(57)【要約】      （修正有）【課題】体外受精のための生物学的材料のインキュベーション及びガラス化のための装置の提供。【解決手段】生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための装置１００であって、装置１００は、例えば、培養皿を含んだ培養皿区画を備えたハウジング２と、画像捕捉装置と、生物学的材料を極低温で冷却するための極低温手段１２と、極低温手段が培養皿区画とは異なった位置にある極低温領域１４に設置され、培養皿区画と極低温領域とが共に作動領域１６を規定し、ロボットアームを備えた操作ユニット１８と、移動手段と、制御システムとを具備している装置。【選択図】図１
2018000191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための装置（１００）であって、
前記装置は、縦方向（Ｘ）及び横方向（Ｙ）にそれぞれ広がりを有するハウジング（２）を具備し、前記ハウジングは、１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）を備え、前記培養皿区画は各々が生物学的材料を含む１つ又は２つ以上の培養皿（６）を収容するように構成され、前記培養皿は前記生物学的材料を収容するための１つ又は２つ以上の培養ウェル（８）を備え、
前記装置は、前記１つ又は２つ以上の培養皿中に収容された前記生物学的材料の画像を捕捉するための１つ又は２つ以上の画像捕捉装置（１０）を具備し、
前記装置は、生物学的材料を極低温で冷却するための極低温手段（１２）を具備し、前記極低温手段は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）に対して異なった位置にある極低温領域（１４）に配置され、
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画と前記極低温領域とは共に作動領域（１６）を規定し、
前記装置は、１つ又は２つ以上の操作ユニット（１８）を具備し、前記１つ又は２つ以上の操作ユニットの各々は、１つ又は２つ以上のロボットアーム（２０）を備え、前記１つ又は２つ以上のロボットアームは、前記作動領域内において、構成要素及び／又は化学的又は生物学的材料を把持及び移動させるように構成され、
前記装置は、移動手段（２２）を具備し、前記移動手段は、前記培養皿に対して前記画像捕捉装置を相対的に移動させるように構成され、
前記装置は、前記装置の動作を制御するための制御システム（２４）を具備し、前記制御システムは、前記装置が従うべき所定の動作プロトコルを使用者が入力できるように構成され、前記制御システムは、前記プロトコルに基づいて前記装置を制御するように構成されている、
装置。
【請求項２】
前記装置は１つ又は２つ以上の個別の培養皿区画を備えており、例えば２〜２５、例えば３〜２４、例えば４〜２３、例えば５〜２２、例えば６〜２１、例えば７〜２０、例えば８〜１９、例えば９〜１８、例えば１０〜１７、例えば１１〜１６、例えば１２〜１５、例えば１３〜１４個の個別の培養皿区画を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは全ての培養皿区画は、区画用の蓋（２６）を備えている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは全ての培養皿区画の温度を個別に調節するための温度調節手段を更に具備した請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記温度調節手段は、１つ又は２つ以上の電気加熱素子などの加熱手段、及び／又は、１つ又は２つ以上のペルチェ素子などの冷却手段を備えている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは全ての培養皿区画において、酸素、二酸化炭素、及び／又は窒素の濃度などのガス組成を個別に制御するためのガス組成制御手段を更に具備した請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、個別の培養皿区画の各々について画像捕捉装置（１０）を具備している、請求項１乃至６の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記移動手段（２２）は、前記画像捕捉装置が前記培養皿に対して移動可能なように構成され、それにより前記培養皿中に収容された各々の生物学的材料の画像を捕捉できるようにされている、請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは全ての培養皿区画において、前記培養皿区画は、培養皿の収容のためのシェルフ（２８）を備え、前記移動手段（２２）は、前記画像捕捉装置に対して、前記シェルフを、好ましくは回転により移動できるように構成され、それにより前記培養皿中に収容された各々の生物学的材料の画像を捕捉できるようにされている、請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
例えば前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは全ての培養皿区画において、前記培養皿区画は、ピペットポンプ（３２）を備え、前記ピペットポンプは、前記培養皿の前記培養ウェルへと及び前記培養皿の前記培養ウェルから前記流体をピペットするように構成されている、請求項１乃至９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは全ての培養皿区画において、前記培養皿区画は、１つ又は２つ以上のピペットを備えた１つ又は２つ以上のピペットスタンド（３４）を備えている、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは全ての培養皿区画において、前記培養皿区画は、インキュベーション液体及び／又は抗凍結剤を保存するための１つ又は２つ以上のコンテナ（３６）を備えている、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記１つ又は２つ以上のコンテナは、シリンジの端部封止キャップを備えている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは各々の培養皿区画において、前記培養皿区画は、培養皿を運ぶための透明シェルフ（３８）を備え、前記画像捕捉装置は、前記透明シェルフの下に配置され、前記培養皿中に収容された生物学的材料の画像の捕捉を前記透明シェルフを通じて行えるように移動可能とされている、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは各々の培養皿区画において、前記培養皿区画は、１つ又は２つ以上の透明な壁を備えている、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記画像捕捉装置（１０）は、水平方向に又は実質的に水平方向にフォーカスするように構成されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記画像捕捉装置（１０）は、前記透明な壁の外側の位置で、前記培養皿区画の内部に対して、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画に沿って移動可能に構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記画像捕捉装置（１０）は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画の手前で又は背後で移動可能に構成されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは各々の培養皿区画において、前記培養皿区画は、ｐＨセンサ、温度センサ、酸素センサ、及び二酸化炭素センサのうち１つ又は２つ以上を備えている、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記極低温手段（１２）は、液体窒素などの液体ガスを保存するためのコンテナ（４０）を備え、液体ガスを保存するための前記コンテナ（４０）は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画から離されている、請求項１乃至１９の何れか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置は、使用者が前記装置が従うべき操作プロトコルをプログラム及び選択できるようにするための入力手段（４２）を更に具備している、請求項１乃至２０の何れか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置は、前記装置の操作の状況及び／又は進行をオペレータに表示するためのディスプレイ（４４）を更に具備している、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、前記画像捕捉装置（１０）によって捕捉された画像を加工するための画像加工ユニットを具備している、請求項１乃至２２の何れか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記画像加工ユニットは、前記画像捕捉装置（１０）によって捕捉された画像から、前記１つ又は２つ以上の個々の生物学的材料のタイムラプス系列を提供するように構成されている、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記画像捕捉装置（１０）は、前記生物学的材料のクローズアップ画像を捕捉するための顕微鏡を備えている、請求項１乃至２４の何れか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）、好ましくは各々の培養皿区画において、前記培養皿区画は、前記培養皿又は前記培養皿の各培養ウェルのための１つ又は２つ以上の蓋（５６）を収容するための蓋保持手段を備えている、請求項１乃至２５の何れか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記１つ又は２つ以上の操作ユニット（１８）は、皿封止用ロボットアーム（８６）を備え、前記皿封止用ロボットアームは、前記培養皿区画（４）内に収容された１つ又は２つ以上の培養皿（６）を封止するように、又は、培養皿の培養ウェル（８）を封止するように構成されている、請求項１乃至２６の何れか１項に記載の装置。
