WO2010112016A1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung von trägerfixiertem material - Google Patents

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WO2010112016A1
WO2010112016A1 PCT/DE2010/000378 DE2010000378W WO2010112016A1 WO 2010112016 A1 WO2010112016 A1 WO 2010112016A1 DE 2010000378 W DE2010000378 W DE 2010000378W WO 2010112016 A1 WO2010112016 A1 WO 2010112016A1
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treatment
carrier
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PCT/DE2010/000378
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Rembert Stratmann
Ralf Greim
Michael Selent
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Dcs Innovative Diagnostik-Systeme Dr. Christian Sartori Gmbh & Co. Kg
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    • G01N2035/00158—Elements containing microarrays, i.e. "biochip"

Definitions

  • the invention relates to methods and apparatus for the treatment of carrier-fixed material, in particular biological material or material interacting with biological material.
  • the fixation of an examination object eg a tissue section
  • the treatment or staining of the examination subject with different reagents are carried out on a regular basis.
  • Microarray technology involves the fixation of reagents (e.g., proteins such as antibodies, or nucleic acids such as oligonucleotides) on the slide and staining with a subject of study.
  • reagents e.g., proteins such as antibodies, or nucleic acids such as oligonucleotides
  • One of the first available automation solutions works according to the capillary gap method.
  • slides are arranged vertically so that between each two slides a capillary gap is formed.
  • Submerging the head of the slides in a reagent causes the gap to collapse against gravity with reagent crowded.
  • the reagent is removed from the gap by suction pads after the desired incubation time.
  • the machine moves groups of slides from one reagent reservoir to the next.
  • staining machines which are also referred to in particular in connection with the immunohistochemistry as "autostainer", usually horizontally and stationarily arranged slides by means of a movable pipetting head reagent and washing solution supplied according to a computer-controlled staining protocol.
  • Such staining machines are described for example in WO 99/49295, WO 2004/074847 or WO 2004/058404.
  • the protocol is defined by the user and assigned directly to a slide or defined by a code located on the slide and processed accordingly.
  • slides and reagent containers are each arranged on a carousel.
  • slides and reagent stock are arranged for the respectively current staining step so that the reagent can be applied from a cartridge to the slide.
  • the slides are arranged horizontally next to each other on the carousel.
  • WO / 2000/008511 proposes, as a solution, to divide slides into three zones separated by hydrophobic barriers before applying a sample. This solution has the disadvantage that the examination subjects must be positioned accurately and the reagent consumption can not be adjusted individually.
  • WO 04/001389 a special slide cover is proposed, by means of which a reaction chamber is formed whose size minimization should also lead to a minimization of the required amount of reagents. Even with this solution, however, costly reagents are also spent on areas that contain no object of investigation. In addition, this solution is technically very complex to implement, since the cover must be moved for each reagent change. - A -
  • the object of the present invention is to enable the automated and continuous treatment of a biological sample while avoiding the disadvantages of the prior art. Moreover, it is an object of the present invention to minimize reagent consumption in automated sample handling.
  • the invention provides a method for treating carrier-fixed material, in particular biological material or material interacting with biological material, wherein a plurality of slides arranged vertically above one another in a first carrier cassette is used, on each of which the material is applied b) at least one treatment agent is applied to the material on the at least partially removed slide, c) the slide after application of the treatment agent in the first or a second carrier cassette and d) the material on the slide in the first or the second carrier cassette is incubated with the treatment agent, and wherein at least one of the steps a) to c) is carried out automatically.
  • a “material treatment” is understood to mean, in particular, the treatment of biological material, for example cells, tissue sections, tissue punches, microarrays or the like by dyeing.
  • material also includes material that is not of biological origin, but can interact with material of biological origin, eg, synthetic oligonucleotides.
  • Biological material is any material of biological origin, ie naturally occurring in a living being or produced by a living organism. inducible material, for example, cells, tissues, cell extracts, cell lysates, cell smears, serum, proteins, nucleic acids (eg, RNA, DNA), antibodies, lectins, and the like.
  • a "material interacting with biological material” is understood as meaning a material which itself does not necessarily have to be of biological origin but interacts with material of biological origin, preferably a specific interaction.
  • An example of such a material is a synthetic oligonucleotide.
  • Such material interacting with biological material, whether of biological origin or not, is also referred to herein as a "probe".
  • staining includes any labeling of a material or material component by a directly or indirectly visually observable agent, such as a dye, antibody, or nucleic acid probe, and therefore includes, for example, both conventional histological staining and immunostaining , the in situ hybridization and microarray method.
  • Examples of conventional histological staining are known in the art and include, for example, hematoxylin-eosin stain, Gram stain, Giemsa stain, toluidine blue stain, etc.
  • the application of the material to a slide and its fixation on the slide should not from the term “material treatment”, wherein the term “fixation” also includes the preservation of a biological sample.
  • the term “material treatment” also does not include the embedding of a sample, for example in paraffin. However, it may include dewaxing a sample.
  • a “slide” is here understood to mean any carrier on which a material can be fixed in accordance with the above definition.
  • planar carriers are meant here, ie carriers with a flat surface without elevations or depressions, as they have, for example, microtiter plates.
  • It may, for example, be a glass slide in the form of a glass plate, as commonly used in microscopy or histology, for example.
  • Such a slide preferably has the usual dimensions according to ISO 8255-2 (26 x 76 mm x 1-1.5 mm), but may also have other dimensions.
  • It can also be a plastic slide, a membrane or the like, provided that the carriers have sufficient stability.
  • a sample fixed or "fixed on a support” here means that a material, eg a Sample or a probe is applied to a slide, wherein preferably the material does not dissolve by merely tilting or rotating the slide due to the pure gravity effect of this.
  • the material is preferably applied to only one of the surfaces of the slide.
  • a “carrier cassette” is a container for receiving, e.g. Stacking, preferably of several slides.
  • sample is here understood to mean any material which, in contrast to the "probe", is itself the object of investigation.
  • a “biological sample” is understood to mean a sample of biological material, for example a cell or tissue sample, in particular a planar cell or tissue sample, for example a tissue section or a cell smear. It may be, for example, a sample of plant, animal or human origin. Preferably, the sample is a sample of human cells or human tissue.
  • a biological sample such as a tissue sample, this does not mean that it is intended to be limited thereto.
  • sample is not fixed on the slide, but added to a carrier-fixed probe, which may be of biological origin (as in the case of antibodies) or not (as in the case of synthetic oligonucleotides), but interacts with biological material and in which the sample or sample components are frequently labeled.
  • carrier-fixed probe which may be of biological origin (as in the case of antibodies) or not (as in the case of synthetic oligonucleotides), but interacts with biological material and in which the sample or sample components are frequently labeled.
  • a cDNA fixed to the slide and the actual object under examination for example a cell lysate with labeled DNA molecules interacting with the cDNA, can hybridize in this case is placed on the slide to cause a staining reaction.
  • an antigen may be fixed on the slide and serum is added.
  • sample treatment when used herein for ease of understanding, it is not intended to be limited to the treatment of specimen-fixed specimens in the above more narrow sense, unless expressly stated otherwise. Rather, those skilled in the art will recognize that the corresponding embodiments, even if it is only “sample treatment” or “treatment of a sample” is also applicable, for example, to the Miroarray technology, and the term “sample treatment” or corresponding terms, if not expressly stated otherwise includes treatment of a carrier-fixed material, for example a probe.
  • the method according to the invention is not limited to the treatment of in each case only one material, e.g. a tissue section, limited to a slide. Rather, it is also possible to use several materials, e.g. to accommodate biological samples, such as a tissue slice, spatially separated on a single slide, it being preferred, although not required, that the materials on a slide be treated the same.
  • automated or “automatic” means that the corresponding method step or steps are not performed manually by a person, but rather completely by a machine, preferably computer-controlled.
  • a manual step may be provided at the beginning, at the end or in the course of a series of automatically running steps, for example a selection is made by a person or a reagent is pipetted. be done.
  • a “semiautomatic” method is thus understood to mean a method which has at least one automatically executed step and at least one manually performed step, wherein in the case of a plurality of automatic and / or manual steps, it does not matter which numerical portion the manual steps take in the entire method to have.
  • manual as used herein also includes an action taken by a person using a technical tool.
  • a “treating agent” is meant here any means that can be applied to a material, e.g. a tissue sample is applied in order to obtain a specific effect there, for example a means for coloring the material or a means for removing a dye or excess dye.
  • the term therefore includes, for example, colorants or staining reagents, but also antibodies or nucleic acids, preferably in solution, e.g. in immunohistochemistry or in situ hybridization, as well as auxiliary reagents such as e.g. aqueous or organic solutions for pre- and post-treatment, for example buffers and / or washing solutions.
  • the term includes, e.g. in the case of microarrays, also samples or sample components, which may be colored or otherwise marked.
  • treatment agent is used here synonymously with the term “reagent” and also includes, for example, mixtures or combinations of various agents.
  • vertical stacked means, for example, that the individual slides are oriented substantially horizontally and with the material-loaded surfaces opposite to the direction of gravity, and several such slides are substantially vertically one above the other , ie, are arranged in the direction along the direction of gravity.
  • the term "vertically above one another” is intended here to describe in particular slide assemblies in which the object carriers are arranged with their sides aligned with one another, ie stacked one above the other without significant horizontal offset, but usually vertically spaced, but also detects arrangements in which the carriers are arranged offset from each other in the horizontal, but the offset is preferably as small as possible.
  • steps a) to d) are carried out automatically.
  • steps a) and c) are carried out automatically, while step b) takes place, for example, manually.
  • step b) is also particularly preferably carried out automatically so that steps a), b) and c) take place automatically.
  • steps a), b) and c) take place automatically.
  • step d) usually neither a manual nor an automatic intervention takes place.
  • the treatment agent may be washed off with water or a buffer.
  • the treatment agent may also be otherwise, e.g. be removed by compressed air or by simple pouring.
  • the treatment or coloring of materials often involves an alternating sequence of treatment and washing steps.
  • Material applied to a slide They are overlaid with a treatment agent, for example a dye solution, an enzyme solution or the like, subsequently incubated for a certain period of time, then washed to remove residues of the treatment agent and overlaid with another or optionally again with the same treatment agent.
  • a treatment agent for example a dye solution, an enzyme solution or the like
  • these steps for example after specification of a specific treatment protocol, are preferably carried out automatically.
  • the steps a) to e) are therefore preferably repeated until the material on the slide is completely treated, eg dyed.
  • the amount of treatment agent required or appropriate for the treatment of the material is preferably determined automatically. This is particularly preferably done on the basis of the area which the material, e.g. a tissue section on which slides occupy. This makes it possible to determine the need for or treatment of the material necessary for treatment agent and automatically limit the use of the treatment agent to this extent. As a result, the treatment agent consumption can be reduced to a minimum.
  • a treatment area is delimited on the slide manually, semi-automatically or automatically, eg by means of a limiting means, wherein the treatment area comprises the material, eg a tissue section or an oligonucleotide array.
  • the treatment area comprises the area on the slide in which the oligonucleotide probes are fixed.
  • the treatment area can be predetermined by markings on the slide and can be detected on the basis of the markings, for example by means of optical, optoelectronic or other methods.
  • the treatment area comprises the area which the sample, for example the tissue section, occupies on the microscope slide.
  • the area of the slide containing the material can be separated from the rest of the slide.
  • the area referred to as the "treatment area” or optionally also as the “reaction area” or “reaction zone” is that on the slide, optionally with the aid of the above-described markings delimited area on which or in the treatment agent, such as reagents, are applied to the material.
  • material area refers to the area or the area in which or on which the material is located on the slide.
  • the above-mentioned markings mark the material area. They preferably mark boundary points of a surface that contains the material.
  • the area marked by the markers may or may not be identical to the treatment area.
  • the invention in a second aspect, relates to a method for treating a material applied to a slide, in particular biological material or material interacting with biological material, wherein on the slide manually, semi-automatically or automatically, for example by means of a limiting means or by drying a slide area, a Material comprehensive treatment area delimited and automatically determines the required or appropriate for the treatment of the material amount of treatment agent on the basis occupied by the material on the slide surface, on the basis of marking this surface markers on the slide or based on the surface of the treatment area and diert siert.
  • the method according to the second aspect of the invention makes it possible to control and / or minimize the use of treatment agents, for example in medical diagnostics or histology.
  • the method is applicable to both single and multiple material loaded slides and can optionally be fully automated.
  • the arrangement of the slides is arbitrary. Several Slides can thus be arranged horizontally next to one another, vertically above one another or in another way.
  • the amount of treatment agent used to treat the material present on the slide can be limited by the method according to the invention to the required or expedient, ie to the degree necessary or appropriate for the desired treatment result.
  • the methods according to the invention according to the first and second aspects of the invention comprise the following steps: i) the automatic detection of the material and / or markings marking the material region on the object carrier, ii) the automatic determination of the on the (Iii) automatically delimiting a treatment area on the slide around the area occupied by the material and / or the area marked by the marks, iv) automatically determining the area required to treat the material or appropriate amount of treatment agent, and v) automatically applying the determined amount of treatment agent within the treatment area to the slide.
  • the delimiting of the treatment area on the slide can be done, for example, by applying a delimiting agent to the slide or by drying the slide surface around the surface occupied by the material and / or marked by the markings.
  • a delimiting agent such as an oil, wax, plastic or the like
  • This can be done for example by means of an acetone pin, blower or the like. Removal of the moisture film often formed on a slide, eg by washing steps, also creates a barrier to retain aqueous solutions.
  • steps i) to iv) typically, but not necessarily, need to be performed only once for each slide or material.
  • the amount of treating agent changes during the course of the treatment which regularly involves several treatment steps, e.g. Coloring steps, usually does not include, so that the different treatment agents, with which a material is treated sequentially, are applied in the same, once determined amount.
  • an already applied limiting means could initially be removed in an additional step and reapplied at a greater or lesser distance from the edge of the material.
  • This variant would only require the repetition of the above steps iii) and iv) in addition to the additional step of removing the treatment agent.
  • the amount of treatment agent could be easily redetermined and changed based on changed specifications, without having to remove the limiting means.
  • step iv) For this purpose, only the repetition of step iv) would be required, whereby the determination of the amount of treatment agent would be made with changed investigation specifications. Any combination of both variants is possible.
  • the treating agent may also be added in excess, ie, in an amount more than required, for example in the case of buffer and / or wash solutions.
  • the future treatment area is automatically determined by automatically detecting the material on the slide by suitable means, such as an image processing system, and automatically detecting the area that the material occupies on the slide. This can also be done by markings which are provided on the slide to identify the area containing the material, are detected and these marks are used to determine the area to be treated. This is advantageous if the material itself can not or only with difficulty be detected on the slide.
  • the detection of the material on the slide can also be carried out or supported with the aid of sensors, for example turbidity sensors, scattered light sensors and the like.
  • the treatment area on the slide is produced by automatically applying a limiting means to the slide or by drying the slide surface around the area occupied by the material and / or the area marked by the marks.
  • the actual treatment area ie the area in which the treatment agent added later is to act, is thus limited.
  • the amount of treatment agent required or appropriate for the treatment of the material is then automatically determined, wherein preferably the area of the treatment area produced is used.
  • the determined amount of treatment agent is then automatically applied to the slide within the treatment area. Since the treatment area comprises the area occupied by the material, the material is thus covered by the treatment agent.
  • the treatment area may be larger than the area occupied by the material on the slide or the area marked by marks, but preferably corresponds substantially to the area occupied by the material on the slide or marked by marks. This makes it possible to use only the amount of treatment agent actually needed to treat the material, for example to color it.
  • it is not necessary that the course of the boundary formed by the limiting means or the drying zone It may be expedient to provide a smoothing of the boundary boundary and to apply the boundary means on an envelope enclosing the irregular edge of the material, especially with materials having an irregular edge.
  • these markers may define four vertices of a rectangular treatment area.
  • the markings can be present in any number and arrangement, so that various treatment areas can be realized. If appropriate, the markings may also contain coded information, eg coordinates, location information, size information, etc.
  • the area bounded by the markers may be that of the treatment area or, if necessary, smaller.
  • the limiting agent is preferably a hydrophobic agent, since the treatment of biological material usually takes place with the aid of aqueous solutions.
