CN115956116A - 超声设备和使用方法 - Google Patents

Abstract

超声设备包括：包括超声表面的壳体、超声换能器和超声喇叭，该超声喇叭用于将来自超声换能器的能量提供并聚焦到超声表面。从细胞培养容器中移除被俘获的气泡的方法包括将细胞培养容器定位在超声设备的超声表面处，该细胞培养容器包括在细胞培养容器的微腔阱内的液体中被俘获的气泡。机械搅动由超声设备产生，并施加于细胞培养容器，以从微腔阱中移除被俘获的气泡。从细胞培养容器释放细胞聚合体的方法包括将细胞培养容器定位在超声设备的超声表面处，该细胞培养容器包括微腔阱中的细胞聚合体。通过将来自超声设备的机械搅动施加到细胞培养容器的表面，来从微腔阱释放细胞聚合体。

Description

超声设备和使用方法

本申请根据35U.S.C.§119要求于2020年6月25日提交的美国临时申请序列第63/043,877号的优先权，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及超声设备和在细胞培养中使用超声设备的方法。

背景技术

由于在活组织中构造细胞的生理相关性，球状体和类器官在三维(3D)细胞培养中的使用持续增加。球状体和类器官3D细胞培养用于许多应用，诸如组织工程、再生医学，以及用于更好地了解药物在临床前试验中的药代动力学和药效学效应等。

商业球状体和类器官生成平台试图满足对生成大量球状体和类器官以用于研究和其他用途的日益增长的需求。平台通常涉及具有许多微腔阱的基板，并且将在每个阱中生成各个球状体或类器官。然而，在阱中并入气泡给球状体生成带来了问题。如果在用细胞播种阱之前存在气泡，则细胞将无法沉降在阱底，从而防止球状体或类器官的均匀分布和聚合形成。

发明内容

根据本发明的超声设备允许对细胞培养容器的微腔基板中被俘获的气泡进行机械移除，从而避免之前用于移除被俘获的气泡的手动搅动或化学处理技术。手动搅动可包括相对于工作表面轻敲或撞击基板以去除气泡，但这种做法会导致破裂和器皿完整性的丧失。移除气泡的化学处理方法可包括使基板表面官能化以增加润湿性，用具有较低润湿角的溶剂(诸如乙醇)对表面进行预润湿，以高流速冲洗系统，以及用多糖涂覆表面以允许跨基板表面进行溶解。然而，化学处理方法需要额外的工艺步骤和对经处理的基板的特殊包装。

本发明的设备使用以一致频率振动的压电超声换能器。超声振动导致空化(cavitation)事件，在该空化事件中，使被俘获的气泡经受一定频率的声音允许气泡膨胀和收缩，从而导致从细胞培养容器中的微腔阱中移除气泡。因此，机械振动允许对微腔阱中被俘获的气泡进行移除，而无需添加复杂的工艺步骤、需要特殊包装或导致细胞培养容器破损。通过提供占地面积小的超声设备，该设备可用于无菌细胞培养罩，并且可通过节省时间和提高球状体生成工艺的效率来最小化工艺步骤并简化用户体验。

根据本发明的一方面，一种超声设备包括：包括超声表面的壳体；设置在壳体内的超声换能器；以及用于将来自超声换能器的能量提供并聚焦到超声表面的超声喇叭。

超声换能器可以是超声压电换能器。超声设备的超声频率可以在约25kHz至约100kHz的范围内。在一些实施例中，超声频率可以是约40kHz。超声设备可以进一步包括超声功率驱动器板。超声设备可以提供连续振动。超声设备可以提供脉冲振动。

超声表面可以包括孔，超声喇叭的面通过该孔突出。该设备可以进一步包括设置在壳体表面上的电源开关。该设备可以进一步包括设置在壳体表面上的指示灯。该设备可以进一步包括超声表面上的激活开关。超声设备可以是便携式的。

