用於拾取細胞物質的方法及用於執行該方法的組件的製作方法
2023-06-05 15:37:46 1
用於拾取細胞物質的方法及用於執行該方法的組件的製作方法
【專利摘要】在用於從培養皿拾取細胞物質的方法中，使拾取工具朝向所述細胞物質移位。所述工具和所述細胞物質之間的接觸通過執行電容測量來確定。在接觸之後，所述工具從所述細胞物質移開。在用於執行所述方法的組件中，由導電材料製成的支撐體支撐所述培養皿。在所述工具處於初始位置時，測量裝置確定由拾取工具和支撐體組成的系統的初始電容，並且當朝向所述培養皿降低所述工具時，所述測量裝置確定所述系統的電容。所述測量裝置將代表電容的信號提供給控制器，所述控制器包括用於執行降低所述工具期間的電容和所述初始電容的比較的比較器。所述控制器至少基於這種比較來控制所述工具的定位。
【專利說明】用於拾取細胞物質的方法及用於執行該方法的組件
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法。
【背景技術】
[0002]從JP-A-62273429可知這種方法。這種已知的方法涉及通過將移植針用作電極並且由電信號來檢測所述移植針和培養基之間的接觸而獲得恆定的針刺深度。電極被放置在培養基之上並且所述移植針然後被降低到所述培養基上。電源和可變電阻器通過引線被連接到電極和移植針上。因為培養基具有高的水分含量，所以傳導的存在或缺乏可以通過檢測器來檢測並且檢測閥值可以通過調節可變電阻器來改變。當使用這種已知的方法時可出現的問題是，儘管可以獲得恆定的針刺深度，但是有時會出現的是，所述移植針已經拾取了細胞物質和所述細胞物質下方的培養基的混合物。另外，連接到電極和移植針上的電源產生了穿過培養基的電流，該電流可以對培養基上的細胞物質有害。另外，當朝向不同的培養皿改變時，電極不得不被替換或徹底地清潔以防止交叉汙染。
【發明內容】
[0003]本發明的目標在於提供一種用於從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法，其中所述細胞物質可以選擇性地被拾取。
[0004]本發明的進一步目標在於提供一種用於拾取細胞物質的方法，所述方法對細胞物
質無害。
[0005]本發明的進一步目標在於提供一種儘可能使用較少的裝置零件來拾取細胞物質的方法。
[0006]這些目標的至少一個或這些目標的至少一部分由通過提供一種用於從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法的本發明實現，該方法順序地包括以下步驟:
[0007]-使拾取工具朝向所述細胞物質移位，
[0008]-確定所述拾取工具和所述細胞物質之間的接觸，以及
[0009]-將所述拾取工具從所述細胞物質移開從而拾取細胞物質，其中，確定所述拾取工具和所述細胞物質之間的接觸的步驟通過執行電容測量進行。因為接觸通過執行電容測量來確定，所以沒有用以直接與培養基接觸的附加電極對確定拾取工具和細胞物質和/或培養基之間的接觸是必要的。此外，通過使用電容測量，拾取工具不需要全部穿刺到細胞物質中以建立接觸，從而使得能夠僅拾取細胞物質。另外，需要產生這種測量的電壓等級足夠低，以不引發對細胞物質的生長的任何不良影響。[0010]在這種情況下提供了根據本發明的非常精確的方法，所述方法包括以下步驟:
[0011]-將所述培養皿放置到由導電材料製成的支撐體上；
[0012]-使用由電絕緣材料製成的培養皿；
[0013]-使用由導電材料製成的拾取工具；
[0014]-將所述拾取工具放置在遠高於所述培養皿的初始位置；[0015]-在所述拾取工具處於所述初始位置時測量由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的初始電容；
[0016]-沿朝向培養皿的方向從所述初始位置降低所述拾取工具；
[0017]-在降低所述拾取工具期間測量由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的電容。
[0018]優選地，所述方法進一步包括步驟:當所測得的電容偏離所述初始電容時，在接觸位置下停止降低所述拾取工具。這防止了拾取工具被過度降低，使得可以防止拾取細胞物質下方存在的培養基。優選地，所述方法進一步包括步驟:當所測得的電容偏離所述初始電容時，測量所述拾取工具的接觸位置。
