專利名稱：借助散射光測量進行細(xì)胞監(jiān)控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控細(xì)胞的裝置，包括用于多個測試細(xì)胞的至少一個容納單元和用于細(xì)胞測量的測量設(shè)備。
背景技術(shù)：
在原理上，細(xì)胞測試領(lǐng)域已知多種方法和過程，借此，生物學(xué)和化學(xué)參數(shù)得以確定，例如，在藥品中，用于測試藥劑。體外細(xì)胞測試包括無標(biāo)記的方法，例如，借助阻抗光譜學(xué)測量細(xì)胞的粘附，借助Clark電極或借助光學(xué)傳感器確定氧氣，并且借助離子選擇性的 場效應(yīng)晶體管測量pH。熒光和化學(xué)反光方法也是公知的。這些是所謂的端點確定的一部分，也是不利的，因為它們通常都伴隨有細(xì)胞殺滅。流體血細(xì)胞計數(shù)的方法使用光散射和熒光來測量細(xì)胞尺寸和細(xì)胞結(jié)構(gòu)。這一方法的劣勢在于，由于樣品流，僅可以看到快照，樣品的特征無法在相對長的時間段上體現(xiàn)。已知有必要在細(xì)胞測量期間監(jiān)控基板上的細(xì)胞層的細(xì)胞密度和細(xì)胞狀態(tài)，尤其在相對長的時間段。為此目的，使用顯微鏡監(jiān)控。顯微鏡監(jiān)控需要手動工作處理步驟或復(fù)雜的自動化。連續(xù)的顯微鏡監(jiān)控的劣勢在于大量的數(shù)據(jù)，需要長時間以及復(fù)雜的平行化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于細(xì)胞測量的改善裝置，由此，尤其地避免復(fù)雜的顯微鏡監(jiān)控或額外的手動工作處理步驟。該目的是通過權(quán)利要求I的裝置實現(xiàn)的。該裝置的開發(fā)和有利實施例是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明的裝置用于監(jiān)控細(xì)胞，并且包括用于多個測試細(xì)胞的至少一個接納單元，以及用于細(xì)胞測量的第一測量設(shè)備。所述接納單元包括至少部分透過光線的基板。所述裝置具有用于散射光測量的第二測量設(shè)備。第二測量設(shè)備具有光源和散射光檢測器。這里，接納單元、光源和散射光檢測器布置成使得由所述光源產(chǎn)生的光其中的至少一些照在接納單元上并且散射在接納單元中的測試細(xì)胞其中的至少一些，離開接納單元通過基板并且碰撞在散射光檢測器上。這種裝置的優(yōu)勢在于，可以連續(xù)地監(jiān)控平行于測試細(xì)胞的一層測試細(xì)胞的細(xì)胞狀態(tài)和細(xì)胞密度，即使在長的觀察期。根據(jù)本發(fā)明的裝置允許組合細(xì)胞監(jiān)控和細(xì)胞測量，例如，電化學(xué)特征。不需要成像方法或顯微鏡步驟，由此，細(xì)胞監(jiān)控變得更簡單，因此也更成本高校。而且，節(jié)省時間避免額外的人工操作步驟。在一項有利實施例中，所述裝置包括具有至少一個光電二極管的散射光檢測器。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)多個目標(biāo)的組合確定細(xì)胞密度，確定細(xì)胞形態(tài)學(xué)，確定基板上的測試細(xì)胞的濃度或密度以及確定動態(tài)參數(shù)，諸如成長曲線，細(xì)胞匯合以及連續(xù)確定急性毒性(acute-toxic)的參數(shù)，這尤其可以同時實現(xiàn)。該裝置方便地集成在芯片上。在本發(fā)明的一項實施例中，所述散射光檢測器的光電二極管布置成使得其位于未散射而穿過具有測試細(xì)胞和基板的接納單元撞在散射光檢測器上的光的外部。該裝置的優(yōu)勢在于，不需要用于未散射光的濾光器，由此，該設(shè)計可以采用非常簡單以及成本有效的方式實現(xiàn)。在該裝置的備選實施例中，所述第二測量裝置包括濾光器，布置在接納單元與散射光檢測器之間。尤其地，濾光器可以匹配由光源產(chǎn)生的光的波長，允許光電二極管沿著放射方向布置。有利地，如果過濾器的吸光率取決于光的入射角。尤其地，濾光器可以米用干擾濾光片。方便的是使用濾光器，如果光電二極管位于由散射于所述測試細(xì)胞處的光覆蓋的散射光檢測器的區(qū)域的中心。然后，有利地，如果所述光電二極管的表面的范圍大于由照在所述接納單元上的光覆蓋的基板的區(qū)域，尤其大于基板。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，所述基板是可更換的。尤其地，整個接納單元可以實現(xiàn)為可互相更換的。例如，所述接納單元是微量滴定板。該裝置的這種實施例是有利的，因為其允許使用成本有效的基板。尤其地，微量滴定板可以作為散裝貨物。可更換的基板或可更換的容納單元是進一步有利的，因為它們可以簡化該裝置以及由此進行的操作。也可實現(xiàn)更高的輸出。所述接納單元可以可選擇地實現(xiàn)為微觀流體通道。這一實施例允許測試細(xì)胞填充 有營養(yǎng)溶液，這是有利的，尤其在相對長的測試時間段。所述接納單元方便地形成用于細(xì)胞測量的第一測量設(shè)備的一部分，所述基板實現(xiàn)為傳感器電極。