超声表面可以能够接收细胞培养容器。细胞培养容器可以包括微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。在一些实施例中，细胞培养容器是微腔瓶并且包括T-25瓶、T-75瓶、T-175瓶或T-225瓶。在一些实施例中，细胞培养容器是微腔板并且包括96阱球状体微孔板、384阱球状体微孔板或1536阱球状体微孔板。在一些实施例中，细胞培养容器是多层微腔细胞培养器皿并且包括

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)、

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)或

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)。

根据本发明的一方面，从细胞培养容器中移除被俘获的气泡的方法包括：将细胞培养容器定位在超声设备的超声表面，该细胞培养容器包括在细胞培养容器的微腔阱内的液体中被俘获的气泡；以及在超声表面产生机械搅动以从微腔阱移除被俘获的气泡。

机械搅动可以是脉冲振动。机械搅动可以是连续振动。所产生的机械搅动可以包括使用超声喇叭以提供并聚焦来自超声换能器的超声能量。可以对细胞培养容器施加机械搅动达约15秒或更短的增量。

可以通过将细胞培养容器固持抵靠在超声表面处的超声喇叭上来对细胞培养容器施加机械搅动。细胞培养容器可以是微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。细胞培养容器可以包括用于产生球状体或类器官的微腔基板。

根据本发明的一方面，从细胞培养容器释放细胞聚合体的方法包括：将细胞培养容器定位在超声设备的超声表面，该细胞培养容器包括微腔阱中的细胞聚合体；以及通过从超声设备向细胞培养容器的表面施加机械搅动，来从微腔阱释放细胞聚合体。

可以以约15秒或更短的增量对细胞培养容器施加机械搅动。可以连续地对细胞培养容器施加机械搅动。可以以脉冲方式对细胞培养容器施加机械搅动。细胞培养容器可以包括微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。细胞聚合体可以是球状体或类器官。细胞培养容器的表面可以是底表面。

根据本发明的一方面，套件可以包括超声设备和细胞培养容器，该细胞培养容器包括用于产生球状体或类器官的微腔基板。

所描述的设备、方法和套件的适用性的进一步范围将从以下详细描述、权利要求和附图中变得显而易见。仅作为说明给出详细描述和具体示例，因为在描述的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域的技术人员将变得显而易见。

附图的简要说明

可以通过参考以下附图来实现对本公开的性质和优势的进一步理解。在附图中，类似部件或特征可具有相同的附图标记。

图1是根据本发明的实施例的设备的透视图。

图2是根据本发明的实施例的设备的透视图。

图3是根据本发明的实施例的设备的透视图。

图4是根据本发明的实施例的设备的分解图。

图5示出了根据本发明的实施例的方法。

图6示出了施加根据本发明的实施例的方法之前(A)和之后(B)的细胞培养容器。

具体实施方式

由于大容量(bulk)球状体微腔基板几何形状的固有疏水性，水溶液中水分子的氢键形成了高表面张力。这种表面张力导致液体跨越微腔顶部而不是进入微腔，从而防止微腔阱的润湿。用于解决表面张力问题的常规技术包括化学处理以对阱进行预润湿或施加涂覆。例如，可以用非极性溶剂(诸如乙醇)到更极性液体(诸如水)的渐变来对阱进行预润湿，其中使用每一者的混合物。作为另一示例，当在葡萄糖中涂覆基板时，水对极性分子的亲和允许更好地润湿和填充微腔阱。然而，这两种技术都是化学处理，其在细胞培养之前需要额外的处置和处理步骤。

相反，本发明的设备和方法使用超声波来克服表面张力。因此，本发明提供了机械方法而非化学处理，该机械方法可用于帮助浸湿微腔阱。该设备使用机械搅动而非化学或表面改性来从微腔阱底部移除俘获的空气。在本发明的一些实施例中，提供了套件，该套件包括伴随细胞培养容器或大容量球状体微腔基板的超声设备。本发明的设备和方法简化了微腔基板或器皿的制造工艺。通过使用机械搅动，微腔基板不再需要化学涂覆步骤，诸如多糖涂覆步骤。因为不再需要化学涂覆，所以也消除了对微腔基板的特殊封装的需要。

