CN110913990A - 液体转移系统 - Google Patents

Abstract

本发明的方面涉及液体转移系统，其包括：具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体的移液管尖端和密封地附接主体的气囊，所述第一端被布置成将一定体积的液体转移入或转移出所述移液管尖端且所述第二端被布置成附接所述移液管。在一些实施方案中，气囊在内部体积中，所述气囊是一次性的。气囊可以由膜囊和/或平面膜限定。气囊可以响应于施加的压力而移动以转移液体。气囊还可以是可拉伸的以容纳一定体积的流体。在一些实施方案中，移液管尖端连同操纵器用于细胞培养箱，所述操纵器包括与移液管尖端流体连通的移液管。

Description

液体转移系统

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2017年5月19日提交的名称为“LIQUIDTRANSFER SYSTEM”的美国临时申请序列号62/508,883的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

多个方面涉及液体转移系统以及使用所述系统将一定体积的液体转移入或转移出移液管尖端(pipette tip)的方法。一些方面涉及在细胞培养箱(cell cultureincubator)中使用这种液体转移系统以及使用这种培养箱的方法。

背景技术

移液管用于转移一定体积的液体，例如在细胞培养器皿(cell culture vessel)之间转移含有细胞培养基(media)。在研究和临床环境中，细胞培养都是一种有用的技术。例如，通常进行哺乳动物细胞的培养，从而建立克隆细胞系、组织制备物、体外受精制备物或扩大干细胞种群。

发明内容

当前可用的移液管尖端可能将污染物引入移液管尖端中的样品中。例如，由于移液管尖端在邻近移液管的一端是敞开的，其用于将许多不同的样品转移入或转移出许多移液管尖端，所以可能会发生交叉污染。在细胞培养中使用此类移液管尖端的实施方案中，这可能降低培养效率和可重复性。此外，由于传统的移液管尖端仅设计为一次使用的(singleuse)，因此在诸如在培养箱中进行细胞培养的实验过程中可能会产生大量的废物(例如，一大堆用过的尖端)。一次使用的移液管尖端可能还需要大面积以用于储存。这样，根据一些方面，本文献提供了具有移液管尖端的液体转移系统，所述移液管尖端被布置成(arranged)最小化或甚至消除交叉污染并且还减少浪费和/或储存空间。

根据一个方面，本文献提供一种移液管尖端，其具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接所述主体的气囊(bladder)，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接(attachment)移液管。在一些实施方案中，气囊在主体的内部体积中是一次性的。在一些实施方案中，气囊的第一侧暴露于一定体积的所容纳的液体。在这样的实施方案中，第二相对侧可以暴露于移液管。在一些实施方案中，气囊可以附接主体的第二端。气囊还可以附接第一端或在第一端与第二端之间的位置。

在一些实施方案中，气囊被布置成在移液管尖端中液体上方容纳一定体积的液体或一定体积的空气(例如，用于置换一定体积的液体的空气)。根据一些实施方案，操纵(例如，移动、缩回(retracted)、扩张、收缩和/或拉伸)气囊以将一定体积的液体转移入或转移出移液管尖端。例如，可以向气囊施加压力以操纵气囊。在一些实施方案中，气囊被布置成响应于施加的压力来回(back and forth)移动。例如，气囊可响应于负压而至少部分地缩回移液管尖端主体的外部，从而将一定体积的液体吸入移液管尖端。响应于正压，气囊可缩回到移液管尖端中(例如，进入移液管尖端主体的内部体积(inner volume)中)，从而从移液管尖端排出至少一部分体积的液体。在其他实施方案中，气囊被配置成(configurate)响应于施加的压力而扩张和收缩。气囊还可以被布置成响应于施加的压力而拉伸。

在一些实施方案中，负压产生施加至气囊的真空。例如，可能在容器中的气压(例如，尖端中的气压)与环境的气压之间产生负压差。在这样的实施方案中，压差或压力梯度可以跨(across)气囊施加。

根据一方面，气囊包括被布置成容纳一定体积的液体的膜囊(membranous sac)。在一些实施方案中，气囊在移液管尖端的主体中是一次性的，其中形成的膜囊折叠(folded)到尖端中。例如，气囊可被设置(disposed)在移液管尖端中，使得膜囊从第二端处或第一端与第二端之间的位置向第一端延伸。

在其他实施方案中，气囊包括平面膜(planar membrane)。在一些实施方案中，平面膜可包括未形成状态的膜囊。例如，可以将弹性体膜设置在尖端中，其中所述膜在静止状态下具有平面形态(configuration)。一旦将压力(例如，负压)施加至膜上，就可以拉伸和/或扩张膜，使得膜形成膜囊，其可以容纳一定体积的液体。在其他实施方案中，平面膜可响应于施加的压力简单地来回移动，而不扩张和收缩。应当理解，取决于用于形成平面膜的材料，膜的至少一部分(例如，膜的中央部分)可以响应于重力而落在延伸穿过膜的平面的下方(例如，稍微朝着移液管尖端的第一端)，形成凹形排列(arrangement)。

在一些实施方案中，移液管尖端被布置成容纳一定体积的液体，其小于或等于气囊的体积和移液管尖端的主体的内部体积的体积之和和。应当理解，所容纳的液体的体积可以由气囊的体积来限制。

在一些实施方案中，气囊的体积包括由膜囊限定的体积。在一些实施方案中，气囊由允许气囊扩张超过膜囊的体积的材料形成。在这样的实施方案中，气囊的体积还可以包括扩张的气囊的体积(例如，在施加大于简单地将液体吸入气囊中所需的压力之后的气囊)。

在一些实施方案中，气囊永久地附接移液管尖端主体(例如，主体的第二端)。在其他实施方案中，气囊可以可移除地附接移液管尖端主体。

在一些实施方案中，移液管尖端的第二端邻近移液管。在一些实施方案中，气囊(例如，形成的膜囊或平面膜)位于第二端。在一些实施方案中，膜囊从主体的第二端向主体的第一端延伸。

在一些实施方案中，移液管尖端是可重复使用的。移液管尖端也可以是一次性的，使得尖端仅用于单次液体转移。在这些情况下，移液管尖端可以可移除地附接移液管。

根据又一方面，本文献提供了一种液体转移系统，其包括移液管尖端(所述移液管尖端具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体)和密封地附接所述主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接移液管。在一些实施方案中，气囊在内部体积中是一次性的。所述系统还可以包括附接移液管尖端的移液管，所述移液管被布置成跨气囊产生压力梯度，从而将一定体积的液体转移入或转移出移液管尖端。

在一些实施方案中，被吸入(或排出)移液管尖端的液体的体积取决于第一施加的压力。例如，吸入(或分配出)移液管尖端的液体的体积可以基于压差的幅度(例如，容器中的空气与环境之间的压差)和施加的压力的持续时间。将会理解，由移液管尖端所容纳的液体的体积由移液管尖端主体的总体积和气囊的体积所限制。

在一些实施方案中，响应于施加的压力，气囊可以缩回(例如，部分缩回)、扩张或拉伸到移液管的主体中。在这样的实施方案中，移液管主体的体积可以大于或等于膜的体积(例如，气囊和/或隔膜(diaphragm)的体积)。

在一些实施方案中，移液管主体包括泵，所述泵向移液管尖端施加压力(例如，经由诸如液体或空气的流体)。在其他实施方案中，移液管连接流体导管(conduit)，所述流体导管经由阀和泵将压力(例如负压)施加至移液管尖端。将会理解，流体导管可以连接流体供应源(supply)(例如，空气或液体供应源)。

在一些实施方案中，移液管包括设置在移液管主体内的移液管壳体(shell)，从而将移液管主体与移液管尖端分离。应当理解，在这样的实施方案中，移液管壳体可以进一步最小化移液管与被吸入移液管尖端的液体之间的交叉污染。在一些实施方案中，移液管壳体是一次性的。在其他实施方案中，移液管壳体可以是可重复使用的。

根据另一方面，本文献提供一种移液管尖端，所述尖端包括，限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接所述主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接移液管。在一些实施方案中，气囊在主体的内部体积中是一次性的。气囊和内部体积的至少一部分被布置成容纳一定体积的流体。

在一些实施方案中，液体的体积小于或等于气囊的体积与主体的体积之和。在一些实施方案中，气囊将主体分为第一隔室和第二隔室。第一隔室可以与第一端流体连通，且第二隔室可以与第二端流体连通。第二隔室可被布置成接受将一定体积的液体吸入到主体中的第一施加的压力和将一定体积的液体从移液管尖端排出的第二施加的压力中的至少一种。

在一些实施方案中，气囊包括膜(例如，弹性体膜)，所述膜已经响应于施加的压力而拉伸以形成用于容纳一定体积的液体的囊(sac)。

根据另一方面，本文献提供了一种液体转移系统，其包括移液管尖端(所述移液管尖端具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体)和密封地附接所述主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接移液管。在一些实施方案中，气囊在主体的内部体积中是一次性的。所述系统还包括操纵器，所述操纵器被布置成跨气囊产生压力梯度，从而将第一体积的液体转移入或转移出移液管尖端。

在一些实施方案中，响应于施加的压力，气囊至少部分地缩回到操纵器的内部体积中。在这样的实施方案中，压力是负压，并且气囊缩回，从而将一定体积的液体吸入移液管的主体中。在一些实施方案中，操纵器被布置成向气囊施加空气压力，从而将一部分体积的液体转移出移液管尖端。在这样的实施方案中，气囊被移入主体内。

移液管尖端可以可移除地附接操纵器。操纵器可包括多尖端移液管。移液管壳体可以在附接移液管尖端之前附接操纵器。

在一些实施方案中，所述系统包括，限定内部体积并且具有带有第三端和第四端的第二主体的第二移液管尖端和密封地附接所述第二主体的内部体积的第二气囊，所述第三端被布置成将流体转移入或转移出主体并且所述第四端被布置成附接操纵器。在一些实施方案中，气囊在第二主体中是一次性的。在这样的实施方案中，操纵器还可以被布置成向第二气囊施加压力，从而将第二体积的液体转移入或转移出移液管尖端的第三端。

在一些实施方案中，第一移液管尖端和第二移液管尖端被配置成分别从相同的细胞培养器皿中转移第一体积和第二体积。在其他实施方案中，第一和第二移液管尖端分别从第一和第二细胞培养器皿转移第一和第二体积。

在一些实施方案中，系统包括具有本文献中所述的移液管尖端的多于两个的移液管(例如3、4、5、6、7、8、9、10或更多)。

根据另一方面，本文献提供了一种细胞培养箱，其具有用于在一个或多个细胞培养器皿中孵育细胞的内部腔室、从外部环境向所述内部腔室开口(opening)的门、被布置成对内部腔室中的细胞成像的成像器(imager)、用于操纵内部腔室内的一个或多个细胞培养器皿中的细胞的操纵器(其中所述操纵器包括被配置成将包含细胞的第一体积的培养基转移入或转移出内部腔室内的一个或多个细胞培养器皿的至少一个移液管)、与移液管流体连通的移液管尖端(所述移液管尖端具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接所述移液管尖端的气囊，所述第一端被布置成将一定体积的液体转移入或转移出移液管尖端且所述第二端被布置成附接操纵器)和用于在内部腔室内的位置之间移动一个或多个细胞培养器皿的细胞培养器皿转移装置。操纵器向气囊施加压力，从而将包含细胞的第一体积的培养基转移入或转移出移液管尖端。在一些实施方案中，第一体积的培养基与施加的压力成比例。在一些实施方案中，气囊在移液管尖端的内部体积内是一次性的。

在一些实施方案中，移液管向移液管尖端的气囊施加压力，从而将第一体积的培养基吸入移液管尖端。在一些实施方案中，施加的压力是对气囊施加真空的负压。

在一些实施方案中，培养箱包括第二移液管，其用于将包含细胞的第二体积的培养基转移入或转移出内部腔室内的一个或多个细胞培养器皿。第二移液管尖端可与第二移液管一起使用。第二尖端可具有限定内部体积且具有第三端和第四端的主体，所述第三端被布置成将液体转移入和转移出移液管尖端且所述第四端被布置成附接诸如移液管的操纵器。在一些实施方案中，第二气囊在第二主体的内部体积中是一次性的。在一些实施方案中，气囊包括从第四端或第三端与第四端之间的位置朝着第三端延伸的膜囊。在一些实施方案中，第四端附接操纵器。在一些实施方案中，培养箱包括多于两个的移液管(例如3、4、5、6、7、8、9、10或更多个)，如本文献所述，每个移液管可与移液管尖端一起使用。

在这样的实施方案中，第一和第二移液管尖端可以被配置成分别将第一和第二体积转移出相同的细胞培养器皿。在其他实施方案中，第一尖端和第二尖端被配置成分别将第一体积和第二体积转移出第一细胞培养器皿和第二细胞培养器皿。

根据另一方面，本文献提供了一种移液管尖端，其可以与其他移液管尖端嵌套(nestable)。在一些实施方案中，嵌套的(nested)移液管尖端可以紧凑地储存在药筒(cartridge)中。在一些实施方案中，移液管尖端可以经由药筒直接装载到移液管上。

根据再另一方面，本文献提供了一种用于分配移液管尖端的药筒。在一些实施方案中，药筒包括外壳(housing)和两个或更多个移液管尖端。每个移液管尖端包括限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接所述主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接移液管。两个或更多个移液管尖端是可嵌套的。在一些实施方案中，气囊在内部体积内是一次性的。

根据另一方面，本文献提供了一种方法，所述方法将一定体积的液体转移入或转移出移液管尖端(所述移液管尖端具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体)和密封地附接所述主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接移液管。所述方法包括施加跨移液管尖端气囊的第一压力梯度，从而造成一定体积的液体经由主体的第一端被吸入移液管尖端。

应当理解，可以以任何适当的组合来布置前述概念(concept)和下面讨论的附加概念，其原因在于本公开内容在此方面不受限制。

从下面的描述并结合附图，可以更充分地理解本教导的前述和其他方面、实施方案和特征。

附图说明

附图无意按比例绘制。在附图中，在各个附图中示出的每个相同或几乎相同的组件(component)可以由相同的数字表示。为了清楚起见，并非每个组件都可以在每个附图中标记。现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的各种实施方案，其中：

图1和图2是根据一些实施方案的移液管尖端的示意性横截面侧视图；

图3A是根据一个实施方案的移液管尖端的示意性横截面侧视图；

图3B是图3A的移液管尖端的示意图，其中气囊处于延伸形态；

图4A是根据另一实施方案的移液管尖端的示意性横截面侧视图；

图4B是图4A的移液管尖端的示意性横截面侧视图，其中气囊处于延伸形态；

图5A-图5E是将一定体积的液体转移入和转移出附接于移液管的移液管尖端的示意图；

图6A和图6B是将一定体积的液体转移入附接至具有移液管壳体的移液管的移液管尖端的示意图；

图7是具有成像器、操纵器和移液管尖端的细胞培养箱的说明性实施方案的示意图；

图8-9是细胞培养箱的说明性实施方案的示意图，其中图8示出了具有第二成像器的细胞培养箱的示意图且图6示出了细胞培养箱的示意图，其中成像位置和操作位置是相同的位置；

图10是描绘细胞培养箱的其他组件的示意图；

图11A和11B是移液管的示意图，所述移液管被布置成向移液管尖端施加压力；

图12是嵌套的移液管尖端的示意图；和

图13是移液管尖端药筒的示意图。

发明详述

当前可用的移液管用于测量和转移一定体积的液体。例如，移液管可从第一培养器皿中吸出含有细胞的培养基样品，然后将样品分配到第二培养器皿中。移液管可以是手持式的，使用者握住并操纵移液管以转移所测量的体积的液体。例如，采用活塞驱动的移液管，使用者可以压下柱塞(plunger)以产生真空并将液体样品吸入移液管尖端。在其他示例中，移液管可以是自动化的。在这样的示例中，自动化移液管可以与控制施加的压力的强度和持续时间的控制器(例如，培养箱中的计算机)一起使用。

不幸的是，与这种移液管一起使用的当前可用的移液管尖端(例如，在培养箱中的移液管)可能将污染物引入液体中。例如，当未使用的移液管尖端附接先前使用的移液管以转移一定体积的液体时，由于移液管尖端在邻近移液管的一端敞开，因此在移液管和移液管尖端中的液体之间可能会发生交叉污染。在细胞培养物中使用当前可用的移液管尖端的实施方案中，这可能降低培养效率和可重复性。此外，由于移液管尖端仅设计为一次使用的，因此可能会堆积大量废物(例如，一大堆用过的尖端)，例如在细胞培养维护期间。

申请人已经认识到，通过提供可以将转移入移液管尖端的一定体积的液体与移液管分离的移液管尖端，可以实现多种优点，申请人已经进一步认识到，可以通过提供可重复使用的移液管尖端来实现优点。

