DE29519602U1 - Mobile incubation device - Google Patents
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Description
Prof. Reimann 1 M/36107Prof. Reimann 1 M/36107
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Inkubationsvorrichtung zur Aufrechterhaltung der Vitalität und Funktionalität von Gewebeproben.The present invention relates to a mobile incubation device for maintaining the vitality and functionality of tissue samples.
Nach Operationen und bei endoskopischen Untersuchungen werden dem Patienten routinemäßig Gewebeproben entnommen. Nach ihrer Entnahme werden die Gewebeproben nicht mehr mit Nährstoffen versorgt und sterben schnell ab. Der Pathologe kann aufgrund von makroskopischen und mikroskopischen Veränderungen der Gewebeprobe oder von dünnen Schnitten der Gewebeprobe Rückschlüsse auf bestehende oder auch zurückliegende Erkrankungen des Patienten ziehen.Tissue samples are routinely taken from the patient after operations and during endoscopic examinations. After they have been taken, the tissue samples are no longer supplied with nutrients and die quickly. The pathologist can draw conclusions about the patient's existing or past illnesses based on macroscopic and microscopic changes in the tissue sample or thin sections of the tissue sample.
Mit den üblichen pathohistologischen Methoden lassen sich jedoch keine oder nur sehr unzureichende Aussagen über die Funktionalität der Gewebeproben machen, d.h. insbesondere über die Funktion einzelner Zellen bzw. das Zusammenwirken verschiedener Zellen bei physiologischen Abläufen. Hier sind insbesondere die komplexen Vorgänge bei immunologischen oder allergischen Reaktionen zu nennen. So gibt es zwar immunhistologische Markierungsverfahren, bei denen über den Nachweis bestimmter Antikörper in Gewebeschnitten Rückschlüsse auf gewisse allergische 5 Reaktionen gezogen werden können; diese Verfahren versagen aber bei allergischen Sofortreaktionen, d.h. den sog. Typ-1-Reaktionen. However, the usual pathohistological methods do not allow any or only very inadequate statements to be made about the functionality of the tissue samples, i.e. in particular about the function of individual cells or the interaction of different cells in physiological processes. The complex processes involved in immunological or allergic reactions are particularly important here. There are immunohistological labeling methods that can be used to draw conclusions about certain allergic reactions by detecting certain antibodies in tissue sections; however, these methods fail in the case of immediate allergic reactions, i.e. the so-called type 1 reactions.
Untersuchungen vitaler Gewebeproben werden bisher in der medi-0 zinischen Diagnostik praktisch nicht durchgeführt. Ursache hierfür ist u.a., daß, ähnlich wie in der herkömmlichen Pathohistologie auch, die Untersuchung vitaler Gewebeproben ein aufwendiges Instrumentarium und entspreched ausgebildetes Fachpersonal benötigt, das üblicherweise nicht an dem Ort vorhanden 5 ist, wo die Gewebeprobe dem Patienten entnommen wird. In der Pathologie stellt dies im allgemeinen kein Problem dar, da sich Organteile oder Gewebeproben beispielsweise in Formalin konservieren lassen und der Pathologe seine Untersuchungen noch Stun-Examinations of vital tissue samples have so far practically not been carried out in medical diagnostics. One of the reasons for this is that, similar to conventional pathohistology, the examination of vital tissue samples requires complex instruments and appropriately trained specialist personnel, who are usually not available at the location where the tissue sample is taken from the patient. In pathology, this is generally not a problem, since organ parts or tissue samples can be preserved in formalin, for example, and the pathologist can carry out his examinations in just hours.
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Prof. Reimann 2 M/36107Prof. Reimann 2 M/36107
den oder sogar Tage später ohne nennenswerten Informationsverlust durchführen kann. Die Proben können also aus Krankenhäusern und von niedergelassenen Ärzten an regionale, spezialisierte Zentren geschickt werden, in denen die eigentlichen Untersuchungen stattfinden.or even days later without any significant loss of information. The samples can therefore be sent from hospitals and from general practitioners to regional, specialized centers where the actual tests take place.
