DE69130345T2

DE69130345T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Vorbereitung von Zellen für die Untersuchung

Info

Publication number: DE69130345T2
Application number: DE69130345T
Authority: DE
Inventors: Morgan J. Malden Massachusetts 02143 Barlas; Frederic L. Chestnut Hill Massachusetts 02167 Farber; Anne A. Carver Massachusetts 02330 Hurley; Stanley N. Bedford New Hampshire 03102 Lapidus; Lewis T. Jr. Bedford Massachusetts 01730 Polk
Original assignee: Cytyc Corp
Current assignee: Cytyc Corp
Priority date: 1990-07-09
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2011-06-07
Also published as: EP0465832A2; EP0465832A3; DE69130345D1; US5143627A; JPH04232834A; JP3106254B2; EP0465832B1; ATE172244T1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des Sammelns und der Übertragung von Partikeln. Die Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sammeln einer Zellenmenge aus einer biologischen Probe und zum Übertragen der Zellen auf eine aus Glas bestehende Scheibe bereit. Die Erfindung ist bei der zytologischen Untersuchung nützlich, die eine medizinische und labormäßige Wissenschaft darstellt, bei der eine Diagnose auf der Grundlage von Zellbefunden durchgeführt wird.
Eine typische zytologische Methode besteht in einem "Pap Smear" Test, der bei einem als Beispiel dienenden Fall dazu benutzt wird, abnormale Zellen in der Cervix einer Frau zu erfassen, bevor sich diese zu Krebszellen entwickeln. Die Methode kann auch dazu benutzt werden, bei der Erfassung von Krankheiten in anderen Organen des Körpers hilfreich beizutragen.
Die zytologische Untersuchung ist für einen Patienten weniger invasiv als die traditionellen chirurgischen pathologischen Methoden, beispielsweise die Biopsie. Bei der Zytologie ist es lediglich erforderlich, daß eine Zellprobe von dem Patienten erhalten werden kann, was typischerweise dadurch erreicht werden kann, daß ein Bereich abgeschabt oder abgetupft wird, wie es beispielsweise bei cervikalen Proben der Fall ist, indem Fluide von Körperstellen wie etwa aus dem Brustraum, der Blase oder einem spinalen Kanal, bereitgestellt werden, oder indem eine Ansaugung mittels Nadel erfolgt. Nachdem eine Zellen enthaltende Lösung unter Verwendung einer dieser Methoden erhalten worden ist, werden die Zellen aus der Lösung gesammelt und auf eine Glasscheibe für eine Betrachtung übertragen.
Diese Bearbeitung der Zellen erfordert es üblicherweise, daß die Zellen voneinander getrennt, das heißt dispergiert werden können, so daß einzelne Zellen auf die Glasscheibe für die visuelle Untersuchung übertragen werden können. Zusätzlich werden die disper gierten Zellen gezählt, so daß eine im wesentlichen bekannte Menge an Zellen auf die Scheibe für die visuelle Untersuchung übertragen werden kann. Der Ausdruck "visuelle Untersuchung" wird hier in breitem Umfang benutzt und schließt sowohl eine Inspektion durch menschliche Betrachtung als auch eine maschinelle Bildinspektion ein. Er kann auch die Inspektion mit verschiedenen Arten von Beleuchtung umfassen. Weiterhin können bei dem praktischen Einsatz der Erfindung auch Prozeduren wie etwa eine Färbung vorgesehen werden, die herkömmlicherweise zwischen dem Sammeln der Zellen und der aktuellen Untersuchung ausgeführt werden.
Für eine effektive visuelle Untersuchung ist es wesentlich, daß die Zellen eine geeignete räumliche Verteilung aufweisen. Dies ermöglicht es, daß einzelne Zellen untersucht werden können. Idealerweise bedeutet dies, daß eine einzelne Schicht aus Zellen gesammelt und auf die aus Glas bestehende Betrachtungsscheibe übertragen wird.
Frühere Methoden zum Dispergieren von Zellen und zum Sammeln einer gemessenen Zellmenge; und zum Übertragen der Zellen auf eine optische Scheibe für die visuelle Untersuchung weisen mehrere Nachteile auf. Diese Nachteile umfassen Mängel wie etwa diejenigen, daß sie teure Geräte erfordern, zeitaufwendig sind, eine übermäßige Aufmerksamkeit seitens des Benutzers erfordern, einer Verunreinigung von Probe zu Probe unterliegen und begrenztes Leistungsvermögen im Hinblick auf die Zuverlässigkeit, Wiederholbarkeit, Genauigkeit und Präzision bieten. Die herkömmlichen Methoden sind auch mit biogefährlichen Risiken behaftet, die von der Handhabung der Probe herrühren. Diese Nachteile werden aufgrund des erhöhten Einsatzes der zytologischen Diagnose zunehmend wesentlich.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum raschen und effizienten Sammeln einer ausgewählten Menge von dispergierten Zellen aus einer Probenlösung zu schaffen. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren zum Übertragen der Zellen auf eine Glasscheibe für die visuelle Untersuchung mit einer gleichförmigen, aus einer einzelnen Schicht bestehenden Verteilung zu schaffen.
Eine noch spezifischere Aufgabe besteht darin, ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zu schaffen, die für eine automatisierten Betrieb geeignet sind, bei dem nur eine minimale Beobachtung seitens des Benutzers erforderlich ist und dennoch eine relativ hohe Zuverlässigkeit, Wiederholbarkeit, Genauigkeit und Präzision sowie eine geringe Verunreinigung von Probe zu Probe vorhanden sind.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine solche Vorrichtung und ein solches Verfahren zu schaffen, durch die bzw. das die Probe in einer Weise, bei der sich geringe biogefährliche Risiken stellen, gehandhabt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche automatisierte Vorrichtung zum Präparieren von Zellen für die visuelle Untersuchung zu schaffen, durch die eine hohe Isolation zwischen den Proben mit einer minimalen Anzahl von Wegwerfartikeln und mit relativ geringen Kosten erreicht wird. Weitere Aufgaben der Erfindung sind zum Teil offensichtlich und erschließen sich zum Teil aus den folgenden Ausführungen.

