(57)【要約】細胞培養に使用されうる環境的に隔離された組織培養デバイス、ならびに、ならびにこれらのデバイスを含むシステムおよびそれらの使用方法が、本明細書に記載される。これらのデバイスは、デバイスの単数または複数のウェル内の微細環境を調節するための制御機能を含みうる。例えば、オンボードの機能は、チャンバ内の温度、湿度、ｐＨ、培地レベル、培地組成、ＣＯ２／Ｏ２／Ｎ２レベル、薬物濃度、細胞密度、副産物（または産物）産生、および材料の混合を調節しうる。デバイスを開かずに、材料がデバイスのウェルに加えられ、または取り出されうる。ウェル中の微細環境を分析および制御するためのコントローラも、本明細書に記載される。
2009525756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境的に隔離された組織培養デバイスであり、
外側シェルと；
少なくとも一つのウェルを囲う内側シェルであり、該ウェルが光学的に透明なベースを有し、該透明なベースが、エアギャップと、該内側シェルのベースおよび該外側シェルのベースの間の、熱抵抗の高い長いパスとにより、該外側シェルから実質的に熱的に隔離されている、内側シェルと；
該一つ以上のウェルの温度を制御するように構成されたマイクロヒータであり、該マイクロヒータが、
該光学的に透明なベース上の光学的に透明な導電性コーティング、および
該導電性コーティングに電気的に接触した一つ以上の電極
を含む、マイクロヒータと；
該マイクロヒータを制御するために、フィードバックを提供するように構成された、温度センサと
を含む、組織培養デバイス。
【請求項２】
前記温度センサが、前記光学的に透明なベースの少なくとも一部の温度を検出するように構成される、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項３】
前記温度センサが、ジンバル式マウントに設置される、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項４】
前記光学的に透明な導電性コーティングが、ＩＴＯを含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の組織培養デバイスであり、前記光学的に透明な導電性コーティングが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、またはそれらの組み合わせからなる群より選択される、組織培養デバイス。
【請求項６】
前記光学的に透明な導電性コーティングの上に、光学的に透明な保護層をさらに含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項７】
前記光学的に透明な保護層が、ＳｉＯを含む、請求項６に記載の組織培養デバイス。
【請求項８】
前記内側シェルが、複数のウェルを含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項９】
前記内側シェルが、六つのウェルを含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項１０】
前記光学的に透明なベースが、ガラス支持層を含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項１１】
前記光学的に透明なベースが、倒立顕微鏡による視覚化を可能にするのに十分に薄い、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項１２】
蓋をさらに含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項１３】
前記蓋が、該蓋の温度を制御するように構成されたマイクロヒータを含む、請求項１２に記載の組織培養デバイス。
【請求項１４】
前記蓋が、該蓋が前記組織培養デバイスの残部と係合された時に前記内側シェルの前記光学的に透明なベースに向かい合うように構成された光学的に透明な表面を含む、請求項１２に記載の組織培養デバイス。
【請求項１５】
前記光学的に透明な表面が、温度制御される、請求項１４に記載の組織培養デバイス。
【請求項１６】
前記蓋と前記ウェルの間にシールをさらに含む、請求項１２に記載の組織培養デバイス。
【請求項１７】
前記シールが、Ｏリングを含む、請求項１６に記載の組織培養デバイス。
【請求項１８】
前記一つ以上のウェルの各々への、複数のポートをさらに含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項１９】
前記ポートの少なくとも一部が、該ポートを通る流れを調節するためのバルブを含む、請求項１８に記載の組織培養デバイス。
【請求項２０】
前記ポートの少なくとも一部が、隔壁ポートを含む、請求項１８に記載の組織培養デバイス。
【請求項２１】
細胞培養のための単数または複数の気体の供給に接続するように構成されたポートをさらに含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項２２】
前記一つ以上の電極が、前記導電性コーティングに接触する、テーパー状の形状にパターン化された電極を含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項２３】
前記一つ以上の電極が、前記光学的に透明なベースの周辺のまわりに配置された、交互または類似の極性の複数対の電極を含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項２４】
前記複数対の電極が、少なくとも二対のほぼ「Ｌ字状の」電極を含む、請求項２３に記載の組織培養デバイス。
【請求項２５】
温度以外のパラメータを検出するように構成された温度以外のセンサをさらに含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項２６】
前記温度以外のパラメータが、ｐＨ、溶存Ｏ２、溶存ＣＯ２、溶存Ｎ２、培地レベル、産物レベル、細胞カウント、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項２５に記載の組織培養デバイス。
【請求項２７】
前記温度以外のセンサが、光学センサを含む、請求項２５に記載の組織培養デバイス。
【請求項２８】
前記ウェル中の材料を撹拌するための制御可能なマグネチックスターラをさらに含む、請求項１に記載の組織培養デバイス。
【請求項２９】
前記制御可能なマグネチックスターラが、前記ウェルの外側の少なくとも一部のまわりに配置された多極磁気供給源を含む、請求項２８に記載の組織培養デバイス。
【請求項３０】
前記多極磁気供給源が、電磁石を含む、請求項２９に記載の組織培養デバイス。
【請求項３１】
前記多極磁気供給源により作用されるように構成されたビーズをさらに含む、請求項２８に記載の組織培養デバイス。
【請求項３２】
環境的に隔離された組織培養デバイスであり、
外側シェルと；
少なくとも一つのウェルを囲う内側シェルであり、該ウェルが光学的に透明なベースを有し、該内側シェルが、該外側シェルから実質的に熱的に隔離されている、内側シェルと；
該一つ以上のウェルの温度を制御するように構成された第一マイクロヒータと、
該第一マイクロヒータを制御するためにフィードバックを提供するように構成された温度センサと；
該ウェルの上から密閉するように構成された密閉可能な蓋であり、該蓋が、該蓋の温度を制御するように構成された第二マイクロヒータを含む、蓋と
を含む、組織培養デバイス。
【請求項３３】
前記マイクロヒータが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、アンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、またはそれらの組み合わせからなる群より選択される導電性コーティングを含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記密封可能な蓋の温度を検知するように構成された第二温度センサをさらに含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３５】
前記第一および第二マイクロヒータの温度を制御するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３６】
前記ウェルにアクセスする複数のポートをさらに含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３７】
前記蓋と前記ウェルの間にガスケットをさらに含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３８】
温度以外のパラメータを検知するように構成された温度以外のセンサをさらに含む、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項３９】
前記蓋の温度が、前記ウェルの温度より高いように設定され、これにより該蓋上の実質的な凝縮が防止される、請求項３２に記載のデバイス。
【請求項４０】
環境的に隔離された組織培養デバイスであり、
外側シェルと；
少なくとも一つのウェルを囲う内側シェルであり、該ウェルが光学的に透明なベースを有し、該内側シェルが、該外側シェルから実質的に熱的に隔離されている、内側シェルと；
該一つ以上のウェルの温度を制御するように構成されたマイクロヒータと、
該マイクロヒータを制御するためにフィードバックを提供するように構成された温度センサと；
一体型のマグネチックスターラであり、該一体型のマグネチックスターラが、該ウェルの外に配置された多極磁気供給源を含む、マグネチックスターラと；
該ウェルをカバーするように構成された蓋と
を含む、組織培養デバイス。
【請求項４１】
前記多極磁気供給源が、電磁石を含む、請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４２】
前記多極磁気供給源により作用されるように構成された一つ以上のスターラをさらに含む、請求項４０に記載のデバイス。
【請求項４３】
前記スターラが、磁性または常磁性ビーズを含む、請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４４】
環境的に隔離された組織培養デバイスを制御するための環境コントローラであり、
組織培養デバイス内の材料を、チャネルを通して供給および／または回収するように構成されたポンプと；
該チャネルを通る流れを調節するバルブと；
該組織培養デバイスの温度センサから情報を受け取るように構成された温度センサ入力と、
該組織培養デバイスのヒータに電力を印加するように構成された温度調節出力と；
該温度センサおよび該温度調節出力に操作可能に接続された処理ユニットであり、該処理ユニットが、該組織培養デバイスの温度を調節するように構成された、処理ユニットと；
該組織培養デバイスの温度以外のセンサから情報を受け取るように構成された第二センサ入力であり、該第二センサ入力が、該処理ユニットに操作可能に接続され、該処理ユニットが、該組織培養デバイスの該温度以外のセンサにより検知される温度以外のパラメータを調節するようにさらに構成される、第二センサ入力と
を含む、環境コントローラ。
【請求項４５】
前記温度以外のパラメータが、ｐＨ、溶存Ｏ２、溶存ＣＯ２、溶存Ｎ２、培地レベル、産物レベル、細胞カウント、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項４６】
前記ポンプが、培地、Ｏ２、ＣＯ２、Ｎ２、気体混合物、からなる群より選択される材料を供給するように構成される、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項４７】
前記処理ユニットに連結されたアラームをさらに含み、前記アラームが、可聴アラーム、可視アラーム、触覚アラーム、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項４８】
前記アラームが、ライトを含む、請求項４７に記載のコントローラ。
【請求項４９】
前記処理ユニットが、コンピュータプロセッサを含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５０】
前記処理ユニットが、プログラム可能である、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５１】
前記処理ユニットが、ユーザインタフェースを含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５２】
前記処理ユニットが、前記組織培養デバイスにおける液体および／または気体の付加および／または回収を管理するように構成された流体制御ロジックを含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５３】
前記組織培養デバイスの温度以外のセンサから情報を受け取るように構成された複数のセンサ入力をさらに含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５４】
前記温度センサ入力および前記第二センサ入力が、ワイヤレスレセプタを含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５５】
前記温度センサおよび／または前記温度以外のセンサからの情報を保存するように構成されたメモリをさらに含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５６】
前記温度制御出力が、前記組織培養デバイスの電極に接続するように構成されたケーブルを含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５７】
前記チャネルが、管（ｔｕｂｉｎｇ）を含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５８】
前記ポンプが、流体ポンプを含む、請求項４４に記載のコントローラ。
【請求項５９】
組織培養デバイスを調節するためのシステムであり、
環境的に隔離された組織培養デバイスであり、
外側シェルと；
少なくとも一つのウェルを囲う内側シェルであり、該ウェルが光学的に透明なベースを有し、該内側シェルが、該外側シェルから実質的に熱的に隔離されている、内側シェルと；
該ウェルの温度を制御するように構成されたマイクロヒータと、
該ウェルの温度を検知するように構成された温度センサと；
該ウェルにアクセスする複数のポートと；
該ウェルをカバーするように構成された密閉可能な蓋と；
を含む、組織培養デバイスと、
該環境的に隔離された組織培養デバイスを制御するように構成されたコントローラであり、該コントローラが、
チャネルを通して、ウェル内の材料を供給および／または回収するように構成されたポンプと；
該チャネルを通る流れを調節するバルブと；
該ウェルの温度を調節するために、該温度センサからから情報を受け取るように構成され、該マイクロヒータに操作可能に接続された処理ユニットであり、さらに、該処理ユニットが、該ウェル内の材料を追加および／または回収するために、該バルブおよびポンプを制御するように構成される、処理ユニット
を含む、コントローラと
を含む、システム。
【請求項６０】
組織培養デバイス中の微細環境を調節する方法であり、
該組織培養デバイスが、光学的に透明な導電性コーティングで被覆された光学的に透明なベースを有する少なくとも一つの閉じたウェルを含み、
該方法が、
該ウェルを開けずに、該ウェルの少なくとも一部の温度を検知する工程と；
該ベースを加熱するために、該導電性コーティングと電気的に接触する少なくとも一対の電極に電力を印加する工程と；
該ウェルを開けずに、該ウェル内から温度以外のパラメータを検知する工程
を包含する、方法。
【請求項６１】
前記ウェルを開けずに、該ウェルから材料を追加または除去することにより、前記温度以外のパラメータに応答する工程をさらに含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記温度以外のパラメータを検知する工程が、ｐＨ、溶存Ｏ２、溶存ＣＯ２、溶存Ｎ２、培地レベル、産物レベル、細胞カウント、およびこれらの組み合わせの一つ以上を検知する工程を含む、請求項６０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（分野）
本発明は、組織培養デバイスに関し、より詳細には、増殖培地での細胞のインビトロ培養のためのマルチウェル組織培養アセンブリに関し、これは、アセンブリの異なるチャンバーを隔離し、増殖培地の温度を制御し、画像化および増殖条件（媒体ガス（例えば、Ｏ２、ＣＯ２、Ｎ２など）、ｐＨ、細胞密度、産物の濃度、温度および攪拌などの制御された調節およびモニタリングを含む）の制御または調節のための視認性を維持する特徴を有する。このアセンブリを製造する方法もまた記載される。
【０００２】
（関連出願への相互参照）
