CN102483518A - 将培养空间中细胞或组织的影像传输到数据处理装置的样本成像系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将位于培养空间(6)中的细胞或组织的影像传输到数据处理装置(7)的样本成像系统(1)，其中包括用于在培养空间(6)中使用的显微镜单元(2)，所述显微镜单元(2)包括框架、位于所述框架上且允许细胞或组织在培养期内基本保持固定的物体支持器、位于所述框架上对所述物体支持器上固定的细胞或组织进行光学成像的成像装置以及捕捉所述成像装置投射的影像的影像捕捉装置。此外，显微镜单元(2)具有能够从培养空间(6)伸出并为显微镜单元(2)供电以及传输所捕捉的影像的连接装置(4)，并且连接装置(4)适合于连接到用于在培养空间(6)外部使用并将所捕捉的影像传输到数据处理装置(7)的控制单元(3)，并且控制单元(3)包括适合于在捕捉细胞或组织的影像以及通过连接装置(4)将所捕捉的影像传输到控制单元(3)的时间之外暂停供电的装置。本发明还涉及用于将位于培养空间(6)中的细胞或组织的影像传输到数据处理装置(7)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及用于将位于培养空间中的细胞或组织的影像传输到数据处理装置的样本成像系统和方法。
背景技术
细胞或组织培养通常在生物、生物技术或医疗过程或实验中非常必要。本发明中的“细胞或组织”是指由一个或多个细胞(包括胚胎)组成的活性生物材料。尽管在某些情况下，可以在室温、正常湿度以及气体成分与正常大气空气的成分完全相同的条件下执行所述培养，但是细胞或组织经常需要放置在培养箱内，从而在整个培养期内通过预定温度和/或具有预定湿度和/或气体成分(例如，CO2、O2和/或N2含量)的人工环境保存样本。在胚胎或人工受精实验室中，在例如大约1到9天内，以约37℃的常温、约5％到6％的CO2含量以及约90％的相对湿度培养通过受精卵的卵裂形成的受精卵和胚胎。其他细胞或组织可能需要培养箱提供不同的环境条件。
细胞或组织的外观检查不仅在计划的培养期结束时非常必要，在培养过程中的某些时刻也很必要。观察胚胎发育的动态情况对于判定胚胎的生存能力而言非常重要。不断地从培养箱中取出细胞或组织进行观察对细胞或组织非常不利，这样可能阻碍它们的发育，甚至会导致它们死亡。导致这种不利一方面是因为在观察时从人工环境中取出细胞或组织，另一方面是因为移动细胞或组织本身就意味着对它们的干扰。因此，已经开发出多种样本成像设备用于在培养期内不断地捕捉细胞或组织的影像，这样便不需要从培养箱中取出细胞或组织，用户可以通过观察最终的影像或通过处理和分析从中获取的信息来获得有关培养过程的信息。
文档EP 1 548 488 A1(Tokai Hit Co.Ltd.)披露了一种微培养箱，这种微培养箱的封闭样本存放室可以放在显微镜的物体支持器上，因此用户可以使用显微镜随时执行观察，或者可以通过以常规方式与显微镜相连的相机记录样本的发育。由于密封容器(capsule)通过管子供水和供CO2设备相连，因此，观察一个以上样本的发育很不方便。此外，微培养箱的结构非常复杂，因此观察单个插入的样本的成本很高。
多家显微镜制造公司生产三目倒置显微镜，其中在物体支持器周围配备有微型培养箱。可以在显微镜的物体支持器上放置带有多个井的胚胎板，这样便可通过使用微型马达移动胚胎板来观察多个样本。但是，作为培养箱中位置的函数的温度和其他参数与正常大小的标准实验室培养箱中的温度和其他参数相比，变动幅度可能更大，并且可观察的样本数量有限，尤其是在考虑昂贵的内置显微镜的情况下。
文档US 2006/0115892 A1(YAMAMOTO等)披露了其中带有托架系统的培养箱，所述培养箱能够存储多个样本板。所述样本板通过复杂装置取出并且移到位于培养箱的样本存放部分之一上面的样本成像装置的视野内。所述培养箱将所述样本成像装置所捕捉的影像传输到外部计算机。尽管在这种情况下可以观察多个样本，但是每个样本的检查次数可能相对较少，并且如上所述，样本移动本身也会给其发育造成负面影响。在具有此类复杂移动装置的情况下，几乎不可能清洁培养箱(这对于避免样本感染而言非常重要)。
