine Mehrkanalpipette
80 dargestellt,
mit der ein definiertes Aufbringen der Flüssigkeitstropfen
6 auf
dem Objektträger
4 ermöglicht ist.
Hinzu kommt, dass mit der Mehrkanalpipette
80, das benötigte Flüssigkeitsvolumen
sehr genau eingestellt werden kann und das Aufbringen der Flüssigkeitstropfen
6 auf
den Objektträger
ist besonders effektiv. Da der Objektträger
4 drei Reihen
zu je acht Vertiefungen
5 besitzt, weist die Mehrkanalpipette
80 ebenfalls
acht einzelne Kanäle
82 auf,
entsprechend den Vertiefungen
5 auf dem Objektträger
4 beabstandet
sind.
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5 zeigt
eine perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung 10 zur
Immunmarkierung von Gewebedünnschnitten.
Die Vorrichtung 10 ist derart ausgestaltet, dass alle Prozesse
und Transportvorgänge,
die im Inneren der Vorrichtung ablaufen gegenüber der Umgebung abgeschlossen
sind. Die Vorrichtung ist im Wesentlichen aus einem Eingabeabschnitt 12,
einem Vorratsabschnitt 14 und einem Behandlungsabschnitt 16 aufgebaut.
Hinzu kommt, das die Vorrichtung die zur Steuerung und Regelung notwendige
Elektronik und Software umfasst. Der Eingabeabschnitt 12 umfasst
ein Benutzerinterface 22 mit mehreren Eingabebuttons 13 und
ein Display 11 (genauere Beschreibung hierzu siehe Beschreibung
zu 11). Über die
Eingabebutton 13 kann der Benutzer ein individuelles Protokoll
zur Behandlung der Gewebedünnschnitte
erstellen. Auf dem Display 11 erhält der Benutzer zu seinen Eingaben eine
Rückmeldung
oder er kann den Prozessstand im Innern der Vorrichtung 10 ablesen.
Der Vorratsabschnitt 14 besitzt eine erste und einer zweite
Tür 15a und 15b, über die
der Benutzer die Vorrichtung 10 mit Objektträgern 4,
die mehrere Flüssigkeitstropfen 6 tragen,
beschicken oder die durch den Prozess verbrauchten Objektträger 4 entnehmen
kann. Über
die erste Tür 15a können die
Objektträger 4,
die zum Transport jeweils einzeln in einem Transportbehälter (siehe 10) angeordnet sind, in
den Vorratsabschnitt 14 eingeführt werden. Über die
zweite Tür 15b können die
verbrauch ten Objektträger 4,
die jeweils einzeln in einem Transportbehälter angeordnet sind, aus dem
Vorratsabschnitt 14 entnommen werden. Jede Tür 15a und 15b kann
mit einem Griff 17 geöffnet
bzw. geschlossen werden. Mehrere Füße 18 sind an der
Vorrichtung 10 vorgesehen, um die Vorrichtung 10 von
einer Aufstellfläche
zu beabstanden.
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung 10 zur
Immunmarkierung von Gewebedünnschnitten,
bei der die erste Tür 15a des Vorratsabschnitts 14 und
eine Abdeckung 19 des Behandlungsabschnitts 16 geöffnet sind,
um einen Einblick in das Innere der Vorrichtung 10 zu erhalten. Hinter
der ersten Tür 15a des
Vorratsabschnitts 14 ist ein erster Vorrat 20 von
mehreren Transportbehältern 40 vorgesehen.
In jedem der Transportbehälter 40 ist ein
Objektträger 4 mit
jeweils mehreren Flüssigkeitstropfen
vorgesehen, die für
die Behandlung der Gewebeschnitte im Behandlungsabschnitt 16 zugeführt werden.
Im Behandlungsabschnitt 16 ist eine Stainingeinheit 25 vorgesehen.
In der Stainingeinheit 25 wird die Trägerplatte 1 mit den
Gewebeschnitten nacheinander mit verschiedenen Objektträgern 4 in Kontakt
gebracht. Die Objektträger 4 werden
nach einem individuellen Protokoll zu der Stainingeinheit 25 transportiert
und die Kontaktdauer mit den Gewebeschnitten bestimmt sich ebenfalls
nach dem individuellen Protokoll.