【請求項２８】
前記皿封止用ロボットアーム（８６）は、前記培養皿区画内から蓋（５６）を担持し、前記蓋を移動させ、前記培養皿区画（４）内に収容された培養皿（６）又は培養皿の培養ウェル（８）の上に前記蓋を配置するように構成されている、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記１つ又は２つ以上の操作ユニット（１８）は、ピペット用ロボットアーム（５８）を備え、前記ピペット用ロボットアームはピペット（６６）を備え、前記ピペット用ロボットアームは、前記ピペットを培養皿区画（４）内で移動させて、前記培養皿区画内に収容された培養皿（６）の１つ又は２つ以上の培養ウェル（８）から又は前記培養ウェル（８）へと液体及び／又はサスペンジョンを抜き取るか又は加えるように構成されている、請求項１乃至２８の何れか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記１つ又は２つ以上の操作ユニット（１８）は、培養皿移動用ロボットアームを備え、前記培養皿移動用ロボットアームは、培養皿を担持して前記培養皿区画と前記装置の前記極低温領域との間を移動させるように構成されている、請求項１乃至２９の何れか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記１つ又は２つ以上のロボットアームは、各々独立にベースを備え、前記ロボットアームは前記ベース上にピボット可能なように載置され、前記ロボットアームは、その反対側の端部に作動端を備え、前記ロボットアームの作動端は３次元に独立に移動可能とされている、請求項２７乃至３０の何れか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置の動作を制御するための前記制御システム（２４）は、１つ又は２つ以上の培養皿区画における温度調節手段；１つ又は２つ以上の培養皿区画におけるガス組成調節手段；前記１つ又は２つ以上の画像捕捉装置；皿封止用ロボットアーム、ピペット用ロボットアーム、及び培養皿移動用ロボットアームなどの前記１つ又は２つ以上の操作ユニット；並びにピペットポンプのうち、１つ又は２つ以上を制御するように構成されている、請求項１乃至３１の何れか１項に記載の装置。
【請求項３３】
生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のためのシステム（２００）であって、請求項１乃至３２の何れか１項に記載の装置（１００）と、１つ又は２つ以上の培養皿（６）との組み合わせを具備したシステム。
【請求項３４】
前記１つ又は２つ以上の培養皿は、複数の培養ウェル（８）を含んだ材料（４８）を備え、前記培養ウェル（８）の各々は前記材料内における凹部である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
各培養皿中の前記培養ウェル（８）の数は２〜２０であり、例えば４〜１８であり、例えば６〜１６であり、例えば８〜１４であり、例えば１０〜１２である、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
少なくとも前記１つ又は２つ以上の培養ウェルにおいて、各ウェルの下部の皿の材料は透明である、請求項３３乃至３５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記培養皿の材料はプラスチックなどのポリマーである請求項３３乃至３６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項３８】
１つ又は２つ以上の前記培養ウェル（８）において、前記ウェルを取り囲む領域に、金属などの比較的高い熱伝導性を有した材料（４８）が設けられている、請求項３３乃至３７の何れか１項に記載のシステム。
【請求項３９】
各培養ウェルは前記皿の周縁近傍に配置され、前記皿の底面は金属などの比較的比較的高い熱伝導性を有した材料（４８）で覆われており、前記培養ウェルの領域の底面は比較的比較的高い熱伝導性を有した材料（４８）で覆われていない、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記培養皿は実質的に中央に向けられた貫通孔（５０）を備えることにより外周部（５２）及び内周部（５４）を有し、各培養ウェルは前記外周部又は内周部の近辺に配置されている、請求項３８又は３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記培養皿（６）は、全ての培養ウェル（８）を覆う蓋（５６）を備えているか、又は、単一の培養ウェルを覆う個別の蓋を備えており、前記蓋は前記培養ウェルを周囲から取り外し可能に封止するように構成されている、請求項３８乃至４０の何れか１項に記載のシステム。
【請求項４２】
前記培養皿（６）は、前記培養ウェルの近辺における材料の厚みが、例えば前記培養ウェルの下部の材料に関して、及び／又は、前記ウェルの壁に関して、０．０５〜０．５ｍｍ、例えば０．０６〜０．４ｍｍ、例えば０．０７〜０．３ｍｍ、例えば０．０８〜０．２ｍｍ、例えば０．０９〜０．１ｍｍである、請求項３８乃至４１の何れか１項に記載のシステム。
【請求項４３】
請求項３８乃至４２の何れか１項によって規定される培養皿。
【請求項４４】
請求項１乃至３２の何れか１項に記載の装置（１００）又は請求項３３乃至４２の何れか１項に記載のシステム（２００）又は請求項４３に記載の培養皿（６）の、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための使用。
【請求項４５】
前記生物学的材料は卵母細胞又は胚である請求項４４に記載の使用。
【請求項４６】
請求項１乃至３２の何れか１項に記載の装置（１００）を用いて実行される、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体外受精（ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）の分野に関する。より具体的には、本発明は、第１の態様において、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化（ｖｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）のための装置に関する。 第２の態様において、本発明は、生存可能な生物学的材料のインキュベーション及びガラス化を組み合わせるためのシステムに関する。 第３の態様において、本発明は、本発明の第１の側面に係る装置と共に使用するための培養皿に関する。 第４の態様では、本発明は、生存可能な生物学的材料のインキュベーション及びガラス化のための、第１、第２及び第３の態様による装置、システム、又は培養皿の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
インビトロでの受精（ＩＶＦ）の発達は、過去数十年間、著しく改良された方法及び技術をもたらし、このような技術に起因した出生成功に関連する出生率の向上という点で、成功率の改善につながった。
【０００３】
体外受精は、女性の卵巣から成熟した卵子を採取し、卵巣を精子で受精させ、受精卵を制御された環境下でインキュベートし、その後、受精しインキュベートされた卵を女性の子宮に入れることを含んでいる。
【０００４】
インビトロでの受精は、自然な方法により妊娠することに問題を有している女性又はカップルによって最も一般的に使用されているため、カップルの男性側若しくは女性側又は双方において、受精率がある程度低いことが示唆されている。また、インビトロでの受精は、極めて高価な手順を含んでいる。そのため、インビトロでの受精は、通常は効率を最適化することを目指した方法で行われている。特に、妊娠の成功のためには、女性の子宮に受精卵を複数個挿入することが頻繁に行われている。
【０００５】
したがって、体外受精技術を効率的にするために、女性は、卵巣から卵子を採取する前に、典型的にはホルモン治療を受ける。そのようなホルモン治療は、女性の卵巣が１つの卵子だけでなく、多数の卵子を同時に排卵させるようにする。
【０００６】
これらの卵子は、その後、受精され直ちにインキュベートされるか、又は、後の段階で体外受精に使用されるという観点から極低温条件で保存される。しかしながら、上述したホルモン療法に起因して、女性の体が受精卵を受け取る準備が整う前に、一定の時間を待たなければならない。