本发明的设备和方法使用液体中的气体泡响应于超声波的空化，以从微腔阱的底部移除被俘获的气泡。在实施例中，当施加AC电压波形时，压电换能器以确定的频率振动，并且换能器将电能转换成机械能。在特定实施例中，本发明的设备包括在约20kHz向上至GHz频率范围内的频率下操作的超声压电换能器。当气泡或气体泡受到高频振动时，波压力的变化会使流体内包含的泡快速膨胀和收缩，直到泡瓦解，从而释放出称为空化的冲击波。通过使微腔基板经受超声频率，本发明的设备允许通过机械搅动而不是传统使用的化学改性来从微腔阱的底部移除气泡。

本发明的设备和方法还简化了用于球状体形成的微腔基板的加工。本发明的设备产生一致的、可预测的机械搅动。当机械搅动应用于微腔基板表面时，消除了对在工作表面(诸如实验室工作台)上手动“轻击”或“敲打”细胞培养容器以移除被俘获的泡的需要。该设备的大小和小的占地面积也允许在细胞培养罩内使用超声设备。因此，设备大小消除了从细胞培养罩(诸如II类细胞培养罩)移除基板的需要，以便使用台式离心或其他方法在细胞培养过程中和在细胞培养容器中播种细胞期间移除气泡。通过允许在细胞培养罩内移除气泡，本发明缩短了工艺和处置时间，同时将微腔基板保持在细胞培养罩的无菌环境内。

本发明的设备和方法也被证明在球状体或类器官生成过程的后期阶段有用。本发明可用于在长时间培养后去除附着于微腔基板的球状体或类器官。使用本发明的设备提供机械搅动允许在不破坏球状体或类器官或损坏包含在其中的细胞的情况下去除球状体或类器官。

本发明的超声设备包括：壳体，该壳体包括超声表面；设置在壳体内的超声换能器；以及超声喇叭，该超声喇叭用于将来自超声换能器的能量提供并聚焦到超声表面。超声换能器可以是压电超声换能器。在一些实施例中，该设备还包括激活开关、电源开关、设置开关、指示灯、或其组合。在一些实施例中，提供了套件，该套件包括根据本发明的超声设备和用于产生球状体或类器官的大容量微腔基板。

本发明的设备进一步包括电源和用于放大功率的超声功率驱动器板或控制板。电源可以是任何合适的电源，诸如电池或电插座。该设备可以包括AC输入电缆和插头或电池输入。可以使用任何合适的控制器。例如，控制器可以包括控制板、功率放大模块、或其组合。激活开关可以围绕超声喇叭的面的周边布置。可以提供电源开关以使设备断电以节省能量，并且在不使用设备时防止不期望的操作。

壳体表面可以包括超声表面。超声表面可以是设备的最顶表面。超声表面可以包括孔，超声喇叭的面通过该孔突出。超声表面能够接收细胞培养容器。在一些实施例中，细胞培养容器包括微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。在实施例中，超声设备具有小的占地面积，从而允许该设备在细胞培养罩内使用而不占用罩下的宝贵空间。在实施例中，该设备是小的、模块化的，并且具有适合在细胞培养罩中使用的尺寸。在一些实施例中，该设备的形状类似于6英寸立方体。该设备可以包括密封的内部组件，从而允许该设备易于擦拭或消毒以用于无菌细胞培养罩中。在一些实施例中，设备是便携式的。

壳体可由提供刚性结构的任何合适材料形成。例如，壳体可以由刚性塑料材料或其他刚性非导电材料形成。在一些实施例中，超声喇叭的至少一部分从壳体的超声表面突出。超声喇叭从超声表面突出的部分可以是超声喇叭的面。

