DE19712575C2

DE19712575C2 - Incubation device

Info

Publication number: DE19712575C2
Application number: DE1997112575
Authority: DE
Inventors: Hubert Muth
Original assignee: Desaga GmbH
Current assignee: Desaga GmbH
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: DE19712575A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Inkubationsvorrichtung zur Aufrechterhaltung der Vitalität und Funktionalität von Gewebeproben oder dergleichen, umfassend einen durch einen Deckel verschlossenen Behälter, einen in dem Behälter angeordneten Inkubator für mit einer Nährlösung befüllte Probengefäße, in die eine Belüftungsleitung eintaucht, die über eine zentrale Hauptleitung an eine Gasversorgung angeschlossen sind.The invention relates to an incubation device for maintaining vitality and functionality of tissue samples or the like, comprising a through a lid-closed container, an incubator arranged in the container for sample vessels filled with a nutrient solution, into which a ventilation line is placed immersed, which is connected to a gas supply via a central main line are.

Eine solche Inkubationsvorrichtung ist durch das DE 295 19 602 U1 bekanntgeworden. Sie erlaubt es, die von Patienten entnommenen Gewebeproben in einfacher Weise zuverlässig zu transportieren und die Vitalität der von einigen Milligramm bis einigen 100 Milligramm Frischgewicht reichenden Gewebeproben in den mit etwa 2 bis 10 ml Lösung befüllten Probengefäßen zumindest einige Tage aufrechtzuerhalten. Hierbei kommt der Versorgung der Nährlösung mit Sauerstoff eine entscheidende Aufgabe zu die erfordert, daß - beispielsweise mittels Sauerstoffpatronen, eines Miniaturkompressors oder eines kleinen Gebläses - möglichst kleine Gasblasen in die Lösung eingeperlt werden. Der Sauerstoffverbrauch ist aufgrund des geringen Nährlösungsvolumens pro Probengefäß äußerst gering. Mit einem in der Sauerstoffleitung angeordneten Drosselventil soll der gewünschte Sauerstoff-Partialdruck eingehalten werden.Such an incubation device is described in DE 295 19 602 U1 known. It allows the tissue samples taken from patients to be taken in easy to transport reliably and the vitality of some Tissue samples ranging from milligrams to a few 100 milligrams fresh weight the sample vessels filled with about 2 to 10 ml of solution for at least a few days maintain. Here, the nutrient solution is supplied with oxygen crucial task which requires that - for example by means of Oxygen cartridges, a miniature compressor or a small blower - the smallest possible gas bubbles are bubbled into the solution. The Oxygen consumption is pro due to the small volume of nutrient solution Sample container extremely small. With one arranged in the oxygen line Throttle valve should maintain the desired partial pressure of oxygen.

