(57)【要約】本発明は湿度および／または気体の制御能を有する物質および反応器システムを目的とする。本物質は高い酸素透過率および／または低い水蒸気透過率を有し得る。ある場合には、本物質を用いたチップまたはその他の反応器システム内で細胞培養を実施するために十分な透過速度および／または透過率を本物質が有し得る。実施態様によっては、本物質はチップまたは反応器内の反応場に隣接して配置され、または反応場に接し得、その他の実施態様では、本物質は流体によって反応場と連絡するように配置され得る。ある場合には、本物質はまた多孔性および／または透明性であり得る。ある種の実施態様では、本物質はポリマーを含み、ポリマーは分枝構造であり、そして／またはポリマーがより開放的な構造を持てるようにかさ高い側鎖基を含む。ある場合には本物質は二つ以上の層を含み得る。
2005528212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約５０（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい酸素透過率および約６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い水蒸気透過率を有する物質を含む膜。
【請求項２】
請求項１に記載の膜であって、半透明または実質的に半透明である膜。
【請求項３】
請求項１に記載の膜であって、透明または実質的に透明である膜。
【請求項４】
請求項１に記載の膜であって、１０マイクロメートルと２ミリメートルとの間の厚さである膜。
【請求項５】
少なくとも５５重量％の第一のポリマーまたはコポリマーを含む第一の層、
４５重量％以下の第一のポリマーまたはコポリマーを含む第二の層、
１×１０２（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい酸素透過率、および
６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い水蒸気透過率
を備える膜。
【請求項６】
前記酸素透過率が約１×１０３（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい、請求項５に記載の膜。
【請求項７】
前記水蒸気透過率が約１×１０５（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い、請求項５に記載の膜。
【請求項８】
前記第一の層と第二の層とが一緒にラミネートされている、請求項５に記載の膜。
【請求項９】
前記第一の層と第二の層とが少なくとも部分的に混ぜられている、請求項５に記載の膜。
【請求項１０】
前記第一の層の一部が前記第二の層の一部と共重合している、請求項５に記載の膜。
【請求項１１】
前記第一の層が前記第二の層より高い酸素透過率および水蒸気透過率を有する、請求項５に記載の膜。
【請求項１２】
前記第一の層が約１．０×１０１（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と約１．０×１０４（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の酸素透過率および約１．０×１０２（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と約５×１０４（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の水蒸気透過率を有する、請求項１１に記載の膜。
【請求項１３】
前記第二の層が約１×１０４（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と約１×１０５（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の酸素透過率および約１×１０５（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と約１×１０７（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の水蒸気透過率を有する、請求項１１に記載の膜。
【請求項１４】
前記第一の層が約１×１０１（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と約１×１０４（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の酸素透過率および約１×１０２（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と約１×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の水蒸気透過率を有し、前記第二の層が約１×１０４（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と約１×１０５（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の酸素透過率および約１×１０５（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と約１×１０７（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の水蒸気透過率を有する、請求項１１に記載の膜。
【請求項１５】
前記第一の層がポリジメチルシロキサン、ポリフルオロ有機物質、ポリスチレン、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＵＬＤＰＥ、ポリ（４−メチルペンテン−１）、ポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）、およびそれらの組合せ、類縁体および誘導体からなる群から選ばれた物質を含む、請求項５に記載の膜。
【請求項１６】
前記第一の層がポリ（４−メチルペンテン−１）を含む、請求項５に記載の膜。
【請求項１７】
前記第一の層が少なくとも５０重量％のポリ（４−メチルペンテン−１）を含む、請求項１６に記載の膜。
【請求項１８】
前記第一の層がポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）を含む、請求項５に記載の膜。
【請求項１９】
前記第一の層が少なくとも５０重量％のポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）を含む、請求項１６に記載の膜。
【請求項２０】
前記第一の層が少なくとも５０重量％のポリフルオロ有機物質を含む、請求項５に記載の膜。
【請求項２１】
前記第一の層が約１０マイクロメートルと２ミリメートルとの間の厚さである、請求項５に記載の膜。
【請求項２２】
前記第二の層が約１０マイクロメートルと２ミリメートルとの間の厚さである、請求項２１に記載の膜。
【請求項２３】
請求項５に記載の膜であって、半透明または実質的に半透明である膜。
【請求項２４】
請求項５に記載の膜であって、透明または実質的に透明である膜。
【請求項２５】
請求項５に記載の膜であって、１０マイクロメートルと２ミリメートルとの間の厚さである膜。
【請求項２６】
約１×１０２（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい酸素透過率、および
約６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い水蒸気透過率
を有する膜を含む、所定の反応場を備えるチップを含む装置。
【請求項２７】
前記所定の反応場で少なくとも一つの生細胞を維持するためにチップが構築され構成されている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記膜が細胞接着層を備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
細胞接着層がポリフルオロ有機物質、ポリエステル、ポリジメチルシロキサン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）、ポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）、酸化アルミニウム、およびそれらの組合せからなる群から選ばれた物質を含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記細胞接着層が修飾された表面を含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記細胞接着層が前記膜の内部層であり、前記所定の反応場の内側に接する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記膜が支持体層を含む、請求項２６に記載の装置。
【請求項３３】
前記支持体層が外層および中間層の一方である、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記支持体層がポリジメチルシロキサン、ラテックス、ガラス、ケイ素、ポリスチレン、ポリエステル、ポリ（４−メチルペンテン−１）、ポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）およびそれらの組合せからなる群から選ばれた物質を含む、請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
最大断面が１ミリメートル以下である所定の反応場をさらに含む請求項２６に記載の装置であって、前記膜が該所定の反応場に接する反応装置。
【請求項３６】
最大断面積が２０ｃｍ２以下である所定の反応場をさらに含む請求項２６に記載の装置であって、前記膜が該所定の反応場に接する装置。
【請求項３７】
少なくとも７つの所定の反応場をさらに含む請求項２６に記載の装置であって、該少なくとも７つの所定の反応場の少なくとも一つに前記膜が接する装置。
【請求項３８】
少なくとも２０の所定の反応場をさらに含む請求項２６に記載の装置であって、該少なくとも２０の所定の反応場の少なくとも一つに前記膜が接する装置。
【請求項３９】
体積が１ミリリットル以下である所定の反応場を含むチップ、および
前記所定の反応場に隣接して配置された湿度コントローラ
を含む装置。
【請求項４０】
前記所定の反応場で少なくとも一つの生細胞を維持するためにチップが構築され構成されている、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記所定の反応場内の細胞増殖を可能とするために十分に高い酸素透過率および十分に低い水蒸気透過率を湿度コントローラが有する、請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
細胞増殖が哺乳類の細胞増殖である、請求項３９に記載の装置。
【請求項４３】
細胞増殖が動物の細胞増殖である、請求項３９に記載の装置。
【請求項４４】
前記湿度コントローラが約１×１０２（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい酸素透過率および約６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い水蒸気透過率を有する、請求項３９に記載の装置。
【請求項４５】
前記湿度コントローラが前記所定の反応場の壁の中に配置されている、請求項３９に記載の装置。
【請求項４６】
前記湿度コントローラが膜を含む、請求項３９に記載の装置。
【請求項４７】
前記湿度コントローラが細胞接着層を備える、請求項３９に記載の装置。
【請求項４８】
前記細胞接着層が前記所定の反応場の内壁中に配置されている、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
細胞の酸素必要量および湿度必要値を特定する工程、
細胞の酸素必要量を満たすために十分に高い酸素透過率および細胞の湿度必要値を満たすために十分に低い水蒸気透過率を有する物質を選ぶ工程、ならびに
１ミリリットル以下の体積、および該物質で形成された少なくとも一部分を有する少なくとも一つの壁を含む所定の反応場を備えるチップ中で該細胞を培養する工程
を含む細胞を培養する方法。
【請求項５０】
少なくとも２４時間、前記細胞を培養することをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
少なくとも４８時間、前記細胞を培養することをさらに含む、請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
少なくとも１週間、前記細胞を培養することをさらに含む、請求項４９記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも２週間、前記細胞を培養することをさらに含む、請求項４９記載の方法。
【請求項５４】
少なくとも４週間、前記細胞を培養することをさらに含む、請求項４９記載の方法。
【請求項５５】
少なくとも６週間、前記細胞を培養することをさらに含む、請求項４９記載の方法。
【請求項５６】
前記物質を通して前記細胞を観察することをさらに含む、請求項４９記載の方法。
【請求項５７】
培養中に前記チップの外部の湿度が前記細胞の前記湿度必要値を満たすには不十分である、請求項４９記載の方法。
【請求項５８】
体積が１ミリリットル以下である所定の反応場を含むチップ、および
該所定の反応場内での細胞増殖を可能にするために選ばれた十分な酸素透過率および低い水蒸気透過率を有する湿度コントローラ
を含む装置。
【請求項５９】
前記所定の反応場で少なくとも一つの生細胞を維持するために前記チップが構築され構成されている、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記湿度コントローラが膜である、請求項５８に記載の装置。
【請求項６１】
前記湿度コントローラが薄膜である、請求項５８に記載の装置。
【請求項６２】
体積が１ミリリットル以下である所定の反応場を含むチップ、および
該所定の反応場内での細胞増殖を可能にするために十分な、該所定の反応場の湿度レベルおよび酸素濃度を維持することができる湿度コントローラ
を含む装置。
【請求項６３】
前記所定の反応場で少なくとも一つの生細胞を維持するために前記チップが構築され構成されている、請求項６２に記載の装置。
【請求項６４】
前記湿度コントローラが膜である、請求項６２に記載の装置。
【請求項６５】
前記湿度コントローラが薄膜である、請求項６２に記載の装置。
【請求項６６】
体積が１ミリリットル以下である所定の反応場を含むチップ、および
該所定の反応場に隣接して配置された湿度コントローラ
を含む装置。
【請求項６７】
前記所定の反応場で少なくとも一つの生細胞を維持するためにチップが構築され構成されている、請求項６６に記載の装置。
【請求項６８】
体積が１ミリリットル以下である所定の反応場を含むチップ、および
該所定の反応場内での細胞増殖を可能にするために選ばれた十分な酸素透過率および低い水蒸気透過率を有する湿度コントローラ
を含む装置。
【請求項６９】
前記所定の反応場で少なくとも一つの生細胞を維持するために前記チップが構築され構成されている、請求項６８に記載の装置。
【請求項７０】
体積が１ミリリットル以下である所定の反応場を含むチップ、および
該所定の反応場に隣接して配置されたガス透過性の表面
を含む装置。
【請求項７１】
前記所定の反応場で少なくとも一つの生細胞を維持するために前記チップが構築され構成されている、請求項７０に記載の装置。
【請求項７２】
体積が１ミリリットル以下の所定の反応場に気体を拡散させること
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は湿度および気体制御能を有する物質および反応器システムを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
化学および／または生化学反応の生成物の製造のために多種多様な反応システムが知られている。触媒反応、生化学発酵槽、医薬品製造プラントおよびその他多数のシステムを含む化学プラントが周知である。生化学的な処理では目的の物質を製造するために生きた微生物（たとえば細胞）を包含し得る。