この出願は、表題「Ｍｕｌｔｉ−Ｗｅｌｌ  Ｐｌａｔｅｓ」の米国仮特許出願第６０／７７１，３４９号（２００６年２月７日出願）、表題「Ｍｕｌｔｉ−Ｗｅｌｌ  Ｐｌａｔｅｓ  ＩＩ」の同第６０／７７６，５４７号（２００６年２月２４日出願）、表題「Ｍｕｌｔｉ−Ｗｅｌｌ  Ｐｌａｔｅｓ  ＩＩＩ」の同第６０／７７８，８６０号（２００６年３月３日出願）、表題「ＭＵＬＴＩ−ＷＥＬＬ  ＰＬＡＴＥＳ  ＩＶ」の同第６０／７８６，５２０号（２００６年３月２７日出願）、表題「ＭＵＬＴＩ−ＷＥＬＬ  ＰＬＡＴＥＳ  Ｖ」の同第６０／７９９，２１３号（２００６年５月９日出願）、表題「ＭＵＬＴＩ−ＷＥＬＬ  ＰＬＡＴＥＳ  ＶＩ」の同第６０／８５７，５４３号（２００６年１１月７日出願）への優先権を主張する。これらの特許出願の各々は、それらの全体が参考として本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
組織培養プレートと呼ばれることが多い組織培養アセンブリは、特に実験を目的として、ｉｎ  ｖｉｔｒｏの細胞培養に一般に使用される。マルチウェル組織培養プレートが、これらの目的のために用いられており、６、１２、２４、４８、９６等のウェルが含まれる。このようなマルチウェル組織培養プレートは、全ての培養物で関連したテストまたはアッセイを行うために培養物を近くに維持しながら、個々の細胞培養物を独立してテストする上で、研究者にとって都合がよい。
【０００４】
現在公知および利用可能な組織培養プレートは、組織培地の適切な温度、ｐＨおよび（ｐＨと関係しうる）気体の平衡を維持するのを助けうるインキュベータと連動して操作され、これにより、細胞および組織成長および維持のために最適な条件を可能にするように設計されている。しかし、マルチウェル組織培養のための現在利用可能な組織培養プレート（蓋を含む）は、多くの限界を有する。第一に、蓋を除去し、潜在的に不安定な成長環境を乱し、チャンバを潜在的に汚染にさらしてのみ、培地を付加または除去しうる。さらに、各ウェルの温度、ｐＨおよび他の機能は、インキュベータ全体を制御することによって制御されるのが典型的である。最後に、従来の組織培養皿で培養される細胞の可視化または分析には通常、インキュベータの最適化または制御された環境から細胞培養皿を除去し、細胞をまたは組織をストレスにさらすことが必要である。
【０００５】
マルチウェル組織培養アセンブリは、特許文献１、特許文献２；特許文献３；特許文献４；特許文献５および特許文献６において例証される。特許文献７には、別の培養容器が例証される。しかし、上に列挙した特許に記載される発明は、いずれも、組織培地をモニタおよび／または調節するために組織培養アセンブリを開かなければならないことから生じる問題、または組織培養インキュベータを用いなければならないことと関連した追加的な問題を解決しない。
【０００６】
さらに、細胞培養物（例えば外植片または組織培養物）における形態的、生理的、および代謝的変化のモニタリングには、組織が長期間生きたまま維持されることが必要であることが多い。長期的モニタリングが、好ましい。最高２４時間以上の顕微鏡および／または代謝検査は、栄養分、気体および温度制御の理想的条件下でなされなければならない。
【０００７】
ヒータまたは培地および／または気体の供給源と連結されうる試料ホルダを作成する試みがなされているが（例えばＬｉｅｂｅｌ等に対する特許文献８）、これらの設計は、ヒータを通じた可視化を許容するように構成されておらず、または、通常は倒立顕微鏡とともに用いる。さらに、これらのデバイスは、ウェルの微細環境の破壊または中断（および潜在的に汚染）または変化を必要とせずに、閉じた環境のまま全てを皿上で取り扱う（例えば検知、撹拌、培地変更、および温度調節）ことができない。
【０００８】
上述の問題のいくつかに対処できる組織培養デバイス（例えば、マルチウェル組織培養プレートまたはスライド）が、本明細書に記載される。例えば、本明細書に記載される高性能スライドは、画像化を同時に許容しながら組織培養デバイスのチャンバ内の培養条件を制御することにより、長期的細胞培養を可能としうる。したがって、本明細書に記載されるデバイスおよびシステムは、インキュベータと顕微鏡を行ったり来たりするプロセスを減少または除去しうる。分子およびｉｎ  ｖｉｖｏ画像化のアプローチ（長期的または経時的画像化を含む）は、細胞がその微細環境において果たす生理的役割を助けうる。
【０００９】
本明細書に記載されるシステムは、記載のプレートのチャンバにおいて、任意の細胞（特に接着細胞）を長期間生きたまま保てる、長期的画像化を可能とするプラットフォームを提供する。したがって、これらのデバイスは、プレートをインキュベータから出し入れすることを必要とせずに細胞または組織を（例えば倒立顕微鏡で）モニタしながら、ウェルの各々にユーザにより定義された微細環境を作成できる。分子およびｉｎ  ｖｉｖｏ画像化のアプローチは、プレート内の細胞に使用でき、生存可能な培養環境において多様な細胞および組織の果たす生理的役割の特定を助ける上で有用なツールとなる。
【特許文献１】米国特許第４，３４９，６３２号明細書
【特許文献２】米国特許第４，０３８，１４９号明細書
【特許文献３】米国特許第４，０１２，２８８号明細書
【特許文献４】米国特許第４，０１０，０７８号明細書
【特許文献５】米国特許第３，５９７，３２６号明細書
【特許文献６】米国特許第３，１０７，２０４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，３５８，９０８号明細書
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６／０２１６２１１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の概要
センサ制御および／またはユーザ制御されうる、「高性能」制御機能を含む、細胞培養に使用されうるプレートが、本明細書に記載される。これらのプレートは、マルチウェルプレートでありうる。プレートは、プレート上の個々または全てのウェルの微細環境を制御しうる。例えば、オンボードの機能により、チャンバ内の温度、湿度、ｐＨ、培地レベル、培地組成、ＣＯ２／Ｏ２／Ｎ２レベル、薬物濃度、細胞密度、副産物（または産物）産生、および培地の混合を調節しうる。したがって、本明細書に記載されるプレートは、独立したインキュベータを必要とせずに使用できるため、顕微鏡でモニタリングしながら、実時間で反応させながら何時間も、何日も、または何週間も、細胞を連続的に分析（例えば、画像化）できる。
【００１１】
出願人は、組織培養デバイス、特にマルチウェル組織培養デバイスが、任意または全ての機能（例えば、温度、培地の性質（例えば気体濃度、ｐＨ等）のオンボードの制御を含みうることを認識している。本明細書に記載されるデバイス、方法およびシステムを用いて、チャンバ内の細胞の可視化を許容しながら、チャンバ内の細胞培養の任意の局面および維持を制御しうる。マルチウェル組織培養デバイス、ならびに様々な追加的なセンサ、コントローラ、顕微鏡、および画像化デバイスを含むシステムも、本明細書に記載される。
【００１２】
本明細書に記載されるデバイス（例えば組織培養プレート）は、デバイスの一つ以上のチャンバ内で培養される細胞に提供される成長培地をモニタおよび／または調節するための、一つ以上の制御機能を含むため、高性能スライド、または高性能プレートと呼ばれうる。本明細書に記載されるデバイスは、主に組織培養プレートとして表示および例証されるが、それらは、プレートの一つ以上のウェルまたはチャンバの環境を制御（例えば、温度、ｐＨ、チャンバに送達されまたは除去される流体の量、チャンバに加えられまたは除去される気体、チャンバの撹拌、細胞の計数、タンパク質、抗体などの産生を制御）することが望ましい、任意の適切な用途に使用されうる。例えば、本明細書に記載されるデバイスを用いて、細胞成長（例えば細菌細胞成長）または発酵、イムノアッセイ（例えば、固定、洗浄、標識および／または画像化の自動化）などのために、反応物（例えば化学的反応物）の混合を制御（またはモニタリング）しうる。
【００１３】
本明細書に記載されるプレートデバイスは、薬物相互作用／反応／開発、癌研究、幹細胞研究、細胞および血管生物学研究、細胞形態分析、酵素キネティクス研究、発生生物学研究、薬物開発、シグナル伝達分析、アポトーシス研究、結核テスト、カルシウムアッセイ、毒性アッセイ（パネル）、膜動力学分析、ニューロン増殖研究、成長因子研究、有糸分裂、およびＡＩＤＳ／ＨＩＶ調査またはテストの一つ以上の方法の一部として有用でありうる。これらの方法の一部の例が、本明細書に記載される。本明細書に記載されるマルチウェルプレートは、受動的マルチウェルプレートの使用を伴い、別個のインキュベータ、撹拌プレート、および別個のモニタの必要をなくし、連続的なモニタリングを可能とする任意の方法に都合よく取り入れられうる。
【００１４】
本明細書に記載される組織培養デバイスは、ウェル温度の制御（長期の細胞寿命および長期の実験の間、生理学的温度で細胞を維持する）、ＣＯ２／Ｏ２／Ｎ２などの気体の調節（例えば、実験の間に適切なｐＨを維持するのを助ける）、培地送達の調節（画像化を行いながら補給、洗浄および試薬送達を許容する）、薬物送達（例えば薬物または化合物の制御送達）、薄い（例えばカバーガラスの厚み）ウェル底（倒立顕微鏡を用いた画像化を可能にする）、光学的に透明なウェル底（トップカバーに凝縮を伴わずに、標準の光学および蛍光顕微鏡技術の使用を可能とする）、処分可能（組織培養デバイス全体が使い捨て、例えば処分可能であるか、滅菌されて再利用されるように構成されうる）、細胞計数、反応物または細胞副産物産生のモニタリング（例えばタンパク質、抗体等）、および複数のウェル（実験計画に柔軟性を提供する）を含むがこれに限られない、本明細書に記載される任意または全ての機能を含みうる。デバイスを油浸レンズとともに使用できるように、対物レンズヒータが含まれうる。
【００１５】
本明細書に記載されるデバイスを制御し、またはこれと統合するためのソフトウェアを用いて、本明細書に記載される任意の局面のユーザ制御を可能としうる（例えば、プログラム可能な温度、流速、洗浄サイクル及び温度サイクル）。
【００１６】
本明細書に記載されるプレートは、蓋上の凝縮をなくすために、底ヒータの温度をやや上回る温度に保たれうる、蓋を含みうる。蓋も、制御可能な機能の一部または全部（例えば加熱、流体付加、気体環流、測定機能等）を含みうる。蓋に機能を含むことにより、チャンバを収容する下部領域を処分する一方で蓋を再利用することが可能となる。
【００１７】
いくつかのバリエーションにおいては、各ウェルが、互いに完全に隔離される（例えば六つの３５ｍｍＩＤウェル）。各ウェルに出入りする複数のポートが提供されうる。ポートは、手動または自動で（例えばバルブにより）調節されうる。ポートは、汚染を防止し、または粒子を除去するためのフィルタ（単数または複数）も含みうる。一つ以上のガスベントも含まれうる（これも、オーバーフローバルブまたはオーバープレッシャーバルブなどのバルブにより調節されうる）。ポートは、ポートに材料を（例えば注入により）加えるためのスプリット（例えば「Ｙ」字）も含めばよく、ポートは任意の適切な管等に連結されうる。各ウェルのかみ合い部品間（例えば、蓋とウェルの間、ウェル底と壁の間等）のシール（例えばＯリングシール、圧壊シール等）を用いて、各ウェルの生物学的隔離が維持されうる。さらに、各ウェルは、シールを破らずにそれを通して試料をとることができる隔壁ポートとして作られる、一つ以上のサンプリングポートを含みうる。隔壁ポートは、チャンバを隔離したままそこから針または他のサンプリングデバイスを（例えば、材料を突き通すことにより）挿入または除去できる材料（例えばエラストマー材料）を含みうる。
【００１８】
スライドは、後述するように、スライドの温度調節を可能とするために特別に被覆されたカバーガラス底を有する、無菌の処分可能な細胞培養スライドを含むシステムの一部でありうる。システムは、コンピュータに接続し、ソフトウェアおよび／またはハードウェアインタフェイス（例えば「ＳｍａｒｔＷａｒｅソフトウェア」）を介して、内部環境（例えば、スライドの温度、ＣＯ２、栄養分の流れ等）をプログラムされたレベルに管理するコントローラを含みうる。システムは、スライドの環境をモニタし、スライド内の状態を記録することもできる。システムは、顕微鏡、カメラ（ビデオを含む）などのモニタリングシステムをさらに含みうる。状態（例えば温度、ｐＨ、流体レベル、圧力、Ｏ２／ＣＯ２／Ｎ２レベル等）が閾値範囲を上回り、または下回ったことを（視覚的に、またはアラームを鳴らすことにより）警告するために、アラームも含まれうる。
【００１９】
任意の適切な画像化プラットフォームが、用いられうる。本明細書に記載されるプレートは、個々のシステムのニーズに適応できる。例えば、本明細書に記載される高性能スライドは、油浸レンズまたは水浸レンズの倒立顕微鏡、直立顕微鏡等とともに用いられうる。本明細書に記載されるシステムは、対物レンズの温度を制御するための対物レンズヒータ（油浸または水浸レンズとともに用いられる場合に、スライドの温度制御の混乱を防止する）を含みうる。
【００２０】
本明細書に記載されるスライドおよびシステムは、個別のインキュベータ（および撹拌プレート等）の必要をなくし、顕微鏡下でｉｎ  ｖｉｖｏの環境に近づくことにより、温度および／または時間に依存する生物学的問題を実時間で調査することを可能とする。
【００２１】
いくつかのバリエーションにおいては、本明細書に記載されるシステムは、流体フロー部品と、供給およびリターンボトルとを含む、流体コントローラを含む。流体コントローラは、ポンプ（単数または複数）と、ポートを通じた材料の適用を制御するためのバルブ（単数または複数）と、フィルタと、ＣＯ２レベルを管理し、新しい栄養培地を供給し、生成される排液および排気を管理するための、液体（例えば培地等）または気体（例えばＯ２／ＣＯ２／Ｎ２気体供給または混合）とのコネクタとを含みうる。流体コントローラは、流体制御ロジックを含むハードウェアまたはソフトウェアを含みうる。液体および気体（例えばＣＯ２、培地、薬物適用、排液および排気等）の適用を管理するための流体フロー電子部品を含む、電子コントローラが含まれうる。スライド（例えば本明細書に記載される高性能スライド）の大きさは、ＳＢＳ規格、標準６ウェルマイクロタイタープレートと類似または同一でありうる（各ウェルに５ｍＬの培地を含みうる）。
【００２２】
本明細書に記載されるマルチウェル組織培養プレートは、マイクロバイオリアクタとして作られうる。例えば、各ウェルが、バイオリアクタ（またはマイクロバイオリアクタ）と呼ばれうる。実施においては、システムは、ウェル／バイオリアクタおよびその中の材料のパラメータ（温度以外のパラメータを含む）を検出するための、一つ以上（例えば２つ、３つ、４つなど）のセンサを制御しうる。例えば、第一光学センサを用いてｐＨを検出し、第二光学センサを用いてｐＯ２（例えば溶存酸素）を検出し、第三センサを用いてｐＣＯ２を検出し、第四光学センサを用いてｐＮ２を検出するなどしうる。これらのセンサのいずれかまたは全てが、各ウェルの一部として含まれ、また組み込まれればよい。各センサを別々に操作することが、特に有用でありうる。例えば、ウェル（またはウェルの領域）を、（例えば、特定の波長の光を放出することにより）活性化して、第一光学センサ（例えばｐＯ２センサ）を励起しうる。そして、センサの反応（例えば吸収および／または発光）が検出器により検出され、検出されたセンサからの反応が分析される。反応は通常、システムの特徴またはウェル内の培養条件のパラメータを反映する。そして、第二ラウンドの活性化／検知／検出／分析が、同じまたは異なるセンサで実行されうる。
【００２３】
本明細書に記載されるように、産物センサ（例えば産生された産物を検出するためのセンサ）も、マルチウェル組織プレートの一部として含まれうる。産物センサは、各ウェルの一部として含まれうる。例えば、産物センサは、ウェル内の産物の結合を特定しうる（例えば、ＦＲＥＴ、開花した結合の置換等によって）。産物センサは、結合キネティクスおよび／または開花強度に基づいて濃度を特定するための検知ロジックも含みうる。
【００２４】
複数のセンサを同時に活性化、検知、検出、および分析することは可能でありうるが、各センサを別々に活性化、検知、検出、および分析することが望ましい。例えば、別々に検知、検出および分析することにより、センサ間の漏話を防止することができる。また、別々に検知することにより、個々のパラメータのテストと、これに対する反応の分離も可能になる。これは、センサが調節フィードバックループの一部として用いられ、他の機能の検出または分析を必要とせずに、ある特定の機能（例えばｐＨ）を制御するために、センサが特に活性化、検出、および分析されうる場合に、特に有用でありうる。したがって、個々の機能（例えばｐＨ、溶存気体等）が、異なる頻度で検出および／または調節されうる。
【００２５】
これらおよび他の実施形態、機能および効果は、以下の本発明の詳細な説明を、冒頭に簡単に説明される添付の図面とともに参照すれば、当業者にさらに明白になる。
【００２６】
本明細書に組み込まれ、この明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の好ましい実施形態を図示し、上で与えられた一般的な記載および以下の詳細な記載とともに、本発明の特徴を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
