專(zhuān)利名稱(chēng)：細(xì)胞分析裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
廣義而言，本發(fā)明涉及這樣的裝置，其測(cè)量器皿內(nèi)的液態(tài)培養(yǎng)基
中所載有的活細(xì)胞培養(yǎng)物的一個(gè)或多個(gè)性能，且典型地分析盛放于多 個(gè)器皿(諸如多孔微孔板的大體平行的多個(gè)孔)中的多個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)物。
更具體而言，本發(fā)明涉及這樣的裝置，其結(jié)合有傳感器，在進(jìn)行測(cè)量 的過(guò)程中和在添加一種或多種影響細(xì)胞的流體(諸如潛在藥物化合物 的溶液)的過(guò)程中，所述傳感器保持與液態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)基平衡(例如保持 浸入于液態(tài)細(xì)胞培物基)。
背景技術(shù)：
傳感器探頭可用于測(cè)量包圍活細(xì)胞的液態(tài)培養(yǎng)基中的被分析物的 濃度，以作為一種了解所述細(xì)胞行為的手段，尤其是獲知候選藥物化 合物作用于細(xì)胞所引起的所述細(xì)胞的行為變化。在美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)US 2005/0054028中描述了進(jìn)行這種類(lèi)型測(cè)量的裝置和方法的實(shí)例，所述 美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的內(nèi)容通過(guò)援引并入本文。
在采用這種方法時(shí)可能遇到的一個(gè)問(wèn)題是，每次將可浸入式傳感 器探頭置于細(xì)胞培養(yǎng)基中或相反使可浸入式傳感器探頭從細(xì)胞培養(yǎng)基 中露出時(shí)，可能要求平衡周期。所述平衡周期是優(yōu)選的或是需要的， 以使探頭有時(shí)間調(diào)節(jié)到所述培養(yǎng)基溫度，或者使所述傳感器或其相關(guān) 電子器件有時(shí)間適應(yīng)周?chē)諝夂退黾?xì)胞培養(yǎng)基之間的差異。例如， 根據(jù)所述傳感器和所需的測(cè)量靈敏度，這種平衡可能需要數(shù)秒、數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)。
對(duì)于所述裝置的使用者而言，所述平衡過(guò)程可能不是想要的，這 是因?yàn)槠涫沟梅治鏊钑r(shí)間延長(zhǎng)，而且如果順序進(jìn)行的平衡具有不同 的特性，則可能會(huì)潛在地導(dǎo)致測(cè)量誤差。
將傳感器探頭從細(xì)胞培養(yǎng)基中移出的典型原因是能夠進(jìn)行測(cè)試化 合物(諸如藥物候選物)的添加。當(dāng)傳感器探頭為含探頭陣列的組件 的一部分時(shí)、以及當(dāng)例如由自動(dòng)機(jī)器控制并執(zhí)行的利用諸如移液管之 類(lèi)的陣列輸送裝置輸送所述測(cè)試化合物時(shí)，這尤其是可能的。

發(fā)明內(nèi)容
在此說(shuō)明的本發(fā)明提供了這樣的方法、裝置、儀器、匣盒
(cartridge )和測(cè)量系統(tǒng)，它們用于在傳感器探頭保持與各器皿或孔內(nèi) 所載有的液體平衡(例如保持浸入于所述液體)的同時(shí)將測(cè)試化合物 添加到所述器皿中或者將多種相同或不同的測(cè)試化合物添加到微孔板 的多個(gè)孔中。因?yàn)樵诨衔镙斔瓦^(guò)程中所述傳感器探頭保持浸入，所 以減少了平衡時(shí)間。由此，提供了一種系統(tǒng)和方法，其用于針對(duì)每個(gè) 器皿或孔來(lái)存儲(chǔ)和分配單一選定的測(cè)試化合物或預(yù)定濃度的化合物。 此外，所述存儲(chǔ)及輸送裝置可由低成本材料制造，所以在使用后便可 將其拋棄，以消除從一次使用到另一次使用所造成的交叉污染。
在另一實(shí)施方式中，所述裝置及方法針對(duì)每個(gè)孔來(lái)存儲(chǔ)和輸送多 種測(cè)試化合物，優(yōu)選地利用來(lái)自遠(yuǎn)程動(dòng)力源的壓縮氣體供給來(lái)致動(dòng)所 述化合物輸送。在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述傳感器探頭和所述測(cè)試化合 物輸送結(jié)構(gòu)均結(jié)合于單個(gè)的一次性的匣盒內(nèi)。此外，還公開(kāi)了氣動(dòng)多 路器，其在臨時(shí)連接于所述匣盒時(shí)，允許單個(gè)致動(dòng)器利用自遠(yuǎn)程動(dòng)力 源供給的壓縮氣體從多個(gè)端口來(lái)啟動(dòng)所述測(cè)試化合物的輸送。
在一個(gè)方面，本發(fā)明具有適于與具有多個(gè)孔的多孔板相配合的匣 盒。所述匣盒包括具有多個(gè)區(qū)域的大體平坦構(gòu)件，所述多個(gè)區(qū)域與所 述多孔板中的同數(shù)量的多個(gè)孔的多個(gè)相應(yīng)開(kāi)口相對(duì)應(yīng)。在所述匣盒的 至少一個(gè)區(qū)域內(nèi)形成至少一個(gè)端口，所述端口適于將測(cè)試流體(例如候選藥物化合物的水溶液)輸送到相應(yīng)的孔中。所述匣盒還包括至少
一個(gè)由如下a)和b)特征構(gòu)成的組件a)傳感器或者傳感器的一部 分，適于分析孔中的組分；以及b)開(kāi)孔，適于容置所述傳感器，并 位于所述匣盒的所述至少一個(gè)區(qū)域的子區(qū)域內(nèi)。
所述裝置及方法可包括下列一個(gè)或多個(gè)特征。所述端口形成毛細(xì) 開(kāi)孔，以在不借助外力的情況下將測(cè)試流體保持在所述端口內(nèi)。所述 外力可為正壓差力、負(fù)壓差力和/或離心力。所述傳感器(或所述傳感 器的一部分或者適于容置所述傳感器的開(kāi)孔)優(yōu)選以可以順應(yīng)地變形 的方式附著于所述平坦構(gòu)件，以適應(yīng)所述探頭結(jié)構(gòu)與微孔板的孔之間 的稍微不對(duì)準(zhǔn)。在所述匣盒的所述至少一個(gè)區(qū)域中形成第二端口，所 述第二端口適于將第二測(cè)試流體輸送給相應(yīng)的孔。所述第二測(cè)試流體
可與所述第一測(cè)試流體相同或不同，或者可與先前沉積的流體的濃度 不同。所述匣盒可形成有用于所述多孔板的蓋，以減少在所述多孔板 中的樣本的污染和/或揮發(fā)。優(yōu)選地，至少一個(gè)端口 (優(yōu)選多個(gè)端口， 例如四個(gè)端口 )形成于所述匣盒的多個(gè)區(qū)域中，且在各區(qū)域中定位的 所述傳感器和適于容置所述傳感器的所述開(kāi)孔均為至少一個(gè)。在不同 區(qū)域內(nèi)的多個(gè)端口可流體連通。在所述匣盒的每個(gè)區(qū)域中可形成第二 端口。所述第二端口之間還可彼此流體連通，但不與其它端口流體連 通。在所述匣盒的每個(gè)區(qū)域中可形成相同數(shù)量的端口，以及相同數(shù)量 的端口組。多路器可與所述各組端口流體連通。所述多路器適于連接 于單個(gè)氣動(dòng)源，以允許從各組端口順序地將流體輸送給所述多個(gè)孔。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述傳感器適于對(duì)孔內(nèi)的細(xì)胞外組分(諸如 C02、 02、 Ca++、 H+、或者消耗或分泌的細(xì)胞代謝物)進(jìn)行分析(確 定其存在或其濃度)。適于容置所述傳感器的所述開(kāi)孔可包括傳感器 套管結(jié)構(gòu)，所述傳感器套管結(jié)構(gòu)具有與所述多孔板的孔接近的表面。 在所述表面上設(shè)置有熒光物，所述熒光物具有的熒光性能取決于所述 孔中的某種組分的存在和/或其濃度。所述傳感器套管可包括用于容置 波導(dǎo)件的長(zhǎng)殼體，所述波導(dǎo)件用于激勵(lì)所述熒光物和/或用于接收來(lái)自 所述熒光物的熒光發(fā)射。
ii在另一方面，本發(fā)明提供一種包括用于分析細(xì)胞的系統(tǒng)的裝置。
所述裝置包括載物臺(tái)，適于容置并定位具有多個(gè)孔的板；以及匣盒， 與所述多孔板匹配。所述裝置還包括升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)適于使 所述匣盒相對(duì)于所述載物臺(tái)或所述板移動(dòng)，以將所述傳感器置于所述 孔內(nèi)一一典型地以將多個(gè)傳感器同時(shí)置于多個(gè)孔內(nèi)。所述匣盒包括具 有多個(gè)區(qū)域的大體平坦構(gòu)件，所述多個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)于在與所述多孔板中 的所述孔的多個(gè)相應(yīng)開(kāi)口 ，同時(shí)每個(gè)區(qū)域限定至少一個(gè)適于將測(cè)試流 體輸送給相應(yīng)孔的端口。在所述匣盒的每個(gè)區(qū)域中，定位有適于對(duì)孔 內(nèi)的組分進(jìn)行分析的至少一個(gè)傳感器。
所述裝置可包括下列特征的一個(gè)或組合壓力源，適于與所述匣 盒流體特性上匹配，以將測(cè)試流體從所述匣盒中的端口供給到孔中； 多路器，設(shè)置在所述壓力源和所述匣盒之間，所述多路器適于與在所 述匣盒中形成的多個(gè)端口流體連通，所述多路器可選擇性地與在所述 匣盒中形成的專(zhuān)用端口組流體連通；控制器，控制所述升降機(jī)構(gòu)、所 述多路器、和/或所述壓力源，以在相關(guān)的傳感器位于孔內(nèi)時(shí)能從給定 端口或給定端口組將測(cè)試流體輸送到相應(yīng)的孔或相應(yīng)的孔組。
