具有可控氣氛的酶標儀、其相應方法及用途的制作方法

專利名稱：具有可控氣氛的酶標儀、其相應方法及用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種酶標儀，所述酶標儀包括至少一個測量裝置和一保持裝置。所述至少一個測量裝置用于檢測插于所述酶標儀中的微孔板的孔內的樣品所射出的光和/或插于所述酶標儀中的微孔板的孔內的被光穿透的樣品所影響的光。所述保持裝置用于容納至少一個微孔板和相對于所述至少一個測量裝置定位所述一或多個微孔板的包含樣品的孔。本發明還涉及所述酶標儀的相應方法和特定用途。
背景技術：
很多年來，現有技術所知的一般酶標儀的原理是測量用試劑處理過的樣品的發光和/或熒光。發光或熒光通常是指來自樣品的光發射，其中發光是由在樣品中化學反應過程引起的，熒光是由激發光的輻射引起的。這樣的酶標儀用于觀測加入了試劑的樣品中的反應或者檢測能夠發出熒光的樣品組分。用于觸發發光反應的已知酶標儀包括注射裝置，其用于將試劑加入到插于所述酶標儀的一或多個微孔板的孔內的樣品中。還知道酶標儀包括照明裝置，用于照射或透照在所述酶標儀的一或多個微孔板的孔內的樣品。這樣的酶標儀用于測量樣品中被激發的熒光或由樣品所影響的透光率(吸光度)的減少程度。

發明內容
本發明的目的是提供一種酶標儀，在酶標儀中測量活細胞的相應方法，以及所述酶標儀的用途，所述酶標儀可觀測樣品中的反應和/或在至少近似生理狀態下檢測特定的樣品組分。根據本發明公開的第一方面所涉及的酶標儀，可實現本發明的所述目的。所述酶標儀包括:a)至少一個測量裝置，所述測量裝置選自包括以下測量裝置的組:al)第一測量裝置，所述第一測量裝置設計成測量用在或插于酶標儀中的微孔板的孔內的樣品的吸光度，a2)第二測量裝置，所述第二測量裝置設計成測量用在或插于酶標儀中的微孔板的孔內的被光照射的樣品的熒光，a3)第三測量裝置，所述第三測量裝置設計成測量用在或插于酶標儀中的微孔板的孔內的樣品的發光；b)保持裝置，所述保持裝置用于容納至少一個微孔板，并且相對于至少一個測量裝置來定位這個或這些微孔板的包含樣品的孔；
c)控制單元，所述控制單元控制用在或插于酶標儀中的微孔板的包含樣品的孔周圍的氣氛的組成。替換地,所述酶標儀還包括:dl)分隔板，所述分隔板將酶標儀的外殼的內部空間分隔成器具隔室和樣品隔室，并且包括至少一個開口，所述分隔板設計成使得用在酶標儀中的微孔板的孔內的樣品所射出的光或所影響的光能夠穿過所述開口從樣品隔室進入器具隔室；或者d2)內部殼體，所述內部殼體設于酶標儀的外殼內，保持裝置設于內部殼體內，內部殼體將酶標儀的外殼的內部空間分隔成器具隔室和包圍保持裝置的樣品隔室，內部殼體包括至少一個開口，所述開口設計成使得用在酶標儀中的微孔板的孔內的樣品所射出的光或所影響的光能夠穿過所述開口從樣品隔室進入器具隔室。對于分隔板和內部殼體，這兩個替換的分區裝置的主要功能是一樣的，即將樣品隔室與器具隔室分隔開，以使在樣品隔室內的樣品只有當想要的時候才受器具影響。在所述外殼的內部空間中，所述酶標儀設計成通過分隔板或內部殼體將樣品隔室與器具隔室分隔成大體不透光和大體不透氣。為此，開口可能包括相應的防護裝置。替換地或除此之外，可設置沿開口四周延伸的防護裝置。在本發明的實施例中，防護裝置可設計成所述防護裝置主要影響光大體上穿過開口，即使得用在酶標儀中的微孔板的孔內的樣品所射出的光或所影響的光可穿過開口從樣品隔室進入器具隔室，而盡可能完全阻擋其它光(不是樣品所射出的光或所影響的光)穿過開口。在樣品隔室內設置有運動裝置，所述運動裝置用于混合和/或循環出現在樣品隔室內的氣體和/或流入樣品隔室內的氣體。運動裝置可包括以下器件中的至少一個器件:吹風機、包括一或多個擋板的器件、包括一或多個槳的攪拌器、或者結構化噴嘴系統。由此，包括一或多個擋板的器件可設于樣品隔室的氣體入口附近。包括一或多個槳的攪拌器可設置在保持裝置附近。結構化噴嘴系統可包括多個入口噴嘴，這些入口噴嘴大體均勻地分布在樣品隔室內，以致于在氣體穿過入口噴嘴流入樣品隔室的過程中，樣品隔室內的氣氛大體均勻地移動和混合。入口噴嘴可設置成沿氣體入口管道優選為等距地分布。氣體入口管道可藏于整體上大致平行于樣品隔室的壁表面(諸如頂壁表面或底壁表面)配置的裝置內。所述裝置可包括大體S形的裝置、多個大體S形的裝置和/或大體螺旋狀的裝置。替換地或除此之外，氣體入口管道可分成兩個或多個氣體入口子管道，或以至少分叉成一段或多段，形成兩個或多個氣體入口子管道。控制單元可包括計算機(諸如存儲有相應的軟件的計算機)，其中所述計算機可連接至酶標儀的中央計算機或集成在酶標儀的中央計算機內。替換地，控制單元可包括具有相應的軟件的計算機，其中所述計算機可連接至酶標儀的中央計算機且設置在分離的外殼內。控制單元可設計成控制包括達到4種、5種、6種或更多種不同氣體的氣氛的組成。為實現這一目的，控制單元可包括氣體傳感器，用于測量樣品隔室內的不同氣體，即控制用在所述酶標儀中的微孔板的包含樣品的孔周圍的氣氛的組成。不受此約束，酶標儀可包括氣體入口(特別是不具有氣體傳感器的氣體入口)，所述入口可被控制單元致動且允許氣體進入樣品隔室。所述不同氣體中的至少一種氣體可選自包括氮氣(N2)、二氧化碳(CO2)、氧氣(02)、一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S)和二氧化硫(SO2)的組。控制單元優選地包括:02傳感器，用于測量和控制用在所述酶標儀中的微孔板的包含樣品的孔周圍的氣氛中的氧氣含量；以及CO2傳感器，用于測量和控制用在所述酶標儀中的微孔板的包含樣品的孔周圍的氣氛中的二氧化碳含量。不受此約束和/或更進一步地，控制單元設計成控制所述氣氛的濕度和溫度。為實現這一目的，控制單元可包括在樣品隔室內的用于測量氣氛的濕度的濕度傳感器和用于測量氣氛的溫度的溫度傳感器。不受此約束和/或更進一步地，控制單元可包括用于冷卻樣品隔室的冷卻裝置和/或用于加熱樣品隔室的加熱裝置。優選地，加熱裝置安裝在分隔板或內部殼體上且與樣品隔室內的氣氛為熱交換連通，而冷卻裝置安裝在樣品隔室的底部且與樣品隔室內的氣氛為熱交換連通。加熱裝置可安裝在設于分隔板的樣品隔室側或內部殼體的內部空間側的板上。優選地，所述板以不導熱的方式與分隔板或內部殼體連接。通過布置這些加熱裝置和冷卻裝置，避免了微孔板上的、或者微孔板的孔附近、孔上和/或孔內的濕氣或水凝結。這里所公開的冷卻裝置或加熱裝置同樣適用于具有分隔板或內部殼體的酶標儀的設計。在酶標儀內可配置分離的通風裝置，其可設于器具隔室內。通風裝置用于冷卻光源(諸如燈)和/或其它會產生熱量的裝置。通風裝置的致動和運行可獨立于設于樣品隔室內的加熱裝置或冷卻裝置。在酶標儀中，第一測量裝置、第二測量裝置和/或第三測量裝置可分別包括具有光入射點和光出射點的光引導件和配置成用于測量從所述出射點射出的光的光檢測器。光進入第一測量裝置的第一接收點、光進入第二測量裝置的第二接收點和光進入第三測量裝置的第三接收點分別設于樣品隔室內。在本文中，術語光引導件應當理解為光纖、光纖束或鏡系統。做成光纖、光纖束或鏡系統的光引導件包括光入射點、光出射點和光引導通道，光引導通道從入射點延伸至出射點，光引導件引導光沿光引導通道傳輸。在酶標儀中，第一、第二和/或第三測量裝置的相應的光引導件可做成光纖或光纖束。替換地，相應的光引導件可做成鏡系統。也可采用光纖和鏡的組合來照射樣品以及探測來自樣品的光。第一、第二和/或第三測量裝置的相應的光檢測器可設于樣品隔室或器具隔室內。在酶標儀中，第一測量裝置的第一光檢測器和/或第三測量裝置的第三光檢測器可設于樣品隔室內。在酶標儀中，第二測量裝置的第二光檢測器設計成用于測量孔內的熒光，它可設于器具隔室內。酶標儀可包括至少一個照明裝置，所述照明裝置設計成光透照或照射于酶標儀中的微孔板的孔內的樣品。照明裝置包括光源和光引導件，所述光引導件用于將由所述光源產生的至少一部分光引導進入用于酶標儀中的微孔板的孔內或引導至設于孔內的樣品中。可配置第一、第二和/或第三照明裝置，分別用于相應的第一、第二和/或第三測量裝置。然而，還可以為第一和第二測量裝置、第二和第三測量裝置、第一和第三測量裝置或者第一、第二和第三測量裝置配置一共用的照明裝置。