Allgemeine Beschreibung

Bei einem Gerät gemäß dieser Erfindung werden Probleme, die mit bekannten Geräten zum Sammeln von Zellen und anderen Partikeln für die Zytologie verknüpft sind, dadurch gelöst, daß ein Mechanismus mit einem relativ einfachen Aufbau und Betrieb bereitgestellt wird, durch den Partikel in einer flüssigen Lösung dispergiert werden, eine annähernd bekannte Menge von Zellen aus der Lösung gesammelt wird und die gesammelten quantisierten Zellen mit einer aus einer einzigen Schicht bestehenden räumlichen Verteilung zur Übertragung auf eine Glasscheibe bereitgestellt werden. Das Gerät kann weiterhin die Zellen mit der gleichen Verteilung auf die Glasscheibe übertragen. Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß durch das Gerät eine Zellverteilung erreicht wird, die im wesentlichen gleichförmig ist, und die ferner eine im wesentlichen gleichförmige Anzahl von Zellen je Flächeneinheit aufweist.
Das Gerät weist einen Fläschchen- bzw. Kolbenhalter auf, der auf einer Transporteinrichtung transportiert wird und eine Probenlösung aufnimmt. Ein dispergierendes Element wird in die Probenflüssigkeit vorzugsweise durch einen Betrieb der Transporteinrichtung eingeführt. Eine bevorzugte Transporteinrichtung stellt sowohl eine laterale Bewegung zum Transportieren des Probenfläschchens und einer Zellenübertragungseinrichtung von einer Stelle zu einer weiteren Stelle, als auch eine in Höhenrichtung erfolgende vertikale Bewegung bereit, beispielsweise zum Einführen des dispergierenden Elements in den Probenbehälter und zum Herausnehmen desselben.
Das dispergierende Element übt vorzugsweise auf die in der Probenflüssigkeit befindlichen Zellen Scherkräfte zum Dispergieren von Zellklumpen auf. Ein bevorzugtes dispergierendes Element erzeugt die Scherkräfte durch eine mechanische Agitation in dem Probenbehälter. Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Umrührung eingesetzt, wobei aber auch andere Bewegungen wie etwa eine vertikale oder eine andere hin- und hergehende Bewegung eingesetzt werden können.
Bei dem Gerät wird ein Sammelgefäß eingesetzt, das ein Filter aufweist, das in die Probenflüssigkeit eingeführt wird und auf dem eine ausgewählte Menge an dispergierten Probenzellen gesammelt werden. Durch ein Drucksystem, das mit dem Sammelgefäß verbunden ist, wird Probenflüssigkeit in das Gefäß zum Sammeln der Zellen auf der Filteroberfläche eingesogen.
Das Filter ist vorzugsweise vom Gitter- bzw. Siebtyp, bei dem Partikel mit einer ausgewählten minimalen Größe auf einer Oberfläche gesammelt werden und ein Filtrat hindurchtreten kann. Beispielsweise kann es sich um ein Membranfilter handeln. Interessierende Zellen werden auf der Filteroberfläche gesammelt und blockieren die Fluidströmung durch das Filter. Da demzufolge in dem Bereich der gesammelten Zellen keine Fluidströmung durch das Filter vorhanden ist, sammeln sich die Zellen in einer einzigen Schicht an dem Filter. Die resultierende räumliche Verteilung der Zellen, die auf dem Filter gesammelt werden, erleichtert eine effektive visuelle Untersuchung der Zellen, die auf die Glasbetrachtungsscheibe übertragen worden sind.
Dieser Zellsammelvorgang wird durch ein Steuersystem beobachtet, indem Parameter der Flüssigkeitsströmung überwacht werden, um hierdurch zu ermitteln, wann eine ausgewählte Menge von dispergierten Zellen auf dem Filter gesammelt ist.
Durch eine obere Baugruppe des Geräts wird die Filtereinrichtung zusammen mit den auf der Filteroberfläche gesammelten Zellen im Hinblick auf die Erzielung einer Anlage an einem optischen Betrachtungsträger, typischerweise einer Glas-Mikroskopscheibe, positioniert. Durch die obere Baugruppe wird bei einer bevorzugten, nachstehend erläuterten Ausführungsform das Sammelgefäß umgekehrt, nachdem es von dem Bereich innerhalb des Sammelfläschchens herausgenommen worden ist, wobei die obere Baugruppe Abführungselemente zum Abführen der Flüssigkeit aus dem Bereich in dem Sammelgefäß umfaßt. Eine Zellübertragungseinrichtung bringt einen mit Alkohol getränkten Schwamm in Eingriff mit der Rückseite des die Zellen tragenden Filters und drückt das die Zellen tragende Filter an die Glas-Betrachtungsscheibe an. Dieser Vorgang ist mit einem Alkoholfluß aus dem Schwamm gekoppelt, um hierdurch die Zellen von dem Filter freizugeben und sie auf den Betrachtungsschirm zu übertragen. Die Zellübertragungseinrichtung enthält somit Elemente zum Andrücken des Schwamms an das Filter, zum Strömenlassen von Alkohol zu dem Schwamm und zum Sammeln von überschüssigem Alkohol oder anderer Flüssigkeit, die während des Übertragungsvorgangs freigesetzt worden ist.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel wird eine pneumatische Einrichtung zum Übertragen der gesammelten Zellen von dem Filter zu der Glasscheibe eingesetzt. Durch die pneumatische Zellübertragungseinrichtung wird das Sammelgefäß vorzugsweise zumindest teilweise umgekehrt, so daß das Filter nach oben gebracht wird, das die gesammelten Zellen trägt. Nachdem das die Zellen tragende Filter in Anlage mit der Glasscheibe gebracht worden ist, wird ein gesteuerter pneumatischer Druck, der typischerweise aus reiner Luft besteht, auf das Gefäßinnere ausgeübt. Der pneumatische Druck tendiert dazu, die gesammelten Zellen von dem Filter abzuheben und sie gegen die Glasscheibe zu drücken. Durch diese Aktion werden die Zellen zusammen mit der Flüssigkeit in den Filterporen auf die Scheibe überragen.
Bei dieser pneumatischen Zellenübertragung kann die Flüssigkeit, die zuvor in das Sammelgefäß zum Sammeln der Zellen angesaugt worden ist, in dem Gefäß zurückgehalten werden, wenn es umgekehrt wird, und wenn die Zellen auf die Glasscheibe übertragen werden. Die pneumatische Übertragung kann somit in der Praxis durchgeführt werden, ohne daß zunächst diese Flüssigkeit aus dem Gefäß abgeleitet wird.
Die pneumatische Zellenübertragungseinrichtung arbeitet demgemäß vorzugsweise mit einem Sammelgefäß, das so aufgebaut ist, daß die die Zellen suspendierende Probenflüssigkeit zurückgehalten wird, wenn das Sammelgefäß aus seiner zur Zellensammlung vorgesehenen Orientierungslage für den Zellenübertragungsvorgang umorientiert wird. Weiterhin wird bei einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung eine Probenflüssigkeit eingesetzt, die einen ausgewählten Alkoholpegel aufweist, der aus den Filterporen auf die Betrachtungsscheibe gleichzeitig mit der pneumatischen Übertragung der Zellen übertragen wird.
Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wichtig, daß die Zellen die räumliche Verteilung beibehalten, mit der sie auf dem Filter gesammelt worden sind, während die Zellen von der Filtereinrichtung zu der Glasscheibe transportiert werden. Durch die Erfindung wird folglich eine Zellsammlung und Übertragung bereitgestellt, durch die eine einzelne Schicht aus Zellen auf der Glasscheibe erreicht wird. Hierdurch wird die Untersuchung der Zellen erleichtert, indem eine im wesentlichen nicht behinderte Betrachtung jeder einzelnen Zelle sichergestellt wird.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Sammelgefäß, das mit dem Zellen sammelnden Filter versehen ist, auch als dispergierendes Rührwerk dient. Durch diese mehrfache Funktion des Sammelgefäßes wird die Anzahl von Elementen minimiert, die den Zellen jeder Probe ausgesetzt sind.
Ein Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet vorzugsweise mit einem frischen Probengefäß für jede individuelle Zellprobe und auch mit einem frischen, Filter tragenden Sammelgefäß. Es kann auch erwünscht sein, einen frischen, Zellen übertragenden Schwamm vorzusehen, wobei das Gerät dieses Element in der Zellübertragungseinrichtung enthält. Durch ein Gerät gemäß der Erfindung wird eine hohe Isolation von Probe zu Probe durch einen einfachen Austausch lediglich dieser zwei oder drei Elemente für jede frische Probe erreicht, und zwar zusammen mit der ausgewählten Sammlung und dem Beseitigen von Flüssigkeiten, die bei dem Betrieb des Geräts eingesetzt werden. Ferner werden durch den relativ einfachen Betrieb und die mehrfachen Funktionen, die von dem Gerät ausgeübt werden, die Anforderungen an die Aufmerksamkeit und den Zeitaufwand eines Benutzers minimiert und auch die Gerätewartung und Vorbereitung auf einen Minimalwert gebracht.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind für die praktische Ausübung der Erfindung gut geeignet, wie sie in der anhängigen und demselben Inhaber zugeordneten europäischen Patentanmeldung EP-A 0 448 837 (Anmeldenummer: 90 125 586, eingereicht am 27. Dezember 1990), mit dem Titel: "Method and Apparatus for Controlled Instrumentation of Particles with a Filter Device" beschrieben ist. Die Offenbarung dieser anhängigen Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingegliedert.
Ein bevorzugtes Gerät, das diese Erfindung verkörpert, wird für den Einsatz vorbereitet, indem ein Probengefäß, das eine Probenlösung enthält, auf einem Sockel einer Transporteinrichtung festgeklammert wird, und indem ein frisches Sammelgefäß installiert wird. Ein frischer Übertragungsschwamm wird eingebaut, wenn er für den Zellübertragungsvorgang zu benutzen ist. Üblicherweise wird eine saubere Glasscheibe zur Aufnahme einer Zellenmenge vorbereitet, die aus der Probenlösung gesammelt worden ist.
Sobald das Gerät in dieser Weise vorbereitet ist, wird die Probenlösung durch das Gerät Scherkräften ausgesetzt, durch die die Probenzellen dispergiert werden. Durch diesen Dispersionsvorgang werden Klumpen und die meisten anderen Aggregationen von Probenzellen mechanisch in einzelne Zellen in der flüssigen Lösung umgewandelt. Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird der Dispersionvorgang dadurch realisiert, daß ein Rotor in der Form des Sammelgefäßes in das Probengefäß eingeführt wird, und daß der Rotor relativ zu dem Gefäß gedreht wird, um hierdurch die Probenlösung den Scherkräften auszusetzen.
Das gleiche Sammelgefäß, das als der Entklumpungsrotor dient, ist mit einem Filter des Siebtyps versehen, das in die Probenlösung für den Entklumpungsvorgang eingetaucht ist. Bei diesem Aufbau ist das Gerät automatisch sofort nach dem Dispersionsvorgang zum Sammeln der dispergierten Zellen auf dem Filter durch die kontrollierte Ansaugung der Probenlösung in das Sammelgefäß durch das Filter hindurch bereit. In Übereinstimmung mit der Lehre in der vorstehend angegebenen anhängigen Anmeldung wird die Probenlösung durch das Filter zum Sammeln von Zellen auf den Filter gesogen. Nachdem eine vorbestimmten Menge an Zellen auf diese Weise gesammelt worden ist, wird das Sammelgefäß durch die Transporteinrichtung von dem Probengefäß abgenommen, beispielsweise durch Absenken des Probengefäßes. Als Ergebnis dessen wird das abgesenkte Gefäß aus dem Weg von nachfolgenden Vorgängen herausgebracht und ist für eine Abnahme und einen Austausch leicht zugänglich.
Während der nächsten Phase des Betriebs kehrt das Gerät bei einem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Sammelgefäß teilweise um, wobei sich das die Zellen tragende Filter anfänglich an dem unteren Ende des Sammelgefäßes befindet und das Sammelgefäß teilweise mit der angesaugten Lösung gefüllt ist, um hierdurch die Lösung durch einen Drainageanschluß zu einer Abfall-Leitung abzuführen. Das Gerät kehrt das nun geleerte Sammelgefäß weiter um, so daß das Filter nach oben weisend angeordnet wird.
Eine Anschlagkappe, die bislang das Sammelgefäß abgedichtet hat und die mit einem oder mehreren Anschlüssen für die Verbindung mit Drucksteuerelementen versehen ist, wird von dem Sammelgefäß getrennt und weggenommen, um hierdurch einen Freiraum für eine Zellübertragungseinrichtung für den Eintritt in das Sammelgefäß zu schaffen. Die Transporteinrichtung transportiert die Zellübertragungseinrichtung so, daß eine Ausrichtung mit dem umgekehrten Sammelgefäß erreicht wird. Die Zellübertragungseinrichtung bringt einen Schwamm an dem Filter an derjenigen Seite an, die der zelltragenden Seite gegenüberliegt und richtet eine niedrigen Druck aufweisende Strömung aus Alkohol in den Schwamm. Der Andruck des Alkohol enthaltenden Schwamms an das Filter und der überschüssige Alkohol veranlassen die gesammelten Zellen dazu, an einer Glasbetrachtungsscheibe anzuhaften, die an die zelltragende Oberfläche des Filters zur Anlage gebracht ist. Die Zellen haften folglich an der Betrachtungsscheibe an und werden an dieser fixiert, und sind demzufolge für die Färbung und die Inspektion bereit. Die Zellen weisen die gleiche räumliche Verteilung auf der Betrachtungsscheibe auf, wie sie diese auf dem Filter hatten, was für die visuelle Untersuchung wünschenswert ist.