與孔陣列相對(duì)應(yīng)的傳感器陣列可以并優(yōu)選地與所述匣盒成為一 體，但與孔陣列相對(duì)應(yīng)的傳感器陣列也可以是與在所述麼盒中形成的 開(kāi)孔匹配并置于在所述匣盒中形成的開(kāi)孔中的單獨(dú)構(gòu)件。所述傳感器 陣列優(yōu)選地相對(duì)于所述孔板以可以順應(yīng)地變形的方式安裝。所述傳感 器優(yōu)選地包括熒光物以及波導(dǎo)件，其中所述熒光物具有的熒光性能取 決于孔內(nèi)某種組分的存在和/或某種組分的濃度，所述波導(dǎo)件用于激勵(lì) 所述熒光物和用于接收來(lái)自所述熒光物的焚光發(fā)射。
在又一方面，本發(fā)明提供了一種對(duì)置于多孔板內(nèi)的培養(yǎng)基中的細(xì) 胞進(jìn)行分析的方法。所述方法包括將傳感器的至少一部分置于所述 多孔板的孔內(nèi)的培養(yǎng)基中；分析與所述孔內(nèi)的所述培養(yǎng)基中的細(xì)胞相 關(guān)的組分；在所述傳感器保持置于所述孔內(nèi)的所述培養(yǎng)基中的同時(shí)， 將測(cè)試流體輸送給所述孔；以及進(jìn)一步分析所述組分，以確定所述組 分中的任何變化?？砂ㄏ铝刑卣髦械?一個(gè)或多個(gè)。所述分析步驟可包括分析與相 應(yīng)孔中的培養(yǎng)基內(nèi)的各個(gè)細(xì)胞相關(guān)的相應(yīng)組分。所述相應(yīng)組分可以是 相同的組分。所述輸送步驟包括在各個(gè)傳感器保持置于相應(yīng)孔內(nèi)的培 養(yǎng)基中的同時(shí)將相應(yīng)的測(cè)試流體輸送給所述相應(yīng)孔。所述相應(yīng)的測(cè)試 流體可包括相同的測(cè)試流體。所述分析步驟包括對(duì)與各個(gè)孔中的培養(yǎng) 基內(nèi)的相應(yīng)細(xì)胞相關(guān)的相應(yīng)組分進(jìn)行分析，以確定所述相應(yīng)組分中的 任何變化。所述輸送步驟和所述進(jìn)一步的分析步驟可重復(fù)。在多次測(cè) 量之間可輸送不同的測(cè)試流體或相同測(cè)試流體的附加的等分試樣。所 述方法可包括在所述輸送步驟中大體保持所述傳感器和所述培養(yǎng)基之 間的平衡，或者在所述輸送步驟中大體保持所述測(cè)試流體和所述培養(yǎng) 基之間的熱平衡。
在又一方面，本發(fā)明提供了一種對(duì)置于微孔板中的細(xì)胞進(jìn)行分析 的儀器。所述儀器包括用于定位微孔板和多個(gè)探頭的載物臺(tái)，各探頭
定位成用于從所述微孔板的相應(yīng)孔中采集數(shù)據(jù)。所述儀器還包括控 制器，用于實(shí)現(xiàn)將一種或多種試劑添加到所述微孔板的一個(gè)孔或多個(gè) 孔中；以及與所述控制器和所述探頭通訊的系統(tǒng)，其包括存在于計(jì)算 機(jī)上的圖形用戶(hù)界面。所述圖形用戶(hù)界面配置成接收用于多孔試驗(yàn)設(shè) 計(jì)的指令、以及接收響應(yīng)所述多孔試驗(yàn)的執(zhí)行而由所述探頭采集的數(shù) 據(jù)。
可包括下列特征的一個(gè)或多個(gè)。所述指令是將一種或多種選定的 潛在細(xì)胞影響物質(zhì)的溶液添加到所述孔中的一個(gè)孔或多個(gè)孔中。所述 圖形用戶(hù)界面包括多個(gè)顯示區(qū)，每個(gè)顯示區(qū)對(duì)應(yīng)于所述孔的一個(gè)孔。 所述顯示區(qū)含有所述試驗(yàn)的至少一個(gè)參數(shù)。所述顯示區(qū)含有所述試驗(yàn) 的至少一個(gè)結(jié)果，所述結(jié)果至少部分基于所述傳感器收集的所述數(shù)據(jù)。 所述多個(gè)顯示區(qū)布置在屏幕上，所述屏幕代表所述微孔板。所述響應(yīng) 所述多孔試驗(yàn)的執(zhí)行而由所述探頭釆集的所述數(shù)據(jù)包括采集多孔板的 數(shù)據(jù)，且所述圖形用戶(hù)界面還配置成在單獨(dú)相應(yīng)的屏幕上顯示來(lái)自各 多孔板的數(shù)據(jù)。所述系統(tǒng)還包括分析引擎，所述分析引擎配置成生成 表示所述探頭采集的所述數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖形。所述分析引擎配置
13成對(duì)所述探頭采集的所述數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所述儀器包括通訊模塊， 用于在所述控制器、所述探頭和所述系統(tǒng)之間傳輸試驗(yàn)指令和所述探 頭采集的所述數(shù)據(jù)。在所述控制器、所述探頭和所述系統(tǒng)之間的所述 通訊通過(guò)數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述通訊網(wǎng)絡(luò)包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、 企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、和/或它們的組合。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種對(duì)置于微孔板中的細(xì)胞的反應(yīng)進(jìn)
行分析的儀器。所述儀器包括載物臺(tái)，用于定位微孔板；以及傳感 探頭，可定位成用于從所述微孔板的相應(yīng)孔中采集數(shù)據(jù)。所述儀器還 包括與所述探頭通訊的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括存在于計(jì)算機(jī)上的圖形用 戶(hù)界面并包括多個(gè)顯示區(qū)，每個(gè)顯示區(qū)對(duì)應(yīng)于所述孔的一個(gè)孔。所述 圖形用戶(hù)界面構(gòu)造成接收編寫(xiě)在對(duì)應(yīng)于所述孔中的一個(gè)孔的相應(yīng)區(qū) 中的、用于多孔試驗(yàn)設(shè)計(jì)的指令；以及接收響應(yīng)所述多孔試驗(yàn)的執(zhí)行 而由所述傳感器采集的、用于顯示在對(duì)應(yīng)于所述孔中的一個(gè)孔的相應(yīng) 區(qū)中的數(shù)據(jù)。
可包括下列特征中的一個(gè)或多個(gè)。所述顯示區(qū)還含有所述試驗(yàn)的 至少一個(gè)參數(shù)。所述顯示區(qū)還含有所述試驗(yàn)的至少一個(gè)結(jié)果，所述結(jié) 果至少部分基于由所述探頭采集的所述數(shù)據(jù)。所述儀器包括多個(gè)所述 探頭。所述探頭讀取光密度、冷光、磷光和熒光中的至少一個(gè)。所述 儀器包括實(shí)現(xiàn)將至少一種試劑添加到所述孔的至少一個(gè)孔中的控制器 和配置成接收用于多孔試驗(yàn)設(shè)計(jì)指令的所述圖形用戶(hù)界面。所述儀器 包括單個(gè)探頭，可編址給至少一個(gè)孔和所述孔的子集。所述系統(tǒng)包括 分析引擎，所述分析引擎配置成生成表示所釆集的所述數(shù)據(jù)的一個(gè)或 多個(gè)圖形。所述分析引擎還配置成對(duì)所采集的所述數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
所述儀器操作軟件既能通過(guò)臺(tái)式應(yīng)用軟件又能通過(guò)儀器操作軟 件，來(lái)使用含有由用戶(hù)輸入的試驗(yàn)設(shè)計(jì)信息(例如，在各孔內(nèi)是什么 材料等)和由所述儀器輸入的結(jié)果數(shù)據(jù)的文件?？砂ㄇ度胧椒治龉?具。所述儀器操作軟件可結(jié)合諸如EXCEL之類(lèi)的第三方電子數(shù)據(jù)表 包。


圖1是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的完整測(cè)量系統(tǒng)及裝置的示意
圖2a和圖2b分別是依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的多孔板和適于與 所述多孔板配合的帶蓋的匣盒的正向直立分解立體圖和顛倒過(guò)來(lái)的分 解立體圖3、圖4和圖5—起示出了本發(fā)明一實(shí)施方式的裝置的示意分 離開(kāi)的且?guī)Ь植科室暤姆纸鈭D，其示出了傳感器探頭結(jié)構(gòu)部分(圖 3)，包括內(nèi)部的光纖束，用于將光傳輸至熒光感測(cè)部位和從熒光感測(cè) 部位傳輸光，通過(guò)氣動(dòng)多路器插入所述探頭結(jié)構(gòu)；匣盒(圖4，參見(jiàn) 圖2a和圖2b)，示出了設(shè)置在套管外側(cè)面上的熒光傳感器的部位以 及適于將測(cè)試流體輸送給所述多孔板的單個(gè)孔中的兩個(gè)端口 ，所述套 管限定了將圖3所示的傳感探頭部分容置的開(kāi)孔；以及所述多孔板的 單個(gè)孔(圖5，參照?qǐng)D2a和圖2b);
圖6a和圖6b為圖3、圖4及圖5的探頭結(jié)構(gòu)、匣盒部和單個(gè)孔 在部分升起(混合或平衡)位置和降低(數(shù)據(jù)采集)位置時(shí)的示意剖 視圖7是微制造工藝制造的氣動(dòng)多路器的四個(gè)層的示意俯視圖，氣 動(dòng)多路器的一部分已示出在圖3中；
圖8是三個(gè)區(qū)域的示意剖視圖，其中每個(gè)區(qū)域均包括與圖7中的 氣動(dòng)多路器結(jié)構(gòu)結(jié)合的探頭、部分匣盒、以及孔;
圖9a為浸入到微孔板的孔內(nèi)所載有的液態(tài)培養(yǎng)基中的傳感器探 頭的示意圖9b是一布局的示意圖，在此多個(gè)藥物端口設(shè)置成在傳感器保持
的多個(gè)孔中；