[0019]在根據本發明的方法的有利的實施例中，所述方法進一步包括以下步驟:將所述拾取工具從所述接觸位置朝向檢驗位置移開預定距離並且將該拾取工具保持在所述檢驗位置；以及在所述檢驗位置下測量由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的電容。在一些情況下，待拾取的細胞物質非常粘或黏滑。當與這種細胞物質接觸之後的拾取工具從細胞物質移開時，細線狀物有時會保持所述拾取工具和培養皿中的細胞物質之間相接觸。這種細線狀物可以破壞並且可能汙染所述拾取工具裝置。通過測量檢驗位置(例如可以在培養皿的上方數毫米)的電容，可檢測這種線狀物的存在，使得可以採取適當的動作。尤其是在根據本發明的拾取工具保持器被設置用於可移除地保持拾取工具的方法的實施例中，當該拾取工具保持器適合於夾持和釋放拾取工具時，能夠使這樣的動作在檢測到殘留線狀物的情況下自動化。優選地，於是所述方法包括以下步驟:在所述檢驗位置下所測得的電容不同於所述初始電容的情況下從所述拾取工具保持器釋放所述拾取工具，使得所述拾取工具落入到所述培養皿中；並且所述方法可選地包括丟棄所述培養皿的步驟。這些步驟可以以自動方式容易地執行，使得沒有對丟棄培養皿必要的人為幹涉耗時。
[0020]在根據本發明的方法的實施例中，其中所述方法包括提供導電材料的環形元件來作為所述由導電材料製成的支撐體的步驟以及將透明電絕緣材料的元件或層片夾置於所述支撐體和所述培養皿之間的步驟，可從所述培養皿的下方提供照明以有助於確定細胞物質在培養皿中的位置。
[0021]優選地，所述方法包括以下步驟:使用由導電塑料製成的拾取工具，使得所述拾取工具可任意使用。儘管在拾取工具拾取細胞物質之後和被用於拾取進一步的細胞物質之前可徹底地清潔拾取工具，但是根據本發明的方法的實施例優選在每當細胞物質必須從培養皿中的培養基的表面拾取時使用新的拾取工具。按照這種方式，可以實現從培養皿拾取細胞物質的可靠的、廉價的和快速的方式。
[0022]本發明還涉及一種根據前述權利要求中任一項所述的用於執行從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法的組件，該組件包括:
[0023]-拾取工具裝置，所述拾取工具裝置包括導電材料的拾取工具保持器，該拾取工具保持器以電絕緣的方式被安裝到所述拾取工具裝置上，該拾取工具保持器保持由導電材料製成的拾取工具，該拾取工具以導電的方式被所述拾取工具保持器保持；
[0024]-培養皿，所述培養皿由電絕緣材料製成；
[0025]-支撐體，所述支撐體由導電材料製成並且用於支撐所述培養皿；
[0026 ]-定位裝置，所述定位裝置用於將所述拾取工具定位到所述培養皿上方的初始位置，並且所述定位裝置用於分別朝向所述培養皿降低所述拾取工具以及遠離所述培養皿提升所述拾取工具；
[0027]-控制器，所述控制器用於控制所述定位裝置的運動；
[0028]-測量裝置，所述測量裝置用於執行電容測量以便確定由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的電容，所述測量裝置適合於在所述拾取工具處於初始位置時確定由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的初始電容並且適合於將代表所述初始電容的信號提供給所述控制器，所述測量裝置適合於在朝向所述培養皿降低所述拾取工具時確定由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的電容並且適合於將代表所測得的電容的信號提供給所述控制器；
[0029]-該控制器包括比較器，所述比較器用於執行降低所述拾取工具期間的電容與所述初始電容的比較並且用於提供指示該比較的比較信號，該控制器至少基於所述比較信號來控制所述定位裝置的運動。
[0030]優選地，根據本發明的組件的實施例在組件的獨權中描述。[0031]參考附圖，在一些示例性實施例的以下詳細說明中描述本發明的進一步的目標、方面、效果和細節。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1為根據本發明的用於執行用於從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法的組件的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]圖1為根據本發明的用於執行用於從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法的組件的示意圖。