照明裝置的光源可選自包括激光、頻閃燈、LED (發光二極管)和激光二極管的組。在酶標儀的特定用途中，重要的是檢測作為微孔板的孔內的樣品的細胞培養體的生長或轉化的動力學。通過測量或檢測特別是細胞培養體(樣品)的吸光度、熒光和/或發光(優選為細胞培養體(樣品)的發光)隨時間的變化來測量或檢測這些動力學。對于測量或檢測進行得較快的動力學，有必要，特別優選地，使照明裝置的光源產生較短的光脈沖。因此，脈沖激光、頻閃燈、以脈沖模式運作的LED (發光二極管)、和/或以脈沖模式運作的激光二極管適于用作實現這個目的光源。在酶標儀中可配置不能被主動冷卻的頻閃燈作為光源。所述頻閃燈可設于器具隔室內。而且，可通過光引導件將由所述光源產生的光引導至配置在酶標儀中的微孔板的孔內的樣品，從而照射和/或透照樣品。酶標儀可包括第一照明裝置，其設計成光透照過在酶標儀中的微孔板的孔內的樣品，并且設于器具隔室內。因此，第一測量裝置可設于樣品隔室內。第二測量裝置可設于器具隔室內。第三測量裝置可設于樣品隔室內或器具隔室內。所以光進入第一測量裝置的第一接收點、光進入第二測量裝置的第二接收點和光進入第三測量裝置的第三接收點分別設于樣品隔室內。酶標儀可包括第一照明裝置，其設計成光透照過用在酶標儀中的微孔板的孔內的樣品。因此，第一照明裝置的出射點可設于樣品隔室內。酶標儀還可包括設于器具隔室內的第二照明裝置，其設計成光照射于酶標儀中的微孔板的孔內的樣品。所以第二照明裝置的出射點可設于樣品隔室內。第二照明裝置可選自包括激光、頻閃燈、LED (發光二極管)和激光二極管的組。第一、第二和/或第三測量裝置可包括第一、第二和/或第三光學系統，其中這些光學系統中的至少一個光學系統和/或所使用的(所插入的)微孔板被設計成能夠沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向相對于彼此移動。因此，所使用的(所插入的)微孔板可設計成能夠沿Z軸方向移動。替換地或除此之外，第一、第二和/或第三光學系統可設計成能夠沿Z軸方向移動。優選地，可設計第一、第二和/或第三光學系統，以致于第一、第二和/或第三光學系統能夠往下移以使其一部分穿過分隔板內的或者內部殼體的壁(諸如頂壁)內的至少一個開口而進入樣品隔室內。在酶標儀中測量活細胞的相應方法(如下所述)和/或在酶標儀的用途中(如下所述)，可以諸如使用注射裝置將試劑加入至微孔板的至少一個孔內的至少一個樣品中，并且觸發化學反應。觸發化學反應可能伴隨樣品發生發光反應，或者改變樣品的發光性質、改變熒光性和/或改變吸光度。例如，通過使用至少一個測量裝置，諸如通過觀測(測量或檢測)樣品的發光和/或熒光和/或吸光度，可檢測到這些現象。對于添加試劑，酶標儀可包括相應的注射裝置，其設計成將試劑加入至用在酶標儀中的微孔板的孔內的樣品中。注射裝置可分配試劑，所述試劑可觸發剛好位于第三測量裝置的光軸上的孔內發生化學反應或者伴隨觸發化學反應而來的發光反應。可以在添加試劑的同時(諸如通過觀測發光反應)對化學反應進行觀測(測量或檢測)，其中添加試劑與發生化學反應之間有一段時間間隔。替換地或除此之外，可以在不添加試劑的其它孔內，諸如通過觀測發光反應對化學反應進行觀測(測量或檢測)。特別地，所述觀測(測量或檢測)可在將試劑加入孔內的同時執行，其中添加試劑與發生化學反應之間有一段時間間隔。優選地，將試劑加入至孔內的樣品中，同時觀察與所述孔隔開的另一孔(諸如相鄰的孔)內的化學反應。從這個意義上說，可以按順序將試劑加入至微孔板的每一孔內的樣品中，并且同時通過觀察(測量或檢測)與所述孔隔開的另一孔(諸如相鄰的孔)內的樣品的發光和/或熒光和/或吸光度來觀測所述另一孔內的化學反應。通過所述步驟，可以一個接一個地“刺激”微孔板的孔(即將試劑加入孔的樣品中)，并且觀察(測量或檢測)一段時間后由所述刺激引起的化學反應。延遲的時間長短由以下兩者確定:隔開的相應孔(諸如相應的相鄰孔)之間的幾何偏移(即在X-Y平面內的橫向距離);以及微孔板和用于觀察化學反應的測量裝置(更精確地:所述測量裝置的光軸)之間特別是在與微孔板的平面平行的平面內相對于彼此移動的速度。根據本發明第二方面所公開的特征，可實現本發明的所述目的。因此，本發明還提供一種在酶標儀中測量活細胞的方法，所述酶標儀包括包圍內部空間的外殼。所述方法包括以下步驟:a)提供樣品隔室，所述樣品隔室與器件隔室被隔開，在所述樣品隔室內設有用于容納至少一個微孔板的保持裝置，al)其中分隔板設于所述外殼內以將所述外殼的內部空間分隔成所述樣品隔室和所述器具隔室；或者a2 )其中在所述外殼內配置內部殼體，所述保持裝置設于所述內部殼體內；以及其中，所述分隔板或所述內部殼體具有至少一個開口，所述開口設計成使得用在或插于所述酶標儀中的微孔板的孔內的樣品所射出的光或所影響的光能夠穿過所述開口從所述樣品隔室進入所述器具隔室；b)在所述酶標儀的保持裝置內放置至少一個包括包含樣品的孔的微孔板；c)相對于所述酶標儀的至少一個測量裝置來定位這個或這些微孔板的包含樣品的孔；d)控制在所述樣品隔室內的氣氛的組成；以及e)使用至少一個測量裝置來檢測光，所述光是-用在或插于所述酶標儀中的微孔板的孔內的樣品所射出的光，和/或-用在或插于所述酶標儀中的微孔板的孔內的被光透照的樣品所影響的光。可以改變所述方法的步驟的順序，特別是步驟b)至e)的順序。因此，例如步驟d)可在步驟c)或步驟b)之前執行，和/或步驟e)可在步驟c)或步驟d)之前執行。所述方法還可包括以下步驟中的至少一個或多個步驟:f)測量用在所述酶標儀中的微孔板的孔內的被光透照的樣品所影響的光，以測量所述樣品的吸光度；g)測量用在所述酶標儀中的微孔板的孔內的被光照射的樣品所射出的光，以測量所述樣品的熒光；以及h)測量用在所述酶標儀中的微孔板的孔內的被光照射的樣品所射出的光，以測量所述樣品的發光。在樣品隔室內調整限定的氣氛，并且基于上述的步驟d)中所調整的氣氛分別執行前述的步驟f)、g)和h)中的至少一個或多個步驟。在所述方法中，通過設于樣品隔室內的運動裝置來混合和/或循環流入樣品隔室內的氣體和/或存在于樣品隔室內的氣體。在所述方法中，通過控制單元來控制在樣品隔室內的氣氛的組成。因此，可允許氣體通過氣體入口進入樣品隔室內，這由控制單元致動。在所述方法中，可控制樣品隔室內氣氛的不同氣體中至少一種特定的氣體的比例，其中所述特定的氣體選自包括氮氣(N2)、二氧化碳(CO2)、氧氣(O2)、一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S)和二氧化硫(SO2)的組。在所述方法中，可通過控制單元來控制在樣品隔室內的氣氛的濕度和/或溫度。在所述方法中，在樣品隔室內通過通風裝置來進行通風。在測量活細胞的方法中和/或在酶標儀的用途(如下所述)中，通過注射裝置將試劑加入至微孔板的至少一個孔內的至少一個樣品中。繼而導致化學反應，所述化學反應能夠被所述測量裝置中至少之一檢測。特別地，伴隨著化學反應，樣品中會發生發光反應，或者樣品的發光性質、熒光和/或吸光度會改變。例如，可將試劑加入剛好位于第三測量裝置的光軸上的孔內，則會導致孔內發生化學反應。可在將試劑加入孔內的同時，諸如通過觀察同一個孔內發生的發光反應來對所述孔內的化學反應進行觀察(測量或檢測)，其中添加試劑與發生化學反應之間有一段時間間隔。替換地或除此之外，還可諸如通過觀察與當前試劑所加入的孔不同的另一孔內發生的發光反應來對所述另一孔內的化學反應進行觀察(測量或檢測)。具體地，這可在將試劑加入孔的同時進行，其中添加試劑與發生化學反應之間有一段時間間隔。如上所述，優選地，將試劑加入孔內的樣品中，同時觀測與所述孔相隔開的另一孔(諸如相鄰的孔)內的化學反應。通過觀察(測量或檢測)裝在微孔板的孔內的樣品或細胞培養體的生長動力學或改變，可觀察或識別由于加入試劑或細胞培養體而引發樣品(諸如細胞培養體)中發生的化學反應。在所述方法中，可通過照明裝置將光透照于用在或插于酶標儀中的微孔板的孔內的樣品，和/或通過照明裝置將光照射于孔內的樣品。還可通過第二照明裝置將光照射于用在酶標儀的微孔板的孔內的樣品。第二照明裝置可設于器具隔室中。優選地，第二照明裝置選自包括激光、頻閃燈、LED (發光二極管)和激光二極管的組。