(57)【要約】  バイオリアクタまたは他の装置および構成要素を用いて組織および臓器を成長させるまたは分析するための物品および方法が提供される。いくつかの実施形態では、１つ以上の流入口、流出口、センサ、臓器取り付け部位および／または臓器識別子を有する成長チャンバが得られるようにバイオリアクタを構成する。本明細書に記載のバイオリアクタは、他の用途の中でも、１つ以上の要因に応答した成長条件の監視および変更、臓器成長および機能の最適化、滅菌および再現可能な成長環境の提供、臓器および組織起源の追跡、これらとレシピエントとのマッチングおよび／または外科的な施術に適した臓器または組織の提供に有用である。
2013510590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバと流体連通状態にある第１の流入口ポートおよび第１の流出口ポートと、
臓器支持構造と、を備える、バイオリアクタ。
【請求項２】
前記臓器支持構造が、臓器の重量を測定するためのスケールまたはゲージに接続されている、請求項１に記載のバイオリアクタ。
【請求項３】
前記臓器支持構造がプラットホームを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項４】
前記プラットホームが、臓器の下側部分を受け止めるよう成形されている、請求項３に記載のバイオリアクタ。
【請求項５】
前記臓器支持構造が第１の支持部材を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項６】
前記第１の支持部材がフックを含む、請求項５に記載のバイオリアクタ。
【請求項７】
前記臓器支持構造が、脈管構造を取り付けるための第１の筒状コネクタを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項８】
前記第１の筒状コネクタが円筒状である、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項９】
前記第１の筒状コネクタが可撓性フランジを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項１０】
前記第１の筒状コネクタが弾性フランジを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項１１】
前記第１の筒状コネクタが膨張可能なフランジを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項１２】
前記膨張可能なフランジが遠隔制御される、請求項１１に記載のバイオリアクタ。
【請求項１３】
前記第１の筒状コネクタがテーパ付き末端を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項１４】
前記第１の筒状コネクタがひだ付き末端を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項１５】
前記臓器支持構造が前記チャンバに対して定位置にある、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項１６】
前記臓器支持構造が、前記チャンバに対して定位置にある第１の軸を中心に回転可能である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項１７】
前記臓器支持構造が、前記チャンバに対して定位置にある第２の軸を中心に回転可能である、請求項１６に記載のバイオリアクタ。
【請求項１８】
圧力、流れ、ｐＯ２、ｐＨ、ＣＯ２、乳酸塩、グルコース、電気、イオン濃度、機械的力、トルク、ストレッチ、蛍光、放射率、振動特性および／または外部エネルギおよび／または温度に対する応答に応答する第１のセンサをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項１９】
２つ以上のセンサを含み、各々が、温度、酸素、二酸化炭素、ｐＨ、乳酸塩またはグルコースレベルに応答する、請求項１８に記載のバイオリアクタ。
【請求項２０】
少なくとも１つのセンサが、光ケーブルを介して読み出し装置に接続される、請求項１８または１９に記載のバイオリアクタ。
【請求項２１】
前記光ケーブルが、前記チャンバの壁に設けられた無菌コンジットを介して接続される、請求項２０に記載のバイオリアクタ。
【請求項２２】
少なくとも１つのセンサが、前記チャンバに収容された無線送信機に接続される、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項２３】
前記チャンバに収容された電源コンセントをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項２４】
前記電源コンセントが、前記チャンバの壁に設けられた無菌コンジットを通る電源コードに接続される、請求項２３に記載のバイオリアクタ。
【請求項２５】
前記チャンバの壁が無菌アクセスポートを有する、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項２６】
前記チャンバの壁が、赤外線、ＵＶおよび／または可視光に対して透明な観察領域を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項２７】
前記チャンバの壁が半透明部分を有する、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項２８】
前記半透明部分が、赤外線および／または可視波長に対して透明なポリスルホンまたは他の任意の滅菌可能な材料を含む、請求項２７に記載のバイオリアクタ。
【請求項２９】
前記チャンバが、可撓性部分を有する壁を含み、臓器と検出器との間の流体バリアの距離を約３ｍｍ未満に制限するのに前記可撓性部分を使用可能である、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項３０】
前記チャンバが、弾性材料の部分を有する壁を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項３１】
脈管構造または他の任意の構造に取り付けられるようになっている筒状構造と流体接続状態にある第２の流入口ポートをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項３２】
脈管構造に取り付けられるようになっている筒状構造と流体接続状態にある第２の流出口ポートをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項３３】
ポンプをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項３４】
前記ポンプが前記第１の流入口と前記第１の流出口ポートとに接続される、請求項３３に記載のバイオリアクタ。
【請求項３５】
前記ポンプが前記第２の流入口と前記第２の流出口ポートとに接続される、請求項３３または３４に記載のバイオリアクタ。
【請求項３６】
第１の刺激手段をさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項３７】
前記刺激手段が、前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器に電気的試験刺激を投与可能である、請求項３６に記載のバイオリアクタ。
【請求項３８】
前記電気的試験刺激に対する応答を検出できるセンサをさらに含む、請求項３７に記載のバイオリアクタ。
【請求項３９】
前記刺激手段が、前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器に化学的試験刺激を投与可能である、請求項３６に記載のバイオリアクタ。
【請求項４０】
前記化学的試験刺激に対する応答を検出できるセンサをさらに含む、請求項３９に記載のバイオリアクタ。
【請求項４１】
前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器に物理的または機械的試験刺激を投与可能である、請求項３６に記載のバイオリアクタ。
【請求項４２】
前記物理的試験刺激に対する応答を検出できるセンサをさらに含む、請求項４１に記載のバイオリアクタ。
【請求項４３】
前記刺激手段が、前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の１本以上の輸入管に接続される、請求項３６〜４２のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項４４】
前記センサが、前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の１本以上の輸出管に接続される、請求項３８または４０〜４３のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項４５】
前記試験刺激が、血圧、ｐＨ、酸素、毒素、代謝産物、空気流、基質、力、トルク、ホルモン、これらの任意の組み合わせからなる群から選択される生理学的パラメータを示す、請求項３７〜４４のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項４６】
前記応答が、機械的、光学的および／または化学的センサを用いて測定可能な血圧、ｐＨ、酸素、毒素、代謝産物、これらの任意の組み合わせからなる群から選択される生理学的パラメータのレベルである、請求項３８または４０〜４５のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項４７】
サイズ、形状、重量、引張強さ、血管強度または前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の基質への取り付け強度を判断するためのセンサの２次元アレイまたは３次元アレイをさらに含み、前記センサが、機械的、光学的および／または化学的シグナルのいずれをも検出可能である、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項４８】
前記チャンバ、流入口ポート、流出口ポート、臓器支持構造の各々が、ＭＲＩ、ＣＡＴ、ＰＥＴ、Ｘ線分析または超音波装置で使用するのに合う材料のみを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項４９】
前記材料が非金属である、請求項４８に記載のバイオリアクタ。
【請求項５０】
前記材料が非常磁性である、請求項４８に記載のバイオリアクタ。
【請求項５１】
前記材料が、ルーサイト、ガラスまたは他の共存可能な材料である、請求項４８に記載のバイオリアクタ。
【請求項５２】
前記チャンバ、流入口ポート、流出口ポートが、同一の材料で製造される、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項５３】
前記チャンバの材料が、前記流入口ポートまたは前記流出口ポートの材料とは異なる、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項５４】
前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器をさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項５５】
前記臓器支持構造に取り付けられたスキャホールドをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項５６】
前記スキャホールドが脱細胞化臓器スキャホールドである、請求項５５に記載のバイオリアクタ。
【請求項５７】
前記代替臓器が、中実または中空の代替臓器である、請求項５４に記載のバイオリアクタ。
【請求項５８】
前記中実または中空の代替臓器が、代替肺、肝臓、腎臓、心臓または膵臓である、請求項５７に記載のバイオリアクタ。
【請求項５９】
前記代替臓器が、単一または複数の臓器用の前血管新生化構造を含む、請求項５４または５７〜５８のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項６０】
前血管新生化構造を接続するための支持部材をさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項６１】
２つ以上の前血管新生化構造を接続するためのマニホールドをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項６２】
前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の由来を同定、追跡または確認するための第１のタグをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項６３】
前記第１のタグが、電子タグ、磁気タグ、ＲＦＩＤタグ、バーコードまたはこれらの任意の組み合わせである、請求項６２に記載のバイオリアクタ。
【請求項６４】
前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の前記由来を同定、追跡または確認するために前記チャンバから細胞を取り出すための手段をさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項６５】
前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器に材料を注入するためのインジェクタをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項６６】
前記臓器支持構造に取り付けられた代替臓器から材料を除去するための生検装置をさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項６７】
１つ以上のコンジットを介してポンプに接続された請求項１〜６６のいずれか１項に記載のバイオリアクタを含むシステムであって、前記チャンバ、ポンプ、１つ以上のコンジットの各々が、ＭＲＩ、ＣＡＴ、ＰＥＴ、Ｘ線分析または超音波装置で使用するのに合う材料で作られる、システム。
【請求項６８】
前記チャンバ、ポンプ、１つ以上のコンジット各々の前記材料が非金属である、請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
前記チャンバ、ポンプ、１つ以上のコンジット各々の前記材料が非常磁性である、請求項６７に記載のシステム。
【請求項７０】
前記チャンバ、ポンプ、１つ以上のコンジット各々の前記材料が同一である、請求項６７〜６９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７１】
前記チャンバの前記材料が、前記ポンプ、前記１つ以上のコンジットまたはその両方の前記材料とは異なる、請求項６７〜６９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７２】
臓器レシピエントに取り付けられる第１のタグと、請求項１〜６６のいずれか１項に記載のバイオリアクタまたは前記バイオリアクタ内の代替臓器に取り付けられる第２のタグと、を含む、キット。
【請求項７３】
前記第１のタグがブレスレットである、請求項７２に記載のキット。
【請求項７４】
前記第１のタグと第２のタグが、電子タグ、磁気タグ、ＲＦＩＤタグ、バーコードまたはこれらの任意の組み合わせから独立に選択される、請求項７２に記載のキット。
【請求項７５】
前記第１の識別子タグと第２の識別子タグとが同一である、請求項７２に記載のキット。
【請求項７６】
前記第１の識別子タグと第２の識別子タグとが異なる、請求項７２に記載のキット。
【請求項７７】
前記第１の識別子タグおよび第２の識別子タグが、マッチした際に特定の信号を生成する相補的なタグである、請求項７２に記載のキット。
【請求項７８】
前記第１の識別子タグおよび第２の識別子タグが、相補的な電子タグ、磁気タグ、ＲＦＩＤタグ、バーコードまたはこれらの任意の組み合わせである、請求項７７に記載のキット。
【請求項７９】
成長試薬と刺激試薬とを含むキットであって、前記成長試薬がバイオリアクタにおける代替臓器の成長を支持するのに十分であり、前記刺激試薬が前記代替臓器の１つ以上の生理学的応答を試験刺激するのに適している、キット。
【請求項８０】
前記チャンバの容量が２０ｃｃ〜２０，０００ｃｃまたはそれより大容量である、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項８１】
前記チャンバの容量が５００ｃｃ〜１，０００ｃｃである、請求項８０に記載のバイオリアクタ。
【請求項８２】
前記チャンバの容量が１，０００ｃｃ〜１０，０００ｃｃである、請求項８０に記載のバイオリアクタ。
【請求項８３】
前記チャンバの容量が１０，０００ｃｃ〜２０，０００ｃｃである、請求項８０に記載のバイオリアクタ。
【請求項８４】
前記バイオリアクタが封止されている、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項８５】
前記バイオリアクタが無菌である、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項８６】
前記試験刺激が前記チャンバ内に含まれる、請求項４５に記載のバイオリアクタ。
【請求項８７】
前記手段が無菌手段である、請求項６４に記載のバイオリアクタ。
【請求項８８】
前記細胞を使用して前記代替臓器を前記レシピエントとマッチさせる、請求項６４に記載のバイオリアクタ。
【請求項８９】
前記チャンバが無菌である、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項９０】
アッセイを実施して、ＤＮＡマッチ、ＨＬＡマッチ、独特なタンパク質マッチまたはこれらの組み合わせ判断するための１つ以上の構成要素をさらに含む、請求項７７に記載のキット。
【請求項９１】
１つ以上の臓器支持構造をさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載のバイオリアクタ。
【請求項９２】
前記臓器支持構造が複数のビーズを含む、請求項９１に記載のバイオリアクタ。
【請求項９３】
各々のビーズがセンサを含む、請求項９２に記載のバイオリアクタ。
【請求項９４】
移植用の代替臓器を評価する方法であって、
代替臓器が、レシピエントへの移植に生理学的に適する１つ以上の機能的特性を有するか否かをｅｘ  ｖｉｖｏにて判断することを含む、方法。
【請求項９５】
多細胞組織を評価する方法であって、
多細胞組織が１つ以上のあらかじめ定められた特性を有するか否かをｅｘ  ｖｉｖｏにて判断することを含む、方法。
【請求項９６】
前記多細胞組織が代替臓器である、請求項９５に記載の方法。*1
【請求項９７】
前記１つ以上のあらかじめ定められた特性が、機能的特性および／または構造的特性である、請求項９５に記載の方法。
【請求項９８】
前記１つ以上のあらかじめ定められた構造的特性が、サイズ、形状、重量、引張強さ、血管強度、基質に対する取り付け強度からなる群から選択される、請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記１つ以上のあらかじめ定められた機能的特性が、栄養素の使用、代謝活性、ホルモン分泌、刺激に対する応答、血液濾過、力、トルク、血圧からなる群から選択される、請求項９７に記載の方法。
【請求項１００】
前記１つ以上のあらかじめ定められた特性と基準とを比較して、前記臓器が植え込みまたは移植に適するか否かを判断する、請求項９６に記載の方法。
【請求項１０１】
前記多細胞組織を、物理的、機械的または化学的試験刺激にｅｘ  ｖｉｖｏにて暴露し、前記試験刺激に対する前記代替臓器の応答を判断することをさらに含む、請求項９５〜１００のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０２】
前記試験刺激が、前記レシピエントの生理学的条件の平均レベルを表す、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
前記試験刺激が、前記レシピエントの生理学的条件の極限レベルを表す、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０４】
前記多細胞組織が、２つ以上の物理的および／または化学的試験刺激にｅｘ  ｖｉｖｏにて暴露され、前記試験刺激各々に対する前記多細胞組織の応答を判断する、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０５】
試験刺激が各々、前記レシピエントの２つ以上のレベルの生理学的条件に前記多細胞組織を曝露することを含む、請求項１０１または１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
前記生理学的条件が、血圧、ｐＨ、酸素、毒素、代謝産物、組織圧力、流体流、ＣＯ２、乳酸塩、グルコース、電気、イオン濃度、機械的力、トルク、ストレッチ、蛍光、放射率、振動特性および／または外部エネルギに対する応答および／または温度およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される生理学的パラメータのレベルである、請求項１０１または１０４に記載の方法。
【請求項１０７】
前記応答が、血圧、ｐＨ、酸素、毒素、代謝産物、これらの任意の組み合わせからなる群から選択される生理学的パラメータのレベルである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０８】
各生理学的試験刺激が、前記代替臓器を天然化合物または合成化合物に曝露することを含む、請求項１０１または１０４に記載の方法。
【請求項１０９】
前記代替臓器の１本以上の輸入管を介して前記生理学的試験刺激を与える、請求項１０１または１０４に記載の方法。
【請求項１１０】
前記代替臓器の１本以上の輸出管で前記応答を測定する、請求項１０１または１０４に記載の方法。
【請求項１１１】
前記代替臓器の前記１本以上の輸出管内に存在する材料をアッセイすることで前記応答を測定する、請求項１１０に記載の方法。
【請求項１１２】
１つ以上の細胞、溶存気体または代謝産物の存在について、前記材料をアッセイする、請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記応答を１つ以上の基準応答レベルと比較し、前記応答が応答レベルのあらかじめ定められた範囲内にくるときに、前記臓器を移植に適したものと識別する、請求項１０１または１０４に記載の方法。
【請求項１１４】
前記多細胞組織が、代替中実臓器である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１５】
前記多細胞組織が、人工骨、筋肉、神経組織、皮膚、中空または中実の臓器、目、網膜、胃、腸、膀胱、血管、子宮、精巣、気管支、肺胞、卵巣、脊髄、舌、耳、鼻、唇、食道、脾臓、肺、肝臓、腎臓、心臓または膵臓である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１６】
前記レシピエントが、ヒト、動物または細胞のレシピエントである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１７】
造影剤を用いて前記１つ以上の機能的特性を評価する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１８】
代替臓器が、レシピエントへの移植に生理学的に適する１つ以上の構造的または機能的特性を有するか否かを判断する方法であって、ＭＲＩスキャン、ＣＡＴスキャン、ＰＥＴスキャン、Ｘ線分析または超音波分析または他の非侵襲性技術を用いて１つ以上の構造的特性を評価する、方法。
【請求項１１９】
代替臓器を評価する方法であって、ｅｘ  ｖｉｖｏでの臓器成長時に前記代替臓器の１つ以上の生理学的パラメータのレベルを判断することを含む、方法。
【請求項１２０】
前記１つ以上の生理学的パラメータをｅｘ  ｖｉｖｏでの臓器成長時に２回以上アッセイする、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記１つ以上の生理学的パラメータをｅｘ  ｖｉｖｏでの臓器成長時に一定の時間間隔でアッセイする、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２２】
各生理学的パラメータが独立に機能的パラメータまたは構造的パラメータである、請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２３】
前記１つ以上の生理学的パラメータが、重量、血液容量、血圧、酸素含有量、代謝産物レベル、これらの任意の組み合わせからなる群から選択される．請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２４】
前記１つ以上の生理学的パラメータの各々のレベルを、前記代替臓器の輸出管で判断する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２５】
各々のレベルを前記輸出管からの流体で判断する、請求項１２４に記載の方法。
【請求項１２６】
前記１つ以上の生理学的パラメータの各々のレベルを、前記代替臓器の輸入管で判断した基準レベルと比較する、請求項１２４または１２５に記載の方法。
【請求項１２７】
代替臓器をｅｘ  ｖｉｖｏにて評価する方法であって、成長チャンバにて前記臓器に導入される造影剤を用いて代替臓器の機能的特性を判断することを含む、方法。
【請求項１２８】
代替臓器をｅｘ  ｖｉｖｏにて評価する方法であって、成長チャンバにおける前記臓器のＭＲＩスキャン、ＣＡＴスキャン、ＰＥＴスキャン、Ｘ線分析または超音波分析または他の非侵襲性分析を用いて、代替臓器の構造的特性および／または機能的特性を判断することを含む、方法。
【請求項１２９】
代替臓器を評価する方法であって、前記代替臓器の血管新生をｅｘ  ｖｉｖｏにて判断することを含む、方法。
【請求項１３０】
前記血管新生を健常な臓器を示す血管新生の基準分布と比較することを含む、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
代替臓器を評価する方法であって、前記代替臓器内の血流をｅｘ  ｖｉｖｏにて判断することを含む、方法。
【請求項１３２】
前記血流を、健常な臓器を示す血流の基準分布と比較することを含む、請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３３】
代替臓器を評価する方法であって、前記代替臓器内の酸素レベルをｅｘ  ｖｉｖｏにて判断することを含む、方法。
【請求項１３４】
前記酸素レベルを、健常な臓器を示す酸素レベルの基準分布と比較することを含む、請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３５】
生理学的パラメータを判断し、健常な臓器を示す基準パラメータと比較する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３６】
代替臓器を評価する方法であって、ｅｘ  ｖｉｖｏでの臓器成長時に複数の時点で前記代替臓器の１つ以上の生理学的パラメータのレベルを判断し、各時点の前記生理学的パラメータを、臓器成長の終端時に健常な代替臓器を予測するその時点の基準パラメータと比較することを含む、方法。
【請求項１３７】
前記１つ以上の時点のいずれかにおける前記生理学的パラメータの前記レベルが、その時点での前記生理学的パラメータの前記基準レベルと統計的に有意に異なる場合に、前記代替臓器の成長を終える、請求項１３６に記載の方法。
【請求項１３８】
臓器成長時に、臓器成長の前記終端における健常な臓器を予測するあらかじめ定められた時点に基準生理学的パラメータのレベルを判断する方法であって、複数の人工／合成／製造／代替臓器各々に対して、
前記臓器の成長時に複数のあらかじめ定められた時点での生理学的パラメータをアッセイし、
臓器成長の前記終端時に前記臓器の健康を判断し、
それぞれの時点で、臓器成長の前記終端での不健常な臓器と関連する前記生理学的パラメータの健常な臓器レベルと関連する前記生理学的パラメータのレベルを判断することを含む、方法。
【請求項１３９】
臓器成長の前記終端を示す生理学的パラメータのレベルを判断する方法。
【請求項１４０】
成長因子を除去し、保存または輸送（冷却、注入低温保存）用に前記臓器を調製し、あるいは前記臓器をレシピエント被検体に植え込むステップをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４１】
移植前に代替臓器が臓器レシピエントとマッチすることを検証する方法であって、
代替臓器の第１のアイデンティティをｅｘ  ｖｉｖｏにて判断し、
臓器レシピエントの第２のアイデンティティを判断し、
前記第１のアイデンティティと第２のアイデンティティとがマッチしたら、前記人工／合成／製造／代替臓器を前記臓器レシピエントに移植することを含む、方法。
【請求項１４２】
前記第１および第２のアイデンティティが核酸配列分析に基づく、請求項１４１に記載の方法。
【請求項１４３】
前記第１および第２のアイデンティティが光学的組織アッセイに基づく、請求項１４１に記載の方法。
【請求項１４４】
移植前に代替臓器が臓器レシピエントとマッチするより検証する方法であって、
臓器レシピエントから得られた細胞に第１の識別子タグでタグ付けし、
前記タグ付け細胞で代替臓器を成長させて、前記第１の識別子タグの付いた代替臓器を生成し、
前記人工／合成／製造／代替臓器を前記臓器レシピエントに移植する前に前記第１の識別子タグが前記臓器レシピエントとマッチすることを確認することを含む、方法。
【請求項１４５】
前記第１の識別子タグが、前記細胞に注入される検出可能なマーカーである、請求項１４４に記載の方法。
【請求項１４６】
前記第１の識別子タグが、前記細胞表面に結合される検出可能なマーカーである、請求項１４４に記載の方法。
【請求項１４７】
前記細胞を前記第１の識別子タグでタグ付けされた第１の容器に配置することで、前記細胞にタグ付けする、請求項１４４に記載の方法。
【請求項１４８】
前記第１の識別子タグが、電子タグ、磁気タグ、ＲＦＩＤタグ、バーコードまたはこれらの任意の組み合わせである、請求項１４７に記載の方法。
【請求項１４９】
前記第１の容器が臓器成長チャンバである、請求項１４７に記載の方法。
【請求項１５０】
前記細胞を前記第１の容器で操作した後、臓器成長チャンバに移し、前記臓器成長チャンバに前記第１の容器として前記第１の識別子タグをタグ付けする、請求項１４７に記載の方法。
【請求項１５１】
前記細胞が得られた時点で前記臓器レシピエントに第２の識別子タグをタグ付けし、臓器移植前に前記第１の識別子タグと第２の識別子タグとがマッチする必要がある、請求項１４４乃至１５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５２】
物品を前記臓器レシピエントに取り付けることで前記臓器レシピエントにタグ付けし、前記物品を前記第２の識別子タグで標識する、請求項１５１に記載の方法。
【請求項１５３】
前記物品がブレスレットである、請求項１５２に記載の方法。
【請求項１５４】
前記第１の識別子タグと第２の識別子タグとが同一である、請求項１５１に記載の方法。
【請求項１５５】
前記第１の識別子タグと第２の識別子タグとが異なる、請求項１５１に記載の方法。
【請求項１５６】
前記第１の識別子タグおよび第２の識別子タグが、マッチした際に特定の信号を生成する相補的なタグである、請求項１５５に記載の方法。
【請求項１５７】
前記第１の識別子タグおよび第２の識別子タグが、相補的な電子タグ、磁気タグ、ＲＦＩＤタグ、バーコードまたはこれらの任意の組み合わせである、請求項１５６に記載の方法。
【請求項１５８】
移植前に代替臓器が臓器レシピエントとマッチすることを検証する方法であって、
代替臓器の第１の物理的または化学的特徴をｅｘ  ｖｉｖｏにて判断し、
臓器レシピエントの第２の物理的または化学的特徴を判断し、
前記第１および第２の生理学的特徴が適合可能であれば、前記人工／合成／製造／代替臓器を前記臓器レシピエントに移植することを含み、前記第１および第２の生理学的特徴が非免疫学的特徴である、方法。
【請求項１５９】
前記第１および第２の物理的または化学的特徴が、血圧、血液容量、臓器サイズ、これらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１５８に記載の方法。
【請求項１６０】
前記人工／合成／製造／代替臓器および前記臓器レシピエントが免疫学的に適合可能である旨を判断することをさらに含む、請求項１５９に記載の方法。
【請求項１６１】
代替臓器をｅｘ  ｖｉｖｏにて成長させる方法であって、
成長チャンバ内の代替臓器を少なくとも第１の成長条件下にて第１の期間成長させ、第２の成長条件下にて第２の期間成長させることを含み、前記第１の成長条件と第２の成長条件とが異なる、方法。
【請求項１６２】
あらかじめ定められた期間後に、前記第１の成長条件から前記第２の成長条件への遷移が起こる、請求項１６１に記載の方法。
【請求項１６３】
前記人工／合成／製造／代替臓器についての生理学的測定値に応答して、前記第１の成長条件から前記第２の成長条件への遷移が起こる、請求項１６１に記載の方法。
【請求項１６４】
前記人工／合成／製造／代替臓器の輸出管にて前記生理学的測定値を得る、請求項１６３に記載の方法。
【請求項１６５】
前記輸出管における流体内容物の成分をアッセイして、前記生理学的測定値を得る、請求項１６４に記載の方法。
【請求項１６６】
前記第１の成長条件と第２の成長条件が交互に繰り返す条件下で、
前記人工／合成／製造／代替臓器を成長させる、請求項１６１に記載の方法。
【請求項１６７】
前記第１の成長条件および第２の成長条件が、異なる温度、異なるｐＨレベル、異なる酸素レベル、異なる相対傾斜角に関連する異なる圧力、異なる相対回転角に関連する異なる圧力、異なる圧力、異なる代謝産物レベル、異なる成長因子レベル、流量、圧力、異なる刺激または電気的活性またはこれらの任意の組み合わせである、請求項１６１に記載の方法。
【請求項１６８】
前記人工／合成／製造／代替臓器の成長時に成長条件を連続的に変化させる、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６９】
少なくとも第３の異なる成長条件に第３の期間前記代替臓器を曝露する、請求項１６１に記載の方法。
【請求項１７０】
第１の成長期間の終了時に前記臓器を評価して、これを前記第２の成長条件に曝露すべきか否かを判断し、前記第２の成長期間の終了時に前記臓器を評価して、前記第２の成長条件下での前記第２の期間の完了時にこれを前記第３の成長条件に曝露すべきか否かを判断し、前記評価に、前記臓器または臓器材料の物理的または化学的評価を伴う、請求項１６９に記載の方法。
【請求項１７１】
前記人工／合成／製造／代替臓器をスキャホールドで成長させる、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７２】
前記スキャホールドが脱細胞化臓器スキャホールドである、請求項１７１に記載の方法。
【請求項１７３】
前記人工／合成／製造／代替臓器が中実の代替臓器である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７４】
前記中実の人工／合成／製造／代替臓器が、代替肺、肝臓、腎臓、心臓または膵臓である、請求項１７３に記載の方法。
【請求項１７５】
前記代替臓器が血管予形成構造を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７６】
対象となる組織または臓器の少なくとも１つの部分の状態を査定する方法であって、
対象となる組織または臓器付近に赤外線検出器を配置し、
前記組織または臓器の少なくとも１つの部分から放出される赤外線を検出し、
前記検出された赤外線を分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成し、
少なくともある程度は、前記生成されたデータに基づいて前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分の状態を判断することを含む、方法。
【請求項１７７】
前記組織または臓器の複数の異なる部分から放出される赤外線を検出し、前記複数の異なる部分から検出された前記放射線の差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７８】
前記組織または臓器から放出される前記放射線が、前記組織または臓器に加えられる造影剤の非存在下で生成される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７９】
前記組織または臓器から放出される前記放射線が主に、細胞分裂および正常な細胞の発達と関連する代謝の結果である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８０】
前記組織または臓器から放出される前記放射線が主に、前記組織または臓器の自然な熱プロファイルの結果である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８１】
前記組織または臓器のひとつの部分と別の部分とで検出される前記放射線の差が主に、前記組織または臓器の少なくとも１つの部分からの細胞分裂の増減がゆえの細胞代謝の増減によるものである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８２】
前記組織または臓器の第１の部分からの細胞代謝の前記増減が、前記組織または臓器の第２の部分と比較して、少なくとも０．０００１℃の差、少なくとも０．００１℃の差、少なくとも０．０１℃の差、少なくとも０．１℃の差、少なくとも０．２℃の差、少なくとも０．３℃の差、少なくとも０．４℃の差、少なくとも０．５℃の差、少なくとも０．６℃の差、少なくとも０．７℃の差、少なくとも０．８℃の差、少なくとも０．９℃の差または少なくとも１．０℃の差を生じ、温度の前記差が前記第１および第２の部分で検出される放射線の前記差に対応する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８３】
対象となる前記組織または臓器の第１の部分と第２の部分との間の０．００００１℃未満、０．０００１℃未満、０．００１℃未満、０．０１℃未満、０．１℃未満、０．２℃未満、０．３℃未満、０．４℃未満、０．５℃未満、０．６℃未満、０．７℃未満、０．８℃未満、０．９℃未満または１．０℃未満の差の検出を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８４】
前記組織または臓器の第１の部分からの細胞代謝の前記増減によって、前記組織または臓器の第２の部分と比較して、０．１℃〜０．５℃の差、０．５℃〜０．１℃の差、０．１℃〜２．０℃の差、０．１℃〜５．０℃の差または１．０℃〜５．０℃の差が生じ、温度の前記差が前記第１および第２の部分で検出される放射線の前記差に対応する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８５】
前記組織または臓器のひとつの部分と別の部分とで検出される前記放射線の差が主に、前記組織または臓器の少なくとも１つの部分への血流の増減によるものである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８６】
血流の変化、灌流流体流の変化、あるいは前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分への自然な体内流体流の他の変化から、細胞代謝の変化の結果として検出される放射線の差を判断することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８７】
検出される放射線の前記差を判断することが、スペクトルフィルタの使用を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８８】
前記組織または臓器のひとつの部分と別の部分とで検出される前記放射線の差が主に、細胞の損傷または細胞死によるものである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８９】
疾患組織または臓器と健常な組織または臓器とを区別することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９０】
前記疾患組織が、対象となる前記組織または臓器の表面にある、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９１】
前記疾患組織が、対象となる前記組織または臓器の表面よりも下にある、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９２】
