DE19522246C1 - Aus Filtrierpapier geformtes Sorptionselement für die zytologische Diagnostik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sorptionselement nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Gattungsgemäße Sorptionselemente werden in Verbindung mit so­ genannten Sedimentationskammern in der zytologischen Diagnostik eingesetzt. Hauptproblem hierbei ist, die in den zu untersuchenden Körperflüssigkeiten (wie z. B. Harn, Gelenkwasser, Fruchtwasser etc.) enthaltenen Zellen in hoher Ausbeute und mit geringst mögli­ cher Schädigung zur Herstellung brauchbarer Zellpräparate zu ge­ winnen. In der Regel pipettiert man hierzu eine definierte Menge der Körperflüssigkeit in die Sedimentationskammer, in der die Zel­ len dann durch Spontansedimentation oder auch unterstützt durch eine Zentrifugation auf einem mit der Kammer trennbar verbun­ denen Objektträger abgeschieden werden. Vor einer eventuellen Auswertung der abgeschiedenen Zellen (z. B. durch Anfärbung) muß die überstehende Flüssigkeit entfernt werden. Das Entfernen der Flüssigkeit muß sehr vorsichtig ausgeführt werden, da ande­ renfalls Zellen mitgerissen bzw. durch Turbulenzen geschädigt wer­ den und für eine spätere Präparierung nicht mehr geeignet sind.

Herkömmlicherweise werden Probevolumina von 0,2 ml eingesetzt. Nach den geltenden medizinischen Standards wird die überstehende Flüssigkeit nach der Zellsedimentation über einen Zeitraum von 20 Min. aus der Sedimentationskammer entfernt. Zum Entfernen der überstehenden Flüssigkeit gibt es eine ganze Reihe von unter­ schiedlichen Möglichkeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, die überstehende Flüssigkeit mit einem in die Sedimentationskammer eingesetzten, aus Filtrierpapier geformten Sorptionselement abzu­ saugen.

In diesem Zusammenhang offenbart die DE 30 05 788 eine Sedi­ mentationskammer, die aus einer saugfähigen Hülse und einem Ob­ jektträger besteht. Im Betrieb wird die Hülse auf den Objektträger aufgesetzt und dann die Untersuchungsflüssigkeit in die Hülse einpippettiert. Die Hülse ist so ausgerüstet, daß der Beginn des Aufsaugvorganges nicht sofort, sondern erst nach einer gewissen Zeitspanne erfolgt. Die Zeitspanne reicht aus, daß ein Großteil der Zellen vor Beginn des Aufsaugvorganges auf den Objektträger sedimentieren kann. Eine ähnliche Einrichtung ist aus der DD 2 48 878 bekannt. Hier ist allerdings vorgesehen, daß der Objektträger mit Polykationen beschichtet ist, die eine festere Bindung der Zellen bewirken sollen. Außerdem ist hier ein innerer Glastubus vorgesehen, in den die zellhaltige Flüssigkeit einpipettiert wird. Nach ausreichender Sedimentation wird der Glastubus entfernt und die dann im wesentlichen zellfreie Flüssigkeit mit einer auf dem Objektträger aufsetzenden äußeren saugfähigen Hülse entfernt. Bei­ de beschriebenen Vorrichtungen sind relativ kompliziert und setzen äußerst sorgfältiges Arbeiten voraus, um reproduzierbare Ergebnis­ se zu erhalten.