【０００７】
卵子自体及び受精卵の極低温保存を含む技術が開発されている。
【０００８】
卵子又は受精卵などの生物学的試料の極低温保存では、生物学的試料内の結晶の形成による生物学的試料への機械的損傷を回避するという課題に直面する。このような結晶の形成は、生物学的試料内における代謝に用いられるオルガネラの物理的な破壊をもたらす可能性がある。
【０００９】
生物学的試料中のこのような結晶の形成を回避するために、ガラス化と呼ばれる技術が発明されている。すなわち、ガラス化は、凍結時に結晶の形成が起こらないように、又は、少なくとも限定された範囲でしか結晶化が起こらないような方法で凍結され得る、生存可能な生物学的材料を調製することを含んでいる。
【００１０】
ガラス化は、「凍結保護剤（ｃｒｙｏｐｒｏｔｅｃｔａｎｔｓ）」とも呼ばれる１つ又は複数の「ガラス化液体（ｖｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｌｉｑｕｉｄ）」で生物学的試料を処理することを含んでいてもよい。 凍結工程の前に、水が生物学的試料から排出されるように、浸透（ｏｓｍｏｓｉｓ）工程が含まれていてもよい。
【００１１】
受精前及び受精後の卵子をガラス化する装置が開発されている。国際公開第２０１４／１０６２８６号パンフレットは、卵母細胞又は胚などの生物学的試料のガラス化のための装置及び方法を開示している。この装置は、１つ又は複数の分離された生物学的試料を含むトレイを収容するための区画を備えている。このトレイは、各々が生物学的試料を含む多数のポッドを含んでいる。このトレイはまた、各々がガラス化液を含む多数のバイアルを備えている。自動化手段は、ガラス化液を含むポッドへのガラス化液の添加及び除去によって、極低温貯蔵のための生物学的試料を調製するという観点から、ピペットの自動化された移動を提供する。
【００１２】
生物学的試料への及び生物学的試料からのガラス化液体の添加及び除去は、所定の手順及びプロトコルにしたがって行われる。
【００１３】
生物学的試料を種々のガラス化液にさらした後、生物学的試料を含むポッドは、蓋をポッド上に自動的に配置することにより自動的に封止され、生物学的試料を周囲から密封する。続いて、１つ又は複数の分離された生物学的試料を含むポッドは、装置の一体であるが分離可能な部材である容器に含まれる液体窒素中に手動で沈められる。
【００１４】
国際公開第２０１４／１０６２８６号パンフレットに開示された装置は、生体物質を監視するための電子画像捕捉手段を備えていない。 さらに、国際公開第２０１４／１０６２８６号パンフレットに開示された装置は、それ自体のインキュベーション中における生存可能な生物学的物質の発生（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）を監視及び制御するのに適していない。
【００１５】
前の節で示したように、卵母細胞と受精卵の両方、例えば胚は、ガラス化を受けることがある。受精卵の場合、接合体（ｚｙｇｏｔｅ）のガラス化の前に、卵子を受精させる。このような受精及び得られた接合体のその後のインキュベーションは、インキュベータ内で行われる。市場において、多数のインキュベータが利用可能である。これらのうちのいくつかは、生物材料を取り囲む空気の温度及び組成の制御など、インキュベートされた生物材料の環境を制御することを可能にする。他の種類のインキュベータには、生物学的材料をモニタリングする画像捕捉手段が含まれる。 これらのうちのいくつかは、女性の子宮に受精卵を挿入するための適切な時期を見つけることに関して最適となる細胞分裂段階を決定するために、生物学的物質のモニタリングを可能にする経時的技術を含んでいる。
【００１６】
しかしながら、これらのインキュベータのいずれも、生物材料のガラス化を行うための手段を含んでいない。
【００１７】
生物材料のガラス化のための先行技術装置のいずれも、完全に自動化されたガラス化プロセスを提供するものではなく、生物材料の完全に自動化された調製工程及び／又はその後の低温処理を含んでいない。
【００１８】
更には、生物材料のガラス化のための先行技術装置のいずれも、ガラス化プロセスの画像捕捉を提供していない。
【発明の概要】
【００１９】
本発明の目的は、これらの欠点を克服する装置及び使用を提供することである。この目的は、様々な態様において、本発明によって達成される。
【００２０】
即ち、本発明は、第１の側面において、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための装置１００であって、
前記装置は、縦方向及び横方向にそれぞれ広がりを有するハウジングを具備し、前記ハウジングは、１つ又は２つ以上の培養皿区画を備え、前記培養皿区画は各々が生物学的材料を含む１つ又は２つ以上の培養皿を収容するように構成され、前記培養皿は前記生物学的材料を収容するための１つ又は２つ以上の培養ウェルを備え、
前記装置は、前記１つ又は２つ以上の培養皿中に収容された前記生物学的材料の画像を捕捉するための１つ又は２つ以上の画像捕捉装置を具備し、
前記装置は、生物学的材料を極低温で冷却するための極低温手段を具備し、前記極低温手段は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画に対して異なった位置にある極低温領域に配置され、
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画と前記極低温領域とは共に作動領域を規定し、
前記装置は、１つ又は２つ以上の操作ユニットを具備し、前記１つ又は２つ以上の操作ユニットの各々は、１つ又は２つ以上のロボットアームを備え、前記１つ又は２つ以上のロボットアームは、前記作動領域内において、構成要素及び／又は化学的又は生物学的材料を把持及び移動させるように構成され、
前記装置は、移動手段を具備し、前記移動手段は、前記培養皿に対して前記画像捕捉装置を相対的に移動させるように構成され、
前記装置は、前記装置の動作を制御するための制御システムを具備し、前記制御システムは、前記装置が従うべき所定の動作プロトコルを使用者が入力できるように構成され、前記制御システムは、前記プロトコルに基づいて前記装置を制御するように構成されている、
装置に関する。
【００２１】
第２の側面において、本発明は、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のためのシステムであって、第１の側面に係る装置と、１つ又は２つ以上の培養皿との組み合わせを具備したシステムに関する。
【００２２】
第３の側面において、本発明は、第２の側面によって規定される培養皿に関する。
【００２３】
第４の側面において、本発明は、第１の側面に係る装置又は第２の側面に係るシステム又は第３の側面に係る培養皿の、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための使用に関する。
【００２４】
第５の側面において、本発明は、第１の側面に係る装置を用いて実行される、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化の方法に関する。
【００２５】
本発明は、その様々な態様において、生存可能な生物学的材料のインキュベーション及びガラス化を実施する際の改善された処理品質を提供する。
【００２６】
本発明に係る装置は、完全に自動制御されてもよく、それにより、人間による取扱い及び／又は人間との相互作用によって引き起こされる処置の変動を最小限に抑えることができる。そのため、研究目的で本発明に係る装置を使用することが可能であり、胚又は卵母細胞、例えばヒト胚又はヒト卵母細胞などの生存可能な生物学的試料のガラス化の条件の最適化のために使用され得る。
【００２７】
インキュベーション及びガラス化のためのそのような最適化された条件は、１つの実験が別の実験と１つのパラメータのみ異なっている膨大な数のインキュベーション及びガラス化実験を実行することによって、本発明に係る装置を用いて見出すことができる。
【００２８】
上述したように、本発明に係る装置は、装置が完全に自動制御され得るため、実験ごとの動作プロトコルが確実となり、人間の介入によって引き起こされる実験条件の意図しない変動を最小限に抑え、正確な実験を行うことができる。
【００２９】
このようにして、各パラメータを最適化することにより、最終的に、生存可能な生物学的材料のインキュベーション及びガラス化のための最適化パラメータの完全なセットを得ることができる。
【００３０】
これが確立されると、本発明に係る装置は、例えばヒト胚又はヒト卵母細胞などの生存可能な生物学的材料のインキュベーション及びガラス化のために商業的に使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明に係る装置の斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る装置と共に使用される移動手段の実施形態のひとつを示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明に係る装置と共に使用される画像捕捉装置の実施形態のひとつを示す拡大斜視図である。
【図４】図４は、本発明に係る装置と共に使用されるピペット用ロボットアームの形態における操作ユニットの実施形態のひとつを示す斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係る装置と共に使用されるピペットポンプの実施形態のひとつを示す斜視図である。