前記疾患組織が、対象となる前記組織または臓器の表面よりも少なくとも１ｍｍ、少なくとも１５ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも２ｃｍ、少なくとも３ｃｍ、少なくとも４ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも６ｃｍ、少なくとも７ｃｍ、少なくとも８ｃｍ、少なくとも９ｃｍ、少なくとも１０ｃｍ、少なくとも１２ｃｍ、少なくとも１５ｃｍまたは少なくとも２０ｃｍ下にある、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９３】
前記疾患組織が、対象となる前記組織または臓器の表面の１ｍｍ未満、１５ｍｍ未満、１ｃｍ未満、２ｃｍ未満、３ｃｍ未満、４ｃｍ未満、５ｃｍ未満、６ｃｍ未満、７ｃｍ未満、８ｃｍ未満、９ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、１２ｃｍ未満、１５ｃｍ未満または２０ｃｍ未満下にある、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９４】
梗塞、虚血、損傷または疾患のある組織または臓器と健常な組織または臓器とを区別することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９５】
対象となる前記組織または臓器が、副腎、虫垂、膀胱、脳、胸、結腸、目、胆嚢、心臓、腸、腎臓、肝臓、肺、食道、喉頭、卵巣、膵臓、副甲状腺、脳下垂体、前立腺、皮膚、脾臓、胃、精巣、胸腺、甲状腺、気管、子宮、尿道、尿管、動脈、静脈のうちの１つである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９６】
対象となる前記組織または臓器が、見た目の差がない再生組織、コンフルエントな細胞または形態学的特徴のうちの１つである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９７】
対象となる前記組織または臓器を有する患者の疾患状態を判断することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９８】
前記疾患状態が癌である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９９】
対象となる前記組織または臓器が、ｉｎ  ｖｉｖｏ、ｉｎ  ｓｉｔｕである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２００】
対象となる前記組織または臓器が、ｉｎ  ｖｉｔｒｏ、ｅｘ  ｖｉｖｏである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０１】
対象となる前記組織または臓器がバイオリアクタ内に配置される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０２】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分の状態を判断することが、前記組織または臓器の成長を監視することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０３】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分の状態を判断することが、
前記組織または臓器が異常に発達しているか否かを判断することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０４】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分の状態を判断することが、前記組織または臓器を化学的な化合物に直接または間接的に曝露することによる影響を監視することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０５】
前記組織または臓器の疾患部分を判断し、治療薬または治療のプロトコールまたは刺激を前記疾患部分に送達することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０６】
前記組織または臓器の疾患部分を判断し、前記疾患部分に幹細胞を送達することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０７】
検出される前記赤外線が近赤外線である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０８】
検出される前記赤外線が短波赤外線、中波赤外線、長波赤外線または遠赤外線である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０９】
検出される前記赤外線の波長が、７００ｎｍ〜１４００ｎｍ、１４００ｎｍ〜３０００ｎｍ、３０００ｎｍ〜８０００ｎｍ、８０００ｎｍ〜１５０００ｎｍまたは１５０００〜１ｍｍである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１０】
検出される前記赤外線の波長が、７００ｎｍ〜１０００ｎｍ、１０００ｎｍ〜３０００ｎｍ、３０００ｎｍ〜５０００ｎｍ、８０００ｎｍ〜１２０００ｎｍ、７０００ｎｍ〜１４０００ｎｍまたは１２０００〜３０ｍｍである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１１】
前記赤外線が、シリコン、ドープシリコン、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＨｇＣｄＴｅ、ＰｂＳｅまたはこれらの組み合わせを含む検出器を用いて検出される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１２】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分から放出される前記可視域からの放射線を検出することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１３】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分から放出される前記可視域からの前記検出された放射線を分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１４】
前記組織または臓器の複数の異なる部分から放出される前記可視域からの放射線を検出し、前記複数の異なる部分から検出される前記放射線の差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１５】
前記赤外線からの前記データを、前記可視域からのデータと合成して、単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１６】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分から温度を検出することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１７】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分からの前記検出された温度を分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１８】
前記組織または臓器の複数の異なる部分からの温度を検出し、前記複数の異なる部分から検出される前記温度の差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１９】
前記温度からの前記データを、前記赤外線からのデータおよび／または前記可視域からのデータと合成して、単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２０】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分からの圧力または流れを検出することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２１】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分から検出される前記圧力または流れを分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２２】
前記組織または臓器の複数の異なる部分からの圧力または流れを検出し、前記複数の異なる部分から検出される前記圧力または流れの差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２３】
前記圧力からの前記データを、前記赤外線からのデータ、前記可視域からのデータおよび／または温度データと合成して、単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２４】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分についての振動分析を実施することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２５】
前記振動分析結果を分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２６】
前記組織または臓器の複数の異なる部分についての振動分析を実施し、前記複数の異なる部分からの前記振動分析の差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２７】
前記振動分析からの前記データを、前記赤外線からのデータ、前記可視域からのデータ、圧力データおよび／または温度データと合成して、単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２８】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分からの蛍光を検出することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２９】
検出される前記蛍光を分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３０】
前記組織または臓器の複数の異なる部分から蛍光を検出し、前記複数の異なる部分から検出される前記蛍光の差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３１】
前記蛍光データを、前記赤外線からのデータ、前記可視域からのデータ、前記振動分析で得られたデータ、圧力データおよび／または温度データと合成して、単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３２】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分からの非可視造影剤を検出することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３３】
検出される前記造影剤を分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３４】
前記組織または臓器の複数の異なる部分からの非可視造影剤を検出し、前記複数の異なる部分から検出される前記非可視造影剤の差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３５】
前記非可視造影剤データを、前記赤外線からのデータ、前記可視域からのデータ、前記振動分析からのデータ、圧力データ、蛍光データおよび／または圧力、流れ、ｐＯ２、ｐＨ、ＣＯ２、乳酸塩、グルコース、電気、イオン濃度、機械的力、トルク、ストレッチ、蛍光、放射率、振動特性および／または外部エネルギに対する応答および／または温度データと合成して、単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３６】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分のラマン分析からの放射線を検出することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３７】
前記ラマン分析から検出される前記放射線を分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成し、任意に、これを圧力、流れ、ｐＯ２、ｐＨ、ＣＯ２、乳酸塩、グルコース、電気、イオン濃度、機械的力、トルク、ストレッチ、蛍光、放射率、振動特性および／または外部エネルギに対する応答および／または温度に関連するデータと合成することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３８】
前記組織または臓器の複数の異なる部分のラマン分析からの放射線を検出し、前記複数の異なる部分から検出される前記放射線の差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３９】
前記ラマンデータを、前記赤外線からのデータ、前記可視域からのデータ、前記振動分析からのデータ、圧力データ、蛍光データおよび／または温度データと合成して単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４０】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分からの吸光度、透過度および／または反射率を検出することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４１】
検出される前記吸光度、透過度および／または反射率を分析し、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４２】
前記組織または臓器の複数の異なる部分からの吸光度、透過度および／または反射率を検出し、前記複数の異なる部分から検出される前記吸光度、透過度および／または反射率の差を比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４３】
前記吸光度、透過度および／または反射率のデータを、前記赤外線からのデータ、前記可視域からのデータ、ラマンデータおよび／または圧力、流れ、ｐＯ２、ｐＨ、ＣＯ２、乳酸塩、グルコース、電気、イオン濃度、機械的力、トルク、ストレッチ、蛍光、放射率、振動特性および／または外部エネルギに対する応答および／または温度データと合成して単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４４】
２つ以上のデータセットを重畳して単一の画像にすることを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４５】
前記検出するステップよりも前の時点で少なくとも１つのデータセットを得る、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４６】
超音波画像、Ｘ線画像、コンピュータ断層撮影画像、ＭＲＩ画像、ポジトロン放出断層撮影画像および／または単一光子放射型コンピュータ断層撮影画像を、前記赤外線データから得られる画像と重畳して単一の画像にすることをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４７】
前記赤外線データ、前記可視域からのデータ、前記ラマン分析からのデータおよび／または圧力、流れ、ｐＯ２、ｐＨ、ＣＯ２、乳酸塩、グルコース、電気、イオン濃度、機械的力、トルク、ストレッチ、蛍光、放射率、振動特性および／または外部エネルギに対する応答および／または温度データのうちの２つ以上を重畳して単一の画像にすることを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４８】
前記単一の画像がリアルタイム画像である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４９】
画像をネガ画像に変換することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５０】
画像を白黒画像に変換することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５１】
画像をカラー画像に変換することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５２】
画像をカラーコード画像に変換することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５３】
１つ以上の画像を記録することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５４】
１つ以上の画像を同時に表示および記録することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５５】
前記検出するステップを同時に実施する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５６】
１つ以上の検出器を、前記対象となる前記組織または臓器から少なくとも１ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも１０ｃｍ、少なくとも２０ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも１ｍ、少なくとも２ｍ、少なくとも３ｍまたは少なくとも５ｍ離して配置した状態で、１つ以上の検出するステップを実施する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５７】
１つ以上の検出器を、対象となる前記組織または臓器から１ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、２０ｃｍ未満、５０ｃｍ未満、１ｍ未満、２ｍ未満、３ｍ未満または５ｍ未満離して配置した状態で、１つ以上の検出するステップを実施する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５８】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に放射線を印加した後、前記組織または臓器の少なくとも１つの部分から放出される放射線を検出することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５９】
印加される前記放射線が、赤外線、近赤外線、紫外線、近紫外線または前記可視域からの放射線である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６０】
内視鏡を使わずに前記検出するステップを実施する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６１】
複数の部分が、前記組織または臓器の少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも５，０００または少なくとも１０，０００の異なる部分を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６２】
前記複数の部分が、前記組織または臓器の２未満、５未満、１０未満、２５未満、５０未満、１００未満、２００未満、５００未満、１，０００未満、５，０００未満または１０，０００未満の異なる部分を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６３】
各部分が、少なくとも１ｎｍ２、少なくとも１０ｎｍ２、少なくとも１００ｎｍ２、少なくとも１μｍ２、少なくとも１０μｍ２、少なくとも１００μｍ２、少なくとも１ｍｍ２、少なくとも１０ｍｍ２、少なくとも１００ｍｍ２または少なくとも１ｃｍ２の面積を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６４】
各部分が、１ｎｍ２未満、１０ｎｍ２未満、１００ｎｍ２未満、１μｍ２未満、１０μｍ２未満、１００μｍ２未満、１ｍｍ２未満、１０ｍｍ２未満、１００ｍｍ２未満または１ｃｍ２未満の面積を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６５】
隣接する部分間の距離が、少なくとも１ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍまたは少なくとも１０ｃｍである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６６】
隣接する部分間の距離が、１ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、１μｍ未満、１０μｍ未満、１００μｍ未満、１ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満または１０ｃｍ未満である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６７】
前記複数の部分から検出される前記放射線を含む二次元または三次元のマップを形成することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６８】
前記マップは、基準点と、前記マップ上の前記組織または臓器の前記異なる部分各々の場所を判断できるようにする座標とを含む標準的な基準フレームを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６９】
前記判断するステップが、生成される前記データと、事前に収集される前記組織または臓器の一部からのデータとを比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７０】
前記判断するステップが、生成される前記データと同様のタイプおよび／または状態の組織または臓器からの基準データとを比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７１】
前記判断するステップが、生成される前記データと同様のタイプの健常な組織または臓器からの基準データとを比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７２】
対象となる前記組織または臓器が第１の患者のものであり、前記判断するステップが、生成される前記データと、第２の患者の組織または臓器からのデータとを比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７３】
対象となる前記組織または臓器が第１の患者のものであり、前記判断するステップが、生成される前記データと前記第１の患者の組織または臓器からのデータとを比較することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７４】
検出するステップが立体画像検出器の使用を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７５】
検出するステップが少なくとも２つの検出器の使用を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７６】
検出するステップが、検出器の二次元アレイの使用を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７７】
検出するステップが、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも５，０００または少なくとも１０，０００の検出器の使用を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７８】
前記検出器が高解像度赤外線検出器である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７９】
検出するステップが、前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に同時に焦点を合わせる少なくとも２つの検出器の使用を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８０】
前記画像を、ヘッドマウント型表示ユニット、直角視表示ユニット、陰極線管ユニット、オートステレオスコピック表示ユニット、立体表示ユニットまたは液晶表示ユニットに表示することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８１】
前記画像が正射影である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８２】
前記検出するステップと分析するステップが、ヘッドマウント型装置で実施される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８３】
前記検出するステップ、分析するステップ、表示するステップが、ヘッドマウント型装置で実施される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８４】
前記ヘッドマウント型装置が、直角視の機能を可能にする少なくとも２つの検出器を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８５】
前記ヘッドマウント型装置がオートフォーカス機能を有する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８６】
前記ヘッドマウント型装置が奥行き知覚オートフォーカス機能を有する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８７】
前記オートフォーカスがリアルタイムで実施可能である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８８】
前記装置が制御装置を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８９】
前記制御装置がフットペダルで制御される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９０】
前記制御装置がボイスコントロールで制御される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９１】
前記装置がＷＹＳＩＷＹＧ光学視聴システムを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９２】
前記装置が画像安定化制御装置を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９３】
前記装置が顕微鏡を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９４】
前記装置の倍率が、少なくとも１０倍、少なくとも１５倍、少なくとも２０倍、少なくとも５０倍、少なくとも１００倍、少なくとも２５０倍または少なくとも５００倍である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９５】
前記少なくとも１つの対象となる組織または臓器の細胞内でのイベントを監視することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９６】
前記少なくとも１つの対象となる組織または臓器の細胞内での結合イベントを監視することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９７】
前記少なくとも１つの対象となる組織または臓器の複数の細胞内でのイベントを監視することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９８】
前記装置が双眼鏡を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９９】
前記装置が顕微鏡と双眼鏡の両方を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３００】
前記組織または臓器の前記少なくとも１つの部分に印加される前記放射線が、前記装置から放出される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０１】
前記装置がスペクトルフィルタ機能を有する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０２】
前記ヘッドマウント型装置が、外科医の着用に合わせて配設される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０３】
対象となる前記組織または臓器の外科手術を実施することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０４】
対象となる前記組織または臓器の心臓外科手術を実施することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０５】
前記ヘッドマウント型装置が、瀉血専門医、歯科医、看護師、医師または他のヘルスケア提供者の着用に合わせて配設される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０６】
対象となる前記組織または臓器を有する患者から血液を採取することをさらに含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０７】
前記ヘッドマウント型装置が、歯科医、瀉血専門医、看護師、医師または他のヘルスケア提供者の着用に合わせて配設される、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０８】
対象となる前記組織または臓器をバイオリアクタで成長させることを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０９】
前記ヘッドマウント型装置を使用して、バイオリアクタに配置された組織または臓器を可視化する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１０】
上記請求項のいずれか１項に記載の方法を実施可能な装置であって、対象となる前記組織または臓器を成長させるためのバイオリアクタと作動的に関連した、装置。
【請求項３１１】
上記請求項のいずれか１項に記載の方法を実施可能な装置であって、対象となる前記組織または臓器を成長させるためのバイオリアクタと一体に接続された、装置。
【請求項３１２】
対象となる前記組織または臓器と前記検出器との間にエネルギ伝達装置を配置することを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１３】
前記エネルギ伝達装置が、対象となる前記組織または臓器に出入りするエネルギ伝達を方向的に促進する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１４】
前記エネルギ伝達装置が、エネルギ伝達の経路を提供すべく、対象となる前記組織または臓器の表面内に、あるいは表面を介して挿入可能な挿入可能な部材を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１５】
前記エネルギ伝達装置が、エネルギ伝達の経路を提供すべく、対象となる前記組織または臓器の表面内に、表面で、あるいは表面を介して挿入可能な複数の挿入可能な部材を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１６】
前記エネルギ伝達装置が、挿入可能な部材の線形または二次元アレイを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１７】
前記複数の挿入可能な部材が、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも５，０００または少なくとも１０，０００の挿入可能な部材を含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１８】
エネルギ伝達の経路を提供すべく、対象となる前記組織または臓器の表面内に、表面で、あるいは表面を介して挿入される前記複数の挿入可能な部材各々の横断面積が、少なくとも１ｐｍ２、少なくとも１０ｐｍ２、少なくとも１００ｐｍ２、少なくとも１ｎｍ２、少なくとも１０ｎｍ２、少なくとも１００ｎｍ２、少なくとも１μｍ２、少なくとも１０μｍ２、少なくとも１００μｍ２、少なくとも１ｍｍ２、少なくとも１０ｍｍ２、少なくとも１００ｍｍ２または少なくとも１ｃｍ２である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１９】
エネルギ伝達の経路を提供すべく、対象となる前記組織または臓器の表面内に、表面で、あるいは表面を介して挿入される前記複数の挿入可能な部材各々の横断面積が、１ｐｍ２未満、１０ｐｍ２未満、１００ｐｍ２未満、１ｎｍ２未満、１０ｎｍ２未満、１００ｎｍ２未満、１μｍ２未満、１０μｍ２未満、１００μｍ２未満、１ｍｍ２未満、１０ｍｍ２未満、１００ｍｍ２未満または１ｃｍ２未満である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２０】
隣接する挿入可能な部材間の平均距離が、少なくとも１ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍまたは少なくとも１０ｃｍである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２１】
隣接する挿入可能な部材間の平均距離が、１ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、１μｍ未満、１０μｍ未満、１００μｍ未満、１ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満または１０ｃｍ未満である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２２】
前記挿入可能な部材の平均長さが、少なくとも１ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍまたは少なくとも１０ｃｍである、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２３】
前記挿入可能な部材の平均長さが、１ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、１μｍ未満、１０μｍ未満、１００μｍ未満、１ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満または１０ｃｍ未満である、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２４】
前記挿入可能な部材が光ファイバを含む、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２５】
前記エネルギ伝達装置が、第１の範囲の波長の伝達を促進し、第２の範囲の波長の伝達を妨害する、上記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２６】
上記請求項のいずれか１項に記載の方法を実施可能なヘッドマウント型装置。
【請求項３２７】
直角視の機能を可能にする少なくとも２つの検出器と、
ＷＹＳＩＷＹＧ光学視聴システムと、
リアルタイムオートフォーカス機能と、
画像安定化制御装置と、
倍率が少なくとも１０倍、少なくとも１５倍、少なくとも２０倍、少なくとも５０倍、少なくとも１００倍、少なくとも２５０倍または少なくとも５００倍の顕微鏡と、
双眼鏡と、を備える、ヘッドマウント型装置。
【請求項３２８】
前記ヘッドマウント型装置と作動的に関連した制御装置を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３２９】
前記制御装置がフットペダルで制御される、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３０】
前記制御装置がボイスコントロールで制御される、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３１】
前記装置から放出可能な放射線源を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３２】
前記放射線源が、前記赤外線、近赤外線、可視または紫外線範囲のいずれかの放射線を放出する、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３３】
前記少なくとも２つの検出器の各々が、吸光度、透過度、反射率、赤外線、前記可視域からの放射線、振動放射線、圧力、蛍光放射線、ラマン放射線および／または温度のうちの１つ以上の検出用である、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３４】
吸光度、透過度、反射率、赤外線、前記可視域からの放射線、振動放射線、圧力、蛍光放射線、ラマン放射線および／または温度のうちの少なくとも２つ、少なくとも３つまたは少なくとも４つまたは少なくとも５つを検出するのに合わせて配設される検出器を含む、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３５】
前記２つ以上の検出器から収集したデータを分析するのに合わせて配設される、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３６】
前記２つ以上の検出器から収集した前記データに対応する少なくとも２つの画像を生成するのに合わせて配設される、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３７】
前記少なくとも２つの画像を重畳するのに合わせて配設される、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【請求項３３８】
スペクトルフィルタを含む、上記請求項のいずれか１項に記載のヘッドマウント型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づいて、２００９年１１月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／２６２，１３０号ならびに２０１０年１月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／２９８，３９３号の出願日に対する優先権の利益を主張するものであり、その開示内容全体を本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、広義には組織や臓器を成長させ、分析するための物品および方法に関し、特に、バイオリアクタまたは他の装置および構成要素を用いて、移植用の組織や臓器を成長させ、分析するための物品および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
組織・臓器再生の分野における主な目的のひとつに、臓器または組織の疾患、老化、不全および／または傷害と関連した異なる病状を治療すべく、個体への移植に利用できる身体の一部を成長させられるようにすることがある。人工臓器および組織のｉｎ  ｖｉｔｒｏでの成長については、何年にもわたって研究されてきた。細胞調製物から組織や臓器を再生させる生物学的プロセスならびに生理学的プロセスの理解に向けて、調査研究内容には著しい進歩がみられる。胚や肝臓のモデルをはじめとして、いくつかの基本臓器モデルまたは部分臓器の例が、ｉｎ  ｖｉｔｒｏで成長されている。しかしながら、細胞から臓器を成長させ、患者に対する治療目的での移植に適した、完全に発達して機能する臓器を得るための治療プログラムの開発には、依然として取り組むべき課題が残っている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、臓器を成長させ、輸送し、移植するプロセスを改善するのに使用可能なシステム、装置、方法に関するものである。異なる実施形態では、本発明の態様は、臓器または組織成長の効率および／または再現性を改善する成長条件および環境要因を同定する；実験的に同定した条件および／または自然な成長環境を模した条件に応答して、臓器成長を監視および調節する；臓器または組織成長を評価して、移植適合性を判断する；無菌性を監視および／または制御するための安全面に関する特徴を提供する、および／または（再生用にリアクタに導入した細胞の起源またはアイデンティティを監視および／または追跡することなどによって）臓器または組織と対象レシピエントとをマッチングするプロセスを管理する；および／または移植術の手技に有用な代替組織または臓器についての構造または機能に関する特徴を提供し、レシピエントの身体と構造的かつ機能的につながりやすくする上で有用である。
