DE4417078A1 - Vorrichtung zum Mikroskopieren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mikroskopieren von Testzellen, Gewebeschnitten oder dergleichen organischem Material, mit einer im wesentlichen geschlossenen Kultivierungs-Kammer mit einem Aufnahmebereich für das organische Material, wobei die Kammer wenigstens ein quer zur Beobachtungsrichtung angeordnetes Beobachtungsfenster für eine optische Beobachtungseinrichtung, wie Mikroskop und/oder Kamera aufweist und wenigstens eine Einlaßöffnung sowie wenigstens eine Auslaßöffnung für eine Nährflüssigkeit hat.

Eine solche Vorrichtung ist bereits bekannt und kann beispielsweise auf dem Objekttisch eines Mikroskops positioniert sein, damit das in der Kammer befindliche biologische Material, beispielsweise Testzellen oder Gewebeschnitte, durch das Beobachtungsfenster der Kammer hindurch mit dem Mikroskop in vergrößertem Maßstab betrachtet oder untersucht werden kann. Dabei kann an den Ein- und Auslaßöffnungen der Kammer ein Perfusionssystem angeschlossen sein, das eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Erneuerung einer in der Kammer befindlichen Nährflüssigkeit ermöglicht. Die Testzellen können dadurch über einen längeren Zeitraum hinweg, beispielsweise länger als 10 Minuten, auf dem Mikroskop-Objekttisch unter definierten äußeren Bedingungen vital erhalten werden, um beispielsweise dynamische Prozesse zu untersuchen.

Nachteilig ist dabei jedoch, daß das in der geschlossenen Kultur-Kammer befindliche Zellmaterial für weitergehende Untersuchungen kaum zugänglich ist, und daß Erkenntnisse über in dem Zellmaterial ablaufende dynamische Vorgänge praktisch nur auf optische Beobachtungen gestützt werden können.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der parallel zu der optischen, beispielsweise durch Mikroskopieren gewonnenen Information, unter definierten äußeren Bedingungen und über einen längeren Zeitraum hinweg, zusätzliche Erkenntnisse über das organische Material gewonnen werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Vorrichtung in der Kammer wenigstens einen physiologischen Sensor aufweist, der zumindest dicht benachbart zu dem Aufnahmebereich angeordnet ist.

In vorteilhafter Weise ermöglicht der in die Kammer integrierte Sensor eine zu den optischen, beispielsweise durch Mikroskopieren erhaltenen Informationen parallele Meßsignalgewinnung, mit der zusätzliche Aussagen, beispielsweise über zytophysiologische Abläufe möglich werden. So können beispielsweise pH-, Sauerstoffkonzentrations-, Ionenkonzentrations-, Zellpotential-, Impedanz- oder Temperaturmessungen über einen längeren Zeitraum unter definierten äußeren Bedingungen durchgeführt werden, wobei eine gleichzeitige optische Beobachtung der Zell- oder Gewebekultur möglich ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß mehrere Sensoren in der Kammer angeordnet sind, die eine parallele Meßsignalgewinnung ermöglichen. Dabei können Sensoren für Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffkonzentration, NO, Ionenkonzentration und für elektrische Parameter vorgesehen sein, so daß wichtige physikalisch-chemische Größen des Zell-Milieus einer Kontrolle zugänglich sind.

Die Sensoren können außerdem für homogene enzymatische Bestimmungen verwendet werden, so daß eine enzymatische Analyse von Substraten, die von den Zellen ins Medium abgegeben oder diesem entnommen werden, mit extern zugesetzter Enzymaktivität (z. B. Oxydasen oder Peroxydasen) ebenso möglich ist, wie die Bestimmung der katalytischen Aktivität von Enzymen, welche die Zellen durch Exozytose freisetzen.