因此，在一些方面，本文献涉及移液管尖端，所述移液管尖端具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接所述主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接移液管。在一些实施方案中，气囊在内部体积内是一次性的。应当理解，在其他实施方案中，气囊在内部体积内不是一次性的。在一些实施方案中，气囊可以放置在转移的液体和移液管之间。在一些实施方案中，气囊可从主体的第一端与第二端之间的位置朝着主体的第一端延伸。例如，例如当气囊处于压缩形态时，气囊可以附接在第二端且可以朝着主体的第一端延伸。

在一些实施方案中，内部体积的至少一部分被布置成容纳一定体积的液体。在一些实施方案中，气囊可以被布置成容纳一定体积的液体。在一些实施方案中，气囊可扩张以容纳一定体积的液体。

为了本文的目的，密封地附接主体是指气囊附接主体，使得在气囊附接主体的位置处形成密封(seal)。例如，气囊可以被热密封、胶合、粘结或以其他方式适当地附接主体以产生密封。在一些实施方案中，气囊可以在气囊的周边(periphery)处附接主体。在一些实施方案中，通过密封地附接主体，一定体积的转移的液体可能不会在气囊附接主体的位置处穿过内部体积的外部。在这样的实施方案中，污染物也可能不会在该附接位置处穿过进入内部体积。

为了本文的目的，术语“气囊”是指柔性膜，其被布置成移动(例如，响应于施加的压力)以将一定体积的流体转移入和转移出移液管尖端主体的主体。在一些实施方案中，气囊被布置成容纳一定体积的液体，所述液体被转移入移液管尖端主体的内部体积。在一些实施方案中，气囊可包括膜囊。气囊还可以包括基本平坦的膜。应当理解，在其他实施方案中，气囊可以具有其他合适的布置。

在一些实施方案中，当压力被施加至移液管尖端以转移一定体积的液体时，气囊被布置成来回移动。例如，当将压力施加至移液管尖端，从而将一定体积的液体吸入内部体积时，气囊可以在远离移液管尖端的第一端的方向上移动。在一些实施方案中，气囊可朝着主体的第一端移动，从而从移液管尖端排出一定体积的液体。例如，在其中气囊移动至主体外部以容纳一定体积的液体的实施方案中，当一定体积的液体从移液管尖端排出时，气囊可以移动入移液管尖端的主体。

在一些实施方案中，气囊可扩张和收缩以容纳一定体积的液体。在这样的实施方案中，气囊可以具有静止体积和扩张体积，当压力施加至移液管尖端以将一定体积的液体转移入移液管尖端时，气囊从静止体积扩张到扩张体积。在一些实施方案中，当处于扩张形态时，气囊可容纳一定体积的液体。

在一些实施方案中，气囊以塌陷或未形成的形态设置在主体内。例如，当移液管尖端静止时，膜囊可以折叠到移液管尖端主体中。在这样的示例中，当压力被施加至移液管尖端时，气囊可能扩张以形成膜囊。如将理解的，在这样的示例中，气囊可在主体的第一端与第二端之间延伸。在其他实施方案中，气囊可包括位于第一端和第二端之间但在静止时不在第一端和第二端之间延伸的平面膜。在一些实施方案中，平面膜可保持基本垂直于移液管尖端的纵轴。应当理解，在一些实施方案中，膜的至少一部分可以例如响应于重力而朝着移液管尖端的第一端延伸。在这样的实施方案中，平面膜可以响应于施加的压力来回移动以容纳一定体积的液体。在其他实施方案中，响应于施加的压力，平面膜可扩张并形成膜囊。

在一些实施方案中，气囊附接主体的第二端，主体的第一端被布置成将一定体积的液体转移入和转移出移液管尖端。气囊还可以附接主体的第一端或附接于主体的第一端与第二端之间的位置。在一些实施方案中，气囊可以永久地附接或可以可移除地附接移液管主体。

在一些实施方案中，气囊被布置成将被转移的液体(例如，从细胞培养器皿中被转移的培养基)与移液管或布置成向移液管尖端施加压力的其他合适的操纵器分离。换句话说，仅气囊和/或移液管尖端的主体可以接触被转移的液体。应当理解，液体与气囊接触的程度取决于被吸入移液管中的液体的体积以及施加至移液管尖端的压力。例如，如果仅将小体积的液体吸入移液管，则液体可能仅接触移液管的主体，而气囊在液体上方接触空气。

在一些实施方案中，气囊将移液管尖端分成第一隔室和第二隔室，第一隔室与第一端流体连通以将液体转移入和转移出移液管尖端，以及第二隔室与第二端流体连通以用于接受施加的压力(例如负压)。在一些实施方案中，气囊的第一侧可以暴露于第一腔室，并且气囊的第二侧可以暴露于第二腔室。就这一点而言，气囊的第一侧可以暴露于被转移入和转移出移液管尖端主体的液体，而气囊的第二侧则暴露于移液管。在这样的实施方案中，气囊可通过将液体与移液管物理分离来减少或甚至消除液体与移液管之间的交叉污染。在一些实施方案中，因为所转移的液体不接触移液管，而仅接触气囊和/或移液管尖端主体，所以污染物可能不会在移液管(例如，移液管的活塞)和液体之间穿过。

应当理解，取决于用于形成气囊的材料，即使当液体与移液管物理分离时，污染物仍可能穿过气囊并污染液体。这样，根据一些方面，气囊可以由对已知的或可能的污染物不可渗透的材料形成。例如，在一些实施方案中，气囊由疏水的或经处理为疏水的膜形成。气囊还可以由具有无孔材料的膜或由孔隙率小于已知或可能的污染物的尺寸的材料形成。在一些实施方案中，气囊由将污染物捕获在膜壁中的材料形成。例如，膜可以足够厚以防止在使用移液管时污染物达到液体，但仍具有足够柔性以允许通过施加的压力来操纵气囊。

在一些实施方案中，气囊被布置成将液体与空气源和/或真空源分离。应当理解，气囊还可将液体与用于施加和去除空气以产生真空的其他形态分离。例如，液体转移系统可以包括泵、压缩的空气、阀、膜或与所转移的液体分离的其他合适的元件(element)。

在一些实施方案中，可以通过移动(例如，去除或供应)诸如空气或液体的流体来产生真空源。在这样的实施方案中，移液管可以经由一个或多个流体导管连接(connected)液体供应源(例如，泵和阀)。将会理解，其他形态可以与移液管尖端一起使用以产生真空。例如，可以使用手持式移液管，同时压下柱塞以产生真空源。这种手持式移液管可以具有用于产生真空的嵌入式泵。

如本文献中所述，响应于施加的压力，一定体积的液体可以转移入或转移出移液管尖端，例如从培养器皿转移入移液管尖端和/或从移液管尖端到细胞培养器皿中。为了本文的目的，转移入或转移出、吸入或吸出和/或排入或排出移液管尖端可能意味着一定体积的液体被转移入或转移出、吸入或吸出和/或排入或排出移液管尖端的主体的内部体积。这也可能意味着一定体积的液体被转移入或转移出、吸入或吸出和/或排入或排出气囊(例如，拉伸的膜)以及内部体积。

在一些实施方案中，施加的压力是负压，其产生施加至气囊的真空。出于本文的目的，负压可能意味着容器中的气压、在移液管和/或移液管尖端(在气囊上方)中的空气压力、与环境的气压(例如，尖端外部和/或气囊下方的大气的气压)之间的负压差。可以理解，从移液管和/或移液管尖端(在气囊上方)移除的空气越多，施加在气囊上的真空力就越大。在一些实施方案中，真空的程度(因此，负压的程度)取决于培养基(culture media)的表面张力和体积重量。因此，这些附加因素会影响将液体(例如培养基)吸入移液管尖端所需的压差。

在一些实施方案中，响应于所施加的负压，例如，经由诸如移液管的操纵器施加的负压，气囊被移动至由主体限定的内部体积的外部。为了本文的目的，移动至移液管尖端和/或移液管的主体外部可能意味着气囊缩回脱离(out of)移液管尖端主体限定的内部体积。例如，气囊可向外移动超过延伸通过主体的第二端的平面。在一些实施方案中，气囊至少部分地缩回主体的外部(outside)。在这样的实施方案中，当气囊响应于所施加的负压而缩回时，一定体积的液体被吸入移液管尖端。在一些实施方案中，响应于施加的压力，一定体积的液体可以被吸入到气囊中。

可以理解，当向移液管尖端施加压力以将一定体积的液体吸入内部体积时，气囊不必延伸到主体外部。例如，在其中气囊设置在主体的第一端与第二端之间的中途(midway)的实施方案中，气囊可以延伸但不能向外移动超过主体。如将进一步理解的，尽管已经描述了其中使用负压将气囊向主体外吸出的实施方案，但是在其他实施方案中，气囊可以响应于施加的压力而在主体内移动(例如，朝着主体的第一端)。

在一些实施方案中，施加的压力是正压。可以理解，正压可能意味着容器中的气压、在移液管和/或移液管尖端(在气囊上方)的空气压力、与环境的气压(例如，尖端外部和/或气囊下方的大气的气压)之间存在正压差。在一些实施方案中，当施加至气囊的压力大于环境的压力时，将气囊移动(例如，推或缩回)返回主体内以分配来自移液管尖端的至少一部分体积(例如，一定体积的液体培养基)。

在一些实施方案中，移液管尖端被布置成容纳一定体积的液体。在一些实施方案中，主体的内部体积的至少一部分可以被布置成容纳一定体积的液体。将会理解，能够容纳的液体的内部体积的部分可以基于气囊在主体内的位置来限定。例如，如果气囊位于第一端和第二端之间的中途位置，则移液管尖端可以被布置成容纳仅是内部体积的总体积约一半的液体体积。在一些实施方案中，由移液管尖端所容纳的液体的体积还可以包括气囊能够容纳的液体的体积。在一些实施方案中，气囊的体积包括被膜囊包围的体积，例如，在气囊被配置成扩张和收缩时的扩张体积。例如，在一些实施方案中，膜囊的体积包括膜从静止位置被拉伸到扩张位置的体积(例如，当膜被拉伸以呈现气囊的形状时)。就这一点而言，由移液管尖端所容纳的液体的总体积可以小于或等于移液管尖端主体的内部体积的体积与由气囊所容纳的体积之和。

在一些实施方案中，移液管尖端可具有可容纳1μL液体的主体和可容纳多达约9μL的气囊。在这种情况下，移液管可被配置成容纳约0μL到10μL之间的液体的体积。在一些实施方案中，也可以由弹性材料制成，所述弹性材料允许气囊扩张并容纳甚至更大体积的液体。如将理解的，在这些实施方案中，移液管可被配置成容纳比传统移液管更大的体积范围的液体(例如，典型的1μL移液管尖端限于0μL至1μL之间的体积)。

在一些实施方案中，由移液管尖端所容纳的液体的体积与压差(例如，容器中的空气与环境之间)的幅度和施加的压力的持续时间成比例。例如，与在相同的时间段内向气囊施加较小的负压相比，在较长的时间段内施加较大的负压可将更大体积的液体吸入移液管尖端。

在一些实施方案中，气囊可以永久地附接移液管尖端主体(例如，在第二端)。气囊也可以可移除地附接主体。例如，在使用之前，可以将气囊卡扣(snapped)入移液管尖端中。

在一些实施方案中，液体转移装置包括操纵器，例如移液管，在一些实施方案中，其定位在尖端的第二端附近。尖端可以可移除地附接操纵器。

在一些实施方案中，移液管包括移液管壳体，其设置在移液管内部以将移液管主体与移液管尖端分离。应当理解，在这样的实施方案中，移液管壳体可以进一步最小化移液管与被吸入移液管尖端的液体之间的交叉污染。在一些实施方案中，移液管壳体是一次性的。在这样的实施方案中，移液管壳体可以在液体被吸入移液管尖端并随后被处置(disposed)时附接移液管尖端和/或移液管。在其他实施方案中，移液管壳体可以是可重复使用的。应当理解，在这样的实施方案中，移液管壳体可以在使用之间进行消毒。

在一些实施方案中，移液管壳体可以在仍附接移液管尖端的同时从移液管卸除。在这样的实施方案中，移液管壳体可用于储存移液管尖端和吸入移液管尖端的液体。在一些实施方案中，经由移液管壳体向移液管尖端施加压力。例如，在一些实施方案中，移液管壳体可以具有开口，通过所述开口施加压力(例如，空气或流体压力)。在其他实施方案中，移液管壳体可以包括用于调节施加至移液管尖端的压力的阀。

在一些实施方案中，液体转移系统还包括第二移液管尖端，所述第二移液管尖端具有限定体积且具有第一和第二端的第二移液管主体和密封地附接所述第二移液管尖端的主体的气囊。在一些实施方案中，气囊在第二移液管尖端的内部体积中是一次性的。在一些实施方案中，气囊可设置在第一端与第二端之间的位置处，并且朝着第一端延伸(例如，在静止时)。在这样的实施方案中，操纵器可以被布置成向第一和/或第二气囊施加压力以将第二体积的液体分别转移入或转移出第一和/或第二移液管尖端。在一些实施方案中，第一体积和第二体积被从相同的培养器皿转移出，尽管第一体积和第二体积可以被从不同的培养器皿转移出(例如，将第一体积的液体从第一细胞培养器皿转移出且将第二体积的液体从第二细胞培养基转移出)。

在一些实施方案中，移液管尖端是可重复使用的。即，移液管可用于在处置之前从同一培养器皿中转移两个或更多个体积的含有细胞的培养基。移液管还可用于从两个或更多个培养器皿转移多个体积的培养基。在这样的实施方案中，将理解的是，在转移每个样品之前，可以将移液管尖端进行消毒(例如，通过用消毒溶液处理)。移液管尖端也可以是一次性的，使得尖端仅用于单次液体转移。在这些情况下，移液管尖端可以可移除地附接移液管。

在一些实施方案中，移液管尖端可以用于评估转移入移液管尖端的液体的体积。例如，可以对移液管尖端中的液体体积样品进行进一步测试，从而确定样品中的细胞数量，可以对其进行外推以确定液体体积(或培养器皿中)的细胞数量。

在一些实施方案中，移液管尖端用于具有培养箱柜(cabinet)的细胞培养箱中，所述培养箱柜具有用于在一个或多个细胞培养器皿中孵育细胞的内部腔室。在这样的实施方案中，移液管尖端可以流体地联接(coupled)操纵器，所述操纵器向移液管尖端主体中的气囊(例如，形成的膜囊和/或静止的平面膜)施加压力。所述操纵器可以包括一个或多个移液管，其被布置成将包含细胞的一定体积的培养基转移入或转移出内部腔室内的一个或多个细胞培养器皿。在一些实施方案中，培养箱柜还具有从外部环境向内部腔室开口的门。成像器可用于对内部腔室内的细胞成像。细胞培养器皿转移装置可用于在内部腔室内的位置之间移动一个或多个细胞培养器皿。

如本文所用，“培养箱柜”是包括一个或多个腔室的外壳，所述腔室配置成容纳(hold)一个或多个细胞培养器皿。在一些实施方案中，培养箱柜包括转移腔室和内部腔室，转移腔室和内部腔室中的一个或两个被配置成容纳一个或多个细胞培养器皿。在一些实施方案中，培养箱可包括一种或多种其他元件，例如一种或多种气体源(例如，压缩气瓶(compressed gas cylinder)或臭氧发生器)，管道(例如，用于输送一种或多种液体或气体，例如水、蒸馏水、去离子水、细胞培养基、空气、二氧化碳、臭氧和氧气)，气流机构(例如阀、释放阀、针孔、气体调节器和质量流量调节器)，压力机构(例如泵，例如干式涡旋泵(dryscroll pump)、旋转泵、动量传送泵、扩散泵或隔膜泵；吸管；真空系统；以及鼓风机)，环境监测器和控件(controls)(例如，气体传感器和/或监测器，用于感测和/或控制气体例如二氧化碳、氧气和臭氧的浓度；热源或槽(sink)；温度监测器和控件；湿度监器；气体洗涤器；空气过滤器；用于测量颗粒物的仪器；压力表；流量计)，门(例如，开口或面板)窗口(例如，玻璃、塑料、复合材料或其他基本上透明的材料制成的光学窗口，用于查看培养箱柜内的区域)，端口(例如，用于允许引入或去除一种或多种气体或液体)，光源(例如，灯，灯泡，激光和二极管)，光学元件(例如，显微镜物镜、镜子、透镜、滤光片、光圈(aperture)、波片、窗口、偏振器、光纤(fiber)、分束器和光束组合器(beam combiner))，成像元件(例如，条形码读取器，照相机等)，电气元件(例如电路、电缆、电源线和电源，例如电池、发电机和直流或交流电源)，计算机，机械元件(例如，电动机、轮(wheel)、齿轮、机器人元件和致动器(actuator)，例如气动致动器、电磁致动器、带凸轮的电动机、压电致动器和带导螺杆的电动机)，和控制元件(例如，旋转轮(spin-wheel)、按钮、键、触发器(toggle)、开关、指示器(cursor)，螺杆、拨盘(dial)、屏幕以及触摸屏)。在一些实施方案中，这些其他元件中的一个或多个是培养箱的一部分，但是在培养箱柜的外部。在一些实施方案中，这些其他元件中的一个或多个包括在培养箱柜内。