好ましい実施形態の詳細な説明
以下の詳細な説明は、図面を参照しながら読まれなければならず、異なる図面中の類似の要素は、同じ番号が付されている。図面は、必ずしも比率どおりではなく、選択された実施形態を示し、本発明の範囲を制限するものではない。詳細な説明は、制限するためではなく例として、本発明の原理を示す。したがって本発明は、本明細書に例示的に記載される好ましい実施形態に限定されない。さらに、この説明は、間違いなく当業者が本発明を製作し使用することを可能とし、出願人が本発明の最善の様式であると現在考えるものを含めて、本発明のいくつかの実施形態、適用、バリエーション、代替物、および使用を記載する。
【００２８】
本明細書で使用されるところの、任意の数値または範囲についての「およそ」または、「約」という用語は、部品の一部または集合が、本明細書に記載される意図された目的のために機能することを許容する適切な大きさの許容度を示す。また、本明細書に用いられる「患者」、「宿主」および「対象」という用語は、任意のヒトまたは動物の対象を指し、ヒト患者への本発明の使用が好ましい実施形態であるものの、システムまたは方法をヒトへの用途に限定するものではない。
【００２９】
マルチウェルプレートのウェル内の材料（例えば培地、組織等）を制御またはモニタするための、一つ以上のオンボード機能を含むマルチウェルプレート、マルチウェルプレートを含むシステム、およびこれらのマルチウェルプレートを使用する方法が、本明細書に記載される。多くの機能が別々に記載および例証されるが、当然のことながらこれらの機能は、他の機能またはプレートの他のバリエーション（ウェルを一つだけ有するプレート、または任意の相当数有するプレートを含む）と任意に組み合わせて含まれうる。
【００３０】
本明細書に記載される高性能ウェルプレートは、任意の相当数のチャンバまたはウェルを含みうる（例えば１、２、４、６、１２、１８、２４、４８、９６、１９２、３８４、７６８、１５３６、３０７２等）。図１は、六つの独立したチャンバを有する、本明細書に記載される高性能マルチウェルプレートの一バリエーションを示す。プレートは、細胞培養プレートの典型的な（例えば標準の）サイズに対応する。例えば、図１に示されるプレートは、ＳＢＳ規格（５．０インチ×３．３インチ）である。しかし、任意の適切な形またはサイズが使用されうる。ウェルも、任意の適切な形およびサイズであればよい。図１に示される六つのウェルは、深さ１９ｍｍの３５ｍｍＩＤミクロウェルである。これらのウェルの側面は、底に対して垂直である。ウェルも、任意の適切な形またはサイズ（例えば体積）であればよい。通常は、細胞または組織がウェル内で培養されるため、ウェルは、組織または細胞が任意の適切な表面に接着しうるようにつくられうる。いくつかのバリエーションにおいては、ウェルは、細胞または組織を含むインサートを受け入れるようにつくられうる。
【００３１】
本明細書に記載されるマルチウェルプレート（例えば「マイクロプレート」）は、生物学的および薬理学的研究において使用でき、寸法が業界標準（または他の適切な規格）にしたがうように構成されうる。例えば、Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ（ＳＢＳ）は、１９９５年に、マイクロプレートの機械的均一性の基準の策定を開始した。いくつかのバリエーションにおいては、本明細書に記載されるデバイスは、ＳＢＣの標準フットプリントにしたがう。例えば、本明細書に記載されるプレートは、ＳＢＳ規格により確立されるマイクロプレートの高さ要件の最大寸法以内ありうる。いくつかのバリエーションにおいては、プレートは、自動処理により処理されうる。
【００３２】
ウェルは、任意の適切な薬剤で処置または被覆されてもよい。例えば、細胞接着または細胞培養を増強するコーティングが用いられ（例えばポリ―Ｌリシン等）、または、一部の領域（例えば、壁、ポート開口周辺など）で細胞成長を阻害するコーティングも用いられうる。
【００３３】
図１においては、ウェルの底は透明なガラス材料でできており、ウェルの下からの視覚化を許容する。一般に、本明細書に記載される高性能ウェルプレートは、任意の材料または材料の組み合わせからつくられうる。しかし、下記に詳述される通り、ウェル（および／または蓋）の少なくとも一部が、任意の所望の波長の光（例えばＵ．Ｖ．、可視光等）を通す透明材料を含み、ウェル内で成長する細胞の視覚化および／または処理（例えば、レーザ光または他の照射などに露光することによる）を許容することが有益でありうる。したがって、高性能ウェルの少なくとも一部は、ガラス、セラミック、またはポリマーを含みうる。例えば、ウェルは、少なくとも部分的に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などのポリマー材料でつくられうる。任意の適切な材料が使用されうる。マルチウェルスライドの異なる領域は、異なる性質を有する異なる材料を含みうる。例えば、図１においては、ウェルの側面はＰＥＴでできている一方で、底はガラスである。さらに、「温度制御」というタイトルのセクションで後述されるように、ウェルの熱制御を可能とするために、底が材料で被覆されている。
【００３４】
マルチウェルプレートは、異なる領域において所望の厚みを有していてもよい。例えば、マルチウェルプレートの底（図１でガラスとして示される）は、これを通した倒立顕微鏡による画像化を許容するのに十分薄ければよい（例えば厚さ約０．５ｍｍの透明ガラス）。
【００３５】
マルチウェルプレートは、除去可能な蓋も含みうる。蓋は、（標準のマルチウェルプレートのように）各ウェルをゆるくカバーしてもよいし、または、個々のチャンバのいくつかまたは全てを密閉してもよい。例えば、蓋は、ウェルの縁の周りを密閉して、ウェル間で無統制に材料が交換されるのを防止するとともに各ウェル内に形成された微細環境を維持するのを助けるための、一つ以上のガスケット（例えばＯリング）を含みうる。蓋は、一つ以上の材料を含むこともでき、光または他の検知様式が蓋の全体または領域を通過することを許容しうる。例えば蓋は、ガラス領域、または他の透明および／または半透明領域を含みうる。除去不可能な蓋が、マルチウェルプレートの一部として含まれてもよい。上述のように、蓋は、ウェルに対して密閉しうる。蓋は、ウェル全体をカバーする単一の（一体的）蓋であればよく、または、ばらばらの蓋（例えば一つ以上の個々のウェルをカバーする分離可能操作可能な蓋）に分けられればよい。蓋は、ウェル上に固定しうる。例えば蓋は、ウェル（単数または複数）上にスナップおよび／または係止しうる。
【００３６】
蓋は、温度調節の箇所で後述されるように、加熱されてもよい。蓋の加熱は凝縮を防止でき、（例えば、プレートまたは各ウェルの底および／または側面の加熱に代えてまたは加えて）プレート内のウェルの温度を調節するために使用されうる。一般に、蓋は、本明細書に記載される任意の機能をマルチウェルスライドの一部として含みうる（例えばウェルから出る／入るポート、センサ、温度制御要素、データおよび／または電力入力／出力、マグネチックスターラ等）。いくつかのバリエーションにおいては、蓋は、マルチウェルスライドの別の下部とともに再利用できる。例えば、蓋が再使用可能である一方で、下部は処分可能で、滅菌可能でありうる。例えば、蓋は、（例えば、熱、アルコール、照射等により）滅菌できるように構成されうる。センサ、磁石、加熱要素等が、マルチウェルスライドの下の領域ではなく蓋に配置されうるため、これは費用の節約になる。文脈からそうでないことが明らかな場合を除き、「プレート」または「マルチウェルプレート」に属する、本明細書に記載の任意の機能、用途または性質が、蓋に取り入れられうる。例えば、ポート、磁石（スターラ）等は、蓋および／またはプレートの下の領域に存在しうる。
【００３７】
図１においては、マルチウェルプレートは、各ウェルに入るおよび／または出る複数のポートを含む。特に、図１は、六つのウェルの各々にアクセスする四つのポートを示す。しかし、任意の適切な数のポートが用いられればよい（例えば１、２、３、４、５、６等）が、通常は少なくとも二つのポートが含まれる。各ポートは、専用の機能を含みうる。例えば、ポートは、ウェルに、および／またはウェルから、材料（例えば培地、気体、塩類等）を加えまたは除去するために用いられうる。ポートは、ウェルから試料を抽出するために用いられてもよい。後述される図３は、フィーダポート７、試料ポート８、ＮａＯＨμ―ポンプポート５、およびＯ２ポート６を含む、マルチウェルプレートの四つの異なるポートの例を示す。
【００３８】
図１に示されるポートは、プレートの側面上に位置する。各ウェルの四つのポートのうち一つは、他とは異なる間隔が置かれており、ユーザが各々をどのポートか容易に区別しうるように基準を提供する。同様に、ポートは様々なサイズまたは形であり得、クイック接続またはクイック復帰接続機能を含みうる。ポートは、ポートの開／閉を制御する一つ以上のバルブも含みうる。バルブは、手動（例えば、回転したり押したりすることによる）または自動（例えばソレノイドバルブ）で制御されうる。バルブは、緊急リリース機構（例えば過剰圧力放出弁）も含みうる。様々なポートのサイズは、バルブの目的（例えば、液体、気体の用途など）、ポートの一部としてのフィルタの有無、およびポートを通る流速の所望の範囲に基づいて決定されうる。
【００３９】
例えば、プレートの個々のウェルに培地（例えば培養液）を適用するためにポートが提供されうる。ウェル内のポートの出口は、（ウェル底またはその付近に成長する培養物を妨げないように）ウェルの壁の上方部、または（ウェル内の細胞または組織の培養物の交換がより迅速に行われるために）ウェル底付近を含めて、任意の適切な位置におかれればよい。いくつかのバリエーションにおいては、ウェルは、隣接するウェル同士を接続し、プレートの個々のウェルの間の材料の通過を可能にするポートを含みうる。
【００４０】
ポートからウェルを出入りする流体（液体、気体）の流れは、（バルブに代えてまたは加えて）一つ以上のポンプにより、または重力利用供給により、制御されうる。任意の適切なポンプが、使用されうる（例えば蠕動ポンプ等）。
【００４１】
ポートからウェルを出入りする材料を濾過するために、一つ以上のフィルタがポートとともに含まれうる。例えば、フィルタは、細胞（例えば細菌等）がポートを越えてウェルを出入りするのを防止することにより、汚染を防止できる。フィルタは、粉体がポートまたはウェルに入るのを防止することもできる。例えば、マグネチックスターラを含むバリエーション（後述）においては、フィルタにより、磁性撹拌粒子がプレートのウェルから出るのを防止しうる。繊維フィルタ、多孔質メンブランフィルタ、細孔フィルタ、繊維質フィルなどを含めて、任意の適切なフィルタまたはフィルタのタイプが使用されうる。選択フィルタ（例えば、サイズ選択フィルタおよび静電フィルタなどの能動選択フィルタ）も使用されうる。
【００４２】
上述の通り、各ウェルは、ウェルから材料を除去するために使用しうる一つ以上の試料ポートを有しうる。試料ポートは、ウェル上の生物学的隔離（例えばシール）を壊さずにウェル内から材料を除去できるように構成されうる。例えば、試料ポートは、材料を除去するためにそれを通してサンプリングデバイス（例えば針）を挿入できる隔壁として作られうる。いくつかのバリエーションにおいては、隔壁は、それを通して挿入されるサンプリングデバイスのまわりを密閉し、サンプリングデバイスが除去されると再び塞がる、エラストマー材などの材料を含む。例えば、隔壁は、エラストマープラグ（例えば、ゴム、シリコーン、などからつくられたプラグ）を含みうる。図１３Ａは、このようなデバイスの一実施形態の側面斜視図を示す。この例においては、複数の隔壁ポートが、マルチウェルプレートの外壁に沿って（上部エッジ近くに）並べられる。各隔壁が、単一のウェルへのアクセスを提供する。図１３Ｂは、記載されるマルチウェルプレートの各ウェルの生物学的隔離に寄与する、さらなる機能が示された断面を示す。例えば、図１３Ｂでは、ウェルの壁の上方領域を通過する隔壁ポートが示される。壁の内側の隔壁ポートは外壁上の隔壁と連続しており、隔壁材料を通るウェル内へのアクセスを提供する。この例においては、ウェル内の隔壁ポートは、ウェル底より約１７ｍｍ上にあるが、当然のことながら、隔壁ポートは任意の適切な高さまたは位置でウェル内へと開いていればよい。例えば、下部領域または中間領域からウェルにアクセスすることが有益でありうる。
【００４３】
図１３Ｂは、蓋がウェルと密閉係合しているマルチウェルプレートの横断面も示す。蓋は、ウェルの上から閉じ、ウェルの蓋係合領域の内側リップのまわりのシール（ここではＯリングとして示される）に対して押圧している。さらに、図１３Ｂに示される蓋は、蓋から伸びてマルチウェルデバイス本体上のスナップ（レセプタクル）を係合するスナップクリップも含む。いくつかのバリエーションにおいては、スナップクリップが本体から伸び、蓋上のレセプタクルを係合する。一般に、スナップクリップは、ウェルに対して密閉して外部環境および隣接するウェルから隔離できるように、蓋と係合する。
【００４４】
プレートは、一つ以上の電源に接続されてもよい。図１においては、プレートは、プレート上の加熱部分、任意のバルブ、任意の制御ロジック（例えばハードウェア）に電力を提供する、オンボード電力コネクタを含む。いくつかのバリエーションにおいては、電力レギュレータまたは電力コントローラにより電力が供給されうる。いくつかのバリエーションにおいては、電池などのオンボード電源により電力が供給されうる。プレートは、ヒータを含む様々な部品への電力を調節するための、電力コンディショニング回路を含みうる。プレートの異なる部品（例えばヒータ、センサ、バルブ等）に、別々の電源が提供されうる。
【００４５】
後述するように、任意の適切なセンサが、プレートに取り入れられればよい。センサは、一つ以上のウェルの中、ウェルの外、またはウェルの中および外の両方に配置されうる（例えば、プレート本体の中に埋め込まれる）。ウェルチャンバを乱さずにウェルの環境内の変化を検出できるように、プレートの少なくとも一部はセンサが透過するようにつくられうるため、（例えば、温度、ｐＨ、Ｏ２、ＣＯ２などの溶存気体等を検出するための）光学センサが特に有用である。任意の適切なタイプのセンサを、使用しうる。
【００４６】
温度調節
任意の適切な加熱または冷却部品が、使用されうる。例えば、プレートの一つ以上のウェルの温度は、領域（単数または複数）に施された導電性コーティングと、導電性コーティングに接触するように配置された一つ以上の電極との組み合わせを含む、マイクロヒータなどの熱生成デバイスにより加熱されうる。電気エネルギーが導電性コーティング全体に印加されると、抵抗加熱が導電性コーティングによりカバーされたプレートの領域を暖める。導電性コーティングと電極の配置は、プレートのウェルの正確および／または均一な抵抗加熱を可能とするように設定されうる。例えば、プレートの各ウェルは、３０℃〜６０℃の範囲の±０．１℃以内に制御されうる。マルチウェルプレートの用途の、本明細書に記載されるマイクロヒータと同様のマイクロヒーティングの例が、参照により全体として本明細書に組み込まれる、国際公開第２００５／１１８７７３号（表題“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  Ａｎａｌｙｓｅｓ”）に見られる。
【００４７】
マイクロヒータは、通常は、高い熱伝導性および化学的安定性を有する材料のコーティングでできている。このような材料には、クロミウム、プラチナおよび金などの金属、およびセラミック、シリコーン、およびゼラニウムなどの半導体が含まれるがこれに限られない。加熱コーティングの形成に特に適する材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。ＩＴＯは、極めて高い導電率を有する透明なセラミック材料である。ＩＴＯは、（例えば、スパッタリング、熱蒸発等により）プレートの支持層上に重ねられうる。コーティングは、電極（単数または複数）と電気的に接触して配置されて、加熱要素を形成うる。コーティングに電流が通されると、コーティングが加熱される。加熱要素は通常、電極接触を介して電気的リードに接続され、電気的リードは、要素に電圧を提供して、これに続く加熱をもたらす電源に接続される。加熱要素は、温度、したがってプレートの熱プロフィルを制御するために、温度センサに連結されてもよい。さらに、電極接触は、プレート全体の均一および制御可能な加熱を提供するように設定されうる。したがって、ＩＴＯコーティング全体で電流密度が均一であるように、電気的接触を分布させればよく、または、一部の領域が他より加熱されるのを防止するように分布させる。例えば、いくつかのバリエーションにおいては、電極接触は、ＩＴＯで被覆されているプレートのベース全体に、テーパ状に分布される。プレートを暖めるために使用できるテーパ電極の例には、くさび形、湾曲、および厚みまたは角度が様々な電極が含まれる。
【００４８】