在所述方法中，可通過設于樣品隔室或器具隔室內的測量裝置分別測量樣品的吸光度和/或熒光和/或發光。特別地，可通過設于樣品隔室內的第一測量裝置測量樣品的吸光度，和/或通過設于器具隔室內的第二測量裝置測量樣品的熒光。另外，通過設于樣品隔室或器具隔室內的第三測量裝置測量樣品的發光。在實施所述方法的酶標儀中，控制單元可包括O2傳感器和/或CO2傳感器，用于控制用在(插于)所述酶標儀中的微孔板的包含樣品的孔周圍的氣氛中的氧氣含量和/或二氧化碳含量。因此，在對微需氧微生物、選擇性厭氧微生物、專性厭氧微生物、真菌細胞或真核細胞進行測量的過程中，通過選擇性地引入二氧化碳和/或氮氣，可使所述氣氛中的氧氣濃度和/或二氧化碳濃度保持在限定的值。在如上所述的方法中，以下步驟是可行的:dl)當控制在樣品隔室內的氣氛的組成時，通過將諸如氮氣或惰性氣體的化學非活性氣體引入樣品隔室內來降低在所述氣氛中已經存在的氣體諸如氧氣(O2)或二氧化碳(CO2)的濃度(特別地，藉此使包括所述已經存在的氣體的所述氣氛“稀釋”或部分排出)，并且用對應于已經存在的氣體的傳感器，諸如O2傳感器和/或CO2傳感器，來測量所述已經存在的氣體的濃度；或者d2)當控制在樣品隔室內的氣氛的組成時，可以引入所述氣氛中已經存在的氣體，諸如氧氣(O2)或二氧化碳(CO2),而使該氣體在樣品隔室內的濃度增加(特別地，藉此選擇性地增加所述氣體的濃度)，并且用對應于該氣體的傳感器來測量所述氣體的濃度；或者d3)當控制在樣品隔室內的氣氛的組成時，可以引入所述氣氛中還未存在或已經存在的氣體，諸如硫化氫(H2S )或一氧化碳(CO)，而使該氣體在樣品隔室內的濃度增加(特別地，藉此選擇性地增加所述氣體的濃度)，并且用對應于該氣體的傳感器來測量所述氣體的濃度。根據本發明第三方面的上述的酶標儀的用途或根據本發明的上述方法，可實現本發明的上述目的。這些用途涉及在酶標儀中測量活細胞，其中活細胞選自包括微需氧微生物、選擇性厭氧微生物、專性厭氧微生物、真菌細胞和真核細胞的組。所附的相應從屬權利要求描述了本發明的其它特征。所述酶標儀的用途優選用于在限定的O2濃度下測量微需氧微生物或兼性厭氧微生物。在酶標儀中測量活細胞的方法中也優選用于選自包括微需氧微生物、兼性厭氧微生物、強制性厭氧微生物、真菌細胞和真核細胞的組的活細胞。根據ANS1-SBS Standard2004標準的多孔板或微量滴定板被用作微孔板，所述微孔板例如可包括6、12、24、48、96、384或1536個孔。根據本發明的酶標儀具有以下優點:一裝有待測量樣品的微孔板不需要一直在培養室和測量裝置之間來回轉移。因此可略去這樣的轉移，在這樣的轉移過程中，細胞或細胞培養體會接觸周圍環境的空氣，所述周圍環境的空氣會影響細胞或細胞培養體，以致于使得到的測量結果發生偏差。—發光和/或熒光和/或吸光度的測量全自動化，在使根據本發明的酶標儀通電之后，不再需要操作員在場。—與不具備熒光測量的傳統培養室(諸如CO2培養室)相比，根據本發明的酶標儀可進行長時間的測量，從而避免了所謂的“夜視窗”的發生，那時檢測不到任何數據。一在微孔板的孔上方的氣氛中或在微孔板的孔周圍環境中控制O2和/或CO2的濃度，能夠在限定的O2和/或CO2濃度下測量微需氧微生物、兼性厭氧微生物、強制性厭氧微生物、真菌細胞或真核細胞。


現在將結合以下附圖來對根據本發明的酶標儀和根據本發明的酶標儀的用途進行說明，這些附圖示出了優選的示例性實施例，但并不限制本發明的范圍，其中:圖1所示為根據本發明的第一優選實施例的酶標儀高度圖解的垂直方向剖視圖，所述酶標儀包括外殼的內部空間，所述內部空間通過分隔板被分隔成器具隔室和樣品隔室;圖2所示為根據本發明的第二優選實施例的酶標儀高度圖解的垂直方向剖視圖，所述酶標儀包括外殼的內部空間，所述內部空間通過分隔板被分隔成器具隔室和樣品隔室;圖3所示為根據本發明的第三優選實施例的酶標儀高度圖解的垂直方向剖視圖，所述酶標儀包括外殼的內部空間，所述內部空間通過分隔板被分隔成器具隔室和樣品隔室；
圖4所示為位于根據本發明的酶標儀的后壁的內部的O2傳感器、CO2傳感器、風扇和氣體入口的示例性布置；圖5所示為使用根據本發明的酶標儀分別在有和沒有CO2對照的情況下獲得的真核腫瘤細胞在含血清的培養體(MWS)中的生長曲線；以及圖6所示為使用根據本發明的酶標儀分別在有和沒有CO2對照的情況下獲得的真核腫瘤細胞在不含血清的培養體(MWOS)中的生長曲線。
具體實施例方式圖1所示為根據本發明的第一優選實施例的酶標儀I高度圖解的垂直方向剖視圖，所述酶標儀I包括外殼17，所述外殼17的內部空間16通過分隔板15被分隔成器具隔室18和樣品隔室19。所述酶標儀I包括至少一個測量裝置2'、2' '、2…。圖1示出了根據酶標儀I的第一種變型的第一測量裝置2'，通過所述第一測量裝置2，可測量用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的被光透照的樣品所影響的光(因而測量樣品的吸光度)。所述第一測量裝置2'優選地設于酶標儀I的樣品隔室19內，而用于透照微孔板4的孔3內的樣品的第一照明裝置11'優選地設于酶標儀I的器具隔室18內。因此，檢測用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所影響的光的第一測量裝置2，沿第一光軸13'的方向安置在插于所述酶標儀I的微孔板4的第二側14(即底側)。因此，用于透照樣品的第一照明裝置11'沿第一光軸13'的方向安置在插于所述酶標儀I的微孔板4的第一側12 (即頂側)。在這種情況下，第一照明裝置11'經第一光纖光路33'分配給第一光軸13'。第一照明裝置1Γ包括第一光纖滑塊34'，第一波長選擇單色儀35'和頻閃燈36。因此，通過位于第一光軸13'方向上的第一光纖線路33'和對著樣品的第一光學系統23'來引導頻閃燈36的光以用于透照樣品。所述第一光學系統23'設置成沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向(參見雙箭頭Z)可調節其高度。在這種情況下，在第一照明裝置11'和第一測量裝置2'之間，但優選地在樣品隔室19內，設置保持裝置5，以容納至少一個微孔板4并且相對于第 一測量裝置2'因而也相對于第一光軸13'來定位這個或這些微孔板4的孔3。圖1示出了根據本發明的酶標儀I的第二種變型的第二測量裝置2''，通過所述第二測量裝置2'，可相對于第二光軸13'，測量用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所射出的光(因而測量樣品的熒光)。所述第二測量裝置2'，包括光電倍增管(PMT)24，第二波長選擇單色儀35'，和第二光纖滑塊34'，。為了進行所述熒光測量，酶標儀I的第一照明裝置IP用于照射(激發)微孔板4的孔3內的樣品。在這種情況下，第一照明裝置11'經第二光纖光路33''和第二光學系統23''分配給第二光軸13''。所述第二光學系統23''設置成沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向(參見雙箭頭Z)可調節其高度。結果，通過通往第二光軸13'，方向的第二光纖線路33'，來引導頻閃燈36的光以用于照射樣品。有兩種不同的布置可以用于檢測樣品所發出的熒光:一在所謂的“頂部檢測(top reading)”中，所用的第二光學系統23''置于微孔板4的上方，第二光學系統23''通過第二光纖光路33''與第二光纖滑塊34''連接，從而光電倍增管(PMT) 24可用于檢測微孔板4的每一孔3內的樣品的熒光。