上述文档US 2006/0115892 A1(YAMAMOTO等)还披露了培养箱的样本存放室中没有移动机构，但显微镜观察单元刚好放在其中一个培养箱框架上，同时细胞或组织放在所述显微镜观察单元上的观察窗口上的安排。在所述显微镜观察单元的外罩内，装有光学系统、相机和调焦装置，所述调焦装置带有沿着与所述观察窗口垂直的方向移动它的电子马达。所述相机所捕捉的影像通过穿过培养箱壁的信号线传输到外部数据处理装置(即，计算机)。
本发明使用与上述文档US 2006/0115892 A1中描述的显微镜类似的显微镜执行实验，所述显微镜的外罩内包括由物镜、棱镜和投影镜组成的光学系统、相机以及选择性地包括控制对样本夹窗口上放置的样本进行照明的照明装置的电路。在使用显微镜期间，申请人注意到有时胚胎的发育无法与期望对应；胚胎在数次分裂之后死亡，这与通过所披露的样本成像设备成功地将移动应激(stress)和照射应激保持在最小的事实完全不同。所执行的揭示胚胎损害的检查(请参见下面的实例1)是因为在培养期间位于设备内并被施加电压的相机和控制电子装置所承载的电流会产生直接和间接影响。
本发明的目标是消除或至少减轻上述缺点。
发明内容
该目标通过提供用于将位于培养空间中的细胞或组织的影像传输到独立权利要求1中定义的数据处理装置的样本成像系统以及通过提供独立权利要求7中描述的方法来实现。所述系统和所述方法的某些优选实施例在从属权利要求中进行描述。
附图说明
将参考附图，通过对本发明的某些优选实施例的描述来详细地说明本发明，在所述附图中：
图1示出根据本发明的样本成像系统的一个实施例的顶剖图；
图2示出根据本发明的样本成像系统的显微镜单元的一个实施例的透视图；
图3示出图2中所示的显微镜单元的纵剖图；以及
图4示意性地示出根据本发明的样本成像系统的控制单元的一个实施例。
在所述附图中，相同的标号表示相同的元素。
具体实施方式
图1示出本发明的样本成像系统1。样本成像系统1由两个主单元构成：显微镜单元2和控制单元3，它们通过连接装置4相互连接。显微镜单元2用于在为细胞或组织的培养提供有利环境条件的培养箱5的培养空间6中使用。放置于培养空间6中的显微镜单元2用于捕捉需要观察的细胞、组织的影像并通过连接装置4将所捕捉的影像传输到需要使用并位于培养空间6外部的控制单元3。控制单元3接着将所述影像传输到数据处理装置7，所述数据处理装置有利地为笔记本计算机或其他计算机装置。
图2和3示出能够放在培养箱5的培养空间6内并用于在其中使用的显微镜单元2的实施例。显微镜单元2具有形成外罩的框架8，所述外罩包括以方形截面显示的空心型轮廓(profile)部分11，该部分通过前板9和后板10进行封闭。框架8的每个元件都可以由任何防腐蚀材料制成，优选地由铝、不锈钢、塑料-例如，ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，甚至是玻璃等制成，也可以由经表面处理具有防腐能力的本身非防腐材料制成。基本上，框架8(具体而言为空心型轮廓部分11)负责对整个显微镜单元2进行机械固定。前板9和后板10可以通过例如粘合接合而固定在空心型轮廓部分11上。
物体支持器12位于空心型轮廓部分11的顶壁，可以将需要观察和成像的细胞或组织放在所述物体支持器上并确保细胞或组织在培养期内基本保持固定。因此，在空心型轮廓部分11上有一个开口或样本窗口13，所述开口和样本窗口由板14盖住，板14一般由玻璃制成，也可以优选地由光学玻璃或诸如树脂玻璃(Plexiglas)或聚碳酸酯之类的透明材料制成。板14的厚度可以介于0.02mm和5mm之间，具体取决于物镜18的工作距离，这些内容将在下面进行讨论。通常保存在样本容器(例如，陪替氏(Petri)培养皿)中的细胞或组织可以放在位于开口13之上的板14的上面。