Eine analoge Vorgehensweise müßte auch bei der Untersuchung von vitalen Gewebeproben in Betracht gezogen werden. Dies scheiterte aber bisher daran, daß bis heute keine geeigneten Vorrichtungen existieren, mit denen Gewebeproben unkompliziert und zuverlässig transportiert werden können, wobei ihre Vitalität in dem Transportbehälter zumindest einige Tage aufrechterhalten bleibt.An analogous procedure should also be considered when examining vital tissue samples. However, this has so far failed because there are currently no suitable devices with which tissue samples can be transported easily and reliably, while maintaining their vitality in the transport container for at least a few days.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer mobilen Inkubationsvorrichtung, die es ermöglicht, die Vitaliät und Funktionalität von Gewebeproben.über mehrere Stunden bis hin zu einigen Tagen aufrechtzuerhalten und die so den Transport der Gewebeproben von Krankenhäusern und niedergelassenen Ärzten zu einzelnen auf entsprechende Untersuchungen spezialisierte Zentren ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll dabei preisgünstig herstellbar und betreibbar sein, da sich entsprechende Untersuchungsmethoden nur dann durchsetzen werden, wenn die damit verbundenen Kosten so gering wie möglich gehalten werden.The object of the present invention is therefore to provide a mobile incubation device that makes it possible to maintain the vitality and functionality of tissue samples for several hours up to several days and that thus enables the transport of tissue samples from hospitals and general practitioners to individual centers specializing in corresponding examinations. The device according to the invention should be inexpensive to manufacture and operate, since corresponding examination methods will only prevail if the associated costs are kept as low as possible.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine mobile Inkubationsvorrichtung zur Aufrechterhaltung der Vitalität und Funktionalität von Gewebeproben, mit einem kompakten Gehäuse und einem zugehörigen Deckel, einem in dem Gehäuse angeordneten heizbaren Inkubator 0 für Probenbehälter, die mit einer Nährlösung befüllbar sind, SauerstoffVersorgungsmitteln, die über Leitungen ein sauerstoffgashaltiges Fluid in die Nährlösung der Probenbehälter einperlen; und Energieversorgungsmitteln, welche die Temperierung des Inkubators gewährleisten.This task is solved by a mobile incubation device for maintaining the vitality and functionality of tissue samples, with a compact housing and an associated lid, a heatable incubator 0 arranged in the housing for sample containers that can be filled with a nutrient solution, oxygen supply means that bubble an oxygen-containing fluid into the nutrient solution of the sample containers via lines; and energy supply means that ensure the temperature control of the incubator.
Die einzelnen Probenbehälter nehmen dabei Gewebeproben von einigen Milligramm bis einigen 100 Milligramm Frischgewicht in etwa 2 bis 10 ml Nährlösung auf. Die Temperatur des InkubatorsThe individual sample containers hold tissue samples of a few milligrams to a few 100 milligrams of fresh weight in about 2 to 10 ml of nutrient solution. The temperature of the incubator
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und damit der Nährlösung wird meist bei etwa 37*C konstant gehalten. Der Sauerstoffpartialdruck in der Nährlösung sollte etwa 85 bis 120 mmHg betragen. Aufgrund des geringen Nährlösungsvolumens pro Probenbehälter, ist der Sauerstoffverbrauch äußerst gering, so daß auch die SauerstoffVersorgungsmittel sehr kompakt gestaltet werden können. Die erfindungsgemäße mobile Inkubationsvorrichtung ist daher klein und handlich und kann beispielsweise durch Kurierdienste sicher und zuverlässig von Ärzten und Krankenhäusern zur zentralen Untersuchungslabors transportiert werden.and thus the nutrient solution is usually kept constant at around 37°C. The oxygen partial pressure in the nutrient solution should be around 85 to 120 mmHg. Due to the small nutrient solution volume per sample container, the oxygen consumption is extremely low, so that the oxygen supply means can also be designed very compactly. The mobile incubation device according to the invention is therefore small and handy and can be transported safely and reliably, for example by courier services, from doctors and hospitals to central testing laboratories.
Als Wärmereservoir des Inkubators kann dabei ein Wasserbad dienen, in das die Probenbehälter eingetaucht werden.A water bath into which the sample containers are immersed can serve as the incubator’s heat reservoir.