一在所謂的“底部檢測(bottom reading)”中，第三光學系統23'''置于微孔板4的下方，且通過第三光纖光路33'''與第一光纖滑塊34'和第二光纖滑塊34''連接，從而所述照明裝置11'和所述測量裝置2''可用于激發和檢測微孔板4的每一孔3內的樣品的熒光。在這種情況下，優選地相對于第一或第二測量裝置2'、2''在樣品隔室19內于第一照明裝置11'的下方安置保持裝置5，以容納至少一個微孔板4和定位這個或這些微孔板4的包含樣品的孔3，其中所述第一照明裝置11'優選地容納在器具隔室18內。圖1示出了根據本發明的酶標儀I的第三種變型的第三測量裝置2'，，，通過所述第三測量裝置2'，，可測量用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所射出的光(即測量樣品的發光)。第三測量裝置2'，，用于發光測量，該測量裝置優選地相對于第三光軸13'，，設于酶標儀I的器具隔室18內。公知的普通注射裝置10優選地可伸到酶標儀I的樣品隔室19內，以觸發化學反應，并伴隨發生發光反應或改變微孔板4的孔3內的樣品內或樣品上的發光性質和/或熒光和/或吸光度。所述注射裝置10優選地配置和設置成當微孔板4的孔3位于第三光軸13'，，上，因而精確地位于第三測量裝置2'，，的上方時，所述注射裝置10將觸發諸如發光反應的化學反應的試劑加入孔3內。酶標儀I的優選實施例可設計成將試劑加入孔3內的樣品中，同時觀察與所述孔相隔開的另一孔(諸如相鄰的孔)內的化學反應。在這方面，可以將試劑按順序加入至微孔板4的每一孔3內，同時通過觀察(測量或檢測)與所述孔相隔開的另一孔(諸如相鄰的孔)內的樣品的發光和/或熒光和/或吸光度，來觀測所述另一孔內的化學反應。通過所述步驟，可以逐個“刺激”微孔板4的孔(即將試劑加入孔內的樣品中)，并且觀察(測量或檢測)一段時間后由所述刺激引發的化學反應。所述延遲的時間段由以下參數確定:相關的孔3(相隔開的孔，諸如相鄰的孔)之間的幾何偏移(即在X-Y平面內的橫向距離)，以及微孔板4和用于觀測化學反應的測量裝置2,、2' '、2…(或所述測量裝置的光軸13'、13,'、13''')之間相對于彼此移 動的速度，特別是與X-Y平面平行的平面內的速度。也可以想到在如圖2和3所示的酶標儀的實施例中使用相應的注射裝置10，在上文與注射裝置10及其功能或應用相關的內容中已經對此作了描述，適用于圖2和3中的實施例。第三測量裝置2'''優選地包括第四光學系統23''''，其沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向(參見雙箭頭Z)可移動地安置。特別優選地，第一、第二、第三和第四光學系統23'、23' '、23'''和23''''設置成可調低它們的位置以使它們的一部分穿過分隔板15的相應開口 20進入樣品隔室19內。分離的控制單元⑴位于根據本發明的酶標儀I的外殼17上，O2傳感器8、C02傳感器9、風扇22和氣體入口 21配置在根據本發明的酶標儀I的外殼17的后壁30的內部(參見圖4)。酶標儀I的控制單元6優選地包括O2傳感器8，用于測量和控制樣品隔室19內的氣氛7 (即插于所述酶標儀I中的微孔板的包含樣品的孔3周圍的氣氛7)中的氧氣含量。替換地或者除了所述O2傳感器8之外,酶標儀I的控制單元6特別優選地包括CO2傳感器9，用于測量和控制插于所述酶標儀I中的一或多個微孔板4的包含樣品的孔3周圍的氣氛7中的二氧化碳含量。因此，控制單元6的一部分設于酶標儀I的外殼17內，另一部分設于酶標儀I的外殼17之外且通過電接頭27和氣體管道38連接至或能夠連接至酶標儀I。分離的控制單元6,直接與必要的待用氣體壓力缸連接。所需氣體連接的相應的閥門和節流閥安裝于分離的控制單元6'內(未示出)。替換地，還可以使用安裝在氣體壓力缸上的定位器和節流閥，其中這些閥門優選地選用電控制的(正常狀態為閉合的那種類型)電磁閥。圖1中沒有示出用于分離的控制單元6'和酶標儀I的其它控制元件、顯示元件和電源。圖2所示為根據本發明的第二優選實施例的酶標儀I高度圖解的垂直方向剖視圖，所述酶標儀I包括外殼17，所述外殼17的內部空間16通過分隔板15被分隔成器具隔室18和樣品隔室19。所述酶標儀I包括至少一個測量裝置2'、2' '、2…。圖2示出了根據本發明的酶標儀I的第一種變型的第一測量裝置2'，通過所述第一測量裝置2，可測量用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的被光透照的樣品所影響的光(因而測量樣品的吸光度)。所述第一測量裝置2'優選地設于酶標儀I的樣品隔室19內，而用于透照微孔板4的孔3內的樣品的第一照明裝置11'優選地設于酶標儀I的器具隔室18內。因此，檢測用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所影響的光的第一測量裝置2'沿第一光軸13'的方向安置在插于所述酶標儀I的微孔板4的第二側14(即底側)。因此，用于透照樣品的第一照明裝置11'沿第一光軸13'的方向安置在插于所述酶標儀I的微孔板4的第一側12 (即頂側)。在這種情況下，第一照明裝置11'經部分透光(諸如50%透光)的鏡26或二向色鏡分配給第一光軸13'。第一照明裝置11'包括第一波長選擇濾波器37'和頻閃燈36。因此，通過位于第一光軸13'方向上的部分透明的鏡26和對著樣品的第一光學系統23'來引導頻閃燈36的光以用于透照樣品。所述第一光學系統23'設置成沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向(參見雙箭頭Z)可調節其高度。在這種情況下，在第一照明裝置11'和第一測量裝置2'之間，但優選地在樣品隔室19內，設置保持裝置5，以容納至少一個微孔板4并且相對于第一測量裝置2'因而也相對于第一光軸13'來定位這個或這些微孔板4的孔3。

圖2示出了根據本發明的酶標儀I的第二種變型的第二測量裝置2''，通過所述第二測量裝置2'，可相對于第一光軸13'或第二光軸13'，測量用于所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所射出的光(因而測量樣品的熒光)。所述第二測量裝置2'，包括光電倍增管(ΡΜ 24，第二波長選擇濾波器37'，。為了進行所述熒光測量，酶標儀I的第一照明裝置IP再次用于照射(激發)微孔板4的孔3內的樣品。在這種情況下，第一照明裝置11'經部分透光(諸如50%透光)的鏡26或二向色鏡和第一光學系統23'分配給第二光軸13''。有兩種不同的布置可以用于檢測樣品所發出的熒光性:一在所謂的“底部檢測”中，第二光學系統23''位于微孔板4的下方，且通過第一光纖光路33'與部分透光的鏡26和第二濾波器37''連接，從而光電倍增管(PMT) 24可用于檢測微孔板4的每一孔3內的樣品的突光。一在所謂的“頂部檢測”中，所用的第一光學系統23'位于微孔板4的上方，第一光學系統23'通過部分透光的鏡26連接至第二濾波器37''，從而同一光電倍增管(PMT)24可用于檢測微孔板4的每一孔3內的樣品的突光。在這種情況下，優選地相對于第一或第二測量裝置2'、2''在樣品隔室19內位于第一照明裝置11'的下方安置保持裝置5，以容納至少一個微孔板4和定位這個或這些微孔板4的包含樣品的孔3，其中所述第一照明裝置11'優選地封裝在器具隔室18內。圖2示出了根據本發明的酶標儀I的第三種變型的第三測量裝置2'，，，通過所述第三測量裝置2'，，可測量用于所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所射出的光(即測量樣品的發光)。第三測量裝置2'，，用于發光測量，該測量裝置優選地相對于第三光軸13'，，設于酶標儀I的器具隔室18內。公知的普通注射裝置10優選地可伸到酶標儀I的樣品隔室19內，以觸發化學反應，并伴隨發生發光反應或改變微孔板4的孔3內的樣品內或樣品上的發光性質和/或熒光和/或吸光度。所述注射裝置10優選地配置和設置成當微孔板4的孔3位于第三光軸13'，，上，因而精確地位于第三測量裝置2'，，的上方時，所述注射裝置10將觸發諸如發光反應的化學反應的試劑加入孔3內。第三測量裝置2'''優選地包括第三光學系統23'，，，其沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向(參見雙箭頭Z)可移動地安置。特別優選地，第一和第二光學系統23'、23'，設置成可調低它們的位置以使它們的一部分穿過分隔板15內的相應開口 20進入樣品隔室19內。優選地，根據本發明的酶標儀I的前述的所有變型都可使用同一個控制單元6。