在本实施例中，照明控制台15固定在框架8的顶上，并且在物体支持器12的上方延伸，该照明控制台15带有对物体支持器12上放置的细胞或组织进行照明的照明装置16(例如，LED)。照明装置16的作用是使用至少0.01lux的照度对细胞或组织进行照明，并且其功率优选地介于0.01W和5W之间。一般而言，照明装置16所发射的光的波长可以介于400nm到700nm的波长范围，但是在某些情况下，也有必要使用波长低于或高于可视范围的光(紫外线光或红外线光)。在使用本发明的样本成像系统执行检查的情况下，当使用荧光活性细胞染色程序时，光源的光谱必须与所使用的染色材料对应。
优选地，本领域的技术人员能够选择上述光波范围中最适合细胞或组织的子范围以便最大程度上减小对所观察的细胞或组织做出的应激。为了最大程度上减小光照相关的应激，照明装置16仅在培养过程中的观察或成像时间打开，这些内容将在下面详细地进行讨论。在所示的实施例中，LED直接对细胞或组织进行照明，但是在其他实施例中，还可以通过具有抛光粗面的镜子对LED的光进行散射，并且此散射的漫射光到达细胞或组织。而且，还可以将其他滤光镜、粗面玻璃或漫射玻璃引入光路径中。
需要指出，在其他实施例中，可以从显微镜单元2中忽略带有照明装置16的照明控制台15，并且可以通过独立于样本成像系统1的光源提供捕捉细胞或组织影像所需的光，例如，其中使用显微镜单元2的培养箱5的内部空间中也可以配备照明装置。此外，还可以将照明装置16放入显微镜单元2之内，以便光源从下面对细胞或组织进行照射。这样便使用反射光而非透射光捕捉细胞或组织的影像。
形成显微镜单元2的框架8的外罩17围绕腔17，其中安装有用于对可以放在物体支持器12上的细胞或组织进行光学成像的成像装置以及捕捉所述成像装置投射的影像的影像捕捉装置。
在本实施例中，所述成像装置由安装在物体支持器12下面的物镜18(其光轴垂直于物体支持器12的板14)、安装在物镜18下面的棱镜19以及放在物镜18所发射且由棱镜19以90度折射的光路中的投影镜(projective)20组成。
物镜18是放大率为1至200(优选地为10)的镜头系统，它负责以给定的放大率产生放置在视野内的细胞或组织的清晰影像。物镜18的工作距离示出与其放大率的关系；当放大率增加时，工作距离缩短。在所示的实施例中，所使用的物镜18可以是放大率为10的DIN标准非氟化无应变平像消色差镜头系统，它具有固定的160mm镜筒系统和大约1cm的工作距离。
由于板14和板14上放置的细胞或组织之间的距离可以根据样本容器的壁厚以及容器内细胞或组织的位置而变化，因此在物镜18上配备调焦装置21，该装置可用于调节影像清晰度并且能够沿着物镜光轴的方向移动物镜18。物镜18拧入物镜座22或者还可以通过粘合接合固定在上面。物镜座22的外表面具有包含1至4个螺纹的扣纹以及0.1mm至4mm的螺距(优选地为0.5mm至2mm，最优选地为1mm)。物镜座22拧入具有相同扣纹的调焦固定环23中，所述调焦固定环具有穿过前板9上的开口24从外罩凸出的调焦轮25。这样允许在将细胞或组织放在物体支持器12的板14上之后通过旋转调焦轮25手动调节影像清晰度。使用大调焦轮25可以实现精确和轻松的调焦。开口24的高度允许调焦所需的调焦轮25垂直移动。形成框架8的外罩的封闭设计可以例如通过位于外罩外部的调焦轮(例如，位于外罩的上壁并且旋转以密封的方式穿过所述顶壁的轴，在所述轴的内端提供一个盘，该盘接着通过肋形带旋转物镜座22)来实现。该设计可以最大程度上减少潮湿的培养空间6中的水气进入外罩；为了吸收已进入外罩的水气和保护显微镜单元2内的光学和电子设备，可以在外罩内部放置硅胶并且定期进行更换。在进一步的实施例中，物镜18还可以通过电马达或本领域中公知的其他任何方式进行驱动。