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7 zeigt
eine perspektivische Ansicht der gesamten Vorrichtung 10 zur
Immunmarkierung von Gewebedünnschnitten,
bei der das Gehäuse
für den Vorratsabschnitt 14 und
die schwenkbare Abdeckung 19 des Behandlungsabschnitts 16 entfernt
sind. Der Vorratsabschnitts 14 umfasst eine ersten Vorrat 20 und
einen zweiten Vorrat 21. Wie bereit erwähnt, sind im ersten Vorrat 20 die
Transportbehälter 40 mit
Objektträgern 4 vor
dem Kontakt mit den Gewebeschnitten untergebracht. Dem zweiten Vorrat 21 werden
die Transportbehälter 40 mit
dem Objektträgern 4 zugeführt, nachdem
diese mit dem Gewebeschnitt in Kontakt waren. Der ersten und der
zweite Vorrat 20 und 21 sind aus einer ersten,
zweiten und dritten Schiene 24a, 24b und 24c gebildet,
die parallel zueinander sind. Die erste und die zweite Schiene 24a und 24b sind
die Endpunkte der Schiene eines gleichschenkligen Dreiecks. Die
dritte Schiene ist 24c die Spitze des gleichschenkligen
Dreiecks. Die erste, zweite und dritte Schiene 24a, 24b und 24c dienen
als Führung
für die
Transportbe hälter 40.
Die Schienen 24a, 24b, 24c sind an ihrem
oberen Ende in einer gemeinsamen Platte 26 befestigt. Diese
Platte 26 begrenzt somit die Stapelhöhe der Transportbehälter 40.
Am unteren Ende der Schienen 24a, 24b, 24c werden
die Stapel von Transportbehältern 40 durch
jeweils eine Zange 28 gehalten. Jeder Zange 28 ist
ein Motor 29 zugeordnet, der die Zange 28 öffnet und
schließt.
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Die Vorrichtung 10 besitzt
eine Versorgungseinheit 30. Auf der Versorgungseinheit 30 ist
der Vorratsabschnitt 14 und der Behandlungsabschnitt 16 angeordnet.
In der Versorgungseinheit 30 werden die Transportbehälter 40 vom
ersten Vorrat 20 zu der Behandlungsabschnitt 16 und
vom Behandlungsabschnitt 16 zum zweiten Vorrat 21 transportiert.
In der Versorgungseinheit 30 ist mindestens ein Motor 31 und
ein Transportmittel 32 vorgesehen, der den Transport der
Transportbehälter 40 zu
dem verschiedenen Einheiten bewerkstelligt. Das Transportmittel 32 kann
z.B. in Form eines Zahnriemens ausgebildet sein.
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Im Behandlungsabschnitt 16 ist
eine Trägerplatte 1 vorgesehen.
Die Trägerplatte 1 ist
in einem Halter 35 einsetzbar, mit dem zusammen die Trägerplatte 1 in
einen Arm 36 des Behandlungsabschnitts 16 einschiebbar
ist. Die Versorgungseinheit 30 weist einen Versorgungskanal 33 auf,
der unterhalb der im Arm 36 gehalterten Trägerplatte 1 und
dem ersten und zweiten Vorrat 20 und 21 verläuft. Im
Versorgungskanal 33 ist Transporthalter 34 zwischen
dem ersten und zweiten Vorrat 20 und 21 und dem
Behandlungsabschnitt 16 hin und her bewegbar.
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In 8 ist
eine perspektivische Detailansicht des Zusammenwirkens des Transporthalters 34 mit
dem Stapel aus Transportbehältern 40 im
ersten oder zweiten Vorrat 20 und 21 dargestellt.
Wie bereits in 6 erwähnt, wird
der Stapel von Transportbehältern 40 mittels
einer Zange 28 gehalten. Die Zange 28 verhindert,
dass der Stapel aus Transportbehältern 40 nach
unten in den Versorgungskanal 33 durchfällt. In der in 7 gezeigten Darstellung befindet sich
der Transporthalter 34 direkt unter dem Stapel. Der Transporthalter 34 ist
am Transportmechanismus 42 (hier nicht im Detail dargestellt)
mit einem Winkel 43 befestigt. In dem auf den Transporthalter 34 aufliegenden
Trans portbehälter 40 befindet sich
ein Objektträger 4.
Auf dem Objektträger 4 befinden
sich mehrere Flüssigkeitstropfen 6.
In den hier gezeigten und bevorzugten Ausführungsbeispiel sind 3 × 8 Flüssigkeitstropfen 6 auf
dem Objektträger 4 angeordnet.