本发明的设备和方法可以使用任何合适的超声频率和在期望超声频率下操作的任何合适的超声换能器。在一些实施例中，用于空化的超声频率在约25kHz至约100kHz的范围内。在一些实施例中，超声频率是约40kHz。超声换能器可以是压电超声换能器。超声换能器可以是40kHz 60W超声换能器。在一些实施例中，超声频率在约25kHz至约100kHz的范围内。在一些实施例中，从25kHz、40kHz和80kHz中选择超声频率。在优选实施例中，超声频率是40kHz。优选地，超声频率大于人类听力的范围，其高达约20kHz。在实施例中，超声换能器可以是由凯梅特(KEMET)电子公司(佛罗里达州劳德代尔堡)制造的40kHz压电超声换能器，或者是Steiner&Martins公司(佛罗里达州达文波特)制造的40kHz压电超声空气换能器。应当理解，构想了其他超声换能器，并且其他超声换能器也是可能的。

喇叭可以是可以聚焦超声换能器发出的超声能量的任何合适的超声喇叭。超声喇叭可以是任何合适的大小和形状，并由任何合适的材料形成。在实施例中，超声喇叭是金属圆柱形超声喇叭。超声喇叭可以由任何合适的材料制造，诸如铝、钛或钢。作为示例，超声喇叭的形状可以类似于圆柱体或矩形块。在实施例中，超声喇叭可以是圆柱形铝超声喇叭，诸如由必能信(Branson)超声公司(康涅狄格州丹伯里)或Sonitek公司(康涅狄格州米尔福德)制造的那些超声喇叭。应当理解，构想了其他超声喇叭，并且其他超声喇叭也是可能的。

如本文所述，本发明的设备可用于从微腔阱的底部移除被俘获的气泡，以帮助细胞播种的均匀分布以用于大容量球状体形成。本发明的设备也可以用于从微腔阱去除细胞。

在一些实施例中，本发明的设备和方法与细胞培养容器或大容量球状体微腔基板一起使用，以用水溶液“浸湿”或完全浸透细胞培养容器中的微腔阱。通过使用超声换能器作为一致的、可预测的机械搅动方式，可以从微腔阱阵列中移除被俘获的气泡，从而“浸湿”微腔阱。“浸湿”微腔阱允许在微腔阵列上进行均匀的细胞播种和细胞球状体的形成，以供下游处理。

在一些实施例中，本发明的设备和方法用于从微腔阱中去除球状体或类器官。长时间培养的球状体可能会紧紧地滞留于微腔阱中，诸如大容量球状体微腔基板或细胞培养容器的微米级阱。以前使用的从微腔阱中移除聚合细胞(诸如球状体或类器官)的方法包括手动刮擦或剧烈冲洗，这可能会导致球状体或类器官受损。使用根据本发明的超声设备提供了一致且可预测的机械搅动方式，与先前使用的手动或化学过程相比，这允许更容易地移除长时间培养的球状体。

在一些实施例中，本发明的设备适用于细胞培养容器，诸如微腔基板产品。微腔基板产品的非限制性示例包括T-25瓶、T-75瓶、开放阱板和微腔细胞培养板。微孔板产品的非限制性示例包括EZSPHERE(来自Nacalai美国)、AGGREWELL(来自STEMCELL科技)、SPHERA(来自Nunclon)、CELLSTAR(来自格瑞纳生物(Greiner Bio-One))、CELLCARRIER(来自珀金埃尔默(PerkinElmer))和NANOCULTURE(来自MBL国际)，96阱球状体微孔板(纽约州康宁市的康宁公司)、384阱球状体微孔板(纽约州康宁市的康宁公司)、1536阱球状体微孔板(纽约州康宁市的康宁公司)和ELPLASIA板(来自纽约州康宁市的康宁公司)。在一些实施例中，细胞培养容器包括微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。在一些实施例中，细胞培养容器是微腔瓶并且包括T-25瓶、T-75瓶、T-175瓶或T-225瓶。在一些实施例中，细胞培养容器是微腔板并且包括96阱球状体微孔板、384阱球状体微孔板或1536阱球状体微孔板。在一些实施例中，细胞培养容器是多层微腔细胞培养器皿并且包括