棱镜19以90度折射来自物镜18的光，因此允许显微镜单元2的设计基本上水平延伸，这样方便其在培养箱5中的定位。在本实施例中，棱镜19为大小为22mm×22mm×22mm的玻璃棱镜，其角度为45°，棱镜在其他实施例中可以由镜子(例如，抛光金属表面)替代。棱镜19安装在棱镜架26上，所述棱镜架接着在棱镜外罩27的垂直壁28上的开口处安装在棱镜外罩27的壁28上；棱镜外罩27由空心型轮廓构建。棱镜外罩27的顶壁29上也有一个开口，安装在物镜座22上的物镜18可以伸到此开口内，所述物镜由例如通过粘合接合固定在顶壁29上的调焦固定环23进行固定。棱镜外罩27本身通过拧入空心型轮廓部分11的螺丝(未示出)，或者替代地通过粘合接合固定在空心型轮廓部分11的底部。
离开棱镜19穿过棱镜架26的开口和棱镜外罩27的垂直壁28的开口的光进入投影镜20。在本实施例中，将无失真影像投射到影像捕捉装置的平面校正投影镜20是放大率为0.45的镜头系统。投影镜20的投影镜支持器30以与棱镜外罩27类似的方式固定在空心型轮廓部分11上，即，通过拧入空心型轮廓部分11的底部的螺丝(未示出)，或者替代地通过粘合接合。
影像捕捉装置31由位于相机外罩31内部的传感器32形成。投影镜20和相机外罩31通过C-mount螺纹相互连接。位于相机外罩31内部的传感器32具有另一外罩33，在本实例中，外罩33在入射光方向由玻璃板封闭。传感器32的光谱灵敏度曲线应该与照明装置16所发射的光的光谱重叠。传感器32可以是CCD或CMOS传感器，其优选的分辨率至少为1兆像素，其大小可以介于0.25英寸(6.35mm)和0.125英寸(28.575mm)之间，优选地为0.5英寸(1.27mm)。需要指出，投影镜20所投射的影像应该有利地盖住传感器32的整个表面。传感器32可以是黑白的，也可以是彩色的，它的最大帧率优选地为至少2个影像/秒，并且它通常在30个影像/秒至60个影像/秒之间变化，但是在较高帧速率时，它只能与较低分辨率结合使用。传感器32上显微镜单元2的总放大率可以通过用物镜18的放大率乘以投影镜32的放大率进行计算。
在本优选实施例中，传感器32可通过上面的USB端口来控制并且可通过所述连接装置4使用同一USB端口将所捕捉的影像传输到控制单元3。在所示的实施例中，传感器32的USB端口通过线缆35与安装在形成框架8的外罩的后板10上的连接器34相连，为安装在照明控制台15中的照明装置16供电的线缆36也与所述连接器相连，所述线缆36部分地在照明控制台35的通道中延伸。
在使用马达调焦的另一实施例的情况下，将马达连接到连接器34并可以通过控制单元3或数据处理装置7调节影像清晰度，甚至可以例如根据所捕捉的影像的明暗对比自动地进行调节。
现在返回到图2，将理解，连接器34和与其相连的连接装置4不仅将所捕捉的影像传输到控制单元3和数据处理装置7，而且还为显微镜单元2供电。
图1示出与可放入培养箱5的显微镜单元2的连接器34相连的连接装置4可以从培养箱5伸出(例如，从培养箱5的箱门伸出，或通过穿透培养箱5的箱壁的密封开口伸出，或者通过插入培养箱5的箱壁的朝内和朝外的互连连接器伸出)并且它可以与可放在培养箱5外部的控制单元3相连。另一方面，样本成像系统1的控制单元3可以与数据处理装置7相连。
控制单元3执行两项任务。它接收显微镜单元2捕捉的影像并将这些影像传输到数据处理装置7，它还通过在影像捕捉装置(即，传感器32)捕捉细胞或组织的影像以及通过连接装置4传输所捕捉的影像的时间之外暂停对显微镜单元2的供电的方式为显微镜单元2供电，因此它将显微镜单元2置于无电压和无电流状态，这样最大程度上减小与所观察的细胞或组织紧密接近的电气和/或电子设备所导致的任何有害影响。为此，控制单元3包括适合于在捕捉细胞或组织的影像以及通过连接装置4将所捕捉的影像传输到控制单元3的时间之外暂停对显微镜单元1供电的装置。
图4示出控制单元3的一个实施例的示意图。在所示的实例中，根据上述内容，控制单元3通过在显微镜单元2实际用于成像的时间之外暂停供电的方式为传感器32和照明装置16供电。
