DE102012013680A1 - Device and method for incubation of patient samples - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Inkubation von Patientenproben, die für eine immunologische und/oder histochemische Untersuchung vorgesehen sind und die in Form von Gewebe oder Zellen vorliegen. Typischerweise werden, insbesondere auf dem Gebiet der Tumordiagnostik, die gesamten Proben oder ausgewählte Teilbereiche, deren Untersuchung von besonderem Interesse ist, zunächst einzeln oder in Gruppen auf Substratträgern arrangiert. Anschließend erfolgt eine Inkubation mit einer Flüssigkeit, die zumindest einen Reaktanten enthält, und/oder mit einer Waschflüssigkeit. Auf diese Weise werden die Patientenproben angefärbt und die entstehenden Färbemuster können im Rahmen einer Untersuchung der Proben ausgewertet werden. Die erfindungsgemäße technische Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass einerseits die Substratträger einzeln oder zusammen mit weiteren Substratträgern jeweils in Haltern angeordnet werden und dass andererseits, insbesondere während der Inkubation, eine Relativbewegung zwischen den Patientenproben und der für die Inkubation verwendeten Flüssigkeit erzeugt wird. Aufgrund der Bewegung der Flüssigkeit relativ zur Probe wird sowohl eine innige Inkubation der Probe als auch eine gute Durchmischung der Flüssigkeit sicher gestellt.The invention relates to a device and a method for incubating patient samples which are intended for an immunological and / or histochemical examination and which are in the form of tissue or cells. Typically, especially in the field of tumor diagnostics, the entire samples or selected partial areas, the investigation of which is of particular interest, are initially arranged individually or in groups on substrate carriers. This is followed by an incubation with a liquid which contains at least one reactant and / or with a washing liquid. In this way, the patient samples are stained and the resulting staining patterns can be evaluated as part of an examination of the samples. The technical solution according to the invention is characterized in that, on the one hand, the substrate carriers are arranged individually or together with other substrate carriers in holders and that, on the other hand, a relative movement is generated between the patient samples and the liquid used for the incubation, especially during the incubation. Due to the movement of the liquid relative to the sample, both an intimate incubation of the sample and good mixing of the liquid are ensured.
Description
Technisches Gebiet:Technical area:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Inkubation von Patientenproben, die für eine immunologische und/oder histochemische Untersuchung vorgesehen sind und die in Form von Gewebe oder Zellen vorliegen. Mit Hilfe einer Inkubationseinheit werden die Patientenproben mit einer Flüssigkeit, die wenigstens einen Reaktanten enthält, in Kontakt gebracht und so Färbemuster erzeugt, die im Rahmen einer Untersuchung der Probe ausgewertet werden.The invention relates to a device and a method for incubation of patient samples, which are intended for immunological and / or histochemical examination and which are in the form of tissue or cells. With the aid of an incubation unit, the patient samples are brought into contact with a liquid containing at least one reactant, thus producing staining patterns which are evaluated as part of a study of the sample.
Stand der Technik:State of the art:
Auf dem Gebiet der Labordiagnostik sind verschiedene Analyseverfahren bekannt, bei denen jeweils Patientenproben in Form von Gewebeschnitten oder Zellen zunächst angefärbt und dann die angefärbten Strukturen im Rahmen einer Befunderstellung untersucht werden. Insbesondere im Bereich der Histologie bzw. Histopathologie werden mikrometerdünne, gefärbte Gewebsschnitte hergestellt und am Mikroskop beurteilt. Zum Probengut beim histologischen Arbeiten gehören vor allem Operationspräparate, Probeexzisionen sowie mittels Biopsien entnommenes Gewebe, wobei das vorrangige Ziel bei der Untersuchung derart angefärbter Gewebeschnitte in der sicheren Erkennung und Typisierung von Tumoren liegt.In the field of laboratory diagnostics, various analytical methods are known, in which patient samples in the form of tissue sections or cells are first stained and then the stained structures are examined in the context of a report. Particularly in the field of histology or histopathology, micron-thin, dyed tissue sections are produced and assessed on the microscope. Specimens used in histological work include, in particular, surgical specimens, specimen excisions and biopsied tissue, the primary aim of which is to examine such stained tissue sections for the reliable detection and typing of tumors.
Für die Handhabung der Schnitte für Färbung, Mikroskopie und Archivierung werden üblicherweise Standard-Objektträger aus Glas mit Abmessungen von 26 × 76 × 1 mm verwendet. Auf einen derartigen Objektträger werden auf einer Seite ein einzelner Schnitt oder manchmal eine kleine Gruppe von Schnitten aufgezogen. Darüber hinaus sind schachbrettartige Anordnungen von sehr kleinen Schnitten bekannt, die bei speziellen Analysen eingesetzt werden.For handling the sections for staining, microscopy and archiving, standard glass slides with dimensions of 26x76x1 mm are commonly used. On such a slide, a single cut or sometimes a small group of cuts are made on one side. In addition, checkerboard-like arrangements of very small cuts are known which are used in special analyzes.
Eine Alternative zur direkten Befestigung von Gewebeschnitten auf Objektträgern ist aus der
Gleichgültig ob die Patientenproben direkt oder mittelbar mit Hilfe von Biochips auf einen Objektträger aufgebracht werden, beinhaltet die Bearbeitung von Gewebeschnitten bis zur Bereitstellung eines gefärbten Präparats zahlreiche Arbeitsschritte, die entweder von Hand oder zumindest teilweise automatisiert durchgeführt werden. Das Inkontaktbringen der Proben mit den jeweils benötigten Flüssigkeiten, vornehmlich Reaktanten und/oder Waschflüssigkeiten, erfolgt üblicherweise durch Eintauchen in die Flüssigkeit, Auftropfen der Flüssigkeit, Auflegen der Objektträger mit dem Schnitt nach unten auf die Oberfläche der Flüssigkeit oder passives Eindringen bzw. aktives Einfüllen der Flüssigkeit in einen Kapillarspalt.Regardless of whether the patient samples are applied directly or indirectly to a microscope slide using biochips, the processing of tissue sections to the provision of a colored preparation involves numerous work steps, which are carried out either manually or at least partially automated. The contacting of the samples with the respectively required liquids, especially reactants and / or washing liquids, usually takes place by immersion in the liquid, dripping of the liquid, placing the slides with the cut down on the surface of the liquid or passive penetration or active filling of the Liquid in a capillary gap.