ほぼ透明の他の伝導（加熱）コーティングには、ＩＴＯ、ＦＴＯ（フッ素ドープ酸化スズ）、ＡＴＯ（アンチモン含有酸化スズ）等、任意の透明な伝導酸化物が含まれる。伝導コーティングを施すために、任意の適切な方法が用いられればよく、これにはスパッタリング、プリンティング、塗装、浸漬等が含まれる。例えば、インクジェットを用いたフィルムパターン化など、フィルムパターン化技術を用いてＡＴＯを適用して、ヒータ／電極配置を形成しうる。したがって、ＡＴＯは、液体溶剤（例えば懸濁液）中のＡＴＯ粒子を用いることにより、スパッタされる代わりに「プリント」されうる。コーティング（例えばＡＴＯ）は、プリンティングの後、真空内で低温でアニールされうる。ＡＴＯは、（可視領域におけるＩＴＯの８５％の透明性と比較して）通常９５％以上透明であるため、特に有用でありうる。電気接続（例えば電極）も、プリンティング、スパッタリング（例えばマスキング）などによって形成されうる。
【００４９】
透明な伝導コーティングにより、加熱要素を通してウェルを視覚化または画像化しうる。したがって、例えば、伝導性の酸化カドミウム（ＣｄＯ）膜を含む、任意の相対的に透明の導電性膜が使用されうる。
【００５０】
いくつかのバリエーションにおいては、マイクロヒータは、伝導コーティングを保護するための、材料の保護層を含む。保護層は、抵抗コーティングに対して直接配置されうる。したがって、保護層は、透明の（光を通す）層を含みうる。いくつかのバリエーションにおいては、保護層は、保護コーティングである。例えば、ＳｉＯのコーティングを用いて、導電コーティング（例えばＩＴＯ）を保護しうる。上述したように、コーティング（単数または複数の伝導コーティングおよび保護コーティングを含む）は、浸漬、塗装、スパッタリング、噴霧、蒸着等を含む、任意の適切な様式で施されうる。いくつかのバリエーションにおいては、保護層は、熱的（および／または電気的）に絶縁の層であってもよい。
【００５１】
プレートの任意の適切な領域は、導電コーティングを含みうる（例えば底、側面、蓋等）。コーティングは、（ウェル内の組織または細胞に接触しない）ウェルの内側表面の外部になされるのが好ましい。コーティングは外部でも、または、プレートの他の領域の間に（例えば、はさまれて）配置されてもよい。例えば、導電コーティングは、上述のように絶縁および／または保護コーティングで覆われうる。例えば、熱的および／または電気的に絶縁の材料は、マイクロヒーティング領域を保護するために特に有用である。
【００５２】
上述したように、記載されるマイクロヒーティングの方法を用いる際の、プレートの温度調節を助けるために、一つ以上の熱センサが含まれうる。例えば、熱センサは、プレート上（例えば、プレートに統合）、またはプレート外（例えば、コントローラに接続）で、コントローラに接続されて、プレート温度を調節するためのフィードバックを提供しうる。温度センサ（単数または複数）は、プレート上の任意の適切な位置に配置されればよく、したがって、プレートの任意の適切な領域（例えばウェル）の温度調節を助けうる。例えば、いくつかのバリエーションでは、温度センサは、プレート内の一つ以上のウェルの壁に隣接して配置される。これにより、ウェル内の培地または材料の温度に基づいて温度を調節することが可能になる。いくつかのバリエーションでは、温度センサ（単数または複数）は、導電性コーティングの近くに優先しておかれる。
【００５３】
図７は、温度制御されたマルチウェルプレートの一例（６ウェルプレートとして示される）を示す。図７においては、プレート７０１の底の領域が、ＩＴＯの透明コーティング（導電性コーティング）７１１で被覆されている。また、ＩＴＯコーティング７１１は、プレートの両側面上の二つのテーパ電極７０３、７０３’に接続される。テーパ電極７０３、７０３’の細い方の端は、コネクタ７０７により電圧／電流供給源（図示せず）に接続される。コネクタ７０７（または両方の電極を接続する単一のコネクタ）が、プレートの一つの側面から突き出している。テーパ電極の各々に対応する一対のコネクタが示されるが、単一のコネクタが使用されうる。
【００５４】
上述の通り、導電性コーティングに接触させるために、任意の適切な電極が使用されうる。例えば、図７に示される電極７０３、７０３’は、三角形のテーパをつけたパターンにおいて、電極の広い方の領域がコネクタ接触部から最も遠くなるように、プレートの底に適用される金属電極である。これらのような金属電極は、プリンティング、塗装、接着剤等により適用されうる。したがって、電流が電極からコネクタ接触部の方向から通過するため、電流密度が減少しうる。電極のテーパをつけた形により、ＩＴＯコーティングを加熱する電流が、プレートをより制御可能に加熱することが可能になる。図８Ｂに示される不均一のテーパ８１０、８１０’を含めて、任意の適切な「テーパ」が用いられればよい。図７および図８Ａに示されるテーパは、狭い直径（コネクタ付近で約２ｍｍ）から広い直径（コネクタから最も遠くで約４ｍｍ）へと、一定の（直線）率で変化する。いくつかのバリエーションにおいては、図に示されるように、幅ではなく（またはこれ加えて）深さ（例えば厚み）を変えることにより、電極にテーパが付けられる。選択される外形（例えばテーパ電極の形状）により、プレート全体にどのように温度が分布するかが（部分的に）決定されうる。例えば、いずれも同じ電極に接続された異なるウェルの間の温度が、ほぼ同じ（例えば、±１℃、±０．５℃、±０．１℃等以内）であるように、テーパが選択されうる。いくつかのバリエーションにおいては、温度は、異なるウェル間で不均一に分布しうる。例えば、温度は、コネクタからより遠いプレートの端（例えば３７℃）と比較して、コネクタの近くのウェル内では、やや低ければよい（例えば３６．５℃）。
【００５５】
図７に示される導電性コーティング７１１は、プレートの底面全体に、均一に広げられる。したがって、単一のコーティング領域が、両方の電極に接触する。いくつかのバリエーションにおいては、図８Ａで示すように、プレートの異なる領域が、異なる導電性コーティングに対応しうる。図８Ａにおいては、三つの別々の導電性コーティング領域８０２、８０４、８０６が示される。これらの領域はそれぞれ、プレートの底にプリントされた電極に、電気的に接続される。いくつかのバリエーションにおいては、各領域が、個々の電極（または電極の集合）に接続される。これらの領域は、一つ以上のウェルに対応しうる。例えば、図８Ａに示される三つの領域の各々が、二つのウェルのベースに対応する（図示せず）。
【００５６】
一般に、ウェル内およびプレートの異なるウェル全体の、両方での均一の温度制御が望ましく、本明細書に記載されるように、適切な電極およびコーティング措置を用いて達成されうる。例えば、図１４は、ＩＴＯで被覆されているガラスプレート全体での温度プロフィルを示す。ＩＴＯは、（図７および８に示されるものと同様の）二つのテーパ電極と電気的に接触している。ＩＴＯ被覆されたガラスは、プレートのベースまたはプレートの上部としての役割を果たしうる（または、これに熱的に連結されうる）。この例においては、ガラスプレートは、熱放射のための大きな表面積を有し、熱量が大きい。外側の角は温度が下がる傾向がある一方、内側の中心の領域は外側のエッジより高温になるため、温度勾配が生まれる。このシステムが、プレートのベースのマイクロヒータとして使用される場合には、異なるウェル内の温度に、より極度の不均一な加熱が作用しうる。図１４においては、熱可塑性シートを用いて、加熱システムの一バリエーションにおける、温度の異なる領域が示される。これらの差異はわずかであり、プレートの周辺に限られうるが、それらを除去することが望ましい。
【００５７】
いくつかの実施形態においては、プレート全体で熱を生成するために、透明の資する材料の様々な設定が用いられうる。例えば、（上記の）図８Ａは、プレートの最長寸法を横断する様々な加熱ゾーンを有する、加熱プレートの一バリエーションを示す。この設計の一バリエーションにおいては、中心ゾーンと電気エネルギー源の間に直列抵抗器が接続されうる。
【００５８】
他のバリエーションにおいては、電極の形および位置は、プレート全体で、より均一の温度分布を生み出すように構成されうる。例えば、図１５Ａでは、マイクロヒータは、四つの電極を含む（ＩＴＯコーティングの両長軸上に二つ。デバイスの長軸に沿った電極カバー範囲の「ギャップ」により、プレートの中央で熱の減少が生じうる。図１５Ｂは、デバイスの別のバリエーションを示し、図中ＩＴＯコーティングの周辺部が、交互する極性の電極を含む。この配置は、縁および角における加熱の増加を許容しうるため、熱が中心領域にのみ集中することがない。図１５Ｃは、電極がＩＴＯの周辺部からデバイスの中心に向かって伸びる設計を示す（図のＬ状の電極となる）。これらの電極の極性は、交互する。このバリエーションにおいても、電極が特定のウェルのベース領域を避けておかれうるため、ウェルのベースを通した可視化が可能である。いくつかのバリエーションにおいては、プレートのウェルを通して、電極の少なくとも一部が見える。上述したように、電極は、任意の適切な材料を含めばよい。いくつかのバリエーションにおいては、電極は、フレックス回路コネクタを含む。例えば、フレックス回路コネクタは、二つ以上の銅の層とポリアミドから作成されうる。
【００５９】
もちろん、上に概説したとおり、様々な透明の導電性コーティングの領域と電極接触の組み合わせが用いられうる。
【００６０】
いくつかのバリエーションにおいては、プレート（例えばプレートの個々のウェル、またはウェルの部分）は、プレートまたは各ウェルを囲むエアギャップを含むことにより、熱的に隔離される。エアギャップは、周囲からウェルを熱的に隔離するのを助ける。例えば、プレートのベースは、金属表面あるいはプレートから（伝導伝熱によって）熱を逃がす表面に載置されうる。したがって、プレートのベース（または側面）とプレートが載置される表面との間にエアギャップを含むことにより、この種の伝導伝熱からプレートのベースが隔離されうる。いくつかのバリエーションにおいては、プレートは、外側シェルにより囲まれうる内側シェルを含む。内側シェルは、ウェルの一つ以上の壁を形成しうる。図１６Ａは、六つのウェルを有する内側シェルの一バリエーションの断面を示す。ベースプレート（上述の通り、電極に接続された熱伝導性の材料でコーティングすることにより、ヒータとして作られる）が、この内側シェルに接続され、内側シェルは外側シェルにより囲まれる。いくつかのバリエーションにおいては、外側シェルおよび内側シェルが、不連続のポイントで接触し、それらの間の熱的接触を最小限とする。いくつかのバリエーションにおいては、これらの接触ポイントは、熱絶縁体により絶縁される。
【００６１】
図１６Ｂは、マルチウェルスライドの一バリエーションの横断面を示し、外側シェルに接続された内側シェルを示す。内側シェルと外側シェルの間に、エアギャップが見える。図１６Ｂにおいては、蓋（これもヒータを有する）も、プレートの上から密閉される。内側および外側シェルを有する他のバリエーションは、下の「マルチウェルプレートの作成または製造」のセクションにさらに詳述される。
【００６２】
上述の通り、少なくとも一つの温度センサ７１５が、プレートの一部に接触していればよい。図７においては、温度センサは、コネクタの付近でＩＴＯコーティングに接触する、抵抗温度検出器（ＲＴＯ）である。二つの電気的リード７２１、７２１’が、ＲＴＯに接触し、別のコネクタ７２５に取り付けられる。これにより、上述のように、温度が測定され、プレートの温度調節にフィードバックされうる。二つ以上の温度センサを使用でき、任意の適切な位置で温度センサが使用されうる。
【００６３】
いくつかのバリエーションにおいては、温度センサは、ウェルのヒータ基板（マイクロヒータ）底またはその近くの、ウェルの外側に接続される。温度センサは、ウェルの壁（例えばウェル底を形成するガラスプレートの外側）に直接接触するか、媒介物を介してウェルに接触することにより、プレートの一つ以上のウェルの一部と熱的に連絡していればよい。例えば、温度センサは、熱伝導性のグリースまたは油を介して、ウェルのヒータ基板と連絡しうる。油またはグリースをインタフェイスとして用いることにより、温度センサが直接（物理的に）ガラス支持層に接触する必要がなく、プレートに対する擦過または他の種類の機械的損傷が防止される。
【００６４】
温度センサをジンバル式マウントに装備することによっても、ウェルの外側表面（または温度センサ）に対する機械的損傷を防止できる。一般に、ジンバル式マウントは、一度以上の回転自由度を有し、ウェルの外側部分、またはウェルの底または上部を形成するガラス領域に接触するまで温度センサの位置を調節する。ジンバル式マウントは、ガラスに損傷を与えずに温度センサを載置できるように、撓曲または回転しうる。図１７は、二度の除去可能な自由度を有するジンバル式マウントに取り付けられた、温度センサの一実施形態を示す。このジンバル式マウントは、除去可能なマウントとして設定されうる。図１７においては、ジンバル式マウントは、ベース１７０５が９０℃の角度で接続されるブラケット１７０１を含む。ブラケットは、プレートの領域（例えば外側シェルの領域）と嵌合し、プレートのベースを形成する熱伝導性材料で被覆されたガラス支持層に温度センサ１７０３（抵抗温度検出器またはＲＴＤ）を接触させるように構成される。ジンバル式マウントは、エラストマー材料または比較的可撓性の材料で（少なくとも部分的に）作成されうる。いくつかのバリエーションにおいては、ジンバル式マウントは、射出成形ポリマー材料を含む。図１７に示されるバリエーションにおいては、マウントは、マウントが容易に移動する（例えば、曲がるまたは回転する）のを可能にする切取セクションを含む。同心のサポートリングが、それぞれ二つのポイントで接続され、接続されていない領域での移動を可能にする。
【００６５】
上述したように、本明細書に記載される温度センサは、プレートから除去可能であり得、他のプレートとともに用いられうる。したがって、本明細書に記載されるマイクロプレートが処分可能な場合であっても、プレートの一部の部品（例えば温度センサ）は再利用可能でありうる。例えば、上述のジンバル式マウントは、除去可能なジンバル式マウントでありうる。ジンバル式マウントにより、プレート、マウント、または温度センサに損傷を与えずに、他のプレートの温度センサ（またはプレートの他の部分）を取り外して再利用することが容易になりうる。
【００６６】
プレートの蓋（または上部）も、同様の温度制御を含みうる（例えば、導電性コーティングおよび電極、ならびに一つ以上の温度センサ）。温度センサおよび電極のために記載されるコネクタは、後で詳しく述べるように、プレート（例えばプレートのウェルおよび／または蓋または上部）の温度を制御するために、いずれもコントローラに接続しうる。
【００６７】
プレートの温度を検出し制御するのを助けうる温度センサに加えて、他のセンサも使用されうる。
【００６８】
センサ
任意の適切なセンサを用いて、プレートの一つ以上のウェル内の環境をモニタおよび制御するのを助けうる。一般に、センサには、非侵襲性のセンサ（例えば光学ベースのセンサ、またはプレートのウェルの外から性質を検出するセンサ）、および、ウェル内に配置され、ウェル内の細胞および／または培地に接触しうる接触タイプのセンサが含まれうる。いくつかのバリエーションにおいては、ウェル内に配置されたセンサが、ウェルの外に配置された一つ以上のトランスデューサにより「読み取られ」（例えば、検知され）、これにより汚染が防止されうる。したがって、様々なセンサを読み取り、または使用する際に、ウェルの完全性が維持されうる。センサには、温度以外のパラメータ（後で詳しく述べる）を検出または検知するセンサが、特に含まれうる。当然のことながら、温度以外のパラメータには、温度により影響または変更されうる（したがって、温度を反映し、または抽出可能な温度情報を有する）パラメータが含まれうる。
【００６９】
典型的なセンサ（温度以外のセンサを含む）の例には、ｐＨセンサ（たとえば、ＷＰＩにより販売されＰｒｅＳｅｎｓ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ＧｍｂＨにより製造されるｐｈＯｐｔｉｃａなどの既製のｐＨセンサ、およびＦｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｘ（商標）からのセンサが使用されうる）、溶存Ｏ２センサ（たとえば、ＷＰＩにより販売されＰｒｅＳｅｎｓ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  ＧｍｂＨにより製造されるＯＸＹＭＩＮＩ／ＯＸＹＭＩＣＲＯセンサ、またはＦｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｘ（商標）センサ）、光学センサ（例えば光学画像化顕微鏡、カメラ等）、細胞カウンタ（例えば、Ａｐｐｌｉｔｅｋ（商標）の細胞計数システムなど、市販の細胞計数システム）が含まれうる。米国特許第６，６７３，５３２号および第６，６０２，７１６号（参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる）は、センサおよびセンサを含むシステムのさらなる例を記載する。本記載は、いずれの特定のタイプのセンサにも限られない。
【００７０】
図９Ａおよび９Ｂは、本明細書に記載されるセンサの一つとして使用できる細胞カウンタの様々なバリエーションを示す。例えば、図９Ａは、本明細書に記載されるプレートとともに使用されうる、側面光学細胞カウンタの概略を示す。ウェルの一つ（または全て）は、光を通しうる（例えば、選択された波長（λ）で）。したがって、ウェルは（光が通過できる）ウィンドウを含むか、少なくとも細胞のカウントに用いられる波長（単数または複数）に対して、少なくとも部分的に透明でありうる。実施においては、細胞カウンタが光源からの光を、細胞を含む溶液に通過させ、溶液中で細胞が検出器により検出されればよい。光は、公知の路長（ＰＬ）を通過しうる。ウェルの細胞の濃度は、関係：