[0034]所述組件包括拾取工具裝置1，所述拾取工具裝置I包括導電材料的拾取工具保持器2。所述拾取工具保持器2以電絕緣的方式被安裝到所述拾取工具裝置I上。所述拾取工具保持器2適合於以導電的方式保持由導電材料製造的拾取工具3。所述拾取工具3可以由金屬製造，但是所述拾取工具3還可以由導電的塑性材料(例如，包括碳的塑料)製造。
[0035]此外，根據本發明的組件包括培養皿4，所述培養皿4由例如玻璃或電絕緣塑料的電絕緣材料製造。所述培養皿4包含培養基11，所述培養基11上存在有例如菌落12的細胞物質12。所述培養皿4支撐在由導電材料製造的支撐體5上。所述培養皿4可以直接地或間接地通過將電絕緣材料的元件或層片夾置於所述培養皿4和所述支撐體5之間被支撐在導電的支撐體5中。在圖1中示出的實施例中，所述支撐體5為導電材料的環形元件，所述環形元件包圍有透明的電絕緣材料的層6，所述培養皿4可以支撐在所述環形元件上。按照這種方式，可從所述培養皿4的下方提供照明以有助於確定細胞物質在所述培養皿4中的位置。應注意的是，所述層6在替代性的實施例中還可以被放置在環形支撐體5的上部。
[0036]定位裝置7被布置用於將所述拾取工具3 (和所述拾取工具保持器2)定位到所述培養皿4上方的初始位置。在例如微處理器8或用於控制所述定位裝置的操作的任何其它的適合的裝置的控制器的控制下，該定位裝置7可以分別朝向所述培養皿降低所述拾取工具3以及遠離所述培養皿提升所述拾取工具3。另外，所述定位裝置7可以在與所述培養皿4的平面平行的平面中使所述拾取工具3移位。所述移位在圖1中利用雙向箭頭XY和意性地指示。所述微處理器8利用信號線9被連接到所述定位裝置7上，以便正確地控制所述定位裝置7。
[0037]圖1中示出的組件進一步包括用於在所述拾取工具3接觸所述細胞物質12或所述培養基11時進行檢測或測量的測量裝置10。所述測量裝置10可以執行電容測量以便確定由所述拾取工具3和所述支撐體5組成的系統的電容。在圖1中示出的實施例中，所述測量裝置10由振蕩電路18組成，所述振蕩電路18還起交流電壓源的作用，所述振蕩電路18通過電引線14被連接到所述拾取工具保持器2上並且通過另一電引線15被連接到所述環形支撐體5上。在該實施例中，所述振蕩電路18提供了具有值在大約1.25和大約
3.5伏(V)之間的電壓，所述振蕩電路18具有可以在100和150千赫(kHz)的範圍內選擇的固定頻率。如圖1中的圖表所示意性地示出的，所提供的交流電壓V為鋸齒電壓。
[0038]所述振蕩電路18例如可以包括運算放大器多諧振蕩器。振蕩電路的振蕩頻率取決於由電引線14、拾取工具保持器2、拾取工具3、細胞物質和/或培養基11、培養皿4、絕緣元件/層6、環形支撐體和電引線15組成的測量電路的電容的值。此外，在所述拾取工具3與所述細胞物質12分離的情況下(圖1中的實線所示)，電容由所述拾取工具3和所述細胞物質12和/或培養基11之間存在的氣柱確定。如圖1中的虛線所示，當拾取工具3'與所述細胞物質12和/或培養基11接觸時，該氣柱不存在。所述振蕩電路18通過測量線19被連接到所述微處理器8上。所述微處理器在圖示的實施例中包括用於顯示測量結果的顯示屏20。
[0039]因此，所述測量裝置10可以確定由所述拾取工具3和所述支撐體5(除了其它以外)組成的系統在所 述拾取工具3的初始位置的初始電容，如圖1中的實線所示，所述初始位置遠高於所述培養皿4。在該初始位置，所述測量裝置10將代表初始的電容的信號提供給所述微處理器8。在本發明的實施例中，代表初始電容的該信號為所述振蕩電路18的振蕩頻率，所述頻率可以在所述顯示屏上示出。
[0040]當朝向所述培養皿4降低所述拾取工具3時，所述測量裝置10繼續確定所述電容(即，振蕩頻率)並且連續地將代表振蕩頻率的信號提供給所述微處理器8。所述微處理器包括比較器21，所述比較器21用於執行在所述拾取工具3的降低期間的電容(即，振蕩頻率)與所述初始電容(即，初始振蕩頻率)的比較。在所述拾取工具3'接觸所述細胞物質12的時刻，所述系統的電容改變，這具有直接的後果，即，所述振蕩電路的振蕩頻率改變。所述微處理器8的比較器21檢測該改變並且提供表明該改變(或比較)的比較信號，所述比較信號被所述微處理器使用以控制所述定位裝置7的運動。在所述拾取工具3的降低期間所測量的振蕩頻率(即，電容)偏離初始振蕩頻率的情況下，例如當所述拾取工具3接觸所述細胞物質時，所述控制器基於由所述比較器21提供的比較信號而立即停止所述拾取工具3的降低。按照這種方式，可以保證所述拾取工具不穿透所述細胞物質並且僅細胞物質與所述拾取工具接觸。