【０００５】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器または組織成長プログラムに関連した成長、輸送および／または保存機能の１つ以上を実施するための好適な環境を提供するシステムに関するものである。本発明の態様によれば、（速度および／または臓器の品質などに基づく）臓器の発達が、発達時の成長条件を変えることで有意に影響される（場合によっては改善される）ことがある。よって、本発明の態様は、（あらかじめ定められた時間間隔、１つ以上の変数のレベル、画像など、あるいは本明細書に記載したようなこれらの組み合わせなどに基づいて）本明細書に記載の１つ以上のパラメータまたは要因に応答して発達時に臓器の成長条件を１回以上変更（上方または下方など）するのに使用可能な装置および方法に関するものである。いくつかの実施形態では、モジュール型システムに、システム内での１つ以上の臓器の成長時に使用される構成要素および材料のすべてまたはほとんどが提供される。臓器（単数または複数）が成長するにつれて個々の構成要素を取り出してもよく、得られる生成物が保存または輸送ユニットとして用いるのに適したチャンバ内の臓器であってもよい。これらの態様および他の態様について、本明細書で一層詳細に説明し、個々の臓器の成長を最適化し、異なる臓器を追跡して生成する必要にある臓器の成長と発達の大規模なプロセスを管理することの両方に有用である。
【０００６】
いくつかの実施形態では、本発明は、広義には移植および他の用途のための二次元（２Ｄ）および三次元（３Ｄ）組織、組織複合体、臓器を成長させて分析するためのシステムおよび方法に関するものである。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、被検体における（年齢、外傷、疾患などによる、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）障害のある臓器または組織の１つ以上の機能的または構造的特性を補うまたは交換のに使用可能な代替臓器または組織を成長させるために、バイオリアクタに細胞を導入するための方法およびシステムに関するものである。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、被検体への移植時に適切な構造的および／または機能的特性（単なる生存度だけではない）を有する代替臓器および組織を提供しようとするものである。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、被検体への移植に適応される代替臓器あるいは組織を提供しようとするものである。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、代替臓器または組織がレシピエントと正しくマッチするように、正しい臓器または組織アイデンティティを維持しようとするものである。これらの特徴の１つ以上を、詳細については本明細書で説明するように、バイオリアクタ、関連するシステムおよび構成要素、方法および／またはデータベースで具体化してもよい。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器または組織の成長条件を成長および発達時に管理して変更できるように設計されたバイオリアクタおよび関連の方法およびシステムを提供する。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、外科的手技に合った構造的あるいは機能的特性を有する代替臓器または組織を成長させるための特徴を含む。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、成長、発達、保存および／または輸送時に代替臓器または組織のアイデンティティを追跡および保護するための特徴を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、細胞をバイオリアクタに導入して、２Ｄおよび／または３Ｄ生成用に設計されたバイオリアクタにて代替組織または臓器を成長させつつ、生存度、生理学的機能および／または構造的完全性について細胞、組織および臓器を分析するための方法、装置およびシステムが得られる。いくつかの実施形態では、センサ、専門のバイオリアクタ装置、具体的な手順、データベースおよび／または他の装置および構成要素を使用して、好適な（正常またはそうでなければ許容可能など）代替組織または臓器を査定および生成してもよい。好適な代替組織は、人間、動物または細胞の移植に有用な特性を有する組織または組織の複合体であってもよい。同様に、好適な代替臓器は、人間、動物または細胞の移植用に１つ以上の有用な生理学的臓器機能を提供できる、臓器、臓器の部分または好適な人工細胞構造であってもよい。
【０００８】
いくつかの実施形態では、１つ以上（２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上など）の成長フェーズ（各々異なる成長条件および／または異なる成長および機能的特性を特徴とする）を定義し、許容可能な生理学的、代謝的、組織学的、構造的および／または機械的変数に対する成長を査定することで、バイオリアクタにおける細胞の適切な成長を最大限にするための方法、装置およびシステムが得られる。いくつかの実施形態では、うまく特徴付けられた再生臓器または組織を生成および／または異常に再生された臓器または組織をスクリーニングして除外するために、再生臓器または組織の健康および発達状態を評価することが可能である。いくつかの実施形態では、方法が、同じタイプの正常な臓器と比較した場合に健常な臓器を成長させ、査定するのに必要な要因の相互関係の認識に基づくものである。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法、装置およびシステムが、適切に機能的な代替臓器または組織を生成するために、以下の非限定的なパラメータの１つ以上に関連する変数を監視および／または操作する：細胞および臓器間の空間的、生理学的、代謝的、機械的、化学的、組織学的および／または構造的相互関係。いくつかの実施形態では、成長プロセスの間および／または成長プロセスの後にこれらの関係を測定し、分析して、正しい配列で発達が生じて適切な生理学的特性を有する代替組織、組織複合体または臓器が得られたことを保証する。適切な特性は、特定の臓器または組織の正常な生理学的特性または自然な生理学的特性であってもよいが、所望の役割（欠陥のある組織または臓器を補助または交換するなど）を果たすのに十分な機能または構造が得られれば、これらは正常または自然であることを求められないのは当然である。
【０００９】
いくつかの実施形態では、成長されるおよび／または分析される組織または臓器はｉｎ  ｖｉｖｏである。他の実施形態では、成長されるおよび／または分析される組織または臓器はｅｘ  ｖｉｖｏである。特定の実施形態では、臓器が、被検体（人間の患者、動物または他の好適なレシピエントなど）に植え込むことのできる代替臓器（再生臓器、全臓器、臓器部分、臓器の１つまたはサブセットの機能を果たす小さめの臓器、人工臓器、細胞小器官など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）である。いくつかの実施形態では、物品および方法を使用して、調査研究用の生体適合性構造を形成することができる。いくつかの実施形態では、物品および方法を使用して、組織工学および臓器交換用の生体適合性構造を形成することができる。いくつかの実施形態では、生物学的適合の構造を、レシピエントに外科的に注入してもよい。いくつかの実施形態では、生体適合性の構造を、１つ以上の失われた機能を提供するために、被検体に接続できる装置で維持してもよい。たとえば、腎臓代替物を、１つ以上の透析機能を実施するために、被検体に接続できる装置内で被検体の外で維持してもよい。同様に、他の臓器機能（肝臓、膵臓および他の臓器機能など）を、被検体に外科的に植え込まれないが、被検体に接続可能な装置内で維持される（影響または一時的など）代替臓器によって提供してもよい。対象となる組織または臓器の状態を検出するための物品および方法も得られる。本発明の主題は、場合によっては、相互に関連した生成物、特定の問題に対する代替解決策および／または１つ以上のシステムおよび／または物品の複数の異なる用途を含むものである。
【００１０】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、チャンバを含むバイオリアクタに関するものである。チャンバは、チャンバと流体連通状態にある第１の流入口ポートと第１の流出口ポートとを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバが、詳細については後述するように、２つ以上の流入口ポート、２つ以上の流出口ポートあるいはこれらの任意の組み合わせを有するものであってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバへの流体流またはチャンバからの流体流を可能にするよう構成されることにより、１つ以上のポートが、流入口ポートおよび流出口ポートの両方として作用してもよいのは当然である。チャンバに出入りする流体流の制御は、ポンプ、弁、圧力差または流体流の方向を制御する他の機構または要因によって判断されるものであってもよい。
【００１１】
チャンバは、臓器支援構造を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、臓器支援構造が、臓器の重量を測定するために、スケール、歪みゲージまたは他の電気的または機械的なセンサに接続される。いくつかの実施形態では、臓器支援構造が支援用のプラットホームを含む。いくつかの実施形態では、プラットホームが、臓器の下側部分を受け止めるよう成形されている。いくつかの実施形態では、支援構造が、天然の状態（成長対象となる臓器の隣の臓器または近い臓器など）自然な空間的関係を刺激する成長時の臓器の自然環境）を模するのに使用できる１つ以上の他の臓器（自然または人工など）、その一部、人工オブジェクトまたはこれらの任意の組み合わせを含むものであってもよい。支持構造が、特定の定義された自然な生理学的期間（特定の発達段階など）を模するものであってもよい。いくつかの実施形態では、支持構造を変化させてもよい（サイズ；形状；隣接する臓器、その一部または他のオブジェクトの数、サイズ、形状および相対位置など）。隣接する臓器に対して成長対象となる臓器の空間関係が、相対距離および／または相対三次元構成を含むものであってもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、１つ以上の空間的関係によって、臓器発達時に発達および成長（二次成長要因など）用の要因が得られる。いくつかの実施形態では、たとえば、成長または阻害する臓器を模すなどの目的で、実際の組織をリアクタに加えて、二次成長パターンを阻害または活性化してもよい。
【００１２】
いくつかの実施形態では、臓器支持構造が第１の支持部材を含む。いくつかの実施形態では、臓器支持構造が、脈管構造を取り付けるための第１の筒状コネクタを含む。いくつかの実施形態では、第１の筒状コネクタが円筒状である。しかしながら、筒状コネクタの好適な形状または構成を使用してもよい。いくつかの実施形態では、第１の筒状コネクタが可撓性フランジを含む。いくつかの実施形態では、第１の筒状コネクタが弾性フランジを含む。いくつかの実施形態では、第１の筒状コネクタが膨張可能なフランジを含む。いくつかの実施形態では、膨張可能なフランジが遠隔制御される。いくつかの実施形態では、第１の筒状コネクタがテーパ付き末端を含む。いくつかの実施形態では、第１の筒状コネクタがひだ付き末端を含む。いくつかの実施形態では、臓器支持構造がチャンバに対して定位置にある。いくつかの実施形態では、臓器支持構造が、チャンバに対して定位置にある第１の軸を中心に回転可能である。いくつかの実施形態では、臓器支持構造が、チャンバに対して定位置にある第２の軸を中心に回転可能である。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、温度、酸素、二酸化炭素、ｐＨ、乳酸塩またはグルコースレベルに応答する第１のセンサを含む。いくつかの実施形態では、各々が、温度、酸素、二酸化炭素、ｐＨ、乳酸塩またはグルコースレベルに応答する２つ以上のセンサを使用する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのセンサが、光ケーブルを介して読み出し装置に接続される。いくつかの実施形態では、光ケーブルが、チャンバの壁に設けられた無菌コンジットを介して接続される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのセンサが、チャンバに収容された無線送信機に接続される。いくつかの実施形態では、光学的センサが、容器内に配置され、容器外に存在する光学的コンジットと整列される。このような実施形態では、容器の壁または少なくとも容器の壁の一部（検出器およびコンジットが整列される部分など）が、光学的信号（対象となる光学的信号の透過度を達成できるだけの十分な透明さなど）に対して透明である。
【００１３】
本明細書に記載の構造で１つ以上の臓器または組織領域を成長させてもよいのは当然である（フランジまたは他の支持体またはコネクタ構造など）。いくつかの実施形態では、スキャホールド（成長因子ありまたはなし）を構造に適用し、成長条件下でスキャホールドと好適な細胞とを接触させることによって、臓器または組織の一部の成長を検出してもよい。
【００１４】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、温度、酸素、二酸化炭素、ｐＨ、乳酸塩またはグルコースレベルに応答する第１のセンサを含む。いくつかの実施形態では、各々が、温度、酸素、二酸化炭素、ｐＨ、乳酸塩またはグルコースレベルに対応する２つ以上のセンサ。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのセンサが光ケーブルを介して読み出し装置に接続される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、チャンバに収容された電源コンセントをさらに含む。いくつかの実施形態では、電源コンセントが、チャンバの壁に設けられた無菌コンジットを通る電源コードに接続される。いくつかの実施形態では、チャンバの壁が無菌アクセスポートを有する。いくつかの実施形態では、チャンバの壁が、赤外線、ＵＶ、可視光および／または本明細書に記載の他の形態の放射線に対して透明な観察領域を含む。いくつかの実施形態では、チャンバの壁が半透明部分を有する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、半透明部分が、成長材料（組織または臓器またはその一部など）の検査または分析用に可視および／または赤外光に対して透明なポリスルホンまたは他の滅菌可能な材料を含む。いくつかの実施形態では、チャンバが、可撓性部分を有する壁を含む。いくつかの実施形態では、チャンバが、弾性材料からなる部分を有する壁を含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、脈管構造に取り付けられるようになっている筒状構造と流体接続状態にある第２の流入口ポートをさらに含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、脈管構造に取り付けられるようになっている筒状構造と流体接続状態にある第２の流出口ポートをさらに含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタがポンプをさらに含む。いくつかの実施形態では、ポンプが第１の流入口と第１の流出口ポートとに接続される。いくつかの実施形態では、ポンプが第２の流入口と第２の流出口ポートとに接続される。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが第１の刺激手段を含む。いくつかの実施形態では、刺激手段が、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器に電気的試験刺激を投与可能である。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、電気的試験刺激に対する応答を検出できるセンサをさらに含む。いくつかの実施形態では、刺激手段が、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器に化学的試験刺激を投与可能である。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、化学的試験刺激に対する応答を検出できるセンサをさらに含む。いくつかの実施形態では、刺激手段が、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器に物理的試験刺激を投与可能である。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、物理的試験刺激に対する応答を検出できるセンサをさらに含む。いくつかの実施形態では、刺激手段が、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の１本以上の輸入管に接続される。いくつかの実施形態では、センサが、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の１本以上の輸出管に接続される。いくつかの実施形態では、試験刺激が、血圧、ｐＨ、酸素、毒素、代謝産物、空気流、基質、ホルモン、これらの任意の組み合わせからなる群から選択される生理学的パラメータを示す。いくつかの実施形態では、応答が、血圧、ｐＨ、酸素、毒素、代謝産物、これらの任意の組み合わせからなる群から選択される生理学的パラメータのレベルである。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、サイズ、形状、重量、引張強さ、血管強度または臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の基質への取り付け強度を判断するためのセンサの２次元アレイまたは３次元アレイを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサまたは複数対のセンサを、代替臓器によって支持構造に加わる異なるタイプの力を検出および／または測定するよう構成してもよい。測定可能な力の例として、張力、圧力、ねじれ（トルクセンサを使用するなど）またはこれらの任意の組み合わせがあげられる。適切なセンサまたはセンサ対を使用して、代替臓器の２つ以上の領域間で、これらのいずれの力でも評価可能であるのは当然である。いくつかの実施形態では、臓器と流体連通状態でコンジットに取り付けられた圧力センサを用いて、臓器での圧力を測定してもよい（臓器の１つ以上の血管など）。
【００１７】
よって、１つ以上の機械的、磁気的、電気的、光学的、画像化、化学的または他のセンサ（単数または複数）またはこれらの任意の組み合わせを、本明細書に記載のバイオリアクタとの関連で使用してもよい。いくつかの実施形態では、詳細については後述する装置の壁に１つ以上のセンサを取り付けまたは埋設してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、リアクタ内で生成される信号（単数または複数）を、１つ以上の外部のセンサが検出および／または測定できるようにする装置を構成する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、好適な電気／機械的および／または画像化技術を使用して、バイオリアクタの内部環境および状態の代替臓器の化学的、物理的および／または生理学的状態あるいはこれらの組み合わせを判断（測定など）してもよい。
【００１９】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、代替臓器の成長を指示および最適化するのに使用可能な情報を提供するものである。情報は、異なる成長段階に対する１つ以上の異なる成長条件を含むものであってもよい。この情報は、ｉ）臓器が発達してｉｎ  ｖｉｖｏで成熟するにつれて観察される自然な成長条件および成長条件の自然な変化；  ｉｉ）代替臓器の成長および発達に役立つと判断した成長条件の実験的な成長条件または変化；またはｉ）とｉｉ）との任意の組み合わせに基づくものであってもよい。成長条件が、温度、化学的、機械的、栄養、電磁気的および／または他の要因あるいはこれらの組み合わせを含み得るのは、当然である。また、最適な成長条件または成長条件の変化は、異なる臓器、組織、組織複合体が変われば異なっていてもよく、種または性別種ごとに異なっていてもよい。また、サイズ、年齢および他の生理学的パラメータなどの要因が、使用する成長条件または成長条件の変化に影響し得るのも当然である。
【００２０】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、成長時の代替臓器の健康または状態を評価するのに使用可能な情報を提供するものである。代替臓器の適切な成長パターンを判断した後、成長過程にある１つ以上の代替臓器が適切に発達しているか否かを判断するための基準として用いることが可能である。いくつかの実施形態では、代替臓器の成長および発達時の異なる時点（２、３、４、５、５〜１０、１０〜１５、１５〜２０またはそれより長くなど）の１つ以上のパラメータを評価し、基準情報と比較する。好適な時間を用いてもよいのは当然である（たとえば測定については、成長および／または保存段階に応じて毎時間、毎日、毎週またはそれより多いまたは少ない頻度ですればよい）。いくつかの実施形態では、パラメータが基準情報の許容可能な範囲内にくれば、その臓器は許容可能であると判断され、次の時点にさらに評価がなされるまで成長および発達を継続する。しかしながら、いずれかの時点で１つ以上のパラメータが基準情報の許容可能な範囲外であると判断されると、決定または介入が必要になることもある。いくつかの実施形態では、分析に基づいて臓器が許容可能ではないと判断された場合に、臓器の成長を終えてもよい。いくつかの実施形態では、識別される１つ以上の成長欠陥を正すために、成長条件を変化させてもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、情報が、健常または許容可能な成長の基準ではなく、不健康かつ許容できない成長の基準を与えるものであってもよいのは当然である。よって、１つ以上のパラメータの値が、基準値と類似していると判断されると問題があるということであり、臓器を終端させるか潜在的な欠陥を正すために介在することがあるのは当然である
【００２２】
本明細書に記載の好適な情報を使用して、適切な成長条件を判断し、代替臓器が正常に成長しているか否か（健常または生理学的に許容可能であるかなど）および／または異常に成長しているか（不適切な成長または機能の徴候が示されるなど）。情報をデータベースに保存し、成長条件のプログラミングに用いるのにアクセスしてもよいおよび／または１つ以上の時点で基準に対して代替臓器成長を比較してもよい。
【００２３】
たとえば、いくつかの実施形態では、情報を、臓器の発達を査定するのに多重変異のアプローチを用いて評価できる正常な値、正常な発達段階画像または機械的、組織学的、電気的および／または化学的な値のデータベースと比較してもよい。この情報を使用して、良好または良くない値を示し得るデータベースに含める基準点または範囲に対する合い具合を判断し、後にこれを利用してバイオリアクタにおける代替臓器の適切な発達および／または不適切な発達を査定することが可能である。データベースは、以下の非限定的なタイプの情報のうち１つ以上を含むものであってもよいのは当然である：種、臓器、組織の日付、細胞の起源、臓器タイプ、組織タイプ、スキャホールドタイプ、インキュベーション温度、赤外線および／または可視コンフルエンス画像、Ｏ２、ＣＯ２、ｐＨ、乳酸塩、グルコース、クレアチン、開始日、計画された終了日または他の情報あるいはこれらの任意の組み合わせ。いくつかの実施形態では、新たな生成サイクルごとに画像およびデータを更新可能であり、データを新たな生成目標と比較して、良好なモデルおよび最大の収率時間を得ることが可能である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、チャンバ、流入口ポート、流出口ポート、臓器支持構造の各々が、ＭＲＩ、ＣＡＴ、ＰＥＴ、Ｘ線分析または超音波装置あるいは、本明細書に記載の他の装置、検出器、検出方法で使用するのに合う材料のみを含む。いくつかの実施形態では、材料が非金属である。いくつかの実施形態では、材料が非常磁性である。いくつかの実施形態では、材料がルーサイト、ガラスまたは他の共存可能な材料である。いくつかの実施形態では、チャンバ、流入口ポート、流出口ポートが同一の材料で製造される。いくつかの実施形態では、チャンバの材料が、流入口ポートまたは流出口ポートの材料とは異なる。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器をさらに含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、臓器支持構造に取り付けられたスキャホールドをさらに含む。いくつかの実施形態では、スキャホールドが、脱細胞化臓器スキャホールドである。いくつかの実施形態では、スキャホールドがバイオポリマー生成スキャホールドである。いくつかの実施形態では、代替臓器が中実の代替臓器である。いくつかの実施形態では、中実の代替臓器が、代替肺、肝臓、腎臓、心臓または膵臓である。いくつかの実施形態では、代替臓器が、前血管新生化構造を含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、前血管新生化構造を接続するための支持部材をさらに含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、２つ以上の前血管新生化構造を接続するためのマニホールドをさらに含む。
【００２５】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の由来を同定、追跡または確認するための第１のタグをさらに含む。いくつかの実施形態では、第１のタグが、電子タグ、磁気タグ、ＲＦＩＤタグ、バーコードまたはこれらの任意の組み合わせである。
【００２６】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器の由来を同定、追跡または確認するためにチャンバから細胞を取り出すための手段をさらに含む。
【００２７】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器に材料を注入するためのインジェクタをさらに含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、臓器支持構造に取り付けられた代替臓器から材料を除去するための生検装置を含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、１つ以上のコンジットを介してポンプに接続され、チャンバ、ポンプ、１つ以上のコンジットの各々が、ＭＲＩ、ＣＡＴ、ＰＥＴ、Ｘ線分析または超音波装置あるいは、本明細書に記載の他の装置、検出器、検出方法で使用するのに合う材料で作られる。いくつかの実施形態では、チャンバ、ポンプ、１つ以上のコンジット各々の材料が非金属である。いくつかの実施形態では、チャンバ、ポンプ、１つ以上のコンジット各々の材料が非常磁性である。いくつかの実施形態では、チャンバ、ポンプ、１つ以上のコンジット各々の材料が同一である。いくつかの実施形態では、チャンバの材料が、ポンプ、１つ以上のコンジットまたはその両方の材料とは異なる。
【００２８】
適切な技術を用いて、これらの装置または構成要素のいずれを滅菌してもよいのは当然である。
【００２９】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、スキャホールドの脱細胞化、組織および／または臓器の再生、組織および／または臓器の保存および／または組織および／または臓器をリアクタから取り出して被検体に植え込む医療の場所または手術の場所まで組織および／または臓器を輸送することを含むのに使用可能な単一のコアリアクタに関するものである。したがって、リアクタの全部または一部が使い捨てであってもよい。
【００３０】
しかしながら、いくつかの実施形態では、リアクタのすべてまたは一部が再利用可能であってもよい。いくつかの実施形態では、モジュール型で、代替臓器または組織の発達時に異なる段階で使用してもよい、いくつかの構成要素を含む多段階リアクタシステムを提供する（脱細胞化時、再細胞化時、成長時、保存時および／または輸送段階など）。異なる構成要素が、異なるコネクタ、支持構造、センサ、制御装置、機械的装置、保存容量、緩衝液、電源、温度調節器（溶液を加熱または冷却するなど）など、あるいはこれらの任意の組み合わせを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、リアクタのチャンバが、異なるプロセスで使用されるいくつかのゾーンを含むものであってもよい。臓器の発達が進むにつれて、使用後に１つ以上の構成要素を切断するおよび／または取り除く（廃棄など）ことをしてもよい。いくつかの実施形態では、臓器の発達が進むにつれて、チャンバの１つ以上のゾーンを使用後に切断および／または取り除く（廃棄など）ことをしてもよい。発達中の臓器または組織の無菌性を維持するために、リアクタの構成要素またはゾーンを切断するプロセスで滅菌機構および手順を使用すべきなのは当然である。いくつかの実施形態では、封止された滅菌チャンバを維持するための弁または他の機構を有する滅菌コネクタを使用して、構成要素またはリアクタゾーンを切断してもよい。
【００３１】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器レシピエントに取り付けられる第１のタグと、装置（バイオリアクタなど）または本明細書に記載のいずれかの構成要素または前記バイオリアクタ内の代替臓器に取り付けられる第２のタグと、を含むキットに関するものである。いくつかの実施形態では、第１のタグがブレスレットである。いくつかの実施形態では、第１のタグと第２のタグが、電子タグ、磁気タグ、ＲＦＩＤタグ、バーコードまたはこれらの任意の組み合わせから独立に選択される。いくつかの実施形態では、第１の識別子タグと第２の識別子タグとが同一である。いくつかの実施形態では、第１の識別子タグと第２の識別子タグとが異なる。いくつかの実施形態では、第１の識別子タグおよび第２の識別子タグが、マッチした際に特定の信号を生成する相補的なタグである。いくつかの実施形態では、第１の識別子タグおよび第２の識別子タグが、相補的な電子タグ、磁気タグ、ＲＦＩＤタグ、バーコードまたはこれらの任意の組み合わせである。いくつかの実施形態では、キットが、アッセイを実施して、ＤＮＡマッチ、ＨＬＡマッチ、独特なタンパク質マッチまたはこれらの組み合わせ判断するための１つ以上の構成要素を含む。いくつかの実施形態では、キットが成長試薬と刺激試薬とをさらに含み、成長試薬はバイオリアクタにおける代替臓器の成長を支持するのに十分であり、刺激試薬は代替臓器の１つ以上の生理学的応答を試験刺激するのに適している。いくつかの実施形態では、バイオリアクタのチャンバの容量が２０ｃｃ〜２０，０００ｃｃである。いくつかの実施形態では、チャンバの容量が５００ｃｃ〜１，０００ｃｃである。いくつかの実施形態では、チャンバの容量が１，０００ｃｃ〜１０，０００ｃｃである。いくつかの実施形態では、チャンバの容量が１０，０００ｃｃ〜２０，０００ｃｃである。しかしながら、本発明の態様は、この点で限定されるものではないため、好適なチャンバサイズであればどのようなサイズ（これより大きいチャンバまたは小さいチャンバなど）を用いて調製中の臓器に対応してもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタが封止されている。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが無菌である、
【００３３】
本明細書に記載のバイオリアクタのいずれを用いて調査研究および／または臨床移植用の代替臓器を成長させてもよいのは当然である。本明細書で使用する場合、代替臓器は、臓器の少なくとも１つ以上の生理学的機能を有する完全な臓器であっても部分臓器であってもよい。たとえば、部分腎臓はエリスロポエチン（ＥＰＯ）を産生するが、血液の濾過はしない。よって、いくつかの実施形態では、部分臓器は、臓器の１つ以上の分泌機能（ホルモンなど、天然臓器が生成および／または分泌する１つ以上の化合物を生成および／または分泌するなど）を有するものであってもよい。しかしながら、本発明はこの点で限定されるものではなく、部分臓器が、臓器の１つ以上の他の特性を有するものであってもよい。たとえば、部分臓器は、肝臓の１つ以上の解毒特性を実施してもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器を、スキャホールド（自然なスキャホールドまたは合成スキャホールドなど）で成長させてもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器が、同様の臓器機能を再構成するために同じ臓器タイプの細胞で再細胞化される、第１の臓器の脱細胞化スキャホールドに基づくものであってもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器が、異なる第２の臓器からの細胞で再細胞化される、第１の臓器の脱細胞化スキャホールドに基づくものであってもよい。たとえば、第１の臓器（腎臓など）を脱細胞化し、得られるスキャホールドを、第２の臓器（肝臓など）の１つ以上の特性（分泌特性など）を有する細胞で再細胞化してもよい。いくつかの実施形態では、腎臓がスキャホールドを生成するのに有用な第１の臓器となり得る。被検体は腎臓を２つ持ち、片方を除去して同じ被検体で代替臓器用のスキャホールドを生成してもよいからである。
【００３４】
よって、いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、細胞を播種可能なスキャホールドを含む。いくつかの実施形態では、スキャホールドがマトリクスである。いくつかの実施形態では、スキャホールドが軸を含む。いくつかの実施形態では、バイオリアクタは、１本以上の軸を中心に回転できる支持部を有するチャンバを含む。バイオリアクタをスキャホールドなしで提供してもよく、この場合のバイオリアクタはスキャホールドを取り付けてもよい１つ以上の構造を含むものであってもよい。バイオリアクタは、成長している臓器の重量を支えるための１つ以上の支持構造を含むものであってもよい。スキャホールドを取り付ける構造が、成長している臓器の重量も支えてもよいのは当然である。しかしながら、本明細書に記載したように、１つ以上のスキャホールドおよび臓器支持構造が異なるものであってもよい。いくつかの実施形態では、スキャホールドを使用せずに代替臓器を成長させてもよく、バイオリアクタ内の１つ以上の構造に臓器の重量を支えさせることができる。スキャホールドに対する１つまたは複数の取り付け点（２〜５、５〜１０またはそれより多いなど）をバイオリアクタ内に設けてもよいのは当然である。
【００３５】
しかしながら、詳細については本明細書で説明するように、スキャホールドなしで代替臓器を生成可能である。たとえば、いくつかの実施形態では、代替臓器が、天然臓器の１つ以上の機能を模す特定の化合物を生成または特定の解毒ステップを実施するよう成長される組織を有する装置を含むマイクロチャネルに基づくものであっても構わない。これらが宿主に移植する際に臓器のように作用するスキャホールドのないシングルプレーヤ装置であってもマルチプレーヤー装置であってもよいのは当然である。
【００３６】
いくつかの実施形態では、本発明の態様を使用して、代替臓器がいつ移植の準備ができるか判断するために、監視および／または評価可能な成長パラメータおよび／または臓器特性を判断してもよい。この情報をデータベースに保存して、本明細書で詳細に説明するように用いることが可能である。臓器の準備が整えば、レシピエントが植え込み手技の準備ができるまでこれを保存（同一または異なる条件下）しておけばよい。
【００３７】
もうひとつの実施形態の組では、対象となる組織または臓器の少なくとも１つの部分の状態を査定する方法が得られる。この方法は、対象となる組織または臓器付近に赤外線検出器を配置し、組織または臓器の少なくとも１つの部分から放出される赤外線を検出することを含む。また、この方法は、検出された赤外線を分析し、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することも含む。組織または臓器の少なくとも１つの部分の状態については、少なくともある程度は、前記生成されたデータに基づいて判断可能である。
【００３８】
もうひとつの組の実施形態では、ヘッドマウント型装置が得られる。ヘッドマウント型装置は、直角視の機能を可能にする少なくとも２つの検出器、ＷＹＳＩＷＹＧ光学視聴システム、リアルタイムオートフォーカス機能を含む。また、ヘッドマウント型装置は、画像安定化制御装置、倍率が少なくとも１０×、少なくとも１５×、少なくとも２０×、少なくとも５０×、少なくとも１００×、少なくとも２５０×または少なくとも５００×の顕微鏡、双眼鏡を含む。制御装置をヘッドマウント型装置に作動的に関連させてもよい。場合によっては、制御装置がフットペダルで制御される。他の場合では、制御装置はボイスコントロールで制御される。ヘッドマウント型装置は、装置から放射可能な放射線源を任意に含むものであってもよい。たとえば、放射線源は、赤外線、近赤外、可視または紫外線範囲の放射線を放射するものであってもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの検出器の各々が、吸収度、透過度、反射率、赤外線、可視域からの放射線、振動放射線、圧力、蛍光放射線、ラマン放射線および／または温度のうちの１つ以上を検出するよう適応される。場合によっては、ヘッドマウント型装置が、吸光度、透過度、反射率、赤外線、可視域からの放射線、振動放射線、圧力、蛍光放射線、ラマン放射線および／または温度のうちの少なくとも２つ、少なくとも３つまたは少なくとも４つまたは少なくとも５つを検出するのに合わせて配設される検出器を含む。また、ヘッドマウント型装置は、２つ以上の検出器から収集したデータを分析するのに合わせて配設されるものであってもよい。場合によっては、ヘッドマウント型装置は、２つ以上の検出器から収集したデータに対応する少なくとも２つの画像を生成するのに合わせて配設されるものであってもよい。ヘッドマウント型装置は、少なくとも２つの画像を重畳するのに合わせて配設されるものであってもよい。いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置がスペクトルフィルタを含む。また、ヘッドマウント型装置は、本明細書に記載の他の特徴および構成要素を含むものであってもよい。ヘッドマウント型装置からの情報を、本明細書に記載したようなセンサからの他の情報と合成し、最適な成長条件およびパターンを判断し、既知のモデルまたは実験で判断したモデルに基づいて組織または臓器の発達具合を監視および／または組織または臓器がいつ移植に適するか否かおよび／または異常または不適切なものとして破棄すべきか否かを判断するのに用いてもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、単離および／または切断可能な１つ以上のゾーン、１つ以上の構成要素（刺激装置、センサ、保存構成要素など）、関連の電源供給、ポンプ、ディスプレイ、制御装置などを有する滅菌チャンバを含む滅菌可能な多段システムおよび装置を提供するものであり、その各々が臓器または組織の発達が進むにつれて切断および／または廃棄可能なものである。
【００４０】
（最適な発達状態を識別、条件を変えるための要因を識別または使用、組織または臓器の状態を評価するための信号を識別または使用、またはこれらの任意の組み合わせなどのための）本明細書に記載の方法および装置を、組織または臓器の発達に使用し、小器官の発達にも使用してもよい（細胞の文脈で交換可能なミトコンドリアなどの細胞小器官を再生するためなど）のは当然である。
【００４１】