Vorteilhaft weist der Inkubator aber ein Element aus einem festen Material, beispielsweise ein Metallblock auf, in dem Ausnehmungen zur Aufnahme der Probenbehältern ausgespart sind. Damit wird ein sicherer Transport der Inkubationsvorrichtung gewährleistet und Lecks wie sie etwa bei Wasserbädern auftreten können, werden vermieden. Es können jedoch auch Blöcke aus wärmeleitendem Kunststoff zum Einsatz kommen.It is advantageous for the incubator to have an element made of a solid material, such as a metal block, in which recesses are cut out to accommodate the sample containers. This ensures safe transport of the incubation device and prevents leaks such as those that can occur in water baths. However, blocks made of heat-conducting plastic can also be used.
In dem Inkubator können Heizelemente, etwa eine Widerstandsheizung, zu dessen Erwärmung vorgesehen sind. Die Heizleistung der Heizelemente wird vorteilhaft über einen Thermostaten gesteuert, so daß die gewünschte Temperatur während der Aufbewahrung des bioptischen Materials möglichst konstant gehalten wird. Die erfindungsgemäße Inkubationsvorrichtung kann auch über Kontrolleuchten verfügen, die anzeigen, ob ein bestimmtes Tempera-0 türintervall während der Aufbewahrung der Proben eingehalten wurde.Heating elements, such as a resistance heater, can be provided in the incubator to heat it. The heating power of the heating elements is advantageously controlled by a thermostat, so that the desired temperature is kept as constant as possible during storage of the biopsy material. The incubation device according to the invention can also have control lights that indicate whether a certain temperature interval was maintained during storage of the samples.
Die Sauerstoffversorgungsmittel können eine oder mehrere Patronen eines sauerstoffgashaltigen Fluids umfassen. Dabei kann es 5 sich beispielsweise um Sauerstoff oder einfach um Druckluft handeln. Die Patronen können nachladbar sein und werden in diesem Fall wieder aufgefüllt, bevor die Inkubationsvorrichtung erneut an die Ärzte ausgeliefert wird.The oxygen supply means may comprise one or more cartridges of a fluid containing oxygen gas. This may be, for example, oxygen or simply compressed air. The cartridges may be reloadable and in this case are refilled before the incubation device is again delivered to the doctors.
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Es ist aber auch möglich anstelle der Sauerstoffpatronen einen Miniaturkompressor oder ein kleines Gebläse vorzusehen, mit
dessen Hilfe kontinuierlich Umgebungsluft in die Nährlösungen eingeperlt wird.
5However, it is also possible to use a miniature compressor or a small blower instead of the oxygen cartridges, with the help of which ambient air is continuously bubbled into the nutrient solutions.
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Die SauerstoffVersorgungsmittel weisen vorteilhaft eine Leitungen auf, die in einer Feinnadeldüse oder einer Fritte in der Nährlösung der Probenbehälter enden. Wesentlich effiziente SauerstoffVersorgung der Nährlösung ist dabei, daß möglichst kleine Gasblasen in die Lösung eingeperlt werden.The oxygen supply means advantageously have a line that ends in a fine needle nozzle or a frit in the nutrient solution of the sample container. A key factor in ensuring an efficient oxygen supply to the nutrient solution is that the smallest possible gas bubbles are bubbled into the solution.
Bei einem besonders einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Inkubationsvorrichtung, ist die Feinnadeldüse die Nadel einer Einwegspritze, die ein Teil des Sauerstoffleitungssystems bildet und in den Probenbehälter eingesetzt ist. Der Probenbehälter und das mit der Nährlösung in Kontakt kommende Spritzensystem, können nach jeder Benutzung ersetzt werden, ohne daß dadurch wesentlichen Kosten entstünden.In a particularly simple design of the incubation device according to the invention, the fine needle nozzle is the needle of a disposable syringe that forms part of the oxygen line system and is inserted into the sample container. The sample container and the syringe system that comes into contact with the nutrient solution can be replaced after each use without incurring significant costs.
Als Energieversorgung der gesamten Anordnung kommen bevorzugt Batterien oder aufladbare Akkumulatoren in Frage.Batteries or rechargeable accumulators are preferred as the energy supply for the entire arrangement.