  • the hydrophobic agent is preferably a natural or synthetic oil, fat, resin or wax or a plastic. However, it may also be any other means that, when applied to a slide, is capable of preventing a treatment agent from leaving a predetermined area on the slide. Depending on the application, it may also be a hydrophilic agent. It is also possible to replace the limiting agent, if necessary, with another, if necessary or expedient in the course of treatment of a material.
  • the limiting means or the dried area which is also referred to herein as the "drying zone" completely encloses the area occupied by the material on the slide.
  • “Completely enclose” means here that the limiting means or the drying zone forms a continuous, ie not interrupted, boundary around the material. This is not required.
  • the boundary agent or the drying zone may also only partially enclose the material on the slide.
  • slides as is common used for microscopy, it is possible to apply limitations only to the narrow side of the slide and leave the other sides, ie the long sides, free. Due to the precisely calculated and metered amount of treatment agent is carried out at substantially horizontal storage of the slide no running down the treatment agent on these pages. An application of limiting means or a drying zone is therefore unnecessary on the longitudinal sides of the slide, whereby time and limiting means can be saved.
  • the determination of the amount of treatment agent required or appropriate for the treatment of the material on the slide is preferably made on the basis of the treatment area. However, it may also be based on the area occupied by the material on the slide or the area marked by the marks. This applies both in the case where the treatment area substantially corresponds to the area occupied by the material on the slide or the area marked by the markers, which is preferred, as well as in the case where the treatment area is greater than that of the material the slide or the area marked by the markers.
  • the methods of the invention further preferably include vi) automatically controlling the successful application of the treating agent within the treatment area on the slide.
  • This is advantageous because in this way it is possible to determine whether or not the treatment agent has been dosed. This may be the case, for example, when the reagent supply is depleted or there is a blockage or other defect that prevents treatment agent dosing. In such a case, for example, could be a warning and / or abort the further processing.
  • the control can be carried out, for example, by means of the above-mentioned image processing system and, for example, based on the determination of optical changes that result from dosing a treatment agent. Other means, such as conductivity measurements, etc., are of course also possible.
  • the present invention relates to a device for carrying out the method according to the invention, wherein an electronic image processing system is provided, which is designed as an automatic material recognition system.
  • the electronic image processing system may include, for example, a digital camera or other imaging unit and an electronic image analysis unit.
  • the electronic image processing system comprises a digital camera and an associated hardware and software technically configured personal computer (PC).
  • the electronic image processing system may also include special sensors, e.g. Turbidity sensors include, to facilitate or facilitate detection of the material on the slide.
  • Turbidity sensors include, to facilitate or facilitate detection of the material on the slide.
  • the digital image of the slide produced by the digital camera is automatically analyzed by the image analysis unit for the presence, location and extent of a material, such as a biological sample such as a tissue slice or, if appropriate, for the presence of markers indicative of the treatment area.
  • automated material detection should also include the case in which only slide markings that identify the material area are automatically detected.
  • the area is determined that contains the material, e.g. a tissue section on which slides occupy. From this, the amount of treatment agent that is necessary or expedient for the treatment of the material can be determined.
  • the electronic image processing system can also be used to determine if any treating agent and, if so, if sufficient treating agent has been dispensed.
  • the device comprises a Begrenzungsffendo- sierstation for automatic application of the limiting means or the dry surface (drying zone) on the material-loaded slide.
  • the delimiter dosing station automatically doses, preferably computer controlled, a delimiter on the slide or generates a corresponding drying zone to create a treatment area on the slide.
  • the limiting agent metering station is preferably connected to the electronic image processing system in such a way that the limiting agent metering station can be controlled on the basis of data determined by the electronic image processing system.
  • the data may be used to control the delimiter dosing station to delimit, with the aid of the delimiting means metered by the delimiter dosing station, a treatment zone on the slide comprising the surface occupied by the material on the slide and preferably enclosing it as closely as possible.
  • the device has an input station that is configured and arranged to receive a first carrier cassette, wherein the first carrier cassette is configured and arranged such that the slides are vertically stackable therein.
  • the slides in the carrier cassette are thereby aligned one above the other, i. so that they are not offset in the horizontal direction or only slightly offset from each other.
  • a carrier cassette may be configured to accommodate, for example, at least 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 100, or more slides, without significantly increasing the footprint of the device.
  • a Jomanipulator is provided which is designed and arranged so that a slide individually and automatically, preferably computer controlled, the first carrier cassette removed and a treatment, preferably in a treatment station, can be supplied, and the slide after treatment in the first or a second carrier cassette can be stored.
  • the treatment of the individual slides or of the material fixed thereon can be carried out in such a way that a single slide is either partially or completely removed from the carrier cassette by means of the carrier manipulator and fed to the treatment station.
  • the treatment station which may comprise, for example, one or more reagent containers and one or more pipettes, may be stationary or movable, but is preferably stationary.
  • a combination of stationary and movable components is possible.
  • a component on which the slides are washed be formed stationary, while the components, with the help of which the actual coloring takes place, are designed to be movable.
  • the electronic image processing system and the Begrenzungsstoffdosierstation are preferably integrated into the treatment station.
  • the treatment station may comprise spatially and / or structurally separate units which are each responsible for identical or different treatment steps.
  • a detergent dosing unit which merely doses detergent and a reagent dosing unit which doses only reagents, with the exception of detergent, may be provided.
  • the detergent dosing unit can be designed to be stationary while the reagent dosing unit can be movable.
  • the reagent dosing unit can be designed, for example, as a mobile pipetting unit.
  • the units can be spatially and / or structurally separated from one another or grouped into processing groups. There may also be several treatment stations.
  • the slide treated by the treatment station can then be returned to the carrier cassette from which it was removed.
  • a first carrier cassette and a second carrier cassette are provided, wherein the device is configured and configured so that the slides can be removed individually by the carrier manipulator of the first carrier cassette, fed to the treatment station and subsequently fed to the second carrier cassette.
  • the number of carrier cassettes that can be processed simultaneously by the device is not limited to one or two carrier cassettes. Rather, it is provided and also preferred that two, three, four, five or more carrier cassettes can be processed independently of one another at the same time.
  • the feeding of the carrier cassettes preferably takes place via an input station, as a result of which the inventive device It makes it possible to integrate almost any number of slides at almost any time of a running dyeing process in the treatment process.
  • the carrier manipulator is electronically controlled.
  • the carrier manipulator is preferably movable along at least one coordinate axis, so that a movement of the object carrier along at least one coordinate axis can take place.
  • the carrier manipulator can also be designed such that a movement of the object carrier can take place along all three coordinate axes.
  • a coordinate axis is understood to mean the axis of a Cartesian coordinate system with abscissa (x-axis), ordinate (y-axis) and applicate (z-axis).
  • x-axis abscissa
  • y-axis ordinate
  • z-axis applicate
  • carrier handling can be by any mechanism.
  • the carrier manipulator is a vacuum pipette, gripping tweezers or a robot arm.
  • Figure 2 is a simplified view of another embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a simplified view of the embodiment of Fig. 2 in a different operating condition.
  • FIG. 4 shows a simplified view of the embodiment from FIGS. 2 and 3 with further components.
  • Figure 5, 6 A plan view of a part of the embodiment shown in Fig. 4.
  • FIG 7 Another view of part of the embodiment shown in Figures 2-4.
  • FIG. 8 A simplified view of a further embodiment of the invention.
  • FIG. 9 A simplified view of part of a further embodiment of the invention.
  • FIG. 10 A schematic plan view of a part of the embodiment from FIG. 9.
  • Figure 1 shows a greatly simplified schematic representation of an embodiment of the invention, which can be used for example for the automated immuno-coloration of tissue sections. Shown is the top view of an arrangement comprising a pretreatment module 21 and a treatment module 22, for example an immune color module.
  • the pretreatment module 21 for example, the dewaxing or deparaffinizing of sample-loaded slides 2 is carried out, as well as the heating of tissue sections for antigen recovery; for example, the immuno-coloration of the samples takes place in several steps in the treatment module 22.
  • the pretreatment module 21 and the treatment module 22 each comprise an input station 3, which has a Carrier cassette 1 loaded with slides 2 (here, unlike the other components, shown in side view), and an exit station 4.
  • the slides 2 pass through different pretreatments.
  • pre-treatment module 21 the embedding medium, eg paraffin, is removed in various stages. It may be here to different baths 5, in which the carrier cassette 1 with the slides 2 is dipped one after the other.
  • the carrier cassette 1 passes through the pretreatment module 21 in the embodiment shown here in a substantially linear movement, wherein in the x-direction 51 and z-direction 52, ie in the horizontal plane from left to right and from front to rear movable transport unit 6 the transport the carrier cassette 1 takes over.
  • the slides 2 are not removed from the carrier cassette 1 for pretreatment in the normal case.
  • the carrier cassette 1 After completion of the pretreatment (s), the carrier cassette 1 is output at the output station 4 of the pretreatment module 21 and transferred to the input station 3 of the treatment module 22.
  • a linear transport in the x direction through the treatment module 22 to its starting station 4 takes place.
  • a transport unit 7 provides for the transport of the carrier cassette 1.
  • Sample (s) eg of a tissue section.
  • the slides 2 are thereby at least partially removed from the carrier cassette 1, for example by means of a vacuum pipette (not shown here), as a rule subjected to a plurality of staining steps, and returned to the carrier cassette 1 after each staining step.
  • the carrier cassette 1 can either be moved past different stationary reagent dosage units 10 designed as pipetting units, which apply different reagents to the microscope slides 2, or the carrier cassette 1 remains stationary during its stay in the treatment module 22 and moves a movable pipetting unit 10 to the carrier cassette 1 by means of a transport unit 8, respectively, with reagents, or the carrier cassette 1 moves linearly toward the exit station 4 and one or more movable pipetting units 10 transport reagents.
  • reagent zienvorrats capableer 30 eg antibody reservoirs provided. After immuno-coloring, the carrier cassette 1 with the colored samples is dispensed at the exit station 4.
  • the storage of the slide within the carrier cassette 1 can be done in different ways.
  • the object carriers 2 are deposited on webs which protrude from the two side walls 24, 25 of the carrier cassette 1 into their interior.
  • the webs may be continuous or interrupted. It is also possible to store on only four points, for example on four jumps lying in each case on one level within the carrier cassette 1.
  • FIG. 2 schematically illustrates a further embodiment of the invention.
  • a rotary table 11, essentially circular in shape, is provided, which is rotatable about an axis in the horizontal plane.
  • the turntable 11 has at least one holder 12, which is designed so that it can receive a carrier cassette 1.
  • 2 is a lifting table movable on axes 15 (see FIG. 3) in the vertical direction, on the bottom of which a substantially U-shaped web which is open towards the outer edge of the turntable 11 is applied, which surrounds the base of a carrier cassette 1 and thus prevent slippage of the carrier cassette during movement of the turntable 11.
  • brackets 12 are possible.
  • a carrier cassette 1 is transported by an input station 3, which is designed here like a ramp, by means of a transport device 13 to the turntable 11 and received there in one of the holders 12.
  • the turntable 11 and the holder 12 have mutually associated recesses 18, 19, which facilitate the transport unit 13 to transport the carrier cassette 1 via the ramp 23 in the holder 12 on the turntable 11.
  • the turntable 11 with the carrier cassette 1 located thereon rotates in a horizontal plane, here in the counterclockwise direction, by a predetermined angle x, which can be for example about 90 °, and brings the carrier cassette 1 with the slides 2 located therein into the engaging position - rich of a carrier manipulator 14, which may be, for example, a vacuum pipette, gripping tweezers or the like.
  • the carrier cassette can be moved in the vertical direction by the holder 12, that is, lifted and lowered again (see Fig. 3). In this way, in each case a slide 2 is brought into a position which enables the carrier manipulator 14 to detect the slide 2 and to move it out of the carrier cassette 1. In the illustrated embodiment, the access to a slide 2 from the back of the carrier cassette 1 is made.
  • the carrier cassette 1 is therefore at least partially open in this embodiment, both to the front 16 and the back 17.
  • a single slide 2 is removed from the carrier cassette 1 by the Rothmanipulator 14 detects the slide 2 on a narrow side and advances in the horizontal direction.
  • the carrier manipulator 14 pushes the object carrier 2 over the edge of the turntable 11 to the outside, i. in the direction away from the axis of the turntable.
  • an electronic image processing system 26 By means of an electronic image processing system 26, the surface of the slide 2 removed from the carrier cassette 1 by the carrier manipulator 14 is detected with the sample 20 thereon.
  • the electronic image processing system 26 comprises a digital camera and further electronic components, for example for storing the image taken by the camera, as well as an image analysis unit with the aid of which the recorded images can be automatically analyzed.
  • the electronic image processing system 26 may consist, for example, of a digital camera and a suitably equipped personal computer (PC).
  • PC personal computer
  • the treatment area can also be determined manually or semi-automatically. This can be done, for example, in such a way that a user, for example with the aid of an appropriately equipped computer, circulates the image of the sample 20 generated by the camera and transmitted to a screen with the cursor and thus generates the treatment area.
  • a semi-automatic method it may be, for example, that an image generated by the camera and analyzed by the image analysis unit and supplemented by a suggestion for the treatment area is displayed to the user on a screen and the user is given the opportunity to change the automatically proposed boundary area to redefine or confirm.
  • limiting means is applied along the edge of this area. This is done by means of a Begrenzungsffendosierstation 43, not shown in this figure, which may be formed either separately or as part of the treatment station 27.
  • the Begrenzungsffendosierstation 43 can be controlled electronically based on the data determined by the electronic image processing system 26.
  • FIG. 4 shows the embodiment of the invention shown in FIG. 3, but here additionally the treatment station 27 and a drainage device 28 are shown.
  • FIG. 5 additionally shows schematically a plan view.
  • the treatment station 27 has at least one pipetting unit 29, which is movable in all three dimensions, ie in the x, y and z directions.
  • the draining device 28 is positioned below the location at which the treatment of the slides 2 takes place, so that, for example, during a washing process, liquid can be collected by the draining device 28 and discharged via the drain 31, eg into a collecting container.
  • FIG. 1 shows schematically in greater detail a section of the plan view of Figure 5. Shown is the turntable 11, on which three brackets 12 are visible. The fourth bracket 12 is located in the illustrated operating state below the Strommanipulators 14 and is therefore not visible. The brackets are offset with their directed towards the center of the turntable longitudinal axes each offset by 90 ° on the turntable 11, and to the edge thereof.
  • the turntable 11 is rotatable both clockwise and counterclockwise.
  • a carrier cassette 1 is transported to a holder 12, 12a, the turntable 11 rotates about its axis about 90 ° and brings the carrier cassette 1 into the engagement area of the carrier manipulator 14.
  • This is capable of a single slide 2 in the carrier cassette. 1 to grasp from the back 17 and push out in the horizontal direction to the front 16.
  • the now exposed slide 2 can now be treated and withdrawn after incubation in the carrier cassette 1 after the treatment step. Subsequently, the carrier cassette can be raised or lowered and another slide 2 of the carrier cassette 1 can be removed for treatment.
  • the carrier cassette 1 is further transported by means of the turntable 11 and the output station 4 is supplied. As shown in the figure, a further carrier-loaded carrier cassette 1 can also be supplied to the treatment station 27 during the treatment and an already finished carrier cassette 1 can be removed.
  • Figure 7A shows a side view of the embodiments shown in Figures 2-6 in section.
  • Figure 7B shows a top view of the ramp 23 shown in a side view in Figure 7A.
  • a carrier cassette 1 is located in a holder 12. As shown in Figure 7B, the carrier cassette 1 is provided at the bottom with a slot 32 into which Transport plunger 35 of the transport unit 13 engages.
  • the transport plunger 35 is connected to a motor 33 by means of which the transport plunger 35 can be moved in the vertical direction to allow the transport plunger 35 to be reversibly engaged with the slot 32 of the carrier cassette 1.
  • a carrier cassette 1 can thus be grasped at the input station 3 by lifting the transport ram 35 and via the ramp 23 are transported to the bracket 12 on the turntable 11, where the transport plunger 35 is lowered to release the carrier cassette 1 and to allow the rotational movement of the turntable 11.