如本文所使用的，“内部腔室”是设置在培养箱柜中的腔室。内部腔室可包括一个或多个窗口(例如，由玻璃、塑料、复合材料或其他基本上透明的材料制成的光学窗口，用于观察培养箱柜内的区域)。内部腔室可包括至少一个门(例如，用于允许将物品转移入或转移出内部腔室)。在一些实施方案中，至少一个门可以设置在内部腔室和转移腔室之间。在某些实施方案中，联锁(interlock)可以防止门在不希望的时间打开(例如，当培养箱柜的一部分向周围环境打开时，使得污染物不能进入内部腔室)。内部腔室可以具有任何适当的尺寸和几何形状。在一些实施方案中，培养箱柜可包括一个或多个隔板(partition)，从而限定内部腔室的不同区域。一个或多个内部腔室或其隔板可以具有不同的环境条件。内部腔室内的环境(例如，气压、气体含量、温度、光和湿度)可以通过一个或多个仪表、监测器、传感器、控件、泵、阀、光圈和/或光源来测量和/或控制。在一些实施方案中，内部腔室可具有气密或不透气的密封，例如围绕一个或多个窗口或门。在特定实施方案中，诸如油脂的密封剂(sealant)和/或诸如O形环、垫圈(gasket)、隔垫(septa)、KF、LF、QF、快速联接器(quick coupling)或其他密封机构的机械元件可以用于建立一个或多个气密密封。在一些实施方案中，凹槽、凹陷、突出(protrusion)和/或模制塑料元件可有助于建立一个或多个气密密封。

内部腔室可以由任何有用的材料制成。在一些实施方案中，内部腔室可以包括一种或多种塑料、聚合物、金属或玻璃。

如本文所使用的，“门”是当打开时允许两个或更多个环境或区域之间的连通并且当关闭时阻止两个或更多个环境或区域之间的连通的元件。门可以是任何类型，例如拉门、口袋门(pocket door)、弹簧门、铰链门、旋转门、枢轴门(pivot door)或折叠门。门可以是手动、机械或电动操作的。例如，操作员可以通过手动握住、拉、推和/或以其他方式与门或其元件(例如，手柄)进行物理接触或通过操作机械控件(例如，按钮、触发器、旋转轮、键、开关、指示器、螺杆、拨盘、屏幕以及触摸屏)打开或关闭门。在某些实施方案中，门可以通过电气或数字控件，例如通过计算机来控制。门可以是自动打开的门。例如，门可以包括传感器，例如压力、红外、运动或远程传感器，其检测门是打开还是关闭和/或控制门何时打开或关闭。门可以通过机械、气动、电气或其他方式打开。在一些实施方案中，一个或多个门可包括一个或多个锁定机构。在特定环境中，一个或多个门可包括一个或多个联锁(例如，机械联锁，例如销(pin)、杆(bar)或锁，或电子联锁，例如开关)，从而防止一个或多个门在不希望的时间打开(例如，当一个或多个腔室向外部环境开放时)。

用于移动一个或多个物品(item)的转移装置可以用于在转移腔室和内部腔室之间移动物品。在一些实施方案中，转移装置包括用于操纵物品的传送带或其他类似装置。可以通过转移装置移动的物品的非限制性例子包括细胞培养器皿、移液管、容器、注射器和其他材料以及在细胞培养中使用的仪器。在一些实施方案中，可以包括多于一个的转移装置。在一些实施方案中，一个或多个转移装置位于转移腔室和/或内部腔室中。在一些实施方案中，转移装置可包括一个或多个机器人元件。例如，转移装置可以包括一个或多个机械臂，其能够抓握、提升、推、握住、滑动、旋转、平移、释放、升高、降低和/或倾斜一个或多个物品(例如，移液管)。

在一些实施方案中，转移装置是细胞培养器皿转移装置。如本文所用，“细胞培养器皿转移装置”是指可以将一个或多个细胞培养器皿从第一位置转移至第二位置的装置。在一些实施方案中，转移装置被锚固在内部腔室内。在某些实施方案中，转移装置可以将一个或多个物品转移至培养箱柜中的多个位置或从其转移出。例如，细胞培养器皿转移装置可用于将细胞培养器皿从转移腔室移至内部腔室，和/或从储存位置移至成像位置。在一些实施方案中，培养箱柜包括用于移动一个或多个物品的多于一个的转移装置(例如，用于在腔室之间和腔室内转移物品的单独装置)。细胞培养器皿转移装置可包括一个或多个元件，例如阀(例如电磁阀或气动阀)、齿轮、电动机(例如电动或步进电动机)、台(stages)(例如xy或xyz台)、活塞、制动器、电缆、滚珠螺杆组件、齿轮齿条式装置(rack-and-pinionarrangements)、夹具、臂、枢轴点、接头、平移元件或其他机械或电气元件。在一些实施方案中，细胞培养器皿转移装置可包括一个或多个机器人元件。例如，细胞培养器皿转移装置可包括能够抓握、提升、推、握住、滑动、旋转、平移、释放、升高、降低和/或倾斜一个或多个细胞培养器皿的机械臂。在某些情况下，细胞培养器皿转移装置选择性地和可释放地抓握一个或多个细胞培养器皿。在某些实施方案中，细胞培养器皿转移装置可包括联接至机械夹具的臂。例如，臂可在其一端或附近包括机械夹具，从而可释放地抓握细胞培养器皿，并在另一端或附近牢固地联接至培养箱的表面或元件。在一些实施方案中，机械臂包括枢轴点，在此机械夹具在枢轴点处联接臂以及沿臂的一个或多个枢轴和/或平移接头以允许臂的一部分灵活地旋转和平移。以这种方式，机械臂可以在培养箱柜内(例如，内部腔室中的储存阵列内)在不同的水平和垂直位置获取一个或多个细胞培养器皿。

在一些实施方案中，细胞培养器皿转移装置是自动转移装置。例如，自动转移装置可以是由计算机控制的机械臂，所述计算机被编程为将细胞培养器皿从培养箱的内部腔室内的储存位置移动至培养箱的内部腔室内的成像位置。在一些实施方案中，细胞培养器皿转移装置是手动操作的。例如，位于培养箱内部腔室内部的机械臂可以由使用者控制的操纵杆从培养箱内部腔室外部的位置进行操作，从而将细胞培养器皿从培养箱内部腔室内的储存位置移至培养箱内部腔室内的成像位置。

如本文所用，“细胞培养器皿”是包括外壳和一个或多个用于培养细胞的腔室的装置。在一些实施方案中，外壳是框架。框架可以联接盖。一个或多个腔室可包括细胞培养基，其包括一个或多个膜。在一些实施方案中，细胞培养器皿可包含用于促进细胞生长的营养物。在某些实施方案中，细胞培养器皿可以完全包封一个或多个细胞或其组。细胞培养器皿的外壳可包括一个或多个孔或开口，从而允许气体在细胞培养器皿及其周围环境之间转移。细胞培养器皿的非限制性示例包括烧瓶、悬浮培养瓶、旋转烧瓶、平板、培养皿和/或袋。在某些实施方案中，细胞培养器皿包括透明或光学透明的窗口。例如，联接细胞培养器皿的外壳的盖可包括光学透明部分，用于例如使用显微镜或其他成像器观察细胞。在一些实施方案中，细胞培养器皿包括基本不反射的一个或多个部分。在一些实施方案中，细胞培养器皿是条形码的。因此，在一些实施方案中，培养箱包括条形码读取器。

在一些实施方案中，细胞培养器皿可以预先装备(pre-kitted)有特定目的所需的一种或多种试剂，例如，用于细胞生长、分化细胞、使细胞经受特定测定条件等。在一些实施方案中，预先装备的细胞培养器皿在特定实验之前包含用于对细胞培养物进行所述特定实验的试剂(例如，细胞生长培养基、生长因子、选择剂、标记试剂等)。预先装备的细胞培养器皿可以通过提供无需添加试剂的细胞培养就绪(culture-ready)器皿来促进实验方案。例如，可以将来自患者的祖细胞添加到预先装备有用于细胞分化的试剂的细胞培养器皿中，从而用于扩大用于自体细胞治疗的分化细胞的群体。预先装备的细胞培养器皿可以在任何合适的温度下储存，所述温度由预先装备的细胞培养器皿内试剂的推荐储存参数决定。在一些实施方案中，预先装备的细胞培养物储存器皿在使用前在约-80℃至约37℃之间的温度下储存。在一些实施方案中，预先装备的细胞培养物储存器皿在使用前在约-80℃至约-20℃之间的温度下储存。在一些实施方案中，预先装备的细胞培养物储存器皿在使用前在约-20℃至约4℃之间的温度下储存。在一些实施方案中，预先装备的细胞培养物储存器皿在使用前在约4℃至约37℃之间的温度下储存。在一些实施方案中，预先装备的细胞培养器皿是一次性的。在一些实施方案中，预先装备的细胞培养器皿是可重复使用的和/或可再填充的。

如本文所用，“储存位置”是指一个或多个细胞培养器皿被储存的位置(例如，在培养箱柜内)。例如，可以将一个或多个细胞培养器皿储存在储存位置，然后转移至不同的位置(例如，成像位置)。储存位置可以设置在培养箱柜的内部腔室中。可以将储存位置配置成用于储存多个细胞培养器皿。例如，一个储存位置可以包括一个或多个储存阵列、支架、架子、鸽笼孔(pigeon-hole)、小方格、托盘、插槽(slot)或其他位置或机构。在一些实施方案中，储存位置可以被配置成水平地储存细胞培养器皿，而在其他实施方案中，储存位置可以被配置成垂直地储存细胞培养器皿。例如，储存位置可以包括多个插槽，从而接受彼此垂直堆叠的细胞培养器皿。储存位置可以配置成容纳1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、100或任何其他数量细胞培养器皿。在一些实施方案中，可以将储存位置配置成容纳大于100个细胞培养器皿。在一些实施方案中，储存位置可以包括用于移动一个或多个储存阵列、支架、架子、鸽笼孔、小方格、托盘、插槽或其他位置或机构的机构。例如，储存位置可以包括一个或多个电动机和可移动台(例如，xy或xyz台)，从而将储存支架从内部腔室中的一个位置移动至内部腔室中的另一位置，例如，为了方便获取储存在不同的位置的一个或多个细胞培养器皿。在一些实施方案中，培养箱柜可包括一个或多个用于移动一个或多个细胞培养器皿的细胞培养器皿转移装置。

可以将储存位置配置成牢固地容纳或接受一个或多个细胞培养器皿。例如，储存位置的一个或多个组件可以包括一个或多个锁定机构(locking mechanism)，其具有一个或多个粘合、磁性、电气和/或机械组件(例如，卡扣件(snap)、紧固件、锁、卡环、垫圈、O形环、隔垫、弹簧和其他接合(engagement)构件)。在一些实施方案中，储存位置和/或细胞培养器皿可包括一个或多个凹槽或凹陷和/或可包括多片模制塑料件。例如，细胞培养器皿可包括一个或多个突出的部件(feature)(例如，边缘或球形突出物(knob))，其被模制用于插入到储存位置处的一个或多个相应的凹槽、孔或凹陷中。在某些情况下，细胞培养器皿可包括一个或多个凹槽、孔或凹陷，这些凹槽，孔或凹陷被模制成在储存位置适合一个或多个相应的突出的部件。

如本文所使用的，“成像器”是指用于测量光(例如，透射或散射的光)、颜色、形态(morphology)或其他可检测的参数(例如，多个元件或其组合)的成像装置。成像器也可以称为成像装置。在某些实施方案中，成像器包括一个或多个透镜、光纤、照相机(例如，电荷耦合器件照相机或CMOS照相机)、光圈、镜子、光源(例如，激光器或灯)或其他光学元件。成像器可以是显微镜。在一些实施方案中，成像器是亮视野显微镜。在其他实施方案中，成像器是全息成像器或显微镜。在其他实施方案中，成像器是荧光成像器或显微镜。

如本文所用，“荧光显微镜”是指能够检测从存在于细胞或其他生物实体之内和/或表面上的荧光标记物发出的光的成像装置，所述标记物响应于吸收不同波长的光而发出特定波长的光。

如本文所用，“亮视野显微镜”是照亮样品并基于样品吸收的光产生图像的成像器。任何合适的亮视野显微镜都可以与本文提供的培养箱柜结合使用。

如本文中所使用的，“全息成像器”是通过测量电磁辐射(例如，波前)的强度和相位信息两者来提供关于物体(例如，样品)的信息的成像器。例如，全息显微镜既测量通过样品之后透射的光，也测量通过将透射样品的光束与参考光束组合而获得的干涉图样(interference pattern)(例如，相位信息)。

全息成像器也可以是这样一种装置，它经由一个或多个辐射检测器记录来自基本上相干源的电磁辐射的图样，所述辐射直接被要成像的对象衍射或散射，而不会干扰单独的参考光束，在基本上相干源和辐射检测器之间采用或不采用任何折射或反射光学元件。

在一些实施方案中，培养箱柜包括单个成像器。在一些实施方案中，培养箱柜包括两个成像器。在一些实施方案中，两个成像器是相同类型的成像器(例如，两个全息成像器或两个亮视野显微镜)。在一些实施方案中，第一成像器是亮视野显微镜，第二成像器是全息成像器。在一些实施方案中，培养箱柜包括多于两个的成像器。在一些实施方案中，细胞培养箱包含三个成像器。在一些实施方案中，具有3个成像器的细胞培养箱包括全息显微镜、亮视野显微镜和荧光显微镜。

如本文所用，“成像位置”是成像器成像一个或多个细胞的位置。例如，成像位置可以设置在光源上方和/或与一个或多个光学元件(例如，透镜、光圈、镜子、物镜和集光器)垂直对准。

如本文所使用的，“基准标记(fiducial mark)”是指有助于对准一个或多个组件的部件。在一些实施方案中，基准标记可包括在荧光介质或印刷或压印的荧光材料上的一个或多个孔光圈。在其他实施方案中，基准标记可以包括网格、线或符号。在一些实施方案中，一个或多个细胞培养器皿包括一个或多个基准标记，从而促进一个或多个细胞培养器皿与成像器的对准。在一些实施方案中，基准标记可以与移动零件相关联，包括转移装置和机器人装置。

在一些实施方案中，细胞培养器皿与成像器基本上对准。在一些实施方案中，细胞培养器皿通过使用至少一个基准标记与成像器基本上对准。如本文所用，术语“基本上对准”表示一个或多个元件彼此基本上重叠、相同和/或成直线。通过允许获得的细胞培养器皿的图像重叠，在一个或多个位置(例如，成像位置)处的一个或多个细胞培养器皿的基本上对准可以促进样品的分析。例如，细胞培养器皿可以通过第一成像器在第一成像位置被成像，然后通过第二成像器在第二成像位置被成像。如果各个成像器的成像视野基本上对准，则可以将第一成像器和第二成像器记录的图像进行组合(“缝合在一起”)用于分析。存在于一个或多个细胞培养器皿上的一个或多个基准标记可以促进基本上对准。在某些情况下，在一个或多个成像或其他位置(例如，操纵或维护位置)处存在的一个或多个基准标记可以促进基本上对准。

如本文所用，“用于操纵细胞的操纵器”是指用于操纵内部腔室中的细胞的装置。操纵器可包括一个或多个针、毛细管、移液管和/或微操纵器(micromanipulator)。例如，操纵器可以包括细胞挑选器(picker)。用于操纵细胞的操纵器可以通过以下来进行操作：基于预定标准检测在第一位置存在的期望的细胞或其组，并将期望的细胞或其组从第一位置转移至第二位置。细胞挑选器可以基于手动或自动分析来检测、挑选和/或转移期望的或不期望的(例如，预分化的细胞除杂(cell weeding))细胞或其组。在一些实施方案中，可以分析由成像器产生的信息以检测期望的或不期望的细胞。然后，细胞挑选器可以将期望或不期望的细胞转移至第二位置。例如，成像器可以将在成像位置处的细胞培养器皿中或其上的细胞成像，并且所述图像用于识别期望或不期望的细胞或其组。然后，细胞挑选器可以转移期望的或不期望的细胞，例如，通过使每个期望的细胞或多个细胞与针、毛细管、移液管或微操纵器接触，并实现一个或多个细胞从它们在细胞培养器皿中或上或者内部腔室中其他位置的第一位置向第二位置的移动。在一些实施方案中，细胞的第一位置可以在细胞培养器皿中或其上。在特定的实施方案中，细胞挑选器将细胞从细胞培养器皿中或其上的第一位置转移至相同的细胞培养器皿上的第二位置。在其他实施方案中，细胞挑选器将细胞从第一细胞培养器皿中或其上的第一位置转移至第二细胞培养器皿中或其上的第二位置。在某些其他实施方案中，细胞挑选器将细胞从细胞培养器皿中或其上的第一位置转移至内部腔室中不在细胞培养器皿中或其上的第二位置。