In vorteilhafter Weise wird somit eine Meß-, Beobachtungs- und Kultivierungs-Kammer zur Verfügung gestellt, die mehrere, sich sinnvoll ergänzende und gegebenenfalls gegenseitig kontrollierende Detektionsmöglichkeiten für Messungen von zellulären Prozessen aufweisen kann. Dies ermöglicht insbesondere auch eine Korrelation der von den einzelnen Sensoren über einen längeren Zeitraum ermittelten Meßwerte, beispielsweise durch die Erstellung von Ortskurven, so daß die Zuverlässigkeit von Aussagen über in der Kammer befindliches biologisches Material verbessert ist. Ferner sind vergleichende metabolische Messungen ohne den notwendigen Gebrauch von zytotoxischen Farbstoffen möglich.

Durch die kontinuierliche Erneuerung der in der Kammer befindlichen Nährflüssigkeit eignet sich die Vorrichtung besonders für Messungen an immobilisiertem biologischem Material. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl zu wissenschaftlichen Zwecken eingesetzt werden als auch als Bio- Sensor Verwendung finden, beispielsweise bei der Gewässerkontrolle, wobei eine Probe des zu untersuchenden Wassers durch zusätzliche Perfusionskanäle in die Kammer eingeleitet und mittels der Sensoren und gegebenenfalls durch optische Beobachtung untersucht wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß eine Wandung der Kammer Aufnahmeöffnungen hat, in welche die Sensoren mit Sensorhaltern lösbar einsetzbar, vorzugsweise einschraubbar oder einsteckbar sind. Die Sensoren sind dadurch auf einfache Weise austauschbar, so daß die Kammer, je nach Anwendungsfall, mit der gewünschten Sensor-Konfiguration bestückt werden kann.

Zweckmäßigerweise sind zum Verschließen nicht benötigter Aufnahmeöffnungen Verschlußstopfen vorgesehen. Die Anzahl der verwendeten Sensoren kann dann an die jeweilige Applikation angepaßt werden. Bei Bedarf kann die Kammer auch ohne Sensoren, als reine Kultivier- und/oder Mikroskopier-Kammer oder für andere optische Untersuchungen verwendet werden.

Besonders günstig ist, wenn die Längserstreckungsrichtung von wenigstens zwei Sensorhaltern schräg zur Beobachtungsrichtung oder senkrecht zum Aufnahmebereich angeordnet ist und wenn für die Beobachtungseinrichtung, insbesondere für eine Kondensorlinse, zwischen den Sensorhaltern zumindest ein trichterförmiger Bereich vorgesehen ist. Die Sensoren sind dann um das Beobachtungsfenster herum, mit ihrer Meßspitze schräg nach innen geneigt oder senkrecht zum Beobachtungsbereich ausgerichtet, so daß oberhalb des Beobachtungsfensters genügend Raum für eine Kondensorlinse, ein Objektiv oder dergleichen optisches Gerät verbleibt, und die Meßspitze der Sensoren dennoch dicht benachbart zu dem Beobachtungsbereich der zu untersuchenden Zell- oder Gewebesubstanz angeordnet ist.

