CN104969075B - 带有培育装置的微型板读取器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型板读取器(23)包括：测量区域(43)；作用源(45’)；测量装置(46)，其用于在微型板(3)的孔(2)中生物结构中或生物结构上产生或生成的信号；运输支承件(22)，其用于相对于测量装置(46)的光轴(51)来定位微型板(3)的孔(2)；以及控制器(50)，其用于作用源(45’)、测量装置(46)和运输支承件(22)。微型板读取器(23)包括带框架(4)的培育装置，框架(4)用于容纳带孔(2)的微型板(3)，孔(2)具有孔底部，用于减少从微型板(3)的孔(2)的液体蒸发。框架(4)包括：第一开口(5)，其由内壁(6)包围并且其尺寸被设计成插入微型板(3)；以及，外壁(9)，外壁(9)基本上平行于内壁(6)延伸并且外壁(9)经由中间底部(10)连接到内壁(6)，使得由两个壁(6,9)和中间底部(10)形成包围第一开口(5)的通道(11)以容纳被调整为微型板孔(2)的含量的液体。培育装置包括：带有第二开口(8)的支承表面(7)，其中支承表面(7)被布置成支承插入的微型板(3)，并且其中由于第二开口(8)的结果，插入于培育装置内的微型板(3)的孔(2)的底部的至少一部分可以由第二开口(8)自由接近。

Description

带有培育装置的微型板读取器
技术领域
本发明涉及带有用于从微型板的孔减少液体蒸发的培育装置的微型板读取器。
背景技术
一段时间以来已知微型板读取器，利用微型板读取器，可以以光学方式来化验或分析微孔板的一个或多个孔的内含物。具有排列成阵列的多个孔或容器的所有多孔板被称作关于本发明的微型板。特别优选的微型板具有至少大约根据SBS标准的微型板的质量和占据面积，如美国国家标准协会(ANSI)所公开。例如，已知包括配备了圆形底部、平坦底部或者V形底部的孔的标准微型板。具有显著不同孔形状的所有这些标准微型板共有以下特点：排列成阵列的相应孔的轴向间距也是标准化的(对照2006年微型板尺寸标准ANSI_SBS1-2-3-4-2004)。这个轴向间距为例如24孔(4×6)板18mm，96孔(8×12)板9mm，384孔(16×24)板4.5mm，以及1536孔(32×48)板2.25mm。标准微型板的高度可以根据类型而显著不同并且通常在10.4mm(例如，1536V基部深孔板)与44mm(例如，自Greiner的96孔)之间。
已知微型板读取器配备了适当光源和/或检测器以基于样品的吸收和/或荧光和/或冷光来化验微型板的孔中的样品。样品通常位于液体中，液体受到周围环境影响。特别是在通常在本身固定的微型板读取器中执行的持续时间长的实验系列的情况下，在数小时或者甚至数天，并且可能也在相对于室温升高的温度，对于包含液体的样品可能导致蒸发问题。样品液体的蒸发导致待分析的缓冲物质和分子(分析物)增稠和因此浓度变化。因此，例如，改变了基于细胞的实验的生长条件和细胞对于实验引起的影响的反应。此外，观察到布置于标准微型板的拐角中的孔的样品液体经受比布置于微型板中部的孔显著更严重的蒸发问题。而这意味着增稠并不以均匀分布的方式在微型板的所有孔中发生，而这导致相同测试系列内差异和因此不可比较的结果。
从现有技术已知防止或至少减轻这种蒸发问题的设备。因此专利US 5,789,251公开了一种自粘性覆盖膜，其可以使用移液管顶端刺穿，以密封标准微型板的孔；然而，这种覆盖膜可能损害微型板读取器中的实验结果的光学分析，使得这种膜必须实施为高度透明的并且不能在其内表面上具有冷凝产品。否则，必须移除膜以进行光学分析，其最差能导致样品溢出或其它变化(例如，通过交叉污染)。从专利US 6,408,595 B1已知一种很复杂的涂敷器，使用这种涂敷器，能将自粘覆盖膜施加到标准微型板上。
从专利US 6,518,059 B1已知在具有安装的液体储集器的气候控制的腔室中储存标准微型板并且因此防止蒸发问题发生；然而，必须在培育时间之后从气候腔室移除微型板，并且为了光学分析，转移到微型板读取器。也可能在转移中并且也在处于微型板读取器中时发生蒸发问题。US 2006/0023299 A1还公开了一种气候控制腔室，气候控制腔室布置于培育器箱内侧，培育器箱可以被覆盖并且被屏蔽隔离磁场。作为气候控制腔室的替代，微型板可以放入于培育器箱中，培育器箱配备双周向壁。无菌水浴布置于培育器箱的两个壁之间，使用无菌水浴，可以在培育器箱中实现培养气体被水几乎100％饱和。相比而言，专利申请US 2008/0180793 A1公开了一种具有插入于活细胞腔室中的微型板的系统，微型板的孔经由气体管线系统被供应湿润培养气，培养气在系统的特殊调节的设施中富集水蒸气。
还知道用于防止蒸发问题的微型板的覆盖设备的用途。专利EP 0 311 440 B1公开了用来执行液体反应的设备，其中，微型板夹持在两个加热板之间。在这种情况下，可以设置在37℃与90℃之间的温度，其中微型板的孔被覆盖上加热板的弹性板以减少孔中液体的蒸发。专利EP 1 623 759 B1公开了一种具有特殊构造微型板/覆盖物组合的系统，其中，微型板的封闭壁和覆盖物被实施成使得它们联锁并且因此密封孔上方的空间。在这种系统中使用标准微型板是不可能的。
专利US 7,767,154 B2公开了一种略微不同的方案，其中，具有卡销的覆盖物压到微型板上使得这些卡销利用摩擦锁保持在微型板的相对应卡合开口内。在覆盖物上的周向密封件额外地减少了源自孔的蒸气能逸出到周围环境内的可能性。然而，微型板和覆盖物的特殊实施例是必需的并且必需使用特殊和相当复杂的工具来执行微型板/覆盖物组合的闭合和打开。在此处，使用标准微型板也是不可能的。