圖3所示為根據本發明的第三優選實施例的酶標儀I高度圖解的垂直方向剖視圖，所述酶標儀I包括外殼17，所述外殼17的內部空間16通過內部殼體39被分隔成器具隔室18和樣品隔室19。所述酶標儀I包括用于探測光的至少一個測量裝置2'、2'，、2，，，。內部殼體39包括開口 20，所述開口 20設計成使得用于酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所射出的光或所影響的光可穿過開口 20從樣品隔室19進入器具隔室18。圖3示出了根據本發明的酶標儀I的第一種變型的第一測量裝置2'，通過所述第一測量裝置2，可測量用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的被光透照的樣品所影響的光(因而測量樣品的吸光度)。所述第一測量裝置2'優選地設于酶標儀I的器具隔室18內，而用于透照微孔板4的孔3內的樣品的第一照明裝置11'優選地設于酶標儀I的樣品隔室內。因此，檢測用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所影響的光的第一測量裝置2'沿第一光軸13'的方向安置在插于所述酶標儀I的微孔板4的第一側12 (即頂側)。因此，用于透照樣品的第一照明裝置11'沿第一光軸13'的方向安置在插于所述酶標儀I的微孔板4的第二側14 (即底側)。第一測量裝置2'優選地包括鏡25，其用于使從樣品發出的光偏轉至光電倍增管(PMT)24的方向。替換地，從樣品發出的光由PMT24中的光纖(未示出)供給。類似地，第一照明裝置11'可選用燈，設置于第一光軸13'上。替換地，通過位于第一光軸13'方向上的鏡或光纖(均未示出)可引導光以用于透照樣品。在這種情況下，優選地在第一照明裝置IP和第一測量裝置2'之間，但優選地在樣品隔室19內，設置保持裝置5，以容納至少一個微孔板4并且定位這個或這些微孔板4的包含樣品的孔3。圖3示出了根據本發明的酶標儀I的第二種變型的第二測量裝置2''，通過所述第二測量裝置2'，可測量用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所射出的光(因而測量樣品的熒光)。為了進行所述熒光測量，再次使用酶標儀I的第一測量裝置2'，在這種情況下，所述第一測量裝置2'與所述第二測量裝置2'，相同。第二照明裝置11'，(優選為激光、頻閃燈或激光二極管)被用作光源，以提供照射微孔板4的孔3內的樣品所需的激發光。所述第二照明裝置11' /優選地設于酶標儀I的外殼空間18內。因此，檢測插于酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所射出的光的第一測量裝置2'和第二測量裝置2'，均設于插于所述酶標儀I中的微孔板4的同一側12 (因而為頂側)。第二照明裝置11' /優選地包括部分透光(諸如50%透光)的鏡26或二向色鏡，以將激發光偏轉至第一光軸13'的方向繼而偏轉至樣品上或樣品內。在這種情況下，優選地相對于第一測量裝置2'在樣品隔室19內位于第二照明裝置11'，和第一測量裝置2，(這兩者優選地容納在器具隔室18內)的下方安置保持裝置5，以容納至少一個微孔板4和定位這個或這些微孔板4的包含樣品的孔3。圖3示出了根據本發明的酶標儀I的第三種變型的第三測量裝置2'，，，通過所述第三測量裝置2'，，可測量用在所述酶標儀I的微孔板4的孔3內的樣品所射出的光(即測量樣品的發光)。第三測量裝置2'，，用于發光測量，所述第三測量裝置優選地相對于第二光軸13'，設于酶標儀I的樣品隔室19內。公知的普通注射裝置10優選地設于酶標儀I的樣品隔室19內，以觸發化學反應，并伴隨發生發光反應或改變微孔板4的孔3內的樣品內或樣品上的發光性質和/或熒光和/或吸光度。例如，所述注射裝置10被配置和設置成當微孔板4的孔3位于第二光軸13''上，因而精確地位于第三測量裝置2'''的上方時，所述注射裝置10將觸發諸如發光反應的化學反應的試劑加入孔3內。在這種情況下，優選地相對于第一測量裝置2'在樣品隔室19內位于注射裝置10的下方且位于第三測量裝置2'''的上方安置保持裝置5，以容納至少一個微孔板4和定位這個或這些微孔板4的包含樣品的孔3。第一測量裝置2,優選地包括第一光學系統23'，其沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向可移動地安置。根據如圖3所不的第一實施例,特別優選地,第一光學系統23'設置成可調低它的位置以使它的一部分穿過內部殼體39內的相應開口 20進入樣品隔室19內。微孔板4或保持裝置5可相對于第一、第二和/或第三測量裝置2'、2''、2'''的相應的第一、第二和/或第三光學系統23'、23' ' 'Ti'''沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向(參見圖2和3中的雙箭頭Z)移動。微孔板4或保持裝置5 (參見雙箭頭X、Y)、和/或第一、第二和/或第三測量裝置2'、2，，、2…或者它們相應的第一、第二和/或第三光學系統23'、23'，、23'，，還可設計成能夠沿笛卡爾坐標系統的X軸和/或Y軸方向移動。這適用于根據本發明 的酶標儀I的如附圖所示的所有實施例和變性以及可能的改型。根據本發明的酶標儀I的所有實施例和變型的特征在于，所述酶標儀I包括控制單元6，用于控制插于所述酶標儀I中的微孔板4的包含樣品的孔3周圍的氣氛7的組成。此外，保持裝置5優選地沿笛卡爾坐標系統的X軸和Y軸方向可移動地安置(參見圖1至3中的雙箭頭X、Y)。圖4所示為位于根據本發明的酶標儀I的外殼17的后壁30的內部的O2傳感器8XO2傳感器9、風扇22和氣體入口 21的示例性布置。酶標儀I的控制單元6優選地包括
O2傳感器8，用于測量和控制插于所述酶標儀I中的微孔板4的包含樣品的孔3周圍的氣氛7中的氧氣含量。替換地或除了所述O2傳感器8之外，酶標儀I的控制單元6特別優選地包括CO2傳感器9，用于測量和控制插于所述酶標儀I中的一或多個微孔板4的包含樣品的孔3周圍的氣氛7中的二氧化碳含量。所述控制單元6可部分地設于酶標儀I的外殼17之外，并且諸如通過電接頭27和氣體管線(未示出)連接至或能夠連接至酶標儀I (未示出)。但是還可以將控制單元6完全集成在酶標儀I中且容納于普通的外殼17內(參見圖2和3)。在這種情況下，酶標儀I可直接與必要的待用氣體壓力缸連接(參見圖2和3)。優選地，可在酶標儀I的外殼17上安裝相應的閥門和節流閥(未示出)。替換地，也可在氣體壓力缸上安裝閥門和節流閥，這些閥門優選地選用電控制的(正常狀態為閉合的那種類型)電磁閥(未不出)。控制單元優選地包括具有相應軟件的計算機28。在此情況下，計算機28可連接至酶標儀I的中央計算機29 (參見圖1)(例如將計算機28安裝在分離的外殼17'中)，或者集成在酶標儀I的所述中央計算機29內(未示出)。優選地,在壓力缸內裝載用于置換周圍空氣的氮氣(N2)和/或二氧化碳(CO2)，這些壓力缸采用公知的普通控制閥和節流閥來設定這些氣體所需的進給壓力。替換地，還可從其它來源(諸如從自身管線)得到這些工藝氣體。除了氮氣和二氧化碳之外，還可使用其它氣體來產生樣品隔室內流通的氣氛中限定的百分比(與樣品隔室19內的相應的氣體檢測器結合使用)。通過觀察可能適用的安全措施，還可將其它氣體(例如稀有氣體或惰性氣體如氬氣，或者活性氣體或有毒氣體(如氧氣、一氧化碳、硫化氫或二氧化硫)通過氣體入口21引入酶標儀I的樣品隔室19內并到達插于所述酶標儀I的微孔板4的孔3的區域，以產生具有特定的氣體組成的氣氛。優選地，控制單元6配備有足夠的氣體管線和控制閥，以得到由幾種氣體組分構成的更為復雜的氣體組成。關于合適的CO2傳感器，目前所使用的CO2傳感器是瑞典代爾斯布SE-82060的SenseAir AB 制造的SenseAk CO2 EngineK' ICB，產品編號為 033-9-0001。關于合適的 O2傳感器，目前所使用的O2傳感器是瑞士蘇黎世CH-8052的Pewatron AG制造的PewatronFCX-MEP2-F-CH 氧氣模塊。控制單元6與O2傳感器聯用，可控制插于所述酶標儀I中的一或多個微孔板4的包含樣品的孔3周圍的氣氛7中的氧氣含量，因此酶標儀I可用于在限定的O2濃度下測量微需氧微生物或兼性厭氧微生物。