DE3211789C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bad zur Verwendung bei der Unter­ suchung von in vitro gehaltenem menschlichem oder tierischem Gewebe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Untersuchungen werden allgemein in einem soge­ nannten Perfusionbad vorgenommen, das insgesamt oder teil­ weise aus Glas oder ähnlichem transparentem Material herge­ stellt ist. Während der Untersuchungen ist es notwendig, daß das Gewebe in einer physiologisch ausgeglichenen Lösung oder anderen geeigneten Flüssigkeit eingetaucht ist, die einer gesteuerten Strömung durch das Bad ausgesetzt ist, damit Abfallstoffe und andere unerwünschte Materie aus dem Bad ab­ geführt werden. Es ist auch erforderlich, daß die Oberfläche der Flüssigkeit von der Umgebungsluft abgeschirmt wird, da­ mit der Gasgehalt der Flüssigkeit innerhalb vorbestimmter Werte gehalten werden kann.

Bei bisher bekannten Formen derartiger Bäder wird ein auf einem Überströmungsprinzip beruhender Fluidabfluß benutzt, wobei die Oberfläche des Fluids kontinuierlich abgezogen wird, während das Fluid aufgefüllt wird. Eine der bei be­ kannten Bädern auftretende Schwierigkeit besteht darin, daß das Abflußloch oder die Löcher aufgrund der Oberflächenspan­ nung zur Blockierung neigen und daher eine unerwünschte Fluktuation des Fluidpegels in dem Bad auftritt.

Ein Bad der eingangs genannten Gattung ist aus der DE-OS 29 53 696 bekannt. Dieses als Inkubationsvorrichtung aus­ gebildete Bad besitzt einen Ablauf in Form einer Überlauf­ rinne.

Ausgehend von dem vorstehend erläuterten Stand der Technik liegt also der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bad ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem der Fluidpegel in dem Bad im wesentlichen konstant gehalten werden kann, und zwar auch bei erheblichen Änderungen der Fluidströmungsrate in das Bad hinein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im An­ spruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Ein besonderer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausgestal­ tung besteht darin, daß eine höhere Fluidströmungsrate durch das Bad hindurch erzielbar ist, als nach dem Stand der Technik.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das erfindungs­ gemäße Bad weniger anfällig für Vibrationen der suspendierten Gewebepräparation ist, als dies beim Stand der Technik der Fall war.

Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Bad aus einem geeigneten Kunststoffmaterial derart geformt, daß es im wesentlichen die Gestalt einer oben offenen kastenartigen Struktur auf­ weist. Eine oder mehrere Wände sind mit einem Fluideinlaß versehen, der wenigstens aus einer Öffnung besteht, die mit dem Innenraum des Bades in der Nähe von dessen Boden in Verbindung steht; die Öffnung oder die Öffnungen sind durch geeignete Leitungen oder ähnlichem mit Ventilanordnungen verbunden, so daß eine gesteuerte Fluidströmung in das Bad eintreten kann. Eine Wand ist mit einem Überlauf bzw. ei­ nem Überfallwehr versehen, dessen obere Oberfläche von dem Bad aus nach unten geneigt ist, wobei der Eingang zu dem Überlauf die Höhe des Fluids innerhalb des Bades bestimmt. Fluid, das über den Überlauf tritt, gerät in einen geeig­ neten Abzug, der integral in der Wand des Bades zum nach­ folgenden Ausstoß geformt ist.

Es sind Einrichtungen zur Steuerung der Fluidströmung über den Überlauf vorgesehen; diese Einrichtungen sind eine Drossel, die vorzugsweise in Gestalt eines langgestreck­ ten Keiles ausgebildet ist, der ebenfalls aus einem Kunst­ stoffmaterial geformt sein kann und derart gestaltet ist, daß er komplementär zur Form des Überlaufes ist.