从EP 1 465 730 B1已知另一种方案。覆盖物放到其中的多孔板的孔上，使得覆盖物触及在整个表面上的样品液体，其中，从满溢孔出来的液体样品用作密封件。因此存在下面这样的风险：将失去待分析的分子。在这种系统中也不能使用标准微型板。
文献WO 02/24336 A1公开了一种带覆盖物和固位框架的培育装置，其中，可以插入一个或多个滴定板。覆盖物被压到密封件和固位框架上并且贴纸(stamp)密封在滴定板下方的固位框架的连续凹部，使得滴定板总是被密封地封闭。
文献WO 03/089137 A1公开了用于执行生物测试的系统，基板(微型板)和培育装置。微型板的每个孔基部包括带有对准的流动通道的微阵列基板，并且培育装置包括用于将微型板固位在加热块中的培育腔室和用于密封培育腔室的覆盖物。覆盖物还包括密封件，密封件的开口布置成阵列使得当插入覆盖物时，微型板的每个孔单独地密封。
在现有技术中存在的缺点包括：在不从微型板移除膜或者在将微型板放入于微型板读取器之前提起覆盖物的情况下，不能使用喷射器来添加试剂(US 5,789,251表示一种可能的例外)。在基于细胞的实验中，孔相对于周围环境的密封隔离实施的越完整，可能的气体交换就越少(例如，其对于细胞培养而言是重要的)。然而，疏松覆盖微型板由于蒸发而经历样品液体可能减轻的，但仍然存在的增稠。积聚在光学透明覆盖膜或者微型板覆盖物底侧上的冷凝产品导致在吸收度模式中不正确的测量。在微型板上的覆盖膜或覆盖物防止顶部检测模式的荧光测量；不能穿过微型板覆盖物进行冷光测量。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种微型板读取器，利用这种微型板读取器，可以基本上排除从现有技术已知的缺点。
通过在权利要求1中限定的微型板读取器和培育装置实现了这个目的。根据本发明的微型板读取器包括至少：
a)测量空间；
b)作用源，其被配置成与微型板的孔中的生物结构产生相互作用并且用于产生或生成可测量的信号；
c)测量装置，其被配置成检测由微型板的孔中的生物结构发出或者由微型板的孔中的生物结构中或者生物结构上的作用源产生或生成的信号，其中所述测量装置限定光轴；
d)运输支承件，其可以至少部分地从测量空间延伸并且其被配置成相对于微型板读取器的测量装置的光轴定位微型板的孔，运输支承件被配置成在测量空间内在至少一个方向上移动；以及
e)控制器，其被配置成控制作用源、测量装置和微型板读取器的运输支承件的移动。
根据本发明的微型板读取器的特征在于其包括用于减少来自微型板读取器的液体蒸发的培育装置，其中：
(i)培育装置包括用于容纳带有孔的微型板的框架，孔具有孔底部；
(ii)框架包括由内壁周围的第一开口，第一开口尺寸被配置成插入微型板；以及
(iii)框架包括外壁，外壁基本上平行于内壁延伸并且外壁经由中间底部连接到内壁使得由两个壁和中间底部形成第一开口周围的通道以容纳被调整为微型板孔的含量的液体。
根据本发明的微型板读取器的特征在于培育装置包括支承表面，支承表面带有第二开口，其中所述支承表面布置于内壁上并且被配置成支承插入的微型板，并且其中由于第二开口的结果，插入于培育装置内的微型板的孔的底部的至少一部分可以通过第二开口自由接近。
在相应附属权利要求中提供了微型板读取器、培育框架和培育器的另外优选和创新性特点以及其用途。
根据本发明的培育盒和根据本发明的微型板读取器的优点包括下列：
·培育框架和培育盒的尺寸设定和配置使得它们能容易地(手动地或者利用机器人)插入于微型板读取器的运输支承件内并且也能从所述运输支承件容易地移除(手动或者利用机器人)。
·由一种经证明的夹持机构来将微型板固定于微型板读取器的运输支承件上和/或培育框架中和/或培育盒的框架中的限定位置。
·插入于培育框架内或者插入于培育盒内的微型板的至少部分孔的底部，但优选地全部孔底部保持从下方自由接近，即，通过整合框架或培育盒的框架并且通过运输支承件的读取开口，使得能施加微型板读取器的本身已知的底部读取模式。
·培育框架或培育盒提供呈通道形式的储集器，其能被填充液体(例如，水)，液体封闭插入的微型板并且因此添加到微型板孔紧邻周围的气氛中。
·可以利用手持移液管、实验室工作站移液管或者微型板读取器的喷射器来至少部分地填充或再填充通道。
·为了屏蔽富集的气氛与环境，覆盖物可以放到培育框架上，因此提供培育盒；这个覆盖物可以由微型板读取器本身提起并且再放上(参看公开为EP 2 696 205 A1的欧洲专利申请EP 13 178 313.6)使得微型板孔在所有必需作用时间自由接近。
·液体从插入于培育盒中并且被覆盖的微型板的孔蒸发的速率相对于无培育盒的常规覆盖微型板显著减少。
·由操作人员、机器人或者由微型板读取器本身通过偶尔提起培育盒的覆盖物来辅助在微型板孔与周围环境之间的气体交换，气体交换是细胞培养或者基于细胞的实验所必需的(对照公开为EP 2 696 205 A1的欧洲专利申请13 178 313.6)。
·如果无覆盖物的培育框架用于具有较小测量空间体积的相应优化微型板读取器，由插入微型板周围的储集器中的液体相应地丰富在测量空间中的气氛。
·任意微型板可以插入于培育框架或培育盒中，其中优选根据ANSI_SBS1-2-3-4-2004标准的标准微型板。因此对于使用细胞培养或基于细胞的实验，特殊微型板的使用对于执行实验而言变成多余的。
·由于使用培育框架或培育盒，可以甚至在高温在微型板读取器中执行长期实验(例如，在37℃)。
·在多天细胞培养实验的过程中，在使用培育盒的情况下当盒覆盖物被暂时提起时或者在使用培育框架的情况下，可以使用注射器将另外的物质注射到插入于培育盒的微型板的孔内，触发或停止反应或者向细胞培养供应影响细胞生长的营养物或其它物质。
附图说明
