DE3614418A1 - Vorrichtung zur erfassung der rotation von einzelzellen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Erfassung der Rotation von Einzelzellen Die Erfindung findet Anwendung bei Apparaturen zur Untersuchung der Zellrotation für flüssiges Probengut, an das mittels mehrerer Elektroden ein rotierenden elektrisches Feld angelegt wird.
• In der Zeitschrift für Naturforschung 37 c (1982), S.
• 908-915 ist eine Apparatur beschrieben, bei der in einer Meßkammer Zellen mit Hilfe eines rotierenden elektrischen Feldes in Drehung versetzt und mit einem Mikroskop beobachtet werden. Aus der Drehgeschwindigkelt der ellen in Abhängigkeit von der Stärke des elektrischen Feldes und der Lage der Resonanzfrequenzen können Rückschlüsse au9 Eigenschaften der Zellen gezogen werden.
• In der Meßkammer sind in einer Flüssigkeit eine Anzahl zu untersuchender Zellen vorhanden. Um ein Absinken der jeweils zu vermessenden Zelle auf den Boden des Gefäßes zu vermeiden, befinden sich zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte in dem Gefäß. Die Zellen sinken in der oberen Flüssigkeit bis zur Grenzschicht, tauchen teilweise in diese ein und werden dort gehalten. Dadurch wird die Drehgeschwindigkeit verlangsamt, so daß eine Verfälschung der Meßergebnisse erfolgt. Zudem kann es in der Grenzschicht zu einer Ansammlung von Zellen kommen, die sich gegenseitig in ihrer Drehung beeinflussen können.
• bin weiterer Nachteil dieser Apparatur besteht darin, daß sich die optischen EigenschaSten der Grenzschicht zwischen den beiden Blüssigkeiten negativ auf den Bildlçontrast auswirken, so daß nur relativ große, in ihrer Form unsymmetrische Zellen so erkennbar sind, daß ihre Vermessung möglich ist; Die Probenflüssigkeit verhält sich wie ein stromdurchflossener Leiter und erwärmt sich während der Beobachtung, wodurch ebenfalls die Meßergebnisse unenvünscht beeinflußt werden.
• Es ist weiterhin ein automatisches Meßmikroskop für die Mikroelektrophorese bekannt (Jenaer Rundschau 1978/6, S. 264). Diese Meßmikroskop dient der Messung der linearen 3ewegungsgeschwindigkeit von Teilchen in einem elektrischen Feld. Die optische Achse des Mikroskopes verläuft im Bereich des Objektfeldes horizontal. Die Teilchen befinden sich in einer Flüssigkeit innerhalb einer Meßküvette.
• slird das elektrische Feld an die Küvette angelegt, bewegen sich die Teilchen stetig linear innerhalb der Küvette solange das elektrische Feld wirkt. Die Messung erfolgt, indem der Weg gemessen wird, den ein ausgewähltes Teilchen innerhalb einer vorgegebenen Zeiteinheit zurücklegt.
• Eine Stationierung eines Teilchens innerhalb des Objektfeldes des Mikroskopes ist nicht möglich.
• Ebenso ist es nicht möglich, eine Drehbewegung eines Teilchens zu realisieren.
• Die Erfindung hat das Ziel, die genannten Nachteile zu vermeiden, insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die es ermöglicht, eine Rotation aller vorkommenden Einzelzellen unabhängig von ihrer Größe und Form mit geringstmöglichen Meßfehler zu erfassen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtüng zur Erfassung der Rotation von Einzelzellen in flüssigen Probengut, an das mittels mehrerer Elektroden ein rotierendes elektrisches Feld angelegt wird, derart auszubilden, daß einzelne Zellen so in einem mikroskopischen Strahlengang gebracht werden können, daß eine Erkennung von Einzelheiten innerhalb der Zellen möglich ist und daß die Rotation der Zellen nicht durch andere Zellen behindert wird und die Meßwerte durch die Meßbedingungen wie Temperatureinflüsse nicht verfälscht werden.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Mehrelektrodenmeßkammer an eine an sich bekannte mikroskopische Einrichtung mit im Bereich der Objektebene horizontal verlaufender optischer Achse optimal mechanisch und optisch angepaßt wird. Die Mehrelektrodenmeßkammer ist von einer Temperierkammer umgeben, durch die eine Temperierflüssigkeit geleitet wird, die die Aufgabe hat, die in der Mehrelektrodenmeßkammer entstehende wärme abzuleiten und den Effekt der Drehbewegung einer biologischen Zelle in rotierenden elektrischen 'lechselSeld frei von thermM:hen Störungen zu halten, bzw. deren Drehbewegung in Abhangigkeit von der Temperatur zu vermessen. Zur Vorrichtung gehört eine Dosiereinrichtung für die ZuSuhr der Probenflüssigkeit in die Mehrelektrodenmeßkammer. Ihre Fördermenge ist sehr feinfühlig einstellbar und sie ermöglicht auch die Erzeugung eines geringen Unterdruckes in der Mehrelektrodenmeßkammer. Dadurch kann die Sedimentation der Zellen während des gesamten Meßvorganges verhindert werden. Die seitliche Justierung der zu vermessenden Zellen in der Menkammer geschieht durch Anlegen eines kurzzeitigen inhomogenen Feldes, das durch Ausschalten der erforderlichen Feldkomponente aus den rotierenden Feld erzeugt wird.