因此也可在限定的O2濃度下測量厭氧微生物或真核細胞。控制單元6與CO2傳感器聯用，可控制插于所述酶標儀I中的一或多個微孔板4的包含樣品的孔3周圍的氣氛7中的二氧化碳含量，因此所述酶標儀I可用于在限定的CO2濃度下測量活細胞培養體。按照本發明，細胞培養體、與所述細胞培養體分離或其它方式獲得的生物細胞聚集體、或個別細胞都稱為細胞，這些細胞包括微生物、真菌細胞、動物細胞和植物真核細胞。如圖1至4所示的根據本發明的酶標儀I的各個元件和控制單元6的任何組合應該屬于本發明的范圍。利用本發明的第一實施例的酶標儀I (參見圖1)檢測了 5%C02調節的真核腫瘤細胞。GFP-轉染A431細胞用于測定熒光。簡寫“GFP”表示的是大家公知的“綠色熒光蛋白”，其最大的激發波長介于396nm和475nm之間,最大發射波長是508nm。為了記錄這些細胞在72小時內相應的生長曲線，將這些細胞懸浮在含10%血清的培養體(MWS)中或不含血清的培養體(MWOS)中。含血清的培養體(麗S)包括以下成分:具有4.5g/l葡萄糖的杜氏培養液(包含酚紅的DMEM)，補入了 IOmMHEPES (赫佩斯)緩沖液、2mML_谷氨酰胺、ImM丙酮酸鈉、100U/ml盤尼西林、0.lmg/ml鏈霉素和5% (v/v)胎牛血清(FBS)。培養體的所有成分均從奧地利林茲的 PAAlaboratories 獲得。
不含血清的培養體(MWOS)除了不含胎牛血清(FBS)之外，含有上述相同的成分。所采用的微孔板4是具有無菌涂層的Greiner Standard Cell Culture MTP 96Well (無菌的培養組織板上的Greiner96孔具有黑色的、扁平的和干凈的底部)。所述微孔板4中的48個孔3分別裝有2500A431GFP細胞和10%的血清(樣品類型A，參見圖5)。所述微孔板4中的其它48個孔分別裝有2500A431GFP細胞，但不含血清(樣品類型B，參見圖
6)。使用這2個樣品類型A和B來進行兩個測試系列:第一測試系列包括使用CO2傳感器(senseAir:R'，Typ CO2 Engine ICB,產品編號:033-9-0001)測量樣品隔室19內的CO2濃度，通過具有集成的電子控制系統的控制單元6使CO2濃度保持在5%。這可通過以下方式實現:首先根據本發明的酶標儀I中的樣品隔室19和器具隔室18內的氣氛的氣體組成與周圍環境空氣的氣體組成相同，即氣氛最初的氣體組成近似對應于標準大氣，其具有以下組成:20.93%的氧氣、78.10%的氮氣、0.93%的氬氣、0.03%的二氧化碳以及0.01%的氫氣、氖氣、氦氣、氪氣和氣氣。在將微孔板4定位在酶標儀I的保持裝置5之后，關閉酶標儀I的外殼17，并且將CO2氣體通過氣體入口 21引入樣品隔室19內，直到CO2氣體的濃度達到5%。在測量過程中CO2氣體的濃度一直保持在5%，可根據需要(一旦CO2傳感器檢測到二氧化碳濃度不足時)將CO2氣體引入樣品隔室19內。樣品隔室19內的氣體混合物通過風扇22不斷地循環。在任何情況下都使溫度恒定保持在37。。。第二測試系列包括:不將任何額外的CO2引入樣品隔室19內，使樣品一直接觸周圍環境的空氣。在任何情況下都使溫度恒定保持在37°C。通過第一照明裝置11'分別激發(每一孔3內的)每一樣品的熒光，所述第一照明裝置1Γ設于微孔板4的下方(激發波長為485nm ;檢測熒光的波長為535nm)且通過第二光學系統23''被引導至光電倍增管24以進行檢測。分別測量各個樣品在不同時間的熒光。在酶標儀I的中央計算機29中分別處理由光電倍增管24檢測到的每一孔內的熒光的強度，然后顯示在曲線圖中 (參見圖5和6)。圖5所示為使用根據本發明的酶標儀I分別在有CO2對照和沒有CO2對照的情況下所獲得的真核腫瘤細胞在含10%血清的培養體(MWS)中的生長曲線。附圖標記31表示CO2濃度一直保持在5%的樣品，而附圖標記32表示接觸正常的環境空氣的樣品。圖5近似地示出了在最初的35小時內細胞的行為，其中CO2濃度一直保持在5%的樣品31的細胞生存力一直稍微低于接觸正常的環境空氣的樣品32的細胞生存力，細胞生存力是根據相應的GFP-信號(即根據熒光強度)測到的。在大約35小時之后，接觸正常的環境空氣的樣品32的細胞生長急劇地減慢。在大約60小時后，樣品32的細胞生長達到約為450%的最大值，然后開始減慢，在測量結束(即在75小時)時細胞生長降低至初始值的400%以下。與樣品32相比，CO2濃度一直保持在5%的樣品31的細胞生存力在35小時測量期之后實質地線性地增加，直到測量結束(即在75小時)時達到大約初始值的900%。圖6所示為使用根據本發明的酶標儀I分別在有CO2對照和沒有CO2對照的情況下所獲得的真核腫瘤細胞在不含10%血清的培養體(MWOS)中的生長曲線。附圖標記31表示CO2濃度一直保持在5%的樣品，而附圖標記32表示接觸正常的環境空氣的樣品。圖6近似地示出了在最初的35小時內細胞的行為，其中CO2濃度一直保持在5%的樣品31的細胞生存力一直稍微低于接觸正常的環境空氣的樣品32的細胞生存力，細胞生存力是根據相應的GFP-信號(即根據熒光強度)測到的。在大約35小時之后，接觸正常的環境空氣的樣品32的細胞生長達到200%的最大值，直到測量結束(即在75小時)時降低至大約初始值的100%。與樣品32相比，CO2濃度一直保持在5%的樣品31的細胞生存力在35小時測量期之后保持等量地增加，直到測量結束(即在75小時)時達到大約初始值的300%。圖示的結果表明細胞在CO2濃度一直保持在5%的條件下所表現的生存力比接觸正常的環境空氣的細胞的生存力高很多。所述高的細胞生存力在培養40小時之后特別明顯。額外添加的10%的血清在最初的35小時內使細胞生存力增加大約2倍，而在75小時之后甚至增加至大約3倍。通過本發明可進行這樣的不間斷的長期研究，而不像傳統的CO2培養器沒有將熒光測量功能整合在一起，其在夜晚有大約14個小時的空窗，那時不能收集任何數據。現有技術中還沒有公開這樣的酶標儀，其包括傳感器和控制單元，用于控制用在所述酶標儀中的微孔板的包含樣品的孔上方的或孔的周圍環境中的氣氛的組成。雖然已公布的德國申請DE102005033927A1公開了一種照明裝置，用于在倒置顯微鏡的亮視場中傳輸對比光以觀測活細胞，但所述照明裝置集成在倒置顯微鏡的氣密、防光的緊湊培養器內，以按順序照射做成微量滴定板的樣品保持裝置內的每一個孔，并且同時在較長的時間內保證樣品容積的熱穩定性和盡可能少的熱損失。所述照明裝置被固定在培養器的上部且位于投影透鏡的上方。插入的微量滴定板、培養皿或其它類似的元件可相對于培養器底部的顯微鏡載物臺上方的投影透鏡移動。培養器包括第一容室，所述容室被第二外部容室完全包圍，所以第一容室與周圍環境熱隔絕。包含樣品的微量滴定板設于所述內部容室內，通過控制裝置來控制所述內部容室的中溫度、氣體濕度和CQe含量。所述已公布的德國申請DE102005033927A1專有地涉及倒置顯微鏡，其配置和用途與酶標儀很不相同，酶標儀不包括任何成像功能且對每個孔的測量時間短得多。在所述德國申請的公布文本中并未提及酶標儀，特別是沒有提及O2傳感器。從專利EP1575706B1中還可知道用于觀察微量滴定板內的樣品的氣候室。向所述氣候室引入可調的培養基，它為具有限定的氣體濕度和/或溫度的空氣。可引入限定的CO2氣體，并且在載有微量滴定板的樣品保持器附近配置溫度傳感器、濕度傳感器和/或氣體傳感器。在所述專利的公布文本中并未提及酶標儀，特別是沒有提及O2傳感器。因此，根據現有技術，本發明的酶標儀I和控制單元6對于本領域的技術人員來說并不是顯而易見，其中所述控制單元6用于控制用在所述酶標儀I中的微孔板4的包含樣品的孔3上方的或孔3周圍環境內的氣氛7的組成。