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Title:
ASSEMBLY AND METHOD FOR THE FILTRATION OF A LIQUID AND USE IN MICROSCOPY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/092201
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an assembly and method for the filtration of a liquid and the use thereof, wherein a supporting body (3) is designed in a recess of a carrier (1) and a filter membrane (2) lies flat on the supporting body (3). The filter membrane (2) and the supporting body (3) according to the invention are designed to be permeable to liquids and thus serve as filters, in particular for filtering tumor cells from blood. The carrier (1) can having standard shapes of an object carrier for microscopy and the filtration residue on the filter membrane can be easily handled and examined in the microscope. As a result of the filter membrane (2) lying level on the supporting body (3), the filtration residue can be particularly well examined microscopically.

Inventors:
FRIEDRICH, Katja (Wittener Weg 52, Nürnberg, 90425, DE)
GUMBRECHT, Walter (In der Röte 1, Herzogenaurach, 91074, DE)
HILTAWSKY, Karsten (Im Rohlande 13, Schwerte, 58239, DE)
PAULICKA, Peter (Amselstraße 19, Röttenbach, 91341, DE)
Application Number:
EP2011/051064
Publication Date:
August 04, 2011
Filing Date:
January 26, 2011
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Wittelsbacherplatz 2, München, 80333, DE)
FRIEDRICH, Katja (Wittener Weg 52, Nürnberg, 90425, DE)
GUMBRECHT, Walter (In der Röte 1, Herzogenaurach, 91074, DE)
HILTAWSKY, Karsten (Im Rohlande 13, Schwerte, 58239, DE)
PAULICKA, Peter (Amselstraße 19, Röttenbach, 91341, DE)
International Classes:
B01L3/00; G01N1/40; G01N33/483
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34, München, 80506, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung zur Filtration einer Flüssigkeit, umfassend einen Träger (1), eine Filter-Membran (2) und einen Stützkörper (3) , wobei der Stützkörper (3) in einer Ausnehmung des Trägers (1) angeordnet und/oder ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Filter-Membran (2) im Wesentlichen flächig und/oder plan auf dem Stützkörper (3) angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) ein Objektträger für die Mikroskopie ist, welcher aus Glas oder aus Plastik, insbesondere Polykarbonat ausgebildet ist, und/oder dass der Stützkörper (3) struktu- riert, und/oder porös, aus Plastik, insbesondere Polykarbo¬ nat, oder aus einer Keramik ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) eine Dicke Dx im Bereich von 1 bis 1,5 mm auf- weist, und eine Länge L im Bereich von 75 bis 76 mm sowie eine Breite B im Bereich von 25 bis 26 mm aufweist, und dass die Filter-Membran (2) eine Dicke DM im Bereich von 1 bis 20 ym, bevorzugt im Bereich von 10 ym, und einen Durchmesser 0M im Bereich von 25 mm aufweist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung im Träger (1) die gleiche Größe aufweist wie der Stützkörper (3) und/oder kreisrund ausgebildet ist und/oder dass die Filter-Membran (2) kreis- rund ausgebildet ist.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) und der Stützkörper (3) integral aus einem Körper ausgebildet sind und/oder die Fil- ter-Membran (2) in ihrem Randbereich (5) auf dem Träger (1) befestigt ist, wobei die Filter-Membran (2) die Ausnehmung im Träger (1) vollständig bedeckt und insbesondere flach auf dem Stützkörper (3) im Bereich der Ausnehmung aufliegt und/oder im Randbereich (5) mit dem Träger (1) verschweißt ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (3) auf einer der Fil¬ ter-Membran (2) zugewandten Seite (6) ausgebildete Kanäle (8, 10) umfasst, welche in fluidischem Kontakt mit der Filter- Membran (2) ausgebildet sind, insbesondere Kanäle (8), welche aus einem mittleren Bereich des Stützkörpers (3) in Richtung Träger (1) verlaufend ausgebildet sind und/oder mit einer zu¬ nehmenden Zahl an Kanälen (8) in Richtung Träger (1) von einem Mittelpunkt des Stützkörpers (11) aus, und/oder mit auf Kreisbahnen ausgebildeten Kanälen (10), welche die Kanäle (8) miteinander fluidisch verbinden.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (8, 10) mit einer Tiefe und/oder Breite ausgebil¬ det sind, welche von einem mittleren Bereich des Stützkörpers

(11) in Richtung Träger (1) hin zunimmt, insbesondere der Querschnitt der Kanäle (8, 10) mit dem Quadrat des Abstands r und/oder mehr vom mittleren Bereich (11) aus zunimmt,

und/oder mit Kanälen (8 und/oder 10), welche Kanalquerschnittsflächen aufweisen, insbesondere Kanalquerschnittsflä¬ chen auf einem Kreisumfang, deren Summe quadratisch mit dem Abstand r der Kanäle (8 und/oder 10) vom Mittelpunkt (11) des Stützkörpers (3) aus zunimmt, und/oder dass im Bereich des Umfangs des Stützkörpers (5) im Stützkörper (3) und/oder im Träger (1) durch die Dicke des Stützkörpers (3) und/oder des Trägers (1) vollständig durchgehende AblaufÖffnungen (9) für das Filtrat ausgebildet sind, welche jeweils mit einem oder mehreren Kanälen (8, 10) fluidisch verbunden sind.