【００７１】
【化１】
2009525756.tif 000003
から得られ、（Ｆ）は、（例えば、血球計算器による計数に基づいて検量線を作成することにより）実験的に決定されうる）、測定される細胞型の係数であり、Ａｂは（例えば、特定の波長λでの）吸光度であり、Ｂは路長（ＰＬ）であり、Ｃは細胞の濃度である。この関係に基づけば、細胞カウンタの感受性が、路長の倍加により倍加されることが明白である。例えば、細胞型の係数Ｆが０．００１であると仮定し、１０００細胞／ｍｌである場合には、１．０ｃｍの路長での吸光度は１．０であり、路長が２．０ｃｍである場合は、吸光度は２．０である。
【００７２】
任意の適切な光源が、細胞カウンタの一部として使用されうる。例えば光源は、ランプ、レーザ、ダイオード等でありうる。光源は、プレートの一部として取り入れられうる。検出器も、プレートの一部として取り入れられうる。いくつかのバリエーションにおいては、光源および検出器の両方が、プレートの一部として取り入れられる。光源は、光を分散または集中させ、これにより照らされる領域を増加させる、レンズを含みうる。レンズは、検出器上で用いられてもよい。いくつかのバリエーションにおいては、開口が光源または検出器の一部として用いられて、検出または放出される光の領域が制限されうる。図９Ｃは、細胞カウンタの一部として使用されうる、二つの異なる設定の発光体および検出器を示す。
【００７３】
濁度（光散乱）による細胞カウンタも、細胞カウンタの一部として用いられうる。この方法は、懸濁液中の細胞を測定する際に、特に適切でありうる。ある光の波長（単数または複数）の吸光度が、ウェル内の細胞の濃度（例えば数）と比例しうるため、細胞濃度を特定するための光散乱の測定が導かれうる。例えば、吸光度（Ａｂ）は：
【００７４】
【化２】
2009525756.tif 000004
と表わすことができ、入射光／透過光は、等式：
【００７５】
【化３】
2009525756.tif 000005
により関連づけられる。使用されうる適切な光の波長は、およそ５４０〜６５０ｎｍの間である。細胞の密度が増加するに伴い、吸光度が増加する。図９Ｂは、光が上部から底へとウェルを通過するように、検出器がプレートのウェルの下に配置され、光源が上に配置される、細胞カウンタの別の設定を示す。選択された波長の光がウェル内の液体を通過すると、細胞の濃度に応じて光が吸収される。検出器は通常、特定の波長（例えば５４０ｎｍ）での吸光度を測定する。ビームサイズは、細胞が測定されるウェルのサイズに適合（またはフィット）するように変化しうる。さらに、液体の高さも、路長が最適化（向上）されるように選択されうる（路長が増加すると吸光度が向上しうるため）。
【００７６】
細胞カウンタまたはセンサの別のバリエーションも、可能である。例えば、細胞カウンタは（上述のように）プレートの一部であり得、またはプレートが、細胞カウンタまたはリーダーとともに使用するためにつくられうる。例えば、プレートは、細胞カウンタがそれを通して細胞濃度を読み取れる透明度のウィンドウを含みうる。図９Ａおよび９Ｂに示されるように、細胞カウンタは、上部から底に（またはその逆）ウェルを通して、または、ウェルの側面を通してなど、任意の適切な方向に作動しうる。
【００７７】
産物センサ
センサは、培養細胞または組織から（例えば分泌、溶解、分泌等により）放出される物質の濃度を測定するために用いられてもよい。例えば、センサは、タンパク質、ホルモン（例えばステロイド）、ヌクレオチド（例えばＤＮＡ、ＲＮＡ等）、炭水化物、脂質等の濃度を測定しうる。センサは、電気（例えば、電気化学）センサ、光学センサ、または化学センサでありうる。例えば、センサは、酵素センサであり得、酵素（局在または拘束された酵素を含む）を含みうる。一バリエーションにおいては、センサは、光学イムノアッセイにより濃度を測定する。図１０は、本明細書に記載されるプレートとセンサの一部として使用されうる光学イムノアッセイの一バリエーションを示す。
【００７８】
パッチイムノアッセイを用いて、例えば、本明細書に記載されるプレートがミニバイオリアクタとして働く場合に、産物の存在または濃度を（実時間で）検出しうる。細胞から産物（例えばタンパク質、ステロイド等）が分泌または放出され、または産物が細胞の外表面（例えば細胞膜）に発現されうる。ウェル内の領域（例えばパッチ、スポット、リング等）が、標的に対する抗体（例えば単クローン抗体）をコートすることにより、産物を検出するセンサとしてつくられうる。検知薬剤（例えば抗体）が、ウェル内のウェルの底またはインサートの領域などの、ウェル内の材料（例えばナイロン、ガラス等）に結合されうる。抗体は、（シグナルの増幅を提供しうる）二次抗体への結合を含めて、（イムノアッセイ技術で公知の）任意の適切な方法によりコートまたは結合されうる。
【００７９】
図１０Ａは、ウェル底内のスポットに結合された、抗体として設定される結合因子を示す。例えば、この抗体は、産物（または産物の領域）に対する単クローン抗体でありうる。抗体を、バイオリアクタウェル（例えばマルチウェル培養プレート）のガラスまたはプラスチック壁の内側に付着させる。スクロース保護を含む、標準のコーティング技術が用いられればよい。結合ドメイン（アーム）がなお標的（例えば産物）に結合しうるように抗体がスポットに付着した後、蛍光分子（蛍光団）のような指標を含む、精製された置換可能な標的分子が、図１０Ｂに示されるように抗体に結合される。任意の適切な指標が、使用されうる。特に、蛍光分子、特に容易に「ブリーチしない」（例えば、蛍光を失わない）蛍光分子が使用されうる。置換可能な標的分子は、産物（標的）分子と同じ親和性で抗体により結合され、または、抗体は、置換可能な標的分子に対して、より低い結合能を有しうる。これにより、産物の存在を光学的に検出するためにウェルに取り入れられうる、「ロードされた」産物センサが提供される。これらのロードされた検出器は、乾燥され、使用前にウェル内でもどされうる。いくつかのバリエーションにおいては、検出器は平衡化されうる。
【００８０】
実施においては、センサは、抗体に対する標的産物の結合キネティクスに基づいて、標的産物の存在を検出する。標的産物がウェル内の細胞により生産されると、予めセンサ上にロードされた、蛍光でラベルされた置換可能な標的を、標的産物が置換する。したがって、ウェル内の蛍光が、細胞によりつくられる産物の濃度により変わりうる。バイオリアクタ内におけるラベルされていない標的産物の存在が、抗体に結合された開花標的を置換し、開花マーカをウェル内に分散させる（質量作用）。置換可能な、蛍光でラベルされた産物の置換は、ラベルされていない標的産物の結合に反比例する。したがって、ラベルされていない標的がより多く抗体に結合するにしたがい、濃度依存的な様式で、スポットまたは領域の開花が減少する。図１０Ｃは、この関係を示す。
【００８１】
図１０Ｄおよび１０Ｅは、産物を検出するように構成されたセンサの、別のバリエーションを示す。図１０Ｄにおいては、抗体が付着したセンサパッチ領域１０１１が示される。上述の通り、このパッチイムノアッセイは、バイオリアクタ内で形成される産物（単数または複数）の結合キネティクスを利用し、実時間での検出およびモニタリングが可能である。いくつかのバリエーションにおいては、センサがバイオリアクタ内にあることが利益となりうる。例えば、センサは産物の結合のキネティクスを利用するため、バイオリアクタ内で直接センサを使用することにより、バイオリアクタの他の性質の多くによるセンサ機能の増強が可能になりうる。例えば、バイオリアクタ環境が温度制御され、バイオリアクタの外形（例えば小体積）、ならびにバイオリアクタ内で混合を提供する能力により、このセンサの機能がさらに増強され、連続的なモニタリングも可能になりうる。
【００８２】
図１０Ｄにおいては、センサ（パッチイムノアッセイ）は、パッチの底に固定（例えば、定着）された結合因子を含む。結合因子１０２０は、少なくとも部分的に遊離して標的を結合する。図１０Ｄおよび１０Ｅに示される例においては、リポーター分子（１０１５）は、低親和性結合分子に付着した開花マーカである。マークされた低親和性結合分子は、結合因子／センサにプレロードされる。上述の通り、バイオリアクタ内で形成される新しく分泌される標的分子（例えばＩｇＧ分子）が分泌されると、それは低親和性結合分子に勝り、結合因子１０２０に結合し、リポーター１０１５をバイオリアクタ内に放出し、センサパッチ領域からの開花シグナル、ならびにバイオリアクタ溶液中の開花を変更させる。この開花（開花の分布を含む）の変化は検出可能であり、この置換に基づいて、標的の濃度と関連づけられる。
【００８３】
任意の適切な結合因子１０２０が、センサの一部として用いられうる。例えば、パッチイムノアッセイの一部として固定される結合因子は、α―マウスまたはα―ヒトＩｇＧ抗体などの、ＩｇＧ種ＩｇＧ抗体を含みうる。一バリエーションにおいては、結合因子は、ブドウ球菌または組換えプロテインＡである（例えばＩｇＧ特異的結合因子）。結合因子は、プロテインＧ（例えば大腸菌または組換え）Ｆｃ結合因子でありうる。一バリエーションにおいては、結合因子は、全てのヒトＩｇＧサブクラスに結合する、バシリウス（ｂａｃｉｌｉｕｓ）または組換えのプロテインＡ／Ｇを含む。したがって、結合因子は、バイオリアクタ内で産出される特定の標的分子に対する抗体である必要はない。記載のように、結合因子は、広く任意の抗体または抗体のサブタイプ（例えばヒトまたはマウスＩｇＧ）に対するものでありうる。
【００８４】
このパッチイムノアッセイセンサ技術は、このようにバイオリアクタのウェル内での産物形成の連続的なモニタリングを可能にする。任意の適切な検出器が、記載される産物センサとともに使用されうる。例えば、蛍光発光体および（置換可能な標的分子上の蛍光マーカを検出できる）検出器が使用されうる。いくつかのバリエーションにおいては、産物センサイムノアッセイ（例えば抗体）が、ウェルを通して画像化できるように、透明支持層に結合される。しかし、当然のことながら、支持層は透明である必要はなく、抗体が非透明な支持層に結合されてもよい。
【００８５】
上述の通り、イムノアッセイ（パッチ）産物センサを用いて、実時間での検出を含めて、ハイブリドーマ産物の発現を検出できる。パッチイムノアッセイは、抗体、インシュリン、サイトカインなどのタンパク質を含む（がこれに限られない）、多様なハイブリドーマ産物をモニタするように測定されうる。
【００８６】
パッチセンサは、任意の適切なイムノアッセイを含みうる。例えば、検出フォーマットは、固相タイプアッセイ、液相結合タイプアッセイ、またはハイブリドーマ産物に基づきうる。例えば、固相アッセイでは、産物結合パートナーが、支持層（例えばウェルのベースの「パッチ」）に結合されうる。結合パートナーは、特異的（例えば産物特異的抗体）または一般的な産物結合因子でありうる。上述の通り、ラベルされた競合結合因子の置換により、産物の量が特定されうる。一バリエーションにおいては、取り込み要素（産物結合パートナー）が、蛍光でラベルされた産物競合結合因子とともに、プレロードされる。例えば、パッチは、パッチに結合され、または（開花ビーズを含む）ビーズに結合された、非開花抗体を含みうる。この第一層抗体は、抗イディオタイプ抗体（任意の生産された抗体に結合する）または産物特異的抗体（例えば抗インシュリン抗体）でありうる。第一層抗体に、第一層抗体と結合するラベルされた競合結合因子がプレロードされる。したがって、第一層結合因子が抗インシュリン抗体である場合には、ラベルされた競合結合因子は、蛍光でラベルされたインシュリンでありうる。第一層抗体がヤギ抗マウスＩｇＧ抗体である場合には、ラベルされた競合結合因子は、蛍光でラベルされたＩｇＧでありうる。
【００８７】
この例においては、産物がバイオリアクタ内で形成されると、それは固相上の取り込み要素に結合し、開花でラベルされた産物を置換する。したがって、より多くの産物が結合するにしたがい、パッチの全開花が減少する。一般に、純粋なハイブリドーマ産物は、用量に応じた様式で、ラベルされた競合物質を置換する。結合した開花ラベルは、低い結合能を有するために置換されうる。例えば、ラベルされた競合物質は、マーカのために立体障害を生じ、または、取り込み要素に対するより低い結合能を有しうる（例えば、マーカのサイズの増大のため、またはそれが異なる分子配列であるため）。
【００８８】
産物センサは、蛍光エネルギー転移（ＦＲＥＴ）検出タイプのアッセイに基づいてもよい。ＦＲＥＴイムノアッセイは、ドナー分子からアクセプター分子へのエネルギー転移を伴う。ＦＲＥＴは通常、第一蛍光団により蛍光でラベルされた分子が、第二蛍光団により蛍光でラベルされた分子の近くにきた時に検出する。第一蛍光団の励起プロフィルが第二蛍光団の発光プロフィルと重なる場合には、二つの標識分子が近く（例えば、通常は０．０１μｍ未満以内に）にある時に、第二蛍光団の励起により第一蛍光団の励起が生じる。同様に、第二蛍光団の励起プロフィルが第一蛍光団の発光プロフィルと重なる場合には、両者が近くにある時に、第一蛍光団の励起により第二蛍光団の励起が生じる。近さに依存した蛍光団の一方の励起は、ＦＲＥＴの一バリエーションである。ＦＲＥＴを用いて、高感度の結合（したがって濃度）検出を提供しうる。
【００８９】
図１２Ａおよび１２Ｂは、ＦＲＥＴを産物センサの一部として使用する一つの例を示す。図１２Ａにおいては、プロテインＡは、ウェル／バイオリアクタ内で産出される産物に結合できるため、上述の結合された取り込み要素１２０１として作用する。取り込み要素は、直接ラベルされるか、図のように開花ラテックスビーズ１２０３などの、開花ビーズに結合されうる。例えば、開花ラテックスビーズは、およそ０．１〜２０μｍの間の直径を有しうる。一般に、開花ビーズ（または抗体または標的結合パートナーなど、他の開花でラベルされた取り込み要素）が、「Ｘ」μｍの励起波長および「Ｙ」μｍの放出波長を有する蛍光団１２０７でラベルされる。この例では、遊離プロテインＡも溶液中に存在し、「Ｙ」μｍの励起波長および「Ｚ」μｍの放出波長を有する、第二蛍光団１２０９でラベルされる。いくつかのバリエーションにおいては、第二または異なる取り込み要素が、遊離（結合していない）取り込み要素、好ましくは産物の異なる領域に結合する取り込み要素として用いられる。ラベルされていない産物がウェルに放出され、産物センサがそれを検出および測定しうる。実施においては、図１２Ｂに示されるように、産物１２１１がウェル内に放出されると、それは遊離１２０５および拘束１２０１取り込み剤の両方と結合し、二つの異なる蛍光団１２０７、１２０９を近づけるため、センサが「Ｘ」μｍの波長で励起されると、波長「Ｚ」μｍでのシグナルが産物の結合を示し、ＦＲＥＴが生じる。開花強度は、ウェル内の産物の量に比例しうる。
【００９０】
一バリエーションにおいては、産物は、たとえば開花領域（例えばＧＦＰ等）を取り入れることにより、産出された時点でラベルされうる。任意の適切な開花標識、または適切な開花標識の対が使用されうる。例えば、ラベル１２０７、１２０９は、例えば、ローダミン、ＦＩＴＣ、ｃｙ３、ｃｙ５等の染料、ＧＦＰ、ＰＥ等の色素タンパク質、ラテックスビーズ、任意の利用可能なサイズおよび色の量子ドット、および金のナノ粒子などでありうる。利用されうる蛍光色は、紫外、可視、赤外、近赤外等を含みうるがこれに限られない。
【００９１】
一実施例においては、ＦＲＥＴベースのイムノアッセイを用いて、培養されたハイブリドーマ細胞から、単クローンＩｇＧが合成されうる。本明細書の他所で記載されるように、ハイブリドーマ細胞が、必要な栄養分補給を伴って３７℃および５％ＣＯ２で、懸濁液中で培養されうる。ハイブリドーマ細胞は、溶液中でＩｇＧ分子を産出しうる。上記の産物センサを用いて、ウェル内に放出されるＩｇＧの合成が、モニタされうる。こうして、プロテインＡが、ＸＹＺｎｍの光で励起されるとＡＢＣｎｍで蛍光を放出する６．７μｍのミクロスフェアに共有結合されうる。これらのプロテインＡと連結されたビーズは、ＸＹＺｎｍの光源とＡＢＣｎｍの発光の定量化により調べられうる多孔質のパッチ内に保たれうる。培養されたハイブリドーマによりＩｇＧが合成され培地に分泌されると、ＩｇＧ分子のＦｃ部分がプロテインＡに連結された量子ドットでラベルされる。「プロテインＡ量子ドットＩｇＧ」複合体は、溶液中で遊離し、上述の多孔質パッチ内のプロテインＡ連結ラテックスビーズに結合することもできる。これらの複合体が結合され、ラテックスビーズおよびそれらが含む蛍光団に近づけられると、プロテインＡ量子ドットＩｇＧ複合体の結合事象の結果として光子を生成するＦＲＥＴ事象により、結合が定量化される。ＦＲＥＴ事象の程度は、溶液中に存在するＩｇＧの濃度と比例し得、溶液中に存在するＩｇＧの分子の数を測定データから直接定量化するために用いられる。
【００９２】
センサは、センサ情報を使用して高性能プレートの一つ以上の操作を調節しうる、制御ユニットに接続されうる。例えば、センサは、ウェル内の培地レベルをモニタし（例えば、光学検出器がウェル内の培地の凹凸面を検出しうる）、コントローラに出力しうる。コントローラは、（少なくとも）光学センサの出力に基づいてウェル内の流体の量を調節するための、制御ロジックを含みうる。したがって、レベルが低すぎる場合には、コントローラが、ウェルのポートを培地供給源に接続するバルブを動かし、さらなる培地の提供を許容しうる。培地が低すぎになった場合には、プロセス全体が繰り返されうる。同様に、ウェルが満ちすぎた場合には、ドレーンポートを用いて、余分の培地が除去されうる。