  • the motor 33 is arranged on a transport rail 34. Along this transport rail 34, the carrier cassette is transported via the ramp 23 into the holder 12.
  • the recesses 18, 19 in turntable 11 and bracket 12 serve to allow the transport plunger 35 a free movement.
  • FIG. 8 shows a simplified schematic view of a further embodiment of the invention.
  • a pretreatment module 21 and a treatment module 22 are provided. Both modules 21, 22 are arranged side by side and functionally connected to each other.
  • the treatment module 22 has an input station 3, which can receive a carrier cassette 1 loaded with microscope slides 2.
  • a transport device not shown, for example a corresponding rail system, transports the carrier cassette 1 to the turntable 11.
  • the slides for example, in the edge region with a preferably machine or electronically readable identifier 48 (see Fig. 10), e.g. a bar code or the like, after the carrier cassette 1 has been placed on the turntable 11, are analyzed by means of the electronic image processing system 26.
  • the identification 48 contains, for example, in coded form information about how the sample 20 is to be treated, whether, for example, a pretreatment is provided in the pretreatment module 21.
  • the slides 2 can now be grouped or arranged in the same or in different carrier cassettes 1 according to the intended treatment.
  • Slide 2, which should undergo a pre-treatment can be sorted, for example, in a common separate carrier cassette 1. This can be done by means of the carrier manipulator 14.
  • the device includes two transfer stations 36, at which a transfer of a carrier cassette 1 from one module to another, here from the treatment module 22 to the pretreatment module 21, and vice versa, can take place.
  • the transfer stations 36 correspond to combined input / output stations 3, 4.
  • the transfer station 36 of the treatment lung module 22 is opposite to a corresponding transfer station 36 of the pretreatment module 21.
  • a carrier cassette 1, whose slides 2 are to be subjected to a pretreatment, is transported to the transfer station 36 of the treatment module 22 by a transport unit, not shown, and transferred to the transfer station 36 of the pretreatment module 21.
  • the carrier cassette 1 is optionally transported onward by a transport unit 37.
  • the carrier cassette 1 is then detected by a transport unit 6 and incubated with the slides 2 in different, preferably heatable, immersion baths 5.
  • immersion baths 5 are three dip baths 5 are shown.
  • the number of possible immersion baths 5 is not limited.
  • the immersion baths 5 are preferably closed with a cover or covers which are not shown for the sake of clarity.
  • transfer station 36 of the treatment module 22 another module, for. B. for automatic Eindeckelung the preparations or an automatic microscopy system connected.
  • a module may in turn be equipped with a second transfer station 36. This makes it possible to interconnect different modules.
  • the device may also have a separate exit station 4, not shown here, at which a carrier cassette 1 with fully treated slides 2 or non-treatable slides 2 (e.g., in the case of non-readability) is returned to the user.
  • a separate exit station 4 not shown here, at which a carrier cassette 1 with fully treated slides 2 or non-treatable slides 2 (e.g., in the case of non-readability) is returned to the user.
  • Reagent storage containers 30 are provided in this embodiment on a shelf designed as a drawer, a plurality of drawers or the like.
  • the footprint 38 is configured such that the device has missing reagents simple way can be supplied. Reagents are removed with a pipetting unit 29 and applied to microscope slides 2.
  • the embodiment shown in FIG. 8 has a carrier manipulator 14, which is designed here as a gripping mechanism.
  • the carrier cassette 1 is here, e.g. by means of the turntable 11 or by means of the transport unit, not shown, movable in the vertical axis, so that the Staumanipulator 14 remove the slide 2 and can lead past the treatment station 27 and to its components.
  • the treatment station 27 comprises a plurality of components which are structurally combined in part and partly distributed among different units or stations (see also FIGS. 9 and 10).
  • the electronic image processing system 26 and the Strommanipulator 14 form in the embodiment shown in Figure 8, for example, each a structural unit.
  • a structural unit here are a Begrenzungsffendosierstation 43 and a wash station 39.
  • the individual components can of course be arranged arbitrarily. However, it is preferable to arrange them on one side or on both sides along a line which is defined by the preferably rectilinear movement direction of the carrier manipulator 14.
  • FIG. 9 Another arrangement of the components of the processing station 27 is shown in Figures 9 and 10.
  • the washing station 39 and the carrier manipulator 14 are realized as separate structural units.
  • the electronic image processing system 26 and the Begrenzungsffendosierstation 43 are structurally combined.
  • the washing station 39 comprises a detergent dosing unit 44 and a blower 49.
  • the mark 48 and the sample 20 mounted on the slide 2 are detected by the electronic image processing system 26 by means of a digital camera 42. summarizes.
  • the information extracted from the tag 48 is used, for example, to determine which treatment the slide 2 or the sample 20 located thereon should be subjected to.
  • the image information collected for the sample 20 is used to surround the sample 20 with a hydrophobic boundary layer.
  • the design of the Begrenzungsffendosierstation 43 is shown here by way of example and includes a metering unit 50, which can be moved in the direction of movement of the slide 2 vertical horizontal axis. By coordinated movement of the slide 2 and the dosing unit 50, the limiting means can be applied in any desired form on the slide 2. The success of the application can for example be checked automatically with the aid of the digital camera 42.
  • the washing station 39 shown in more detail in FIGS. 9 and 10 includes a fan 49 for removing reagents from the slide 2.
  • the fan 49 is preferably configured stationary. By the movement of the slide 2, a directed blowing off of the reagents is possible.
  • the washing station 39 further comprises a detergent dosing unit 44, by means of which a slide 2 can be rinsed with washing buffer or other liquids in order to remove remaining reagent residues. By a correspondingly designed valve different wash buffer can be supplied. By reciprocating the slide 2 between the detergent dispensing unit 44 and the blower 49, of course, successive washing and blowing cycles are possible.
  • the washing liquid is discharged via a drainage device 28 designed as a collecting tray.
  • the drain 31 of the drip tray 28 is preferably provided with a device that allows to separate harmless from harmful waste.
  • a switchable valve is provided, which is integrated into the outlet 31, so that harmful waste can take a different route than harmless waste.
  • the pipetting unit 10 which is embodied here as a reagent dosing unit, removes the reagent required next from a reagent storage container 30 and doses it onto the slide 2 after the end of the washing cycle. This can be done, for example, in a pipetting region 47 of the treatment station 27, which is shown hatched here.
  • the pipetting unit 10 can be cleaned close to the location with the aid of a pipette rinsing station 40.
  • the electronic image processing system 26 During the return transport of the slide 2 into the carrier cassette 1 for incubation, it is preferably checked by means of the electronic image processing system 26 that the reagent completely and sufficiently covers the sample 20. Upon completion of the process, the colored section may be captured for inspection by the electronic image processing system 26 and provided to a documentation system. For this purpose, it may be advantageous to use a high-resolution camera system.

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von trägerfixiertem Material. In einem Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von trägerfixiertem Material bereit, wobei eine Mehrzahl von vertikal übereinander in einer ersten Trägerkassette angeordneten Objektträgern verwendet wird, auf denen jeweils das Material angeordnet ist, und wobei a) jeweils ein Objektträger zumindest teilweise der ersten Trägerkassette entnommen wird, b) mindestens ein Behandlungsmittel auf das Material auf dem zumindest teilweise entnommenen Objektträger aufgebracht wird, c) der Objektträger nach dem Aufbringen des Behandlungsmittels in der ersten oder einer zweiten Trägerkassette abgelegt wird, und d) das Material auf dem Objektträger in der ersten oder der zweiten Trägerkassette mit dem Behandlungsmittel inkubiert wird, und wobei mindestens einer der Schritte a) bis c) automatisiert vorgenommen wird. Auf dem Objektträger kann mittels eines Begrenzungsmittels ein Behandlungsbereich abgegrenzt und die zur Behandlung des Materials erforderliche oder zweckmäßige Menge an Behandlungsmittel automatisch ermittelt und dosiert werden.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR BEHANDLUNG VON TRÄGERFIXIERTEM MATERIAL
Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von trägerfixiertem Material, insbesondere biologischem Material oder mit biologischem Material wechselwirkendem Material.
Hintergrund und Stand der Technik
Die Behandlung und insbesondere Färbung von Zell- oder Gewebeproben ist seit langer Zeit ein wichtiger Bestandteil der medizinischen Diagnostik. Entsprechend existiert eine ganze Reihe von Behandlungs- bzw. Färbeverfahren. Hierzu gehören insbesondere die Immunhistochemie bzw. Immunfluoreszenz, die chromogene oder fluoreszente In-situ- Hybridisierung und die Spezialfärbungen mit Farbstoffen. Eine Abwandlung erfahren diese Methoden in jüngerer Zeit durch die Microarraytechnologie.
Bei den verschiedenen Behandlungs-/Färbeverfahren erfolgt regelmäßig die Fixierung eines Untersuchungsgegenstands (z. B. eines Gewebeschnittes) auf einem Objektträger und die Behandlung bzw. Anfärbung des Untersuchungsgegenstandes mit unterschiedlichen Reagenzien. Bei der Microarray-Technologie erfolgt die Fixierung von Reagenzien (z.B. Proteinen wie beispielsweise Antikörpern, oder Nukleinsäuren wie beispielsweise Oligo- nukleotiden) auf dem Objektträger und die Färbung mit einem Untersuchungsgegenstand. Die Behandlungen/Färbungen umfassen häufig eine umfangreiche Abfolge von Inkubati- ons- und Waschschritten, die letztendlich zur Färbung des Untersuchungsgegenstandes fuhrt.
Für einige der Behandlungs-/Färbeverfahren sind kommerzielle Automatisierungslösungen erhältlich. Eine der ersten verfügbaren Automatisierungslösungen arbeitet nach dem Kapillarspaltverfahren. Hierbei werden Objektträger vertikal so angeordnet, dass zwischen je zwei Objektträgern ein kapillarer Spalt entsteht. Das Eintauchen des Kopfendes der Objektträger in ein Reagenz bewirkt, dass sich der Spalt gegen die Schwerkraft mit Reagenz füllt. Das Reagenz wird nach der gewünschten Inkubationszeit durch Saugkissen aus dem Spalt entfernt. Dabei werden durch den Automaten Gruppen von Objektträgern von einem Reagenzienreservoir zum nächsten bewegt.
Bei derzeit verfugbaren Färbeautomaten, die insbesondere in Zusammenhang mit der Im- munhistochemie auch als "Autostainer" bezeichnet werden, wird in der Regel horizontal und stationär angeordneten Objektträgern mittels eines beweglichen Pipettierkopfes Reagenz und Waschlösung entsprechend einem computergesteuerten Färbeprotokoll zugeführt. Solche Färbeautomaten sind beispielsweise in der WO 99/49295, WO 2004/074847 oder WO 2004/058404 beschrieben. Das Protokoll wird durch den Nutzer definiert und einem Objektträger direkt zugewiesen oder durch einen auf dem Objektträger befindlichen Code definiert und entsprechend abgearbeitet.
Eine alternative Lösung ist in der WO 99/04432 beschrieben. Hier sind Objektträger und Reagenzienbehälter auf je einem Karussell angeordnet. Durch eine Relativbewegung der beiden Karussells werden für den jeweils aktuellen Färbeschritt Objektträger und Reagen- zienvorrat so angeordnet, dass das Reagenz aus einer Kartusche auf den Objektträger aufgebracht werden kann. Die Objektträger sind horizontal nebeneinander auf dem Karussell angeordnet.
In der US 2003/0099580 Al ist eine Kassette beschrieben, bei der Objektträger übereinander angeordnet sind. Die Kassette soll in Färbeautomaten einsetzbar sein. Es ist allerdings nicht angegeben, aufweiche Weise dies erfolgen kann. Die Kassette ist mit Abtropflöchern ausgestattet und kann zur gleichzeitigen Färbung von Objektträgerbündeln in Färbetrögen, wie sie in der Histologie allgemein üblich sind, verwendet werden. Eine Färbung einzelner Objektträger aus der Kassette ist nicht vorgesehen. In der WO 99/34190 ist eine Anordnung aus vertikal übereinander angeordneten, Objektträger enthaltenden Kassetten beschrieben. Die aufwendig gestalteten Kassetten sollen ebenfalls in automatisierten Probenbehandlungsvorrichtungen einsetzbar sein. Auch hier fehlt es jedoch an entsprechenden Angaben, wie dies geschehen soll. Bisherige Automatisierungslösungen weisen verschiedene Nachteile auf. Ein Nachteil der bekannten Lösungen besteht beispielsweise darin, dass für eine begrenzte Anzahl von Objektträgern ein relativ hoher Platzbedarf besteht. Bei hohem Färbeaufkommen führt die beschränkte Kapazität so durch die Notwendigkeit von mehreren parallel arbeitenden Au- tomaten zu erhöhten Kosten und nochmals erhöhtem Platzbedarf. Gleichzeitig führt insbesondere die in der WO 99/04432 beschriebene Konstruktion zu vergleichsweise langen Probenbearbeitungszeiten.
Ein weiterer Nachteil ist der eingeschränkte Zugang zu einem Färbelauf. Ist ein Lauferst einmal gestartet, muss dieser erst beendet werden, ehe weitere Objektträger einem Färbeverfahren unterworfen werden können. Zur Abmilderung dieses Nachteils ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einem Färbelauf eine gewisse Anzahl von Objektträgern auf extra dafür vorgesehenen freien Plätzen hinzuzufügen. Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, Objektträger auf Schubladen zu gruppieren. Sobald eine Schublade ab- gearbeitet ist, können die Objektträger entnommen und weitere mit der Schublade in den Automaten gebracht werden. Ein kontinuierliches Zuführen einzelner Objektträger und deren Integration in bestehende Färbeläufe ist damit aber nicht möglich.
Ein besonderer Nachteil der bisherigen Verfahren ist der hohe Reagenzienverbrauch, der dadurch zustande kommt, dass ganze Objektträger bzw. große Teile davon mit Reagenz benetzt werden müssen. Die WO/2000/008511 schlägt zur Lösung vor, Objektträger vor dem Aufbringen einer Probe in drei Zonen aufzuteilen, die durch hydrophobe Barrieren voneinander getrennt sind. Diese Lösung hat den Nachteil, dass die Untersuchungsgegenstände exakt positioniert werden müssen und der Reagenzienverbrauch nicht individuell angepasst werden kann. In der WO 04/001389 ist eine spezielle Objektträgerabdeckung vorgeschlagen, mit deren Hilfe eine Reaktionskammer gebildet wird, deren Größenmini- mierung auch zu einer Minimierung der benötigten Reagenzienmenge fuhren soll. Auch bei dieser Lösung werden jedoch kostenintensive Reagenzien auch auf Bereiche verbracht, die keinen Untersuchungsgegenstand beinhalten. Darüber hinaus ist diese Lösung tech- nisch nur sehr aufwändig zu realisieren, da die Abdeckung für jeden Reagenzienwechsel bewegt werden muss. - A -
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die automatisierte und kontinuierliche Behandlung einer biologischen Probe unter Meidung der Nachteile des Standes der Technik zu ermöglichen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Reagen- zienverbrauch bei der automatisierten Probenbehandlung zu minimieren.
Die Aufgaben werden gelöst durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche.