8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter-Membran (2) und der Stützkör- per (3) eine Vielzahl von gemeinsamen, in einer planen, flachen Ebene, der Kontaktfläche (12), liegende Kontaktstellen

(12) aufweisen, wobei insbesondere die Filter-Membran (2) einen maximalen Abstand von der ebenen Kontaktfläche (12) von weniger als 100 ym aufweist, und der Stützkörper (3) im Bereich des Kontaktes zwischen der Filter-Membran (2) und dem Stützkörper (3) in Form von Stegen (13), insbesondere Stegen (13) mit dreieckigem Querschnitt, mit einer Breite im Bereich von 50 ym bis 500 ym , und/oder in Form von Säulen ausgebildet ist.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter-Membran (2) eine Track Etched Filter-Membran ist, welche aus einer Polykarbonatfolie aufge¬ baut ist und Löcher mit einem Durchmesser von Mikrometern, insbesondere 8 ym umfasst und eine Löcherdichte von 105¬ chern pro QuadratZentimeter aufweist. 10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung bis Temperaturen von 90°C thermisch stabil ist.

11. Verfahren zum Filtrieren von Fluiden mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Blut verwendet wird, insbesondere mit Lysepuffer zur Lyse von roten Blutkörperchen gemischtes Blut, wobei aus dem Fluid Zellen filtriert werden. 12. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Zellen im Blut befindliche Krebszellen filtriert werden, und keine oder nur wenig gesunde Zellen, insbesondere Leuko¬ zyten als Rückstand von der Filter-Membran (2) aus dem Fluid zurückgehalten werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Filtrationsrückstand auf der Filter-Membran nach Abschluss der Filtration eingefärbt wird. 14. Verwendung der Anordnung und/oder des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Filtrieren und zur mikroskopischen Untersuchung des Filtrasionsrückstands, insbe- sondere zur lichtmikroskopischen oder fluoreszenzmikroskopi¬ schen Untersuchung.

15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, das die mikroskopische Untersuchung mittels Fluoreszenz- Mikroskopie erfolgt.

Description:
Beschreibung

Anordnung und Verfahren zur Filtration einer Flüssigkeit und Verwendung in der Mikroskopie

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Filtration einer Flüssigkeit, umfassend einen Träger, eine Filter-Membran und einen Stützkörper, wobei der Stützkörper in einer Ausnehmung des Trägers angeordnet und/oder ausgebil- det ist. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Filtrieren von Fluiden mit der Anordnung und auf eine Verwendung zur mikroskopischen Untersuchung des auf der Filter-Membran verbliebenen Rückstands. Die Mikroskopie ist ein weit verbreitetes Mittel in der Ana ¬ lytik. Insbesondere in den "Life-Science" Wissenschaften stellt sie ein unverzichtbares Werkzeug dar, um z.B. Gewebe und Zellen zu charakterisieren. Als "Interface" zwischen dem zu untersuchenden Medium und den abbildenden Komponenten eines Mikroskops hat sich der Objektträger etabliert. Es han ¬ delt sich dabei um ein Glasplättchen von 26 mal 76 mm (ISO 8255-2) und einer Dicke von 1 bis 1.5 mm. Die Objekte werden z.B. in dünner Schicht auf den Objektträger aufgebracht und können mit einem Deckgläschen abgedeckt werden, welches in der Regel 18 mal 18 mm groß und 0.16 mm dick ist. Objekte sind z.B. Gewebeschnitte, welche von einem Flüssigkeitsfilm umgeben sind.

Die Filtrationstechnik ist ebenfalls eine weitverbreitete Technik, insbesondere zur Trennung von Festkörpern verschiedener Größe voneinander und/oder von Flüssigkeiten. Bei der Kombination von Mikroskopie und Filtrationstechnik wird der Filterrückstand im Anschluss an den Filtrationsprozess mikro ¬ skopisch untersucht. Dazu muss das Filtermedium, z.B. die Filter-Membran, aus dem Filtrations-Gerät entnommen werden und auf den Objektträger gelegt werden. Dieser Vorgang erfordert insbesondere bei dünnen Filter-Membranen, z.B. bei Filter-Membranen mit einer Dicke von 10 ym und einem Durchmesser von 25 mm, hohes experimentelles Geschick und ist sehr zeit ¬ aufwendig und fehleranfällig, was in der Praxis mit höheren Kosten eines Testverfahrens verbunden ist. Weiterhin wird durch die manuelle Interaktion eine Standardisierung im Hin- blick auf die Sicherstellung eines Qualitätsstandards er ¬ schwert. Bekannte Probleme bei der manuellen Interaktion sind z.B. die teilweise Zerstörung der Filter-Membran sowie die Ansammlung von Luftblasen zwischen Filter-Membran und Objektträger, wodurch die nachfolgende Mikroskopie erschwert wird.

