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Die
Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung
von trägerfixiertem Material, insbesondere biologischem
Material oder mit biologischem Material wechselwirkendem Material.
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Hintergrund und Stand der
Technik
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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.
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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 Oligonukleotiden) auf dem Objektträger
und die Färbung mit einem Untersuchungsgegenstand. Die
Behandlungen/Färbungen umfassen häufig eine umfangreiche Abfolge
von Inkubations- und Waschschritten, die letztendlich zur Färbung
des Untersuchungsgegenstandes führt.
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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.
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Bei
derzeit verfügbaren Färbeautomaten, die insbesondere
in Zusammenhang mit der Immunhistochemie 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.
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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 Reagenzienvorrat so angeordnet, dass das Reagenz aus einer Kartusche
auf den Objektträger aufgebracht werden kann. Die Objektträger sind
horizontal nebeneinander auf dem Karussell angeordnet.
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In
der
US 2003/0099580
A1 ist eine Kassette beschrieben, bei der Objektträger übereinander
angeordnet sind. Die Kassette soll in Färbeautomaten einsetzbar
sein. Es ist allerdings nicht angegeben, auf welche 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.
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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 Automaten zu
erhöhten Kosten und nochmals erhöhtem Platzbedarf.
Gleichzeitig führt insbesondere die in der
WO 99/04432 beschriebene Konstruktion
zu vergleichsweise langen Probenbearbeitungszeiten.
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Ein
weiterer Nachteil ist der eingeschränkte Zugang zu einem
Färbelauf. Ist ein Lauf erst einmal gestartet, muss dieser
erst beendet werden, ehe weitere Objektträger einem Färbever fahren
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 abgearbeitet 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.
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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 Größenminimierung auch
zu einer Minimierung der benötigten Reagenzienmenge führen
soll. Auch bei dieser Lösung werden jedoch kostenintensive
Reagenzien auch auf Bereiche verbracht, die keinen Untersuchungsgegenstand beinhalten.
Darüber hinaus ist diese Lösung technisch nur
sehr aufwändig zu realisieren, da die Abdeckung für
jeden Reagenzienwechsel bewegt werden muss.
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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 Reagenzienverbrauch
bei der automatisierten Probenbehandlung zu minimieren.
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Die
Aufgaben werden gelöst durch die Gegenstände der
nebengeordneten Ansprüche.
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In
einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung
von trägerfixiertem 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.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
eine teil- und sogar vollautomatische Materialbehandlung. 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 produziertes
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 Material 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 wahrnehmbares Mittel, beispielsweise
einen Farbstoff, einen Antikörper oder eine Nukleinsäuresonde,
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 ”Materialbehand lung” 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.
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Unter
einem Objektträger wird hier ein beliebiger Träger
verstanden, auf dem ein Material gemäß obiger
Definition fixiert werden kann. 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 × 76 mm × 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.
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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, tieri schen 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
entsprechend 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),
jedoch mit biologischem Material wechselwirkt, 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.
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In
einem anderen Beispiel kann ein Antigen auf dem Objektträger
fixiert sein und Serum wird hinzugegeben.
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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.
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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.
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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 Verlauf einer Reihe
von automatisch ablaufenden Schritten ein manueller Schritt vorgesehen
sein, beispielsweise von einer Person eine Auswahl vorgenommen oder
ein Reagenz pipettiert 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” umfasst auch eine von
einer Person vorgenommene Handlung, bei der ein technisches Hilfsmittel
eingesetzt wird.
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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 Be handlungsmittel als
wässrige oder organische Lösung vor. Der Begriff ”Behandlungsmittel” wird
hier synonym zum Begriff ”Reagenz” verwendet und
umfasst beispielsweise auch Mischungen oder Kombinationen verschiedener
Mittel.
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Bei
bisherigen Verfahren werden individuell zu färbende Materialien
bzw. Proben auf Objektträgern 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. Im Falle von flächigen Objektträgern,
z. B. üblichen Mikroskop-Objektträgern, bedeutet ”vertikal übereinander” beispielsweise,
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 Objektträger 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.