Aus der
Problematisch an den im Bereich der Histologie und Histopathologie bekannten Testsystemen ist oftmals, dass für die Inkubation der Proben in vielen Fällen verhältnismäßig teure Reaktanten benötigt werden. Darüber hinaus ist in zumindest teilautomatisierten Laboren vielfach der Platzbedarf für Automaten bereits bei einem mittleren Probenaufkommen erheblich. Daher besteht auf dem vorgenannten Gebiet der Labordiagnostik ein großer Bedarf an Testsystemen und Geräten, mit denen möglichst eine Vielzahl unterschiedlicher Proben flexibel und zumindest teilweise gleichzeitig, abgearbeitet werden können. Besonders wichtig ist, dass trotz verringerter Kosten der Untersuchung und kleinerem Platzbedarf der Geräte sehr gute und verlässliche Untersuchungsergebnisse erzielbar sind. Da beispielsweise die Genauigkeit der Typisierung eines Tumors unter anderem von der Qualität und der Effektivität der einzelnen Inkubations- und Waschschritte abhängt, ist ein inniger Kontakt zwischen den als Patientenproben verwendeten Gewebeschnitten oder Zellen und der jeweils verwendeten Flüssigkeit von besonderer Bedeutung.The problem with the test systems known in the field of histology and histopathology is often that relatively expensive reactants are required for the incubation of the samples in many cases. In addition, in at least partially automated laboratories, the space requirement for machines is often considerable even with a medium sample volume. Therefore, there is a great need in the aforementioned field of laboratory diagnostics for test systems and devices with which as many different samples as possible can be processed flexibly and at least partially simultaneously. Especially important is that despite reduced costs of the investigation and smaller space requirements of the devices very good and reliable investigation results are achievable. For example, because the accuracy of typing a tumor depends, among other things, on the quality and effectiveness of the individual incubation and washing steps, intimate contact between the tissue sections or cells used as patient samples and the particular fluid used is of particular importance.
Ausgehend von den aus dem Stand der Technik bekannten technischen Lösung sowie den zuvor geschilderten Problemen liegt der Erfindung zu Grund, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, mit dem Patientenproben, insbesondere Gewebeschnitte, flexibel, zügig und hochgenau auf das Vorhandensein von Krankheitserregern, Antikörpern sowie von ausgewählten biologischen Stoffen untersucht werden können. In diesem Zusammenhang soll insbesondere das Inkontaktbringen der einzelnen Proben mit einem Reaktanten und/oder einer Waschflüssigkeit derart erfolgen, dass einerseits ein inniger Kontakt zwischen den Flüssigkeiten und der Probe entsteht und andererseits eine ausreichende Konvektion in diesen Flüssigkeiten sichergestellt ist. Vor allem sollen Entmischungserscheinungen bzw. die Entstehung von Konzentrationsgradienten innerhalb der verwendeten Flüssigkeiten, vor allem wenn in ihnen Antigene oder Antikörper vorhanden sind, weitgehend ausgeschlossen werden. Die anzugebende technische Lösung soll sich auf einfache Weise in die bekannten Laborarbeitsläufe integrieren lassen, ohne dass hierfür zeitaufwendige, zusätzliche Schritte erforderlich werden. Gleichzeitig soll der Bedarf an kostspieligen Verbrauchsmaterialien sowie Reaktanten minimiert werden.Starting from the technical solution known from the prior art as well as the problems described above, the invention is based on providing a device and a method, with the patient samples, especially tissue sections, flexible, rapid and highly accurate to the presence of pathogens, antibodies and of selected biological substances. In this connection, in particular the contacting of the individual samples with a reactant and / or a washing liquid should take place in such a way that on the one hand an intimate contact between the liquids and the sample is produced and on the other hand a sufficient convection in these liquids is ensured. Above all, demixing phenomena or the formation of concentration gradients within the fluids used, especially if antigens or antibodies are present in them, should be largely excluded. The specified technical solution should be able to be easily integrated into the known laboratory work runs, without the need for time-consuming, additional steps are required. At the same time, the need for expensive consumables and reactants should be minimized.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie einem Verfahren nach Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.The above-described object is achieved with a device according to
Darstellung der Erfindung:Presentation of the invention:
Die Erfindung bezieht sich zunächst auf eine Vorrichtung zur Inkubation von Patientenproben, die für eine immunologische und/oder histochemische Untersuchung vorgesehen sind und die in Form von Gewebe und/oder Zellen vorliegen. Die Vorrichtung verfügt über wenigstens einen Substratträger zur Aufbringung wenigstens einer der Patientenproben und über zumindest einen Halter, der mit wenigstens einem Substratträger bestückbar ist. Weiterhin verfügt die erfindungsgemäß ausgeführte Vorrichtung über eine Inkubationseinheit, durch die die wenigstens eine auf dem Substratträger angeordnete Patientenprobe mit einer Flüssigkeit inkubierbar ist. Die erfindungsgemäß ausgeführte Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Bewegungsmittel vorgesehen ist, durch das zumindest zeitweise während der Inkubation die Flüssigkeit relativ zur Patientenprobe bewegbar ist. Unter Inkubation wird in diesem Zusammenhang der auf einen ersten Kontakt zwischen Flüssigkeit und Patientenprobe folgende Zeitraum verstanden, in dem die Probe entweder kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen mit jeweils einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, so dass es zu einer Reaktion, insbesondere zur Bildung eines Antigen-Antikörper-Komplexes, zwischen der in fester Phase vorliegenden Patientenprobe und wenigstens einem in der Flüssigkeit befindlichen Reaktanten kommt. Aufgrund der Bewegung der Flüssigkeit wird zum einen sicher gestellt, dass die Flüssigkeit mit den darin befindlichen Reaktanten gut durchmischt wird, und zum anderen wird eine besonders innige Inkubation der Patientenprobe erzielt.The invention first relates to a device for incubating patient samples intended for immunological and / or histochemical examination, which are in the form of tissue and / or cells. The device has at least one substrate carrier for applying at least one of the patient samples and at least one holder that can be equipped with at least one substrate carrier. Furthermore, the device designed according to the invention has an incubation unit, by means of which the at least one patient sample arranged on the substrate carrier can be incubated with a liquid. The device embodied according to the invention is characterized in that at least one movement means is provided, by which the liquid is movable relative to the patient sample at least at times during the incubation. Incubation in this context means the period of time following a first contact between liquid and patient sample in which the sample is brought into contact either continuously or at intervals with one liquid at a time, so that it leads to a reaction, in particular to the formation of an antigen Antibody complex, between the solid-phase patient sample and at least one liquid reactant. On the one hand, due to the movement of the liquid, it is ensured that the liquid is thoroughly mixed with the reactants therein, and, on the other hand, a particularly intimate incubation of the patient sample is achieved.