Damit das in das Kammer befindliche organische Material möglichst genau auf Normaltemperatur (bei Säugerzellen 37,0°C) gehalten werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Kammer temperierbar ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Kammer einen Flüssigkeitskanal oder eine Hohlwand für Temperierflüssigkeit, mit einem Flüssigkeitszulauf und einem Flüssigkeitsablauf aufweist und daß der Flüssigkeitskanal oder dergleichen vorzugsweise an einer dem Beobachtungsfenster abgewandten Seite, zumindest über einen Teil des Umfanges verlaufend, an der Kammer angeordnet ist. Der Flüssigkeitskanal kann dann mit einer Umwälzpumpe mit einem thermostatisch geregeltem Wasserbad und einem Wasserkreislauf verbunden sein, so daß das zu untersuchende Zellmaterial sehr exakt auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden kann.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, daß wenigstens eine Kammerwand mit einer vorzugsweise thermostatisch geregelten Elektroheizung beheizbar ist. Eine solche Elektroheizung kann beispielsweise mit einem Halbleiter-Temperatursensor geregelt sein, mit dem die Temperatur in der Meß-Kammer mit großer Genauigkeit eingestellt werden kann.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Kammer einen austauschbaren Träger, insbesondere eine Kulturschale, für das organische Material aufweist, und daß die Kammer für dessen Einsetzen und Entnehmen eine verschließbare Entnahmeöffnung hat. Das Kultursubstrat ist dadurch austauschbar, so daß beispielsweise Glasträger oder Polystyrol-Gewebekulturschalen für den Einmalgebrauch gleichermaßen Verwendung finden können. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß die zu untersuchenden Zellen zur Vorkultivierung auf dem Träger im Brutschrank inkubiert werden können. Das Zellmaterial kann dazu auf einer Gewebekulturschale praktisch ohne Kontaminationsgefahr und unter besonders einfacher Handhabung zwischen einer Kultur im Inkubator und in der Kammer transferiert werden. Die Vorkultivierung erlaubt eine höhere experimentelle Produktivität, was besonders beim Testen mehrerer Zell­ populationen vorteilhaft ist. Für spezielle Untersuchungs­ methoden, wie z. B. die Patch-Clamp-Methode oder die Mikroinjektion von Substanzen in Zellen, ist außerdem auch eine offene Kultivierung möglich.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Kammer ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil aufweist, daß das erste, vorzugsweise in Gebrauchsstellung oberseitig angeordnete Gehäuseteil die Sensoren aufweist, daß in dem zweiten, vorzugsweise unterseitig angeordneten Gehäuseteil das Beobachtungsfenster und das zu untersuchende organische Material vorgesehen ist und daß die beiden Gehäuseteile lösbar miteinander verbindbar sind. Das erste Gehäuseteil kann dann auf einfache Weise zusammen mit den Sensoren und ggf. auch mit den Anschlüssen für das Perfusionssystem aus der Vorrichtung entnommen werden, so daß das zu untersuchende organische Material gut zugänglich ist. Da die gesamten elektrischen Anschlüsse für die Sensoren an dem ersten, entnehmbaren Gehäuseteil vorgesehen sind, kann das zweite Gehäuseteil auf einfache Weise mit dem darin befindlichen Zell- oder Gewebematerial, beispielsweise zur Vorkultivierung der Zellen, in einem Brutschrank inkubiert werden.

Vorteilhaft ist, wenn die Kammer, vorzugsweise an einer dem Beobachtungsfenster abgewandten Kammerwandung, ein Zusatzfenster aufweist. Das in der Kammer befindliche organische Material kann dann mit einer auf das Zusatzfenster gerichteten Lichtquelle zum Mikroskopieren durchleuchtet werden. Außerdem kann das Zusatzfenster auch zum Beobachten verwendet werden. Wenn das Beobachtungsfenster an der Unterseite der Vorrichtung und das Zusatzfenster an deren Oberseite vorgesehen ist, kann die Vorrichtung sowohl mit inversen, als auch mit nichtinversen Mikroskopen verwendet werden, d. h. das Objektiv des Mikroskopes kann sowohl an der Unterseite, als auch an der Oberseite der Vorrichtung angeordnet sein.

Vorteilhaft ist, wenn das Zusatzfenster einstückig mit dem ersten Gehäuseteil ausgebildet ist und vorzugsweise aus biologisch inertem, hochtransparentem Kunststoff besteht. Das erste Gehäuseteil kann dann besonders einfach, beispielsweise als im wesentlichen kreisscheibenförmiger Polykarbonat-Körper ausgebildet sein, mit einem darin mittig angeordnetem dünnen Zusatzfenster, das dem zu untersuchenden Zellmaterial dicht benachbart ist und mit einem im Vergleich zu dem Aufnahmefenster dickeren Bereich, der um das Zusatzfenster umläuft und die Aufnahmeöffnungen für die Sensoren und ggf. die Ein- und Auslaßöffnungen für das Perfusionssystem aufweist. Die im Bereich des Zusatzfensters verringerte Wandstärke ermöglicht dabei, ein Objektiv oder eine Kondensorlinse mit hoher Apertur möglichst nahe an die Objektebene heranführen zu können.