[0041]在所述拾取工具3'接觸所述細胞物質12的情況下，流經所述測量電路並且因此還流經所述細胞物質的電流小於0.1毫安(mA)，這對細胞物質的生長無害。流經所述測量電路的電路在圖1中通過字母A示意性地指示。[0042]在所述拾取工具3已經接觸所述細胞物質12並且所述微處理器已經控制所述定位裝置7以停止所述拾取工具沿所述培養皿的方向的運動之後，所述微處理器8控制所述定位裝置以使所述拾取工具3的運動方向，即，從所述細胞物質12中移開所述拾取工具3。
[0043]儘管所述拾取工具3與由所述拾取工具3攜帶的細胞物質可以直接地被轉移以便進一步處理，但是如現有技術已知的，目前在本發明最優選的實施例中，所述微處理器8控制所述定位裝置7的反向運動，使得所述拾取工具3首先遠離接觸位置朝向檢驗位置而移開預定距離(初始位置和接觸位置的中間)並且被保持在該檢驗位置。在該檢驗位置下，包含所述拾取工具3和所述環形支撐體5的測量電路的振蕩頻率(即，電容)被測量。在該檢驗位置下確定的振蕩頻率偏離初始振蕩頻率(如由比較器21確定)的情況下，所述微處理器8提供警告信號，所述警告信號指示存在有仍將所述拾取工具3和所述培養基上的細胞物質12連接的線狀細胞物質。該警告信號可以被提供給操作者，操作者可以採取適當的動作。
[0044]然而，因為想要使拾取細胞物質和轉移細胞物質儘可能地自動化，所以在目前最優選的實施例中，使用了適合於可移除地保持所述拾取工具3的拾取工具保持器2。因此，所述拾取工具保持器2適合於例如利用可移位的指狀物或任何其它適合的裝置來夾持和釋放所述拾取工具3。按照這種方式，所述警告信號可以被使用以在檢驗位置測量的振蕩頻率(即，電容)與初始振蕩頻率(即，初始電容)不同的情況下從所述拾取工具保持器2釋放所述拾取工具3，使得所述拾取工具3落至所述培養皿4中。然後，所述培養皿4與已經掉落到所述培養皿4中的拾取工具3 —起可以通過本身已知的任何適合的自動裝置來丟棄。另外，當拾取工具保持器適合於可移除地保持所述拾取工具時，每當必須從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質時，可以使用新的拾取工具。
[0045]上述測量裝置是可以在從初始位置朝向培養皿運動的期間所述拾取工具接觸所述細胞物質時被用於測量 電容的變化的許多測量裝置的一種。本發明不限於特定裝置，但是本領域技術人員已知的任何測量裝置可以在本發明中使用。另外，沒有詳細地描述所述定位裝置，因為對於該定位裝置而言，適合於使所述拾取工具至少沿垂直尺寸移位的任何已知的裝置可以在本發明中使用。
[0046]因此，上述組件通常執行用於從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法，所述方法順序地包括以下步驟:使拾取工具朝向所述細胞物質移位；確定所述拾取工具和所述細胞物質之間的接觸；以及將所述拾取工具從所述細胞物質移開從而拾取細胞物質，其中，確定所述拾取工具和所述細胞物質之間的接觸的步驟通過執行電容測量來執行。當所測得的電容偏離初始電容時，所述拾取工具的降低被停止在接觸位置。在拾取工具的接觸位置被測量的情況下，該確定的位置還可以被微處理器使用以控制用於移動所述拾取工具的定位裝置的操作。例如，所述拾取工具可以在不同的速度下被移位，例如，從初始位置以較高的速度開始並且當拾取工具接近上一周期的接觸位置時減小速度。這是可能的，因為可以假設所述培養基的表面通常是水平的。
【權利要求】
1.用於從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法，所述方法順序地包括以下步驟: 使拾取工具朝向所述細胞物質移位， 確定所述拾取工具和所述細胞物質之間的接觸，以及 將所述拾取工具從所述細胞物質移開從而拾取細胞物質，其中，確定所述拾取工具和所述細胞物質之間的接觸的步驟通過執行電容測量進行。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法進一步包括以下步驟: 將所述培養皿放置到由導電材料製成的支撐體上； 使用由電絕緣材料製成的培養皿； 使用由導電材料製成的拾取工具； 將所述拾取工具放置在遠高於所述培養皿的初始位置； 在所述拾取工具處於所述初始位置時測量由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的初始電容； 沿朝向所述培養皿的方向從所述初始位置降低所述拾取工具； 在降低所述拾取工具期間測量由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的電容。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述方法進一步包括步驟:當所測得的電容偏離所述初始電容時，在接觸位置下停止降低所述拾取工具。