本発明の他の利点および新規な特徴は、本発明のさまざまな非限定的な実施形態についての以下の詳細な説明を添付の図面とともに参照することで明らかになろう。本明細書および援用した文献に開示内容の衝突および／または矛盾がある場合は、本明細書が優先するものとする。援用する２つ以上の文献に相互に開示内容の衝突および／または矛盾がある場合は、有効日が遅いほうの文献が優先するものとする。
【００４２】
本発明の非限定的な実施形態について、添付の図面を参照し、例をあげて説明する。これらの図面は概略的なものであり、概略的かつ縮尺どおりに描いたものではない。図中、同一の構成要素またはほぼ同一の構成要素には一般に単一の参照符号を付す。わかりやすくする目的で、当業者が本発明を理解できるようにする上で必要のない場合には、すべての構成要素に参照符号を付したわけではなく、本発明の各実施形態のすべての構成要素を示したわけでもない。図中、
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１Ａ】第１の組の実施形態によるバイオリアクタの側面図を示す概略図である。
【図１Ｂ】第２の組の実施形態によるバイオリアクタの側面図を示す概略図である。
【図２】一組の実施形態によるシステムの概略図を示す。
【図３Ａ】二組の実施形態による臓器支持構造の概略図を示す。
【図３Ｂ】二組の実施形態による臓器支持構造の概略図を示す。
【図３Ｃ】成長時における代替臓器の機械的特性を検出および監視するための機械的センサ（トルクセンサなど）を含むバイオリアクタの概略図を示す。
【図４】一組の実施形態による空間振動および熱分布のパターンを識別するための評価対象となる心臓の非限定的な例を示す。
【図５】一組の実施形態による円柱状回転部材の非限定的な例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
説明
本発明は、臓器を成長させ、輸送し、移植するプロセスを改善するのに使用可能なシステム、装置、方法に関するものである。異なる実施形態では、本発明の態様は、リアクタ内の成長条件についてのフィードバックを与えるおよび／またはリアクタ内の成長条件を調節する（自動および／または手作業など）のに使用可能な１つ以上のセンサと関連の構成要素とを有するリアクタチャンバを提供するものである。本発明の態様は、臓器または組織成長の効率および／または再現性を改善する成長条件および環境要因を同定する；実験的に同定した条件および／または自然な成長環境を模した条件に応答して、臓器成長を監視および調節する；臓器または組織成長を評価して、移植適合性を判断する；無菌性を監視および／または制御するための安全面に関する特徴を提供する、および／または臓器または組織と想定レシピエントとをマッチングするプロセスを管理する；および／または移植術の手技に有用な代替組織または臓器についての構造または機能に関する特徴を提供し、レシピエントの身体と構造的かつ機能的につながりやすくする上で有用である。
【００４５】
いくつかの実施形態では、本発明は、広義には二次元（２Ｄ）および三次元（３Ｄ）組織、組織複合体、臓器を成長させて分析するための物品および方法に関するものである。以後のレシピエントに対する移植に適した生理学的特性（単なる生存度だけでなく）を有する代替臓器および組織を成長させるおよび／または保存するのに適切な要因および刺激を提供するのに、特定の実施形態が特に有用である（１つ以上の欠けた生理学的機能を補うためなど）。本発明の態様を、治療、調査研究および／または製造の文脈など、代替臓器または組織が有用となり得るあらゆる用途に使用してもよいのは当然である。
【００４６】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタにおいて成長条件を監視および／または調節するための方法、装置、システムが得られる。いくつかの実施形態では、最適な成長条件には、臓器または組織の適切な成長および発達を促進するために、成長期間中の１つ以上の状態の変化を伴うことがある。特定の成長条件の組を用いて臓器またはその一部を成長させる既存の技術とは対照的に、本発明の特定の方法は、代替臓器または組織の成長時および発達時に一連の条件をサイクルすることを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のサイクルを、自然な成長条件の変化を模すよう設計してもよい。しかしながら、たとえば、変化が特定の臓器または組織タイプを促進するのに良好であることが実験的に示された場合など、技術に人工的な成長条件の変化を取り入れてもよい。
【００４７】
よって、いくつかの実施形態では、本発明の態様は、細胞、組織、臓器を成長させ、生存度、生理学的機能、構造的完全性を分析するためのシステムおよび方法に関するものである。いくつかの実施形態では、特別なバイオリアクタ、センサ、制御装置、システム（自動フィードバックシステムおよび／または手作業の制御を可能にするシステムおよび／または自動プロセスのオーバーライドなど）および関連のデータベースを使用して、特定の代替臓器および組織のために開発された成長パラメータを判断および実施してもよい。
【００４８】
本明細書に記載の方法および装置は、小規模な研究調査の文脈に対して製造の文脈で代替組織および臓器成長を実装するのに有用なことがある。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、大規模な代替臓器または組織製造に関連した輸送、保存、追跡、無菌性、機能的スクリーニングおよび他の試験刺激について扱うものである。
【００４９】
いくつかの実施形態では、成長および／または分析の対象となる組織または臓器がｉｎ  ｖｉｖｏである。他の実施形態では、成長および／または分析の対象となる組織または臓器がｅｘ  ｖｉｖｏである。特定の実施形態では、臓器が代替臓器である。本明細書で使用する場合、代替臓器は、臓器の１つ以上の機能を果たすよう操作される（必ずしも臓器の機能全部とはかぎらない）臓器または組織または材料の全体であっても一部であってもよい。いくつかの実施形態では、副腎、虫垂、動脈、脳組織、膀胱、骨、気管支、軟骨、角膜、横隔膜、食道、目またはより多い（ｍｏｒｅ）内分泌腺、ファロピウス管、胆嚢、心臓、視床下部、腸、腎臓、咽頭、靱帯、肝臓、乳腺筋肉、神経、膵臓、咽頭、松果体、リンパ節、肺、脾臓、胃、卵巣、副甲状腺、脳下垂体、前立腺、精巣、胸腺、気管、尿管、子宮、尿道、膀胱、静脈、他の臓器またはこれらの任意の組み合わせを含むがこれに限定されるものではない、臓器または組織の１つ以上の機能を交換または補充するために代替臓器を生成してもよい。
【００５０】
代替臓器が、身体と接続されていないバイオリアクタにおいてｅｘ  ｖｉｖｏで操作される臓器を示してもよいのは当然である。しかしながら、代替臓器は、たとえば被検体に植え込んだバイオリアクタにおいて身体と関連して成長される臓器を示すこともある。
【００５１】
本発明の方法および装置を使用して、その起源とは関係なく好適な代替臓器または組織を成長、保存および／または輸送してもよい。いくつかの実施形態では、スキャホールドに適切な細胞を集合させることで代替臓器または組織を惹起してもよい。特定の実施形態では、代替臓器または組織が、外部のスキャホールドの助けを借りずに最初の組の細胞の成長および発達に起因するものであってもよい。特定の実施形態では、既存の臓器または組織またはその一部（ドナーからなど）から開始して、これをリアクタでインキュベートしてさらに成長および／または発達を促進することで、代替臓器または組織を提供してもよい。しかしながら、本明細書に記載の特定の実施形態を使用して、ドナーから得た完全に成長した臓器を機能的な健康および生存度を促進してもよいのは当然である
【００５２】
いくつかの実施形態では、代替臓器が、臓器代替物を形成すべくスキャホールドで再生される１つ以上の細胞タイプを含むものであってもよい。スキャホールドは、生物学的材料および／または人工材料（生物学的ポリマーおよび／または人工ポリマーなど）を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、スキャホールド全体が生物学的材料（１種類以上の生物学的ポリマーなど）からなるものであってもよい。いくつかの実施形態では、スキャホールド全体が人工材料（１種類以上の合成ポリマーなど）からなるものであってもよい。いくつかの実施形態では、スキャホールドが、１種類以上の生物学的材料および／または１種類以上の人工材料の混合物を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、材料を成形（テンプレート上、型に入れるまたは他の任意の好適な成形技術を使用するまたはこれらの任意の組み合わせなど）して、好適なコンホメーション（三次元コンホメーションなど）とサイズ（細胞の容積、血管、気道および／または他の管の直径および／または長さなど）。代替臓器のコンホメーションおよび／またはサイズは、意図した用途に左右されることがある（代替臓器を取り出される既存の臓器と置き換えることを意図しているか否か、あるいは患者の体内にある悪化した臓器または障害のある臓器または部分的に障害のある臓器の１つ以上の機能を補うことを意図しているかなど）のは当然である。
【００５３】
スキャホールド：
本明細書で説明するように、細胞、組織および／または臓器を、本明細書に記載したようなバイオリアクタのチャンバ内に配設したスキャホールド上で成長させてもよい。成長段階にある身体組織および／または臓器において、異なるタイプの細胞を、その組織または臓器の複雑な機能を担う高度な編成またはアーキテクチャで、スキャホールドに近接して配置可能である。よって、該当する組織または臓器の自然な状態に近い寸法と配置のアーキテクチャを形成可能である。スキャホールドの設計ならびにスキャホールド内での細胞の配置次第で、関連する細胞間、たとえばスキャホールドで培養した細胞と宿主環境の細胞との間で機能的な相互作用を可能にし得る場合がある。哺乳類の系に移植すると、これらの要因が、血餅のない状態、細菌のコロニー形成に対する耐性、自然治癒など、適当な宿主応答を可能にすることもある。
【００５４】
多岐にわたる異なるスキャホールドを使用して、本明細書に記載したような細胞、組織、臓器を播種、成長、支持または維持することが可能である。スキャホールドは、好適な形状であればどのような形状でもよく、成長させる特定の組織および／または臓器に依存することもある。たとえば、スキャホールドは、実質的に筒状、実質的に円柱状、実質的に球状、実質的に平面状、実質的に楕円状、ディスク状、シート状または不規則な形状であってもよい。スキャホールドは、動脈、静脈または他の血管を模したものなど、分岐構造を持つものであっても構わない。特定の実施形態では、スキャホールドの少なくとも一部が中空である。
【００５５】
スキャホールドは、天然材料および／または人工材料で形成すればよいものである。スキャホールドの形成に使用する材料は、生体適合性であってもよく、合成または天然のポリマー、無機物質（セラミック、ガラス、ヒドロキシアパタイト、炭酸カルシウムなど）、無機物質とポリマーとの複合材料、ゲルを含み得る。スキャホールドの全体または一部を、生分解性ではない材料で形成してもよいし、（加水分解または酵素開裂などによる）生分解性の材料で形成してもよい。いくつかの実施形態では、ポリラクチド、ポリグリコライド、他のα−ヒドロキシ酸などの生分解性ポリエステルを使用して、スキャホールドを形成可能である。たとえばラクチド／グリコライドコポリマーにおけるモノマー比を変えることで、スキャホールドの物性および分解時間を変更可能である。たとえば、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ）およびポリ−グリコール酸（ＰＧＡ）は、結晶性の度合いが高く、比較的ゆっくりと分解されるのに対し、ＰＬＬＡとＰＧＡとのコポリマーであるＰＬＧＡは非晶質で、すみやかに分解される。いくつかの実施形態では、生分解性スキャホールドの一部が、バイオリアクタにおける細胞、組織および／または臓器の成長時に分解されるものであってもよい。他の実施形態では、分解が、組織または臓器をレシピエントに移植した後に起こるものであってもよい。
【００５６】
場合によっては、スキャホールドを、組織コンストラクトなどの生物学的材料で形成してもよい。特定の実施形態では、組織コンストラクトの少なくとも一部が細胞性である。特定の実施形態では、少なくとも部分的に、細胞性組織コンストラクトが、脱細胞化した組織を含む。スキャホールドの作製に適当な材料を用いることに関する本明細書での説明において、当業者であれば、技術についての一般的な知識ならびに特定の作製技術に関する利用可能な参考資料を、本明細書における説明と併用して、材料、技術などを選択可能である。場合によっては、天然材料と人工材料との組み合わせを使用しても構わない。
【００５７】
スキャホールドを作製するための適当なシステムおよび技術としては、成形法、三次元印刷法（三次元レイヤリングなど）、マルチフォトンリソグラフィ法、光重合成形法（ＳＬＡ）、選択的レーザー焼結法（ＳＬＳ）またはレーザアブレーション法、衝撃粒子造形法（ＢＰＭ）、溶融積層造形法（ＦＤＭ）があげられるが、これに限定されるものではない。他の作製技術も可能である。
【００５８】
スキャホールドは、多孔性であっても実質的に非多孔性であってもよい。場合によっては、スキャホールドの壁に、横断面寸法が１ｍｍ以下、１００ミクロン以下、５０ミクロン以下、４０ミクロン以下、３０ミクロン以下、１０ミクロン以下、５ミクロン以下、１ミクロン以下または１００ｎｍ以下の孔を含む。多岐にわたる技術を使用して、スキャホールドに多孔度を持たせることができる。たとえば、溶液流延、エマルション流延、ポリマーブレンド、相転移誘導多孔度などの方法によって、多孔度を誘導可能である。
【００５９】
スキャホールドは、スキャホールドの特定の用途に左右されることもある、さまざまな寸法を取り得る。スキャホールドは、平均厚が、たとえば、１ミクロン〜１ｍｍ、１０ミクロン〜０．５ｍｍ、１ｍｍ〜５ｃｍ、１ｍｍ〜１ｃｍ、１ｃｍ〜１０ｃｍまたは１ｃｍ〜５ｃｍであってもよい。他の厚さも可能である。スキャホールドの最大横断面寸法も、たとえば、１ミクロン〜１ｍｍ、１０ミクロン〜０．５ｍｍ、１ｍｍ〜５ｃｍ、１ｍｍ〜１ｃｍ、１ｃｍ〜１０ｃｍ、１ｃｍ〜５ｃｍ、１ｃｍ〜２０ｃｍまたは１０ｃｍ〜２０ｃｍと可変である。スキャホールドの長さも、たとえば、１ｍｍ〜５ｃｍ、１ｃｍ〜１０ｃｍ、１ｃｍ〜５ｃｍ、１ｃｍ〜２０ｃｍまたは１０ｃｍ〜２０ｃｍと可変である。他の長さも可能である。スキャホールドは、アスペクト比（長さ対平均断面寸法）が少なくとも２：１、３：１、５：１または１０：１またはそれより大きくてもよい。また、スキャホールドのサイズと厚さがその形状（長さ、幅など）ごとに異なるのも当然のことである。いくつかの実施形態では、スキャホールドが、厚さの異なる一連のゾーンを含むものであってもよい（異なる構造特性を提供し得る厚さの異なるパターンを形成するなど）。
【００６０】
任意に、スキャホールドの表面特性を、さまざまな技術で変えてもよい。たとえば、場合によっては、スキャホールドの表面に、構造に近い添加剤を被覆および／または印刷して改質可能である。タンパク質および／または他の好適な表面改質物質で表面を改質してもよい。たとえば、細胞の付着、移行、増殖、分化、遺伝子発現をはじめとする適当な生物応答を細胞から引き出すなどの目的で、コラーゲン、フィブロネクチン、ＲＧＤペプチドおよび／または他の細胞外マトリックス（ＥＣＭ）タンパク質または成長因子をスキャホールドに被覆可能である。次に、細胞をスキャホールドの表面に播種することが可能である。一実施形態では、細胞接着タンパク質をスキャホールドの特定の部分に導入し、血管の成長を容易にすることが可能である。もうひとつの実施形態では、成長因子をスキャホールドに導入し、スキャホールドの特定領域内で健常な組織の形成を引き起こす最適な細胞成長条件を誘導することが可能である。他の場合では、スキャホールドの形成に用いる材料に接着剤を導入（作製時にスキャホールドに埋設するなど）しても構わない。
【００６１】
場合によっては、スキャホールドの全体または一部を、界面活性剤（ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキシド−ポリエチレンオキシドブロックコポリマーなど）といった細胞接着を阻害する材料で改変すると望ましいことがある。たとえば、周辺組織から構造への過剰な軟結合組織内部成長を妨害するなどの材料を、スキャホールドの細胞成長が望ましくないエリアに被覆可能である。場合によっては、スキャホールドの表面特性の改変を利用して、スキャホールド上またはスキャホールド内の特定部位に細胞を配置することも可能である。いくつかの実施形態では、細胞接着物質と細胞阻害物質との組み合わせをスキャホールドのさまざまな部分に導入し、細胞成長を容易にすると同時に阻害もすることが可能である。
【００６２】
いくつかの実施形態では、細胞の播種前または播種時などに、スキャホールドに多孔性材料（ゲルなどのポリマーなど）を被覆することが可能である。多孔性ポリマーコーティングスキャホールドは、多岐にわたる目的で使用可能なものである。たとえば、多孔性ポリマーを使用して、これを使用しなければ非多孔性のスキャホールドに孔を形成してもよい。多孔性ポリマーは、たとえば、時間の関数として、細胞成長および／または細胞接着を容易にするなどのためにスキャホールドからの活性剤の徐放を可能にする場合がある。
【００６３】
本明細書で説明するように、スキャホールドをバイオリアクタに設置する前または後のいずれかに、スキャホールドのさまざまな部分に細胞を播種してもよい。特定の実施形態では、スキャホールドによって規定されるバイオリアクタの少なくとも１つの構造領域内に細胞が含まれるように、スキャホールドの少なくとも１つの表面または領域（脱細胞化組織コンストラクトなど）に細胞を播種してもよい。特定の実施形態では、スキャホールドの２つ以上の領域または表面に細胞を播種する。このような特定の実施形態では、第１の領域または表面上の細胞が、第２の領域または表面上の細胞と同じタイプであり、他の実施形態では、それぞれ異なるタイプである。特定の実施形態では、第１および第２の領域または表面の少なくとも１つにある細胞タイプのうちの少なくとも１つが、脱細胞化組織コンストラクトをｉｎ  ｖｉｖｏで含む組織のタイプと通常関連しているタイプのものである。
【００６４】
本発明のバイオリアクタでの播種に用いる細胞のタイプが、成長対象となる組織または臓器構造のタイプに基づいて選択されるのは当然である。いくつかの実施形態では、細胞が、上皮、内皮、中皮、結合組織細胞、線維芽細胞などであってもよいし、あるいは、これらの任意の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、細胞が、幹細胞であってもよいし、あるいは、多能性細胞または全能性細胞であってもよい。いくつかの実施形態では、異なる細胞を使用して、スキャホールドの異なる部分に播種してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の成長因子を提供し、細胞の適当な成長および／または分化を促進してもよい。
【００６５】
脱細胞化組織：
いくつかの実施形態では、スキャホールドが、既存の組織または臓器由来のものであってもよい。たとえば、組織または臓器を脱細胞化してスキャホールドを明らかにした後、これを（１つ以上の患者特異的細胞系または患者適合性細胞系などで）再細胞化して、患者に移植可能な臓器代替物を形成する。脱細胞化スキャホールドは、任意の好適な生物体由来の任意の好適な臓器または組織に基づくものであってもよい。脱細胞化後、残ったスキャホールドが、全体のサイズおよびアーキテクチャが元の臓器と同じ臓器の形成に使用可能な構造となる。しかしながら、再細胞化に使用する細胞に応じて、多岐にわたる異なる機能を提供してもよいのは当然である。したがって、いくつかの実施形態では、臓器スキャホールドを、元の臓器に存在するものと同一細胞タイプで再細胞化し、元の臓器と同じ機能の組を回復してもよい。しかしながら、他の実施形態では、細胞のサブセットだけを使用して、元の臓器の機能のサブセットだけを有する代替臓器を生成してもよい。さらに別の実施形態では、上記に代えてまたは上記に加えての細胞タイプを再細胞化に使用することで、上記に代わる機能的特性または追加の機能的特性を有する臓器代替物を提供してもよい。よって、たとえば、臓器または組織構造の再配置に用いる細胞に適した血管新生および構造的支持を提供することで、元のアーキテクチャを一般的な臓器機能に対する支持として使用してもよい。いくつかの実施形態では、脱細胞化に用いる臓器または組織が、同一種（別のヒト、たとえばヒト死体などから）由来のものであってもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、脱細胞化に用いる臓器または組織が、異なる種に由来するものであってもよい。種の選択が、必要な構造のサイズ、必要な血管新生の度合い、スキャホールドに対する望ましくない免疫応答（拒絶など）の尤度（細胞抗原の除去がゆえに脱細胞化スキャホールドがそれほど免疫原性ではないにもかかわらず、わずかに残った細胞抗原の存在および／またはスキャホールド材料自体に対する免疫応答がゆえに免疫応答の可能性がある）を含む１つ以上の要因に基づくものであってもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、任意の好適な哺乳動物（ブタ、ヤギ、ヒツジなどを含む）からスキャホールドを得てもよい。
【００６６】
脱細胞化臓器または組織を直接的に再細胞用のスキャホールドとして用いてもよいのは当然である。しかしながら、いくつかの実施形態では、脱細胞化材料をさらに操作して、その形状および／またはサイズを変更する、および／またはｉ）バイオリアクタでの再細胞および成長時の代替臓器の支持（物理的支持など）を助ける、ｉｉ）バイオリアクタからの代替臓器の除去を補助する、ｉｉｉ）レシピエントへの代替臓器の移植を補助する、ｉｖ）レシピエントへの移植後の代替臓器に対する支持を補助および／または代替臓器を監視するのに使用できる特徴を付加（タブなどの構造、別の材料、縫合しやすい形状など）してもよい。たとえば、いくつかの実施形態では、天然臓器に見られるものに対して、長めの血管または他の筒状構造、長めまたは大きめの結合組織切片または他の別の組織の成長を支持するための延長部（筒状延長部など）を含むようにスキャホールドを成形または変形してもよい。たとえば、天然臓器から突出する血管または構造の一般的な長さに比して約１０％、約２５％、約５０％、約７５％、約１００％または約２、３、４または５倍長い（あるいはそれより多いまたは任意の中間値またはこれらの値のうち任意のものでの任意の範囲）血管または他の構造の形状（臓器脱細胞化由来のスキャホールドに存在するものなどより）。
【００６７】
いくつかの実施形態では、脂肪組織を脱細胞化して、異なる臓器または組織（肝臓、腎臓、心臓、肺、膵臓または他の臓器機能など）の少なくとも１つの特性を有する代替臓器を製造するために１つ以上の細胞系で再細胞可能なスキャホールドを提供してもよい。
【００６８】
いくつかの実施形態では、臓器または組織を膨張位置で脱細胞化してもよい。脱細胞化対象となる臓器を単に灌流するのではなく、正圧または負圧（静的または循環）を、脱細胞化対象となる組織または臓器に印加してもよい。たとえば、肺の場合、スキャホールドが膨張して、スキャホールドを延伸した位置で脱細胞化材料（洗浄剤など）に曝露できるよう負圧または正圧を臓器に印加してもよい。腎臓のような中実の臓器では、正圧または負圧を生んで臓器およびその組織を膨張させ、臓器を脱細胞化材料（洗浄剤溶液、たとえばＳＤＳ含有；酵素溶液、たとえばＲＮａｓｅ、ＤＮａｓｅ含有；トリトンＸ−１００有りまたは無し；ＥＤＴＡまたはデオキシコール酸ナトリウム有りまたは無し；または他の任意の好適な材料など）に膨張状態で曝露することができよう。
【００６９】
いくつかの実施形態では、膨張または加圧した位置で臓器（人工臓器など）の状態を評価してもよい。これには、拍動圧または連続圧（正圧または負圧または一方から他方へのサイクルなど）を必要とすることがある。
【００７０】
本発明の態様によれば、材料を灌流させる流れだけを用いて脱細胞化を実施する場合、スキャホールド組織が十分に膨張して材料（洗浄剤、酵素調製物または本明細書に記載したような他の溶液など）に曝露されないことがある。臓器または組織の２つ以上の部分を互いに膨張（臓器の内側の腔を加圧するための流体または気体を用いるか伸ばす（引っ張る、ねじるなど、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）させることで、脱細胞化材料に対する一層均一な曝露が得られることがある。これは、ｉ）伸ばすことで一般には非常に到達しがたい（たたみ込みまたは他の構造などによる）特定の組織領域を曝露させ、一層完全に脱細胞化できるおよび／またはｉｉ）膨張または伸ばすことによって「隠れた」領域への到達性が増しているかぎりは、臓器または組織全体を脱細胞化材料に曝露する必要がないため、容易に到達できる領域の過剰曝露が低減または回避されるという少なくとも２つの理由から好都合である。
【００７１】
脱細胞化時に臓器の膨張またはこれを伸ばすのに使用する力は、自然な生理学的力または圧力（血圧、肺の空気圧、心臓または他の筋肉などの筋肉によって加わる力あるいはこれらの組み合わせなど）などであってもよいのは当然である。自然な圧力および力が、単に脱細胞化材料で臓器を灌流または浴洗浄することで加わる力より高いのは当然である。いくつかの実施形態では、脱細胞化対象となる組織または臓器のスキャホールドを破壊しないのであれば、自然な力または圧力より高い圧力または力を使用してもよい（約１０％、約２５％、約５０％、約７５％、約１００％または２、３、４、５倍高いか、これらの値のいずれかより高いか、これらの値間の中間レベルまたは範囲など）を使用してもよい。いくつかの実施形態では、自然な力または圧力よりも若干低くても（約１０％、約２５％、約５０％、約７５％、約１００％よりも低いまたは２、３、４、５分の１に低いか、これらの値のいずれよりも低いか、これらの値間の中間レベルまたは範囲など）、低圧灌流または浴洗浄溶液よりも高い力または圧力を使用してもよい。
【００７２】
また、他の脱細胞化技術（機械的または物理的な力またはエネルギを使用、他の化学組成物を併用するまたはしないなど）を本明細書に記載したような膨張した組織と併用してもよいのは当然である。
【００７３】
機械的圧力または油圧の差で伸ばすこと、空気圧または液圧パルスまたは他の任意の好適な圧力印加またはこれらの任意の組み合わせを含む好適な技術を用いて、正圧または負圧を印加してもよいのは当然である。異なる臓器に異なる圧力を使用してもよいのも当然である。いくつかの実施形態では、印加する圧力が生理学的であってもよい。しかしながら、生理学的圧力は必要ではない。
【００７４】
スキャホールドおよび臓器を再構成するための添加剤：
特定の実施形態では、組織、臓器またはスキャホールドなどのバイオリアクタで使用または形成する構造に、添加剤を加えることが可能である。添加剤は、たとえば、材料の物理的（強度など）および／または化学的（親水性など）特性を増加するものであり、これは、組織または臓器の成長時あるいは患者への移植時または移植後に好都合であり得る。
【００７５】
添加剤は、構造（スキャホールドなど）の材料全体に分散可能および／またはゲルまたは他の層を介してスキャホールドあるいは組織または臓器の少なくとも一部に被覆することで構造の特定の領域（単数または複数）内に取り込むことが可能なものである。また、添加剤を表面に吸着させるか化学的に反応させることによって、添加剤を構造内および／または構造上に取り込むことも可能である。添加剤の非限定的な例として、生理活性剤（治療剤、タンパク質およびペプチド、核酸、多糖類、核酸、脂質（抗炎症化合物、抗微生物化合物、抗癌化合物、抗ウイルス剤、ホルモン、酸化防止剤、チャネルブロッカー、ワクチンを含む）など）、界面活性剤、造影剤、粒子があげられる。望まれるのであれば、噴霧乾燥、アトマイゼーション、粉砕または他の標準的な技術を用いて、添加剤を粒子に処理してもよい。場合によっては、添加剤を、構造の材料に取り込むことが可能な乳化、ミクロ粒子またはナノ粒子、リポソームまたは他の粒子に形成可能である。
【００７６】
いくつかの実施形態では、細胞化の前に１種類以上の添加剤をスキャホールドまたは支持構造に提供してもよい。いくつかの実施形態では、１種類以上の添加剤をリザーバ（または複数のリザーバ）で提供し、本明細書に記載したような特定の時点または特定の要因に応答して（ポンプ、注射器、任意の好適な静水圧的または化学的圧力または浸透圧あるいは制御および活性化が可能な任意の他の技術などを用いて）放出してもよい。リザーバ（単数または複数）がチャンバ内またはチャンバと流体接続状態で存在（配置など）してもよいことは当然である。リザーバについては、本明細書に記載したような好適な材料であれば、どのような材料で構成してもよい。リザーバからの材料の放出を、任意の好適な技術（電気接続、無線接続、機械的制御などによるか、これらの任意の組み合わせなど）で制御してもよい。リザーバは、開放して中身を放出できる弁を有するものであってもよい。いくつかの実施形態では、リザーバは、チャンバの無菌性が保たれる（たとえば、チャンバの中身が外部汚染されないように保護するべく、弁、キャップ、プラグまたは他の封止機能を配置した後で、リザーバを分離してもよい）ように、チャンバから着脱自在（使用後に分離されるなど）であってもよい。
【００７７】
バイオリアクタ：
本明細書に記載のバイオリアクタ装置または構成要素を、代替臓器または組織の成長条件の監視および／または調整用に構成してもよい。臓器を成長させるための装置は、チャンバを含むものであってもよい。チャンバは、どのような好適なサイズおよび／または形状のものであってもよい。チャンバは、成長および／または他の手順または操作用にスキャホールドおよび／または細胞を導入するのに使用可能な１つ以上の封止可能な開口部を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ内での成長条件を監視および／または調整するためにチャンバを構成する。いくつかの実施形態では、チャンバ内での細胞または代替組織または臓器の状態を直接的に監視するためか、チャンバ自体の状態を監視するためか、これらの組み合わせのために、チャンバを構成する。
【００７８】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタのチャンバを、成長条件の維持および制御用のシステムに取り付けてもよい。よって、チャンバは、１つ以上のリザーバ、ポンプ、制御装置など、あるいはこれらの任意の組み合わせを含み得るシステムとの流体接続用に、１つ以上の流入口および／または流出口を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバが、１つ以上の電気的および／または光ファイバのポートまたはコンジットを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバを、固定された支持部に取り付けてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、１つ以上の方向への動きを可能にする機構を介して支持部にチャンバを取り付けてもよい。チャンバは、運動によって駆動されるものであってもよい（回転、振盪および／または他の運動を提供するためなど）。いくつかの実施形態では、（１本以上の異なる軸を中心にするなどの）異なる方向への動き、振盪、１本の軸または２本の軸または３本の軸またはそれより多くの軸を中心とする）を支持するコネクタを介して、チャンバを１本以上の軸（１本、２本、３本またはそれより多い軸など）に接続してもよい。チャンバは、任意の好適なサイズのものであればよい。いくつかの実施形態では、チャンバのサイズが調整可能であってもよい。たとえば、チャンバは、短縮または延長可能な部分を含むものであってもよく、膨張可能な材料（ゴムあるいは、弾性かつ膨張可能な他の天然または合成材料など）および／または構成（膨張または収縮を可能にする壁の折りたたみまたは他の構造を有するなど）から製造される部分またはこれらの任意の組み合わせを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ（ビーム、バー、フック、軸など）の内の１つ以上の支持構造のサイズを、（順にはめ込むか他の好適な機構などによって）調整可能であってもよい。いくつかの実施形態では、支持構造のサイズが固定であってもよいが、（スキャホールド、脈管接続、気管コネクタなどを取り付けるための）１つ以上のアタッチメントの位置が、（軸、ビーム、フックなどの長さに沿って）支持構造上で調整可能であってもよい。よって、チャンバ自体が調整可能であってもよい、および／またはチャンバ内の臓器支持の構成要素が調整可能であってもよい。これによって、異なる臓器用にリアクタを調整可能にできるおよび／または成長および／または発達時のサイズの変化に対応することができる。
【００７９】
バイオリアクタおよび関連する制御システムを、１つ以上のチャンバにおける１つ以上の異なる培養条件および／または動作パラメーターを提供するよう構成および配置してもよい。このような別々に提供される／制御されるパラメータ／条件は、培地のタイプ、栄養素の組成および濃度、溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度、細胞濃度、基質に対する細胞付着の程度または存在、温度、細胞が曝露される培地移動／流体剪断応力、ｐＨ、浸透圧などを含むものであってもよいが、これに限定されるものではない。このようなパラメータは、生存度および／または成長を監視すべく経時的に測定可能なものである。
【００８０】
本発明のバイオリアクタの非限定的な例を、図１〜図３に示す。図１〜図３は、個々の構成要素を示すバイオリアクタの非限定的な例を示す。いくつかの実施形態では、本発明の態様が、完全なバイオリアクタ（図面および実施例に示すものなど）および関係のあるシステム（関連の制御装置、データベース、コンピュータ、ポンプ、リザーバ、支持部などであり、各々が物理的および機能的にリアクタチャンバと接続されていてもよい）に関連するのは当然である。しかしながら、いくつかの実施形態では、本発明は、構成部品またはそのような構成部品を含むキットの１つ以上を提供する。たとえば、本発明の実施形態は、チャンバ、支持構造（軸を有し、軸に沿って回転可能な細胞支持構造など）、中空の支持構造、流入口（単数または複数）および流出口（単数または複数）の構成が特別な支持構造、チャンバから分離可能な支持構造、構成部品の任意の１つ以上（図面および実施例に記載および図示された構成部品の非限定的な例によって例示されるものなど）であってもよい。
【００８１】
図１Ａおよび図１Ｂは、２組の実施形態によるバイオリアクタの概略図の側面図を示す。このバイオリアクタは、容器壁１０（これを介して、流入口コンジット１２と流出口コンジット１４とが流体連通状態となる）を含む。図１Ａでは、容器壁によって規定されるチャンバが臓器支持構造１６を含み、そこに代替臓器１８が示されている。この実施形態では、臓器は流体に完全に沈んだ状態で示される。しかしながら、他の実施形態では、臓器を部分的に流体に沈めてもよい。たとえばチャンバの内のガスを交換できるように、流入口および流出口がシステムに接続されてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の追加の流入口および／または流出口が含まれていてもよいのは当然である。流入口または流出口が、容器壁内の異なる位置に存在してもよい。容器が任意の好適な形状またはサイズでよいのは当然である。図１Ａおよび図１Ｂに示す容器は、閉じた容器として示されている。いくつかの実施形態では、容器が、アクセス用に１つ以上の開口部を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、容器は、頂部のリップまたは再度アクセスを含むものであってもよい。図１Ｂは、代替臓器１８が流入口コンジット１２および流出口コンジット１４に接続され、支持される実施形態を示す。代替臓器に接続される流入口と流出口の末端は、ひだのある状態で示されている。しかしながら、それらの１つ以上が、直線、テーパ状、波状、リブ付きあるいは他の任意の好適な形状であってもよい。図１Ｂに示す実施形態では、臓器は、気体中に（液媒中ではないなど）懸架されて示される。いくつかの実施形態では、気体が空気であってもよい。いくつかの実施形態では、気体が、臓器の生存度を保つために湿ったものであってもよい。いくつかの実施形態では、支持部１６あるいは流入口コンジット１２および流出口コンジット１４の一方または両方に接続されたセンサ（スケールなど）を用いて臓器の重量を測定してもよい。
【００８２】
図２は、ポンプ２０を介してリザーバ２２（それは流入口コンジット１２に接続される）に流出口コンジット１４が接続されるシステムの非限定的な実施形態を示している。よって、チャンバをリザーバにつなぐ閉回路が提供される。チャンバおよび／またはリザーバの状態については、センサ２２を用いて監視すればよい。ポンプ２０は、センサ２２からの入力（単数または複数）を受信する制御装置２４で制御されるものであってもよい。図示のように、制御装置２４はワイヤ２６によってセンサ２２に接続される。しかしながら、制御装置およびセンサおよび／またはポンプは、無線通信、赤外線あるいは他の遠隔技術によって通信するものであってもよい。本明細書に記載したように、他のシステム構成を提供してもよいのは当然である。また、コンジット、チャンバ、センサ、他の構成要素の形状およびサイズは一例にすぎず、本発明の態様がこの点で限定されないような他の形状、サイズおよび／または構成要素を使用してもよいのは当然である。
【００８３】
いくつかの実施形態では、本発明のシステムは、培地中の気体、栄養素および／または他の分子の均等な分散を促進するための１つ以上のミキサー（たとえば静止か活発なミキサー）または他の構造あるいは装置を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、ミキサーは、単に機械的な攪拌を提供するものであってもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、１つ以上の構成要素の壁での流体流を使用して、培地を混合してもよい。いくつかの実施形態では、成長チャンバ、リザーバ、コンジットあるいはこれらの任意の組み合わせの中に、ミキサーを配置してもよい。
【００８４】
通常、本明細書で使用する場合、１つ以上の他の構成要素と「作動的に関連した」または「作動的に接続された」発明性のあるシステムの構成要素とは、このような構成要素が、互いに直接的に接続されている、互いに接続または結合されることなく互いに間接的に物理接触しているか、互いに直接的に接続されずに互いにも接触もしていないが、機械的、電気的、（空間を介して伝達される電磁信号によるものを含む）または流体的に相互接続され、これに関連した構成要素に、その意図した機能を実施させるまたは実施できるようにすることを示す。
【００８５】
いくつかの実施形態では、特にバイオリアクタでの組織および／または臓器の成長を伴う特定の実施形態では、スキャホールド、組織コンストラクト、臓器または他の実体を含む容器が実質的に閉じており、たとえば、特定の実施形態では、容器内容物の追加および／または採取を可能にする１つ以上の流入口、流出口および／またはアクセスポートを除いて容器が容器外の環境に対して実質的に封止されている。無菌封止を維持するために、外部環境からなど、構成要素によって生じる汚染を低減または回避してもよい。
【００８６】
容器は、液体、スキャホールドまたは他の実体を収容するためのどのような好適なサイズのものであってもよい。たとえば、容器は、容積が約０．１Ｌ〜約０．５Ｌ、約０．１Ｌ〜約１Ｌ、約１Ｌ〜約５Ｌ、約１Ｌ〜約１０Ｌであってもよい。これより大きな容積も可能である（１０〜２０Ｌ、２０〜３０Ｌ、３０〜４０Ｌ、４０〜５０Ｌまたはそれより大きな容積など）。容積は、バイオリアクタの特定の用途（スキャホールドのサイズ、成長させる特定の組織または臓器など）に左右されることもある。
【００８７】
特定タイプの細胞、組織または臓器培養に用いるバイオリアクタでは、細胞、組織または臓器が、このような構成要素の成長、分割および／または維持を可能にするために、糖、窒素源（アンモニア（ＮＨ３）またはアミノ酸など）、さまざまな塩、微量金属、酸素などの栄養素を必要とすることがある。細胞がいつでも利用可能な栄養素の量は、ある意味では、液体培地あるいは代替臓器の１本以上の血管を灌流する溶液中における栄養素濃度に左右される。血管新生化される代替臓器が、血液の１つ以上の特徴（酸素と栄養素を提供し、二酸化炭素と廃棄物を除去するなど）を模した好適な溶液で灌流してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、潅流液が人工血液であってもよい。いくつかの実施形態では、潅流液が、血液製剤（血液あるいは、酸素、栄養素、廃棄物および他の輸送に役立つ、特定の構成要素を保持するために処理された血液など）であってもよい。機能的要件（酸素担持特性、エネルギ担持特性、廃棄物担持特性、他の特性あるいはこれらの任意の組み合わせを有するなど）に応じて、好適な任意の潅流液を使用してもよいのは当然である。糖、窒素源、塩、微量金属は、液体に可溶であってもよく、したがって、新鮮な液体培地を細胞に補充することで容易に利用可能なものであってもよい。場合によっては、本明細書に記載の１つ以上の流入口を介して、バイオリアクタの１つ以上のチャンバに液体を導入可能である。１つ以上の流入口は、１つ以上の調整可能なポンプと流体連通状態にあってもよい。これらのポンプは、適切な組み合わせの栄養素を含む流体の源に接続されている。成長段階に応じて異なる構成要素のパーセンテージが変化する実施形態では、異なる構成要素をリアルタイムで一緒に加え、その成長段階に適した培地組成物を形成してもよい。これは、１つ以上のセンサがチャンバ（単数または複数）内の液体（単数または複数）の組成を測定し、値をコンピュータに送信し、これが新鮮な培地のどの組成が必要であるかを判断するフィードバックシステムによって実施可能である。培地形成後、これを適切なチャンバに対して好適な流量および容量で連続的に送達または定期的に送達可能である。各チャンバは、チャンバ内の特定の成長条件を維持するためのこのような制御システムを含み得る。
