专利名称：用于样品室、尤其用于低温保藏生物样品的载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于低温存储(也称作低温保藏或低温贮藏)生物悬浮样品的至少一个样品室的载体，用于悬浮生物细胞、细胞群体或细胞成分的低温保藏设备以及低温保藏方法。
背景技术：
生物样品的低温保藏在长期保藏样品的同时保持其活力方面具有许多应用。用于此目的的设备适于特殊的样品以及样品处理的要求。在移植手术中，例如器官可在低温下保藏，或者在输血手术中，捐献的血液可在低温下保藏。在低温保藏的这些常规应用中，尽可能地在最小空间内布置最大可能的样品体积通常很重要。例如，捐献的血液保藏在血袋中，其可在血库中密集地堆放。血袋具有标记(例如条形码)，以允许将血液从血库中专门并无误地取出。这些技术限于对相对较大的样品(毫升至升的范围)使用。
然而，在细胞生物学以及日益增大的分子生物工艺学中，需要在深度冷冻的状态下保藏非常少量的生物样品(单个细胞、细胞群或细胞成分)以及对其进行任意处理。例如，EP 804 073描述了个体细胞的低温处理。深度冷冻状态下的细胞附着至基板上，从而存储和可选地对其进行处理。这种技术的缺点是附着至基板上的细胞的保藏会占用相对大量的空间，因此使得难以设计低温细胞库。另外，为了避免玷污，样品必须带有保护层，这使得难以处理样品。
DE 199 21 236描述了液滴形悬浮样品为低温保存而沉积在结构基板上，从而方便了对冷冻样品的处理。然而，这种结构基板在装载样品和移走样品方面存在缺点。对于样品装载而言，必须利用分配设备填充所有的样品接收器，这种操作会非常复杂。为取出样品，保藏在样品接收器中的液滴必须被完全解冻，即使只需要一部分液滴。
已知使用低温样品室(例如呈毛细管或薄壁管的形式)为将样品沉积在基板上的一替换方案。样品室形成一个至少部分封闭的容器并因此为样品提供了更好的保护。然而，低温样品室的一总体缺点是不能检测在此期间样品在低温样品室中的无意解冻。在解冻时其中的小型样品室或样品在形状上不会出现任何明显的改变，比如好像血袋在血库中的情形。因此，只能借助于复杂的技术支持通常才能监视样品室中低温保存的特性。
WO 02/46719描述了一种低温保藏设备，其具有至少一个与数据存储器相连的管状或垫状样品室。该连接尤其在数据存储器的封装上的安装框架处完成。图14中示出了通常使用的安装框架(例如根据WO02/46719)的示意性放大侧视图。安装框架20`形成管状样品室11`的载体10`，该样品室具有圆形横截面并支撑在接收器元件21`中。接收器元件21`在安装框架20`中形成为也具有圆形横截面的通孔。通过这种设计，样品室11`可轻易地旋入安装框架20`。然而，一个缺点是装配的低稳定性。样品室可在安装框架中滑动或者被卡住。为了固定，必须采用特殊的措施。另外，样品室必须在自由端被密封。WO 99/20104中也描述了用于低温保藏的毛细管样品室。样品室放置在冷却本体之上，这导致了与WO 02/46719的技术相同的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的低温保藏设备，其可克服常规低温保藏设备的缺点，并且尤其应当允许样品室(例如对于多个悬浮细胞、细胞群或细胞成分)稳定且可靠的装配以及样品成分选择性地部分取走。本发明的目的还在于提供一种改进的低温保藏方法。
这些目的是通过根据权利要求1、13或15的技术特征来实现的。本发明的优选实施例和应用可源自从属权利要求。