基于示意图示出了带有培育框架或培育盒的示例性微型板读取器。这些图表明了本发明的主题的选定实施例，但不应限制本发明的范围，在附图中：
图1示出了用于运输培育盒、培育框架或培育盒的部件微型板读取器的运输支承件和根据ANSI_SBS 1-2-3-4-2004标准的标准微型板的视图；
图2示出了培育盒的框架或培育框架的视图，其中移除了在微型板读取器的运输支承件上的覆盖物；
图3示出了覆盖的培育盒的框架或培育框架的视图，其中，根据ANSI_SBS1-2-3-4-2004标准的标准微型板刚刚利用机器人插入；
图4示出了其中插入了根据ANSI_SBS 1-2-3-4-2004标准的标准微型板的培育盒的框架的视图，上面刚刚放置了覆盖物；
图5示出了穿过覆盖的培育盒的竖直局部截面，其中：
图5A示出了周向间隙；以及
图5B示出了作为在通道与第一开口之间的连接的多个下凹区域之一；
图5C示出了根据图5A的培育盒的框架上的第一替代覆盖物；以及
图5D示出了关于图5B的替代框架上的第二替代覆盖物；
图6示出了穿过具有较小测量空间体积的微型板读取器的竖直截面图，其中带有培育框架和微型板的运输支承件缩回到较小测量体积内或者带有培育框架和微型板的运输支承件从较小测量空间体积延伸。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的培育装置的部件的视图，呈培育盒1、用于运输培育盒1的微型板读取器23的运输支承件22和由美国国家标准协会(ANSI)公开的SBS标准的标准微型板3的形式。图示的微型板3包括96个孔2，96个孔2布置于8×12阵列并且包括未全部示出的孔底部。8行12孔2各用字母A至H标记(参考ANSI_SBS 1-2-3-4-2004；2006)。
根据本发明的培育盒1被形成减少自微型板3的孔2的液体蒸发并且优选地包括框架4和覆盖物12(参看在图1中具有虚线边界的区域)。替代地，框架4可以用作无覆盖物的培育框架4，即，无覆盖物12(参看图6)。用于减少自微型板3的孔2的液体蒸发的培育盒1包括优选地基本上矩形的框架4以容纳微型板3(优选地根据ANSI_SBS 1-2-3-4-2004标准的微型板)，微型板3具有含液体的孔2。框架4或培育框架4包括中央第一开口5，中央第一开口5的尺寸被配置成用于完全插入微型板3。中央第一开口5由优选地基本上垂直内壁6包围，其中，带有中央第二开口8的优选地基本上水平支承表面7优选地布置于其底端。所述支承表面7被配置成承载插入的微型板3。培育盒1的框架4或者培育框架4还包括外壁9，外壁9优选地基本上平行于内壁6延伸并且其由中间底部10连接到内壁6，使得由两个壁6、9和中间底部10形成通道11，通道11包围中央第一开口5并且被提供用于容纳被调整到微型板孔2含量的液体。培育盒1的覆盖物12用于覆盖带有插入微型板3的框架4并且包括基本上平板13和向下突伸和周向边缘14(向下突伸和周向边缘14优选地一体地附连到所述板13)，或者若干向下突伸的边缘部分34(参看图2)。覆盖物12被配置成放置到框架4上使得板13搁置于外壁9的上端并且覆盖物12的所述边缘14或边缘部分34向下接合超过框架4的外壁9(参看图2、图5A和图5B)。在图5C和图5D中示出了替代覆盖布置。
覆盖物12优选地包括至少部分金属化、可磁化表面24，其中可磁化表面24选自自粘金属箔、挤压涂布金属板和胶合金属板，并且其中金属包括铁、镍和其合金。覆盖物12优选地由化学惰性合成材料制成并且例如通过注射模制而产生。覆盖物12可以包括密封件，密封件密封地施加到框架4的外壁9上其上端的区域(未图示)中。类似的或者作为其替代，框架4的外壁9包括在其上端区域中的密封件，在其上端区域中的密封件密封地施加到覆盖物12(未图示)上。
图1还示出了微型板读取器23(参看图2和图6)的运输支承件22，其中运输支承件22包括用于支承根据本发明的培育盒1的框架4或者培育框架4的支承表面26。如果并行处理若干微型板3，优选地运输支承件22包括用于支承根据本发明的培育盒1的相应框架4(即，两个或更多个框架4)或者培育框架4的两个或更多个支承表面26。运输支承件22可以包括用于放置仅一个培育盒1和培育框架4的(如图1所示)若干支承表面26。运输支承件22可以优选地在微型板读取器23的外壳25内在至少一个水平方向上，例如在笛卡尔坐标系的x方向(参看图6)上移动，用于对微型板3的孔2中的样品进行光学分析和/或用于提升/放置培育盒1的覆盖物12或者将覆盖物12放置于培育盒1上和/或用于向微型板3的孔2和/或向培育盒1或培育框架4的通道11添加物质。运输支承件22还可以在水平方向上移动到微型板读取器23的开放区域内或者甚至超过微型板读取器以放置或提升培育盒1或培育框架4。微型板读取器优选地被配置成用于控制和执行运输支承件22用于释放和/或按压弹簧螺栓30的所述移动。
运输支承件22的支承表面26优选地包括基本上矩形的读取开口27，基本上矩形的读取开口27在其相对于根据本发明的培育盒1的框架4或者培育框架4的中央第二开口8的大小和位置方面进行调整。特别优选地，支承表面26包括在读取开口27的拐角处的固位腹板28(8个图示固位腹板中的5个在此处用附图标记28来标注)，固位腹板28被配置成接合于培育盒1的框架4或培育框架4(在图2中以灰色标记)的内壁6中的相应固位开口29中。运输支承件22优选地包括通常已知的弹簧螺栓30以定位和保持已插入于培育盒1内的微型板3。