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von trägerfixier- tem Material, insbesondere biologischem Material oder mit biologischem Material wechselwirkendem Material, bereit, wobei eine Mehrzahl von vertikal übereinander in einer ersten Trägerkassette angeordneten Objektträgern verwendet wird, auf denen jeweils das Material aufgebracht ist, und wobei a) jeweils ein Objektträger zumindest teilweise der ersten Trägerkassette entnommen wird, b) mindestens ein Behandlungsmittel auf das Material auf dem zumindest teilweise entnommenen Objektträger aufgebracht wird, c) der Objektträger nach dem Aufbringen des Behandlungsmittels in der ersten oder einer zweiten Trägerkassette abgelegt wird, und d) das Material auf dem Objektträger in der ersten oder der zweiten Trägerkassette mit dem Behandlungsmittel inkubiert wird, und wobei mindestens einer der Schritte a) bis c) automatisiert vorgenommen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine teil- und sogar vollautomatische Materi- albehandlung. Unter einer "Materialbehandlung" wird in der vorliegenden Anmeldung insbesondere die Behandlung von biologischem Material, beispielsweise Zellen, Gewebeschnitten, Gewebestanzen, Microarrays oder dergleichen durch Färben verstanden. Der Begriff "Material" umfasst auch Material, das nicht biologischen Ursprungs ist, jedoch mit Material biologischen Ursprungs eine Wechselwirkung eingehen kann, z.B. synthetische Oligonukleotide. "Biologisches Material" ist jedes Material biologischen Ursprungs, d.h. ein in einem Lebewesen natürlicherweise vorkommendes oder durch ein Lebewesen pro- duziertes Material, beispielsweise Zellen, Gewebe, Zellextrakte, Zelllysate, Zellausstriche, Serum, Proteine, Nukleinsäuren (z.B. RNA, DNA), Antikörper, Lektine und dergleichen. Unter einem "mit biologischem Material wechselwirkendem Material" wird ein Material verstanden, das selbst nicht notwendig biologischen Ursprungs sein muss, jedoch mit Ma- terial biologischen Ursprungs eine vorzugsweise spezifische Wechselwirkung eingeht. Ein Beispiel für ein solches Material ist ein synthetisches Oligonukleotid. Solches mit biologischem Material wechselwirkendes Material, ob selbst biologischen Ursprungs oder nicht, wird hier auch als "Sonde" bezeichnet. Der Begriff "Färben" umfasst hier jede Markierung eines Materials oder eines Materialbestandteils durch ein direkt oder indirekt visuell wahr- nehmbares Mittel, beispielsweise einen Farbstoff, einen Antikörper oder eine Nukleinsäu- resonde, und umfasst daher beispielsweise sowohl die konventionelle histologische Färbung als auch die Immunfärbung, die In-situ-Hybridisierung und Microarrayverfahren. Beispiele für konventionelle histologische Färbungen sind dem Fachmann bekannt und umfassen beispielsweise die Hämatoxylin-Eosin-Färbung, die Gram-Färbung, die Giemsa- Färbung, die Toluidinblau-Färbung etc. Die Aufbringung des Materials auf einen Objektträger sowie dessen Fixierung auf dem Objektträger soll nicht von dem Begriff "Materialbehandlung" umfasst sein, wobei der Begriff "Fixierung" auch die Haltbarmachung einer biologischen Probe einschließt. Der Begriff "Materialbehandlung" umfasst auch nicht die Einbettung einer Probe, beispielsweise in Paraffin. Er schließt aber gegebenenfalls die Entparaffinierung einer Probe ein.
Unter einem "Objektträger" wird hier ein beliebiger Träger verstanden, auf dem ein Material gemäß obiger Definition fixiert werden kann. Insbesondere sind hier flächige Träger gemeint, d.h. Träger mit einer ebenen Fläche ohne Erhebungen oder Vertiefungen, wie sie z.B. Mikrotiterplatten aufweisen. Es kann sich beispielsweise um einen Glas-Objektträger in Form einer Glasplatte handeln, wie er beispielsweise in der Mikroskopie bzw. Histologie allgemein verwendet wird. Ein solcher Objektträger hat vorzugsweise die gemäß ISO 8255-2 üblichen Abmessungen (26 x 76 mm x 1-1,5 mm), kann aber auch andere Abmessungen aufweisen. Es kann sich auch um einen Kunststoffobjektträger, eine Membran oder dergleichen handeln, vorausgesetzt, die Träger weisen eine ausreichende Stabilität auf. "Trägerfixiert" oder "auf einem Träger fixiert" bedeutet hier, dass ein Material, z.B. eine Probe oder eine Sonde, auf einem Objektträger aufgebracht ist, wobei sich das Material vorzugsweise nicht durch bloßes Kippen oder Drehen des Objektträgers aufgrund der reinen Schwerkraftwirkung von diesem wieder löst. Das Material ist dabei vorzugsweise auf nur einer der Flächen des Objektträgers aufgebracht.
Eine "Trägerkassette" ist ein Behältnis zur Aufnahme, z.B. Stapelung, von vorzugsweise mehreren Objektträgern.
Unter einer "Probe" wird hier jedes Material verstanden, das, im Unterschied zur "Sonde", selbst Untersuchungsgegenstand ist. Unter einer "biologischen Probe" wird eine Probe aus biologischem Material verstanden, beispielsweise eine Zell- oder Gewebeprobe, insbesondere eine flächige Zell- oder Gewebeprobe, beispielsweise ein Gewebeschnitt oder ein Zellausstrich. Es kann sich z.B. um eine Probe pflanzlichen, tierischen oder menschlichen Ursprungs handeln. Vorzugsweise ist die Probe eine Probe menschlicher Zellen oder menschlichen Gewebes. Wenn in der folgenden Beschreibung, insbesondere in den Ausführungsbeispielen, die Erfindung anhand der Verwendung einer "biologischen Probe", z.B. einer Gewebeprobe, näher erläutert wird, bedeutet dies nicht, dass eine Beschränkung hierauf beabsichtigt ist. Vielmehr wird der Fachmann erkennen, dass die am Beispiel einer solchen biologischen Probe beschriebenen Verfahren oder Vorrichtungen auch entspre- chend auf Material anwendbar sind, das keine biologische Probe in dem oben definierten engeren Sinne ist, sondern ein "Material" gemäß der obigen Definition, z.B. eine Sonde. Wenn also die Behandlung einer auf einem Objektträger fixierten biologischen Probe beschrieben wird, wird der Fachmann ohne Weiteres erkennen, dass die Ausführungen entsprechend auch auf die Microarray-Technologie, z.B. DNA-Microarrays oder Protein- Microarrays, anwendbar sind, bei der, anders als bei klassischen histologischen Techniken, der eigentliche Untersuchungsgegenstand, der nach dem üblichen Gebrauch als "Probe" bezeichnet wird, nicht auf dem Objektträger fixiert vorliegt, sondern zu einer trägerfixierten Sonde zugegeben wird, die biologischen Ursprungs sein kann (wie z.B. im Falle von Antikörpern) oder auch nicht (wie z.B. im Falle von synthetischen Oligonukleotiden), je- doch mit biologischem Material Wechsel wirkt, und bei der die Probe oder Probenbestandteile häufig markiert sind. Beispielsweise kann bei einem DNA-Microarray eine cDNA auf dem Objektträger fixiert vorliegen und der eigentliche Untersuchungsgegenstand, beispielsweise ein Zelllysat mit markierten DNA-Molekülen, die mit der cDNA wechselwirken, in diesem Falle hybridisieren können, wird auf den Objektträger gegeben, um eine Färbungsreaktion hervorzurufen. In einem anderen Beispiel kann ein Antigen auf dem Ob- jektträger fixiert sein und Serum wird hinzugegeben.
Ebenso ist, wenn hier des besseren Verständnisses halber beispielhaft von "Probenbehandlung" gesprochen wird, damit keine Beschränkung auf die Behandlung von auf Objektträgern fixierten Proben in dem obigen engeren Sinne beabsichtigt, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Vielmehr wird der Fachmann erkennen, dass die entsprechenden Ausführungen, auch wenn darin ausschließlich von "Probenbehandlung" oder "Behandlung einer Probe" die Rede ist, auch beispielsweise auf die Miroarray-Technologie anwendbar sind, und der Begriff "Probenbehandlung" oder entsprechende Ausdrücke, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, die Behandlung eines trägerfixierten Materials, beispielsweise einer Sonde, mit einschließt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Behandlung von jeweils nur einem Material, z.B. eines Gewebeschnitts, auf einem Objektträger beschränkt. Vielmehr ist es auch möglich, mehrere Materialien, z.B. biologische Proben wie einen Gewebeschnitt, räumlich getrennt auf einem einzigen Objektträger unterzubringen, wobei es bevorzugt, wenn auch nicht erforderlich ist, dass die Materialien auf einem Objektträger jeweils gleich behandelt werden.
Unter "automatisiert" oder "automatisch" wird in der vorliegenden Anmeldung verstanden, dass der entsprechende Verfahrensschritt bzw. die Verfahrensschritte nicht manuell durch eine Person, sondern vollständig von einem Automaten, vorzugsweise computergesteuert, durchgeführt wird bzw. werden. Der Begriff "halbautomatisch" bedeutet hier, das bei einem ansonsten automatisch ablaufenden Prozess mindestens ein Schritt manuell, d.h. durch eine Person, vorgenommen wird. Beispielsweise kann zu Beginn, am Ende oder im Ver- lauf einer Reihe von automatisch ablaufenden Schritten ein manueller Schritt vorgesehen sein, beispielsweise von einer Person eine Auswahl vorgenommen oder ein Reagenz pipet- tiert werden. Unter einem "halbautomatischen" Verfahren wird somit ein Verfahren verstanden, das mindestens einen automatisch ablaufenden und mindestens einen manuell vorgenommenen Schritt aufweist, wobei es im Falle mehrerer automatischer und/oder manueller Schritte nicht darauf ankommt, welchen zahlenmäßigen Anteil die manuellen Schritte an dem gesamten Verfahren haben. Der hier verwendete Begriff "manuell" um- fasst auch eine von einer Person vorgenommene Handlung, bei der ein technisches Hilfsmittel eingesetzt wird.
Unter einem "Behandlungsmittel" wird hier jedes Mittel verstanden, dass auf ein Material, z.B. eine Gewebeprobe aufgebracht wird, um dort eine bestimmte Wirkung zu erzielen, beispielsweise ein Mittel zum Färben des Materials oder ein Mittel zur Entfernung eines Farbstoffs bzw. überschüssigen Farbstoffs. Der Begriff umfasst daher beispielsweise Färbungsmittel bzw. Färbungsreagenzien, aber auch Antikörper oder Nukleinsäuren, vorzugsweise in Lösung, die z.B. bei der Immunhistochemie oder der In-situ-Hybridisierung eingesetzt werden, sowie Hilfsreagenzien wie z.B. wässrige oder organische Lösungen zur Vor- und Nachbehandlung, beispielsweise Puffer und/oder Waschlösungen. Der Begriff umfasst aber, z.B. im Falle von Microarrays, auch Proben oder Probenbestandteile, die gegebenenfalls farblich oder anderweitig markiert sein können. Es kann sich daher z.B. auch um ein Zelllysat, Serum, Zellen oder um Gewebe handeln. In der Regel liegen die Behandlungsmittel als wässrige oder organische Lösung vor. Der Begriff "Behandlungs- mittel" wird hier synonym zum Begriff "Reagenz" verwendet und umfasst beispielsweise auch Mischungen oder Kombinationen verschiedener Mittel.
Bei bisherigen Verfahren werden individuell zu färbende Materialien bzw. Proben auf Ob- jektträgern angeordnet, die eine relativ zueinander fixierte Lage in einer horizontalen Ebene aufweisen, um Behandlungsmittel durch beispielsweise eine Pipettiervorrichtung zuzuführen. Es ist überraschend gefunden worden, dass eine solche Anordnung im Sinne einer effizienten, kostengünstigen und automatisierbaren Material- bzw. Probenbehandlung nicht erforderlich ist, und zugleich eine platzsparende, schnelle und individuelle Bearbeitung der Objektträger ermöglicht wird, wenn man die Objektträger vertikal übereinander anordnet, beispielsweise in einer entsprechend ausgestalteten Trägerkassette. "Vertikal übereinander" bedeutet hier, dass die das Material tragenden Flächen mehrerer Objektträger jeweils in der horizontalen Ebene, d.h. senkrecht zur Schwerkraftrichtung, und darüber hinaus entlang der Schwerkraftrichtung übereinander angeordnet sind. Ln Falle von flächigen Objektträgern, z.B. üblichen Mikroskop-Objektträgern, bedeutet "vertikal übereinander" beispiels- weise, dass die einzelnen Objektträger mit ihrer Längsachse im Wesentlichen horizontal und mit den materialbeladenen Flächen entgegengesetzt zur Schwerkraftrichtung orientiert sind, und mehrere solche Objektträger im Wesentlichen senkrecht übereinander, d.h. in Richtung entlang der Schwerkraftrichtung angeordnet sind. Der Ausdruck "vertikal übereinander" soll hier insbesondere Objektträgeranordnungen beschreiben, bei denen die Ob- jektträger mit ihren Seiten fluchtend zueinander angeordnet, d.h. ohne wesentlichen horizontalen Versatz, in der Regel jedoch vertikal voneinander beabstandet, übereinander gestapelt sind, erfasst aber auch Anordnungen, bei denen die Träger in der Horizontalen gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei der Versatz vorzugsweise jedoch möglichst gering ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mindestens einer der Schritte a) bis d) automatisiert vorgenommen. Vorzugsweise werden die Schritte a) und c) automatisiert vorgenommen, während Schritt b) beispielsweise manuell erfolgt. Besonders bevorzugt wird jedoch auch Schritt b) automatisch vorgenommen, so dass die Schritte a), b) und c) auto- matisiert erfolgen. Beim Inkubationsschritt d) erfolgt in der Regel weder ein manueller noch ein automatischer Eingriff.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung des Verfahrens, bei der e) das Behandlungsmittel nach der Inkubation entfernt wird.
Beispielsweise kann das Behandlungsmittel mit Wasser oder einen Puffer abgewaschen werden. Das Behandlungsmittel kann aber auch auf andere Weise, z.B. durch Druckluft oder durch einfaches Abgießen, entfernt werden.
Die Behandlung bzw. Färbung von Materialien umfasst häufig eine alternierende Abfolge von Behandlungs- und Waschungsschritten. Auf einem Objektträger aufgebrachte Materia- lien werden mit einem Behandlungsmittel, z.B. einer Farbstofflösung, einer Enzymlösung oder dergleichen, überschichtet, anschließend für eine bestimmte Zeitdauer inkubiert, danach gewaschen, um Reste des Behandlungsmittels zu entfernen, und mit einem weiteren oder gegebenenfalls auch erneut mit demselben Behandlungsmittel überschichtet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Schritte, beispielsweise nach Vorgabe eines bestimmten Behandlungsprotokolls, vorzugsweise automatisch ausgeführt. Die Schritte a) bis e) werden daher bevorzugt so oft wiederholt, bis das Material auf dem Objektträger vollständig behandelt, z.B. gefärbt, ist.
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die zur Behandlung des Materials erforderliche oder zweckmäßige Menge an Behandlungsmittel automatisch ermittelt. Besonders bevorzugt erfolgt dies anhand der Fläche, die das Material, z.B. ein Gewebeschnitt, auf dem Objektträger einnimmt. Dies ermöglicht es, den zur Behandlung des Materials erforderlichen oder zweckmäßigen Bedarf an Behandlungsmittel zu ermitteln und den Einsatz des Behandlungsmittels automatisch auf dieses Maß zu begrenzen. Dadurch kann der Behandlungsmittelverbrauch auf ein Minimum reduziert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf dem Objektträger manuell, halbautomatisch oder automatisch, z.B. mittels eines Be- grenzungsmittels, ein Behandlungsbereich abgegrenzt, wobei der Behandlungsbereich das Material, z.B. einen Gewebeschnitt oder einen Oligonukleotid-Array, umfasst. Im Falle eines Oligonukleotid-Arrays beispielsweise umfasst der Behandlungsbereich den Bereich auf dem Objektträger, in dem die Oligonukleotid-Sonden fixiert sind. Der Behandlungsbereich kann durch Markierungen auf dem Objektträger vorgegeben und anhand der Markie- rungen beispielsweise mittels optischer, optoelektronischer oder anderer Verfahren erfassbar sein. Im Falle einer biologischen Probe, z.B. eines Gewebeschnitts, umfasst der Behandlungsbereich den Bereich, den die Probe, z.B. der Gewebeschnitt, auf dem Objektträger einnimmt. Auf diese Weise kann der Bereich des Objektträgers, der das Material enthält, vom Rest des Objektträgers abgetrennt werden. Der als "Behandlungsbereich" oder gegebenenfalls auch als "Reaktionsbereich" oder "Reaktionszone" bezeichnete Bereich ist der, gegebenenfalls mit Hilfe der oben beschriebenen Markierungen, auf dem Objektträger abgegrenzte Bereich, auf den bzw. in dem Behandlungsmittel, beispielsweise Reagenzien, auf das Material aufgebracht werden. Somit muss nicht der ganze Objektträger oder ein unnötig großer Teil des Objektträgers mit Reagenz bedeckt werden, sondern im Wesentlichen nur der Bereich, der das Material enthält, was zu einer deutlichen Reagenzienerspar- nis fuhrt.