本发明的基本思想是提供一种用于至少一个样品室的呈安装框架形式的载体，该安装框架具有至少两个框架部件，该至少两个框架部件在装配状态下侧向相互接触，并且一个样品室插入它们之间且相对于该安装框架不可动地固定。该框架部件可以沿着其侧面利用连接元件可分离地装配。这有利地提供了一种在安装框架中优选呈管子(tue)、吸管(straW)、导管(pipe)或毛细管形式的稳定装置。样品室可在端部通过将其收聚(pinching)而自动密封。
通过位于至少一个侧面上的轮廓构型(profiling)，接收器元件被形成，其可通过最小间隙容纳例如在框架部件的装配状态下呈槽形的样品室的壁材料。根据本发明的第一实施例，框架部件的相互连接的侧面中的一个是平的，而另一侧面具有轮廓构型，以形成接收器元件。这种设计相对于安装框架的简化结构而言具有优点。作为一个可选方案，两个侧面均具有彼此面对的凹部，并在框架部件的装配状态下形成接收器元件。这种设计对于框架部件的无误差装配来说是有利的。
当载体被设计为使得通孔具有椭圆形或槽形的横截面时，所插入的通常具有圆形横截面的样品室便可被压缩或收聚在一起。由于样品室在接收器元件上的变形，形成了锥形室区域，其代表用于样品段的简化移走的预定断裂点。而且，还可以有利地监视是否为有选择地移走的室段维持了低温条件，因为如果同时还有未预期的解冻，则样品室的压缩端便会发生变形。
根据本发明所用的安装框架优选由在室温下可弹性变形的塑料制成，例如聚乙烯(PE)、聚甲基戊烯(TPX)、聚砜。框架材料的弹性还可以简化框架部件与至少一个样品室的装配。
根据本发明的另一有利设计，框架部件设有连接元件，框架元件可以通过该连接元件沿着具有轮廓构型的侧面可分离地连接起来。连接元件提供了框架部件可在无需附加调节辅助件的情况下连接起来以及在已连接状态下形成独立部件的优点。如果连接部件通过腹板和凹槽的组合(可选地具有闭锁轮廓)形成，则样品室可以额外地被有利地缠结在接收器元件上。
根据本发明的另一实施例，至少一个框架部件在相对的侧面上具有张紧销，这可以产生将样品室装配在安装框架上的优点。张紧销尤其可以通过框架部件之间的连接元件形成。
当两个框架部件在一侧上被可枢转地连接起来时，对于载体的处理而言，可以获得更多的优点。可枢转连接件包括例如铰链或可折叠起来的条带。
根据本发明的一个特别优选的实施例，安装框架与具有至少一个数据存储器的数据存储设备相连。这使得可存储用于识别样品室中的样品的数据。
本发明的另一主题是一种低温保藏设备，其包括至少一个载体以及至少一个由柔性且可弹性变形的材料制成的样品室。优选地，细长的管状或中空筒形样品室用作该样品室(例如设计为管子或毛细管)。
由于使用了至少一个细长的样品室，可以获得多个对于样品的装载、低温保藏中的监视以及样品的移除有影响的优点。因此，根据本发明所用的样品室可被迅速地填充或排空。样品室中的液体传送可在毛细作用力、外部超压力或真空的作用下完成。样品室可小型化，并且可灵活地适应于使用条件。可以采用同时使用的多个样品室的进口端而对于样品从其中取出的样品库的任何布置均没有问题。样品室使得可以相对于环境密封样品。来自周围气相或液相(例如冷却介质)的玷污的可能性被排除在外。通过机械分离将整个样品室或部分样品解冻，可以将样品从根据本发明所用的样品室中移走，其优选直接在安装框架的接收器元件处进行，而无需将整个样品室解冻。机械分离甚至可以在局部加热的作用下完成，而不会导致剩余样品室中样品的任何损失。
本发明的一个主题还在于一种用于低温保藏悬浮样品的方法，其中该样品在毛细作用力或外部压力的作用下容纳在至少一个由柔性且可弹性变形材料制成的样品室中，该样品室被固定夹持在本发明的载体中，并且一起被传送至低温保藏状态。这种创造性的低温保藏通常在低于室温的温度下进行，在此温度下可以长期存储样品而活力不会受到任何损失。存储的温度和时间选择为用途的函数。尤其有利的是，在低于-100摄氏度下的低温存储中、尤其是在液氮温度下应用本发明。