Die Erzeugung einer Relativbewegung zwischen Patientenprobe und bedarfsabhängig verwendeter Flüssigkeit erfolgt gemäß einer ersten speziellen Ausführungsform, indem der Substratträger, der Halter und/oder die Inkubationseinheit mit Hilfe eines geeigneten Bewegungsmittels geschwenkt wird. Die Schwenkbewegung bewirkt hierbei eine Bewegung der Flüssigkeit derart, dass sie zumindest bereichsweise entlang der Oberfläche des Substratträgers strömt und die darauf befindliche Patientenprobe benetzt. Bevorzugt ist der Halter als Teil der Inkubationseinheit ausgeführt, wobei zur Erzeugung der Relativbewegung zwischen Probe und Substratträger der Halter gemeinsam mit dem Substratträger geschwenkt wird. Die Schwenkeinrichtung verfügt vorzugsweise über einen Elektromotor, der entweder unmittelbar oder in einer bevorzugten Ausführungsform mittelbar über ein Getriebe die Schwenkbewegung des wenigstens einen Substratträgers initiiert.The generation of a relative movement between the patient sample and the fluid used as needed is carried out according to a first specific embodiment, by the substrate carrier, the holder and / or the incubation unit is pivoted by means of a suitable movement means. In this case, the pivoting movement causes a movement of the liquid such that it flows at least partially along the surface of the substrate carrier and wets the patient sample located thereon. Preferably, the holder is designed as part of the incubation unit, wherein the holder is pivoted together with the substrate carrier to produce the relative movement between sample and substrate carrier. The swiveling device preferably has an electric motor which, either directly or in a preferred embodiment, indirectly initiates the pivoting movement of the at least one substrate carrier via a gear.
Vorzugsweise verfügt die Inkubationseinheit über eine Flüssigkeitsaufnahme, in der die jeweilige Flüssigkeit in unterschiedlichen Richtungen strömen kann. Es ist denkbar, die Flüssigkeitsaufnahme in Abhängigkeit der Form und Größe der Patientenprobe bzw. des Substratträgers als Rinne oder als Wanne auszuführen. Der Substratträger wird zur Inkubation, bevorzugt mit der Patientenprobe einer Oberfläche der Flüssigkeit zugewandt, also quasi kopfüber, in die flüssigkeitsgefüllte Flüssigkeitsaufnahme eingetaucht. Gleichgültig, wie der Substratträger relativ zur Flüssigkeitsaufnahme ausgerichtet ist, ist es ferner denkbar, den Substratträger wahlweise in die Flüssigkeitsaufnahme einzulegen oder aber mittels wenigstens eines Befestigungsmittels an der Aufnahme zu befestigen. Um die Strömungsverhältnisse innerhalb der Flüssigkeitsaufnahme und somit insbesondere die Durchmischung der strömenden Flüssigkeit zu beeinflussen, können innerhalb der Flüssigkeitsaufnahme, vorzugsweise am Boden, Strömungshindernisse, insbesondere in Form von Erhebungen, vorgesehen sein.The incubation unit preferably has a fluid intake, in which the respective fluid can flow in different directions. It is conceivable to carry out the liquid absorption depending on the shape and size of the patient sample or of the substrate carrier as a groove or as a trough. The substrate carrier is for incubation, preferably with the patient sample a surface of the liquid facing, so to speak head first, immersed in the liquid-filled liquid intake. Regardless of how the substrate carrier is aligned relative to the liquid intake, it is also conceivable to insert the substrate carrier either in the liquid receptacle or by means of at least one fastening means to attach the recording. In order to influence the flow conditions within the liquid intake and thus in particular the mixing of the flowing liquid, flow obstacles, in particular in the form of elevations, can be provided within the liquid intake, preferably at the bottom.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die Flüssigkeitsaufnahmen derart ausgeführt, dass die darin befindliche Flüssigkeit auch während der Schwenkbewegung nicht ausläuft. Dies wird entweder dadurch erreicht, dass die Rinnen oder die Wanne ein zusätzliches Volumen aufweisen, in das überschüssiges Medium zumindest zeitweise strömen kann oder aber, dass umfangseitig am Rinnen- bzw. Wannenrand zumindest ein Dichtelement vorgesehen ist. In diesem Fall erfolgt bevorzugt eine entsprechende Abdichtung zwischen dem Umfangsrand der rinnen- oder wannenförmigen Flüssigkeitsaufnahme und dem Substratträger, auf dem sich die zu inkubierende Probe befindet.According to a particular embodiment of the invention, the liquid receptacles are designed such that the liquid therein does not leak during the pivoting movement. This is achieved either by the fact that the grooves or the tub have an additional volume, in the excess medium can flow at least temporarily, or that at least one sealing element is provided on the circumference of the gutter or tub rim. In this case, a corresponding seal preferably takes place between the peripheral edge of the trough-shaped or trough-shaped liquid receptacle and the substrate carrier on which the sample to be incubated is located.