Soll dieser Vorgang routinemäßig und kostengünstig in der me ¬ dizinischen Diagnostik eingesetzt werden, z.B. bei der Untersuchung von Tumorzellen, welche aus einer Blutprobe filtriert werden, muss eine einfache und preisgünstige Lösung entwi- ekelt werden. Diese sollte auch von ungeschultem Personal ausgeführt werden können. Die Minimierung von manuellen Prozessschritten führt dabei zu einer besseren Standardisierbar- keit und zu einer Vermeidung von Einbußen in der Ergebnisqualität .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung und ein Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten anzugeben, welche in Standardverfahren mit hoher Qualität eingesetzt werden können und einfach aufgebaut, einfach hand- habbar sowie kostengünstig sind. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren zur Filtration von Flüssigkeiten anzugeben, welche gut für eine anschließende mikroskopische Untersuchung geeignet sind. Dabei sollte die Anordnung in Standartgeräten mit Standard- halterungen einsetzbar sein, um z.B. lichtmikroskopische oder fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen serienmäßig einfach und billig an dem Filtrationsrückstand durchführen zu können. Insbesondere ist es eine Aufgabe, den Einsatz in der Gewin ¬ nung und Untersuchung von (zirkulierenden) Tumorzellen zu er- möglichen.

Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Anordnung zur Filt ¬ ration einer Flüssigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bezüglich des Verfahrens zur Filtration einer Flüssigkeit mit der Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und bezüg ¬ lich der Verwendung der Anordnung und des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung und des Verfahrens zur Filtration einer Flüssigkeit sowie de ¬ ren Verwendung gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale des Haupt- anspruchs mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Filtration einer Flüssig ¬ keit bzw. Suspension umfasst einen Träger, eine Filter- Membran und einen Stützkörper. Der Stützkörper ist in einer Ausnehmung des Trägers angeordnet und/oder ausgebildet. Die Filter-Membran ist flächig und/oder plan auf dem Stützkörper angeordnet. Plan bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Filter-Membran in einer ebenen Fläche ohne Berg- und Tal- ähnliche Erhöhungen angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Anordnung ermöglicht es, eine dünne Filter-Membran als Filter auf einem Träger mit Standardform aufzubringen. Der Stützkörper sorgt beim Filtern für eine mechanische Unterstützung der Filter-Membran, wodurch ein Filtern großer Flüssigkeitsmengen in einer angemessenen Zeit möglich wird. Durch das flächige Aufbringen der Filter- Membran ist zum einen gewährleistet, dass viele gemeinsame Stützstellen zwischen der Filter-Membran und dem Stützkörper bestehen. Die Filter-Membran kann so sehr dünn ausgebildet sein, ohne zu reißen beim Filtern großer Flüssigkeitsmengen mit hoher Fließgeschwindigkeit. Filter-Membrane, welche nur sehr dünn ausgebildet hergestellt werden können, sind z.B. durch Teilchenbeschuss aus Folien hergestellte Filter- Membrane mit genau definierten Durchgangsporen bzw. Löchern. Eine gute Stützung mit Hilfe des Stützkörpers durch viele, gleichmäßig verteilte Stützstellen ist wesentlich für den Einsatz solcher Filter-Membrane als Filter. Der Träger kann ein Objektträger insbesondere für die Mikroskopie sein, welcher aus Glas oder aus Plastik, insbesondere Polykarbonat ausgebildet ist. Beide Materialien sind kosten- günstig und leicht verarbeitbar sowie transparent im sichtba ¬ ren Bereich von Licht. Der Stützkörper kann strukturiert, insbesondere porös, sein. Die Struktur bestimmt die Zahl an Stützstellen für die Filter-Membran und ermöglicht das Abfließen von gefilterter Flüssigkeit nach Durchfluss durch die Filter-Membran. Der Stützkörper kann aus Plastik, insbesondere Polykarbonat, oder aus einer Keramik ausgebildet sein. Plastik lässt sich leicht strukturieren und kann z.B. in Spritzgusstechnik kostengünstig und einfach strukturiert her ¬ gestellt werden. Keramiken sind leicht porös mit definierter Porengröße kostengünstig herstellbar. Die Verwendung eines Objektträgers als Träger für die Filter-Membran ermöglicht eine einfache Handhabung und die Verwendung in Standardgerä ¬ ten. Objektträger aus Glas oder Plastik sind sehr stabil, sowohl mechanisch als auch chemisch, was für die Aufbereitung eines Filtrationsrückstands z.B. vor einer mikroskopischen

Untersuchung wichtig ist. Ein transparenter Träger macht den Einsatz speziell in der Lichtmikroskopie, insbesondere im Transmissionsmodus sowie im Auflichtmodus möglich. Der Träger kann eine Dicke im Bereich von 1 bis 1,5 mm aufweisen, und eine Länge im Bereich von 75 bis 76 mm sowie eine Breite im Bereich von 25 bis 26 mm. Die Filter-Membran kann eine Dicke im Bereich von 1 bis 20 ym, bevorzugt im Bereich von 10 ym, und einen Durchmesser im Bereich von 25 mm aufwei- sen. Mit diesen Abmessungen sind die Träger in am häufigsten verwendeten Halterungen von Standardgeräten für Objektträger gut verwendbar. Eine gute Halterung ist gewährleistet ohne Verrutschen bei einer Untersuchung. Filter-Membrane mit den angegebenen Maßen lassen sich leicht herstellen, z.B. durch Teilchenbeschuss , und sind gut in der Lage flach auf einen

Träger angeordnet zu werden. Sie weisen in Verbindung mit dem Stützkörper genügend Stabilität auf, um bei guter Filterwirkung bei hohen Fließgeschwindigkeiten von Fluiden durch die Filter-Membran nicht zu reißen oder in anderer Weise beschädigt zu werden.