Besonders günstig ist, wenn zum Einstellen der Kammerhöhe zwischen den Gehäuseteilen ein elastischer Distanzring vorgesehen ist, und wenn der Distanzring mit einer insbesondere einen Schraubring aufweisenden Spannvorrichtung zwischen den Gehäuseteilen einspannbar ist. Die Kammerhöhe und der Abstand der Sensoren zu dem zu untersuchenden Zellmaterial können dann durch Variieren des auf den elastischen Distanzring mittels der Spannvorrichtung ausgeübten Spanndruckes stufenlos und reproduzierbar eingestellt werden. Dabei kann an der Spannvorrichtung eine Skala oder eine Anzeige vorgesehen sein, an der die jeweils eingestellte Kammerhöhe ablesbar ist. Damit die Sensoren beim Verstellen der Kammerhöhe nicht beschädigt werden können, kann ferner ein Begrenzungsanschlag vorgesehen sein, der ein versehentliches Einstellen einer zu geringen Kammerhöhe verhindert. Bestimmte experimentelle Techniken, wie beispielsweise die Bestimmung der metabolischen Aktivität von Zellen durch Messung des pH- Wertes und der Sauerstoff-Konzentration, setzen ein hohes Zellenzahl- zu Kammervolumen-Verhältnis beziehungsweise eine extrem geringe Kammerhöhe voraus, so daß in solchen Fällen die Kammerhöhe entsprechend anpaßbar ist. Die Variierbarkeit der Kammerhöhe bietet darüber hinaus die Möglichkeit, die durch die Nährflüssigkeitsströmung auf die Zellen ausgeübten strömungs-Scherkräfte zu reduzieren, indem die Kammerhöhe während der Perfusionsintervalle vorübergehend vergrößert wird.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Kammer gasdicht ist. Dadurch wird eine kontrollierte Begasung der zu untersuchenden Zellen, beispielsweise durch Einstellen des CO₂-Gehaltes der den Zellen zugeführten Nährflüssigkeit ermöglicht.

Die Kammer kann außerdem zum Befestigen an einem Objekttisch eines Mikroskops Haltemittel oder Befestigungsstellen für Haltemittel aufweisen. Hierzu können beispielsweise außenseitig an der Kammer Vorsprünge vorgesehen sein, die in Funktionsstellung in entsprechende Vertiefungen des Objekttisches eingreifen.

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Sensoren zur Verbindung mit einer externen Anzeige- oder Auswertevorrichtung Anschlußkabel aufweisen und daß die Vorrichtung eine Zugentlastung für die Anschlußkabel hat. Unzulässig hohe Zugkräfte an den Anschlüssen der Sensoren sowie ein zu starkes Knicken der Anschlußkabel, insbesondere im Bereich der Sensorhalter, wird dadurch vermieden. Außerdem sind die Anschlußkabel durch die Zugentlastung besser geführt.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen in unterschiedlichen Maßstäben und zum Teil stärker schematisiert:

Fig. 1 eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche die um das Beobachtungsfenster herum angeordneten Sensoren sowie die Perfusionskanäle erkennen läßt,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Ebene A-B der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei für das zu untersuchende organische Material ein scheibenförmiger Träger vorgesehen ist,

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Fig. 2, wobei jedoch statt des scheibenförmigen Trägers eine in die Vorrichtung eingesetzte Kulturschale für das zu untersuchende organische Material vorgesehen ist und

Fig. 4 einen Schnitt durch die Ebene C-D der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei auch die Zugentlastung für die Sensorkabel erkennbar ist.