Der unterste Transportbehälter 40 wird von
der Zange 28 derart gehalten, dass die Zange 28 in
mindestens eine Ausformung 41 an jeder Seite des Transportbehälters 40 eingreift
und diesen hält.
Die Zange 28 hat mindestens eine Nase 28a ausgeformt, die
in die entsprechende Ausformung 41 am Transportbehälter 40 eingreift.
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9 zeigt
eine perspektivische Detailansicht des Zusammenwirkens des Transporthalters 34 mit
einer im Behandlungsabschnitt 16 befindlichen Trägerplatte 1.
Der Transportmechanismus 42 und der Winkel 43 zur
Halterung des Transporthalters 34 für den Transportbehälters 40 sind
gestrichelt dargestellt. Am Transporthalter 34 aufliegenden
befindet sich ein Objektträger 4.
Die Positionen der Flüssigkeitstropfen 6 auf
dem im Transportbehälter 40 befindlichen
Objektträger 4 entsprechen
den Positionen der Metallnetzchen 2 auf der Trägerplatte 1 (siehe 1). Die Trägerplatte 1 ist
im Behandlungsabschnitt 16 durch den Halter 35,
der am Arm 36 des Behandlungsabschnitts 16 befestigt
ist gehaltert. Der Halter 35 besitzt zwei Griffmulden 37,
die zum Einführen
und/oder Entnehmen des Halters aus dem Arm 36 des Behandlungsabschnitts 16 dienen.
Der Behandlungsabschnitt umfasst Mittel (nicht dargestellt, die
von oben die Trägerplatte
parallel und seitlich zentrieren, so dass die Positionen von Metallnetzchen 2 und
der Flüssigkeitstropfen 6 übereinstimmen.
Durch den Transportmechanismus 42 wird der Objektträger 4 an
die Trägerplatte 1 angenähert. Bei
einem bestimmten geringen Abstand zwischen dem Objektträger 4 und
der Trägerplatte 1 benetzen die
Flüssigkeitstropfen 6 auf
der Trägerplatte 1 die Metallnetzchen 6 zusammen
mit den Gewebeschnitten. Diese Position wird für eine bestimmte Zeit konstant
gehalten, wobei sich die Zeit aus dem vom Benutzer gestalteten Behandlungsprozess
richtet. Der Abstand zwischen der Trägerplatte 1 und dem
Objektträger 4 ist
vom Volumen der Flüssigkeitstropfen 6 abhängig. Unterschiedliche
Volumina für
die Flüssigkeitstropfen
sind sinnvoll, weil zum einen Waschtropfen, um eine gute Reinigungswirkung
zu erzielen, möglichst
groß sein
sollen, zum anderen weil Markierungslösungen mit Antikörpern sehr
teuer sind und das Volumen daher möglichst gering gehalten wird. Der
Transportmechanismus 42 kann eine Linearführung mit
einem Antrieb durch einem Schrittmotor 45 und Positionssensoren
umfassen. Um den genauen Abstand zwischen der Trägerplatte 1 und dem
Objektträger 6 zu
gewährleisten,
ist ein Sensor 44 vorgesehen, der den Abstand der Trägerplatte 1 zum Objektträger 4 misst.
Die Flüssigkeitstropfen 6 werden
mit einer Pipette dosiert, so dass deren Volumen genau bestimmt
ist.
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Eine perspektivische Draufsicht auf
eine Ausführungsform
des Transportbehälters 40 ist
in 10a dargestellt.
Der Transportbehälter 40 ist
in Form von einer Wanne ausgebildet, die aus einer umlaufenden Wandung 49 besteht,
die durch einen Boden 50 abgeschlossen ist. Der Transportbehälter 40 ist
aus einem formstabilen Material gefertigt. In der Regel wird der
Transportbehälter 40 mit
einem Spritzgießverfahren
gefertigt. Andere Fertigungsverfahren, wie z.B. Fräsen, sind
auch denkbar aber das Spritzgießen
ist am kostengünstigsten.
Das Material aus dem der Transportbehälters 40 ist, ist
ein geeignetes Polymermaterial (z. B. RYTON BR 111 BL der Firma
Chevron Phillips Chemical Company). Die Wandung 49 besitzt
eine Stirnwand 51 und eine Rückwand 52, die beide über eine
linke und rechte Seitenwand 53 und 54 miteinander
verbunden sind. Die Stirnwand 51 und die Rückwand 52 bilden
mit der linken und der rechten Seitenwand 53 und 54 je
einen rechten Winkel. Die Wandung 49 hat nach Innen hin
eine umlaufende erste Stufe 55, eine umlaufende zweite
Stufe 56 und eine umlaufende dritte Stufe 57 ausgebildet.