這一實施例是有利的，相同的測試細(xì)胞同時采用電性或電化學(xué)的方式顯現(xiàn)特征，并且可借助散射光檢測和監(jiān)控。在本發(fā)明的有利實施例中，所述第二測量設(shè)備和接納單元相對于彼此移位。因此，可以掃描所有的測試細(xì)胞。大面積的基板實現(xiàn)測試細(xì)胞的高輸出?？蛇x擇地，僅僅光源可以相對于固定的容納單元和固定的散射光檢測器移動。散射光檢測器包括分段的光電二極管。有利地，所述第一測量設(shè)備包括用于所述測試細(xì)胞的電化學(xué)分析的至少一個電極。可選擇地或額外地，所述第一測量設(shè)備包括至少一個離子選擇電極。此外，所述第一測量設(shè)備可以可選擇地或額外地包括用于測量所述測試細(xì)胞的阻抗的至少一個電極。在本發(fā)明的有利實施例中，這種電極集成在容納單元的基板中。例如，基板可以是測試芯片。


本發(fā)明的實施例將參照附圖的圖I至4以示例性的方式說明圖I示出該裝置的實施例的側(cè)視圖，圖2示出該裝置的進一步實施例的平面圖，圖3示出該裝置的進一步實施例的側(cè)視圖，圖4示出接納單元和光散射檢測器以及可移位的光源的進一步實施例，圖5示出接納單元的進一步實施例，圖6示出基板上的測試細(xì)胞的側(cè)視圖，圖7示出基板上的測試細(xì)胞的平面圖，圖8示出基板上的測試細(xì)胞的側(cè)視圖，以及圖9示出基板上的測試細(xì)胞的平面圖。
具體實施方式
本發(fā)明將根據(jù)示例性實施例更詳細(xì)地示出。設(shè)置用于監(jiān)控細(xì)胞的裝置，包括兩個測量設(shè)備。設(shè)置一種用于監(jiān)控細(xì)胞的裝置，包括兩個測量設(shè)備。第一測量設(shè)備用于細(xì)胞測量并且包括用于多個測試細(xì)胞2的接納單元30。圖I示出采用微觀流體通道形式的接納單元30，如圖2中的平面圖所示。其具有至少一個入口 32和出口 32用于測試介質(zhì)，S卩，測試細(xì)胞2。透明基板31由足夠緊密包裝的單層測試細(xì)胞2覆蓋，如圖7中尤其清楚地示出。作為微觀流體通道的接納單元30的實施例使得營養(yǎng)溶液連續(xù)地供給用于測試細(xì)胞2。圖I進一步示出具有單一的大面積光電二極管51的散射光檢測器50。圖2中的平面圖示出光電二極管51的范圍A大于由測試細(xì)胞2覆蓋的基板31。圖I中的側(cè)視圖51示出接納單元30，散射光檢測器50水平地布置，接納單元30處于散射光檢測器50上方。位于接納單元30上方的是光源10。光源10發(fā)出相干單色光。激光光源是便利的。圖I的側(cè)視圖進一步示出光線Ila在散射于測試細(xì)胞2之后垂直地照射在接納單元上并且離開接納單元30穿過基板31?；?1實現(xiàn)為傳送來自于光源10的光。散射光Ilb離開接納單元并且形成散射光錐。后者被散射光檢測器50的足夠大面積的光電二極管51完全覆蓋。濾光器4位于水平布置的接納單元30與光散射檢測器50之間，位于后者上方。濾光器的吸收率取決于光的入射角。由此，可濾除光源的直接透射的、未在測試細(xì)胞2處被散射的光。作為微觀流 體通道的接納單元30的實施例能夠?qū)⒃撗b置集成在測試芯片上?？蛇x擇地，體外測試芯片集成在微觀流體通道內(nèi)部。圖3示出本發(fā)明的進一步實施例的側(cè)視圖。這里，接納單元30、濾光器4和光散射檢測器50再次水平地疊置安裝。光源10安裝在接納單元30上方，其發(fā)射具有限定光束直徑的導(dǎo)引光束11a。光束直徑選擇為小于散射光檢測器50的單一光電二極管51的范圍A。散射光檢測器50具有多個光電二極管51。這些光電二極管米用規(guī)則的柵格形式安裝在散射光檢測器50上。在光束的直接投射方向上,不設(shè)置光電二極管51。這一結(jié)構(gòu)允許使用能夠更成本有效的具有較低濾光效果的濾光器4。該接納單元包括用于測試細(xì)胞2的入口和出口 32，必要的營養(yǎng)溶液，或者一般來講，測試介質(zhì)。測試細(xì)胞2在基板31上形成緊密包裝的單層?；?1采用具有一個或多個集成傳感器的透明芯片，例如Clark電極，用于測量pH值的電極以及用于測量阻抗以確定測試細(xì)胞2的粘附的指狀組合(interdigital)結(jié)構(gòu)。圖4示出本發(fā)明的進一步實施例,這里具體地示出接納單元30的各種實施例。再次地，接納單元30和散射光檢測器50水平地疊置布置?？商鎿Q燈源10位于接納單元30上方。光源10的路線可以導(dǎo)向在整個基板31上方。散射光檢測器50可具有單一的大面積的光電二極管51，如圖I和5所示，或者其可具有多個分段發(fā)光二極管51，如圖3和4所示。在分段二極管51的情況下，入射光的光束直徑，即，由入射光覆蓋的區(qū)域B小于光電二極管51的范圍A，參見圖2。光電二極管51的范圍A應(yīng)當(dāng)獨立于光錐，選擇為足夠大，使得足夠數(shù)量的散射細(xì)胞2被覆蓋。接納單元30實現(xiàn)為微量滴定板。微量滴定板，即，接納單元30本身，因此也形成基板31?？缮虡I(yè)購買的微量滴定板具有不同的凹槽形狀。圖4和5中的側(cè)視圖示出具有平面基板基底的凹槽33a和在基板31中構(gòu)成半球形凹陷的凹槽33b。濾光器4安裝在接納單兀30與散射光檢測器50之間。濾光器4直接位于散射光檢測器50上。接納單元30又直接位于濾光器4上。