圖IO是依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的系統(tǒng)的框圖11是圖IO所述的一個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)上的一個(gè)屏幕顯示實(shí)例；
圖12是圖10所述的一個(gè)實(shí)施方式的系統(tǒng)上的另一個(gè)屏幕顯示實(shí)
15例；以及
圖13a、圖13b、圖13c、圖13 d是示出了依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式 的代謝率監(jiān)測(cè)結(jié)果的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明使得能夠測(cè)量例如處于多孔微孔板的孔中的活細(xì)胞的 一種 或多種性能。本發(fā)明的實(shí)施方式包括傳感器，優(yōu)選地包括可浸入式傳 感器，所述傳感器能使傳感器快速穩(wěn)定化，由此提高測(cè)量處理量。所 披露的化合物存儲(chǔ)及輸送裝置、氣動(dòng)多路器、用于同時(shí)將流體添加到 多個(gè)孔的子集合或所有孔中的結(jié)構(gòu)、以及允許對(duì)外來(lái)流體添加到相應(yīng) 孔中的影響進(jìn)行非破壞性測(cè)量的感測(cè)結(jié)構(gòu)結(jié)合了快速且重復(fù)測(cè)量的能 力，從而提供了可理想地例如用于藥物發(fā)現(xiàn)場(chǎng)合的、每次測(cè)試成本低 廉的、高處理量的細(xì)胞化驗(yàn)系統(tǒng)。此外，本發(fā)明提供了這樣的匣盒結(jié) 構(gòu)，對(duì)于完全不同的細(xì)胞化驗(yàn)而言，其允許重復(fù)使用所述裝置，而無(wú) 需中間清潔，同時(shí)還消除了測(cè)試之間交叉感染的可能性。另外，本發(fā) 明提供了這樣的軟件，其用于設(shè)計(jì)和完成并行運(yùn)行的多孔細(xì)胞化驗(yàn)、 以及用于接收和分析所生成的直觀(guān)且易于使用的數(shù)據(jù)，所述軟件允許 多位科學(xué)家在相同時(shí)間段內(nèi)來(lái)設(shè)計(jì)并進(jìn)行并行的多孔化驗(yàn)，且所述軟 件優(yōu)選基于科學(xué)家非常了解的這一類(lèi)孔的電子表格程序、并易于與高 端LIMS系統(tǒng)集成。
參照?qǐng)D1，示意地示出了所述裝置100。裝置100包括在殼體(以 虛線(xiàn)示出)內(nèi)的化合物存儲(chǔ)及輸送裝置105，所述化合物存儲(chǔ)及輸送 裝置105包括匣盒IIO，其限定了多個(gè)用于容置傳感器結(jié)構(gòu)的開(kāi)孔 和多個(gè)順應(yīng)安裝的流體端口 (如圖2a和圖2b詳細(xì)所示)；以及載物 臺(tái)或基座130，其適于接收多孔板120 (例如細(xì)胞培養(yǎng)板)。匣盒IIO 設(shè)置在多孔板120的上方并適于與多孔板120配合?？蛇x地，匣盒110 可由適于接收匣盒110的匣盒座122夾持?；衔锎鎯?chǔ)及輸送裝置105 還包括安裝臺(tái)140，其可如雙箭頭所示地進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且優(yōu)選地 由包括升降機(jī)構(gòu)145的電動(dòng)機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)。升降機(jī)構(gòu)145適于使匣盒110相對(duì)于載物臺(tái)130或孔板120移動(dòng)。所述安裝臺(tái)包括與壓力 源(諸如氣體供給器或氣體存儲(chǔ)器160)連接的氣體多路器150。氣體 供給器160與所述匣盒流體連通，并用于推動(dòng)測(cè)試流體從所述匣盒中 的端口輸送到將在后文披露的多孔板120的孔中。多個(gè)傳感器探頭170 適于插入到匣盒110的多個(gè)開(kāi)孔中，并可用于采集表示處于多孔板120 的多個(gè)孔中的細(xì)胞的狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
化合物存儲(chǔ)及輸送裝置105由控制器175控制，控制器175可與 計(jì)算機(jī)180成為一體，且可控制所述升降機(jī)構(gòu)、所述多路器以及所述 壓力源。由此，當(dāng)將相關(guān)的傳感器置于所述孔中時(shí)，控制器175可允 許將測(cè)試流體從所述端口輸送到相應(yīng)的孔中。
圖2a和圖2b示出了當(dāng)前優(yōu)選形式的匣盒110和微孔板120，以 及它們彼此如何關(guān)聯(lián)的。所述匣盒為大體平坦構(gòu)件，所述平坦構(gòu)件包 括由例如模制塑料制成的框架200。平坦表面205限定出多個(gè)區(qū)域210， 所述多個(gè)區(qū)域210對(duì)應(yīng)于(即對(duì)準(zhǔn)于)在多孔板120中限定的多個(gè)孔 220的相應(yīng)多個(gè)開(kāi)口。在所描述的實(shí)施方式中，在這些區(qū)域210的每 個(gè)區(qū)域內(nèi)，所述平坦構(gòu)件限定了第一、第二、第三、及第四端口 230、 以及中央開(kāi)孔215;所述端口用作測(cè)試化合物存儲(chǔ)器，而中央開(kāi)孔215 則連通至套管240。各所述端口適于按需保持測(cè)試流體并釋放測(cè)試流 體到相應(yīng)的位于其下方的對(duì)應(yīng)孔220中。所述端口 230的尺寸和位置 設(shè)置成可四個(gè)端口成一組地定位在孔220的上方，且從所述四個(gè)端口 的4壬意一個(gè)端口可將測(cè)試流體輸送到的對(duì)應(yīng)孔220中。在其它實(shí)施方 式中，每個(gè)區(qū)域中的端口數(shù)量可以小于或大于四個(gè)。端口 230和套管 240可相對(duì)于微孔板120以可以順應(yīng)地變形的方式安裝，以允許能適 應(yīng)一定的側(cè)向偏移而套裝在所述微孔板中。二微孔板的包括順從區(qū)域的 構(gòu)造允許其具有較為寬松的制造公差，并允許所述匣盒與尺寸稍有差 異的微孔板結(jié)合使用。所述順從性例如可以通過(guò)采用彈性體聚合物來(lái) 形成平坦構(gòu)件205來(lái)實(shí)現(xiàn)，以允許框架200和各區(qū)域中的套管及端口 之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
各端口 230的形狀可以為圓柱形、圓錐形或立方體形，頂部穿過(guò)平坦構(gòu)件200敞開(kāi)，而底部除了典型地位于所述底面中心的小洞(即 毛細(xì)開(kāi)孔)之外封閉。所述毛細(xì)開(kāi)孔適于不借助例如正壓差力、負(fù)壓 差力或可能的離心力之類(lèi)的外力的情況下例如通過(guò)表面張力將測(cè)試流 體保持在所述端口內(nèi)。各端口可由測(cè)試化合物不能透過(guò)的聚合物材料 制造，或者由其它固體材料制成。當(dāng)構(gòu)造成與多孔微孔板120結(jié)合使 用時(shí)，在各端口內(nèi)所容納的液體容積可處于500|til至低達(dá)2|il之間的 范圍，但是處于所述范圍之外的容積也可考慮。
在所描述的實(shí)施方式中，多孔板120具有24個(gè)孔。在板中的孔 220的數(shù)量可以在一個(gè)至幾千個(gè)之間變化。在其它實(shí)施方式中，可制 造幾乎任意尺寸的單個(gè)孔，或者可制造多個(gè)孔，或者以一維或二維排 列來(lái)制造多個(gè)孔。在一個(gè)實(shí)施方式中，可制造與微孔板的圖案及尺寸 相對(duì)應(yīng)的二維圖案的孔，如微孔板生物分子過(guò)濾標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(Society for Biomolecular Screening standards)所描述的(于2003年5月20曰 更新的兩個(gè)正式推薦的標(biāo)準(zhǔn)"SBS-I Footprints"和"SBS誦4 Well Positions"),且可制造包含總數(shù)為12、 24、 96、 384、 1536或其它任 何數(shù)量的分開(kāi)的孔。
參照?qǐng)D2b，在匣盒110的每個(gè)區(qū)域中，適于設(shè)置到相應(yīng)孔220中 的浸入式傳感器套管或護(hù)套240設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)端口 230之間并與 一個(gè)或多個(gè)端口 230關(guān)聯(lián)。傳感器套管240在其下表面255上可設(shè)置 一個(gè)或多個(gè)用于插入到孔220的培養(yǎng)基中的傳感器250。用于此目的 的傳感器的一個(gè)實(shí)例是嵌入在氧氣可透過(guò)的物質(zhì)(諸如硅橡膠)中的 熒光指示器(諸如氧淬滅熒光物)。所述熒光物具有的熒光性能取決 于孔220中的某種組分的存在和/或某種組分的濃度?？刹捎闷渌?類(lèi)型的傳感器，諸如電化學(xué)傳感器、克拉克(Clark)電極等。傳感器 套管240可限定適于容置傳感器的開(kāi)孔和內(nèi)部容積。下面參照?qǐng)D3說(shuō) 明可采用的傳感器的類(lèi)型的例子。
匣盒110可連接于傳感器套管；或者，匣盒110可靠近所述套管 設(shè)置但不連接于所述套管，以允許獨(dú)立地運(yùn)動(dòng)。匣盒110可包括化合 物存儲(chǔ)及輸送端口陣列，所述化合物存儲(chǔ)及輸送端口陣列組裝到單個(gè)
18單元中，并與類(lèi)似的傳感器套管陣列相關(guān)聯(lián)。