从以下对于附图的描述中可以看出本发明的更多优点和细节，其中这些附图示出了图1至8用于样品室的载体的各种实施例；图9在该载体上装载样品室以及移走室段的视图；图11和12用于样品室的载体的其它实施例的示意图；图13操作低温保藏设备的另一视图；以及图14常规安装框架(现有技术)的示意性侧视图。
具体实施例方式
图1以示意性侧视图示出了用于至少一个样品室的具有不同类型接收器元件的本发明的载体10的实施例。载体10由具有第一框架部件30(即底部部件30)和第二框架部件40(即盖部件)的安装框架20所构成。框架部件通常形成周边形状，例如由多个彼此成直角的框架元件所构成的矩形形状和/或具有径向布置的框架元件的星形(例如参见图7a、b，8)。图1为了示例的目的而示意性地示出了安装框架20的细节。每个框架部件30、40具有侧面31、41，至少一个侧面31和/或41可具有轮廓构型，以形成接收器元件21-25。然而，轮廓构型并不是必须的(例如参见图6)。框架部件30、40可用连接元件50(例如呈销51和衬套52的形式)组装起来。在安装框架的一侧上，框架元件30、40可以被可枢转地连接在一起。
为形成具有椭圆横截面的接收器元件21，两个侧面31、41中的每个具有带有彼此面对的半椭圆形凹部的轮廓构型。作为可选方案，例如，底部部件30的侧面31也可以设计为平的，并且仅仅盖部件40的侧面41被成形为具有凹部，以使得接收器元件22形成有半椭圆形横截面。类似地，具有三角形、矩形或槽形横截面的接收器元件23、24可通过在一个或多个侧面上对侧面31、41进行轮廓构型形成。接收器元件25表示一特定例子，其中轮廓构型包括侧面31、41中的互补凸起和凹部，其除了允许将样品室收聚或夹紧在载体中之外，还允许弯曲。接收器元件25可以是基于腹板和凹槽组合的连接元件的一部分。本发明的该实施例具有样品室被密封在接收器元件中的优点，图3中示出了其它细节。
安装框架10优选由室温下可弹性变形的塑料例如PE、TPX、聚砜制成。其优选通过注射模塑工艺生产。框架部件30、40的尺寸选择为用途的函数，并且例如介于几厘米至几分米的范围内。通常设计为矩形或椭圆形的接收器元件典型地具有比样品室的外部尺寸稍小的尺寸。
图2a、b以放大图的形式示出了带有附加细节的该载体10的具体实施例。两个框架部件30、40在侧面31、41上具有波纹形轮廓构型，以形成接收器元件21。连接元件50以预定的间隔设在侧面31、41上，并由具有闭锁轮廓的杆-衬套组合件51、52构成。图2a的左半部分示出了一组样品室11，每个样品室没有变形(在安装框架部件30、40之前)并且随后被夹紧在一起(在安装框架部件之后)。图2b示意性地示出了没有上框架部件41时的夹紧状态。在框架部件之间被压缩的样品室壁的材料优选被完全夹紧，以使得除了样品室的装配之外，也产生局部封闭和分隔，以形成子室。图2还示出在侧面31、41的至少一个上可以设有在侧面的纵向上延伸的凹槽32。该凹槽32形成一沟道，样品室的壁材料可产生于其中，如图3a-c中更详细地示出。
连接元件50的各种变型在图3a至3e中示出。图3a至3e示出了本发明的实施例，其中具有闭锁轮廓的腹板53作为连接元件设在盖部件40的上侧面41上，且具有互补闭锁轮廓的凹槽54设在底部部件30上。此外，用于形成接收器元件的凹部26以一定的间隔设在上、下侧面31、41上(参见图3b)。图3c示出了处于啮合状态的连接元件50。
图3d中示出了具有腹板和凹槽形连接元件50但没有任何闭锁轮廓的改进设计。根据另一个可选方案，连接元件50可包括框架部件30、40的自由端上的钩55和凸起56的组合(图3e)。