Der Begriff "Materialbereich" bezeichnet hier den Bereich bzw. die Fläche, in dem bzw. auf der das Material sich auf dem Objektträger befindet.
Die oben erwähnten Markierungen, mit denen der Objektträger vor oder nach dem Aufbringen des Materials versehen werden kann, markieren den Materialbereich. Sie markieren dabei vorzugsweise Grenzpunkte einer Fläche, die das Material enthält. Die von den Markierungen gekennzeichnete Fläche kann, muss aber nicht, mit dem Behandlungsbereich identisch sein.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung eines auf einem Objektträger aufgebrachten Materials, insbesondere biologischen Materials oder mit biologischem Material wechselwirkenden Materials, wobei auf dem Objektträger manuell, halbautomatisch oder automatisch, beispielsweise mittels eines Begrenzungsmittels oder mittels Trocknung eines Objektträgerbereichs, ein das Material umfassender Behandlungsbereich abgegrenzt und die zur Behandlung des Materials erforderliche oder zweckmäßige Menge an Behandlungsmittel automatisch anhand der von dem Material auf dem Objektträger eingenommenen Fläche, anhand von diese Fläche kennzeichnenden Markierungen auf dem Objektträger oder anhand der Fläche des Behandlungsbereichs ermittelt und do- siert wird.
Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ermöglicht es, den Einsatz von Behandlungsmitteln beispielsweise in der medizinischen Diagnostik bzw. der Histologie zu kontrollieren und/oder zu minimieren. Das Verfahren ist dabei sowohl auf einzelne als auch auf mehrere materialbeladene Objektträger anwendbar und kann gegebenenfalls vollständig automatisiert werden. Die Anordnung der Objektträger ist dabei beliebig. Mehrere Objektträger können somit horizontal nebeneinander, vertikal übereinander oder in anderer Weise angeordnet sein. Die zur Behandlung des auf dem Objektträger befindlichen Materials eingesetzte Behandlungsmittelmenge kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf das erforderliche oder zweckmäßige, d.h. auf das mit Blick auf das gewünschte Behandlungsergebnis notwendige oder geeignete Maß begrenzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die erfindungsgemäßen Verfahren gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung die folgenden Schritte: i) das automatische Erfassen des Materials und/oder von den Materialbereich kenn- zeichnenden Markierungen auf dem Obj ektträger, ii) das automatische Ermitteln der auf dem Objektträger von dem Material eingenommenen oder der von den Markierungen gekennzeichneten Fläche, iii) das automatische Abgrenzen eines Behandlungsbereichs auf dem Objektträger um die von dem Material eingenommene und/oder die von den Markierungen gekennzeichnete Fläche, iv) das automatische Ermitteln der zur Behandlung des Materials erforderlichen oder zweckmäßigen Menge an Behandlungsmittel, und v) das automatische Aufbringen der ermittelten Behandlungsmittelmenge innerhalb des Behandlungsbereichs auf den Objektträger.
Das Abgrenzen des Behandlungsbereichs auf dem Objektträger kann beispielsweise durch Aufbringen eines Begrenzungsmittels auf den Objektträger oder durch Trocknen der Objektträgeroberfläche um die von dem Material eingenommene und/oder von den Markierungen gekennzeichnete Fläche erfolgen. Zur Abgrenzung eines Behandlungsbereichs auf dem Objektträger kommt neben dem Aufbringen eines Begrenzungsmittels, z.B. eines Öls, Wachses, Kunststoffs oder dergleichen, auch das Trocknen der entsprechenden Flächen bzw. Bereiche um das Material herum in Frage. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Acetonstifts, Gebläses oder Ähnlichem geschehen. Die Entfernung des sich auf einem Objektträger häufig, z.B. durch Waschschritte, bildenden Feuchtigkeitsfilms erzeugt ebenfalls eine Barriere, an der wässrige Lösungen zurückgehalten werden. Selbstverständlich muss nicht der ganze außerhalb des Behandlungsbereichs gelegene Bereich des Objektträgers auf diese Weise behandelt, d.h. mit einem Begrenzungsmittel bedeckt oder von Feuchtigkeit befreit werden. Es genügt eine Barriere beispielsweise in Form einer Konturlinie, z.B mit einer Dicke von 0,5-5 mm, die im Übrigen auch unterbrochen sein kann.
Dem Fachmann ist ersichtlich, dass die Schritte i) bis iv) in der Regel, jedoch nicht notwendigerweise, für jeden Objektträger bzw. jedes Material nur einmal durchgeführt werden müssen. Einmal ermittelt, ändert sich die Behandlungsmittelmenge im Verlaufe der Behandlung, die regelmäßig mehrere Behandlungsschritte, z.B. Färbungsschritte, umfasst, im Normalfall nicht, so dass die unterschiedlichen Behandlungsmittel, mit denen ein Mate- rial nacheinander behandelt wird, in derselben, einmal ermittelten Menge aufgebracht werden. Gegebenenfalls kann es, je nach Art der Behandlung und den verwendeten Behandlungsmitteln erforderlich sein, Schritt iii) zu wiederholen, um die Barrierefunktion aufrechtzuerhalten.
Je nach Anwendungsfall kann es jedoch auch sinnvoll sein, die einmal festgestellte Behandlungsmittelmenge im Verlauf der Behandlung eines Objektträgers zu variieren, d.h. zu erhöhen oder auch zu erniedrigen, beispielsweise je nach Behandlungsmittel oder in Abhängigkeit vom erreichten Behandlungsstadium. In einem entsprechenden Anwendungsfall könnte in einer Variante ein bereits aufgebrachtes Begrenzungsmittel in einem zusätzlichen Schritt zunächst entfernt und mit größerem oder geringerem Abstand zum Materialrand erneut aufgebracht werden. Diese Variante würde es lediglich erforderlich machen, neben dem zusätzlichen Schritt des Entfernens des Behandlungsmittels die Wiederholung der obigen Schritte iii) und iv) vorzusehen. In einer anderen Variante könnte die Behandlungsmittelmenge anhand veränderter Vorgaben einfach neu ermittelt und geändert wer- den, ohne dass das Begrenzungsmittel entfernt werden muss. Hierzu wäre lediglich die Wiederholung von Schritt iv) erforderlich, wobei die Ermittlung der Behandlungsmittelmenge mit veränderten Ermittlungsvorgaben erfolgen würde. Auch eine beliebige Kombination beider Varianten ist möglich. Obwohl dies nicht bevorzugt ist, kann das Behandlungsmittel auch im Überschuss, d.h. in einer mehr als erforderlichen Menge, zugegeben werden, beispielsweise im Falle von Puffer- und/oder Waschlösungen. Der künftige Behandlungsbereich wird automatisch festgestellt, indem das Material auf dem Objektträger mit geeigneten Mitteln, beispielsweise einem Bildverarbeitungssystem, automatisch erfasst und automatisch die Fläche ermittelt wird, die das Material auf dem Objektträger einnimmt. Dies kann auch dadurch geschehen, dass Markierungen, die auf dem Objektträger zur Kennzeichnung des Bereichs vorgesehen sind, der das Material enthält, erfasst werden und anhand dieser Markierungen die zu behandelnde Fläche ermittelt wird. Dies ist dann vorteilhaft, wenn das Material selbst nicht oder nur schwer auf dem Objektträger detektiert werden kann. Die Detektion des Materials auf dem Objektträger kann gegebenenfalls auch mit Hilfe von Sensoren, z.B. Trübungssensoren, Streulichtsenso- ren und dergleichen, vorgenommen oder unterstützt werden. Anschließend wird der Behandlungsbereich auf dem Objektträger durch automatisches Aufbringen eines Begrenzungsmittels auf den Objektträger oder durch Trocknen der Objektträgeroberfläche um die von dem Material eingenommene Fläche und/oder die von den Markierungen gekennzeichnete Fläche erzeugt. Der eigentliche Behandlungsbereich, d.h. der Bereich, in dem das später zugegebene Behandlungsmittel wirken soll, wird damit begrenzt. Die zur Behandlung des Materials erforderliche oder zweckmäßige Menge an Behandlungsmittel wird anschließend automatisch ermittelt, wobei vorzugsweise die Fläche des erzeugten Behandlungsbereichs herangezogen wird. Die ermittelte Behandlungsmittelmenge wird dann automatisch innerhalb des Behandlungsbereichs auf den Objektträger aufgebracht. Da der Behandlungsbereich die von dem Material eingenommene Fläche umfasst, wird das Material auf diese Weise vom Behandlungsmittel bedeckt.
Durch die automatische Materialbereichserkennung können maßgeschneiderte Reaktionszonen auf dem Objektträger erzeugt werden, die den Materialbereich bevorzugt möglichst eng umfassen. Der Behandlungsbereich kann größer sein als die von dem Material auf dem Objektträger eingenommene oder die von Markierungen gekennzeichnete Fläche, entspricht jedoch bevorzugt im Wesentlichen der von dem Material auf dem Objektträger eingenommenen oder der von Markierungen gekennzeichneten Fläche. Damit ist es möglich, nur die Behandlungsmittelmenge zu verwenden, die tatsächlich benötigt wird, um das Ma- terial zu behandeln, beispielsweise einzufarben. Obwohl bevorzugt, ist es nicht erforderlich, dass der Verlauf der vom Begrenzungsmittel oder der Trockenzone gebildeten Grenze exakt dem Materialrand folgt bzw. entspricht: Insbesondere bei Materialien mit unregelmäßigem Rand kann es zweckmäßig sein, hier eine Glättung der Begrenzungsmittelgrenze vorzusehen und das Begrenzungsmittel auf einer den unregelmäßigen Materialrand einschließenden Hüllkurve aufzubringen. Bei Materialien, die nicht oder nur schwer durch optische oder andere Verfahren automatisch, vorzugsweise elektronisch, erfasst werden können, ist vorgesehen, den Behandlungsbereich anhand von auf dem Objektträger aufgebrachten Markierungen festzulegen. Diese Markierungen können beispielsweise vier Eckpunkte eines rechteckigen Behandlungsbereichs festlegen. Die Markierungen können in beliebiger Zahl und Anordnung vorhanden sein, so dass verschiedenartige Behandlungsbe- reiche realisiert werden können. Die Markierungen können gegebenenfalls auch kodierte Informationen, z.B. Koordinaten, Lageinformationen, Größeninformationen etc., enthalten. Die von den Markierungen begrenzte Fläche kann der des Behandlungsbereichs entsprechen oder gegebenenfalls auch kleiner sein.
Das Begrenzungsmittel ist vorzugsweise ein hydrophobes Mittel, da die Behandlung von biologischem Material in der Regel mit Hilfe wässriger Lösungen erfolgt. Das hydrophobe Mittel ist vorzugsweise ein natürliches oder synthetisches Öl, Fett, Harz oder Wachs oder ein Kunststoff. Es kann sich aber auch um ein beliebiges anderes Mittel handeln, das, auf einen Objektträger aufgebracht, in der Lage ist, zu verhindern, dass ein Behandlungsmittel einen vorgegebenen Bereich auf dem Objektträger verlässt. Es kann sich dabei je nach Anwendung auch um ein hydrophiles Mittel handeln. Es ist auch möglich, das Begrenzungsmittel gegebenenfalls durch ein anderes zu ersetzen, falls dies im Verlauf der Behandlung eines Materials erforderlich oder zweckmäßig sein sollte.
Bevorzugt umschließt das Begrenzungsmittel bzw. die getrocknete Fläche, die hier auch als "Trockenzone" bezeichnet wird, die von dem Material auf dem Objektträger eingenommene Fläche vollständig. "Vollständig umschließen" heißt hier, dass das Begrenzungsmittel bzw. die Trockenzone eine durchgehende, d.h. nicht unterbrochene, Begrenzung um das Material herum bildet. Dies ist allerdings nicht erforderlich. Das Begren- zungsmittel oder die Trockenzone kann das Material auf dem Objektträger auch nur teilweise umschließen. Beispielsweise ist es im Falle von Objektträgern, wie sie üblicherweise für die Mikroskopie verwendet werden, möglich, Begrenzungen jeweils nur zu den Schmalseite der Objektträger hin aufzubringen und die anderen Seiten, d.h. die Längsseiten, frei zu lassen. Aufgrund der genau berechneten und dosierten Behandlungsmittelmenge erfolgt bei im Wesentlichen waagerechter Lagerung der Objektträger kein Herunterlau- fen des Behandlungsmittels an diesen Seiten. Ein Aufbringen von Begrenzungsmittel oder einer Trockenzone ist an den Längsseiten der Objektträger daher verzichtbar, wodurch Zeit und Begrenzungsmittel eingespart werden kann.
Die Ermittlung der zur Behandlung des Materials auf dem Objektträger erforderlichen oder zweckmäßigen Menge an Behandlungsmittel wird vorzugsweise anhand des Behandlungsbereichs vorgenommen. Sie kann jedoch auch anhand der von dem Material auf dem Objektträger eingenommenen oder der von den Markierungen gekennzeichneten Fläche vorgenommen werden. Dies gilt sowohl für den Fall, dass der Behandlungsbereich im Wesentlichen der von dem Material auf dem Objektträger eingenommenen oder der von den Markierungen gekennzeichneten Fläche entspricht, was bevorzugt ist, als auch für den Fall, dass der Behandlungsbereich größer ist als die von dem Material auf dem Objektträger eingenommene oder der von den Markierungen gekennzeichneten Fläche.
Die erfindungsgemäßen Verfahren umfassen ferner bevorzugt vi) das automatische Kon- trollieren des erfolgreichen Aufbringens des Behandlungsmittels innerhalb des Behandlungsbereichs auf dem Objektträger. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise die Möglichkeit gegeben ist, festzustellen, ob Behandlungsmittel dosiert wurde oder nicht. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Reagenzienvorrat erschöpft ist oder eine Verstopfung oder ein sonstiger Defekt vorliegt, der eine Behandlungsmitteldosierung verhindert. In einem solchen Fall könnte beispielsweise eine Warnung und/oder ein Abbruch der weiteren Bearbeitung erfolgen. Die Kontrolle kann beispielsweise mittels des oben erwähnten Bildverarbeitungssystems erfolgen und z.B. auf der Ermittlung optischer Veränderungen beruhen, die sich durch Dosierung eines Behandlungsmittels ergeben. Andere Mittel, z.B. Leitfähigkeitsmessungen etc., sind selbstverständlich ebenfalls möglich. In einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren, wobei ein elektronisches Bildverarbeitungssystem vorgesehen ist, das als automatisches Materialerkennungssystem ausgestaltet ist.
Das elektronische Bildverarbeitungssystem kann beispielsweise eine digitale Kamera oder sonstige Bilderfassungseinheit und eine elektronische Bildanalyseeinheit umfassen. Vorzugsweise umfasst das elektronische Bildverarbeitungssystem eine digitale Kamera und einen damit verbundenen hard- und softwaretechnisch entsprechend eingerichteten Personal Computer (PC). Darüber hinaus kann das elektronische Bildverarbeitungssystem auch spezielle Sensoren, z.B. Trübungs- bzw. Streulichtsensoren, umfassen, um die Erfassung des Materials auf dem Objektträger zu ermöglichen oder zu erleichtern. Das von der digitalen Kamera erzeugte digitale Abbild des Objektträgers wird von der Bildanalyseeinheit automatisch auf das Vorhandensein, die Lage und die Ausdehnung eines Materials, beispielsweise einer biologischen Probe wie einem Gewebeschnitt, oder gegebenenfalls auf das Vorhandensein von den Behandlungsbereich kennzeichnenden Markierungen analysiert. Der Begriff "automatische Materialerkennung" soll hier auch den Fall umfassen, dass lediglich Objektträger-Markierungen, die den Materialbereich kennzeichnen, automatisch erfasst werden. Aus den Bilddaten, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von kodierten Informationen, die in den Markierungen enthalten sein können, wird die Fläche ermittelt, die das Material, z.B. ein Gewebeschnitt, auf dem Objektträger einnimmt. Daraus kann die Menge Behandlungsmittel ermittelt werden, die zur Behandlung des Materials erforderlich oder zweckmäßig ist. Das elektronische Bildverarbeitungssystem kann auch dazu eingesetzt werden, festzustellen, ob überhaupt Behandlungsmittel und, wenn ja, ob genügend Behandlungsmittel dosiert wurde.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Begrenzungsmitteldo- sierstation zur automatischen Aufbringung des Begrenzungsmittels oder der trockenen Fläche (Trockenzone) auf den materialbeladenen Objektträger. Die Begrenzungsmitteldo- sierstation dosiert automatisch, und vorzugsweise computergesteuert, ein Begrenzungsmit- tel auf den Objektträger oder erzeugt eine entsprechende Trockenzone, um auf dem Objektträger einen Behandlungsbereich zu erzeugen. Die Begrenzungsmitteldosierstation ist vorzugsweise so mit dem elektronische Bildverarbeitungssystem verbunden, dass die Begrenzungsmitteldosierstation anhand von Daten, die von dem elektronischen Bildverarbeitungssystem ermittelt werden, steuerbar ist. Die Daten können dazu verwendet werden, die Begrenzungsmitteldosierstation so zu steuern, dass mit Hilfe des von der Begrenzungsmitteldosierstation dosierten Begrenzungsmittels eine Behandlungszone auf dem Objektträger abgegrenzt wird, die die von dem Material auf dem Objektträger eingenommene Fläche umfasst und diese vorzugsweise möglichst eng umschließt.