示例性控制单元3包括四端口USB集线器37、显微镜控制电路38、三个固态开关39、三个用于连接一个、两个或三个显微镜单元2的连接装置4的连接器40、用于建立与数据处理装置7的连接的USB插座41以及为控制单元3供电、以及通过USB集线器37和显微镜控制电路38进一步为通过连接装置4与连接器40相连的显微镜单元2供电的供电单元42。
USB集线器37不仅建立数据处理装置37与连接到控制单元3的一个或多个显微镜单元2内的USB设备(在我们的实例中是指传感器32)之间的连接，而且还建立数据处理装置7与和显微镜控制电路38之间的连接。数据处理装置7(在本实例中为笔记本计算机)可以在显微镜单元2成像时通过USB总线与显微镜控制电路38进行通信。然后显微镜控制电路38将此类信号发送到三个固态开关39中对应的一个开关，这样可导致将对应于所使用的显微镜单元2的USB集线器37的端口连接到相关连接器40。通过这种方式，显微镜单元2中的传感器32通过USB总线接收供电，这样还允许通过控制单元3捕捉给定显微镜单元2的物体支持器12上放置的细胞或组织的影像并通过连接装置4和控制单元3将所捕捉的影像传输到数据处理装置7。同时，显微镜控制电路38将带有可变占空因数的方波信号以及超过LED开电压的电压输出到与属于给定显微镜单元2的连接器40相连的输出端，所述给定显微镜单元2通过连接装置4与照明装置16(即，各显微镜单元2上的LED)相连。它导致LED以与占空因数对应的光强度照射物体支持器12上放置的细胞或组织。数据处理装置7能够通过借助USB总线发送到显微镜控制电路38的命令调节所述占空因数，从而调节光强度。
在捕捉细胞或组织的影像并将所述影像传输到控制单元3之后，显微镜控制电路38通过固态开关39断开显微镜单元2与USB集线器37的连接并暂停将方波信号输出到LED。固态开关39中断电源和信号线。通过这种方式，显微镜单元2将不会接收供电或信号电压，因此将进入无电压和无电流状态。在本实施例中，显微镜控制电路38和固态开关39形成适合于在捕捉细胞或组织的影像以及通过连接装置4将所捕捉的影像传输到控制单元3的时间之外暂停供电的装置。
本实施例使控制单元3在已成像之后仍在进行从传感器32到控制单元3的影像传输时立即暂停对照明装置16供电。这样会导致进一步减少对细胞或细胞或组织的照明相关应激。作为此方法的替代，将使用复杂性降低的安排，其中通过串联电阻使用传感器32的USB端口为照明装置16(即，LED)直接供电。在该实施例中，不能控制光强度，并且也不能独立地切换照明装置16。
当然，固态开关39仅表示允许断开显微镜单元2与电源的连接的此类装置的一个实例，在上面的实例中，所述装置为USB总线。
将理解，在本实例中，带有四端口USB集线器37的控制单元3能够为三个显微镜单元2提供服务并且将这些显微镜单元所捕捉的影像传输到一个数据处理装置7，但是，可以通过增加USB集线器37的端口数量来轻松地增加显微镜单元2的数量。
如果不是手动执行显微镜单元2的调焦，而是电动调焦，则连接到显微镜单元2的连接器34的马达的操作可以通过在成像和数据传输的时间之外不为马达供电(即，无电压和无电流)的方式执行，这与上面描述的方式类似。
需要指出，照明装置16和所述电子马达支持的调焦装置在结构上都是显微镜单元2中的独立USB设备。在这种情况下，USB集线器将与显微镜单元2的连接器34进行连接，接着，显微镜单元2的具有不同功能的USB设备将与所述连接器相连，并且控制单元3将断开该位于显微镜单元2中的USB集线器与USB集线器37的连接，并且经由此断开显微镜单元2内所有USB设备与USB集线器37的连接。
将理解，替代所述部分基于USB的解决方案，本领域的技术人员可以其他多种方式通过控制单元3完成显微镜单元2和数据处理装置7之间的通信，只要在成像和数据传输的时间之外暂停对显微镜单元2供电。形成控制单元3和数据处理装置7之间的接口的USB总线和USB插座41可以通过其他多种方式替代，两个单元可以通过例如RS232端口、蓝牙连接、LAN或WAN网络等相互连接。