所述裝置還可以具有用于匣盒110或用于多孔板120的可移除蓋 260。作為用于多孔板120的蓋的匣盒110的構(gòu)造可以幫助防止處于孔 220中的樣本或培養(yǎng)基的揮發(fā)或污染。蓋260還可構(gòu)造成安在匣盒110 上，由此以降低處于匣盒110的端口 230中的流體的污染或揮發(fā)的可 能性。
同時(shí)參照?qǐng)D3至圖6B，示出了各部件優(yōu)選關(guān)系的細(xì)節(jié)。圖3示出 了構(gòu)造成裝配在傳感器套管240中的固定(優(yōu)選地不是匣盒的部件并 可再使用)式傳感器探頭結(jié)構(gòu)170。傳感器探頭結(jié)構(gòu)170包括例如由 不銹鋼制造的剛性外管315。管315內(nèi)設(shè)置有光纖300， 一個(gè)或多個(gè)熒 光物250設(shè)置在傳感器套管240的透光的下部外側(cè)壁部235上，所述 光纖300設(shè)置成激勵(lì)所述焚光物、并接收從所述熒光物發(fā)射并穿過(guò)所 述壁部的熒光。當(dāng)所述探頭處于其低位時(shí)，優(yōu)選地在各孔中形成漸縮 的培養(yǎng)基測(cè)試容積，例如如圖6B所示。作為替代性的方案(未示出)， 探頭套管240可包括在所述部325下方延伸以限定所述漸縮容積的環(huán) 形壁部。傳感器探頭結(jié)構(gòu)和熒光物可構(gòu)造成讀取光密度、冷光、磷光 或優(yōu)選的熒光。在一替代實(shí)施方式中，傳感器探頭結(jié)構(gòu)170可為可獨(dú) 立運(yùn)作傳感器(未示出)，其通過(guò)套管240的可傳輸信號(hào)的底壁而采 集孔中的數(shù)據(jù)，或者直接通過(guò)所述套管的開(kāi)口底部采集數(shù)據(jù)，優(yōu)選地 所述可獨(dú)立運(yùn)作傳感器密封于所述探頭。
根據(jù)所進(jìn)行的分析及選定的構(gòu)型，可釆用不同類(lèi)型的傳感器，包 括氧傳感器(諸如氧淬滅熒光傳感器)、pH傳感器(包括熒光傳感 器)、采用穿過(guò)套管240的底壁235而耦連的電極的ISFET和阻抗傳 感器、C02傳感器(包括重碳酸鹽緩沖器耦合熒光傳感器和氨染料耦 合熒光傳感器)以及其它C02傳感器；各種離子和小分子傳感器；大 分子傳感器，包括表面等離子諧振傳感器和釆用Wood不規(guī)則原理的 傳感器；聲敏傳感器；以及微波傳感器。在某些實(shí)施方式中，可采用 常規(guī)的平板讀取器。
優(yōu)選的傳感器為熒光物。現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述了許多熒光感應(yīng)化合物及制劑，并且許多可以通過(guò)商業(yè)途徑從例如Molecular Probes公 司和Frontier Scientific公司購(gòu)得。當(dāng)前優(yōu)選的氧傳感器為具有與氧 濃度成反比的信號(hào)的熒光物，諸如固定化成顆粒或者各向同性分布在 透氧聚合物(例如硅橡膠)中的卟啉化合物或若單明化合物。當(dāng)前優(yōu) 選的化合物為卟啉。當(dāng)前優(yōu)選的pH傳感器為熒光指示劑染料、熒光 素，其信號(hào)隨著染料的質(zhì)化作用而減弱，且其或者被誘捕在懸浮于載 體聚合物中的顆粒內(nèi)、或者共價(jià)連接于親水聚合物?？捎玫臒晒釩02 指示劑傳感器典型地是基于pH敏感變換器，同時(shí)利用由于二氧化碳 和水之間的反應(yīng)所產(chǎn)生的碳酸產(chǎn)物來(lái)間接調(diào)制熒光。例如參見(jiàn) O.S.Wolfbds化學(xué)年報(bào)(Anal.Chem)，第74巻，2002年，2263-2678 頁(yè)。也可釆用檢測(cè)葡萄糖的熒光物，諸如基于非酶解轉(zhuǎn)換，利用絡(luò)合 葡萄糖的硼化物探頭產(chǎn)生對(duì)所述探頭的熒光進(jìn)行調(diào)制的電荷轉(zhuǎn)移；或 者是基于將葡萄糖氧化酶耦合于熒光氧傳感器的酶解葡萄糖轉(zhuǎn)換器， 利用葡萄糖的鍵合和氧化導(dǎo)致氧傳感器的定量調(diào)制。此外，在本發(fā)明 的范圍內(nèi)，可采用對(duì)生物分子(諸如以乳酸鹽、氨或尿素為例)敏感 的熒光物或其它類(lèi)型的傳感器。乳酸鹽傳感器可以酶解傳感器構(gòu)型為 基礎(chǔ)，同時(shí)乳酸鹽氧化酶耦合于熒光氧傳感器，而且利用乳酸鹽的鍵 合和氧化對(duì)氧傳感器進(jìn)行定量調(diào)制。氨傳感器或氨離子傳感器可構(gòu)造 成利用質(zhì)子化pH指示劑在疏水性可透氣聚合物中的固定化、利用與 不穩(wěn)定氨的反應(yīng)而定量調(diào)制熒光輸出。尿素傳感器可以酶解傳感器構(gòu) 型為基礎(chǔ)，同時(shí)利用尿素酶耦合于熒光氨轉(zhuǎn)換器、且利用尿素鍵合和 尿素還原成氨，導(dǎo)致對(duì)氨傳感器熒光的調(diào)制。
在示出的實(shí)施方式中，固定式傳感器探頭170連接于氣動(dòng)多路器 150并垂直于氣動(dòng)多路器150而延伸。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言， 其它傳感器構(gòu)型將是顯而易見(jiàn)的。例如，探頭可以設(shè)置在待檢測(cè)的孔 內(nèi)的壁上或者孔的底部半透明表面上。
在氣動(dòng)多路器150內(nèi)限定有空氣通道310，且空氣通道310的位 置設(shè)定成當(dāng)固定式傳感器探頭的長(zhǎng)頸部315裝配到套管240內(nèi)時(shí)，將 孔或端口 230內(nèi)的藥物輸出。氣動(dòng)多路器150用于將來(lái)自單個(gè)氣源的
20壓縮氣體輸送到多個(gè)端口 (參見(jiàn)圖6a)，其可由電動(dòng)式或機(jī)械式氣體 調(diào)節(jié)器或裝設(shè)閥門(mén)來(lái)進(jìn)行控制。可采用其它類(lèi)型的氣動(dòng)、機(jī)械或水壓 致動(dòng)器。例如，所述致動(dòng)器可為套管內(nèi)的活塞(如Minshew等人的美 國(guó)專(zhuān)利US4，498，510所描述的)，或者為受控氣體供給器(如Kenney 的美國(guó)專(zhuān)利US4，461，328所描述的)，或者為任意其它適于利用外力 將液態(tài)測(cè)試化合物從端口 230的底部射出的裝置。
為了簡(jiǎn)化并減少將壓縮氣體提供給所述裝置的部件的數(shù)量，可優(yōu) 選采用氣動(dòng)多路器。下面更詳細(xì)地討論當(dāng)前優(yōu)選的氣動(dòng)多路器150。
參照?qǐng)D4，匣盒110的區(qū)域210包括第一及第二端口 230。在使用 時(shí)，在利用移液管或其它裝置開(kāi)始進(jìn)行分析之前，將測(cè)試化合物(諸 如藥物、藥物候選物、毒素等)添加到匣盒110的所述端口 230中。 所述化合物典型地為濃度已知的水溶液。在優(yōu)選實(shí)施方式中，不管在 其底部是否存在著小出口 ，所述化合物均通過(guò)表面張力被保持在各端 口內(nèi)。所述端口的尺寸防止從底部泄露或從頂端泄露(形成防止泄露 的彎液面，即使所述裝置側(cè)向轉(zhuǎn)動(dòng)或上下翻轉(zhuǎn))。所述測(cè)試化合物可 以通過(guò)例如施加加壓空氣來(lái)釋放。
有時(shí)可能期望采用下述的測(cè)試流體來(lái)運(yùn)行所述裝置，該測(cè)試流體 由于粘性或靜電性能相對(duì)低，所以難以利用毛細(xì)作用力來(lái)盛放。在這 種情況下，在端口 230底部的孔洞上可附著并覆蓋易碎膜或易碎材料 (諸如蠟)，從而在需要時(shí)可以使用外力破壞所述膜，從而將所述液體 射出。
在圖示的實(shí)施方式中，可浸入式套管240設(shè)置在第一端口和第二 端口 230之間。傳感器(例如熒光物)250設(shè)置在所述套管下端的表 面325上?？山胧教坠?40構(gòu)造成容置傳感器探頭170。
傳感器套管及化合物存儲(chǔ)及輸送端口的陣列可以利用低成本制造 工藝(諸如注塑成型)制造為單個(gè)的組件，以使所述匣盒在使用后可 以丟棄。
參照?qǐng)D5，孔220例如由諸如聚苯乙烯或聚丙烯之類(lèi)的模制塑料 制成。在使用時(shí)，將細(xì)胞培養(yǎng)基500和活細(xì)胞510置于孔220中。細(xì)胞510可以或不可以粘附在所述孔的底表面520上；并且為了增強(qiáng)粘 著，可對(duì)所述底表面進(jìn)行處理或涂覆?？商娲?，細(xì)胞可懸浮在所述 培養(yǎng)基中。
參照?qǐng)D6a和圖6b，在使用時(shí)，當(dāng)將相關(guān)構(gòu)件組裝之后，它們?cè)?許同時(shí)感測(cè)多個(gè)孔內(nèi)的細(xì)胞培養(yǎng)基中的組分，并同時(shí)從所述端口輸送 測(cè)試化合物。
如圖所示，將固定式探頭結(jié)構(gòu)和裝載了藥物的匣盒組裝，以使夾 持光纖束的所述外管設(shè)置在所述匣盒的所述套管內(nèi)，且所述組裝件可 在高位和低位之間進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)在所述高位，所述探頭末端和傳感 器置于細(xì)胞培養(yǎng)基中；所述低位為數(shù)據(jù)采集位置，其優(yōu)選地為這樣的 位置，該位置使得所述細(xì)胞周?chē)呐囵B(yǎng)基容積減少，以提高傳感器檢 測(cè)細(xì)胞周?chē)呐囵B(yǎng)基中的被分析物濃度變化的能力(參見(jiàn)US 2005/0054028)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，在混合步驟、平衡步驟和測(cè)量 步驟中，設(shè)置在傳感器套管240的下表面325上的傳感器250保持浸 入?？煞治鏊黾?xì)胞分泌到所述培養(yǎng)基中的一個(gè)或多個(gè)組分或被所述 細(xì)胞所吸收的所述培養(yǎng)基中的一個(gè)或多個(gè)組分。在第一低位(圖6a)， 從所述端口 230中的一個(gè)端口將諸如藥物樣本之類(lèi)的流體輸送給所述 細(xì)胞培養(yǎng)基，在該實(shí)施方式中是利用經(jīng)由空氣通道310連通的空氣壓 力來(lái)推動(dòng)輸送的。如上所述，通過(guò)設(shè)置在端口 230底部的小孔洞將所 述藥物釋放出。