• Es sind Mittel vorgesehen, die eine reproduzierbare Befestigung der Meßkammer nm Mikroskop gewährleisten.
• Der Luftspalt zwischen Objektiv und ffi0emperierkammer, die Temperierflüssigkeit, das sie zum Objektiv des Mikroskopes hin begrenzende optische Fenster, das die Mehrelektrodenrneßkammer zum Objektiv hin begrenzende optische Fenster und die Probenflüssigkeit bis zur Objektebene sind vorteilhaft gleichzeitig optisch integrierte Elemente des jeweils verwendeten Objektives.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
• Es zeigen Figur 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Einbaulage Figur 2: die LEehrelektrodenmeßkammer und die Temperierkammer nach Figur 1 im Schnitt A-A.
• In Figur 1 trägt eine Grundplatte 1 eine Temperierkammer 2 und eine Dosiereinrichtung 3. Die Grundplatte 1 ist mittels einer Eingachwalbe 23 (Figur 2) an einem nicht dargestellten Mikroskop mit einer im Bereich der Temperierkammer 2 horizontal verlaufenden optischen Achse 4. befestigt. Innerhalb der Temperierkammer 2 ist eine Mehrelektrodenmeßkammer 5 mit Elektroden G angeordnet. Über Anschlüsse 7 und 8 erfolgt der Zufluß und Abfluß einer Temperieflüssigkeit 24 (Figur 2). Die Spannungsversorgung der Elektroden 6 erfolgt durch Zuleitungen 9. Eine Probenflüssigkeit 10 befindet sich in einem Zylinder 11 der Dosiereinrichtung 3 und wird mittels einer Leitung 12 durch die Mehrelektrodenmeßkammer 5 zu einem Behälter 13 geleitet. Mittels eines Kolbens 14, der durch eine Gewindespindel 15 und eine WIutter 16 verschiebbar ist, kann die Probenflüssigkeit 10 feinfühlig dosiert werden.
• Figur 2 zeigt die Mehrelektrodenmeßkammer 5 und die Temperierkammer 2 im Schnitt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugazeichen wie in Figur 1 bezeichnet. In einem Luftabstand 17 ist ein Objektiv 18 des Mikroskopes gegenüber einer Glasplatte 19 angeordnet. Die Glasplatte 19 und eine Glasplatte 20 schließen die Temperierkammer 2 im Bereich um die optische Achse 4 ab. Die Temperierkammer 2 wird von der Temperierflüssigkeit 24 durchflossen.
• Innerhalb der Temperierkammer 2 ist die Mehrelektrodenmeßkammer 5 angeordnet. Zwischen zwei Glasplatten 21, 22 sind die Elektroden 6 befestigt. Über die Leitung 12 erfolgt die Zuleitung und der Abfluß der Probenflüssigkeit 10.
• Die Ringschwalbe 23 dient mit dem entsprechenden Koppelelement am Mikroskop der reproduzierbaren Befestigung der Vorrichtung am Mikroskop. Dadurch wird gewährleistet, daß immer im gleichen Volumenbereich vermessen wird, in dem das elektrische Feld mit konstantem Betrag des Feldstärkevektors rotiert.
• Zur Untersuchung einer Zelle wird mittels der Dosiere inrichtung 3 durch Betätigen der Gewindespindel 15 Probenflüssigkeit 10 in die Mehrelektrodenmeßkammer 5 gedrückt, bis eine interessierende Zelle im Gesichtsfeld des Mikroskopes erscheint. Danach wird das rotierende elektrische Feld eingeschaltet und die Zelle in Drehung versetzt.
• ie bereits beschrieben, kann die Zelle jeweils im Objektfeld in Höhe und Seite orientiert werden. Mittels einer am Mikroskop angeschlossenen Ausvlerteeinheit kann die Geschwindigkeit der Zelle gemessen und registriert werden.
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Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Erfassung der Rotation von Einzelzellen in Ilüsigem Probengut, an das mittels mehrerer Elektroden ein rotierendes elektrisches FeLd angelegt wird, gekennzeichnet dadurch, daß eine Mehrelektrodenmeßkammer vertikal in der Objektebene einer an sich bekannten mikroskopischen Einrichtung mit horizontal verlaufender optischer Achse angeordnet ist, daß die ehrelektrodenmeßkammer innerhalb einer Temperierkammer angeordnet ist, die von einer Temperierflüssigkeit durchflossen wird und daß die Mehrelektrodenmeßkammer mit einer Dosiereinrichtung verbunden ist, die luftdicht abgeschlossen ist, daß Mittel zur reproduzierbaren Befestigung der Mehrelektrodenmeßkammer am Mikroskop vorhanden sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Luftspalt zwischen Objektiv und Temperierkammer, die Temperierfltissigkeit, ein sie zum Objektiv hin begrenzendes optisches Feinster, ein die Mehrelektrodenmeßkammer zum Objektiv hin begrenzendes optisches Fenster und die Probenflüssigkeit bis zur Objektebene optisch integrierte Elemente des Objektives sind