【０００３】
さまざまな理由により細胞が培養される。細胞が製造する蛋白質またはその他の価値ある物質を目的として、細胞の培養はますます盛んになっている。多くの細胞は制御された環境など特定の条件を必要とする。栄養素、酸素および／または二酸化炭素などの代謝気体、湿気、ならびに温度などその他の因子の存在が、細胞増殖に影響することがある。細胞が成長するには時間が必要であり、その間は良好な条件を維持しなければならない。ある場合には、たとえば特定の菌体では、わずか２４時間で良好な細胞培養が実施され得る。他の場合には、たとえば特定の哺乳動物細胞では良好な培養のために約３０日間以上が必要なことがある。
【０００４】
代表的に、細胞培養は細胞増殖に適し必要な栄養素を含む培地中で実行される。一般に、細胞はインキュベータなど環境条件を制御できる場所で培養される。伝統的に、インキュベータは大きさとしては小規模の培養のための小さなインキュベータ（たとえば約１立方フィート）から所望の環境条件を注意深く維持できる一部屋全体または複数の部屋を占めるものまである。
【０００５】
参照によって本明細書中に組み込まれる２００１年９月２０日にＷＯ  ０１／６８２５７として公表された「ミクロ反応器」と題する国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０１／０７６７９号明細書中に説明されているように、細胞はまた最近とりわけ多数の培養を並行して実行できるように非常に小さな規模（すなわち２、３ミリリットル以下のオーダー）で培養されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の要旨）
本発明は湿気および気体制御能を有する物質および反応器システムを目的とする。ある場合には、本反応器システムは比較的長い期間生細胞を維持するために用いられ得る。さまざまな反応器システムならびにそのような物質および反応器システムの使用を含む方法が提供されている。ある場合には、本出願の主題は相互に関係する生成物および／または使用法、特定の問題に対する代替的解決策および／または単一システムまたは物品の複数の異なる使用法を含む。
【０００７】
一つの様相では本発明は膜を含む。ある種の実施態様では、膜は約５０（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）を超える酸素透過率および約６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い水蒸気透過率を有する物質を含む。別種の実施態様では、膜は少なくとも５５重量％の第一のポリマーまたはコポリマーを含む第一の層、４５重量％以下の第一のポリマーまたはコポリマーを含む第二の層、約１×１０２（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）を超える酸素透過率、および約６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い水蒸気透過率を備える。
【０００８】
別の様相では本発明は装置を含む。ある種の実施態様では、装置は約１×１０２（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）を超える酸素透過率および約６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い水蒸気透過率を備える膜を含む所定の反応場を備えるチップを含む。別種の実施態様では、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場、および所定の反応場に隣接して配置された湿度コントローラを備えるチップを含む。さらに別種の実施態様では、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場を備えるチップ、および所定の反応場内の細胞増殖を可能にするために選ばれた十分な酸素透過率および低い水蒸気透過率を有する湿度コントローラを含む。また別種の実施態様では、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場を備えるチップ、および所定の反応場内の細胞増殖を可能にするために十分な所定の反応場の湿度レベルおよび酸素濃度を維持することができる湿度コントローラを備える。ある実施態様では、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場、および所定の反応場に隣接して配置された湿度コントローラを備えるチップを包含する。実施態様によっては、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場、および所定の反応場内の細胞増殖を可能にするために選ばれた十分な酸素透過率および低い水蒸気透過率を有する湿度コントローラを備えるチップを含む。実施態様によっては、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場を備えるチップ、および所定の反応場に隣接して配置されたガス透過率の表面を含む。
【０００９】
ある種の実施態様では、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場を備えるチップ、および所定の反応場に隣接して配置された湿度コントローラを備える。別種の実施態様では、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場を備えるチップ、および所定の反応場内の細胞増殖を可能にするために選ばれた十分な酸素透過率および低い水蒸気透過率を有する湿度コントローラを含む。さらに別種の実施態様では、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場を備えるチップ、および所定の反応場内の細胞増殖を可能にするために十分な反応場の湿度レベルおよび酸素濃度を維持できる湿度コントローラを含む。また別種の実施態様では、装置は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場を備えるチップ、および所定の反応場に隣接して配置されたガス透過率の表面を含む。
【００１０】
別の様相では、本発明は方法によって定義される。ある種の実施態様では、本方法は細胞を培養する方法である。本方法は細胞の要求酸素量および要求湿度レベルを特定する工程、細胞の要求酸素量を満たす十分に高い酸素透過率、および細胞の要求湿度レベルを満たす十分に低い水蒸気透過率を有する物質を選ぶ工程、および１ミリリットル未満の体積を有する所定の反応場、およびこの物質で作製された少なくとも一部分を有する少なくとも一つの壁を備えるチップ中で細胞を培養する工程を含む。
【００１１】
一つの実施態様では、本発明は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場を備えるチップを提供する工程、および所定の反応場中に気体を拡散する工程を含む方法を含む。別の実施態様では、本発明は体積が１ミリリットル未満の所定の反応場中に気体を拡散する方法を含む。
【００１２】
別の様相では、本発明はたとえば本明細書中の任意の実施態様で説明するようにチップおよび／または反応器システムを製作する方法を目的とする。さらに別の様相では、本発明はたとえば本明細書中で説明する任意の実施態様におけるようにチップおよび／または反応器システムを使用する方法を目的とする。
【００１３】
以下の本発明のさまざまな非限定的な実施態様の詳細な説明から、添付の図面をともに考慮して、本発明のその他の長所および新規な特徴が明らかになろう。添付の図面は概略を示すものであり正確な比率を意図して描かれたものではない。図中では、一般に例示した同一またはほとんど同一の構成要素はそれぞれ単一の数字によって表される。当業者が本発明を理解するために例示が必要でない場合には、分かりやすくするために、すべての図のすべての構成要素に番号をつけることはせず、本発明のすべての実施態様のすべての構成要素を図示することもしていない。本明細書および参照によって組み込まれる文献が相反する開示を含む場合には本明細書が支配する。
【００１４】
（詳細な説明）
本発明は湿度および／または気体制御能を有する物質および反応器システムを目的とする。本物質は高い酸素透過率および／または低い水蒸気透過率を有することがある。ある場合には、本物質を用いたチップまたはその他の反応器システム中で細胞培養が行なわれるように、本物質が十分な透過速度および／または透過率を有することがある。実施態様によっては、本物質はチップまたは反応器内の反応場に隣接して配置され、または反応場に接することがある。その他の実施態様では、本物質は反応場と流体によって連絡するように配置されることがある。ある場合には、本物質はまた、多孔性および／または透明性のことであり得る。ある種の実施態様では、本物質はポリマーを含み、ポリマーは分枝構造でありそして／またはポリマーがより開放的な構造を持てるようにかさ高い側鎖基を含む。ある場合には、本物質は二つ以上の層を含むことがある。各層はたとえば透過率、透明性、細胞親和性、生物親和性、親水性、または構造的な特徴を含み得る所望の性質を有することがある。ある実施態様では、チップまたは反応器内の細胞増殖を助長するために本物質が選ばれ得る。
【００１５】
以下の出願は、参考として本明細書中にそれぞれ全体において援用される。２００１年９月２０日に公表されたジュリ（Ｊｕｒｙ）らによる「ミクロ反応器」と題する国際特許公開第ＷＯ０１／６８２５７号、２００３年４月２４日に公開されたエー・ゼイラー（Ａ．Ｚａｒｕｒ）らによる「ミクロ発酵槽装置および細胞にもとづくスクリーニング方法」と題する米国特許公開第２００３／００７７８１７号、２００２年６月５日に出願されたロジャース（Ｒｏｇｅｒｓ）らによる「湿気および気体制御能を有する物質および反応器」と題する米国特許仮出願第６０／３８６，３２３号、２００２年６月５日に出願されたミラー（Ｍｉｌｌｅｒ）らによる「光と相互作用する成分を有する反応器」と題する米国特許仮出願第６０／３８６，３２２号、本出願と同日出願された本出願人らによる「内部条件に応答する反応器システム」と題する米国特許出願、本出願と同日出願された本出願人らによる「反応器環境の制御のためのシステムおよび方法」と題する米国特許出願、本出願と同日出願された本出願人らによる「ミクロ反応器システムおよび方法」と題する米国特許出願、本出願と同日出願された本出願人らによる「プロセス自動化のためのシステムおよび方法」と題する米国特許出願、本出願と同日出願された本出願人らによる「光と相互作用する成分を有する反応器システム」と題する米国特許出願第、および、本出願と同日出願された本出願人らによる「基板を操作する装置および方法」と題する米国特許出願。
【００１６】
本明細書中で用いられる「チップ」とは、一つ以上の反応器を含む一体化した物品である。「一体化した物品」とは、物質からなる単一の物品、または互いに結合して一体化した構成要素の組立品を意味する。本明細書中で用いられる用語「結合して一体化した」とは、二つ以上の物を指すときには、正常な使用の過程では互いから離れない、たとえば手動では分け離せない、別々にするためには少なくとも工具の使用および／またはたとえば壊すこと、剥がすこと（接着剤、工具などによって一体化された構成要素を分け離すこと）などによって少なくとも一つの構成要素に損傷を与えることが必要となる物体を意味する。より大きな枠組みにチップを連結するかまたは挿入して反応システム全体を形成してもよい。主としてその他のチップ、シャシー、カートリッジ、カセットによって、および／またはさらに大きな機械あるいは一式の導管またはチャンネルの集合、反応剤、細胞および／または栄養素の供給源、出口、センサ、アクチュエータ、および／またはコントローラによってシステムを定義してもよい。概して、チップは一般に平たいまたは平面状（すなわち、他の次元と比較して比較的小さい一つの次元を有する）の物品であってもよいが、ある場合には、チップは非平面状の物品であってもよく、たとえばチップは立方体形状、立体またはブロック形状などを有することがある。
【００１７】
本明細書中で用いられる「膜」とは、一つの次元がその他の次元より非常に小さい任意の形状を有する三次元の物質である。多くの場合、一般に膜は柔軟であり、あるいは剛直ではない。一例として、膜はミリメートル、センチメートル、またはそれ以上のオーダーの長さおよび幅、および１ミリメートル未満、ある場合には１００ミクロン未満、１０ミクロン未満、または１ミクロン未満の厚さを有する長方形または円形の物質のことであり得る。いくつかの膜は半透膜である。当業者は半透膜が少なくとも一つの種に対しては透過性であるが少なくとも他の一つの種に対しては容易に透過性ではない膜であると認識する。たとえば半透膜では、酸素は膜を通って透過することができるが水蒸気は透過できず、あるいは水蒸気は少なくとも一桁低い透過率でしか透過することができない場合がある。あるいは、水は透過膜を通って透過できるが、ある種のイオンは透過できないように半透膜を選ぶことができる。いくつかの膜は特定の光（たとえば赤外線、紫外線、または可視光、膜を利用する装置が相互作用する波長の光、特に指定されなければ可視光）に対して透明である。本明細書中でさらに詳しく説明するように、膜が「実質的に透明である」場合、膜は光の５０％以下、またはその他の実施態様では光の２５％または１０％以下しか吸収しない。ある場合には、膜は半透膜であると同時に実質的に透明なことがある。
【００１８】
本明細書中で用いられる「反応器」とは、反応場、任意の室（反応室および補助室を含む）、チャンネル、ポート、入り口および／または出口（すなわち、反応場へまたは反応場から導く）、センサ、アクチュエータ、膜などを含む構成要素の組み合わせである。この組み合わせが一体となって動作し、反応場における生物、化学または生化学反応、相互作用、操作または実験を助長しおよび／またはモニターする。この組み合わせはチップの部分であってもよい。反応器の例は、参照により本明細書中に援用される２００１年９月２０日にＷＯ  ０１／６８２５７号として公表された国際特許出願ＰＣＴ／ＵＳ０１／０７６７９号に説明されている化学または生物反応器および細胞培養装置ならびに反応器を含む。反応器は一つ以上の反応場または反応室を含んでもよい。反応器は任意の化学、生化学、および／または生物目的、たとえば細胞増殖、医薬品製造、化学合成、危険化学物質の製造、薬物スクリーニング、物質スクリーニング、薬物開発、化学兵器の無毒化などに用いられ得る。ある種の実施態様では、本発明の反応器はたとえば数十または数百マイクロメートルのオーダーの寸法を有するチャンネルを備える大きさが２，３ミリメートルから数センチメートルのマトリックスまたは基板を含む。これらのチャンネル中でたとえば反応場に向かってまたは異なる反応場の間で対象の試薬類を流し、試薬を、何らかの方法で混合し、または反応させる。ある場合には、システム内でそのような反応の生成物を回収し、分離し、処理してもよい。
【００１９】
本明細書中で用いられる「反応場」とは、反応器の使用中に物理、化学、生化学、および／または生物反応を生み出すために構築されそして構成された反応器内の場として定義される。ある場合には、１より多くの反応場（例えば少なくとも５つの反応場、少なくとも７つの反応場、少なくとも１０の反応場、少なくとも２０の反応場、少なくとも３０の反応場、または少なくとも５０以上の反応場）が反応器またはチップ内に存在し得る。反応が起こり得る区域として反応場を定めることがある。たとえばチャンネル内、一つ以上の室内、二つ以上のチャンネルの交差点などで反応が起こり得るように反応器を構築し構成することがある。反応は、たとえば混合または分離プロセス、二つ以上の化学物質間の反応、光活性化または光抑制反応、生物プロセスなどであり得る。ある実施態様では、反応は化学変化には至らない光との相互作用を含むことがある。たとえば反応場に関連する物質によって光子が吸収され、熱エネルギーに変換されるかまたは蛍光として再放出されることがある。ある実施態様では、反応場はまた一つ以上の細胞を含み得る。したがって、ある場合には、細胞が配置される反応器内の場所、たとえば反応器内の細胞親和性区域を囲む区域として反応場を定め得る。
【００２０】