Ein weiteres System ist von Sayk, J. (1993) in CNS Barriers and Modern CSF Diagnostics, VCH Verlagsgesellschaft mbH Wein­ heim, Seiten 355-359 unter dem Titel "The sorption ring chamber for spontaneous cell sedimentation and cytocentrifugation" beschrie­ ben worden. Hier ist vorgesehen, daß als Sorptionselement ein konisch geformter Filtrierpapierring verwendet wird. An der unte­ ren umlaufenden Kante des Filtrierpapierringes sind in gleich­ mäßigen Winkelabständen mehrere vorstehende, spitzzulaufende Sorptionszungen angeordnet. Das bekannte Sorptionselement kann allerdings nur in speziell angepaßten Sedimentationskammern ein­ gesetzt werden. Geeignete Sedimentationskammern weisen zwei ge­ geneinander preßbare, umlaufende konische Druckflächen auf. Vor Aufarbeitung einer Flüssigkeitsprobe wird das Sorptionselement mit seinem konischen Filtrierpapierring zwischen den Druckflächen ein­ gespannt. In Kontakt mit der dann in die Sedimentationskamme ein­ gefüllten Flüssigkeitsprobe kommen nur noch die von dem Fil­ trierpapierring ausgehenden vorstehenden Sorptionszungen. Über den zwischen den Druckflächen der Sedimentationskammer einge­ stellten Druck kann das Aufsaugverhalten des Sorptionselementes gesteuert werden. Dies ist erforderlich, da der Sorptionsvorgang nicht unmittelbar nach Einfüllen der Flüssigkeit in die Sedimen­ tationskammer beginnen soll. Es muß vielmehr zunächst den Zellen die Möglichkeit gegeben werden zu sedimentieren. Erst dann kann mit dem Absaugen der überstehenden Flüssigkeit begonnen werden. Bei der bekannten Vorrichtung wird daher der konische Filtrier­ papierring des Sorptionselementes zunächst zwischen den Druck­ flächen unter einem so großen Anpreßdruck gehalten, daß keine Flüssigkeit in das Sorptionselement eintreten kann. Erst nach Ablauf der vorgegebenen Sedimentationszeit wird der Druck verringert und das Sorptionselement beginnt, über die Sorptionszungen Flüssigkeit in den Filtrierpapierring anzusaugen. Erfahrungen haben gezeigt, daß der Filtrierpapierring bzw. auch die davon ausgehenden Zungen durch die Relativbewegung der Druckflächen bei der Druckeinstellung Schaden nehmen können. Das gattungsgemäße Sorptionselement erfordert daher eine äußerst vorsichtige Handhabung. Außerdem setzt sein Einsatz eine konstruktiv relativ aufwendige Sedimentationskammer zwingend voraus.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Sorptionselement bereitzu­ stellen, das in besonders einfacher Weise in allen herkömmlichen Sedimentationskammern eingesetzt werden kann und das eine her­ vorragende Zellausbeute bei gleichzeitig geringer Schädigung er­ möglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Sorptionselement, das die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Danach ist vorgesehen, daß das Sorptionselement als in die Sedi­ mentationskammer zu einem beliebigen Zeitpunkt einsetzbare zy­ lindrische Hülse ausgebildet ist, die zu ihrem einen Ende hin zu mehreren Sorptionszungen ausläuft. Die Sorptionszungen sind mit gleichmäßigen Winkelabständen über den Hülsenumfang verteilt. Das Sorptionselement weist ein Saugvolumen auf, das deutlich über dem Volumen der aufzusaugenden Flüssigkeit liegt. Das erfor­ derliche Saugvolumen läßt sich in Kenntnis der Daten des ein­ gesetzten Filtrierpapiers ohne weiteres berechnen und kann dann bei dem Zuschnitt des Sorptionselementes berücksichtigt werden.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die die Saugleistung des Sorptionselements begrenzenden Sorptionszungen in ihrer Di­ mensionierung so an das eingesetzte Filtrierpapier angepaßt sind, daß die überstehende Flüssigkeit über einen vorgegebenen Zeitraum gleichmäßig aufgesaugt wird. Herkömmliche, in Sedimentations­ kammern aufgearbeitete Flüssigkeitsvolumina betragen 0,2 ml, die innerhalb eines Zeitraumes von z. B. 20 Min. entfernt werden. Die durchschnittliche Saugleistung des Sorptionselements beträgt dabei ca. 0,01 ml pro Min. Um derartige Saugleistungen zu erzielen, muß insbesondere der Spitzenbereich der Sorptionszungen äußerst präzi­ se dimensioniert werden. Die für den jeweiligen Spezialfall geeig­ neten Abmessungen lassen sich in Vorversuchen bestimmen.

