DE19738626A1 - Microflow cuvette for continuous observation of widely-ranging microscopic organisms and particles - Google Patents
Microflow cuvette for continuous observation of widely-ranging microscopic organisms and particlesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit Vorrichtungen - vorzugsweise einsetzbar auf dem Sektor der mikrobiologischen Analytik im Trink- /Abwasserbereich sowie im klinischen, lebensmitteltechnischen, biotechnologischen und pharmazeutischen Bereich - der im Gattungsteil des Patentanspruchs genannten Art.The invention relates to a method with devices - preferably can be used in the microbiological analysis sector in the drinking / Wastewater and in clinical, food technology, biotechnological and pharmaceutical field - that in the generic part of Art.
Es sind eine Vielzahl von Verfahren mit speziellen Vorrichtungen bekannt, die sich mit der im Titel erwähnten Problematik befassen. Hierzu gehören u. a. Verfahren, die mit sehr aufwendigen Techniken - beispielsweise der Differential-Interferenz-Kontrast-Mikroskopie, Epifluoreszenz-Mikroskopie oder der Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) u. a. - nur bedingt zum gewünschten Ziel führen. Diese Verfahren und Techniken sind (wegen der immensen Kosten) nur wenigen spezialisierten Instituten vorbehalten, wobei außerdem zu bemerken ist, daß zufriedenstellende Ergebnisse erst nach langeren Zeiträumen und aufwendigen Probenvorbereitungen erzielt werden.A large number of methods with special devices are known which deal with the problems mentioned in the title. These include a. Processes using very complex techniques - for example the Differential interference contrast microscopy, epifluorescence microscopy or the polymerase chain reaction (PCR) u. a. - only conditionally to the desired one Lead goal. These procedures and techniques are (because of the immense cost) reserved to only a few specialized institutes, and also to be noted is that satisfactory results take longer and elaborate sample preparation can be achieved.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, ein sehr preisgünstiges und enorm schnelles Verfahren zur Verfügung zu stellen. Die Neuerung bezieht sich im ersten Abschnitt auf Mikrodurchfluß- und Kulturküvetten zur kontinuierlichen, mikrokoskopischen und videomikroskopischen Betrachtung von anorganischen und organischen (toten und lebenden) Partikeln sowie der Kultur von lebenden Mikroorganismen in stehenden und fließenden wäßrigen Medien.This is where the present invention, on which the task is based, comes into play to provide an inexpensive and extremely fast process. The The innovation in the first section relates to micro flow and Culture cuvettes for continuous, microcoscopic and Video microscopic examination of inorganic and organic (dead and living) particles and the culture of living microorganisms in standing and flowing aqueous media.
Vor etlichen Jahren wurden vom Antragsteller Mikrodurchflußküvetten aus Metall/Acrylglas mit Glasfenstern (Bild 3 A) entwickelt und in der Umkehr- sowie in der Dunkelfeld-Mikroskopie eingesetzt. Diese Mikrodurchflußküvetten besitzen den Vorteil, daß sie in der Schichtdickenstärke - durch Verwendung ver schieden starker Dichtungsfolien - variabel gestaltet werden können.Several years ago, the applicant developed micro-flow cuvettes made of metal / acrylic glass with glass windows ( Fig. 3 A) and used them in reverse and dark-field microscopy. These micro flow cuvettes have the advantage that they can be variably designed in the layer thickness - by using different thick sealing foils.
Es gibt seit neuerer Zeit auch Durchflußobjektträger für die Mikroskopie, die aber den Nachteil besitzen, daß sie sehr zerbrechlich und sehr schlecht zu reinigen sind, wenn längere Zeitspannen, z. B. für die Sedimentation von Partikeln, eingehalten werden müssen, wobei dann das Sedimentgut - insbesondere Mikroorganismen - so fest am Boden haftet, daß mit normalen (auch alkalischen) Reinigungsmitteln die Durchflußobjektträger nicht mehr vollständig zu reinigen sind und z. B. bei quantitativer Auswertung von Probengut nicht mehr eingesetzt werden können. There have also been flow microscope slides recently but have the disadvantage that they are very fragile and very bad too are to be cleaned if longer periods of time, e.g. B. for the sedimentation of Particles, must be observed, in which case the sediment - especially microorganisms - so firmly attached to the ground that with normal (also alkaline) cleaning agents no longer flow through slides are completely clean and z. B. with quantitative evaluation of Sample material can no longer be used.