Aus verschiedenen Gründen läßt sich allerdings in der zentralen Hauptleitung ein Druckabfall häufig nicht vermeiden, der bewirkt, daß bei den in die Vorrichtung vorne eingestellten Probengefäßen ein stärkeres Perlen der Gasblasen auftritt als bei den weiter hinten eingestellten Probengefäßen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß z. B. nicht alle der vorhandenen Probengefäße befüllt sind oder einen unterschiedlichen Füllstand der Nährlösung aufweisen. Damit gehen aber unvermeidlich unterschiedliche Fließwiderstände einher, die eine zentrale Einstellung nicht mehr erlauben. Diese Schwierigkeiten fassen sich nur durch eine einzelne Einstellung, z. B. über regelbare Ventile, bewältigen, was allerdings eine sehr aufwendige Meßtechnik und umständliche Regelmaßnahmen voraussetzt. Die gleiche Problematik liegt vor, wenn statt Gewebeproben beispielsweise Zellen, die in unterschiedlicher Form z. B. im Blut, Urin und Knochenmark vorhanden sind, oder biologische Materialien, die lebende Zellen enthalten, mit beispielsweise das Zellenwachstum förderndem CO₂ oder mit Stickstoff zur Kühlung versorgt werden müssen.For various reasons, however, a pressure drop in the central main line can often not be avoided, which causes the gas bubbles in the sample vessels set in the front of the device to bubble more than in the sample vessels set further back. This is because z. B. not all of the existing sample vessels are filled or have a different fill level of the nutrient solution. This inevitably goes hand in hand with different flow resistances that no longer allow central adjustment. These difficulties can only be summed up by a single attitude, e.g. B. over controllable valves, which, however, requires a very complex measurement technology and cumbersome control measures. The same problem exists if instead of tissue samples, for example, cells that are in different forms such. B. are present in the blood, urine and bone marrow, or biological materials that contain living cells, for example with cell growth-promoting CO ₂ or with nitrogen for cooling.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln eine gleichmäßige Gas- bzw. Sauerstoffzuführung an allen Stellen, d. h. allen Probengefäßen zu ermöglichen.The invention has for its object to eliminate these disadvantages and for a Device of the type mentioned with simple means a uniform gas or oxygen supply at all points, d. H. to enable all sample vessels.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Hauptleitung und den Belüftungsleitungen jeweils eine Kapillare angeordnet ist. Indem erfindungsgemäß somit vor jedem Probengefäß ein aufgrund der einheitlichen Kapillare gleicher hoher Fließwiderstand eingestellt wird, läßt sich ein gleichmäßiger Gasdurchsatz auch bei unterschiedlichen Bedingungen an den verschiedenen Probenröhrchen bzw. -gefäßen erreichen, denn die sich aufgrund der individuellen Bedingungen der Probengefäße einstellenden Widerstände können vernachlässigt werden und wirken sich nicht mehr nachteilig aus, weil der an allen Kapillaren einheitliche Fließwiderstand demgegenüber höher ist. Es läßt sich daher gewährleisten, daß selbst bei unterschiedlicher Anzahl bestückter Probengefäße und/oder unterschiedlichem Füllstand der Nährlösung dennoch überall ein gleichmäßiger Gasdurchsatz vorliegt, beispielsweise über jede Belüftungsleitung eine Blase pro Sekunde bei einem Durchmeser der Luftblasen von etwa 2 bis 3 mm in das Probengefäß eingeleitet wird, so daß die Nährlösung auf keinen Fall überschäumen kann. Bedingt durch die den Probengefäßen vorgeschalteten Kapillaren läßt sich eine passive Regelung erreichen, die einen Eingriff in die Gas- bzw. Luftversorgung an nur einer Stelle erfordert, indem beispielsweise lediglich die Leistung eines Kompressors oder einer Pumpe in gewünschter Weise verändert zu werden braucht.This object is achieved in that between the main line and a capillary is arranged in each case of the ventilation lines. By doing According to the invention, therefore, in front of each sample vessel based on the uniform Capillary equal high flow resistance is set, can be a more uniform Gas flow rate even under different conditions at the different Reach sample tubes or tubes, because of the individual Resistor setting resistors conditions can be neglected become and no longer have a disadvantage because of the capillaries uniform flow resistance, however, is higher. It can therefore be ensure that even with different numbers of sample vessels and / or different levels of nutrient solution everywhere there is a uniform gas throughput, for example one via each ventilation line Bubble per second with a diameter of the air bubbles of about 2 to 3 mm in it Sample vessel is introduced so that the nutrient solution under no circumstances overflow can. Due to the capillaries upstream of the sample vessels, one can achieve passive regulation that only interferes with the gas or air supply one place requires, for example, just the performance of a compressor or a pump needs to be changed in the desired way.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Patentanspruch und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein in den Zeichnungen dargestelltes, die Einlagerung von Gewebeproben betreffendes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert ist. Es zeigen:Further details and advantages of the invention result from the Claim and the following description, in which one in the drawings illustrated embodiment relating to the storage of tissue samples of the subject of the invention is explained in more detail. Show it:

Fig. 1 im Längsschnitt einen Aufnahmebehälter einer Inkubationsvorrichtung, ohne Probengefäße und teilweise schematisch dargestellt; Fig. 1 is partially shown a receptacle of an incubation device, without the sample vessels and schematically in longitudinal section;

Fig. 2 als Einzelheit des Behälters gemäß Fig. 2 einen die Probengefäße aufnehmenden Heizblock mit einem plattenartigen Belüftungsverteiler oberhalb der Probengefäße, im Querschnitt dargestellt; und FIG. 2 shows, as a detail of the container according to FIG. 2, a heating block receiving the sample vessels with a plate-like ventilation distributor above the sample vessels, shown in cross section; and

Fig. 3 als Einzelheit und in vergrößerter Darstellung den in Fig. 2 eingekreisten und mit einem "X" gekennzeichneten Teilbereich des Belüftungsverteilers. Fig. 3 as a detail and in an enlarged view the circled in Fig. 2 and marked with an "X" of the ventilation manifold.