Das Gerät hat nun die Übertragung einer ausgewählten Menge an dispergierten Zellen aus der verklumpten Zellen enthaltenden Probe, die dem Gerät anfänglich in dem Probengefäß anheim gegeben wurde, auf die Betrachtungsscheibe abgeschlossen. Das Gerät ist bereit, zu der Startposition zurückzukehren und mit einem frischen Schwamm und einem frischen Sammelgefäß zum Verarbeiten einer frischen Probe ausgestattet zu werden.
Als Alternative zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem gesammelte Zellen mit einem mit flüssigem Alkohol arbeitenden Mechanismus übertragen werden, wird nachstehend ein weiteres Ausführungsbeispiel in Einzelheiten beschrieben, bei dem die gesammelten Zellen mit einem pneumatischen Vorgang übertragen werden. Die Betätigung bei diesem Ausführungsbeispiel schreitet von dem Sammeln von Zellen auf dem Filter des Sammelgefäßes zum Übertragen derselben auf eine Betrachtungsscheibe fort, indem das die Zellen tragende Filter des Sammelgefäßes in der Nähe der Betrachtungsscheibe angeordnet wird. Das Sammelgefäß enthält üblicherweise weiterhin die Flüssigkeit, die während des Zellsammelvorgangs angesaugt worden ist.
Ein aus sauberer Luft oder einem anderen Gas bestehender Impuls wird in das Sammelgefäß gerichtet, so daß das Siebfilter relativ zu dem Gefäß nach außen ausgelenkt und in Anlage mit der Glasscheibe gebracht wird, und daß die gesammelten Zellen von dem Filter verlagert und auf die Scheibe gebracht werden. Durch den Luftimpuls wird auch Flüssigkeit aus den Poren des Filters auf die Scheibe geblasen und hierdurch die Scheibe benetzt. Die Flüssigkeit weist vorzugsweise einen ausgewählten Alkoholgehalt und pH-Wert auf, damit die Zellübertragung und die Zellenlebensfähigkeit auf der Scheibe verbessert werden.
Bei einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung dieser pneumatischen Zellenübertragungseinrichtung wird das Sammelgefäß umgekehrt oder in anderer Weise so orientiert, daß die die Zellen tragende Filteroberfläche nach oben für eine Anlage an der Unterseite einer Betrachtungsscheibe angeordnet ist.
Die Wirkungen des Luftimpulses bestehen darin, das Siebfilter gegen die Scheibe auszulenken, die Zellen von der Filteroberfläche weg und auf die Scheibe aufzubringen und vorzugsweise auch Flüssigkeit aus den Poren des Filters heraus und auf die Scheibe zu blasen. Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn der Druck des Luftimpulses unterhalb des zum Zerplatzen von Blasen führenden Punkts liegt; hierbei wird ein Druck unterhalb von 34,5 kPa (5 psi) und typischerweise in der Größenordnung von 13,8 kPa (2 psi) als bevorzugt betrachtet.
Bei einer speziellen praktischen Ausgestaltung der Erfindung wird der Druck in dem umgekehrten Sammelgefäß durch den Luftimpuls von dem Unterdruck, der für den ansaugenden und Zellen sammelnden Vorgang benutzt wird, auf einen Überdruck unterhalb des Blasendrucks gebracht, wobei der Luftimpuls eine Dauer in der Größenordnung von 2 bis 5 Sekunden besitzt.
Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß Zellen und andere Partikel, wie sie gesammelt und in der flüssigen konservierenden Lösung bereitgestellt werden, für die Untersuchung vorbereitet und auf eine Betrachtungsscheibe mit einer minimalen Bearbeitung aufgebracht werden. Die Erzielung dieser minimalen Bearbeitung führt zu einem einfachen Mechanismus, einer leichten Automatisierung, einer minimalen Überwachung seitens des Benutzers und zu minimalen Risiken einer Kontamination von Probe zu Probe und von biogefährlichen, durch das Probenmaterial hervorgerufenen Risiken.
Die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung erzielen den vorstehend angegebenen minimalen Bearbeitungsvorgang, in dem die Zellen direkt in dem originalen Probengefäß, das heißt ohne Übertragung auf eine weitere Behälterstruktur, dispergiert werden. Ferner werden die dispergierten Zellen unter Quantisierung, zum Sammeln der gewünschten Zellenmenge, direkt aus demselben Probenbehälter gesammelt. Dieser Vorgang schließt das Eintauchen eines Siebfilters in die Probe in dem Gefäß und das Ansaugen von Flüssigkeit durch das Filter zum Sammeln von Zellen direkt aus dem Gefäß auf der Filteroberfläche ein.
In weiterer Übereinstimmung mit der Erfindung werden die Zellen auf dem Filter für die Übertragung direkt zu der Betrachtungsscheibe transportiert. Wie erläutert, werden die Zellen auf dem Filter gesammelt und zu der Betrachtungsscheibe übertragen, während eine geeignete räumliche Verteilung aufrecht erhalten wird, die sicherstellt, daß im wesentlichen eine einzige Schicht aus Zellen auf der Betrachtungsscheibe verbleibt.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können somit in die Praxis umgesetzt werden, ohne daß Probenzellen durch eine Leitung strömen, und ohne daß eine Übertragung von einem Behälter oder Halter auf einen weiteren Behälter oder Halter erfolgt, abgesehen von der vorstehend genannten Übertragung von dem anfänglichen Probenbehälter zu dem Filter für einen nachfolgenden Transport zu der Betrachtungsscheibe.
Es ist auch ein Merkmal der Erfindung, daß ein geringe Kosten aufweisendes wegwerf bares Element für ein zellverarbeitendes Gerät bereitgestellt wird, das sowohl die Funktion der Dispersion von Zellen als auch die Funktion des Sammelns einer ausgewählten Menge der dispergierten Zellen mit einer gewünschten räumlichen Verteilung ausübt, wobei all dies in dem gleichen Behälter der Probenzellen erfolgt.
Genauer gesagt, ist es ein Merkmal der Erfindung, eine Vorrichtung zum Eintauchen in einer Zellen suspendierenden Flüssigkeit und zum Bewegen derselben relativ zu der Flüssigkeit zur Erzeugung von Scherkräften in der Flüssigkeit, durch die die Probenzellen dispergiert werden, bereitzustellen. Es ist ein weiteres Merkmal, daß die Vorrichtung ein Siebfilterelement enthält, durch das die Zellen suspendierende Flüssigkeit gesaugt werden kann, um Probenzellen auf einer Oberfläche des Filterelements zu sammeln. Das Filterelement weist eine Porosität zum Blockieren der interessierenden Probenzellen und zum freien Durchlassen der die Zellen suspendierenden Flüssigkeit und von kleineren Partikeln, das heißt von Partikeln wie etwa von roten Blutzellen auf, die kleiner sind als die interessierenden Zellen. Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die dispergierende und sammelnde Vorrichtung die Zellen direkt auf sich zum direkten Transport auf ein zur Zelluntersuchung dienendes Scheibenelement sammelt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Zellen dispergierende und sammelnde Vorrichtung abnehmbar und austauschbar in einem Mechanismus für das selektive Eintauchen in die zellsuspendierende Flüssigkeit anbringbar ist, um hierdurch die vorstehend erläuterte Dispersion der Zellen, die quantisierte Sammlung der Zellen und die nachfolgenden Übertragungsvorgänge zu verwirklichen.
Eine Zellen dispergierende und sammelnde Vorrichtung für die praktische Ausführung der Erfindung weist bei einer bevorzugten Ausführungsform einen flüssigen Behälterkörper auf, der mindestens zum Teil mit einem Siebfilterelement versehen ist, durch das Flüssigkeit in den Behälterkörper einströmen und aus diesem ausströmen kann, und das eine ausgewählte Porosität besitzt. Der Flüssigkeitsbehälterkörper ist für eine Bewegung relativ zu einer ausgewählten Achse und relativ zu einer Zellen suspendierenden Flüssigkeit angeord net, um hierdurch die Zellen, die in der Flüssigkeit suspendiert sind, Scherkräften zum Dispergieren der Zellen zu unterziehen. Die Vorrichtung weist ferner eine Montagestruktur zum abnehmbaren und austauschbaren Anbringen derselben mit einer gewählten Orientierung und mit einer gewählten Anordnung des Flüssigkeitsbehälterkörpers und des Filterelements auf. Die Montagestruktur enthält bei einer bevorzugten Ausführungsform einen Rand, der zum Halten und Tragen des Behälterkörpers angebracht bzw. ausgelegt ist und konzentrisch zu der Bewegungsachse angeordnet ist. Der Rand ist weiterhin sowohl zum abnehmbaren als auch zum austauschbaren Anbringen des Behälterkörpers ausgelegt, sowie zum Empfangen einer Rührbewegung ausgelegt, um hierdurch die vorstehend angegebene Rührbewegung des Körpers relativ zu dieser Achse zu erreichen. Eine bevorzugte dispergierende Rührbewegung des Sammelgefäßes ist die Rotation um die ausgewählte Achse.
Die dispergierende und sammelnde Vorrichtung weist ferner mindestens einen Anschluß oder eine Leitung auf, die mit dem Flüssigkeitsbehälterkörper zum Anlegen einer gesteuerten Druckbedingung an das Filterelement kommuniziert. Es ist bevorzugt, daß der Behälterkörper und das Filterelement einen Teil eines fluidbegrenzenden Gefäßes bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Gefäß selektiv geöffnet und geschlossen werden, um Flüssigkeit von diesem abzuführen bzw. alternativ Flüssigkeit im Gefäß zu halten.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Leitung über eine ausgewählte Strecke im Inneren des Gefäßes von einer Seite, die dem Filterelement gegenüberliegt, um hierdurch sich durch ein gewähltes Flüssigkeitsvolumen der Flüssigkeit, die in dem Gefäß unterhalb des Filterelements enthalten ist, nach oben zu erstrecken, wenn das Gefäß so orientiert ist, daß sich das Filterelement an der obersten Position befindet. Bei dieser Orientierung ermöglicht es die Leitung, ausgewählte pneumatische Bedingungen in dem Gefäß direkt auf das Filterelement auszuüben, ohne daß eine vorherige Drainage der Flüssigkeit aus dem Gefäß stattfindet und ohne daß eine Blasenbildung des pneumatischen Fluids durch diese Flüssigkeit auftritt.
Wie beschrieben, bietet die Erfindung erhebliche Vorteile gegenüber bekannten Methoden zum Sammeln und Übertragen von Zellen, indem die Hauptzahl der geforderten Schritte automatisch ausgeführt wird. Ein Techniker, der die Vorrichtung gemäß der Erfindung benutzt, muß lediglich die Einheit in ihre Startposition versetzen, indem er sie mit einem frischen Sammelgefäß und einer Probe sowie mit einem frischen Übertragungsschwamm versieht, wenn er sie benutzt. Dann wird durch einfaches Aktivieren der Vorrichtung eine Zellenprobe aus der Lösung gesammelt und auf eine Glasbetrachtungsscheibe übertragen, so daß die notwendige Diagnose ausgeführt werden kann.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch vollständiger verständlich. In den Zeichnungen bezeichnen gleichartige Bezugszahlen jeweils gleichartige Elemente, wobei gilt:
Fig. 1 zeigt eine Frontansicht einer in Übereinstimmung mit der Erfindung stehenden Vorrichtung in ihrer Startposition;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht, die der Fig. 1 ähnlich ist, wobei wegwerfbare Elemente und ein als Zubehör dienender Probenbehälter weggenommen sind;
Fig. 3 und 4 zeigen jeweils eine Frontansicht bzw. eine seitliche Aufrißansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in der Zellen sammelnden Position;
Fig. 5 zeigt eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht eines Sammelgefäßes und einer Randführung für den Einsatz bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei diese mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Übereinstimmung stehen;
Fig. 6 zeigt eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht einer Anschlagarmbetätigungsanordnung in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer Sammelgefäßantriebseinrichtung für die mit der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung stehenden Vorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf eine obere Stützplattenanordnung der Vorrichtung gemäß Fig. 1, die in Übereinstimmung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung steht;
Fig. 9 zeigt eine Frontansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer das Sammelgefäß entleerenden Position;
Fig. 10 zeigt eine Frontansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in einer Zellübertagungsposition;
Fig. 11 zeigt eine fragmentarische seitliche Aufrißansicht einer weiteren, in Übereinstimmung mit der Erfindung stehenden Vorrichtung während eines Zellübertragungsvorgangs;
Fig. 12 zeigt eine vereinfachte fragmentarische seitliche Aufrißansicht des Sammelgefäßes gemäß Fig. 11, das für einen Zellsammelvorgang angeordnet ist; und
Fig. 13 zeigt eine graphische Darstellung des Drucks als Funktion der Zeit, wobei ein Teil des in Übereinstimmung mit der Erfindung stehenden Betriebs der Vorrichtung veranschaulicht ist.

Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispiels

Eine Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung weist, wie dies in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist, ein Gehäuse 12 auf, das eine Basis 14 besitzt, an der eine aufrecht stehende Tafel 16 angebracht ist.
Zwei wesentliche Abschnitte der Vorrichtung sind eine Transporteinrichtung 18, die an dem Gehäuse 12 angebracht ist, und eine Übertragungseinrichtung 20, die ebenfalls an dem Gehäuse montiert ist. Die Vorrichtung arbeitet mit einem wegwerfbaren Probensammler 22, der gemeinsam mit der Übertragungseinrichtung 20 angebracht ist.
Die dargestellte Transporteinrichtung 18 bewirkt eine selektive Positionierung eines abnehmbaren und austauschbaren Probenbehälters 24 und einer Probentransporteinrichtung 26, die einen Teil der Vorrichtung darstellt. Die Transporteinrichtung 20 stellt sowohl eine vertikale Bewegung zwischen einer untersten Stellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, und einer obersten Stellung, die in Fig. 3 dargestellt ist, als auch eine horizontale Bewegung zwischen einer äußerst links befindlichen Probensammelstellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, als auch einer rechts außen befindlichen Probenübertragungsstellung bereit, die in Fig. 10 veranschaulicht ist.
Die dargestellte Transporteinrichtung 18 weist, wie dies in den Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, einen aufrecht stehenden Rahmen 28 auf, der an der Basis 14 des Gehäuses angebracht ist und der zwei vertikal Seite an Seite stehende Führungsstangen 30a und 30b sowie eine Führungsschraube 23 trägt. Die dargestellte Führungsschraube erstreckt sich in vertikaler Richtung parallel zu den Führungsstangen 30a und 30b und ist zentral zwischen diesen angeordnet. Ein Elektromotor 34, der an dem Gehäuse 12 mit Hilfe des Rahmens 28 befestigt ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, treibt die Führungsschraube in jeder Richtung mit Hilfe eines Getriebezugs 36 an. Der dargestellte Rahmen 28 weist aufrecht stehende Abschnitte 28a und 28b, die an der Basis 14 montiert sind, einen obersten horizontalen Balken 38c und einen untersten horizontalen Balken 28d auf. Die Führungsstangen 30a und 30b und die Führungsschraube 32 erstrecken sich gemäß der Darstellung zwischen den Balken 28c und 28d.
Ein Lift 38 der Transporteinrichtung 18 weist eine horizontale Liftplattform 40 auf, die gleitverschieblich an den Führungsstangen 30a und 30b angebracht ist. Die Liftplattform steht mit der Führungsschraube 32 in Gewindeeingriff, so daß sie in vertikaler Richtung positioniert, das heißt entlang der Führungsstangen zwischen der angehobenen, in Fig. 3 gezeigten Position und der unteren, in Fig. 1 gezeigten Position durch Drehung der Führungsschraube bewegt werden kann. Die gezeigte Liftplattform 40 trägt zwei Sätze von Gleitlagern 44a und 44b, die jeweils gleitverschieblich an einer Führungsstange 30a bzw. 30b sitzen. An der Liftplattform 40 ist weiterhin ein Elektromotor 46 angebracht. Der Motor treibt eine Scheibe 50a an, die in antreibendem Eingriff mit einem Band 48 steht, das mit Scheiben 50b und 50c an einem Gleitmechanismus 52 in Eingriff steht. Der dargestellte Gleitmechanismus 52 ist an der Liftplattform 40 angebracht und ist im wesentlichen oberhalb dieser und parallel zu ihr angeordnet.
Wie in den Fig. 1 bis 4 weiter gezeigt ist, ist an dem gezeigten Gleitmechanismus 52 ein Schlitten 60 auf einem Paar von Gleitschienen 54a und 54b angebracht. Die rückseitige Gleitschiene 54a ist an der Liftplattform 40 montiert, während die vordere Gleitschiene 54b gegenüber der rückseitigen Gleitschiene 54b nach vorne mit Abstand versetzt und parallel zu dieser verlaufend mittels eines Satzes aus drei Abstandsblöcken 56 angeordnet ist. Die Gleitschienen sind mit Aushehmungen in Form sich gegenüberliegender und paralleler Spurschlitze 55 versehen.
Parallel und in horizontaler Richtung verlaufende Schäfte 58a und 58b sind drehbar derart angebracht, daß sie sich zwischen den Gleitschienen 54a und 54b an den linken und rechten Enden der sich horizontal erstreckenden Schienen überspannend erstrecken, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Jeder Schaft 58 trägt eine Leerlaufscheibe 50b, 50c mit Abstand zwischen den Gleitschienen.
Der Schlitten 60 der Transporteinrichtung 18 ist auf dem Gleitmechanismus 52 angeordnet und steht mit dem Band 48 für eine horizontale Gleitbewegung zwischen der links außen befindlichen Probensammelstellung gemäß Fig. 1 und der rechts außen befindlichen Probenübertragungsstellung gemäß Fig. 10 in Eingriff. Der dargestellte Schlitten 60 weist eine Basis 60a auf, die gleitverschieblich zwischen den Gleitschienen 54 benachbart und oberhalb eines horizontal verlaufenden Abschnitts des Bands 48 gelagert ist, während sie zwischen den Leerlaufscheiben 50b und 50c wandert. Die Basis des Schlittens ist an dem Band befestigt und bewegt sich demgemäß bei einer Bewegung des Bands 48 vor und zurück.
Der Schlitten 60 weist ein Paar Gleitschienen 60b und 60c auf, die an der Basis 60a befestigt sind, und von denen jede gleitverschieblich in einem Spurschlitz 55 angeordnet ist. Die rückseitige und die vordere Gleitschiene 60b und 60c des Schlittens, die jeweils in gleitverschieblichem Eingriff in dem Schlitz in einer Gleitschiene 54a bzw. 54b stehen, tragen eine Probenhalter 64 und die Transporteinrichtung 20, um diese Elemente zwischen der Probensammelstellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, und der Probenübertragungsstellung zu bewegen, die in Fig. 10 gezeigt ist. Der Probenhalter 64 nimmt den Probenbehälter 24 auf und ist vorzugsweise mit einer lösbaren und wieder in Eingriff bringbaren Halteeinrichtung (nicht gezeigt) zum selektiven Positionieren des Probenbehälters 24 an der Vorrichtung 10 und zum Halten derselben an dem Schlitten 60 im wesentlichen in stationärer Weise versehen.
Während des Betriebs taucht die Vorrichtung 10 den Probensammler 22 in eine flüssige Probe in dem Probenbehälter 24 ein und sammelt auf dem Sammler 22 eine ausgewählte Menge von Probenzellen aus der Probenflüssigkeit. Die Vorrichtung nimmt dann den Probensammler 22 aus der Probenflüssigkeit für die Übertragung der gesammelten Zellen auf eine Betrachtungsscheibe aus Glas heraus, was nachfolgend beschrieben wird.
Wie in den Fig. 2 und 5 gezeigt ist, ist der dargestellte Probensammler 22 ein Gefäß mit einer zylindrischen Außenwand 66, das an einem axialen Ende durch ein Siebfilter 68, vorzugsweise in Form eines Membranfilters, verschlossen ist. Das andere axiale Ende der zylindrischen Wand 66 ist offen und weist eine Öffnungsabdichtung 70 auf, die mit einer Abdeckung 72 in abdichtendem Eingriff steht, wie dies in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, um den Probensammler zu verschließen.
Wie in den 2 und 5 weiter gezeigt ist, weist der dargestellte Probensammler 22 einen Rand 74 an seinem offenen Ende, das heißt entfernt von dem Filter 68, auf, der radial von der zylindrischen Wand 66 nach außen vorsteht und zum abnehmbaren und austauschbaren Anbringen des Probensammlers 22 an der Vorrichtung 10 sowie zum antreibenden Drehen desselben um die zentrale Achse 76 der zylindrischen Wand 66 dient.
Der Probensammler 22 weist weiterhin an seinem normalerweise oberen Ende eine Flüssigkeitssammelmulde 78 auf, wie dies bei der normalerweise aufrechten Orientierung des Sammlers 22 gemäß der Darstellung in den Fig. 5 und 6 ersichtlich ist. Die gezeigte Mulde 78 ist in der Unterseite des Rands 74 außerhalb der zylindrischen Wand 66 ausgebildet und weist normalerweise nach unten.
Der gezeigte Rand 74 weist obere und untere Flanschflächen 74a und 74b auf, die jeweils in einem Winkel von 45º relativ zu der Achse 76 orientiert sind, um hierdurch einen rechten Winkel zwischen diesen zu definieren, wobei dies für den Eingriff einer Dreiergruppe von Leerlaufwalzenpaaren 80a, 80b und 80c vorgesehen ist, was durch die Fig. 5 und 9 veranschaulicht ist. Durch diesen Eingriff des Rands mit den drei gleich beabstandeten Walzensätzen wird der Probensammler 22 selektiv in der Vorrichtung 10 positioniert und orientiert. Der am weitesten außen liegende Oberflächenabschnitt des gezeigten Rands 74 stellt eine zylindrische Antriebsoberfläche 74c dar, die koaxial und konzentrisch zu der zylindrischen Wand 66 verläuft. Bei diesem dargestellten Aufbau zeigt ein radialer Querschnitt durch den Rand 74, wie dies in Fig. 5 ersichtlich ist, die Flanschoberflächen 74a und 74b, die als Seiten eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, das an seinem Scheitel durch die Antriebsflächen 74c abgeschnitten ist.
Die gezeigte Mulde 78 ist eine in axialer Richtung verlaufende ringförmige Ausnehmung in dem Rand 74 an der normalerweise unteren Flanschfläche 74b, wie dies ebenfalls aus Fig. 5 ersichtlich ist.
Die gezeigte Öffnungsabdichtung 70 des Probensammlers 22 ist eine sich nach außen weitende in einem Winkel von 45º schräg verlaufende Fläche, die konzentrisch zu der zylin drischen Wand 66 um die Achse 76 verläuft und sich somit parallel zu der Flanschfläche 74b des Rands erstreckt. Die Öffnungsabdichtung 70 steht mit einer passend sich nach außen erweiternden Oberfläche 72a an der Abdeckung 72 in abdichtendem Eingriff, wobei die Abdeckung 72 vorzugsweise ein Dichtelement 72 in Form eines O-Rings an der abdichtenden Fläche 72a trägt.
Unter weiterer Bezugnahme auf die Fig. 2 und 5 ist das Siebfilter 68 vorzugsweise ein Filter des Membrantyps, das eine Porosität zur Sperrung von Probenzellen, die zu sammeln sind, und zum Durchlassen von kleineren Zellen und anderen Partikeln sowie der zellsuspendierenden Flüssigkeit in relativer freier Weise aufweist. Bei einem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Filter 68 eine Polycarbonatmembran, die eine Porosität von 5 Mikrometern aufweist, wie sie von Nuclepore Corporation in Pleasanton, Californien, USA, vertrieben wird. Das Filter ist an dem unteren Ende einer zylindrischen Außenwand 66 angebracht, die einen Außendurchmesser von 25,4 mm (1 Zoll) aufweist, und konzentrisch mit einem zylindrischen Innendurchmesser von 21,4 mm (0,84 Zoll) versehen ist und eine axiale Länge von 55,8 mm (2,2 Zoll) aufweist. Der Rand 74 und die Öffnungsabdichtung 70 sowie die zylindrische Außenwand 66 bestehen aus Materialien, die gegenüber der Probe und anderen anzutreffenden Flüssigkeiten inert sind.
Der äußere Durchmesser der Außenwand 66 des Probensammlers ist so dimensioniert, daß sie teleskopartig in den Probenbehälter 24 hineinpaßt, wie dies in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, wobei ein gewählter radialer Freiraum zwischen diesen Komponenten vorhanden ist. Ferner wird die Flüssigkeit in dem Behälter 24 bei einer Drehung des Sammlers 23 relativ zu dem Probenbehälter 24 dann, wenn sich dieser in der teleskopartig eingepaßten Stellung befindet, Scherkräften ausgesetzt, durch die Zellen in der Probenflüssigkeit dispergiert werden. Der Probensammler 22 besitzt somit eine Funktion als ein verteilender Rotor, der zum Separieren von Probenzellen dient, die in der Flüssigkeit in dem Probenbehälter 24 suspendiert sind.
