[发明专利]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

说明书

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