Auf der ersten Stufe 55 liegt der nächste Transportbehälter 40 (siehe 7) mit seinem Boden 50 auf.
Somit bildet der Boden 50 des einen Transportbehälter 40 gleichzeitig
einen Deckel für den
nächsten
darunter liegenden Transportbehälter 40.
Auf der dritten Stufe 57 liegt der Objektträger 6 auf
und wird gleichzeitig durch den Rand der zweiten Stufe 56 in
seiner Lage fixiert. Der Boden 50 des Transportbehälters 40 hat
eine erste und eine zweite Erhöhung 58 und 59 ausgebildet,
von denen jede eine ebene Abflachung 60 besitzt. Die Abflachung 60 befindet
sich auf der Höhe
der dritten Stufe 57, so dass die Erhöhungen als Unterstützung des
Objektträgers 4 dienen.
Die erste Erhöhung 58 ist
rund ausgebildet. Die zweite Erhöhung 59 ist
oval ausgebildet. Ferner kann auf den Boden 50 des Transportbehälters 40 ein
Feuchtigkeit abgebenden Mittel (nicht dargestellt in 10a) gelegt werden. Die
linke und die rechte Seitenwand 53 und 54 haben
jeweils eine Ausformung 61 ausgebildet. Im Bereich der
Ausformung liegt der Objektträger 4 nicht
vollständig
an der linken und rechten Seitenwand 53 und 54 an,
so dass z.B. Feuchtigkeit vom Feuchtigkeit abgebenden Mittel am
Boden 50 des Transportbehälters 40 zur Oberfläche des
Objektträgers 4 gelangen
kann, die die Flüssigkeitstropfen 6 trägt (siehe 11). Ebenso erleichtern
die Ausformungen 61 das Entnehmen der Objektträger 4 aus
den Transportbehältern 40.
Die linke und die rechte Seitenwand 53 und 54 des Transportbehälters 40 besitzt
im Bereich dessen Stirnwand 51 zwei Griffmulden 62,
die die Handhabung des Transportbehälters 40 für den Benutzer
erleichtert. Die Rückwand 52 des
Transportbehälters 40 hat
zwei parallele Nasen 63 ausgeformt. Die Nasen 63 sind
derart ausgebildet, dass diese auf beiden Seiten der dritten Schiene 24c (siehe 7) des ersten und zweiten
Vorrats 20 und 21 liegen und somit eine Führung des
Stapels an Transportbehältern 40 darstellen.
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10b zeigt
eine perspektivische Bodenansicht der in 10a dargestellten Ausführungsform
des Transportbehälters 40.
Die erste und eine zweite Erhöhung 58 und 59 sind
nicht massiv ausgebildet. Die erste Erhöhung 58 besitzt eine
Vertiefung mit einem Querschnitt in der Form eines Kreises 58a. Die
zweite Erhöhung 59 besitzt
eine Vertiefung mit einem Querschnitt in der Form eines Langloches 59a. Beide
Vertiefungen enden im Bereich der ebenen Abflachung 60.
Die Vertiefungen dienen zum Positionieren des Transportbehälters 40 auf
dem Transporthalter 34. Hierzu sind auf dem Transporthalter 34 zwei Pins
(nicht dargestellt) ausgeformt, die den Transportbehälter 40 auf
dem Transporthalter 34 positionieren, indem die Pins in
die Vertiefungen eingreifen.
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11 ist
eine Schnittansicht des Transportbehälter 40 entlang der
in 10a dargestellten
gestrichelten Linie A-A. Es ist klar zu erkennen, dass die dritte
Stufe 57 auf dem gleichen Niveau liegt wie die Abflachung 60 der
ersten und der zweiten Erhöhung 58 und 59.
Wie bereits in der Beschreibung zu 10a erwähnt, ist
auf dem Boden 50 des Transportbehälters 40 ein Feuchtigkeit
abgebendes Mittel 64 vorgesehen, so dass durch die Feuchtigkeit
ein Austrocknen der Flüssigkeitstropfen 6 (siehe 9) verhindert ist.
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12 ist
eine schematische Darstellung des Benutzerinterfaces 22 zum
Durchführen
von Eingaben und Gestalten vom individuellen Behandlungsprozessen.