【図６】図６は、本発明に係る装置と共に使用される皿封止用ロボットアームの形態における操作ユニットの実施形態のひとつを示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明に係る装置と共に使用される培養皿の実施形態のひとつを示す斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７に示す培養皿の様々な側面を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図７に示す培養皿の様々な側面を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、図７に示す培養皿の様々な側面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明は、第１の側面において、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための装置であって、
前記装置は、縦方向及び横方向にそれぞれ広がりを有するハウジングを具備し、前記ハウジングは、１つ又は２つ以上の培養皿区画を備え、前記培養皿区画は各々が生物学的材料を含む１つ又は２つ以上の培養皿を収容するように構成され、前記培養皿は前記生物学的材料を収容するための１つ又は２つ以上の培養ウェルを備え、
前記装置は、前記１つ又は２つ以上の培養皿中に収容された前記生物学的材料の画像を捕捉するための１つ又は２つ以上の画像捕捉装置を具備し、
前記装置は、生物学的材料を極低温で冷却するための極低温手段を具備し、前記極低温手段は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画に対して異なった位置にある極低温領域に配置され、
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画と前記極低温領域とは共に作動領域を規定し、
前記装置は、１つ又は２つ以上の操作ユニットを具備し、前記１つ又は２つ以上の操作ユニットの各々は、１つ又は２つ以上のロボットアームを備え、前記１つ又は２つ以上のロボットアームは、前記作動領域内において、構成要素及び／又は化学的又は生物学的材料を把持及び移動させるように構成され、
前記装置は、移動手段を具備し、前記移動手段は、前記培養皿に対して前記画像捕捉装置を移動させるように構成され、
前記装置は、前記装置の動作を制御するための制御システムを具備し、前記制御システムは、前記装置が従うべき所定の動作プロトコルを使用者が入力できるように構成され、前記制御システムは、前記プロトコルに基づいて前記装置を制御するように構成されている、
装置に関する。
【００３３】
本発明の第１の側面に係る装置は、生存可能な生体物質の自動インキュベーション及びガラス化を可能にする。これにより、生物学的材料を取り扱うための所定のプロトコルを精密且つ正確に実施することができ、人間の手動による介入によって引き起こされる意図したプロトコルからのエラー及び逸脱を回避することができる。
【００３４】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、１つ又は２つ以上の個別の培養皿区画を備えており、例えば２〜２５、例えば３〜２４、例えば４〜２３、例えば５〜２２、例えば６〜２１、例えば７〜２０、例えば８〜１９、例えば９〜１８、例えば１０〜１７、例えば１１〜１６、例えば１２〜１５、例えば１３〜１４個の個別の培養皿区画を備えている。
【００３５】
このような数の個別の培養皿区画は、研究時において、培養皿区画ごとに１つのパラメータのみが互いに異なった複数のプロトコルを多数並行して行うことを可能とする。これにより、特定のタイプの生存可能な生物学的材料のインキュベーション及びガラス化のためのプロトコルの最適化を行うことができる。
【００３６】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは全ての培養皿区画は、個別の区画用の蓋を備えている。
【００３７】
個別の培養皿区画にそれ自身の個別の蓋を設けることにより、ある培養皿区画の環境が他の培養皿区画の環境とは独立した所定の条件に保たれ得ることが保証される。
【００３８】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは全ての培養皿区画の温度を個別に調節するための温度調節手段を更に具備している。
【００３９】
個別の培養皿区画にそれ自身の個別の温度調節手段を設けることにより、ある培養皿区画の環境が他の培養皿区画の環境とは独立した所定の条件に保たれ得ることが保証される。
【００４０】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記温度調節手段は、１つ又は２つ以上の電気加熱素子などの加熱手段、及び／又は、１つ又は２つ以上のペルチェ素子などの冷却手段を備えている、
【００４１】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは全ての培養皿区画において、酸素、二酸化炭素、及び／又は窒素の濃度などのガス組成を個別に制御するためのガス組成制御手段を更に具備している。
【００４２】
個別の培養皿区画にそれ自身の個別のガス組成制御手段を設けることにより、ある培養皿区画の環境が他の培養皿区画の環境とは独立した所定の条件に保たれ得ることが保証される。
【００４３】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、個別の培養皿区画の各々について画像捕捉装置（ｉｍａｇｅ  ｃａｐｔｕｒｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を具備している。
【００４４】
個々の培養皿区画に画像捕捉装置を設けることにより、個々の培養皿区画に収容された各培養皿の各培養ウェルの画像を捕捉する能力が保証される。
【００４５】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記移動手段は、前記画像捕捉装置が前記培養皿に対して移動可能なように構成され、それにより前記培養皿中に収容された各々の生物学的材料の画像を捕捉できるようにされている。
【００４６】
ひとつの画像捕捉装置に異なった培養皿区画に収容された生物学的材料の画像の捕捉を担わせることにより、装置の製造時の生産コストを抑制することができる。
【００４７】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは全ての培養皿区画において、前記培養皿区画は、培養皿の収容のためのシェルフを備え、前記移動手段は、前記画像捕捉装置に対して、前記シェルフを、好ましくは回転により移動できるように構成され、それにより前記培養皿中に収容された各々の生物学的材料の画像を捕捉できるようにされている。
【００４８】
このようにして、単一の画像捕捉装置は、異なった培養皿区画に収容されている生物学的材料に関する画像を取り込むことができる。
【００４９】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、例えば前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは全ての培養皿区画において、前記培養皿区画は、ピペットポンプを備え、前記ピペットポンプは、前記培養皿の前記培養ウェルへと前記流体をピペットし、前記培養皿の前記培養ウェルから前記流体をピペットするように構成されている。
【００５０】
ピペットポンプは、例えば、培養皿の１つ又は２つ以上の培養ウェルに培養培地及び凍結保護剤を添加及び除去することを可能にする。
【００５１】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは全ての培養皿区画において、前記培養皿区画は、１つ又は２つ以上のピペットを備えた１つ又は２つ以上のピペットスタンドを備えている。
【００５２】
ピペットスタンドは、使用された及び／又は未使用のピペットのためのホルダとして機能し得るため、装置の操作中に、生存可能な生物学的材料の汚染を避けるためにピペットを交換することが可能となる。
【００５３】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは全ての培養皿区画において、前記培養皿区画は、インキュベーション液体及び／又は抗凍結剤を保存するための１つ又は２つ以上のコンテナを備えている。
【００５４】
このようなコンテナを各培養皿区画に提供することにより、インキュベーション液体及び／又は凍結保護剤への容易なアクセスが可能になる。
【００５５】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記１つ又は２つ以上のコンテナは、シリンジの端部封止キャップを備えている。
【００５６】
シリンジの端部封止キャップは、インキュベーション液体及び／又は凍結保護剤の汚染リスクを最小化しつつ、ピペットのコンテナ内部へのアクセスを可能にする。
【００５７】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは各々の培養皿区画において、前記培養皿区画は、培養皿を運ぶための透明シェルフを備え、前記画像捕捉装置は、前記透明シェルフの下に配置され、前記培養皿中に収容された生物学的材料の画像の捕捉を前記透明シェルフを通じて行えるように移動可能とされている。