Eine in der Ausführung gemäß in Fig. 1 gezeigte Inkubationsvorrichtung 1 zur Aufrechterhaltung der Vitalität und Funktionalität von Gewebeproben besteht aus einem auf einer zu Transportzwecken in eine Halterung einschiebbaren Schiene 2 angeordneten Behälter 3, der durch einen ohne Griff und Verschluß dargestellten Deckel 4 verschließbar ist. Ein in dem Behälter 3 auf einer Flächenheizung 5 angeordneter Heiz- bzw. Trägerblock 6 ist in zwei nebeneinanderliegenden Reihen (vgl. Fig. 2) mit zahlreichen hintereinanderliegenden Aufnahmeöffnungen 7 für darin einzustellende, in Fig. 2 gezeigte Probengefäße 8 ausgebildet. Die Flächenheizung 5 hält den Trägerblock gleichmäßig auf einer Temperatur von 37°C (Körpertemperatur); damit die in die mit einer Nährlösung befüllten Probengefäße 8 eingelagerten Proben von äußeren Temperaturschwankungen möglichst unbeeinflußt bleiben, sind zudem der Behälter 3 und der Deckel 4 wärmeisolierend ausgeführt. Eine mit Führungen 9 in den Behälter 3 bzw. den Trägerblock 6 eingesetzte Belüftungsverteilerplatte 10 ist gemäß Fig. 2 zweiteilig und weist eine Ober- und eine Unterplatte 10, 10b auf; in ihr ist eine zentrale Hauptleitung 11 eingearbeitet (vgl. Fig. 3), die an eine Sauerstoffversorgung in Form einer Pumpe 12 angeschlossen ist und als integrierten Bestandteil einen Filter 13 aufweist.An incubation device shown in the embodiment according to Fig. 1 1, for maintaining the vitality and functioning of tissue samples is composed of a arranged on an insertable for transport purposes in a holding rail 2 container 3 is closed by a shown without a handle and closure cover 4. A heating or carrier block 6 arranged in the container 3 on a surface heater 5 is formed in two rows lying next to one another (cf. FIG. 2) with numerous successive receiving openings 7 for sample vessels 8 to be set therein, shown in FIG. 2. The surface heating 5 keeps the support block even at a temperature of 37 ° C (body temperature); In order that the samples stored in the sample containers 8 filled with a nutrient solution remain as uninfluenced as possible by external temperature fluctuations, the container 3 and the lid 4 are also heat-insulating. A vent manifold plate 10 used with guides 9 in the container 3 and the support block 6 according to Figure 2 is in two parts and has an upper and a lower plate 10, 10 b on. a central main line 11 is incorporated in it (see FIG. 3), which is connected to an oxygen supply in the form of a pump 12 and has a filter 13 as an integrated component.

Die Belüftungsverteilerplatte 10 ist gleichzeitig als Trägerplatte für in die Probengefäße 8 eintauchende Belüftungsleitungen 14 ausgebildet; diese bestehen im Ausführungsbeispiel aus Edelstahl-Kanülen mit einer untenliegenden Luftaustrittsöffnung. Die Belüftungsverteilerplatte 10 ist außerdem mit mittig über den Probengefäßen 8 bzw. den Aufnahmeöffnungen 7 liegenden Bohrungen 15 versehen, durch die sich die Probengefäße 8 mit Gewebeproben beschicken und von einem Laborroboter über eine Pipettiernadel manipulieren lassen, ohne daß die Luftzufuhr unterbrochen werden muß. Die Belüftungsleitungen 14 sind deshalb gemäß Fig. 1 außermittig angeordnet; dennoch reicht die Verwirbelung der Nährlösung durch die eingeperlten Luftblasen aus, um die Versorgung auch der eventuell auf dem runden Gefäßboden liegenden Proben mit Luft sicherzustellen. Die Belüftungsleitungen 14 werden im übrigen in fluchtende Aufnahmebohrungen 16a bzw. 16b von Ober- und Unterplatte 10a, 10b (vgl. Fig. 3) eingesteckt und dort gehalten.The ventilation distributor plate 10 is at the same time designed as a carrier plate for ventilation lines 14 immersed in the sample vessels 8 ; In the exemplary embodiment, these consist of stainless steel cannulas with an air outlet opening below. The ventilation distributor plate 10 is also provided with holes 15 located centrally above the sample vessels 8 or the receiving openings 7 , through which the sample vessels 8 can be loaded with tissue samples and manipulated by a laboratory robot via a pipetting needle, without the air supply having to be interrupted. The ventilation lines 14 are therefore arranged off-center according to FIG. 1; however, the swirling of the nutrient solution by the bubbled-in air bubbles is sufficient to ensure that any samples lying on the round bottom of the vessel are supplied with air. The ventilation lines 14 are otherwise inserted into aligned receiving bores 16 a and 16 b of the top and bottom plates 10 a, 10 b (see FIG. 3) and held there.