Das erfindungsgemäße Sorptionselement bietet eine ganze Reihe von Vorteilen. Der erste Vorteil ist, daß es zu einem beliebigen Zeitpunkt in die Sedimentationskammer einsetzbar ist. Im konkreten Fall bedeutet das, daß das Sorptionselement erst dann in die Sedimentationskammer eingesetzt wird, wenn tatsächlich mit dem Absaugen der Flüssigkeit begonnen werden kann. Anders als im Stand der Technik braucht man hierzu keine aufwendigen Maßnahmen an der Sedimentationskammer vorzunehmen. Außerdem erlaubt die Erfindung, daß die Spitzen der Sorptionszungen in besonders einfacher Weise zu der Sedimentationsfläche ausgerichtet, bzw. auf dieser aufgesetzt werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Nach Anspruch 2 ist vorgesehen, daß das Sorptionselement aus langsamfließenden Filtrierpapier besteht. Langsamfließend ist eine übliche Klassifizierung, unter der im Handel eine Reihe unter­ schiedlicher Filtrierpapiere erhältlich sind. Ein besonders geeigne­ tes Filtrierpapier ist unter der Typenbezeichnung 2040 a (Schleicher und Schüll) erhältlich. Mit dieser Ausgestaltung lassen sich die er­ forderlichen gleichmäßigen und geringen Saugleistungen des Sorp­ tionselements besonders einfach erreichen.

Anspruch 3 sieht vor, daß das Saugvolumen des Sorptionselements ein Mehrfaches, insbesondere das 4- bis 6-fache, des Volumens der aufzusaugenden Flüssigkeit beträgt. Beobachtungen haben gezeigt, daß mit derartig dimensionierten Sorptionselementen ein besonders gleichmäßiges und damit zellschonendes Aufsaugen der überste­ henden Flüssigkeit möglich ist.

Nach Anspruch 4 ist vorgesehen, daß das Sorptionselement drei gleich dimensionierte Sorptionszungen aufweist, die sich nach An­ spruch 5 mit gleichmäßig abnehmender Breite zu den Spitzen hin verjüngen. Auch diese Ausgestaltungen tragen dazu bei, die gleichmäßige Saugleistung des Sorptionselements zu verbessern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 6 kann vorgesehen sein, daß das Sorptionselement an seinem oberen Ende einen an die Hülse angesetzten Kragen aufweist. Bei entsprechender Dimensionierung setzt das Sorptionselement mit dem Kragen auf dem oberen Rand der Sedimentationskammer auf, wenn die Sorp­ tionszungen die gewünschte Postition in der Kammer erreicht ha­ ben. Die definierte Anordnung des Sorptionselementes in der Sedi­ mentationskammer wird dadurch wesentlich erleichtert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich das Sorptionselement frei wählbar mit seinen Sorptionszungen unter­ schiedlich tief in die abzusaugende Flüssigkeit einsetzen läßt. Für die Standardanwendung setzen die Sorptionszungen mit ihren Spit­ zen auf dem Rand der Sedimentationsfläche auf. Bei bestimmten Anwendungszwecken, z. B. wenn Tumormarker eingesetzt werden sollen, kann es jedoch auch gewünscht sein, daß zunächst nur ein Teil der Flüssigkeit abgesaugt wird. Die abgesaugte Flüssigkeit wird dann durch tumormarkerhaltige Flüssigkeit ersetzt und dann erst die gesamte überstehende Flüssigkeit entfernt. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße Sorptionselement zunächst nur so tief in die Sedimentationskammer eingesetzt werden, daß die Spitzen sei­ ner Sorptionszungen noch im Abstand zu der Sedimentationsfläche gehalten sind. Dementsprechend endet dann der Sorptionsvorgang, wenn die Flüssigkeitsoberfläche unter die Spitzen der Zungen ab­ sinkt. Soll das gesamte Flüssigkeitsvolumen entfernt werden, wird das Sorptionselement bis zum Anschlag in die Kammer eingescho­ ben. Um die für die jeweiligen Anwendungszwecke gewünschten Relativpositionen sicher einstellen zu können, sieht eine Ausgestal­ tung nach Anspruch 7 vor, daß auf dem Sorptionselement entspre­ chende Markierungen ausgebildet sind.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand dreier Abbildungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt voneinander getrennt in schematischer Darstel­ lung eine übliche Sedimentationskammer und eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sorptionsele­ mentes.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Sedimentations­ kammer mit eingesetztem Sorptionselement.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Sedimentationsfläche in unterschiedlichen Trocknungsgraden.