Eine zweite Funktion des Probensammlers 22 besteht darin, Probenzellen auf der äußeren Oberfläche des Siebfilters 68 zu sammeln. Die Vorrichtung 10 führt diesen Vorgang dadurch aus, daß sie Probenflüssigkeit in den Sammler 22 aus dem Probenbehälter 24 ansaugt, in den der Sammler eingetaucht ist.
Die Transporteinrichtung 20 der Vorrichtung 10, durch die der Probensammler 22 für die vorstehend genannten zelldispergierenden und probensammelnden Funktionen sowie für die Übertragung der gesammelten Zellen zu einer Betrachtungsscheibe gehalten und positioniert sowie angetrieben wird, weist drei funktionelle Abschnitte auf. Einer ist ein Halter zum Anbringen des Probensammlers 22 und ist durch den Satz von Walzenpaaren 80a, b, c gebildet, und ein zweiter ist die Abdeckung 72 zum selektiven Verschließen des Probensammlers 22. Der dritte ist ein mehrachsiger Manipulator, durch den ein an dem Halter angebrachter Probensammler 22 selektiv gedreht und orientiert wird.
Durch den Halterabschnitt der Transport- bzw. Übertragungseinrichtung wird, wie in den Fig. 1 und 7 gezeigt ist, der Probensammler 22 abnehmbar und austauschbar an der Vorrichtung 10 mit Hilfe des Satzes aus drei Walzenpaaren 80a, 80b und 80c gehalten, die so angeordnet sind, daß sie mit dem Rand 74 des Probensammlers an drei gleich beabstandeten Stellen um den kreisförmigen Umfangsbereich des Rands herum in Eingriff stehen. Die Walzenpaare 80a und 80b sind fest an einer Manipulatorplatte 94 angebracht, wie dies in den Fig. 1, 4 und 7 gezeigt ist. Das dritte Walzenpaar 80c ist durch einen gelenkig angebrachten Freigabearm 96 an der Manipulatorplatte 94 angebracht. Jedes Walzenpaar 80 weist ein Paar von Positionierwalzen 84a und 84b auf, die frei um ihre Achse drehbar sind, und an einem Block 98 angebracht sind. Der Block 98 jedes Walzenpaars 80a und 80b ist fest an der Manipulatorplatte 94 befestigt, wie dies in den Fig. 5 und 7 gezeigt ist. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, dreht sich die obere Walze 84a jedes Paars 80 um eine Achse 100a, die im Winkel von 45º oberhalb der Ebene der Platte 94 verläuft, und es dreht sich die untere Walze 84b um eine Achse 100b, die um 45º unterhalb dieser Ebene verläuft. Die beiden Walzen jedes Paars 80 definieren somit einen im wesentlichen rechten eingeschlossenen Winkel zwischen ihnen und stehen mit den oberen und unteren Flanschfläche 74a und 74b des Rands gemäß der Darstellung in Fig. 5 in Eingriff, um den Sammler 22 paßgenau zu positionieren und ihn für eine Drehung um seine zentrale Achse 76 zu lagern.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 7 ist an dem Freigabearm 96, an dem das Walzenpaar 80c angeordnet ist, der Block 98 an einem äußeren Ende angebracht, von dem ein Handgriff 102 ausgeht. Der Freigabearm ist an seinem anderen Ende drehbar an der Manipulatorplatte 94 für eine Drehung um eine Achse 96a angebracht, die quer zu der Ebene der Platte 94 verläuft. Durch eine Feder wird der Arm im Gegenuhrzeigersinn um die Achse 96a (Fig. 7) in Eingriff mit dem Rand 74 des Sammlers elastisch vorgespannt. Der Freigabearm 96 ist somit ausgehend von einer Halteposition, die in Fig. 7 mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, in die Freigabeposition drehbar, die in Fig. 7 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist, in der der Probensammler 22 leicht von der Vorrichtung abgenommen und umgekehrt in dieser installiert werden kann. Durch die Federvorspannung und die drehbare Anbringung des Freigabearms 96 an der Platte 94 wird vorzugsweise eine überzentrische bzw. exzentrische oder ähnliche Arbeitsweise bereitgestellt, durch die der Arm in der offenen Position gehalten wird, und durch die anderenfalls er elastisch in die geschlossene Position angetrieben wird.
Der Manipulatorabschnitt der Transporteinrichtung 20 weist, wie dies in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, einen Motor 110 auf, der an der Manipulatorplatte 94 angebracht ist. Die Motorwelle trägt eine Scheibe 110a, die mit einem Riemen 112 in Eingriff steht. Der Riemen 112 befindet sich mit einer Spindel 114 in Eingriff, die ein Randantriebsrad 116 trägt. Das Antriebsrad 116 steht mit der Antriebsfläche 74c an dem Rand 74 des Probensammlers 22 in antreibendem Eingriff. Durch eine klammerartige Stütze 118, die an der Manipulatorplatte 94 befestigt ist, ist die Spindel 114 zur Drehung um die Spindelachse angebracht, die parallel zu der Achse des Motors 116 und zu der Achse 76 eines Probensammlers 22 verläuft, der in dem Halter 90 angebracht ist.
Ein weiterer Teil des Manipulatorabschnitts der Transporteinrichtung 20 der Vorrichtung ist die Abdeckung 72, die in Fig. 5 in verschlossener Darstellung mit einem Probensamm ler 22 gezeigt ist und in Fig. 6 in gegenüber dem Probensammler geöffneter Stellung mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist die Abdeckung 72 an einem Arm 122 gehalten, der um eine Schwenkachse 128 drehen kann und der um eine Liftachse 132 drehen kann. Ein Motor 124, der an der Manipulatorplatte 94 angebracht ist, treibt den Arm 122 mit Hilfe eines Zahnrads und einer Nockeneinrichtung 126 an. Die Liftachse 132 erstreckt sich parallel zu der Achse der Manipulatorplatte 94, und es verläuft die Schwenkachse 128 quer zu dieser Ebene.
Der Motor 124 und die Zahnrad- und Nockeneinrichtung 126 stellen die nachfolgend angegebene Arbeitsweise bereit, wobei ausgegangen wird von einem Zustand, bei dem sich der Arm 122 und die Abdeckung 72 in einer anfänglich offenen und verlagerten Position 130 befinden, wie dies in jeder der Fig. 6 und 7 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist. Bei einer Drehung des Motors 124 wird der Arm 122 durch die Zahnrad- und Nockeneinrichtung 126 ausgehend von der anfänglichen Position 130 und um die Schwenkachse 128 gedreht, ohne daß er um die Liftachse 132 gedreht wird, so daß die Abdeckung in der angehobenen Position verbleibt, wie dies in Fig. 6 mit unterbrochenen Linien veranschaulicht ist, wobei sich der Arm 122 bis in eine geschlossene oder abgedichtete Position dreht, wie dies in Fig. 7 mit durchgezogenen Linien gezeigt ist, bei der die Abdeckung oberhalb des offenen Endes des Probensammlers 22 liegt. Bei einer weiteren Drehung des Motors 124 bewirkt die Zahnrad- und Nockeneinrichtung 126 keine weitere Drehung des Arms 122 um die Schwenkachse 128, und bewirkt lediglich eine Drehung des Arms um die Liftachse 132, um hierdurch die Abdeckung aus der angehobenen Position, die in Fig. 6 gestrichelt gezeigt ist, in die geschlossene Position zu bewegen, die dort mit durchgezogenen Linien dargestellt ist.
Als Reaktion auf eine entgegengesetzte Drehung des Motors 124 wird der Arm 122 durch die Zahnrad- und Nockeneinrichtung 126 aufeinanderfolgend um die Liftachse 132 ausgehend von der geschlossenen Position, die in Fig. 6 mit durchgezogenen Linien gezeigt ist, in die angehobene Position angehoben, die dort mit unterbrochenen Linien dargestellt ist, ohne daß eine Drehung um die Schwenkachse 128 erfolgt. Eine fortgesetzte entgegen gesetzte Drehung des Motors 124 führt dazu, daß die Zahnrad- und Nockeneinrichtung 126 den Arm 122 mit der angehobenen Abdeckung hält, das heißt ohne daß eine weitere Bewegung um die Liftachse 132 erfolgt, und daß der Arm lediglich um die Schwenkachse ausgehend von der geschlossenen Position in die anfängliche verlagerte Position 130 gedreht wird, siehe Fig. 7.
Bei dem dargestellten Aufbau der Zahnrad- und Nockeneinrichtung 126 für diesen Ablauf wird ein Paar von gestapelten konzentrischen Zahnrädern 134 und 136 an der Welle des Motors 124 eingesetzt, die parallel zu und versetzt zu der Schwenkachse 128 verläuft, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist. Ein weiteres Paar von gestapelten konzentrischen angetriebenen Zahnrädern 138 und 140 verläuft konzentrisch zu der Schwenkachse 128. Das Motorzahnrad 134 steht mit dem angetriebenen Zahnrad 138 in Eingriff, das so verkeilt bzw. ausgebildet ist, daß es eine Schwenkwelle 142 dreht, an der der Arm 122 für eine gleichlaufende Drehung um die Schwenkachse 128 und für eine unabhängige Drehung um die Wellenachse 132 angebracht ist und eines der Zahnräder 138 weist Zähne lediglich an einem ausgewählten Segment auf. Das Vorsehen der Zähne lediglich an einem Segment eines der Zahnräder 134 und 138 veranlaßt diese zu einer Drehung des Arms 122 aufgrund einer Drehung der Schwenkwelle 142 und um die Schwenkachse 128 lediglich während eines ausgewählten Abschnitts der Motordrehung, das heißt zu einer Verschiebung des Arms 122 zwischen der verlagerten offenen und der geschlossenen Position, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
Das andere Motorzahnrad 136 steht mit dem angetriebenen Zahnrad 140 in Eingriff, das seinerseits eine Nockenplatte 144 dreht. Eine Verlängerung des Arms 122 jenseits des Dreheingriffs mit der Schwenkwelle 142 und beabstandet zu der Abdeckung 72 bildet einen Nockenfolger 122a, der mit der kontourierten Oberfläche der Nockenplatte 144 in gleitendem Eingriff steht. Die Nockenplatte 144 ist so kontouriert, daß der Nockenfolger 122a in vertikaler Richtung relativ zu der Darstellung gemäß Fig. 6 zum Öffnen und umgekehrt zum Verschließen der Abdeckung 72 während der ausgewählten Umdrehung bewegt wird. Bei anderen Drehstellungen hält die Oberfläche der Nockenplatte den Nockenfolger stationär, damit die Abdeckung offen angehoben oder abgesenkt verschlossen gehalten wird. Eine nicht gezeigte Federeinrichtung ist mit dem Arm 122 gekoppelt, um diesen elastisch in die angehobene Position vorzuspannen. Demgemäß wird der Arm 122 bei einer Drehung der Nockenplatte 144 in die in Fig. 6 gezeigte punktierte Position durch die elastisch wirkende Feder in die angehobene Position bewegt, wodurch die Abdeckung von dem Probensammler 22 abgenommen und wegbewegt wird.
Aus den Fig. 4 und 7 ist ersichtlich, daß der Manipulatorabschnitt der Transporteinrichtung 20 der Vorrichtung weiterhin eine drehbare Montage der Manipulatorplatte 94 an der Gehäusetafel 16 umfaßt. Durch ein Lager 150 ist die Platte 94 drehbar an der Tafel mit Hilfe eines Stiels 94a angebracht, der von der Platte ausgeht. Eine Scheibe 152 ist an dem Ende des Stiels 94a drehfest angebracht und mit Hilfe eines Riemens 154 mit einer Scheibe 156 gekoppelt, die durch einen Motor 160 angetrieben wird, der an der Gehäusetafel 16 angebracht ist.
Diese Montage der Manipulatorplatte 94 für eine Drehung um die normalerweise horizontal verlaufende Achse des Stiels 94a mit Hilfe des Motors 160 ermöglicht es dem Motor, die Platte 94 aufrecht zu orientieren, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, teilweise umgekehrt zu orientieren, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, und vollständig umgekehrt zu orientieren, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist.