在一些实施方案中，操纵器包括至少一个微电极。如本文所用，术语“微电极”是指用于将电刺激传递至细胞的电导体。例如，微电极可用于通过电穿孔将遗传物质输送到细胞中。在一些实施方案中，操纵器包括至少一个微注射器(microinjector)。通常，微注射器是玻璃微移液管，其已被拉出以形成尖锐的中空结构，所述结构能够刺穿细胞膜并用作将遗传物质引入细胞的导管。

在一些实施方案中，操纵器是手动操作的。例如，具有位于培养箱柜的内部腔室内的细胞挑选器的操纵器可以电连接位于培养箱柜的内部腔室外部的使用者支配的操纵杆并由其控制。在一些实施方案中，使用者支配的操纵杆连接显示装置。在一些实施方案中，显示装置示出了由成像装置在培养箱柜的内部腔室内捕获的图像。

在一些实施方案中，操纵器是自动化的。例如，培养箱柜的内部腔室内的操纵器可以电连接培养箱柜外部的控制器，所述控制器电连接支配操纵器的计算机。例如，控制器可以指示操纵器对流体连接操纵器的一个或多个移液管尖端施加真空。

用于操纵细胞的操纵器的一个或多个元件可在操纵之前例如使用消毒组合物或方法(例如，乙醇或臭氧气体、UV光、过氧化氢)进行消毒。

如本文所使用的，“操纵位置”是指由用于操纵细胞的操纵器(例如，细胞挑选器)操纵细胞的位置。在某些实施方案中，操纵位置可以与成像位置相同。

根据一个方面，细胞培养箱包括具有成像位置和操纵位置的培养箱柜。细胞培养器皿的细胞通过成像器在成像位置成像，并通过操纵器在操纵位置进行操纵。在一些实施方案中，成像位置和操纵位置是培养箱柜内的两个不同的位置。细胞培养箱可包括在成像位置和储存位置之间移动细胞培养器皿的转移装置。在其他实施方案中，成像位置和操纵位置相同，使得培养器皿的细胞在操纵位置成像。

在一些实施方案中，成像器可以与操纵器结合使用。例如，成像器可以将在成像位置处的细胞培养器皿中或其上的细胞成像，并且所述图像用于识别所需细胞或其组。然后可能或可能不驻留在成像位置的细胞挑选器可以转移期望的或不期望的细胞，例如通过使每个期望的一个或多个细胞与针、毛细管、移液管或微操纵器接触且实现一个或多个细胞从它们的第一位置向细胞培养器皿中或其上或者内部腔室内其他位置的第二位置的移动。在一些实施方案中，细胞挑选器将细胞从细胞培养器皿中或其上的第一位置转移至相同的细胞培养器皿上的第二位置。在其他实施方案中，细胞挑选器将细胞从第一细胞培养器皿中或其上的第一位置转移至第二细胞培养器皿中或其上的第二位置。在某些其他实施方案中，细胞挑选器将细胞从细胞培养器皿中或其上的第一位置转移至内部腔室中不在细胞培养器皿中或其上的第二位置。

在一些实施方案中，培养箱柜内的单个位置可以用作成像位置和操纵位置。在一个实施方案中，细胞在被操纵器操纵时被成像。在一些实施方案中，成像位置和成像位置可以在培养箱柜内的分开的位置。

在一些实施方案中，操纵器包括传感器，其允许其报告其位置并确定其何时接触细胞培养器皿的底部。在一些实施方案中，可以使用成像器来引导操纵器以便实现可重复性和精确度。在一些实施方案中，操纵器中的柔度(例如，弹性)可用于缓和对极端机械精确度的需求。

在一些实施方案中，如本文献所述，使用一个或多个操纵器来操纵一个或多个移液管。在一些实施方案中，操纵器用于放置和/或移除移液管上的移液管尖端。

现在转到附图，图1示出了根据本文献的一方面的移液管尖端(50)。如该图所示，移液管尖端(50)包括主体(52)，所述主体限定内部体积且具有第一端和第二端(56，54)。移液管尖端(50)还包括设置在主体(52)的内部体积内的气囊(58)。在该实施方案中，气囊(58)由膜囊限定，其由膜(60)形成，所述膜向第一端(56)延伸。在一些实施方案中，移液管尖端(50)的第二端(54)布置成附接(例如，可移除地附接)至移液管(见图5)。在一些实施方案中，第一端(56)是主体(52)的出口端。在这样的实施方案中，第一端(56)可以被配置成将一定体积的液体转移入和转移出移液管尖端(50)，例如转移入和转移出主体(52)的内部体积。

在一些实施方案中，如图2所示，气囊(58)可以由基本上垂直于移液管尖端(50)的纵轴A的平面膜(60)限定。将会理解，在一些实施方案中，膜(60)的至少一部分可响应于重力而朝着主体的第一端(56)延伸。在一些实施方案中，响应于施加的压力，平面膜(60)可以来回移动。在一些实施方案中，响应于施加的压力，平面膜(60)可以扩张和收缩。例如，气囊(58)可以从图2所示的平面膜(60)扩张至图1所示的膜囊。

回到图1，在一些实施方案中，气囊(58)可附接主体(52)的第二端(54)，并朝着主体的第一端(56)延伸。在这样的实施方案中，气囊(58)可以在气囊(58)的周边处附接主体(52)。在一些实施方案中，气囊(58)可以密封地附接主体(52)，使得在主体(52)和气囊(58)之间形成不透流体的密封。在这样的实施方案中，如将要描述的，在气囊附接主体的位置处，液体可能不会运行(travel)超过气囊，并且污染物可能不会运行进入内部体积。

应当理解，尽管在图1所示的实施方案中，气囊(58)附接第二端(54)，但是，在其他实施方案中，气囊(58)可以附接主体的另一合适位置。例如，如图2和3A所示，气囊(58)可以附接主体(52)的第一和第二端(56，54)之间的位置。如图3A所示，气囊(58)仍可以朝着主体(52)的第一端(56)延伸。在一些实施方案中，气囊(58)可以仅部分朝着主体的第一端(56)延伸，而在其他实施方案中，气囊可以延伸至主体的第一端(56)或其附近的位置。如图4A所示，在又另一个实施方案中，气囊(58)可以附接在主体(52)的第一端(56)或其附近。

在一些实施方案中，如图1-图4A所示，气囊(58)将主体(52)分成两个腔室(62，64)。在这样的实施方案中，第一腔室(62)与移液管尖端的第一端(56)流体连通，例如，其中液体被转移入和转移出主体，并且第二腔室(64)与主体第二端(54)流体连通。第二腔室(64)也可以与移液管(例如，参见图5A)流体连通，从而接受施加的压力(例如，如本文献中所述的负压)。在这样的实施方案中，气囊的第一侧可以暴露于转移的液体，而气囊的第二相对侧可以暴露于移液管。在这方面，气囊(58)可以将移液管与转移的液体分离。如图5C所示，例如，气囊可将转移入移液管尖端的培养基与移液管(66)分离。在这样的实施方案中，这种分离可以减少甚至消除移液管和培养基之间的污染。

在一些实施方案中，气囊(58)永久地附接移液管尖端(50)的主体(52)。在这样的实施方案中，气囊(58)可以被粘结、胶合、紧固或以其他方式附接移液管尖端。气囊(58)也可以超声焊接移液管尖端。在其他实施方案中，气囊(58)可以可移除地附接移液管尖端(50)。例如，在使用之前(例如，在将一定体积的液体转移入或转移出移液管尖端之前)，气囊(58)可以卡扣在移液管尖端(50)的主体(52)上。鉴于以上所述将可以理解，这样的附接方法可以在气囊和主体之间形成不透流体的密封。

在一些实施方案中，气囊(58)由坚固但柔性的材料制成的膜形成。例如，在一些实施方案中，气囊(58)可以被布置成扩张和收缩以容纳一定的体积的液体。气囊(58)也可以在主体内的位置与主体外的位置之间移动以容纳一定体积的液体。在一些实施方案中，气囊(58)可以具有弹性。气囊(58)也可以由有机和/或无机材料制成的膜(60)形成。在一些实施方案中，气囊(58)包括聚合物结构。在一些实施方案中，气囊(58)包括乳胶材料。在一些实施方案中，气囊(58)被布置成将液体保持在气囊(58)内。在这样的实施方案中，气囊可以由无孔和/或液体不可渗透的膜(60)形成。例如，膜可以由疏水材料制成或可以被处理为疏水的。如将理解的，膜的这种特性可以防止转移的液体从移液管尖端进入移液管，这可能污染移液管(和将来的样品)。

在一些实施方案中，气囊(60)可包括光滑的表面。在一些实施方案中，气囊(58)不包括折叠(folds)，而在其他实施方案中，气囊可以包括折叠。

在一些实施方案中，如图1所示，当气囊静止时(例如，没有施加的压力)，气囊(58)可包括凸形形态。在这样的实施方案中，气囊可在延伸通过气囊的周边的平面X下方具有弯曲形态。在一些实施方案中，响应于施加的压力，气囊的至少一部分可以在平面X的另一侧上移动。在一些实施方案中，气囊可响应于施加的压力而在平面X上方呈现凹形形态。

在一些实施方案中，移液管尖端(50)被配置成转移一定范围的体积的液体(例如，从约1μL到约10mL，或更多的液体)。例如，移液管尖端(50)可以被配置成在培养器皿和移液管尖端之间转移培养基，并将其转移回培养器皿或另一个培养器皿。将会理解，操纵器，例如移液管(66)(见图5A)可以被配置成向移液管尖端施加压力，从而将所需体积的液体转移入或转移出移液管尖端。在一些实施方案中，可以对控制器进行编程以指示移液管(66)将所需体积的液体转移入移液管尖端。

可以理解，在这些例子中，由移液管尖端所容纳的液体的体积与施加至气囊的压力成比例。即，吸入移液管尖端(或从移液管尖端分配出)的液体体积取决于压差的幅度(例如，容器中的空气与环境之间的压差)和施加的压力的持续时间。例如，与在相同的时间段内向气囊施加较小的负压相比，在较长时间段内施加较大的负压将向移液管尖端中吸入更大体积的液体。这样，在这些实施方案中，可以指示移液管(66)(例如，经由人为干预或经由控制器)在与期望的体积的液体相对应的时间段内向气囊施加压力。

在一些实施方案中，气囊(58)和/或移液管尖端(50)可以包括塑料材料。例如，气囊(58)可以包括聚氨酯和/或有机硅(silicone)材料。在一个实施方案中，移液管尖端(50)包括聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯材料，但是也可以使用其他合适的材料。在一些实施方案中，如图1所示，移液管尖端(50)可以具有截头圆锥形(frusto conical)的形状，尽管可以使用其他合适的形状(例如，圆柱形状)。

图5A-5E示出了移液管尖端(50)的实施方案，所述移液管尖端(50)用于将一定体积的液体(例如一定体积的包含细胞的培养基(68))转移入和转移出移液管尖端(50)。图5A示出了附接移液管(66)的移液管尖端(50)。如该图所示，气囊(58)将移液管尖端分成两个腔室(62，64)，第一腔室(62)与主体(52)的第一端(56)流体连通，并且第二腔室(64)与主体的第二端(54)以及移液管(66)流体连通。在这方面，气囊可将培养基与移液管分离。

如图5C-5D所示，在一些实施方案中，第二腔室(64)被布置成接受第一和第二施加的压力以分别将一定体积的液体转移入和转移出移液管尖端(50)。为了开始将一定体积的液体转移入移液管尖端(50)，如图5B所示，将移液管尖端50的第一端(56)插入到储存在培养器皿(70)中的含细胞的培养基(68)中。如图5A和5B所示，当首先将移液管尖端(50)附接移液管(66)并且没有压力施加至气囊(58)时，气囊(58)被设置在主体(52)的内部且从第二端(54)朝着第一端(56)延伸。与其他实施方案一样，在该静止位置，气囊在延伸通过周边的平面X下方延伸。如图5C所示，当第一压力P1施加至气囊时，气囊(58)沿远离移液管尖端(50)的第一端(56)的方向缩回(参见箭头)，因此将培养基(68)吸入移液管尖端(50)。在这种布置中，气囊的至少一部分在平面X的另一侧移动。

如图5C所示，响应于施加的压力，培养基(68)已经被吸入移液管尖端(50)的主体(52)和气囊(58)中。应当理解，在其他实施方案中，培养基(68)可以仅被吸入气囊(58)和主体(52)之一。如本文献中所述，被吸入移液管尖端主体(52)和/或气囊(58)的培养基的水平取决于施加的压力和施加的压力的持续时间。

在一些实施方案中，施加至气囊(58)的第一压力P1可以是负压。如本文献中所描述的，这样的负压可产生施加至气囊(58)的真空，因此导致气囊(58)从主体(52)缩回以将培养基(68)吸入移液管尖端(50)。

如图5C所示，在一些实施方案中，气囊(58)可完全缩回脱离移液管尖端(50)的主体(52)且进入移液管(66)的主体(72)中。在其他实施方案中，气囊(58)可以仅部分地缩回而进入移液管主体(72)中。在依然其他实施方案中，如图3B和4B所示，当施加压力时，气囊不必缩回脱离移液管尖端主体。将会理解，气囊相对于移液管尖端的主体的运动可以基于以下来确定：气囊附接移液管尖端的主体的位置、气囊的大小和可拉伸性(stretchability)和施加的压力。例如，基本平坦的膜可以附接在移液管尖端主体的第二端处，但是不能移出移液管尖端主体(例如，超出延伸穿过移液管尖端主体的第二端的平面)。在其他实施方案中，如图3A和3B所示，气囊可以位于第一端和第二端之间的中途位置，在这样的实施方案中，即使在气囊移动和/或扩张的情况下，气囊也不会移出移液管尖端的内部体积。应当理解，在气囊附接在移液管尖端主体的第一端的实施方案中，当气囊处于静止位置时，气囊可向外延伸超过移液管尖端主体的第一端。

回到图5C，在其中气囊缩回脱离移液管尖端主体的实施方案中，气囊可以被布置成容纳一定体积的液体。在这样的实施方案中，气囊中所容纳的液体的体积可以小于或等于气囊的体积V1。气囊中所容纳的液体的确切体积可能会有所变化，这取决于施加在移液管尖端上的压力以及气囊超过移液管尖端主体向外抽出的量。

如本文献中所述，移液管尖端(50)可配置成容纳一定体积的液体。在一些实施方案中，如图5C所示，所容纳的液体的体积可以小于或等于气囊(58)的体积V1和移液管尖端(50)的主体(52)的体积V2之和。为了本文的目的，移液管尖端(50)的主体的体积被定义为主体(52)的第一端(56)与气囊(58)附接主体的位置(参见例如标记为X的线，延伸穿过气囊的周边的平面)之间的体积。应当理解，在图5C所示的实施方案中，在气囊(58)附接在主体的第二端(54)处的情况下，主体的体积V2被定义为第一端和第二端(56，54)之间的体积。然而，在其中气囊附接至第一端与第二端之间的位置(56，54)的实施方案中，所述体积可以被定义为在第一端与延伸通过气囊的周边的平面之间(在中间位置)的体积。为了本文的目的，气囊的体积被定义为由附接主体(52)的膜(60)包围的体积。也就是说，气囊(58)的体积可包括处于移动/扩张形态的膜(60)与气囊附接主体的位置(例如，延伸穿过周边的平面)之间的体积。

将会理解，被吸入移液管尖端(50)的培养基(68)的体积不必填充由气囊和移液管尖端主体的体积之和所限定的整个体积。因此，在一些实施方案中，液体的体积可以小于主体的体积与气囊的体积之和。然而，在一些实施方案中，整个体积可以被培养基容纳。

一旦将培养基(68)转移入移液管尖端(50)，然后就可以将培养基(68)转移出移液管尖端(50)，并返回相同的培养器皿(70)。培养基(68)也可以转移至另一个培养器皿(70)。在任一种情况下，如图5D所示，第二压力P2可被施加至气囊，从而使气囊朝着主体(52)的第一端(56)移动(参见箭头)，因此将培养基从移液管尖端排出。应当理解，不需要从移液管尖端排出整个体积的培养基。

在其中将要经由移液管(66)执行额外的液体转移的实施方案中，可以使用相同的移液管尖端(50)和培养器皿(70)重复图5B-5D所示的步骤。一旦完成转移，就可以将移液管尖端(50)从移液管(66)移除，如图5E所示。在移液管尖端(50)与不同的培养器皿一起重复使用的实施方案中，可以在采用新的培养器皿重复图5B-5D所示的步骤之前对移液管尖端(50)进行消毒。应当理解，移液管尖端(50)也可以在每次液体转移之后被处置，其中新鲜的移液管尖端(50)附接移液管(66)。