图2示出了培育盒1的框架4或者培育框架4的视图，培育盒1的框架4或培育框架4移除了覆盖物12(因此此处以虚线指示)搁置于微型板读取器23的运输支承件22上。所述覆盖物12可以包括周向边缘14(参看左侧)或者多个边缘部分34(参看后部)，其中边缘部分34可以被布置成向下接合超过框架4拐角20区域中的外壁9。可额外地或替代地提供边缘部分34，边缘部分34可以布置于拐角20之间以向下接合超过外壁9。周向边缘14可以在培育套件1(参看图5A)内部的气氛32之间提供密封功能，作为中心放置的补充，并且用于防止覆盖物12从框架4滑移。边缘部分34很难施加这种密封功能。在图5C和图5D中示出了替代覆盖配置和相应覆盖物支承件。
在如此处所示的培育盒1和培育框架4的情况下，框架4的内壁6近似到达与外壁9相同的高度，但优选地在此情况下，内壁6包括下凹区域16，使得当放置覆盖物12时，每个下凹区域16将中央第一开口5连接到其周围的通道11(参看图5B和图5D)。可以替代地设置为框架4的内壁6并不到达外壁9，使得当放置覆盖物12时，周向间隙15将中央第一开口5连接到其周围的通道11(参看图5A和图5C)。还可以设置为(如在图2所示)框架4的内壁6经由基本上垂直腹板17连接到框架4的外壁9，由此，通道11或储集器11细分为多个通道部段33。
优选地，培育盒1的框架4或培育框架4的内壁6包括被配置成接合微型板搬运机器人(在图3中示出)或操作者(未图示)的手指19以运输微型板(优选地，根据ANSI_SBS 1-2-3-4-2004标准的微型板3)的部段18。框架4优选地例如由化学惰性合成材料并且通过注射模制制成。
包围中央第一开口5的通道11优选地包括水结合材料，其将水蒸气在至少35℃，优选地至少25℃的温度发射到位于微型板3的孔2上方的气氛(参看图5A和图5B)。可溶胀聚丙烯酸酯特别地优选地为水结合材料(参看下文)。
为了实现在微型板读取器23的运输支承件22上的牢固装配，培育盒1的框架4或培育框架4的外壁9包括在所有拐角20上的缺口21，缺口被配置成将框架4放置于微型板读取器23的运输支承件22上，框架4具有或不具有插入于所述框架4或培育框架4内的微型板3(优选地根据ANSI_SBS1-2-3-4-2004标准)。还优选地支承表面26包括固位腹板28，固位腹板28布置于读取开口27的拐角上并且被配置成接合于培育盒1的框架4或整合框架4的内壁6中的相应固位开口29中。尽管所述牢固配合特别地在将运输支承件22移位进出微型板读取器期间和扫描微型板读取器中的孔期间是重要的并且不可缺少的，带有微型板3和覆盖物12的整个培育盒1或者培育框架4可以简单地以竖直线性移动放置于运输支承件22上或者从那里提起。
运输支承件的弹簧螺栓30用于定位和保持已插入于培育盒1的框架4内或者培育框架4内的微型板3，并且优选地包括斜接触表面31，斜接触表面31被配置成碰撞插入于培育盒1的框架4内的微型板3的拐角。所述碰撞确保了微型板3与斜接触表面31相对地压靠到运输支承件22的固位腹板28上，并且因此精确地定位于运输支承件22上。如果因此微型板3从位于运输支承件22上的框架4移除，弹簧螺栓30必须远离那里移动以释放微型板3。如果带有插入的微型板3的框架4或培育框架4从运输支承件22提起，弹簧螺栓30必须也远离运输支承件22移动以释放微型板3。
图3示出了覆盖的培育盒1的框架4或培育框架4的三维视图，其中微型板3由机器人插入；从框架4或从培育框架4移除微型板3看起来以完全相同的方式。为了更简单地执行这种插入和移除，优选地，框架4的内壁6包括被配置成接合微型板搬运机器人(图示)或操作者(未图示)手指19以运输微型板3(优选地，根据ANSI_SBS 1-2-3-4-2004标准的标准微型板3)的部段。除此之外，图示出了与图2所示的培育盒1的相同框架4或相同培育框架4，但具有插入的微型板3，因此可以避免对于设有附图标记的细节的重复描述。
图4示出了包括插入了标准微型板3的培育盒1的框架4的视图，覆盖物12放置于框架4上。从框架4提起覆盖物12看起来是以相同的方式。覆盖物12的放置或移除可以以手动方式或者利用机器人在微型板读取器23的外壳25的外侧发生。在外壳25内，这样操纵培育盒1的覆盖物12优选地利用整合到微型板读取器23中的磁性设备35(参看图2)发生。带有永磁体的优选磁性设备34描述于当前专利申请人的欧洲专利申请EP 13178313.6中。图示的覆盖物12包括带可磁化表面24的板13，可磁化表面24仅覆盖板13的一部分。替代地，可以提供若干这种小磁化表面24或单个较大可磁化表面24，其至少近似覆盖整个板13。图示的优选覆盖物12包括周向边缘14。除此之外，该图示出了与图2相同的培育盒1的框架4，但具有插入的微型板3，因此可避免对于设有附图标记的细节的重复描述。
图5包括图5A和图5B的图示并且示出了穿过由覆盖物12覆盖并且具有插入于框架4的中央第一开口5内的微型板3的培育盒1的示意竖直截面图，微型板3搁置于支承表面7上并且在中央第二开口8上方。支承表面7连接到内壁6，内壁6部分地经由中间底部7连接到外壁9。外壁9、中间底部10和内壁6限定通道11或液体储集器，液体(例如，蒸馏水)填充到通道11或液体储集器内，将液体调整为微型板3的孔2中的液体。
根据图5A，框架4的内壁6的高度小于外壁9，其中，当插入了覆盖物12时，在板13与内壁6的上端之间的周向间隙15将中央第一开口5连接到所述开口周围的通道1。因此在储集器或通道11上方和微型板3的孔2上方产生了连续气氛32。在此情况下，覆盖物12包括完全围绕板13延伸的边缘14。
根据图5B，框架4的内壁6最高到达与框架9相同的高度，其中内壁6包括下凹区域16，使得当插入覆盖物12时，每个下凹区域16将中央第一开口5连接到所述开口周围的通道11。因此在储集器或通道11上方和微型板3的孔2上方产生连续气氛32。该图示出了若干下凹区域之一为通道11与第一开口5之间的连接件。覆盖物12在此情况下包括边缘部分34，边缘部分34仅对应于图5A中的完整周向边缘14的一部分，并且其被配置成使得其向下接合超过拐角20区域中的外壁9。因此，在外壁9中的相应缺口21还示出在拐角20的区域中。