Die Drossel wirkt mit dem Überlauf bzw. dem Überlaufwehr derart zusammen, daß die Menge von Fluid und Fremdmaterial, die über den Überlauf in den Abzug gelangt, reguliert wird. Vorzugsweise erstreckt sich der Überlauf über die volle Breite des Bades und bildet daher einen verhältnismäßig langen Pfad für den Ausstoß des überschüssigen Fluids und anderen Materials aus dem Bad. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um die leichte Einstellung der Drossel in Be­ ziehung zum Überlauf zu gestatten, so daß die korrekte Ausstoßrate der Einströmung von Flüssigkeit in das Bad angepaßt werden kann.

Das Bad umfaßt auch wenigstens eine in seiner Wand oder seinen Wänden geformte Gasauslaßöffnung. Diese Gasauslaß­ öffnung oder -öffnungen sind mittels einer Sammelleitung mit einem Gaseinlaß verbunden, so daß Gas durch die Öff­ nung oder Öffnungen ausgestoßen werden kann und in nahem Abstand über die Oberfläche der Flüssigkeit in dem Bad strömt. Zu diesem Zweck sind die Gasauslaßöffnung oder -öffnungen in den Wänden zueinander ausgerichtet, im Abstand zueinander angeordnet und weisen einen derarti­ gen Durchmesser auf, daß die erwünschte Gasströmung über die Oberfläche der Flüssigkeit ermöglicht wird. Die Gas­ auslaßöffnung oder -öffnungen sind etwas über dem Pegel bzw. der Höhe des oberen Randes des Überlaufes angeord­ net. Das zu verwendende Gas kann, wie auf dem Fachge­ biet bekannt, eine Mischung verschiedener Gase sein; sein Zweck besteht darin, den erforderlichen Schutz für den Inhalt des Bades dadurch zu schaffen, daß die Ober­ fläche des Fluids von der Umgebungsluft abgetrennt bzw. isoliert wird. Eine bevorzugte Art des Gases kann bei­ spielsweise eine Mischung aus 95% Sauerstoff und 5% Kohlendioxid sein.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführung des Perfusionsbades;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Fig. 1 entlang der Linie II-II, wobei das Bad in dem geringsten Strömungsmodus des Betriebs dargestellt ist;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Fig. 1 entlang der Linie II-II, wobei das Bad in einem Modus hoher Strömung des Betriebs dargestellt ist; und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der Fig. 1 entlang der Linie III-III, wobei die Gas- und Fluid-Einlaß­ öffnungen in gegenüberliegenden Endwänden des Bades dargestellt sind.

Das in der Zeichnung dargestellte Bad ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial geformt; es weist eine Fluid-Einlaßsammelleitung 1 auf, die mit einer Vielzahl von Fluid-Einlaßöffnungen 2 versehen ist, welche die Fluid-Einlaßleitung 1 mit dem Badhohlraum 3 verbinden. Eine Bohrung 4 in der Wand des Bades verbindet die Fluid- Einlaßsammelleitung 1 mit der Außenseite; an ihrem äuße­ ren Ende kann die Bohrung mit einer Einrichtung versehen sein, die es ermöglicht, einen Fluidvorrat mit dem Bad zu verbinden. Typische Verbindungseinrichtungen sind ein Ge­ windeabschnitt oder ähnliches. Obwohl im Rahmen des Er­ findungsgedankens auch nur eine Fluideinlaßöffnung 2 vor­ gesehen werden kann, sind bei der bevorzugten Ausführungs­ form mehrere Einlaßöffnungen vorgesehen, die entlang einer Wand oder Wänden des Bades im Abstand zueinander angeord­ net sind, so daß in der in dem Bad enthaltenen suspendier­ ten Gewebepräparation die geringste Störung verursacht wird, während dennoch eine hohe Zuströmung frischen Fluids durch die Fluid-Einlaßöffnungen 2 erzielt wird.