Die Eingabebuttons 13 ermöglichen dem Benutzer das individuelle
des Behandlungsprozesses, der nachstehend beschrieben ist.
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Die Folge der Transportbehälter 40 im
Stapel, der sich im ersten Vorrat 20 befindet entspricht genau
der Reihenfolge der einzelnen Prozessschritte. Dabei ist zu bemerken,
dass in den verschiedenen Transportbehältern 40 des Stapels
jeweils Objektträger 4 vorgesehen
sind, die sich in der Art und der Größe der Flüssigkeitstropfen 6 auf
dem Objektträger 4 unterscheiden.
Ein Objektträger 4 trägt immer Flüssigkeitstropfen 6 der
selben Größe und des
selben Typs. Die Flüssigkeitstropfen 4,
die Reagenzien für
das Immunostaining enthalten sind aus Kostengründen in möglichst kleinem Volumen anzuwenden. Zur
Durchführung
des ersten Prozessschrittes fährt der
Transportmechanismus 42 unter den im ersten Vorrat 20 befindlichen
Stapel aus Transportbehältern 40.
Der Transportmechanismus 42, hebt den Stapel an. Die Zange 28,
die den Stapel von Transportbehältern 40 hält, wird
geöffnet
und der Stapel wird abgesenkt. Die Zange 28 schließt erneut
beim nächsten Transportbehälter 40.
Damit liegt nun ein einzelner offener Transportbehälter 40 auf
dem Transportmechanismus 42.
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Dieser Transportbehälter 40 wird
bis zum Behandlungsabschnitt 16 verfahren. Dort wird der Transportbehälter 40 angehoben,
bis die Flüssigkeitstropfen 6 auf
dem Objektträger 4 die
Metallnetzchen 2 auf der Trägerplatte 1 kontaktieren.
Dieser Abstand zwischen der Trägerplatte 1 und
dem Objektträger 4 muss
sehr genau eingehalten werden, damit sichergestellt ist, dass zum
einen alle Flüssigkeitstropfen 6 die
Metallnetzchen 2 kontaktieren, zum anderen aber die Flüssigkeit
der Flüssigkeitstropfen 6 lediglich
die Unterseite der Metallnetzchen 2 berührt. Vorteilhaft ist ein Sensor 44,
der den Abstand der Trägerplatte 1 zum
Objektträger 4 misst.
Die Flüssigkeitstropfen 6 werden
mit einer Pipette auf den Objektträger 4, an die dafür vorgesehenen
Positionen dosiert. Durch Eingabe des Volumens der Flüssigkeitstropfen 6 über die
am Eingabeabschnitt 12 vorgesehenen Eingabebuttons 13,
werden der elektronischen Steuerung die notwendigen Parameter übergeben,
damit der optimale Abstand zwischen den Metallnetzchen 2 und
dem Objektträger 4 errechnet und
eingestellt wird.
-
Der Transportmechanismus 42 führt den
Objektträger 4 in
die Position unterhalb der im Halter 35 montierten Trägerplatte 1 (siehe 9). Der Transportmechanismus 42 hebt
den Transportbehälter 40 zusammen
mit dem Objektträger 4 an,
so dass die Flüssigkeitstropfen 6 mit
dem Metallnetzchen in der durch die elektronische Steuerung berechneten
Art und Weise in Kontakt treten können. Nach Ablauf der, ebenfalls über den
Eingabeabschnitt 12, eingestellten Verweilzeit für den jeweiligen
Prozessschritt, wird der Transportbehälter 40 abgesenkt,
zum zweiten Vorrat 21 verfahren. Im zweiten Vorrat 21 wird
ein Stapel aus Transportbehältern 40 aufgebaut,
die verbrauchte Objektträger 4 enthalten.
Hierzu wird der Stapel im zweiten Vorrat angehoben bis die Zange 28 wieder
geschlossen wird und somit den untersten Transportbehälter im
Staple an dem dafür
vorgesehenen Ausformungen 41 greift. Der Transportmechanismus 42 wird
wiederum abgesenkt und unter den ersten Vorrat verfahren. Zum Start
des nächsten
Prozessschrittes, wird wie schon beschrieben der nächste Transportbehälter 40 aus
dem ersten Vorrat 20 entnommen, In 7 ist der erste Vorrat 20 fast
vollständig
mit Transportbehälter 40 gefüllt.