チップまたは反応器を参照して本発明の多くの実施態様および配置を説明する。本発明がどちらか一方に適用できるか、あるいは両方に適用できるかは当業者には明らかであろう。たとえば、一方の文脈でチャンネルの配置を説明することがあるが、他方の文脈でもその配置を適用できる（または一般に両方、すなわち反応器がチップの部分である場合）ことが理解される。反応器またはチップの文脈で行なわれた本明細書中のすべての説明は、本明細書中の「チップ」および「反応器」の定義の文脈でその配置の説明と矛盾を生じない限り、他方にも適用されると理解されるべきである。
【００２１】
ある実施態様では、幾何学的な考察によって反応場を定めることがある。たとえば、反応器内の室、チャンネル、二つ以上のチャンネルの交差点、または何らかの方法で（たとえば基板内に作製しまたはエッチングして反応器および／またはチップを規定できる）規定されたその他の場所として反応場を規定することがある。反応場を規定するその他の方法もまた可能である。ある実施態様では、たとえば二つ以上の流体の交差または合流によって（たとえば、一つまたはいくつかのチャンネル内に）、または表面の流体を制約すること、たとえば表面の突起またはうねを用いて流体の流れを制約することによって人工的に反応場を造り出すことがある。その他の実施態様では、電気、磁気、および／または光システムによって反応場を定めることがある。たとえば、光線と流体チャンネルとの間の交差点として反応場を定めることがある。
【００２２】
特定の実施態様において、反応場の体積は非常に小さくてもよい。詳しくは、さまざまな実施態様で反応場は１リットル未満、約１００ｍｌ未満、約１０ｍｌ未満、約５ｍｌ未満、約３ｍｌ未満、約２ｍｌ未満、約１ｍｌ未満、約３００マイクロリットル未満、約１００マイクロリットル未満、約３０マイクロリットル未満、または約１０マイクロリットル未満の体積を有することがある。反応場はまた、約５マイクロリットル未満、または場合によっては約１マイクロリットル未満の体積を有することがある。
【００２３】
ある場合には、反応場に細胞が存在してもよく、チップまたは反応器に関連するセンサ（単数または複数）が細胞の数、細胞の集密度、細胞の状態または健康、細胞型、細胞の生理学などを決定してもよい。場合によっては、反応器はまた、たとえば化学反応または生細胞を支援するように、反応場と関係する一つ以上の環境因子を維持または制御してもよい。ある種の実施態様では、反応場内の環境因子に適切な変化を作り出すことができるアクチュエータおよび／またはマイクロプロセッサにセンサを接続することがある。外部ポンプにアクチュエータを接続し、アクチュエータが貯槽から物質を放出し、あるいはアクチュエータが音または電磁エネルギーを発生して反応場を熱し、またはそのエネルギーに感作する種類の細胞を選択的に殺すことがある。反応器は、一つまたは二つ以上の反応場、および反応場（単数または複数）に関わる一つまたは二つ以上のセンサ、アクチュエータ、プロセッサおよび／または制御システムを含んでもよい。本明細書中で開示する任意の反応場またはセンサ技法は、他の反応場およびセンサの任意の組み合わせと組み合わせて提供してもよいと理解されるべきである。
【００２４】
本明細書中で用いられる「チャンネル」とは、反応器（反応場内で、反応場に導き、または反応場から導く）に関連する導管であり、下記でさらに説明するように一つ以上の流体を特にある場所から別の場所に、たとえば反応器の入り口から反応場に輸送することができる。チャンネルは閉じたチャンネルのこともあり、または開いたチャンネル、たとえば反応器または反応器を含むチップを囲む外部環境に開いたチャンネルのこともある。チャンネルは流体輸送の制御を容易にする特質、たとえば構造的特質（たとえば細長いくぼみ）、物理的／化学的特質（たとえば疎水性対親水性）および／またはチャンネル内にある間に流体に力（たとえば制約力）を及ぼすことができるその他の特質を含んでもよい。チャンネル内の流体は部分的にまたは完全にチャンネルを満たすことがある。ある場合には、何らかの方法で、たとえば表面張力を用いて（すなわち、チャンネル内で凹面または凸面メニスカスなどのメニスカスに流体を保持するように）チャンネルまたはチャンネルの一部の内部に流体を保持するか、または閉じ込めることがある。チャンネルは流体輸送を可能にする任意の適当な断面形状、たとえば正方形チャンネル、円形チャンネル、角を丸めたチャンネル、長方形チャネル（たとえば、任意のアスペクト比をもつ）、三角形チャンネル、不規則形チャンネルなどを有することがある。チャンネルは、反応器またはチップ内の任意のサイズであり得る。たとえば、ある場合にはチャンネルはチャンネル内の流体の流れ方向に対して垂直な約１０００マイクロメートル未満、他の場合には約５００マイクロメートル未満、さらにその他の場合には約２００マイクロメートル未満、さらにその他の場合には約１００マイクロメートル未満、またはさらにその他の場合には約５０または２５マイクロメートル未満の最大寸法を有することがある。ある実施態様では、たとえば流体が細胞を含有するなら、チャンネルを通って流体が自由に流れられるようにチャンネルの寸法を選ぶことがある。場合によっては、たとえばチャンネル内で流体の一定の体積流量または線流速が実現できるようにチャンネルの寸法を選ぶこともある。もちろん当業者はチャンネル数、チャンネル形状または幾何構造、およびチップ内のチャンネルの配置を決定することができる。
【００２５】
本発明のチップはまた複数の入り口および／または出口を含むことがある。入り口および／または出口はたとえば一つ以上の反応器および／または反応場へ向かうさまざまな反応剤、生成物、および／または流体の任意の一つを受け取りおよび／または送り出すことができる。複数の入り口および／または出口の少なくとも一部はチップ内の一つ以上の反応場と流体によって連絡することがある。ある場合には、下記でさらに説明するように入り口および／または出口はまた一つ以上のセンサおよび／またはアクチュエータを含むことがある。基本的に、チップは流体によって一つ以上の反応器および／または反応場と連絡し得る一個から数千個までの任意の数の入り口および／または出口を有することがある。生物反応または生化学反応などの特定の反応に対しては、反応器および／または反応場（単数または複数）に５個未満または１０個未満の入り口および／または出口が提供されることがある。ある場合には各反応器が約２５個の入り口および／または出口を有することがあり、他の場合には約５０個の入り口および／または出口、さらに他の場合には約７５個の入り口および／または出口、またはさらに他の場合には約１００個以上の入り口および／または出口を有することがある。
【００２６】
一つの例として、一つ以上の反応器および／または反応場に導かれるチップの入り口および／または出口は、気体または液体などの流体、たとえば廃液流、反応原料の流れ、生成物の流れ、不活性物の流れなどのための入り口および／または出口を含むことがある。ある場合には、反応器および／または反応場に出入りする流体が内部で起こっている反応を実質的に妨げないようにチップが構築され構成されることがある。たとえば、反応場内で起こっている化学、生化学および／または生物反応の反応速度に影響することなく、あるいは反応場内に存在する細胞を妨害および／または混乱させることなく流体が反応場に入りおよび／または出ることがある。入り口および／または出口気体の例は、ＣＯ２、ＣＯ、酸素、水素、ＮＯ、ＮＯ２、水蒸気、窒素、アンモニア、酢酸などを含むことがあるが、それらに限定されない。別の例としては、入り口および／または出口流体は液体および／または液体中に含まれるその他の物質、たとえば水、生理食塩水、細胞、細胞培養培地、血液またはその他の体液、抗体、ｐＨ緩衝液、溶媒、ホルモン、炭水化物、栄養素、成長因子、消泡剤（たとえば、気泡およびバブルの生成を防ぐため）、蛋白質、抗体などを含むことがある。ある場合には、入り口および／または出口流体はまた代謝産物を含むことがある。本明細書中で用いられる「代謝産物」とは、細胞によって代謝することができる任意の分子である。たとえば、代謝産物はたとえばグルコース、フルクトース、ガラクトース、澱粉、コーンシロップなどの炭水化物または糖のようなエネルギー源であり、またはそれらを含むことがある。その他の代謝産物の例はホルモン、酵素、蛋白質、シグナル伝達ペプチド、アミノ酸などを含む。
【００２７】
当業者には公知の任意の適当な技法によって、たとえばチップ内または基板層などチップの一部内のポンチ、ドリル、成型、切削などで加工した孔または開口部によってチップの内部に入り口および／または出口を作製することがある。ある場合には、入り口および／または出口はたとえばエラストマ的な物質で内張りされることがある。実施態様によっては、ある場合には再使用可能なことがある自己封止物質を用いて入り口および／または出口を構築することがある。たとえば入り口および／または出口を液封性（すなわち、入り口および／または出口は外部駆動力を加えなければ液体を通さないが、ある条件下ではその物質中に侵入できる針またはその他の機械的な装置の挿入を受け入れることがある）にできる物質から入り口および／または出口を構築することがある。ある場合には、針またはその他の機械的な装置を取り除いた後、物質はその液封性を回復（すなわち「自己封止」物質）できることがある。本発明での使用に適する自己封止物質の非限定的な例は、たとえばポリジメチルシロキサン「ＰＤＭＳ」、天然ゴム、ＨＤＰＥ、あるいはフォーミュレーションＲＴＶ  １０８、ＲＴＶ  ６１５またはＲＴＶ  １１８（ニュー・ヨーク州（ＮＹ）ニュー・ヨーク市（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）のジェネラル・エレクトリック（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）社）などのシリコーン物質のようなポリマーを含む。
【００２８】
ある実施態様では、本発明のチップは非常に小さな要素、たとえばサブミリメートルまたはミクロの流体要素を含むことがある。たとえば、ある実施態様では、チップはたとえば１００ｍｍ、８０ｍｍ、５０ｍｍ、または１０ｍｍより大きくない横断切片寸法を有する少なくとも一つの反応場を含むことがある。ある実施態様では、反応場はたとえば１００ｍｍ、８０ｍｍ、５０ｍｍ、または１０ｍｍより大きくない最大横断切片を有することがある。本明細書中で用いられる「横断切片」とは、反応場の二つの向かい合う境界の間で測定した距離を指し、「最大横断切片」とは二つの向かい合う境界の間で測定した最大距離を指す。他の実施態様では、反応場の横断切片または最大横断切片は５ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、５００マイクロメートル未満、３００マイクロメートル未満、１００マイクロメートル未満、１０マイクロメートル未満、または１マイクロメートル未満またはそれ以下のことがある。本明細書中で用いられる「ミクロ流体チップ」とは、少なくとも一つのサブミリメートルの横断切片を有する、すなわち１ｍｍ未満の横断切片を有する流体要素を含むチップである。特定の非限定的な一つの例として、反応場は長さ８０ｍｍ、幅１０ｍｍおよび深さ５ｍｍの寸法の一般的に長方形の形状を有し得る。
【００２９】
本明細書中で説明するように、一つの反応場が小さな体積の流体を保持し、および／または反応させることができる一方で、本発明に関連する技術によれば規模の拡大縮小および並列化も可能になる。一個のチップまたは複数のチップ内の多数の反応器および／または反応場のアレイを並列に構築して、スループットの点でより大きな能力を生み出すことができる。さらに、並列化によるスケールアップを用いて、一般に実験室で実施するような小規模反応での製造性能を維持できるという一つの利点が得られる。一個のチップの反応器内に、および／または複数のチップ内に多数の反応場を並列に配置することは本発明の特徴である。詳しくは、少なくとも５個の反応場を構築して並列に動作させてもよく、あるいは他の場合には少なくとも約７個、約１０個、約５０個、約１００個、約５００個、約１，０００個、約５，０００個、約１０，０００個、約５０，０００個、または約１００，０００個以上の反応場でさえも構築して並列に動作させてよい。ある場合には、ある量の化学種または生成物を製造するため、あるいはある量の反応剤を処理できるように反応場の数を選ぶことがある。もちろん、反応器またはチップ内の反応場（単数または複数）の正確な位置および配置は個々の利用分野によって異なる。
【００３０】
さらに、本明細書中で説明する任意の実施態様を、最終的にはチップの一つ以上の反応器および／または反応場の出口に接続できる回収室とともに用いてもよい。ある場合には、回収室は１０ミリリットルまたは１００ミリリットルを超える体積を有することがある。他の場合には、回収室は１００リットルまたは５００リットルを超える、または１リットル、２リットル、５リットル、または１０リットルを超える体積を有することがある。一つ以上のチップ内に反応器および／または反応場を並列に配置する場合、たとえば複数の反応器および／または反応場が回収室に一つの生成物を供給できる場合には、大きな体積が適切なことがある。
【００３１】
ある実施態様では、反応場（単数または複数）および／または流体によって反応場（単数または複数）と連絡するチャンネルには能動混合装置がない。これらの実施態様では、混合が望ましい場合には入り口および／または出口を通って供給される流体中に乱流を起こさせることによって、好ましくは能動混合せずに流体混合物を混合および／または供給するようにチップの反応器を構築してもよい。詳しくは、たとえば図１の混合ユニット１２で示すように、反応器および／または反応場（単数または複数）は流路を通って流れる流体を混合させる複数の障害物を流体の流路中に含むことがある。これらの障害物は基本的に任意の幾何学的な配置、たとえば柱の列などでもよい。本明細書中で用いられる「能動混合装置」とは、反応場（単数または複数）および／またはチャンネル自体に対して可動、すなわち反応場またはチャンネルを定める反応器の部分（単数または複数）に対して可動であるブレード、スターラなどのような混合装置を定めることを意図している。
【００３２】
一般に、本明細書中で用いられる用語「決定する」とは、たとえば定量的にまたは定性的に物質の測定および／または分析（たとえば反応場内の）、あるいは物質の有無の検出を指す。「決定する」はまた、たとえば定量的にまたは定性的に二つ以上の物質の間の相互作用の測定および／または分析、あるいは相互作用の有無を検出することを指す。本発明での使用に適する技法の例は重量分析、熱量測定、圧力または温度測定、赤外線、吸収、蛍光、紫外／可視、ＦＴＩＲ（「フーリエ変換赤外分光法」）、またはラマン等の分光法、重量測定技法、エリプソメトリー、圧電性測定、イムノアッセイ、電気化学測定、光学濃度測定などの光学測定、円二色性、準電気光散乱等の光散乱測定、旋光分析、屈折率測定、または比濁法を含む濁度測定を含むがそれらに限定されない。
【００３３】
本発明のチップを一緒に積み重ねるとチップがすべて所定の様式で配置され（たとえば、すべて同じように配向する）、他の類似のチップと所定のあらかじめ整えられた関係で積み重なるように構築し配置してもよい。本発明のチップをその他の類似のチップと積み重なるように設計するときには、多くの場合、少なくとも反応場などチップの一部が一つ以上の他のチップおよび／または他のチップ内の反応場と流体によって連絡するように構築し配置してもよい。本明細書中で考察するように、この配置はチップの並列化に使用することができる。
【００３４】
ある種の実施態様では、チップをマイクロプレートに確実に接続ができるようにチップを構築し構成する。本明細書中で用いられる「強固に接続する」は二つの構成要素を互いから分け離すためには特定の動きまたは力が必要である、すなわち無作為振動または変位（たとえば、偶然に軽く構成要素をぶつけること）によって二つの構成要素が分解しないように二つの構成要素を結合したシステムを指す。構成要素はペグ、ネジ、スナップ止め構成要素、くぼみと突起の適合する組などを用いて安定に接続することができる。「ミクロプレート」はまた時には「ミクロタイタ」プレート、「ミクロウェル」プレート、または当業者に公知のその他の類似の用語で呼ばれる。ミクロプレートは任意の数のウェルを含み得る。たとえば、一般に市販品で用いられているように、ミクロプレートは６ウェルミクロプレート、２４ウェルミクロプレート、９６ウェルミクロプレート、３８４ウェルミクロプレート、または１，５３６ウェルミクロプレートであり得る。たとえば、ウェルは任意の適当な形状、たとえば円筒形または方形のことがある。たとえば、特定の専門的な利用分野では、ミクロプレートはまたその他の数のウェルおよび／またはその他のウェル幾何構造または構成を有することがある。