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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) automatisiert erfolgen. Beim Inkubationsschritt d)
erfolgt in der Regel weder ein manueller noch ein automatischer Eingriff.
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Bevorzugt
ist eine Ausgestaltung des Verfahrens, bei der e) das Behandlungsmittel
nach der Inkubation entfernt wird.
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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.
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Die
Behandlung bzw. Färbung von Materialien umfasst häufig
eine alternierende Abfolge von Behandlungs- und Waschungsschritten.
Auf einem Objektträger aufgebrachte Materialien 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 erfindungsge mäßen 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.
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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.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird auf dem Objektträger manuell, halbautomatisch
oder automatisch, z. B. mittels eines Begrenzungsmittels, 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 Markierungen
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 Reagenzienersparnis
führt.
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Der
Begriff ”Materialbereich” bezeichnet hier den
Bereich bzw. die Fläche, in dem bzw. auf der das Material
sich auf dem Objektträger befindet.
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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.
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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 dosiert wird.
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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.
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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
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
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.
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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.
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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 Material 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.
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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 werden, 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
Varian ten 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.
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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, Streulichtsensoren
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.
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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
Material zu behandeln, beispielsweise einzufärben. 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 Behandlungsbereiche realisiert werden
können. Die Markierungen können gegebenenfalls
auch kodierte Informationen, z. B. Koordinaten, Lageinformationen, Größenin formationen
etc., enthalten. Die von den Markierungen begrenzte Fläche
kann der des Behandlungsbereichs entsprechen oder gegebenenfalls
auch kleiner sein.
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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.
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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 Begrenzungsmittel 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 Behand lungsmittelmenge
erfolgt bei im Wesentlichen waagerechter Lagerung der Objektträger
kein Herunterlaufen 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.
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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.
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Die
erfindungsgemäßen Verfahren umfassen ferner bevorzugt
vi) das automatische Kontrollieren 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
beispiels weise 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.
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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.
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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.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Begrenzungsmitteldosierstation zur
automatischen Aufbringung des Begrenzungsmittels oder der trockenen
Fläche (Trockenzone) auf den materialbeladenen Objektträger.
Die Begrenzungsmitteldosierstation dosiert automatisch, und vorzugsweise
computergesteuert, ein Begrenzungsmittel auf den Objektträger
oder erzeugt eine entsprechende Trockenzone, um auf dem Objektträger einen
Behandlungsbereich zu erzeugen.
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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.
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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
anordbar 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.
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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.
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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 beispielsweise
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
statt findet, 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 Reagenziendosiereinheit, die nur Reagenzien,
mit Ausnahme von Waschmittel, dosiert, vorgesehen 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.
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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 Objektträgergruppen 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 anschließend
der zweiten Trägerkassette zugeführt werden können.
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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
unabhängig voneinander verarbeitet werden können.
Die Zuführung der Trägerkassetten geschieht vorzugsweise über
eine Eingangsstation, wodurch die erfindungsgemäße
Vorrichtung es ermöglicht, nahezu beliebig viele Objektträger
zu einem nahezu beliebigen Zeitpunkt eines laufenden Färbeprozesses
in den Behandlungsprozess zu integrieren.
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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), Ordinate (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.
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Dem
Fachmann ist ohne Weiteres ersichtlich, dass die Trägerhandhabung
durch einen beliebigen Mechanismus erfolgen kann. In einer besonders bevorzugten
Ausgestaltung ist der Trägermanipulator eine Vakuumpipette,
eine Greifpinzette oder ein Roboterarm.
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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.
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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 Untersuchungsgegenstand auf dem Objektträger
fixiert ist, sondern das entsprechende Reagenz zur Behandlung/Färbung, wie
beispielsweise bei der Microarray-Technologie. Es zeigt:
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1 Ein
einfaches Schema einer Ausführungsform der Erfindung.
-
2 Eine
vereinfachte Ansicht einer anderen Ausführungsform der
Erfindung.
-
3 Eine
vereinfachte Ansicht der Ausführungsform aus 2 in
einem anderen Betriebszustand.