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)、

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)或

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)。应当理解，构想了其他细胞培养容器，并且其他细胞培养容器也是可能的。

当设备通电时(在具有电源开关的设备中，电源开关被转到开(ON)位置并且电源为设备供电)，设备处于待机模式，直到细胞培养容器被放置到设备超声表面处的超声喇叭的面上为止。当细胞培养容器被放置到设备超声表面处的超声喇叭的面上时，超声换能器通电。在具有激活开关的设备中，将细胞培养容器放置在超声表面和超声喇叭的面上还可以包括触发对超声换能器通电的激活开关。通电时，超声换能器振动大容量球状体微腔表面，从而去除细胞培养容器的微腔阱内的任何被俘获的气泡(或被俘获的球状体)。振动的机械动作足够剧烈以移除任何被俘获的气泡，但又足够温和以避免对器皿或基板的灾难性故障。

取决于细胞培养过程的阶段进展，振动可用于细胞播种或细胞收获。对于细胞播种，振动用于通过微腔阱内的空化去除任何被俘获的气泡，以允许产生球状体或类器官。对于细胞收获，振动和随后的空化用于从微腔阱去除细胞，以收获生成的球状体或类器官。

可以提供设备的不同设置，诸如连续或脉冲振动。在一些实施例中，设备提供连续振动。在一些实施例中，设备提供脉冲振动。脉冲振动可以是脉冲的、间歇的振动。设备可以以约15秒或更短的增量提供机械搅动或振动。在一些实施例中，脉冲以约15秒或更短的增量发生。可以通过交替超声换能器的开-关序列或脉冲或通过对超声振动的定时间隔进行编程来提供脉冲振动。脉冲允许更有效地从微腔清除被俘获的气泡并限制设备的操作产生的热量和声音的量，从而延长换能器的寿命。

图1示出了根据本发明的实施例的超声设备100。超声设备100包括：壳体15，该壳体15包括超声表面25；设置在壳体15内的超声换能器；以及超声喇叭35，该超声喇叭35用于将来自超声换能器的能量提供并聚焦到超声表面25。超声喇叭35具有从超声表面25突出的面37。在超声设备100的前表面上提供了具有关-开模式的电源开关55。

图2示出了根据本发明的实施例的超声设备200，其中设备200进一步包括在超声表面25上的超声喇叭35的面37的周边处的激活开关50。可以使用任何合适的激活开关或按钮。例如，可以使用这样的按钮：当细胞培养容器被压在按钮上时按钮被压下，从而激活超声换能器。在超声设备的前表面上示出了指示灯53，诸如指示设备的电池功率水平的灯。

图3示出了根据本发明的实施例的超声设备300。设备300包括具有超声表面25的刚性壳体15。提供了覆盖超声表面25的盖23。盖可以是任何合适的盖，诸如铰链盖(如图所示)或具有扣的盖或互锁盖。构想了其他类型的盖。超声表面25可以是适于接收各种大小和尺寸的细胞培养容器的平坦表面，诸如托盘。超声喇叭面37从壳体15的超声表面25突出。示出了矩形形状的超声喇叭面37。

在超声设备300的前表面上提供了电源开关55。在一些实施例中，电源开关具有开位置和关(OFF)位置。当在开位置中时，超声源被激活并处在待机状态，并且在物品接触超声表面时，设备将提供机械搅动。当电源开关在关位置中时，超声源未激活。在超声设备300的前表面上提供了设置开关49。设置开关允许激活设备的不同设置。示例设置包括脉冲搅动、连续搅动和定时设置。在超声设备300的前表面上提供了指示灯51、52和54。指示灯可以与电源开关、设置开关和超声表面相关联。例如，指示灯51指定设置开关49的模式，指示灯52指定电源开关55的模式，并且指示灯54指定超声换能器是否被激活和/或向超声表面25提供机械搅动。