Bevorzugt verfügt die Vorrichtung über eine Eingangsstation, die dahingehend ausgestaltet und eingerichtet ist, eine erste Trägerkassette aufzunehmen, wobei die erste Trägerkassette so ausgestaltet und eingerichtet ist, dass die Objektträger darin vertikal übereinander a- nordbar sind. Vorzugsweise sind die Objektträger in der Trägerkassette dabei fluchtend übereinander anordbar, d.h. so, dass sie in horizontaler Richtung nicht oder nur geringfügig zueinander versetzt sind. Eine Trägerkassette kann für die Aufnahme von beispielsweise mindestens 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 100 oder mehr Objektträgern ausgestaltet sein, ohne dass der Platzbedarf der Vorrichtung nennenswert erhöht wird.
Weiter bevorzugt ist ein Trägermanipulator vorgesehen, der so ausgestaltet und eingerichtet ist, dass damit ein Objektträger einzeln und automatisch, bevorzugt computergesteuert, der ersten Trägerkassette entnommen und einer Behandlung, vorzugsweise in einer Behandlungsstation, zugeführt werden kann, und der Objektträger nach der Behandlung in der ersten oder einer zweiten Trägerkassette abgelegt werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Behandlung der einzelnen Objektträger bzw. des darauf fixierten Materials jeweils so erfolgen, dass ein einzelner Objektträger mittels des Trägermanipulators entweder teilweise oder vollständig aus der Trägerkassette entnommen und der Behandlungsstation zugeführt wird. Die Behandlungsstation, die bei- spielsweise einen oder mehrere Reagenzienbehälter und ein oder mehrere Pipetten umfassen kann, kann stationär oder beweglich ausgestaltet sein, ist aber vorzugsweise stationär. Auch eine Kombination stationärer und beweglicher Komponenten ist möglich. So kann beispielsweise eine Komponente, an der die Objektträger gewaschen werden, stationär ausgebildet sein, während die Komponenten, mit deren Hilfe die eigentliche Färbung stattfindet, beweglich ausgestaltet sind. Das elektronische Bildverarbeitungssystem und die Begrenzungsmitteldosierstation sind vorzugsweise in die Behandlungsstation integriert. Die Behandlungsstation kann räumlich und/oder baulich getrennte Einheiten umfassen, die jeweils für identische oder unterschiedliche Behandlungsschritte zuständig sind. Beispielsweise kann eine Waschmitteldosiereinheit, die lediglich Waschmittel dosiert, und eine Re- agenziendosiereinheit, die nur Reagenzien, mit Ausnahme von Waschmittel, dosiert, vor- gesehen sein. Die Waschmitteldosiereinheit kann dabei stationär ausgestaltet sein, während die Reagenziendosiereinheit beweglich sein kann. Die Reagenziendosiereinheit kann beispielsweise als mobile Pipettiereinheit ausgestaltet sein. Die Einheiten können räumlich und/oder baulich getrennt voneinander oder zu Bearbeitungsgruppen zusammengefasst sein. Es können auch mehrere Behandlungsstationen vorhanden sein.
Der durch die Behandlungsstation behandelte Objektträger kann anschließend wieder in die Trägerkassette zurückgebracht werden, aus der er entnommen wurde. Es ist aber auch möglich, den Objektträger nach einem Behandlungs- bzw. Erkennungsschritt, z.B. zur Inkubation des Materials mit dem Behandlungsmittel oder zur Bildung von Objektträger- gruppen mit gleich oder in ähnlicher Weise zu behandelnden Materialien, in eine andere Trägerkassette zu verbringen. In einer Ausführungsform sind daher eine erste Trägerkassette und eine zweite Trägerkassette vorgesehen, wobei die Vorrichtung so eingerichtet und ausgestaltet ist, dass die Objektträger mittels des Trägermanipulators der ersten Trägerkassette jeweils einzeln entnommen, der Behandlungsstation zugeführt und anschlie- ßend der zweiten Trägerkassette zugeführt werden können.
Die Zahl der Trägerkassetten, die gleichzeitig von der Vorrichtung verarbeitet werden kann, ist nicht auf ein oder zwei Trägerkassetten beschränkt. Vielmehr ist es vorgesehen und auch bevorzugt, dass gleichzeitig zwei, drei, vier, fünf oder mehr Trägerkassetten un- abhängig voneinander verarbeitet werden können. Die Zuführung der Trägerkassetten geschieht vorzugsweise über eine Eingangsstation, wodurch die erfindungsgemäße Vorrich- tung es ermöglicht, nahezu beliebig viele Objektträger zu einem nahezu beliebigen Zeitpunkt eines laufenden Färbeprozesses in den Behandlungsprozess zu integrieren.
Besonders bevorzugt ist der Trägermanipulator elektronisch gesteuert. Vorzugsweise ist der Trägermanipulator entlang mindestens einer Koordinatenachse bewegbar, so dass eine Bewegung des Objektträgers entlang mindestens einer Koordinatenachse erfolgen kann. Der Trägermanipulator kann auch so ausgestaltet sein, dass eine Bewegung des Objektträgers entlang aller drei Koordinatenachsen erfolgen kann. Unter einer Koordinatenachse wird hier die Achse eines kartesischen Koordinatensystems mit Abszisse (x- Achse), Ordi- nate (y- Achse) und Applikate (z- Achse) verstanden. Hier verwendete Begriffe wie "x-
Richtung", "y-Richtung" und dergleichen beziehen sich auf die entsprechenden Achsen des Koordinatensystems .
Dem Fachmann ist ohne Weiteres ersichtlich, dass die Trägerhandhabung durch einen be- liebigen Mechanismus erfolgen kann. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Trägermanipulator eine Vakuumpipette, eine Greifpinzette oder ein Roboterarm.
Dem Fachmann ist ebenso ersichtlich, dass es auch möglich ist, den Trägermanipulator stationär auszugestalten und beispielsweise die Trägerkassette mit Hilfe entsprechender Transporteinrichtungen zu bewegen. Grundsätzlich wird der Fachmann erkennen, dass Relativbewegungen, sofern sie bei der Erfindung von Bedeutung sind, erzeugt werden können, indem entweder die eine Komponente stationär und die andere beweglich oder umgekehrt ausgestaltet wird.
Die Erfindung wird im Folgenden zu Veranschaulichungszwecken anhand von Figuren zu bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Auch wenn bei den Ausführungsbeispielen die Behandlung, insbesondere Färbung einer biologischen Probe im Vordergrund steht, ist eine Beschränkung hierauf nicht beabsichtigt. Vielmehr sind die Beispiele auch auf den Fall entsprechend übertragbar, dass nicht der eigentliche Untersu- chungsgegenstand auf dem Objektträger fixiert ist, sondern das entsprechende Reagenz zur Behandlung/Färbung, wie beispielsweise bei der Microarray-Technologie. Es zeigt: Figur 1 Ein einfaches Schema einer Ausfuhrungsform der Erfindung.
Figur 2 Eine vereinfachte Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 3 Eine vereinfachte Ansicht der Ausführungsform aus Fig. 2 in einem anderen Betriebszustand.
Figur 4 Eine vereinfachte Ansicht der Ausführungsform aus Fig. 2 und 3 mit weiteren Komponenten.
Figur 5, 6 Eine Draufsicht auf einen Teil der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform.
Figur 7 Eine andere Ansicht eines Teils der in den Fig. 2-4 dargestellten Ausführungsform.
Figur 8 Eine vereinfachte Ansicht einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung.
Figur 9 Eine vereinfachte Ansicht eines Teils einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung.
Figur 10 Eine schematische Draufsicht auf einen Teil der Ausfuhrungsform aus Figur 9.
Figur 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Ausfuhrungsform der Erfindung, die beispielsweise für die automatisierte Immunfarbung von Gewebeschnitten eingesetzt werden kann. Dargestellt ist die Aufsicht auf eine Anordnung, die ein Vorbehandlungsmodul 21 und ein Behandlungsmodul 22, beispielsweise ein Immunfarbemodul, umfasst. Im Vorbehandlungsmodul 21 wird beispielsweise das Entwachsen bzw. Entparaf- finieren von probenbeladenen Objektträgern 2 ebenso wie das Erhitzen von Gewebeschnitten zur Antigenwiederherstellung vorgenommen, im Behandlungsmodul 22 erfolgt bei- spielsweise die Immunfarbung der Proben in mehreren Schritten. Das Vorbehandlungsmodul 21 und das Behandlungsmodul 22 umfassen jeweils eine Eingangsstation 3, die eine mit Objektträgern 2 beladende Trägerkassette 1 (hier, anders als die übrigen Komponenten, in Seitenansicht dargestellt) aufnehmen kann, und eine Ausgangsstation 4. Von der Eingangsstation 3 bis zur Ausgangsstation 4 durchlaufen die Objektträger 2 verschiedene Vorbehandlungen. Im Vorbehandlungsmodul 21 wird in verschiedenen Stufen das Einbet- tungsmedium, z.B. Paraffin, entfernt. Es kann sich hier um verschiedene Bäder 5 handeln, in die die Trägerkassette 1 mit den Objektträgern 2 nacheinander eingetaucht wird. Die Trägerkassette 1 durchläuft das Vorbehandlungsmodul 21 bei der hier dargestellten Ausführungsform in einer im Wesentlichen linearen Bewegung, wobei eine in x-Richtung 51 und z-Richtung 52, d.h. in horizontaler Ebene von links nach rechts und von vorne nach hinten bewegliche Transporteinheit 6 den Transport der Trägerkassette 1 übernimmt. Die Objektträger 2 werden zur Vorbehandlung im Normalfall nicht der Trägerkassette 1 entnommen.
Nach Abschluss der Vorbehandlung(en) wird die Trägerkassette 1 an der Ausgangsstation 4 des Vorbehandlungsmoduls 21 ausgegeben und der Eingangsstation 3 des Behandlungsmoduls 22 übergeben. Hier erfolgt ebenfalls ein linearer Transport in x-Richtung durch das Behandlungsmodul 22 hindurch bis zu dessen Ausgangsstation 4. Für den Transport der Trägerkassette 1 sorgt eine Transporteinheit 7. Innerhalb des Behandlungsmoduls 22 erfolgt eine Einzelbehandlung der entparaffinierten Objektträger 2 bzw. der darauf befindli- chen Probe(n), z.B. eines Gewebeschnitts. Die Objektträger 2 werden dabei der Trägerkassette 1, beispielsweise mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Vakuumpipette, einzeln zumindest teilweise entnommen, in der Regel mehreren Färbungsschritten unterzogen, und nach jedem Färbungsschritt wieder in die Trägerkassette 1 verbracht. Dabei kann die Trägerkassette 1 in Vorschubrichtung 9 entweder an verschiedenen stationären als Pipettie- reinheiten ausgestalteten Reagenziendosiereinheiten 10 vorbeibewegt werden, die unterschiedliche Reagenzien auf die Objektträger 2 aufbringen, oder die Trägerkassette 1 bleibt während ihres Aufenthalts in dem Behandlungsmodul 22 stationär und eine bewegliche Pipettiereinheit 10 bewegt sich mittels einer Transporteinheit 8 jeweils mit Reagenzien auf die Trägerkassette 1 zu, oder die Trägerkassette 1 bewegt sich linear auf die Ausgangssta- tion 4 zu und ein oder mehrere bewegliche Pipettiereinheiten 10 transportieren Reagenzien heran. In dem Behandlungsmodul 22 sind entsprechende (hier nicht dargestellt) Reagen- zienvorratsbehälter 30, z.B. Antikörperreservoirs, vorgesehen. Nach erfolgter Immunfar- bung wird die Trägerkassette 1 mit den gefärbten Proben an der Ausgangsstation 4 ausgegeben.
Die Lagerung der Objektträger innerhalb der Trägerkassette 1 kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise werden die Objektträger 2 auf Stegen, die von den beiden Seitenwänden 24, 25 der Trägerkassette 1 in deren Innenraum hineinragen, abgelegt. Die Stege können durchgehend oder unterbrochen sein. Möglich ist auch eine Lagerung auf lediglich vier Punkten, beispielsweise auf vier jeweils auf einer Ebene liegenden Vor- Sprüngen innerhalb der Trägerkassette 1.
Figur 2 stellt schematisch eine weitere Ausfuhrungsform der Erfindung dar. Bei dieser Ausführungsform ist ein hier im Wesentlichen kreisförmiger Drehtisch 11 vorgesehen, der in horizontaler Ebene um eine Achse drehbar ist. Der Drehtisch 11 weist mindestens eine Halterung 12 auf, die so ausgestaltet ist, dass sie eine Trägerkassette 1 aufnehmen kann. Bei der in Figur 2 dargestellten Halterung 12 handelt es sich um einen auf Achsen 15 (s. Fig. 3) in vertikaler Richtung beweglichen Hubtisch, auf dessen Boden ein im Wesentlichen u-förmiger zum äußeren Rand des Drehtisches 11 hin offener Steg aufgebracht ist, der die Basis einer Trägerkassette 1 umgreift und so ein Verrutschen der Trägerkassette bei Bewegung des Drehtisches 11 verhindern. Selbstverständlich sind auch andere Arten von Halterungen 12 möglich.
Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine Trägerkassette 1 von einer Eingangsstation 3, die hier rampenartig ausgestaltet ist, mit Hilfe einer Transporteinrichtung 13 zum Drehtisch 11 transportiert und dort in eine der Halterungen 12 aufgenommen. Der Drehtisch 11 und die Halterung 12 verfügen über einander zugeordnete Ausnehmungen 18, 19, die es der Transporteinheit 13 erleichtern, die Trägerkassette 1 über die Rampe 23 in die Halterung 12 auf dem Drehtisch 11 zu transportieren. Der Drehtisch 11 mit der darauf befindlichen Trägerkassette 1 dreht sich in horizontaler Ebene, hier entgegen dem Uhrzeiger- sinn, um einen vorgegebenen Winkel x, der beispielsweise etwa 90° betragen kann, und bringt die Trägerkassette 1 mit den darin befindlichen Objektträgern 2 in den Eingriffsbe- reich eines Trägermanipulators 14, bei dem es sich beispielsweise um eine Vakuumpipette, Greifpinzette oder dergleichen handeln kann.
Die Trägerkassette kann durch die Halterung 12 in vertikaler Richtung bewegt, also ange- hoben und wieder abgesenkt werden (s. Fig. 3). Auf diese Weise wird jeweils ein Objektträger 2 in eine Position gebracht, die es dem Trägermanipulator 14 ermöglicht, den Objektträger 2 zu erfassen und aus der Trägerkassette 1 herauszubewegen. Bei der dargestellten Ausführungsform erfolgt der Zugriff auf einen Objektträger 2 von der Rückseite der Trägerkassette 1 aus. Die Trägerkassette 1 ist daher bei dieser Ausführungsform sowohl zur Vorderseite 16 als auch zur Rückseite 17 hin zumindest teilweise offen.
