专利名称：分析及培养仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括数个池的分析及培养仪器，该池设置有密闭池的盖子，以及至少一个入口通道和至少一个出口通道，以分别用于引导物料进入封闭空间以及从封闭空间移出物料。
背景技术：
众所周知，在微生物及不同类型的细胞培养中，要使用密闭的、严格控制生长条件的培养环境。在这类仪器中，通常有数个含有经仔细选择的培养基的池。
在美国专利6008010中公开了一种细胞培养仪器。在该专利中，在池盘的池中培养细胞，但为了保持严格的控制条件，要通过所谓的培养箱技术来实现与周围环境的隔离，其中，将池盘放入密闭的腔室内，为了实现监控的可能，该腔室的顶部及底部是透明的。这些池在腔室中是敞口设置的，即它们处于由腔室决定的相同的条件下。不可能对单独的池盘的培养环境及进料和出料进行单独控制。
需要从该类密闭的池外的周围环境中引入培养基，并且与此同时，移出多余的培养基。根据细胞培养的需要，这种培养基的引入可以是间歇的，也可以是连续的。
德国的申请公开文本10019862公开了一种在细胞培养中改变培养基的方法及仪器。在该仪器中，设置有底表面透明且光滑的灌注盖。该盖同时覆盖了池盘中的数个池。该盖通过其侧面与池盘的周边进行密封，且在其底表面上，每个池设置有供料通道及出口通道，这些通道具有作为延伸部分的沿池垂直向下延伸的供料管及出料管，这些管中的出料管较供料管进一步向下延伸。供料通道与同一供料接头相连接，因此，在池中分别控制其条件是不可能的。另外，该盖的尺寸必须总是与池盘的大小一致。如果需要打开一个池，必须移去整个盖。
公开文本US-6271027公开了一种细胞及组织培养仪器，其中培养池平行排列，各池相对于培养基串联连接。放置在该池内的柔性环对于该池的结构来说是典型的。该环设置于靠着池的侧壁，且入口通道和出口通道穿过该环。通过设置于该环内的透明盖从顶部密闭该池。环及盖均以使得在池底与盖之间保持与环境相封闭的空间的方式置于接近池底部。
上述结构是为细胞培养目的而设计的，并且为达到该目的，已制造出池、柔性环以及盖，它们都必须彼此正确地确定尺寸。由上述部件形成成密闭的培养空间，需要在组装阶段做大量的工作。另外，数个池的串联连接，不会存在单独控制每个池的条件的可能性。
发明内容
本发明的目的是提出一种没有上述缺点的分析及培养仪器。为达到该目的，该仪器的主要特征在于，盖被形成为一个可分离的罩，该罩可移动地连接在池内，通过其密闭该池，并且入口通道和出口通道集成在罩上。
当使用包括入口通道及出口通道和密封结构的塞式罩时，通过一个部件就可以将池紧密地与周围环境隔离，以形成密闭的培养空间，不存在复杂的安装过程。通过适当地确定该罩的直径尺寸，它可以被用于现有的微量滴定盘。例如，通过相同数量的同样的罩，12、24、48、或96个池的标准盘可以被制成包含相应数量封闭培养空间的培养仪器，在所述盖上，入口及出口通道是预制的。在连接入口通道及出口通道的罩的外表面上，可以分别装配进料导管及出料导管。可以在每个罩上装配单独的进料导管和出料导管，在这种情况下，特别的是，供料导管的供料可以完全独立于其它罩的供料，并且，相应地，独立于(其它)池的供料导管的供料。因此，每个池内的条件是可以单独控制的，如果需要，即便在96-池的盘中也可以实现。
通过以包含设置于池内的嵌入部件的方式形成优选是圆柱形的罩，实现了一种在结构上优化了的解决方案。一个或更多的入口通道及一个或更多的出口通道可以沿深度方向穿过该嵌入部件(沿池的深度方向)。通过在罩的硬质材料上钻孔的方式可以形成入口和出口通道，在该情况下，为了进入池内部的培养空间，使用分离的导管或其他管道是不必要的。这些孔可以与罩外表面上的孔相连接，前述的供料和出料导管连接于所述盖。