【００８８】
１つ以上の流入口および／または１つ以上の流出口を、流体含有ゾーン（使用時のチャンバの底など）；および／または気体含有ゾーン（使用時に、チャンバの頂部、チャンバの底にある流体の上など）および／または成長している臓器の輸入管および／または輸出管と接続してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、リアクタが、これらの構成の２つまたは３つの任意の組み合わせを含むものであってもよい。よって、これらの３つ以上の領域（外部流体、外部気体、内部流体−たとえば循環系を介して、内部気体−たとえば呼吸経路などを介して）と独立に接続されてもよいセンサ、ポンプ、制御装置および他の構成要素を介して、臓器の外部および／または内部環境を別々かつ独立して監視および／または調節してもよい。いくつかの実施形態では、液体の溶液を使用して発達時に（肺などの）気道を灌流してもよい点に注意されたい。いくつかの実施形態では、これは、発達時の適切な時点で気体と置換される（かつ、相対圧力を変えてもよい）。
【００８９】
他の栄養素のように、バイオリアクタのチャンバ（単数または複数）全体に酸素が均一かつ一様に分布していることが、細胞、組織あるいは臓器を均一に成長させるのに不可欠な場合がある。酸素の分布が悪いと、酸素不足の細胞のポケットが生じて、成長が遅れたり、細胞代謝の変動、細胞死などを生じる可能性がある。さらに、特定の細胞、組織、臓器を成長させるのに必要な塩の存在と高い温度によって、溶存酸素濃度がさらに低くなることがある。酸素は水に対して比較的溶解しにくいか「溶けて」いることもあるため、気体を供給することでこれを細胞に送達可能である。
【００９０】
他の実施形態では、酸素および／または他の気体をバイオリアクタに導入し、酸素あるいは他の気体の消耗を補うことが可能である。本明細書に記載したように、バイオリアクタは、独立して制御されることもある異なる気体源への接続用に寸法規定されるポートを含むものであってもよい。気体のタイプ、ポートの数およびタイプ、バイオリアクタのポートの構成が、ある意味で、実施される特定のプロセスならびに成長対象となる細胞／組織／臓器に左右されることもある。一実施形態では、バイオリアクタは、培養流体中の溶存酸素の量を制御するための溶存酸素制御気体ならびに、培養流体のｐＨを制御するためのｐＨ制御気体などの異なるタイプの気体の起源を含む。たとえば、二酸化炭素を用いて溶液のｐＨを上げてもよいし、アンモニアを用いて溶液のｐＨを下げてもよい。一実施形態では、ｐＨ制御気体が、ｐＨを制御（上昇または低下など）するための二酸化炭素、アンモニアまたは他の気体の組み合わせを含むものであってもよい。各タイプの気体を、独立に動作および制御可能な異なるポートを用いて培地から導入および／または除去してもよい。
【００９１】
連続的に、周期的に、場合によってはバイオリアクタシステム内および／または容器内での特定のイベントに応答して、気体を導入してもよい。たとえば、１つ以上のセンサと、導入された気体の量、ｐＨおよび／または容器中の物質の濃度を監視でき、気体の１つ以上の組成物（単数または複数）の気体導入の度合いを開始、低減、増加させることに応答できる制御システムに気体流入口を接続してもよい。
【００９２】
図２に例示した典型的な実施形態に示すように、容器またはチャンバを、バイオリアクタシステム全体の一部として、多岐にわたる構成要素と作動的に関連させることが可能である。よって、容器は、フィルタ、センサ、ポンプ、ミキサーなどの機能的構成要素への接続ならびに、液体培地および気体などの試薬を提供するためのラインへの接続を容易にする、いくつかのフィッティングを含むものであってもよい。
【００９３】
図１〜図３に示すすべての特徴が、本発明のすべての実施形態に存在しなければならないわけではない旨、図示の要素がそれ以外の配置または構成であってもよい旨を理解されたい。また、他の実施形態では、本明細書に記載の検出器および他の要素などの追加の要素が存在してもよい。たとえば、赤外線、振動帯分析を行うことができる可視域からの放射線、紫外線範囲、蛍光、非可視造影剤からの放射線を検出できる検出器あるいは、振動分析、圧力測定、温度分析、ラマン分析、電気的分析またはこれらの組み合わせを実施できるシステムを、本明細書に記載のバイオリアクタに統合することが可能である。特定の実施形態では、一連のチャンバおよびスキャホールドを容器内に配置可能である。スキャホールドを、単一の軸または支持構造に直列で装着してもよいし、異なる軸または支持構造に並列で装着してもよい。チャンバは各々、成長条件が異なる（あるいは同一である）ため、複数の組織および臓器を実施的に同時に成長させることができる。他の場合では、スキャホールドの異なる部分で同一または異なる細胞タイプを成長させるために、少なくとも２つ、３つ、４つ、５つまたは６つの異なるチャンバに単一のスキャホールドを曝露することが可能である。チャンバ各々のパラメータを本明細書に記載したように独立して制御し、複雑な組織および臓器のアーキテクチャを形成することが可能である。いくつかの実施形態では、各々が個々にアドレス可能なように（別々のセンサ、入出力コンジット、シミュレータなどを使用するか、これらの任意の組み合わせを使用するなど）、各チャンバを隔離できるよう、パーティションまたは他の封止が存在するか、制御可能であってもよい。
【００９４】
本明細書に記載したように、いくつかの実施形態では、本発明の態様が、バイオリアクタ内の細胞組織、臓器状構造および／または完全な臓器を形成するための細胞を成長させることに関するものである。いくつかの実施形態では、組織または臓器状構造が、細胞層に包まれた腔を形成するよう成長される。いくつかの実施形態では、組織または臓器状構造が、筒状構造の形で成長される。いくつかの実施形態では、筒状構造が、気道構造（気管、気管支、細気管支または他の気道流路など）、血管（動脈、静脈、脈管、毛細管など）、他の臓器の筒状部分（腎臓、食道、腸、胃、腸管、結腸、大腸、小腸、管、膵管、胆管、胆嚢、膀胱、尿道、泌尿生殖器構造、口腔鼻など）であってもよい。本発明の筒状構造が必ずしも完全な幾何学的な管を形成しないのは当然である。組織の形状が変化することもある。いくつかの実施形態では、細胞層に囲まれた体腔を形成してもよい。たとえば、肺胞、心腔、腎腔、他の臓器または体腔（多かれ少なかれ実際の筒状部位を含むものなど）を模倣する構造を、本発明の態様に基づいて成長させるか組み立ててもよい。筒状構造のサイズが、それが成長される支持部のサイズに左右されるのは当然である。よって、無細胞支持部（サポートマトリクスなど）の直径および／または長さを指定することで、直径および／または長さを判断してもよい。よって、支持部で成長される筒状組織構造は、被検体における筒状構造の部分的な長さを表すにすぎないことがある。たとえば、バイオリアクタで成長される気道または血管の長さが、被検体（ヒトまたは動物など）における対応の気道または血管の長さの一部であってもよい。
【００９５】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタを用いて体内の筒状構造に相当する筒状構造を成長させる。しかしながら、いくつかの実施形態では、バイオリアクタで成長される筒状構造を使用して、組織シート（皮膚、膜、鞘、結合組織、上皮組織など、あるいはこれらの組み合わせなど）を生成してもよい。たとえば、成長後、筒状構造を切断するか、そうでなければ操作して、組織シートとして使用できる組織の一部を生成するか、（バイオリアクタで成長させられた筒状構造（単数または複数）１つ以上を切断、成形および／または部分縫合するなど）細胞の嚢または胞（ｂｌａｄｄｅｒ）または細胞に囲まれた他の腔を形成してもよい。よって、いくつかの実施形態では、本発明の筒状構造を使用して、被検体（患者または患畜など）の対応する身体部分（またはその一部）と置き換えてもよい。いくつかの実施形態では、本発明の態様によるバイオリアクタで成長させられた組織を用いて、外傷または疾患のある筒状体構造あるいは、筒状体構造の外傷または疾患のある部分を外科的に置き換える。いくつかの実施形態では、バイオリアクタで成長させられた１つ以上の筒状構造を用いて、実際の身体構造を具体的に再構成したり模したりすることなく、臓器または組織の一部を交換するのに使用可能な人工組織を形成することが可能である。いくつかの実施形態では、バイオリアクタで成長させられた１つ以上の筒状構造をｉｎ  ｖｉｔｒｏで使用して、別の臓器または臓器構造（以後の臓器成長用の細胞播種に使用できる）を成長させてもよい。
【００９６】
いくつかの実施形態では、１つ以上の成長パラメータが、生理学的条件（３７℃前後の温度、生理学的ｐＨなど）と類似のものであってもよい。
【００９７】
臓器および患者を監視・追跡するためのシステム：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器と患者の追跡ならびに両者のマッチングを含む、高容積臓器の成長および移植に有用な特徴、臓器／患者アイデンティティの確認、無菌性および／または成長条件の再現性に関するものである。別の態様は、臓器成長用の患者専用の装置を提供する選択肢および／または緊急移植で利用可能なジェネリックな臓器を提供する選択肢を含む。これらの態様は各々、高容積臓器の成長と移植を支持する、業務用プロセスまたはシステムで実現されるものであってもよい。
【００９８】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器および／または臓器成長イベントの監視および／または追跡用のシステムに関するものである。いくつかの実施形態では、臓器と患者のアイデンティティの追跡ならびに両者のマッチングが、高容積臓器の成長および移植手順の管理上、重要である。
【００９９】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、代替臓器のアイデンティティを確認および／またはそれが意図したレシピエントのアイデンティティとマッチすることを確認するための方法、装置、システムに関するものである。
【０１００】
いくつかの実施形態では、代替臓器が患者自身の細胞由来である（同一施設で生成された代替臓器の別の被検体由来の細胞に起因するものではなかった）ことを確認して、代替臓器のアイデンティティを判断してもよい。いくつかの実施形態では、ＤＮＡマッチテストを実施してもよい。いくつかの実施形態では、アイデンティティの追跡および／またはマッチングに、タンパク質または他のマーカーを使用してもよい。いくつかの実施形態では、天然マーカーを使用してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の人工マーカーまたは合成マーカーを使用してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の人工マーカーを細胞および／またはバイオリアクタに導入してもよく、任意に、意図したレシピエントに導入してもよい。いくつかの実施形態では、生検（代替臓器の形成に使用するために意図したレシピエントから細胞を除去することなど）時に、マーカーを導入してもよい。いくつかの実施形態では、試験用にいずれの代替臓器も除去せずにマッチテストに使用できる材料を生成するために、組織の１つ以上の別の部分を代替臓器と一緒にバイオリアクタ内で成長させてもよい。
【０１０１】
マイクロアレイ、配列決定、ＰＣＲ、ＲＴ−ＰＣＲまたは他の任意のＤＮＡ検出技術を用いて有用な試験を実施してもよいのは当然である。しかしながら、これらの技術はいずれも比較的長く、高価で実施に少なくとも数時間を要することが多い。また、誤差が生じかねない重要な試料調製ステップ（細胞溶解、ＤＮＡ調製など）を伴う。
【０１０２】
よって、一層単純かつ迅速な試験を使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＤＮＡまたは他のマーカーのマッチテストを、患者と臓器の両方が既に手術室にある場合に相応の時間内（実質的にリアルタイムなど）で行われる、十分に速く単純な形で設計する。患者と代替臓器、試験の「視線」を維持することで、誤差が生じる危険を最小限に抑えられる。いくつかの実施形態では、患者で掻爬でき、臓器で掻爬できる掻き取り棒をテストに伴う形にしてもよい。いくつかの実施形態では、ＤＮＡまたは他のマーカーが完全にマッチする場合、掻き取り棒がポジティブな信号を提供する（緑になるなど）。いくつかの実施形態では、ミスマッチが検出されると、異なる信号が生成される（赤になるなど）。いくつかの実施形態では、テストが全ゲノムに基づくものであってもよい。しかしながら、異なるゲノムの配列を区別できるだけの十分な情報がサブセットで得られ、特にレシピエントと臓器とを一致させるのに使用できるのであれば、ゲノムのサブセット（特定のマーカーまたは遺伝子座のセットなど）を使用してもよい。いくつかの実施形態では、実際の核酸配列を決定するのではなく、アッセイで配列のマッチまたは配列のミスマッチのいずれかを確認する。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、１つ以上の光学マーカーまたはプロファイルを使用して、代替臓器を同定および／または意図したレシピエントに代替臓器をマッチさせてもよい。（代替臓器および意図したレシピエントの）光学的分析については、好適な任意の波長（赤外線、近赤外線、本明細書に記載の他の波長の放射線など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）を用いて実施すればよい。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、臓器と被検体とをマッチさせる、錠と鍵；バーコード；または他の識別タグを含む１つ以上のシステムを用いて、臓器および／または患者の追跡を達成してもよい。いくつかの実施形態では、追跡および／またはマッチングの手順に、臓器成長用の細胞を取り出す前に患者にラベルを付け、後日、代替臓器と患者とをマッチさせるのに使用可能な識別タグを提供することを含む。いくつかの実施形態では、追跡および／またはマッチングの手順に、被検体から取り出す際に細胞に（核酸、染料または他のラベルなどで）ラベルを付け、移植手術の際に代替臓器で確認できる識別タグを提供することを含む。いくつかの実施形態では、追跡および／またはマッチングの手順に、成長時に臓器を追跡してそのアイデンティティを維持し、移植のレシピエントとそれとをマッチさせる複数の安全装置を含む。
【０１０５】
よって、１つ以上の装置構成要素（チャンバおよび／またはバイオリアクタ装置の他の構成要素など）が、アイデンティティ検出および／またはマッチング用のシステムの構成要素（１つ以上のアッセイ構成要素など）を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタ装置は、アイデンティティ情報を保存および／または通信するための電子機構を含むものであってもよい。たとえば、装置における情報を、（チップ内、ブレスレット上、患者の記録内または他の好適な形式あるいは、これらの２つ以上の任意の組み合わせにおける）患者に関連した情報と（電子的および／または遠隔などで）比較してもよい。情報がマッチした場合（同一である、相補的または何らかの形でマッチを示すなど）、代替臓器の植え込みを実施してもよい。マッチがない状態では、植え込みは行われない。代替臓器の細胞材料が患者由来であることを確認するためにマッチを使用してもよいのは当然である。しかしながら、いくつかの実施形態では、マッチングのアッセイまたは手順を使用して、代替臓器と意図したレシピエントとが適合する（必ずしも同一でない）ことを確認してもよい。適合性は、１つ以上の免疫学的なマッチ（ＨＬＡマッチなど）に基づくものであってもよい。しかしながら、本発明の態様はこの点では限定されていないため、他の分子または技術を使用して、適合性および／またはアイデンティティを判断してもよい。代替臓器が緊急時に必要で、患者の細胞由来の代替臓器を成長させる十分な時間がない状況で適合性（アイデンティティに反するものなど）を使用してもよいのは当然である。仮にこの状況があれば、異なるプロファイル（異なる免疫学的プロファイルなど）を有する１つ以上の臓器が利用可能なこともあり、代替臓器を必要とする被検体に適合するか否かを判断すべく試験をしてもよい。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、装置が、第１の一次成長部位で代替臓器に使用したのと同一の開始細胞試料を使用して細胞材料を維持または成長させられる１つ以上の二次成長部位を含むものであってもよい。第２の成長部位の細胞材料は、臓器特異的な支持構造または構成要素のない細胞塊または懸濁液として成長させられるものであってもよい。第２の成長部位の細胞材料は主に、アイデンティティのアッセイに使用するか、代替臓器を乱したり代替臓器から生検組織を取り出す必要なく、マッチング目的で使用してもよいものである。アッセイを第２の成長部位でｉｎ  ｓｉｔｕにて実施してもよいのは当然である。しかしながら、いくつかの実施形態では、第２の成長部位から試料を取り出し、リアクタチャンバ外で分析してもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器の成長環境を汚染することなく試料を取り出せばよい。たとえば、二次成長部位を、チャンバの代替臓器が成長させられる部分から分離してもよい。いくつかの実施形態では、装置が、アクセスポートおよび／または無菌状態で二次成長部位から細胞材料を取り出すのに使用できる生検サンプラーを含む。いくつかの実施形態では、細胞含有培地を第２の成長部位から取り出し、アイデンティティまたはマッチング目的で試験した。
【０１０７】
本明細書で説明するように、マッチング適合性および／またはアイデンティティのアッセイを、手術室内または植え込みの手技を実施するセンターなどで、外科手術の時および／または場所で実施してもよい。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、特に細胞、組織または臓器を第１の容器から第２の容器に移す（成長リアクタから輸送または保存容器まで、他の容器間など）回数を最小限にするよう設計された手順であれば、操作のほとんどいらない手順を用いることで、アイデンティティ誤差の危険性を小さくすることが可能である。材料を１つの容器から次の容器まで移すたびに、（容器の１つなどでの）ラベルの付け間違いが外科手術時にアイデンティティのミスマッチにつながる危険がある。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、（以下の手順のうち２つ以上：マトリクスの脱細胞化、マトリクスの再細胞、成長、保管および／または輸送などの）２つ以上の段階で使用するよう設計されたチャンバを使用して、アイデンティティ誤差の危険性を管理する。いくつかの実施形態では、脱細胞化から開始または再細胞化から開始して、外科手術の場所での輸送および／または保存を介する手順全体に同一のチャンバを使用する。これによって、意図したレシピエントに対して生物学的材料（細胞、マトリクス、代替組織または臓器など）の同定（マッチングなど）をプロセス開始時に１回実施することが可能になる。その上で、アイデンティティをチャンバに取り付け、代替組織または臓器をチャンバから取り出してレシピエントに移植する外科手術のときまで維持する。よって、いくつかの実施形態では、チャンバは、第１の成長システムまたは装置に関してチャンバを使用可能であり、次に、記憶装置、輸送システムまたは装置に移すことができるおよび／またはチャンバから代替臓器または組織を取り出さずに、外科手術部位に移すことができるように、１つ以上の制御装置、検出器および／またはシステムの他の構成要素に着脱自在に取り付けられるように設計されている。いくつかの実施形態では、多段モジュールチャンバを使用して、これをレシピエントに埋め込む前にチャンバから臓器を取り出すのを回避するようにしてもよい。たとえば、チャンバは、異なる発達段階に合わせて設計されたいくつかの領域またはゾーンを含むものであってもよい。臓器が発達するとともに、この臓器が第１のゾーンから第２のゾーンに動いてもよく、チャンバの内に存在し、２つ以上の異なるゾーンまたは領域を封止して分離するための適切な時点で有効にし得る、封止機構（弁、ハッチ、ドアまたは他の構成などの好適なクロージャ装置を使用するなど）を用いて第１の領域を封止してもよい。いくつかの実施形態では、第１のゾーンを画定するチャンバの第１の部分を、使用後かつ第２のゾーンからの封止後に取り出す（取り外しまたは分離など）。
異なるゾーンが異なる用途に適応させる異なる特徴を有するものであってもよいのは当然である。異なる特徴は以下のうちのさらに１つを含むものであってもよい：異なるサイズおよび形状、アタッチメントおよび支持部の異なる構成、流入口および流出口コンジットの異なる構成および数、センサの異なるタイプおよび構成、壁における異なる材料など、あるいはこれらの任意の組み合わせ。たとえば、成長ゾーンを本明細書に記載したような透明および／または可撓性の壁領域を含むように構成してもよいのに対し、記憶または輸送領域は、それよりも厚く絶縁された壁を有するものであってもよい。同様に、成長領域は、リアクタの保存または輸送部分よりも、機械化または連結された支持構造と、より多くの流入口および流出口、より多くのセンサまたはこれらの任意の組み合わせを有するものであってもよい。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、チャンバは、臓器が成長、輸送および／または保管時に、取り出されていないか干渉されていないことを確認するための機構を含む。いくつかの実施形態では、この機構は、（別に提供される鍵または電子情報によって制御される錠を使用して）外科手術部位に到達するまで、チャンバが開くのを防止する物理機構である。いくつかの実施形態では、チャンバが開いている場合、機構が信号を供給する。この信号は、チャンバが開かれたことを示す（アラーム、トリップ、インターロックまたは他の好適な構成要素を使用して、可視信号または音響信号（光、フラグ、信号音など）、これらの任意の組み合わせを生成してもよいなど）、電子信号または物理的な信号あるいは、任意の好適な時点（外科手術前など）で記録（データベース、コードまたは他の情報のエントリなど）かつ識別可能な信号であってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバに「シール」を貼り付け、チャンバが開くとシールが破れてチャンバが開いたことを示す信号が提供される形になっている。いくつかの実施形態では、チャンバは、チャンバの開放時に壊れてチャンバを再び閉められないようにする錠またはシールを含む（これによって、外科手術前にチャンバ開閉されるのを回避する）。錠またはシールをチャンバに取り付けてもよいし、最初の同定後かつ細胞、組織または臓器をチャンバに入れた後に、これを有効にしてもよいのは当然である。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、代替臓器または組織のアイデンティティ（意図したレシピエント、細胞の起源、遺伝型、ＨＬＡ情報など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）が、チャンバまたはリアクタシステムと関連しているのではなく、臓器と関連したものであってもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器または組織の１つ以上の細胞を（コード化タグ、電子タグ、分子タグ、染料など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）で標識し、データベースから関連の情報を得るのに使用可能な情報を提供またはコードを提供してもよい。しかしながら、代替臓器または組織の１つ以上の細胞にラベルを付けるのが困難あるいは望ましくないこともあるのが当然である。よって、いくつかの実施形態では、代替組織または臓器支持構造を、（本明細書に記載したようなアイデンティティ情報またはアイデンティティコードで）標識される部位を含むように設計し、この中で細胞および組織を成長させる。たとえば、この領域は、組織が成長できる円筒、筒または他の規則的または不規則なキャビティであっても構わない。アイデンティティ情報またはコードを、このキャビティの壁に取り付けてもよい。いくつかの実施形態では、この領域は移植される代替組織または臓器の一部ではない。いくつかの実施形態では、この領域は、外科手術前に取り出せる臓器の任意の部分の露出端にあっても構わない（植え込み前に切断可能な血管または他の構造の延長であり得るなど）。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、（患者に埋め込まれるなど、患者に接続されたバイオリアクタなどで）臓器をｉｎ  ｓｉｔｕで成長させることによって、臓器の監視および／またはマッチングに関連した試験刺激を回避してもよい。
無菌性：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、代替臓器の成長用に無菌の環境を提供することに関するものである。無菌性を高めるシステムおよび手順によって、高容量のシステムにおける重要な利点が得られる。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、臓器が無菌技術に応じて成長されたことを示して臓器が無菌であることを実証するための方法および装置が得られる。しかしながら、いくつかの実施形態では、この方法および装置は、代替臓器が実際に無菌であることを積極的に確認できるような試験またはアッセイを含む。いくつかの実施形態では、汚染細胞または微生物（細菌、ウイルス、真菌、酵母、他の汚染単細胞生物など）および／または汚染多細胞生物の１つ以上の存在を、直接的に試験してもよい。いくつかの実施形態では、試験が、汚染生物体（タンパク質、ＤＮＡ、ＲＮＡおよび／または他の微小代謝量の汚染細胞または生物体など）の存在を示す１つ以上の汚染分子の存在をアッセイするものであってもよい。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、無菌性を保証するための手順に関するものである。いくつかの実施形態では、装置が、無菌状態にあるリアクタチャンバに対して材料を追加および／または除去できるようにする１つ以上のポートおよび／またはツールを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、臓器の成長、試験などに必要なすべての材料またはこれらの任意の組み合わせを含む、閉じた無菌のシステムが得られる。いくつかの実施形態では、閉じたシステムが、代替臓器（１つ以上の所望の機能的および／または構造的特性を有すると判断するための代替臓器の試験刺激前など）の最初の成長に必要な材料をすべて含む。いくつかの実施形態では、多段システムを滅菌してもよいし、異なるセンサ、入力、出力、リザーバ、マニピュレータ、刺激装置などに取り付けられた異なるゾーンを含むものであってもよく、その各々が無菌性を保ちつつ分離または除去可能なものである。
【０１１５】
本発明の態様が、バイオリアクタに加えることが可能な事前に包装された材料（滅菌されていてもよい濃縮物など）と、材料をサンプリングおよび／または加えるための無菌／滅菌可能なコネクタと、無菌状態での連続濾過用のフィルタと、無菌の成長または試験に必要な他の構成要素あるいはこれらの２以上の任意の組み合わせと、を含むキットに関するものであるのは当然である。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、装置が、中身の無菌性を保護および／または確認するための１つ以上の特徴を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、リアクタチャンバが開いていないことを確認するための機構を提供してもよい。いくつかの実施形態では、この機構は、（別に提供される鍵または電子情報によって制御される錠を使用して）外科手術部位に到達するまで、チャンバが開くのを防止する物理機構である。いくつかの実施形態では、チャンバが開いている場合、機構が信号を供給する。この信号は、チャンバが開かれたことを示す（アラーム、トリップ、インターロックまたは他の好適な構成要素を使用して、可視信号または音響信号（光、フラグ、信号音など）、これらの任意の組み合わせを生成してもよいなど）、電子信号または物理的な信号あるいは、任意の好適な時点（外科手術前など）で記録（データベース、コードまたは他の情報のエントリなど）かつ識別可能な信号であってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバに「シール」を貼り付け、チャンバが開くとシールが破れてチャンバが開いたことを示す信号が提供される形になっている。いくつかの実施形態では、チャンバは、チャンバの開放時に壊れてチャンバを再び閉められないようにする錠またはシールを含む（これによって、外科手術前にチャンバ開閉されるのを回避する）。１つ以上の別の機構を設けて、リアクタチャンバの無菌性を維持および／またはリアクタチャンバが外科手術前に開いていないことを確認してもよいのは当然である。
【０１１７】
再現性：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、複数の臓器を同様の条件または変更した条件下で平行して成長させられるリアクターを提供することに関するものである。このようなリアクタは研究開発用途で役立つ。このようなリアクタは、変更した条件下でバックアップ臓器を成長させる選択肢を提供することで、再現性および信頼性の問題に対処する必要があるのならば、高容積臓器の成長に有用となり得る。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、複数（たとえば、２以上、２、３、４、５、６、７、８、９または１０以上など）の代替臓器を単一のリアクタで成長させてもよい。代替臓器は、異なる臓器であってもよいし、同一の臓器であってもよく、第１のレシピエント用の同一臓器の複数のコピー（１つ以上が正しく成長されなかった場合にバックアップ臓器を提供するためなど）、異なるレシピエント用の同一臓器の複数のコピー（異なる患者特異的細胞を播種するなど）またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、異なる条件下で異なる代替臓器を成長させる。たとえば、さまざまな条件を使用してもよい（１つ以上の異なるパラメータを独立に変化させてもよい）。いくつかの実施形態では、さまざまな条件を使用して、異なる条件を試験および評価する。いくつかの実施形態では、（機能的および／または構造的特性に基づくなどして）最適な代替臓器を選択できるよう範囲を使用する。
【０１１９】
よって、いくつかの実施形態では、装置が、単一のチャンバ内に複数（たとえば、２以上、２、３、４、５、６、７、８、９または１０以上など）の臓器支持部位を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、複数の（たとえば、２以上、２、３、４、５、６、７、８、９または１０以上など）の別々のバイオリアクタのチャンバを、複数のチャンバの機能を支持するシステム（１つ以上のポンプ、プロセッサ、制御装置などを含むなど）に接続してもよく、複数の成長条件を並列に（すべてが同一の成長条件下またはそれらの全部またはサブセットが異なる成長条件下にあるなど）提供してもよい。いくつかの実施形態では、各リアクタチャンバの１つ以上の二次部位に播種し、さまざまな条件で成長させた組織の生物学的機能／特性のサブセットを試験するための材料を提供してもよいのは当然である。
【０１２０】
汎用的な装置と特有の装置：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、すべての臓器に適した汎用的な臓器バイオリアクタに関するものである。たとえば、リアクタ装置は、どのような代替臓器またはどのようなサイズの代替臓器でも支持できるように構成された、適当な支持材料および入力／出力構成要素を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、装置が、構成要素（調整可能なサイズと幾何学形状を有するものなど）を含んでもよい。よって、装置、システムまたは方法は、異なる形状（異なる臓器用など）；異なる支持要件（異なる臓器用など）；異なるサイズ（臓器のタイプに基づくおよび／またはレシピエントの性別、年齢、大きさなどに基づくなど）；異なるアタッチメント構成および幾何学的形状（異なる臓器用または異なるレシピエント用など）；異なる成長条件（異なる臓器用など）；異なる機能的試験刺激および読み出し装置（異なる臓器用など）；またはこれらの任意の組み合わせに対応するよう構造的および／または機能的調整可能であってもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータでインプリメント可能なソフトウェアを使用して、異なる臓器システムに好適な成長条件を提供することが可能である。
【０１２１】
しかしながら、いくつかの実施形態では、リアクタ、システムまたは方法を、対象となる特定の臓器（心臓、肺、腎臓、肝臓、膵臓、血管、気道など）または臓器のサブセット専用に設計してもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、特定の臓器構成用に設計された支持構造の特定のセットを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、特定の臓器に対する成長条件を実施するコンピュータでインプリメント可能なソフトウェアを提供してもよい。
【０１２２】
一時支持用の臓器：
特定の臓器は他の臓器（心臓および肺など）よりも破滅的に損傷される可能性がある。また、特定の事故が臓器の破滅的な損傷に結びつくことがある。よって、いくつかの実施形態では、本発明の態様は、即時移植に利用可能な交換用臓器を製造するための方法および装置に関するものである。いくつかの実施形態では、新しい臓器を再生している間に、交換用臓器を一時的に提供してもよい。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、免疫拒絶の危険が少ない（免疫原性の低い細胞に基づくなど）代替臓器を、少なくとも一時的に提供してもよい。いくつかの実施形態では、特別の被検体に最適のもの（特に代替臓器を一時的に使用する場合に、拒絶される可能性が最も低いものなど）を選択できるよう、各々が異なる免疫学的特性（異なるＨＬＡ特性など）を有する複数の異なる代替臓器を提供してもよい。いくつかの実施形態では、（性別、年齢、体重などの違いに基づくなどで）異なる被検体の機能的または構造的要件と適合する特定サイズの複数の臓器を提供してもよい。いくつかの実施形態では、移植用に異なる特定の幾何学的形状とサイズの臓器（異なるサイズと幾何学的形状の血管接続を有するなど）を提供してもよい。さまざまな異なる臓器を提供する場合、被検体特異的な基準（移植の身体位置での患者の形状およびサイズなど）に基づいて、特定の被検体に対する最適なサイズと構成を選択してもよい。いくつかの実施形態では、臓器に、臓器自体が特定の患者の大きさや形状に合わせて最適化されていなくても、さまざまな大きさと形状の患者に移植できるようにする可撓性のアタッチメント（長さの長い血管系、患者の体内での取り付けに使用可能な組織または材料の別のゾーンの存在および大きめのサイズなど）を設けてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の臓器の機能を一時的に補うことができる（一時的に修復するなど）ミニ臓器を提供してもよい。いくつかの実施形態では、別の組織の長さまたはサイズが、レシピエントの１つ以上の領域へのアタッチメントに適合するものであってもよい。また、この長さは、移植の柔軟性を持たせる（移植部位の形状または物理的構成とは関係なく臓器を取り付けることができるなど）のに有用なことがある。血管または組織の追加の長さ（２Ｄまたは３Ｄの組織付加の任意の直線方向など）は、数ｍｍから数ｃｍ程度である（約または厳密に以下のいずれか：１〜５ｍｍ、５〜１０ｍｍ、１〜２ｃｍ、２〜５ｃｍ、５〜１０ｃｍ、１０〜２５ｃｍ、２５〜５０ｃｍまたはこれらの任意の値または中間値よりも長いか短いなど）。
【０１２４】
よって、本発明の態様は、１つ以上の異なる臓器を成長させるおよび／または一時的な支持用の臓器を患者の基準に基づいて選択可能な複数の異なる臓器（異なる特性および／またはサイズの組み合わせを有する、あらかじめ定められた標準範囲の異なる臓器）を保存することに関するものである。このような臓器が患者に完全にマッチするとはかぎらないが、一時的な支持には十分であり得るのは当然である。いくつかの実施形態では、（患者の細胞からなど）好適な代替臓器を生成しつつ、一時的な臓器を受け取る患者を、１種類以上の免疫抑制化合物で治療して、拒絶を防止または最小限にする必要がある場合もある。
【０１２５】
臓器成長への配慮：
本発明の特定の実施形態によれば、組織および臓器再生および成長のプロセスが、自然な周期性（物理的、化学的、生物学的、生理的パラメータの経時的変化など）に関連している。周期性は、播種、成長、成熟に関連した異なる周期性に応じて、培養組織または臓器再生プロセスで経時的に変わることがある。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、この周期性を明らかにするよう調節可能な、測定、制御および／またはフィードバック構成要素を有するシステムに関するものである。いくつかの実施形態では、次のパラメータのうち１つ以上を、フィードバックシステムによって検出、評価および／または制御（変更または改変など）してもよい。温度、酸素、ＣＯ２、モル浸透圧濃度、他の溶存気体；流量、脈動（持続時間、間隔、強さ）；臓器の単一時間または繰り返しまたは規則的な物理的移動（重力場での回転；伸び−特に筋肉と皮膚；圧縮−特に骨と歯；膨張−たとえば血液または他の流体の圧力で膨張する任意の臓器、肺または肺組織の膨れ；心臓または心臓組織の拍動または組織／臓器の他のタイプの運動；心拍数などの典型的な身体のリズムによる臓器の「振動」−母親の心拍数が成長している胚に影響することがあるなど；呼吸数；起床および就寝、活動および休止などの概日リズムならびに、ホルモンおよび血糖レベルに関する化学的変化を含む概日リズム；培地の化学組成（栄養素、成長因子、抗生物質、抗真菌剤、捕捉剤（たとえばＥＤＴＡなど）；妊娠期間中に羊水変化の化学組成の変化に平行する変化（モル浸透圧濃度の変化など）；および／または培地および／または臓器の電気刺激（神経刺激および／または心臓の活動に関連する身体の１つ以上の電界を模すためなど）。発達時に監視および／または変更できる他のパラメータとして、空間要因（発達中の臓器に影響するか限られた空間または形状を提供し得る他の構造または臓器の空間的近接など）、化学的要因、細胞要因、組織または臓器の要因、重力的要因（重力に対する向きなど）、毒素的要因（異なるレベルの毒素に対する応答など）があげられる。これらの要因はいずれも、臓器または組織の成長時に追加、削除または変更できるものである。本明細書に記載の任意のパラメータの変更の周期を、時間依存的で自然な変更サイクル（概日または他の期間など）および／または実験的に識別された時間依存的なサイクルに準じるものとしてもよい。本明細書に記載したような、１つ以上のセンサ、制御装置、ポンプなどを含むフィードバックループを使用して変更を自動化してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、ユーザが、１つ以上のパラメータの変化を制御（および／または自動プロセスを無視）してもよい。リアクタで再生できる自然なシステムの例として、少なくともある意味で、胎児の発達プロセスならびに母親との相互作用があげられる（栄養および／または解毒の変化）。この場合、胎児が自分でできるようになるまで母親がその機能を提供する。よって、いくつかの実施形態では、代替組織または臓器の成長条件の一連の変化が、まずは浴溶液であらゆる栄養と解毒を達成し、次第に灌流液で栄養と解毒を達成した状態で開始されることがある（これによって、装置に接続または装置と統合された起源またはリザーバから栄養素および／または成長因子を提供し、廃棄物および／または毒素を装置に接続または装置と統合された濾過または他のユニットに送って除去する）。同様に、リアクタで、発達時の隣接臓器または接続された臓器の影響を模してもよい（肺組織の発達に対する肝臓の影響またはその逆など）。いくつかの実施形態では、本明細書に記載したような人工的な構成要素、制御装置および／または他の手段を用いて、細胞および／または他の臓器の一部を提供するおよび／または機能的等価物（機能の周期的な変化を含む同様の機能など）を提供することによって、自然な状態を模してもよい。