在將所述流體分配到所述培養(yǎng)基中之后，在保持傳感器套管240 浸入在所述培養(yǎng)基中的同時(shí)，升降所述傳感器套管240 —次或多次， 以將所述流體和所述培養(yǎng)基混合。在上述分配步驟和混合步驟中，可 保持所述傳感器250置于所述培養(yǎng)基中，由此縮短穩(wěn)定化時(shí)間段。
在將所述測(cè)試流體分配并使所述測(cè)試流體與所述培養(yǎng)基混合之 后，將傳感器250以及傳感器套管240降低到孔220內(nèi)的第二低位。 孔220的底部可包括用于傳感器套管240的抵靠面，例如在孔220的 底平面之上的、限定了臺(tái)階面的內(nèi)部臺(tái)階，所述臺(tái)階面和所述底面為 平行的面。在微孔型微孔板中，所述臺(tái)階面在所述底平面之上的高度大體小于約lmm，且典型地小于約50-200^im?？商娲?，可釆用平 底的孔或其它孔構(gòu)型，且所述熒光物探頭可設(shè)置于表面255上，所述 表面255位于由稍延伸出上述披露的表面的壁而形成的凹部?jī)?nèi)。在任 一情況下，在該實(shí)施方式中，當(dāng)所述組裝件置于低位時(shí)，在細(xì)胞周?chē)?形成小容積腔。隨著在培養(yǎng)基容積越來(lái)越小的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行所述測(cè)量， 所述組分濃度的相對(duì)小的變化便可通過(guò)所述熒光物探針測(cè)得。保持這 種小容積持續(xù)一短的時(shí)間段，以進(jìn)行測(cè)量；然后向上移動(dòng)所述組裝件， 以允許所述細(xì)胞暴露于其培養(yǎng)基的全部孔容積。
在替代實(shí)施方式中，當(dāng)所述傳感器套管部分升起但依然處于浸入 位置時(shí)，從所述端口將所述測(cè)試流體輸送給所述培養(yǎng)基。
在將所述測(cè)試流體輸送給所述孔的過(guò)程中或者在將所述測(cè)試流體 輸送給所述孔之后，可對(duì)所述培養(yǎng)基中的所述組分進(jìn)行分析以確定任 何變化，且所述測(cè)量可重復(fù)進(jìn)行、并同時(shí)中間添加或不添加測(cè)試化合 物?？煞治鏊雠囵B(yǎng)基的任何數(shù)量的組分，包括溶解的氣體、離子、 蛋白質(zhì)、代謝底物、鹽以及礦物質(zhì)。這些組分(例如02)可以?xún)羝に?細(xì)胞所消耗，或者由所述細(xì)胞以副產(chǎn)物(諸如CCh和NH3)或作為分 泌的因子(例如胰島素、細(xì)胞因子、趨化因子、激素或抗體)產(chǎn)出。 也可分析在細(xì)胞的各種代謝過(guò)程中細(xì)胞分泌或萃取的離子，諸如H+、 N+、 K+、和Ca+"。也可分析由細(xì)胞消耗或產(chǎn)生的底物，諸如葡萄糖、 脂肪酸、氨基酸、.谷氨酸鹽、糖原、以及丙酮酸鹽。專(zhuān)門(mén)的培養(yǎng)基可 用于提高所述測(cè)量的靈敏度。例如，通過(guò)利用具有緩沖容量降低的培 養(yǎng)基(諸如無(wú)重碳酸鹽的培養(yǎng)基)，由細(xì)胞外酸化導(dǎo)致的pH值變化 可增力口。
該方法可用于測(cè)量細(xì)胞的任意數(shù)量的屬性及細(xì)胞功能。例如，依 據(jù)耗氧率、細(xì)胞外酸化率或其它代謝分析物流量，可以確定細(xì)胞生存 能力及代謝率。通過(guò)將每個(gè)細(xì)胞的一個(gè)或多個(gè)被分析物流量與已知的 流量進(jìn)行對(duì)比，可以確定細(xì)胞數(shù)，并由此監(jiān)測(cè)細(xì)胞生長(zhǎng)率。
可以向所述孔的整個(gè)容積，或者可替代地僅向所述孔的漸縮容積 中，引入改變環(huán)境的組分(諸如化學(xué)制品、溶解氣體或養(yǎng)分)。在后
23者的實(shí)施方式中，首先使細(xì)胞周?chē)呐囵B(yǎng)基的容積變小，測(cè)量所述培 養(yǎng)基的組分，然后使所述容積恢復(fù)至其原始值。隨后，使所述容積再 次變小，且通過(guò)從四個(gè)對(duì)應(yīng)端口中的一個(gè)端口添加組分，僅4吏漸縮容 積內(nèi)的、直接圍繞細(xì)胞的環(huán)境被改變。例如，這可以通過(guò)從與所述傳 感器或所述套管底部接近的端口中將所述組分排出來(lái)實(shí)現(xiàn)。在所述組 分存在的情況下，可對(duì)所述漸縮容積進(jìn)行一次或多次測(cè)量。在這種測(cè) 量循環(huán)之后，可將所述漸縮容積內(nèi)的培養(yǎng)基改換一次或多次，以在將 細(xì)胞再次暴露于全部原始容積之下前徹底沖洗掉。該方式可提供降低 所需化合物的容積的優(yōu)點(diǎn)。該方式還提供了在整個(gè)容積未受污染的情 況下研究隔離效果的可行性，由此，實(shí)際上是模擬了在微孔板形式的 流動(dòng)系統(tǒng)。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，如附圖所示，將多個(gè)傳感器同時(shí)或順序地插 入并置于多孔板的相應(yīng)的多個(gè)孔中，并分析與相應(yīng)孔中的各自細(xì)胞培 養(yǎng)物相關(guān)的組分。所述相應(yīng)的多個(gè)組分可包含相同的組分。在相應(yīng)的 多個(gè)傳感器與所述相應(yīng)多個(gè)孔中的培養(yǎng)基保持平衡、優(yōu)選地保持置于 所述相應(yīng)多個(gè)孔內(nèi)的培養(yǎng)基中時(shí)，可將相應(yīng)的多種測(cè)試流體輸送到所 述多個(gè)相應(yīng)的孔中。從所述培養(yǎng)基中將所述傳感器的本體移出后的短 時(shí)間內(nèi)，這可保持與多個(gè)傳感器、尤其是熒光物傳感器平衡，例如如 果所述探頭保持濕潤(rùn)，則允許在添加測(cè)試流體的同時(shí)保持平衡。在一 個(gè)實(shí)施方式中，所述相.應(yīng)的多種測(cè)試流體可以是相同的測(cè)試流體。可 分析與所述多個(gè)孔中的培養(yǎng)基內(nèi)的細(xì)胞相關(guān)的所述多個(gè)相應(yīng)的組分， 以確定所述多個(gè)組分中的任何相應(yīng)變化。這些輸送步驟和分析步驟可 重復(fù)。在另一實(shí)施方式中，所述輸送步驟的重復(fù)采用不同的測(cè)試流體。
在一些情形下，可以在一時(shí)間段之后重復(fù)所述輸送及分析。更特 別地，可對(duì)一組細(xì)胞以預(yù)定時(shí)間間隔順序地進(jìn)行測(cè)量，以分析臨時(shí)添 加的化合物的影響，例如來(lái)確定可能受到藥物、化學(xué)物或毒素的影響。 在該方法中，首先使圍繞所述細(xì)胞的培養(yǎng)基的容積變小，接著測(cè)量所 述培養(yǎng)基的組分，最后將所述容積恢復(fù)至其原始值。其次，諸如通過(guò) 添加一種或多種預(yù)定濃度的激活橫跨膜接受器的配合基、改變?nèi)芙獾难醯乃健⒒蛘咛砑羽B(yǎng)分，改變圍繞所述細(xì)胞的環(huán)境。隨后，利用所 述臨時(shí)減小容積的方法，進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)另外的測(cè)量循環(huán)，以分析改 變后的細(xì)胞外環(huán)境的影響。
在所述輸送步驟中，可保持所述傳感器和所述培養(yǎng)基之間的平衡。 在所述輸送步驟中，可大體保持所述測(cè)試流體和所述培養(yǎng)基之間的熱 平衡。
參照?qǐng)D7和圖8，示出了當(dāng)前優(yōu)選形式的多路器150。所述多路器 150包括由多個(gè)層700構(gòu)成的層疊組件，所述層疊組件夾在蓋板800 和面向匣盒的墊板810之間，所述層疊組件中的每個(gè)層700由平面狀 聚合物板材料制成并含有加工出的用于氣體流動(dòng)的通道710。 一個(gè)這 樣的布置是采用四層，例如四個(gè)加工出的置于不同方位的塊，以獲得 能從匣盒的每個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置的四個(gè)端口中的任一個(gè)端口將液體進(jìn)行分 配的氣動(dòng)多路器。所述多路器能從單個(gè)氣體入口將氣體輸送至多個(gè)出 口。在使用時(shí)，所述多路器設(shè)置在壓力源和所述匣盒之間，同時(shí)所述 多路器適于與在所述匣盒中形成的多個(gè)端口流體連通。所述多路器可 以選擇性地與在所述匣盒中形成的一組專(zhuān)用端口流體連通。
參照?qǐng)D9，所繪制的傳感器探頭170浸入到微孔板孔220內(nèi)盛放 的液態(tài)培養(yǎng)基中。所述藥物輸送裝置示出為利用來(lái)自加壓氣體供給器 160的氣體壓力而致動(dòng)，從而從端口 230將藥物輸送到所述培養(yǎng)基。
圖IO示意地示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，其實(shí)施為利用任意上 述技術(shù)進(jìn)行各種試驗(yàn)過(guò)程下的細(xì)胞分析的儀器和軟件。本發(fā)明的關(guān)鍵 構(gòu)件是由在嵌入式儀器計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的儀器操作系統(tǒng)和在用戶(hù)個(gè)人臺(tái) 式計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的桌面軟件所共享的數(shù)據(jù)文件。