【００９３】
制御ユニットは、センサからのデータを記録し、またはさらに分析することもできる。制御ユニットは、電気的リード（例えばワイヤ）により、またはワイヤレス接続により、プレートに接続されうる。いくつかのバリエーションにおいては、同じ制御ユニットを用いて、複数のプレートを制御しうる。いくつかのバリエーションにおいては、制御ユニットは、プレートにオンボードされうる。制御ユニットは、ソフトウェア（例えば分析または制御判定ロジック）を含みうる。
【００９４】
制御ユニットは、プログラム可能であってもよい。例えば、制御ユニットは、ユーザにより入力される温度制御、流速（例えばポートを通る材料の流れ）、洗浄サイクル（これもポートに出入りする流体の流れを制御）、および温度／補給／処理サイクルを許容しうる。制御ユニットは、経時的または長期的記録期間にわたり適用される光（例えば白色光、紫外光等）を制御するための、画像化ユニット（例えば顕微鏡）との統合を含め、システムの任意の他の部分と統合してもよい。
【００９５】
制御ユニットは、ユーザ入力を受け取りうる。例えば、制御ユニットは、コンピュータ（またはコンピュータの部分でありうる）とインタフェイスしうる。制御ユニットは、Ｌａｂ  Ｖｉｅｗ（商標）（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）などの市販のソフトウェアと連絡しうる。いくつかのバリエーションにおいては、コントローラは、別々のコントローラロジックを含みうる。コントローラは、例えば、溶液のｐＨ（例えば、ｐＨを直接モニタし、反応することによる、または、ＣＯ２／Ｏ２混合を制御することによる）、薬物の付加（例えば実験または処理薬物）、新しい培地の付加、培地の除去、または試料の除去（例えば細胞培養物からの材料の吸引）を調節しうる。単一の多目的レギュレータを用いて、本明細書に記載される全てまたは任意の機能を制御（およびまたは保存および分析）することもできるが、別々の（例えば、専用の）制御ユニットが使用されてもよい。
【００９６】
任意の適切な制御ユニットが、任意のセンサを有する（またはいずれのセンサも有しない）プレートを含む、本明細書に記載される任意のプレートに用いられうる。例えば、一バリエーションでは、制御ユニットは、プレートの温度だけを制御する。したがって、制御ユニットは、プレート（および／またはプレートの蓋）を加熱する電極に接続するための、一つ以上のコネクタ（例えばプラグ）を含みうる。制御ユニットは、単数または複数の温度センサに接続してもよい。いくつかのバリエーションにおいては、制御ユニットは、プレートまたはプレートの領域（例えば個々のウェルまたは蓋）の温度（実際の温度または相対的温度）を示すディスプレイを含む。一バリエーションにおいては、プレートの蓋およびベースは、別々の温度制御を含み、各領域（蓋およびベース）が別々の温度センサを含む。（例えば、電極に接続する）温度制御、および温度検出器の両方が、コントローラに入力する。オペレータは、コントローラのボタン、ダイヤル、スイッチ等を用いて、温度をモニタおよび調節しうる。
【００９７】
一バリエーションにおいては、コントローラは、温度およびプレートへの気体混合物の適用（例えば５％ＣＯ２）の両者を制御する。したがって、コントローラは、ユーザから、温度（例えばプレートの底および／または蓋の温度）ならびに気体混合物が加えられる比率を調節するための入力を受け取る。コントローラを用いて、気体混合の比率を調節しうる。コントローラは、現在の気体流／圧力を示すメータまたはディスプレイを含めばよく、ユーザがこれを手動（現在の気体流への効果をモニタしながら）または自動で調節しうる。例えば、気体流の目標（または目標範囲）が、ユーザにより選択されればよく、コントローラが気体流を目標範囲内となるように自動で調節すればよい。したがって、コントローラは、気体流を検出するための検出器、ならびに指示器を含みうる。温度（単数または複数）も、同じように制御されうる。コントローラは通常、気体流および／または温度を制御するための、制御ロジックを含む。
【００９８】
実施においては、記載されるように、各ウェルが一つ以上のセンサを含みうる。これらのセンサを用いて、複数の異なるパラメータを検出しうる。各センサは、個々に作動（例えば、励起）され、シグナルまたは反応が検出され、反応が分析されればよい。作動、検知、検出、および分析の工程は、センサごとに別々に実行されればよく、または組み合わされうる。例えば、単一の作動により複数のセンサが作動し、単一の検出器により複数のセンサが検出されうる。本明細書に記載される任意または全てのセンサが、各ウェルの一部として含まれ、または取り入れられうる。
【００９９】
各センサが、独立して作動、検出および分析されうる。例えば、ウェル（またはウェルの領域）内のセンサを作動させて（例えば、特定の波長の光を放出することによる）、拳光学センサ（例えばｐＯ２センサ）を励起させうる。そして、センサの反応（例えば吸収および／または発光）が検出器により検出され、検出されたセンサの反応が分析される。反応は通常、システムの特徴またはウェル内の培養条件のパラメータ（例えばｐＨ、ｐＯ２、ｐＣＯ２等）を反映する。そして、作動／検知／検出／分析の第二ラウンドが、同一のセンサまたは異なるセンサで実行されうる。
【０１００】
マルチウェルシステムにおいては、センサまたはセンサが、各ウェル内で選択的に、同時に（例えば並行して）、順次に、またはそれらの組み合わせにおいて、作動／検出／分析されうる。例えば、複数のウェル（例えば複数のマイクロバイオリアクタ）のプレート内の全てのｐＨセンサが、全てのウェル内の別のセンサ（例えばｐＯ２センサ）が作動、検出および分析される前に、同時に作動、検出および分析されうる。いくつかのバリエーションにおいては、単一のウェル内において、複数のセンサが同時に作動、検知、検出および分析される。
【０１０１】
本明細書に記載されるプレートは、ウェル内の材料（例えば培地）を撹拌するためのミキサ（例えばマグネチックミキサ）も含みうる。
【０１０２】
ミキサ
一般に、プレート全体を動かすことにより、プレート全体を混合し、またはかき混ぜうる。例えば、高性能プレート全体の各ウェルを、ロッカまたはシェーカ上に配置することにより混合しうる。しかし、ウェルの一部だけを混合し、または、ウェル内の材料を、プレートの残部を静止させながら（可視化を許容するためなど）混合することが望ましい場合もある。したがって、一つ以上のウェルに操作可能に接続された、一つ以上の一体型のスターラを含むことにより、プレートの各ウェル内で個々の混合が達成されうる。例えば、一体型のスターラは、組織培養チャンバのウェルを少なくとも一部囲む多極の磁気供給源を有する、一体型のマグネチックスターラでありうる。
【０１０３】
一バリエーションにおいては、非接触で混合するために、常磁性ビーズを用いて、ウェル（特に小さなウェル、例えば体積１０ｍｌ未満）内の液体の混合が実行されうる。これらのミキサも、スターラと呼ばれうる。したがって、プレートは、培地をかき混ぜるために培地内の磁気ビーズ（または他の磁気に反応するスターラ）を動かすように構成された、一つ以上の磁石を含みうる。ウェル内の培地中の常磁性ビーズに加えられる磁力を変化させることにより、加えられる磁力の作用によりビーズが培地中で前後に動かされ、培地が混合されうる。
【０１０４】
質量ｍの磁性ビーズに対する磁力Ｆは、加速「ａ」を生み出し、この力Ｆ＝ｍａが、ビーズをウェル直径のＳだけ移動させる。初期速度はｕ、静止時はゼロ（０）、Ｓ＝（ｌ／２）ａｔ２。６ウェルプレートでは、ウェル直径Ｓは約３５ｍｍでありうる（例えば、９６、３８４、または１５３２ウェルプレートの場合には、Ｓｍａｘは約９．５ｍｍ、４．２５ｍｍ、または２．１２５ｍｍ、等である）。
【０１０５】
図４Ａは、記載される制御可能なマグネチックスターラを含む、高性能プレートの一バリエーションを示す。図４Ａにおいては、プレートは、図のようにウェルのまわりを少なくとも一部伸びる、多極磁気リングを含む。この設定において、所与の培地における（例えば培地の粘性、温度等に基づいて）加速「ａ」が特定されうる。Ｆ＝ｍａ（加速）を用いて、様々なＦ値から「ａ」が導出される。したがって、ビーズが反対の磁極に到達する最小値の力（Ｆ）がある。これを上回る力はいずれも必ず、より大きな加速をもたらす。したがって、ビーズの移動にかかりうる時間（ｔ）に注目することにより、磁石の作動が決定されうる。したがって、力Ｆを一定に保つように電磁石上の極性を変化させうる。これによりビーズを反対方向に移動させ、一つの完全なサイクルをつくりうる。所望の頻度に基づいて、力Ｆが所望のサイクルに基づいて上下に変更されうる。この必要とされる頻度（または較正されたサイクルタイム）を用いて、（例えば、磁場の供給源（たとえば図４Ａに示される多極磁気リング）に接続された制御ユニットにより、ウェルのマイクロ電磁極性が電子的に変更されうる。
【０１０６】
（ビーズを動かす力を提供する）電磁石は、任意の適切な場所、通常はウェルの外側（例えばウェルの上部、側面、底、蓋等）に、任意の適切な配置で提供されうる。いくつかのバリエーションにおいては、電磁石は、各ウェルのまわりに多極磁気リングを含む。いくつかのバリエーションにおいては、多極磁気供給源が、ウェル本体の一部を形成しうる。
【０１０７】
図４Ｂは、上述のように多極磁気供給源により作動される、磁性または常磁性ビーズ４０３を含むウェルを示す。図４Ｃは、丸形４０７、バーベル形４０９、および楕円形４１１を含む、ｓｔｉｆｆｉｎｇビーズの様々なバリエーションを示す。ビーズの形は、表面積を増加させ、これにより牽引体積を増加させて（これに応じて）混合効率が高まるように最適化されうる。例えば、丸形ビーズ、または空洞、突起（例えば「アーム」）プロペラ形、凹表面等を有するビーズが使用されうる。形は、流体の高さに限られ、静止時の光路の遮断を最小限にして、画像化または画像にもとづく細胞計数時間を許容するために十分小さければよい。いくつかのバリエーションにおいては、画像化または画像にもとづく細胞計数の間には、ビーズは、磁極のいずれか一つに静止しうる。サイズおよび形が異なる形が、同時に使用されうる（例えば様々な形およびサイズ）。例えば、様々な形の、複数のサイズの常磁性ビーズが、プレートの光路の外に配置された電磁リングとともに使用されうる。したがって、ビーズは、磁性または常磁性材料を含みうる。
【０１０８】
ビーズは、細胞培養の実施形態に対する干渉を防ぐために、無菌または滅菌可能でもありうる。いくつかのバリエーションにおいては、ビーズが、保護層（例えば、ラテックスまたは他のプラスチックなどの、生物学的に不活性の層）で被覆されうる。
【０１０９】
いくつかのバリエーションにおいては、単一のビーズ（またはスターラ）が使用され、または複数のスターラが使用されうる。スターラは、磁性または常磁性の成形ビーズに該当しうる。単一のスターラが用いられる場合には、電磁気回転によりウェル内の培地の相当の移動がもたらされるように形成されうる。例えば、単一のプロペラは、プロペラ形であり得、流体を押すように構成された一つ以上の表面を有しうる。任意の適切な形が使用されうる。スターラは、ウェルの培地中、またはウェルの上部で浮くようにつくられうる。いくつかのバリエーションにおいては、スターラは、ウェルの底上に静止するようにつくられる。スターラは、接着細胞を妨げないようにウェルの培地中に懸濁されるように、十分に小さく軽ければよい。したがって、スターラを動かすために作動する電磁石は、ウェルの底より上（例えば、ウェルの底よりやや上）に配置されうる。
【０１１０】
磁気ミキサの実施の一例においては、流体（例えば培地）を含むウェル中にビーズを配置し、磁場を起動して電磁石供給源の一つ以上の部分に磁極（「Ａ」）を形成させることにより、プレートのウェル中の混合が行われうる。磁極「Ａ」は、所定の時間（例えば「ｔ」または「ｔ」の分数）、安定した位置に維持されうる。いくつかのバリエーションにおいては、磁極「Ａ」は、連続的な態様で移動しうる。所定の時間が経過したあと、磁極「Ａ」が停止され、新たな磁極「Ｂ」（通常は、ウェルの反対の端に位置する）が所定の時間「ｔ」（または「ｔ」の分数）起動される。極「Ａ」および「Ｂ」を起動／停止するこれらの工程が繰り返され、磁性または常磁性ビーズをウェル内で移動させればよい。電磁供給源を制御してビーズを誘導することにより、（例えば、ウェルの周りの、ウェルを横断する、上下の等）任意のタイプの運動が導かれうる。スターラビーズは、ウェルに常在しても（例えば、培地、試料等を加える前にウェルの一部として含まれうる）、後で導入されてもよい。例えば、ウェルの一つ以上のポートから、ビーズが導入されうる。
【０１１１】
したがって、本明細書に記載される混合システムは、本明細書に記載される高性能プレートの一部として（例えば、ガラス、シリコーン、または任意の非磁性材料でつくられたマイクロタイタープレート、マイクロアレイ、マイクロ、ミニまたはラージバイオリアクタの一部として）使用されうる。
【０１１２】
記載される磁気撹拌による撹拌を制御するために、ソフトウェアまたは磁気撹拌制御ロジックも使用されうる。
【０１１３】
システム
上述の通り、本明細書に記載される高性能プレート（またはスライド）は、システムの一部として使用されうる。本明細書に記載されるマルチウェルプレートを含むシステムは、モニタリング、画像化、培養、ラベル等を行うためのシステムを含みうる。
【０１１４】
例えば、図２は、本細書に記載される制御可能なプレートを含む、生きた細胞を培養およびモニタリングするためのシステムの一バリエーションを示す。このシステムで使用されるプレートは、記載される任意の機能（例えばセンサ、温度制御、流れ制御等）を含みうる。例えば、図２では、プレートは、実時間画像化プラットフォームに基づいて用いられる。高性能プレートは、標準の６ウェルマイクロタイタープレートのフォーマットにしたがい、温度制御およびＯ２／ＣＯ２／Ｎ２等の気体の調節（およびｐＨの調節）を含む。このシステムにより、研究者は、プレートを倒立顕微鏡上におきながら、灌流および静的栄養流の状態にあるインキュベータからプレートを出し入れすることを必要とせずに、接着細胞の経時的画像を長期間にわたりとることができる。プレートは、培地の流れ、プレートの温度を調節する制御ユニットに接続され、図のように、顕微鏡と連結されうる。顕微鏡および／または高性能プレートの制御ユニットと交信（例えば、デジタル画像の保存等）するために、コンピュータが使用されうる。
【０１１５】
図２に示されるシステムは、三つの主な部品を含む：処分可能な高性能プレート（細胞培養スライド）、コントローラ（例えばコントローラユニット）、および制御ソフトウェア（例えば高性能プレートを制御する「ｓｍａｒｔｗａｒｅ」ソフトウェア）。この例におけるマルチウェルプレート（スライド）の底層は、細胞培養壁の安定した加熱を提供するために、伝導薄膜層（例えばＩＴＯ）で被覆される。コントローラはコンピュータに接続し、制御ソフトウェアを用いて、生きた細胞の自然の宿主環境に近づくように、スライドの温度、ならびにＣＯ２および栄養の流れをプログラムされたレベルに管理する。このシステムは、既存の画像化プラットフォームと統合でき、個々のシステムのニーズに適応しうる。例えば、倒立顕微鏡を油浸レンズで使用する場合には、システムは、対物レンズのための、単純だが有効なヒータを含みうる。
【０１１６】
したがって、このシステムにより、顕微鏡下でｉｎ  ｖｉｖｏ環境に近づくことにより、温度および／または時間に依存する生物学的問題を実時間で調査することが可能となりうる。
【０１１７】
考えられる用途
本明細書に記載される制御可能なマルチウェルプレートは、細胞培養または画像化の用途に制限されない。上述の通り、高性能プレートは、一つ以上のウェル（特に小さなウェル、または体積が小さなウェル）を有するプレートを提供することが望ましく、プレートが以下のいずれかの機能オンボード制御を含む、任意の状況において使用されうる：温度制御；（ウェルを出入りする）流体の流れ制御；ウェル環境内の状態の（例えば、光学的または任意の他の適切なセンサによる）モニタリング；および／またはウェル中の材料（例えば液体）の撹拌。
【０１１８】
これらのプレートが有益でありうる用途の例には、細胞培養の用途（例えば、細菌、組織等の培養）、抗体の増殖または培養（例えば単クローン、多クローン等）、抗体の精製、ミニチュアバイオリアクタ（例えば発酵、タンパク質の産生等）、水の精製、病原体のテスト（空気中または水中）、薬物のテストまたはスクリーニング（異なる組織における薬物の生体反応および生体吸収を含む）、細胞標識または染色（免疫組織化学の用途を含む）等が含まれるがこれらに限られない。
【０１１９】