Alternativ zur Initiierung einer Schwenkbewegung ist es denkbar, das Bewegungsmittel als Düse, Gebläse und/oder als Druck- oder Saugpumpe auszuführen, durch die die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsaufnahme zumindest zeitweise bewegt wird. Weiterhin ist es denkbar, dass mit Hilfe der Pumpeinheit auch die Zugabe einer Flüssigkeit in die Flüssigkeitsaufnahme oder deren Absaugung erfolgt.As an alternative to initiating a pivoting movement, it is conceivable to carry out the moving means as a nozzle, blower and / or as a pressure or suction pump, by means of which the liquid in the fluid intake is at least temporarily moved. Furthermore, it is conceivable that with the aid of the pumping unit, the addition of a liquid in the liquid intake or the suction takes place.
Die erfindungsgemäße technische Lösung lässt sich besonders vorteilhaft einsetzen, sofern auf dem Substratträger Gewebeschnitte angeordnet werden und wenigstens zwei, vorzugsweise eine Mehrzahl, insbesondere zehn, derart bestückte Substratträger an einem Halter befestigt werden.The technical solution according to the invention can be used particularly advantageously if tissue sections are arranged on the substrate carrier and at least two, preferably a plurality, in particular ten, such substrate carriers are mounted on a holder.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verfügt der Halter über Mittel zur lösbaren Befestigung wenigstens eines Substratträgers. Unter lösbarer Befestigung wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass der Substratträger zerstörungsfrei vom Halter lösbar ist und zu einem späteren Zeitpunkt auch wieder mit diesem verbunden werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the holder has means for releasably securing at least one substrate carrier. Under releasable attachment is understood in this context that the substrate carrier is non-destructively detachable from the holder and can be connected to this at a later date again.
Die Verwendung eines Halters in dem wenigstens ein Substratträger, bevorzugt eine Mehrzahl von Substratträgern flexibel angeordnet werden können, ermöglicht eine optimale, insbesondere bedarfsgerechte Zusammenstellung unterschiedlicher Proben für deren Bereitstellung, Prozessierung, Inkubation, visuelle Untersuchung und/oder Archivierung. Die zuvor beschriebene Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass in Abhängigkeit des Untersuchungsbedarfs und der zur Verfügung stehenden Zeit flexibel unterschiedliche Substratträger, die ihrerseits auf unterschiedliche Weise mit einzelnen Patientenproben bestückt werden können, in einem Halter befestigbar sind. Besonders vorteilhaft ist, dass ein derartiger Halter gemeinsam mit den Substratträgern sowie den darauf angeordneten Proben zumindest zeitweise während der Inkubation in eine Schwenkbewegung überführbar ist.The use of a holder in which at least one substrate carrier, preferably a plurality of substrate carriers can be arranged flexibly, enables an optimal, in particular needs-based combination of different samples for their provision, processing, incubation, visual examination and / or archiving. The development of the invention described above is characterized in particular by the fact that, depending on the examination requirement and the time available, different substrate carriers, which in turn can be equipped with individual patient samples in different ways, can be fastened in a holder. It is particularly advantageous that such a holder can be transferred together with the substrate carriers and the samples arranged thereon at least temporarily during the incubation in a pivoting movement.
Die Erfindung stellt somit eine flexibel ausgestaltete Vorrichtung bereit, die einerseits die zeitgleiche Inkubation einer Vielzahl unterschiedlicher Proben ermöglicht und andererseits eine besonders effektive Inkubation von Patientenproben, die in Form von Gewebeschnitten oder Zellen vorliegen, gewährleistet.The invention thus provides a flexibly configured device which on the one hand enables the simultaneous incubation of a large number of different samples and on the other hand ensures a particularly effective incubation of patient samples which are in the form of tissue sections or cells.
Bevorzugt sind die Substratträger innerhalb des Halters derart angeordnet, dass ihre Haupterstreckungsrichtung quer zur Längsachse des Halters verläuft. In diesem Zusammenhang bietet es sich an, die Substratträger deutlich kleiner als die standardmäßig verwendeten Objektträger auszuführen. Derart ausgeführte Substratträger werden zum Teil auch als Magnumchips bezeichnet. Die Substratträger verfügen vorzugsweise über eine Oberfläche von 110 bis 120 mm2, wobei ein bevorzugt ausgeführter Substratträger eine Oberfläche von etwa 6 × 19 mm2 aufweist.Preferably, the substrate carriers are arranged within the holder such that their main extension direction extends transversely to the longitudinal axis of the holder. In this context, it makes sense to carry out the substrate carrier significantly smaller than the standard slides used. Such substrate carriers are sometimes referred to as magnum chips. The substrate carriers preferably have a surface area of 110 to 120 mm 2 , with a preferred substrate carrier having a surface area of approximately 6 × 19 mm 2 .