如圖IO所示，桌面軟件900含有用戶(hù)界面，所述用戶(hù)界面允許用 戶(hù)將試驗(yàn)設(shè)計(jì)信息輸入到數(shù)據(jù)文件901中。試驗(yàn)設(shè)計(jì)信息可包括各 微孔板的孔中所含有的細(xì)胞類(lèi)型、細(xì)胞數(shù)量、藥物類(lèi)型、以及藥物濃 度；所需要的測(cè)量時(shí)間；培養(yǎng)基混合時(shí)間；待化驗(yàn)的被分析物；或?qū)?將由所述儀器運(yùn)行的試驗(yàn)的屬性進(jìn)行定義的其它數(shù)據(jù)。
儀器操作系統(tǒng)軟件902不僅接收來(lái)自數(shù)據(jù)文件901的試驗(yàn)設(shè)計(jì)信息，而且將試驗(yàn)結(jié)果存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)文件901。操作系統(tǒng)軟件902還包括 用于瀏覽和修改試驗(yàn)設(shè)計(jì)信息以及用于瀏覽試驗(yàn)結(jié)果的用戶(hù)界面。
基于所述數(shù)據(jù)文件中所提供的設(shè)定，所述儀器操作系統(tǒng)軟件提供 對(duì)電動(dòng)機(jī)、加熱器或其它裝置的致動(dòng)和控制。在每個(gè)測(cè)量循環(huán)內(nèi)，所 測(cè)得的數(shù)據(jù)可被顯示在用戶(hù)界面上并可被同步添加到所述數(shù)據(jù)文件 中。在整個(gè)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，所述數(shù)據(jù)文件(包含試驗(yàn)定義數(shù)據(jù))和所測(cè) 得的傳感器數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)并傳送至用戶(hù)的臺(tái)式計(jì)算機(jī)中，以用于分析。 用戶(hù)可采用由所述數(shù)據(jù)文件進(jìn)行數(shù)據(jù)繪圖的第三方分析軟件包。合適 的第三方分析軟件的例子包括MICROSOFT EXCEL (微軟公司)、 JMP(SAS公司)、和SIGMA PLOT (Systat公司)。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)文件901為電子數(shù)據(jù)表形式。
在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)文件901含有分別作為一個(gè)電子數(shù) 據(jù)表文件中的單獨(dú)工作表的試驗(yàn)設(shè)計(jì)信息和試驗(yàn)結(jié)果。
在又一優(yōu)選實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)文件901含有試驗(yàn)設(shè)計(jì)信息、試驗(yàn) 結(jié)果、以及數(shù)據(jù)分析工具，它們各作為一個(gè)電子數(shù)據(jù)表文件中的單獨(dú) 工作表。
數(shù)據(jù)文件901可以以工作薄文件的形式供諸如Microsoft Excel之
類(lèi)的電子數(shù)據(jù)表應(yīng)用軟件使用。
另外，在所述數(shù)據(jù)文件的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述試驗(yàn)定義信息和 儀器生成數(shù)據(jù)可被復(fù)制并以機(jī)器可讀的二進(jìn)制格式另存儲(chǔ)于所述文件 中的單獨(dú)隱藏的受口令保護(hù)的區(qū)域中。在用戶(hù)為了分析做出各種變換 的同時(shí)，這種性能保留了原始數(shù)據(jù)的完整性。
在再一實(shí)施方式中，可將專(zhuān)有的二進(jìn)制數(shù)據(jù)包直接傳送給采用定 制圖形用戶(hù)界面及分析區(qū)域進(jìn)行編碼的其它軟件配置。這些替代的軟 件環(huán)境可包括傳統(tǒng)的Windows或Macintosh應(yīng)用軟件、帶有植入的 二進(jìn)制數(shù)據(jù)的單機(jī)可執(zhí)行文件、配置成上載并顯示所述數(shù)據(jù)的網(wǎng)頁(yè)瀏 覽器應(yīng)用軟件、或其其它瀏覽環(huán)境。
參照?qǐng)D11和圖12，所述系統(tǒng)包括圖形用戶(hù)界面，所述圖形用戶(hù) 界用于接收與試驗(yàn)相關(guān)的指令并從所述圖形用戶(hù)界面上呈現(xiàn)結(jié)果。具體而言，且在一個(gè)實(shí)施方式中，圖形用戶(hù)界面1100包括多個(gè)顯示區(qū)(例
如，在電子數(shù)據(jù)表程序中的細(xì)胞，在該程序中，利用行列指示符可對(duì) 各細(xì)胞單獨(dú)進(jìn)行尋址)。例如，每個(gè)顯示區(qū)可以代表微孔板中的多個(gè)
孔中的一個(gè)孔，由此提供各個(gè)孔中的細(xì)胞所特有的數(shù)據(jù)；而且，在一 些情形中，各顯示區(qū)還含有例如基于從探頭170上接收到的信號(hào)的各 種試驗(yàn)參數(shù)和/或試驗(yàn)結(jié)果。在同時(shí)(或大體同時(shí))使用多個(gè)微孔板的 實(shí)施方式中，可以利用多個(gè)電子數(shù)據(jù)表(諸如在EXCEL中列表的工 作表)來(lái)呈現(xiàn)輸入、試驗(yàn)參數(shù)和/或來(lái)自不同孔板的試驗(yàn)結(jié)果。
在一些實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)還包括分析模塊，用于生成由所述 探頭采集、并在所述用戶(hù)界面上呈現(xiàn)的所述數(shù)據(jù)的圖形表示和/或統(tǒng)計(jì) 分析。參照?qǐng)D12，在用戶(hù)界面1200上還可表示試驗(yàn)結(jié)果以及輸出(圖 形方式以及文本方式)。例如，顯示區(qū)的各個(gè)圖標(biāo)、圖像(例如GIF 文件、JPEG文件)或著色可用來(lái)表示當(dāng)前(或最近測(cè)量的)化驗(yàn)的 pH值，而圖形顯示可用于表示所述同一 (或其它)測(cè)量隨時(shí)間的變 化。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，試驗(yàn)結(jié)果可以以圖表形式呈現(xiàn)給用戶(hù)，所述 圖表將來(lái)自?xún)蓚€(gè)傳感器中的各傳感器的數(shù)據(jù)示出在兩個(gè)軸中的每一軸 上。例如，在縱坐標(biāo)上可顯示耗氧率，而在橫坐標(biāo)上可顯示細(xì)胞外酸 化率。如圖12所示，圖表1210以帶有相關(guān)標(biāo)記加誤差條設(shè)置的圓點(diǎn) 來(lái)顯示多孔試驗(yàn)的各個(gè)孔的數(shù)據(jù)。
實(shí)例
實(shí)例1
96孔藥物輸送匣盒以及氣動(dòng)多路器的評(píng)估 利用注塑由聚苯乙烯材料制造結(jié)合有四個(gè)藥物孔或端口的探頭。 隨后利用彈性體板將24個(gè)探頭結(jié)合在一起，以形成單個(gè)4" x 6"匣盒 單元，其適于用作一次性測(cè)量及藥物輸送組件。通過(guò)在四個(gè)聚苯乙烯 塊中加工出氣體通道來(lái)制造氣動(dòng)多路器，然后將這些層結(jié)合在一起并
27蓋上蓋。隨后將所述多路器夾到所述匣盒上。
利用自動(dòng)吸液系統(tǒng)(Biotec 2000)將含有有色染料的水導(dǎo)入 到96藥物孔的各孔中。氣體(空氣)蓄能器加壓至15磅/平方英寸。 氣體軟管用于將空氣從所述蓄能供給到四個(gè)電致動(dòng)的電磁閥。各閥安 裝在所述多路器上，且所述多路器的氣體通道布置成單個(gè)電磁閥的致 動(dòng)會(huì)將氣流提供給96藥物孔中的24個(gè)孔。
隨后，將度盒及多路器組件放置在24孔微孔板存儲(chǔ)器(Innovative Microplate)的上方。電驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)造成致動(dòng)每個(gè)電磁閥250微秒， 以從所述藥物孔將所述流體進(jìn)行輸送。
隨著第一電磁閥的致動(dòng)，在24個(gè)孔中的20個(gè)孔中觀(guān)察到水幾乎 完全輸送。隨后致動(dòng)第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥，獲得類(lèi) 似的結(jié)果。
隨后，在所述多路器和所述匣盒之間插入硅橡膠密封件，并重復(fù) 上述試驗(yàn)。
當(dāng)?shù)谝浑姶砰y和第二電磁閥致動(dòng)時(shí)，觀(guān)察到液體從24個(gè)孔完全注 入。在第三電磁閥和第四電石茲閥致動(dòng)的幾個(gè)孔中，看到一些殘留的水。
隨后，將蓄能器的壓力減至5磅/平方英寸，并且在第一電磁閥至 第四電磁閥的電磁閥順序致動(dòng)之間進(jìn)行再充電。隨后調(diào)整所述電路， 以使致動(dòng)時(shí)間增加到275微秒。在這種情況下，對(duì)于96藥物孔中的各 孔而言，發(fā)現(xiàn)水完全注入。
實(shí)例2
96個(gè)孔藥物輸送匣盒以及氣動(dòng)多路器的性能測(cè)試 除了鹽溶液和酒石黃的混合物代替了藥物孔中的水之外，采用實(shí) 例1中所述的成分和方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試。將流體注入到微孔板儲(chǔ)存器中， 并隨后利用Molecular Devices Versamax公司的微孔板讀取器測(cè)量所 述存儲(chǔ)器中的各孔的內(nèi)含物的吸光率。吸光率讀數(shù)間接地測(cè)量染料注 入容積并表明注入性能。