Wie in Fig. 3 dargestellt, wird ein einzelner Objektträger 2 aus der Trägerkassette 1 entnommen, indem der Trägermanipulator 14 den Objektträger 2 an einer Schmalseite erfasst und in horizontaler Richtung vorschiebt. Der Trägermanipulator 14 schiebt den Ob- jekttrgäer 2 dabei über die Kante des Drehtisches 11 nach außen, d.h. in Richtung von der Achse des Drehtisches weg.
Mittels eines elektronischen Bildverarbeitungssystems 26 wird die Oberfläche des von dem Trägermanipulator 14 aus der Trägerkassette 1 entnommenen Objektträgers 2 mit der dar- auf befindlichen Probe 20 erfasst. Das elektronischen Bildverarbeitungssystems 26 umfasst eine digitale Kamera und weitere elektronische Bauteile, beispielsweise zur Speicherung des von der Kamera aufgenommen Bildes, sowie eine Bildanalyseeinheit, mit deren Hilfe die aufgenommenen Bilder automatisch analysiert werden können. Das elektronische Bildverarbeitungssystems 26 kann z.B. aus einer digitalen Kamera und einem entsprechend eingerichteten Personal Computer (PC) bestehen. Mittels des elektronischen Bildverarbeitungssystems 26 wird die Lage der Probe 20 auf der Objektträgeroberfläche erkannt und die Fläche ermittelt, die die Probe 20 auf der Objektträgeroberfläche einnimmt. Darüber hinaus wird automatisch ein die Probe 20 umfassender Behandlungsbereich ermittelt, der vom Begrenzungsmittel umgeben werden soll. Altemativ kann der Behandlungsbereich auch manuell oder halbautomatisch festgelegt werden. Dies kann beispielsweise so geschehen, dass ein Nutzer, z.B. mit Hilfe eines entsprechend eingerichteten Computers, das von der Kamera erzeugte und auf einen Bildschirm übermittelte Bild von der Probe 20 mit dem Cursor umfahrt und so den Behand- lungsbereich erzeugt. In einem halbautomatischen Verfahren kann es beispielsweise so sein, dass ein von der Kamera erzeugtes und von der Bildanalyseeinheit analysiertes und um einen Vorschlag für den Behandlungsbereich ergänztes Bild dem Nutzer auf einem Bildschirm angezeigt wird und der Nutzer die Möglichkeit erhält, den automatisch vorgeschlagenen Begrenzungsbereich zu ändern, neu festzulegen oder zu bestätigen.
Nachdem der von Begrenzungsmittel zu umgebende Bereich auf dem Objektträger 2 ermittelt ist, wird entlang des Randes dieses Bereichs Begrenzungsmittel aufgebracht. Dies geschieht mit Hilfe einer in dieser Figur nicht dargestellten Begrenzungsmitteldosierstation 43, die entweder separat oder als Teil der Behandlungsstation 27 ausgebildet sein kann. Die Begrenzungsmitteldosierstation 43 kann anhand der vom elektronischen Bildverarbeitungssystem 26 ermittelten Daten elektronisch gesteuert werden.
Figur 4 zeigt die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung, wobei hier allerdings zusätzlich die Behandlungsstation 27 und eine Ablaufeinrichtung 28 dargestellt sind. Zur besseren Übersicht werden hier nur bislang noch nicht eingeführte Bezugsziffern verwendet. Figur 5 zeigt zusätzlich schematisch eine Draufsicht. Die Behandlungsstation 27 verfügt über mindestens eine Pipettiereinheit 29, die in allen drei Dimensionen, d.h. in x-, y- und z-Richtung beweglich ist. Die Ablaufeinrichtung 28 ist unterhalb der Stelle positioniert, an der die Behandlung der Objektträger 2 stattfindet, so dass beispielsweise bei ei- nem Waschvorgang, von der Ablaufeinrichtung 28 Flüssigkeit aufgefangen und über den Ablauf 31, z.B. in einen Auffangbehälter, abgeleitet werden kann. Auf einer oder gegebenenfalls mehreren Stellflächen 38, die z.B. als Schubladen ausgestaltet sein können, sind Reagenzienvorratsbehälter 30 mit entsprechenden Reagenzien untergebracht, die mittels der Behandlungsstation 27 dosiert werden. Die Stellfläche(n) 38 und/oder Reagenzienvor- ratsbehälter 30 sind herausnehmbar. Figur 6 zeigt schematisch in größerem Detail einen Ausschnitt aus der Draufsicht gemäß Figur 5. Dargestellt ist der Drehtisch 11, auf dem drei Halterungen 12 sichtbar sind. Die vierte Halterung 12 befindet sich in dem dargestellten Betriebszustand unterhalb des Trägermanipulators 14 und ist aus diesem Grunde nicht zu sehen. Die Halterungen sind mit ihren zum Mittelpunkt des Drehtisches hin gerichteten Längsachsen jeweils um 90° versetzt auf dem Drehtisch 11 angeordnet, und zwar zu dessen Rand hin. Die Halterung 12a rechts in Figur 6 ist hier exemplarisch als eine Art Klammer dargestellt, die z.B. aus Metallblech, Kunststoff oder dergleichen gefertigt sein kann. Der Drehtisch 11 ist sowohl im als auch gegen den Uhrzeigersinn drehbar. Eine Trägerkassette 1 wird zu einer Halterung 12, 12a transportiert, der Drehtisch 11 dreht sich um etwa 90° um seine Achse und bringt die Trägerkassette 1 in den Eingriffsbereich des Trägermanipulators 14. Diese ist in der Lage, einen einzelnen Objektträger 2 in der Trägerkassette 1 von deren Rückseite 17 her zu fassen und in horizontaler Richtung zur Vorderseite 16 herauszuschieben. Der nunmehr exponierte Objektträger 2 kann nunmehr behandelt und nach dem Behandlungsschritt zur Inkubation in die Trägerkassette 1 zurückgezogen werden. Anschließend kann die Trägerkassette angehoben oder abgesenkt und ein weiterer Objektträger 2 der Trägerkassette 1 zur Behandlung entnommen werden. Nach Beendigung aller Behandlungsschritte, wird die Trägerkassette 1 mittels des Drehtisches 11 weitertransportiert und der Ausgangsstation 4 zugeführt. Wie in der Figur dargestellt, kann auch während der Behandlung der Objektträ- ger 2 an der Behandlungsstation 27 eine weitere trägerbeladene Trägerkassette 1 zugeführt und eine bereits fertige Trägerkassette 1 abgeführt werden.
Figur 7A zeigt eine Seitenansicht der in den Figuren 2-6 dargestellten Ausführungsformen im Schnitt. Figur 7B zeigt eine Draufsicht auf die in Fig. 7A in einer Seitenansicht gezeigte Rampe 23. Eine Trägerkassette 1 befindet sich in einer Halterung 12. Wie in Fig. 7B dargestellt, ist die Trägerkassette 1 am Boden mit einem Schlitz 32 ausgestattet, in den ein Transportstößel 35 der Transporteinheit 13 eingreift. Der Transportstößel 35 ist mit einem Motor 33 verbunden, mit dessen Hilfe der Transportstößel 35 in vertikaler Richtung bewegt werden kann, um es zu ermöglichen, den Transportstößel 35 mit dem Schlitz 32 der Trägerkassette 1 reversibel in Eingriff zu bringen. Eine Trägerkassette 1 kann so an der Eingangsstation 3 durch Anheben des Transportstößel 35 ergriffen und über die Rampe 23 zur Halterung 12 auf dem Drehtisch 11 transportiert werden, wo der Transportstößel 35 abgesenkt wird, um die Trägerkassette 1 freizugeben und die Drehbewegung des Drehtisches 11 zu ermöglichen. Der Motor 33 ist auf einer Transportschiene 34 angeordnet. Entlang dieser Transportschiene 34 wird die Trägerkassette über die Rampe 23 in die Halte- rung 12 transportiert. Die Ausnehmungen 18, 19 in Drehtisch 11 und Halterung 12 dienen dabei dazu, dem Transportstößel 35 eine freie Bewegung zu ermöglichen.
Figur 8 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind ein Vorbehandlungsmodul 21 und ein Be- handlungsmodul 22 vorgesehen. Beide Module 21, 22 sind nebeneinander angeordnet und funktionell miteinander verbunden. Das Behandlungsmodul 22 weist eine Eingangsstation 3 auf, die eine mit Objektträgern 2 beschickte Trägerkassette 1 aufnehmen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform transportiert eine nicht dargestellte Transporteinrichtung, beispielsweise ein entsprechendes Schienensystem, die Trägerkassette 1 zum Drehtisch 11. Die Objektträger 2, die beispielsweise im Randbereich mit einer vorzugsweise maschinell bzw. elektronisch lesbaren Kennzeichnung 48 (s. Fig. 10), z.B. einem Barcode oder dergleichen, versehen sind, werden, nachdem die Trägerkassette 1 auf den Drehtisch 11 verbrachte wurde, mit Hilfe des elektronischen Bildverarbeitungssystems 26 analysiert. Dabei werden zunächst, sofern vorhanden, die in der Kennzeichnung 48 kodierten Informationen ausgelesen. Die Kennzeichnung 48 enthält beispielsweise in kodierter Form Informationen darüber, in welcher Weise die Probe 20 zu behandeln ist, ob beispielsweise eine Vorbehandlung im Vorbehandlungsmodul 21 vorgesehen ist. Gegebenenfalls können die Objektträger 2 nun in der gleichen oder auch in unterschiedlichen Trägerkassetten 1 nach der vorgesehenen Behandlung gruppiert bzw. geordnet werden. Objektträger 2, die eine Vorbe- handlung durchlaufen sollen, können beispielsweise in eine gemeinsame separate Trägerkassette 1 einsortiert werden. Dies kann mittels des Trägermanipulators 14 geschehen.
Die Vorrichtung beinhaltet zwei Übergabestationen 36, an der eine Übergabe einer Trägerkassette 1 von einem Modul zum anderen, hier vom Behandlungsmodul 22 zum Vorbe- handlungsmodul 21, und umgekehrt, stattfinden kann. Die Übergabestationen 36 entsprechen kombinierten Ein-/ Ausgangsstationen 3, 4. Der Übergabestation 36 des Behand- lungsmoduls 22 liegt eine entsprechende Übergabestation 36 des Vorbehandlungsmoduls 21 gegenüber. Eine Trägerkassette 1, deren Objektträger 2 einer Vorbehandlung zu unterziehen sind, wird durch eine nicht näher dargestellte Transporteinheit zur Übergabestation 36 des Behandlungsmoduls 22 transportiert und der Übergabestation 36 des Vorbehand- lungsmoduls 21 übergeben. Im Vorbehandlungsmodul 21 wird die Trägerkassette 1 gegebenenfalls von einer Transporteinheit 37 weitertransportiert. Die Trägerkassette 1 wird dann von einer Transporteinheit 6 erfasst und mit den Objektträgern 2 in verschiedenen, vorzugsweise heizbaren, Tauchbädern 5 inkubiert. Hier sind drei Tauchbäder 5 dargestellt. Die Anzahl der möglichen Tauchbäder 5 ist aber nicht beschränkt. Die Tauchbäder 5 wer- den bevorzugt mit einer Abdeckung bzw. mit Abdeckungen verschlossen, die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Nach der Vorbehandlung wird die Trägerkassette 1 mit den vorbehandelten, z.B. entwachsten, Objektträgern 2 wieder zur Übergabestation 36 des Vorbehandlungsmoduls 21 zurücktransportiert, der Übergabestation 36 des Behandlungsmoduls 22 übergeben und von dort zum Drehtisch 11 transportiert und der Behand- lungsstation 27 zugeführt.
An einer weiteren, im rechten Teil der Figur 8 dargestellten Übergabestation 36 des Behandlungsmoduls 22 kann ein weiteres Modul, z. B. zur automatischen Eindeckelung der Präparate oder ein automatisches Mikroskopiersystem, angeschlossen sein. Ein Modul kann seinerseits mit einer zweiten Übergabestation 36 ausgestattet sein. So wird die Ver- schaltung unterschiedlicher Module möglich.
Die Vorrichtung kann auch über eine hier nicht dargestellte separate Ausgangsstation 4 verfügen, an der eine Trägerkassette 1 mit vollständig behandelten Objektträgern 2 oder nicht behandelbaren Objektträgern 2 (z.B. bei Nicht-Lesbarkeit) an den Anwender zurückgegeben wird.
Reagenzienvorratsbehälter 30 werden bei dieser Ausfuhrungsform auf einer als Schublade, einer Mehrzahl von Schubladen oder dergleichen ausgestalteten Stellfläche 38 bereitge- stellt. Die Stellfläche 38 ist so ausgestaltet, dass der Vorrichtung fehlende Reagenzien auf einfache Art und Weise zugeführt werden können. Reagenzien werden mit einer Pipettier- einheit 29 entnommen und auf Objektträger 2 aufgebracht.
Die in Figur 8 dargestellte Ausführungsform verfügt über einen Trägermanipulator 14, der hier als Greifmechanismus ausgestaltet ist. Die Trägerkassette 1 ist hier, z.B. mittels des Drehtisches 11 oder mittels der nicht dargestellten Transporteinheit, in der vertikalen Achse bewegbar, damit der Trägermanipulator 14 die Objektträger 2 entnehmen und an der Behandlungsstation 27 bzw. an deren Komponenten vorbeiführen kann. Selbstverständlich ist es ebenso möglich, statt des Drehtisches 11 die Behandlungsstation 27 und den Träger- manipulator 14 in der vertikalen Achse zu bewegen (s. Figur 9), z.B. mittels eines anhebbaren Tisches 41.
Die Behandlungsstation 27 umfasst bei dieser Ausführungsform mehrere Komponenten, die baulich teils zusammengefasst, teils auf verschiedene Einheiten bzw. Stationen verteilt sind (s. auch die Figuren 9 und 10). Das elektronische Bildverarbeitungssystem 26 und der Trägermanipulator 14 bilden bei der Ausführungsform, die in Figur 8 dargestellt ist, beispielsweise jeweils eine bauliche Einheit. Zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind hier eine Begrenzungsmitteldosierstation 43 und eine Waschstation 39. Die einzelnen Komponenten können selbstverständlich beliebig angeordnet werden. Es ist aber bevor- zugt, sie einseitig oder beidseitig entlang einer Linie anzuordnen, die von der vorzugsweise geradlinigen Bewegungsrichtung des Trägermanipulators 14 definiert wird.
Eine andere Anordnung der Komponenten der Bearbeitungsstation 27 ist in den Figuren 9 und 10 dargestellt. So sind hier die Waschstation 39 und der Trägermanipulator 14 als je- weils gesonderte bauliche Einheiten verwirklicht. Das elektronische Bildverarbeitungssystem 26 und die Begrenzungsmitteldosierstation 43 sind demgegenüber baulich zusammengefasst. Die Waschstation 39 umfasst eine Waschmitteldosiereinheit 44 und ein Gebläse 49.
Die auf dem Objektträger 2 angebrachte Kennzeichnung 48 sowie die Probe 20 werden durch das elektronische Bildverarbeitungssystem 26 mittels einer digitalen Kamera 42 er- fasst. Die aus der Kennzeichnung 48 entnommenen Information werden beispielsweise verwendet, um zu ermitteln, welcher Behandlung der Objektträger 2 bzw. die darauf befindliche Probe 20 unterzogen werden soll. Die zur Probe 20 gesammelten Bildinformationen werden genutzt, um die Probe 20 mit einer hydrophoben Grenzschicht zu umranden. Die Ausgestaltung der Begrenzungsmitteldosierstation 43 ist hier beispielhaft dargestellt und umfasst eine Dosiereinheit 50, die in der zur Bewegungsrichtung des Objektträgers 2 senkrecht stehenden waagerechten Achse bewegt werden kann. Durch koordinierte Bewegung des Objektträgers 2 und der Dosiereinheit 50 kann das Begrenzungsmittel in jeder beliebigen Form auf dem Objektträger 2 aufgebracht werden. Der Erfolg des Aufbringens kann beispielsweise automatisch mit Hilfe der digitalen Kamera 42 überprüft werden.
