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DE05256885T1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung des Zusammenflusses von Tierzellen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung des Zusammenflusses von Tierzellen Download PDF

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DE05256885T1 DE05256885T DE05256885T DE05256885T1 DE 05256885 T1 DE05256885 T1 DE 05256885T1 DE 05256885 T DE05256885 T DE 05256885T DE 05256885 T DE05256885 T DE 05256885T DE 05256885 T1 DE05256885 T1 DE 05256885T1
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Abstract

Verfahren zum Detektieren des Konfluenzgrades von Tierzellen (22), die in einem Behälter (10) für biologische Proben kultiviert werden, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
Anordnen (S1) eines Behälters mit biologischen Proben in einer Objektposition (O) einer Abbildungsstation (100),
Beleuchten (S2) der Objektposition mittels einer optischen Quelle (26) in einem schrägen Winkel von unten,
Erfassen (S3) eines Bildes des in der Objektposition angeordneten Behälters mit biologischen Proben mittels eines Detektors (34), so daß das Bild in einer Dunkelfeld-Konfiguration aufgenommen wird, wobei Licht von der optischen Quelle, wenn es nicht gestreut wird, nicht zu dem Bild beiträgt, und
Verarbeiten (S4) des Bildes, um den Konfluenzgrad der Tierzellen in dem Behälter mit biologischen Proben zu bestimmen.

Claims (34)