图4示出了超声设备100的分解图。设备100包括壳体15。在一些实施例中，如图所示，壳体15的形状可以类似于立方体。壳体可以是非导电材料，诸如刚性塑料壳体。设置在壳体15内的是控制器或控制板40、超声换能器30、具有面37的超声喇叭35、以及绝缘材料(未示出)。控制器可以是任何合适的控制器，诸如超声功率驱动器板。壳体15的顶表面充当超声表面25。超声表面25包括孔21，超声喇叭35的面37通过该孔21突出。示出的电源55是电插座。当电源开关55转到开位置时，电线和插头47从电源55向设备100提供电功率。控制板40和超声换能器30将电功率转换为机械搅动形式的超声功率，该超声功率由超声喇叭35聚焦并提供到在超声表面25处与超声喇叭35的面37齐平放置的细胞培养容器。

提供了从细胞培养容器中移除被俘获的气泡的方法。根据本发明的一方面，从细胞培养容器中移除被俘获的气泡的方法包括：将细胞培养容器定位在超声设备的超声表面，该细胞培养容器包括在细胞培养容器的微腔阱内的液体中被俘获的气泡；以及在超声表面产生机械搅动以从微腔阱移除被俘获的气泡。

机械搅动可以是脉冲振动。机械搅动可以是连续振动。所产生的机械搅动可以包括使用超声喇叭以提供并聚焦来自超声换能器的超声能量。可以通过将细胞培养容器固持抵靠在超声表面处的超声喇叭上来对细胞培养容器施加机械搅动。可以对细胞培养容器施加机械搅动达约15秒或更短的增量。

在一些实施例中，超声表面的面从超声表面突出。在一些实施例中，通过固持细胞培养容器与超声喇叭的面齐平来定位细胞培养容器，以向细胞培养容器施加机械搅动形式的超声能量，从而移除被俘获的气泡。在一些实施例中，细胞培养容器的底表面被固持与超声喇叭齐平。在一些实施例中，细胞培养容器由用户手动操纵，使得细胞培养容器的底表面的不同部分与超声喇叭的面齐平。

在一些实施例中，细胞培养容器是用于产生球状体或类器官的微腔基板或大容量微腔基板。在一些实施例中，细胞培养容器包括微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。在一些实施例中，细胞培养容器是微腔瓶并且包括T-25瓶、T-75瓶、T-175瓶或T-225瓶。在一些实施例中，细胞培养容器是微腔板并且包括96阱球状体微孔板、384阱球状体微孔板或1536阱球状体微孔板。在一些实施例中，细胞培养容器是多层微腔细胞培养器皿并且包括

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)、

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)或

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)。应当理解，构想了其他细胞培养容器，并且其他细胞培养容器也是可能的。

图5示出了根据本发明的实施例的使用设备的方法400。超声设备100包括围绕超声换能器设置的壳体15、以及超声喇叭35。超声喇叭的面37从壳体15的超声表面25突出。用于润湿微腔基板的阱的超声设备在使用前处于“关”位置。“关”和“开”模式可由电源开关35指定。当设备电源开关35转到“开”状态时，它保持在待机模式，直到被细胞培养容器60激活为止。

细胞培养容器可以是任何合适的细胞培养容器，诸如微腔瓶、微腔板、多层微腔细胞培养器皿，或能够在微腔阱内培养细胞的其他细胞培养容器。细胞培养容器包括微腔基板，该微腔基板包括微腔阱。细胞培养容器可以包括大容量球状体微腔基板。