-
4 Eine
vereinfachte Ansicht der Ausführungsform aus 2 und 3 mit
weiteren Komponenten.
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5, 6 Eine
Draufsicht auf einen Teil der in 4 dargestellten
Ausführungsform.
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7 Eine
andere Ansicht eines Teils der in den 2–4 dargestellten
Ausführungsform.
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8 Eine
vereinfachte Ansicht einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung.
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9 Eine
vereinfachte Ansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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10 Eine
schematische Draufsicht auf einen Teil der Ausführungsform
aus 9.
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1 zeigt
eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Ausführungsform
der Erfindung, die beispielsweise für die automatisierte
Immunfärbung von Gewebeschnitten eingesetzt werden kann.
Dargestellt ist die Aufsicht auf eine Anordnung, die ein Vorbehandlungsmodul 21 und
ein Behandlungsmodul 22, beispielsweise ein Immunfärbemodul,
umfasst. Im Vorbehandlungsmodul 21 wird beispielsweise
das Entwachsen bzw. Entparaffinieren von probenbeladenen Objektträgern 2 ebenso wie
das Erhitzen von Gewebeschnitten zur Antigenwiederherstellung vorgenommen,
im Behandlungsmodul 22 erfolgt beispielsweise die Immunfärbung 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 ver schiedene
Vorbehandlungen. Im Vorbehandlungsmodul 21 wird in verschiedenen
Stufen das Einbettungsmedium, 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.
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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 befindlichen 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 Pipettiereinheiten 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 Ausgangsstation 4 zu und ein oder mehrere
bewegliche Pipettiereinheiten 10 transportieren Reagenzien
heran. In dem Behandlungsmodul 22 sind entsprechende (hier nicht
dargestellt) Reagenzienvorratsbehälter 30, z.
B. Antikörperreservoirs, vorgesehen. Nach erfolgter Immunfärbung
wird die Trägerkassette 1 mit den gefärbten
Proben an der Ausgangsstation 4 ausgegeben.
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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 Vorsprüngen innerhalb der Trägerkassette 1.
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2 stellt
schematisch eine weitere Ausführungsform der Erfindung
dar. Bei dieser Ausführungsform ist ein Drehtisch 11 vorgesehen,
der in horizontaler Ebene drehbar ist. Der Drehtisch weist mindestens
eine Halterung 12 auf, die so ausgestaltet ist, dass sie
eine Trägerkassette 1 aufnehmen kann. Bei der
in 2 dargestellten Halterung 12 handelt
es sich um einen auf Achsen 15 (s. 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.
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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 Uhrzeigersinn, um einen
vorgegebenen Winkel x, der beispielsweise etwa 90° betragen
kann, und bringt die Trägerkassette 1 mit den
darin befindlichen Objektträgern 2 in den Eingriffsbereich
eines Trägermanipulators 14, bei dem es sich beispielsweise
um eine Vakuumpipette, Greifpinzette oder dergleichen handeln kann.
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Die
Trägerkassette kann durch die Halterung 12 in
vertikaler Richtung bewegt, also angehoben und wieder abgesenkt
werden (s. 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.
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Wie
in 3 dargestellt, wird ein einzelner Objektträger 2 aus
der Trägerkassette 1 entnommen, indem der Trägermanipulator 14 den
Objektträger an einer Schmalseite erfasst und in horizontaler
Richtung vorschiebt.
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Mittels
eines elektronischen Bildverarbeitungssystems 26 wird die
Oberfläche des von dem Trägermanipulator 14 aus
der Trägerkassette 1 entnommenen Objektträgers 2 mit
der darauf 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.
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Alternativ
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 umfährt und
so den Behandlungsbereich 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.
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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.
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4 zeigt
die in 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. 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 einem 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 Reagenzienvorratsbehälter 30 sind
herausnehmbar.
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6 zeigt
schematisch in größerem Detail einen Ausschnitt
aus der Draufsicht gemäß 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 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 Objektträger 2 an der Behandlungsstation 27 eine
weitere trägerbeladene Trägerkassette 1 zugeführt
und eine bereits fertige Trägerkassette 1 abgeführt
werden.
