(57)【要約】 【課題】  反応チャンバ内の変化および状態を監視するため反応チャンバにおいて空気泡のない測定を実現すること。更に、脱泡を不要とすること。【解決手段】  流体を貯蔵容器から供給ユニットに移送し、液下チャンバ内に滴下または流入させ、かくして、流体とともに移送される空気泡を大気中に逸出させ、ヘッド（７）および反応チャンバ（２）の上方の流体が、ストックを形成し、液面（４）の高さおよびこれとともに貯蔵容積を第１貫流チャンネル（５）を介して測定し、反応チャンバにおける流体交換を、第１貫流チャンネル（５）を介する吸引およびかくして誘起される滴下チャンバからの流体の補充流動によって行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応チャンバ内の変化および状態を監視する方法において、
流体を貯蔵容器から供給ユニットに移送し、滴下チャンバ内に滴下または流入させ、
かくして、流体とともに移送される空気泡が大気中に逸出し、
ヘッド（７）および反応チャンバ（２）の上方の流体が、ストックを形成し、
液面（４）の高さおよびこれとともに貯蔵容積を第１貫流チャンネル（５）を介して測定し、
反応チャンバにおける流体交換を、第１貫流チャンネル（５）を介する吸引およびかくして誘起される滴下チャンバからの流体の補充流動によって行うこと
を特徴とする方法。
【請求項２】
滴下チャンバへの流体の移送を第２貫流チャンネル（６）を介して行うことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
液面（４）の高さおよびこれとともに貯蔵容積を第３貫流チャンネル（１１）を介して測定することを特徴とする請求項１−２の１つに記載の方法。
【請求項４】
反応チャンバ（２）内の流体（３）の変化または表面の変化が、生きている細胞、細胞構成要素、ＤＮＡ、ＲＮＡ、酵素、抗体および／または化学的、生化学的および／または免疫学的反応によって誘起されることを特徴とする請求項１−３の１つに記載の方法。 
【請求項５】
反応チャンバ（２）を介する液体の貫流を連続的にまたは流動段階または停止段階において交互に行うことを特徴とする請求項１−４の１つに記載の方法。
【請求項６】
ヘッドホルダ（１）の昇降機構によって反応チャンバ（２）を変化させることができ、かくして、滴下チャンバ内の流体が、反応チャンバ（２）内の流体と混合されることを特徴とする請求項１−５の１つに記載の方法。
【請求項７】
反応チャンバ（２）の部分（複数）が、流体の直接的流入を受けないよう、反応チャンバ（２）に膜（１４）が設けてあることを特徴とする請求項１−６の１つに記載の方法。
【請求項８】
反応チャンバ内の変化および状態を監視する管理ユニットにおいて、反応チャンバ（２）に開口する第１貫流チャンネル（５）が、流体（３）の吸引に役立ち、滴下チャンバへの（流体の）導入は、液面（４）の上方の第２貫流チャンネル（６）を介して行われるよう構成されたことを特徴とする管理ユニット。
【請求項９】
第１貫流チャンネル（５）が、ヘッドホルダ（１）内に設けてあり、反応チャンバ（２）に開口することを特徴とする請求項８の管理ユニット。
【請求項１０】
第１貫流チャンネル（５）が、反応チャンバ（２）の底部に設けてある（開口する）ことを特徴とする請求項８の管理ユニット。
【請求項１１】
ヘッドホルダ（１）が、柄状シャフト（８）を有するヘッド（７）と、第２貫流チャンネル（６）を受容するための太いないし厚い部分（大径部分）（９）とからなることを特徴とする請求項８−１０の１つに記載の管理ユニット。
【請求項１２】
第２貫流チャンネル（６）が、流体の案内のために、ヘッドホルダ（１）に並置されていることを特徴とする請求項８−１１の１つに記載の管理ユニット。
【請求項１３】
第３貫流チャンネル（１１）が、非常吸引部としてオーバフローを阻止するよう、受容容器（１０）内に設けてあることを特徴とする請求項８−１２の１つに記載の管理ユニット。
【請求項１４】
太いないし厚い部分（１２）の上方に且つ受容容器（１０）の内部に、非常吸引部としてオーバフローを阻止する第３貫流チャンネル（１１）の受容のための第２大径部分（１２）が設けてあることを特徴とする請求項８−１３の１つに記載の管理ユニット。 
【請求項１５】