所述試驗(yàn)是在多路器和匣盒之間設(shè)置和不設(shè)置柔性密封件的條件 下進(jìn)行，且注入了三個(gè)容積(50|il、 75|lU和100|Lil)的鹽/酒石黃混合物。表E1給出了獲得的吸光率值。
表E1利用氣動(dòng)多路器將酒石黃染料注入到水中的吸光率測(cè)量
注射性能測(cè)試1注射性能測(cè)試2
列列
行 AB CDE行ABCDF
50^1酒石黃50^1酒石黃
10.2230.222 0.2690.2440.2230.21910.2220.2220.2340,2200.2160.223
20.2250.232 0.2260.2280.2210.22920.2210.2250.2230.2260.2260.223
30.2250.216 0.2190.2190.2210.22230.211Q.2160.2200.2150.2370.230
40.2190.219 0.2210,2480.2230.22240.2220.2220.2250.2230.2210.223
75^1酒石黃75^1酒石黃
10.3050.300 0,2820.2890.3260.29610.3260,3000.3200.3170.3190.314
20,2920.282 0.2920.5810.2850.29220.3110.3090.3100.3100.3140.308
30.2770.279 0.2740,2840.2820.28130.3080.3010.3100.3070.3140.318
40,2820.279 0.3290.2820.2840.29340.3080.3080.3130—3190.3170.307
100pl酒石黃10(^1酒石黃
10,3490.345 0.3430.3430.3390,33510.3580.3850.3570.3480.3500.356
20.3400.332 0.3380.3400.3430.34220.3650.3430.3590.3480.3530.357
30.3420.342 0.3380.3350.3390.33730.3490.3460.3510.3490.3570.353
40.3450.295 0.3450.3440.3550.34840.3580.3490.3570.3550.3530,352
平均平均
酒石黃貴吸光率標(biāo)準(zhǔn)偏差熱值酒石黃量吸光率標(biāo)準(zhǔn)偏差熱值
(qty)(absorb)(Std Dev)(cv)(qty)帥sorb)(Std Dev)(cv)
50|J0.230.01185.2%0.220.00562.5%
75…0.290.01394.8%0.310.00612.0%
0.340.01083.2。/。100^10.350.00832.3%
實(shí)例3
96孔藥物輸送匣盒以及氣動(dòng)多路器的代謝率化驗(yàn) 利用實(shí)例1中所述的成分和24孔微孔板進(jìn)行測(cè)試，其中每個(gè)孔含 有30xl03個(gè)HEP-G2人體肝細(xì)胞的肝癌細(xì)胞。采用4分鐘的測(cè)量周 期、ll分鐘間隔，對(duì)細(xì)胞耗氧率(OCR)以及細(xì)胞外酸化率(ECAR) 三個(gè)初始的"基線(xiàn)"測(cè)量。
隨后利用實(shí)例1中所述的方法，從四個(gè)注射端口中的一個(gè)端口將 75pl的FCCP添加到含有630jil培養(yǎng)基和細(xì)胞的各孔中，隨后測(cè)量 OCR和ECAR。利用第二個(gè)注入端口、第三個(gè)注入端口和第四個(gè)注 入端口重復(fù)另外三次這種過(guò)程。僅用載色劑注射兩個(gè)控制列A和F四 次。列B、 C、 D和E包含于三個(gè)平行測(cè)定孔中，所述三個(gè)平行測(cè)定孔接收低劑量(圖13a,水綠色)、中劑量-1 (圖13b，橙色)、中劑 量-2 (圖13c，紫色)、或高劑量(圖13d，藍(lán)色)系列的FCCP的四 個(gè)注入。在該孔中的FCCP最終濃度示出在針對(duì)各注射A-D的各圖中。 緊隨OCR和ECAR測(cè)量的各注入端口的FCCP漿料濃度的累積加 和能在各孔中生成四點(diǎn)劑量曲線(xiàn)。
FCCP引起線(xiàn)粒體分解并促使細(xì)胞增加代謝率，并由此增加OCR 和ECAR。如圖13所證實(shí)的，根據(jù)FCCP的所述最終濃度，各系列 產(chǎn)生無(wú)OCR和ECAR反應(yīng)或者產(chǎn)生增加較大的OCR和ECAR反應(yīng) 直到達(dá)到毒性，如在高劑量系列中所證實(shí)的(圖13d)。通過(guò)同時(shí)測(cè) 量OCR和ECAR，可以確定HepG2細(xì)胞的總代謝率和容量。在所有 基于細(xì)胞化驗(yàn)中使內(nèi)在的孔對(duì)孔變化最小化的同時(shí)，通過(guò)能對(duì)FCCP 的增加濃度進(jìn)行累積加和，可在單個(gè)化驗(yàn)中產(chǎn)生幾個(gè)劑量曲線(xiàn)。
在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特性下，本發(fā)明可以以其它具體形
式實(shí)施。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，前述實(shí)施方式被視為是在此說(shuō)明 的本發(fā)明的例證。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不同組合和置 換中，可采用不同實(shí)施方式的各種特征和構(gòu)件，這將是顯而易見(jiàn)的。 由此，本發(fā)明的范圍由隨附的權(quán)利要求而不是前述的說(shuō)明書(shū)表述，而 且所有落入權(quán)利要求的等同含義及等同范圍內(nèi)的變化將被包含在此。
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權(quán)利要求
1. 一種匣盒，其與限定有多個(gè)孔的板相配合，所述匣盒包括大體平坦構(gòu)件，其具有多個(gè)區(qū)域，所述多個(gè)區(qū)域與所述板中的所述多個(gè)孔的相應(yīng)多個(gè)開(kāi)口相對(duì)應(yīng)；位于所述匣盒的多個(gè)相應(yīng)區(qū)域中的至少一個(gè)由適于對(duì)孔中的組分進(jìn)行分析的傳感器或者傳感器的一部分以及適于容置所述傳感器的開(kāi)孔所構(gòu)成的組件；以及至少一個(gè)端口，其形成在所述匣盒中的所述多個(gè)區(qū)域的至少子集合中，所述端口適于在所述傳感器被置于所述孔內(nèi)的液體中時(shí)將測(cè)試流體輸送到所述板的相應(yīng)孔中。
2. 如權(quán)利要求l所述的匣盒，其中，所述端口形成毛細(xì)開(kāi)孔，以 在不借助外力的情況下將測(cè)試流體保持在所述端口內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求2所述的匣盒，其中，所述外力選自由正壓差力、 負(fù)壓差力和離心力構(gòu)成的群組。
4. 如權(quán)利要求l所述的匣盒，其中，所述傳感器以可以順應(yīng)地變 形的方式附著于所述平坦構(gòu)件。
5. 如權(quán)利要求l所述的匣盒，還包括第二端口，其形成在所述匣盒中的所述多個(gè)區(qū)域的至少一個(gè)區(qū)域 中，所述第二端口適于將第二測(cè)試流體輸送給相應(yīng)的所述孔。
6. 如權(quán)利要求5所述的匣盒，其中，適于通過(guò)所述第二端口輸送 的所述第二測(cè)試流體不同于前述的測(cè)試流體。
7. 如權(quán)利要求l所述的匣盒，其中，所述匣盒形成用于所述多孔 板的蓋，以減少對(duì)所述多孔板中的樣本的污染和/或所述多孔板中的樣本的揮發(fā)。
8. 如權(quán)利要求l所述的匣盒，還包括位于所述匣盒的多個(gè)區(qū)域中的至少一個(gè)端口以及至少一個(gè)由所述 傳感器和適于容置所述傳感器的開(kāi)孔構(gòu)成的組件。
9. 如權(quán)利要求8所述的匣盒，其中，所有端口流體連通。
10. 如權(quán)利要求8所述的匣盒，還包括形成于所述匣盒中的每個(gè) 區(qū)域中的第二端口。
11. 如權(quán)利要求IO所述的匣盒，其中，所述第二端口之間彼此流 體連通，并且所述第二端口不與其它端口流體連通。
12. 如權(quán)利要求8所述的匣盒，包括與24孔板、96孔板、或384孔板結(jié)合使用的24個(gè)區(qū)域、96個(gè)區(qū) 域、或384個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域包括至少一個(gè)由所述傳感器或所述傳感 器的一部分和適于容置所述傳感器的開(kāi)孔構(gòu)成的組件，并且每個(gè)區(qū)域 包括端口組，所述端口組包括2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)或8 個(gè)端口。
13. 如權(quán)利要求12所述的匣盒，還包括與每個(gè)端口組流體連通的 多路器。
14. 如權(quán)利要求13所述的匣盒，其中，所述多路器適于連接于單 個(gè)氣動(dòng)源，以允許從各端口組順序地將流體輸送給所述孔。
15. 如權(quán)利要求l所述的匣盒，其中，所述至少一個(gè)由適于對(duì)孔 中的組分進(jìn)行分析的傳感器或者傳感器的一部分以及適于容置所述傳 感器的開(kāi)孔所構(gòu)成的組件包括傳感器套管結(jié)構(gòu)，其具有透光表面且在所述透光表面上設(shè)置有熒 光物，所述熒光物的熒光性能取決于所述孔中的組分的存在和/或組分 的濃度。 .