【００３５】
別種の実施態様では、チップを他のチップおよび／またはミクロプレートに強固に接続するときには、チップの一つ以上の反応場を他のチップ（単数または複数）の一つ以上の反応場および／またはミクロプレート（単数および複数）の一つ以上のウェルと化学的、生物的、または生化学的に連絡するように配置または整列させるように、あるいは、化学的、生物的、または生化学的に連絡可能であるようにチップに関して一つ以上の反応場を配置する。この文脈では、「整列」とは別の反応場またはウェルに隣接する反応場の側面の全面積が他の反応場またはウェルに完全に重なり合い、逆も成立する完全な整列、または反応場の少なくとも一部が隣接する反応場またはウェルの少なくとも一部と重なり合えることを意味してもよい。「化学的、生物的、または生化学的に連絡可能」とは、反応場が流体によって別の反応場またはウェルと連絡している（すなわち、流体は一方から他方へ自由に流れる）こと、流体によって他の位置またはウェルと連絡可能である（たとえば穴をあけるかまたは壊すことができる壁またはその他の構成要素によって両者が互いから隔てられているか、または両者を接続する導管のバルブを開くことができる）こと、または少なくともいくつかの化学種、生物種、または生化学種がたとえば半透膜を通って一方から他方へ移動できるように反応場およびその他の場所またはウェルが構成されていることを意味する。たとえば、ミクロプレートにチップを強固に接続する（たとえばミクロプレートの上に配置する）とき、６ウェルミクロプレートの６個のウェルと整列するように構築され構成された６個の反応場をチップが有することがあり、ミクロプレートにチップを強固に接続するとき、９６個のウェルが９６ウェルミクロプレートの９６個のウェルと整列するように構築され構成された９６個の反応場を有するチップを構築し構成することがある、などである。もちろん、ある場合には、チップの一つの反応場が二つ以上のミクロプレートウェルおよび／または二つ以上の他の反応場と整列し、および／または二つ以上のミクロプレートウェルおよび／または二つ以上のその他の反応場がチップの一つの反応場と整列するようにチップを構築し構成することがある。
【００３６】
チップの少なくとも一つの反応場および／または反応器が、ミクロプレートの少なくとも一つのウェルに接近するために構築され構成された装置、たとえばミクロプレートのウェルに種を加え、および／またはウェルから種を取り除き、および／またはミクロプレートのウェル内で種を試験できる装置と流体によって連絡し、および／または化学的、生物的、または生化学的に連絡可能であるように本発明のチップを構築し構成することもある。この構成では、装置はチップの反応場に／反応場から種を加えおよび／または取り除き、および／または反応場で種を試験することがある。この実施態様では、一般に反応場はミクロプレートのウェルと整列するように構成される。
【００３７】
ある種の実施態様では、本発明のチップは実質的に液封性であってもよい。本明細書中で用いられる「実質的に液封性のチップ」または「実質的に液封性の反応器」とはそれぞれ、チップまたは反応器の配向を問わず、使用のためにチップを組み立て、チップまたは反応器を水などの液体で満たすとき、チップまたは反応器の定められた入り口および／または出口だけを通って液体がチップまたは反応器に流入したり流出したりできるように構築され構成されたチップまたは反応器である。この種の実施態様では、チップまたは反応器を水で満たし、入り口および／または出口を封止するとき、チップまたは反応器が１日あたり約１００マイクロリットル未満、１日あたり約５０マイクロリットル未満、または１日あたり約２０マイクロリットル未満の蒸発速度を有するようにチップを構築し構成する。ある場合には、チップまたは反応器は測定不能なゼロでない１日あたりの水蒸発量を示す。他の場合には、実質的に液封性のチップまたは反応器はゼロの水蒸発速度を有することがある。
【００３８】
本発明のチップは、それぞれが一つまたは複数の反応場を有する一つ以上の反応器を有するチップを製造する任意の適当な製造技法を用いて作製することができる。少なくとも一つの反応場を提供し定めるために必要な流体ネットワークを支えることができる任意の物質または物質の組合せからチップを構築することができる。たとえば標準的なリソグラフィー技法によってケイ素またはその他の基板をエッチングすることによって、たとえばチップを作製することがある。また微細組み立てまたは微細機械加工方法、たとえば当業者に公知である立体リソグラフィー、レーザ化学三次元書き込み法、モジュラー組み立て法、レプリカ成形技法、射出成形技法、ミリング技法などを用いてチップを作製することがある。また、たとえば、下記にさらに説明するように、基板上で複数の層をパターン化することによって、またはさまざまな公知の高速プロトタイプ製作法またはマスキング技法を用いることによってチップを作製することがある。チップを作製するために用いられる物質の例はポリマー、ガラス、金属、セラミックス、無機物質、および／またはこれらの組合せを含む。ある場合には、チップはエッチングして反応器、反応場および／またはチャンネルを製造できる物質から作製され得る。たとえば、チップは半導体、溶融シリカ、石英、または金属などの無機物質を含むことがある。半導体物質は、たとえばケイ素、窒化ケイ素、ヒ化ガリウム、ヒ化インジウム、リン化ガリウム、リン化インジウム、窒化ガリウム、窒化インジウム、その他のＩＩＩ／Ｖ族化合物、ＩＩ／ＶＩ族化合物、ＩＩＩ／Ｖ族化合物、ＩＶ族化合物など、たとえば三つ以上の元素を有する化合物などであるが、それらには限定されない。半導体物質はまたこれらの組合せおよび／または当分野において知られているその他の半導体物質から作製され得る。ある場合には、半導体物質は、たとえばリソグラフィーのような公知の方法によってエッチングされる。ある実施態様では、半導体物質はたとえば半導体産業によって通常製造されるようなウエハの形状を有することがある。
【００３９】
ある実施態様では、本発明のチップは、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化重合体、ポリジメチルシロキサンなどのシリコーン、ポリ塩化ビニリデン、ビス‐ベンゾシクロブテン（「ＢＣＢ」）、ポリイミド、ポリイミドのフッ化誘導体などであるがそれらに限定されないポリマーから作製されるかまたはそれらを含むことがある。上記に説明したものを含むポリマーを含む組み合わせ、共重合体、またはブレンドもまた予想される。チップはまた、複合材料、例えば、ポリマーと半導体物質との複合材料から作製されることがある。
【００４０】
ある実施態様では、チップが市販のマイクロプレート取り扱い装置によって取り扱うために十分に丈夫であるように、および／またはチップが通常の使用後に変形しないように、チップまたは少なくともその一部分は剛直である。当業者は、特定のチップが意図する用途に関するその他の仕様を満たしながらこの仕様を満たすチップ構築用の物質または物質の組合せを選ぶことができる。
【００４１】
ある実施態様では、チップは滅菌可能な物質を含む。例えば、チップを使用または再使用する前にその中の生物細胞（例えば、バクテリア）、ウイルスなどを何らかの方法で殺しまたは他の方法で不活性化するために、チップは滅菌可能なことがある。例えば、化学物質によって、照射（例えば、紫外線および／または電離性放射線で）によって、熱処理などによってチップを滅菌することがある。適切な滅菌技法およびプロトコルは当業者に公知である。例えば、一つの実施態様では、チップはオートクレーブ処理可能である。すなわち滅菌後チップが実質的に変形したり、または他の理由により使えなくなったりしないように、通常用いられるオートクレーブ処理条件（例えば、多くの場合少なくとも１気圧の圧力などの高い圧力で約１００℃または約１２０℃より高い温度に曝露すること）に耐えることができる物質からチップを構築し構成する。滅菌技法の別の例はオゾンへの曝露である。別の実施態様では、チップは電離性放射線、例えば、ガンマ線、電子ビーム、またはＸ線などの短波長、高強度放射線に耐えることができる。ある場合には、電離性放射線は核反応、例えば、６０Ｃｏまたは１３７Ｃｓの崩壊から発生される。
【００４２】
ある種の実施態様では、接着性物質を使わずに少なくともチップの一部分を作製することがある。例えば、接着性物質を使わずにチップの少なくとも二つの構成要素（例えば、チップが多層構造であるならチップの二つの層、チップの層または基板および膜、二つの膜、チップの物品およびミクロ流体システムの構成要素など）を一体化することがある。例えば、ヒートシール、音波溶接などの方法、感圧性物質を利用することなどによって構成要素を結合することがある。一つの実施態様では、機械的に構成要素を適所に固定することがある。例えば、ネジ、ポスト、カンチレバーなどを用いてチップ（またはその一部）を機械的に一体化することがある。その他の実施態様では、ヒートシール技法（例えば、または他の構成要素に結合する前に、より多くのチップ構成要素を構成要素のガラス転移温度または融解温度より高い温度に加熱する）、または音波溶接技法（例えば、チップの一つ以上の構成要素に音エネルギーなどの振動エネルギーを加え、構成要素が少なくとも部分的に流動化または軟化できるようにする）など、しかしそれらに限定されない技法を用いてチップの二つの構成要素を一体化することがある。
【００４３】
別種の実施態様では、接着性物質を用いてチップの二つ以上の構成要素を結合する。本明細書中で用いられる「接着性物質」とは、当分野で用いられる通常の意味、すなわち二つの他の物質を固定し、または結合することができる補助物質を意味する。本発明に用いるに適する接着性物質の非限定的な例としては、感圧性シリコーン接着剤などのシリコーン接着剤、ネオプレン系接着剤およびラテックス系接着剤がある。任意の適当な方法、例えば、チップの構成要素に接着剤を液体としてまたは粘弾性固体などの半固体物質として加える方法、転写テープを用いて構成要素に接着剤を加える方法、感圧接着剤を加える方法などによって、チップの一つ以上の構成要素に接着剤を加えることがある。別の実施態様では、溶剤接着システムを用いてチップの少なくとも一つの構成要素に接着剤を加えることがある。
【００４４】
本発明のある実施態様では、前記で説明したように一体化した（すなわち、接着剤の有無にかかわらず）二つ以上の構成要素によって少なくとも部分的に一つ以上の反応場を定義できるようにチップを構築し構成することがある。ある場合には、反応場を定める一つ以上の表面に隣接するかまたは他の方法で接触する接着性物質が反応場にはまったくないことがあるが、これはさもなければ反応場で接着剤が流体中に浸出する可能性があるときには有利になり得る。もちろん、チップ中の他の場所、例えば、他の反応場で接着剤を用いることがある。同様に、場合によっては、反応場を構築するために用いた接着性物質の少なくとも一部がチップ内に残って、反応場を定める一つ以上の表面に隣接するかまたは他の方法で接触したままであるように、接着性物質を用いて反応場を構築することがある。もちろん、前記で考察したように、接着性物質を使わずにチップの他の構成要素を構築することがある。
【００４５】
一つの様相では、本発明は内部の気体または湿気を制御できるチップを目的とする。ある実施態様では、本発明は湿度調節が受動的であり、例えば、化学または生化学反応を実施し、あるいは細胞を培養するために用いられるチップ中に組み込まれることを可能にする。一つの実施態様では、湿度コントローラおよび／またはオプションとして酸素透過率に対して低い水透過率を有する膜の形で湿度の調節または維持をチップに提供することがある。本明細書中で用いられる「湿度コントローラ」とは酸素、二酸化炭素、または窒素などの特定の気体をチップに入れることを可能にするが、チップ中への水蒸気の通過を阻害する装置である。湿度コントローラは少量の水蒸気のチップ中への通過を許すことがあるが、その他の気体、例えば、上に列挙した気体の少なくとも一つと同程度の量の水蒸気はチップ中に入らせない。例には膜および薄いフィルム（例えば、２ｍｍ未満の厚さを有するフィルム）が含まれるがそれらに限定されない。ある実施態様では、反応器ユニットまたは反応場の壁の中など、チップの壁として、またはチップの壁の中に湿度コントローラを配置することがある。その他の実施態様では、流体によって一つ以上の反応場と連絡するように湿度コントローラを配置することがある。ある実施態様では、チップ中の反応場はそれぞれ湿度コントローラに隣接し、および／または流体によって湿度コントローラと連絡していることがある。ある場合には、湿度コントローラがチップの少なくとも一部を実質的に封止することがある。
【００４６】
本発明の湿度コントローラは、内部の気体の通過を最大にし、および／または水蒸気の通過を最小にするように設計された湿度調節物質で作製してもよい。本発明の湿度調節物質は酸素および／または二酸化炭素などある種の所望の気体の通過を可能にするが、一方他の気体例えば、水蒸気の通過を阻害することがある。本発明の物質はチップ内の湿度コントローラとしての用途に適するが、そのような用途に限定されず、むしろ本物質は、水蒸気またはその他の特定の気体を内部または外部に保持する一方、酸素および／またはその他の気体の通過を可能にする任意の場所に使用できると考えられる。例えば、本発明の湿度調節物質は温室または創傷被覆材中で有用なことがある。
【００４７】
ある種の実施態様では、湿度調節物質は、気体および／または水蒸気の通過を制御するために選ばれた膜または薄いフィルムを含むことがある。一つの実施態様では、湿度コントローラは一つ以上の気体に対する所望の透過率を有する膜または薄いフィルムである。一つ以上の反応場に何らかの影響を及ぼすことができるチップ中の任意の場所に膜または薄いフィルムを配置することがある。例えば、一つ以上の反応場の表面を定めるように膜または薄いフィルムを配置することがある。
【００４８】
ある種の実施態様では、膜または薄膜は、本明細書中でさらに説明するように、例えば、細胞培養が起こることを可能にするために十分な酸素輸送はそのまま可能に保つ一方で、約１０マイクロメートルを超える、ある場合には約２５マイクロメートルを超える、ある場合には約５０マイクロメートルを超える、ある場合には約７５マイクロメートルを超える、ある場合には約１００マイクロメートルを超える、あるいはある場合には約１５０マイクロメートルを超える厚さを有することがある。ある場合には、例えば、チップの製造時には、約５０マイクロメートルを超える厚さを有する膜または薄いフィルムが特に有用なことがある。ある場合には、膜は１または２ミリメートル未満の厚さを有することがある。
【００４９】
ある場合には、湿度調節物質をチップの構造的な様相に組み込む、またはチップの構造的な様相を湿度調節物質に組み込むことが望ましいことがある。湿度調節物質が支持体を提供するか、または支持体を補助することを目的とし、または、それ自体別の方法では適切に支えられていない場合には、湿度調節物質はまた、支持体層を含むことがある。支持体層は所望の支持体を提供する任意の物質（単数または複数）を含むことがある。例えば、支持体層はそうでなくても透過率のために湿度調節物質（ポリジメチルシロキサンまたはポリフルオロ有機物質など）中に含まれることがある層の一つを含むことがあり、あるいは、支持体層はガラス（例えば、ニュー・ヨーク州（ＮＹ）コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）のコーニングガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｇｌａｓｓ）によるパイレックス（登録商標）（ＰＹＲＥＸ（登録商標））ガラス、またはインジウム／スズ塗布ガラス）、ラテックス、ケイ素など別の物質を含むことがある。湿度調節物質内の任意の場所、例えば、外層として、または中間層として支持体層を配置することがあり、一つ以上の繊細な層の保護を助けるために配置することがある。本発明のある実施態様では、支持体層の使用によって、反応場、反応器またはチップの大部分またはほぼ全てを、湿度制御物質で構築することが可能になる。好ましくは、支持体層は湿度調節物質の透過率にほとんど影響しないか、または湿度調節物質の設計で透過率の変化を考慮することがある。
【００５０】