【０１２６】
本発明の特定の態様によれば、臓器は、同時に成長する他の臓器の存在下で一層良く成長することがある。たとえば、腎臓と一緒に成長することで、肝臓が一層良く成長することがある。たとえば、肝臓および腎臓に接続されると、一層正常な生理的環境が作られるため、心臓が一層良く成長することがある。１つ以上の他の臓器が存在することで、成長時に正常な物理化学的バランスを保ちやすくなることがあり（本明細書に記載の周期性のいくつかを含む）、細胞によって作られた代謝産物などの廃棄物を処理して廃棄するよう作用することもある。いくつかの実施形態では、チャンバへの酸素や栄養素などの輸送を支持および／または無菌性を維持しつつチャンバから試料を回収するために、人工胎盤を成長または生成させてもよい。たとえばこれは、胎児のＤＮＡ、タンパク質、細胞がいずれも母親の血液で検出される胎児の状況を模倣できるものであるが、赤ん坊は無菌のままである。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、仮に他の臓器が一緒に成長しなくても、臓器のタイプごとの機能をバイオリアクタのチャンバ内に生成してもよい。たとえば、透析（腎臓の機能）、代謝（肝臓の機能）、酸素化（肺の機能）、適切なホルモンおよび／または他の生化学的濃度をチャンバ内で提供してもよい。これらの機能の１つ以上を、毒素の蓄積に関連する問題を回避するために提供してもよいし、こうした機能によって臓器の自然な成長環境の態様をシミュレートしてもよい。
【０１２８】
（コンジットなどによる）灌流液の流れまたはチャンバの流体またはその両方に、１つ以上の任意の臓器または臓器領域を接続してもよいのは当然である。異なる臓器または臓器領域を、異なるコンジットおよびポンプなどによる異なる灌流液の流れに対して独立して接続してもよいし、本発明の態様がこの点で限定されないのと同じ灌流液の流れに（直列または並列に）接続してもよい。
【０１２９】
いくつかの実施形態では、反応チャンバの１つ以上の部分における細胞密度（細胞サイズおよび／または濃度など）を監視してもよい。
【０１３０】
いくつかの実施形態では、容器および／または流体流の容量を、総細胞密度に対する毒素の比率または濃度の関数として制御してもよい。いくつかの実施形態では、アクティブな濾過を用いて、毒素を満足できるレベルに維持する比率を調節してもよい。
【０１３１】
本発明の態様によれば、バイオリアクタのチャンバは、以下の特徴のうち１つ以上を含むものであってもよい。探索、播種および／または流体交換（これらは無菌性を維持するよう設計されてもよい）のための１つ以上のアクセスポート；光学検知；電磁放射検出（マイクロ波からＸ線など）；カメラでの撮像；１種類以上の化合物用センサ（単数または複数）（酸素化、ＣＯ２、尿素など）；１種類以上の物理的パラメータ（温度、混濁度など）または生理的パラメータ（心拍数、呼吸数など）用センサ（単数または複数）。いくつかの実施形態では、（ＵＶ、可視、ラマン、ＩＲ、近ＩＲ、中ＩＲまたは本明細書に記載したような他の光学技術を使用して）チャンバへの１つ以上の透明な窓を介して光学的検出を実施してもよい。検出方法の他の例の詳細については後述する。いくつかの実施形態では、ポートによって、チャンバへの無菌アクセスが可能になる（チャンバとポートとは、チャンバ内に突出可能であるがチャンバの内外間のバリアを維持する可撓性、弾性または延長可能な材料で整列されているなど）。いくつかの実施形態では、１つ以上の検出器またはプローブまたは他の機械装置（ロボットアームなど）が、チャンバ壁内に存在（かつ、チャンバと一緒に滅菌可能）してもよく、（たとえば、電気的、機械的、無線または他の接続によって）遠隔起動されてもよい。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、圧力波（心拍数などの低周波数の圧力波または音波などの高周波数の波（または超音波など）の送信に使用できる装置の可撓性エリアを使用して圧力検知を実施してもよい。いくつかの実施形態では、チャンバの無菌性を損なうことなく、チャンバの内側から外側への光学刺激（光音響分光法など）を検出する検出機構として音波を使用してもよい。
【０１３３】
いくつかの実施形態では、装置の接続部品（チャンバ（単数または複数）、チャンバゾーン、リザーバ、ポンプ、濾過ユニット、コンジット、支持構造、センサなど）はいずれも、（たとえば内部空間の無菌性を損なうことなく、すべての構成要素が本明細書に記載したように相互作用できるよう、接続された構成で）使用前に滅菌される。いくつかの実施形態では、成長に使用される溶液および他の材料（たとえば栄養素、試験刺激材料を含む）も、滅菌され、無菌装置内で提供される。いくつかの実施形態では、センサを含む装置全体、栄養素溶液、試験刺激用化合物（心臓試験用のアドレナリンなど）を、細胞を装置内で播種する際に一度だけ破られる無菌エンベロープ内に含ませることが可能である。いくつかの実施形態では、無菌エンベロープ内の装置全体が使い捨てであってもよい。いくつかの実施形態では、反応チャンバ内の無菌空間を、可撓性の袋（ビニール袋、たとえばゴミ袋など）で規定してもよい。いくつかの実施形態では、この袋が、臓器を実際に成長させるための大きな空洞と、栄養素、培地、試験刺激溶液など、あるいはこれらの任意の組み合わせの供給源として機能し得るメインの袋から来るいくつかの小さな袋（「さや」）とを持つものであってもよい。注射器のポンプを使用して、さやの中身を制御可能な状態で成長チャンバに注入できるよう、注射器の中に１つ以上のさやをはめ込むように設計してもよいのは当然である。
【０１３４】
よって、いくつかの実施形態では、装置の外部の構成要素が再利用可能であってもよいのに対し、内部の構成要素（１つ以上のビニール袋によって規定されるなど）は、１回使うだけの形に設計されていてもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタでの成長後に臓器を保存および／または手術室に臓器を輸送するために、内部の構成要素を使用してもよい（移植外科手術まで無菌性を維持するためなど）。
【０１３５】
いくつかの実施形態では、装置が、１つ以上の統合されたプローブを含むものであってもよい。これらは可撓性装着部または永久装着部で取り付けられていてもよい。しかしながら、他の装着部を使用してもよい。いくつかの実施形態では、システムの要素（制御、検出、物理的容器、メディアなど）によって、それらがともに正しい部品で正しく機能することを互いに確認することができる。チャンバへのアクセスまたはシステムの変更をすべてシステムによって自動的に記録して、完全なオーディットトレール提供しつつ、プロセスのコンプライアンスを確認してもよい。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、システムが、フィードバックおよび制御ハードウェアおよびソフトウェアを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のアラーム、通知システムおよび／または遠隔監視ステーションを設けてもよい。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、装置は、代替臓器を接続する１つ以上の異なるインタフェース（クリップ、タイ、クランプまたは他のファスナなど）を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、成長時に代替臓器が取り付けられる支持（カニューレなど）を設けてもよい（カニューレは、成長時に細胞を付着させられる多孔性の表層または他の構造的な特徴または表面コーティングを含むものであってもよい）。
【０１３８】
現在、臓器は、外科用縫合糸を用いてカニューレに結び付けて物理的にチャンバ内に懸架されることが多い。このような結びは、臓器の重量を支えるためにしっかりとしている必要がある。ラット心臓などの小さくて軽い臓器でさえ、縫合糸に圧力が加わると組織の壊死や死につながる可能性がある。このような死んだ組織または障害のある組織は、移植臓器には望ましくない。また、障害のある組織を除去して代替臓器のサイズを小さくすると、患者に正しく移植するには小さすぎる臓器になってしまうこともある。この問題は、体重数ポンドであり得る人間の臓器（心臓、肝臓、肺など）といった大きな臓器では、一層深刻であろう。さらに、臓器が移動する（鼓動する心臓など）か成長に伴って移動する（強い成長を促進するおよび／または輸送時など）場合、取り組むべき課題はさらに大きくなる。いくつかの実施形態では、組織に障害を起こさずに重量を支えられる好適なクランプ機構（平らでバンド状の構造または広いクランプなど）を使用する；組織の一部を削除する必要があっても、患者に合いやすくするために成長期に臓器に対して１つ以上の組織延長部（単数または複数）を意図的に加える；および／または臓器の重量を支えるために追加の支持構造を提供することによって、取り付け部位での損傷に対処またはこれを軽減してもよい。組織成長マトリクスの起源が人工繊維（エレクトロスピニング布帛、合成ポリマーなど）である場合、延長部を最初から設計できる。組織成長マトリクスの起源が脱細胞化構造（動物またはヒトの臓器など）である場合、細胞の播種前に延長部を加えることができる。その後、支持用に延長構造に対して臓器を留めればよく、それによって、最終的に移植される組織に障害を起こすことなく、患者に接続できるだけの十分な組織を保証できる。いくつかの実施形態では、これらの延長部のうちの１つ以上を、本明細書に記載したような血管に取り付けた筒状の延長部であってもよい。いくつかの実施形態では、延長部の形状が、最終的な用途（移植など）に役立つ構成に応じて、テーパ付き、フレア付き、不規則（１つ以上のスリットまたは他の不規則なエッジ形状を含むなど）であってもよい。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、臓器を、物理的および化学的の支持媒体またはマトリクスで成長させてもよい。大きな臓器が重すぎて、物理的な支持部に頂部を結び付ける従来の手段（気管支または大動脈をステンレス鋼のカニューレに縫合する／結ぶなど）では支持できない場合、臓器の重量を支える物理的な支持媒体でチャンバを満たすとよいことがある。これは、水または生理食塩水という単純なものであってもよいが、培地あるいは天然羊水または人工羊水あるいは間質液などの一層複雑な生物学的および／または化学的な支持媒体を使用してもよい。流体は水のように低粘度であってもよいし、ゲルのように高粘度であってもよい。また、支持媒体で、物理的支持および／または化学的または生物学的支持を提供してもよい。いくつかの実施形態では、支持媒体を、自然な身体の媒体（羊水、間質液など）を模倣するよう設計してもよい。いくつかの実施形態では、臓器との直接的な液体の接触を回避するために、可撓性の膜によって支持流体を代替臓器から分離することが可能である。しかしながら、本明細書に記載したように、他の支持構造を使用してもよい。
【０１４０】
成長環境：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、成長および発達のために最適化可能な条件を周期的／繰り返し変化させることに関するものである。いくつかの実施形態では、周期的／繰り返しの変化を展開して、臓器の自然な成長環境の態様を模倣してもよい。臓器の自然な成長環境を模倣する他の方法として、代替臓器を被検体でｉｎ  ｓｉｔｕ（被検体に埋め込まれるバイオリアクタ内などで）にて成長させることがあげられるのは当然である。いくつかの実施形態では、１つ以上の他の臓器または臓器状の構造と組み合わせて、バイオリアクタにて代替臓器を成長させてもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタ内の支持および周囲条件を、１つ以上の自然な成長条件を再生するよう設計してもよく、成長時の状態の変化を用いて自然な成長条件を再生してもよい。しかしながら、自然な成長条件が、組織または臓器の迅速な再生に理想的だとはかぎらないのは当然である。よって、１つ以上の基準に基づいて成長条件を最適化してもよい。いくつかの態様では、（たとえば、成長速度、構造的強度、複雑な機能または他の基準が用途にとって一層重要か否かに応じて）異なる用途ごとに異なる成長条件を最適化してもよい。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、リアクタチャンバが、内臓の再生を容易にするよう体内に埋め込みできるものであってもよい。チャンバは、再生を促進しやすくするために臓器または臓器の近くで注射または配置可能な１つ以上のフィルムまたはゲル剤を含むものであってもよい。たとえば、（再生を支えるか瘢痕の形成を抑えるかして）組織の再生を支持または促進する流体、ゲルまたはマトリクスを含有する腎臓の形をしたチャンバ（チャンバは生分解性であっても構わず、後日、神経を外植するか外科的に除去できる）を使用して、腎臓全体またはその一部を再成長させてもよい。同様に、臓器全体、臓器部分または組織を別の部位（肝臓、膵臓、肺など）で再成長させてもよい。
【０１４２】
いくつかの実施形態では、患者から臓器を取り出し、脱細胞化し、再細胞化して患者に移植で戻すことが可能である。これは、冗長性のある臓器にとっては、どちらかというと直接的な方法である（ヒトは腎臓２つと肺２つがあり、肝臓の一部だけしかなかったり、筋肉、骨、皮膚などがそこそこ失われても生存可能であって、古い心臓および／または肺を脱細胞化して再細胞化した人工心肺でも生存可能であるなど）。いくつかの実施形態では、事故、脳卒中、外傷など、あるいはこれらの任意の組み合わせによる脳の病変を修復する方法および装置を使用してもよい。いくつかの実施形態では、レシピエントの身体に細胞と一緒に定植できる臓器形のスキャホールドまたはマトリクスを埋め込んでもよい。
【０１４３】
これらの「体内」アプローチによって、無菌性を維持し、臓器／患者アイデンティティのミスマッチを回避し、栄養を供給（代謝物および他の毒素を除去）し、身体自体の物理的、化学的、生物学的、生理学的な自然の周期を提供する上で、明確な利点が得られる。いくつかの実施形態では、指、つま先、耳、鼻、四肢、肋骨または頭蓋骨などの他の骨格、歯、おそらくは目（たとえば目は、新たな組織のパッチが創傷または黄斑変性症によって劣化した網膜（湿潤または乾燥）のエリアを修復すべく成長してくるにつれて、眼窩から飛び出してくる）などの特定の臓器に対して、１つ以上のチャンバを体外に設けるか身体に取り付けてもよい。黄斑変性症には特に、網膜の円板を外科的に取り出し、体外で新しいものを成長させた後、これを外科的に戻すか、目が身体とつながった状態のまま、体内または目と結合したチャンバで再成長させることによって対処してもよい。
【０１４４】
よって、本発明の態様は、（たとえば、サイズの増加、状態の周期的な変化、移動などに対応できる適応可能な成長環境を提供するために）サイズが柔軟な装置に関するものである。いくつかの実施形態では、成長チャンバまたはその一部が、形状を変更可能および／または臓器の成長に合わせて膨張可能および／または成長条件を維持（たとえば、成長材料および／または廃棄物の濃度を安定させるために培地の容量を増加させるなど）可能な可撓性および／または弾性の材料（バルーンまたはソックスなど）を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、装置が、柔軟な設計のものであってもよい（非可撓性材料で構成されるが、内容積を変更できるような設計であるなど）。
【０１４５】
よって、チャンバは、形状またはサイズが柔軟で、弾性および／または可撓性の材料を含み、１つ以上のアクセスポートを含み、１つ以上の観測点を含み（光学信号を透過できる材料で作られるなど）、１つ以上のアタッチメントを含み（運動を生成または伝達するためなど）、１つ以上のコネクタを含み（電気的、機械的、光学的または流体（流入および／または流出））および／またはまたは１つ以上のセンサを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、センサ（光学的、化学的、機械的など、あるいはそれらの組み合わせなど）を監視する固定のネットワークを、代替臓器の表面または内側、装置の壁内、マトリックス／スキャホールドまたは他の臓器支持材料内またはこれらの任意の組み合わせに、提供または配置してもよい。いくつかの実施形態では、可撓性および／または調整可能な（移動するおよび／または移動可能など）モニタリングセンサを設けてもよい。いくつかの実施形態では、（あらかじめ定められたスケジュールに沿って、あるいはユーザに指定の分析を許可することで）装置内の統合モニタリングシステムを移動および／または標的して、代替臓器の特定エリアをサンプリングまたは分析することができる。いくつかの実施形態では、成長している臓器に適合する可撓性のモニタリングセンサを設けてもよい。いくつかの実施形態では、センサが、装置内または臓器内の圧力（圧力レベル、変化または差など）、流れ（流量および方向など）、移動、化合物（乳酸塩、アンモニア、グルコース、Ｏ２、ＣＯ２、イオンなど）、機械力、振動特性、蛍光、光または音および／または温度を測定および／または検出するものであってもよい。センサの異なる分布と幾何学的形状を使用してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサを、臓器支持材料の長さ方向に沿って分散させてもよい；マトリックスまたはスキャホールド上、固定の幾何学的形状を有する（臓器の３６０度監視用および／または対象となる特定の点の監視用など）および／または移動可能（たとえば、無線で制御可能）であってもよい。上記に加えてまたは上記に代えて、（チャンバ、リザーバ、コンジット、ポンプまたはこれらの任意の組み合わせなどにおける）装置の１つ以上のセンサを使用して、装置、成長培地、流入口または流出口内の状態またはこれらの任意の組み合わせを検出してもよい。成長対象となる組織または臓器または装置内の１箇所以上での直接的な測定を用いて、改善された成長条件を開発してもよいし、臓器または組織の発達の進行度、潜在的な問題および／または臓器または組織が保管、輸送および／または外科的な植え込みのできる状態にあるか否かを示す要因として直接的な測定を用いてもよい。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、システムまたは装置に、揺動、振動または一層複雑な動作などの動きを生成するための機構が設けられている。いくつかの実施形態では、成長チャンバ内の臓器支持構造または材料の動きを作るために内部の機械的構成要素を設けてもよい。いくつかの実施形態では、装置（チャンバなど）が、運動の外部源に取り付けるための１つ以上の構造を含むものであってもよい。よって、いくつかの実施形態では、装置またはチャンバが、自らの回転中心となり得る１本以上の軸を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、装置またはシステムが、動的かつセンサ入力に応答し、あらかじめ定められた条件の組または一連の異なる条件（自然な成長および発生条件を模するなど）を維持するものであってもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタが、動態的成長環境を提供するための好適な制御およびフィードバックを用いてシステムに連結されたアクセスポートを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、装置に、ハードワイヤードの潅流経路（臓器の一部から別の部分への流れ、装置上の臓器間での流れまたはこれらの任意の組み合わせなど）を設けてもよい。いくつかの実施形態では、臓器支持マトリクスに、センサ（光学的、ｐＨ、化学種特異的、電気的、温度、機械的など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）を設けてもよい。いくつかの実施形態では、臓器支持マトリクスに、刺激装置（電気的、機械的、化学など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）を設けてもよい。いくつかの実施形態では、臓器支持マトリクスに、特定の潅流経路を構築してもよい。いくつかの実施形態では、メッシュ（臓器上に配置可能な支持材料内または追加の監視用メッシュのいずれか）に、各々１つ以上のセンサ（光学的、化学的など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）を有するノード／ノットを設けてもよい。いくつかの実施形態では、監視用のメッシュが可撓性であってもよい（伸縮自在または膨張可能など）。
【０１４７】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタまたはそのチャンバの動きが、チャンバ内の培地を混合し、栄養素、気体、廃棄物、添加剤など、あるいはこれらの任意の組み合わせの一様な分布を促進するのに有用なことがある。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、本発明のシステムまたは装置で使用するための１つ以上の材料を含むキットに関するものである。いくつかの実施形態では、キットの１つ以上の構成要素が使い捨てであってもよい。たとえば、成長サイクルの異なるフェーズに異なる材料を提供してもよい（血液、たとえば異なるヘモグロビンプロファイル、異なる成長段階用の異なる「羊水」組成など）。異なる材料用の異なる容器（あらかじめ包装された、無菌、など）を提供してもよい。異なるフィルタ（サイズ、化学種特異性および／または他の特性に基づくなど）および／またはフィルタ構成を提供してもよい。いくつかの実施形態では、培地を定期的に交換するのに対して連続的な濾過を実施するために能動フィルタを提供してもよい。いくつかの実施形態では、能動的な流体コンディショニングを使用して、廃棄物または他の望ましくない分子を除去および／または（使われて消耗されるがゆえか、成長または発達の以後の段階に遷移するのに必要であるか、他の理由などで）栄養素、成長因子などおよび／または他の所望の分子を必要に応じて加えてもよい。
【０１４９】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、成長条件を変化させるのに適したプロトコール（コンピュータに実装可能なソフトウェアなど）および／または身体の成長条件を模すことおよび／または付着（播種など）、成長および／または代替臓器の維持用の異なる成長条件（圧力プロファイルなど）を提供することに関するものである。
【０１５０】
いくつかの実施形態では、成長用の機械的プロトコールが、脈動を含まないが、最初の細胞沈着の任意の動き、最初の沈着後の脈動、脈動または動きなしでの任意の段階を含むものであってもよい。
【０１５１】
いくつかの実施形態では、マトリクスまたは他の支持材料への細胞の接着を加速するための真空システムを提供してもよい。
【０１５２】
いくつかの実施形態では、脈動および／または動きの複雑なパターンを提供して、心拍および呼吸のリズムおよび／または任意の別の動きのパターンのオーバーレイを模してもよい
【０１５３】
いくつかの実施形態では、気体および／または流体の脈動性送達に適したポンプおよび関連の制御装置を設けてもよい。
【０１５４】
いくつかの実施形態では、あらかじめ定められた成長条件（材料の濃度を調節するポンプでなど）を維持するフィードバックループでの分析物の閾値レベルに応答するシステムを提供してもよい。
【０１５５】
いくつかの実施形態では、一般的な濾過プロトコールを提供してもよい。
【０１５６】
いくつかの実施形態では、チャンバ（スキャホールド上など）で成長する細胞に剪断応力を加えてもよい。いくつかの実施形態では、装置またはチャンバの動きおよび／またはスキャホールド上または細胞上の培地の流れによって、支持体に播種した細胞に剪断および／または他の物理的応力を生成できる。たとえば、約０．０１〜約５００ダイン／ｃｍ２、約０．０１〜約５０ダイン／ｃｍ２、約１〜約２００ダイン／ｃｍ２、約１〜約１００ダイン／ｃｍ２、約１〜約５０ダイン／ｃｍ２または約１〜約２５ダイン／ｃｍ２の剪断流応力を細胞に印加してもよい。これよりも小さいまたは大きい剪断応力も可能である。いくつかの実施形態では、剪断応力を用いることで、細胞または組織の成長および／または構造的な特性が強化された細胞組織の形成（弾性増加、引っ張り強さなど、あるいはこれらの組み合わせなど）の一助となるか促進される。剪断応力を使用することで、細胞の向きおよび／または配列をガイドしやすくできる。
【０１５７】
細胞／組織／臓器成長の段階に応じて剪断応力を変化させてもよいのは当然である。たとえば、スキャホールドへの細胞の付着を促進するには、細胞の播種時に剪断応力が低いと適切なことがある。その後、細胞播種後に、剪断応力をさらに高いレベルまで高めることが可能である。量剪断応力も、組織または臓器のサイズ、特定タイプの組織または臓器、播種される特定タイプの細胞などの要因に左右されることになる。
【０１５８】
いくつかの実施形態では、重力に関する臓器または組織の向きを変えることで、発達過程の組織または臓器が曝露される重力場を変化させてもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ内の臓器支持構造の向きを変えてもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ自体の向きを変えてもよい（また、チャンバに対する臓器支持構造の向きは固定であってもよいし、いくつかの実施形態では、可変であってもよい）。
【０１５９】
本明細書に記載の１つ以上のパラメータ（圧力、流れ、ｐＯ２、ｐＨ、ＣＯ２、乳酸塩、グルコース、電気、イオン濃度、機械的力、トルク、ストレッチ、蛍光、放射率、振動特性および／または外部エネルギに対する応答、温度、撮像および／または本明細書に記載の他の情報など）を監視するセンサが当然である。１つ以上（２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれ以上など）のパラメータを監視および／または変化させて、臓器の発達を（構造的および／または機能的になど）最適化するのに使用可能な成長条件の実験的および／または自然なサイクルを判断および選択および／または臓器発達の速度を最適化してもよい。多変量解析を使用して、適切な期間内に（臓器のスループットが重要であり得る大規模および／または商用的な成長コンテキストで）所望の臓器品質を提供する条件（成長条件の異なる段階でなど）を選択することが可能である。
【０１６０】
臓器支持：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、成長時に代替臓器を支持するための装置構成に関するものである。いくつかの実施形態では、流体中での代替臓器成長のために装置を構成してもよい；つなぎ（ハンギングなど）に付随した成長；および／または体重を支える支持部での成長。いくつかの実施形態では、動き（振動など）を促進して成長を促進し、構造的な弾性を刺激し、虚血を防ぐか、あるいはこれらの任意の組み合わせになるよう装置を構成してもよい。
【０１６１】
よって、装置は、レシピエントにおける条件および／またはアタッチメントをシミュレートするフック、つなぎおよび／または他の重量を支える特徴を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、装置に調整可能な支持部を設けてもよい。たとえば、支持部は、初期の成長時にプラットホームまたは浮力を提供し、レシピエントのアタッチメント条件をシミュレートするために成長の後期段階で張力（ダングリングなど）に変わることができるよう調整可能であってもよい。
いくつかの実施形態では、１つ以上のアタッチメントおよび／または他の構成要素（成長チャンバなど）が、異なるサイズおよび形状の臓器構造を提供すべく調整可能なサイズおよび／または形状であってもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のアタッチメントおよび／または他の構成要素（成長チャンバなど）が、成長時に代替臓器のサイズおよび／または形状を変化させられるよう調整可能であってもよい。いくつかの実施形態では、装置は、成長時に臓器を動かすために、機械的、モータ化および／または磁化された構成要素の１つ以上を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、装置は、代替臓器の成長および発達時に調整可能な支持レベルを提供すべく調整可能な（膨張可能、収縮可能、延長可能、撤回可能など）支持機構（バルーン状構造など）を含むものであってもよい。
【０１６２】
代替臓器の異なる部品を支持する１つ以上のプラットホームまたはビームに加えて、以下の支持構造を使用してもよい。以下の構造を使用して、リアクタシステムに対する代替臓器の機能的な（臍など）構成要素のアタッチメントなど、代替臓器などに対する１以上の圧力を取り除くようにしてもよい。
【０１６３】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタのチャンバに配置可能な１つ以上の支持構造に支持されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の支持構造を含むようにして、代替臓器を支持可能な支持構造のベッドを形成してもよい。個々の支持構造は、中実な構造であってもよいし、変形可能な構造であってもよく、中実な部分と変形可能な部分を含むものであってもよい。支持構造は、臓器を支持するための好適な形状であればよい。いくつかの実施形態では、それは、球状、立方体、円柱状または他の幾何学的形状、任意の不規則な形状またはこれらの組み合わせであってもよい。図３Ａおよび図３Ｂに、代替臓器１８またはスキャホールド３０を支持するために設けられた複数の球状構造２８を有する非限定的な実施形態を示す。同図では、構造をボールまたはビーズとして示す。しかしながら、異なるサイズおよび／または形状の複数の構造を使用してもよいのは当然である。また、任意の好適な技術（つなぎ、接着剤、可逆的アタッチメントなど）を使用して、１つ以上の支持構造を固定（つなぐなど）してもよいのも当然である。しかしながら、１つ以上の支持構造がバイオリアクタのチャンバ内で緩い状態であってもよい。
【０１６４】
いくつかの実施形態では、変形可能な構造を、変形可能な材料（ゲル状材料または他の変形可能な材料など）で製造してもよい。いくつかの実施形態では、変形可能な構造は、変形可能な材料（液体または気体など）または複数の小さめの構成要素（ビーズ、ボールまたは他の形状など）を含む外側の膜を含む第１のポーチあるいは、これらの組み合わせであってもよい。小さめの構成要素は、固体、ゲル状で小さめのポーチまたはこれらの任意の組み合わせであってもよい。第１のポーチ、臓器（単独または１つ以上の他の構造との組み合わせなど）を支持するためのどのような好適な形状を有するものであってもよい。いくつかの実施形態では、球状、立方体、円柱状または他の幾何学的形状または任意の不規則な形状またはこれらの組み合わせであってもよい。同様に、第１のポーチ内の小さめの構成要素の形状も、球状、立方体、円柱状または他の幾何学的形状または任意の不規則な形状またはこれらの組み合わせであってもよい。変形可能な構造は、赤外線検出、可視域での検出、吸収度の検出、透過度および／または反射率、温度監視、圧力の検出、振動分析、ラマン分析、蛍光検出、電気的な分析または本明細書に記載の他の検出方法などの特定の検出技術に適応され、アレンジされるものであってもよい。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、変形可能な支持構造は、制御装置および／または自動手順を用いるなどして変更可能な形状を有するものであってもよい。いくつかの実施形態では、（気体および／または液体を使用するなどで）構造の１つ以上の部品の膨張または収縮させて形状を変更してもよい。いくつかの実施形態では、構造内に収容された機械的な機構または他の機構を使用して形状を変更してもよい。よって、いくつかの実施形態では、ワイヤ、コード、チューブまたはこれらのうち２つ以上の任意の組み合わせによって、制御装置、ポンプおよび／または他の装置に、変形可能な構造を接続してもよい。いくつかの実施形態では、たとえば無線レシーバ、赤外線センサまたは変形可能な構造内に収容された他の好適な遠隔制御機構を使用して、変形可能な構造の形状を遠隔制御してもよい。
【０１６６】
いくつかの実施形態では、支持構造（変形可能でも変形可能でなくても）が１つ以上のセンサを含むものであってもよい。たとえば、支持構造は、構造に印加される圧力を検出するための歪みゲージまたは他のセンサを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、支持構造は、リアクタチャンバ内の化学的および／または生物学的信号を検出するために１つ以上の他のセンサを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、支持構造の重量が既知であり、支持構造と一緒に代替臓器の全重量を測定することで、構造に支持される臓器の重量を判断してもよい（臓器だけでなく支持構造を支持するリアクタチャンバ内の支持プラットホームに取り付けられたバランス、スケールまたは他のセンサを使用するなどして）。その後、支持構造の既知の重量を差し引くことで、臓器の重量を求めることが可能である。
【０１６７】
いくつかの実施形態では、１つ以上の支持構造を、臓器の外（成長培地中など）に配置してもよい。いくつかの実施形態では、支持構造を代替臓器の下に配置するおよび／または代替臓器を囲む形にする。対象となる代替臓器を支持するために支持構造の数とサイズを最適してもよいのは当然である。異なるサイズおよび／または形状の構造の好適な組み合わせを選択して、臓器の多くの部分またはすべての部分を抱える凝集構造を形成してもよい。
【０１６８】
いくつかの実施形態では、１つ以上の支持構造を、代替臓器の１つ以上のキャビティに配置してもよい。たとえば、１つ以上の支持構造を、気管支、肺胞および／または肺の他の気道腔の１つ以上の中に配置してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の支持構造を、心臓の心室、心房、動脈および／またはまたは他の血管腔の１つ以上の中に配置してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の支持構造を、任意の代替臓器（肝臓、腎臓、膵臓など）の血管および／または筒状構造（管など）またはその一部の１つ以上の中に配置して、代替臓器の成長、再生および／または成熟時に構造的に支持してもよい。１つ以上の支持構造を植え込み前に除去してもよいのは当然である。たとえば、外科手術の準備でリアクタチャンバから臓器を取り出す際に、支持構造を除去してもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、代替臓器が十分な内部構造を有して支持を必要としない場合に、支持構造を先に除去してもよい。
【０１６９】
いくつかの実施形態では、適切な時に、代替臓器からの構造の除去を助けるために、（収縮または他の技術によるなどで）構造のサイズを小さくしてもよいのは当然である。
【０１７０】
いくつかの実施形態では、１つ以上の支持構造が、バイオリアクタのチャンバにおける支持臓器に第１の間欠的または規則的な刺激を与えてもよい。たとえば、支持構造は、一定間隔で容積および／または圧力が変化するものであってもよい。たとえば、１つ以上の自然なリズム（脈動する血圧、規則的な呼吸など）を模すために、支持構造は、容積が交互に増減する（または圧力が交互に増減する）ものであってもよい。いくつかの実施形態では、隣接する組織または臓器の動きおよび／または成長ならびに、自然な成長および発達時に生じる圧力の変化を模すために、容積および／または圧力の第２の変化を１つ以上の支持構造によって与えてもよい。これらの変化はそれほど規則的でなくてもよいし、交互の血圧または呼吸運動などの自然なリズムを模する第１の変化より、交互の変化数が少ないものであってもよい。いくつかの実施形態では、支持構造が第１および第２の容積および／または圧力の変化を与えるのが当然である。
【０１７１】
支持構造の数および／またはサイズおよび／または形状を、臓器の成長時に変更してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、成長時に別の支持構造が加えられる。いくつかの実施形態では、支持構造のサブセットを成長時に除去する。いくつかの実施形態では、１つ以上の支持構造のサイズおよび／または形状を成長時に変更する。これらの変更の１つ以上を実施し、成長して発達中の臓器代替物の新しい部分のために適切な支持および／または空間を提供してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、装置が、チャンバに取り付けられたモジュールで異なる構成要素であるおよび／またはチャンバの異なる領域またはゾーンを密封（無菌的に）し、任意に、発達時に除去してもよい。いくつかの実施形態では、臓器または組織を（機械化された支持構造、機械的またはロボットアームを使用するか、臓器を単独またはその支持構造および／または機能的な接続と一緒に移動させるための任意の適切な機構または手段などを用いて）１つの領域またはゾーンから移動してもよい。
【０１７２】
使用時、本明細書に記載の支持構造を、リアクタチャンバ内における培地、たとえば成長培地に配置してもよいのは当然である。支持構造および／または代替臓器を、部分的にまたは完全に培地に浸漬させてもよい。よって、支持構造（ボール、ビーズ、バルーン、ベシクルなど）が、支持を保ちつつ試薬および／または代謝産物の流れおよび／または拡散を促進する流路を表面のまわりに画定するものであってもよい。
【０１７３】
よって、支持構造の異なるゾーンを使用して２つ以上（３、４、５など）の異なる流路を設けてもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器外の支持構造が、たとえば、代替臓器外に液体を導入および／または除去する流路であっても構わない液体の容積を定義するものであってもよい。いくつかの実施形態では、臓器の１つ以上のキャビティ内の支持構造が、たとえば、代替臓器の内側に液体を導入および／または内側から液体を除去するための流路であり得る液体の容積を定義してもよい。いくつかの実施形態では、２つ以上の異なる流路を、臓器に内部および／または外部である支持構造の異なるゾーンによって規定してもよい。いくつかの実施形態では、異なる経路が、コンジット、ポンプ、フィルタ、リザーバなど、あるいはこれらの任意の組み合わせを分離するよう接続されてもよい。よって、異なる流路の状態を別々に維持してもよい（たとえば、別々の化学的または物理的な濾過システムまたは別々の透析システムなどを用いて、別々に解毒される）。代替臓器が成長するにつれて、たとえば栄養および／または廃棄物を除去する需要の変化に適合するよう別々のシステムの動作を変更してもよい。
【０１７４】
いくつかの実施形態では、培地対細胞塊の比率が大きい間、代替臓器成長の初期にリアクタチャンバで支持構造が容積（存在しないおよび／または膨張しないなど）を占めることはない。代替臓器が成長するとともに、培地の容積に対する支持構造の容積の比が変わることがある。いくつかの実施形態では、代替臓器の成長時に、支持構造の数、位置および／または容積を調節してもよい（増加するなど）。任意の適切な技術を使用して、支持構造のサイズ、形状および／または位置の変化を制御してもよいのは当然である。有用な技術の非限定的な例として、機械的、磁気的、圧力に基づく、流れに基づくおよび／または他の技術があげられるが、これに限定されるものではない。
【０１７５】
いくつかの実施形態では、代替臓器の栄養および代謝機能の多くまたはすべてを、その接続（「血管の」接続など）によってリアクタシステムに提供できるため、代替臓器が成長して発達する（血管新生化されるなど）につれて、代替臓器を囲む培地の容積を小さくしてもよい。よって、いくつかの実施形態では、代替臓器を囲む培地を濾過または処理する代わりに（またはこれに加えて）代替臓器の血管系における流体を濾過および／または処理することで、廃棄物の除去および／または解毒を達成可能である。しかしながら、いくつかの実施形態では、支持構造の数、サイズおよび／または相対位置が変わる際に培地の容積を維持し（または増加させ）て、代替臓器の成長時に最適な形で支持してもよいのは当然である。よって、（たとえば、成長時に、培地が比較的大きな容積になるまで希釈および／または連続的または１つ以上の間隔をおいて培地を濾過および／または交換することで）、培地を使用したまま解毒または廃棄物を除去してもよい。