Zur Überwachung der wichtigsten Betriebsparameter verfügt die erfindungsgemäße Inkubationsvorrichtung über wenigstens ein pH-Meter und wenigstens ein Oximeter zur Regelung des pH bzw. des Sauerstoffgehalts der Nährlösung in wenigstens einem der Probenbehälter. Man kann meist davon ausgehen, daß in den übrigen Probenbehältern vergleichbare Bedingungen herrschen. Es ist selbstverständlich aber auch möglich, entsprechende Meßeinrich-0 tungen in allen Probenbehältern vorzusehen. Die Temperatur der Nährlösungen kann direkt in der Lösung oder indirekt über die Temperatur des Inkubators bestimmt werden.To monitor the most important operating parameters, the incubation device according to the invention has at least one pH meter and at least one oximeter for regulating the pH or the oxygen content of the nutrient solution in at least one of the sample containers. It can usually be assumed that comparable conditions prevail in the other sample containers. It is of course also possible to provide corresponding measuring devices in all sample containers. The temperature of the nutrient solutions can be determined directly in the solution or indirectly via the temperature of the incubator.
Um den Energieverbrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung so 5 gering wie möglich zu halten bestehen das Gehäuse und der Dekkel aus einem wärmedämmenden Material oder sind zumindest mit einer Isolierschicht verkleidet.In order to keep the energy consumption of the device according to the invention as low as possible, the housing and the cover are made of a heat-insulating material or are at least covered with an insulating layer.
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Die erfindungsgemäße mobile Inkubationsvorrichtung zur Aufrechterhaltung der Vitalität und Funktionalität von Gewebeproben wird im folgenden anhand eines unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels ausführ1icher erläutert.The mobile incubation device according to the invention for maintaining the vitality and functionality of tissue samples is explained in more detail below using an embodiment described with reference to the attached drawing.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße mobile Inkubationsvorrichtung.Fig. 1 of the drawing shows a cross section through a mobile incubation device according to the invention.
Die Inkubationsvorrichtung 10 weist ein kastenförmiges Gehäuse 11 auf, in welchem sich ein als Wärmereservoir dienender Metallblock 17 befindet. In der Oberseite des Metallblocks sind zylindrische Ausnehmungen ausgespart, in denen sich Probenbehälter 13 befinden. Die Probenbehälter sind mit flüssigkeitsdichten Stopfen 14 verschlossen. In den Probenbehältern befindet sich eine vorbereitete Nährlösung 15, die sich insbesondere durch eine hohe Sauerstoffbindungsfähigkeit auszeichnet.The incubation device 10 has a box-shaped housing 11 in which a metal block 17 serving as a heat reservoir is located. Cylindrical recesses are cut out in the top of the metal block in which sample containers 13 are located. The sample containers are closed with liquid-tight stoppers 14. The sample containers contain a prepared nutrient solution 15 which is characterized in particular by a high oxygen binding capacity.
Die Inkubationsvorrichtung 10 enthält weiterhin Heizelemente 18 zum Temperieren des Inkubators 17, eine Sauerstoffversorgung 19, eine Energieversorgung 26, sowie diverse Kontrolleinrichtungen, wie ein oder mehrere Thermometer bzw. einen Thermostat, ein Oximeter und ein pH-Meter.The incubation device 10 further contains heating elements 18 for controlling the temperature of the incubator 17, an oxygen supply 19, a power supply 26, as well as various control devices, such as one or more thermometers or a thermostat, an oximeter and a pH meter.