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述方法進一步包括步驟:當所測得的電容偏離所述初始電容時，測量所述拾取工具的接觸位置。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述方法進一步包括以下步驟:將所述拾取工具從所述接觸位置朝向檢驗位置移開預定距離並且將所述拾取工具保持在所述檢驗位置；以及在所述檢驗位置下測量由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的電容。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其中，所述方法進一步包括提供用於可移除地保持拾取工具的拾取工具保持器，所述拾取工具保持器適合於夾持和釋放拾取工具。
7.根據權利要求5和6所述的方法，其中，所述方法進一步包括步驟:在所述檢驗位置下所測得的電容不同於所述初始電容的情況下從所述拾取工具保持器釋放所述拾取工具，使得所述拾取工具落入到所述培養皿中；並且所述方法可選地包括丟棄所述培養皿的步驟。
8.根據權利要求2或從屬於權利要求2的權利要求3-7中任一項所述的方法，其中，所述方法包括:提供導電材料的環形元件來作為所述由導電材料製成的支撐體的步驟；以及將透明電絕緣材料的元件或層片夾置於所述支撐體和所述培養皿之間的步驟。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的方法，其中，所述方法包括使用由導電塑料製成的拾取工具的步驟。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的方法，其中，所述方法包括每當必須從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質時使用新的拾取工具的步驟。
11.用於執行根據權利要求1-10中任一項所述的用於從培養皿中的培養基的表面拾取細胞物質的方法的組件，所述組件包括: 拾取工具裝置，所述拾取工具裝置包括導電材料的拾取工具保持器，所述拾取工具保持器以電絕緣的方式被安裝到所述拾取工具裝置上，所述拾取工具保持器保持由導電材料製成的拾取工具，所述拾取工具以導電的方式被所述拾取工具保持器保持； 培養皿，所述培養皿由電絕緣材料製成； 支撐體，所述支撐體由導電材料製成並且用於支撐所述培養皿； 定位裝置，所述定位裝置用於將所述拾取工具定位到所述培養皿上方的初始位置，並且所述定位裝置用於分別朝向所述培養皿降低所述拾取工具以及遠離所述培養皿提升所述拾取工具； 控制器，所述控制器用於控制所述定位裝置的運動； 測量裝置，所述測量裝置用於執行電容測量以便確定由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的電容，所述測量裝置適合於在所述拾取工具處於初始位置時確定由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的初始電容並且適合於將代表所述初始電容的信號提供給所述控制器，所述測量裝置適合於在朝向所述培養皿降低所述拾取工具時確定由所述拾取工具和所述支撐體組成的系統的電容並且適合於將代表所測得的電容的信號提供給所述控制器； 所述控制器包括比較器，所述比較器用於執行降低所述拾取工具期間的電容與所述初始電容的比較並且用於提供指示所述比較的比較信號，所述控制器至少基於所述比較信號來控制所述定位裝置的運動。
12.根據權利要求11所述的組件，其中，所述控制器適合於當在降低所述拾取工具期間所測得的電容偏離所述初始電容時停止降低所述拾取工具。
13.根據權利要求11或12所述的組件，其中，所述拾取工具保持器適合於可移除地保持拾取工具。
14.根據權利要求11、12或13所述的組件，其中，所述支撐體為導電材料的環形元件，並且其中，透明電絕緣材料的元件或層片被夾置於所述支撐體和所述培養皿之間。
15.根據權利要求11、12、13或14所述的組件，其中，所述拾取工具由導電塑料製成。
【文檔編號】G01N15/10GK103958661SQ201280058605
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2011年9月29日
【發明者】耶特瑟·博特馬, 馬泰恩·克雷夫斯特拉, 馬泰恩·山大·貝恩特森, 蒂諾·沃爾特·凡德希 申請人:Bd克斯特拉有限公司