由于微腔阱的大小，当细胞培养介质70或其他液体被添加到细胞培养容器中时，气泡65被俘获在微腔阱中，而不是填充有细胞培养介质60的阱中。在方法400中，当包含被俘获的气泡65的细胞培养容器65被放置为与超声喇叭的面37齐平时，超声设备100被激活并且产生超声波形80。超声波形80提供机械搅动，以振动细胞培养容器60并去除微腔阱内的任何被俘获的气泡65。所提供的超声能量可以是连续的或者可以是脉冲的。细胞培养容器60可以被固持抵靠超声表面25，直到移除被俘获的气泡65为止。在移除被俘获的气泡65之后，可以从超声设备100的超声表面25移除细胞培养设备60，此时超声波形80停止，并且超声设备100维持在待机模式。

在实施例中，本发明的超声设备包括激活按钮或开关。用于润湿细胞培养容器中的微腔基板的阱的超声设备在使用前处于“关”位置。当设备电源开关转到“开”状态时，它维持在待机模式，直到激活开关被细胞培养容器按下为止。按下激活开关激活超声设备，并且来自超声换能器的机械能由超声喇叭聚焦。当细胞培养容器被定位或固持与超声喇叭的面齐平时，超声能量被施加到细胞培养容器。因此，当包含大容量球状体微腔基板的细胞培养容器被放置为抵靠超声设备的超声表面以按下激活开关，并被固持与超声喇叭的面齐平时，产生超声波形以振动细胞培养容器并去除微腔阱内的任何被俘获的气泡。可以在施加超声能量的同时手动操纵细胞培养容器，使得细胞培养容器的表面的不同区域被设置成与超声喇叭的面齐平。在移除被俘获的气泡之后，从超声设备的超声表面移除细胞培养容器，此时超声波形停止，并且超声设备维持在待机模式。

图6示出了在(A)经历本发明的方法之前和在(B)应用本发明的方法之后的细胞培养容器(诸如培养瓶)的示意性表示。如视图(A)中所示，培养瓶60可具有帽或盖63，并包含大容量球状体微腔基板75。在添加细胞培养介质70或用于浸湿基板表面的其他流体后，在微腔基板75的微腔阱的底部形成被俘获的气泡65。在视图(B)中，示出了在激活超声设备之后的培养瓶60。设备激活后，气泡发生空化。如视图(B)中所示，被俘获的气泡的空化已经发生，并且微腔基板75包括流体填充的微腔85。因此，在添加细胞以形成球状体之前，微腔已经被浸湿并充满流体。

提供了从细胞培养容器释放细胞聚合体的方法。例如，细胞聚合体可以是球状体或类器官。在培养球状体时，聚合的球状体培养物可能生长得太大，并将其自身滞留在微腔中。使用本发明的超声设备的方法去除聚合的球状体培养物而不损坏球状体，从而允许收获球状体。根据本发明的一方面，从细胞培养容器释放细胞聚合体的方法包括：将细胞培养容器定位在超声设备的超声表面，该细胞培养容器包括微腔阱中的细胞聚合体；以及通过从超声设备向细胞培养容器的表面施加机械搅动，来从微腔阱释放细胞聚合体。

细胞聚合体可以是球状体或类器官。细胞培养容器的表面可以是底表面。在一些实施例中，细胞培养容器是用于产生球状体或类器官的大容量基板。在一些实施例中，细胞培养容器包括微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。在一些实施例中，细胞培养容器是微腔瓶并且包括T-25瓶、T-75瓶、T-175瓶或T-225瓶。在一些实施例中，细胞培养容器是微腔板并且包括96阱球状体微孔板、384阱球状体微孔板或1536阱球状体微孔板。在一些实施例中，细胞培养容器是多层微腔细胞培养器皿并且包括

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)、

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)或

器皿(由纽约州康宁市的康宁公司制造)。应当理解，构想了其他细胞培养容器，并且其他细胞培养容器也是可能的。

可以以约15秒或更短的增量对细胞培养容器施加机械搅动。可以连续地对细胞培养容器施加机械搅动。可以以脉冲方式对细胞培养容器施加机械搅动。在一些实施例中，超声设备以数百毫秒向上至约15秒的增量被脉冲。通过对超声换能器进行脉冲而非连续地运行超声换能器，本发明的方法允许在清除微腔阱中进行更高效的空化动作。