应当理解，尽管示出并描述了用于转移诸如培养基的流体的实施方案，但是移液管尖端可以用于转移其他类型的流体(例如，空气或水)。

在一些实施方案中，通过将移液管尖端(50)从移液管(66)拉开，将移液管尖端(50)从移液管(66)移除(参见图5E中的箭头)。在其他实施方案中，移液管(66)可具有弹出按钮(未示出)以从移液管(66)弹出移液管尖端(50)。

应当理解，尽管在图5A-5E中所示的实施方案示出了气囊(58)被移动(例如缩回)入或移动出移液管尖端，在其他实施方案中，第一压力P1和第二压力P2可以用于使气囊扩张和收缩以吸入和分配来自气囊的液体。在这样的实施方案中，气囊可以扩张到移液管(66)的主体(72)中。

如将进一步理解的，尽管在图5A-5E中示出的实施方案包括由膜囊限定的气囊，但是可以用具有由平面膜限定的气囊(58)的移液管尖端(50)重复相同的步骤。在这样的实施方案中，第一压力P1可以用于使膜来回移动。在其他实施方案中，第一压力P1可用于将平面膜拉伸成膜囊，然后将其用于容纳一定体积的液体。在这样的实施方案中，第二压力P2还可以用于将拉伸的气囊移回移液管尖端(50)的主体中，从而从移液管尖端(50)分配液体并使膜囊返回到平面膜形态。

虽然图5A-5E示出了移液管尖端(50)直接附接移液管(66)，而气囊(58)可缩回到移液管(66)的主体(72)中，在其他实施方案中，移液管尖端(50)可进一步与移液管(66)分离。例如，如图6A所示，移液管可包括移液管壳体(74)，其设置在移液管(66)的主体(72)内并且被布置成响应于施加的压力而接受气囊(58)。在这样的实施方案中，如图6B所示，移液管壳体(74)可包括主体(76)，气囊(58)响应于第一压力P1而缩回到主体(76)中。当采用移液管主体(72)时，移液管壳体(74)的主体(76)可以大于或等于气囊(58)的体积V1。在一些实施方案中，移液管壳体(74)可移除地附接移液管(66)和/或移液管尖端(50)。例如，在将移液管尖端(50)附接移液管(66)且将一定体积的液体吸入移液管尖端(50)中之前，移液管壳体(74)可以被附接移液管(66)和/或移液管尖端(50)。

在一些实施方案中，在液体已经被吸入和吸出移液管尖端(50)之后，移液管尖端(50)可以与移液管壳体(74)分离。在其他实施方案中，在移液管尖端(50)将液体吸入移液管尖端(50)之后，移液管壳体(74)可以保持附接移液管尖端(50)。在这样的实施方案中，液体样品可以与移液管尖端一起储存。例如，移液管壳体(74)可以被布置成在移液管尖端(50)已经与移液管(66)分离之后维持施加至移液管尖端(50)的压力，从而可以将移液管尖端(50)储存在直立的位置。在一旦移液管尖端已与移液管分离而施加的压力消失的实施方案中，移液管尖端(50)和移液管壳体(74)可以倒置，移液管壳体(74)用作缩回的气囊(与液体样品)的储存器。在一些实施方案中，盖(未示出)可以附接移液管尖端(50)以用于储存液体样品。

在一些实施方案中，移液管壳体(74)包括压力施加器(78)，其被配置成允许将压力(例如，经由移液管(66))施加至移液管尖端。在一些实施方案中，压力施加器(78)包括移液管壳体(74)中的开口，压力可以通过所述开口施加至气囊。在其他实施方案中，压力施加器(78)可包括用于调节施加至气囊的压力(例如负压)的阀。

在一些实施方案中，移液管壳体可以由与移液管尖端和气囊相似的材料制成。例如，移液管壳体可以由塑料材料制成。将会理解，移液管壳体可以由刚性材料制成，因此在使附接的移液管尖端和移液管壳体倒置之后允许移液管壳体稳定地静置在表面上。

在这样的实施方案中，移液管壳体(74)可以是一次性的，尽管移液管壳体(74)也可以是可重复使用的。在移液管壳体是可重复使用的实施方案中，移液管壳体可以在两次使用之间进行消毒。

图7示出了在细胞培养箱中使用移液管尖端(50)的实施方案。细胞培养箱包括具有内部腔室(100)的培养箱柜，所述内部腔室用于在一个或多个细胞培养器皿中孵育细胞。培养箱柜包括可打开和关闭的外部门(101)，从而允许外部环境与培养箱柜之间的连通。在一些实施方案中，外部门打开和关闭以允许外部环境与内部腔室之间的连通。内部腔室被配置成容纳一个或多个细胞培养器皿。一个或多个细胞培养器皿被储存在储存位置(102)。在一些实施方案中，储存位置是独立式结构。例如，储存位置可以是试管或培养瓶支架，可以将其从培养箱的内部腔室中移除，从而装载和卸载培养器皿。在一些实施方案中，储存位置被固定到内部腔室的表面。例如，储存位置可以是一系列支架或架子，这些支架或架子连接内部腔室的壁或底板(floor)，因此不能从培养箱柜中移除。

在一些实施方案中，细胞培养箱包括用于移动一个或多个细胞培养器皿的细胞培养器皿转移装置(103)。细胞培养转移装置可以固定在培养箱内部腔室的任何适当表面上。例如，细胞培养器皿转移装置可以固定在内部腔室的顶部或顶板。可选择的是，细胞培养器皿转移装置可以固定至内部腔室的侧壁。在一些实施方案中，细胞培养器皿转移装置不固定至内部腔室的壁。例如，细胞培养器皿转移装置可放置在可围绕内部腔室移动的带轮三脚架或其他可移动结构上。

在一些实施方案中，转移装置将一个或多个细胞培养器皿从储存位置(102)移动至成像位置(105)或操纵位置(107)。转移装置(103)还可将一个或多个细胞培养器皿从成像位置(105)移动至操纵位置(107)或从操纵位置(107)移动至成像位置(105)。当成像或操纵完成时，转移装置(103)将一个或多个细胞培养器皿从成像位置(105)或操纵位置(107)移动至储存位置(102)。

在一些实施方案中，培养箱柜包括第一成像位置(105)和操纵位置(107)。在一些实施方案中，一个或多个成像位置位于内部腔室的与成像器相对的表面上。在一些实施方案中，成像位置是平台，其是独立的或固定到内部腔室的表面。在一些实施方案中，平台是可移动的。例如，可移动平台可以被固定到两个或更多个杆，所述两个或更多个杆允许平台相对于成像器向左、向右、向前、向后、向上或向下移动。在一些实施方案中，可移动平台是装有发电机的。

在一些实施方案中，培养箱柜包括第一成像器(104)，当器皿位于第一成像位置(105)时，所述成像器对细胞培养器皿的细胞成像。在一些实施方案中，第一成像器是亮视野显微镜。在一些实施方案中，第一成像器是全息显微镜。

在一些实施方案中，当器皿在操纵位置(107)时，操纵器(106)操纵细胞培养器皿的细胞。在一些实施方案中，操纵器具有针、毛细管、移液管和/或微操纵器的阵列。例如，操纵器可以包括细胞挑选器。在一些实施方案中，操纵器具有细胞挑选器。通常，如本文所述，操纵位置与成像位置共享许多特征。

如图7所示，操纵器(106)可以与所公开的移液管尖端(50)中的两个流体连通，从而将一定体积的包含细胞的培养基转移入和转移出移液管尖端(50)。应当理解，在一些实施方案中，操纵器(106)可以仅与一个移液管尖端流体连通，或者在其他实施方案中，与三个或更多个移液管尖端流体连通。在一些实施方案中，操纵器可以与移液管尖端的阵列流体连通。在这样的实施方案中，操纵器可以施加第一压力和第二压力来操纵气囊(例如，移动、缩回、扩张、收缩或拉伸)。

图8描绘了细胞培养箱的另一个说明性实施方案。在一些实施方案中，培养箱柜具有第二成像器(108)。第二成像位置可以在操纵位置处(107)或其附近。在一些实施方案中，第二成像位置和操纵位置(107)是相同的位置。在一些实施方案中，第二成像器(108)对细胞培养器皿的细胞成像，同时细胞被操纵器(106)操纵。在一些实施方案中，第二成像器是亮视野显微镜。在一些实施方案中，第二成像器是全息显微镜。

图9描绘了细胞培养箱的说明性实施方案。在一些实施方案中，细胞培养箱具有相同位置(105)的成像位置和操纵位置。与先前的实施方案一样，操纵器(106)可以与一个或多个移液管尖端(50)流体连通，从而将包含细胞的一定体积的培养基转移入和转移出尖端(一个或多个)。

图10描绘了细胞培养箱的其他组件的说明性实施方案。应当理解，其他组件是在前述实施方案或附图之一中未另外列出或示出的培养箱的任何组件。在一些实施方案中，细胞培养箱包含条形码的细胞培养器皿(109)。因此，在一些实施方案中，细胞培养箱具有位于培养箱柜的内部腔室内的条形码扫描仪(110)。在一些实施方案中，条形码读取器与计算机(111)通信(communicate)以中继(relay)关于已对其扫描条形码的细胞培养器皿的信息。在某些情况下，条形码扫描仪可以固定内部腔室的任何表面。例如，条形码扫描仪可以被固定至紧靠成像位置(105)的内部腔室的壁。

在一些实施方案中，细胞培养箱包含至少一种探针和/或至少一种传感器(113)，其测量内部腔室内的环境条件。用于测量环境条件的探针的示例包括但不限于温度探针、压力探针、二氧化碳(CO₂)传感器、氧气(O₂)传感器和相对湿度传感器。在一些实施方案中，至少一种探针和/或至少一种传感器位于仪器壳体(112)内。所述至少一种探针和/或至少一种传感器连接控制器(114)。在一些实施方案中，控制器(114)与计算机(111)通信。另外，控制器(114)可以与流体分配系统(115)通信。例如，如果CO₂传感器指示内部腔室中的CO₂水平低，则控制器(114)可以支配流体分配系统(116)将CO₂气体注入内部腔室中以增加内部腔室的CO₂水平。

应当理解，控制器(114)还可以与操纵器(106)通信以将一定体积的液体转移入和转移出移液管尖端(50)。例如，控制器可以指示操纵器(106)将移液管尖端定位到细胞培养器皿中。接下来，控制器可以指示操纵器将第一压力(例如，负压)施加至移液管尖端(50)的第二端(54)(例如，施加至膜片(60)以将一定体积的包含细胞培养的细胞的培养基吸入移液管主体中和/或气囊(58)中。控制器(114)随后可以指示操纵器(106)向移液管尖端(50)的第二端施加第二压力以从移液管尖端(50)排出一定体积的培养基。应当理解，如图5E和5E所示，响应于第二压力(例如，空气压力)，气囊(58)可以移回移液管尖端(50)中，从而从移液管尖端(50)分配一定体积的液体。

在一些实施方案中，气囊被布置成将移液管尖端(50)中的液体与空气源和/或真空源分离。如图11A所示，气囊可将液体与移液管(66)的主体(72)中的泵(80)分离。应当理解，泵(80)用于将压力施加至气囊(58)。在其他实施方案中，如图11B所示，气囊(58)可将液体与向气囊(58)施加压力的液体导管(82)分离。在这样的实施方案中，液体导管(82)可以连接阀(84)、泵(86)和加压空气或流体的供应源(88)，其调节并施加施加至气囊(58)的压力。可以理解，任何一种系统都可以用于细胞培养箱。

如将进一步理解的，尽管示出并描述了在主体内具有气囊的实施方案，但是在其他实施方案中，膜可形成适合于将液体与移液管分离并允许移液管尖端被重复使用的其他结构。

根据本文献的另一个方面，如图12和13所示，移液管尖端(50)可以是可嵌套的。在这方面，第一移液管尖端(50a)可以嵌套在第二移液管尖端(50b)中，第二移液管尖端(50b)又可以嵌套在第三移液管尖端(50c)中。在一些实施方案中，嵌套的移液管尖端可以紧凑地储存在药筒(92)的外壳(90)中，如图13所示。在一些实施方案中，药筒(92)可用于将移液管尖端(50)装载到移液管上。如图13所示，移液管(66)可朝着药筒移动，直到移液管与移液管尖端(50)对准。然后可以将移液管向下压向移液管尖端堆叠(参见标记为D的箭头)，直到第一或顶部移液管尖端(50a)附接移液管(66)(例如，通过卡扣配合附件(snap-fitattachment))。这样的装载过程可以手动执行或可以自动化。

应当理解，尽管药筒示出了三个嵌套的移液管尖端(50)，但是在其他实施方案中，药筒可以具有更多或更少的移液管尖端。如将进一步理解的，虽然移液管尖端可以嵌套在药筒内，但是移液管尖端可以具有其他布置。

自动化细胞培养

本文献涉及用于在受控条件下(例如在无菌和/或消毒的条件下)培养、操纵和/或监测细胞的培养箱和方法。在某些方面，培养箱和方法包括自动化组件。在一些方面，培养箱和方法可用于长期细胞培养(例如，用于生长和维持用于重组蛋白表达的细胞或用于生长和/或分化用于治疗应用例如植入的细胞)。在一些实施方案中，细胞培养物在本文所述的培养箱中的培养器皿内生长。

培养器皿

细胞培养器皿可以被配置用于培养不同类型的细胞，包括真核或原核细胞。在一些实施方案中，细胞是哺乳动物细胞(例如人细胞、犬细胞、牛细胞、绵羊细胞、猫细胞或啮齿动物细胞，例如兔、小鼠或大鼠细胞)。在一些实施方案中，细胞是昆虫细胞、禽细胞、微生物细胞(例如，酵母细胞如啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)或巴斯德毕赤酵母菌(Pischia pastoris)细胞，或细菌细胞如大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)或棒状杆菌(Corynebacterium)细胞)、昆虫细胞(例如，果蝇细胞或Sf9或Sf21细胞)、植物细胞(例如藻类细胞)或任何其他类型的细胞。

在一些实施方案中，培养细胞以产生天然产物(例如，紫杉醇、色素、脂肪酸、生物燃料等)。在一些实施方案中，培养细胞以表达重组产物(例如重组蛋白质产物，例如抗体、激素、生长因子或其他治疗性肽或蛋白质)。在一些实施方案中，细胞被扩增和/或分化以用于治疗用途，例如植入受试者(例如人类受试者)中，从而提供或补充受试者中缺失或有缺陷的细胞、组织或器官功能。

在一些实施方案中，细胞来自永生化细胞系。细胞系的非限制性示例包括人细胞，例如，HeLa细胞、前列腺癌细胞(例如，DU145、PC3和/或Lncap细胞)、乳腺癌细胞(例如，MCF-7、MDA-MB-438和/或T47D细胞)、急性髓细胞性白血病细胞(例如THP-1细胞)、胶质母细胞瘤细胞(例如U87细胞)、神经母细胞瘤细胞(例如SHSY5Y细胞)、骨癌细胞(例如Saos-2细胞)和慢性骨髓性白血病细胞(例如KBM-7细胞)。在一些实施方案中，细胞系包括灵长类细胞系、啮齿动物细胞系(例如大鼠或小鼠细胞系)、犬类细胞系、猫细胞系、斑马鱼细胞系、非洲爪蟾细胞系、植物细胞系或任何其他细胞。在一些实施方案中，细胞是人293细胞(例如293-T或HEK 293细胞)、鼠类3T3细胞、中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、CML T1细胞或Jurkat细胞。

在一些实施方案中，细胞是原代细胞、饲养细胞或干细胞。在一些实施方案中，细胞是从受试者(例如，人类受试者)分离的。在一些实施方案中，细胞是从组织或活检样品分离的原代细胞。在一些实施方案中，细胞是造血细胞。在一些实施方案中，细胞是干细胞，例如胚胎干细胞、间充质干细胞、癌症干细胞等。在一些实施方案中，细胞分离自组织或器官(例如，人类组织或器官)，包括但不限于实体组织和器官。在一些实施方案中，可以从胎盘、脐带、骨髓、肝脏、血液(包括脐带血)或任何其他合适的组织中分离细胞。在一些实施方案中，从患者分离患者特异性细胞以进行培养(例如，用于细胞扩增和任选的分化)，随后将其重新植入相同的患者或不同的患者中。因此，在一些实施方案中，在本文所述的培养箱中生长的细胞可以用于同种异体或自体疗法。在一些实施方案中，为了提供免疫疗法(例如，嵌合抗原受体疗法(CAR-T)或递送CRISPR/Cas修饰的细胞)的目的，可以对本文公开的培养箱中生长的细胞进行遗传修饰、扩增并将其重新引入患者体内。