湿度調節物質を損傷し、機能を低下させ、あるいはさもなければ反応し、または劣化させることがある反応剤などの物質と本発明のチップを一緒に使用することを意図する場合には、膜は保護層を含むことがある。湿度調節物質の任意の構成要素、例えば、表面層として保護層を配置することがあり、あるいは湿度調節物質の敏感な部分とそれに対して悪影響を及ぼすことがある物質または環境との間に保護層をはさむことがある。例えば、有害な物質がチップ内にある場合には特に湿度調節物質の内部表面に保護層を配置し、あるいは有害な物質がチップの外側にある場合には特に湿度調節物質の外部表面に保護層を配置することがある。保護層が保護機能を実行できるかぎり、他の層の間に保護層を配置することがある。好ましくは、保護層は湿度調節物質の透過率にあまり影響を与えず、あるいは湿度調節物質の設計では透過率の変化を考慮することがある。
【００５１】
一例として、本発明の一つの実施態様による湿度コントローラを含むチップ１０を図３に例示する。このチップは反応場１２、入り口１４、出口１６および内壁１８を含む。内壁１８は片側では湿度コントローラ２０によって定められる。この実施態様では、湿度コントローラ２０は第一層２２および第二層２４を有する膜を含む。湿度コントローラを含むその他の構成の例として、図７Ａを参照すると、湿度コントローラである膜１１０が反応場１１１の表面を定める。図７Ｂでは、膜１１０が反応場１１１の表面および反応場１１２の表面を定める。別の例として、流体によってチップの一つ以上の反応場と連絡するように膜を配置してもよい。ある場合には、流体によって第一の反応場と第二の反応場とを連絡する経路が膜を横切るように膜を配置することがある。例えば、図７Ｃおよび７Ｄでは、膜１１０は反応場１１１または１１２の表面を定めないが、流体によって反応場１１１と反応場１１２とを連絡する少なくとも一つの経路が膜１１０を横切るように配置する。
【００５２】
湿度コントローラを含むチップ１０の別の実施態様を図４に例示する。この実施態様では、湿度コントローラ２０は反応室１２の壁を定め入り口および出口の壁も定める多層膜を含む。主として所望の透過率を提供することを目的に提供される第一および第二の層２２および２４に加えて、この膜はまた第一および第二の層２２、２４の間に配置された支持体層２６を含む。透過率制御層（単数または複数）および支持体層（単数または複数）のその他の構成が可能である。チップ１０中にはまた、反応場１２の内壁１８上に配置され、そこでは細胞増殖を促進するが入り口１４および出口１６内では促進しない細胞接着層２８が提供されている。その他の実施態様では、湿度コントローラ２０の表面のより多くの部分またはすべての上に細胞接着層を拡張してもよい。図３および４に例示するチップ１０の幾何構造は説明のためにだけ示すものであり、特定の実施態様では多数のその他の構成およびチップ幾何構造が有用であることもまた理解すべきである。
【００５３】
ある種の実施態様では、ある透過率および／またはある透過速度を有する湿度調節物質を選ぶ。本明細書中で用いられる物質の「透過率」とは、当分野で用いられるその通常の意味、すなわち物質中を通過する気体の能力を一般的に記述する内因性の属性である。対照的に、本明細書中で用いられる物質の「透過速度」は物質の試料中の気体輸送の実際の速度、すなわち外因性の属性である。物質の試料の透過速度は例えば、物質の面積または厚さ、物質中の圧力差などの因子に影響される。例えば、二つの膜の酸素透過速度が膜の厚さに依存することを図６に示す。
【００５４】
ある種の実施態様では、本発明のチップは約３．９×１０−８ｃｍ３／ｓより大きい、ある場合には約４．３×１０−８ｃｍ３／ｓより大きい酸素透過率、および／または約１．７×１０−７ｃｍ３／ｓより低い、ある場合には約１．０×１０−７ｃｍ３／ｓより低い水蒸気透過率を有する湿度調節物質（例えば、膜または薄いフィルム）を含む。本明細書中では例として酸素の制御を用いるが、上記のように代わりに窒素または二酸化炭素など他の気体の透過率を制御することがあること、あるいは気体の組合せの透過率を制御することがあることを認識するべきである。下記でさらに説明する細胞の例では、一般に酸素移動の下限および水蒸気移動の上限を制御することが望ましく、その他の利用法では、例えば、化学合成操作では他のパラメータ、例えば、酸素移動の上限および水蒸気移動の下限、または窒素または二酸化炭素などその他の気体の下限および上限を制御することが望ましいことがあることもまた認識するべきである。
【００５５】
非常に多様な反応および相互作用中で本発明の湿度調節物質を用いることがある。反応の一つの例は細胞培養、例えば、細胞培養を維持すること、利用できる細胞の数または細胞の種類を増大すること、または所望の細胞生成物を製造することである。ある場合には、湿度調節物質は十分な酸素が拡散によって通過して入ることを可能にして細胞増殖を支援することがある。場合によっては、例えば、汚染を防ぐために、湿度調節物質はまた微生物およびその他の細胞に対して大部分不透過性なことがある。好ましくは、本物質は低毒性を有する。
【００５６】
本発明を細胞の培養に関連して用いる実施態様では、細胞の培養は培養される細胞および当業者には公知のその他の因子に依存してさまざまな長さの時間にわたって進行する。従って、チップの設計および湿度調節物質の性質を培養時間に合わせることがある。例えば、培養に必要な時間にわたって耐えるようにチップまたは湿度制御物質を設計し、好ましくは多数回再使用できるように設計することがある。さまざまな実施態様では、２４時間、４８時間、１週間、２週間、４週間、６週間、３ヵ月間、１年間連続的に、または特定の細胞培養のために必要とされる任意のその他の時間、細胞培養を実行することがある。
【００５７】
ある場合には、ある細胞を培養するために許容できる範囲に対応する一つ以上の気体に対する透過率および／または透過速度を有する湿度調節物質を選ぶ。例えば、湿度調節物質は、細胞培養を可能にするために十分に高い酸素に対する透過率および／または透過速度、および／または水蒸気に対する十分に低い透過率および／または透過速度を有することがある。そのような透過率の例は上記で考察した透過率を含む。当業者は、特定の細胞および細胞株、ならびにさらに大きな細胞群、例えば、微生物および哺乳類細胞、組織、組織工学構造物などの良好な培養に適する特定の物質の特定の透過率範囲を特定することができよう。
【００５８】
従って、一つの実施態様では、本発明はある細胞の酸素必要量および湿度必要値を特定し、細胞の酸素必要量を満たす十分高い酸素透過率および細胞の湿度必要量を満たす十分低い水蒸気透過率を有する物質を選び、反応場を備えるチップ中で細胞を培養する方法を含む。反応場は少なくとも選ばれた物質で形成された一部分を有する。
【００５９】
本発明で用いられる、例えば、広範な細胞培養で用いられる湿度調節物質の透過率範囲の例は、約１００（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい酸素透過率、および約６×１０−６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より小さい水蒸気透過率を含む。本明細書中で用いられる「ＳＴＰ」とは「標準温度および圧力」を指し、温度２７３．１５Ｋ（０℃）および圧力約１０５Ｐａ（１気圧）を指す。別の実施態様では、湿度調節物質は約１００（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より小さい、その他の実施態様では、約３０（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より小さい、または約１０（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より小さい水透過率を有し、少なくとも約６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）、ある実施態様では少なくとも約１×１０７（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）、その他の実施態様では約３×１０７（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）または１×１０８（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい酸素透過率を有することがある。本明細書中に列挙する酸素透過率および水蒸気透過率の任意の組合せを用いてもよい。微生物細胞の場合には、適当な酸素透過率の範囲の例は約１×１０３（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい酸素透過率および／または約６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より小さい水蒸気透過率を有する膜によって提供される。哺乳類細胞の場合には、適当な範囲の例は約１００（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より大きい酸素透過率および／または約１×１０５（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）より低い水蒸気に対する透過率を有する本発明の膜によって提供される。
【００６０】
特定の場合によっては、酸素および水蒸気に対する透過率を有する湿度調節物質について、例えば図５の「目標」区域３０で示すように、本物質は非常に高い酸素透過率および非常に低い水蒸気透過性を有することが望ましい。例えば、本物質は約１０００ｃｍ３ＳＴＰ・マイクロメートル／ｍ２・日・気圧より大きい、ある場合には約１０，０００ｃｍ３ＳＴＰ・マイクロメートル／ｍ２・日・気圧より大きい、ある場合には約１００，０００ｃｍ３ＳＴＰ・マイクロメートル／ｍ２・日・気圧より大きい酸素透過率を有し、そして／または約１０００ｇ・マイクロメートル／ｍ２・日より小さい、ある場合には約１００ｇ・マイクロメートル／ｍ２・日より小さい、ある場合には約１０ｇ・マイクロメートル／ｍ２・日より小さい水蒸気透過率を有し得る。例えば、図５に例示するように、高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリプロピレン（「ＰＰ」）、またはポリ（４‐メチルペンテン‐１）（「ＰＭＰ」）などの物質の結果を示し、下記でさらに説明するように、これらは本発明とともに使用するに適当であり得る。例えば、下記でさらに説明するように、その他の物質および物質の組合せもまた企図される。
【００６１】
ある実施態様では、湿度調節物質は細胞接着を助長しないが、非常に多様な親水性、細胞親和性、および／または生体親和性物質の任意のものでもよい細胞接着層（すなわち、細胞接着層は、本物質上に提供され得る）を含み得る。湿度調節物質上で細胞接着層に適切であり得、物質の例としては、ポリフルオロ有機物質、ポリエステル、ＰＤＭＳ、ポリカーボネート、ポリスチレンおよび酸化アルミニウムが挙げられるがそれらに限定されない。別の例として、湿度調節物質は、例えばＲＧＤペプチド配列を用いた細胞接着を助長する物質でコートされた層を含み得る。ある実施態様では、例えば付着、結合、浸漬またはその他の処理によって細胞接着層の表面を改質することが所望され得る。細胞接着を助長する分子の例としては、フィブロネクチン、ラミニン、アルブミンまたはコラーゲンが挙げられるがそれらに限定されない。物質が細胞接着層を含む場合には、細胞接着層が、膜の内部層または表面層として配置されるか、またはチップの内部に接触し得る。好ましくは、細胞接着層は湿度調節物質の透過率または透過速度にあまり影響しないか、または湿度調節物質の設計では透過率または透過速度の変化を考慮し得る。
【００６２】
湿度調節物質を形成するために用いられる物質のいくつか、および、ある場合には、その層のいくつかは、例えば上記のように、物質の気体透過率をもとにして選択され得る。物質の気体透過率を決定する方法は、当業者には公知である。一つの特定の例示的な方法として、既知の露出面積および厚さを有する物質（例えば膜）の試料を二つの室の間に配置し得、一つの室内に気体（または液体）を配置し得る。次いで、気体（または液体）が物質を通って他のチャンバに拡散し、適切な様式で検出されるに要する実験時間から、物質の気体（または液体）透過率を導き得る。
【００６３】
ある種の実施態様では、湿度調節物質は、ポリマー（例えば単独ポリマー型、コポリマー、ポリマーブレンド、ポリマー誘導体など）を含み得る。湿度調節物質内に用いられ得るポリマーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン類（例えば、デラウェア州（ＤＥ）ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ）のデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）によってテフロン（登録商標）（例えば、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦ）の名称で販売されているものなど）などのポリフルオロ有機物質、またはある種の非晶質フルオロポリマー、ポリスチレン、ＰＰ、ポリジメチルシロキサンなどのシリコーン類、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリアクリル酸メチルおよびポリメタクリル酸メチルなどのアクリル、高密度ポリエチレン（「ＨＤＰＥ」）、低密度ポリエチレン（「ＬＤＰＥ」）、直鎖状低密度ポリエチレン（「ＬＬＤＰＥ」）、超低密度ポリエチレン（「ＵＬＤＰＥ」）などのようなポリエチレン、ＰＥＴ、ポリ塩化ビニル（「ＰＶＣ」）、デュポンによってダーテク（登録商標）（ＤＡＲＴＥＫ（登録商標））の名称で販売されているものなどのナイロンおよび類似のものが挙げられるがそれらに限定されない。適当な物質の別の例は、ビバサイエンス（ＶｉｖａＳｃｉｅｎｃｅ）（ドイツのハノーバー（Ｈａｎｎｏｖｅｒ，Ｇｅｒｍａｎｙ））によって製造されるバイオフォイル（登録商標）（ＢＩＯＦＯＩＬ（登録商標））ポリマー膜である。一つの実施態様では、ポリマーは以下の式のポリ（４−メチルペンテン−１（「ＰＭＰ」）であり得る：
【００６４】
【化１】
2005528212.tif 000003
ある場合には、このポリマーは約３１７．２（ｍ３ＳＴＰ・ｍ／ｓ・ｍ・Ｐａ）の酸素透過係数を有し得る。ＰＭＰの例としては、ニュー・ヨーク州（ＮＹ）ホワイトプレインズ（Ｗｈｉｔｅ  Ｐｌａｉｎｓ）の三井プラスチックス（Ｍｉｔｓｕｉ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）によってＴＰＸＴＭの名称で販売されているものが挙げられる。その他の実施態様では、このポリマーは、ポリ（４−メチルヘキセン−１）、ポリ（４−メチルヘプテン−１）ポリ（４−メチルオクテン−１）などのことがある。別の実施態様では、このポリマーは、以下の式のポリ（１−トリメチルシリル−１−プロピン）（「ＰＴＭＳＰ」）であり得る：
【００６５】
【化２】
2005528212.tif 000004
ある場合には、このポリマーは、約５．７８×１０５（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・日・気圧）の酸素透過係数を有し得る。ある場合には、これらおよび／またはその他のポリマーのコポリマーが湿度調節物質中に用いられ得る。
【００６６】
ある実施態様では、湿度調節物質、またはその層または部分の面積および厚さを用いて所望の程度の透過速度および／または透過率を選択し得る。一例として、湿度調節が望まれる地域または区域に到来しまたは去る水蒸気の量を減らすために、水蒸気透過率がより大きい物質をより厚くし得るか、またはその面積をより小さくすることがあ得る。ある場合には、厚さが約１０マイクロメートルと２ｍｍとの間にあるように物質を設計し得る。多層または物質の一部分の内部層の相対的な厚さがこの範囲内で変化し得る。例えば、ポリフルオロ有機物質の比較的厚い層および塩化ビニリデンの比較的薄い層が、特定の実施態様で有用であり得る。さらなる例として、ポリジメチルシロキサン層上に２，３マイクロメートルのポリテトラフルオロエチレンを堆積するかまたはコートし得るか、あるいは２，３マイクロメートルのＨＤＰＥをＰＤＭＳと共押し出し得る。