可通过将密封圈设置于嵌入部件的外表面，比如设置于其周围的凹槽内，以最简单的方式实现该罩与池侧壁的密封。
优选在嵌入部件上方设置肩，该肩从盘的上表面伸出，以确定罩的插入深度。该肩可由形成罩上部的凸缘部件的下表面形成。前述供料和出口通道(或多个通道)的连接孔可以开口在该凸缘部件的外表面，如在其周边上。
为了优化对该培养空间的监控，在罩的中央设置透明窗。这使得至少可以从上部进行监控。如果相应的池的底部也是透明的，则可以将该池沿纵向双向均制成透明的，这使得例如能够从监控方向的相反方向照明，如从底部照明。
在所附的权利要求书及下面的描述中将提供其他优选的结构选择。
下面，参照附图，将更加详细地描述本发明，其中图1示出了罩的侧视图，图2示出了罩的仰视图，图3示出了装配于相应池上的罩，图4示出了罩在一个具有数个池的仪器中的用途，图5示出了对应于第二个实施例的罩的侧视图，图6示出了装配于相应池的图5中的罩，和图7示出了图5中的罩在一个具有数个池的仪器中的用途。
具体实施例方式
图1示出了一个罩的侧视图，所述罩试图用于本发明的分析及培养仪器。此处的分析及培养仪器是指这样一种仪器其中通过形成数个密闭的培养空间在可控的条件下培养细胞；可以根据所希望的程序向其提供具有预定成分的培养基，以及加入在培养的不同阶段所需要的物质。本发明不限于培养特定类型的细胞，但作为一个例子可以提及的有，例如，不同微生物的培养，以及较高级生物的细胞维持和培养。作为这些的例子可以提及的是生殖细胞的维持，例如，为了体外受精，或者干细胞系(stem cell lines)。该仪器的重要用途之一还在于借助于例如一些成像方法进行连续监控；其过程中所接收的图像，可以被储存、分析或用于控制池内密闭培养空间中的生存条件。因为这些方法不是本发明的一部分，因此没有详细描述这些方法。
本发明的实质是在每一个池形成一个密闭的培养空间，该池与环境的联系仅通过一个入口通道和使培养基仅通入注射位置的可能的注射口。这是借助于能被引入池(图1)的罩1实现的，其包括一个嵌入部件2，垂直于嵌入方向的嵌入部件2的横截面与池内部水平剖面一致。因为微量滴定盘中的池通常具有圆形的水平剖面，因此嵌入部件2是圆柱形的。水平肩3a围绕其上方的嵌入部件。当将罩引入池内时，肩的作用是支撑在池的上边缘。肩由位于嵌入部件2上方的较宽凸缘部件3的下表面形成。
肩3a稍下一点的地方，有一个凹槽4，它形成于嵌入部件2的侧面中，并围绕嵌部件2。凹槽内设置有O环密封圈4a(在侧视图中示出)。
至少一个入口通道6和出口通道7纵向穿过嵌入部件，这些通道形成为嵌入部件材料上的穿孔。在这里孔是指在其横截面上闭合的通道形式的结构，不一定是机加工的，但与模塑有关。入口通道和出口通道与连接孔6a和7a连接，连接孔6a和7a分别开口于凸缘部件3的径向方向，这些孔开口于凸缘部件3的圆柱形外表面。
如图2所示，存在多于一个的出口通道7。相应地，也可以有多于一个的入口通道6。尤其在图1中可以看出出口通道7在嵌入部件2的下表面上在垂直方向较入口通道6高的位置上开孔。正是因为这样，例如气体能够更容易从密闭的培养空间逸出，并且它们不会在那里停留以形成气泡。
另外，可以看出嵌入部件2的下表面是倾斜的，从入口通道6开口处较低位置的水平下表面开始，结束于一个垂直台阶，在该台阶的上端有一个水平下表面，出口通道7开口于其上。
孔8从凸缘部件的上表面中心穿过凸缘部件3和嵌入部件2至嵌入部件的下表面，该孔与嵌入部件2的外圆周同轴。孔8内设置有透明窗9，该窗的下表面形成嵌入部件下表面的一部分。这样，该窗由其周围不透明材料的上方，与嵌入部件2的下表面一起。以后述方式构成培养空间。窗9位于孔8的下端。这样，形成了从该孔至培养空间的可视连接，即，使得由罩的上表面延伸至嵌入部件的下表面的区域透明。该窗被嵌入部件2下表面的余下部分呈环状围绕，如上所述，该表面从入口通道朝出口通道斜向上倾斜。