Fig. 1 zeigt auf der linken Seite, daß die Probenübertragungseinrichtung 26 der Transporteinrichtung 20 bei der gezeigten Vorrichtung 10 an der Transporteinrichtung 18 mit Hilfe eines Montageblocks 160 angebracht ist, der an der Gleiteinrichtung 52 befestigt ist. Durch die Übertragungseinrichtung 26 wird demzufolge die Transporteinrichtung 18 zwischen den unterschiedlichen Positionen bewegt, die in den Fig. 1, 3, 9 und 10 gezeigt sind. Die Übertragungseinrichtung ist in der in Fig. 10 gezeigten Position wirksam, und ist im wesentlichen inaktiv, wenn sie sich in den anderen Positionen befindet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 weist die gezeigten Übertragungseinrichtung 26 eine aufrecht stehende rohrförmige Sonde 162 auf, die so angebracht ist, daß sie über den Montageblock 160 vorsteht, und weist eine ringförmige Mulde 164 auf, die konzentrisch zu der Sonde an seinem unteren Ende verläuft und an dem Montageblock 160 aufsitzt. Die Sonde 162 weist eine zentrale Fluidpassage 162a auf, die von einem Anschluß 160a an dem Montageblock nach oben bis zu dem offenen oberen Ende 162b der Sonde verläuft.
Die dargestellte Sonde ist im wesentlichen zylindrisch und weist ein vergrößertes, sich nach außen erweiterndes oberes Ende 162b auf, durch das ein scheibenförmiger offenzelliger Schwamm 166 gehalten wird. Der Durchmesser des Schwamms ist nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Wand 66 des Probensammlers 22. Dies ermöglicht es, daß der Schwamm in den Probensammler eingebracht werden kann und im wesentlichen den gesamten Oberflächenbereich des Siebfilters 68 bedeckt, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist und im weiteren Text näher erläutert wird. Wie weiterhin aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Schwamm 166 an dem oberen Ende der Sonde abnehmbar und austauschbar angebracht. Die dargestellte Sonde weist einen Satz von Zacken 162c auf, die von dem Rand der Sonde um das obere Ende der Passage 162c nach oben vorstehen und zum Halten des Schwamms 166 an der Sonde sowie zum Ermöglichen eines einfachen Austauschs des Schwamms dienen. Wie weiterhin in Fig. 2 gezeigt ist, verläuft die Außenwand der dargestellten Sonde 162 sich allmählich verjüngende von dem vergrößerten, den Schwamm haltenden oberen Ende bis zu dem kleineren Durchmesser des Sondenschafts, um sicherzustellen, daß überschüssige Flüssigkeit in dem Schwamm prinzipiell nach unten an der äußeren Oberfläche der Sonde zu der Mulde fließt und nicht herabtropft oder in anderer Weise frei von dem Schwamm herabfällt.
Die dargestellte Mulde 164, die in Fig. 2 gezeigt ist, bildet ein ringförmiges Basin um das untere Ende der Sonde 162 herum und dient zum Sammeln von Flüssigkeit, die von der Oberseite der Sonde, von dem Schwamm 166 und von dem Probensammler 122 herabtropft oder herabläuft, wenn dieser oberhalb der Oberseite der Probenübertragungseinrichtung umgedreht wird, wie dies aus Fig. 10 ersichtlich ist. Die Mulde 164 weist einen Ablaufkanal auf, der mit einem Ablaufanschluß 160b in dem Montageblock 160 in Ver bindung steht.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung 10 beginnt üblicherweise damit, daß sich die Vorrichtung in dem anfänglichen Zustand befindet, der in Fig. 2 gezeigt ist und bei dem sich die Transporteinrichtung in der anfänglichen Position befindet, wobei der Lift 38 abgesenkt ist und sich der Schlitten 60 links außen befindet. Die Abdeckung 72, die an dem Arm 122 gehalten ist, befindet sich in der anfänglichen abgehobenen und versetzten Position 130, die in den Fig. 6 und 7 mit unterbrochenen Linien gezeigt ist. Die Vorrichtung ist bei einer Anbringung eines frischen Schwamms 166 an der Probenübertragungseinrichtung 26 und der Anbringung eines frischen Probensammlers 22 in dem Halter der Übertragungseinrichtung 20 für den Einsatz vorbereitet. Ein Behälter 24, der eine flüssige Suspension aus zu analysierenden Probenzellen in einer flüssigen Suspension enthält, ist an dem Probenhalter 64 angebracht, der auf dem Schlitten 60 getragen wird.
Die Vorrichtung 10 arbeitet üblicherweise mittels einer programmierbaren Steuereinheit 168 und mit einem Fluidsystem 170, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Die Steuereinheit 168 ist mit jedem Motor, das heißt mit dem Liftmotor 34, dem Schlittenmotor 46, dem Übertragungsmotor 110 und dem Manipulatormotor 158 zum Steuern des Startens, Stoppens, der Richtung und der Drehzahl jedes Motors verbunden. Die Steuereinheit 168 ist weiterhin mit dem Fluidsystem 170 zum Steuern von Fluidbetriebsvorgängen mit dem Probensammler 22 verbunden. Das Fluidsystem ist mit dem Probensammler 22 mit Hilfe von zwei Anschlüssen 72b und 72c in der Abdeckung 72 verbunden (Fig. 5). Das Fluidsystem ist ferner mit dem Anschluß 160a der Sonde und mit dem Anschluß 160b der Mulde der Probenübertragungseinrichtung 26 (Fig. 2) für die gesteuerte Zuführung von Alkohol zu der Sonde und für die gesteuerte Ableitung von Flüssigkeiten verbunden, die sich in der Mulde 164 sammeln.
Nachdem die Vorrichtung für den Betrieb in der vorstehend beschriebenen Weise vorbereitet ist, leitet die Steuereinheit 168 den Betrieb durch Betätigen des Liftmotors 34 ein, um hierdurch den Lift 38 in die angehobene Position gemäß den Fig. 3 und 4 anzuheben.
Durch diesen Betrieb wird der die Probe enthaltende Behälter 24 angehoben, so daß er den Probensammler 22 teleskopartig aufnimmt, wie dies gezeigt ist. Die Steuereinheit 168 hält den Betrieb des Liftmotors 34 an, wenn sich der Lift 38 in der obersten Position gemäß den Fig. 3 und 4 befindet, und schreitet zu der Betätigung des Übertragungsmotors 110 weiter. Die resultierende, durch Antrieb des Rands erfolgende Drehung des Probensammlers 22 führt zum Auftreten von Scherkräften in der Zellsuspensionsflüssigkeit in dem Probenbehälter 24, durch die die Probenzellen dispergiert werden. Nach dem Anhalten des Motors 110 betätigt die Steuereinheit den Manipulatormotor 124, um hierdurch die Abdeckung 72 in die geschlossene Position gemäß den Fig. 1 und 5 zu bewegen.
Wenn der Probensammler 22 somit durch die Abdeckung 72 verschlossen ist, betätigt die Steuereinheit 168 das Fluidsystem 170, um zunächst Flüssigkeit in den Sammler 22 durch das Filter 68 einzusaugen, damit das Filter benetzt wird. Die nächste Operation besteht in der Ausübung eines leichten Drucks in dem Probensammler 22, um hierdurch jegliche Flüssigkeit in diesem durch das Filter 68 auszustoßen, um jegliche Zellen weg zu transportieren, die sich auf dem Filter 68 gesammelt haben. Bei einem weiteren Schritt werden Zellen auf dem Filter 68 gesammelt, indem die Zellsuspensionsflüssigkeit in den Probensammler 22 gesteuert angesaugt wird, wozu ein gesteuerter Unterdruck an den Probensammler angelegt wird. Durch diesen Vorgang wird Probenflüssigkeit durch das Siebfilter 68 gezogen und hierdurch interessierende Probenzellen auf der äußeren bodenseitigen Fläche des Filters gesammelt. Dieser Vorgang der Flüssigkeitsansaugung und Zellsammlung dauert so lange an, bis die Zellen, die auf dem Filter gesammelt sind, dieses ausreichend zusetzen, so daß ein ausgewählter Druckzustand hervorgerufen wird, der signalisiert, daß eine ausgewählte Menge von Zellen gesammelt worden ist.
Die Steuereinheit 168 schreitet zu dem nächsten Betrieb weiter, indem es den Liftmotor 34 in der umgekehrten Richtung betätigt, damit der Lift 38 in die unterste Position gemäß Fig. 1 abgesenkt wird. Der Probensammler 22 verbleibt an der Übertragungseinrichtung der Vorrichtung montiert, wobei eine gewählte räumliche Verteilung der Probenzellen vorhanden ist, die auf der nach unten weisenden Oberfläche des Siebfilters 68 gesammelt worden sind. Durch die nächsten Betätigungsvorgänge der Vorrichtung 10 wird der Motor 158 des Manipulators unter der Steuerung durch die Steuereinheit 168 betätigt, um hierdurch die Manipulatorplatte 94 von der horizontalen Position gemäß den Fig. 1 und 2 in die Ablaufposition zu drehen, die in Fig. 9 gezeigt ist. Diese Drehung ist als eine Drehung um 135º in dem Gegenuhrzeigersinn, ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Position, dargestellt. In der Ablaufposition fließt in dem Probensammler 22 enthaltene Flüssigkeit nach unten zu der Abdeckung 72 und über einen Ablaufanschluß 72c nach außen ab, der eine Öffnung in der Abdeckung bildet (Fig. 7). Weiterhin fließt jegliche Flüssigkeit an den äußeren Oberflächen des Probensammlers 22 nach unten und sammeln sich in der Mulde 78 in der Nähe des Rands 74 des Probensammlers (Fig. 5 und 6).
Zu diesem Zeitpunkt betätigt die Steuereinheit weiterhin den Schlittenmotor 46, damit die Probenübertragungseinrichtung 26 nach rechts in die Position verschoben wird, die in Fig. 9 gezeigt ist.
Nach dem Abschluß des ausgewählten Ablaufintervalls betätigt die Steuereinheit 168 erneut den Motor 158 des Manipulators, um hierdurch die Manipulatorplatte 94 von der Ablaufposition gemäß Fig. 9 in die umgekehrte Übertragungsposition gemäß Fig. 10 zu drehen. In dieser Position ist die Manipulatorplatte vollständig um 180º gegenüber der Sammelposition gemäß den Fig. 1 und 2 gedreht.
Nach dem Ablaufvorgang betätigt die Steuereinheit weiterhin den Motor 124 des Manipulators, damit die Abdeckung 72 gegenüber dem Probensammler 22 geöffnet wird und diese in die anfängliche verlagerte Position gedreht wird, bei der sie entfernt und abseits von der Öffnungsabdichtung an der Oberseite des Probensammlers 22 ist.
Der nächste Vorgang besteht in der Betätigung des Liftmotors 34, damit die Probenübertragungseinrichtung 26 aus der unteren Position gemäß Fig. 9 in die oberste Position gemäß Fig. 10 angehoben wird. Durch diesen Vorgang wird der Schwamm 166, der auf der Sonde 162 getragen wird, in den Probensammler 22 über die nun offene Öffnungs abdichtung 70 eingeführt, so daß er an der Innenseite des Siebfilters 68 anliegt das nun nach unten gewandt ist.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, ist eine Mikroskopscheibe 162 in der Nähe der oberen und äußeren zelltragenden Seite des Siebfilters 68 angeordnet. Ein Scheibenmechanismus 174 kann dazu vorgesehen sein, die Mikroskopscheibe 172 einzuführen, oder es kann der Vorgang manuell durch einen Benutzer ausgeführt werden.
Der Scheibenmechanismus 174, Fig. 10, stellt vorzugsweise eine saubere Scheibe 172 für das die Zellen tragende Filterelement 68 an dem umgekehrten Sammelgefäß 22 bereit. Der Scheibenmechanismus stellt einen Freiraum für die Plattform 74 bereit, damit diese, Fig. 9, zwischen der entgegengesetzten aufrechten Position gemäß Fig. 3 für die Zellsammlung und der umgekehrten Position gemäß Fig. 10 für die Zellübertragung umgekehrt werden kann. Ein Scheibenmechanismus 174 für einen derartigen automatischen oder halbautomatischen Betrieb mit der Vorrichtung 10 kann mit herkömmlichen Fähigkeiten bereitgestellt werden.