Die Reinigung kann nur mit stärkeren säurehaltigen (oder lösemittelhaltigen) Reinigungsmitteln und eventuell im Ultraschallbad erfolgen. Diese Reinigungsprozeduren halten aber die genannten Durchflußobjektträger nicht aus, da sich der verwendete Kleber auflöst, Undichtigkeiten auftreten oder das gesamte System zerstört wird und ein weiterer Gebrauch somit ausgeschlossen wird.Cleaning can only be done with stronger acidic (or solvent-based) Detergents and possibly in an ultrasonic bath. This However, cleaning procedures do not keep the flow slides mentioned because the adhesive used dissolves, leaks occur or that entire system is destroyed and further use is therefore excluded becomes.
Ein weiterer Nachteil bei den Durchflußobjektträgem besteht darin, daß diese nur in einer einzigen Schichtdicke (begrenzt durch die als Abstandshalter zwischen Objektträger und Deckglas eingearbeiteten Glaskapillaren) zur Verfügung stehen und mit einem relativ dicken Deckglas versehen sind und dadurch ein Arbeiten mit Objektiven < 40x sehr erschweren (unscharfe Abbildungen).Another disadvantage of flow-through slides is that they only in a single layer thickness (limited by the spacer between Slides and coverslip incorporated glass capillaries) are available and are provided with a relatively thick cover glass and thereby work with lenses <40x very difficult (blurred images).
Außerdem sind die im Handel erhältlichen Durchflußobjektträger mit ca. 50,- DM sehr teuer und kommen somit als Einmal-Gebrauchsartikel, z. B. für bakteriologische Serienuntersuchungen nicht in Frage.In addition, the commercially available flow slides with about 50, - DM very expensive and thus come as single-use items, e.g. B. for bacteriological series examinations are out of the question.
Hier setzt nun weiterhin die Neuerung nach der Erfindung ein. Die Neuerung dient dem Zweck, diese Mängel zu beheben.This is where the innovation according to the invention continues. The innovation serves the purpose of remedying these defects.
Durch den Einsatz säure-, alkali-, lösemittel- und reinigungsmittelresistenter Klebstoffe - z. B. auf Siliconbasis - ist es nun möglich, die nach der Erfindung hergestellten Mikrodurchfluß- und Kulturküvetten z. B. mit säurehaltigen und aggressiven Reinigungsmitteln beliebig oft und effektiv zu reinigen. Außerdem sind die nach der Erfindung hergestellten Mikrodurchfluß- und Kulturküvetten völlig resistent gegen Ultraschall in Kombination mit aggressiven Reinigungsmitteln. Weiterhin sind sie nach den herkömmlichen Methoden sterilisierbar (autoklavierbar) sowie geeignet für die Mikrowellensterilisation.Through the use of acid, alkali, solvent and cleaning agent resistant Adhesives - e.g. B. silicone-based - it is now possible according to the invention manufactured micro flow and culture cuvettes z. B. with acidic and aggressive cleaning agents can be cleaned as often and effectively as required. Furthermore are the micro flow and culture cuvettes made according to the invention completely resistant to ultrasound in combination with aggressive Detergents. Furthermore, they are based on the conventional methods sterilizable (autoclavable) and suitable for microwave sterilization.
Dieses trifft insbesondere für Mikrodurchfluß- und Kulturküvetten aus Quartzglas zu, die für Untersuchungen im Ultraviolettbereich eingesetzt werden, wenn z. B. mit fluoreszierenden Medien gearbeitet werden muß.This is particularly true for micro flow and culture cuvettes Quartz glass, which are used for investigations in the ultraviolet range, if e.g. B. must be worked with fluorescent media.
Nach der Erfindung sind die Mikrodurchfluß- und Kulturküvetten in mehreren Varianten herstellbar und einzusetzen.According to the invention, the micro flow and culture cuvettes are in several Variants can be produced and used.