图3示出了在池盘的一个池10中被引入其位置的罩1。池具有一个平坦的底部，和从底部向上升起形成并且在水平剖面上呈圆形的侧壁。因此，池10的内部容积是圆柱形的，嵌入部件2的罩1置入该容积内一定深度，该深度由嵌入部件2上部的肩3a确定。肩设置为靠在池的上边缘，即靠在池盘的上表面。罩1能够以这样一种方式从上部插入池10使得嵌入部件2以由池的侧壁所确定的空间位于池内，并且嵌入部件2的下表面将位于距离与其相对的池10底部特定距离之处。
池10的底部也是透明的，在这个例子中，从池的上方到下方均能够看到介于底部和窗9之间的培养空间内部，这使得能够在借助于照相技术连续地或间歇地为池拍照时提供背景照明。由池和罩形成的培养空间能够以这样一种方式使用使得窗的底表面9确定培养空间内液体的上表面。这样，液体表面上方的窗9边缘的外部存在空余的气体空间。在这个空间内，由于环绕窗9的部件呈环状倾斜，因此气体朝出口通道排出。
窗9的下表面也可以以朝向出口通道7升高的方式有一点倾斜。这样，能确保窗9的下表面没有气泡。
另外，可以使用一个特殊的注射通道5，通过该通道，可以独立于供料通道将培养基输入培养空间。它可以由在深度方向通过凸缘部件3和嵌入部件2的穿孔形成，该孔用弹性材料封闭。在一般情况下，弹性材料将培养空间与环境隔绝开，但允许注射针头穿过，即所谓的注射橡胶塞(injection rubber plug)。
罩可以通过常规的塑料加工方法用塑料制成。可以用透明塑料制作整个罩1，在这种情况下，不必单独在其中制造孔8和窗9以使罩在垂直方向上透明。
图4示出了罩在具有数个池的仪器中的用途。每个罩1和相应的每个池10均设置有各自的供料导管11，它连接于相应的入口通道6，以便通过入口通道6将液体物料加入培养空间。每个罩至少有一个出料导管12，它与罩上相应的出口通道7相连。借助出料导管通过出口通道能够吸出气体或液体。如果罩具有非必需的连接孔，则可以把它们堵住。导管壁具有一定程度的柔性能够通过将其压平密闭该导管。这样，对导管壁进行简单的挤压操作就能够起到阀的作用，无需接触导管内传输的物料。如果将蠕动泵设置为与导管以这样的方式连接当泵停止时，泵的转子中的至少一个压住该导管使之阻断，则使用所谓的蠕动泵也能达到同样的效果。为了使池的培养空间与周围环境隔绝，可以通过同样的方式封闭出料导管。由图4还可以看出，部分池10可以是空的。如果罩具有两个入口通道，或出口通道中的一个被选用作入口通道，则可以将两条供料导管连接于各罩1，以便通过其各自的导管向培养空间加入不同的物料。
拔开罩1，可完全打开单独的一个池10，而不会干扰其它池的运作。相似地，如果仅需要规模庞大的池盘中的一部分投入使用，则只需要用罩1将选中的池盖上就可以了，没必要将整个池盘盖住(盖子解决方案)或将其置入密闭的腔室中(培养箱解决方案)。
图5和6示出了与图1和3(图5中没有窗)相似视图的罩，该罩的设计基本相同，但入口通道6和出口通道7在轴向(嵌入部件的嵌入方向)上以这样的方式完全贯穿罩连接孔6a和7a形成孔的轴向延伸，并且在凸缘部件3的上表面而不是外表面开孔。从加工技术的角度看，这更容易实现，尤其是如果罩是通过模压技术成型的。显然图5中的罩也完全可由同样的透明塑料加工，包括窗，同时保持同样的形状。相似地，通过用注射橡胶塞堵住通道可以形成一个通道的注射通道，因为从罩的外表面到培养空间有一条直线路，通过它能够插入针头。图7示出了图5和6的罩1在池盘的池10中的位置的俯视图。