例えば、本明細書に記載される高性能プレートの一つの利点は、単一の制御プレートを形成するウェルの列が、互いに連結されうることである。一バリエーションにおいては、マルチウェル高性能プレートは、体の異なる部分（腸、血管、肝臓、神経等）からの組織型の培養物を含みうる。これらの異なる組織型の全てに対する、同一濃度の薬物の効果が、それら全てに薬物を同時に加えることにより評価されうる。さらに、第一に、完全な対象が摂取した場合に薬物が最初に到達する組織（例えば胃／腸組織）を含むウェルに薬物を加えた後、このウェルからの培地を下流組織からの組織培養物を含むウェルに移すことにより、任意の薬物の副産物の効果が評価されうる。したがって、この新規なアッセイは、異なる組織型における薬物の生体吸収の効果、ならびに、一つ以上の組織型から生じうる、薬物の任意の潜在的代謝副産物の効果の調査を可能にする。
【０１２０】
別の例においては、マルチウェル高性能プレートが、小規模のマルチ発酵槽システムの一部として使用されうる。したがって、マルチウェルプレートの各ウェルは、細胞（例えば細菌）の成長のために微細環境を個々に調節しうる。ウェルが互いに隔離されうるため、相互汚染のリスクをほとんど伴わずに、多くの並行発酵プロセスが同時に行われうる。例えば、組み換え細菌を増殖させる場合には、細菌培養の試料を（例えば、フィルタポートを含む、ポートの一つから）除去し、テストしうる。細菌増殖が最適化および制御されうる。
【０１２１】
マルチウェルプレートの作成または製造
一般に、本明細書に記載されるマルチウェルプレートは、吹き込み、成形、およびＣＮＣ製造を含む、任意の適切な方法で生産または製造されうる。いくつかのバリエーションにおいては、本明細書に記載されるマルチウェルプレートは、射出成形によって製造されうる。例えば、マルチウェルプレートの個々の構成要素が（まとめてまたは個々に）射出成形され、組み立てられうる。射出成形は通常、安価かつ正確であり、様々な材料（例えばポリマー材料）からの選択を許容する。
【０１２２】
図１８は、本明細書に記載される、単一のマルチウェルスライドの全ての部分の分解図の例を示す。個々の部品が、（手動または自動化されたプロセスにより）組み立てられればよい。図１８においては、蓋は、成形された蓋１８０７を係合する、（例えば、図１７に示されるマウントと同様の）除去可能なＲＴＤ（温度センサ）アセンブリ１８０１を含む。ＩＴＯ被覆されたヒータガラス１８０５は、成形された蓋１８０７に取り付けられ、蓋フレックス回路１８０３が、ＩＴＯ被覆されたガラス１８０５上の電極と電気的接触を形成する。蓋は、成形された蓋に取り入れられうるスナップクリップを用いて、プレートの外側シェル１８０９を係合しうる。プレートの下半分は、（例えば、比較的軟らかいエラストマー材料で形成される）左１８１３および右１８１５隔壁材料を、内側シェル１８１７に取り付けまたは覆い成形し、シール（Ｏリング）１８１１を内側シェル１８１７に接触させて配置し、その後、フレックス回路１８２１およびプレートＲＴＤアセンブリ１８２３を取り付けた下部ヒータ１８１９（ＩＴＯ被覆されたガラスプレート）を装備することにより、組み立てられる。スナップクランプが使用される場合には、外側シェルの各クランプに対応するレセプタクルが提供されなければならない。
【０１２３】
図１８に説明されるマルチウェルスライドの製造は、以下の工程を含みうる：個々のパーツを形成する工程；隔壁を形成するために、左右の側面１８１３、１８１５を内側シェル１８１７に覆い成形する工程；プレートアセンブリを形成するために、シール１８１１が取り付けられた内側シェル１８１７を外側シェル１８０９に挿入する工程；プレートアセンブリにヒータセンブリ（被覆されたプレート１８１９、付属電極１８２１およびＲＴＤアセンブリ）をインストールする工程。蓋は、蓋フレーム１８０７内へのヒータセンブリ（被覆されたガラス１８０５および付属電極１８０３およびＲＴＤアセンブリ）を含む、独立したアセンブリである。生きた細胞および培地がプレートに挿入された後、完成した蓋アセンブリがユーザによりインストールされうる。
【０１２４】
個々のパーツは、任意の適切な方法により形成されうる。一部のパーツは、射出成形されうる。例えば、外側シェル１８０９、内側シェル１８１７、蓋フレーム１８０５、および蓋およびプレートＲＴＤアセンブリが、射出成形されうる。いくつかのバリエーションにおいては、プレート（またはウェル）フレックス回路は、周知のように作成されうる。例えば、フレックス回路は、ポリアミドおよび銅の層で形成されうる。伝導層（例えばＩＴＯ）に接続するために接触部が露出されるように、正および負の接触層（例えば正および負の平面）が、重ねられうる。硬化剤を用いて、フレックス回路を硬化させればよく、（例えば、フレックス回路をワイヤ、したがって電源に接続する）コネクタがはんだ付けされうる。
【０１２５】
いくつかのバリエーションにおいては、まずＩＴＯ被覆されたクラスをクリーニングした後、導電性エポキシで電極をシルクスクリーニングし、フラッシュ硬化させることにより、ウェルヒータセンブリが組み立てられる。その後、シルバーエポキシをフレックス回路の接触部に適用し、アセンブリ全体を１２５０℃で硬化させ、硬化するまでフラットベーキングすればよい。上部ヒータセンブリ（マイクロヒータ）を形成するためにも、同様の一般的なプロセスが用いられうる。
【０１２６】
高性能スライドプレート（またはウェル）アセンブリは、外側シェル１８０９に内側シェル１８１７を押し込むことにより、つくられうる。
内側および外側シェルは摩擦嵌合すればよく、または二つを一緒に固定するための、機械係合を含みうる。いくつかのバリエーションにおいては、接着剤を用いて、内側および外側シェルを一緒に固定しうる。上述のように、内側シェルおよび外側シェルは、それらの間に一つ以上のエアギャップをつくることができ、これが、周囲の温度からプレートのウェルを熱的に隔離するのを助ける。例えば、エアギャップが、プレートが置かれる表面（例えば顕微鏡のステージ）から、ウェルの底（例えばガラス底）を隔てうる。エアギャップは、個々のウェルのまわりに伸びていればよく、または一つ以上の別々のエアギャップ（単数または複数）が、それらのまわりに形成されればよい。内側および外側シェルを接続した後、ヒータセンブリ（プレートヒータセンブリ）が接続されうる。例えば、プレートヒータセンブリは、シリコーン接着剤を用いて、ウェルアセンブリに接着されうる。被覆されたヒータセンブリをインストールする前に、プレートを加熱するためにフレックス回路に電力を供給するコネクタ（例えば可撓ケーブル）が、内側シェル内に配置されうる。（蓋加熱アセンブリを含む）蓋アセンブリは、同じ態様で組み立てられればよい。
【０１２７】
いくつかのバリエーションにおいては、Ｏリングシール等のシールが、蓋とウェルアセンブリの間に含まれる。したがって、蓋またはウェルアセンブリのいずれか（または両方）に、シールを保つためのシートまたは接触部が含まれうる。例えば、エラストマー（例えばゴム、シリコーン等）のＯリングシールが、プレートの各ウェルの内側シェルの内周のまわりに挿入されうる。蓋がプレートの上から閉じられると、蓋の下縁がＯリングを係合し、シールを形成する。
【０１２８】
マルチウェルプレートを作成し、組み立てる単純な方法が上述されるが、当然のことながら、個々のパーツを作成し組み立てるための、または個々のパーツを組み合わせるための他の方法を含めて、これらの製造および組み立て技術の多くのバリエーションが可能である。さらに、ＩＴＯ（または他透明導電性材料）を保護コーティングでコートする工程、および、温度センサ（単数または複数）または他のセンサを取り付ける工程など、いくつかの組み立て工程が含まれうる。
【０１２９】
本明細書に記載される様々なマルチウェル（例えば、「高性能」）プレートの実施例、ならびにこれらのプレートの異なる適用法が、以下に記載される。
【実施例】
【０１３０】
マルチウェル高性能プレート（またはスライド）の一バリエーションが、以下に記載される。この実施例においては、マルチウェルスライドは、５．０”×３．３”の寸法を有する、ＳＢＳ対応の６ウェルスライドを含む。このプレートは、流体コントローラ（１２．００”Ｌ×１２．００”  Ｗ×３．５”  Ｈの寸法を有する）および電子コントローラ（５．５”、Ｗ×１２．００”Ｄ×１２．００”Ｈの寸法を有する）に接続される。プレートは、およそ３０℃〜５０℃＋／−０．１０℃の間に温度を調節できる、上述のマイクロヒータも含む。プレートは、加熱蓋を含む。加熱蓋も、およそ３０℃〜５０℃＋／−０．１０℃の間に温度を調節する。システムは、同じ温度範囲（３０℃〜５０℃＋／−０．１０℃）に対物レンズ（例えば油または水）の温度を制御する、顕微鏡対物レンズヒータも含みうる。ヒータ（単数または複数）に給電するために、電源（例えば１２Ｖ／１０Ｗ）をプレート（例えばベースおよび蓋、または対物レンズヒータ）に容易に取り付けうる。最後に、ＣＯ２のような気体がプレートに供給される場合には、システムは、供給される気体の温度を３０℃〜５０℃＋／−０．１０℃の範囲に調節する、ＣＯ２加湿ボトルヒータを含みうる。
【０１３１】
このシステム（例えばプレート上のセンサ、またはコントローラ）は、任意の環境パラメータが所定の範囲を外れた際にシグナルを出すための、一つ以上のアラームも含みうる。例えば、ＣＯ２、温度、ウェル体積の流速等が、許容可能な範囲（または細胞成長に最適な範囲）を越えた時である。（たとえばポートからウェルを出入りする）流れ制御は、約０．０４５２ｍＬ／秒の流速で調節されうる。ドレーンからの流れは、約０．０５２ｍＬ／秒で進みうる。
【０１３２】
本実施例は、記載のマルチウェル高性能プレートを含むシステムの一バリエーションの、いくつかの要素（およびそれらの実際的な範囲）を示すために提供される。それらを取り入れた、プレートおよびシステムの他のバリエーションは可能である。
【０１３３】
実施例２：コンセプトの証明
標準の（例えば、受動的）マルチウェルプレートを用いたインキュベータを、温度およびＣＯ２／Ｏ２がオンプレートで調節された、本明細書に記載される高性能マルチウェルプレートと比較して、コンセプトを証明する実験が行われた。南カリフォルニア大学のＫｅｃｋ  Ｓｃｈｏｏｌ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅの研究者は、ニワトリ皮膚付属器の発達を器官形成のモデルとして用いる（参考文献１および２を参照）。皮膚上の黒ずみとして見られる、胚皮膚外植片の真皮集塊がモニタされる。これらの研究者は、羽毛発達のための周期的パターン化の基礎的構築につながる、真皮と上皮の間のシグナルプロセスを研究する。最近の実験においては、６ウェル高性能スライドの一バリエーションを用いて、ニワトリ皮膚培養における真皮集塊がモニタされた。
【０１３４】
材料および方法：１０％のウシ胎児血清プラスゲンタマイシン（１：１０００希釈）を添加したダルベッコの変法イーグル培地（ＤＭＥＭ）を加えた、ＨＥＰＥＳ緩衝剤（１０ｕＭ）中で、６．５日の胚皮膚外植片を成長させた。組織は、０．４ｕのメンブレン底（ＢＤ＃３５  ３０３９）の細胞培養インサートの底に配置され、標準の６ウェルＦａｌｃｏｎ組織培養プレートまたは６ウェル高性能スライドのいずれかに配置された。３７℃の加湿されたインキュベータ中（Ｆａｌｃｏｎプレート）または、独立した高性能スライド中で、培養物を１７時間成長させた。組織の発達および全体的な健康状態を評価するために、高性能スライド中の外植片の経時ビデオ画像が、１５分間隔で撮影された。
【０１３５】
Ｆａｌｃｏｎプレート中の外植片は、１７時間の実験の初めと終わりに画像化された。高性能スライド６ウェル培養ウェルプレートは、コントローラユニットおよびソフトウェアを動かすラップトップにより、実験に以下の条件を提供するようにプログラムされた：高性能スライド温度３７．０℃；高性能スライドカバー３７．５℃（上部カバー上の凝縮をなくすため）；気体流速１０．０ｓｃｃｍ；各ウェルへの栄養の流れ２．０ｍＬ／ウェル；ウェル流出体積３．０ｍＬ／ウェル；ウェル流出―充填サイクル３００分毎。
【０１３６】
図５Ａおよび５Ｂは、Ｆａｌｃｏｎプレート中の、０時間（図５Ａ）および１７時間（図５Ｂ）での羽毛原基の形成を示す。図６Ａおよび６Ｂは、インキュベータ（対照６Ａ）および高性能スライド（６Ｂ）中で成長させた外植片を並べた比較を示す。
【０１３７】
結果：１７時間の実験の後、インキュベータ内のＦｌａｃｏｎプレート中、および独立型高性能スライド中で成長させた外植片の、羽毛原基の成長の発達進行が、比較された。（図６Ａおよび６Ｂ）。研究者は、「我々のインキュベータ内、および高性能スライドチャンバ内で成長させた外植片培養物の、生存および成長は同様であったと述べた。
【０１３８】
したがって、高性能スライドは、長時間の細胞画像化；および、長期間の光学または代謝モニタリングが必要な場合には細胞培養物の成長に、理想的なツールである。実験の継続時間中、温度、気体および栄養の流れを制御するために、実験条件がコンピュータソフトウェアに入力されうる。ユーザにより選択された時間にウェルが満たされ、または空けられ、または連続的な様式でウェルに入りうる。各ウェルへの栄養および気体は、独立して制御される。１７０μの薄さの光学的に透明なウェル底（この実施例では）により、光学および蛍光顕微鏡画像化の両方が可能となる。対物レンズヒータおよびセンサを、任意の標準のレンズ上に嵌合して、油浸観察に使用しうる。温度および液体流速が、実験の間（分または日）に記録され、文書化のための完全な印刷記録を提供しうる。したがって、オペレータから独立した様式において、長期的画像化実験が行われうる。
【０１３９】
したがって、このシステムは、長期的画像化による生きた接着細胞の研究；６ウェルフォーマットの、マイクロインキュベータ―イン―マイクロタイターウェル；接着細胞、組織、感染細胞等が全て、相互汚染を伴わずに取り扱われうる；栄養の流れ、温度、ＣＯ２をウェルにより実時間で追跡しうる；倒立顕微鏡を用いて成長をモニタしうる、等の利点を可能としうる。
【０１４０】
参考文献：（１）Ｊｉａｎｇ，Ｔ―Ｘ．，等．Ｓｅｌｆ―ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｐａｔｔｅｒｎｓ  ｂｙ  ｄｉｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｆｅａｔｈｅｒ  ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌ  ｃｅｌｌｓ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｚｅ，ｎｕｍｂｅｒ  ａｎｄ  ｓｐａｃｉｎｇ  ｏｆ  ｐｒｉｍｏｒｄｉａ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  １２８：４９９７―５００９（１９９９）．（２）Ｙｕ，Ｍ．，等．Ｔｈｅ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ  ｂｉｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｆｅａｔｈｅｒ  ｆｏｌｌｉｃｌｅｓ．Ｉｎｔ．Ｊ．Ｄｅｖ．Ｂｉｏｌ．４８：１８１―１９１（２００４）。
【０１４１】
実施例３：高性能プレート
図３は、多くのセンサが含まれる、高性能マルチウェルプレートの別のバリエーションを示す。図３においては、プレート１が、６ウェルプレートとして示され、各ウェル２が、３５ｍｍの内径および１９ｍｍの深さである。単一のウェルが、概略的に横断面（矢印２で示される）で示される。このウェルは、カバーと、ウェルへまたはウェルから流体（例えば培地、気体、薬物）を加えまたは回収するための、壁を通過する四つのポートとを含む。例えば、（１６０ｎＬ／パルスで作動しうる）ＮａＯＨμポンプが、バルブ５によって制御される一つのポートに接続されうる。気体供給（例えばＯ２供給）が、第二ポート６に接続されうる。フィーダポート７から培地が加えられ、培地の試料（または余分の培地）が、試料ポート８から除去されうる。
【０１４２】
図３に示される実施例の各ウェルは、ウェル内の環境の特徴を検出するためのセンサも含みうる。例えば、ウェルは、ｐＨセンサ３、および溶存Ｏ２センサを含む。これらのセンサは、ウェルに光を通し（底および上部は少なくとも部分的に透明であるため）、ウェル内の培地による吸収に基づいて、ｐＨまたは溶存Ｏ２を検出する、発光体および検出器を含む。これらのような非接触センサは、たとえばＦｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｘ（商標）から市販されている）。もちろん、ウェル自体の中のセンサを含めて、他のセンサが使用されうる。
【０１４３】
図３のウェルは、ウェル内の細胞を（例えば、光学濃度、細胞密度のレシオメトリック測定に基づいて）光学的に計数するための、細胞カウンタ１１も含む。センサ（および／または温度制御、ならびに上述のバルブおよびポートの制御）は全て、コンピュータに接続されうるコントローラ９により制御およびモニタされうる。前述したように、マルチウェルプレートを含むシステムは、画像化システム、顕微鏡、出力デバイス（プリンタ等）、保存デバイス（例えばメモリ、ディスク、ＲＡＭ等）、制御ソフトウェア、分析ソフトウェアなどの、さらなる部品を含みうる。
【０１４４】