In Fig. 1 erkennt man eine im wesentlichen zylindrische Sedi­ mentationskammer 10, die über einen Ansatz 12 mit einem Objekt­ träger 13 verbunden ist. In die Sedimentationskammer 10 wird die zu untersuchende Körperflüssigkeit eingefüllt und man läßt die in ihr enthaltenen Zellen auf eine kreisrunde Sedimentationsfläche 14 des Objektträgers 13 sedimentieren. Die in Fig. 2 erkennbare Dich­ tung 19 sorgt dafür, daß zwischen Objektträger und Ansatz 12 keine Flüssigkeit austritt.

Nach der Zellsedimentation wird die überstehende Flüssigkeit mit einem hier getrennt von der Sedimentationskammer 10 in einer Ausführungsform dargestellten Sorptionselement 15 entfernt. Das Sorptionselement 15 weist im wesentlichen die Form einer zylin­ drischen Hülse auf, die zu ihrem einen Ende in drei spitz zu­ laufende Sorptionszungen 16 endet. An seinem anderen Ende ist an dem Sorptionselement 15 ein Kragen 17 ausgebildet. Der Abstand des Kragens 17 zu den Sorptionszungen 16 ist so gewählt, daß bei eingesetztem Sorptionselement der Kragen 17 auf dem oberen Rand der Sedimentationskammer 10 aufsetzt, wenn die Sorptionszungen 16 mit ihren Spitzen die Sedimentationsfläche 14 berühren. Der Kragen 17 stellt also eine Art Anschlag dar, bis zu dem das Sorptions­ element 15 maximal in die Sedimentationskammer 10 geschoben werden kann.

Diesbezüglich wird auf Fig. 2 verwiesen. Man erkennt hier wie­ derum das Sorptionselement 15, das nun jedoch in die Se­ dimentationskammer 10 eingeschoben dargestellt ist. In der ge­ zeigten Stellung setzt der Kragen 17 auf dem oberen Rand der Se­ dimentationskammer 10 auf, und die Sorptionszungen 16 reichen mit ihren Spitzen bis an die Sedimentationsfläche 14 des Ob­ jektträgers 13 und tauchen dabei in eine in die Sedi­ mentationskammer 10 eingefüllte Flüssigkeit 18 ein. Bei dieser Stellung des Sorptionselementes 15 wird die Flüssigkeit 18 nahezu quantitativ entfernt. Wie bereits ausgeführt, ist es aber auch mög­ lich, das Sorptionselement nicht so tief einzuführen und dann nur einen Teil der Flüssigkeit 18 abzusaugen. Durch entsprechende Wahl der Relativposition zwischen dem Resorptionselement und der Sedimentationskammer 10 läßt sich das gewünschte abzusaugende Flüssigkeitsvolumen zwanglos und frei wählbar einstellen. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil der Erfindung dar, der durch kei­ nes der bekannten gattungsgemäßen Systeme erreicht werden kann.

Wie oben bereits ausgeführt, gibt es neben den abgebildeten Sedi­ mentationskammern, in denen die Zellsedimentation spontan er­ folgt, auch solche Kammern, die zentrifugierbar sind. In beiden Fällen, also nach Spontansedimentation bzw. nach der Zentri­ fugation, stellt sich das identische Problem, nämlich die schonende Absaugung überstehender Flüssigkeit. In beiden Fällen kann das er­ findungsgemäße Sorptionselement hierzu eingesetzt werden. Zentri­ fugierbare Kammern, sogenannte Zytozentrifugenkammern, weisen gegenüber den gezeigten Kaminern einen etwas komplizierten Auf­ bau auf. Solche Kammern sind in der Fachwelt allgemein bekannt und es wird daher auf eine Wiedergabe verzichtet. Es soll aller­ dings erwähnt werden, daß manche Zytozentrifugenkammern nicht eine zylindrische Flüssigkeitsaufnahme, sondern eine sich nach un­ ten hin verjüngende Aufnahme aufweisen. Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße Sorptionselement ohne weiteres auch in solchen nicht rein zylindrischen Kammern verwendet (bzw. daran angepaßt) werden kann.