Eine Wand des Bades ist mit einem ausgeschnittenen Abschnitt versehen, so daß eine im wesentlichen horizontale Kante ge­ bildet wird, und die obere Oberfläche dieser Wand innerhalb des ausgeschnittenen Abschnittes ist zu einer abfallenden bzw. geneigten Oberfläche geformt, die sich von der hori­ zontalen Kante nach unten neigt, so daß ein Überlauf bzw. ein Überfallwehr 6 gebildet wird. Mit dem geneigten Über­ lauf 6 arbeitet eine Drossel 7 zusammen, die von beliebi­ ger Gestalt sein kann, die jedoch bei der bevorzugten Aus­ führungsform als langgestreckter Keil ausgebildet ist. Die Drossel 7 weist die gleiche Länge entlang ihrer Längsachse auf wie die Länge der horizontalen Kante 5 und ihre untere Oberfläche 7 a ist derart geformt, daß sie zur geneigten Oberfläche des Überlaufes 6 komplementär ist. In der be­ vorzugten Ausführungsform sind diese beiden Oberflächen derart maschinell bearbeitet, daß sie im wesentlichen eben und im wesentlichen glatt sind.

Die Drossel 7 ist auf einer Längsachse durch den Körper der Drossel 7 hindurch montiert und um diese schwenkbar; diese Achse liegt parallel zur Überlaufkante 5 und die Drossel ist bei der bevorzugten Ausführungsform mittels Stiften 8 kreisförmigen Querschnitts montiert, deren zen­ trale Achse die gleiche ist wie die Längsachse, um welche die Drossel 7 schwenkbar ist. Die Stifte 8 stehen im Ein­ griff mit Schlitzen 9, die im Körper des Bades geformt sind.

Die Nase 10 der Drossel 7 ist halbkreisförmig geformt und weist einen Radius quer zu derjenigen Längsachse auf, ent­ lang welcher die Stifte 8 montiert sind, wobei ihr Rota­ tionsmittelpunkt jeweils auf Punkten dieser Längsachse liegt.

Überdies ist die Positionierung und Tiefe der Montage­ schlitze 9 derart getroffen, daß der Abstand zwischen der Überlaufkante 5 und der Drosselnase 10 an allen Punkten entlang der Überlaufkante 5 der gleiche ist, so daß auf diese Weise die Positionserfordernisse der Stifte 8 und der Schlitze 9, wie vorstehend beschrieben, in Verbindung mit der Nase 10 sicherstellen, daß der Spalt zwischen den beiden Kanten konstant ist, wenn die Drossel um ihre Schwenkmontage über einen Winkel gedreht wird, der typischerweise bis zu 30° sein kann, jedoch opti­ mal zwischen 5° bis 15° liegt. Dieser Spalt wird bei der bevorzugten Ausführungsform typischerweise 1 mm groß sein.

Es sind Einrichtungen zur Einstellung der Position der Drossel 7 um die durch den Mittelpunkt ihrer Montage­ stifte verlaufende Längsachse vorgesehen, die bei der bevorzugten Ausführungsform aus einer Platte 11 be­ stehen, die in geeigneter Weise an der oberen Ober­ fläche der Drossel 7 mittels Senkschrauben 12 oder ähnlichen Mitteln befestigt ist; sie ist an ihrem äußersten Ende mit einem Gewindeloch 13 versehen, durch welches ein Gewinde­ stift 14 hindurch verläuft, dessen unteres Ende direkt auf dem Körper des Bades aufliegt. Wenn der Gewindestift 14 in Richtung seiner Gewindegänge geschraubt wird, wird die Dros­ sel um ihre Lager in einer Richtung weg vom Körper des Bades gedreht. Wenn umgekehrt der Gewindestift 14 in entgegenge­ setzter Richtung zu seinen Gewindegängen gedreht wird, dreht sich die Drossel in einer Richtung zum Körper des Bades hin.