在示例中，设备连续运行约15秒，然后关闭。此后，电源开关在开和关位置之间交替。当电源开关转到关时，观察到被俘获的气泡漂浮至细胞培养容器中的液体的表面。超声换能器操作的频率为气泡创建了悬浮点，气泡从微腔中释放，但在流体内保持就位。一旦超声振动被关闭，气泡就从气液界面逃逸。

尽管在附图中说明并且在前述详细描述中描述了本公开的多个实施例，但应当理解，本公开不限于所公开的实施例，而是能够在不背离由以下权利要求所阐述和定义的本公开的情况下进行许多重新排列、修改和替换。

Claims (30)

1.一种超声设备，包括：

壳体，所述壳体包括超声表面；

超声换能器，所述超声换能器设置在所述壳体内；以及

超声喇叭，所述超声喇叭用于将来自所述超声换能器的能量提供并聚焦到所述超声表面。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述超声换能器是超声压电换能器。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述超声表面能够接收细胞培养容器。

4.如权利要求3所述的设备，其中所述细胞培养容器包括微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。

5.如权利要求1所述设备，其中所述超声表面包括孔，所述超声喇叭的面通过所述孔突出。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述超声频率在25kHz至100kHz的范围内。

7.如权利要求6所述的设备，其中所述超声频率是40kHz。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述超声设备进一步包括超声功率驱动器板。

9.如权利要求1所述的设备，其中电源开关被设置在所述壳体的表面上。

10.如权利要求1所述的设备，其中指示灯被设置在所述壳体的表面上。

11.如权利要求1所述的设备，进一步包括所述超声表面上的激活开关。

12.如权利要求1所述的设备，其中所述超声设备提供连续振动。

13.如权利要求1所述的设备，其中所述超声设备提供脉冲振动。

14.如权利要求1所述的设备，其中所述超声设备是便携式的。

15.一种从细胞培养容器中移除被俘获的气泡的方法：

将细胞培养容器定位在超声设备的超声表面处，所述细胞培养容器包括在所述细胞培养容器的微腔阱内的液体中被俘获的气泡；以及

在所述超声表面处产生机械搅动，以从所述微腔阱移除所述被俘获的气泡。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述机械搅动是脉冲振动。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述机械搅动是连续振动。

18.如权利要求15所述的方法，其中产生机械搅动包括使用超声喇叭来提供并聚焦来自超声换能器的超声能量。

19.如权利要求18所述的方法，其中通过将所述细胞培养容器固持抵靠在所述超声表面处的所述超声喇叭上来对所述细胞培养容器施加机械搅动。

20.如权利要求15所述的方法，其中所述细胞培养容器是微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。

21.如权利要求20所述的方法，其中所述细胞培养容器包括用于产生球状体或类器官的微腔基板。

22.如权利要求15所述的方法，其中机械搅动被施加到所述细胞培养容器达15秒或更短的增量。

23.一种从细胞培养容器释放细胞聚合体的方法，所述方法包括：

将细胞培养容器定位在超声设备的超声表面处，所述细胞培养容器包括微腔阱中的细胞聚合体；以及

通过将来自所述超声设备的机械搅动施加到所述细胞培养容器的表面，来从所述微腔阱释放所述细胞聚合体。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述细胞培养容器的所述表面是底表面。

25.如权利要求23所述的方法，其中以15秒或更短的增量施加机械搅动。

26.如权利要求25所述的方法，其中连续地施加所述机械搅动。

27.如权利要求25所述的方法，其中以脉冲方式施加所述机械搅动。

28.如权利要求23所述的方法，其中所述细胞聚合体是球状体或类器官。

29.如权利要求23所述的方法，其中所述细胞培养容器包括微腔板、微腔瓶或多层微腔细胞培养器皿。

30.一种套件，包括：

如权利要求1所述的超声设备；以及

细胞培养容器，所述细胞培养容器包括用于产生球状体或类器官的微腔基板。

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