图4示出了从具有管状样品室11的载体10的下框架部件30的上方看到的透视图。框架部件30除了外周边框架元件之外还包括内框架元件33，其设计作为腹板，并具有带有与以上原则相对应的轮廓构型的上侧面。衬套52作为连接元件设在外、内框架元件上。样品室11以曲折图案的方式布置在框架部件30上。这种曲折布置的优点是相对大的样品体积可容纳和保存在初始连续的样品室中。样品室11通过装配在载体10上而分成各个子室或室段，这样便大大简化了部分样品的选择性移走(参见图9)。室段是样品室的部分区域，其在固定状态下可在框架元件之间自由移动。
每个样品室11由柔性管或毛细管构成，其内径远小于样品室的长度。例如，该内径可以处于5μm至4mm的范围内。样品室的长度选择为处于0.5cm至10dm的范围内。样品室的横截面直径和长度之比优选小于1/10。样品室可以由任何适当的惰性且柔性的材料例如塑料、聚合物或金属制成。有利地，微型样品室也可以由较硬但在小壁厚的条件下可弹性变形的材料例如玻璃、半导体材料、碳或陶瓷制成。样品室的壁的材料可以设计为不渗透的或可渗透的，这根据低温保藏的预期要求而定。特别是，可以使用可渗透离子的材料，例如公知用于渗析管的材料。另外，可以在样品室的壁材料中或者其表面上设置传感器(例如温度传感器)。对应于样品室进口和出口端(或进口和出口孔)的直径，样品室还可以设计为具有沿其长度恒定的直径。在本发明的改进实施例中，内径沿着样品室的长度可变。
根据图5，可在框架部件30上设置张紧销34。张紧销34从底部部件30的上侧面31垂直向上延伸并根据接收器元件的位置而对齐。张紧销34简化了样品室曲折形状的布置。作为一可选方案，根据本发明可提供一单独的组装设备，其中待加载的框架部件30可被插入载有张紧销的组装设备中。
图6a和6b示出了该载体10的细节，其具有在安装框架部件30、40前后插入其中的样品室11。在本发明的该实施例中，侧面31、41是平的并没有形成任何轮廓构型。在放置样品室11(例如用根据图5的张紧销)之后，上框架部件40放置在样品室11上。通过压缩事先已被松散地分开的框架部件，连接元件50相互啮合。通过连接元件50的闭锁轮廓固定该装配状态，以使得样品室11被布置为不能相对于具有夹紧部分的载体10移动(图6b)。
图7a、7b和8示出了该载体10的一可选实施例，其具有径向发散的框架部件35。样品室11被设计为以螺旋形式处在下框架部件30(上框架部件未示出)的框架元件35上。较长的室段12形成于框架元件35之间，并且距中心的距离逐渐增加。样品室11在载体的中心的一端处具有漏斗形的放大部13；其从框架的平面向上突出并用于装载样品。
图7a示出了在装配载体之前样品室11的布置。在装配载体之后和制冷处理之后，产生如图7b所示的示例。在室段12之间，样品室11在框架元件35处被夹紧在一起。作为螺旋布置的一种替换，根据图8，样品室11可以以矩形形状布置，产生线性的室段12。
图9示意性地示出了处理该保藏设备的一优选顺序。首先装载一个或多个样品室。通过施加真空或者在毛细作用力的作用之下将从存储容器(例如滴定盘的井)传送的悬浮样品容纳在样品室内。根据步骤1和2，被填充的样品室11布置在框架部件之间并被与图6类似的装置压紧在一起。在该设计中，连接元件50由上框架部件40的侧钩构成。根据步骤3，由样品室和载体构成的复合结构的附加密封可以由例如膜包覆层14所密封。在这种状态下，制冷操作在此状态下进行并在冷冻状态下存储样品(低温保藏)。低温保藏设备被传送至具有降低温度的环境中。该环境例如在具有温度为-120℃的液氮或气态氮的低温容器中获得。