【００６７】
ある場合には、ポリマーが水を保持できる（すなわち水蒸気がポリマーを通って容易に通過できない）ように、湿度調節物質中に用いられるポリマー（またはポリマー混合物）は、十分に疎水性であり得る。例えば、上記のように、疎水性ポリマーを通る水透過率は約１０００ｇ・マイクロメートル／ｍ２・日、９００ｇ・マイクロメートル／ｍ２・日、８００ｇ・マイクロメートル／ｍ２・日、６００ｇ・マイクロメートル／ｍ２・日以下より少なくあり得る。
【００６８】
ある実施態様では、湿度調節物質中に用いられるポリマー（単数または複数）は、酸素の輸送を簡単に可能にするために十分に開放的な分子構造を有し得る。例えば、上記のように、この分子構造は、約１０００ｃｍ３ＳＴＰ・マイクロメートル／ｍ２・日・気圧以上より大きいポリマーを横切る酸素輸送を可能にし得る。一つの実施態様では、このポリマーは、ポリマーが常温常圧条件下でポリマー中の酸素の輸送を、例えば約１０００ｃｍ３ＳＴＰ・マイクロメートル／ｍ２・日または５００ｃｍ３ＳＴＰ・マイクロメートル／ｍ２・日未満に制限する構造（例えば緊密に結晶性の構造）を形成できないように十分に分岐している。
【００６９】
別の実施態様では、ポリマーは、常温常圧条件下でポリマーが酸素の輸送を制限する構造を容易に形成することを妨害するかさ高い大きな基を含み得る。本明細書中で用いられるように、ポリマー上の「かさ高い基」とは、ポリマーが常温常圧下で酸素輸送を約１０００ｃｍ３ＳＴＰ・マイクロメートル／ｍ２・日または５００ｃｍ３ＳＴＰ・マイクロメートル／ｍ２・日未満に制限する結晶構造を形成することができないほど十分に大きい部分であり得る。かさ高い基は、例えば、ポリマーの主鎖の一部または側鎖のことがある。かさ高い側鎖基の非限定的な例としては、シクロペンチル部分、イソプロピル部分、シクロヘキシル部分、フェニル部分、イソブチル部分、ｔｅｒｔ‐ブチル部分、シクロヘプチル部分、トリメチルシリルまたはその他のトリアルキルシリル部分などを含有する基が挙げられる。例えば、ある種の実施態様では、ポリマーは次の構造を有し得る：
【００７０】
【化３】
2005528212.tif 000005
ここで、各Ｒは独立に少なくとも一つの原子を含み、Ｂｋはかさ高い基である。ある場合には、Ｒは水素またはアルキル基であり得る。
【００７１】
もちろん、ポリマーは上記の特徴のいくつかまたはすべてを有し得ると理解されるべきである。例えば、ポリマーが水を保持し得るような十分な疎水性を有するが、ポリマー中の十分な酸素透過率を可能にするために十分開放的な分子構造を有するポリマーブレンドまたはコポリマーであり得る。
【００７２】
別種の実施態様では、本発明の湿度調節物質は、光が透過することを可能にする。これによって光が重要である場合、例えば、光触媒反応などの反応を容易にしたり、細胞または植物の成長を促進したり、生化学変化を起こさせたりなどするために本物質を用いることが可能になり得る。本物質はまた、反応器または反応場などの湿度調節物質によって保護されているか、または湿度制御された区域の後ろに位置する区域の観測を可能にし得る。一つの実施態様では、湿度調節物質は半透明であり、より好ましい実施態様では、湿度調節物質は少なくとも実質的に透明である。当業者には半透明性および透明性のさまざまな段階があることは明らかであり、特定の用途にもとづいて所望の性質を選択することが可能である。本明細書中で用いられる「実質的に透明な」膜とは、膜を透過した電磁放射の強度が、放射が膜の反対側上の物質（例えば、化学、生化学もしくは生物学的な反応または細胞）と相互作用などをすることを可能にするために十分であるように、電磁放射が顕著な散乱なしに膜を透過することを可能にする膜である。ある場合には、膜は赤外線域と紫外線域との間（可視光を含む）の範囲、詳しくは約４００−４１０ｎｍの波長と約１，０００ｎｍの波長との間にある入射電磁放射に対して実質的に透明である。ある場合には、膜上の放射入射の大部分が変わらずに膜を通って通過し、ある実施態様では入射光の少なくとも約５０％、その他の実施態様では入射光の少なくとも約７５％、その他の実施態様では入射光の少なくとも約８０％、さらにその他の実施態では入射光の少なくとも約９０％、さらにその他の実施態様では少なくとも約９５％、さらにその他の実施態様では入射光の少なくとも約９７％、および、さらにその他の実施態様では入射光の少なくとも約９９％が変わらずに膜中を通過できるように、実質的に透明な膜は電磁放射を透過させることができる。ある場合には、例えば、上記のように、膜は反応場内で起こる物理、化学、生化学、および／または生物学的な反応を促進しおよび／または監視するために必要な程度に、上記の波長範囲内で電磁放射に対して少なくとも部分的に透明である。他の実施態様においては、膜は反応場内で細胞を監視し、観測し、刺激しおよび／または制御するために必要な程度に、上記の波長範囲内で電磁放射に対して透明であり得る。
【００７３】
ある実施態様では、湿度調節物質は多孔性であり得る。例えば、物質は約０．０３マイクロメートルより大きく、約２マイクロメートルより小さい数平均細孔径を有し得る。その他の実施態様では、物質の細孔径は約１．５マイクロメートルより小さい、約１．０マイクロメートルより小さい、約０．７５マイクロメートルより小さい、約０．５マイクロメートルより小さい、約０．３マイクロメートルより小さい、約０．１マイクロメートルより小さい、約０．０７マイクロメートルより小さいことがあり、その他の実施態様では約０．０５マイクロメートルより小さくあり得る。ある場合には、細孔はまた、０．０３マイクロメートルより大きいか、または０．０８マイクロメートルより大きい。
【００７４】
実施態様によっては、上記のように、湿度調節物質はまた、数平均細孔径を有し、実質的に透明でもある物質から形成され得る。例えば、実質的に透明な多孔性物質は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのようなポリマーを含み得る。一つの実施態様では、実質的に透明な物質は、２マイクロメートル以下の細孔径を有するポリエチレンテレフタレート膜、例えば、ニュー・ヨーク州ニュー・ヨーク市のオキシフェン・ユー・エス・エー社（Ｏｘｙｐｈｅｎ  Ｕ．Ｓ．Ａ．，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ）によって製造されるロトラック（登録商標）（ＲＯＴＲＡＣ（登録商標））毛細管膜である。
【００７５】
ある実施態様では、本発明は物質の二つ以上の層または部分を組み合わせることによって、湿度調節物質の特定の透過率および／または透過速度を達成する。例えば、湿度調節物質が少なくとも二つの層を含む膜である場合には、これらの層は同じまたは異なるポリマーから形成される。
【００７６】
したがって、一つの実施態様では、本発明は物質の二つの層または部分を組み合わせることによって透過率の目標を達成する。これは、例えば第一の透過率がより高い層および第二の透過率がより低い層を含むことによって達成されることがある。その他の実施態様では複数の層も用いられ得る。種々の物質を組み合わせ、それらの物質の相対的な厚さを調節することによって、所望の酸素および水蒸気透過率を達成し得る。湿度調節物質が二つの層または部分を含む一つの実施態様では、それらは同じまたは異なる物質ポリマーから形成され得る。例えば、湿度調節物質は少なくとも約５５重量％の第一のポリマーまたはコポリマーを含む第一の層、および約４５重量％以下の第一のポリマーまたはコポリマーを含む第二の層を含み得る。別の例として、湿度調節物質は少なくとも約６０％、約７０％、または約８０重量％の第一のポリマーまたはコポリマーを含む第一の層、および約４０％、約３０％、または約２０重量％以下の第一のポリマーまたはコポリマーを含む第二の層を含み得る。ある実施態様では、第一のポリマーは第一の層の約１００％を含み、実質的に第二の層をまったく含み得ない。ある場合には、第一の層の少なくとも一部は第二の層と共重合され得る。
【００７７】
湿度調節物質を形成するために用いられる物質のあるもの、および実施態様によっては湿度調節物質の層のいくつかを物質の気体透過率にもとづいて選択し得る。従って、例えば湿度調節物質が二つの層を有する膜である場合、第一の層はポリフルオロ有機物質、ポリスチレン、ＰＶＣ、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン、ポリ（４−メチルペンテン−１）等から形成される透過率のより高い層であり得、その層は約１０３（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と１０５（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の酸素透過率および約１０２（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）と６×１０６（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間の水蒸気透過率を有し、第二の層はＰＤＭＳ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、熱可塑性エラストマなどから形成された気体に対する非常に高い透過率および／またはある程度の機械的安定性度を有するように選択され得る。もちろん、ある実施態様では、第一および第二の層はまたそれぞれ物質の混合物を含み得る。例えば一つの層は少なくとも５０重量％の一つの物質を含み、残りは一つ以上のその他の物質を含み得る。別の実施態様では、各層は基本的に一つの物質から成る。
【００７８】
二つ以上の層を含む膜として本発明の湿度調節物質を構築する場合には、膜に十分な強度を提供する任意の方法で二つ以上の層を結合し得る。ある場合には、二つ以上の層は十分に自立性であり、層を結合する必要はない。これは望むなら層の間に空間を残してもよいことを意味する。その他の実施態様では、膜を支持するためにさらなる層を用い得る。相互支持を提供するためまたは別の目的のために二つ以上の層を結合することが望ましい実施態様では、層を結合する許容できる手段の例としては、層をラミネートすること、少なくとも部分的に層を相互混合すること、および層を一緒に共重合することを包含する。層を相互混合する場合には、膜を形成する前に各層を形成する樹脂を部分的にまたは完全に相互混合し得る。例えば、液体プレポリマーを混合し、次に硬化剤を加えるか、あるいは二つの部分的に硬化した層を二層間の硬化剤で一緒に硬化させて結合してもよい。
【００７９】
チップは感作、作動、またはその他の活動のためにさまざまな構成要素を含み得る。例えば、下記でさらに説明するように、チップは膜、レンズ、光源、導波路、集積回路などの回路、貯槽（例えば溶液用の）、マイクロメカニカルまたはＭＥＭＳ（「マイクロエレクトロメカニカルシステム」）構成要素、制御システム、または同種のものなどの構成要素を含み得る。ある実施態様では、少なくとも一つ、二つ、三つ以上の構成要素をチップに集積して結合する。ある実施態様では、構成要素をすべてチップに統合して接続する。
【００８０】
本発明に使用するに適する構成要素のその他の例としては、チップ、反応器および／または反応場内の混合を促進するために流れの流路中に配置されたパイロン様の障害物、あるいはチップ、反応器および／または反応場内の加熱、分離、および／または分散装置を含む。例えば、加熱装置が存在するなら、加熱装置は小型化された伝統的な熱交換器であり得る。
【００８１】
ある種の実施態様では、本発明のチップは、内部（例えば反応場内で）で起こることを意図された反応または相互作用を促進するために適する構造を含み得る。例えば、チップが一つ以上の細胞培養用のバイオリアクターとして機能するように意図された場合には、チップは細胞増殖を改善または促進することができる構造（単数または複数）を含み得るる。例えば、ある場合には、反応場の表面は、細胞結合または接着を助長できる表面であり得、あるいは、チップ内の反応器および／または反応場は非常に多様な親水性、細胞親和性、および／または生物親和性の物質の任意のものを含む細胞接着層を備える構造を含み得る。例として、表面は任意の非常に多様な親水性、細胞親和性、および／または生物親和性の物質、例えば露出したカルボン酸、アルコール、および／またはアミノ基を有する物質によってイオン化され、またはコートされおよび／またはマイクロパターン化され得ることがある。細胞接着層のために適する物質の例としては、ポリフルオロ有機物質、ポリエステル、ＰＤＭＳ、ポリカーボネート、ポリスチレンおよび酸化アルミニウムが挙げられるがそれらに限定されない。別の例としては、この構造は細胞接着を助長する物質、例えばＲＧＤペプチド配列で被覆された層を含み得、あるいは、この構造は細胞接着を助長することができるような方法で処理され得る。例えば、表面が比較的より親水性、細胞親和性、および／または生物親和性になるように、表面を処理し得る。ある実施態様では、例えば付着、結合、浸漬またはその他の処理法によって、細胞接着層の表面を例えば細胞接着を助長する物質で修飾することが望ましいことがある。細胞接着を助長する物質の例としては、フィブロネクチン、ラミニン、アルブミン、または、コラーゲンが挙げられるがそれらに限定されない。その他の実施態様では、例えば、ある種のバクテリアまたは固定化によって変化しない細胞を用いる場合には、疎水性、細胞忌避性、および／または生物忌避性物質から表面を形成し得、あるいは何らかの方法、例えば脂肪族炭化水素および／またはフルオロカーボンを用いて表面を処理して、表面をより疎水性、細胞忌避性、および／または、生物忌避性にする。
【００８２】
ある実施態様では、チップは「光相互作用構成要素（ｌｉｇｈｔ−ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）」、すなわち、例えば、光を発生すること、光に反応すること、光の性質に変化を起こさせること、光を導くこと、光を変えることなどによって光と相互作用する構成要素を備え得る。一般に、用語「光相互作用構成要素」は、空気あるいはガラスまたはプラスチックの平面など、顕著な改変、変更または方向変化なしに受動的に光を透過する構成要素を含まない。用語「光相互作用構成要素」はまた、不透明な物質中のように、応答せず本質的に全ての入射光を受動的に吸収する構成要素を含まない。光相互作用構成要素の例としてはレンズ、フィルタ、光ファイバー、導波路、回折格子、鏡、プリズム等が挙げられる。
【００８３】
ある場合には、光相互作用構成要素は導波路を備え得る。用語「導波路」は当分野における通常の意味を与えられ、光ファイバーを含み得る。一般に、導波路は光を受け取りその光の一部を「視線（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）」通信の範囲内でない送り先（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）（導波路は視線領域に光を送ることはできるが）に、例えば、ベンド、コーナー、および類似の障害を迂回して導き、または送ることができる。ある実施態様では、導波路は少なくとも部分的にコア領域よりも低い屈折率を有し得る第二の「クラッド」物質によって埋められた、または囲まれた物質の「コア」領域を備え得る。
【００８４】
光を反応場に送り、または反応場から取り出すことができる任意の物質から導波路または導波路の少なくとも一部を作製することができる。ある場合には、ケイ素ベースの物質、例えば、ガラス、イオン注入ガラス、石英、ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコン、塗布ガラス、導電性ガラス、酸化インジウムスズガラスなどから導波路を作製する。他の場合には、導波路は他の透明または半透明な有機または無機物質を含み得る。例えば、場合によっては、導波路はポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、イオン交換ポリマー、および上記ポリマーのフッ化誘導体を含むがそれらに限定されないポリマーを含み得る。
【００８５】
一つの実施態様では、高度に反射性の物質（例えば、銀またはアルミニウム）で導波路またはその一部分を囲み、または被覆し得る。別の実施態様では、第一の屈折率を有する中心物質（例えば、コア）および第二の屈折率を有する周囲の物質（例えば、クラッド）を含むように導波路を作製し得る。クラッドはコアの屈折率より小さい屈折率を有し得る。さらに別の実施態様では、コアまたはクラッドの屈折率は断面上で変化し得る。一つの例として、コアは段階インデックス（ｇｒａｄｅｄ  ｉｎｄｅｘ）光ファイバーであり得、一般に屈折率はコアの中心付近で最も高い。