Die Vorrichtung 10 ist nun zur Übertragung der gesammelten Zellen von dem Filter 68 zu der Mikroskopscheibe 172 bereit, indem das Fluidsystem 170 betätigt wird, derart, daß Alkohol in dem Probenkanal 162 nach oben strömt, damit der Schwamm 166 geflutet wird. Diese Aufbringung von Alkohol von dem Schwamm auf die innere Oberfläche des Filters mit einem leichten Druck führt zu einer Übertragung von Zellen von dem Filter 68 auf die anliegende Oberfläche der Mikroskopscheibe 172 und zur Fixierung der Zellen auf der Scheibe. Die Zellen weisen im wesentlichen die identische räumliche Verteilung auf der Scheibe wie diejenige auf, die sie auf dem Filter 68 hatten. Überschüssiger Alkohol fließt entlang der äußeren Wand der Sonde 162 der Übertragungseinrichtung nach unten und wird in der Mulde 164 gesammelt, aus der sie unter der Steuerung durch das Fluidsystem 170 abgeleitet wird.
Die Mikroskopscheibe mit der gewählten Menge und räumlichen Verteilung von Proben zellen auf ihr wird dann von der Vorrichtung 10 entweder manuell oder mit Hilfe des automatisierten Scheibenmechanismus 174 abgenommen und ist für eine visuelle Untersuchung bereit.
Die Vorrichtung 10 ist nun dazu bereit, für einen weiteren Zellbearbeitungsvorgang vorbereitet zu werden. Die allein notwendige Vorbereitung besteht darin, den Probensammler 22 und den Probenbehälter 24 zu entfernen und zu ersetzen. Vorzugsweise wird auch der Schwamm 166 für die Probenübertragung weg geworfen und ein neuer Schwamm eingebaut. Ferner betätigt die programmierbare Steuereinheit 168 die Motoren der Vorrichtung derart, daß die Vorrichtung wieder in die anfängliche Stellung gemäß Fig. 1 zurückgebracht wird.
Alternativ zu der Übertragung von gesammelten Zellen von dem Filterelement 68 auf eine Glasscheibe 172 mit Alkohol, der durch einen Schwamm 166 fließt, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 10 erläutert ist, ist in Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem Zellen durch eine pneumatische Aktion übertragen werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 11 ist auch ein Sammelgefäß 180 gezeigt, an dem ein Filterelement 182 mit einer vorgespannten oder geneigten Orientierung angebracht ist. Die pneumatische Zellenübertragung kann jedoch auch in Verbindung mit dem Sammelgefäß 22 eingesetzt werden, und es kann dementsprechend der mittels Alkohol nachfolgende Übertragungsvorgang gemäß Fig. 10 in Verbindung mit einem vorgespannt orientiertem Filterelement 182 eingesetzt werden, wie dieses an dem Sammelgefäß 180 gemäß Fig. 11 gezeigt ist.
Genauer gesagt, weist das Sammelgefäß 180 einen zylindrischen rohrförmigen Körper 184 auf, der an einem Ende mit einer feststehenden Abdeckung 186 verschlossen ist. Ein Antriebs- und Haltering 188 erstreckt sich radial von der Abdeckung 186 nach außen und dient zum abnehmbaren und austauschbaren Anbringen des Sammelgefäßes an einer Vorrichtung, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 10 erläutert ist. Der Antriebs- und Halterand 188, der in Fig. 11 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem entsprechenden Rand 74 des Sammelgefäßes 22, der in Fig. 2 gezeigt ist, um hierdurch zu veranschaulichen, daß die praktische Ausgestaltung der Erfindung nicht auf den gezeigten Rand 74 gemäß Fig. 2 beschränkt ist. In gleichartiger Weise sind die entsprechenden Halte- und Antriebselemente der Vorrichtung 10 so zu modifizieren, daß sie an den Rand 188 angepaßt sind.
Fig. 12 zeigt das Sammelgefäß 180 in einer aufrechten Orientierung, wobei sich das Filterelement 182 an der untersten Stelle befindet und folglich so orientiert ist, daß es zum Sammeln von Zellen in derjenigen Weise bereit ist, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben ist. Das Filterelement 182 verschließt den zylindrischen Körper 184 an dem axialen Ende, das entgegengesetzt zu der Abdeckung 186 liegt. Die Dimensionen und die Materialien des zylindrischen Körpers 186 und des Filterelements 182 können die gleichen sein wie diejenigen, die vorstehend im Hinblick auf das Sammelgefäß 22 (Fig. 2) beschrieben worden sind, mit der Modifikation, daß das Filterelement 182 entlang einer Plane orientiert ist, die sich in einem kleinen Winkel gegenüber der transversalen zu der zylindrischen Achse 185 des Körpers 184 erstreckt. Das dargestellte Filter 182 liegt beispielsweise in einem Winkel von 30º gegenüber der transversalen zu der Achse 185.
Diese winklige oder vorgespannte Orientierung des Filterelements 182 führt zu einer Minimierung der Wahrscheinlichkeit, daß sich Luftblasen an der Unterseite des Filterelements verfangen, wenn sich das Sammelgefäß in der aufrechten Orientierung für die Zellsammlung befindet, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. Das vorgespannt bzw. schräg orientierte Filterelement 182 stellt auch eine Oberfläche zum Sammeln von Zellen bereit, deren Fläche größer ist als die entsprechende Fläche eines kreisförmigen Filters, das quer zu der Zylinderachse orientiert ist, wie es bei dem vorstehend beschriebenen Sammelgefäß 22 der Fall ist. Folglich stellt das Sammelgefäß 180, das in den Fig. 11 und 12 gezeigt ist, einen größeren Filteroberflächenbereich für die Sammlung von Zellen bereit und kann folglich eine größere Anzahl von Zellen übertragen und Zellen auf eine entsprechend größere Stelle auf einer Glasscheibe 190 aufbringen, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Fig. 12 zeigt in gleichartiger Weise eine Projektion des vergrößerten elliptischen Oberflächen bereichs des Filterelements 182, wie dies mit dem Bezugszeichen 182' bezeichnet ist.
Ein weiteres Element des Sammelgefäßes 180 gemäß den Fig. 11 und 12 ist eine Leitung 192, die an der Abdeckung 168 dicht angebracht und vorzugsweise entlang der Zylinderachse 185 positioniert ist. Die Leitung erstreckt sich mit einer kurzen axialen Länge nach außen aus dem Gefäß 192 heraus bis zu einem Drehgelenk 194 (Fig. 11), und erstreckt sich in dem Gefäß mit einer ausgewählten Länge. Genauer gesagt, ist die Länge der Leitung 192 innerhalb des Gefäßes 180 ausreichend kurz, damit sie oberhalb des Pegels des maximal erwarteten Volumens der Flüssigkeit 196 bleibt, siehe Fig. 12, die in das Gefäß während des Zellsammelvorgangs angesaugt ist, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Weiterhin ist die axiale Länge der Leitung 192 in dem Gefäß ausreichend lang, so daß sie über den Pegel derjenigen Flüssigkeit 196 vorsteht, wenn das Gefäß in die Zellübertragungsposition umgedreht ist, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist. Bei dieser Ausgestaltung der Leitung 196 kann das Gefäß 180 mit Hilfe der Vorrichtungsplattform 94 umgedreht werden, wie dies vorstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 beschrieben ist, wobei dennoch das gesamte Volumen der angesaugten Flüssigkeit in ihm enthalten bleibt und folglich keine Drainage oder eine anderweitige Öffnung des Gefäßes erforderlich ist. Die angesaugte Flüssigkeit verbleibt einfach in dem Gefäß 182 und fließt aus dem filterseitigen Ende des Gefäßes, Fig. 12, zu dem abdeckungsseitigen Ende des Gefäßes, Fig. 11, während der Umdrehung des Gefäßes, ohne daß irgendeine Leckage aus dem Gefäß nach außen auftritt.
Es ist somit ersichtlich, daß das Sammelgefäß 180 einen ersten Kammerabschnitt zum Aufnehmen (bei einer Orientierungslage gemäß der Darstellung in Fig. 12, bei der das Filterelement 182 vertikal unterhalb der Enden der Leitung 192 positioniert ist) eines ersten Flüssigkeitsvolumens unterhalb des Leitungsendes bildet. Dies ist das Volumen der Flüssigkeit, die in das Gefäß während des Zellsammelvorgangs eingesaugt worden ist. Weiterhin bildet das gleiche Sammelgefäß 180 einen zweiten Kammerabschnitt, wenn es sich in der Orientierungslage gemäß Fig. 11 befindet, bei der das Filterelement vertikal oberhalb des Leitungsendes angeordnet ist, der zum Aufnehmen des gleichen ersten Flüssigkeitsvolumens, wiederum unterhalb des Leitungsendes, dient. Die Leitung 192 erstreckt sich somit bis in das Sammelgefäß 180 hinein und weist ein Leitungsende auf, das so angeordnet ist, daß es vertikal oberhalb eines Flüssigkeitsvolumens in dem Sammelgefäß angeordnet ist, und zwar sowohl dann, wenn das Gefäß so orientiert ist, daß sich das Filterelement an der untersten Position befindet, als auch dann, wenn das Gefäß gegenüber dieser Orientierungslage umgedreht ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 11 werden Zellen, die auf dem Filter 182 gesammelt sind, zu der Betrachtungsscheibe 190 übertragen, indem die Scheibe in Anlage an das Filterelement 182 angeordnet wird. Eine bevorzugte Orientierung ist eine solche, bei der das Scheibenelement horizontal orientiert ist, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, und bei der das Sammelgefäß 180 partiell aufrecht orientiert ist, so daß das Filterelement 182 in einer entsprechenden horizontalen Orientierung angeordnet ist.
Eine pneumatische Quelle 198 ist vorzugsweise unter der elektronischen Steuerung durch die programmierbare Steuereinheit 168 gemäß Fig. 4 mit der Drehkupplung 184a der Leitung 182 mit Hilfe einer Verbindungsleitung 200 gekoppelt. Die pneumatische Quelle bzw. Druckluftquelle übt einen ausgewählten pneumatischen Impuls, typischerweise aus sauberer Luft, in dem Gefäß 180 mit Hilfe der Leitung 192 aus. Der resultierende erhöhte Luftdruck in dem Gefäß 180 führt zu einer Auslenkung des Filterelements 182 gegen die benachbarte Oberfläche der Glasscheibe 190. Weiterhin führt der pneumatische Druck zu einer Verlagerung der gesammelten Zellen von der äußeren Oberfläche des Filterelements 182 und zwingt diese gegen bzw. auf die Glasscheibe. Zusätzlich werden Tropfen der gesammelten Flüssigkeit, die sich in den Poren des Filterelements 182 befinden, durch den pneumatischen Druck verlagert und blasen effektiv gegen die Glasscheibe, wodurch die Scheibe und die übertragenen Zellen benetzt werden.
Die graphische Darstellung gemäß Fig. 13 veranschaulicht, daß ein bevorzugtes Profil des Druckverlaufs zu einem Ansteigen des Drucks in dem Sammelgefäß 180 auf einen Überdruck (p&sub2;), ausgehend von dem Unterdruckwert (p&sub1;), führt, der in dem Gefäß nach der Beendigung der Ansaugung für die Zellensammlung verbleibt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Dauer des Druckimpulses, siehe die Wellenform 202, an dem oberen Druckpegel (p&sub2;) eine Sache von Sekunden, typischerweise von 2 bis 5 Sekunden. Der Druckwert (p&sub2;) liegt unterhalb des Blasendrucks und ist bei einem zur Erläuterung dienenden Fall ein Wert von 2 psi.
Nach der Beendigung dieser Übertragung von Zellen von dem Filterelement auf die Glasscheibe ist die Glasscheibe für die Einfärbung und Betrachtung bereit. Die Vorrichtung, die mit dem Sammelgefäß 180 ausgestattet ist, ist rasch für die Verarbeitung einer weiteren Probe bereit, indem das Sammelgefäß 180, zweckmäßig mit der angesaugten, in ihm enthaltenen Probenflüssigkeit 196, abgenommen und ersetzt wird. Die Leitung 192 kann abgedichtet oder mit einer Kappe versehen werden, damit eine unabsichtliche Leckage dieser Flüssigkeit verhindert wird.
Es ist somit ersichtlich, daß mit der Erfindung die vorstehend angegebenen Aufgaben unter denjenigen, die sich aus der vorstehenden Beschreibung ergeben, effizient gelöst werden.

