用于校准生物通量的方法和装置制造方法及图纸

一种用于校准通量分析仪的装置，包括第一框架、第二框架、以及渗透膜。所述第一框架与所述第二框架相互连接或一体形成。提供了一种用于校准通量分析仪的方法，所述方法使用人工标准品而不是生物标准品。

Methods and devices used to calibrate biological flux

A device for calibrating a flux analyzer includes a first frame, a second frame, and a permeable membrane. The first frame is interconnected or integrated with the second frames. A method for calibrating flux analyzers is provided, which employs artificial standards rather than biological standards.

【技术实现步骤摘要】
用于校准生物通量的方法和装置相关申请的交叉引用无专利
本专利技术涉及用于改进通量分析仪的校准的方法和装置，如测量生物通量(biologicalflux)的仪器。背景活细胞通常消耗其周围环境中的氧气(O2)并释放代谢副产物，如二氧化碳(CO2)、乳酸盐和各种其他代谢副产物。通量分析仪使得人们可以测量耗氧率(OCR)、细胞外酸化率(ECAR)、CO2产生率(CPR)和/或其他生物通量参数。这样的测量可以提供关于由这些活细胞进行的代谢过程的有价值的信息。一种已知的测量活细胞的OCR和ECAR的方法是：使用一组荧光传感器测量由孔板中的这些活细胞所产生的O2和H+的通量。使用荧光传感器检测O2和H+通量的分析仪的一个例子是Seahorse通量分析仪，其通常在美国专利No.7,276,351和8,202,702中有描述。荧光传感器测量随时间变化的荧光信号强度。对于含有活细胞的样品，这些随时间变化的信号将与由细胞代谢所消耗或产生的O2分子和H+离子的产生或消耗率成比例。该数据用于计算由活细胞消耗和产生的O2分子和H+离子的通量。与通量分析仪和通量测量相关的问题包括缺乏标准化和没有精确的校准参比可用。由于测量的是随时间变化而不是在稳态条件下的通量，不同分析物化学扩散或渗透到传感器和周围介质中的速率可能不同，从而产生复杂和动态的测量环境。目前，为了解决这些问题，通量测量系统一般采用复杂的算法来补偿与每种分析物相关的不同速率常数。这些速率常数是根据生物参比凭经验推导的。系统性能的最终验证通常使用含有已知含量的特定类型的细胞的生物标准品完成；例如，一种已得到充分表征的永生化啮齿动物骨骼肌成纤维细胞系(C2C12)常被用作标准品。使用前将这些细胞系在2级生物实验室中维持培养。在准备测定时，将细胞用胰蛋白酶消化，计数并接种到孔板中。控制接种量，使得细胞群在接种后24小时达到可测量的汇合度以备在仪器中使用。由于细胞在接种后继续生长/增殖，所以测定的时间对于获得可重现的结果而言是至关重要的。另外，细胞系固有地具有易变性，并且容易由于传代、基因型、培养条件等发生变化。由于这些变化因素，典型的孔间、测定间重现性常常超过20％cv。生物标准品的变异性降低了它们用作验证通量测量系统性能的适合标准品的能力。在孔板内产生通量的其他方法包括使用诸如葡萄糖氧化酶(GOx)的酶/催化剂、硫酸钠或氧化还原反应。这些方法以前已经被使用过，但也受到变异性和复杂性的影响。例如，典型的酶促反应依赖两种或更多种化合物反应产生期望的信号。两种化合物的反应是浓度依赖性的，因而随着催化剂作为反应的一部分被消耗，通量是变化的(非线性的)。另外，这些方法的速率常数难以调准，当期望一种以上的通量时，这些方法会变得复杂。如果要用这样的方法来复制生物活性，需要使反应组分附着在平板的底部，以可控的速率线性地分解代谢。这些要求让测定变得困难和复杂。总之，对于更好的标准，比如不依赖于用于校准通量分析仪性能的细胞的设备存在着需要。附图简述图1A是本公开的校准装置的一个实施方案的横截面图。图1B是图1A的校准装置的孔的放大横截面图。图2是校准装置的孔的放大的横截面图，该孔正在接纳一个柱塞以测量两种分析物的通量率。实施方案的详述如本文中使用的术语“通量”(flux)是指某种参数作为时间函数的变化。由于参数所代表的反应物的消耗或反应，该变化是可以预期的。现在参考图1A和1B，本公开的通量块(fluxblock)统一用数字100指示。通量块100包括：(1)第一框架102；(2)第二框架104；和(3)选择性渗透膜106。在这个实施方案中，通量块100的第一框架102与通量块100的第二框架104相互连接或一体形成。例如，通量块100可以由适当连接的两个或更多个单独形成的部分(例如两半部分)形成。所述框架可以具有诸如在边缘处卡扣在一起的永久地或可移除地互锁的物理配合表面。或者，所述框架可以通过粘合剂或通过焊接在一起而彼此连接。