[发明专利]用于光学地检测生物样品中的移动的方法和装置

说明书

本发明涉及用于生物样品中的移动的光学体外检测和/或用于生物样品的成分的移动的光学体外检测的方法和装置。该方法具有以下步骤：(a)提供用于照射样品的光学宽场照射装置，所述装置被设计为照射整个样品；以及检测器(3)，用于检测来自样品的辐射(9；9a,9b)。检测器(3)具有被细分成多个像素区域(4a)的检测区域(3a)。该检测器附加地被设计为针对时间对各个像素区域(4a)的检测信号(4c)进行求导(S1)，随后优选通过绝对值生成或求平方来校正所述信号(S2)，并且对所有检测区域的求导并校正后的检测信号进行求和或求平均(S3)，然后提供作为输出信号(6c)。该方法还具有以下步骤：使用光学宽场照射装置照射样品；以及基于检测器(3)的输出信号(6c)来检测生物样品中的移动。

技术领域

本发明涉及用于生物样品中的移动的光学体外检测以及/或者用于生物样品的成分的移动的光学体外检测的方法和装置，其中生物样品的直径优选至少为100μm。

背景技术

从本领域的实践已知，在诸如发育生物学、毒性试验和药物研究等的领域中，存在用于监测封闭三维细胞和组织培养物的活性动态的需求。

例如，在毒性试验的背景中，使用从胚胎干细胞培养出的已分化为肌肉组织的组织碎片来测试被测物质的毒性。这里，探讨应用于肌肉组织的物质是否会影响肌肉组织的收缩，这可以作为物质的毒性的指标。为此，需要用于检测在采用细胞簇形式的这种三维生物样品中的移动(例如，收缩)的测量方法。这些细胞簇的典型直径为50～400μm，但是毫米范围内的直径也是有可能的。

这些研究当前主要通过视觉观察、而很少通过具有后续的图像分析的视频显微镜来执行。前者耗时且始终与主观评价相关联。后者存在的缺点是需要复杂的成像光学系统和复杂的图像分析，并与大量计算工作相关联。另一缺点是后者针对微小位移的固有敏感性。

诸如阻抗测量等的非光学方法仅在与样品接触时才起作用。然而，如果样品形态偏离平面(贴壁单层)或者是三维的、或者甚至自由地漂浮在介质中，则上述技术不可用。

自动成像方法存在以下缺点：例如，在景深为例如10μm并且上述的细胞簇的典型大小为50～400μm的情况下，在样品中必须覆盖5～40个图像平面。在能够检测移动的约10秒的典型最小测量持续时间以及为了重新定位和/或聚焦所需的附加时间中，这种方法不适合快速地监测大量样品。

由于因生物动力学的时间尺度而产生的非常长的观察持续时间，因此通常不要求对大量样品的连续测量。然而，在实践中，需要对例如保持在多孔板(例如还已知为微孔板)中的大量单独样品执行这种移动检测，其中，样品保持在96个或384个腔(还称为“孔(well)”)中。由于出于几何和构造空间原因而难以实现在多孔板的各腔处所布置的传统成像光学装置，因此成像方法不适合多个这种样品的并行测量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于检测生物样品中的移动和/或生物样品的样品成分的移动的改进方法，其中该方法可以避免传统技术的缺点。特别地，本发明的目的是提供不需要复杂的图像分析的稳健且无接触的移动检测方法。本发明的另一目的是提供适合筛选环境中的多个样品的并行分析的方法。又一目的是提供用于检测具有空间范围的生物样品中的移动的装置，其中该装置可以避免传统装置的缺点。

这些目的通过具有独立权利要求的特征的装置和方法来实现。本发明的有利实施例和用途由从属权利要求公开，并且将通过部分参考附图来在以下说明中更详细地公开。

根据本发明的第一方面，提供用于生物样品中的移动和/或生物样品的成分的移动的光学体外检测的方法。生物样品是具有空间范围的生物样品。生物样品优选是包括多个(特别是大量)生物细胞的生物样品。生物样品的直径在至少一个空间方向上(优选在所有空间方向上)可以为至少50微米(μm)，并且在所有空间方向上经常大于100μm。另一变形例提供：生物样品的直径大于利用光学宽场照射设备能够实现的折射限制分辨率。然而，本发明不限于具有这种尺寸的生物样品。