Durch die Einfassung der eigentlichen Mikrodurchfluß- und Kulturküvette in einen schützenden Rahmen (Glasbruchschutz) - z. B. vorzugsweise aus Acrylglas oder einen beliebigen anderen Kunststoff - ist praktisch ein Zerbrechen auszuschließen, da außerdem die Zulauf- und Ablaufstutzen so angebracht werden können, daß sie in elastischen Siloconböcken (mit entsprechenden Lochbohrungen) einsteckfähig sind und bei mechanischer Belastung einem Druck oder Stoß nachgeben. Beim Zerkratzen des Grundkörpers der eigentlichen Mikrodurchfluß- und Kulturküvette kann diese ausgetauscht werden, wobei eine Verschraubungsmöglichkeit weitere Vorteile bietet.By enclosing the actual micro flow and culture cuvette in a protective frame (glass breakage protection) - e.g. B. preferably from Acrylic glass or any other plastic - is practically one Exclude breakage, because the inlet and outlet connections can be attached in such a way that they can be mounted in elastic corresponding holes) can be inserted and with mechanical Give in to pressure or shock. When scratching the body the actual micro flow and culture cuvette can be replaced be, with a screwing option offers further advantages.
Weiterhin können die Mikrodurchfluß- und Kulturküvetten mit regulierbaren Ein- und Auslaufsystemen versehen werden, um Kontanimationen von außen zu verhindern oder im Durchflußbetrieb die Fluxrate zu regulieren. Weiterhin ist es nach der Erfindung möglich, die Mikrodurchfluß- und Kulturküvetten - nach Befüllung - gänzlich ohne Füllstutzen zu betreiben,zu lagern, zu sterilisieren oder zu reinigen, wobei außerdem die Möglichkeit gegeben ist, die Zu- und Ablauföffnungen mit kleinen Verschlußstopfen - bei Bedarf auch steril - zu verschließen.Furthermore, the micro flow and culture cuvettes can be regulated Inlet and outlet systems are provided to prevent contamination from the outside prevent or regulate the flux rate in flow mode. Furthermore it is possible according to the invention, the micro flow and culture cuvettes - after Filling - to be operated, stored, sterilized or completely without a filler neck to clean, whereby there is also the possibility of the feed and Drain openings with small plugs - also sterile if required close.
Für Routine-Untersuchungen können auch preisgünstige Mikrodurchfluß- und Kulturküvettensysteme hergestellt werden, die als Einwegmaterial genutzt werden können.For routine exams, low-cost micro flow and Culture cuvette systems are manufactured that are used as disposable material can be.
Die Neuerung nach der Erfindung wird beispielhaft und schematisch dargestellt inThe innovation according to the invention is shown by way of example and schematically in
Bild 1A 1 Trägerglas der Mikro- und Kulturküvette in der Draufsicht Figure 1A 1 top view of the carrier glass for the micro and culture cuvette
Bild 1A 2 Deckglas der Mikro- und Kulturküvette in der Draufsicht Figure 1A 2 cover glass of the micro and culture cuvette in top view
Bild 1A 3 Füllstutzen-Böcke der Mikro- und Kulturküvette in der Draufsicht Fig. 1A 3 filler neck trestles of the micro and culture cuvette in top view
Bild 1B Verklebte Mikro- und Kulturküvette, ohne Füllstutzen, in der Seitenansicht Image 1B Glued micro and culture cuvette, without filler neck, in a side view
Bild 1B 1 Trägerglas Fig. 1B 1 carrier glass
Bild 1B 2 Deckglas Fig. 1B 2 coverslip
Bild 1B 3 Füllstutzen-Böcke Fig. 1B 3 filler neck trestles
Bild 1C Verklebte Mikro- und Kulturküvette in der Seitenansicht Image 1C Glued micro and culture cell in side view
Bild 1C 4 Füllstutzen mit Gewinde Fig. 1C 4 filler neck with thread
Bild 1C 5 Schraubverschlüsse für Füllstutzen Fig. 1C 5 screw caps for filler neck
Bild 1D Komplette Mikro- und Kulturküvette, mit Füllstutzen, in der Seitenansicht Figure 1D Side view of a complete micro and culture cuvette, with filler neck
Bild 1E Komplette Mikro- und Kulturküvette, ohne Füllstutzen, in der Seitenansicht Fig. 1E Complete micro and culture cuvette, without filler neck, in a side view
Bild 1E 4 Verschlußstopfen für den Einsatz der Mikro- und Kultur küvette 1E ohne Füllstutzen. Fig. 1E 4 sealing plugs for the use of the micro and culture cuvette 1E without filler neck.