Die Ausnehmung im Träger kann die gleiche Größe aufweisen wie der Stützkörper. Dadurch wird ein guter Halt des Stützkörpers im Träger ermöglicht bzw. der Stützkörper kann integral aus dem Trägermaterial gefertigt sein. Im zweiten Fall ist eine dauerhaft stabile Anordnung gegeben. Der Stützkörper kann kreisrund ausgebildet sein und die Filter-Membran kann eben- falls kreisrund ausgebildet sein. Dies erleichtert den Ein ¬ satz in Systemen mit kreisrundem Zulaufrohr und kreisrundem Ablaufrohr für Fluide. Eine runde Ausbildung erleichtert wei ¬ terhin die Mikroskopie, weil der gesamte kreisrunde Bereich im Blickfeld des Mikroskops optisch aufgelöst werden kann. Die Verwendung in einer kreisrunden Durchflusskammer wird dadurch ebenfalls unterstützt, wobei diese Ausführung Vorteile bezüglich laminarer Strömungen und guter Reinigungsmöglichkeiten aufweist. Der Träger und der Stützkörper können, wie zuvor beschrieben, integral aus einem Körper ausgebildet sein. Dies erleichtert die Herstellung und erhöht die Stabilität bei der Verwendung. Die Filter-Membran kann in ihrem Randbereich auf dem Träger befestigt sein, wobei die Filter-Membran die Ausnehmung im Träger vollständig bedeckt und insbesondere flach auf dem Stützkörper im Bereich der Ausnehmung aufliegt. Im Randbereich kann die Filter-Membran mit dem Träger verschweißt sein. Durch die vollständig bedeckende Ausbildung der Filter- Membran ist eine vollständige Filterung der Flüssigkeit mög- lieh, ohne dass ungefilterte Flüssigkeit durch Randbereiche der Ausnehmung hindurch tritt. Eine gute Befestigung, welche flüssigkeitsdicht sein kann, ist durch Schweißen der Filter- Membran an den Träger gegeben. Der Stützkörper kann auf einer der Filter-Membran zugewandten Seite ausgebildete Kanäle umfassen, welche in fluidischem Kontakt mit der Filter-Membran ausgebildet sind. Diese Kanäle ermöglichen einen guten Abfluss der filtrierten Flüssigkeit von der Filter-Membran weg und damit einen guten Durchfluss von zu filternder Flüssigkeit durch die Filter-Membran. Der Stützkörper kann insbesondere Kanäle umfassen, welche aus ei ¬ nem mittleren Bereich des Stützkörpers in Richtung Träger bzw. in Richtung Randbereich der Filter-Membran, was im Weiteren unter in Richtung Träger mit zu verstehen ist, strahlenförmig verlaufend ausgebildet sind. Dadurch kann die von der Filter-Membran bedeckte Fläche von einer großen Zahl an Kanälen durchzogen sein. Die Zahl an Kanälen in Richtung Trä- ger von einem Mittelpunkt des Stützkörpers aus gesehen kann zunehmend ausgebildet sein, insbesondere mit einer Zunahme der Zahl der Kanäle mit dem Quadrat des Abstands vom Mittel ¬ punkt des Stützkörpers aus. Dies ergibt eine hohe und gleich ¬ mäßige Flächendichte von Kanälen auf der Oberfläche des

Stützkörpers, welche von der Filter-Membran bedeckt wird.

Weiterhin kann der Stützkörper auf Kreisbahnen ausgebildete Kanäle aufweisen, welche die strahlenförmigen Kanäle flui ¬ disch miteinander verbinden. Eine Anordnung mit sternenförmig und kreisförmig verlaufenden Kanälen ermöglicht ein gutes Abfließen von gefilterter Flüssigkeit von der Filter-Membran weg. Das Netzwerk aus kreisrunden Kanälen und sternförmig verlaufenden Kanälen ermöglicht eine hohe Flächendichte von Kanälen auf der Oberfläche des Stützkörpers und die Minimie- rung von Stützkörperfläche ohne Kanäle.

Die Kanäle können mit einer Tiefe und/oder Breite, bzw. Ka ¬ nalquerschnittsfläche ausgebildet sein, welche von einem mittleren Bereich des Stützkörpers in Richtung Träger hin zu- nimmt. Dies hat den gleichen Effekt bzw. unterstützt den Ef ¬ fekt, welcher durch die zuvor beschriebene Zunahme der Zahl an Kanälen vom mittleren Bereich des Stützkörpers zum Randbereich hin erzielt wird. Insbesondere die Querschnitte der Ka ¬ näle bzw. deren Kanalquerschnittsflächen können mit dem Quad- rat des Abstands vom mittleren Bereich aus bzw. von einem