为了在低温保藏之后或者在低温保藏期间通过分离室段12移走样品，根据步骤4，预定的室段被切割工具90机械切断。切割工具可以设计为单纹或双纹(参见插入物)。室段12在安装框架20上与接收器元件紧紧相邻地被切掉。因此，被切断的室段12的端部具有偏离圆形横截面形状的变形，如图5中示意性地示出。冷冻的室段还可以在低温保藏状态下存储在例如盘中。室段端部处的变形优选被保持，只要低温保藏状态被保持。
作为一个可选方案，可以通过解冻整个低温保藏设备并移走至少一个样品室中的物品而移走样品。例如，这可以通过在该至少一个样品室的一个端部施加真空而实现。
在图9所示的步骤4中，给出了本发明的另一重要方面。有利地，载体10可连接至数据存储设备60。数据存储设备60包括至少一个优选位于壳体62中的数据存储器61(参见图11)。数据存储器61具有一个接口，用于至少暂时地容纳具有电连接线的插头连接器63，由此数据存储器61可连接至控制设备(未示出)。
一种实质上已知的存储芯片可用作数据存储器61，其中任何希望的数据可以根据应用电学或磁性地存储。例如可以使用所谓的闪存存储器。数据存储设备60中可以也可以提供有光学存储器。用于表征悬浮样品的数据被输入数据存储器。例如，在医学应用的情况下，这种数据可以包括用于确定捐献者以及悬浮细胞的类型的识别信息、捐献者的其它特点(比如血型)、有关悬浮细胞类型的文献数据(如果可以应用的话)、以及已可提供的测量数据和/或图像数据(如果可以应用)。图像数据将例如包括用于细胞的捐献者的特定特征以及随后进行比较的悬浮细胞的光显微图像或电子显微图像。保存的数据在低温保藏期间被取出和/或增补。
图10至12示出了具有安装框架20和数据存储设备60的该载体10的可选设计。数据存储设备60的壳体62优选设计为与安装框架20的材料成一整体。根据图10，安装框架20由周边框架元件形成为闭合框架。可选地，根据图11和12，提供了从数据存储器的壳体62延伸的杆形框架元件36。每个框架元件36包括多个其中固定有该至少一个样品室11的容纳元件。例如，一个单一样品室可以曲折地布置通过所有框架元件36中并在展开或夹紧状态下固定。可选地，如图12所示，也可以提供多个分离样品室。安装框架20可以例如以预定断裂点37的形式分离，从而分离样品室的各个部分。
图13示出了本发明的一个实施例，其中提供了两个样品室11并装载有不同悬浮样品。实践中，属于低温保藏设备的样品室的数目可以非常大，并且尤其可以选择为样品库70的设计的函数。例如，样品库70由具有多个小室71的微量滴定盘或纳米滴定盘构成。样品室11的每个进口孔突入一个小室中。
为了装载样品室，示意性示出的框架部件尚未装配。悬浮样品被吸入样品室。为了平行地装载，抽吸设备80根据待装载样品室的数目包括多个吸液管81，82，…。然而，可选地，样品室的装载也可以用一个吸液管81顺序进行。
装载之后，装配框架部件，以固定样品室。在一端处通向样品库70并在另一端处通向抽吸设备80的样品室的两端被切断。这种状态在图13中示意性地示出(底部)。密封端可以可选地自由存取，以便于随后存取样品室内的物品。
以上说明以及附图中所公开的特征对于本发明在各种实施例中的实施而言不论是单独地还是组合来说都是很重要的。
权利要求
1.一种用于至少一个样品室(11)、尤其用于生物样品的低温保藏载体(10)，包括一适于放置该样品室(11)的安装框架(20)，其特征在于，该安装框架(20)具有可利用连接元件(50)可分离地连接起来并在装配状态下在侧面(31，41)接触的第一框架部件(30)和第二框架部件(40)，其中该样品室(11)可被固定在该侧面(31，41)之间。
2.根据权利要求1的载体，其特征在于，一个侧面(31)是平的，而另一个侧面(42)具有轮廓构型，以使得接收器元件(21-26)形成于该侧面(31，41)之间，并且在该安装框架(20)被装配时该样品室可被固定在这些接收器元件中。