Eine im ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Mikroskopieren von Testzellen, Gewebeschnitten oder dergleichen organischem Material weist eine im wesentlichen geschlossene Kultivierungskammer 2 mit einem Aufnahmebereich 3 für das organische Material auf. Die Kammer 2 hat ein quer zur Beobachtungsrichtung 4 angeordnetes Beobachtungsfenster 5 für ein Mikroskop, eine Kamera oder dergleichen Beobachtungseinrichtung. Die Kammer 2 weist ferner zwei Einlaßöffnungen 6 und zwei Auslaßöffnungen 7 auf, mit denen eine in der Kammer befindliche Nährflüssigkeit regeneriert werden kann. Die Einlaßöffnungen 6 und die Auslaßöffnungen 7 sind hierzu mit Verbindungsschläuchen 8 an einem Perfusionssystem angeschlossen. In die Kammer 2 greifen außerdem folgende Sensoren ein: Zwei Thermofühler 9, zwei Referenz-Elektroden (Ag/AgCI) 10, zwei Mikro-pH-Elektroden 11, zwei Mikro-O₂-Elektroden 12, zwei Interdigitalkondensatoren 13, und zwei Zellpotentialsensoren 14. Die Sensoren 9 bis 14 sind jeweils doppelt vorhanden, um eine Kontrolle zu ermöglichen. Die Sensoren 9 bis 12 sind mit ihrer Meßspitze 15 benachbart zu dem Aufnahmebereich 3 für das organische Material angeordnet, während die Sensoren 13, 14 für einen Bewuchs mit den zu untersuchenden Zellen unmittelbar im Aufnahmebereich 3 angeordnet. Die Sensoren 9 bis 14 ermöglichen während der Beobachtung ein paralleles Abgreifen von Meßwerten an dem organischen Material. In vorteilhafter Weise können durch die Sensoren 9 bis 14 zusätzliche Informationen, beispielsweise über zytophysiologische Abläufe in einer in der Kammer 2 befindlichen Zellkultur gewonnen werden. Durch Korrelation der mit den einzelnen Sensoren 9 bis 14 gewonnenen Meßergebnissen kann die Zuverlässigkeit von Aussagen über den Zustand der in der Kammer 2 befindlichen Zellen und insbesondere auch über den Ablauf dynamischer Prozesse verbessert werden. Dabei ermöglicht ein an den Einlaßöffnungen 6 und den Auslaßöffnungen 7 angeschlossenes Perfusionssystem das in der Kammer 2 befindliche Zell- oder Gewebematerial über einen längeren Zeitraum vital zu erhalten, damit die dynamischen Eigenschaften in der Zellkultur ablaufender physikalisch-chemischer Vorgänge noch besser detektiert werden können. Die Vorrichtung 1 eignet sich besonders für immobilisiertes biologisches Material und kann zu Forschungszwecken, als Bio-Sensor oder als Testsystem für biologisches oder organisches Material verwendet werden.

Die Kultivierungs-Kammer 2 hat ein erstes Gehäuseteil 16, das die Sensoren 9 bis 14, die Einlaßöffnungen 6 und die Auslaßöffnungen 7 für das Nährmedium aufweist. Das erste Gehäuseteil 16 hat Aufnahmeöffnungen 17, in welche die Sensoren 9 bis 14 mit Sensorhaltern 18a, 18b und auch die Verbindungsschläuche 8 für das Perfusionssystem lösbar einsetzbar sind. Die Sensoren 9 bis 14 sind dadurch austauschbar, so daß die Kammer 2, abhängig von dem gewünschten Verwendungszweck, mit unterschiedlichen Sensor- Konfigurationen bestückt werden kann. Dabei können einzelne, nicht benötigte Aufnahmeöffnungen mit Verschlußstopfen abgedichtet sein. Die Kammer 2 kann somit auch ohne Sensoren, als reine Kultivierungs- und Beobachtungskammer betrieben werden.