【０１７６】
いくつかの実施形態では、チャンバの壁（チャンバの側壁および／または床および／または天井など）が、チャンバの内の支持構造に圧力を印加できるようにする（たとえば代替臓器の成長時に支持および／または加圧するため）特徴を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバの内の圧力を印加するために、壁の１つ以上が可動（壁全体またはその一部など）であってもよい。いくつかの実施形態では、チャンバの容積が小さくなるにつれて、１つ以上の支持構造（ボールなど）が、臓器特異的な方法で臓器に圧力を伝達するものであってもよい（たとえば、支持構造のサイズと構成が臓器特異的に設計されている場合、支持構造全体の構成がゆえに効果的に臓器特異的な構造に対する型が得られる）。いくつかの実施形態では、１つ以上の壁が可撓性であってもよく、外部の力または機構を用いて壁を介して圧力を印加してもよい。
【０１７７】
本明細書に記載の支持構造が使い捨てまたは再利用可能であってもよいのは当然である。使用時、支持構造は無菌でなければならない。よって、製造時に構造を滅菌してもよい。再利用可能な支持構造は、滅菌できるものでなければならない（オートクレーブ可能、ＵＶ耐性および／または化学的滅菌などの１つ以上の他の滅菌技術に対する耐性があるなど）。
【０１７８】
いくつかの実施形態では、装置が、成長時に臓器を動かすための機械的、モータ駆動および／または磁気システムに接続されるようになっていてもよい。よって、本発明の態様は、成長時に臓器を支持および移動させて、虚血を防止し、移植後に代替臓器を支持するのに必要なつなぎと組織の強度を確認し、成長時に適切な刺激を与えるなど、あるいはこれらの任意の組み合わせを提供するための方法およびシステムに関するものである。
【０１７９】
いくつかの実施形態では、人工構造（または可撓性のリアクタ壁）が、発達中の臓器を支える一助となる支持部として作用できる。いくつかの実施形態では、構造を灌流して、循環酸素または他の栄養材料を、支持された臓器または組織領域に供給および／または支持された臓器または組織領域から廃棄物を除去するものであってもよい。よって、いくつかの実施形態では、臓器領域すべて（内側および外側）を適切な潅流溶液と接触させても（臓器の一部が支持部に接していても）よい。
【０１８０】
よって、いくつかの実施形態では、成形された支持部（たとえば、一部の形状、所望の代替臓器または組織の下側の部分などを有する）が、臓器の発達を支えるものであってもよい。いくつかの実施形態では、支持部が、材料を供給し、かつ支持部に接している臓器の成長している部分から廃棄物を除去するために多孔性であるか、そうでなければ灌流可能であってもよい。したがって、灌流液の流れ（ポンプによる流れなど）を提供する１つ以上の流入口または流出口ポートまたは他のコンジットに１つ以上の支持構造を接続してもよいのは当然である。
【０１８１】
本明細書に記載の１つ以上の臓器支持構造（表面、ビーズ、フック、ビームなど）が、センサ（機械的、電気的、化学的、光学的または他のセンサなど）を含むものであってもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、センサが、力（重量、ねじり、圧力、張力など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）の検出に使用可能なゲージ（歪みゲージ、圧力ゲージまたは他のゲージなど）であってもよい。図３Ｃは、２つの歪みゲージ４０に接続された、リアクタチャンバ１０における臓器１８の非限定的な実施形態を示す。他の構成を１つ以上の異なるゲージ併用してもよいのは当然である。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、臓器または組織に機械的または物理的な力（圧力、ねじり、張力など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）を加えるように（検知に加えてまたは検知の代わりに）１つ以上の支持構造を構成してもよい。
よって、臓器支持構造は、モータ、ポンプ、クランプ、電磁装置または他の任意の物理的力または機械的力の起源を含むものであってもよいし、これに接続されてもよい。
【０１８３】
よって、センサからの情報または支持構造に関連した機械的装置または物理的装置への情報を検出、記録および／または送信するコンピュータ、制御装置、データベースまたは他の電気的システムに（直接または無線などで）、１つ以上の支持構造を接続してもよい。
【０１８４】
血管アタッチメント：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、バイオリアクタ、成長／マトリクスおよび／またはカニューレ（または同様のコネクタ）に代替臓器を接続するための特徴に関するものである。
【０１８５】
いくつかの実施形態では、血管系の支持構造（血管系が成長するマトリクスまたはスキャホールドなど）を成形するか、留められるようにする（たとえば余分の長さ、先細の形状、フレアのある形状を提供するなど）。いくつかの実施形態では、血管のアタッチメントに適合された特別な形状のクランプおよび／またはカニューレを提供する。場合によっては、カニューレおよび／またはスキャホールド自体の一部が、ユーザによるスキャホールドの取り扱いを容易にする、フランジまたはバイオリアクタの他の構成要素に対するスキャホールドの接続を容易にするおよび／またはレシピエントの身体に対するスキャホールドの位置決めまたは接続を容易にする形状および／または構成を有するものであってもよい。たとえば、スキャホールドの１つ以上の部分（端など）が、ハンドル、ロッド、リング、フレア付き末端またはテーパ付き末端、これらの組み合わせ、あるいは他の好適な形状および／または構成を有するものであってもよい。筒状構造は、たとえば、バイオリアクタの構成要素（カニューレなど）ならびにレシピエントの身体に対する構造の挿入および／または取付を容易にし得るフレア付きまたはテーパ付きの末端を有するものであってもよい。スキャホールドの取り扱いおよび／または接続を容易にする、このような構成要素は、組織または臓器を成長させるスキャホールドの一部と同一材料で形成されてもよいし、異なる材料で形成されてもよい。場合によっては、このような構成要素が、これらの部分で細胞があまり増殖しないように、細胞耐性材料を含む。場合によっては、このような構成要素が、レシピエントに埋め込まれた後に生分解性であるか、再吸収可能なものである。
【０１８６】
いくつかの実施形態では、装置が、臓器または臓器血管系をつなぐのに適合された１つ以上のクランプ（ソフトクランプなど）および／またはカニューレを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、たとえば、スキャホールドの取り付け用および／または維管束組織の成長を支持するための隆線または多孔性表面（および／または表面コーティング）を有する、臓器または臓器血管系をつなぐのに適合されたカニューレを提供してもよい。いくつかの実施形態では、臓器を成長させるためのスキャホールドおよび／またはマトリクスが、装置および／またはレシピエントを留めるまたは取り付けることに適合されたものであってもよい。
【０１８７】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、成長時に臓器を取り付けられるようにした構造的な特徴を有する１つ以上の装置またはカニューレを使用して、カニューレにつながれた臓器を成長させることに関するものである。いくつかの実施形態では、ポンプまたは他の機械的装置への接続に適合された装置またはカニューレに取り付けられた臓器を成長させることで、試験用に代替臓器を作製する。いくつかの実施形態では、移植レシピエントの組織および／または血管系に取り付けられるようにされた装置またはカニューレに取り付けられた代替臓器を成長させることで、移植用の代替臓器を作製する。いくつかの実施形態では、成長カニューレに対するアタッチメントの下にある血管の接続を切断して縫合用に清潔／健康な維管束組織を提供することによって、移植用の臓器を作製する。
【０１８８】
成長条件の調整に対するタイミングの考慮：
成長条件を周期的に変更する方法の文脈では、以下のパラメータを変えることができる：本明細書に記載したような、変更の幅および頻度、変更する条件のタイプ、フィードバックの提供に用いられる要因または刺激のタイプ、周期的な成長条件の期間、臓器特異的な要因。
【０１８９】
いくつかの実施形態では、栄養素、化学物質、廃棄物またはこれらの任意の組み合わせの除去の追加を、リアルタイムまたは相対時間によって、および／または化学センサまたは機械的測定の要因によって、あるいはこれらの任意の組み合わせで、活性化することができる。
【０１９０】
いくつかの実施形態では、特定の時点に、１つ以上の組織または機械的モデルをバイオリアクタに配置して、リアクタの臓器発達の新たなフェーズを刺激するトリガーの役割をさせることが可能である。追加の組織が、臓器または組織をリアクタで成長させた状態で自然に関連する（自然な成長または発達のコンテキストなど）ものであってもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、追加の組織が、臓器、その一部または組織断片の形をしたものであってもよい。特定の実施形態では、自然な成長セッティングで見られるものと同一の相対位置（距離および／または三次元の向きに対してなど）で、追加の組織を提供または配置してもよい。いくつかの実施形態では、材料（組織、臓器、他の物理的対象物、成長因子、栄養素または本明細書に記載の他の分子など）に対して、臓器発達の開始時（細胞をマトリクスまたは他の支持構造に導入する前または導入する際など）にリアクタシステムを提供してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載したようなポートまたは他の開口部を介して材料を導入してもよい。いくつかの実施形態では、あらかじめ定められた時点あるいはオペレータ（医師または他の人間など）によって起動された時に、（無菌システム内などで）リアクタチャンバに接続されるが、成長培地または環境に送達されるだけであるか、ある要因に応じて発達中の組織または臓器と接触すべく配備されるだけの容量または保存ユニットまたはゾーンに材料を配置してもよい。任意の好適なポンプ、機械的アームまたは支持、インジェクタまたは他の圧力（静水圧など）またはロボットまたは他の機構を使用して、材料を送達または配備してもよいのは当然である。
【０１９１】
検証：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、たとえば、代替臓器が移植にふさわしいことを判断するために臓器を検証するための方法および装置に関するものである。
【０１９２】
いくつかの実施形態では、適切な臓器を試験するために好適な試験刺激がなされる検証段階を用いてもよい。いくつかの実施形態では、検証段階が、成熟段階（代替臓器が完全に成長するか完全に再細胞化された場合など）の後に実施されるものであってもよい。いくつかの実施形態では、植え込み前に正常な機能を有することを確認するために、代替臓器を検証する。ドナー移植の文脈では、最近までその臓器が生きた人間の体内で機能していたものであるため、外科医が臓器の機能を再保証する。しかしながら、検証段階がないと、それが生きた細胞で構成されていたとしても、人工代替臓器が機能的であることがそのように再保証されることはない。よって、植え込み前に１つ以上の構造および／または機能的特性に対する試験を実施してもよい。いくつかの実施形態では、無菌性を維持したまま試験を実施してもよく、装置がバイオリアクタのチャンバ内（内側など）試験用の構成要素を含むものであってもよい。心臓で実施可能な試験の非限定的な例として、以下のものがあげられる。植え込みの前に、心拍数、血圧、駆出率などについて心臓を試験可能である。静的試験に加えて、１つ以上の機械的および／または化学的刺激（アドレナリン、血管収縮薬、血管拡張薬など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）に対して適切に応答するかどうかを（動的試験などによって）確かめるべく、臓器を試験刺激してもよい。
【０１９３】
いくつかの実施形態では、一回呼吸量および圧力、圧力容量ループに関して静的におよび／またはエピネフリンまたは他の刺激に対する試験刺激／応答で動的に、肺を試験することができる。ホルモンの産生（エリスロポエチンなど）、化合物の貯蔵と放出（ビタミンＤなど）および／または腎臓の正常な濾過／透析機能（尿の生成および血液から尿への小分子薬剤の通過）に関して、腎臓を試験することができる。胆汁産生、薬物代謝、酵素産生などに関して肝臓を試験することができるし、機能を確認するために脂肪またはコレステロールで試験刺激することも可能である。腎臓については、グルコースに応答したインスリンの産生と放出に関して試験することができる。血管拡張薬または収縮薬に対する応答に関して血管を試験することができる。コンプライアンス、容量、圧力に関して膀胱を試験することができる。これらの臓器および他の臓器に対する他の好適な試験も本発明の態様に含み得るものである。
【０１９４】
よって、いくつかの実施形態では、代替臓器を試験して、移植前にその機能的特性および／または構造的特性を検証してもよい。いくつかの実施形態では、機械的、物理的、神経学的、ホルモン、酵素的／化学的および／または電気的な試験刺激、あるいはこれらの任意の組み合わせで、代替臓器を試験刺激してもよい。いくつかの実施形態では、臓器がｉｎ  ｓｉｔｕで露出される状態の全範囲に対して代替臓器を試験刺激してもよい。
【０１９５】
よって、いくつかの実施形態では、本発明の態様は、代替臓器の刺激および／または試験刺激のための１つ以上の構成要素；機能的試験刺激に対する応答を監視するための１つ以上のセンサ；代替臓器の刺激および／または試験刺激のための１つ以上の構成要素を取り入れた支持スキャホールド；および／または機能的試験刺激に対する応答の監視用に１つ以上のセンサを含む支持スキャホールドを含むリアクタに関するものである。
【０１９６】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、機能的特性を試験するためのシステムおよび方法に関するものである。
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器特異的な試験（腎臓の濾過、肺の圧力応答、肺などのＯ２飽和プロファイルなど）に関するものである。
【０１９７】
いくつかの実施形態では、試験刺激は１つ以上の神経伝達物質に対する応答を試験することを含むものであってもよい；１つ以上のホルモンの試験刺激（たとえば臓器特異的のホルモンの試験刺激に対する応答（代替心臓のアドレナリン応答、代替肺のエピネフリン応答などの臓器特異的ホルモン試験刺激など）；免疫学的応答（患者特異的な免疫グロブリンでの試験刺激に対する応答など）；食事または他の環境分子（臓器特異的分子、たとえば脂肪、アルコールまたは他の分に対する代替肝臓の応答；または規定の分子を濾過する代替腎臓の能力など）での１つ以上の試験刺激に対する応答；代謝産物に対する応答；またはこれらの任意の組み合わせ。
【０１９８】
いくつかの実施形態では、代替臓器によって産生される代謝産物のプロファイルを判断してもよい。いくつかの実施形態では、異なる条件下（静止状態にある正常な生物学的または生理学的環境に特徴的な典型的な条件下および／または生物学的または生理学的活性の極端状態に特徴的な極限条件下、たとえば、肺にとって呼吸が深いまたは息が荒い状態、心臓にとって血流／血圧が高い状態などで）で試験を実施してもよい。
【０１９９】
よって、いくつかの実施形態では、代替臓器が脈動および／または動きに応答して成長するが、その脈動および／または動きを機能的および／または構造的な検証時に中止できるプロトコールを提供する。
【０２００】
センサ：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は１つ以上のセンサを含む装置に関するものである。いくつかの実施形態では、センサが非侵襲製であってもよい。よって、本明細書に記載のバイオリアクタは、任意に、バイオリアクタのチャンバ内の構成要素または状態を判断するために、温度センサなどの１つ以上のセンサを含むものであってもよい。たとえば、１つ以上の温度センサを使用して、チャンバまたはバイオリアクタの他の部分内の流体の温度を判断してもよい。１つ以上の圧力センサを使用して、バイオリアクタ内の圧力の量を判断してもよい。１つ以上の流量センサで、バイオリアクタの１つ以上の部分を流れる流体の量を判断してもよく、たとえば、その結果、特定の流量を維持することが可能である。いくつかの実施形態では、分岐するフリンジ剪断応力センサまたはミクロピラー剪断応力センサなどの剪断応力センサを使用可能である。流体の構成要素または状態（栄養素の組成および／または濃度、溶存酸素濃度、溶存二酸化炭素濃度、ｐＨ、浸透圧など）を判断するためのセンサも、バイオリアクタに組み入れてもよい。また、細胞濃度および／または基質に対する細胞付着の程度または存在を測定するのにセンサを使用することができる。いくつかの実施形態では、代替臓器の重量を判断する１つ以上のセンサ（歪みゲージなど）を含むようにしてもよい。いくつかの実施形態では。他のセンサが、本明細書に記載したような電気的、ｐＨ、イオンおよび／または特定の化学センサを含むものであってもよい。
【０２０１】
いくつかの実施形態では、装置の一部（チャンバ、コンジット、ポンプ、弁、リザーバ、サンプリングゾーンなどの中またはこれらの任意の組み合わせなど）に１つ以上のセンサを配備して、装置自体内の状態を検出してもよい。この情報は、発達中の臓器の状態を間接的に示すことができるものである。しかしながら、この情報は主に、用途に応じたリアクタ内の状態を維持および／または改変するのに有用であり得る。いくつかの実施形態では、臓器または組織についての１つ以上の変数を監視するために、代替臓器または組織（またはその領域）に直接１つ以上のセンサを配備してもよい。
【０２０２】
可撓性センサ：
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の１つ以上の保存または輸送容器またはバイオリアクタで、可撓性センサを使用してもよい。可撓性センサの例として、温度センサおよび／または歪みセンサの開発に使用できるペンタセン（炭化水素分子）および／またはカーボンナノチューブに基づくセンサがあげられる。いくつかの実施形態では、未知の電気絶縁性を測定する道具であるホイートストンブリッジならびに、検知層として機能する薄いペンタセンフィルムを使用して、歪みを測定してもよい。よって、センサの機械的な変形を生む呼吸などの生理学的歪みを、センサの電流に対する抵抗の変化として検出することが可能である。いくつかの実施形態では、より小さなセンサのほうが電流の変化に一層敏感である。しかしながら、任意の好適なサイズまたは形状のセンサを使用すればよい。
【０２０３】
いくつかの実施形態では、薄膜トランジスタを温度センサとして使用してもよい。薄膜トランジスタは、本明細書に記載の装置の動作パラメータ内の温度変化に対する線形応答を得るよう開発されるものであってもよい。しかしながら、任意の好適な可撓性センサを使用してもよいのは当然である。
【０２０４】
いくつかの実施形態では、１つ以上の生理学的パラメータを監視するために、「スマートな布帛」の１つ以上の部分を臓器またはその一部に接して使用してもよい。本明細書で使用する場合、「スマートな布帛」は、臓器または組織の状態に関する生理学的なフィードバックをするために、１つ以上のセンサおよび／または１つ以上の無線送信および／または他の無線ネットワーク構成要素を含み、臓器または組織全体または一部の表面、周囲または上に合わせることが可能な布帛または他の可撓性材料を示す。
【０２０５】
センサ構成：
バイオリアクタと作動的に関連する限り、センサを任意の好適な位置に配置すればよい。場合によっては、臓器チャンバ内にセンサを設けてもよい（壁内に統合または支持構造上など）。場合によっては、チャネル、パイプおよび／またはチャンバに接続されるリザーバにセンサを設けてもよい。そのため、チャンバ内の細胞、組織、臓器または他の実体の成長および／または維持を監視するためのパラメータを、独立して、場合によっては実質的に同時に判断可能である。１つ以上のセンサを、連続的、周期的または場合によっては血管内の液体の栄養素の閾値レベルなどの特定のイベントに応答して起動してもよい。
【０２０６】
バイオリアクタには、バイオリアクタの構成要素のサイズ、長さ幅の測定を容易にできるスケールまたはマーカーなどの視覚的な補助を含むことができる。
【０２０７】
また、バイオリアクタは、血管内の流体の温度の監視および／または制御のために温度制御システムを含むものであってもよい。バイオリアクタは、血管内の内容物の温度を検知するための熱電対および／または抵抗温度検出器をさらに含むものであってもよい。熱電対を温度制御装置に作動的に接続して、血管内の内容物の温度を制御してもよい。
【０２０８】
いくつかの実施形態では、センサを使用して、ビデオ画像などを撮像してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサを、チャンバ、チャネル、パイプおよび／またはリザーバの壁に統合してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のホログラフセンサを使用してもよい。いくつかの実施形態では、可撓性で使い捨ての「バルーン状の」チャンバにセンサを統合してもよい。異なるタイプのセンサが、成長の監視；（化学センサ、温度センサ、電気センサおよび／または他のセンサに基づくなど）成長条件のフィードバックおよび／または自動制御用の情報の提供；および／または規定の要件に応じることに役立つ場合があるのは当然である。
【０２０９】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、１つ以上の光学的モニタリング機能（成長条件の監視、規定のコンプライアンス用のデータ収集用など）を組み込んだリアクタに関するものである。
【０２１０】
いくつかの実施形態では、１つ以上の光学的技術（比濁分析、近赤外線または中赤外線、本明細書に記載した他の形態の放射線など）を使用して、臓器特性および／または成長環境における代謝産物または廃棄物のレベルを検出してもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器および／またはその一部の光学的モニタリングを使用して、臓器の１つ以上の構造的および／または機能的特性を評価してもよい。たとえば、近ＩＲ波長（５５０および８００ｎｍなど）を使用して、代替臓器のヘモグロビンおよびオキシヘモグロビンを監視してもよい。本発明の態様は、無菌性の監視に使用可能な光学的技術にも関するものである。
【０２１１】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタ内（チャンバ内など）に光学センサを配置してもよい。特定の実施形態では、バイオリアクタの外から光学分析が可能になるようバイオリアクタを設計してもよい。よって、装置またはチャンバが、複数の波長での光学分析；１つ以上の光学的構成要素および／または目視分析用の観察「ウィンドウ」；１つ以上の光学的構成要素および／または近ＩＲおよび中ＩＲ用の観察「ウィンドウ」（気体、化合物などを分析するためなど）；１つ以上の光学的構成要素および／または比濁分析用の観察「ウィンドウ」に適合された１つ以上の光ファイバ構成要素を含むものであってもよい。本明細書に記載のウィンドウ（たとえば、ＩＲ、ＵＶ、可視、ラマンまたは他の形態の放射線に対して透明であるという文脈で）が、使用する装置および／または検出器に応じて、任意の好適なサイズ（約１〜５０ｍｍ２、５０ｍｍ２〜１ｃｍ２、１〜５ｃｍ２、５〜１０ｃｍ２、１０〜５０ｃｍ２またはそれを上回るまたはそれ未満など）または形状（正方形、丸形、矩形または任意の不規則な形状など）であってもよいのは当然である
【０２１２】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器の成長および維持を実施している期間全体にわたって光学測定値を収集、管理および／または分析するためのシステムおよびアルゴリズムに関するものである。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器の成長および維持を実施している期間全体にわたって視像を収集、管理および／または分析するためのシステムおよびアルゴリズムに関するものである。いくつかの実施形態では、代替臓器の行動（静止時、試験刺激に応答したなど）を評価するためにビデオ情報を取得してもよい。
【０２１３】
場合によっては、バイオリアクタに関連したセンサまたは他の実体が、センサエレクトロニクスモジュールに（有線、無線、光学的などで）接続される。その出力を、端子板および／またはリレーボックスに送信可能である。温度、圧力、ｐＨ、溶存酸素、溶存二酸化炭素、混合割合および気体流量、液体流量などのバイオリアクタ内の１つ以上のプロセスパラメータを制御および／または監視用のさまざまなセンサを使用可能である。さまざまなパラメータ（温度および重量／容量測定値）の計算および制御、表示およびユーザインタフェース用に、検知動作の結果をコンピュータに実装された制御システムに入力してもよい。このような制御システムは、必要に応じて血管に送達または血管から採取された熱、空気および／または液体を制御して、プロセス動作の環境パラメータを安定化または制御するための電子的、機械的および／または空気システムの組み合わせを含むものであってもよい。制御システムが他の機能を実施してもよく、特定の機能または機能の組を有することに限定されるものではないのは当然である。
【０２１４】
臓器または組織パラメータを直接的に監視する１つ以上のセンサからの情報を、リアクタの条件を監視する１つ以上のセンサからの情報と組み合わせてもよいのは当然である。この情報の組み合わせは、異なる成長期間を段階分けし、初期の臓器または組織の生存度および／または機能を予測および／または臓器または組織が、以後の輸送、保存および／または外科手術段階に移すのに十分なだけ成長して発達した時点を判断する上で有用である。情報または情報の組み合わせをデータベースの情報（単独または組み合わせで、以下のうちの１つ以上を表す１つ以上のパラメータのレベルなど：成長段階における遷移、臓器／組織の成果の前兆、良好な臓器／組織発達のマーカー、良くない臓器／組織発達のマーカー、臓器／組織の輸送、保存または外科手術しやすさの指標と比較してもよいのは当然である。
【０２１５】
上述した機能または上記の任意の好適な組み合わせを実行するためにマイクロコードまたはソフトウェアを使用してプログラムされるプロセッサを使用して、専用ハードウェアおよび／またはファームウェアを用いて、多数の方法で、１つ以上の制御システムを実装可能である。制御システムは、バイオリアクタの単一のチャンバ、バイオリアクタの複数のチャンバまたは複数のバイオリアクタなどの１つ以上の動作を（別々にまたは相互に関連させて）制御するものであってもよい。制御システムも、ソフトウェア（Ｃ、Ｃ＃、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）またはこれらの組み合わせなど）、ハードウェア（１つ以上の特定用途向け集積回路など）、ファームウェア（電気的にプログラムされたメモリなど）またはこれらの任意の組み合わせを含む多岐にわたる技術のいずれかを用いて実装可能である。
【０２１６】
一実施形態では、本明細書に記載のバイオリアクタに作動的に関連した制御システムは、バイオリアクタ自体と一緒に、さらには任意にポンプ、コネクタおよび／または流体源と一緒に携帯可能である。制御システムは、たとえば、バイオリアクタで流体を操作するのに要求される、必要な制御および機能（温度制御、混合、応答の実施など）のすべてまたは多くを含むものであってもよい。好都合なことに、このような携帯可能な制御システムは、セット命令でプログラム可能であり、必要であれば、（任意にバイオリアクタと一緒に）バイオリアクタまで輸送し、バイオリアクタに引っ掛け、エンドユーザによるプロセスの準備が可能である。そのような構成要素および他の構成要素を含むキットを提供してもよい。
【０２１７】
組織および臓器の機能または生存度の査定：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、対象となる組織または臓器の少なくとも１つの部分の状態を査定するための物品および方法に関するものである。本明細書に記載の物品および方法は、いくつかの実施形態では、対象となる臓器または組織の状態を判断する非侵襲性または最小限に侵襲性の方法であってもよい。場合によっては、ラベルまたは造影剤を使用せずに査定を実施可能である。
【０２１８】
臓器または組織のｅｘ  ｖｉｖｏおよび／またはｉｎ  ｖｉｖｏの機能および／または生存度を査定するために、この方法および装置を使用してもよいのは当然である。よって、用途には、バイオリアクタ内の臓器／組織の評価および／または被検体における臓器／組織の評価があげられる（移植が必要か否か、移植に適した部位、臓器または組織を取り出して交換すべきか、単に足せばよいかを判断するなど）。組織または臓器の生存度、健常な組織と比較した疾患組織の判断および／または対象となる組織または臓器の成長の監視など、さまざまな状態を査定可能である。好都合なことに、対象となる組織または臓器の状態についてのデータは、本明細書に記載の物品および方法を使用するだけで簡単かつ容易に取得できるものである。いくつかの実施形態では、観察者間または観察者自身のばらつきを最小限に抑えて一貫して再現可能な方法でデータを取得してもよい。さらに、データの収集は、いくつかの実施形態では、組織または臓器を保護された環境または無菌環境にある間に組織または臓器の状態の判断をしてもよいので、研究対象となる組織に危険を生じないものである。本明細書に記載の物品および方法はさらに、疾患細胞または組織の早期かつ非主観的な検出を可能にするものであってもよく、これは、組織を保存するか治癒させることを意図した介在が成功して臨床結果の改善につながる尤度を高めることがある。
【０２１９】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、組織または臓器から放出される赤外線の試験に関するものである。組織または臓器またはその一部は各々、自然な赤外線発光スペクトルを有することがあるが、これが外傷または疾患によって変化することがある。よって、組織または臓器から放出される赤外線を検出および分析することで、異常（外傷または疾患に関連するなど）の徴候を検出してもよい。この情報を使用して、外傷または疾患の検出および／または分析を助けるようにしてもよい。本明細書にて一層詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、外傷または疾患に関連した赤外線を利用して、標的組織領域を同定し、薬剤、細胞調製物または標的組織領域に対する他の処置剤の送達を助けるようにしてもよい。
【０２２０】
いくつかの実施形態では、組織または臓器からの赤外線は、血流、気流など、あるいはこれらの任意の組み合わせの力に対する組織応答に起因することがある。いくつかの実施形態では、被検体における生理学的な力が、体内の組織または臓器の構造から放出される赤外線に影響することがある。いくつかの実施形態では、ｅｘ  ｖｉｖｏ（バイオリアクタ内など）で成長される臓器が、バイオリアクタでの成長に関連した機械的な力（血管系によってポンプ供給される流体またはポンプ作用によって気道に出入りする気体など）に応答する特定の赤外線発光スペクトルを有することがある。これは、場合によっては、組織または臓器の成長および発達に関連したさまざまなプロセスの影響を監視できるようにするものである。組織または臓器は、場合によっては、ｉｎ  ｓｉｔｕまたはｉｎ  ｖｉｔｒｏで成長されるものであってもよい。
【０２２１】
本明細書に記載の物品および方法を使用して、Ｏ２取入口、温度、栄養レベル、細胞を囲む溶液の毒素濃度、組織または臓器、細胞膜によるイオン輸送などの要因に基づいて、細胞、組織または臓器の状態を判断してもよい。また、この物品および方法を使用し、たとえば化学的濃度を区別および／またはエネルギ出力を判断するなどして、細胞、組織または臓器の活性を判断してもよい。細胞、組織または臓器が解凍されたか否か、組成物の注入量が正確であるか否か、細胞、組織または臓器が注入された組成物を受け入れているか否か、どんな適切な容量の組成物を注射すべきか、注入装置が適切にあるいはあらかじめ設定された標準に沿って動作しているか否かなど、他の状態も査定可能である。
【０２２２】
一実施形態では、対象となる組織または臓器の少なくとも一部の状態を査定する方法が、赤外線検出器を使用することを含む。この方法は、対象となる組織または臓器の近くで赤外線検出器の位置を決め、組織または臓器の少なくとも１つの部分から放射される赤外線を検出することを伴うものであってもよい。この方法はさらに、検出された赤外線を分析し、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することを伴うものであってもよい。いくつかの実施形態では、組織または臓器の最小１つの部分の状態を、少なくとも部分的に、生成されたデータに基づいて判断することが可能である。
【０２２３】
いくつかの実施形態では、細胞、組織または臓器から放出される放射線が主に、細胞、組織または臓器の自然な熱プロファイルの結果である。たとえば、放出される放射線は主に、細胞分裂に関連した代謝あるいはミトコンドリアのエネルギ産生による代謝の結果であってもよい。細胞、組織または臓器から放出される放射線を検出することで、細胞、組織または臓器に関連した空間の熱シグネチャを得るようにしてもよい。本明細書に記載の物品および方法を使用して、細胞レベルおよび組織レベルの両方での分析が可能になることがある。いくつかの実施形態では、組織または臓器から放出される放射線が、組織または臓器に造影剤を加えていない状態で発生する（ただし、他の実施形態では、本明細書にて一層詳細に説明するように、検出される信号を増加させるために、あるいは他の目的で、造影剤を加えてもよい）。この方法が、組織または臓器の複数の異なる部分から放出される赤外線を検出し、複数の異なる部分から検出される放射線同士の差を比較することを伴うものであってもよい。たとえば、組織または臓器の疑わしい疾患部分ならびに、組織または臓器の疑わしい健常な部分から赤外線を検出してもよい。各々の部分から放出される赤外線の差を判断して、健常な部分および／または疾患部分の存在を同定または確認してもよい。細胞、組織または臓器の他の同化作用の特性、生理学的特性および解剖学的特性も判断可能である。
【０２２４】
いくつかの実施形態では、組織または臓器のひとつの部分から検出される放射線と別の部分から検出される放射線との差が主に、組織または臓器の少なくとも１つの部分からの細胞分裂の増減がゆえの細胞代謝の増減によるものである。たとえば、組織または臓器の第１の部分からの細胞代謝の増減が、組織または臓器の第２の部分と比較して、少なくとも０．０００１℃の差、少なくとも０．００１℃の差、少なくとも０．０１℃の差、少なくとも０．１℃の差、少なくとも０．２℃の差、少なくとも０．３℃の差、少なくとも０．４℃の差、少なくとも０．５℃の差、少なくとも０．６℃の差、少なくとも０．７℃の差、少なくとも０．８℃の差、少なくとも０．９℃の差または少なくとも１．０℃の差を生むことがあり、温度の差が第１および第２の部分で検出される放射線の差に対応する。この方法は、対象となる組織または臓器の第１の部分と第２の部分との間の０．００００１℃未満、０．０００１℃未満、０．００１℃未満、０．０１℃未満、０．１℃未満、０．２℃未満、０．３℃未満、０．４℃未満、０．５℃未満、０．６℃未満、０．７℃未満、０．８℃未満、０．９℃未満または１．０℃未満の差の検出を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、組織または臓器の第１の部分からの細胞代謝の増減によって、組織または臓器の第２の部分と比較して、０．１℃〜０．５℃の差、０．５℃〜０．１℃の差、０．１℃〜２．０℃の差、０．１℃〜５．０℃の差または１．０℃〜５．０℃の差が生じ、温度の差が第１および第２の部分で検出される放射線の差に対応する。組織または臓器のさまざまな部分から放射される熱の差は、たとえば、自然な細胞熱プロファイル、血流、ＡＴＰ、呼吸および消化の結果であり得る。熱放出におけるこれらの差および他の差を、本明細書に記載の物品および方法を用いて検出してもよい。
【０２２５】
いくつかの実施形態では、組織または臓器の一部から検出される赤外線のすべてまたは一部が主に、組織または臓器の少なくとも１つの部分への血流の増減によるものである。たとえば、血流の増加は、組織または臓器部分への血流量が比較的少ない別の部分と比較して、組織または臓器の赤外線量の増加につながることがある。組織または臓器の少なくとも２つの異なる部分から放射線が検出されるいくつかの実施形態では、検出される放射線の差が、異なる部分に対する血流の増減の結果のこともある。
【０２２６】
他の実施形態では、本明細書に記載の物品および方法を使用して、組織または臓器の少なくとも１つの部分または周辺で生じる細胞代謝（または他の細胞プロセス）の変化の結果として検出される放射線の差を判断することが可能である。たとえば、細胞代謝の変化の結果として検出される放射線を、組織または臓器の少なくとも１つの部分への血流の変化の結果として検出される放射線と区別してもよい。いくつかの実施形態では、このような差を、組織または臓器から放出される特定の波長に合わせることで判断してもよい。たとえば、細胞代謝に関連する特定範囲の波長を識別してもよく、これらの波長を、組織または臓器部分またはその周辺で生じる別のプロセスに関連する異なる範囲の波長の組あるいはベースラインの基準から分離または差し引いてもよい。いくつかの実施形態では、これらの波長範囲の組を使用して、このようなプロセスの間に細胞の代謝が変化するときに組織または臓器の成長および／または進行具合を監視してもよい。特定の実施形態では、検出器と関連した１つ以上のスペクトルフィルタを用いて、これらの差の判断を助けてもよい。特定の実施形態では、コンピュータのアルゴリズムを用いることで、このような差を計算しやすくすることが可能である。これらの方法および他の方法を使用して、組織または臓器のある部分から別の部分まで検出された放射線同士の差を判断することが可能である。この場合、差は主に細胞の損傷または細胞死によるものである。他の実施形態では、これらの方法および他の方法によって、（細胞温度の上昇などにより）細胞がいつ分化するかを判断しやすくできる。場合によっては、この情報が、たとえば、組織または臓器の特定の成長期を示すか組織または臓器がいつ健常であるかおよび／または植え込みまたは使用の準備が整うかを判断するために、組織または臓器の成長を監視する上で助けになる場合がある。
【０２２７】
他の実施形態では、本明細書に記載の物品および方法を使用して、組織または臓器の化学的プロファイルを分析および／またはマッピングすることが可能である。たとえば、Ｏ２、ＣＯ２、水、乳酸、クレアチンの濃度の分析またはマッピングならびに、タンパク質、脂質、水などのさまざまな成分の比を判断することができる。
【０２２８】
本明細書に記載したように、この方法および物品は、いくつかの実施形態では、疾患組織または臓器と健常な組織または臓器とを区別するのに使用可能である。場合によっては、疾患組織が、対象となる組織または臓器の表面にある。他の場合では、疾患組織が、対象となる組織または臓器の表面の真下にある。たとえば、いくつかの実施形態では、疾患組織が、対象となる組織または臓器の表面の少なくとも１ｍｍ、少なくとも１５ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも２ｃｍ、少なくとも３ｃｍ、少なくとも４ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも６ｃｍ、少なくとも７ｃｍ、少なくとも８ｃｍ、少なくとも９ｃｍ、少なくとも１０ｃｍ、少なくとも１２ｃｍ、少なくとも１５ｃｍまたは少なくとも２０ｃｍ下にある。他の実施形態では、疾患組織が、対象となる組織または臓器の表面の１ｍｍ未満、１５ｍｍ未満、１ｃｍ未満、２ｃｍ未満、３ｃｍ未満、４ｃｍ未満、５ｃｍ未満、６ｃｍ未満、７ｃｍ未満、８ｃｍ未満、９ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、１２ｃｍ未満、１５ｃｍ未満または２０ｃｍ未満下にある。他の場所での疾患組織の検出も可能である。
【０２２９】