3.根据权利要求1的载体，其特征在于，两个侧面(31，41)均具有轮廓构型，以使得接收器元件(21-26)形成于侧面(31，41)之间，并且在安装框架(20)处于装配状态时样品室可被固定在这些接收器元件中。
4.根据前述权利要求之一的载体，其特征在于，接收器元件(21-26)具有椭圆形、三角形、矩形或槽形横截面。
5.根据前述权利要求之一的载体，其特征在于，连接元件(50)包括位于该侧面上的装配腹板和凹槽和/或销和衬套。
6.根据权利要求5的载体，其特征在于，该腹板、凹槽、销和/或衬套具有闭锁轮廓。
7.根据前述权利要求之一的载体，其特征在于，一个装配部件(30)在其外侧具有张紧销(34)，每个张紧销相对于该接收器元件对齐，以使得可在该装配部件(30)上将该样品室(11)展开。
8.根据前述权利要求之一的载体，其特征在于，该框架部件(30，40)在一侧上被可枢转地连接起来。
9.根据前述权利要求之一的载体，其特征在于，每个框架部件具有外框架元件，其形成该安装框架(20)的矩形形状。
10.根据权利要求9的载体，其特征在于，该框架部件装备有内框架元件，其在装配状态下也形成接收器元件，以使得该样品室(11)可被固定在该接收器元件中。
11.根据权利要求1至8之一的载体，其特征在于，每个框架部件由以星形形状径向向外延伸的框架元件(35)构成。
12.根据前述权利要求之一的载体，其特征在于，其与具有至少一个数据存储器(61)的数据存储设备(60)相连。
13.一种低温保藏设备，包括根据前述权利要求之一的载体(10)以及至少一个由柔性且可弹性变形材料制成的样品室(11)。
14.根据权利要求13的低温保藏设备，其特征在于，该至少一个样品室(11)呈中空筒体、中空锥体、导管、管子、沟道或中空针的形式。
15.一种在低温状态下存储至少一个悬浮样品的方法，其包括以下步骤—将该至少一个悬浮样品容纳在至少一个由柔性且可弹性变形材料制成的样品室(11)中，—将样品室(11)安装在根据前述权利要求1至13之一的载体(10)中，其中该样品室(11)被固定在框架部件(30，40)之间，并且通过将具有样品室(11)的载体(10)放置在低温介质中而将该悬浮样品转换至低温状态。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，通过将具有一个进口端的该至少一个样品室(11)浸入一样品库(70)并在施加至相应出口端的真空的作用下或者在毛细作用力的影响下传送该悬浮样品，至少一个样品室被插入该至少一个悬浮样品的接收器中。
17.根据权利要求15或16的方法，其特征在于，至少一个部分样品可通过机械分离在低温状态下与该至少一个样品室(11)分开。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于，该机械分离包括切断与载体(10)的框架元件相邻的样品室(11)的室段(12)。
全文摘要
本发明涉及一种用于至少一个样品室(11)、尤其用于低温保藏生物样品的载体(10)。该载体包括安装框架(20)，该安装框架用于放置该样品室(11)并具有可利用连接元件(50)可分离地连接起来且在装配状态下在侧面(31，41)接触的第一框架部件(30)和第二框架部件(40)。该样品室(11)可被固定在侧面(31，41)之间。
文档编号A01N1/02GK1711466SQ200380102864
公开日2005年12月21日 申请日期2003年11月5日 优先权日2002年11月6日
发明者京特·菲尔, 海科·齐默尔曼 申请人:弗劳恩霍弗应用技术研究院