专利名称：借助散射光测量进行细胞监控的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于监控细胞的装置，包括用于多个测试细胞的至少一个容纳单元和用于细胞测量的测量设备。
背景技术：
在原理上，细胞测试领域已知多种方法和过程，借此，生物学和化学参数得以确定，例如，在药品中，用于测试药剂。体外细胞测试包括无标记的方法，例如，借助阻抗光谱学测量细胞的粘附，借助Clark电极或借助光学传感器确定氧气，并且借助离子选择性的 场效应晶体管测量pH。荧光和化学反光方法也是公知的。这些是所谓的端点确定的一部分，也是不利的，因为它们通常都伴随有细胞杀灭。流体血细胞计数的方法使用光散射和荧光来测量细胞尺寸和细胞结构。这一方法的劣势在于，由于样品流，仅可以看到快照，样品的特征无法在相对长的时间段上体现。已知有必要在细胞测量期间监控基板上的细胞层的细胞密度和细胞状态，尤其在相对长的时间段。为此目的，使用显微镜监控。显微镜监控需要手动工作处理步骤或复杂的自动化。连续的显微镜监控的劣势在于大量的数据，需要长时间以及复杂的平行化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于细胞测量的改善装置，由此，尤其地避免复杂的显微镜监控或额外的手动工作处理步骤。该目的是通过权利要求I的装置实现的。该装置的开发和有利实施例是从属权利要求的主题。根据本发明的装置用于监控细胞，并且包括用于多个测试细胞的至少一个接纳单元，以及用于细胞测量的第一测量设备。所述接纳单元包括至少部分透过光线的基板。所述装置具有用于散射光测量的第二测量设备。第二测量设备具有光源和散射光检测器。这里，接纳单元、光源和散射光检测器布置成使得由所述光源产生的光其中的至少一些照在接纳单元上并且散射在接纳单元中的测试细胞其中的至少一些，离开接纳单元通过基板并且碰撞在散射光检测器上。这种装置的优势在于，可以连续地监控平行于测试细胞的一层测试细胞的细胞状态和细胞密度，即使在长的观察期。根据本发明的装置允许组合细胞监控和细胞测量，例如，电化学特征。不需要成像方法或显微镜步骤，由此，细胞监控变得更简单，因此也更成本高校。而且，节省时间避免额外的人工操作步骤。在一项有利实施例中，所述装置包括具有至少一个光电二极管的散射光检测器。该装置能够实现多个目标的组合确定细胞密度，确定细胞形态学，确定基板上的测试细胞的浓度或密度以及确定动态参数，诸如成长曲线，细胞汇合以及连续确定急性毒性(acute-toxic)的参数，这尤其可以同时实现。该装置方便地集成在芯片上。在本发明的一项实施例中，所述散射光检测器的光电二极管布置成使得其位于未散射而穿过具有测试细胞和基板的接纳单元撞在散射光检测器上的光的外部。该装置的优势在于，不需要用于未散射光的滤光器，由此，该设计可以采用非常简单以及成本有效的方式实现。在该装置的备选实施例中，所述第二测量装置包括滤光器，布置在接纳单元与散射光检测器之间。尤其地，滤光器可以匹配由光源产生的光的波长，允许光电二极管沿着放射方向布置。有利地，如果过滤器的吸光率取决于光的入射角。尤其地，滤光器可以米用干扰滤光片。方便的是使用滤光器，如果光电二极管位于由散射于所述测试细胞处的光覆盖的散射光检测器的区域的中心。然后，有利地，如果所述光电二极管的表面的范围大于由照在所述接纳单元上的光覆盖的基板的区域，尤其大于基板。在本发明的另一优选实施例中，所述基板是可更换的。尤其地，整个接纳单元可以实现为可互相更换的。例如，所述接纳单元是微量滴定板。该装置的这种实施例是有利的，因为其允许使用成本有效的基板。尤其地，微量滴定板可以作为散装货物。可更换的基板或可更换的容纳单元是进一步有利的，因为它们可以简化该装置以及由此进行的操作。也可实现更高的输出。所述接纳单元可以可选择地实现为微观流体通道。这一实施例允许测试细胞填充 有营养溶液，这是有利的，尤其在相对长的测试时间段。所述接纳单元方便地形成用于细胞测量的第一测量设备的一部分，所述基板实现为传感器电极。这一实施例是有利的，相同的测试细胞同时采用电性或电化学的方式显现特征，并且可借助散射光检测和监控。在本发明的有利实施例中，所述第二测量设备和接纳单元相对于彼此移位。因此，可以扫描所有的测试细胞。大面积的基板实现测试细胞的高输出。可选择地，仅仅光源可以相对于固定的容纳单元和固定的散射光检测器移动。散射光检测器包括分段的光电二极管。有利地，所述第一测量设备包括用于所述测试细胞的电化学分析的至少一个电极。可选择地或额外地，所述第一测量设备包括至少一个离子选择电极。此外，所述第一测量设备可以可选择地或额外地包括用于测量所述测试细胞的阻抗的至少一个电极。在本发明的有利实施例中，这种电极集成在容纳单元的基板中。例如，基板可以是测试芯片。