根据图5C，框架4的内壁6的高度小于外壁9，其中当插入了覆盖物12时，在板13与内壁6的上端之间的周向间隙15将中央第一开口5连接到所述开口周围的通道11。这在储集器或通道11上方和微型板3的孔2上方产生了连续气氛32(也参看图5A)。在此情况下，覆盖物12被布置为简单的无边沿的板13并且搁置于外壁9上。为了便于正确地放置覆盖物12并且防止所放置的覆盖物12在框架4上滑移，所述覆盖物12包括在其底侧上的定心销40。所述定心销40可以包括与覆盖物12相同的材料并且能与覆盖物一起注射模制或者可以胶合或焊接到覆盖物12上。而且，覆盖物12可以包括在其底侧上的周向密封件或者在其最高位置的外壁(二者均未示出)，这额外地改进了培育盒1的密封。
根据图5D，框架4的内壁6最高到达与外壁9几乎相同的高度，其中内壁6包括下凹区域16，其中当插入了覆盖物12时，每个下凹区域16将中央第一开口5连接到所述开口周围的通道11。这在储集器或通道11上方和微型板3的孔2上方产生了连续气氛32。该图示出了若干下凹区域16中的两个为在通道11与第一开口5之间的连接件(也参看图5B)。外壁9在其上区域中扩大并且包括肩部41，肩部41由覆盖物12碰撞。覆盖物12在此情况下被配置为简单的板并且由外壁9的向上突出部分42防止滑移。覆盖物12可以包括在其底侧上的周向密封件或者外壁9的向上突伸部分42的肩部41和/或内表面可以包括周向密封件(二者均未示出)，周向密封件额外地改进了培育盒1的密封。
根据本发明的培育盒1放置于微型板读取器23的运输支承件22上，培育盒1配备了根据ANSI_SBS 1-2-3-4-2004标准的插入96-孔平底微型板3。所述微型板3的孔2分别被提供含水液体样品，各具有200μL的体积。在中央第一开口5周围的培育盒1的通道11中，在通道部段33之中填充或者分布近似对应于微型板3的孔2中的液体样品的总体积的大约10mL蒸馏水体积。
在其中通道11不被腹板17细分的培育盒1中观察到由于已经在将运输支承件22在微型板读取器23常规移位期间溢出，水从通道11出来。在其中通道11根据图2由腹板17分成通道部段33的培育盒1情况下观察到其对于这种水溢出不太敏感。然而，在搅拌位于培育盒1中的微型板3期间，即，在搅拌器上搅拌所述微型板的孔2中的液体样品期间，存在液体从通道11或者从通道部段33溢出的显著更高的可能性。在任何时间并未观察到液体样品从微型板3的孔2溢出。
尝试了许多测量以防止以这种方式从通道11溢出：
1.通道11或通道部段33用海绵状材料加衬(例如，家用海绵、医用绒布)。这种措施并不是优选的，因为一方面所述海绵状材料需要其本身的具体体积和因此以此方式减小填充体积。另一方面，所述海绵状材料能易于从通道11掉出或者从通道部段33掉出并且可能丢失。将海绵状材料固定(胶合)到液体储集器中，即固定到通道11或通道部段33中很复杂并且可能额外地减少了可用填充体积。
2.提供多个腹板17并且因此将通道11细分成逐渐更小的通道部段33可以显著地减少溢出。将许多横向腹板这样安装为“消波器”也并不表示优选的方案，因为液体体积在通道11中的分布变得更加复杂，因为在高腹板的情况下，水将不再自动地分布于储集器中。在这种低高度腹板使得水将不充分地分布于储集器中的替代方案的情况下，可实现的效果是不足够的。
3.以至少接近类似蒸发行为增加储集器中的液体粘度似乎最有前景的方案。例如可以考虑利用明胶、琼脂糖胶、甲基纤维素等或高粘度液体诸如甘油、乙二醇等混合物来形成凝胶。
为了增加在储集器中的液体粘度，需要考虑许多要求：
·凝胶形成剂必须不超过略微吸湿以便确保蒸发“牺牲”的储集器液体(甘油或乙二醇不适合于这个目的)；
·凝胶必须易于生产并且无需任何主要努力(需要首先制熟的明胶和琼脂糖胶在此情况下是不合适的)；
·填充凝胶并且在微型板读取器中使用期间干燥或表面干燥的储集器必须在再填充期间在较短时段内再次到达其溶胀状态(明胶、琼脂糖和甲基纤维素是不合适的)；
·凝胶形成材料必须不适合用作微生物的培养基，因为在微型板中的细胞培养基不易于受到来自周围环境的真菌或细菌污染(明胶和琼脂糖胶是不合适的)；
·凝胶形成剂的成本必须尽可能低；
·凝胶形成剂必须具有尽可能低的重量份额。
发现在所有方面适合用作通道11或通道部段33中的凝胶形成剂理想的材料，即，聚丙烯酸钠盐(例如，购自Sigma-Aldrich，订单号No.436364)：
·丙烯酸在3分钟内溶胀到200倍其体积，其中例如，6g/L聚丙烯酸酯/水产生适用的凝胶；
·来自所述丙烯酸酯凝胶的水以几乎与纯水相同的速度蒸发：蒸馏水样品在50℃的加热柜中7小时储存期间失去其初始体积的大约68％，而混合物(1.6％重量聚丙烯酸水)在相同条件下失去初始体积的大约60％；因此来自聚丙烯酸酯凝胶的水仅比纯水8％更缓慢地蒸发；
·一旦完全干燥，聚丙烯酸酯凝胶随着重新添加水而再次快速溶胀；
·聚丙烯酸凝胶是所有小生物厌恶的(聚丙烯酸酯凝胶在户外放置三个月并无注意到微生物的任何污染)；
·聚丙烯酸凝胶并不存在任何健康风险并且用于制药工业(例如EP 0 744 951B1)中以用于生产具有对体液增强吸收能力的卫生制品(参考EP 1 137 678 B1)和用于园艺(参考WO 98/49252 A1)；
·每个培育盒1所需的聚丙烯酸量仅花费一欧分的分数并且仅微小地升高整合盒1的生产价格；
·理想地，聚丙烯酸酯颗粒在培育盒1的储集器中利用少量水溶性粘合剂(例如，聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮)固定，使得使用者仅需要常规地填充水。