Weiterhin wird die Neuerung nach der Erfindung beispielhaft und schematisch dargestellt inFurthermore, the innovation according to the invention is exemplary and schematic represented in
Bild 2A Mikrodurchfluß- und Kulturküvette in der Seitenansicht, ohne Glasschutz Figure 2A Side view of the micro-flow and culture cuvette, without glass protection
Bild 2B Mikrodurchfluß- und Kulturküvette; verklebter Grundkörper mit Träger- und Deckglas Figure 2B Microflow and culture cuvette; glued base body with carrier and cover glass
Bild 2C Glasschutz Fig. 2C glass protection
Bild 2D wie 2A ; jedoch mit Glasschutz Image 2D like 2A; however with glass protection
Bild 2E wie 2D jedoch verschraubt und mit Gummihütchen versehen. Image 2E like 2D but screwed and provided with rubber caps.
Wird in einen der Zu- oder Ablaufstutzen (1 oder 2) - wie in Bild 2A dargestellt - Flüssigkeit mit den z. B. enthaltenen Mikroorganismen hineingegeben, so verteilt sich diese, nach dem Prinzip kommunizierender Röhren, durch den Verbindungskanal (3) in beide Stutzen gleichhoch. Durch Schräghalten der Mikro- und Kulturküvette ist es möglich, einen Fließvorgang zu bewerkstelligen, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung von Partikeln oder Mikroorganismen zu erzielen.If one of the inlet or outlet connections (1 or 2) - as shown in Figure 2A - liquid with the z. B. microorganisms contained, it is distributed according to the principle of communicating tubes through the connecting channel (3) in both nozzles of the same height. By holding the micro and culture cuvette at an angle, it is possible to carry out a flow process in order to achieve the most uniform possible distribution of particles or microorganisms.
Wie in Bild 3 (B bis G) zu erkennen ist, bieten sich mehrere Möglichkeiten des Einsatzes der nach der Erfindung hergestellten Mikro- und Kulturküvetten für die Mikroskopie an.As can be seen in Figure 3 (B to G), there are several possibilities of using the micro and culture cuvettes produced according to the invention for microscopy.
Bild 3B zeigt den Grundkörper mit Träger- und Deckglas sowie die z. B. mit Siliconmasse verklebten Siliconböcke als Halterungen für die Ein- und Auslaufstutzen. Figure 3B shows the base body with carrier and cover glass as well as the z. B. with silicone compound glued silicone trestles as holders for the inlet and outlet nozzle.
Bild 3C zeigt beispielhaft einen Füllstutzen, der mit einer Schraubkappe versehen werden kann, die beim Aufsetzen soweit geschlossen oder geöffnet werden kann, daß entweder die Flüssigkeitssäule zum Stehen kommt, oder so regulierbar einen (schnellen oder bis zu einem sehr langsamen) Fließvorgang aufrecht hält. Einzelheiten eines Fließvorganges mit Mikroflüssigkeitsmengen und Mikrofließgeschwindigkeiten lassen sich nur mit Hilfe der Video- Mikroskopie dokumentieren und beobachten. Hierin liegt auch ein Schwerpunkt der Neuerung nach der Erfindung, nach der qualitative und quantitative Analytik betrieben werden kann, wobei Minimalmengen an Flüssigkeiten, die sich im Mikroliterbereich bewegen können und in sehr vielen Anwendungsfallen ausreichend sind. Figure 3C shows an example of a filler neck that can be fitted with a screw cap that can be closed or opened when it is placed so that either the liquid column comes to a standstill, or can regulate a (fast or up to a very slow) flow process. Details of a flow process with microfluid amounts and microflow speeds can only be documented and observed with the help of video microscopy. This is also a focal point of the innovation according to the invention, according to which qualitative and quantitative analysis can be carried out, with minimal amounts of liquids which can be in the microliter range and being sufficient in very many applications.