作为其他选择，控制单元3和数据处理装置7可集成到一个设备中，这种安排基本上不会更改控制单元3的上述功能。一个可能的实例是将控制单元作为PCI卡集成到形成数据处理装置7的计算机中，或者作为另一实例，上述USB连接可以在集成的控制单元3和数据处理装置7的公共外罩内建立。这种安排也可以被视为在控制单元3自身的内部存储和处理通过细胞或组织的成像操作所获取的影像。
作为另一可能的解决方案，传感器32将是模拟CCD设备并且所捕捉的影像将作为模拟视频信号通过连接装置4传输到控制单元3。将在此或在传输到数据处理装置7之后执行模拟信号的数字化，并且所述模拟CCD设备(与照明装置16一起)将在成像和数据传输的时间之外被控制单元3置于无电压状态。
此外，需要指出，显微镜单元2和控制单元3之间的连接装置4不仅可以通过单根线缆实现，而且还可以通过一根线缆供电，尽管数据可以通过进一步的一根或多根线缆传输，甚至可以通过无线连接传输，只要控制单元3在成像和数据传输的时间之外暂停对显微镜单元2供电。
在使用样本成像系统1期间，置于样本容器中的细胞或组织(甚至是一个细胞)放在显微镜单元2的物体支持器12上，该物体支持器位于开口13之上的板14的上面，然后连接装置4与连接器34相连并且连接装置4的另一端插入控制单元3的可用连接器40之一。如有必要，在控制单元3通过其USB插座41连接到形成数据处理装置7的笔记本计算机之后，执行调焦。然后在笔记本计算机上显示样本成像系统1所捕捉的影像并通过调焦轮25调节焦点。然后将显微镜单元2连同细胞或组织一起放在培养箱5内，其中细胞或组织在整个培养期内基本固定在显微镜单元2的物体支持器12上，并且连接装置4从培养箱5的培养空间6伸出(目前描述的准备步骤的顺序可以经常更改，例如，可以先将显微镜单元2放入培养空间6，然后再将带有细胞或组织的样本容器放在显微镜单元2的物体支持器12上)。
当形成数据处理装置7的计算机在预定的时点发出命令时，或者当用户在任意选定的时点发出命令时，控制单元3会打开显微镜单元2，即，在本实施例中，如上所述，带有可变占空因数的方波信号被发送到形成对细胞或组织进行照明的照明装置16的LED，同时通过固态开关39建立传感器32和控制单元3的USB集线器37之间的连接，所述USB集线器37一方面为传感器32供电，另一方面发送获取影像的命令，接着接收表示成像操作所获取的影像的数据。
根据本发明，显微镜控制电路38在成像和将数据传输到控制单元3之后暂停LED的供电并断开传感器32的电源线和信号线与USB集线器37的连接，从而暂停显微镜单元2的供电，直到开始下一成像周期。
优选地，显微镜单元2的供电在整个细胞或组织培养期的大约10％至99.999％的时间内暂停，从而通过显微镜单元2以优选地包括在1分钟到1天的范围内，以及更优选地包括在10分钟到30分钟的范围内的时间间隔执行捕捉细胞或组织的影像并将所捕捉的影像传输到控制单元3，执行时间优选地包括在从1秒到1分钟范围内，以及更优选地包括在从1秒到30秒的范围内。成像和传输影像的时间高度依赖于所捕捉的影像的分辨率。但是，如果通过更高的时间分辨率更频繁地获取有关细胞或组织发育的成像信息，则细胞或组织会受到更多与照明、加热、电压和电流相关的应激。如果记录运动图像而非静止图像，则记录的时间将与运动图像的长度对应。
影像将从控制单元3传输到数据处理装置7以进行存储或任意处理，并且可以在计算机屏幕上观察影像本身和/或由所述影像构成的动画，然后通过计算机上运行的软件对它们进行分析。在培养结束时，可以将显微镜单元2连同细胞或组织从培养箱5中取出，然后清洁培养箱，之后根据需要放入新的细胞或组织。
需要指出，在本优选实施例中，物体支持器12上显微镜单元2的视野的大小为0.9mm×1.1mm。优选地，可以针对此显微镜单元2使用样本容器，可以在所述样本容器底部的所述矩形区域内通过针状尖头工具钉凿或激光烧蚀分别创建例如直径为100μm至300μm，深度为150μm至300μm的3×3或3×4个井。如果将样本(即，诸如胚胎之类的细胞或组织)放入每个井，则它们通过漂浮在流体介质中，不偏离样本成像设备1的视野，并且还会针对它们的发育建立非常有利的微环境。