本发明的实施例将参照附图的图I至4以示例性的方式说明图I示出该装置的实施例的侧视图，图2示出该装置的进一步实施例的平面图，图3示出该装置的进一步实施例的侧视图，图4示出接纳单元和光散射检测器以及可移位的光源的进一步实施例，图5示出接纳单元的进一步实施例，图6示出基板上的测试细胞的侧视图，图7示出基板上的测试细胞的平面图，图8示出基板上的测试细胞的侧视图，以及图9示出基板上的测试细胞的平面图。
具体实施方式
本发明将根据示例性实施例更详细地示出。设置用于监控细胞的装置，包括两个测量设备。设置一种用于监控细胞的装置，包括两个测量设备。第一测量设备用于细胞测量并且包括用于多个测试细胞2的接纳单元30。图I示出采用微观流体通道形式的接纳单元30，如图2中的平面图所示。其具有至少一个入口 32和出口 32用于测试介质，S卩，测试细胞2。透明基板31由足够紧密包装的单层测试细胞2覆盖，如图7中尤其清楚地示出。作为微观流体通道的接纳单元30的实施例使得营养溶液连续地供给用于测试细胞2。图I进一步示出具有单一的大面积光电二极管51的散射光检测器50。图2中的平面图示出光电二极管51的范围A大于由测试细胞2覆盖的基板31。图I中的侧视图51示出接纳单元30，散射光检测器50水平地布置，接纳单元30处于散射光检测器50上方。位于接纳单元30上方的是光源10。光源10发出相干单色光。激光光源是便利的。图I的侧视图进一步示出光线Ila在散射于测试细胞2之后垂直地照射在接纳单元上并且离开接纳单元30穿过基板31。基板31实现为传送来自于光源10的光。散射光Ilb离开接纳单元并且形成散射光锥。后者被散射光检测器50的足够大面积的光电二极管51完全覆盖。滤光器4位于水平布置的接纳单元30与光散射检测器50之间，位于后者上方。滤光器的吸收率取决于光的入射角。由此，可滤除光源的直接透射的、未在测试细胞2处被散射的光。作为微观流 体通道的接纳单元30的实施例能够将该装置集成在测试芯片上。可选择地，体外测试芯片集成在微观流体通道内部。图3示出本发明的进一步实施例的侧视图。这里，接纳单元30、滤光器4和光散射检测器50再次水平地叠置安装。光源10安装在接纳单元30上方，其发射具有限定光束直径的导引光束11a。光束直径选择为小于散射光检测器50的单一光电二极管51的范围A。散射光检测器50具有多个光电二极管51。这些光电二极管米用规则的栅格形式安装在散射光检测器50上。在光束的直接投射方向上,不设置光电二极管51。这一结构允许使用能够更成本有效的具有较低滤光效果的滤光器4。该接纳单元包括用于测试细胞2的入口和出口 32，必要的营养溶液，或者一般来讲，测试介质。测试细胞2在基板31上形成紧密包装的单层。基板31采用具有一个或多个集成传感器的透明芯片，例如Clark电极，用于测量pH值的电极以及用于测量阻抗以确定测试细胞2的粘附的指状组合(interdigital)结构。图4示出本发明的进一步实施例,这里具体地示出接纳单元30的各种实施例。再次地，接纳单元30和散射光检测器50水平地叠置布置。可替换灯源10位于接纳单元30上方。光源10的路线可以导向在整个基板31上方。散射光检测器50可具有单一的大面积的光电二极管51，如图I和5所示，或者其可具有多个分段发光二极管51，如图3和4所示。在分段二极管51的情况下，入射光的光束直径，即，由入射光覆盖的区域B小于光电二极管51的范围A，参见图2。光电二极管51的范围A应当独立于光锥，选择为足够大，使得足够数量的散射细胞2被覆盖。接纳单元30实现为微量滴定板。微量滴定板，即，接纳单元30本身，因此也形成基板31。可商业购买的微量滴定板具有不同的凹槽形状。图4和5中的侧视图示出具有平面基板基底的凹槽33a和在基板31中构成半球形凹陷的凹槽33b。滤光器4安装在接纳单兀30与散射光检测器50之间。滤光器4直接位于散射光检测器50上。接纳单元30又直接位于滤光器4上。接纳单元30，实现为微量滴定板，是可相互更换的。例如，代替光源10的移动，也可移动接纳单元30和/或散射光检测器50。图6示出侧视图，图7示出由测试细胞占据的基板31的平面图。汇合的测试细胞2a在基板31上形成紧密包装的单层。图9中的平面图示出圆形细胞2a，如图8所示，相对比地不形成紧 密包装的单层。