【００８６】
導波路の一つの例として、導波路を形成する中心および周囲の物質の両方がそれぞれガラスであり得る。別の例として、低い屈折率を有する物質が高い屈折率を有する物質を囲むように、ポリマーおよびケイ素ベースの物質から導波路を作製し得る。さらに別の例として、例えば、導波路より高い屈折率を有する空気またはチップの一部によって囲まれた単一の物質から導波路を作製し得、したがって、導波路／空気または導波路／チップ界面で内部全反射が起こる条件になり得る。
【００８７】
当業者に公知の任意の適当な技法、例えば、ミリング、研磨、または、機械加工（例えば、チップ基板にチャネルを切削加工またはエッチングし、次に必要に応じてシーラントを用いてチャネルに物質を堆積する）によって導波路を作製し得る。また、例えば、チップ製造プロセス中に物質の層を堆積させることによって導波路を作製し得る。また、ガラスまたはプラスチックなどチップを形成する物質のレーザエッチングによって、周囲の物質と比較して屈折率を操作／変更するように導波路を構築し得る。ある場合には、エッチング部分／未エッチング部分の屈折率を制御してコア−クラッド構造を創り出し得る。
【００８８】
ある実施態様では、光相互作用構成要素は光源であり得るか、または光源を含み得る。光源は、反応場と光によって通信する任意の光源であり得る。例えば、光源は外部または周囲の光、ＬＥＤ中で発生するようなコヒーレント光線、または単色光線、あるいは半導体レーザまたは量子井戸レーザなどのレーザであり得る。光源はチップの一部、例えば、チップの一部として作製されたレーザダイオード中に一体化して接続され得る。あるいは、光源はチップとは別個であり、チップと一体化して接続されることはないが、それでも反応場との光による通信が可能になるように配置される。光源は、前記で説明したように、単一波長または実質的に単色波長、または広範囲の波長を発生し得る。実施態様によっては、光源はまた、光子を放出する化学反応、例えば、ＧＦＰ（「緑色蛍光タンパク質」）またはルシフェラーゼが関与する反応などの、化学反応または生物プロセス中で、あるいは蛍光または燐光によって発生し得る。例えば、入射電子、電流、摩擦、熱、化学反応または生物反応を利用して、例えば、反応場に位置する試料中で、または、反応場と光によって通信するチップ内に位置する反応中心から光を発生させ得る。
【００８９】
ある場合には、光相互作用構成要素はフィルタ、例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、ノッチフィルタ、空間周波数フィルタ、波長選択フィルタなどを備え得る。フィルタは、例えば、入射光の一部を大幅に減らしたり、または除いたりできる。別の実施態様では、フィルタは入射光の中のノイズを減らし、または入射光のＳＮ比を増大することができる。また別の実施態様では、フィルタは入射光を例えば、線形または円形に偏光させることができる。
【００９０】
ある場合には、光相互作用構成要素は、反応場と光によって通信する光学素子を備え得る。本明細書中で用いられる「光学素子」とは、例えば、光を集束または集光することによって、あるいは光を発散させることによって、光学要素に出入りする光の経路を変えることができる任意の装置を指す。ある実施態様では、光学素子は、例えば、発散レンズの場合のように、光を分散させ得る。その他の実施態様では、光学素子は、例えば、ビームスプリッター、光学コーティング（例えば、二色性コーティング、非屈折コーティングまたは反射コーティング）、光学格子、回折格子などであり得る。
【００９１】
ある場合には、光学素子はレンズであり得る。レンズは収束または発散レンズなど任意のレンズであり得る。レンズは、例えば、メニスカス、平面凸レンズ、平面凹レンズ、二重凸レンズ、二重凹レンズ、フレネルレンズ、球面レンズ、非球面レンズ、バイナリレンズなどであり得る。ある例では、光学素子はまた、平面鏡、曲面鏡、放物面鏡などの鏡であり得る。その他の場合には、光学素子は光を分散させ、例えば、回折格子またはプリズムであり得る。
【００９２】
ある場合には、種々の屈折率を有する物質を用い得る。例えば、導波路を通って光が光学素子に到達する実施態様では、光学素子は導波路とは異なる屈折率を有する物質であり得る。ある場合には、光学要素の屈折率は導波路の屈折率とほぼ同じまたはそれより大きい。
【００９３】
ある場合には、段階的な屈折率を有する物質（ｇｒａｄｅｄ  ｉｎｄｅｘ  ｏｆ  ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）（「ＧＲＩＮ」物質）を光学素子として用い得る。ＧＲＩＮ物質は、ＧＲＩＮ物質に到達する光に固有の発散量を最小にし得る。例えば、均一の厚さの物質は素子の断面に沿って屈折率を変化させることによってレンズとして挙動するようにできる。一つの実施態様では、ＧＲＩＮ物質は発散光の光線を並列配置に配向し直し得る。別の実施態様では、ＧＲＩＮ物質は必ずしも均一の厚さを有するわけではなく、物質の段階的な屈折率と物質の形状との組合せを用いて光を集束、または集光し得る。
【００９４】
ある場合には、光相互作用構成要素は、フォトセンサまたは光検出器、フォトマルチプライヤ、光電セル、アバランシェフォトダイオード等のフォトダイオード、フォトダイオードアレイ、ＣＣＤチップなど光を電気に変換することができる構成要素を備え得る。ある場合には、構成要素を用いて、例えば、発光、吸光度、散乱、光学密度、偏光測定などによって、反応場内の物質の状態または条件を決定し得る。その他の場合にはイメージング目的に構成要素を用い得る。ある例では、構成要素を用いて電気を生じ得る。
【００９５】
本発明のある実施態様では、生細胞の成長を促進する環境を維持するためにチップ内の反応器および／または反応場を構築し構成し得る。反応場内で一つ以上の細胞を用いる実施態様では、細胞は任意の細胞または細胞型であり得る。例えば、細胞はバクテリアもしくは他の単細胞生物、植物細胞、または動物細胞であり得る。細胞が単細胞生物である場合、細胞は、例えば、原生動物、トリパノゾーム、アメーバ、酵母菌、藻類などであり得る。細胞が動物細胞である場合、細胞は、例えば、無脊椎細胞（例えば、ショウジョウバエ由来の細胞）、魚細胞（例えば、ゼブラフィッシュ細胞）、両生類細胞（例えば、カエル細胞）、爬虫類細胞、鳥類細胞、または哺乳類細胞（例えば、霊長類細胞、ウシ細胞、ウマ細胞、豚細胞、ヤギ細胞、犬細胞、猫細胞またはラットもしくはマウスなどの齧歯類由来の細胞）であり得る。細胞が多細胞生物由来である場合、細胞は、生物体の任意の部分由来のものである。例えば、細胞が動物である場合、細胞は、心臓細胞、繊維芽細胞、角質細胞、肝細胞、軟骨細胞、神経細胞、骨細胞、筋細胞、血液細胞、内皮細胞、免疫細胞（例えば、Ｔ細胞、Ｂ細胞、マクロファージ、好中球、好塩基球、肥満細胞、好酸球）、幹細胞などであり得る。ある場合には、細胞は遺伝的に操作された細胞である。ある実施態様では、細胞は、チャイニーズハムスター卵巣（「ＣＨＯ」）細胞または３Ｔ３細胞である。ある実施態様では、二つ以上の細胞型、例えば、繊維芽細胞および肝細胞が同時に用いられ得る。ある実施態様では、細胞単層、組織培養、または、細胞構造体（例えば、非生物的な足場上に配置された細胞）などが反応場で用いられ得る。単一または複数の特定の細胞型のための反応場で必要な厳密な環境条件は当業者によって決定され得る。
【００９６】
ある場合には、細胞は治療および／または診断面で興味ある化学的化合物または生物学的化合物を製造し得る。例えば、細胞はモノクローナル抗体などの生成物、組換えタンパク質などのタンパク質、アミノ酸、ホルモン類、ビタミン、薬物または医薬、その他の治療用分子、人工化学物質、ポリマー、ＧＦＰ（「緑色蛍光タンパク質」）またはルシフェラーゼなどのトレーサ等を産生できる。ある種の実施態様では、細胞は薬物の発見および／または薬物の開発の目的のために用いられ得る。例えば、細胞との相互作用が疑われる試薬に細胞が暴露され得る。そのような試薬の非限定的な例としては、発癌性化合物または変異原性化合物、合成化合物、ホルモンまたはホルモン類似体、ビタミン、トレーサ、薬物または医薬、ウイルス、プリオン、バクテリア等が挙げられる。例えば、一つの実施態様では、本発明を細胞培養の自動化に使用して、モノクローナル抗体および／または他の目的の化合物のハイスループット処理を可能にし得る。
【００９７】
ある場合には、反応場内における生細胞との化学反応または生化学反応を妨げ、促進し、および／または測定するため（例えば、もしあれば、生細胞に対する薬物、ホルモン、ビタミン、抗生物質、酵素、抗体、蛋白質、炭水化物などのような試薬の効果を測定するため）に、チップ内の反応器および／または反応場を構築し構成し得る。例えば、細胞を含む反応器および／または反応場に細胞と相互作用できることが疑われる一つ以上の試薬を加え、本発明のシステムおよび方法を用いて、試薬（単数または複数）に対する細胞の応答を測定し得る。
【００９８】
ある実施態様では、チップ内の細胞を代謝的に活性な状態、例えば、細胞が成長し分裂できる状態に維持できるように、チップを構築し構成する。例えば、一連のプレートの場合のように、反応場に一つ以上の新たな表面を加えることができるようにチップを構築し、あるいは細胞が基板に付着したままで分裂できるようにチップを構築し得る。ある場合には、例えば、チップの出口を通して、または反応場からの表面の除去によって、必要に応じて、チップ内に存在する他の細胞を実質的に妨害することなくチップから細胞を回収しまたは取り除くように、チップを構築し得る。ある場合には、チップは任意の適当な期間、例えば、１日間、１週間、３０日間、６０日間、９０日間、１年間、または無期限に細胞を代謝的に活性な状態に維持できる。
【００９９】
ある種の実施態様では、反応場内またはすぐ近くに試薬を輸送することによって、チップは反応場と関連する環境因子を制御することができる。ある例では、反応場への試薬供給の制御を用いて環境要因を制御し得る。ある場合には、チップは液体などの外部のまたは消毒されていない試薬に反応場を直接接触させることなく環境因子を制御することができる。本明細書中で用いられる「環境因子」とはｐＨまたは化合物の濃度などの反応場と関連する検出可能なまたは測定可能な環境条件である。因子または条件は、反応場内の環境を知り、制御するように、反応場内部および／または反応場につながる場所（例えば、上流または下流）の位置でのものである。例えば、環境因子はモル濃度、浸透圧モル濃度、塩分濃度、全イオン濃度、ｐＨまたは、色などの集合量であり得る。濃度はまた、反応場の内部に存在するおよび／または反応場と関連する一つ以上の化合物の濃度、例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、鉄または塩化物イオンなどのイオン濃度、または、タンパク質、脂質、またはグルコースなどの炭水化物源（例えば、砂糖）、グルタミン、ピルベート、アパタイト、アミノ酸またはオリゴペプチド、ビタミン、ホルモン、酵素、蛋白質、成長因子、血清などの生物活性化合物の濃度であり得る。ある実施態様では、反応場内の物質は、例えば、培地中に見いだされるようにまたは細胞からの廃棄生成物として産生されるように、一つ以上の代謝指標を含み得る。
【０１００】
したがって、ある場合には、外部のまたは未消毒の試薬に反応場を直接接触させることなく、反応場内または反応場と関連する環境因子を変更および／または制御し得る。一つの実施態様では、試薬が反応場中に浸透しまたは拡散できるようにチップを構築し得る。例えば、試薬が浸透できるチップの壁または層のような構成要素によって、少なくとも部分的に反応場が規定され得る。試薬は、反応場内または反応場と関連する一つ以上の環境因子を変更および／または制御することができる。例えば、構成要素は浸透膜または半透膜（例えば、試薬に対して）などの試薬が浸透できる膜を含み得る。ある場合には、構成要素は試薬に対して化学的にあるいは物理的に不活性であり得る。ある例では、構成要素の一方の側で試薬の流れが発生し得る。ある実施態様では、例えば、曲りくねったまたは非直線状の経路に沿って構成要素の一方の側上の試薬の流れが起こり、試薬と構成要素との間の接触時間を増大し得る。
【０１０１】
反応場のいくつかまたは全てを規定する構成要素は、試薬が浸透できるポリマーを含み得る。例えば、ポリマーとしては、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン、または、コポリマーもしくはブレンドが挙げられ得る。別種の実施態様では、構成要素は輸送される試薬に対して実質的に不浸透性のポリマーを含み得るが、例えば、多孔性または複数のチャネルを含む領域を通して試薬の輸送が行なわれるように構成要素を構築しまたは設計し得る。別の実施態様では、構成要素は輸送される試薬に対して不浸透性であり得るが、透過促進剤の添加によって構成要素を透過可能な形に変換し得る。本明細書中で用いられる「透過」および「透過する」は任意の非バルク輸送過程を指す。一般に、非バルク輸送は顕著な対流またはバルク流れが起こらない輸送過程である。例えば、試薬の浸透は、受動拡散、または細孔またはその他の空間によって起こり、あるいは輸送は、例えば、浸透現象、電気拡散、電気浸透、パーコレーションによって、または透過促進剤の使用によって何らかの方法で促進されまたは強化され得る。ある実施態様では、輸送は、電場、磁場、または遠心力場などの外部場を用いて促進される。
【０１０２】
ある場合には、一定時間内にまたはある条件下で、構成要素を通って試薬を輸送するように、構成要素が設計され得る。構成要素の望まれる厳密な厚さ、密度、多孔率、ねじれ、組成、またはその他の特性は、当業者によって決定され得る。ある場合には、試薬の輸送は比較的急速であり得る。例えば、試薬が約１０分間未満、約５分間未満、約３分間未満、または約１分間未満に輸送されるように構成要素が構築され得る。
【０１０３】
ある実施態様では、チップ内で、例えば、前駆物質から、反応場に関連する環境因子と相互作用しまたは何らかの方法で環境因子を変更する、一つ以上の化学試薬を発生させることによって、反応場内の環境因子を変更し得る。一つの実施態様では、反応場の内部で化学試薬が発生され得る。別の実施態様では、化学試薬は他の場所で発生して反応場へ輸送され得る。例えば、化学試薬はチップと関連するか、あるいは外部の別の区画（例えば、貯蔵そう（ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）の場合のように）の内部で製造および／または貯蔵され、例えば、チャネルまたはその他の流体接続（ｆｌｕｉｄｉｃ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を通って、または化学試薬が膜もしくは別の構成要素を横切って浸透または拡散できるようにすることによって、反応場に輸送され得る。一つの実施態様では、試薬は例えば、２、３秒以内に反応場に移送できるように、反応場のすぐ近くの場所で発生し得る。別の実施態様では、試薬は例えば、膜を通して、または区画と反応場との間の液体による連絡を妨げる障壁を通って、反応場へ輸送される気体であり得る。ある実施態様では、反応は外部から開始され得る。例えば、反応を始めるために、レーザなどの光源が反応剤に照射され得るか、または熱が用いられ得る。さらに別の実施態様では、区画と反応場との間に、例えば、可逆的に流体接続が作製され得る。例えば、機械的なバルブまたはマイクロメカニカルなバルブなどのような、区画と反応場とを隔てるバルブを開けることによって、流体接続が作製され得る。
【０１０４】