样本成像系统1可以所披露的方式花费极大的成本成功地在属于例如胚胎学实验室标准设备的大型培养箱中使用，从而实现以经济的方式同时观察多个样本。
另外，需要指出，显微镜单元2的光学设置可以不同于图2和3中所示的设置。之前已提到替代的设置：通过忽略棱镜19，可以建立笔直的光路，这样导致垂直的单元安排。作为另一选择，可以使用具有更长工作距离的物镜创建倒置安排；在该实例中，物镜通过样本容器的底部，直接从上方，而非下方接近细胞或组织。
将通过下面的实例描述本发明。
实例1
执行实验来研究连续低电压(电力和电力导致的热量的直接影响)对小鼠胚胎早期体外发育的影响。研究的目的是评估作为人工胚胎培养空间(CO2培养箱)中执行连续胚胎观察的设备的显微镜所承载的持久电流如何直接和间接地影响上面放置的胚胎的发育。
材料和方法
超数排卵处理
第3天，2p.m.：在胚胎供体候选雌性小鼠腹腔内注射10IU PMSG
第1天，2p.m.：在胚胎供体候选雌性小鼠腹腔内注射5IU hCG
第0天，8:30a.m.：通过宫颈粘液塞检查选择交配的雌性小鼠
胚胎清洗
标准的单细胞胚胎外科分离根据文献中描述的科学实验计划和人类规范来执行，并且遵循动物保护条例。在实验的第一天，使用清洗液(例如，丹麦Medicult公司的冲洗介质)清洗供体小鼠的输卵管，然后使用0.5至1mg/ml透明质酸酶(例如，美国的西格玛奥德里奇(sigma-Aldrich)公司)处理所获取的卵丘卵母复合体，以便获取纯化的胚胎进行实验。
体外培养
使用每滴30μl的EmbryoMax KSOM+AA(Millipore，USA)基，上面覆盖LiteOil(LifeGlobal)，在CO2含量为6％，相对湿度为90％和温度为37℃的培养箱中至少预培养6个小时。
实验设置
在特定胚胎附植的实验期间，使用另外包括形成照明装置的LED和包括传感器的数码相机的显微镜单元，所述传感器包括进一步的控制电子装置，在根据本发明的样本成像系统中，所述进一步的控制电子装置位于控制单元中，因此位于培养空间外部，远离胚胎。所述控制电子装置的位置，形成显微镜的框架的外罩的封闭程度以及打开显微镜的时间在不同的胚胎附植情况下是变化的，如表1所示。
表1
结果
表2结果总结
表2
在组“A”中，观察到由显微镜单元中电流持续造成的直接影响和电气和电子设备(数码相机)所发出的热量的影响构成的组合负面影响：细胞在一个周期内进行分裂，但是仅有4％进一步发育到胚泡阶段。
在组“B”中，控制电子装置放在显微镜单元的空心型轮廓外部，但是由于持续供电，因此观察胚胎的相机导致温度增加0.8至1.5℃，可以在显微镜的胚胎固定表面上进行测量。胚胎的发育接近正常，但是达到胚泡阶段的胚胎的百分比比控制组中观察到的数目低10％以上。
在组“C”中，观察到电流的直接影响，此影响导致三分之一以下的胚胎能够分裂，并且只有一个胚胎能够达到胚泡阶段。该组中观察到的胚胎毒性作用最大。
在组“D”中，在两次成像之间关闭数码相机，因此，显微镜单元不承载任何电流，并且控制电子装置位于培养空间外部。在该组中，观察到最佳的胚胎发育百分比，没有任何有害作用的征兆。
组“E”：控制组
作为结论，我们认为低压电流对胚胎发育同时具有直接和间接负面影响，通过使用根据本发明的系统和方法，可以成功地消除这些负面影响。
参考本发明的优选实施例对本发明进行了描述，并且在不偏离所附权利要求中定义的本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可以做出多种修改和更改。
Claims (13)