更具体地说，第一框架102包括多个壁，包括：(1)第一壁108；(2)第二壁110；(3)第三壁112；和(4)第四壁(在横截面图中未示出)。第一框架102的壁包括内表面和外表面。在某些实施方案中，第一框架102限定了一多孔微孔板或孔板。第一框架102的多个壁部分地围绕多个孔114。在某些实施方案中，第一框架102的多个孔114被布置成四个不同的列和六个不同的行。因而，本实施方案中的第一框架102包括二十四个孔。多个孔114可以是圆锥形的或部分圆锥形的。在某些实施方案中，第一框架102的多个孔114可以被布置成不同数量的列、不同数量的行或其组合。例如，本公开的通量块100的另一个实施方案可以包括具有多个孔114的孔板，所述孔被布置成八个不同的列和十二个不同的行。因而，孔板的这个可选实施方案可以包括九十六个孔。通量块的又另一个实施方案包括单排孔，例如单排8个、12个、16个或24个孔。通量块的又另一个实施方案包括16个不同的列和24个不同的行。因此，孔板的这个可选实施方案可以包括384个孔。图1B展示了通量块100的第一框架102的单个孔114以及其与膜106和第二框架104的关系的更接近的视图。该孔114的壁116限定了孔空隙118，其配置为容纳一定体积的适当液体样品。孔114的壁116包括内表面和外表面。如下面进一步描述的，孔114被配置为接纳柱塞或其他传感器。本公开的通量块100可以包括填充物150。应该理解的是，填充物150可以是任选的。填充物150可以由与第一框架102和/或第二框架104相同的材料制成。填充物150也可以由其他适合的材料制成。填充物150不应干扰通量块100的操作。孔114包括孔基底120。孔114的孔基底120包括第一表面121和第二表面122。第二表面122接合第一隔离件124。孔基底120和第一隔离件124各自具有开口，并且它们一起限定孔开口126。孔开口126允许CO2、O2和/或其他气体或液体分子移入和/或移出孔114的孔空隙118。在某些实施方案中，液体和/或固体分子可以移动穿过孔口126，以进一步移入和/或移出孔114的孔空隙118。在某些实施方案中，孔基底120的第一表面121具有不平坦(uneven)的表面，其外周边可以比其内周边稍微凸起。在某些实施方案中，传感器挡块123从孔114的孔基底120的第一表面121延伸。传感器挡块123被配置为当柱塞被推入(second)孔114的孔空隙118中时接合柱塞。替代地或另外地，第一表面121的凸起部分可以接合传感器或柱塞，以防止其接触更低的部分。传感器/柱塞的用途的更多细节在后面讨论。在某些实施方案中，本公开的通量块100可以包括一个或多个传感器挡块123，它们与孔114的孔基底120的第一表面121连接并从该表面延伸。在某些实施方案中，一个或多个传感器挡块123可以由孔114的孔壁116的内表面限定。一个或多个传感器挡块123可以成夹角(angled)或倾斜(sloped)。本公开的通量块100的某些实施方案可以包括呈阶梯状而非倾斜或成夹角的一个或多个传感器挡块123。因此，一个或多个传感器挡块123的顶部表面可以平行于孔114的孔基底120的顶部表面121。每个孔可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于校准通量分析仪的装置，其包括：第一框架，其包括多个孔，每个孔在其底部具有孔开口；第二框架，其与所述第一框架相互连接或一体形成，其中所述第二框架限定腔室及通向该腔室的入口，并且所述第二框架具有至少一个腔室开口，其中所述腔室开口至少部分地与所述孔开口重叠；以及在所述第一框架和第二框架之间的选择性渗透膜，该渗透膜将所述孔开口与所述腔室开口分开。

【技术特征摘要】
2017.01.31 US 15/421,1731.一种用于校准通量分析仪的装置，其包括：第一框架，其包括多个孔，每个孔在其底部具有孔开口；第二框架，其与所述第一框架相互连接或一体形成，其中所述第二框架限定腔室及通向该腔室的入口，并且所述第二框架具有至少一个腔室开口，其中所述腔室开口至少部分地与所述孔开口重叠；以及在所述第一框架和第二框架之间的选择性渗透膜，该渗透膜将所述孔开口与所述腔室开口分开。2.权利要求1的装置，其中所述膜对于O2、CO2或这两者是基本上可渗透的，并且是基本上不透水的。3.前述任一项权利要求的装置，其中所述腔室开口是多个腔室开口，并且每个所述孔开口与腔室开口对齐。4.前述任一项权利要求的装置，其中所述第二框架包括可移除的或可滑动的壁，所述壁在所述第一框架的相反面，并被适配为容许达到所述腔室。5.前述任一项权利要求的装置，其中进一步包括在所述膜的第一侧上的第一隔离件和在所述膜的第二侧上的第二隔离件，两个隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·C·尼尔森，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US