Die Kammer 2 hat ferner ein zweites Gehäuseteil 22 mit einem in einer Hohlwand angeordneten Flüssigkeitskanal 19, der einen Flüssigkeitszulauf 20 und einem Flüssigkeitsablauf 21 für eine Temperierflüssigkeit aufweist. Die Kammer 2 ist dadurch temperierbar und kann beispielsweise mit dem Flüssigkeitszulauf 20 und dem Flüssigkeitsablauf 21 mit einem thermostatisch geregelten Wasserkreislauf verbunden werden, damit das in der Kammer 2 befindliche organische Material möglichst genau auf einer konstanten Temperatur, beispielsweise 37,0°C, gehalten werden kann. Der Flüssigkeitskanal 19 ist ist in dem zweiten Gehäuseteil 22 vorgesehen und läuft am Umfang des ersten Gehäuseteiles um. Das zweite Gehäuseteil 22 besteht im wesentlichen aus Edelstahl und weist einen mit dem Flüssigkeitskanal 19 gut wärmeleitend verbundenen Wärmeübertragungssteg 23 auf, der mit seiner wärmeübertragenden Fläche mit der Unterseite des Kammerbodens thermisch gekoppelt ist. Zur Verbesserung der Wärmeleitung ist zwischen dem Kammerboden und dem Wärmeübertragungssteg 23 eine wärmeübertragende Zwischen­ schicht 24 vorgesehen. Die Kammer 2 kann dadurch über ihren Umfang gleichmäßig mit dem Flüssigkeitskanal 19 temperiert werden.

Der den Kammerboden bildende Träger 25 für das organische Material ist austauschbar. Das in das zweite Gehäuseteil 22 eingesetzte erste Gehäuseteil 16 ist dazu mit einem Schraubring 26 lösbar mit diesem verbindbar. Der Schraubring 26 greift in Gebrauchsstellung mit seinem Innengewinde in ein am Außenumfang des zweiten Gehäuseteiles 22 angeordnetes Außengewinde ein und übergreift mit einem innenseitig vorgesehenen Vorsprung 27 eine mit Halteschrauben 29 an dem ersten Gehäuseteil 16 befestigte Andruckplatte 28. Das erste Gehäuseteil 16 ist dadurch in Gebrauchsstellung fest mit dem zweiten Gehäuseteil 22 verbunden und kann nach Lösen des Schraubringes 26 auf einfache Weise, zusammen mit den Sensoren 9 bis 14, aus dem zweiten Gehäuseteil 22 entnommen werden. Der Träger 25, beispielsweise eine Kulturschale 30, kann dann zum kultivieren des zu untersuchenden Zellmaterials in einem Brutschrank aus der Vorrichtung 1 entnommen werden. Durch Austauschen des Trägers 25 besteht außerdem die Möglichkeit, in schneller Taktfolge unterschiedliche Gewebekulturen mit der Vorrichtung 1 zu untersuchen.

Zum Einstellen der Kammerhöhe ist zwischen den Gehäuseteilen 16, 22 ein elastischer Distanzring 31 vorgesehen, der durch Verstellen des Schraubringes 26 mit definierter Vorspannkraft zwischen den Gehäuseteilen 16, 22 eingespannt werden kann. Die jeweils eingestellte Kammerhöhe kann dabei mit Hilfe von Markierungen, die am Außenumfang des Schraubringes 26 und am Außenumfang des zweiten Gehäuseteils 22 angebracht sind, abgelesen werden. Die Kammerhöhe kann dadurch, abhängig von der Stellung des Schraubringes 26, eingestellt werden, so daß beispielsweise zur Bestimmung der metabolischen Aktivität von Zellen durch Messung des pH-Wertes und der Sauerstoffkonzentration eine geringe Kammerhöhe gewählt werden kann, während die Kammerhöhe für die Dauer der Perfusionsintervalle angehoben wird, damit die auf die Zellen ausgeübten Strömungs-Scherkräfte gering sind. Der elastische Distanzring 31 bewirkt gleichzeitig eine besonders gute Abdichtung des Kammervolumens. Um ein Beschädigen der Sensoren 9 bis 14 oder des organischen Materials durch versehentliches Einstellen einer zu kleinen Kammerhöhe zu verhindern, weist das zweite Gehäuseteil 22 eine Anschlagfläche 39 für die Andruckplatte 28 auf. Die Anschlagfläche 39 begrenzt den Verstellweg für die Andruckplatte 28 und gibt dadurch die kleinste einzustellende Kammerhöhe vor.