1.一种用于将位于培养空间中的细胞或组织的影像传输到数据处理装置的样本成像系统，其中包括用于在培养空间(6)中使用的显微镜单元(2)，所述显微镜单元(2)包括框架(8)、位于框架(8)上且允许细胞或组织在培养期内基本保持固定的物体支持器(12)、位于框架(8)上对物体支持器(12)上保持的细胞或组织进行光学成像的成像装置以及捕捉所述成像装置投射的影像的影像捕捉装置，并且显微镜单元(2)具有能够从培养空间(6)伸出并为显微镜单元(2)供电以及传输所捕捉的影像的连接装置(4)，其特征在于：连接装置(4)适合于连接到用于在培养空间(6)外部使用并将所捕捉的影像传输到数据处理装置(7)的控制单元(3)，并且控制单元(3)包括适合于在捕捉细胞或组织的影像以及通过连接装置(4)将所捕捉的影像传输到控制单元(3)的时间之外暂停供电的装置。
2.如权利要求1中所述的系统，其特征在于：控制单元(3)的所述装置在整个细胞或组织培养期的大约10％至99.999％的时间内暂停对显微镜单元(2)供电。
3.如权利要求1或2中所述的系统，其特征在于：显微镜单元(2)带有照明装置(16)和/或电可移动调焦装置。
4.如权利要求1至3中任一权利要求中所述的系统，其特征在于：控制单元(3)带有将所捕捉的影像传输到所述数据处理装置(7)的接口。
5.如权利要求1至3中任一权利要求中所述的系统，其特征在于：集成提供所述控制单元(3)和所述数据处理装置(7)。
6.如权利要求1至5中任一权利要求中所述的系统，其特征在于：包括一个或多个用于在培养空间(6)中使用的其他显微镜单元(2)，所述其他显微镜单元(2)的能够从培养空间(6)伸出、为显微镜单元(2)供电以及传输所捕捉的影像的连接装置(4)适合于连接到所述控制单元(3)。
7.一种用于将位于培养空间中的细胞或组织的影像传输到数据处理装置的方法，包括以下步骤：
-将细胞或组织放在显微镜单元(2)的物体支持器(12)上，所述显微镜单元包括对物体支持器(12)上设置的细胞或组织进行光学成像的成像装置以及捕捉所述成像装置投射的影像的影像捕捉装置，
-将显微镜单元(2)放置在培养空间(6)中，
-使显微镜单元(2)的连接装置(4)伸出培养空间(6)，连接装置(4)为显微镜单元(2)供电以及传输所捕捉的影像，
-将细胞或组织固定位于培养空间(6)中的显微镜单元(2)的物体支持器上，使其在培养期内基本保持固定，
其特征在于：所述方法进一步包括以下步骤：
-将所述连接装置(4)连接到位于培养空间(6)外部的控制单元(3)
-通过捕捉装置捕捉细胞或组织的影像并将所述影像传输到控制单元(3)，然后在培养期中的选定时点传输到数据处理装置(7)以及
-在捕捉细胞或组织的影像以及通过连接装置(4)将所捕捉的影像传输到控制单元(3)的时间之外暂停对显微镜单元(2)供电。
8.如权利要求7中所述的方法，其特征在于：在整个细胞或组织培养期的大约10％至99.999％的时间内暂停对显微镜单元(2)供电。
9.如权利要求8中所述的方法，其特征在于：通过显微镜单元(2)以1分钟到1天的范围内包括的时间间隔执行捕捉细胞或组织的影像以及将所捕捉的影像传输到控制单元(3)，执行时间包括在从1秒到1分钟的范围内。
10.如权利要求7至9中任一权利要求中所述的方法，其特征在于：所使用的显微镜单元(2)带有照明装置(16)和/或电可移动调焦装置。
11.如权利要求7至10中任一权利要求中所述的方法，其特征在于：控制单元(3)带有将所捕捉的影像传输到数据处理装置(7)的接口，所述接口与数据处理装置(7)相连。
12.如权利要求7至11中任一权利要求中所述的方法，其特征在于：使用集成地具有数据处理装置(7)的控制单元(3)。
13.如权利要求7至12中任一权利要求中所述的方法，其特征在于：它包括以下步骤：将其他细胞或组织放在一个或多个其他显微镜单元(2)的物体支持器(12)上，将一个或多个显微镜单元(2)放置在培养空间(6)中，使一个或多个其他显微镜单元(2)的连接装置(4)伸出培养空间(6)以及将它们连接到位于培养空间(6)外部的所述控制单元(3)，连接装置(4)为一个或多个其他显微镜单元(2)供电以及传输所捕捉的影像。
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