【００５８】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは各々の培養皿区画において、前記培養皿区画は、１つ又は２つ以上の透明な壁を備えている。
【００５９】
このような実施形態においては、前記画像捕捉装置は、水平方向に又は実質的に水平方向にフォーカスするように構成されていてもよい。
【００６０】
このような実施態様の一形態において、前記画像捕捉装置は、前記透明な壁の外側の位置で、前記培養皿区画の内部に対して、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画に沿って移動可能に構成されている。
【００６１】
画像捕捉装置のこのような動作は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画の手前、又は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画の背後において、前記装置のハウジング内に存在しながら、行うことができる。
【００６２】
透明な壁が設けられた１つ又は２つ以上の培養皿区画を有し、画像捕捉手段が水平方向に又は実質的に水平方向にフォーカスするように構成されていてもよいこれらの構成は、他のタイプの培養皿の使用を可能とする。このような培養皿は、上面を有する平坦なエレメントの形態であって、前記１つ又は２つ以上の培養ウェルが前記上面上に配置され、これらのタイプの培養皿は、インキュベーション及び／又はガラス化中において、直立した又は垂直方向に配置されるように構成されていてもよい。
【００６３】
このような様々なセットアップは、１つ又は２つ以上の培養皿区画に関して、画像捕捉装置による画像の容易な取り込みを可能とする。
【００６４】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは各々の培養皿区画において、前記培養皿区画は、ｐＨセンサ、温度センサ、酸素センサ、及び二酸化炭素センサのうち１つ又は２つ以上を備えている。
【００６５】
このようなセンサは、特定の培養皿区画における環境のモニタリングを可能とする。
【００６６】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、極低温手段は、液体窒素などの液体ガスを保存するためのコンテナを備え、液体ガスを保存するための前記コンテナは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画から離されている。
【００６７】
液体窒素などの液体ガスは、容易に利用可能且つ安価であり、極低温化能力に関して効率的な極低温手段である。
【００６８】
但し、本明細書及びクレームにおいて、「極低温手段」は、液体ガスを保存するためのコンテナ自体を意味している。
【００６９】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、使用者が前記装置が従うべき操作プロトコルをプログラム及び選択できるようにするための入力手段を更に具備している。
【００７０】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記装置の操作の状況及び／又は進行をオペレータに表示するためのディスプレイを更に具備している。
【００７１】
このような入力手段及びディスプレイは、オペレータが前記装置の動作を制御及びモニタリングすることを可能とする。
【００７２】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記画像捕捉装置によって捕捉された画像を加工するための画像加工ユニットを具備している。
【００７３】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記画像加工ユニットは、前記画像捕捉装置によって捕捉された画像から、前記１つ又は２つ以上の個々の生物学的材料のタイムラプス系列を提供するように構成されている。
【００７４】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記画像捕捉装置は、前記生物学的材料のクローズアップ画像を捕捉するための顕微鏡を備えている。
【００７５】
タイムラプス画像は、特定の生存可能な生物学的材料の分化（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）をモニタリングし、このような材料の質を知り、更なる処理工程のために特定の生物学的材料を選択することを可能とする。
【００７６】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつは、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画、好ましくは各々の培養皿区画において、前記培養皿区画は、前記培養皿又は前記培養皿の各培養ウェルのための１つ又は２つ以上の蓋を収容するための蓋保持手段を備えている。
【００７７】
このような蓋が設けられた培養皿区画を提供することにより、このような蓋への容易なアクセスが可能となり、極低温プロセスの前に個々の培養皿及び／又は培養ウェルを封止することが可能となる。
【００７８】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記１つ又は２つ以上の操作ユニットは、皿封止用ロボットアームを備え、前記皿封止用ロボットアームは、前記培養皿区画内に収容された１つ又は２つ以上の培養皿を封止するように、又は、培養皿の培養ウェルを封止するように構成されている。
【００７９】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記皿封止用ロボットアームは、前記培養皿区画内から蓋を担持し、前記蓋を移動させ、前記培養皿区画内に収容された培養皿又は培養皿の培養ウェルの上に前記蓋を配置するように構成されている。
【００８０】
このように、前記装置は、所定のプロトコルに従って、培養皿又は培養皿の１つ又は２つ以上の培養ウェルの封止を自動的に行えるように構成されていてもよい。
【００８１】
なお、本明細書及びクレームにおいて、「皿封止用ロボットアーム」は、培養皿の１つ又は２つ以上の培養ウェルの外界からの封止に至る動作を提供するように構成されたロボットアームを意味している。
【００８２】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記１つ又は２つ以上の操作ユニットは、ピペット用ロボットアームを備え、前記ピペット用ロボットアームはピペットを備え、前記ピペット用ロボットアームは、前記ピペットを培養皿区画内で移動させて、前記培養皿区画内に収容された培養皿の１つ又は２つ以上の培養ウェルから又は前記培養ウェルへと液体及び／又はサスペンジョンを抜き取るか又は加えるように構成されている。
【００８３】
このように、前記装置は、所定のプロトコルに従って培養皿の１つ又は２つ以上の培養ウェルにおけるインキュベーション液体及び／又は凍結防止剤の自動的な交換ができるように構成されていてもよい。
【００８４】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記１つ又は２つ以上の操作ユニットは、培養皿移動用ロボットアームを備え、前記培養皿移動用ロボットアームは、培養皿を担持して前記培養皿区画と前記装置の前記極低温領域との間を移動させるように構成されている。
【００８５】
このように、前記装置は、培養皿を極低温条件に供するために、特定の培養皿区画から前記極低温領域への培養皿の自動的な移動を可能にするように構成されていてもよい。
【００８６】
培養皿移動用ロボットアームと、蓋載置ロボットアームなどの形態の皿封止用ロボットア−ムとは、ひとつの同一のアームに組み合わせられていてもよい。
【００８７】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記１つ又は２つ以上のロボットアームは、各々独立にベースを備え、前記ロボットアームは前記ベース上にピボット可能なように載置され、前記ロボットアームは、その反対側の端部に作動端を備え、前記ロボットアームの作動端は３次元に独立に移動可能とされている。
【００８８】
これにより、ロボットアームの動作のフレキシビリティが保証される。
【００８９】
本発明の第１の側面に係る装置の実施形態のひとつにおいて、前記装置の動作を制御するための前記制御システムは、１つ又は２つ以上の培養皿区画における温度調節手段；１つ又は２つ以上の培養皿区画におけるガス組成調節手段；前記１つ又は２つ以上の画像捕捉装置；皿封止用ロボットアーム、ピペット用ロボットアーム、及び培養皿移動用ロボットアームなどの前記１つ又は２つ以上の操作ユニット；並びにピペットポンプのうち、１つ又は２つ以上を制御するように構成されている。
【００９０】
このよう制御システムは、所定のプロトコルに従った前記装置の完全自動制御を可能とする。これにより、人間による手動での介入やヒューマンエラーによって引き起こされる所望のプロトコルからの揺らぎを抑止できる。
【００９１】
第２の側面において、本発明は、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のためのシステムであって、第１の側面に係る装置と、１つ又は２つ以上の培養皿との組み合わせを具備したシステムに関する。