Das erste Gehäuseteil 16 weist an der dem Beobachtungsfenster 5 gegenüberliegenden Kammerwand ein Zusatzfenster 35 auf, an dem eine Lichtquelle zum Durchleuchten des zu untersuchenden Zellmaterials positioniert werden kann. An dem Zusatzfenster 35 kann auch ein Objektiv positioniert werden, so daß das in der Kammer befindliche organische Material dann von der Oberseite her betrachtet werden kann. Die Lichtquelle kann in diesem Fall an dem Beobachtungsfenster 5 eingekoppelt werden. Die Vorrichtung 1 eignet sich deshalb sowohl für inverse, als auch für nichtinverse Mikroskope.

Das erste Gehäuseteil 16 ist einstückig mit dem Zusatzfenster 35 verbunden und besteht aus biologisch inertem, hochtransparentem Kunststoff. Das erste Gehäuseteil 16 weist einen kreisringförmigen Umfang auf und hat an seiner Oberseite 32 eine konzentrisch dazu angeordnete trichterförmige Vertiefung 33, die nach unten hin durch das bündig zur oberen Kammerwandung 34 angeordnete Beobachtungsfenster 5 begrenzt ist. Eine Kondensorlinse oder ein Objektiv mit großem Aperturwinkel können dadurch bis dicht an das zu untersuchende Zellmaterial herangeführt werden.

Die Längserstreckungsrichtung der Sensorhalter 18a ist schräg zur Beobachtungsrichtung 4 angeordnet, und die Sensoren 9 bis 12 sind mit ihrer Meßspitze 15 schräg nach innen in Richtung auf den Aufnahmebereich 3 ausgerichtet. Wie Fig. 1 erkennen läßt, sind die Sensoren 9 bis 12 außerdem auf einem zu dem Außenrand des kreisrunden Zusatzfensters 35 konzentrisch angeordneten Kreis in gleichen Abständen um das Zusatzfenster 5 herum positioniert. Die Sensoren 9 bis 12 sind dadurch mit ihrer Meßspitze 15 dicht benachbart zu dem zu untersuchenden Zellmaterial angeordnet und dennoch verbleibt oberhalb des Zusatzfensters 35 ein etwa trichterförmiger Bereich, in dem beispielsweise eine Kondensorlinse eines Mikroskops positioniert werden kann.

Als Zugentlastung und zum Befestigen der Anschlußkabel 38 für die Sensoren 9 bis 14 und/oder der Verbindungsschläuche 8 für die Perfusion weist die Vorrichtung 1 einen an der Andruckplatte 28 befestigten Haltering 36 auf.