Weitere Vorteile bietet die Neuerung durch die Erfindung z. B. bei der bakteriologischen Untersuchung, bei der völlig ohne Nährlösungen schon nach wenigen Minuten, längstens nach ein paar Stunden, durch videomikroskopische Untersuchungen sogar Einzelbakterien erkennbar werden und so bestimmt werden können. Außerdem kann man - z. B. bei Bakterien mit Eigenbewegungung - tote von lebenden unterscheiden. Durch die Verwendung von enzymkompetenten Farbstoffen ist die Differenzierung auch bei unbeweglichen Bakterien mit Hilfe der Mikro- und Kulturküvetten möglich.The innovation through the invention offers z. B. at the bacteriological examination, after which completely without nutrient solutions a few minutes, at most after a few hours, by video microscopic Investigations even single bacteria are recognizable and determined can be. You can also - e.g. B. with bacteria Self-movement - distinguishing the dead from the living. By using it Differentiation of enzyme-competent dyes is also possible immobile bacteria possible with the help of micro and culture cuvettes.
Bild 3D und E zeigt Beispiele dafür, wie nach der Befüllung der nach der Erfindung konzipierten Mikro- und Kulturküvetten ohne Einfüll- und Auslaufstutzen und nach Verschluß diese für die mikroskopische Analyse eingesetzt werden können. In dieser Form mit flachen und sterilisierbaren Verschlußstopfen ist auch eine Bebrütung und Anzüchtung von Kulturen sowie eine direkte mikroskopische Auswertung möglich. Figures 3D and E show examples of how, after filling the micro and culture cuvettes designed according to the invention without a filler and discharge spout and after closure, these can be used for microscopic analysis. In this form with flat and sterilizable sealing plugs, incubation and cultivation of cultures and direct microscopic evaluation are also possible.
Bild 3 zeigt Mikro- und Kulturküvetten nach der Erfindung mit Füllstutzen, bei dem in Ausführung 3E ein Schnappdeckelverschluß und bei 3G ein Schraubdeckelverschluß beispielhaft dargestellt ist. Ebenso können als Verschlüsse Hähne als Verschlußorgane integriert werden. Letztere Verschlüsse sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn im Durchflußverfahren gearbeitet werden soll. Figure 3 shows micro and culture cuvettes according to the invention with a filler neck, in which a snap-lid closure is shown in embodiment 3E and a screw-lid closure in 3G. Likewise, cocks can be integrated as closures as closures. The latter closures are particularly advantageous if work is to be carried out using the flow-through method.
Bild 4 und 5 dokumentieren die Leistungsfähigkeit dieses nach der Erfindung angewandten Verfahrens, z. B. zur Identifizierung und Charakterisierung von lebenden Mikroorganismen. Figures 4 and 5 document the performance of this method applied according to the invention, e.g. B. for the identification and characterization of living microorganisms.
Bild 4A zeigt Kokken-Spezies nach einer lichtmikroskopischen Aufnahme im "Dunkelfeld". Figure 4A shows cocci species after light microscopy in the "dark field".
Bild 4B zeigt pathogene Protozoen - Kryptosporidien - nach einer lichtmikroskopischen Aufnahme im "Dunkelfeld", wobei deutlich am unteren Bildrand eine sporulierte Sporozyste zu erkennen ist. Das Präparat wurde ohne jegliche Behandlung (Original-Faeces-Probe von einem Kalb) in einer Mikrodurchfluß- und Kulturküvette, nach der Erfindung, videomikroskopiert. Figure 4B shows pathogenic protozoa - cryptosporidia - after a light microscope image in the "dark field", whereby a sporulated sporocyst can be clearly seen at the lower edge of the image. The preparation was subjected to video microscopy without any treatment (original faeces sample from a calf) in a micro flow and culture cuvette according to the invention.
Bild 5A zeigt neben Kryptosporidien Bazillen-Spezies und Bild 5B Sporen von Bakterien-Spezies im monochromatischen Licht. Figure 5A shows bacilli species in addition to cryptosporidia and Figure 5B shows spores of bacterial species in monochromatic light.
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Owner name: WENDLANDT, ERHARD, 18445 PROHN, DE |
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