在一些实施方案中，原代细胞培养物包括上皮细胞(例如角膜上皮细胞、乳腺上皮细胞等)、成纤维细胞、成肌细胞(例如人骨骼成肌细胞)、角质形成细胞、内皮细胞(例如微血管内皮细胞)、神经细胞细胞、平滑肌细胞、造血细胞、胎盘细胞或其两种或更多种的组合。

在一些实施方案中，细胞是重组细胞(例如，杂交瘤细胞或表达一种或多种重组产物的细胞)。在一些实施方案中，细胞被一种或多种病毒感染。

原代细胞分离

在一些实施方案中，从组织或生物样品中分离细胞以在本文提供的培养箱中离体培养。在一些实施方案中，从血液分离细胞(例如白细胞)。在一些实施方案中，使用物理和/或酶促破坏从组织或生物样品中释放细胞。在一些实施方案中，一种或多种酶例如胶原酶、胰蛋白酶或链霉蛋白酶被用于消化细胞外基质。在一些实施方案中，将组织或生物样品置于培养基中(例如，在有或没有物理或酶促破坏的情况下)，并且可以分离在培养基中释放并生长的细胞以用于进一步培养。

细胞培养

如本文所用，细胞培养是指在受控条件下(例如离体)维持和/或生长细胞的程序。在一些实施方案中，在促进细胞生长和复制的条件、促进重组产物表达的条件、促进分化的条件(例如，分化为一种或多种组织特异性细胞类型)或其两种或多种的组合下培养细胞。

在一些实施方案中，细胞培养器皿被配置用于培养悬浮细胞。在一些实施方案中，细胞培养器皿被配置用于培养贴壁细胞。在一些实施方案中，将细胞培养器皿配置用于2D或3D细胞培养。在一些实施方案中，细胞培养器皿包括一个或多个表面或微载体以支持细胞生长。在一些实施方案中，这些被细胞外基质组分(例如胶原蛋白、纤维蛋白和/或层粘连蛋白组分)包被以增加粘附特性并提供生长和分化所需的其他信号。在一些实施方案中，细胞培养器皿包括一种或多种合成水凝胶，例如聚丙烯酰胺或聚乙二醇(PEG)凝胶以支持细胞生长。在一些实施方案中，细胞培养器皿包括具有包埋的营养物的固体支持物(例如，例如用于某些细菌或酵母培养物的凝胶或琼脂)。在一些实施方案中，细胞培养器皿包括液体培养基。

在一些实施方案中，在任何合适的培养基之一中培养细胞。具有不同范围的pH、葡萄糖浓度、生长因子和其他补充剂的不同培养基可以用于不同的细胞类型或不同的应用。在一些实施方案中，可以使用定制的细胞培养基或可商购的细胞培养基，例如Dulbecco的改良Eagle培养基、最小必需培养基、RPMI培养基、HA或HAT培养基或可从LifeTechnologies或其他商业来源获得的其他培养基。在一些实施方案中，细胞培养基包括血清(例如胎牛血清、小牛血清、马血清、猪血清或其他血清)。在一些实施方案中，细胞培养基是无血清的。在一些实施方案中，细胞培养基包括人血小板裂解物(hPL)。在一些实施方案中，细胞培养基包括一种或多种抗生素(例如，放线菌素D、氨苄西林、羧苄西林、头孢噻肟、膦胺霉素、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、青霉素、青霉素链霉素、多粘菌素B、链霉素、四环素或任何其他合适的抗生素或其中两个或更多个的任意组合)。在一些实施方案中，细胞培养基包括一种或多种盐(例如，平衡盐、氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化镁等)。在一些实施方案中，细胞培养基包括碳酸氢钠。在一些实施方案中，细胞培养基包括一种或多种缓冲剂(例如，HEPES或其他合适的缓冲剂)。在一些实施方案中，包括一种或多种补充剂。补充剂的非限制性示例包括还原剂(例如2-巯基乙醇)、氨基酸、胆固醇补充剂、维生素、转铁蛋白、表面活性剂(例如非离子表面活性剂)、CHO补充剂、原代细胞补充剂、酵母溶液或其中两种或更多种的任何组合。在一些实施方案中，将一种或多种生长或分化因子添加至细胞培养基。可以单独或组合添加生长或分化因子(例如WNT家族蛋白、BMP家族蛋白、IGF家族蛋白等)，例如作为分化混合物(cocktail)，其包含导致朝着特定谱系分化的不同因子。可以使用在培养箱内集成的自动化液体处理器(handler)来添加液体培养基的生长或分化因子以及其他方面。

在一些方面，本文描述的装置和方法提供并维持适当的温度和气体混合物以用于细胞生长。应当理解，对于不同的细胞类型，细胞生长条件不同，并且本文所述的装置可以被编程为维持不同的条件。在一些实施方案中，将约37℃和5％CO₂的条件用于哺乳动物细胞。

在一些实施方案中，本文描述的装置和方法用于产生适当的压力以从移液管尖端吸出和/或分配液体。例如，操纵器(106)可以包括传感器，所述传感器监测施加至气囊的压力(例如，移液管尖端中的气压与环境的气压之间的压差)。在一些实施方案中，本文所述的装置和方法在适当时用于修饰或改变培养基或条件和/或传代细胞。在一些实施方案中，装置和方法是自动化的(例如，如图7所示，由控制器(114)和/或计算机(111)控制)。

在一些实施方案中(例如，对于贴壁细胞培养)，培养基可以通过抽吸直接被移除，并将其用新鲜培养基代替。在一些实施方案中(例如，对于非贴壁/悬浮培养)，培养基改变可以包括离心细胞培养、移除旧培养基并将其用新鲜培养基代替。在一些实施方案中，离心机位于培养箱的内部腔室中。在一些实施方案中，培养器皿允许连续的培养基更换。在一些实施方案中，本文所述的培养箱可包括一种或多种组件，其可用于处理、替换、供应和/或维持培养基的不同方面以支持细胞。培养箱可以包括容纳废培养基的储存器和/或容纳新鲜培养基的储存器。这样的储存器可以存在于(例如，用于临时储存的)培养箱内的冰箱或培养箱的冷藏区中。在一些实施方案中，在培养箱的外部提供一个或多个储存器，并且将管道(piping)设置为进出培养箱空间以从培养箱内的液体处理器单元(例如，具有抽吸器的液体处理单元)或临时储存器供应或抽出，从而促进细胞饲养、培养基变化和其他相关需求。对于悬浮细胞，可以在培养箱内提供装置以将细胞与废培养基(例如，离心机，用于促进细胞沉淀)分离，从而促进自动化培养基改变，前述装置作为本文提供的培养箱的一部分。在一些实施方案中，本文献提供了一种系统，其包括连接计算机的细胞培养箱，其能够自动监测和调节细胞培养条件以使细胞培养物最佳生长。

在一些实施方案中，细胞在本文所述的培养箱内传代。在一些实施方案中，将细胞培养物分开，并将细胞培养物的子集转移至新鲜的培养器皿中以进一步生长。在一些实施方案中(例如，对于贴壁细胞培养)，细胞在被转移至新鲜的培养器皿之前分离从表面分离(例如，机械地，例如使用温和刮擦，和/或酶促地，例如使用胰蛋白酶-EDTA或一种或多种其他酶)。在一些实施方案中(例如，对于悬浮细胞培养物)，将小体积的细胞培养物转移至新鲜的培养器皿中。

在一些实施方案中，在本文所述的培养箱和容器中的培养过程中以其他方式操纵细胞培养物。例如，可以将细胞培养物用核酸(例如，DNA或RNA)转染或暴露于病毒感染(例如，使用重组病毒颗粒以递送DNA或RNA)。

无菌技术可用于防止在生长和操纵过程中细胞培养物的污染或将其最小化。在一些实施方案中，使用适当的技术对用于细胞培养的装置(例如，移液管、流体处理装置、操纵装置、其他自动化或机器人装置等)进行消毒。如本文所述，非限制性技术包括热暴露(例如，高压灭菌)、表面消毒(例如，使用酒精、漂白剂或其他消毒剂)、辐照和/或暴露于消毒剂气体(例如，臭氧、过氧化氢等)。在一些实施方案中，使用适当的技术对培养基进行消毒。非限制性技术包括暴露于热(例如高压灭菌)、抗微生物/抗病毒处理、过滤和/或辐照。

在一些实施方案中，细胞培养的操作在无菌条件下进行，例如在已被消毒且其中空气已被过滤以移除潜在污染物的环境中(例如，在培养箱腔室内)。

在一些实施方案中，细胞培养物在符合GMP的条件下生长和维持，包括使用符合GMP的培养基或符合GMP的液体处理设备，并结合标准操作规程(SOP)执行方法。

在一些实施方案中，可以监测和/或评估细胞培养物以检测污染。在一些实施方案中，可以检测到来自不同类型生物的细胞的污染。在一些实施方案中，可以使用任何合适的技术来检测哺乳动物细胞培养物被支原体、细菌、酵母或病毒的污染。在一些实施方案中，可以通过测定一种或多种培养物特性(例如pH、浊度等)的变化或变化速率来检测细胞培养物污染，所述培养物特性是污染(例如，由细菌或酵母引起)的特征而不是培养中生长的细胞(例如，哺乳动物细胞)的特征。在一些实施方案中，一种或多种分子检测测定(例如PCR，ELISA、RNA标记或其他酶技术)或基于细胞的测定可用于检测污染(例如支原体、细菌、酵母、病毒或其他污染)。

在一些实施方案中，可以监测和/或评估细胞培养物以检测相似类型的细胞(例如，被不同的人细胞或不同的哺乳动物细胞污染的人细胞系)的污染。在某些实施方案中，可以使用DNA测序或DNA指纹图谱(例如，短串联重复序列-STR-指纹图谱)、同工酶分析、人淋巴细胞抗原(HLA)分型、染色体分析、核型分析、细胞形态学或其他技术。

在一些实施方案中，使用本文提供的装置和方法产生的细胞可以冷冻以储存它们以备后用和/或运输。在一些实施方案中，细胞在生长和/或分化之后和冷冻之前与低温保存组合物混合。可以将低温保存组合物添加到细胞培养器皿中，或者可以将细胞从细胞培养器皿转移至具有低温保存组合物的低温保存器皿。可以包含在低温保存组合物中的冷冻保护剂的非限制性示例包括DMSO、甘油、PEG、蔗糖、海藻糖和右旋糖。在一些实施方案中，冷冻器(freezer)可以存在于培养箱中或其附近，从而促进从细胞培养物中分离的细胞的冷冻。

细胞培养箱：

本文献涉及用于在受控条件下(例如在无菌和/或消毒的条件下)培养、操纵和/或监测细胞的培养箱和方法。在一些实施方案中，本文提供的细胞培养箱包括培养箱柜，其限定了用于在一个或多个细胞培养器皿中孵育细胞的内部腔室，其中所述内部腔室被配置成容纳一个或多个细胞培养器皿。在某些情况下，除了从转移腔室到内部腔室的内部门外，培养箱还包括至少一个外部门(例如1、2、3、4或更多个外部门)，所述外部门从外部环境直接向内部腔室开口，例如，在培养箱不被操作期间(例如，在培养箱维护期间)提供进入内部腔室的替代通道。在一些实施方案中，培养箱在内部腔室内包括用于储存一个或多个细胞培养器皿的储存位置。在一些实施方案中，在培养箱中提供细胞培养器皿转移装置，用于将一个或多个细胞培养器皿从第一成像位置移动至储存位置和/或从储存位置移动至第一成像位置。

在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜为矩形立方体形状。在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜具有在1ft²至16ft²范围内的矩形占地面积。在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜具有的矩形占地面积最大为1ft²、2ft²、3ft²、4ft²、5ft²、6ft²、7ft²、8ft²、9ft²、10ft²、11ft²、12ft²、13ft²、14ft²、15ft²或16ft²。在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜的总腔室体积范围为1ft³至100ft³。在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜的腔室体积最大为约1ft³、5ft³、10ft³、25ft³、50ft³或100ft³。在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜具有在0.09m²至1.78m²范围内的矩形占地面积。在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜具有的矩形占地面积最大为0.1m²、0.2m²、0.3m²、0.4m²、0.5m²、0.6m²、0.7m²、0.8m²、0.9m²、1.0m²、1.1m²、1.2m²、1.3m²、1.4m²、1.5m²、1.6m²或1.7m²。在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜的总腔室体积为0.03m³至3m³。在一些实施方案中，本文提供的培养箱或培养箱柜的腔室体积最大为约0.03m³、0.1m³、0.3m³、1m³、或3m³。

材料

在一些实施方案中，培养箱是单壁的。在一些实施方案中，培养箱是双壁的。在一些实施方案中，在培养箱柜的双壁之间设置有隔热材料，从而控制柜的热损失并促进柜中的温度控制。在一些实施方案中，培养箱柜的外壁包括金属板，例如14-20规格的冷轧钢。在一些实施方案中，培养箱柜的内壁(例如，腔室表面)包括电抛光的不锈钢。在一些实施方案中，培养箱柜的内壁(例如，腔室表面)包括耐腐蚀材料，例如钛、钴铬合金、钽、铂、锆、铌、不锈钢及其合金。然而，在一些实施方案中，培养箱柜的腔室表面包括诸如聚四氟乙烯(PTFE)的聚合材料，或以Parylene为商品名已知的聚合材料。在一些实施方案中，腔室表面可具有抗微生物特性，例如结合到聚合物表面涂层中的铜或银或抗微生物化合物。

监测设备

在一些实施方案中，培养箱内的环境由控制系统控制，所述控制系统可被配置成在培养箱内部(例如，在一个或多个内部腔室中)控制温度、湿度、二氧化碳、氧气和其他气态组分(例如，消毒气体，例如臭氧和过氧化氢)。在一些实施方案中，控制系统分别控制每个内部腔室内的环境条件(例如，温度、湿度、二氧化碳、氧气和其他气态组分)。例如，为了保护敏感的机械、电子和光学组件，内部腔室的湿度可以保持在比具有储存位置的内部腔室更低的水平。在一些实施方案中，培养箱还配备有带有预定传感器的监测系统。监测装置的例子包括但不限于氧气监测器、二氧化碳监测器、臭氧气体检测器、过氧化氢监测器和多气体监测器。例如，在一些实施方案中，培养箱有利地包括多个传感器，其响应与细胞生长有关的不同参数，这些参数可以包括温度、空气纯度、污染物水平、pH、湿度、N₂、CO₂、O₂和光。通过此监测系统，可以使用传感器在培养或处理过程中测量培养箱中的参数。在一些实施方案中，由传感器测量的参数由监测系统经由线路传输至计算机控制的监测和控制系统，从而进行如本文所述的进一步处理。

在一些实施方案中，环境监测系统可以与本文所述的培养箱结合使用。在一些实施方案中，提供用于测量系统的温度、空气成分(例如，CO₂浓度、O₂浓度等)和/或湿度的一个或多个传感器可以与培养箱(例如，安装在培养箱柜内)相关联。在一些实施方案中，可以将一个或多个这样的传感器作为培养箱的一部分并入(例如，附接至培养箱的内壁或门，与培养箱的内壁或门成一体或以其他方式连接至培养箱的内壁或门)。在一些情况下，一个或多个传感器可以被放置在培养箱柜的外部或内部的任何合适的位置(例如，在转移腔室和/或内部腔室内，例如附接至内壁，和/或上或下内表面)。

在一些实施方案中，提供了一种气体传感器，其可以以百分比、百万分之几或任何其他标准单位来实时读取与传感器接触的气体(例如，柜中的气体或环境空气)的浓度。本文提供的方法和培养箱中使用的气体传感器包括CO₂传感器、O₂传感器、N₂传感器、臭氧气体检测器、过氧化氢监测器、多气体监测器和CO传感器。这种传感器可从许多商业来源获得。在某些情况下，可基于本文所述传感器提供的信息来调节或控制培养箱的环境。例如，当从CO₂传感器指示出在培养箱中存在低于期望的CO₂浓度时，可以增加培养箱中的CO₂水平。

在一些实施方案中，可以将一个或多个加热或冷却元件并入培养箱内(例如，在柜或门的内表面上，和/或集成在柜的壁和/或底的一个或多个内)，从而控制培养箱内的温度。在一些实施方案中，加热元件可以用于解冻液体，例如细胞培养基或其他试剂。

在一些实施方案中，将一个或多个空气或氧气源、碳过滤器和/或一个或多个加湿或除湿系统连接培养箱，并被配置成控制培养箱内氧气、二氧化碳和/或湿度的水平(例如，响应于来自培养箱中或附接培养箱的一个或多个传感器的信号)。在一些实施方案中，一个或多个控制器附接传感器和其他系统以控制培养箱的内部环境。

在一些实施方案中，培养箱可包括一个或多个光源(例如白炽灯泡、LED、UV或其他光源)。这些可以放置在培养箱内以照亮柜内的区域。在一些实施方案中，使用可置于培养箱内或外的照相机或其他光敏装置监测培养系统运行。在一些实施方案中，光源是消毒光源。例如，UV灯可以位于培养箱的转移腔室和/或内部腔室内。