根據本發明的酶標儀I和控制單元6的其它優選的應用涉及例如用于檢查O2的部分壓力對微生物(諸如深紅紅螺菌(Rhodospirillum rubrum) [Biedermann等，1967,“ Archiv fur Mikrobiologie” (Archive for Microbiology) 56, 133-147])的生長的影響，以及檢查微需氧海藻酸鹽的生產，其中優選地將O2的濃度設定為2.5-5% (優選為 2.5%) [wael sabral999:Microaerophilicalginate production with Azotobactervinelandii;Dissertation at the Common Scientific Faculty of the BraunschweigUniversity of Technology]。采用相同的附圖標記來表示附圖中示出的酶標儀I的相同的或相應的特征，這也適用于本說明書中沒有特別說明的地方。另外，附圖中所示的實施例的特征之間的任意組合或者這些特征的等效技術特征應當屬于在本文中公開的本發明的范圍。附圖標ip,歹Il表I酶標儀2'第一測量裝置2''第二測量裝置2''' 第三測量裝置3孔4微孔板5保持裝置6控制單元6'·分離的控制單元7氣氛8O2傳感器9CO2 傳感器10注射裝置Ili第一照明裝置11''第二照明裝置12所插入的微孔板的第一側13'第一光軸13' !第二光軸13'''第三光軸14所插入的微孔板的第二側15分隔板16內部空間17所述檢測儀的外殼17'分離的外殼18器具隔室19樣品隔室20開口21氣體入口22風扇23'第一光學系統23' !第二光學系統23/ / /第三光學系統24PMT光電倍增管25鏡26部分透照鏡27電接頭28計算機
29酶標儀的中央計算機30后壁31有CO2對照的細胞的生長曲線32沒有CO2對照的細胞的生長曲線33'第一光纖光路33'!第二光纖光路33'''第三光纖光路34'第一光纖滑塊34'!第二光纖滑塊35 ^第一單色儀35'!第二單色儀36頻閃燈371第一過濾器37''第二過濾器38氣體管道

39內部殼體
權利要求
1.一種酶標儀(1)，所述酶標儀(I)包括: a)至少一個測量·裝置(2',2' ' ,2''')，所述測量裝置選自包括以下測量裝置的組: al)第一測量裝置(2')，所述第一測量裝置(2')設計成測量用在或插于所述酶標儀(O中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品的吸光度， a2)第二測量裝置(2'，)，所述第二測量裝置(2'，)設計成測量用在或插于所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的被光照射的樣品的熒光， a3)第三測量裝置(2'，，)，所述第三測量裝置(2'，，)設計成測量用在或插于所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品的發光； b)保持裝置(5)，所述保持裝置(5)用于容納至少一個微孔板(4)，并且相對于所述至少一個測量裝置(2'，2' ' ,2''')來定位這個或這些微孔板(4)的包含樣品的孔(3); c)控制單元(6，6')，所述控制單元(6，6')控制用在或插于所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的包含樣品的孔(3)周圍的氣氛(7)的組成。
其中，所述酶標儀(1)還包括: d)分區裝置，所述分區裝置替換地配置成: dl)分隔板(15)，所述分隔板(15)將所述酶標儀(I)的外殼(17)的內部空間(16)分隔成器具隔室(18)和樣品隔室(19)，并且包括至少一個開口(20)，所述分隔板(15)設計成使得用在所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品所射出的光或所影響的光能夠穿過所述開口(20)從所述樣品隔室(19)進入所述器具隔室(18);或者 d2)內部殼體(39)，所述內部殼體(39)設于所述酶標儀(I)的外殼(17)內，所述保持裝置(5)設于所述內部殼體(39)內，所述內部殼體(39)將所述酶標儀(I)的外殼(17)的內部空間(16)分隔成器具隔室(18)和包圍所述保持裝置(5)的樣品隔室(19)，所述內部殼體(39)包括至少一個開口(20)，所述開口(20)設計成使得用在所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品所射出的光或所影響的光能夠穿過所述開口(20)從所述樣品隔室(19)進入所述器具隔室(18)。
2.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，所述分隔板(15)或所述內部殼體(39)將所述樣品隔室(19)與所述器具隔室(18)分隔成大體不透光或大體不透氣，所述分隔板(15)或所述內部殼體(39)優選為沿所設置的開口四周延伸的防護裝置。
3.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，在所述樣品隔室(19)內設置有運動裝置，所述運動裝置用于混合和/或循環存在于所述樣品隔室(19)內的氣體和/或流入所述樣品隔室(19)內的氣體。
4.如權利要求3所述的酶標儀(1)，其特征在于，所述運動裝置包括以下器件中的至少一個器件:吹風機(22)、包括一或多個擋板的器件、包括一或多個槳的攪拌器、或者結構化噴嘴系統。
5.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，所述控制單元(6，6')包括具有相應的軟件的計算機(28)，其中所述計算機(28)配置成能夠連接至所述酶標儀(I)的中央計算機(29)或集成在所述酶標儀(I)的中央計算機(29)內。
6.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，提供氣體入口(21)，其配置成能夠被所述控制單元(6，6')致動且允許氣體進入所述樣品隔室(19)。
7.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，所述控制單元(6，6')包括氣體傳感器，所述氣體傳感器用于測量所述樣品隔室(19)內的不同氣體和控制用在所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的包含樣品的孔(3)周圍的氣氛(7)的組成。
8.如權利要求7所述的酶標儀(1)，其特征在于，所述不同的氣體包括氮氣(N2)、二氧化碳(CO2)、氧氣(O2)、一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S )和/或二氧化硫(SO2)。
9.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，所述控制單元(6，6')包括安裝在所述樣品隔室內的用于測量氣氛(7)的濕度的濕度傳感器和用于測量氣氛(7)的溫度的溫度傳感器。
10.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，提供至少一個照明裝置(11'，Il'' ,)，其設計成通過光透照或照射于用在所述酶標儀(1)中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品。
11.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，所述第一測量裝置(2')、所述第二測量裝置(2'，)和/或所述第三測量裝置(2'，，)分別包括具有光入射點和光出射點的光引導件和配置成測量從所述光出射點射出的光的光檢測器；并且光進入所述第一測量裝置(2')的第一接收點、光進入所述第二測量裝置(2'，)的第二接收點和光進入所述第三測量裝置(2'，，)的第三接收點分別設于所述樣品隔室(19)內。
12.如權利要求11所述的酶標儀(1)，其特征在于，所述第一測量裝置(2')的第一光檢測器和/或所述第三測量裝置(2'，，)的第三光檢測器設于所述樣品隔室(19)內。
13.如權利要求1所述的酶標儀(I)，其特征在于，所述第一、第二和/或第三測量裝置(2/ ,2' ' ,2''')分別包括第一、第二和/或第三光學系統(23'，23' ' ,23''')，其中這些光學系統(23'，23' ' ,23''')中的至少一個光學系統和/或所述保持裝置(5)被設計成能夠沿笛卡爾坐標系統的Z軸方向相對于彼此移動。