Mittelpunkt des Stützkörpers bzw. der Stützkörperoberfläche (gegenüberliegend der Oberfläche der Filter-Membran) aus zu ¬ nehmen. Dies bedeutet, dass der Querschnitt bzw. die Fläche des Querschnitts proportional dem Quadrat des Abstands r vom Mittelpunkt des Stützkörpers bzw. der Stützkörperoberfläche und insbesondere damit auch der Filter-Membranoberfläche ist. Bevorzugt kann die Zunahme der Kanalquerschnittsflächen auch größer dem Quadrat des Abstands r sein. Eine Weitere Möglich ¬ keit der Ausbildung der Kanäle ist eine Ausbildung mit Kanal ¬ querschnittsflächen, deren Summe quadratisch mit dem Abstand r der Kanäle vom Mittelpunkt des Stützkörpers und/oder der Membran aus zunimmt. Es sei angemerkt, dass in der Regel der Mittelpunkt der Membranoberfläche bzw. der Membran identisch dem Mittelpunkt der Stützkörperoberfläche bzw. des Stützkör ¬ pers ist. Die Zuname der Kanalquerschnitte mit dem Abstand vom Mittelpunkt des Stützkörpers aus, ermöglicht ein ungehin ¬ dertes Abfließen von gefiltertem Fluid auch in Richtung Rand- bereich des Filters von seiner Mitte aus gesehen, wobei im Randbereich mehr Flüssigkeit den Filter durchströmt als im mittleren Bereich, auf Grund der größeren Fläche und des aus dem mittleren Bereich her kommenden Fluids. Im Bereich des Umfangs des Stützkörpers können im Stützkörper und/oder im Träger durch die Dicke des Stützkörpers und/oder des Trägers vollständig durchgehende AblaufÖffnungen für Flu ¬ ide ausgebildet sein. Diese können jeweils mit einem oder mehreren Kanälen fluidisch verbunden sein. Flüssigkeit, wel- che in den Kanälen gesammelt und transportiert wird, kann über die AblaufÖffnungen von einer Vorderseite zu einer Rückseite des Trägers von der Filter-Membran weg transportiert werden. Ein ungehinderter Flüssigkeitsstrom durch und von der Filter-Membran weg, und damit ein gutes Durchströmen der Fil- ter-Membran und ein Filtern mit hoher Fließgeschwindigkeit werden ermöglicht. Die Anordnung der AblaufÖffnungen im Randbereich des Stützkörpers ermöglichen eine Ausbildung der Ablauföffnungen mit großem bzw. relativ großem Querschnitt, ohne die Stabilität der Filter-Membran und die stützende Wir- kung des Stützkörpers wesentlich einzuschränken.

Die Filter-Membran und der Stützkörper können eine ebene, gemeinsame Fläche mit Kontaktbereichen bzw. direkten mechani- sehen Kontaktpunkten aufweisen, im Weiteren Kontaktfläche genannt. Dabei kann insbesondere die Filter-Membran einen maxi ¬ malen Abstand von der ebenen Kontaktfläche von weniger als 100 ym aufweisen. Die ebene Fläche ermöglicht die Anordnung des Filtrationsrückstands in einer flachen Ebene, wobei z.B. bei einer Mikroskopie ein gutes Abbilden durch gute Fokussie- rung auf die gefilterten Objekte in der Ebene ermöglicht wird. Der Stützkörper kann im Bereich des Kontaktes zwischen der Filter-Membran und dem Stützkörper in Form von Stegen, insbesondere Stegen mit dreieckigem Querschnitt (Schnitt ent ¬ lang der Höhe der Stege) , mit einer Breite an den Kontakt ¬ punkten mit der Filter-Membran von kleiner oder gleich 100 ym ausgebildet sein. Alternativ können die Stege auch in Form von Säulen ausgebildet sein (rechteckiger Querschnitt entlang der Höhe bzw. Längsrichtung der Ausdehnung der Säulen) . Die Ausbildung der Stützstellen mit einer geringen Breite ermöglicht einen guten Ablauf der Flüssigkeit durch die Filter- Membran und eine gleichmäßigere Verteilung des Rückstands auf dem Filter. Eine Minimierung der Fläche mit direktem mechani- sehen Kontakt zwischen Filter-Membran und Stützkörper kann bei guter stützender Wirkung des Stützkörpers erreicht wer ¬ den, wobei ein Optimum zwischen stützender Wirkung und minimalen direktem Kontakt, d.h. gutem Durch- und Abfluss von Flüssigkeit durch und von der Filter-Membran weg, entsteht.

Die Filter-Membran kann eine Track Etched Filter-Membran sein, welche aus einer Polykarbonatfolie aufgebaut ist und Löcher mit einem Durchmesser von Mikrometern, insbesondere 8 ym umfasst und eine Löcherdichte von 1% bis 80% (als Verhält- nis von gelochter Fläche zur Gesamtfläche) , insbesondere eine Löcherdichte von 10 5 Löchern pro QuadratZentimeter aufweist. Etched Filter-Membrane sind mit genau definiertem Lochdurch ¬ messer mit überschaubarem Auffand herstellbar und weisen eine gute mechanische Stabilität bei geringer Dicke auf.

Die Anordnung kann bis Temperaturen von 90 °C thermisch stabil sein. Dies ermöglicht die chemische und biochemische Aufbe- reitung bestimmter Filtrationsrückstände vor der mikroskopi ¬ schen Untersuchung.