权利要求
1.一种用于监控细胞的装置，包括用于多个测试细胞(2)的至少一个接纳单元(30)，以及用于细胞测量的第一测量设备，其中，所述接纳单元(30)包括至少部分透过光线的基板(31 )，其特征在于，所述装置具有用于散射光测量的第二测量设备，包括光源(10)和至少一个散射光检测器(50)，其中，接纳单元(30)、光源(10)和散射光检测器(50)布置成使得由所述光源(10)产生的光(Ila)其中的至少一些照在接纳单元(30)上并且散射在接纳单元(30)中的测试细胞(2)其中的至少一些，离开接纳单元(30)通过基板(31)并且撞在所述散射光检测器(50)上。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述散射光检测器(50)具有至少一个光电二极管(51)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述散射光检测器(50)的光电二极管(51)布置成使得其位于未散射而穿过具有测试细胞(2)和基板(31)的接纳单元 (30)撞在散射光检测器(50)上的光的外部。
4.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述第二测量装置包括滤光器(4)，布置在接纳单元(30)与散射光检测器(50)之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，滤光器(4)，尤其是干扰滤光片，的吸光率取决于光的入射角。
6.根据权利要求4或5所述的装置,其特征在于,所述光电二极管(51)位于由散射于所述测试细胞(2)处的光(Ilb)覆盖的散射光检测器(50)的区域的中心。
7.根据前述权利要求4至6任一项所述的装置，其特征在于，所述光电二极管(51)的表面的范围(A)大于由照在所述接纳单元(30)上的光(Ila)覆盖的基板(31)的区域(B)，尤其大于基板(31)。
8.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述基板(31)是可更换的。
9.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述接纳单元(30)，尤其是微量滴定板，是可互相更换的。
10.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述接纳单元(30)实现为微观流体通道。
11.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述接纳单元(30)形成用于细胞测量的第一测量设备的一部分，所述基板(31)实现为传感器电极。
12.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述第二测量设备和接纳单元(39)相对于彼此可移位。
13.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述第一测量设备包括用于所述测试细胞(2)的电化学分析的至少一个电极。
14.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述第一测量设备包括至少一个离子选择电极。
15.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述第一测量设备包括用于测量所述测试细胞(2)的阻抗的至少一个电极。
全文摘要
本发明涉及一种用于监控细胞的装置。该装置包括用于测试细胞的至少一个接纳单元(30)，以及用于细胞测量的第一测量设备，借助第二测量设备，包括光源(10)和散射光检测器(50)，可在细胞测量期间实现细胞监控。为此目的，接纳单元包括至少局部透过光线的基板(31)并且布置在光源与散射光检测器之间，使得由所述光源产生的光(11a)其中的至少一部分照在接纳单元上并且散射在测试细胞上，在离开接纳单元通过基板之后，撞在所述散射光检测器上。
文档编号G01N33/50GK102959384SQ201180031306
公开日2013年3月6日 申请日期2011年4月5日 优先权日2010年6月24日
发明者O.海登, S.F.特德, P.厄特尔, K.罗珀特 申请人:西门子公司
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