14.如權利要求1所述的酶標儀(1)，其特征在于，提供注射裝置(10)，其設計成將試劑加入至用在所述酶標儀(1)內的微孔板(4)的孔(3)內的樣品中。
15.—種測量在酶標儀(1)內的活細胞的方法,所述酶標儀(1)包括包圍內部空間(16 )的外殼(17)，其中所述方法包括以下步驟: a)提供樣品隔室(19)，所述樣品隔室(19)與器件隔室(18)被隔開，在所述樣品隔室(19)內設有用于容納至少一個微孔板(4)的保持裝置， al)其中分隔板(15)設于所述外殼(17)內以將所述外殼(17)的內部空間(16)分隔成所述樣品隔室(19)和所述器具隔室(18);或者 a2)其中在所述外殼(17)內配置內部殼體(39)，所述保持裝置(5)設于所述內部殼體(39)內;以及 其中，所述分隔板(15 )或所述內部殼體(39 )具有至少一個開口( 20 )，所述開口( 20 )設計成使得用在或插于所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品所射出的光或所影響的光能夠穿過所述開口(20)從所述樣品隔室(19)進入所述器具隔室(18)； b)在所述酶標儀(1)的保持裝置(5)內放置至少一個包括包含樣品的孔(3)的微孔板(4)； c )相對于所述酶標儀(1)的至少一個測量裝置(2' ,2' ' ,2…)來定位這個或這些微孔板(4)的包含樣品的孔(3)；d)控制在所述樣品隔室內的氣氛(7)的組成；以及 e)使用至少一個測量裝置(2',2' ' ,2''')來檢測光，所述光是 -用在或插于所述酶標儀中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品所射出的光，和/或 -用在或插于所述酶標儀(1)中的微孔板(4)的孔(3)內的被光透照的樣品所影響的光。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟中的至少一個或多個步驟: f)測量用在所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的被光透照的樣品所影響的光，以測量所述樣品的吸光度； g)測量用在所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的被光照射的樣品所射出的光，以測量所述樣品的熒光；以及 h)測量用在所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的被光照射的樣品所射出的光，以測量所述樣品的發光。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，在所述樣品隔室(19)內調整限定的氣氛，并且基于步驟d)中所調整的氣氛分別執行步驟f)、g)和h)中的至少一個或多個步驟。
18.如權利要求15所述的方法，其特征在于，通過設于所述樣品隔室(19)內的運動裝置來混合和/或循環流入所述樣品隔室(19)內的氣體和/或存在于所述樣品隔室(19)內的氣體。
19.如權利要求15所述的方法，其特征在于，通過控制單元(6，6')來控制在所述樣品隔室(19)內的氣氛(7)的組成。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，允許氣體通過氣體入口(21)進入所述樣品隔室(19)內，這由所述控制單元(6，6')致動。
21.如權利要求19所述的方法，其特征在于，控制所述樣品隔室(19)內氣氛(7)的不同氣體中至少一種特定的氣體的比例，其中所述特定的氣體選自包括氮氣(N2)、二氧化碳(CO2)、氧氣(O2)、一氧化碳(CO )、硫化氫(H2S )和二氧化硫(SO2)的組。
22.如權利要求19所述的方法，其特征在于，通過控制單元(6，6')來控制在所述樣品隔室(19)內的氣氛(7)的濕度和/或溫度。
23.如權利要求15所述的方法，其特征在于，通過注射裝置(10)將試劑加入至所述微孔板(4)的至少一個孔(3)內的至少一個樣品中，繼而導致化學反應，所述化學反應能夠被所述測量裝置(2'，2' ' ,2''')中至少一個檢測。
24.如權利要求15所述的方法，其特征在于，使用照明裝置(11'，11'')將光透照于用在所述酶標儀(I)中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品和/或使用照明裝置(11'，11'，)將光照射于所述孔內的樣品。
25.如權利要求15所述的方法，其特征在于，通過設于所述樣品隔室(19)或所述器具隔室(18)內的測量裝置(2'，2' ' ,2''')來分別測量樣品的吸光度和/或樣品的熒光和/或樣品的發光。
26.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述控制單元(6，6')包括O2傳感器和/或CO2傳感器，以控制用在所述酶標儀(I)中的一或多個微孔板(4)的包含樣品的孔(3)周圍的氣氛(7)中的氧氣和/或二氧化碳的含量，其中在對微需氧微生物、選擇性厭氧微生物、專性厭氧微生物、真菌細胞或真核細胞的測量過程中，通過有目的地引入二氧化碳和/或氮氣來使所述氣氛中的O2的濃度和/或CO2的濃度保持在限定的值。
27.如權利要求15所述的方法，其特征在于， dl)當控制在所述樣品隔室(19)內的氣氛(7)的組成時，通過將諸如氮氣或惰性氣體的化學非活性氣體引入所述樣品隔室(19)內來降低在所述氣氛(7)中已經存在的氣體諸如氧氣(O2)或二·氧化碳(CO2)的濃度，并且用對應于所述已經存在的氣體的傳感器，諸如O2傳感器和/或CO2傳感器，來測量該已經存在的氣體的濃度；或者 d2)當控制在所述樣品隔室(19)內的氣氛(7)的組成時，引入所述氣氛(7)中已經存在的氣體，諸如氧氣(O2)或二氧化碳(CO2),而使該氣體在所述樣品隔室(19)內的濃度增加，并且用對應于所述氣體的傳感器來測量所述氣體的濃度；或者 d3)當控制在所述樣品隔室(19)內的氣氛(7)的組成時，引入所述氣氛(7)中還未存在或已經存在的氣體，諸如硫化氫(H2S)或一氧化碳(CO)，而使該氣體在所述樣品隔室(19)內的濃度增加，并且用對應于所述氣體的傳感器來測量所述氣體的濃度。
28.一種使用如權利要求1所述的酶標儀(I)的方法，其特征在于，在可控的氣氛(7)中測量活細胞，其中所述活細胞選自包括微需氧微生物、選擇性厭氧微生物、專性厭氧微生物、真菌細胞和真核細胞的組。
29.—種在如權利要求15所述的酶標儀(I)中測量活細胞的方法，其特征在于，在可控的氣氛(7)中測量活細胞，其中所述活細胞選自包括微需氧微生物、選擇性厭氧微生物、專性厭氧微生物、真菌細胞和真核細胞的組。
全文摘要
本發明涉及一種酶標儀(1)及其相應的方法，其中所述酶標儀(1)包括至少一個測量裝置(2′，2′′，2′′′)和保持裝置(5)，所述保持裝置用于容納至少一個微孔板(4)，并且相對于所述至少一個測量裝置(2′，2′′，2′′′)來定位這個或這些微孔板(4)的包含樣品的孔(3)。所述至少一個測量裝置(2′，2′′，2′′′)用于測量用在或插于所述酶標儀(1)中的微孔板(4)的孔(3)內的樣品所射出的光和/或用在或插于所述酶標儀(1)中的微孔板(4)的孔(3)內的被光透照的樣品所影響的光。根據本發明的酶標儀(1)的特征在于，所述酶標儀(1)包括控制單元(6)，所述控制單元(6)控制用在所述酶標儀(1)中的微孔板(4)的包含樣品的孔(3)周圍的氣氛(7)的組成。所述酶標儀(1)的用途的特定特征在于，在可控氣氛(7)下檢測活細胞，其中所述活細胞選自包括微需氧微生物、選擇性厭氧微生物、專性厭氧微生物、真菌細胞和真核細胞的組。
文檔編號B01L3/00GK103201614SQ201180053661
公開日2013年7月10日 申請日期2011年9月8日 優先權日2010年9月8日
發明者G·普羅布思特, M·史可夫, J·格拉索 申請人:泰肯貿易股份公司