表面が、疎水性および／または親水性被複層を備えていることを特徴とする請求項８−１４の１つに記載の管理ユニット。
【請求項１６】
反応チャンバ（２）内におよび／または第１貫流チャンネル（５）内にまたはこれらに続いて、流体中の変化を検知するセンサ系（１３）が設けてあることを特徴とする請求項８−１５の１つに記載の管理ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応チャンバ内の変化および状態を監視する方法および細胞培養実験において液状培養媒体の導入のために必要な管理ないし監視ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞培養実験は、反応チャンバ内で実施される。反応チャンバ内で、細胞、細胞成分、ＤＮＡ、ＲＮＡ、酵素、抗体および化合物を監視できおよび／または反応させることができる。反応チャンバの底部に各種のセンサ系を設けた反応チャンバは公知である。
【０００３】
公知の装置は、所定の時間的順序で、新鮮な培養媒体の細胞または上記培養媒体に溶解した作用物質を供給するのに役立ちまたは使用ずみ媒体を細胞培養範囲から除去するのに役立つ。供給された媒体および細胞培養範囲は、微生物による汚染および過度の希釈を阻止しなければならない。これらは、細胞に関する反応の鋭敏な測定のための重要な前提条件である。
【０００４】
ＤＥ１９９２０８１１には、液状培養媒体中で細胞培養実験を実施するための装置が記載されている。受け上にある細胞培養体に接近でき、培養媒体の上方で反応チャンバを限定する分離部材が設けてある。分離部材内には、受容容器の小容積の部分チャンバに開口する１つまたは複数の貫流チャンネルが設けてある。反応チャンバおよび貯蔵チャンバ内にある媒体の対流混合が行われ、この場合、貫流チャンネルを介して、培養媒体の特定量の液体を反応チャンバに供給し、再び、吸引する。対流混合は、分離部材と受容容器との間の流動チャンネルを介して行われる。分離部材の下方には、凸に湾曲した輪郭が設けてあり、かくして、空気泡またはガス泡が逸出できる。
【特許文献１】ＤＥ１９９２０８１１
【０００５】
液体は、雰囲気条件に応じて、ガスを蓄積できまたは放出でき（雰囲気とのガス交換）、この場合、常に、飽和状態を得ることが意図される。即ち、特に、温度および圧力に依存して、著しいガス蓄積が現れることになる。応力緩和および温度上昇の場合、ガスの一部が、再び、雰囲気に放出され、従って、気泡が形成されることになる。閉じた系内で、上記気泡は、移送され、化学的、物理的および生物学的推移、測定結果または測定環境の擾乱（例えば、細胞カーペットまたは反応チャンバ内の損傷、空気泡堆積による表面の化学反応の阻止）を誘起することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先行技術の欠点は、細胞培養またはセンサによる測定を阻害するガス泡が生ずることである。
【０００７】
空気泡による擾乱を回避または減少するため、各種の方法および機器が知られている。
【０００８】
上記系の部分（真空、加熱、超音波，．．．）は、液体を部分的にまたは完全に脱泡させることができる。この場合、しかしながら、液体の更なる移送時に、新たなガス吸収が起こり得ないと云うことに留意しなければならない（ガス不透過性運搬容器／パイプ／ホース）。更に、脱泡によって、液体の性質の変化（例えば、加熱によるタンパク質の変性）またはセンサに対する影響が誘起されることになる。上記の理由から、上述の脱泡法は、半開放系に依拠し、生きている（例えば、酸素を消費する）細胞を処理するおよび／または液体の操作を許容しないような用途には不適である。
【０００９】
他の空気泡抑制法は、例えば、ホース系における、いわゆる、気泡トラップである。空気泡／ガス泡は、このために設けた領域において上昇し、“排気部”に更に移送されることはない。この方法の欠点は、追加の無効容積（媒体切換時の時間遅延／混合）および環境と接触する、場合によっては排気箇所（例えば、汚染が起こり得る）が必要なことである。更に、系は、ホース内の（ポンプ方向へ見て）トラップの前にある空気泡を除去できるに過ぎない。以降のホース系／管路系における更なる空気泡形成は、排除されない。
【００１０】