Dieser Einstelleinrichtung ist eine Anschlagvorrichtung zu­ geordnet, die von geeigneter Ausbildung sein kann, jedoch bei der bevorzugten Ausführungsform durch den Anschlag der unteren Oberfläche der Platte 11 mit dem Körper des Bades gebildet wird. Die Platte 11 ist auf der Drossel 7 derart angebracht, daß dann, wenn der Gewindestift 14 in seine äußerste Stellung geschraubt ist und die untere Oberfläche der Platte 11 in anliegender Beziehung zum Körper des Bades steht, der Abstand zwischen der unteren Oberfläche 7 a der Drossel und der geneigten Oberfläche des Überlaufes 6 im wesentlichen an allen Punkten gleich dem Abstand zwischen der Überlaufkante 5 und der Drosselnase 10 ist (siehe Fig. 2). Wenn die Drossel 7 um ihre Montage durch Einwärtsschrauben des Gewindestiftes 14 gedreht wird, wie vorstehend beschrie­ ben wurde, bleibt der Abstand zwischen der Überlaufkante 5 und der Drosselnase 10 konstant, während der Abstand zwi­ schen der geneigten Oberfläche des Überlaufes 6 und der unteren Oberfläche 7 a der Drossel vergrößert wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungs­ beispiel ist erkennbar, daß in den Badhohlraum über die Fluid-Einlaßöffnungen 2 eintretendes Fluid das Bad auf­ füllt, bis das in dem Badhohlraum enthaltene Fluid den Pegel der Überlaufkante 5 erreicht hat. Weiteres in den Badhohlraum eintretendes Fluid wird eine Verdrängung des bereits in dem Badhohlraum enthaltenen Fluids über die Überlaufkante 5 verursachen und das derartig verdrängte Fluid wird durch den geneigten Spalt 23 zwischen der unteren Oberfläche 7 a der Drossel und dem Überlauf 6 nach unten hindurchtreten und alles weitere Fluid an der Überlaufkante wird durch den Spalt 23 durch eine Siphon­ wirkung hindurchgezogen. Wenn überdies die Einstellein­ richtung zur Drehung der Drossel 7 um ihre Montage be­ nutzt wird, wie vorstehend beschrieben, bewirkt der an­ wachsende Spalt 23 (siehe Fig. 3) zwischen der geneigten Überlauf-Oberfläche und der unteren Oberfläche 7 a der Drossel, daß an der Überlaufkante 5 vorliegendes Fluid mit höherer Geschwindigkeit über den Überlauf nach unten abgezogen wird, und zwar durch die Wirkung eines Bernoulli- Effektes. Das derart verdrängte Fluid fällt den Überlauf hinab in den Sumpf 15, wobei die Bodenfläche dieses Sumpfes geneigt ist, damit in dem Sumpf enthaltenes Fluid durch das Ablaufloch 16 ausläuft.

Ferner ist bei der bevorzugten Ausführungsform eine Gas­ einlaß-Sammelleitung 17 vorgesehen, die über die Gasaus­ laßöffnungen 18 mit dem Badhohlraum in Verbindung steht. Die Gasauslaßöffnungen sind vorzugsweise etwa äquidistant entlang einer Wand oder von Wänden des Badhohlraums ange­ ordnet und in einer Höhe geringfügig über dem Pegel der Überlaufkante 5 positioniert. In dem Körper des Bades ist in dem benachbart zur Gaseinlaßsammelleitung gelege­ nen Teil eine Bohrung 20 vorgesehen, welche quer durch den Körper des Bades verläuft und deren beide Enden nach außen offen sind. Diese Bohrung 20 kann an einem (21) oder beiden Enden mit Einrichtungen (in der Zeichnung nicht dargestellt) zur Verbindung mit einem Gasvorrat ausge­ stattet sein. Eine weitere Bohrung 19 verbindet die Boh­ rung 20 mit der Gaseinlaßsammelleitung 17, so daß über diese Bohrungen Gas an die Gaseinlaß-Sammelleitung 17 zu­ geführt werden kann. Das derart zugeführte Gas tritt durch die Gasauslaßöffnungen 18 aus, die derart im Ab­ stand zueinander angeordnet sind, daß sie eine Gas­ schicht über der in dem Bad vorhandenen Fluidoberfläche zu dem vorstehend beschriebenen Zweck bilden.

Überdies ist die bevorzugte Ausführungsform mit einem Ausschnitt 22 in der Wand des Bades versehen, der mit dem Badhohlraum an einem Punkt unterhalb des Pegels der Überlaufkante 5 in Verbindung steht. Dieser Ausschnitt kann eine Referenzelektrode, typischerweise Silberchlorid, und einen Temperaturfühler (in der Zeichnung nicht darge­ stellt) beherbergen, oder andere Elektroden, die für die Untersuchungen benötigt werden.