Bei einem Verfahren zum Filtrieren von Flüssigkeiten mit der zuvor beschriebenen Anordnung kann als Flüssigkeit Blut verwenden werden, insbesondere mit Lysepuffer zur Lyse roter Blutkörperchen gemischtes Blut, wobei aus dem Fluid Zellen filtriert werden. Als Zellen können im Blut befindliche

Krebs- bzw. Tumorzellen filtriert werden, insbesondere Leuko- zyten als Filterrückstand, wobei keine oder nur wenig gesunde Zellen als Filtrationsrückstand von der Filter-Membran aus dem Fluid zurückgehalten werden. Gerade eine Ausbildung der Filter-Membran als Track Etched Filter-Membran mit 8 ym Lochgröße ermöglicht ein Trennen von Tumorzellen aus dem Fluid, ohne oder fast ohne gesunde Zellen aus dem Filtrat zurück zu halten. Die besonders gleichmäßige Ausbildung von Kanälen bzw. das Kanalnetzwerk in dem Stützkörper unter der Filter- Membran ermöglichen einen guten, gleichmäßigen Durchfluss von gefilterter Flüssigkeit, insbesondere gleichmäßig über die gesamte Filter-Membranfläche. Dies ermöglicht wiederum eine sehr gleichmäßige Verteilung des Filtrationsrückstands auf der Filter-Membranfläche, d.h. z.B. Tumorzellen, so dass eine anschließende mikroskopische Untersuchung und gute optische Auflösung z.B. einzelner Zellen ermöglicht wird.

Zum besseren Nachweis kann der Filtrationsrückstand nach Ab- schluss der Filtration eingefärbt werden. Dies erleichtert insbesondere bei mikroskopischen Untersuchungen den Nachweis von z.B. Tumorzellen. Eine Temperaturstabilität bis 90°C und eine gute chemische Beständigkeit der Filter-Membran, des

Stützkörpers und/oder des Trägers ermöglichen die Vorberei ¬ tung des Filtrationsrückstands auf eine Untersuchung wie z.B. den Aufschluss von Zellen und die Vervielfältigung sowie Markierung von DNA oder Proteinen. Die Verwendung von Lysepuffer ermöglicht ein Auflösen von Zellwänden und eine PCR kann zur Vervielfältigung von z.B. DNA dienen. Eine Markierung kann z.B. über komplementäre DNA-Fragmente mit angekoppeltem Farb ¬ stoff, z.B. Methylenblau erfolgen. Alternativ können durch Lyse rote Blutkörperchen aufgelöst werden und so die Zahl an zu filternden Zellen reduziert werden. Leukozyten werden durch die Lyse nicht aufgelöst und Tumorzellen, welche ver ¬ größerte Zellen mit bis zu 20 fachen Durchmesser des Durch- messers der normalen Leukozyten darstellen, können als Filterrückstand von den gesunden Leukozyten (Filtrat, welches durch die Filter-Membran tritt) getrennt werden. Vorberei ¬ tungsschritte zur Vorbereitung einer optischen Untersuchung der Tumorzellen können sehr aufwendige chemische und thermi- sehe Schritte umfassen.

Die Anordnung und/oder das Verfahren können zum Filtrieren und zur mikroskopischen Untersuchung des Filtrationsrückstands, insbesondere zur lichtmikroskopischen oder fluores- zenzmikroskopischen Untersuchung verwendet werden, wobei die extrem flache Ausbildung der Filter-Membran ein gutes und einfaches Fokussieren auf den Filtrationsrückstand und eine gute, optisch scharfe Abbildung des Filtrationsrückstands er ¬ möglicht. Durch eine geringe Steggröße des Stützkörpers und der damit verbundenen großen zur Verfügung stehenden Fläche der Kanäle in fluidischem Kontakt mit der Filter-Membran, kann ein gleichmäßiger Fluss eines Fluids durch die Filter- Membran erreicht werden und ein gleichmäßig verteilter Filt ¬ rationsrückstand gewonnen und untersucht werden, welcher we- nig oder nicht von unerwünschten Partikeln abgedeckt ist. Gerade bei mikroskopischen Untersuchungen in Transmission oder Auflicht ist dies von Vorteil.

Die mit dem Verfahren zum Filtrieren von Fluiden mit der be- schriebenen Anordnung und deren Verwendung verbundenen Vorteile sind analog den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf die Anordnung beschrieben wurden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es wird in den Figuren dargestellt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä ¬ ße Anordnung in Aufsicht mit einem Träger, einem Stützkörper und einer darauf aufliegenden Filter- Membran,

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch die in

Fig. 1 dargestellte Anordnung,

Fig. 3 eine detaillierte schematische Ansicht des Stütz ¬ körpers mit Kanälen und AblaufÖffnungen, und

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch den in

Fig. 3 dargestellten Stützkörper.

Die in der Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Anordnung umfasst einen Träger 1 und einen Stützkörper 3, welcher in einer Ausnehmung des Trägers 1 angeordnet ist. Der Träger 1 ist in Form eines Objektträgers für die Lichtmikroskopie flach aus ¬ gebildet. In einem Bereich beabstandet zum Stützkörper 3 kann eine Fläche als Grifffläche 4 ausgebildet sein, indem die Oberfläche in diesem Bereich z.B. aufgeraut ist. Objektträger weisen in der Regel eine Länge L im Bereich von 76 mm und eine Breite B im Bereich von 26 mm auf. Alternativ können Objektträger auch eine Länge im Bereich von 75 mm und eine Breite im Bereich von 25 mm aufweisen. In Fig. 2 ist ein Schnitt längst der Länge L des Trägers 1 dargestellt, wobei der Träger 1 eine Dicke D x aufweist. In der Regel weisen Ob ¬ jektträger eine Dicke D x im Bereich von 1 bis 1,5 mm auf.