接納單元30，實現(xiàn)為微量滴定板，是可相互更換的。例如，代替光源10的移動，也可移動接納單元30和/或散射光檢測器50。圖6示出側(cè)視圖，圖7示出由測試細(xì)胞占據(jù)的基板31的平面圖。匯合的測試細(xì)胞2a在基板31上形成緊密包裝的單層。圖9中的平面圖示出圓形細(xì)胞2a，如圖8所示，相對比地不形成緊 密包裝的單層。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控細(xì)胞的裝置，包括用于多個測試細(xì)胞(2)的至少一個接納單元(30)，以及用于細(xì)胞測量的第一測量設(shè)備，其中，所述接納單元(30)包括至少部分透過光線的基板(31 )，其特征在于，所述裝置具有用于散射光測量的第二測量設(shè)備，包括光源(10)和至少一個散射光檢測器(50)，其中，接納單元(30)、光源(10)和散射光檢測器(50)布置成使得由所述光源(10)產(chǎn)生的光(Ila)其中的至少一些照在接納單元(30)上并且散射在接納單元(30)中的測試細(xì)胞(2)其中的至少一些，離開接納單元(30)通過基板(31)并且撞在所述散射光檢測器(50)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述散射光檢測器(50)具有至少一個光電二極管(51)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述散射光檢測器(50)的光電二極管(51)布置成使得其位于未散射而穿過具有測試細(xì)胞(2)和基板(31)的接納單元 (30)撞在散射光檢測器(50)上的光的外部。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二測量裝置包括濾光器(4)，布置在接納單元(30)與散射光檢測器(50)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，濾光器(4)，尤其是干擾濾光片，的吸光率取決于光的入射角。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置,其特征在于,所述光電二極管(51)位于由散射于所述測試細(xì)胞(2)處的光(Ilb)覆蓋的散射光檢測器(50)的區(qū)域的中心。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求4至6任一項所述的裝置，其特征在于，所述光電二極管(51)的表面的范圍(A)大于由照在所述接納單元(30)上的光(Ila)覆蓋的基板(31)的區(qū)域(B)，尤其大于基板(31)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述基板(31)是可更換的。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述接納單元(30)，尤其是微量滴定板，是可互相更換的。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述接納單元(30)實現(xiàn)為微觀流體通道。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述接納單元(30)形成用于細(xì)胞測量的第一測量設(shè)備的一部分，所述基板(31)實現(xiàn)為傳感器電極。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述第二測量設(shè)備和接納單元(39)相對于彼此可移位。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一測量設(shè)備包括用于所述測試細(xì)胞(2)的電化學(xué)分析的至少一個電極。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一測量設(shè)備包括至少一個離子選擇電極。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置，其特征在于，所述第一測量設(shè)備包括用于測量所述測試細(xì)胞(2)的阻抗的至少一個電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控細(xì)胞的裝置。該裝置包括用于測試細(xì)胞的至少一個接納單元(30)，以及用于細(xì)胞測量的第一測量設(shè)備，借助第二測量設(shè)備，包括光源(10)和散射光檢測器(50)，可在細(xì)胞測量期間實現(xiàn)細(xì)胞監(jiān)控。為此目的，接納單元包括至少局部透過光線的基板(31)并且布置在光源與散射光檢測器之間，使得由所述光源產(chǎn)生的光(11a)其中的至少一部分照在接納單元上并且散射在測試細(xì)胞上，在離開接納單元通過基板之后，撞在所述散射光檢測器上。
文檔編號G01N33/50GK102959384SQ201180031306
公開日2013年3月6日 申請日期2011年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者O.海登, S.F.特德, P.厄特爾, K.羅珀特 申請人:西門子公司