Die in den Figuren 9 und 10 näher dargestellte Waschstation 39 umfasst ein Gebläse 49, um Reagenzien von dem Objektträger 2 zu entfernen. Das Gebläse 49 ist vorzugsweise stationär ausgestaltet. Durch die Bewegung des Objektträgers 2 ist ein gerichtetes Abbla- sen der Reagenzien möglich. Die Waschstation 39 umfasst darüber hinaus eine Waschmitteldosiereinheit 44, mittels derer ein Objektträger 2 mit Waschpuffer oder anderen Flüssigkeiten bespült werden kann, um verbleibende Reagenzienreste zu entfernen. Durch ein entsprechend gestaltetes Ventil können unterschiedliche Waschpuffer zugeführt werden. Durch Hin- und Herbewegen des Objektträgers 2 zwischen Waschmitteldosiereinheit 44 und Gebläse 49 sind selbstverständlich aufeinanderfolgende Wasch- und Blaszyklen möglich. Die Waschflüssigkeit wird über eine als Auffangschale ausgebildete Ablaufeinrichtung 28 abgeleitet. Der Ablauf 31 der Auffangschale 28 ist vorzugsweise mit einer Vorrichtung versehen, die es erlaubt, unschädliche von schädlichen Abfällen zu trennen. In Figur 10 ist beispielsweise ein schaltbares Ventil vorgesehen, das in den Ablauf 31 integ- riert ist, so dass schädliche Abfälle einen anderen Weg nehmen können als unschädliche Abfälle. Während der Waschzyklen ist es vorgesehen, dass die Pipettiereinheit 10, die hier als Reagenziendosiereinheit ausgebildet ist, das als Nächstes benötigte Reagenz aus einem Reagenzienvorratsbehälter 30 entnimmt und nach Beendigung des Waschzyklus auf den Objektträger 2 dosiert. Dies kann beispielsweise in einem Pipettierbereich 47 der Behand- lungsstation 27 geschehen, der hier schraffiert dargestellt ist. Die Pipettiereinheit 10 kann ortsnah mit Hilfe einer Pipettenspülstation 40 gereinigt werden. Dies kann beispielsweise so geschehen, dass die Pipettiereinheit 10 Spülflüssigkeit in einen inneren Spülbehälter 46 der Pipettenspülstation 40 dosiert, wobei die sich in dem inneren Spülbehälter 46 ansammelnde und von dort in den umgebenden äußeren Spülbehälter 45 überlaufende Spülflüssigkeit gleichzeitig auch den Außenbereich der Pipettiereinheit 10 spült. Aus dem äußeren Spülbehälter 45, der mit einem gesonderten Ablauf oder mit dem Ablauf 31 verbunden sein kann, wird die Spülflüssigkeit anschließen abgeführt. Selbstverständlich kann der äußere Spülbehälter 45 auch weggelassen werden und die Abführung der Spülflüssigkeit direkt über den Ablauf 31 erfolgen. Beim Rücktransport des Objektträgers 2 in die Trägerkassette 1 zur Inkubation wird vorzugsweise mittels des elektronischen Bildverarbeitungs- Systems 26 kontrolliert, dass das Reagenz die Probe 20 vollständig und ausreichend bedeckt. Nach Beendigung des Prozesses kann der gefärbte Schnitt mit Hilfe des elektronischen Bildverarbeitungssystems 26 zur Begutachtung erfasst und an ein Dokumentationssystem übergeben werden. Hierzu kann es vorteilhaft sein, ein hochauflösendes Kamerasystem zu verwenden.
Bezugszeichenliste :
1 Trägerkassette
2 Objektträger 3 Eingangsstation
4 Ausgangsstation
5 Bad
6 Transporteinheit
7 Transporteinheit 8 Transporteinheit
9 Vorschubrichtung
10 Reagenziendosiereinheit
11 Drehtisch
12 Halterung 13 Transporteinheit
14 Trägermanipulator
15 Achse
16 Vorderseite der Trägerkassette
17 Rückseite der Trägerkassette 18 Ausnehmung
19 Ausnehmung
20 Probe
21 Vorbehandlungsmodul
22 Behandlungsmodul 23 Rampe
24 Seitenwand
25 Seitenwand
26 Elektronisches Bildverarbeitungssystem
27 Behandlungsstation 28 Ablaufeinrichtung
29 Pipettiereinheit 30 Reagenzienvorratsbehälter
31 Ablauf
32 Schlitz
33 Motor 34 Transportschiene
35 Transportstößel
36 Übergabestation
37 Transporteinheit
38 Stellfläche für Reagenzienvorratsbehälter 39 Waschstation
40 Pipettenspülstation
41 Tisch
42 Digitale Kamera
43 Begrenzungsmitteldosierstation 44 Waschmitteldosiereinheit
45 Äußerer Spülbehälter
46 Innerer Spülbehälter
47 Pipettierbereich
48 Kennzeichnung 49 Gebläse
50 Dosiereinheit
51 x-Richtung
52 z-Richtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Behandlung von trägerfixiertem Material, insbesondere biologischem Material oder mit biologischem Material wechselwirkendem Material, wobei eine Mehrzahl von vertikal übereinander in einer ersten Trägerkassette angeordneten Objektträgern verwendet wird, auf denen jeweils das Material aufgebracht ist, und wobei a) jeweils ein Objektträger zumindest teilweise der ersten Trägerkassette entnommen wird, b) mindestens ein Behandlungsmittel auf das Material auf dem zumindest teilweise entnommenen Objektträger aufgebracht wird, c) der Objektträger nach dem Aufbringen des Behandlungsmittels in der ersten o- der einer zweiten Trägerkassette abgelegt wird, und d) das Material auf dem Objektträger in der ersten oder der zweiten Trägerkassette mit dem Behandlungsmittel inkubiert wird, wobei mindestens einer der Schritte a) bis c) automatisiert vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) und c), besonders bevorzugt die Schritte a), b) und c) automatisiert vorgenommen werden.
3. Verfahren nach einem Ansprüche 1 oder 2, wobei e) das Behandlungsmittel nach der Inkubation, vorzugsweise automatisch, entfernt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a) bis e) so oft wiederholt werden, bis das Material auf dem Objektträger vollständig behandelt ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Behandlung des Materials erforderliche oder zweckmäßige Menge an Be- handlungsmittel automatisch, vorzugsweise anhand der von dem Material auf dem Objektträger eingenommenen Fläche, ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Objektträger manuell, halbautomatisch oder automatisch ein Behandlungsbereich abgegrenzt wird, wobei der Behandlungsbereich das Material umfasst.
7. Verfahren zur Behandlung eines auf einem Objektträger aufgebrachten Materials, insbesondere biologischen Materials oder mit biologischem Material wechselwirken- den Materials, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Objektträger manuell, halbautomatisch oder automatisch ein das Material umfassender Behandlungsbereich abgegrenzt und die zur Behandlung des Materials erforderliche oder zweckmäßige Menge an Behandlungsmittel automatisch anhand der von dem Material auf dem Objektträger eingenommenen Fläche, anhand von diese Fläche kennzeichnenden Markierun- gen auf dem Objektträger oder anhand der Fläche des Behandlungsbereichs ermittelt und dosiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, umfassend die folgenden Schritte: i) das automatische Erfassen des Materials und/oder von den Materialbereich kennzeichnenden Markierungen auf dem Objektträger, ii) das automatische Ermitteln der auf dem Objektträger von dem Material eingenommenen oder der von den Markierungen gekennzeichneten Fläche, iii) das automatische Abgrenzen eines Behandlungsbereichs auf dem Objektträger um die von dem Material eingenommene und/oder von den Markierungen ge- kennzeichnete Fläche, iv) das automatische Ermitteln der zur Behandlung des Materials erforderlichen oder zweckmäßigen Menge an Behandlungsmittel, und v) das automatische Aufbringen der ermittelten Behandlungsmittelmenge innerhalb des Behandlungsbereichs auf den Objektträger.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgrenzen des Behandlungsbereichs auf dem Objektträger durch Aufbringen eines Begrenzungsmittels auf den Objektträger oder durch Trocknen der Objektträgeroberfläche um die von dem Material eingenommene und/oder von den Markierungen ge- kennzeichnete Fläche erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Behandlungsbereich im Wesentlichen der von dem Material auf dem Objektträger eingenommenen Fläche entspricht.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Begrenzungsmittel ein hydrophobes Mittel verwendet wird, vorzugsweise natürliches oder synthetisches Öl, Fett, Wachs oder Kunststoff.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungsmittel oder die getrocknete Fläche die von dem Material auf dem Objektträger eingenommene Fläche teilweise oder vollständig umschließt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der zur Behandlung des Materials erforderlichen oder zweckmäßigen
Menge an Behandlungsmittel anhand des Behandlungsbereichs oder anhand der von dem Material auf dem Objektträger eingenommenen oder der von den Markierungen gekennzeichneten Fläche vorgenommen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, ferner umfassend vi) das automatische Kontrollieren des erfolgreichen Aufbringens des Behandlungsmittels innerhalb des Behandlungsbereichs auf dem Objektträger.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material biologisches Material oder mit biologischem Material Wechsel wirkendes Material ist, das vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus ZeI- len, Gewebe, Zellextrakten, Zelllysaten, Serum, Proteinen, Nukleinsäuren, Antikörpern und Lektinen.
16. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch ein als automatisches Materialerkennungssystem ausgestaltetes elektronisches Bildverarbeitungssystem (26).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine Begrenzungsmitteldosier- station zur automatischen Aufbringung des Begrenzungsmittels oder zur Erzeugung der getrockneten Fläche auf den materialbeladenen Träger (2).
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsmit- teldosierstation so mit dem elektronischen Bildverarbeitungssystem verbunden ist, dass die Begrenzungsmitteldosierstation anhand von Daten, die von dem elek- tronischen Bildverarbeitungssystem (26) ermittelt werden, steuerbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung über eine Eingangsstation (3) verfügt, die dahingehend ausgestaltet und eingerichtet ist, eine Trägerkassette (1) aufzunehmen, wobei die Trägerkassette (1) vorzugsweise so ausgestaltet und eingerichtet ist, dass die Objektträger (2) darin vertikal übereinander anordbar sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägermanipulator (14) vorgesehen ist, der so ausgestaltet und eingerichtet ist, dass damit ein Objektträger (2) einzeln und automatisch der Trägerkassette (1) entnommen und einer Behandlungsstation (27) zugeführt werden kann, und der Objektträger (2) nach der Behandlung in der Trägerkassette (1) oder einer zweiten Trägerkassette (1) abgelegt werden kann.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägermanipulator (14) elektronisch gesteuert ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägermanipulator (14) eine Vakuumpipette, eine Greifpinzette oder ein Roboterarm ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektträger (2) mit Hilfe des Trägermanipulators (14) entlang mindestens einer Koordinatenachse bewegbar ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014130576A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-28 Biodot, Inc. Automated fish analysis of tissue and cell samples using an isolating barrier for precise dispensing of probe and other reagents on regions of interest

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2510466B (en) 2012-12-28 2015-05-06 Leica Biosystems Nussloch Gmbh Processor for processing histological samples
DE102013204645B3 (de) * 2013-03-15 2014-03-27 Leica Biosystems Nussloch Gmbh Prozessor zum Bearbeiten von histologischen Proben
DE102019109962A1 (de) * 2019-04-15 2020-10-15 Thomas Deuster Verfahren und Vorrichtung zum Scannen von Objektträgern

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3654091A (en) * 1968-05-09 1972-04-04 Aerojet General Co Incubation chamber
US5470744A (en) * 1994-04-14 1995-11-28 Astle; Thomas W. Bioassay incubator for use with robotic arms
WO1999004432A1 (en) 1997-07-18 1999-01-28 Hitachi Chemical Company, Ltd. Punched adhesive tape for semiconductor, method of manufacturing lead frame with the adhesive tape, lead frame with the adhesive tape, and semiconductor device comprising the lead frame
WO1999034190A1 (en) 1997-12-23 1999-07-08 Dako A/S Cartridge device for processing a sample mounted on a surface of a support member
WO1999049295A1 (en) 1998-03-24 1999-09-30 Biogenex Laboratories Automated staining apparatus
WO2000008511A1 (en) 1998-08-07 2000-02-17 Biogenex Laboratories Slides with reaction zones defined by hydrophobic barriers
US6133548A (en) * 1999-05-26 2000-10-17 Grover; Marilyn L. Apparatus and method for heating microscope slides
US6489171B1 (en) * 1997-04-18 2002-12-03 Cell Marque Corporation Chemical dispensing system and method
US20030032191A1 (en) * 2001-07-30 2003-02-13 Hilson Richard O. Sample processing apparatus and methods
US20030099580A1 (en) 2001-10-19 2003-05-29 Monogen, Inc. Universal microscope slide cassette
WO2004001389A1 (en) 2002-06-20 2003-12-31 Vision Biosystems Limited Microscope slide cover with integrated reservoir
WO2004058404A2 (en) 2002-12-20 2004-07-15 Dakocytomation Denmark A/S Enhanced scheduling sample processing system and methods of biological slide processing
WO2004074847A1 (en) 2003-02-24 2004-09-02 Vision Biosystems Limited Method of scheduling
US7226788B2 (en) * 2002-06-14 2007-06-05 Carl Zeiss Microimaging Ais, Inc. Automated slide staining apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3515160A1 (de) * 1985-04-26 1986-11-06 Klaus J. Dr.med. 7800 Freiburg Bross Verfahren zur herstellung von objekttraegern mit abgegrenzten reaktionsfeldern und die dabei erhaltenen objekttraeger
US5474796A (en) * 1991-09-04 1995-12-12 Protogene Laboratories, Inc. Method and apparatus for conducting an array of chemical reactions on a support surface
AU656826B2 (en) * 1991-10-31 1995-02-16 Microscan, Inc. Specimen processing and analyzing systems with associated fluid dispensing apparatus
FR2783179B1 (fr) * 1998-09-16 2000-10-06 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'analyse chimique ou biologique comprenant une pluralite de sites d'analyse sur un support, et son procede de fabrication
DE102005036763B4 (de) * 2005-08-04 2007-07-26 Inheco Industrial Heating And Cooling Gmbh System aus mehreren Inkubatoren

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3654091A (en) * 1968-05-09 1972-04-04 Aerojet General Co Incubation chamber
US5470744A (en) * 1994-04-14 1995-11-28 Astle; Thomas W. Bioassay incubator for use with robotic arms
US6489171B1 (en) * 1997-04-18 2002-12-03 Cell Marque Corporation Chemical dispensing system and method
WO1999004432A1 (en) 1997-07-18 1999-01-28 Hitachi Chemical Company, Ltd. Punched adhesive tape for semiconductor, method of manufacturing lead frame with the adhesive tape, lead frame with the adhesive tape, and semiconductor device comprising the lead frame
WO1999034190A1 (en) 1997-12-23 1999-07-08 Dako A/S Cartridge device for processing a sample mounted on a surface of a support member
WO1999049295A1 (en) 1998-03-24 1999-09-30 Biogenex Laboratories Automated staining apparatus
WO2000008511A1 (en) 1998-08-07 2000-02-17 Biogenex Laboratories Slides with reaction zones defined by hydrophobic barriers
US6133548A (en) * 1999-05-26 2000-10-17 Grover; Marilyn L. Apparatus and method for heating microscope slides
US20030032191A1 (en) * 2001-07-30 2003-02-13 Hilson Richard O. Sample processing apparatus and methods
US20030099580A1 (en) 2001-10-19 2003-05-29 Monogen, Inc. Universal microscope slide cassette
US7226788B2 (en) * 2002-06-14 2007-06-05 Carl Zeiss Microimaging Ais, Inc. Automated slide staining apparatus
WO2004001389A1 (en) 2002-06-20 2003-12-31 Vision Biosystems Limited Microscope slide cover with integrated reservoir
WO2004058404A2 (en) 2002-12-20 2004-07-15 Dakocytomation Denmark A/S Enhanced scheduling sample processing system and methods of biological slide processing
WO2004074847A1 (en) 2003-02-24 2004-09-02 Vision Biosystems Limited Method of scheduling

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014130576A1 (en) * 2013-02-19 2014-08-28 Biodot, Inc. Automated fish analysis of tissue and cell samples using an isolating barrier for precise dispensing of probe and other reagents on regions of interest

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