DE4033168A1

DE4033168A1 - Vorrichtung zur filterung, reinigung und rezirkulation des wassers in stroemungszytometern

Info

Publication number: DE4033168A1
Application number: DE4033168A
Authority: DE
Inventors: Harald Steen
Original assignee: Skatron AS
Current assignee: Skatron AS
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1991-04-25
Anticipated expiration: 2010-10-20
Also published as: BE1003924A6; GB2244989A; FR2653424B1; NO894161L; IT1257277B; IT9021784A0; NO894161D0; GB9022442D0; NL9002272A; FR2653424A1; DE4033168C2; GB2244989B; US5092989A; IT9021784A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Filterung, Reinigung und Rezirkulation des Wassers, welches durch die Strömungskammer eines Strömungszytometers strömt.

Ein Strömungszytometer ist ein Meßinstrument für die Fluoreszenz und das Streulicht einzelner biologischer Zellen, die in großer Anzahl vorliegen. Die Messung wird durchgeführt, wenn die Zellen eine nach der anderen durch den Fokusbereich einer intensiven Lichtquelle hindurchgehen, welche Fluoreszenzfarbstoffe in den Zellen erregt. Auf diese Art und Weise stellt die Intensität der Fluoreszenz ein Maß für die einzelnen Bestandteile der Zelle dar, welche die Fluoreszenzfarbe binden. Die Intensität des Streulichts ist primär ein Maß für die Größe der Zelle. Die Fluoreszenz und das Streulicht werden durch zweckmäßige Optiken gesammelt und durch separate Fotoverstärkerröhren oder andere auf Licht ansprechende Detektoren ermittelt. Die Detektoren wandeln die Lichtimpulse in äquivalente elektrische Impulse um, welche darauffolgend digitalisiert, in einem Computer gespeichert und klassifiziert werden.

Die Zellen werden durch den Erregungsfokus mit Hilfe einer laminaren Wasserströmung hindurchgeführt, welche einen Querschnitt im Bereich mikroskopischer Abmessungen hat. Das die Zellen mit sich führende Wasser, welches für gewöhnlich als Mantelstrom oder Trägerflüssigkeit bezeichnet wird, wird in eine konische Strömungskammer unter einem Druck in der Größenordnung von 1 kg/cm² in eine Kammer eingespeist. Die Öffnung der Strömungskammer, welche für gewöhnlich einen Querschnitt in der Größenordnung von 100 µm hat, führt entweder in Luft, wo das Wasser einen zylindrischen Strahl formt, oder in ein Rohr hinein, welches durch den Erregungsfokus hindurchgeht. Die Probe, bei welcher es sich normalerweise um eine Suspension von Zellen handelt, wird in die Strömungskammer durch ein Rohr eingeführt, welches sich längs des Zentrums der Strömungskammer erstreckt. Demzufolge werden die Zellen räumlich auf den Mittelkern der Strömung durch den Erregungsfokus beschränkt oder begrenzt.

Die Menge der Ummantelungsflüssigkeit, die durch die Strömungskammer hindurchgeht, liegt ungefähr bei 10 ml/min, was bedeutet, daß ein Strömungszytometer in der Größenordnung von 5 l pro Tag verbraucht, und dies ist der Grund dafür, daß die meisten Strömungszytometer einen Wasseraufbewahrungsbehälter in der Größenordnung dieses Volumens haben. Dieser Wasserbehälter trägt merklich zum Gewicht und Volumen des Meßinstruments bei. Insbesondere bei Instrumenten, die für den Feldeinsatz vorgesehen sind, ist es bedeutsam, dieses Volumen soweit wie es geht zu verringern. Bei Instrumenten, die zur Verwendung in Raumfahrzeugen gedacht sind, ist eine solche Verringerung natürlich wesentlich. Es besteht ein sich steigernder Bedarf für Feldinstrumente, welche ohne Wartung über lange Zeitperioden betrieben werden können.

Das für die Mantelflüssigkeit verwendete Wasser muß eine hohe Reinheit haben. Normalerweise verwendet man destilliertes Wasser, welches darauffolgend durch ein Filter geschickt wird, das eine Porengröße von 0,2 µm hat. Wasser einer solchen Qualität steht nicht ohne weiteres in allen Laboratorien zur Verfügung, die strömungszytometrische Messungen durchführen.

Ein anderes Problem beim Einsatz von Strömungszytometern ist, daß die Farbstoffe, die verwendet werden, um Zellen zu markieren, und insbesondere solche Farbstoffe, die verwendet werden, um DNS (DNA), d. h. genetisches Material, zu markieren, sind in höchstem Maße mutagen und/oder karzinogen. Das Abwasser von den Strömungszytometern sollte daher nicht in das öffentliche Abwassersystem abgegeben werden, wie dies gegenwärtig der Fall ist. Andererseits ist es teuer, derartige große Wassermengen in einer vernünftigeren Art und Weise zu entsorgen.

Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme dadurch, daß ein Weg vorgeschlagen wird, auf welchem das Wasser filtriert und gereinigt wird, damit es immer wieder verwendet werden kann. Auf diese Art und Weise kann die gesamte Wassermenge in einem Strömungszytometer um zwei Zehnerpotenzen verringert werden und die Abfallmenge, die entsorgt werden muß, wird entsprechend verringert.

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist

gekennzeichnet durch:

a) Eine Pumpe, die Wasser aus dem Behälter in die Strömungskammer und durch den Erregungsfokus hindurchdrückt;
b) ein zusammengesetztes Filter, durch welches das Wasser, wenn es den Fokus verlassen hat, mit Hilfe eines Trichters und einer Rohrleitung geführt wird, die in den Wasserbehälter durch eine Rohrleitung zurückführt.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung enthält das Filter chemisch aktives Material, welches die Farben absorbiert, die zur Markierung der Zellen zwecks strömungszytometrischer Messung verwendet werden, und mechanische Filter, welche die Zellen und anderes teilchenförmiges Material aus dem Wasser entfernen.

Die Erfindung wird nun anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, welche eine schematische Darstellung der Erfindung zeigt.

Die Vorrichtung umfaßt eine Pumpe 1, welche Wasser aus einem Behälter 2 unter konstantem Druck in eine Strömungskammer 3 eines Strömungszytometers pumpt und dadurch einen laminaren Wasserstrahl 4 erzeugt, welcher die Zellen durch einen Erregungsfokus 6 hindurchträgt. Die Zellsuspension wird in die Strömung durch ein dünnes Rohr 5 eingeführt, das längs der Achse der Strömungskammer 3 ausgerichtet ist. Wenn das Wasser durch den Erregungsfokus 6 durchgegangen ist, strömt es in einen Trichter 7 hinein, welcher über eine Rohrleitung 8 in ein zusammengesetztes Filter führt. Nach Durchgang durch dieses Filter strömt das Wasser durch eine Rohrleitung 10 zurück in den Behälter 2.

Das zusammengesetzte Filter 9 übt eine doppelte Funktion aus: Es entfernt Zellen, sowie Zellstücke und andere teilchenförmige Gegenstände aus dem Wasser und es absorbiert die Fluoreszenzfarbstoffe der Probe. Das zusammengesetzte Filter 9 kann die Form eines horizontalen Rohres haben, durch welches Wasser durch den Druck hindurchgetrieben wird, das durch die Flüssigkeitssäule im Rohr 8 erzeugt wird. Der Auslaß des Filters 9 ist so positioniert, daß etwa vorhandene Luft entweichen kann.

Der Hauptteil des Filters 9 ist mit chemisch aktivem Material 11, z. B. Aktivkohle gefüllt, welche an Ort und Stelle durch ein feines Gitter aus rostfreiem Stahl 12 zu beiden Seiten gehaltert wird. Um teilchenförmiges Material zu entfernen, unter Einschluß von Kohlenstoffteilchen folgen dem chemischen Filter 11 mehrere mechanische Filter 13 mit sich verringernder Porengröße in der Richtung der Strömung. Die kleinste Porengröße ist üblicherweise bei ungefähr 0,2 µm.

Das Filter 9 hat Fittings an beiden Enden, so daß es leicht zwecks Austausch ausgebaut werden kann. Wenn das Filter erst einmal mit Farbstoffen und teilchenförmigem Material gesättigt ist, kann es ohne, daß sein Inhalt an die Umgebung gelangt, entfernt werden.

Ein zusammengesetztes Filter, welches ungefähr 50 ml Aktivkohle enthält, kann eine Farbstoffmenge absorbieren, die ungefähr 10000 der üblichen Zellproben entspricht. Auf diese Art und Weise kann ein Filter über mehrere Monate verwendet werden, ohne daß es ausgewechselt werden muß. Die Gesamtwassermenge des gesamten Systems kann ungefähr 100 ml betragen. Um Infektionen, Algenwachstum und das Wachstum anderer Mikroorganismen in dem System zu verhindern, kann dem Wasser ein Biozid, beispielsweise Natriumazid, beigegeben werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Filterung, Reinigung und Rezirkulation von Wasser, welches durch eine Strömungskammer eines Strömungszytometers strömt, gekennzeichnet durch a) eine Pumpe (1), welche Wasser aus einem Behälter (2) in eine Strömungskammer (3) und durch den Erregungsfokus (6) drückt; und b) ein zusammengesetztes Filter (9), durch welches das Wasser unter Zuhilfenahme eines Trichters (7) und einer Rohrleitung (8) zurück in den Behälter (2) durch eine Rohrleitung (10) strömt, nachdem es den Fokusbereich (6) verlassen hat.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Filter (9) chemisch aktives Material (11) enthält, welches die Farbstoffe absorbiert, die verwendet werden, um die Zellen zur strömungszytometrischen Messung zu markieren, und mechanische Filter (3) enthält, welche die Zellen und andere teilchenförmige Materialien aus dem Wasser entfernen.