【００９２】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつは、複数の培養ウェルを含んだ材料を備え、前記培養ウェルの各々は前記材料内における凹部である。
【００９３】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつにおいて、各培養皿中の前記培養ウェルの数は２〜２０であり、例えば４〜１８であり、例えば６〜１６であり、例えば８〜１４であり、例えば１０〜１２である。
【００９４】
このような数の培養ウェルは、研究時において、培養ウェルごとに１つのパラメータのみが互いに異なった複数のプロトコルを多数並行して行うことを可能とする。これにより、特定のタイプの生存可能な生物学的材料のインキュベーション及びガラス化のためのプロトコルの最適化を行うことができる。
【００９５】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつは、少なくとも前記１つ又は２つ以上の培養ウェルにおいて、各ウェルの下部の皿の材料が透明である。
【００９６】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつにおいて、前記培養皿の材料はプラスチックなどのポリマーである。
【００９７】
各ウェルの下部の皿の材料として透明なものを用いることにより、画像捕捉装置を培養皿の下に配置しても、前記培養皿のウェルに収容されている生物学的材料の画像を捕捉することが可能となる。
【００９８】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつは、１つ又は２つ以上の前記培養ウェルにおいて、前記ウェルを取り囲む領域に、金属などの比較的高い熱伝導性を有した材料が設けられている。
【００９９】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつにおいて、各培養ウェルは前記皿の周縁近傍に配置され、前記皿の底面は金属などの比較的比較的高い熱伝導性を有した材料で覆われており、前記培養ウェルの領域の底面は比較的比較的高い熱伝導性を有した材料で覆われていない。
【０１００】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつは、前記培養皿は実質的に中央に向けられた貫通孔を備えることにより外周部及び内周部を有し、各培養ウェルは前記外周部又は内周部の近辺に配置されている。
【０１０１】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつにおいて、前記培養皿は、前記培養ウェルの近辺における材料の厚みが、例えば前記培養ウェルの下部の材料に関して、及び／又は、前記ウェルの壁に関して、０．０５〜０．５ｍｍ、例えば０．０６〜０．４ｍｍ、例えば０．０７〜０．３ｍｍ、例えば０．０８〜０．２ｍｍ、例えば０．０９〜０．１ｍｍである。
【０１０２】
これら後者の４つの実施形態は、極低温手段による生存可能な生物学的材料の急速な冷却を可能とし、これにより、最適な極低温条件を得ることができる。
【０１０３】
本発明の第２の側面に係るシステムの実施形態のひとつにおいて、前記培養皿は、全ての培養ウェルを覆う蓋を備えているか、又は、単一の培養ウェルを覆う個別の蓋を備えており、前記蓋は前記培養ウェルを周囲から取り外し可能に封止するように構成されている。
【０１０４】
第３の側面において、本発明は、第２の側面によって規定される培養皿に関する。
【０１０５】
第４の側面において、本発明は、第１の側面に係る装置又は第２の側面に係るシステム又は第３の側面に係る培養皿の、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための使用に関する。
【０１０６】
本発明の第４の側面に係る使用の実施形態のひとつにおいて、前記生物学的材料は卵母細胞又は胚である。
【０１０７】
第５の側面において、本発明は、第１の側面に係る装置を用いて実行される、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化の方法に関する。
【０１０８】
本発明の第１の側面に係る装置は、生存可能な生体材料などの生物学的材料のインキュベーション及びガラス化のために適当なものとして記載してきたが、この装置は、当然ながら、生物学的材料のインキュベーションのみのためにも使用し得る。
【０１０９】
同様に、本発明の第１の側面に係る装置は、生物学的材料のガラス化のみのためにも使用し得る。
【０１１０】
本発明の態様を示す図面を参照して、図１は、生存可能な生物学的材料のインキュベーション及びガラス化のための装置１００を示している。
【０１１１】
図１に示す装置は、縦方向Ｘ及び横方向Ｙにそれぞれ広がりを有するハウジング２を具備し、前記ハウジングは、１つ又は２つ以上の培養皿区画４を備え、前記培養皿区画は各々が生物学的材料を含む１つ又は２つ以上の培養皿６を収容するように構成され、前記培養皿は前記生物学的材料を収容するための１つ又は２つ以上の培養ウェル８を備えている。
【０１１２】
前記装置は、前記１つ又は２つ以上の培養皿中に収容された前記生物学的材料の画像を捕捉するための１つ又は２つ以上の画像捕捉装置１０（図示せず）を具備している。
【０１１３】
前記装置は、液体窒素のコンテナの形態で、極低温手段１２を具備している。図１において、コンテナはハウジング２内に隠れている。
【０１１４】
培養皿区画と極低温領域とは共に作動領域１６を規定している。
【０１１５】
前記装置は、複数の操作ユニット１８を具備している。操作ユニットは、１つ又は２つ以上の担持アーム２０を備え、前記１つ又は２つ以上の担持アームは、前記作動領域内において、構成要素及び／又は化学的又は生物学的材料を把持及び移動させるように構成されている。この点は、以下の項で更に説明する。
【０１１６】
前記装置は、移動手段２２を具備し、前記移動手段は、前記画像捕捉装置に対して前記培養皿を相対的に移動させるように構成されている。
【０１１７】
前記装置は、前記装置の動作を制御するための制御システム２４を具備し、前記制御システムは、前記装置が従うべき所定の動作プロトコルを使用者が入力できるように構成され、前記制御システムは、前記プロトコルに基づいて前記装置を制御するように構成されている。
【０１１８】
図２は、本発明に係る装置と共に使用される移動手段の実施形態のひとつを示している。図２は、シェルフ２８及び３８の下に配置された画像捕捉手段１０を示している。移動手段は画像捕捉装置１０に対して相対的に移動可能なように適合されている。この太陽では、シェルフ２８及び３８は、その上に培養皿が配置され得るカルーセルとして設計されている。駆動手段（図示せず）がシェルフ２８及び３８の回転を提供し、培養皿の異なった培養セル中に収容された異なった生物学的材料の画像の捕捉を可能としている。
【０１１９】
図３は、画像捕捉装置１０自体の拡大図である。画像捕捉装置は、好ましくは、モータの付いたフォーカス及び／又はズーム手段を備えている。このような手段は、画像捕捉プロセスにおいて、光学パラメータをリモートで及び／又は自動で調整することを可能とする。
【０１２０】
図４は、操作ユニット１８の実施形態の一つを示している。操作ユニットは、ピペット用ロボットアーム５８の形態にある。ピペット用ロボットアームは、前記ピペットを前記培養皿区画内で移動するように構成されており、これにより、前記培養皿区画内に収容された培養皿の１つ又は２つ以上の培養ウェルへと及び培養ウェルから液体及び／又はサスペンジョンを抜き取る及び／又は加えることが可能となる。これは、ピペット用アームの一端をベース６０上にピボット可能に配置し、モータユニット６８によって３次元に独立して移動可能にされた作動端６２を他の端に設けることによって達成できる。作動端は、ピペット６６を備えたピペット手段６４を具備している。ピペット手段６４はピペット６６のホルダとして機能する。
【０１２１】
図５は、本発明に係る装置と共に使用されるピペットポンプの実施形態のひとつを示している。ピペットポンプ３２は、第１のブラケット７２と第２のブラケット７４とを備えたスタンド７０を具備している。第１及び第２のブラケットは、シリンダ部分７８及びピストン部分８０を有する通常の廃棄可能なプラスチックシリング７６を収容するように構成されている。第１のブラケット７２はシリンジのシリンダ部分７８の周囲を担持し、第２のブラケット７４はシリンジのピストン部分８０の自由端（ｆｒｅｅ  ｅｎｄ）を担持している。モータユニット８２は、第２のブラケット７４に対して第１のブラケット７２を相対的に移動するように構成されており、これにより、シリンジが液体を吸い込み又は放出することが可能となる。シリンジの通過端（ｐａｓｓａｇｅ  ｅｎｄ）８４はホースに接続されていてもよく、このホースは、図４に示すピペットユニット１８のピペット６６に繋がっていてもよい。
【０１２２】
このように、ピペットポンプ３２は、図４に示すピペットユニット１８との組み合わせにより、本発明に係る装置１００の培養皿区画に収容された培養皿の培養ウェルへと及び培養ウェルから、培養メディア及び／又は凍結防止剤を、追加又は除去する目的に使用され得る。
【０１２３】
一般的に、本発明に係る装置に関して、ピペットポンプは、全ての培養皿区画において共有されていてもよい。或いは、１つ又は２つ以上の培養皿区画のそれぞれに個別のピペットポンプが設けられていてもよい。
【０１２４】