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Der Prozess wird bis zum letzten
Transportbehälter 40 im
ersten Vorrat 20 fortgeführt. Der Ablauf ist durch den
Benutzer über
den Eingabeabschnitt 12 programmierbar. Für jeden
Prozessschritt ist die Verweilzeit und die Größe der Flüssigkeitstropfen 6 ebenfalls über den
Eingabeabschnitt 12 einstellbar.
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Um das Beladen der Objektträger 4 mit
Flüssigkeitstropfen 6 zu
erleichtern, wird eine Mehrkanalpipette 80 (siehe 4b) verwendet. So können mit einer
Achtkanal-Pipette gleichzeitig acht Tropfen mit gleichem Volumen
auf den Objektträger 4 an
die dafür
vorgesehenen Positionen platziert werden. Dafür ist notwendig, dass die Abstände die
Vertiefungen 5 in der Teflonbeschichtung 5a des
Objektträgers 4 mit den
Abständen
der Pipettenspitzen übereinstimmen. Damit
wird auch dieser Vorgang des Aufbringens der Flüssigkeitstropfen 6 wesentlich
vereinfacht. Nummerierungen auf der Teflonbeschichtung 5a des
Objektträgers 4 und
auf der Trägerplatte,
gestatten eine eindeutige Zuordnung der Netzchen zu den Flüssigkeitstropfen 6.
Dies ist notwendig, da bei manchen Abläufen unterschiedliche Immunmarkierungen
angewendet werden. Verschiedene Reagenzien auf einem Objektträger 4 sind
möglich.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so angepasst,
dass sie folgende Schritte eines bereits bestehenden Standardprotokolls
zur immunologischen Markierung von Gewebedünnschnitten automatisch ausführt: Absättigen unspezifischer
Bindungen, Antikörper-Inkubation,
diverse Waschschritte mit verschiedenen Waschlösungen.
-
Die Erfindung wurde in Bezug auf
eine besondere Ausführungsform
beschrieben. Es ist einem Fachmann jedoch klar, das Abwandlungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne den Schutzbereich der Ansprüche
zu verlassen.
-
- 1
- Trägerplatte
- 1a
- Oberseite
der Trägerplatte
- 1b
- Unterseite
der Trägerplatte
- 2
- Metallnetzchen
- 2a
- Gewebedünnschnitte
- 3
- Magnete
- 3a
- Bohrungen
für Magnete
- 4
- Objektträger
- 4a
- Oberseite
des Objektträgers
- 4b
- Unterseite
des Objektträgers
- 4c
- Kennzeichnung
am Objektträger
- 5
- Vertiefungen
(„wells")
- 5a
- Teflonbeschichtung
- 6
- Flüssigkeitstropfen
- 7
- Positionssensoren
- 8
- vertikale
Führungsschiene
der Transportvorrichtung
- 9
- Halterung
für Trägerplatte
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Display
- 12
- Eingabeabschnitt
- 13
- Eingabebuttons
- 14
- Vorratsabschnitt
- 15a
- erste
Tür
- 15b
- zweite
Tür
- 17
- Griff
- 18
- Füße
- 19
- Abdeckung
- 20
- erster
Vorrat
- 21
- zweiter
Vorrat
- 22
- Benutzerinterface
- 24a
- erste
Schiene
- 24b
- zweite
Schiene
- 24c
- dritte
Schiene
- 25
- Stainingeinheit
- 26
- Platte
- 28
- Zange
- 28a
- Nase
- 29
- Motor
- 30
- Versorgungseinheit
- 31
- Motor
- 32
- Transportmittel
- 33
- Versorgungskanal
- 34
- Transporthalter
- 35
- Halter
- 36
- Arm
- 37
- Griffmulden
- 38
- Linie
- 40
- Transportbehälter
- 41
- Ausformung
- 42
- Transportmechanismus
- 43
- Winkel
- 44
- Sensor
- 45
- Schrittmotor
- 49
- Wandung
- 50
- Boden
- 51
- Stirnwand
- 52
- Rückwand
- 53
- linke
Seitenwand
- 54
- rechte
Seitenwand
- 55
- umlaufende
erste Stufe
- 56
- umlaufende
zweite Stufe
- 57
- umlaufende
dritte Stufe
- 58
- erste
Erhöhung
- 59
- zweite
- 60
- ebene
Abflachung
- 61
- Ausformung
- 62
- Griffmulden
- 63
- Nase
- 64
- Feuchtigkeit
abgebendes Mittel
- 80
- Mehrkanalpipette
- 81
- Nummer
- 82
- Kanäle
- A-A
- Schnittlinie