Standardmäßig verwendete Objektträger mit anderen Größen sind ebenfalls im Gebrauch.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ist auf einer Vordersei ¬ te 6 des Trägers 1 und des Stützkörpers 3 eine kreisrunde, folienförmige Filter-Membran 2 flach angeordnet. Die kreisrunde Filter-Membran 2 weist z.B. einen Durchmesser der

Kreisform 0M im Bereich von 25 mm auf und eine Dicke D M im Bereich von 10 ym. Die Filter-Membran 2 ist im Randbereich 5 mechanisch mit dem Träger verbunden, z.B. durch Verschweißen oder Kleben. Unterhalb der Filter-Membran 2 ist der kreisrunde Stützkörper 3 angeordnet. Der Stützkörper weist z.B. einen kreisrunden Durchmesser 0S im Bereich von 23 mm und eine Dicke D x auf, welche der Dicke des Trägers entspricht. Die Fil ¬ ter-Membran 2 liegt flach auf dem Stützkörper 3 auf, wobei Abweichungen von einer ebenen Kontaktfläche zwischen Stützkörper 3 und Filter-Membran 2 z.B. maximal 100 ym betragen können. Der Stützkörper 2 und der Träger 1 können aus einem integralen Körper geformt sein, oder der kreisrunde Stützkörper 3 kann in einer vollständig durch die Dicke D x des Trä ¬ gers durchgehenden kreisrunden Ausnehmung angeordnet sein, insbesondere mechanisch stabil mit dem Träger 2 verbunden. Es sind neben kreisrunden Formen des Stützkörpers 3 und der Aus ¬ nehmung auch andere Formen, z.B. rechteckige oder dreieckige möglich. Ein formschlüssiger Kontakt zwischen Stützkörper 3 und Ausnehmung des Trägers 1 ist dabei von Vorteil. Wie in den Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, sind in der Oberflä ¬ che des Stützkörpers 3 auf einer Vorderseite 6 Kanäle 8, 10 ausgebildet. Der Einfachheit halber sind in der Fig. 1 die Kanäle 8, 10 nur angedeutet und nicht vollständig eingezeich ¬ net. In der Fig. 3 ist ein mögliches Muster von Kanälen 8, 10 im Stützkörper 3 im Detail schematisch dargestellt, wenn auch der Übersichtlichkeit halber nur mit einer geringen Zahl an Kanälen 8, 10. Die Kanäle 8 sind sternförmig vom Mittelpunkt 11 der Kreisform der Filter-Membran 2 bzw. des Stützkörpers 3 in Richtung Randbereich 5 verlaufend, in der Oberfläche des Stützkörpers 3 ausgebildet. Um in Richtung Randbereich 5 die Kanaldichte der Kanäle 8 auf der Oberfläche im Wesentlichen konstant zu halten, nimmt die Zahl der Kanäle 8 in Richtung Rand 5 vom Mittelpunkt 11 aus zu. Bei einer Zunahme des Quer ¬ schnitts der Kanäle 8 mit dem Abstand r vom Mittelpunkt 11 aus, stellt der maximale Abstand r weniger als die Hälfte des Durchmessers 0S dar. Durch die Zunahme der Zahl und/oder des Querschnitts der Kanäle 8 wird ein gleichmäßiger Fluss eines zu filtrierenden Fluids durch die Filter-Membran 2 ermög- licht. Alternativ oder zusammen mit der Zunahme der Zahl der Kanäle 8 in Richtung Rand 5 können die Kanal-Querschnitte bzw. -Tiefen in der Trägeroberfläche in Richtung Rand 5 bevorzugt quadratisch mit dem Abstand r vom Mittelpunkt 11 aus zunehmen, oder die Summe aller auf einem Kreisumfang eines Kreises mit Kreismittelpunkt 11 und Kreisradius r (Abstand r zwischen Mittelpunkt 11 und Kreisumfang) liegenden Querschnittsflächen von Kanälen 8, kann mit dem Quadrat des Ab- stands r zunehmen.

Nahe dem Randbereich 5 der Filter-Membran 2 sind im Stützkörper 3 oder im Träger 1, oder im Kontaktbereich zwischen

Stützkörper 3 und Träger 1, vollständig durch die Dicke D x des Trägers 1 bzw. Stützkörpers 3 durchgehende Ablauföffnun- gen 9 angeordnet. Die Kanäle 8 enden in den AblaufÖffnungen 9. Fluid, welches durch die Filter-Membran 2 fließt, kann über die Kanäle 8 und die AblaufÖffnungen 9 von der Vorderseite des Trägers 6 kommend, auf die Rückseite 7 des Trägers 1 gelangen und von dort abtransportiert werden. Ein gutes, gleichmäßiges Durchströmen der Filter-Membran 2 sowie eine gute Filterung des Fluids werden ermöglicht. Insbesondere wird ein über die gesamt Filter-Membranfläche gleichmäßiger Druckabfall erreicht. Die Kanäle 8 sind durch kreisförmig ausgebildete Kanäle 10 miteinander verbunden. Die kreisförmigen Kanäle 10 führen zu einer verbesserten, insbesondere gleichmäßigeren Fluidströ- mung unterhalb der Filter-Membran 2. Analog den Kanälen 8 können Querschnitte und/oder Zahl der Kanäle 10 mit zunehmen- dem Abstand r vom Mittelpunkt 11 aus zunehmen, insbesondere mit dem Quadrat des Abstands r. Analog den Kanälen 8 kann auch die Summe der Querschnitte der Kanäle 10 und/oder der Kanäle 8 mit zunehmendem Abstand r vom Mittelpunkt 11 aus zu ¬ nehmen, insbesondere mit dem Quadrat des Abstands r.