在将液体填充到放置于运输支承件22上的培育盒1的通道11或通道部段33内之前，在图1中展示的覆盖物12可以以手动方式或者利用实验室工作站的机器人(未图示)通过整合到微型板读取器23的外壳25中的磁性设备35(在图2中以虚线示出)从培育盒1的框架4提起。作为补充或作为替代，在将液体填充到放置于运输支承件22上的培育盒1的通道11或通道部段33内之后，以此方式配备并且包括可磁化表面24的覆盖物12可以以手动方式或者利用实验室工作站的机器人(未图示)利用整合到微型板读取器23的外壳25中的磁性设备(在图2中以虚线示出)放置于培育盒1的框架4上。微型板读取器23优选地包括整合到外壳25中的磁性设备35以提起和沉积在运输支承件22上放置的整合盒1的覆盖物12。
框架或培育框架4的通道11或通道部段33优选地至少部分地填充液体(例如，填充蒸馏水)，其中手持移液管、实验室工作站的移液管或者微型板读取器23的喷射器用于将液体填充到通道11内或者通道部段33内。这允许或支持根据本发明的培育盒1或培育框架4用来减少自微型板读取器23中的微型板3的孔2的液体蒸发。如果使用并非根据ANSI_SBS 1-2-3-4-2004的标准的微型板3，可以相应地调整培育盒1或培育框架4的尺寸。
图6示出了当将微型板3拉入到测量空间43时穿过具有最小测量空间体积的微型板读取器23的竖直截面图，测量空间43优选地被布置为可以以不透光的方式密封的腔室。所述微型板读取器23包用于容纳至少一个微型板或带孔2的标准微型板3的运输支承件22，孔2包含生物结构，仅示出了其中的四个运输支承件22。
关于本发明，术语“生物结构”包括人、动物或植物的组织部分；细胞培养基或其部分；单独细胞；细胞器；大分子，诸如核酸或蛋白质以及单独分子诸如核苷酸、氨基酸、荷尔蒙和代谢物。
所述运输支承件22优选地被配置成可从微型板读取器23的测量空间43延伸一定范围使得培育盒1的至少一个框架4或者培育框架4和/或微型板3可以手动地或者利用微型板搬运机器人(二者均未示出)插入于所述运输支承件22内或者从运输支承件22提起。在此情况下，运输支承件22已经部分地缩回，因为微型板3和所述微型板周围的培育框架4刚好插入于微型板读取器23内。在插入或弹出微型板3和所述微型板周围的培育框架4期间，盖板44优选地是打开的，盖板在闭合状态优选地以不透光的方式密封测量空间43，使得不影响检查的光能从周围环境到达测量空间43。作为接收至少一个微型板3和所述微型板周围的培育框架4的替代，所述运输支承件22用于相对于作用源45’、45”、和相对于微型板读取器23的测量装置46、47或者相对于测量装置46、47的光轴51来定位带有孔2的微型板3，孔2包含生物结构(例如，代谢物、大分子、细胞以及细胞培养基)。图示的微型板读取器23还包括至少一个作用源45’、45”以用于在所述源45’、45”中至少一个与微型板3的具体孔2中的生物结构之间产生相互作用并且用于产生或生成可测量的信号。这些信号包括荧光发射、冷光发射、反射光和透射光。
在此实施例中，第一光源用作激发所述微型板3的孔2中的生物结构中或生物结构上的荧光的作用源45’，并且第一测量装置46(在此处提供为光电倍增管的形式)用于相对于光轴51对样品发射的荧光进行所谓的“顶部读取”。替代地，从上方激发和荧光检测可以通过顶部读取来发生。如果另一方面样品冷光在顶部读取中检测，可以甚至省略一个作用源。在此情况下，第二光源充当作用源45”以照射所述微型板3的孔2中的生物结构并且第二测量装置47(在此处设置为数字摄像机形式)用于相对于光轴51对样品吸收度的“底部读取”。
例如，这些光源例如选自弧光灯、闪光灯、白炽灯(诸如卤素灯)、激光器、激光二极管和发光二极管(LED)。用于激发荧光和相应荧光团的相应波长和其发射特征也是本领域技术人员已知的并且根据具体应用进行选择。本领域技术人员还熟悉用于检测吸收度的细胞或细胞结构的非侵入式射线照相检查和用于这个目的的光源。用于检测由微型板3的具体孔2中的生物结构中或生物结构上的(一个或多个)作用源45’、45”所产生或生成的至少一个积分信号的测量装置46、47可以优选地选自光电倍增管、光电二极管、光电二极管阵列和雪崩二极管。测量装置46、47和光源45’、45”或其光学输入/或输出优选地经由光学波导48诸如光纤或光纤束来联接。
图6所示的测量空间43以不透光的方式布置并且优选地最小化其大小使得至少一个微型板3和所述微型板周围的一个培育框架4可以在其中移动使得包含生物结构的微型板3的所有孔2可以相对于作用源45’、45”和微型板读取器23的测量装置46、47或相对于微型板读取器23的光轴51来定位。测量空间43的最小化体积通过从培育框架4蒸发液体而促进了其内部湿润气氛32的保持，培育框架4在此情况下在无覆盖物12的情况下使用。所述测量空间43优选地包括几乎不透气的封壳，封壳包括壁52、底部53、顶部54和盖板44并且其被配置成保持湿润气氛32。
根据本发明的微型板读取器23还包括外壳25和内部或整合处理器49，或者其被配置成可连接到外部处理器(未图示)。因此这种处理器49可以是整合于微型板处理器23的电子控件中的微处理器，或者其可以提供为个人电脑。
在附图中的相同的附图标记表示相同或至少相似的特点，尽管它们并未在所有的情况下解释说明。
附图标记列表
1 培育盒 28 固位腹板
2 孔 29 固位开口
3 微型板，标准微型板 30 弹簧螺栓
4 框架，培育框架 31 斜接触表面
5 中央第一开口，第一开口 32 气氛
6 内壁 33 通道部段
7 4的支承表面 34 12的边缘部分