Ferner sind zum Befestigen der Vorrichtung 1, beispielsweise an einem Objekttisch eines Mikroskops, an der der Unterseite des zweiten Gehäuseteiles 22 Vertiefungen 37 zum Einsetzen von Haltestiften vorgesehen.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Mikroskopieren von Testzellen, Gewebeschnitten oder dergleichen organischem Material, mit einer im wesentlichen geschlossenen Kultivierungs-Kammer (2) mit einem Aufnahmebereich (3) für das organische Material, wobei die Kammer (2) wenigstens ein quer zur Beobachtungsrichtung (4) angeordnetes Beobachtungsfenster (5) für eine optische Beobachtungseinrichtung, wie Mikroskop und/oder Kamera aufweist und wenigstens eine Einlaßöffnung (6) sowie wenigstens eine Auslaßöffnung (7) für eine Nährflüssigkeit hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) in der Kammer (2) wenigstens einen physiologischen Sensor (9 bis 14) aufweist, der zumindest dicht benachbart zu dem Aufnahmebereich (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sensoren (9 bis 14) vorgesehen sind, die eine parallele Meßsignalgewinnung ermöglichen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wandung der Kammer Aufnahmeöffnungen (17) hat, in welche die Sensoren mit Sensorhaltern (18a, 18b) lösbar einsetzbar, vorzugsweise einschraubbar oder einsteckbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschließen nicht benötigter Aufnahmeöffnungen (17) Verschlußstopfen vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längserstreckungsrichtung von wenigstens zwei Sensorhaltern (18a) schräg zur Beobachtungsrichtung oder senkrecht zum Aufnahmebereich (3) angeordnet ist und daß für die Beobachtungseinrichtung, insbesondere für eine Kondensorlinse, zwischen den Sensorhaltern (18a) zumindest ein trichterförmiger Bereich vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2) temperierbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2) einen Flüssigkeitskanal (19) oder eine Hohlwand für Temperierflüssigkeit, mit einem Flüssigkeitszulauf (20) und einem Flüssigkeitsablauf (21) aufweist und daß der Flüssigkeitskanal (19) oder dergleichen vorzugsweise an einer dem Beobachtungsfenster (5) abgewandten Kammerseite zumindest über einen Teil des Umfanges verlaufend an der Kammer (2) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kammerwand mit einer vorzugsweise thermostatisch geregelten Elektroheizung beheizbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2) einen austauschbaren Träger (25), insbesondere eine Kulturschale, für das organische Material aufweist, und daß die Kammer (2) für dessen Einsetzen und Entnehmen eine verschließbare Entnahmeöffnung hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2) ein erstes Gehäuseteil (16) und ein zweites Gehäuseteil (22) aufweist, daß das erste, vorzugsweise in Gebrauchsstellung oberseitig angeordnete Gehäuseteil (16) die Sensoren (9 bis 14) und die Sensoren (9 bis 14) aufweist, daß in dem zweiten, vorzugsweise unterseitig angeordneten Gehäuseteil (22) das zu untersuchende organische Material vorgesehen ist und daß die beiden Gehäuseteile (16, 22) lösbar miteinander verbindbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2), vorzugsweise an einer dem Beobachtungsfenster (5) abgewandten Kammerwandung, ein Zusatzfenster (35) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfenster (35) einstückig mit dem ersten Gehäuseteil (16) ausgebildet ist und vorzugsweise aus biologisch inertem, hochtransparenten Kunststoff besteht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfenster (35) in einer vorzugsweise trichterförmigen Vertiefung (33) des ersten Gehäuseteiles (16) angeordnet ist und daß die Vertiefung (33) an der Oberseite (32) des ersten Gehäuseteiles (16) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Kammerhöhe zwischen den Gehäuseteilen (16, 22) ein elastischer Distanzring (31) vorgesehen ist, und daß der Distanzring (31) mit einer insbesondere einen Schraubring (26) aufweisenden Spannvorrichtung zwischen den Gehäuseteilen (16, 22) einspannbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2) gasdicht ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (2) zum Befestigen an einem Objekttisch eines Mikroskops Haltemittel oder Befestigungsstellen für Haltemittel aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (9 bis 14) zur Verbindung mit einer externen Anzeige- oder Auswertevorrichtung Anschlußkabel (38) aufweisen und daß die Vorrichtung eine Zugentlastung für die Anschlußkabel (38) hat.