Vorzugsweise ist der Boden des Bades mit einem transparen­ ten, ungiftigen, nichtabsorbierenden Harz beschichtet, um Stifte nach unten zu halten, die zur Posi­ tionierung und Verankerung des zu untersuchenden Gewebes verwendet werden, wobei diese Beschichtung gleichzeitig zur visuellen Beurteilung des suspendierten Gewebes Licht hindurchtreten läßt. Das Bad kann zusätzlich ein thermo­ statisch gesteuertes elektrisches Heizelement 24 aufwei­ sen, so daß das Fluid erhitzt und dann auf der gewünsch­ ten Temperatur gehalten werden kann. Eine geeignete Aus­ nehmung 25 kann in einer Wand des Bades vorgesehen sein, um Verbindungsleitungen für das Heizelement einzuführen, oder um die Verwendung eines gesinterten Gasblasenerzeu­ gers oder anderer Maßnahmen zu gestatten.

Claims (10)

1. Bad zur Verwendung bei der Untersuchung von in vitro gehaltenem menschlichem oder tierischem Gewebe, mit einem, mit einem Badhohlraum (3) ausgestatteten Kör­ per, Einrichtungen zum Eintritt von Fluid in den Bad­ hohlraum (3) und einem Überlauf für den Fluidaustritt aus dem Badhohlraum (3), dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Überlauf (6) in der Wand des Bades eine obere Kante (5) aufweist, die dazu aus­ gebildet ist, den maximalen Fluidpegel in dem Badhohl­ raum (3) zu bestimmen, und daß der Überlauf (6) mit Einrichtungen zur Regulierung der Fluidströmung aus dem Bad heraus versehen ist.

2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Überlauf (6) derart geformt ist, daß er sich von der oberen Kante (5) nach unten neigt, und daß die Einrichtung zur Regulierung der Fluidströmung aus dem Bad heraus eine Drossel (7) umfaßt, die als langgestreckter Keil geformt ist, dessen untere Ober­ fläche (7 a) in einer vorbestimmten benachbarten Beziehung zu dem Überlauf (6) gehalten ist.

3. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drossel (7) eine Nase (10) aufweist, daß die Drossel (7) zur Drehung um eine im wesentlichen zur oberen Kante (5) des Überlaufs (6) parallele und dieser benachbarte Achse schwenkbar montiert ist, daß die Montage (8, 9) derart ausgebildet ist, daß ein Spalt konstanter Abmessung zwischen der Nase (10) und der oberen Kante (5) während einer Drehung der Drossel (7) aufrechterhalten wird.

4. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drossel (7) mit Einrichtungen (13, 14) versehen ist, welche die Einstellung ihrer Drehposition um die Achse ermöglichen.

5. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad Einrichtungen umfaßt, welche eine Gasströmung über die Oberfläche des in dem Bad enthaltenen Fluids ermöglichen.

6. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sammelleitung (17) wenigstens eine Auslaßöffnung (18) aufweist, um eine Gasströmung nahe über die Oberfläche des in dem Bad gehaltenen Fluids auszustoßen.

7. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für den Fluideintritt zu dem Bad eine Fluidsammel­ leitung (1) umfassen, die zum Empfang eines Fluid­ vorrats ausgebildet ist, sowie wenigstens eine mit der Sammelleitung verbundene Öffnung (2), und daß diese Öffnung (2) in einer Wand oder Wänden des Bandes unter­ halb der Höhe der oberen Kante (5) des Überlaufes ge­ formt ist.

8. Bad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einrichtungen für den Fluideintritt zu dem Bad eine Vielzahl von Öffnungen (2) umfassen, die im wesentlichen äquidistant im Abstand zueinander angeordnet sind.

9. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem thermo­ statisch gesteuerten Heizelement (24) ausgestattet ist.

10. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Bades ein ausgeschnittener Abschnitt (22) vorgesehen ist, und daß dieser ausgeschnittene Abschnitt zur Aufnahme einer Referenzelektrode, eines Temperaturfühlers oder ähnli­ chem ausgebildet ist.