本発明の課題は、反応チャンバ内の変化および状態を監視するため反応チャンバにおいて空気泡のない測定を実現することにある。脱泡を不要とすることを意図する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は、本発明にもとづき、請求項１−１６によって解決される。
【００１２】
反応チャンバ内の変化および状態を監視する方法は、流体を、貯蔵容器から流出させるかポンプで排出させ、供給管理ユニットに移送することを特徴とする。流体は、滴下チャンバ内に滴下するか、第２貫流チャンネル（導入チャンネル）を介して流入し、かくして、流体とともに移送された空気泡は、液面に残存するか、直ちに雰囲気中に逸出する。即ち、空気泡が、反応チャンバには達することはない。流体は、ヘッドおよび反応チャンバの上方にストック（空間）を形成する。液面の高さおよびこれとともに貯蔵容積は、第１貫流チャンネル（吸引チャンネル）を介して測定され、流体交換は、反応チャンバにおいて、吸引チャンネルを介する吸引およびかくして誘起される滴下チャンバからの流体の補充流動によって行われる。
【００１３】
実施例にもとづき、液面の高さおよびこれとともに貯蔵容積は、第３貫流チャンネル（非常吸引チャンネル）によって測定する。
【００１４】
反応チャンバ内の流体の変化または表面の変化は、生きている細胞および／または化学的、生化学的および／または免疫学的反応によって誘起され、この場合、流体の供給および排出は、同時にまたは順次に行われる。 
【００１５】
反応チャンバは、ヘッドホルダの上昇（昇降）機構によって変化させることができる。かくして、滴下チャンバ内の流体は、反応チャンバ内の流体と混合される。実施例にもとづき、滴下チャンバ内の液体を（反応チャンバからの液体の吸引によって）反応チャンバに引入れる。
【００１６】
反応チャンバの部分（複数）が、流体の直接的流入に対して除外されるよう、反応チャンバに膜が設けてある。
【００１７】
反応チャンバ内の変化および状態を監視する本発明に係る管理ユニットにおいて、反応チャンバに開口する第１貫流チャンネルが流体の吸引部として機能する。流体の導入は、液面上方の第２貫流チャンネルを介して行われる。
【００１８】
反応チャンバにはおよび／または第１貫流チャンネルには、流体の変化を検知するセンサ系が設けてある。
【００１９】
１つの実施例にもとづき、ヘッドホルダは、柄状シャフトを有するヘッドと、第２貫流チャンネルを受容するための大径部分とからなる。
【００２０】
他の実施例にもとづき、大径部分の上方に且つ受容容器内に、非常吸引部としてオーバフローを阻止する第３貫流チャンネルを受容するための第２大径部分が設けてある。
【００２１】
他の実施例から明かな如く、流体導入のための第２貫流チャンネルがヘッドホルダに並置してある。第１貫流チャンネルは、反応チャンバの底部に設けてある（開口する）。
【００２２】
管理ユニットの表面は、疎水性および／または親水性被覆層を備えている。
【００２３】
新鮮な反応成分の供給、使用ずみ反応成分の排出および新しい流体案内を行う、この構造的に最適化された管理ユニットによって、排気系または気泡トラップは不要である。
【００２４】
気泡は、反応チャンバの直近の流通ヘッドにおいて直接に捕捉され、反応チャンバへ送られることはなく、この場合、流体の物理的、化学的および生物学的性質は、不変に保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図面を参照して実施例を説明する。
【００２６】
図１に、本発明に係る管理ユニットを示した。受容容器１０には、反応チャンバ２を限定（画成）するヘッドホルダ１が設けてある。反応チャンバ２において、細胞、細胞成分、ＤＮＡ、ＲＮＡ、酵素、抗体および化合物を監視できおよび／または反応させることができる。反応チャンバ２の底部におよび／または第１貫流チャンネル５に、各種のセンサ系を設けることができる。この系は、例えば、電気的、光学的および／または音響的センサであってよい。反応チャンバ２の膜１４は、例えば、反応チャンバ２内に懸濁細胞または他の可動の反応成分（複数）を保持でき、あるいは、表面に付着する成長細胞または反応成分の直接的流動（剪断力）を阻止できる。
【００２７】