図６には、本発明に係る装置と共に使用される皿封止用ロボットアームの形態における操作ユニット１８が示されている。この皿封止用ロボットアームは、皿載置ロボットアームの形態である。前記皿載置ロボットアームは、前記培養皿区画内から蓋を把持し、前記培養皿区画内に収容された培養皿又は培養皿のウェルの上へと前記蓋を移動及び配置するように構成されている。これは、皿載置用アームの一端をベース８８上にピボット可能に配置し、モータユニット９２によって３次元に独立して移動可能にされた作動端９０を他の端に設けることによって達成できる。作動端９０は把持パッド９４を備えており、この把持パッド９４は、培養皿区画内に配置された蓋を把持し、培養皿区画内に配置された培養皿又は培養ウェルの上に蓋を置くことを可能としている。
【０１２５】
蓋は、アルミニウム又は他の金属の薄いシートの形態であってもよく、これを用いることにより、電磁誘導を介した電磁気放射が培養皿に対して封止される。
【０１２６】
図６に示す態様において、蓋載置ロボットアーム８６の形態の操作ユニット１８は、培養皿を把持し、前記培養皿区画と前記装置の前記極低温領域との間を移動させるための操作ユニットとしても機能する。
【０１２７】
図７は、本発明に係る装置と共に使用される培養皿６の実施形態のひとつを示している。この培養皿は生存可能な生物学的材料を収容するための８つの培養ウェルを備えている。
【０１２８】
図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃは、図７に示す培養皿６の種々の側面を示している。図８Ｃにおいては、培養ウェルの底部の下の材料が見られ、培養ウェルの壁は厚みが０．１ｍｍしかない。培養ウェルの下部をこのように薄くすることにより、培養皿又は少なくともその底部が極低温条件にさらされたときの瞬間的な凍結の最適な方法が提供される。
【０１２９】
この培養皿は、プラスチックなどの透明な材料で製造されている。
【符号の説明】
【０１３０】
２…ハウジング
４…培養皿区画
６…培養皿
８…培養皿の培養ウェル
１０…画像捕捉装置
１２…極低温手段
１４…極低温領域
１６…作動領域
１８…操作ユニット
２０…把持アーム
２２…移動手段（ｍｏｖｅｍｅｎｔ  ｍｅａｎｓ）
２４…制御システム
２６…装置の蓋
２８…培養皿区画のシェルフ
３０…移動手段（ｍｏｖｉｎｇ  ｍｅａｎｓ）
３２…ピペットポンプ
３４…ピペットスタンド
３６…インキュベーション液体及び／又は凍結防止剤のためのコンテナ
３８…透明なシェルフ
４０…液体ガスを保存するためのコンテナ
４２…作動プロトコルをセットするための入力手段
４４…作動のモード／進行を表示するためのディスプレイ
４６…蓋保持手段
４８…比較的高い熱伝導容量を有する材料
５０…貫通孔
５２…培養皿の外周（ｏｕｔｅｒ  ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ）
５４…培養皿の内周（ｉｎｎｅｒ  ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ）
５６…培養皿の蓋
５８…ピペット用ロボットアーム
６０…操作ユニットのベース
６２…ピペット用ロボットアームの作動端
６４…ピペット手段
６６…ピペット
６８…モータユニット
７０…ピッティングポンプ（ｐｉｔｔｉｎｇ  ｐｕｍｐ）のためのスタンド
７２…ピッティングポンプのためのスタンドの第１のブラケット
７４…ピッティングポンプのためのスタンドの第２のブラケット
７６…プラスチックシリンジ
７８…プラスチックシリンジのシリンダ部分
８０…プラスチックシリンジのピストン部分
８２…モータユニット
８４…シリンジの通過端（ｐａｓｓａｇｅ  ｅｎｄ）
８６…皿封止ロボットアーム、蓋載置ロボットアーム
８８…蓋載置ロボットアームのベース
９０…蓋載置ロボットアームの作動端
９２…モータユニット
９４…蓋載置ロボットアームの把持パッド
１００…装置
２００…システム
Ｘ…縦方向
Ｙ…横方向
【図１】
2018000191.tif 000003
【図２】
2018000191.tif 000004
【図３】
2018000191.tif 000005
【図４】
2018000191.tif 000006
【図５】
2018000191.tif 000007
【図６】
2018000191.tif 000008
【図７】
2018000191.tif 000009
【図８Ａ】
2018000191.tif 000010
【図８Ｂ】
2018000191.tif 000011
【図８Ｃ】
2018000191.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月30日(2017.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための装置（１００）であって、
前記装置は、縦方向（Ｘ）及び横方向（Ｙ）にそれぞれ広がりを有するハウジング（２）を具備し、前記ハウジングは、１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）を備え、前記培養皿区画は各々が生物学的材料を含む１つ又は２つ以上の培養皿（６）を収容するように構成され、前記培養皿は前記生物学的材料を収容するための１つ又は２つ以上の培養ウェル（８）を備え、
前記装置は、前記１つ又は２つ以上の培養皿中に収容された前記生物学的材料の画像を捕捉するための１つ又は２つ以上の画像捕捉装置（１０）を具備し、
前記装置は、生物学的材料を極低温で冷却するための極低温手段（１２）を具備し、前記極低温手段は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）に対して異なった位置にある極低温領域（１４）に配置され、
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画と前記極低温領域とは共に作動領域（１６）を規定し、
前記装置は、１つ又は２つ以上の操作ユニット（１８）を具備し、前記１つ又は２つ以上の操作ユニットの各々は、１つ又は２つ以上のロボットアーム（２０）を備え、前記１つ又は２つ以上のロボットアームは、前記作動領域内において、構成要素及び／又は化学的又は生物学的材料を把持及び移動させるように構成され、
前記装置は、移動手段（２２）を具備し、前記移動手段は、前記培養皿に対して前記画像捕捉装置を相対的に移動させるように構成され、
前記装置は、前記装置の動作を制御するための制御システム（２４）を具備し、前記制御システムは、前記装置が従うべき所定の動作プロトコルを使用者が入力できるように構成され、前記制御システムは、前記プロトコルに基づいて前記装置を制御するように構成されている、
装置。
【請求項２】
前記装置は、２〜２５個の個別の培養皿区画を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）は、個別の区画用の蓋（２６）を備えている、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）の温度を個別に調節するための温度調節手段を更に具備した請求項１乃至３の何れか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記温度調節手段は、１つ又は２つ以上の加熱手段、及び／又は、１つ又は２つ以上の冷却手段を備えている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、ガス組成を個別に制御するためのガス組成制御手段を更に具備した請求項１乃至５の何れか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、個別の培養皿区画の各々について画像捕捉装置（１０）を具備している、請求項１乃至６の何れか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記移動手段（２２）は、前記画像捕捉装置が前記培養皿に対して移動可能なように構成され、それにより前記培養皿中に収容された各々の生物学的材料の画像を捕捉できるようにされている、請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、前記培養皿区画は、培養皿の収容のためのシェルフ（２８）を備え、前記移動手段（２２）は、前記画像捕捉装置に対して、前記シェルフを移動できるように構成され、それにより前記培養皿中に収容された各々の生物学的材料の画像を捕捉できるようにされている、請求項１乃至７の何れか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、前記培養皿区画は、ピペットポンプ（３２）を備え、前記ピペットポンプは、前記培養皿の前記培養ウェルへと及び前記培養皿の前記培養ウェルから前記流体をピペットするように構成されている、請求項１乃至９の何れか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、前記培養皿区画は、１つ又は２つ以上のピペットを備えた１つ又は２つ以上のピペットスタンド（３４）を備えている、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、前記培養皿区画は、インキュベーション液体及び／又は抗凍結剤を保存するための１つ又は２つ以上のコンテナ（３６）を備えている、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記１つ又は２つ以上