Die sich in der Belüftungsverteilerplatte 10 über die gesamte Länge des Behälters 3 erstreckende zentrale Hauptleitung 11 der Sauerstoffversorgung verteilt die eingespeiste Luft gleichmäßig an die jeweils in Reihe rechts und links hintereinanderliegenden Probengefäße 8. Damit sich ein gleichmäßiger Luftdurchsatz trotz eventuell unterschiedlicher Bedingungen an den einzelnen Probengefäßen 8 der Doppelreihen erreichen läßt, ohne daß eine einzelne, individuelle Einstellung vorgenommen werden muß, ist - wie im einzelnen aus Fig. 3 zu erkennen ist - zwischen der Hauptleitung 11 und jeder Belüftungsleitung bzw. den in die Bohrungen 16a, 16b eingesteckten Kanülen 14 eine Kapillare 17 angeordnet. Wie zahlreiche Versuche bestätigt haben, eignet sich hierfür in besonderer Weise eine sogenannte Fused-Silica Kapillare, wie sie in der Gaschromatographie seit langem verwendet wird und beispielsweise durch das DE 94 13 553.3 U1 bekanntgeworden ist. The central main line 11 of the oxygen supply, which extends in the ventilation distributor plate 10 over the entire length of the container 3 , distributes the fed air evenly to the sample vessels 8, one behind the other in rows on the right and left. So that a uniform air throughput can be achieved in spite of possibly different conditions on the individual sample vessels 8 of the double rows without a single, individual setting having to be made, as can be seen in detail in FIG. 3, between the main line 11 and each ventilation line or the cannulas 14 inserted into the bores 16 a, 16 b, a capillary 17 is arranged. As numerous tests have confirmed, a so-called fused-silica capillary, as has long been used in gas chromatography and has become known, for example, from DE 94 13 553.3 U1, is particularly suitable for this.

Die Kapillaren 17 sind vorteilhaft von semipermeablen Membranen 18 eingeschlossen, die zwar den in die Nährlösung eingeperlten Sauerstoff bzw. die Luft oder ein anderes Gas durchlassen, dabei aber einerseits sowohl die aus der Lösung mitgeführte Feuchtigkeit und andererseits auch die von der Pumpe 12 bzw. einem Kompressor herrührende Feuchtigkeit zurückhalten. Die Membranen 18 sind mittels O-Ringen 19 abgedichtet. Zur Halterung der als Verbindung zwischen der Hauptleitung 11 und den Belüftungsleitungen 14 in einer Ausnehmung der Oberplatte 10a der Belüftungsverteilerplatte 10 angeordneten Kapillaren 17 dienen Silikoneinlagen bzw. -führungen 20.The capillaries 17 are advantageously enclosed by semipermeable membranes 18 , which admittedly let the oxygen or air or another gas bubbled into the nutrient solution, but on the one hand both the moisture entrained from the solution and on the other hand also that of the pump 12 or one Retain moisture from the compressor. The membranes 18 are sealed by means of O-rings 19 . In order to hold the arranged as a connection between the main conduit 11 and the ventilation ducts 14 in a recess of the upper plate 10 a of the ventilation manifold plate 10 capillaries 17 serve silicone inserts or guides 20th

Aufgrund der den Belüftungsleitungen 14 vorgeschalteten Kapillaren 17 wird ein an allen Einleitungsstellen gleich hoher Fließwiderstand erzeugt, der höher ist als der sich an den Probengefäßen 8 durch unterschiedliche Füllstände der Nährlösung und/oder bei nicht befüllten Probengefäßen einstellende Widerstand, der daher vernachlässigbar ist, so daß die in der Zuführung vorgeschalteten Kapillaren 17 eine einheitliche Einstellung an lediglich einer Stelle der Luftversorgung und damit einen gleichmäßigen Luftdurchsatz an allen Probengefäßen 8 ermöglichen.Due to the capillaries 17 connected upstream of the ventilation lines 14 , a flow resistance which is the same at all introduction points is generated, which is higher than the resistance which arises at the sample vessels 8 due to different fill levels of the nutrient solution and / or in the case of unfilled sample vessels, which is therefore negligible, so that the capillaries 17 connected upstream in the feed enable a uniform setting at only one point in the air supply and thus a uniform air throughput at all sample vessels 8 .

Claims

Incubation device for maintaining the vitality and functionality of tissue samples or the like, comprising a container closed by a lid and an incubator arranged in the container for sample containers filled with a nutrient solution, into which a ventilation line is immersed, which are connected to a gas supply via a central main line, characterized in that a capillary ( 17 ) is arranged between the main line ( 11 ) and the ventilation lines ( 14 ).