図２に、吸引部としての第１貫流チャンネル５、導入部としての第２貫流チャンネル６および非常吸引部としての第３貫流チャンネル１１を有する本発明に係るヘッドホルダ１によってオーバフローを阻止する態様を示した。
【００２８】
ヘッドホルダ１は、柄状シャフト８に続くヘッド７を有する。反応チャンバ２に開口する第１貫流チャンネル５は、流体３の吸引部として機能する。導入は、第２貫流チャンネル６を介して液面４の上方の滴下チャンバへ行われる。この第２貫流チャンバ６は、柄状シャフト８に対して、例えば、半円錐状に斜切された大径部分９に設けてある。この構成によって、反応チャンバ２内に不測の気泡またはガスが発生することはない。
【００２９】
第２貫流チャンネル６を介して、貯蔵容器から、ホース系および／またはパイプ系によって、培養媒体の所定液量が既存の流体３に供給される。流体３は、第２貫流チャンネル６を介して滴下チャンバに滴下または流入する。空気泡は、液面４にとどまるか、直ちに大気中に逸出する。流体は、第１貫流チャンネル５を介して反応チャンバ２から吸引される。即ち、常に不使用の無気泡の培養媒体が、反応チャンバ２に達する。この際、流体は、（図示で範囲外の）貯蔵部から滴下チャンバに補充流入する。滴下チャンバ内の流体３は、反応チャンバ２からの液体吸引によって反応チャンバ２に引入れられる。液面４の高さは、かくして貯蔵容積も、第１貫流チャンネル５によって測定する。
【００３０】
液面４の高さは、非常吸引チャンネルとしての第３吸引チャンネル１１によって測定することもできる。
【００３１】
図３に、第１、第２貫流チャンネル５、６の構成の他の実施例を示した。この場合、流体導入のための第２貫流チャンネル６は、ヘッドホルダ１に並置されており、第１貫流チャンネル５は、反応チャンバ２の底部に設けてある（開口する）。理論的に、他の等価の構成も可能である。
【００３２】
ヘッドホルダの昇降機構によって反応チャンバ２を変化させると、滴下チャンバ内の流体３が、反応チャンバ２内の流体と混合される。
【００３３】
ヘッドホルダ１の表面および／または受容容器１０の表面に疎水性および／または親水性被覆層を設ければ、表面の流体の性質は、影響を受け、かくして、流体内の空気泡は、より容易に逸出でき、気泡は、反応チャンバ２の直近の流通ヘッドに直接に捕捉され、反応チャンバ２へ送られることはない。
【００３４】
各コンポーネントの可能な寸法を以下に示す。
【００３５】
反応チャンバの高さ２００−５００μｍ
滴下チャンバの高さ０．５−３ｍｍ
液面の高さ１ー５ｍｍ
貫流チャンネルの開口径０．５−１ｍｍ
【００３６】
この新規の系の利点は、一方では、構造が簡単であり、他方では、流体中のガス割合が変化しないので媒体（液体）の変化が起きないと云う点にある（脱ガス系（熱、真空））。超音波脱ガスまたは加熱は、行わない。細胞には、ガス（例えば、Ｏ２）を十分に供給できる。
【００３７】
更に、電気的に確実に連結された無気泡の吸引にもとづき、場合によっては測定に必要な基準電極または他の外部センサは、これら自体がまたはその電解質が測定に不測な影響を与えないよう、設置できる。
【００３８】
更なる利点は、反応チャンバを最小化でき、空気泡の“放出”のためのスペースは不要であると云う点にある。更に、反応チャンバの縮小によって、表面反応による流体の変化を検知でき、テスト物質／テスト材料の小容積を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】吸引部および導入部を有する本発明に係る管理ユニットの図面である。
【図２】吸引部、導入部および非常吸引部を有する本発明に係る管理ユニットの図面である。
【図３】本発明に係る管理ユニットの他の実施例の図面である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ヘッドホルダ
２  反応チャンバ
３  流体
４  液面
５  第１貫流チャンネル
６  第２貫流チャンネル
７  ヘッド
８  シャフト
９  大径部分
１０  受容容器
１１  第３貫流チャンネル
【図１】
2007507335.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2007507335.tif 000008
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