In einem Halter werden vorzugsweise wenigstens zwei der beschriebenen Substratträger angeordnet, wobei auf ganz bevorzugte Weise eine Vielzahl derartiger Substratträger nebeneinander angeordnet werden. Auf einem Substratträger ist wiederum in Abhängigkeit der geplanten Untersuchung eine oder eine Mehrzahl von Proben in Form von Gewebe oder Zellen angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist eine auf einem Substratträger angeordnete Patientenprobe zumindest bereichsweise von einem Steg umgeben. Ebenso ist es denkbar, dass der Substratträger alternativ oder in Ergänzung über wenigstens eine Ausnehmung, innerhalb der sich die Probe befindet, verfügt. Der Steg und/oder die die Ausnehmung umgebende Fläche überragt bevorzugt die Patientenprobe derart, dass ein Verlaufen eines Mediums, insbesondere eines Eindeckmediums, von der Probe auf die die Probe umgebende Fläche des Substratträgers zuverlässig verhindert wird.At least two of the described substrate carriers are preferably arranged in a holder, with a plurality of such substrate carriers being arranged side by side in a very preferred manner. Depending on the planned examination, one or a plurality of samples in the form of tissue or cells is again arranged on a substrate carrier. According to a preferred refinement, a patient sample arranged on a substrate carrier is surrounded at least in some areas by a web. It is likewise conceivable for the substrate carrier to have, as an alternative or in addition, at least one recess within which the sample is located. The web and / or the area surrounding the recess preferably projects beyond the patient sample in such a manner that bleeding of a medium, in particular a mounting medium, from the sample to the surface of the substrate carrier surrounding the sample is reliably prevented.
Die auf einem Substratträger angeordneten Proben können weitgehend gleiche Größe aufweisen oder aber in Abhängigkeit der jeweils durchgeführten Analyse unterschiedlich groß sein. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Probe auf einem Trägersubstrat angeordnet ist und gemeinsam mit dem Trägersubstrat auf den Substratträger aufgebracht ist. Auf bevorzugte Weise handelt es sich bei dem Trägersubstrat um einen Glas- oder Kunststoffträger, insbesondere um ein Fragment eines herkömmlichen Deckglases oder eine Kunststofffolie. Die Verwendung derartiger Trägersubstrate, insbesondere fragmentierter Deckgläser, zur Bereitstellung von Gewebeschnitten bietet vor allem die Möglichkeit, sehr kleine Schnitte auf begrenztem Raum zur Verfügung zu stellen. Ein Trägersubstrat weist bevorzugt eine Oberfläche von 10 bis 12 mm2 auf, wobei ein Trägersubstrat gemäß einer speziellen Weiterbildung der Erfindung quadratisch ausgeführt ist, insbesondere über eine Oberfläche von 3,33 × 3,33 mm2 verfügt.The samples arranged on a substrate carrier can have substantially the same size or, depending on the particular analysis carried out, be of different size. According to a special Embodiment of the invention it is provided that the sample is arranged on a carrier substrate and is applied together with the carrier substrate on the substrate carrier. In a preferred manner, the carrier substrate is a glass or plastic carrier, in particular a fragment of a conventional cover glass or a plastic film. The use of such carrier substrates, in particular fragmented coverslips, to provide tissue sections, above all, offers the possibility of providing very small sections in a limited space. A carrier substrate preferably has a surface area of 10 to 12 mm 2 , wherein a carrier substrate according to a special development of the invention is made square, in particular has a surface of 3.33 × 3.33 mm 2 .
Auf geeignete Weise ist vorgesehen, dass zwischen der Probe und dem Substratträger eine Funktionsbeschichtung vorgesehen ist. Eine derartige Funktionsbeschichtung stellt in der Regel sicher, dass die Probe, insbesondere ein Schnitt menschlichen Gewebes oder aber ein Deckglasfragment mit einem darauf befindlichen Gewebeschnitt, besonders sicher auf dem Substratträger haftet. Wesentlich hierbei ist, dass auch während der Inkubation keine Ablösung zwischen der Probe und dem Substratträger erfolgt.It is suitably provided that a functional coating is provided between the sample and the substrate carrier. As a rule, such a functional coating ensures that the sample, in particular a section of human tissue or a covering glass fragment with a tissue section located thereon, adheres particularly securely to the substrate carrier. It is essential here that no detachment takes place between the sample and the substrate carrier during the incubation.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Substratträger und die Patientenprobe derart angeordnet und ausgeführt sind, dass zumindest zeitweise eine Abdeckung über der Patientenprobe angeordnet werden kann. Üblicherweise handelt es sich hierbei um eine Glasabdeckung, beispielsweise ein Deckglas oder einen Teil eines Deckglases, der vor einer visuellen Untersuchung, insbesondere vor einer mikroskopischen Untersuchung, über die Probe gelegt wird. Vorzugsweise befindet sich zwischen der Abdeckung und der auf einen Substratträger aufgezogenen Patientenprobe ein Eindeckmedium. Das Eindeckmedium kann als ein mit UV-Licht härtbarer Klebstoff ausgeführt sein.A further preferred embodiment of the invention provides that the substrate carrier and the patient sample are arranged and designed in such a way that at least temporarily a cover can be arranged above the patient sample. This is usually a glass cover, for example a cover glass or a part of a cover glass, which is placed over the sample before a visual examination, in particular before a microscopic examination. Preferably, a mounting medium is located between the cover and the patient-mounted on a substrate support. The mounting medium can be designed as a UV-curable adhesive.
Wesentlich ist, dass die Abdeckung sauber und bevorzugt in definiertem Abstand oberhalb der Probe auf einer Anschlagfläche aufliegt. Vorzugsweise liegt die Abdeckung auf einem die Patientenprobe zumindest abschnittsweise umgebenden Steg oder auf einer Umfangsfläche des Substratträgers, die die Probe überragt, auf.It is essential that the cover rests cleanly and preferably at a defined distance above the sample on a stop surface. The cover preferably rests on a web surrounding the patient specimen, at least in sections, or on a peripheral surface of the substrate carrier which projects beyond the specimen.