在一些实施方案中，培养箱包括透明物体(例如，窗口)，所述透明物体允许来自培养箱内的可见光或其他光波长被放置在培养箱外部的照相机或其他光敏装置检测到。在一些实施方案中，可以擦拭透明物体的内表面(例如，从柜的内部)，从而防止或移除可能积聚(例如，由于培养箱内部的潮湿空气)在内表面上积聚和干扰系统的监测的冷凝微滴。在一些实施方案中，可以通过由控制器自动控制的擦拭器擦拭表面。

密封件(seals)

在一些实施方案中，培养柜包括窗口、门或开口，其在将培养箱柜消毒之后被关闭时密封以保持无菌。在一些实施方案中，培养箱柜的每个密封件是气密的，直到压力的阈值水平(例如，高达1atm)。在一些实施方案中，提供垫圈以确保期望水平的密封能力。通常，“垫圈”被理解为填充两个物体之间的空间的机械密封件，通常为了防止在压缩时两个物体之间的泄漏。垫圈通常通过从片状材料切割而制成，例如垫圈纸、橡胶、有机硅、金属、软木、毛毡、氯丁橡胶、丁腈橡胶、玻璃纤维或塑料聚合物(例如聚氯三氟乙烯)。通常期望垫圈由提供一定程度的易变形的材料制成，使得它能够变形并紧密填充其设计针对的空间，包括任何轻微的不规则性。在一些实施方案中，可以在将密封剂(sealant)直接施加至垫圈表面的情况下使用垫圈以适当地起作用。在一些实施方案中，垫圈材料可包括与二氧化碳或臭氧不反应的闭孔氯丁橡胶(closed-cell neoprene)泡沫。

转移装置

本文公开的培养箱通常包括一个或多个转移装置，用于将在培养箱内的一个或多个物品例如从第一位置移动至第二位置。在一些实施方案中，一个或多个物品是一个或多个细胞培养器皿。在其他实施方案中，一个或多个物品可用于维护一个或多个细胞培养器皿，包括但不限于移液管、毛细管、液体(例如细胞培养基)、营养物和其他材料。在一些实施方案中，转移装置包括机械臂。在一些实施方案中，机械臂包括在培养箱柜内的平台，所述平台可以沿着在沿着培养箱柜的内表面(例如，内壁，底等)在各种方向上运行(running)的轨道或输送机移动。在一些实施方案中，培养箱柜可以配置有多于一个(例如2、3、4或5个或更多个)机械臂，从而增加仪器的通量(throughput)且在有一个机械臂发生故障的情况下提供备用。

在一些实施方案中，转移装置还包括联接至机械臂的夹具部件(gripperassembly)。在一些实施方案中，夹具部件包括一个或多个安装在机械臂末端上的夹具，每个夹具具有两个或更多个(例如3、4、5或更多个)夹具指状件(finger)。在一些实施方案中，机械臂上的每个夹具指状件具有凹槽、摩擦板、橡胶垫或其他握住表面。握住表面可允许手指握住并在柜内运输各种类型的容器(例如，培养器皿)。在一些实施方案中，机械臂可以具有联接至夹具部件或平台的绝对编码器，或者具有用于夹具部件和/或平台中的每一个的单独的绝对编码器，从而确定机械臂是否处于以下位置：它可以安全归位(例如，返回到静止或储存形态和/或操作坐标系统的位置或原点)而不会碰撞障碍物。

在一些实施方案中，因为在某些情况下可能希望机械臂可达到的范围不延伸到培养箱柜的某些区域，所以机械臂可以通过将容器插入梭子(shuttle)或传送带中或从梭子或传送带中移除容器而到达这些位置，所述梭子或传送带例如，位于培养箱柜底板或其他表面上，沿某个轴(例如x轴，y轴)移动并使得机械臂无法到达那些位置中至少一些位置。

在一些实施方案中，培养箱柜被设计为与外部测定或实验室自动化系统结合使用。例如，在一些实施方案中，培养箱柜可以具有门，所述门的开口足够大，从而允许夹具臂在培养箱的外部枢转(pivot)，并且指状件具有足够的距离来将培养器皿或其他容器或组件从实验室自动化系统的运输线运输入培养箱柜或将外部测定组件运输入和/或运输出培养箱柜。

在一些实施方案中，机械臂被设计成尤其用于承载培养器皿，在这种情况下，机械臂的运动被控制以防止这种器皿的抽动或加速或可能导致样品从器皿中溢出的其他运动。在一些实施方案中，机械臂被设计成尤其承载培养器皿，在这种情况下，机械臂的运动受到控制以防止这种器皿以造成新铺板的细胞在培养器皿特定区域内聚集/集中的方式运动。

在一些实施方案中，因为机械臂在培养箱柜中的特定位置之间运输器皿或其他容器，所以可以将机械臂或培养箱的其他组件设计为精确地跟踪器皿或其他容器的位置。在某些情况下，在可以使用机械臂的培养箱柜中，可能存在某些区域，例如培养箱柜的其他组件或培养箱柜壁的位置，以及由此机械臂的某些移动可以被限制的位置。在这些情况下，可以将归位机构用于手臂的各种电动机(例如，x电动机，θ电动机和z电动机)，从而将机械臂在其通电后或者机械臂在恢复操作之前与另一个物体碰撞后正确定位到已知位置。

在一些实施方案中，不间断电源(“UPS”)附接培养箱柜或在培养箱柜内，或包含在其中，从而允许有序关闭培养箱操作，包括保存各种自动化和样品信息以及正在进行的任何运输或转移过程(例如，由机械臂运载至其目的地的容器或器皿的运输)的完成。可以通过听觉信号、视觉信号、电子信号(例如，电子邮件或文本消息)或以某种其他方式来警告操作者未经授权打开培养箱。

在一些实施方案中，提供传感器或其他部件以检测何时打开培养箱的一个或多个门(例如，何时打开培养箱柜门，例如外部或内部门)。此类部件之所以有用，是因为它们使操作员可以跟踪或被警告可能会危害无菌性、破坏生产、损害测定或实验等的培养箱(例如，培养箱柜)的任何意外或未经授权的打开。

在一些实施方案中，射频信标或其他信号源位于培养箱内(例如，在培养箱柜内)，其可用于确定在培养箱柜内的一个或多个装置(例如，具有能够检测信号并使用它来确定它们的位置的传感器的装置)。在一些实施方案中，装置可以具有信号源，并且传感器可以位于培养箱柜的一个或多个腔室内(例如，位于内部腔室的内表面上)。

在一些实施方案中，光信号或激光(例如，激光信号的网格)可用于确定培养箱柜内的一个或多个设备或组件的位置。这样的信息可以例如有线或无线地传送到外部计算机或监测站。所述信息可用于控制培养箱柜内的转移装置(例如机械臂)的操作，从而确保转移装置可以在培养箱内适当地抓握、操纵或操作装置或物品。

在一些实施方案中，在将容器或器皿放入培养箱柜之前，使用者可以基于要插入到培养箱中的特定容器、器皿、成分或细胞来选择自动化系统方案。与培养箱和/或一个或多个培养箱组件以及正在生长的细胞有关的相关信息可以输入到数据系统中。例如，可以在容器或器皿上放置一个或多个标识符，例如条形码(例如1D或2D条形码)，以及其他重要信息例如容器的类型、容器的内容物、对在容器中的样品执行何种测定或操纵可以被指定。在一些实施方案中，与培养箱系统和/或细胞有关的信息可以包含在一个或多个条形码中，在单独的数据系统上，或其组合中。使用者还可以输入识别器皿或其他容器的维度(例如，高度，直径)的信息，或者系统本身可以被配置成确定器皿或其他容器的高度或其他尺寸。使用该信息，可以要求机械臂运输特定的容器，例如当分析模块准备好对器皿中生长的细胞进行测定或其他操纵时，或者已经完成测定或操纵的执行时。

计算机及控制设备

本文提供的培养箱包括几个组件，包括传感器、环境控制系统、机器人等，它们可以在计算机、处理器、微控制器或其他控制器的指导下一起运行。组件可以包括，例如，转移装置(例如，机械臂)、液体处理装置、用于递送培养器皿的递送系统、附接所公开的移液管尖端的操纵器、或附接培养箱柜或来自培养箱柜的其他组件、用于控制培养箱柜的温度和其他环境方面的环境控制系统、门操作系统、成像或检测系统和细胞培养测定系统。

在某些情况下，可以使用硬件、软件或其组合来实现诸如控制本文中所提供的细胞培养箱和/或组件的操作或与其接合(interfacing)的操作。当以软件实现时，无论在单个组件中提供还是在多个组件之间分布，软件代码都可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行。这样的处理器可以被实现为集成电路，在集成电路组件中具有一个或多个处理器。可以使用任何适当格式的电路来实现处理器。

计算机可以以多种形式中的任何一种来体现，例如支架式计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机。此外，计算机可以嵌入通常不被视为计算机但具有合适处理能力的装置中，包括个人数字助理(PDA)、智能电话或任何其他合适的便携式、移动或固定电子装置，包括培养箱本身。

在某些情况下，计算机可能具有一个或多个输入和输出装置。这些装置尤其可以用于呈现使用者界面。可以用于提供使用者界面的输出装置的示例包括用于视觉呈现输出的打印机或显示屏，以及用于听觉呈现输出的扬声器或其他声音生成装置。可以用于使用者界面的输入装置的示例包括键盘和指示装置，例如鼠标、触摸板和数字化板。在其他示例中，计算机可以通过语音识别或其他可听格式，通过可见手势，通过触觉输入(例如，包括振动、触觉和/或其他力)或其任意组合来接受输入信息。

一台或多台计算机可以通过任何适当形式的一个或多个网络互连，包括局域网或广域网(例如企业网络或Internet)。这样的网络可以基于任何适当的技术，并且可以根据任何适当的协议进行操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。

本文概述的各种方法或过程可以被编码为可在采用多种操作系统或平台中的任何一种的一个或多个处理器上执行的软件。这种软件可以使用多种合适的编程语言和/或编程或脚本工具中的任何一种来编写，并且可以将其编译为可执行的机器语言代码或在框架或虚拟机上执行的中间代码。

本文中提供的用于控制方法或过程的一种或多种算法可以体现为可读储存介质(或多种可读介质)(例如，计算机内存、一个或多个软盘、光盘(CD)、光碟、数字影碟(DVD)、磁带、闪存、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate)或其他半导体器件中的电路配置，或其他有形储存介质)，其采用一种或多种程序进行编码，这些程序在一台或多台计算机或其他处理器上执行时，其执行实现本文描述的各种方法或过程的方法。

在一些实施方案中，计算机可读储存介质可以将信息保留足够的时间，从而提供非暂时形式的计算机可执行指令。这样的一种或多种计算机可读储存介质可以是可移动的，使得可以将储存在其上的一个或多个程序加载到一个或多个不同的计算机或其他处理器上，从而实现本文所述的方法或过程的各个方面。如本文所使用的，术语“计算机可读储存介质”仅涵盖可以被认为是制造品(例如，制造的物品)或机器的计算机可读介质。替代地或另外地，本文描述的方法或过程可以体现为除计算机可读储存介质之外的计算机可读介质，例如传播信号。

本文在一般意义上使用术语“程序”或“软件”来指代可用于对计算机或其他处理器进行编程以实现本文所述方法或过程的各个方面的任何类型的代码或可执行指令集。另外，应了解，根据此实施方案的一方面，在执行时以执行本文描述的方法或过程的一个或多个程序不必驻留在单个计算机或处理器上，而是可以以模块化的方式分布在多个不同的计算机或处理器中来实现各种过程或操作。

一个或多个计算机或其他装置执行的可执行指令可以采用多种形式，例如程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，在各种实施方案中，程序模块的功能可以根据需要进行组合或分布。

而且，数据结构可以以任何合适的形式储存在计算机可读介质中。数据储存的非限制性示例包括结构化、非结构化、本地化、分布式、短期和/或长期储存。可以用于递送数据的协议的非限制性示例包括专有和/或行业标准协议(例如，HTTP、HTML、XML、JSON、SQL、Web服务、文本、电子数据表等，或其任何组合)。为了简化说明，可以将数据结构显示为具有通过数据结构中的位置相关的字段。这样的关系同样可以通过在计算机可读介质中为字段分配储存位置来实现，其在字段之间传达关系。但是，可以使用任何合适的机制来建立数据结构的字段中的信息之间的关系，包括通过使用指针、标签或在数据元素之间建立关系的其他机制。

在一些实施方案中，与培养箱的操作有关的信息(例如，温度、湿度、气体成分、图像、细胞培养条件等，或其任意组合)可以从与培养箱相关联的一个或多个传感器(位于培养箱柜内，或位于培养箱内但在培养箱柜外)获得，并且可以储存在计算机可读介质中，从而提供有关细胞培养孵育过程中条件的信息。在一些实施方案中，可读介质包括数据库。在一些实施方案中，所述数据库包含来自单个培养箱的数据。在一些实施方案中，所述数据库包含来自多个培养箱的数据。在一些实施方案中，以使其防篡改的方式储存数据。在一些实施方案中，仪器(例如，培养箱)产生的所有数据都被储存。在一些实施方案中，储存数据的子集。

在一些实施方案中，组件(例如，计算机)控制在培养箱内执行的各种过程。例如，计算机可以指导控制设备(例如，操纵器，成像器、流体处理系统等)。在一些实施方案中，计算机控制细胞培养物的成像、细胞的挑选、细胞的除杂(例如，去除细胞团)、监测细胞培养条件、调整细胞培养条件、跟踪细胞培养器皿在培养箱内的运动，和/或任何上述过程的调度。

细胞测定

在一些实施方案中，本文提供的培养箱柜配置有显微镜或其他成像器或其他装置，用于监测细胞生长、细胞生存力或细胞的其他方面。在一些实施方案中，显微镜或成像器与在培养箱柜内进行的测定结合使用，例如基于图像的表型筛选或测定。

在某些实施方案中，本文提供的培养箱被配置成允许在培养箱柜内或可操作地连接培养箱柜的腔室内(例如，作为培养箱的一部分的单独的测定腔室)进行一种或多种测定。在一些实施方案中，本文提供的培养箱被配置成允许进行细胞计数测定、复制标记测定、细胞膜完整性测定、基于细胞ATP的生存力测定、线粒体还原酶活性测定、半胱天冬酶活性测定、膜联蛋白V染色测定、DNA含量测定、DNA降解测定、核碎裂测定(nuclearfragmentation assay)或其组合。其他示例性测定包括BrdU、EdU或H3-胸腺嘧啶核苷掺入测定；使用核酸染料(例如Hoechst染料、DAPI、放线菌素D、7-氨基放线菌素D或碘化丙啶)进行DNA含量测定；细胞代谢测定，例如AlamarBlue、MTT、XTT和CellTitre Glo；核碎裂测定；细胞质组蛋白相关的DNA片段测定；PARP裂解测定；以及TUNEL染色测定。

治疗和实验干预

在某些实施方案中，本文提供的培养箱被配置成允许在培养箱柜内进行高通量筛选(HTS)。在一些实施方案中，HTS是指每天测试多达例如100,000个化合物。在一些实施方案中，筛选测定可以以多孔形式，例如96孔、384孔形式或1,536孔形式进行，并且可以使用自动化方案进行。在这种高通量测定中，有可能在一天内筛选数千种不同的化合物或组合物。特别地，微量滴定板的每个孔可用于针对所选的测试化合物进行单独的测定，或者，如果要观察到浓度或孵育时间的影响，则多个孔可包含单个化合物的测试样品。每天可以测定许多板；使用该测定，最多可以测定筛选约6,000、20,000、50,000或多于100,000个不同的化合物。通常，本文所述测定的HTS实施方案涉及自动化的使用。在一些实施方案中，包括一个或多个机械臂的集成机器人系统在多个测定站之间运输测定微板(对于化合物、细胞和/或试剂的添加、混合、孵育以及最终读出或检测)。在一些方面，HTS测定可包括同时制备、孵育和分析许多板，从而进一步加速数据收集过程。

在一些实施方案中，测定可包括测试细胞、对照细胞和一个或多个测试化合物，例如10、100、1000、10,000或更多个测试化合物。可以以适于评估测试化合物对细胞的作用的方式将细胞和测试剂布置在一个或多个器皿中。可以在本文所述的一个或多个培养箱的一个或多个培养箱柜中进行这些测定。通常，器皿包含合适的组织培养基，并且测试化合物存在于组织培养基中，并且可以以自动化方式在本文提供的培养箱的培养箱柜内被递送至培养基。可以选择适合培养特定细胞类型的培养基。在一些实施方案中，培养基不含或基本上不含血清或组织提取物，而在其他实施方案中，存在这种组分。在一些实施方案中，将细胞培养在塑料或玻璃表面上。