Wie oben bereits mehrfach ausgeführt, läuft das Sorptionselement 15 zu seinem einen Ende hin in Sorptionszungen 16 aus. Diese Sorptionszungen 16 sind mit gleichmäßigem Winkelabstand über den Umfang des Sorptionselementes 15 angeordnet. Vorzugsweise werden drei solcher Sorptionszungen in dem Sorptionselement 15 ausgebildet. Man erreicht so, daß die in der Sedimentationskammer 10 befindliche Flüssigkeit 18 besonders gleichmäßig über drei gleichmäßig am Rand der Sedimentationsfläche 14 verteilte Punkte abgezogen wird. In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 3 ver­ wiesen, die die Sedimentationsfläche 14 in unterschiedlichen Trocknungszuständen A bis E zeigt. Beobachtet wurde diese Trock­ nung während des Aufsaugens von 2 ml Probevolumen über einen Zeitraum von 20 Min. 5 Min. nach Einführen der Sorptionshülse bildet sich in der Mitte der Sorptionsfläche eine flüssigkeitsfreie Zone A, die sich in weiteren 10 Min. zu einer flüssigkeitsfreien Zone B erweitert hat. Nach 15 Min. ist der Bereich der Zone C flüssigkeitsfrei und nach 20 Min. schließlich die gesamte Sedimen­ tationsfläche 14.

Claims (7)

1. Aus Filtrierpapier geformtes Sorptionselement zum definier­ ten Aufsaugen von Zell- und korpuskelfreier Flüssigkeit aus zylindrischen bzw. sich nach unten hin verjüngenden Sedimentationskammern für die zytologische Diagnostik, in denen Zellen durch Spontansedimentation oder Zentrifuga­ tion auf eine kreisrunde Sedimentationsfläche abgeschieden werden, mit im wesentlichen einer umlaufenden Wand, an der im Bereich ihrer unteren Kante mehrere vorstehende spitz zulaufende Sorptionszungen ausgebildet sind, die bei betriebsgemäßer Verbindung des Sorptionselementes mit der Sedimentationskammer in Kontakt mit der aufzusaugenden Flüssigkeit geraten, dadurch gekennzeichnet, daß das Sorp­ tionselement (15) als in die Sedimentationskammer (10) von oben einsetzbare zylindrische oder sich von oben nach unten verjüngende Hülse ausgebildet ist, die zu ihrem einen Ende hin in den mehreren Sorptionszungen ausläuft, wobei die Sorptionszungen (16) über den Hülsenumfang mit gleichmä­ ßigen Winkelabständen verteilt sind und in betriebsgemäßer Verbindung des Sorptionselementes (15) mit der Sedimenta­ tionskammer (10) am Rand der Sedimentationsfläche (14) aufsetzen bzw. mit geringem Abstand zu dieser gehalten sind und wobei das Sorptionselement (15) ein Saugvolumen auf­ weist, das deutlich über dem Voltimen der aufzusaugenden Flüssigkeit (18) liegt und die Sorptionszungen (16) so dimen­ sioniert sind, daß sie das aufzusaugende Flüssigkeitsvolumen gleichmäßig über einen vorgegebenen Zeitraum zwischen 10 und 20 Min. aufnehmen.

2. Sorptionselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sorptionselement (15) aus einem langsam­ fließenden Filtrierpapier geformt ist.

3. Sorptionselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Saugvolumen des Sorp­ tionselements (15) ein Mehrfaches der aufzusaugenden Flüs­ sigkeit (18) beträgt.

4. Sorptionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß drei gleich dimensionierte Sorp­ tionszungen (17) ausgebildet sind.

5. Sorptionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sorptionszungen (17) sich gleichmäßig zu den Spitzen hin verjüngen.

6. Sorptionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß am anderen Ende des Sorp­ tionselementes (15) ein Kragen (17) angeformt ist, der bei Verbindung des Sorptionselementes (15) mit der Sedimen­ tationskammer (10) auf dessen oberen Rand aufsetzt.

7. Sorptionselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß auf dem Sorptionselement (15) Markierungen zur Einstellung einer definierten Relativposi­ tion in der Sedimentationskammer (10) vorgesehen sind.