16. 如權(quán)利要求15所述的匣盒，其中，所述傳感器套管還包括 用于容置波導(dǎo)件的長(zhǎng)殼體，所述波導(dǎo)件用于激勵(lì)所述熒光物和/或接收來(lái)自所述焚光物的熒光發(fā)射。
17. —種用于分析細(xì)胞的測(cè)量系統(tǒng)，該測(cè)量系統(tǒng)包括 載物臺(tái)，其用于固定具有多個(gè)孔的多孔板； 適于與所述多孔板配合的感測(cè)及化合物添加結(jié)構(gòu)，其包括大體平坦構(gòu)件，該大體平坦構(gòu)件在與所述多孔板中的所述多個(gè)孔的多個(gè)相應(yīng)開(kāi)口相對(duì)應(yīng)的位置處限定出多個(gè)區(qū)域， 每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)端口，其適于將測(cè)試流體輸送給其對(duì)應(yīng)的相應(yīng)孔；以及傳感器，其用于分析置于孔內(nèi)的培養(yǎng)基 中的細(xì)胞外組分； 升降機(jī)構(gòu)，用于使所述感測(cè)及化合物添加結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述多孔板 移動(dòng)，從而將所述傳感器置于所述培養(yǎng)基內(nèi)；用于在所述傳感器與所述培養(yǎng)基平衡時(shí)從所述端口分配溶液的分 配裝置；以及用于控制該測(cè)量系統(tǒng)操作的計(jì)算機(jī)。
18. 如權(quán)利要求17所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述分配裝置包括壓 力源，所述壓力源與所述感測(cè)及化合物添加結(jié)構(gòu)流體連通，以將所述 測(cè)試流體從所述端口輸送到所述孔中。
19. 如權(quán)利要求17所述的測(cè)量系統(tǒng)，還包括多路器，其與在所述 感測(cè)及化合物添加結(jié)構(gòu)中形成的多個(gè)端口流體連通。
20. 如權(quán)利要求19所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述多路器與選定的 端口組流體連通。
21. 如權(quán)利要求17所述的測(cè)量系統(tǒng)，還包括控制器，以控制所述 升降機(jī)構(gòu)、所述壓力源和所述傳感器中的至少一個(gè)。
22. 如權(quán)利要求21所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，在從端口將測(cè)試流體 輸送到相應(yīng)的孔之后，通過(guò)利用所述升降機(jī)構(gòu)使柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述 控制器致動(dòng)在所述孔內(nèi)的混合。
23. 如權(quán)利要求17所述的測(cè)量系統(tǒng)，包括一次性匣盒，該一次性 匣盒限定了所述端口，并用作與所述多孔板之間的接口。
24. 如權(quán)利要求17所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述傳感器穿過(guò)形成 在所述感測(cè)及化合物添加結(jié)構(gòu)中的開(kāi)孔設(shè)置。
25. 如權(quán)利要求17所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述傳感器相對(duì)于所 述載物臺(tái)以可以順應(yīng)地變形的方式安裝。
26. 如權(quán)利要求17所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述傳感器包括 熒光物，其熒光性能取決于所述孔中的特定組分的存在和/或所述孔中的特定組分的濃度；以及波導(dǎo)件，其用于激勵(lì)所述熒光物和/或接收來(lái)自所述熒光物的熒光發(fā)射。
27. —種對(duì)置于多孔板內(nèi)的培養(yǎng)基中的細(xì)胞進(jìn)行分析的方法，其 包括步驟將傳感器的至少一部分置于所述多孔板的孔內(nèi)的培養(yǎng)基中； 在所述傳感器保持置于所述孔內(nèi)的所述培養(yǎng)基中的同時(shí)，將測(cè)試流體輸送至所述孔；以及測(cè)量由所述孔內(nèi)的所述培養(yǎng)基中的細(xì)胞吸收或分泌出的組分的存在或濃度。
28. 如4又利要求27所述的方法，包才舌將多個(gè)傳感器的至少一部分置于所述多孔板的對(duì)應(yīng)多個(gè)孔中的相應(yīng)培養(yǎng)基中；同時(shí)將測(cè)試流體輸送給多個(gè)孔；以及 同時(shí)在所述多個(gè)孔中進(jìn)行測(cè)量。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，包括 測(cè)量所述多個(gè)孔中的相同組分。
30. 如沖又利要求28所述的方法，包才舌 測(cè)量所述多個(gè)孔中的多個(gè)組分。
31. 如權(quán)利要求28所述的方法，其中，相應(yīng)的測(cè)試流體包括相同 的測(cè)試流體。
32. 如權(quán)利要求28所述的方法，還包括 在第一次測(cè)量之后，重復(fù)進(jìn)行所述輸送步驟和所述測(cè)量步驟。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，在所述第一次測(cè)量之后， 輸送不同的測(cè)試流體。
34. 如權(quán)利要求24所述的方法，包括在所述輸送步驟中，大體保持所述傳感器和所述培養(yǎng)基之間的熱 平衡和組分濃度平衡。
35. —種對(duì)置于微孔板中的細(xì)胞進(jìn)行分析的儀器，其包括 載物臺(tái)，用于定位微孔板；傳感器，用于從所述微孔板的相應(yīng)孔中采集數(shù)據(jù)；控制器，實(shí)現(xiàn)將一種或多種試劑添加到一個(gè)或多個(gè)孔中；以及 與所述控制器和所述探頭通訊的系統(tǒng)，其包括存在于計(jì)算機(jī)上的 圖形用戶(hù)界面，所述圖形用戶(hù)界面配置成與電子數(shù)據(jù)表文件通訊，所 述電子數(shù)據(jù)表文件配置成接收用于多孔試驗(yàn)的設(shè)計(jì)的指令、以及接收 根據(jù)執(zhí)行所述多孔試驗(yàn)而由所述探頭采集的數(shù)據(jù)。
36. 如權(quán)利要求35所述的儀器，其中，所述指令包括將一個(gè)或多 個(gè)選定的潛在影響細(xì)胞的物質(zhì)的溶液添加到一個(gè)或多個(gè)所述孔中。
37. 如權(quán)利要求35所述的儀器，其中，所述圖形用戶(hù)界面包括多 個(gè)顯示區(qū)，每個(gè)顯示區(qū)對(duì)應(yīng)一個(gè)所述孔。
38. 如權(quán)利要求37所述的儀器，其中，所述顯示區(qū)還含有所述試 驗(yàn)的至少一個(gè)參數(shù)。
39. 如權(quán)利要求37所述的儀器，其中，所述顯示區(qū)還含有所述試 驗(yàn)的至少一個(gè)結(jié)果，所述結(jié)果至少部分基于由所述傳感器采集的所述 數(shù)據(jù)。
40. 如權(quán)利要求37所述的儀器，其中，所述多個(gè)顯示區(qū)設(shè)置在屏 幕周?chē)?，且所述屏幕代表所述微孔板?br> 41. 如權(quán)利要求35所述的儀器，其中，所述根據(jù)執(zhí)行多孔試驗(yàn)而 由所述傳感器采集的數(shù)據(jù)包括采集多個(gè)孔板的數(shù)據(jù)，且所述圖形用戶(hù) 界面還配置成在單個(gè)屏幕上顯示來(lái)自多孔板的數(shù)據(jù)。
42. 如權(quán)利要求35所述的儀器，其中，所述系統(tǒng)還包括 分析引擎，其配置成生成表示所述探頭采集的所述數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)圖形。
43. 如權(quán)利要求42所述的儀器，其中，所述分析引擎還配置成對(duì) 所述探頭采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
44. 如權(quán)利要求35所述的儀器，還包括通訊模塊，其用于在所述控制器、所述探頭和所述系統(tǒng)之間傳送 所述試驗(yàn)指令和所述探頭采集的數(shù)據(jù)。
45. 如權(quán)利要求44所述的儀器，其中，在所述控制器、所述探頭 和所述系統(tǒng)之間的所述通訊通過(guò)數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
46. —種對(duì)置于微孔板中的細(xì)胞的反應(yīng)進(jìn)行分析的儀器，其包括 載物臺(tái)，用于定位微孔板；傳感器，能夠定位成從所述微孔板的相應(yīng)孔中采集數(shù)據(jù)；以及 與所述探頭通訊的系統(tǒng)，其包括位于計(jì)算機(jī)上的圖形用戶(hù)界面， 所述圖形用戶(hù)界面包括多個(gè)顯示區(qū)，每個(gè)顯示區(qū)對(duì)應(yīng)于所述孔中的一 個(gè)孔，所述圖形用戶(hù)界面配置成與電子數(shù)據(jù)表文件通訊，所述電子數(shù) 據(jù)表文件配置成接收在對(duì)應(yīng)于所述孔中的一個(gè)孔的相應(yīng)顯示區(qū)中寫(xiě)入 的、用于多孔試驗(yàn)設(shè)計(jì)的指令；以及接收根據(jù)執(zhí)行所述多孔試驗(yàn)而由所述傳感器采集的、用 于顯示在對(duì)應(yīng)于所述孔中的一個(gè)孔的相應(yīng)顯示區(qū)中的數(shù)據(jù)。
47. 如權(quán)利要求52所述的儀器，其中，所述傳感器包括多個(gè)探頭。
48. 如權(quán)利要求47所述的儀器，其中，所述探頭讀取光密度、冷 光、磷光和熒光中的至少一個(gè)。
49. 如權(quán)利要求52所述的儀器，其中，所述傳感器為平板讀取器。
50. —種用于分析細(xì)胞的測(cè)量系統(tǒng)，所述測(cè)量系統(tǒng)包括 載物臺(tái)，用于固定具有多個(gè)孔的多孔板；適于與所述多孔板配合的化合物添加結(jié)構(gòu)，其包括大體平坦構(gòu)相對(duì)應(yīng)的位置處限定出多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有至少一個(gè)端口，所述端口適于將測(cè)試流體輸送至其對(duì)應(yīng)的相應(yīng)孔；傳感器，用于分析置于孔內(nèi)的培養(yǎng)基中的細(xì)胞外組分； 用于在所述傳感器與所述培養(yǎng)基化學(xué)平衡和熱平衡時(shí)從所述端口分配化合物溶液的分配裝置。
51. 如權(quán)利要求50所述的測(cè)量系統(tǒng)，還包括升降機(jī)構(gòu)，用于使所述化合物添加結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述多孔板移動(dòng)， 由此減少所述孔內(nèi)的細(xì)胞周?chē)呐囵B(yǎng)基的容積。
52. 如權(quán)利要求50所述的測(cè)量系統(tǒng)，其中，設(shè)置有多個(gè)所述傳感 器，以檢測(cè)在多個(gè)相應(yīng)孔中的細(xì)胞外組分。
53.如權(quán)利要求51所述的測(cè)量系統(tǒng)，還包括升降機(jī)構(gòu)，用于使所述化合物添加結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述多孔板移動(dòng)；其中，多個(gè)所述傳感器設(shè)置在所述化合物添加結(jié)構(gòu)上，以檢測(cè)多個(gè)相應(yīng)孔中的細(xì)胞外組分，從而所述傳感器在溶液被分配至多個(gè)孔時(shí)置于所述培養(yǎng)基中。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了對(duì)器皿(220)中的液態(tài)培養(yǎng)基所載有的活細(xì)胞培養(yǎng)物的一個(gè)或多個(gè)性能進(jìn)行測(cè)量的裝置和方法，且所述裝置和方法典型地分析在諸如多孔微板的多個(gè)大體平行的孔之類(lèi)的多個(gè)器皿中所載有的多個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)物。所述裝置結(jié)合有傳感器(170)，在進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中和在添加一個(gè)或多個(gè)諸如潛在藥物化合物(230)的溶液之類(lèi)的影響細(xì)胞的流體的過(guò)程中，所述傳感器保持與所述液態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)基平衡，例如保持浸入于所述液態(tài)細(xì)胞培養(yǎng)基。
文檔編號(hào)G01N21/03GK101506643SQ200780031522
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者A·C·尼爾森, J·S·泰奇, J·奧雷爾, S·揚(yáng) 申請(qǐng)人:海馬生物科學(xué)公司