可以以任何适当的组合来采用上述方面和实施方案，因为本发明在这方面不受限制。

应该理解的是，这里参考某些说明性实施方案和附图描述了本发明的各方面。本文描述的说明性实施方案不一定旨在示出本发明的所有方面，而是用于描述一些说明性实施方案。因此，本发明的各个方面不意图鉴于示例性实施方案而被狭义地理解。另外，应当理解，本发明的各方面可以单独使用或与本发明的其他方面以任何合适的组合使用。

因此，已经描述了本发明的至少一个实施方案的几个方面，应当理解，本领域技术人员将容易理解各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在落入本发明的精神和范围内。因此，前面的描述和附图仅作为示例。

尽管本文已经描述和说明了本发明的几个实施方案，但是本领域普通技术人员将容易构思用于执行功能和/或获得结果和/或一个或多个本文描述的优点的多种其他手段和/或结构，以及这样的变化和/或修改中的每一个都被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易地理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和形态均是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或形态将取决于一个或多个特定应用，针对所述应用使用本发明的教导。仅使用常规实验，本领域技术人员将认识到或能够确定本文所述的本发明的特定实施方案的许多等同方案。因此，应当理解，前述实施方案仅作为示例给出，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，本发明可以不同于具体描述和要求保护的方式实施。本发明涉及本文所述的每个单独的部件、系统、制品、材料和/或方法。另外，如果这样的部件、系统、物品、材料和/或方法不是相互矛盾的，则两个或更多个这样的部件、系统、物品、材料和/或方法的任何组合都包括在本发明的范围内。

除非明确相反地指出，否则本文在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一个”和“一种”应理解为表示“至少一个”。

在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应该理解为是指这样结合的元素中的“一个或两个”，例如在某些情况下共同存在而在其他情况下不连续存在的元素。除非明确相反地指出，否则与“和/或”条款(clause)明确标识的元素不同的其他元素可以可选地存在，无论与那些明确标识的元素相关还是无关。因此，作为非限制性示例，在与诸如“包括”的开放式语言结合使用时，对“A和/或B”的提及在一个实施方案中可以指代没有B的A(可选地包括不是B的元素)；在另一个实施方案中，指代不含A的B(任选地包括不是A的元素)；在又一个实施方案中，指代A和B两者(可选地包括其他元素)；等等。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应被理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项目分离时，“或”或“和/或”应解释为包含性的，例如，包括多个元素或元素列表中的至少一个，但也包括多于一个，以及可选地包括其他未列出的项目。仅明确相反地指出的术语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或当在权利要求书中使用时，“由...组成”将指的是仅包括多个元素或元素列表中的一个元素。一般而言，本文中使用的术语“或”当在权利要求书中使用时、当其前面有排他性例如“任一”、“之一”、“仅其中之一”或“恰好其中之一”“基本上由...组成”时，应当仅解释为排他性备选方案(例如“一个或另一个而不是两者”，应具有专利法领域中所使用的普通含义。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，在提及一个或多个元素的列表时，短语“至少一个”应被理解为是指从该元素列表中的任何一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括元素列表中具体列出的各个和每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中元素的任何组合。该定义还允许除了短语“至少一个”所指代的元素列表中明确识别的元素之外的元件可以可选地存在，无论与那些明确识别的元素有关还是无关。因此，作为非限制性示例，在一个实施方案中，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”，或等效地“A和/或B中的至少一个”)可以指代至少一个A，任选地包括多于一个A，不存在B(并且任选地包括除B以外的元素)；在另一个实施方案中，指代至少一个B，任选地包括多于一个B，不存在A(并且任选地包括除A以外的元素)；在又另一个实施方案中，指代至少一个A，可选地包括多于一个A，以及至少一个B，可选地包括多于一个B(以及可选地包括其他元素)；等等。

在权利要求书以及以上说明书中，所有过渡短语例如“包含”、“包括”、“承载”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”等都应理解为开放式的，例如意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节所述，仅过渡短语“由……组成”和“基本上由……构成”应分别是封闭的或半封闭的过渡短语。

在权利要求中使用诸如“第一”，“第二”，“第三”等序数术语来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素相对于另一个的任何优先权、居先权或顺序或执行方法动作的时间上的顺序，但仅用作区分具有某些名称的一个权利要求元素与具有相同名称的另一个元素(但用于序数术语)以区分权利要求元素的标签。

还应理解的是，除非有明显的相反指示，否则在本文要求保护的任何方法中，包括多个步骤或动作，方法的步骤或动作的顺序不必限于记录的方法的步骤或动作的顺序。

Claims (72)

1.移液管尖端，其包括：

主体，其限定内部体积且具有第一端和第二端，第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且第二端被布置成附接移液管；和

密封地附接所述主体的气囊。

2.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊在所述主体的内部体积中，所述气囊是一次性的。

3.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊被布置成响应于跨所述气囊施加的压力梯度而使一定体积的液体通过所述第一端被吸入所述内部体积或从所述内部体积排出。

4.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊被布置成响应于从所述第一端朝着所述第二端且跨所述气囊定向的负压梯度而允许一定体积的液体通过所述第一端被吸入所述内部体积，并且其中所述气囊布置成响应于从所述第一端朝着所述第二端且跨所述气囊定向的正压梯度而允许一定体积的液体通过所述第一端从所述内部体积排出。

5.根据权利要求4所述的移液管尖端，其中所述气囊具有第一侧和第二侧，其中所述第一侧面对所述主体的所述第一端，并且其中所述负压梯度是通过在所述第二侧上抽真空而产生的。

6.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊在所述主体的第一端和第二端之一处附接所述主体。

7.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊在所述主体的第一端与第二端之间的位置处附接所述主体。

8.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊包括膜囊。

9.根据权利要求8所述的移液管尖端，其中当所述膜囊为塌陷形态时，所述气囊设置在所述内部体积中。

10.根据权利要求8所述的移液管尖端，其中当所述膜囊为扩张形态时，所述气囊至少部分地设置在所述内部体积的外部。

11.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊包括平面膜。

12.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊在所述气囊的第一侧和所述主体的第一端之间所限定的第一隔室与在所述气囊的第二侧和所述移液管之间所限定的第二隔室之间提供密封。

13.根据权利要求12所述的移液管尖端，其中当液体被吸入所述第一隔室中时，所述气囊提供密封。

14.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中所述气囊在所述气囊的周边处附接所述主体。

15.根据权利要求1所述的移液管尖端，其与第二移液管尖端组合，所述第二移液管尖端包括：

第二主体，其限定第二内部体积且具有第三端和第四端，所述第三端被布置成使液体进入和离开所述第二移液管尖端，并且所述第四端被布置成附接移液管；和

密封地附接至第二主体的第二气囊；

其中第一和第二移液管尖端是可嵌套的。

16.根据权利要求15所述的移液管尖端，其中所述第二气囊在所述第二内部体积中，所述第二气囊是一次性的。

17.根据权利要求15所述的组合，其中所述第一移液管尖端嵌套在所述第二移液管尖端的顶部。

18.根据权利要求17所述的组合，其中当所述第一移液管尖端嵌套在所述第二移液管尖端的顶部上时，所述第二气囊与所述第一移液管尖端的主体相邻。

19.根据权利要求17所述的组合，其中所述嵌套的移液管尖端被容纳在药筒中。

20.根据权利要求1所述的移液管尖端，其与移液管组合，其中所述移液管附接所述移液管尖端主体的第二端。

21.根据权利要求20所述的组合，其中所述移液管尖端通过卡扣配合或压配合附件附接所述移液管。

22.根据权利要求1所述的移液管尖端，其中响应于第一施加的压力，所述气囊被布置成在远离所述主体的所述第一端的方向上移动以将一定体积的液体吸入所述移液管尖端中。

23.根据权利要求22所述的移液管尖端，其中响应于第二施加的压力，所述气囊被布置成在朝着所述主体的第一端的方向上移动以将一定体积的液体转移出所述移液管尖端。

24.根据权利要求22所述的移液管尖端，其中响应于第一施加的压力，所述气囊的至少一部分被布置成容纳一定体积的液体。

25.根据权利要求22所述的液体转移装置，其中被吸入所述移液管尖端的液体的体积与所述第一施加的压力的幅度成比例。

26.液体转移系统，包括：

移液管尖端，其具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接所述主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开所述移液管尖端且所述第二端被布置成附接移液管；和

附接所述移液管尖端的移液管，所述移液管被布置成跨气囊产生压力梯度，从而将一定体积的液体转移入和转移出所述移液管尖端。

27.根据权利要求26所述的液体转移系统，其中所述气囊在所述主体的内部体积中，所述气囊是一次性的。

28.根据权利要求26所述的液体转移系统，其中所述气囊和所述内部体积的至少一部分被布置成容纳一定体积的液体，所述气囊的第一侧暴露于所述一定体积的所容纳的液体。

29.根据权利要求28所述的液体转移系统，其中所述气囊的第二相对侧暴露于所述移液管。

30.根据权利要求26所述的液体转移系统，还包括设置在所述移液管的主体中的移液管壳体。

31.根据权利要求30所述的液体转移系统，其中所述移液管壳体可移除地附接所述移液管尖端和所述移液管之一。

32.根据权利要求26所述的液体转移系统，其中所述移液管尖端的第二端附接所述移液管。

33.根据权利要求32所述的液体转移系统，其中所述移液管尖端是在所述移液管上卡扣配合和压配合的至少一种。

34.移液管尖端，包括：

主体，其限定内部体积且具有第一端和第二端，第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且第二端被布置成附接移液管；和

密封地附接所述主体的气囊，其中所述气囊和至少一部分的所述内部体积被布置成容纳一定体积的液体。

35.根据权利要求34所述的移液管尖端，其中所述气囊在所述主体的内部体积中是一次性的。

36.根据权利要求34所述的移液管尖端，其中所述气囊的第一侧暴露于一定体积的所容纳的液体。

37.根据权利要求36所述的移液管尖端，其中所述气囊的第二侧暴露于可附接所述移液管尖端的移液管。

38.根据权利要求37所述的移液管尖端，其中所述气囊在所述气囊的第一侧和所述主体的第一端之间所限定的第一隔室与在所述气囊的第二侧和所述移液管之间所限定的第二隔室之间提供密封。

39.根据权利要求38所述的移液管尖端，其中所述第二隔室被布置成接受以下至少一项：用于将一定体积的液体吸入所述移液管尖端的第一施加的压力和用于将一定体积的液体从所述移液管尖端排出的第二施加的压力。

40.根据权利要求39所述的移液管尖端，其中第一压力是向所述气囊施加真空的负压。

41.根据权利要求39所述的移液管尖端，其中所述第二压力是正压。

42.根据权利要求34所述的移液管尖端，其中所述液体的体积小于或等于所述气囊的体积与所述主体的内部体积的至少一部分的体积之和。

43.根据权利要求38所述的移液管尖端，其中被吸入所述移液管尖端的液体的体积与所述第一施加的压力成比例，并且从所述移液管尖端排出的液体的体积与所述第二施加的压力成比例。

44.液体转移系统，包括：

移液管尖端，其具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接所述主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接操纵器；和

操纵器，其被布置成跨所述气囊产生压力梯度，从而将第一体积的液体转移入或转移出移液管尖端。

45.根据权利要求44所述的液体转移系统，其中所述气囊在所述主体的内部体积中，所述气囊是一次性的。

46.根据权利要求44所述的液体转移系统，其中所述操纵器是多尖端移液管。

47.根据权利要求44所述的液体转移系统，其中所述移液管尖端可移除地附接所述操纵器。

48.根据权利要求47所述的液体转移系统，其中所述移液管尖端是压配合或卡扣配合到所述操纵器上的至少一种。

49.根据权利要求44所述的液体转移系统，其中所述操纵器被布置成向所述气囊施加压力，从而将至少一部分体积的液体转移出所述移液管尖端的主体。

50.根据权利要求44所述的液体转移系统，还包括具有限定内部体积且具有第三端和第四端的第二主体的第二移液管尖端和密封地附接所述第二主体的第二气囊，所述第三端被布置成使液体进入和离开所述第二移液管尖端和所述第四端被布置成附接操纵器。

51.根据权利要求50所述的液体转移系统，其中所述第二气囊在所述第二主体的内部体积中，所述第二气囊是一次性的。

52.根据权利要求50所述的液体转移系统，其中所述操纵器被布置成跨所述第二气囊产生压力梯度，从而将第二体积的液体转移入或转移出所述第二主体的第三端。

53.根据权利要求52所述的液体转移系统，其中所述第一和第二体积被转移出相同的细胞培养器皿。

54.根据权利要求52所述的液体转移系统，其中所述第一体积的液体被转移出第一细胞培养器皿且所述第二体积的液体被转移出第二细胞培养基。

55.细胞培养箱，包括：

培养箱柜，其包括用于在一个或多个细胞培养器皿中孵育细胞的内部腔室；

从外部环境向所述内部腔室开口的门；

成像器，其被布置成对内部腔室内的细胞成像；

用于操纵内部腔室内的一个或多个细胞培养器皿中的细胞的操纵器，其中所述操纵器包括至少一个移液管，其被配置成将包含细胞的第一体积的培养基转移入或转移出所述内部腔室内的一个或多个细胞培养器皿；

与移液管流体连通的移液管尖端，所述移液管尖端具有限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接气囊的气囊，所述第一端被布置成将一定体积的液体转移入和转移出移液管尖端且所述第二端被布置成附接操纵器；和

细胞培养器皿转移装置，其用于在内部腔室内的位置之间移动一个或多个细胞培养器皿；

其中所述操纵器向上述气囊施加压力，从而将包含细胞的第一体积的培养基转移入或转移出移液管尖端。

56.根据权利要求55所述的细胞培养箱，其中所述气囊在所述主体的内部体积中，所述气囊是一次性的。

57.根据权利要求55所述的细胞培养箱，其中所述操纵器向所述气囊施加第一压力以在远离所述主体的第一端的方向移动所述气囊，从而将第一体积的培养基转移入所述移液管尖端。

58.根据权利要求55所述的细胞培养箱，其中所述压力是向所述膜施加真空的负压。

59.根据权利要求58所述的细胞培养箱，其中转移入或移出所述移液管尖端的第一体积的培养基与施加至气囊的压力的幅度成比例。

60.根据权利要求59所述的细胞培养箱，其中所述操纵器向所述气囊施加第二压力，从而使所述气囊在朝着所述主体的第一端的方向移动，从而将所述第一体积的培养基排出所述移液管尖端。

61.根据权利要求55所述的细胞培养箱，还包括第二移液管尖端，其用于将包含细胞的第二体积的培养基转移入或转移出所述内部腔室内的一个或多个细胞培养器皿，所述第二尖端具有限定内部体积且具有第三端和第四端的第二主体和密封地附接所述主体的第二气囊，所述第三端被布置成将液体转移入和转移出所述第二移液管尖端且所述第四端被布置成附接操纵器。

62.根据权利要求61所述的细胞培养箱，其中所述第二气囊在所述第二主体的内部体积内，所述第二气囊是一次性的。

63.根据权利要求61所述的细胞培养箱，其中所述第一体积和第二体积被转移出相同的细胞培养器皿。

64.根据权利要求61所述的细胞培养箱，其中所述第一体积被转移出第一细胞培养器皿且所述第二体积被转移出所述第二细胞培养器皿。

65.用于分配移液管尖端的药筒，所述药筒包括：

外壳；和

设置在外壳中的两个或更多个移液管尖端，每个移液管尖端包括限定内部体积且具有第一端和第二端的主体和密封地附接主体的气囊，所述第一端被布置成使液体进入和离开移液管尖端且所述第二端被布置成附接移液管，所述两个或更多个移液管尖端是可嵌套的。

66.根据权利要求65所述的药筒，其中所述气囊在所述内部体积内，所述气囊是一次性的。

67.根据权利要求65所述的药筒，其中所述两个或更多个移液管尖端包括第一移液管尖端和第二移液管尖端，所述第一移液管尖端嵌套在所述第二移液管尖端的顶部。

68.根据权利要求67所述的药筒，其中当所述第一移液管尖端堆叠在所述第二移液管尖端的顶部上时，所述第一移液管尖端的主体与所述第二移液管尖端的气囊相邻。

69.将一定体积的液体转移入或转移出移液管尖端的方法，所述方法包括：

跨根据权利要求1所述的移液管尖端的气囊施加第一压力梯度，从而使一定体积的液体经由所述主体的第一端被吸入所述移液管尖端。

70.根据权利要求69所述的方法，还包括跨移液管尖端的气囊施加第二压力梯度，从而造成一定体积的液体经由所述主体的第一端从移液管尖端排出。

71.根据权利要求69所述的方法，其中施加所述第一压力梯度包括施加从所述第一端朝着所述第二端定向并跨所述气囊的负压梯度。

72.根据权利要求70所述的方法，其中施加所述第二压力梯度包括施加从所述第一端朝着所述第二端定向并跨所述气囊的正压梯度。

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