  1. Verfahren zum Detektieren des Konfluenzgrades von Tierzellen (22), die in einem Behälter (10) für biologische Proben kultiviert werden, wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Anordnen (S1) eines Behälters mit biologischen Proben in einer Objektposition (O) einer Abbildungsstation (100), Beleuchten (S2) der Objektposition mittels einer optischen Quelle (26) in einem schrägen Winkel von unten, Erfassen (S3) eines Bildes des in der Objektposition angeordneten Behälters mit biologischen Proben mittels eines Detektors (34), so daß das Bild in einer Dunkelfeld-Konfiguration aufgenommen wird, wobei Licht von der optischen Quelle, wenn es nicht gestreut wird, nicht zu dem Bild beiträgt, und Verarbeiten (S4) des Bildes, um den Konfluenzgrad der Tierzellen in dem Behälter mit biologischen Proben zu bestimmen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Behälter mit biologischen Proben eine Wellplatte ist, welche eine Mehrzahl von Wells (12) umfaßt, und wobei die optische Quelle und der Detektor relativ zu der Wellplatte iterativ neu ausgerichtet werden, so daß Bilder einer Abfolge von Wells in der Wellplatte erfaßt und verarbeitet werden, wobei der Konfluenzgrad der Tierzellen in einer Mehrzahl von Wells auf der gesamten Wellplatte bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optische Quelle eine Mehrzahl von gerichtetes Licht emittierenden Einheiten (24) umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie Strahlen emittieren, die optische Achsen haben, die auf der Oberfläche eines gemeinsamen Kegels liegen, dessen Spitze mit der Objektposition zusammenfällt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optische Quelle eine Mehrzahl von gerichtetes Licht emittierenden Einheiten (24) umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie Strahlen emittieren, die optische Achsen haben, die auf der Oberfläche wenigstens zweier Kegel liegen, deren Spitzen miteinander und mit der Objektposition zusammenfallen.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Licht emittierenden Einheiten LEDs sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die LEDs weiße LEDs sind.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Bild von unterhalb der Objektposition erfaßt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die optische Quelle so ausgebildet ist, daß ein offener Strahlengang von der Objektposition nach unten existiert und das Licht über diesen offenen Strahlengang erfaßt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Konfluenzgrad durch eine automatische Zellzählung bestimmt wird, die durch Multiplikation der Zellzählung mit einer Fläche, die eine für den kultivierten Zelltyp durchschnittliche Fläche repräsentiert, in eine Fläche übersetzt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Konfluenzgrad bestimmt wird, indem das Bild bearbeitet wird, um Zellgrenzen festzulegen, die Fläche jeder Zelle aus der Zellgrenze zu berechnen und die Zellflächen zu addieren.
  11. Vorrichtung zum Erfassen des Konfluenzgrades von Tierzellen (22), die in einem Behälter mit biologischen Proben (10) kultiviert werden, welche folgendes umfaßt: eine Abbildungsstation (100), bei der ein Behälter mit biologischen Proben in einer Objektposition angeordnet werden kann, und dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin folgendes umfaßt: eine optische Quelle (26), die so angeordnet ist, daß sie die Objektposition in einem schrägen Winkel von unten beleuchtet, einen Detektor (34), der so angeordnet ist, daß er ein Bild des in der Objektposition angeordneten Behälters mit biologischen Proben erfaßt, so daß das Bild in einer Dunkelfeld-Konfiguration aufgenommen wird, wobei Licht von der optischen Quelle, wenn es nicht gestreut wird, nicht zu dem Bild beiträgt, und eine Bildverarbeitungseinheit (132) zum Verarbeiten von Bildern, um den Konfluenzgrad von in dem Behälter mit biologischen Proben kultivierten Tierzellen zu bestimmen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, welche weiterhin folgendes umfaßt: ein Optik-Positionierungssystem (72) zum Ausrichten der optischen Quelle und des Detektors relativ zu der Objektposition, so daß verschiedene Teile eines in der Abbildungsstation angeordneten Behälters mit biologischen Proben in die Objektposition bewegt werden können.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, welche weiterhin folgendes umfaßt: ein Behälter-Positionierungssystem (146, 147, 148) zum Ausrichten eines in der Abbildungsstation angeordneten Behälters mit biologischen Proben relativ zu der Objektposition, so daß ver schiedene Teile eines in der Abbildungsstation angeordneten Behälters mit biologischen Proben in die Objektposition bewegt werden können.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei die optische Quelle eine Mehrzahl von gerichtetes Licht emittierenden Einheiten (24) umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie Strahlen emittieren, die optische Achsen haben, die auf der Oberfläche eines gemeinsamen Kegels liegen, dessen Spitze mit der Objektposition zusammenfällt.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei die optische Quelle eine Mehrzahl von gerichtetes Licht emittierenden Einheiten (24) umfaßt, die so angeordnet sind, daß sie Strahlen emittieren, die optische Achsen haben, die auf der Oberfläche wenigstens zweier Kegel liegen, deren Spitzen miteinander und mit der Objektposition zusammenfallen.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Licht emittierenden Einheiten LEDs sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die LEDs weiße LEDs sind.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei der Detektor so positioniert ist, daß er Licht erfaßt, welches von der Objektposition nach unten gestreut wird.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die optische Quelle so ausgebildet ist, daß ein offener Strahlengang von der Objektposition nach unten existiert und das Licht von dem Detektor über diesen offenen Strahlengang erfaßt wird.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei die Bildverarbeitungseinheit so betreibbar ist, daß sie den Konfluenzgrad durch eine automatische Zellzählung bestimmt, die durch Multiplikation der Zellzählung mit einer Fläche, die eine für den kultivierten Zelltyp durchschnittliche Fläche repräsentiert, in eine Fläche übersetzt wird.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei die Bildverarbeitungseinheit so betreibbar ist, daß sie den Konfluenzgrad bestimmt, indem das Bild verarbeitet wird, um die Zellgrenzen festzulegen, die Fläche jeder Zelle aus der Zellgrenze zu berechnen und die Zellflächen zu addieren.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, welche eine Zuführ-/Stapelvorrichtung (107) für den Behälter mit biologischen Proben umfaßt, die so betreibbar ist, daß sie jeden aus einer Mehrzahl von Behältern mit biologischen Proben aus einer Zuführeinrichtung (106) der Abbildungsstation zuführt und wieder zu einem Stapel (108) zurückbringt.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, welche eine weitere Zuführ-/Stapelvorrichtung für den Behälter mit biologischen Proben umfaßt, die so betreibbar ist, daß sie jeden aus einer Mehrzahl von weiteren Behältern mit biologischen Proben aus einer weiteren Zuführeinrichtung einer Umplattierungsstation zuführt und zu einem weiteren Stapel zurückbringt.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 23, umfassend einen Zellaufnahmekopf (118) mit wenigstens einer hohlen Nadel (126) für das Einsaugen von Tierzellen und ein Kopf-Positionierungssystem (98), welches so betreibbar ist, daß es den Zellaufnahmekopf so bewegt, daß eine Umplattierung von Tierzellen aus einem Zielbehälter mit biologischen Proben in einen Bestimmungsbehälter mit biologischen Proben ermöglicht wird.
  25. Verwendung eines Roboters, ausgestattet mit einem Tierzell-Aufnahmekopf (118), welcher wenigstens eine hohle Nadel (126) zum Einsaugen von Tierzellen (22) und zum Umplattieren derselben durch Bewegen von einer Ziel-Wellplatte zu einem Bestimmungsbehälter für biologische Proben unter der Steuerung eines Kopf-Positionierungssystems (98) umfaßt, wobei die Verwendung folgendes umfaßt: Bereitstellen einer Wellplatte (10), in der Tierzellen kultiviert werden, Anordnen der Wellplatte an einer Abbildungsstation (100) und Detektieren des Konfluenzgrades in jedem Well durch wiederholtes (i) Beleuchten eines ausgewählten Wells in einem schrägen Winkel von unten, (ii) Erhalten eines Bildes des beleuchteten Wells und (iii) Verarbeiten des Bildes des Wells, um den Konfluenzgrad zu bestimmen, und in Abhängigkeit von dem Konfluenzgrad entweder Umplattieren der Tierzellen aus der Wellplatte heraus oder Belassen der Tierzellen in der Wellplatte, um sie weiter zu kultivieren.
  26. Verwendung nach Anspruch 25, wobei die Entscheidung über das Umplattieren für jeden Well einzeln getroffen wird, und zwar auf der Basis, ob der Konfluenzgrad des Wells einen Konfluenz-Grenzwert überschreitet.
  27. Verwendung nach Anspruch 25, wobei die Entscheidung über das Umplattieren auf wellplattenspezifischer Basis getroffen wird, wobei das Umplattieren durchgeführt wird, wenn eine Grenzzahl an Wells einen Konfluenz-Grenzwert überschreitet.
  28. Verwendung nach Anspruch 27, wobei die Grenzzahl 1 ist.
  29. Verwendung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei der Roboter weiterhin mit wenigstens einem automatischen Wellplatten-Zuführmechanismus (106) ausgestattet ist, der verwendet wird, um jede aus einer Mehrzahl von Wellplatten der Reihe nach der Abbildungsstation zuzuführen, um die Konfluenz zu bestimmen.
  30. Verwendung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei die Tierzellen aus der Wellplatte heraus umplattiert werden, wobei ein Medium zur Unterstützung des Entfernens der Tierzellen verwendet wird.
  31. Verwendung nach Anspruch 30, wobei das Medium ein Puffer ist, der zweiwertige Ionen enthält.
  32. Verwendung nach Anspruch 30, wobei das Medium ein Puffer ist, der Enzyme enthält.
  33. Verwendung nach Anspruch 32, wobei das Medium auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, um seine Aktivität beim Entfernen der Tierzellen zu fördern.
  34. Verwendung nach einem der Ansprüche 25 bis 34, welche weiterhin das Aufbringen eines mechanischen Stoßes auf die Wellplatte umfaßt, um das Entfernen der Tierzellen zu unterstützen.
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