のコンテナは、シリンジの端部封止キャップを備えている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、前記培養皿区画は、培養皿を運ぶための透明シェルフ（３８）を備え、前記画像捕捉装置は、前記透明シェルフの下に配置され、前記培養皿中に収容された生物学的材料の画像の捕捉を前記透明シェルフを通じて行えるように移動可能とされている、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、前記培養皿区画は、１つ又は２つ以上の透明な壁を備えている、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記画像捕捉装置（１０）は、水平方向に又は実質的に水平方向にフォーカスするように構成されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記画像捕捉装置（１０）は、前記透明な壁の外側の位置で、前記培養皿区画の内部に対して、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画に沿って移動可能に構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記画像捕捉装置（１０）は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画の手前で又は背後で移動可能に構成されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、前記培養皿区画は、ｐＨセンサ、温度センサ、酸素センサ、及び二酸化炭素センサのうち１つ又は２つ以上を備えている、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の装置。
【請求項２０】
前記極低温手段（１２）は、液体ガスを保存するためのコンテナ（４０）を備え、液体ガスを保存するための前記コンテナ（４０）は、前記１つ又は２つ以上の培養皿区画から離されている、請求項１乃至１９の何れか１項に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置は、使用者が前記装置が従うべき操作プロトコルをプログラム及び選択できるようにするための入力手段（４２）を更に具備している、請求項１乃至２０の何れか１項に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置は、前記装置の操作の状況及び／又は進行をオペレータに表示するためのディスプレイ（４４）を更に具備している、請求項１乃至２１の何れか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、前記画像捕捉装置（１０）によって捕捉された画像を加工するための画像加工ユニットを具備している、請求項１乃至２２の何れか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記画像加工ユニットは、前記画像捕捉装置（１０）によって捕捉された画像から、前記１つ又は２つ以上の個々の生物学的材料のタイムラプス系列を提供するように構成されている、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記画像捕捉装置（１０）は、前記生物学的材料のクローズアップ画像を捕捉するための顕微鏡を備えている、請求項１乃至２４の何れか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記１つ又は２つ以上の培養皿区画（４）において、前記培養皿区画は、前記培養皿又は前記培養皿の各培養ウェルのための１つ又は２つ以上の蓋（５６）を収容するための蓋保持手段を備えている、請求項１乃至２５の何れか１項に記載の装置。
【請求項２７】
前記１つ又は２つ以上の操作ユニット（１８）は、皿封止用ロボットアーム（８６）を備え、前記皿封止用ロボットアームは、前記培養皿区画（４）内に収容された１つ又は２つ以上の培養皿（６）を封止するように、又は、培養皿の培養ウェル（８）を封止するように構成されている、請求項１乃至２６の何れか１項に記載の装置。
【請求項２８】
前記皿封止用ロボットアーム（８６）は、前記培養皿区画内から蓋（５６）を担持し、前記蓋を移動させ、前記培養皿区画（４）内に収容された培養皿（６）又は培養皿の培養ウェル（８）の上に前記蓋を配置するように構成されている、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記１つ又は２つ以上の操作ユニット（１８）は、ピペット用ロボットアーム（５８）を備え、前記ピペット用ロボットアームはピペット（６６）を備え、前記ピペット用ロボットアームは、前記ピペットを培養皿区画（４）内で移動させて、前記培養皿区画内に収容された培養皿（６）の１つ又は２つ以上の培養ウェル（８）から又は前記培養ウェル（８）へと液体及び／又はサスペンジョンを抜き取るか又は加えるように構成されている、請求項１乃至２８の何れか１項に記載の装置。
【請求項３０】
前記１つ又は２つ以上の操作ユニット（１８）は、培養皿移動用ロボットアームを備え、前記培養皿移動用ロボットアームは、培養皿を担持して前記培養皿区画と前記装置の前記極低温領域との間を移動させるように構成されている、請求項１乃至２９の何れか１項に記載の装置。
【請求項３１】
前記１つ又は２つ以上のロボットアームは、各々独立にベースを備え、前記ロボットアームは前記ベース上にピボット可能なように載置され、前記ロボットアームは、その反対側の端部に作動端を備え、前記ロボットアームの作動端は３次元に独立に移動可能とされている、請求項２７乃至３０の何れか１項に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置の動作を制御するための前記制御システム（２４）は、１つ又は２つ以上の培養皿区画における温度調節手段；１つ又は２つ以上の培養皿区画におけるガス組成調節手段；前記１つ又は２つ以上の画像捕捉装置；前記１つ又は２つ以上の操作ユニット；並びにピペットポンプのうち、１つ又は２つ以上を制御するように構成されている、請求項１乃至３１の何れか１項に記載の装置。
【請求項３３】
生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のためのシステム（２００）であって、請求項１乃至３２の何れか１項に記載の装置（１００）と、１つ又は２つ以上の培養皿（６）との組み合わせを具備したシステム。
【請求項３４】
前記１つ又は２つ以上の培養皿は、複数の培養ウェル（８）を含んだ材料（４８）を備え、前記培養ウェル（８）の各々は前記材料内における凹部である、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
各培養皿中の前記培養ウェル（８）の数は２〜２０である、請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
少なくとも前記１つ又は２つ以上の培養ウェルにおいて、各ウェルの下部の皿の材料は透明である、請求項３３乃至３５の何れか１項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記培養皿の材料はポリマーである請求項３３乃至３６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項３８】
１つ又は２つ以上の前記培養ウェル（８）において、前記ウェルを取り囲む領域に、比較的高い熱伝導性を有した材料（４８）が設けられている、請求項３３乃至３７の何れか１項に記載のシステム。
【請求項３９】
各培養ウェルは前記皿の周縁近傍に配置され、前記皿の底面は比較的高い熱伝導性を有した材料（４８）で覆われており、前記培養ウェルの領域の底面は比較的高い熱伝導性を有した材料（４８）で覆われていない、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記培養皿は実質的に中央に向けられた貫通孔（５０）を備えることにより外周部（５２）及び内周部（５４）を有し、各培養ウェルは前記外周部又は内周部の近辺に配置されている、請求項３８又は３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記培養皿（６）は、全ての培養ウェル（８）を覆う蓋（５６）を備えているか、又は、単一の培養ウェルを覆う個別の蓋を備えており、前記蓋は前記培養ウェルを周囲から取り外し可能に封止するように構成されている、請求項３８乃至４０の何れか１項に記載のシステム。
【請求項４２】
前記培養皿（６）は、前記培養ウェルの近辺における材料の厚みが、０．０５〜０．５ｍｍである、請求項３８乃至４１の何れか１項に記載のシステム。
【請求項４３】
請求項３８乃至４２の何れか１項によって規定される培養皿。
【請求項４４】
請求項１乃至３２の何れか１項に記載の装置（１００）又は請求項３３乃至４２の何れか１項に記載のシステム（２００）又は請求項４３に記載の培養皿（６）の、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化のための使用。
【請求項４５】
前記生物学的材料は卵母細胞又は胚である請求項４４に記載の使用。
【請求項４６】
請求項１乃至３２の何れか１項に記載の装置（１００）を用いて実行される、生存可能な生物学的物質のインキュベーション及びガラス化の方法。