如前所述，该仪器能用于活细胞的多种培养方式。根据培养细胞的类型和/或它们的成长阶段，可以连续或间歇地将物料导入和移出培养空间。除了纯粹的培养或维持目的以外，该仪器也能用于分析，例如为了检测外部物质(药物、毒剂等)如何影响诸如不同的细胞培养物和微生物的细胞。此外，可具有任意数量的入口通道和出口通道，例如也可以有两个或更多的入口通道。相似地，如果需要，通过改变与管道的连接，也可以使用两个或更多出口通道中的至少一个作为入口通道，并且如果需要，也可以使用两个或更多入口通道中的至少一个作为出口通道。这对于移出和导入不同物料，增加了灵活性和可选性。
权利要求
1.一种分析及培养仪器，包括若干个池(10)，该池设置有将池密封而形成封闭空间的盖，以及至少一个入口通道(6)和至少一个出口通道(7)，以分别用于引导物料进入封闭空间以及从封闭空间移出物料，其特征在于，该盖被形成为一个分离的罩(1)，该罩可移动地连接在池(10)内，通过其可以密闭该池，并且所述的入口通道(6)和出口通道(7)集成在罩上。
2.根据权利要求1所述的分析及培养仪器，其特征在于，罩(1)包括一个可以置于池(10)内的嵌入部件(2)，以及支撑于池的上边缘的肩(3a)。
3.根据权利要求2所述的分析及培养仪器，其特征在于，肩(3a)是由比嵌入部件(2)宽的凸缘部件(3)的下表面形成的。
4.根据权利要求2或3所述的分析及培养仪器，其特征在于，环绕嵌入部件(2)设置有密封(4a)，所述密封设置为靠在池(10)的侧壁上。
5.根据权利要求2、3或4所述的分析及培养仪器，其特征在于，入口通道(6)及出口通道(7)开口于嵌入部件(2)的下表面。
6.根据权利要求5所述的分析及培养仪器，其特征在于，入口通道(6)开口于比出口通道(7)低的位置上。
7.根据前述权利要求2至6中任一所述的分析及培养仪器，其特征在于，在凸缘部件(3)的外表面设置有连接孔(6a，7a)，以便将入口和出口通道耦合到罩(1)上。
8.根据前述权利要求2至7中任一所述的分析及培养仪器，其特征在于，嵌入部件(2)的下表面有一倾斜部分。
9.根据前述任一权利要求所述的分析及培养仪器，其特征在于，沿池的深度方向所述罩(1)是透明的。
10.根据前述任一权利要求所述的分析及培养仪器，其特征在于，单独的输入通道，如供料导管(11)，被引入设置于池(10)内的罩(1)。
11.一种用于包括若干个池的分析及培养仪器的盖，该盖包括一个入口通道(6)及一个出口通道(7)，分别用于引导物料进入池以及从池内移出物料，其特征在于，该盖是一个分离的罩(1)，该罩可移动地连接于单个的池(10)内以密闭该池，并且所述的入口通道(6)和出口通道(7)集成在罩上。
12.根据权利要求11所述的盖，其特征在于，在罩(1)内设置有一个嵌入部件(2)，该部件设置于池内，并且肩(3a)在嵌入部件上方，所述肩支撑于池的上边缘。
13.根据权利要求12所述的盖，其特征在于，肩(3a)是由比嵌入部件(2)宽的凸缘部件(3)的下表面形成的。
14.根据权利要求12或13所述的盖，其特征在于，环绕嵌入部件(2)设置有密封(4a)，它被设置为靠在池(10)的侧壁上。
15.根据权利要求12，13或14所述的盖，其特征在于，入口通道(6)及出口通道(7)开口于罩(1)的嵌入部件(2)的下表面上。
全文摘要
包括若干个池(10)的分析及培养仪器，该池设置有将池密封而形成封闭空间的盖，以及至少一个入口通道(6)和至少一个出口通道(7)，以分别用于引导物料进入封闭空间以及从封闭空间移出物料。该盖被形成为分离的罩(1)，该罩可移动地连接于池(10)，通过其可以密闭该池，并且所述的入口通道(6)和出口通道(7)集成在罩上。
文档编号C12M1/20GK1812838SQ200480017364
公开日2006年8月2日 申请日期2004年4月22日 优先权日2003年4月22日
发明者J·科尔皮宁, J·维塔宁 申请人:奇普-曼科技股份有限公司