Bei der Patientenprobe handelt es sich bevorzugt um einen Gewebeschnitt, insbesondere einen zumindest zeitweise paraffinierten Gewebeschnitt. Derartige Schnitte sind im Bereich der Histopathologie hinreichend bekannt. In der Regel handelt es sich hierbei um einen Dünnschnitt von wenigen Mikrometern Dicke, der aus einer Gewebeprobe eines zu untersuchenden Patienten stammt. Um letztendlich die Feinstruktur dieser Probe unter entsprechender Vergrößerung im Mikroskop bzw. einer gleichwertigen Untersuchungseinheit beurteilen zu können, werden die Inkubations- und/oder Reinigungs- bzw. Waschschritte in der zuvor beschriebenen Vorrichtung durchgeführt. Wie bereits erwähnt können auf einem Substratträger Proben, insbesondere Gewebeschnitte, gleicher und/oder unterschiedlicher Größe angeordnet sein. Ebenso ist es denkbar, in Abhängigkeit der geplanten Untersuchungen bzw. Testläufe, Substratträger variabel innerhalb des Halters anzuordnen. Unter Variabel wird in diesem Zusammenhang beispielsweise verstanden, dass eine unterschiedliche Anzahl von Substratträgern jeweils bedarfsgerecht mit einer oder einer Mehrzahl von Proben, die von verschiedenen Patienten stammen und/oder die unterscheidenden Eigenschaften aufweisen, bestückt und in einem Halter angeordnet werden können.The patient sample is preferably a tissue section, in particular an at least temporarily paraffinized tissue section. Such cuts are well known in the field of histopathology. As a rule, this is a thin slice of a few micrometers thickness, which originates from a tissue sample of a patient to be examined. In order finally to be able to assess the fine structure of this sample under appropriate magnification in the microscope or an equivalent examination unit, the incubation and / or cleaning or washing steps are carried out in the apparatus described above. As already mentioned, samples, in particular tissue sections, of the same and / or different size can be arranged on a substrate carrier. Likewise, it is conceivable, depending on the planned examinations or test runs, to arrange substrate carriers variably within the holder. In this context, variable means, for example, that a different number of substrate carriers can each be equipped, as required, with one or a plurality of samples originating from different patients and / or having the distinguishing properties, and arranged in a holder.
Um eine Automatisierung oder zumindest Teilautomatisierung der erfindungsgemäßen Inkubationsvorrichtung zu erreichen, ist gemäß einer speziellen Weiterbildung der Erfindung eine Steuerung vorgesehen. Vorzugsweise ist auf jedem Substratträger und/oder Halter ein Identifikationscode in Form eines 2D-Barcodes, eines 3D-Codes oder einer RFID-Markierung vorgesehen, so dass jede Probe eindeutig identifizierbar und in einem Labor lokalisierbar ist. Auf besonders vorteilhafte Weise wird mittels einer Laborsoftware und/oder in der Steuereinheit in Abhängigkeit der geplanten Prozessierung einer Probe, wenigstens eines der durchzuführende Verfahrensschritte der Untersuchung und/oder in Abhängigkeit einer Eigenschaft der durchzuführenden Untersuchung eine Zuordnung generiert, die einer Bestückung der Substratträger mit wenigstens einer Patientenprobe und/oder einer Bestückung der Halter mit wenigstens einem Substratträger zugrunde gelegt wird.In order to achieve an automation or at least partial automation of the incubation device according to the invention, a control is provided according to a specific embodiment of the invention. Preferably, an identification code in the form of a 2D barcode, a 3D code or an RFID tag is provided on each substrate carrier and / or holder so that each sample can be uniquely identified and localized in a laboratory. In a particularly advantageous manner, an association is generated by means of a laboratory software and / or in the control unit depending on the planned processing of a sample, at least one of the steps to be performed the investigation and / or depending on a property of the investigation to be performed, the at least a patient sample and / or a placement of the holder is based on at least one substrate carrier.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Inkubation von Patientenproben, die für eine immunologische und/oder histochemische Untersuchung vorgesehen sind. Hierbei wird die wenigstens eine Patientenprobe als Gewebeschnitt und/oder in Form von Zellen bereitgestellt und auf einen Substratträger aufgebracht. Ferner ist ein Halter vorgesehen, der mittelbar oder unmittelbar mit dem Substratträger verbunden wird. Die Inkubation der Patientenprobe mit einer Flüssigkeit erfolgt schließlich während die Patientenprobe mittelbar über den Substratträger im Halter aufgenommen ist. Das erfindungsgemäß ausgeführte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass während der Inkubation die Flüssigkeit wenigstens zeitweise relativ zur Patientenprobe bewegt wird. Bevorzugt wird die Flüssigkeit derart bewegt, dass diese die Flüssigkeit überströmt. Wesentlich ist, dass die Probe in ausreichendem Maß mit dem Fluid benetzt und die Flüssigkeit während der Inkubation stetig bewegt wird, damit dieses in gemischtem Zustand verbleibt.The invention further relates to a method for incubating patient samples intended for immunological and / or histochemical examination. Here, the at least one patient sample is provided as a tissue section and / or in the form of cells and applied to a substrate carrier. Furthermore, a holder is provided which is connected directly or indirectly to the substrate carrier. Finally, the patient sample is incubated with a liquid while the patient sample is indirectly received in the holder over the substrate carrier. The method according to the invention is characterized in that during the incubation the liquid is at least temporarily moved relative to the patient sample. Preferably, the liquid is moved so that it flows over the liquid. It is essential that the sample is sufficiently wetted with the fluid and the liquid is constantly moved during the incubation, so that this remains in a mixed state.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird der wenigstens eine Substratträger zerstörungsfrei lösbar in dem Halter befestigt und der Halter gemeinsam mit dem Substratträger geschwenkt. Gemäß einer speziellen Weiterbildung der Erfindung wird die wenigstens eine Probe, zumindest zeitweise in eine Flüssigkeitsaufnahme einer Inkubationseinheit eingetaucht. Die Flüssigkeitsaufnahme der Inkubationseinheit wird vorzugsweise mit einem Reaktanten und/oder einer Waschflüssigkeit befüllt, so dass die Probe schließlich während der Flüssigkeitsbewegung in Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht wird. Auf bevorzugte Weise ist der Halter, an dem wenigstens ein Substratträger lösbar befestigt werden kann, als Teil der Inkubationseinheit ausgeführt und verfügt über wenigstens eine Flüssigkeitsaufnahme in Form einer Rinne oder Wanne.In a particular embodiment of the invention, the at least one substrate carrier is attached non-destructively releasably in the holder and the holder is pivoted together with the substrate carrier. According to a specific development of the invention, the at least one sample is immersed, at least temporarily, in a liquid receptacle of an incubation unit. The liquid intake of the incubation unit is preferably filled with a reactant and / or a washing liquid, so that the sample is finally brought into contact with the liquid during the liquid movement. In a preferred manner, the holder, to which at least one substrate carrier can be releasably secured, is designed as part of the incubation unit and has at least one fluid intake in the form of a channel or trough.