ある場合には、たとえば前駆物質を分解しないよう保存するため、前駆物質の反応能力を強化する（たとえば触媒または酵素）ため、または試薬への入射エネルギーの吸収を増大してたとえば化学反応速度を増大するために、新たな化合物を前駆物質と組み合わせ得る。ある種の実施態様では、入射電磁放射を吸収する物質は、たとえば光エネルギーの吸収を増大するために前駆物質に加えられ得る暗色のまたは「黒い」物質である。黒い物質の非限定的な例は石英、黒ガラス、ケイ素、黒砂、カーボンブラックなどを含む。新たな化合物は実質的に反応性がなく輸送可能な試薬を形成することができず、新たな化合物は試薬の生産または反応場に関連する環境因子の制御とあまり干渉することもない。ある実施態様においては、化学試薬は熱分解または崩壊反応などある温度で活性化される反応で製造され得る。ある場合には、前駆物質が少なくともある温度にさらされると反応が開始され得る。反応を活性化させるために必要な温度は、たとえば光エネルギー、熱、発熱性の化学反応など利用によってつくられ得る。いくつかの例では、発生した化学試薬は気体、たとえばＯ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、ＮＯ２、アンモニア、酢酸などであり得る。ある場合には、化学反応によって一つ以上の気体および／または一つ以上の非気体生成物が生成し得る。気体は次に反応場中に輸送（たとえば膜を通してまたは障壁越しに）されるが、非気体生成物は反応場に入ることを妨げられ得る。
【０１０５】
一般に、本発明のチップは反応場からの化学種の受渡しまたは化学種の除去のために一つ以上の流体経路を含むか、または一つ以上の流体経路に接続される。ある場合には、反応場から区画を隔てているか（たとえば壁または膜の場合のように）、または流体によって反応場と連絡する流体経路から区画を隔てている構成要素に透過率を付与するかまたは損傷を与えることによって、その場（チップ組み立ての後、チップセットアップ中、および／またはチップ使用中）で流体経路を作製し得る。たとえば、構成要素を加熱することによって化学試薬の透過率を増大させるか、あるいは構成要素を溶解させるかまたは蒸発させることによって構成要素に透過率を付与し得る。ある場合には、構成要素はまた流体による反応場との連絡をつくるために反応、たとえば化学または電気化学反応によって溶解されるかまたは損傷を受け得る。たとえば、構成要素は適当な電流を流すことによって電気分解できる金、銀または銅などの金属を含み得る。他の例として、構成要素はたとえば反応性化学種によって化学的にエッチングされ得る。さらに他の実施態様においては、構成要素はたとえばチップの内部からまたは外部からのミクロニードルで表面を突き通すことによって機械的に損傷を受け得る。構成要素はまた、機械的な力または化学薬品を使わずに損傷を受け得る。たとえば、表面にエネルギーを加えて構成要素に損傷を与え得る。一つの実施態様では、構成要素はたとえば光を用いてアブレーションされる。光を用いると、ある場合には、光は導波路を通して表面に向けられるか、または光は表面に直接加えられる。ある場合には、構成要素の透過率は一桁、二桁または三桁以上増大し得る。ある場合には、この増大はたとえば、温度を下げることによって、または、非透過性試薬を導入することによって可逆的であり得る。ある場合には、構成要素は、流体経路の作製を促進できる物質を含み得る。たとえば、物質は光エネルギーの吸収を容易にし、または化学反応または輸送速度を増大させる。たとえば、一つの実施態様では、表面は、石英、黒ガラス、ケイ素、黒砂、カーボンブラックなどのような入射電磁放射を吸収する物質を含み得る。別の例として、構成要素は触媒、酵素、または透過促進剤を含み得る。
【０１０６】
ある実施態様では、チップの反応場内の環境条件の変化に対して、たとえば制御システムの使用によってチップが応答できるように、上記で説明したチップの任意のものを構築し構成し得る。環境条件の検出は、たとえば反応場内に配置されるか、または反応場のすぐ近くに配置された、すなわち、反応場の内部で一つ以上の条件に感作できる程度に反応場と連絡する（たとえば流体的、光学的、熱的、空気圧的、または電子的に）センサによって行なわれ得る。センサは、たとえばｐＨセンサ、酸素センサ、物質の濃度を検出することができるセンサなどである。センサは埋め込まれチップと統合的に接続されるか、またはチップから離され得る。センサは反応場に統合的に接続されるか、または反応場から離され得る。
【０１０７】
ある種の実施態様では、チップは制御システムを含み得る。本明細書中で用いられる「制御システム」とは反応場内のまたは反応場と関連する一つ以上の環境因子を検出および／または測定し、反応場内のまたは反応場と関連する環境条件中に応答または変化（たとえば環境条件をある値に維持するために）を生じさせることができるシステムである。ある場合には、制御システムによって発生される応答は環境因子に基づき得る。本明細書中で用いられる「能動」制御システムは環境条件の測定値にする直接の応答として反応場と関連する環境因子に変化を生じさせることができるシステムであり得る。能動制御システムは送達されるかまたは反応から放出することができる試薬を提供し得る。反応では試薬は反応場と関連する条件を決定できるセンサに応答して制御される。本明細書中で用いられる「受動」制御システムは環境因子の測定値を必要とせずに反応場の環境条件の変化を維持または発生させることができるシステムである。受動制御システムは反応場内の環境因子を制御し得るが、必ずしもセンサまたは測定値に応答してではない。受動制御システムは試薬が能動制御なしで反応場に出入りすることを可能にする。たとえば、受動制御システムは酸素膜および／または水透過膜を含むことがあり、この場合には膜は反応場内の酸素および／または水蒸気濃度を所定の限度内に維持することができる。制御システムは反応場内のまたは反応場と関連する一つ以上の条件を任意の期間、たとえば１日間、１週間、３０日間、６０日間、９０日間、１年間、またはある場合には無期限に制御し得る。
【０１０８】
本明細書中で用いられる「プロセッサ」または「マイクロプロセッサ」は一つ以上のセンサから信号を受け取り、信号を記憶し、および／またはたとえば数式、あるいは電子または計算機回路を用いて信号を一つ以上のアクチュエータのための一つ以上の応答に変換することができる任意の構成要素または装置である。信号はセンサ、たとえば空気圧信号、電子信号、光学信号、機械信号等によって測定される環境因子を示す任意の適当な信号であり得る。プロセッサは信号への応答の決定に適する任意の装置、たとえば機械装置、または半導体チップなどの電子装置であり得る。プロセッサは反応場またはチップに埋め込まれ統合的に接続されるか、または用途によっては反応場またはチップから離され得る。一つの実施態様では、プロセッサはプロセス制御アルゴリズムを用いてプログラムされ、たとえばセンサから入来する信号を取り出し、信号をアクチュエータに適する出力に変換することができる。プロセッサの中で任意の適当なアルゴリズム（単数または複数）、たとえばＰＩＤ制御システム、フィードバックまたはフィードフォワードシステム、ファジー論理制御システム等で用いられ得る。たとえばアクチュエータの操作によって反応場内の環境条件を制御するようにプロセッサがプログラムされるか、または他の方法で設計され得る。
【０１０９】
本明細書中で用いられる「アクチュエータ」は一つ以上の反応場の内部または近傍、または流体によって反応場と連絡する一つ以上の入り口または出口の環境に影響を及ぼすことができる装置である。アクチュエータは反応場またはチップから別個でありまたは統合的に接続され得る。たとえば、ある実施態様では、アクチュエータは反応場に出入りする物質または試薬、たとえば、化学溶液、緩衝溶液、ＣＯ２またはＯ２などの気体、培養液、食塩溶液、酸、塩基、炭素源、窒素源、阻害剤、促進剤、ホルモン、成長因子、誘導物質を含む溶液などの流れを制御、変更および／または妨害できるバルブまたはポンプを含み得る。輸送される物質は個々の用途に依存する。
【０１１０】
ある場合には、ポンプはチップ外であり得る。一つの例として、アクチュエータはＣＯ２またはＯ２を反応場に入れるバルブを選択的に開けられ得る。他の場合には、ポンプはチップ内であり得る。たとえば、ポンプは圧電ポンプまたは機械的に起動されるポンプ（たとえば圧力、電気刺激などによって起動される）であり得る。一つの実施態様では、ポンプはチップの内部で気体を発生させ、チップの内部で流体の流れを生じさせることによって起動される。例として、気体発生反応を開始するためにレーザ光などの光を反応剤に導くことによって気体が発生され、あるいは、反応剤に電流を加える（たとえば気体を発生するために水に電流が加えられる）ことによって気体は発生され得る。別の例として、アクチュエータは必要に応じて反応場と流体による連絡をつくり出すことができるポンプシステムを含み得る。
【０１１１】
一つの様相では、本発明は、必要に応じて、チップの取扱説明書を含むキット中に包装された、上記で説明した任意のチップを提供する。すなわち、キットはチップの使用法、たとえばミクロプレートまたはミクロプレートを取り扱うために適する装置の使用法の説明を含んでもよい。本明細書中で用いられる「指示」とは指示および／または販売促進の構成要素を定めることができ、一般に本発明または本発明の包装に関する書面の指示を含む。指示はまた、指示がチップと関連することをチップのユーザーが明らかに認識するように、任意の方法で提供される任意の口頭または電子的な指示を含むことができる。さらに、キットは個々の用途によってその他の構成要素、たとえば容器、アダプタ、注射器、針、交換部品などを含み得る。本明細書中で用いられる、「販売促進」は、本発明に関連する教育方法、病院向けおよびその他の臨床指示、科学的な質問、薬物探索または開発、学問的研究、医薬品販売および任意の形式の書面、口頭および電子通信を含む任意の広告またはその他の販売促進用活動を含む医薬品産業活動を含む事業を行うすべての方法を含む。
【０１１２】
下記の実施例から、本発明のこれらの実施態様およびその他の実施態様の機能および利点がさらに完全に理解されよう。以下の実施例は本発明の利点を例示することを目的とするが、本発明の全範囲を例示するものではない。
【実施例】
【０１１３】
本実施例では、生細胞の培養を可能にするために十分に高い酸素透過率を有する膜によって封じられたチップ中で使われる本発明の実施態様を例示する。本実施例中で必要とされる酸素の量は、存在する細胞の数および細胞の代謝のための酸素必要量の関数である。これを下記の式１−３に示す：
【０１１４】
【化４】
2005528212.tif 000006
これらの式では、Ｐは透過率（一般にｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日の単位で測定する）を表し、Ａは面積（一般にｍ２で測定する）であり、ｐｉｎはチップ中の酸素分圧（一般に気圧で測定する）であり、ｐｏｕｔはチップの外の酸素分圧（一般に気圧で測定する）であり、ｌは膜の厚さ（一般にマイクロメートルで測定する）であり、Ｖはチップの体積（一般にマイクロリットルで測定する）であり、ｄは細胞培養室の奥行（一般にマイクロメートルで測定する）であり、ｎは細胞集密度（一般に細胞／ｍｌで測定する）であり、ｒは細胞あたりの比酸素所要量（一般にＯ２／細胞・時間で測定する）である。
【０１１５】
式１は、増殖培養によって消費される酸素を膜を介する拡散によって利用できる酸素に等しいとする物質収支を表す。式２は、培養室の体積を培養室と接触する両側が等しい面積の膜の断面積と等しいと置く。置き換えて式３を得る。したがって、式３は所定の個体群密度および代謝速度の細胞を維持するために必要な最小限の酸素透過率を膜の厚さおよび部屋の奥行の関数として表す。
【０１１６】
一般に、Ｐの値はポリマーおよび透過システムに依存し、本実施例中では酸素に対してケイ素の３９，０００（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）とＥＶＡの０．０１（ｃｍ３ＳＴＰ・ｍｍ／ｍ２・気圧・日）との間で変動し、Ｐｉｎは０．０５気圧と０．２気圧の間で変動し、Ｐｏｕｔは０．２気圧であると仮定した。膜厚ｌは１マイクロメートルと２ｍｍとの間で変動した。Ｖは１ｍｌ未満に固定し、細胞培養の奥行ｄは３０マイクロメートルと２ｍｍとの間の範囲であった。本実施例では細胞集密度ｎは哺乳類細胞に対しては１０５細胞／ｍｌと１０７細胞／ｍｌとの間、細菌に対しては１０９細胞／ｍｌと１０１１細胞／ｍｌとの間であると仮定した。細胞あたりの比酸素所要量は０．５モルＯ２／細胞・時間と５×１０−１２モルＯ２／細胞・時間との間の範囲であった。
【０１１７】
次に式１−３を用いて図１および図２を作成した。図１は膜厚および装置幾何構造の関数としての細菌細胞培養のための酸素透過率必要値のグラフである。図２は膜厚および装置幾何構造の関数としての細菌細胞培養のための酸素透過率必要値のグラフである。両方の図で、平らな水平線は同じような膜または薄膜構築物質の透過率を表し、一方対角線の線は最高および最低酸素必要量予測値を表す。これらの図では、細胞集密度ｎおよび比反応速度ｒは最高値および最低値に設定され、分圧の差分（Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）を０．０５気圧に設定した。すると必要な透過率はチップ奥行ｄと被覆膜厚ｌとの積に線形であった。
【０１１８】
本明細書では、本発明のいくつかの実施態様を説明し例示してきた。当業者は、本明細書中で説明した機能を実行し、そして／または結果または利点を獲得するためのさまざまなその他の手段および構造を容易に想像するであろうが、そのような改変または変更は本発明の範囲内にあるとみなされる。さらに一般的に、本明細書中で説明したすべてのパラメータ、寸法、物質、および配置は例を示すことを目的としたものであり、実際のパラメータ、寸法、物質、および配置は本発明の教示が用いられる個々の用途に依存することは当業者には容易に明らかであろう。本明細書中で説明した本発明の特定の実施態様の多くの等価物が当業者には明らかであり、当業者は単に日常的な実験操作を用いるだけで確認することができよう。したがって、以上の実施態様は例を示すためにだけ提示されたものであり、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内にあり、本発明は、詳細に説明したものとは別の態様で実施され得ることが、理解されるべきである。本発明は、本明細書中で説明した個々の特徴、システム、物質および／または方法を目的とする。さらに、二つ以上のそのような特徴、システム、物質および／または方法の任意の組み合わせは、そのような特徴、システム、物質および／または方法が互いに矛盾しなければ、本発明の範囲内に含まれる。
【０１１９】
特許請求の範囲（ならびに上記明細書）で、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「挙げられる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有している（ｃａｒｒｙｉｎｇ、ｈａｖｉｎｇ）」、「含んでいる（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ、ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」などの移行句は開放形、すなわち「挙げられるが、限定されない」を意味すると理解されるべきである。米国特許庁特許審査便覧、第２１１１．０３節中で明かにされているように、移行句「からなる」および「基本的にからなる」だけがそれぞれ閉鎖移行句または準閉鎖移行句である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
添付の図面を参照して、本発明の非限定的な実施態様を例として説明する。
【図１】図１は、細菌培養に用いられ本発明の実施態様の酸素透過率を例示するグラフである。
【図２】図２は、哺乳動物の細胞培養中で用いられる本発明の実施態様の酸素透過率を例示するグラフである。
【図３】図３は、本発明の一つの実施態様の断面図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施態様の断面図である。
【図５】図５は、本発明中で用いられる特定の膜を含むさまざまな膜に対する酸素透過速度対水蒸気透過速度のプロットである。
【図６】図６は、本発明の一つの実施態様における酸素透過速度の膜厚への依存性の例である。
【図７Ａ】図７Ａは、種々の反応場と流体連絡している本発明のある種の膜を例示する。
【図７Ｂ】図７Ｂは、種々の反応場と流体連絡している本発明のある種の膜を例示する。
【図７Ｃ】図７Ｃは、種々の反応場と流体連絡している本発明のある種の膜を例示する。
【図７Ｄ】図７Ｄは、種々の反応場と流体連絡している本発明のある種の膜を例示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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