Um eine flächenmäßig gleichmäßige Strömung und einen guten Ablauf des Fluids durch die Filter-Membran 2 über den Stützkörper 3 hinweg in Richtung Rückseite 7 des Trägers 1 zu er- möglichen, ist eine Minimierung des direkten Kontakts zwischen Filter-Membran 2 und Stützkörper 3 von Vorteil. Eine gleichmäßige Verteilung des Filtrats auf der Filter-Membranoberfläche kann so erreicht werden. Ein minimaler mechani- scher Kontakt flächenmäßig, zwischen Filter-Membran 2 und

Stützkörper 3 wird z.B. erhalten, wenn die Kanäle 8, 10 in so hoher Zahl und Dichte ausgebildet sind, dass zwischen den Ka ¬ nälen 8 und/oder 10 nur noch Stege 11, wie in Fig. 4 gezeigt, auf der Oberfläche des Stützkörpers 3 ausgebildet sind. In Fig. 4 ist ein Schnitt durch den in Fig. 3 dargestellten

Stützkörper 3 entlang einer Schnittlinie IV - IV gezeigt, wobei aus Gründen der besseren Darstellung nur eine geringe Zahl an Kanälen 10 und Stegen 13 dargestellt ist. Eine hohe Zahl und Dichte, und insbesondere eine wie in Fig. 4 darge- stellte Dreiecksform der Stege 13, ermöglichen einen minimalen direkten mechanischen Kontakt zwischen Filter-Membran 2 und Stützkörper 3 bei hoher mechanischer Stabilität der Anordnung. Ein besonders gleichmäßiger Fluidstrom über die gesamte Fläche der Filter-Membran 2, mit Ausnahme des Randbe- reichs 5, wird so ermöglicht.

Eine besonders einfache und billige Herstellung der Anordnung ist gegeben, bei Verwendung von Polykarbonaten für die Herstellung des Trägers 1 und des Stützkörpers 3. Insbesondere wenn Stützkörper 3 und Träger 1 aus einem integralen Körper hergestellt sind, können Kanäle 8, 10 in die Oberfläche des Stützkörpers gefräst werden. Alternativ können die Kanäle 8, 10 z.B. durch Formguss oder Laserbearbeitung ausgebildet werden. Die AblaufÖffnungen 9 können z.B. durch Bohren, Fräsen, Laserbearbeitung oder Formguss hergestellt werden. Die Filter-Membran 2 kann aus einer Folie durch Teilchenbeschuss hergestellt sein, insbesondere als eine Track Etched Filter- Membrane aus einer Polykarbonatfolie . Im Randbereich 5 kann die Filter-Membran 2 mechanisch an den Träger 1 z.B. durch Kleben oder Schweißen befestigt sein.

Alternativ kann bei Verwendung von Keramik als Material für den Stützkörper 3, eine poröse Schicht auf der Oberfläche des Stützkörpers 3 ausgebildet werden, welche analog Kanälen 8, 10 einen gleichmäßigen Abfluss eines Fluids erlaubt. Bei Aus ¬ bildung des Stützkörpers 3 vollständig aus einem porösen Ma ¬ terial können die AblaufÖffnungen 9 und Kanäle 8, 10 durch die Porosität gegeben sein.

Die Verwendung von Track Etched Filter-Membranen, welche aus einer Polykarbonatfolie mit definiertem Löcherdurchmesser ausgebildet sind, ermöglicht die Verwendung der erfindungsge- mäßen Anordnung zum Filtrieren von z.B. Tumorzellen aus Blut. So können bei einem Löcherdurchmesser von z.B. 8 ym gesunde Zellen im Blut (z.B. weiße und rote Blutzellen) die Filter- Membran 2 im Wesentlichen passieren, während Tumorzellen, die zu groß und unelastisch sind, von der Filter-Membran 2 zu- rückgehalten werden. Die Tumorzellen werden so aus dem Blut gefiltert und in der Filter-Membran zurückgehalten (Filtrationsrückstand) . Die über die Fläche der Filter-Membran 2 gleichmäßige Fluidströmung ermöglicht ein Filtern der Tumorzellen in einer Form, bei welcher diese nach Filterung im We- sentlichen gleichmäßig verteilt auf der Filter-Membran 2 vorliegen. Eine optische Untersuchung der Tumorzellen wird so erleichtert. Alternativ zu Blut können auch andere Flüssig ¬ keiten und Gase oder in Flüssigkeiten befindliche Feststoffe gefiltert werden.

Eine Verwendung von temperaturstabilen Materialien für die erfindungsgemäße Anordnung, zumindest im Bereich von bis zu 90°C, ermöglicht einen Lyse-Aufschluss von Zellen und eine Vervielfältigung und Markierung von z.B. DNA der Zellen auf der Filter-Membran 2. Alternativ können die Zellen selbst z.B. durch einen Farbstoff spezifisch eingefärbt werden. Eine optische, insbesondere lichtmikroskopische oder fluoreszenz ¬ mikroskopische Untersuchung des Filtrationsrückstands wird so erleichtert. Die flache, plane Ausbildung der Filter-Membran 2 in einer flachen, planen Ebene ermöglicht eine gute Fokus- sierung und Abbildung des Filtrationsrückstands.




 
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