8 中央第二开口，第二开口 35 磁性设备
9 外壁 40 定心销
10 中间底部 41 肩部
11 通道，储集器 42 9的向上突伸部分
12 覆盖物 43 测量空间
13 12的板 44 盖板
14 12的周向边缘 45‘ 第一作用源
15 周向间隙 45“ 第二作用源
16 下凹区域 46 第一测量装置
17 11中的腹板 47 第二测量装置
18 部段 48 光学波导
19 手指 49 处理器
20 4的拐角 50 控制器
21 缺口 51 光轴
22 运输支承件 52 测量空间壁
23 微型板读取器 53 测量空间底部
24 可磁化表面 54 测量空间顶部
25 外壳
26 支承表面
27 读取开口

Claims (28)

1.一种微型板读取器(23)，至少包括：
a)测量空间(43)；
b)作用源(45’)，其被配置成与微型板(3)的孔(2)中的生物结构产生相互作用并且用于产生或生成可测量的信号；
c)测量装置(46)，其被配置成检测由微型板(3)的孔(2)中的生物结构发出的或者由微型板(3)的孔(2)中的生物结构中或者生物结构上的所述作用源(45’)产生或生成的信号，其中所述测量装置(46)限定光轴(51)；
d)运输支承件(22)，其可以至少部分地从所述测量空间(43)延伸并且其被配置成相对于所述微型板读取器(23)的所述测量装置(46)的所述光轴定位微型板(3)的孔(2)，所述运输支承件(22)被配置成在所述测量空间(43)内在至少一个方向上移动；以及
e)控制器(50)，其被配置成控制所述作用源(45’)、所述测量装置(46)和所述微型板读取器(23)的所述运输支承件(22)的移动；
其特征在于，所述微型板读取器(23)包括用于减少从微型板(3)的孔(2)的液体蒸发的培育装置，其中：
(i)所述培育装置包括用于容纳带孔(2)的微型板(3)的框架(4)，所述孔(2)具有孔底部；
(ii)所述框架(4)包括由内壁(6)包围的第一开口(5)，所述第一开口(5)的尺寸被配置成插入微型板(3)；以及
(iii)所述框架(4)包括外壁(9)，所述外壁(9)基本上平行于所述内壁(6)延伸并且所述外壁(9)经由中间底部(10)连接到所述内壁(6)，使得由所述两个壁(6,9)和所述中间底部(10)形成所述第一开口(5)周围的通道(11)以容纳被调整为所述微型板孔(2)的含量的液体，
所述培育装置包括支承表面(7)，所述支承表面(7)带有第二开口(8)，其中所述支承表面(7)布置于所述内壁(6)上并且被配置成支承插入的微型板(3)，并且其中由于所述第二开口(8)的结果，插入于所述培育装置内的微型板(3)的所述孔(2)的所有底部都能由所述第二开口(8)自由接近；
所述微型板读取器(23)的所述运输支承件(22)包括带有读取开口(27)的至少一个支承表面(26)，所述读取开口(27)被配置成放置或提升所述培育装置和/或微型板(3)，
并且关于所述运输支承件(22)的所述读取开口(27)相对于所述培育装置的所述框架(4)的所述第二开口(8)的大小和位置调整所述读取开口使得插入于所述培育装置内的微型板(3)的孔(2)的所有底部能由所述读取孔口(27)自由接近。
2.根据权利要求1所述的微型板读取器(23)，其特征在于，所述运输支承件(22)的所述支承表面(26)包括固位腹板(28)，所述固位腹板(28)布置于所述读取开口(27)的拐角上并且被配置成接合于所述培育装置的所述框架(4)的所述内壁(6)中的相应固位开口(29)中。
3.根据权利要求2所述的微型板读取器(23)，其特征在于，所述运输支承件(22)包括弹簧螺栓(30)，所述弹簧螺栓(30)用于定位和保持插入于所述培育装置的所述框架(4)内的微型板(3)。
4.根据权利要求3所述的微型板读取器(23)，其特征在于，所述弹簧螺栓(30)包括斜接触表面(31)，所述斜接触表面(31)被配置成碰撞插入于所述培育装置的所述框架(4)内的微型板(3)的拐角，其中所述碰撞确保了插入于所述培育装置内的所述微型板(3)压靠在所述运输支承件(22)的所述固位腹板(28)上，所述固位腹板(28)与所述斜接触表面(31)相对并且精确地位于所述运输支承件(22)上。
5.根据权利要求1所述的微型板读取器(23)，其特征在于，所述微型板读取器(23)包括外壳(25)，所述外壳(25)具有整合的磁性设备(35)，所述整合的磁性设备(35)被配置成提升和放置在所述运输支承件(22)上放置的培育盒(1)的覆盖物(12)。
6.根据权利要求1所述的微型板读取器(23)，其特征在于，所述测量空间(43)具有最小体积并且包括几乎不透气封壳(44,52,53,54)，所述几乎不透气封壳(44,52,53,54)被配置成维持湿润气氛(32)，由来自所述培育框架(4)的液体蒸发而产生所述湿润气氛(32)。
7.一种培育装置，所述培育装置使用在根据权利要求1至6中任一项所述的微型板读取器(23)中用于减少从所述微型板读取器(23)中的微型板(3)的孔(2)的液体蒸发，其特征在于，
(i)所述培育装置包括用于容纳带孔(2)的微型板(3)的框架(4)，所述孔(2)具有孔底部；
(ii)所述框架(4)包括由内壁(6)包围的第一开口(5)，所述第一开口(5)的尺寸被配置成插入微型板(3)；以及
(iii)所述框架(4)包括外壁(9)，所述外壁(9)基本上平行于所述内壁(6)延伸并且所述外壁(9)经由中间底部(10)连接到所述内壁(6)，使得由所述内壁(6)、所述外壁(9)和所述中间底部(10)形成所述第一开口(5)周围的通道(11)以容纳被调整为所述微型板孔(2)的含量的液体；