本発明が説明され、本発明の特定の実施例が描写された。本発明が、特定のバリエーションおよび例示的な図に関して記載されているが、当業者には当然のことながら、本発明は記載されたバリエーションまたは図に限定されない。さらに、上述の方法および工程が、一定の順序で生じる一定の事象を示す場合には、当業者には当然のことながら、一定の工程の順序は修正でき、このような修正は本発明のバリエーションによるものである。さらに、可能な場合には、ある工程が、上述のように順次に実行されも、平行なプロセスで同時に実行されてもよい。したがって、本開示の精神の範囲内または請求項に見られる本発明と等価の、本発明のバリエーションが存在する限り、本特許には、それらのバリエーションもカバーされる。最後に、本明細書に挙げられる全ての刊行物および特許出願が、各個々の刊行物または特許出願が本明細書に特に個々に挙げられたのと同様に、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【０１４５】
実施例４：マイクロバイオリアクタ
本明細書に記載されるデバイスは、マイクロバイオリアクタ（またはマイクロ発酵槽）として作られてもよい。上記の機能のいずれか（または全て）を含む単一のウェルまたは複数のウェルが、細胞産出または細胞からの細胞副産物の産出を含むバイオプロセスの完全な最適化のために作られうる。このような「マイクロ」バイオリアクタを用いて、増殖および培養条件を決定または最適化でき、大きな（例えば１０００Ｌ以上）バッチサイズにスケールアップする前に、ｍｌサイズのバッチから開始して、最適化をガイドできる。過去には、リアクター最適化は、１０００ｍＬフラスコで一般に行われ、廃棄物と費用が生じた。
【０１４６】
プレートがマイクロバイオリアクタとして使用される場合には、多くの（または全ての）部品が、小さなサイズのプレートに取り入れられ、総合的な設計システムに取り入れられうる。例えば、プレートは、温度、撹拌（ｓｔｉｆｆｉｎｇ）、気体および気体混合物（例えばＯ２、ＣＯ２、Ｎ２等）の付加、産物の検出、ｐＨの検出等の制御を含みうる。
【０１４７】
マイクロバイオリアクタは、以下の任意の機能を含みうる：複数のウェル、細胞画像化、温度制御、培地制御、気体交換、培地調節、処分可能性、リアクターウェル混合、細胞数計数、ｐＨモニタリングおよび／または調節、ｐＣＯ２モニタリングおよび／または調節、ｐＯ２モニタリングおよび／または調節、および産物モニタリング。
【０１４８】
複数のマイクロウェルが、マイクロバイオリアクタの一部として使用されうる。例えば、上述の六ウェルスライドが、使用されうる（または１２ウェル、２４ウェル等のサイズ）。マルチウェルプレートは、個々の５００ｍＬまたは１０００ｍＬフラスコにおいて細胞成長の最適化を行うことに伴う、問題および廃棄物をなくしうる。
【０１４９】
マイクロバイオリアクタは、任意のマイクロバイオリアクタウェルからの細胞の画像化を許容するように構成されてもよい。例えば、（フラスコ内で細胞を成長させる場合に必要とされるように）細胞試料を除去することを必要とせずに、細胞を照らし画像化することを許容するために、ウェルの底が１７５μｍの厚さのガラスで作られ、ウェルのカバーも、ガラスまたは十分に透明な材料で作られうる。例えば、前述のように、マイクロバイオリアクタが、倒立または直立顕微鏡とともに使用されうる。
【０１５０】
プレートの温度が、調節されうる。プレートの（個々のまたは群としての）ウェルは、ウェル全体でユーザにより定義された温度の０．１℃以内に温度制御されうる。同様に、ウェルの上部（またはカバー）も、調節されうる。ウェルの上部の調節は、上部への凝縮の防止も助け、プレートを通した画像化およびシグナル検出を促進しうる。この温度調節は、フラスコで必要とされる、インキュベータおよび加熱マントルの必要をなくしうる。
【０１５１】
マルチバイオリアクタ（例えばプレート）の各ウェルは通常、ユーザにより定義された頻度、体積、速度（例えばμｌ／分）等における、培地の導入を許容する流体チャネルを含む。細胞はウェル内にとどまる（接着の場合）か、または、ろ過等により流出が防止されうる。少ない培地体積（例えば、ウェルあたり１〜３ｍｌの間）が使用されうる。ウェルは、およその体積を示すために目盛りをつけられてもよい。流体チャネルに加えて、各ウェルマルチバイオリアクタは、ユーザにより定義された速度および頻度での、予め混合された気体の導入のためのイン／アウトラインも含みうる。例えば、三種類までの異なる気体（例えばＮ２、Ｏ２、ＣＯ２）が、ユーザにより定義された比率で混合され、ミニバイオリアクタに加えられうる。
【０１５２】
マイクロバイオリアクタのウェル内へのインレットラインの一つ以上は、ウェル（単数または複数）に培地調節剤（例えば緩衝剤）を導入するために作られうる。例えば、ｐＨを調節するために、希釈した水酸化ナトリウムが加えられうる。培地調節剤は、流速、頻度等に関して、ユーザにより決定されればよい。いくつかのバリエーションにおいては、培地調節剤が、自動的に調節されうる。例えば、流速および調節の頻度が、（例えば、コントローラからの）フィードバック制御に基づいて決定されうる。
【０１５３】
ミニバイオリアクタとして作られたプレートは、処分可能であってもよく、または使い捨てとして作られる。したがって、ミニバイオリアクタは、処分（またはリサイクル）される前に、所定の時間（例えば、時間、日、週、月）使用されうる。いくつかのバリエーションにおいては、マイクロバイオリアクタは、（例えば、滅菌および／または調整することにより）再利用されうる。
【０１５４】
マイクロバイオリアクタは、上述のように、個々のウェルの混合も含みうる。各ウェルが、磁気ミキサ（例えば磁性混合ビーズ）を含みうる。この磁気混合により、ユーザが、混合速度および頻度を選択でき（または自動的に選択されてもよい）、ロッカまたは別個のミキサの必要がなくなる。混合は、必要に応じて停止されうる（例えば画像化の時）。
【０１５５】
マイクロバイオリアクタは、細胞カウンタも含みうる。マイクロバイオリアクタは、一つ以上の一体型のカウンタ（または上述のカウンタの部分）を含めばよく、または、外部の細胞カウンタによる細胞の計数を許容するウィンドウ領域を含みうる。例えば、マイクロバイオリアクタは、マイクロバイオリアクタ（例えばマルチウェルプレート）の各ウェルをスキャンする、またはマイクロバイオリアクタ（単数または複数）の全て（または一部）のウェルからの細胞を同時に計数する、細胞カウンタに接続されるようになっていればよい。細胞の計数は、実時間で行われうる。（例えば）上述のターボメトリック（ｔｕｒｂｏｍｅｔｒｉｃ）細胞カウンタを用いて、各ウェルの細胞成長がモニタされうる。細胞の計数は、バイオリアクタに接触せずに（例えば、試料を除去せずに）行われうる。細胞の計数は、自動化されうる。例えば、コントローラが、細胞数を（ユーザにより定義された間隔で）自動的に計数しうる。
【０１５６】
マイクロバイオリアクタは、上述のものを含む任意の適切なセンサに基づいて、モニタおよび調節されてもよい。例えば、ｐＨセンサが、各ウェル内のｐＨをモニタしうる。一バリエーションにおいては、ｐＨセンサは、ｐＨの非接触蛍光パッチセンサである。ｐＣＯ２およびｐＯ２を含む気体濃度も、モニタできる。例えば、非接触ｐＣＯ２およびｐＯ２蛍光パッチセンサが使用されうる。これらの任意のセンサからの読み取りを用いて、バイオリアクタ環境が変更されうる。例えば、ｐＣＯ２およびｐＯ２レベルが、加えられる気体混合物（例えばＣＯ２／Ｏ２／Ｎ２の混合率）を調節するためにフィードバックされうる。同様に、ｐＨセンサがフィードバックされて、酸／塩基混合物を加える等によりシステムのｐＨを変更することにより、チャンバのｐＨが調節されればよい。
【０１５７】
マイクロバイオリアクタ内の環境のモニタリングおよび調節に加え、産物、特にマイクロバイオリアクタ内で成長する細胞により培地中に放出される産物の発現をモニタリングするための、一つ以上のセンサ（または産物モニタ）が含まれうる。産物モニタは、上述のパッチイムノアッセイ検出器でありうる。
【０１５８】
マイクロバイオリアクタは、センサおよび能動制御機能（例えば温度、撹拌、培地調節等）の活動を調節および調整しうる、一つ以上のコントローラにより制御されうる。コントローラは、個々に機能（例えば温度、センサ、スターラ等）を制御するための、または、複数の機能を調整するための、制御ロジックを含みうる。例えば、コントローラは、ｐＨ、細胞カウント、気体濃度（ｐＣＯ２、ｐＯ２等）、産物濃度、温度等のセンサ情報を受け取り、この情報を用いてマイクロバイオリアクタの環境（例えば温度、培地調節、加えられる気体混合物、試料抽出等を調節するように構成された、ロジックを含みうる。コントローラは、ユーザ入力も含み、出力を提供しうる。コントローラからの出力は、ディスプレイ（例えばＬＥＤ、モニタ、プリンタ等）、アラーム（例えばベル、チャイム、光等）、メモリ（例えばデジタルメモリ、メモリ媒体等）、または追加コンピュータシステムに送られうる。
【０１５９】
コントローラおよびコントローラロジックは、ソフトウェアおよびハードウェアの両方を含みうる。いくつかのバリエーションにおいては、コントローラロジックは、フィードバック制御を含む。ロジックは、頻度、およびマイクロバイオリアクタがモニタおよび調節される方式を調節しうる、デシジョンツリーおよびアルゴリズムを介して、フィードバック制御を含みうる。例えば、コントローラは、個々のウェルを自動的に選択および調節しうる。コントローラは、細胞画像化（ウェルの一定の場所で、一定の頻度等での、細胞の画像の撮像、保存、および分析）を補助または自動制御しうる。コントローラは、温度（プレートまたはウェルの蓋およびベースの両方）、ならびに培地制御（例えば、新しい培地の付加）を調節しうる。コントローラは、気体の試料を採取し、所定の値またはセンサ出力に基づいて、気体交換および混合（比率）を調節することもできる。同様に、培地は、所定または自動的に決定された間隔で調節されうる（例えば、ｐＨが、ＮａＯＨの付加により調節されうる等）。細胞および培地は、連続的に、または、予め設定された間隔または自動的に決定された間隔で、（例えば、本明細書に記載されるマグネチックスターラを用いて）混合（撹拌）されうる。ウェル中の細胞が、セットされた間隔または自動的に決定された間隔で、計数されうる。手動で決定された時点において、センサを用いて、ｐＯ２およびｐＣＯ２の試料が採取され、または自動的に試料が採取されうる（または両方）。一般に、コントローラ（単数または複数）は、これらのパラメータのいずれかまたは全てを、連続的にモニタし、統合しうる。
【０１６０】
実施においては、任意の適切なタイプの細胞、特に接着および非接着哺乳類細胞、細菌、およびイーストに、マイクロバイオリアクタが使用されうる。マイクロバイオリアクタは、細胞成長および所望の産物の産出などのプロセスを最適化するためにも使用されうる。したがって、それらマイクロバイオリアクタを用いて、成長および／または産物産出のための条件を最適化した後で、産出をスケールアップ（例えば、１０００Ｌ以上に）しうる。これは、医薬品（例えば治療抗体等）の製造、または他の生物製剤または治療薬の生産において、特に有用でありうる。例えば、細胞または細胞株（例えば、幹細胞、非形質移入動物細胞等、成長困難な細胞の標準の培養）の生産においてである。マイクロバイオリアクタは、ラージスケールでの製造を最適化するために、一連の実験または条件のマイクロスケールアップが必要とされる、任意のプロセスにおいても有用でありうる。例えば、マイクロバイオリアクタは、環境浄化および有毒廃棄物減少プログラムのための、廃棄物のバイオレメディエーションの研究において有用でありうる。
【０１６１】
最近の利用可能なバイオリアクタと異なり、本明細書に記載されるマイクロバイオリアクタは、単一のプレートに小体積の（「マイクロ」）ウェルを含む、マルチウェルシステムでありうる（たとえば６ウェルプレート等）。体積は、単一のプレート上で１〜３ｍｌ／ウェル未満であり得、単一のＡＢＳフォーマットを有しうる。各ウェルは、ｐＨ、ＰＣＯ２、ＰＯ２、産物形成、温度等のバイオセンサを含む、完全に一体化されたバイオリアクタでありうる。さらに、細胞を、非侵襲的に計数および画像化でき、各ウェルを出入りする培地の流れを、個々に制御できる。
【０１６２】
実施例５：センサ配置
本明細書に記載されるセンサは、任意の適切な形態に配置されうる。しかし、各ウェルに複数の非侵襲性センサ（またはセンサの組み合わせ）を取り入れうるため、センサは、互いの妨げとならないように配置されうる。例えば、センサは、漏話（例えば、異なる蛍光センサ間の）や、他のセンサまたは細胞の計数または細胞画像化の干渉を回避するように配置されうる。図１１は、一つの潜在的に有利なセンサの配置を示し、溶存ＣＯ２、溶存Ｏ２、ｐＨ、および産物のセンサが、ウェル外周のまわりに同心に配置される。また、ウェルは、ウェルの撹拌に使用されうる多極電磁石により囲まれている。
【０１６３】
実施においては、ファイバが同心に配置されたマルチモード繊維束が、溶存Ｏ２（ＤＯ）センサ、溶存ＣＯ２（ｄＣＯ２）センサ２、ｐｈセンサ、および産物特異的センサ（抗体でコートした光学センサ）とともに使用されうる。同心に配置されたセンサパッチにより、ケーブル束の整列を必要とせずに、検出器／センサテレメトリ（例えば光ファイバケーブル束）に対する付着が可能になる。一バリエーションにおいては、ケーブル束の外径が、センサをモニタリングするために、ウェル（例えばウェルの底）に対する付着の外径に一致する。図１１に示されるセンサの配置においては、同心のセンサリングの中心は空けられており、妨害されない観察（例えば画像化）または細胞の計数を可能にする。例えば、光ファイバベースの濁度タイプの細胞カウンタが、図１１に示されるように、各ウェルの中心上に光学検出器を合わせることにより、使用されうる。
【０１６４】
センサのこの同心の配置を用いて、ユーザに指定された（または自動の）間隔で、光学シグナルが同時に測定されうる。したがって、センサは、同時（または別々）に、産物形成のレベル（または産物形成の速度）、細胞カウント、ｐＨ、ＤＯ、ｄＣＯ２、混合率、温度等の任意のものを、測定しうる。図１１は少数のセンサだけを示すが、追加のセンサ（または、より少ないセンサ）が使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】図１は、本明細書に記載されるマルチウェルプレートの一バリエーションを図示する。
【図２】図２は、図１に示されるマルチウェルプレートを含むシステムを図示する。
【図３】図３は、マルチウェルプレートの一バリエーションの詳細を示す。
【図４】図４Ａは、マルチウェルプレートの別のバリエーションを示す。図４Ｂは、撹拌ビーズを中に有するマルチウェルプレートを示す。図４Ｃは、本明細書に記載される撹拌ビーズのバリエーションを示す。
【図５】図５Ａは、インキュベータ内で成長した皮膚外植片（コントロール）を示し、図５Ｂは、本明細書に記載されるマルチウェルプレートのウェル内で成長した同様の皮膚外植片を示す。
【図６】図６Ａは、インキュベータ内で成長した皮膚外植片（コントロール）を示し、図６Ｂは、本明細書に記載されるマルチウェルプレートのウェル内で成長した同様の外植片を示す。
【図７】図７は、マイクロヒータを含む、マルチウェルプレートの底の一バリエーションを示す。
【図８】図８Ａおよび８Ｂは、マルチウェルプレートの底のバリエーションを示す。
【図９】図９Ａおよび９Ｂは、本明細書に記載されるように使用されうる、細胞カウンタの概略図を示す。図９Ｃは、本明細書に記載されるようにセンサの一部として使用されうる、発光体の様々なバリエーションを示す。
【図１０−１】図１０Ａおよび１０Ｂは、本明細書に記載される産物センサを略図で示す。図１０Ｃは、蛍光でラベルされた産物の、例示的な競合結合のグラフを示す。
【図１０−２】図１０Ｄおよび１０Ｅは、本明細書に記載される産物センサの一バリエーションを示す。
【図１１】図１１は、マイクロバイオリアクタの一部として有用なセンサアレイの一バリエーションを示す。
【図１２】図１２Ａおよび１２Ｂは、本明細書に記載される産物センサの一バリエーションを示す。
【図１３】図１３Ａは、本願明細書に記載されるデバイスの一バリエーションの側面斜視図を示す。図１３Ｂは、デバイスの一つのウェルの横断面図を示す。
【図１４】図１４は、ＩＴＯで被覆されているガラスプレート全体の例示的な温度プロフィルを示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本明細書に記載されるマイクロヒータの電極配置の様々なバリエーションを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本明細書に記載されるマイクロヒータの電極配置の様々なバリエーションを示す。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、本明細書に記載されるマイクロヒータの電極配置の様々なバリエーションを示す。
【図１６】図１６Ａは、六つのウェルを有するマルチプレートデバイスの一バリエーションの、内側シェルの一バリエーションの横断面を示す。図１６Ｂは、マルチウェルスライドの一バリエーションの横断面を示す。
【図１７】図１７は、本明細書に記載されるように、ジンバル式マウントに取り付けられた温度センサの一実施形態を示す。
【図１８】図１８は、本明細書に記載される単一のマルチウェルスライドの分解図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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