Der Arzt kann die Inkubationsvorrichtung beispielsweise zusammen mit bereits mit Nährlösung gefüllten Probenbehältern erhalten. Der Inkubator wird eingeschaltet und signalisiert über eine Kontrollampe, wenn die gewünschte Temperatur, beispielsweise 37°C, erreicht ist. Die dem Patienten entnommenen Gewebeproben 16 werden in einzelne Probenbehälter gelegt und an die SauerstoffVersorgung 19 über Leitungen 20 und Feinnadeldüsen 22 angeschlossen. Bei der SauerstoffVersorgung 19 kann es sich um ein kleines Sauerstoffläschchen oder auch eine Sauerstoffpatrone handeln, es ist jedoch auch möglich, ein kleine Gebläse vor-5 zusehen, das Luft, ggf. über einen Sterilfilter, in die Probenbehälter bläst, wobei in diesem Fall der Sauerstoff im wesentlichen der Sauerstoff aus der Luft ist. Über ein Oximeter wird sichergestellt, daß der Sauerstoff-Partialdruck in der Nährlö-The doctor can, for example, receive the incubation device together with sample containers already filled with nutrient solution. The incubator is switched on and signals via a control lamp when the desired temperature, for example 37°C, has been reached. The tissue samples 16 taken from the patient are placed in individual sample containers and connected to the oxygen supply 19 via lines 20 and fine needle nozzles 22. The oxygen supply 19 can be a small oxygen bottle or an oxygen cartridge, but it is also possible to provide a small blower that blows air, possibly via a sterile filter, into the sample containers, in which case the oxygen is essentially the oxygen from the air. An oximeter is used to ensure that the oxygen partial pressure in the nutrient solution
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sung im Bereich zwischen etwa 85 und 120 mm Hg liegt. Der pH des Inkubationsmediums liegt etwa im Bereich von 7,4. Ein in der Sauerstoffleitung 20 vorgesehenes Drosselventil 21 gewährleistet die Einhaltung des gewüsnchten Sauerstoff-Partialdrucks. Die Energieversorgung 26, bevorzugt ein wiederaufladbarer Akkumulator, dient der Stromversorgung der Meß- und Anzeigegeräte sowie der Heizelemente und ggf. des Gebläses. Vorteilhaft ist das Gehäuse 11 mit einem Isoliermantel 27 versehen, und auch der zur Abdeckung des Inkubators verwendete Dekkel 12 ist isoliert. Der Energiebedarf der Heizelemente wird dadurch äußerst gering gehalten und der Akku kann entsprechend leicht und platzsparend ausgeführt sein.solution is in the range between about 85 and 120 mm Hg. The pH of the incubation medium is approximately in the range of 7.4. A throttle valve 21 provided in the oxygen line 20 ensures that the desired oxygen partial pressure is maintained. The energy supply 26, preferably a rechargeable battery, serves to supply power to the measuring and display devices as well as the heating elements and, if necessary, the fan. The housing 11 is advantageously provided with an insulating jacket 27, and the lid 12 used to cover the incubator is also insulated. The energy requirement of the heating elements is thus kept extremely low and the battery can be designed to be correspondingly light and space-saving.
Der Stopfen 14 des Probenbehälters kann eine semipermeable Membran aufweisen, die den in die Nährlösung eingeperlten Sauerstoff bzw. die Luft durchläßt, die aus der Lösung mitgeführte Feuchtigkeit aber zurückhält. Der Stopfen 14 kann außerdem Durchführungen für die Sauerstoffleitung 20 und gegebenenfalls die Meßleitungen des Oximeters 24 und des pH-Meters 25 aufweisen. The stopper 14 of the sample container can have a semi-permeable membrane that allows the oxygen or air bubbled into the nutrient solution to pass through, but retains the moisture carried along from the solution. The stopper 14 can also have passages for the oxygen line 20 and, if necessary, the measuring lines of the oximeter 24 and the pH meter 25.
In der Praxis kann beispielsweise ein Kurierdienst eingerichtet werden, der die Inkubatoren mit den Gewebeproben in Krankenhäusern und bei niedergelassenen Ärzten abholt und dort einsatzbereite Inkubationsvorrichtungen mit frischer Nährlösung ent-5 haltenden Probenbehältern, aufgeladenen Batterien und aufgeladener Sauerstoff- oder Luftpatrone wieder abgibt. Es versteht sich, daß die erfindungsgemäßen mobilen Inkubationsvorrichtungen verschiedenste Größen aufweisen können, d.h. insbesondere eine unterschiedliche Anzahl von Probenbehältern enthalten können. In practice, for example, a courier service can be set up that collects the incubators with the tissue samples from hospitals and doctors' offices and returns ready-to-use incubation devices with sample containers containing fresh nutrient solution, charged batteries and charged oxygen or air cartridges. It goes without saying that the mobile incubation devices according to the invention can have a wide variety of sizes, i.e. in particular can contain a different number of sample containers.
2202/e2202/e
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