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7A zeigt eine Seitenansicht der in den 2–6 dargestellten
Ausführungsformen im Schnitt. 7B zeigt
eine Draufsicht auf die in 7A in einer
Seitenansicht gezeigte Rampe 23. Eine Trägerkassette 1 befindet
sich in einer Halterung 12. Wie in 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 Halterung 12 transportiert. Die Ausnehmungen 18, 19 in
Drehtisch 11 und Halterung 12 dienen dabei dazu,
dem Transportstößel 35 eine freie Bewegung
zu ermöglichen.
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8 zeigt
eine vereinfachte schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind ein Vorbehandlungsmodul 21 und
ein Behandlungsmodul 22 vorgesehen. Beide Module 21, 22 sind
nebeneinander angeordnet und funktionell miteinander verbunden.
Das Behandlungsmodul 22 weist eine Eingangsstation 3 auf,
die ei ne 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. 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 Vorbehandlung durchlaufen sollen, können beispielsweise in
eine gemeinsame separate Trägerkassette 1 einsortiert
werden. Dies kann mittels des Trägermanipulators 14 geschehen.
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Die
Vorrichtung beinhaltet zwei Übergabestationen 36,
an der eine Übergabe einer Trägerkassette 1 von
einem Modul zum anderen, hier vom Behandlungsmodul 22 zum
Vorbehandlungsmodul 21, und umgekehrt, stattfinden kann.
Die Übergabestationen 36 entsprechen kombinierten
Ein-/Ausgangsstationen 3, 4. Der Übergabestation 36 des
Behandlungsmoduls 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 nä her dargestellte Transporteinheit
zur Übergabestation 36 des Behandlungsmoduls 22 transportiert
und der Übergabestation 36 des Vorbehandlungsmoduls 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 werden 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 Behandlungsstation 27 zugeführt.
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An
einer weiteren, im rechten Teil der 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 Verschaltung unterschiedlicher Module möglich.
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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.
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Reagenzienvorratsbehälter 30 werden
bei dieser Ausführungsform auf einer als Schublade, einer
Mehrzahl von Schubladen oder dergleichen ausgestalteten Stellfläche 38 bereitgestellt.
Die Stellfläche 38 ist so ausgestaltet, dass der
Vorrichtung fehlende Reagenzien auf einfache Art und Weise zugeführt
werden können. Reagenzien werden mit einer Pipettiereinheit 29 entnommen
und auf Objektträger 2 aufgebracht.
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Die
in 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 Trägermanipulator 14 in der vertikalen Achse
zu bewegen (s. 9), z. B. mittels eines anhebbaren
Tisches 41.
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Die
Behandlungsstation 27 umfasst bei dieser Ausführungsform
mehrere Komponenten, die baulich teils zusammengefasst, teils auf
verschiedene Einheiten bzw. Stationen verteilt sind (s. auch die 9 und 10).
Das elektronische Bildverarbeitungssystem 26 und der Trägermanipulator 14 bilden bei
der Ausführungsform, die in 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 bevorzugt, sie einseitig
oder beidseitig entlang ei ner Linie anzuordnen, die von der vorzugsweise
geradlinigen Bewegungsrichtung des Trägermanipulators 14 definiert
wird.
-
Eine
andere Anordnung der Komponenten der Bearbeitungsstation 27 ist
in den 9 und 10 dargestellt. So sind hier
die Waschstation 39 und der Trägermanipulator 14 als
jeweils 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 erfasst. 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.
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Die
in den 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 Abblasen 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 10 ist
beispielsweise ein schaltbares Ventil vorgesehen, das in den Ablauf 31 integriert
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
Behandlungsstation 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 ansam melnde
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 Bildverarbeitungssystems 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.
-
- 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
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 99/49295 [0005]
- - WO 2004/074847 [0005]
- - WO 2004/058404 [0005]
- - WO 99/04432 [0006, 0008]
- - US 2003/0099580 A1 [0007]
- - WO 99/34190 [0007]
- - WO 2000/008511 [0010]
- - WO 04/001389 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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