Um eine flexible Prozessierung der einzelnen Proben zu ermöglichen, erfolgt eine bedarfsgerechte Bestückung der Substratträger mit den einzelnen Proben sowie des Halters mit den einzelnen Substratträgern. Bevorzugt zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch aus, dass in Abhängigkeit der vorgesehenen Prozessierung der Probe, wenigstens eines der durchzuführenden Verfahrensschritte der Untersuchung und/oder in Abhängigkeit einer Eigenschaft der durchzuführenden Untersuchung eine Zuordnung generiert wird, die sowohl einer Bestückung des Halters mit einem oder mehreren Substratträgern als auch der Substratträger mit einer oder mehreren Proben zugrunde gelegt wird.In order to enable a flexible processing of the individual samples, a needs-based placement of the substrate carrier with the individual samples and the holder with the individual substrate carriers takes place. Preferably, a method according to the invention is characterized in that, depending on the intended processing of the sample, at least one of the method steps of the examination to be performed and / or depending on a property of the examination to be performed, an association is generated which corresponds both to a mounting of the holder with one or more Substrate carriers as well as the substrate carrier with one or more samples is based.
In jedem Fall ist es denkbar, dass zur Handhabung, Prozessierung und/oder Untersuchung der einzelnen Proben entweder der Halter unmittelbar ergriffen, positioniert und/oder bewegt werden kann oder dass wiederum eine weitere Vorrichtung vorgesehen ist, an der der Halter zumindest zeitweise befestigt wird. Bei derartigen zusätzlichen Vorrichtungen kann es sich sowohl um Aufnahmen, insbesondere Hüllen, oder aber um Racks handeln, die der Aufbewahrung und geplanten Bereitstellung der innerhalb des Halters angeordneten Proben dienen.In any case, it is conceivable that for handling, processing and / or examination of the individual samples, either the holder can be grasped, positioned and / or moved directly, or that in turn a further device is provided, to which the holder is fastened at least temporarily. Such additional devices can be either receptacles, in particular casings, or else racks which serve to store and plan to provide the samples arranged inside the holder.
Eine erfindungsgemäß ausgeführte Vorrichtung sowie ein Verfahren, das auf den erfindungswesentlichen Merkmalen beruht, sind bevorzugt auf dem Gebiet der Histologie, der Histopathologie sowie der Histochemie, insbesondere der Immunhistochemie, einsetzbar. Wesentlich ist, dass eine Vielzahl von Gewebeschnitten flexibel in einem Substratträger aufweisenden Halter angeordnet werden können, wobei die Anordnung stets im Hinblick auf die durchzuführenden Verfahrensschritte und die hierfür benötigte Zeit optimierbar ist. Das Erzeugen einer Relativbewegung zwischen der jeweils verwendeten Flüssigkeit und den Proben während der Inkubation ermöglicht einerseits einen besonders intensiven Kontakt zwischen der Flüssigkeit und einer Patientenprobe und stellt andererseits eine gute Durchmischung der Flüssigkeit sicher.A device designed according to the invention and a method based on the features essential to the invention are preferably usable in the field of histology, histopathology and histochemistry, in particular immunohistochemistry. It is essential that a plurality of tissue sections can be flexibly arranged in a holder having a substrate carrier, wherein the arrangement can always be optimized with regard to the method steps to be performed and the time required for this purpose. Generating a relative movement between the liquid used in each case and the samples during the incubation on the one hand enables particularly intensive contact between the liquid and a patient sample and on the other hand ensures good mixing of the liquid.
Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen:Description of the invention with reference to exemplary embodiments:
Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention without further restriction of the general inventive concept will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the figures. Show it:
Sofern kein Halter verwendet wird, ist es ebenfalls denkbar, einen derartigen Substratträger einzeln zu inkubieren und/oder weiteren Verfahrensschritten zuzuführen. Eine bevorzugte Möglichkeit, die auf dem Substratträger angeordneten Proben mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit einer Flüssigkeit, die wenigstens einen Reaktanten enthält, oder mit einer Waschflüssigkeit, in Kontakt zu bringen, besteht darin, die auf dem Substratträger haftenden Proben quasi kopfüber in das entsprechende Fluid einzutauchen. Wie im Weiteren noch eingehend erläutert werden wird, befindet sich die Flüssigkeit in diesem Fall in einer Rinne oder Wanne einer Inkubationseinheit, die während der Inkubation gemeinsam mit einem Substratträger, der ggf. an einem Halter befestigt ist, geschwenkt wird.If no holder is used, it is likewise conceivable to incubate such a substrate carrier individually and / or to feed it to further method steps. A preferred possibility of bringing the samples arranged on the substrate carrier into contact with a liquid, in particular with a liquid which contains at least one reactant or with a washing liquid, is to pass the samples adhering to the substrate carrier quasi upside down into the corresponding fluid immerse. As will be explained in more detail below, the liquid is in this case in a gutter or tub of an incubation unit, which is pivoted during incubation together with a substrate carrier, which is optionally attached to a holder.