所述培育装置包括支承表面(7)，所述支承表面(7)带有第二开口(8)，其中所述支承表面(7)布置于所述内壁(6)上并且被配置成支承插入的微型板(3)，并且其中由于所述第二开口(8)的结果，插入于所述培育装置内的微型板(3)的所述孔(2)的所有底部都能由所述第二开口(8)自由接近；
并且所述培育装置被配置为带有框架(4)和覆盖物(12)的培育盒(1)、或者无覆盖物的培育框架(4)。
8.根据权利要求7所述的培育装置，其特征在于，所述外壁(9)包括在所述框架(4)的所有拐角(20)上的缺口(21)，所述缺口被配置成用于将带有或不带有插入于所述框架(4)内的微型板(3)的所述框架(4)放置于微型板读取器(23)的运输支承件(22)上。
9.根据权利要求7所述的培育装置，其特征在于，所述培育装置被配置为带有框架(4)和覆盖物(12)的培育盒(1)，并且用于覆盖所述培育盒(1)的所述框架的所述覆盖物(12)包括平板(13)和在所述平板(13)上一体地形成的向下突伸和周向的边缘(14)或者若干向下突伸的边缘部分(34)，其中所述覆盖物(12)被配置成放置于所述框架(4)上使得所述平板(13)搁置于所述外壁(9)的上端并且所述覆盖物(12)的所述边缘(14)或者所述边缘部分(34)向下接合超过所述框架(4)的所述外壁(9)。
10.根据权利要求7所述的培育装置，其特征在于，所述培育装置被配置为带有框架(4)和覆盖物(12)的培育盒(1)，并且用于覆盖所述培育盒(1)的所述框架(4)的所述覆盖物(12)被配置为带有或不带有定心销(40)的平板(13)。
11.根据权利要求9所述的培育装置，其特征在于，所述框架(4)的所述内壁(6)到达比所述外壁(9)更低的高度，使得当放置所述覆盖物(12)时，周向间隙(15)将所述第一开口(5)连接到所述开口周围的所述通道(11)。
12.根据权利要求10所述的培育装置，其特征在于，所述框架(4)的所述内壁(6)到达比所述外壁(9)更低的高度，使得当放置所述覆盖物(12)时，周向间隙(15)将所述第一开口(5)连接到所述开口周围的所述通道(11)。
13.根据权利要求9所述的培育装置，其特征在于，所述框架(4)的所述内壁(6)到达与所述外壁(9)相同的高度，并且所述内壁(6)包括下凹区域(16)使得当放置所述覆盖物(12)时，每个下凹区域(16)将所述第一开口(5)连接到所述开口周围的所述通道(11)。
14.根据权利要求10所述的培育装置，其特征在于，所述框架(4)的所述内壁(6)到达与所述外壁(9)相同的高度，并且所述内壁(6)包括下凹区域(16)使得当放置所述覆盖物(12)时，每个下凹区域(16)将所述第一开口(5)连接到所述开口周围的所述通道(11)。
15.根据权利要求9所述的培育装置，其特征在于，所述覆盖物(12)包括至少部分金属化可磁化的表面(24)，其中所述可磁化表面(24)选自自粘金属箔、挤压涂布金属板和胶合金属板，并且其中所述金属包括铁、镍和其合金。
16.根据权利要求10所述的培育装置，其特征在于，所述覆盖物(12)包括至少部分金属化可磁化的表面(24)，其中所述可磁化表面(24)选自自粘金属箔、挤压涂布金属板和胶合金属板，并且其中所述金属包括铁、镍和其合金。
17.根据权利要求7所述的培育装置，其特征在于，所述框架(4)的所述内壁(6)经由基本上垂直的腹板(17)连接到所述框架(4)的所述外壁(9)，由此将所述通道(11)细分成多个通道部段(33)。
18.根据权利要求7所述的培育装置，其特征在于，所述框架(4)的所述内壁(6)包括部段(18)，所述部段(18)被配置成接合微型板搬运机器人或者运输微型板(3)的操作者的手指(19)。
19.根据权利要求7所述的培育装置，其特征在于，在所述第一开口(5)周围的所述通道(11)包括水结合材料，所述水结合材料在至少35℃的温度向设置于所述微型板(3)的孔(2)上方的气氛(32)内发射水蒸气。
20.根据权利要求19所述的培育装置，其特征在于，所述水结合材料在至少25℃的温度向设置于所述微型板(3)的孔(2)上方的气氛(32)内发射水蒸气。
21.根据权利要求19所述的培育装置，其特征在于，凝胶形成剂在所述通道(11)中用作为水结合材料。
22.根据权利要求20所述的培育装置，其特征在于，凝胶形成剂在所述通道(11)中用作为水结合材料。
23.根据权利要求21或22所述的培育装置，其特征在于，所述凝胶形成剂是可溶胀的聚丙烯酸盐。
24.根据权利要求7所述的培育装置，其特征在于，所述培育装置被配置成容纳根据AN-SI_SBS 1-2-3-4-2004标准的标准微型板(3)。
25.包括根据权利要求7所述的培育装置的微型板读取器(23)用于减少来自微型板(3)的孔(2)的液体蒸发的用途。
26.根据权利要求25所述的用途，其特征在于，培育装置的所述框架(4)的所述通道(11)被至少部分地填充液体，其中手持移液管、实验室工作站的移液管或者所述微型板读取器(23)的喷射器用于将所述液体填充到所述通道(11)内。
27.根据权利要求25所述的用途，其特征在于，在将所述液体填充到放置于所述运输支承件(22)上的培育盒(1)的所述通道(11)内之前，利用整合到所述微型板读取器(23)的外壳(25)内的磁性设备(35)，手动地或者利用实验室工作站的机器人将所述培育盒的所述覆盖物(12)从所述培育盒(1)的所述框架(4)提起。
28.根据权利要求27所述的用途，其特征在于，在填充了所述液体之后，利用整合到所述微型板读取器(23)的所述外壳(25)中的磁性设备(35)，手动地或者利用实验室工作站的机器人将所述培育盒(1)的所述覆盖物(12)放置于所述培育盒(1)的所述框架(4)上。
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