Claims

1. Verfahren zum Aufbereiten von Probenzellen, die sich in einer flüssigen Suspension befinden, für eine visuelle Untersuchung, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

A. Einbringen einer Sammeleinrichtung (22) in die flüssige Suspension der Zellen, wobei die Sammeleinrichtung (22) zur Zellendispersion betreibbar ist und ein Filterelement (68) umfaßt, das eine Porosität zum Sperren von interessierenden Probenzellen und zum Durchlassen von kleineren Partikeln aufweist,

B. Dispergieren der Probenzellen durch Scherkräfte, die zumindest zum Teil durch die Einrichtung hervorgerufen werden,

C. Richten der Strömung der Zellsuspensionsflüssigkeit durch das Filterelement zum Sammeln von interessierenden Probenzellen auf dem Filterelement,

D. Herausnehmen der Sammeleinrichtung mit Probenzellen, die auf dessen Filterelement gesammelt sind und aus der Zellsuspensionsflüssigkeit stammen und die eine räumliche Verteilung aufweisen, die für eine visuelle Untersuchung bereit ist, und

E. Übertragen der Probenzellen, die auf dem Filterelement gesammelt sind, zu einer Sichtscheibeneinrichtung (72), wobei die räumliche Verteilung im wesentlichen beibehalten bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt A das Bereitstellen der Sammeleinrichtung (22) und des Filterelements (68) in Form eines gemeinsamen Aufbaus für eine gleichzeitige Einführung in die flüssige Zellsuspension enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schritt des Dispergierens der Probenzellen das umwälzende Bewegen der Sammeleinrichtung (22) derart, daß die in der Flüssigkeit suspendierten Zellen Scherkräften unterworfen werden, umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Einführ- und Dispergierschritte das Einbringen einer Rotoreinrichtung (22, 80A, 80B, 80C) in die flüssige Zellsus pension und das Drehen der Rotoreinrichtung relativ zu der flüssigen Zellsuspension zur Erzielung von auf die Zellen wirkenden Scherkräften für die Dispergierung der Probenzellen umfassen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin den Schritt des Anordnens des Filterelements mit den auf ihm gesammelten Zellen in der Nähe der Sichtscheibeneinrichtung vor dem Überragen der gesammelten Probenzellen von der Filtereinrichtung zu der Sichtscheibeneinrichtung (72) umfaßt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das weiterhin die Schritte enthält:

A. Einbringen einer Kammereinrichtung (22) in die flüssige Zellsuspension,

B. Bereitstellen eines rohrförmigen Wandelements (66) an der Kammereinrichtung, um hierdurch die flüssige Zellsuspension Scherkräften bei einer Bewegung relativ zu der flüssigen Zellsuspension auszusetzen und hierdurch die Dispergierung der Probenzellen zu bewirken, und

C. Bereitstellen des Filterelements (68) in Form eines Siebfilterelements an der Kammereinrichtung (22) zur Ausführung der Einbringungs- und Probenzellensammelschritte.

7. Gerät zum Vorbereiten von Probenzellen für eine visuelle Untersuchung, wobei sich die Probenzellen in einer flüssigen Suspension befinden und wobei die Vorrichtung aufweist:

A. eine Sammeleinrichtung (22), die zum Eintauchen in der die Zellensuspension enthaltenen Flüssigkeit ausgelegt ist und zum Dispergieren der Probenzellen mittels Scherkräften betreibbar ist sowie ein Filterelement (68) aufweist, das eine Porosität zum Blockieren von interessierenden Probenzellen und zum Durchlassen von kleineren Partikeln besitzt,

B. eine Einrichtung (170) zum Richten einer Strömung der die suspendierten Zellen enthaltenden Flüssigkeit durch das in die Flüssigkeit eingetauchte Filterelement zum Sammeln von interessierenden Probenzellen an dem Filterelement,

C. eine Einrichtung (18) zum Herausnehmen der Einrichtung aus der die suspendierten Zellen enthaltenden Flüssigkeit, wobei die Probenzellen auf dem Filterelement mit einer räumlichen Verteilung gesammelt sind, die für die visuelle Untersuchung bereit ist,

D. eine Einrichtung (20) zum Übertragen der auf dem Filterelement gesammelten Probenzellen zu einer Sichtscheibeneinrichtung (72), und

E. eine automatisierte Steuereinrichtung (168) zum Steuern des Betriebs der Sammeleinrichtung, der die Strömung richtenden Einrichtung und der Herausnahmeeinrichtung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Sammeleinrichtung (66) und das Filterelement (68) einen gemeinsamen Aufbau bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Sammeleinrichtung (66) eine Rühreinrichtung enthält, die zum Eintauchen in der die suspendierten Zellen enthaltenden Flüssigkeit ausgelegt ist und die relativ zu der Flüssigkeit rührend bewegbar ist, um hierdurch Scherkräfte in der Flüssigkeit zu erzeugen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9,

A. bei der das Filterelement (68) mit einem im wesentlichen ebenen Siebfilterelement arbeitet, und

B. die weiterhin umfaßt:

(i) eine Einrichtung zum Orientieren des Siebfilterelements derart, daß es zumindest teilweise horizontal verläuft, wenn es in der die suspendierten Zellen enthaltenden Flüssigkeit eingetaucht ist, und

(ii) eine Einrichtung (170) zum Richten der Flüssigkeitsströmung der die suspendierten Zellen enthaltenden Flüssigkeit nach oben durch das Siebfilterelement (68), um hierdurch interessierende Probenzellen auf einer nach unten weisenden Oberfläche des Siebfilterelements zu sammeln.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,

A. bei der das Filterelement (68) ein im wesentlichen ebenes Siebfilterelement enthält, auf dem die Probenzellen aus der die suspendierten Zellen enthaltenen Flüssigkeit gesammelt werden,

B. die weiterhin eine Einrichtung (20) zum Anordnen des Siebfilterelements mit dessen Oberfläche, auf der die Probenzellen gesammelt sind, derart enthält, daß die Flächen des Siebfilterelements und der Sichtscheibeneinrichtung (72) nahe beieinander und einander zugewandt angeordnet sind,

C. und die weiterhin eine Einrichtung (170) zum Fließenlassen einer die Zellen übertragenden Flüssigkeit durch das Siebfilterelement zum Übertragen der gesammelten Zellen von dem Siebfilter zu der Sichtscheibeneinrichtung enthält.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die Sammeleinrichtung (22) eine Kammereinrichtung (22) enthält, die zum Eintauchen in der die suspendierten Zellen enthaltenden Flüssigkeit ausgelegt ist und die ein Wandelement (66) zum Hervorrufen von auf die flüssige Zellsuspension einwirkenden Scherkräften bei einer Rührbewegung relativ zu der flüssigen Zellsuspension besitzt, um hierdurch die Dispergierung der Zellen zu bewirken.

13. Verwendung einer Vorrichtung zum Sammeln von in einer Flüssigkeit suspendierten Partikeln mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, oder in einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung umfaßt:

A. eine das Fluid begrenzende Gefäßeinrichtung (22), die

(i) Gefäßwände (66) zum Eintauchen in die die suspendierten Partikel enthaltende Flüssigkeit und zum Erzeugen von Scherkräften in dieser Flüssigkeit als Reaktion auf eine Rührbewegung relativ zu der Flüssigkeit, und

(ii) eine Siebfiltereinrichtung (68) umfaßt, die einen Teil der Gefäßeinrichtung bildet und die eine Filterporosität zum Sperren von interessierenden Partikeln und zum Durchlassen der Flüssigkeit und von kleineren Partikeln aufweist, und

B. eine Anbringungseinrichtung (74), die an der Gefäßeinrichtung befestigt ist und zum abnehmbaren und austauschbaren Anbringen der Gefäßeinrichtung (22) mit einer ausgewählten Orientierung und mit einer ausgewählten Anordnung der Gefäßwände und der Filtereinrichtung ausgelegt ist, wobei die Anbringungseinrichtung eine Randeinrichtung (74) umfaßt, die an den Gefäßwänden (66) befestigt ist und zum abnehmbaren und austauschbaren Anbringen der Gefäßeinrichtung ausgelegt ist, wobei die Randeinrichtung (74) weiterhin dazu ausgelegt ist, eine Bewegung zur Hervorrufung der Rührbewegung der Gefäßeinrichtung zu erfahren.

14. Verwendung nach Anspruch 13, bei der

A. die Gefäßeinrichtung (22) entlang einer Achse der Rührbewegung langgestreckt ist,

B. die Filtereinrichtung (68) an einer ersten Position entlang dieser Achse angeordnet ist, und

C. die Anbringungseinrichtung ein Randelement (74) enthält, das mit der Gefäßeinrichtung (22) verbunden und entlang der Achse von der Filtereinrichtung entfernt angeordnet ist.

15. Verwendung nach Anspruch 13 oder 14, bei der die Gefäßeinrichtung (22) die Scherkräfte als Reaktion auf eine Drehbewegung um eine Achse hervorruft, und bei der die Gefäßwände (66) rohrförmige Wände aufweisen, die mit der Rotationsoberfläche der Rotation um die Achse herum übereinstimmen.

16. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die Gefäßeinrichtung (22) weiterhin

A. eine Dichtungsöffnungseinrichtung (70) zum abnehmbaren und austauschbaren Aufnehmen eines Verschlußelements (72) mit einer fluiddichten Abdichtung aufweist, und

B. fluiddicht ist, ausgenommen im Bereich der Dichtungsöffnungseinrichtung (70) und der Filtereinrichtung (68).

17. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,

A. bei der die Gefäßeinrichtung (22) entlang einer Achse langgestreckt ist und bei der die Filtereinrichtung (68) an einer ersten Position entlang dieser Achse angeordnet ist, und

B. bei der weiterhin eine Leitungseinrichtung vorgesehen ist, die sich von dem Bereich außerhalb der Gefäßeinrichtung über eine ausgewählte Strecke in die Gefäßeinrichtung hinein erstreckt und entlang dieser Achse orientiert ist.

18. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 17,

A. bei der die Gefäßeinrichtung (22) aufweist:

(i) einen Flüssigkeitsbehälterkörper (22), der mindestens zum Teil mit der Siebfiltereinrichtung (68) versehen ist, durch die Flüssigkeit in den Behälterkörper hinein und aus diesem herausströmen kann, wobei der Flüssigkeitsbehälterkörper für eine Bewegung relativ zu einer ausgewählten Achse und relativ zu der die suspendierten Zellen enthaltenden Flüssigkeit ausgelegt ist, um hierdurch auf die die suspendierten Zellen enthaltende Flüssigkeit Scherkräfte zum Dispergieren der Partikel auszuüben, und

B. bei der die Anbringungseinrichtung eine Randeinrichtung (74) enthält, die mit dem Behälterkörper (22) zum Halten und Abstützen des Behälterkörpers verbunden ist, wobei die Randeinrichtung (74) konzentrisch zu der Achse angeordnet und so ausgelegt ist, daß der Körper abnehmbar und austauschbar anbringbar ist und daß eine Antriebsbewegung für eine Bewegung des Körpers relativ zu der Achse auf sie ausübbar ist.

19. Verwendung nach Anspruch 18, die weiterhin Mittel umfaßt, die eine abdichtende Öffnung (70) an dem Flüssigkeitsbehälterkörper zum abnehmbaren und austauschbaren, paßgerechten Zusammenwirken mit einer Öffnungsverschließeinrichtung (72) mittels eines ausgewählten fluiddichten Verschlusses bilden.

20. Verwendung nach Anspruch 18 oder 19, bei der weiterhin eine Leitungseinrichtung vorgesehen ist, die sich in den Flüssigkeitsbehälterkörper hinein erstreckt und die ein Leitungsende umfaßt, das so angeordnet ist, daß es vertikal oberhalb eines ersten, in dem Körper befindlichen Flüssigkeitsvolumens sowohl dann positioniert ist, wenn der Körper so orientiert ist, daß sich sein Filterelement an der untersten Position befindet, als auch dann, wenn der Körper umgekehrt zu dieser Orientierung angeordnet ist.