Der dargestellte Substratträger
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind vier Biochips
Um die Proben
In der folgenden Tabelle sind die Abmessungen eines Standardobjektträgers denen eines gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Substratträgers
Aufgrund der zuvor dargestellten Größenunterschiede benötigen Vorrichtungen und Geräte, die für die manuelle oder automatische Verarbeitung der auf den Substratträgern
Bei dem mit der vorherigen Tabelle erläuterten Ausführungsbeispiel entspricht die theoretisch nutzbare Oberfläche eines Standardobjektträgers in etwa dem Siebzehnfachen der Oberfläche des verwendeten Substratträgers
Die Kapazität von vier Proben
Eine weitere vorteilhafte Anwendung von speziellen Substratträgern
Ergänzend zeigt
Die
Weiterhin zeigt
Der erfindungsgemäß vorgesehene Halter
In dem Halter
Die Größe des gezeigten Halters
Das Format dieser Halters
Die
Während in dem in
In
Wesentlich ist, dass der Halter
Die Inkubationseinheit
Die Rinnen
Sofern die entsprechenden Analysen mit Standardobjektträgern manuell durchgeführt würden, müssten hierfür zwanzig Objektträger mindestens zwanzigmal in die Hand genommen werden, um die entsprechenden Arbeitsschritte durchzuführen. Dagegen wird gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel eine gesamte Gruppe, hier bestehend aus 20 Proben
In Ergänzung zu
Wie den
Demgegenüber gestaltet sich die Inkubation bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren oftmals problematisch. Bei der Immunhistochemischen Färbung mit „offenen Tropfen” liegt beispielsweise ein mehr oder weniger runder Tropfen über dem Substrat, etwa einem Gewebeschnitt. In der Mitte ist der Tropfen höher als außen, deshalb sieht man oft in der Mitte des Feldes stärkere Reaktionen, da hier mehr Antikörper zur Verfügung stehen. Manchmal findet man aber auch das Umgekehrte: Aufgrund der größeren Krümmung der Oberfläche am Rand des Tropfens verdunstet dort die Flüssigkeit schneller als in der Mitte und es entsteht ein Konzentrationsgradient der Reaktanten mit einem Maximum außen. Dann reagiert der Rand des Gewebeschnittes stärker als die Mitte. Deshalb fällt es bei der mikroskopischen Beurteilung oft schwer, starke von schwachen oder sogar negative von positiven Reaktionen zu unterscheiden, weil nicht eindeutig zu erkennen ist, welche Zone des Gewebeschnittes beurteilt werden soll. Das Schwenken der Inkubationseinheit
Im Folgenden wird die vorteilhafte Verwendung eines Halters
Bei der Nutzung von Standardobjektträgern müsste von jeder der Patientenproben für jeden der angeforderten Antikörper mindestens ein Schnitt auf je einen Objektträger aufgezogen werden:
8 × 3 Antikörper für Brustkrebs = 24
4 × 4 Antikörper für Lungenkrebs = 16
40 Standard ObjekträgerWhen using standard slides, each of the patient samples for each of the requested antibodies would have to have at least one section grown on each slide:
8x3 antibodies for breast cancer = 24
4 × 4 antibodies for lung cancer = 16
40 standard slides
Mit einem erfindungsgemäß ausgeführten System ist der Aufwand deutlich geringer:
3 Substratträger mit je einem Biochip der Brustkrebs Proben „1 bis 4”
3 Substratträger mit je einem Biochip der Brustkrebs Proben „5 bis 8”
4 Substratträger mit je einem Biochip der 4 Lungenkrebs Proben
10 SubstratträgerWith a system according to the invention, the effort is significantly lower:
3 substrate carriers each with a biochip of breast cancer samples "1 to 4"
3 substrate carriers each with a biochip of breast cancer samples "5 to 8"
4 substrate carriers each with a biochip of 4 lung cancer samples
10 substrate carrier
Für die Bestückung der Substratträgers
Die Vorteile des beschriebenen Systems werden im Folgenden weiter verdeutlicht. Hierbei wird das erfindungsgemäße System mit dem Einsatz herkömmlicher Objektträger, wie sie beispielsweise von der Firma Dako angeboten werden, verglichen:
Mit dem erfindungsgemäßen System können Untersuchungen von Patientenproben besonders schnell, platzsparend und effektiv durchgeführt werden. Hervorzuheben ist hierbei insbesondere, dass der Bedarf an benötigten Reaktanten deutlich verringert wird.With the system according to the invention, examinations of patient samples can be carried out particularly quickly, in a space-saving manner and effectively. It should be emphasized in particular that the need for required reactants is significantly reduced.
An dem rahmenförmig ausgebildeten Halter
Die Flüssigkeit
Die Substratträger
Die Verwendung einer in Art des in
Um zu jedem Zeitpunkt während der Bereitstellung, der Prozessierung, der Untersuchung und der Archivierung eine exakte Identifikation der einzelnen Proben
Im Weiteren ist der in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Substratträgersubstrate carrier
- 22
- Probesample
- 33
- Trägersubstratcarrier substrate
- 44
- Kennung des SubstratträgersIdentification of the substrate carrier
- 55
- Gewebeschnitttissue section
- 66
- Halterholder
- 77
- Kennung des HaltersIdentification of the holder
- 8 8th
- Abdeckungcover
- 99
- Kontrollecontrol
- 1010
- Tabletttray
- 1111
- Kennung des TablettsID of the tablet
- 1212
- Inkubationseinheitincubation unit
- 1313
- Fluidaufnahmefluid intake
- 1414
- Fluidfluid
- 1515
- Zusatzreservoiradditional reservoir
- 1616
- Befestigungselementfastener
- 1717
- Längsachse des HaltersLongitudinal axis of the holder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0117262 [0004] EP 0117262 [0004]
- EP 2191893 A1 [0006] EP 2191893 A1 [0006]
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