本明細書に記載の方法および物品を使用して、多岐にわたる異なる組織または臓器を分析できることを理解されたい。いくつかの実施形態では、対象となる組織または臓器が、副腎、虫垂、膀胱、脳、胸、結腸、目、胆嚢、心臓、腸、腎臓、肝臓、肺、食道、喉頭、卵巣、膵臓、副甲状腺、脳下垂体、前立腺、皮膚、脾臓、胃、精巣、胸腺、甲状腺、気管、子宮、尿道、尿管、動脈、静脈のうちの１つである。さらに、対象となる他の組織または臓器も可能である。場合によっては、対象となる組織または臓器が、見た目の差がない再生組織、コンフルエントな細胞または形態学的特徴のうちの１つである。好都合なことに、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法および物品を使用して、そのような細胞または組織における差を非侵襲的または最小限の侵襲で判断することが可能である。
【０２３０】
特定の一実施形態では、本明細書に記載の方法および物品を使用して、梗塞組織または臓器と健常な組織臓器とを区別することができる。心臓発作または心臓発作の羅患性を診断する、あるいは梗塞組織を特定する既存の特定の方法では、心臓に染料または他の成分を注入し、このような染料が組織内のどこにあるかを判断することを伴うものである。他の方法では、外科医が心臓の表面に物理的に触れて、健常な組織と疾患組織との間に組織の感触の差があるか否かを判断する（硬さ、弾性または他の物性の差によるなど）ことを伴うことがある。場合によっては、これを組織の異なる部分間の色または他の物理変化の見た目の判断と併用しても構わない。このような方法は可能であるが、多くの場合、それらは主観的であり、患者の健康に悪影響を及ぼしかねないおよび／または副作用のある成分を使用することがある。これらおよび他の潜在的な問題を回避するために、本明細書に記載の物品および方法を梗塞組織または臓器と健康なものとの区別に使用することが可能である。また、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の方法および物品を使用して、対象となる組織または臓器を含む患者の疾患状態を判断してもよい。たとえば、疾患状態が、本明細書に記載の癌または他の状態であってもよい。
【０２３１】
対象となる組織または臓器は、分析時にどこでも好適な位置にあればよい。いくつかの実施形態では、対象となる組織または臓器がｉｎ−ｖｉｖｏである。場合によっては、組織または臓器が外科的に露出される。他の実施形態では、対象となる組織または臓器がｅｘ−ｖｉｖｏである。たとえば、対象となる組織または臓器を、本明細書に記載のバイオリアクタなどのバイオリアクタに配置してもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタは、バイオリアクタで組織または臓器（臓器全体など）を成長させ、本明細書に記載の物品および方法を用いて組織または臓器の成長を監視するのに適したものであってもよい。たとえば、組織または臓器の少なくとも１つの部分の状態を判断することには、組織または臓器が正常に発達しているか異常な発達をしているかを判断することを伴うものであってもよい。組織または臓器のサイズおよび形状に加えて、組織または臓器をなす細胞の細胞活性を分析してもよい。こうして、組織または臓器の全面的な健康を判断することができる。
【０２３２】
場合によっては、組織または臓器の疾患部分または不健康な部分を識別することができるだけでなく、治療することも可能である。たとえば、薬剤、幹細胞または当業者間で周知の他の成分などの治療薬を（局所的に、注射で、あるいは他の手段によるなど）識別した疾患部分に送達可能である。さらに、他の治療も可能である。
【０２３３】
本明細書に記載したような、対象となる組織または臓器の状態を査定する方法が、赤外線の使用を伴うものであってもよい。赤外線は、たとえば、短波赤外線、中波赤外線、長波赤外線または遠赤外線であってもよい。
【０２３４】
特定の実施形態では、検出される赤外線の波長が、たとえば、７００ｎｍ〜１４００ｎｍ、１４００ｎｍ〜３０００ｎｍ、３０００ｎｍ〜８０００ｎｍ、８０００ｎｍ〜１５０００ｎｍまたは１５０００〜１ｍｍである。特定の実施形態では、検出される赤外線の波長が、たとえば、７００ｎｍ〜１０００ｎｍ、１０００ｎｍ〜３０００ｎｍ、３０００ｎｍ〜５０００ｎｍ、８０００ｎｍ〜１２０００ｎｍ、７０００ｎｍ〜１４０００ｎｍまたは１２０００〜３０ｍｍである。よって、いくつかの実施形態では、１つ以上の透明な領域が上述した１つ以上の波長に対して透明であってもよい。
【０２３５】
赤外線は、任意の好適な検出器を用いて検出される、検出されてもよい。いくつかの実施形態では、検出器が、シリコン、ドープシリコン、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＨｇＣｄＴｅ、ＰｂＳｅまたはこれらの組み合わせを含む検出器を含む。
【０２３６】
赤外線の測定に加えて、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の物品および方法を使用して、組織または臓器の少なくとも１つの部分から放出される可視域からの放射線を検出することができる。可視光を使用して分析された対象となる組織または臓器は、赤外線を用いて分析された部分と同一の部分（または異なる部分）であってもよい。いくつかの実施形態では、分析は、組織または臓器の少なくとも１つの部分から放出される可視域からの放射線を検出し、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成することを含む。組織または臓器の複数の異なる部分を分析してもよく、複数の異なる部分から検出された放射線同士の差を互いに比較することが可能である。このようにして、可視域からの放射線を単一の画像に集光することが可能である。場合によっては、可視域からのデータを赤外線範囲からのデータと合成して、単一の画像にすることができる。たとえば、可視光線のデータと赤外線のデータを単一の画像で重畳してもよい。
【０２３７】
特定の実施形態では、組織または臓器の少なくとも１つの部分の圧力を検出可能である。検出された圧力を分析してもよく、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成してもよい。組織または臓器の複数の異なる部分からの圧力を検出してもよく、複数の異なる部分から検出された圧力の差を比較することが可能である。いくつかの実施形態では、圧力データを、赤外線からのデータ、可視域からのデータおよび／または他のデータと合成して、たとえば単一の画像にすることができる。
【０２３８】
特定の実施形態では、組織または臓器の少なくとも１つの部分の温度を検出可能である。検出された温度を分析してもよく、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成してもよい。組織または臓器の複数の異なる部分からの温度を検出してもよく、複数の異なる部分から検出された温度の差を比較することが可能である。いくつかの実施形態では、温度データを、赤外線からのデータ、可視域からのデータ、圧力データおよび／または他のデータと合成して、たとえば単一の画像にすることができる。
【０２３９】
特定の実施形態では、組織または臓器の少なくとも１つの部分の振動分析を実施可能である。振動分析結果を分析してもよく、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成してもよい。また、組織または臓器の複数の異なる部分で振動分析を実施してもよく、複数の異なる部分からの振動分析結果の差を比較することが可能である。いくつかの実施形態では、振動分析で得られるデータを、赤外線からのデータ、可視域からのデータ、圧力データ、温度データおよび／または他のデータと合成して、単一の画像にすることができる。
【０２４０】
いくつかの実施形態では、蛍光標識（または他の好適な標識）を、対象となる組織または臓器に加えることが可能であり、蛍光（または他の放射）を組織または臓器の少なくとも１つの部分から検出することができる。検出された蛍光を分析してもよく、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成してもよい。また、組織または臓器の複数の異なる部分からの蛍光放出を検出してもよく、複数の異なる部分からの蛍光放出の差を比較することが可能である。いくつかの実施形態では、蛍光データを、赤外線からのデータ、可視域からのデータ、振動分析で得られたデータ、圧力データ、温度データおよび／または他のデータと合成して、単一の画像にすることができる。
【０２４１】
いくつかの実施形態では、非可視造影剤（または他の好適な作用剤）を、対象となる組織または臓器に加えることが可能であり、非可視造影剤からの放出を組織または臓器の少なくとも１つの部分から検出することができる。非可視造影剤からの放出を分析してもよく、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成してもよい。また、組織または臓器の複数の異なる部分からの非可視造影剤からの放出を検出してもよく、複数の異なる部分の放出の差を比較することが可能である。いくつかの実施形態では、非可視造影剤データを、赤外線からのデータ、可視域からのデータ、振動分析で得られたデータ、圧力データ、蛍光データ、温度データと合成して単一の画像にするおよび／または他のデータと組み合わせて単一の画像にすることができる。
【０２４２】
特定の実施形態では、組織または臓器の少なくとも１つの部分のラマン分析を実施可能である。ラマン分析から検出される放射線を分析してもよく、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成してもよい。また、組織または臓器の複数の異なる部分でラマン分析を実施してもよく、複数の異なる部分からのラマン分析結果の差を比較することが可能である。いくつかの実施形態では、ラマン分析で得られるデータを、赤外線からのデータ、可視域からのデータ、振動分析で得られたデータ、圧力データ、蛍光データ、温度データおよび／または他のデータと合成して、単一の画像にすることができる。
【０２４３】
特定の実施形態では、組織または臓器の少なくとも１つの部分からの吸光度、透過度および／または反射率を実施可能である。吸光度、透過度および／または反射率を分析してもよく、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成してもよい。また、組織または臓器の複数の異なる部分から吸光度、透過度および／または反射率を検出可能であり、複数の異なる部分からの吸光度、透過度および／または反射率の差を比較することが可能である。いくつかの実施形態では、吸光度、透過度および／または反射率を検出して得られるデータを、赤外線からのデータ、可視域からのデータ、振動分析で得られたデータ、圧力データ、蛍光データ、温度データおよび／または他のデータと合成して、単一の画像にすることができる。
【０２４４】
場合によっては、本明細書に記載の物品および方法を使用して、脂質または他の化学物質を吸収する、対象となる組織または臓器の部分を検出することができる。他の化学分析および検出も実施可能である。化学分析を、本明細書に記載の他の検出方法と併用してもよい。場合によっては、非可視（近赤外線など）と可視の解剖学的特徴、化学的な分布および位置、活動の生理学的・同化作用的な空間分析および位置を、単一の画像または多数の画像で表示することが可能である。
【０２４５】
特定の実施形態では、組織または臓器の少なくとも１つの部分の電気的な分析を実施可能である。電気的な分析は、組織または臓器の電位を測定することなどを含むものであってもよい。場合によっては、（電極または他のプローブを使用して）組織または臓器にまず電位を印加して、組織または臓器からの応答を検出する。電気的な分析結果を分析してもよく、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対応するデータを生成してもよい。さらに、組織または臓器の複数の異なる部分で電気的な分析を実施してもよく、複数の異なる部分からの電気的な分析結果の差を比較することが可能である。いくつかの実施形態では、電気的な分析からのデータを、赤外線からのデータ、可視域からのデータ、振動分析で得られたデータ、圧力データ、蛍光データ、温度データ、ラマン分析で得られたデータ、吸光度、透過度および／または反射率の分析および／または他のデータと合成して、単一の画像にすることができる。
【０２４６】
場合によっては、組織または臓器の状態を判断するのに、２つ以上のデータの組を重畳（重ねるなど）して単一の画像にすることを伴う。たとえば、この方法では、赤外線データ、可視域からのデータ、温度データ、圧力データ、振動分析で得られたデータ、ラマン分析で得られたデータおよび／または蛍光データのうちの２つ以上を重畳して、単一の画像にしてもよい。このような画像および他の画像を、リアルタイムで重ねてもよい。これに加えて、あるいはこれの代わりに、一組のデータまたは画像を、Ｘ線画像、ＭＲＩ画像、ＣＡＴスキャン画像、ポジトロン放出断層撮影画像、超音波映像および／または単一光子放射型コンピュータ断層撮影画像などの第２の組のデータまたは画像と重畳してもよい。データまたは画像を重畳して単一の画像にしてもよいし、複数の画像にしてもよく、その具体的な組み合わせはユーザが選択すればよい。
【０２４７】
場合によっては、単一の画像または複数の画像がリアルタイムの画像（単数または複数）である。１つ以上画像を、ネガ画像、白黒画像、カラー画像および／またはカラーコード画像に変換してもよい。画像を記録してもよく、いくつかの実施形態では、同時に表示して記録してもよい。
【０２４８】
いくつかの実施形態では、正常および／または疾患および／または欠陥のあるプロファイル（画像（単数または複数）など）を、既知の正常なプロファイル（画像（単数または複数）など）と比較して規定してもよい。既知の正常なプロファイルは、正常な組織または臓器の標準的な基準プロファイルであってもよい。いくつかの実施形態では、被検体をスキャンして、１つ以上の健常な臓器および／または組織に対する個別の基準を取得してもよい（ただし、基準分析の時点で、その被検体の臓器または組織が健常であるものとする）。この健常な基準を患者の医療記録の一部として保存し、以後の評価時に得るプロファイルの比較に使用してもよい。組織または臓器内の１箇所以上の場所における、赤外線プロファイル、振動プロファイル、熱プロファイル、本明細書に記載の他のパラメータに基づくプロファイル、他の物性またはこれらの任意の組み合わせの変化を使用して疾患領域を識別してもよいし、初期スクリーニングとして用いて、その状態を判断するために別の技術を用いて評価する必要のある組織または臓器を識別および／または成長または移植に必要な組織／臓器を識別および／または評価してもよい。
【０２４９】
そのため、判断するステップは、事前に収集される組織または臓器の一部から（本明細書に記載のパラメータから）生成されたデータを（同じパラメータタイプなどの）データと比較することを含むものであってもよい。これは、いくつかの実施形態では、生成されるデータと同様のタイプおよび／または状態の組織または臓器からの基準データとを比較することを伴うものであってもよい。場合によっては判断するステップが、生成されるデータと同様のタイプの健常な組織または臓器からの基準データとを比較することを伴うものである。たとえば、対象となる組織または臓器が第１の患者由来のものであってもよく、判断するステップが、生成されるデータと、第２の患者の組織または臓器からのデータとを比較することを含むものであってもよい。他の実施形態では、対象となる組織または臓器が第１の患者のものであり、判断するステップが、生成されるデータと第１の患者の組織または臓器からのデータとを比較することを含む。他の比較も可能である。
【０２５０】
本明細書に記載したような、組織または臓器の１つ以上のパラメータを検出可能である。そのようないくつかの実施形態では、パラメータごとの検出器を単一の検出ユニットに設けることが可能である。このようにすることで、いくつかの実施形態では、異なるパラメータの検出を同時に実施可能になる。本明細書に記載のパラメータを検出するための特定の検出器が、従来技術において周知であり、本明細書に記載の実施形態で使用可能である。たとえば、いくつかの実施形態では、検出器が、高解像度の赤外線検出器である。他の実施形態では、検出に立体画像検出器の使用を伴う。立体画像検出器または本明細書に記載の他の検出ユニットは、少なくとも２つの検出器を含むものであってもよい。少なくとも２つの検出器は、対象となる組織または臓器の少なくとも１つの部分に同時に焦点を合わせてもよい。特定の実施形態では、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも５，０００または少なくとも１０，０００の検出器を使用する。検出器は、単一の検出ユニットの一部でもよいし、複数の検出ユニットの一部でもよい。場合によっては、検出器の二次元アレイまたは三次元アレイを使用する。
【０２５１】
使用する検出器の数は、少なくともある程度は、分析対象となる該当の組織または臓器の部分の数、分析対象となる部分の面積および／または分析対象となる部分の距離に左右されることがある。本明細書に記載したように、方法が、対象となる組織または臓器の複数の部分から放出される赤外線または他の放射線を検出することを伴うものであってもよい。複数の部分は、たとえば、組織または臓器の少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも５，０００または少なくとも１０，０００の異なる部分を含むものであってもよい。場合によっては、複数の部分が、組織または臓器の２未満、５未満、１０未満、２５未満、５０未満、１００未満、２００未満、５００未満、１，０００未満、５，０００未満または１０，０００未満の異なる部分を含む。各部分が、たとえば、少なくとも１ｎｍ２、少なくとも１０ｎｍ２、少なくとも１００ｎｍ２、少なくとも１μｍ２、少なくとも１０μｍ２、少なくとも１００μｍ２、少なくとも１ｍｍ２、少なくとも１０ｍｍ２、少なくとも１００ｍｍ２または少なくとも１ｃｍ２の面積を含むものであってもよい。場合によっては、各部分が、たとえば、１ｎｍ２未満、１０ｎｍ２未満、１００ｎｍ２未満、１μｍ２未満、１０μｍ２未満、１００μｍ２未満、１ｍｍ２未満、１０ｍｍ２未満、１００ｍｍ２未満または１ｃｍ２未満の面積を含む。隣接する部分間の距離は、たとえば、少なくとも１ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍまたは少なくとも１０ｃｍであってもよい。場合によっては、隣接する部分間の距離が、たとえば、１ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、１μｍ未満、１０μｍ未満、１００μｍ未満、１ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満または１０ｃｍ未満である。特定の用途に応じて、上記およびここで説明するパラメータに基づいて、好適な数およびタイプの検出器を使用することが可能である。
【０２５２】
本明細書に記載の１つ以上の検出器またはセンサを装置に（装置の壁などに）統合して、ｉ）代替組織または臓器を監視および／または評価および／またはｉｉ）装置内の条件を監視および／または評価（チャンバまたは装置の他の構成要素内など）してもよいのは当然である。
【０２５３】
対象となる組織または臓器に対して好適な場所に配置した１つ以上の検出器を使用して、検出を実施することが可能である。いくつかの実施形態では、内視鏡を使わずに検出するステップを実施する。いくつかの実施形態では、１つ以上の検出器をバイオリアクタと作動的に関連させてもよい（バイオリアクタに一体に接続など）。たとえば、場合によっては、検出器と放射線源または他のエネルギ源との間に組織または臓器を配置してもよい。他の実施形態では、詳細については後述するように、１つ以上の検出器をヘッドマウント型装置に配置する。場合によっては、１つ以上の検出器を、対象となる組織または臓器から少なくとも１ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも１０ｃｍ、少なくとも２０ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも１ｍ、少なくとも２ｍ、少なくとも３ｍまたは少なくとも５ｍ離して配置した状態で、１つ以上の検出するステップを実施する。他の実施形態では、１つ以上の検出器を、対象となる組織または臓器から１ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、２０ｃｍ未満、５０ｃｍ未満、１ｍ未満、２ｍ未満、３ｍ未満または５ｍ未満離して配置した状態で、１つ以上の検出するステップを実施する。
【０２５４】
１つ以上の検出器に加えて、本明細書に記載の方法または物品は、対象となる組織または臓器に印加される放射線または他のエネルギの起源を含むものであってもよい。場合によっては、印加される放射線または他のエネルギが、赤外線、近赤外線、紫外線、近紫外線、可視域からの放射線、熱、圧力または電位の形である。本明細書に記載したように、方法が、組織または臓器の少なくとも１つの部分に放射線または他のエネルギを印加した後、組織または臓器の少なくとも１つの部分から放出される放射線または他のエネルギを検出することを含むものであってもよい。これらの方法および他の方法を使用して、対象となる組織または臓器の状態を判断することが可能である。
【０２５５】
放射線または他のエネルギの１つ以上の起源を、対象となる組織または臓器に対して任意の好適な位置に配置してもよい。放射線または他のエネルギの１つ以上の起源を、いくつかの実施形態では、バイオリアクタに作動的に関連させてもよい（全体をバイオリアクタに接続するなど）。他の実施形態では、詳細については後述するように、放射線または他のエネルギの１つ以上の起源をヘッドマウント型装置に配置する。さらに他の実施形態では、放射線または他のエネルギの１つ以上の起源を、対象となる組織または臓器内に配置する（着脱自在に配置または一体に配置するなど）。たとえば、組織または臓器の内側から外側に放射線が放出されるように、放射線源（本明細書に記載の放射線の可視、赤外線、紫外線または他の形態など）を組織または臓器の中空の部分に配置してもよい。場合によっては、放射線源が、組織または臓器を支持するための支持部（スキャホールドなど）の一部であってもよい。この構成は、たとえば、血管系、血流ならびに細胞、組織、臓器の健康などの構造を可視化する上で有用なことがある。組織または臓器の外側に配置した１つ以上の検出器を使用して、組織または臓器から放出される放射線を検出することが可能である。
【０２５６】
場合によっては、１つ以上の放射線源を、対象となる組織または臓器から少なくとも１ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも１０ｃｍ、少なくとも２０ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも１ｍ、少なくとも２ｍ、少なくとも３ｍまたは少なくとも５ｍ離して配置した状態で、１つ以上の検出するステップを実施する。他の実施形態では、１つ以上の放射線源を、対象となる組織または臓器から１ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満、１０ｃｍ未満、２０ｃｍ未満、５０ｃｍ未満、１ｍ未満、２ｍ未満、３ｍ未満または５ｍ離して配置した状態で、１つ以上の検出するステップを実施する。
【０２５７】
いくつかの実施形態では、リアクタチャンバの外に検出器／センサを配置してもよいが、検出器／センサとチャンバ内の代替臓器または組織との距離については、たとえば、支持構造および代替臓器または組織を検出器／センサに隣接する壁に向かって動かすか、支持構造上の代替臓器または組織に近づく（またはこれに対して上方向に）検出器／センサを近づける方向に押すことのできる可撓性の部分を壁に設けるなどの方法で、変更できる。いくつかの実施形態では、代替臓器または組織の表面と検出器／センサ（ＩＲ検出器など）とを離す距離が、約１／４インチ以下（約１／４〜１／８、約１／８〜１／１６またはそれ未満など）である。いくつかの実施形態では、この距離が、組織または臓器の表面と壁の内側との間の距離である（この距離が、組織または臓器を成長させる生理食塩水などの流体含有ゾーンをカバーする）。いくつかの実施形態では、この距離は、チャンバの壁の厚さを含む。チャンバの壁が（少なくとも臓器または組織からの信号を検出するのに使用される領域内では）検出対象となる波長に対して透明であってもよいのは当然である。
【０２５８】
いくつかの実施形態では、複数の部分から検出された放射線または他の情報を使用して、二次元または三次元のマップを形成してもよい。このマップは、たとえば、１つ以上の基準点（または基準線）を含む標準的な基準フレームを含むものであってもよい。基準点（単数または複数）または基準線（単数または複数）は、たとえば対象となる組織または臓器の特定の識別可能な部分と相関するものであってもよい。脳の場合、ブレグマ、ラムダ、両耳間線などの頭蓋目印が一般に座標系の原点として使用される。対象となる組織または臓器で同様の目印を識別し、１つ以上の基準点（または線）を形成して、タイプ、年齢および／または対象となる組織または臓器を持つ生物に特異的な標準的な基準フレームを生成する。また、マップは、マップ上の組織または臓器の異なる部分各々の位置を定められるようにする座標を含むものであってもよい。標準的な基準フレームを、本明細書に記載の１つ以上の画像と一緒に表示してもよい（重畳画像など）。
【０２５９】
画像および／または標準的な基準フレームを任意の好適な技術で表示してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、異なる閾値を設定してもよく、異なる色および／または強度で、測定対象となる異なるレベルのパラメータを提示してもよい。いくつかの実施形態では、画像を１つ以上の異なる画像（たとえば、視像、再構成画像、熱プロファイルなどの本明細書に記載の画像またはこれらの任意の組み合わせなど）と重畳し、別の機能または情報を提供してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の赤外線放射と他の特性との特定の組み合わせを、診断目的で使用してもよい。たとえば、異常な赤外線プロファイルと異常な熱プロファイルとを組み合わせて、いずれかのプロファイルだけを用いる場合よりも高い統計的有意性で、臓器または組織領域を疾患または外傷のあるものとして識別してもよい。
【０２６０】
１つ以上の画像を好適な表示ユニットに表示してもよい。場合によっては、１つ以上の画像を、ヘッドマウント型表示ユニット、直角視表示ユニット、陰極線管ユニット、オートステレオスコピック表示ユニット、立体表示ユニットまたは液晶表示ユニットに表示する。表示される画像（単数または複数）は、たとえば、本明細書に記載したようなデータを用いる正射影などであってもよい。
【０２６１】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、対象となる組織または臓器の画像、データおよび／または他の観察可能な特徴を表示するためのヘッドマウント型装置に関するものである。ヘッドマウント型装置は、上記およびここで説明する１つ以上の特徴を含むものであってもよい。たとえば、特別の一実施形態では、ヘッドマウント型装置は、ストラップ、２つのディスプレイ、各ディスプレイに接続された１つ以上の検出器（カメラまたは他の検出器など）、他の構成要素を含むものであってもよい。第１の検出器は右側のディスプレイに作動的に関連したものであってもよい。また、第２の検出器は左側のディスプレイに作動的に関連したものであってもよい（片目にひとつずつ）。しかしながら、他の構成も可能であることは理解されたい。
【０２６２】
いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置は、異なる検出器からの情報（画像など）を重ねるか重畳するのに使用可能なディスプレイを含む。いくつかの実施形態では、以下のタイプの情報のより多くのうちの２つを重ねることが可能である：視像、赤外線画像、ラマン画像、圧力画像、温度画像、振動分析画像、蛍光画像、非可視の造影剤からの放射に関連した画像、電気的な分析からの画像および／または追加情報。そのような画像および他の画像を、リアルタイムに重ねてもよい。これに加えてあるいはこれに代えて、１つ以上の画像を、時間的に早い段階で対象となる組織または臓器で得られた１つ以上の画像に重畳してもよい。そのような画像は、たとえば、超音波映像、Ｘ線画像、ＭＲＩ画像、ＣＡＴスキャン画像、ポジトロン放出断層撮影画像、超音波映像および／または単一光子放射型コンピュータ断層撮影画像を含む。データまたは画像を重畳して単一の画像にしてもよいし、複数の画像にしてもよく、その具体的な組み合わせはユーザが選択すればよい。
【０２６３】
いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置が、ユーザにステレオ画像を提供するための２つ以上のディスプレイを含むものであってもよい。各々のディスプレイが、上述したような２つ以上のタイプの情報を重ねたものであってもよい。
【０２６４】
本明細書に記載したように、異なる数とタイプの検出器をヘッドマウント型装置に作動的に関連させてもよい。したがって、上記およびここで説明する検出するステップと表示するステップを、ヘッドマウント型装置で実施することが可能である。いくつかの実施形態では、検出するステップ、表示するステップならびに分析するステップを、いずれも同一のヘッドマウント型装置で実施することが可能である。場合によっては、ヘッドマウント型装置が、直角視の機能を可能にする２つ以上の検出器を含む。
【０２６５】
場合によっては、検出器（ビデオカメラなどのカメラなど）が、ユーザが頭を移動させ、組織からの拡大情報を検出できるだけでなく、拡大率が低めの周囲の材料およびエリアを観察できるだけの十分なダイナミックレンジでのオートフォーカス機能（奥行き知覚オートフォーカス機能など）を有する。オートフォーカス機能は、リアルタイムでなされるものであってもよい。たとえば、ヘッドマウント型装置は、見たままが手に入る（ＷＹＳＩＷＹＧ）光学視聴システムであってもよい。これによって、ユーザは、外科用機器、制御装置であるか他のディスプレイ（モニタなど）または施術対象となる患者の他の部分または使用する機器の物理的な観察であるかを問わず、他のツールを操作できるようになる。ダイナミックレンジおよびオートフォーカス機能が得られる従来技術において周知の特定の検出器を、本明細書に記載の実施形態で使用してもよい。
【０２６６】
上述したように、ヘッドマウント型装置は、顕微鏡または他の好適な拡大ユニットを含むものであってもよい。この装置は、たとえば、倍率が少なくとも１０×、少なくとも１５×、少なくとも２０×、少なくとも５０×、少なくとも１００×、少なくとも２５０×または少なくとも５００×であってもよい。少なくとも１つの対象となる組織または臓器の細胞内のイベントを監視することを含む。いくつかの実施形態では、この倍率は、装置を、少なくとも１つの対象となる組織または臓器の細胞内での結合イベントを監視するなどの用途に使用できるようにするものである。場合によっては、これを使用して、少なくとも１つの対象となる組織または臓器の複数の細胞内でのイベントを監視することができる。
【０２６７】
いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置は双眼鏡を含む。この装置は、たとえば、少なくとも１０×、少なくとも１５×、少なくとも２０×、少なくとも５０×、少なくとも１００×、少なくとも２５０×または少なくとも５００×の縮小（赤ｕｃｔｉｏｎ）（縮小（ｄｅｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）など）機能を有するものであってもよい。特定の実施形態では、装置が、顕微鏡と双眼鏡の両方を含む。
【０２６８】
ヘッドマウント型装置は、組織または臓器の少なくとも１つの部分に対する放射線が装置から放出されるように、放射線源（赤外線、紫外線および／または本明細書に記載の他の放射線など）などの本明細書に記載の他の特徴を有するものであってもよい。また、この装置は、本明細書に記載したようなスペクトルフィルタ機能を有するものであってもよい。
【０２６９】
ヘッドマウント型装置は、好適な電源（１つ以上の電池、電源との有線接続など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）を用いて電力を供給すればよいのは当然である。交流電流および／または直流電流を提供するなど、好適な電源を使用してもよいのは当然である
【０２７０】
いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置が、制御装置（コンピュータなど）および／または装置に組み入れられていてもよいソフトウェアを含む。いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置が、遠隔のコンピュータによって制御されるものであってもよく、情報は有線で送信されても無線で送信されてもよい。
【０２７１】
いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置の態様をユーザ制御してもよい。どのような好適な技術を用いて制御部を操作してもよい。いくつかの実施形態では、オペレータが片手または両手で制御部を操作できるように、制御部を装置に実装してもよい。いくつかの実施形態では、制御部が音声で起動されるものであってもよい。いくつかの実施形態では、制御部が携帯型および／または足で操作されるものであってもよい。手または足による制御が、制御対象となる異なる機能に合わせて、有線、無線またはこれらの組み合わせによって、ヘッドマウント型装置への信号を中継してもよい。いくつかの実施形態では、制御部を遠隔位置に配置して、ヘッドマウント型装置のユーザと通信する別の個人によって操作するようにしてもよい。ヘッドマウント型装置はさらに、画像安定化制御機能を含むものであってもよい。
【０２７２】
一例では、制御部（足で操作する制御部など）によって、ユーザが、他の装置または機器を操作するか、患者（患者の体内など）で施術するか、バイオリアクタ内で（本明細書に記載の１つ以上の無菌技術を使用して）臓器または組織を操作する手があいたままの状態で、拡大、どの情報を重ねるか（赤外線、可視、振動、温度、圧力、蛍光、電気的または本明細書に記載の他の情報など）などの１つ以上のパラメータを変更できるようになる。一実施形態では、ユーザ（外科医など）が、対象となる組織または臓器に注目し、対象となる臓器の静脈および動脈の位置を特定するのに赤外線放射が有用であろう旨を判断できる（静脈および動脈は、臓器の他の部分と比較すると放射が増減する特定の赤外線プロファイルを有する場合があるため）。ユーザは、赤外線放射データの検出標的とするために臓器の全体または一部を選択可能である。このデータは、ヘッドマウント型装置内のソフトウェアならびに、表示用ディスプレイの二次元画像または三次元画像に生成されたデータを用いて分析可能である。同時に、可視光線を検出して、臓器の正常な見た目を示すことができる。このデータを任意に分析した後、二次元画像または三次元画像を生成可能である。必要であれば、赤外線と可視光線の画像を重畳して単一の画像にすることができる。これによって、ユーザは、可視スペクトルの放射では容易に確認できない構造の場所（静脈および動脈など）を見ることができるようになる。場合によっては、重畳画像リアルタイムで見ることができ、ユーザによる調節も重畳画像で確認できる。たとえば、ユーザは、評価および手術の間に対象となる臓器の特定の部分に注目できるよう重畳画像の拡大を制御することができる。情報の重なりを利用して、情報のタイプの組み合わせに基づく外科的介入または他の介入領域を識別することができる。ユーザが、手術用の道具または他の構成要素を手にするなどの理由で対象となる臓器から視線をそらしたら、装置のオートフォーカス機能で奥行き知覚をすみやかに変化させることができるようにしてもよい。また、他の運転モードも可能であり、本発明の文脈に包含される。
【０２７３】
よって、ヘッドマウント型装置を、多岐にわたる異なる用途に使用できる。いくつかの実施形態では、ユーザが装着した装置からの情報を本明細書に記載の他の情報と合成し、本明細書に記載の１つ以上の成長遷移または他の判断用のフィードバックを提供してもよい。しかしながら、本明細書に記載のヘッドマウント型装置を他の用途に用いてもよい点に注意されたい。いくつかの実施形態では、装置が、当該装置を使用して外科手術（心臓外科手術、切開、注射、縫合、検出器および／または観察性能を上げるのが有用な他の介入または本明細書に記載の他の臓器の外科手術など）を実施可能な外科医の着用に合わせて配設される。他の実施形態では、装置が、当該装置を使用して、対象となる組織または臓器を含む患者から血液を採取可能な瀉血専門医の着用に合わせて配設される。さらに他の実施形態では、装置が、歯科医の着用に合わせて配設される。ヘッドマウント型装置を使用可能な非限定的な用途の他の例として、動物の調査研究、臨床外科手術（手術室のループ交換および外科用顕微鏡の交換など）、工業用の品質制御（リアルタイム製造品質制御放送検査など）、視力障害（視力の増強など）、医療用途（皮膚および喉の可視化、皮膚病変の検出など）、プロセス制御品質制御（パイプまたは溶接検査、回路検査、再生臓器、組織工学、容器内の表面または汚染物質の化学組成の検出／識別など）、セキュリティ／法医学／武力（犯罪現場の調査、工場のサーベイランスなど）、半導体産業（シリコン検査、基板品質制御など）、スポーツ（スポーツゲームなど）があげられる。
【０２７４】
本明細書に記載したように、ヘッドマウント型装置を使用して、可視的にだけでなく、可視的な画像を他のタイプの情報と組み合わせて画像を強化してもよい。場合によっては、これによって、ユーザが可視的に観察されない特徴（熱プロファイル、振動プロファイルなど）を識別できるようにする形で単に強化される。これによって、ユーザは、好適な用途（外科的介入用など）に合う疾患領域またはそれ以外の異常な組織を判断できるようになる。いくつかの実施形態では、異なるタイプの情報を合成するアルゴリズムによって強化画像を提供し、個々のタイプの情報がいずれもひとつでは不十分である場合に、臨床的または生理学的に関連することがわかっている特徴の組み合わせに基づいて、新たなシグナルを供給してもよい。新規な情報については、どのように表示してもよい。たとえば、異なる色を用いて、組織の異なる特性を表示してもよい（正常な情報の組み合わせを第１の色（緑など）で表示し、異常な組織についての閾値以下または閾値を超える情報の組み合わせを、赤などの第２の色で表示してもよい）。追加の色または別の色を使用して、追加の閾値および／または別の情報を提供してもよいのは当然である。
【０２７５】
ヘッドマウント型装置は、以下の利点のうち１つ以上を有するものであってもよい。従来のステレオベンチスコープより低コスト対高機能；拡大係数の大きな対象物に接近する必要がなく、視界を無限に変更できるため、被写界深度が通常の光学部品よりも良いことがある；頭部を動かすことで視角が変わるため、高度な段階やハードウェアのバランス維持が必要ない；可搬性および長期使用に合う、小さくて軽い；見たとおりに記録できる；ＳＯＰを教えて模すなど、同時に表示・記録できる；複数のモード；ネガ、白黒、カラー、赤外線、紫外線、温度；遠隔で見ることができるよう、電池または壁から電力供給。
【０２７６】
いくつかの実施形態では、対象となる組織または臓器の少なくとも１つの部分の状態を査定するための本明細書に記載の物品および方法は、対象となる組織または臓器をバイオリアクタで成長させるステップをさらに含む。上記に加えてまたは上記に代えて、本明細書に記載の検出方法を使用して、バイオリアクタに配置された対象となる組織または臓器を可視化してもよい。
【０２７７】
いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置を使用して、バイオリアクタに配置された組織または臓器を可視化する。他の実施形態では、対象となる組織または臓器を成長させるためのバイオリアクタに検出装置を作動的に関連させる。たとえば、対象となる組織または臓器を成長させるためのバイオリアクタに、装置を一体的に接続してもよい。
【０２７８】
バイオリアクタのチャンバ内に配置される対象となる組織または臓器の少なくとも一部の検出は、いくつかの実施形態では、本明細書に記載したような対象となる組織または臓器の全体または一部を囲むまたは支持する変形可能な構造（ポーチなど）を伴うものであってもよい。変形可能な構造は、組織または臓器を調べるのに用いる放射線に対して透明または半透明の材料で形成されるものであってもよい。いくつかの実施形態では、臓器とチャンバ内の液体との間に液体がほとんど残らないかまったく残らないように、変形可能な構造を組織または臓器と物理的に接触させて保持する。たとえば、臓器と液体との間に密封状態を作り出すために、真空を印加してもよい。ひとつの特定の実施形態の組では、変形可能な構造を組織または臓器に適用した後（組織または臓器をチャンバ内に配置すれば、無菌環境でなされることもあるなど）、チャンバからの液体を除去してもよい。これは、特定の赤外線検出技術など、対象となる組織または臓器を調べる特定の検出技術で有用なことがある。なぜなら、水が赤外光を吸収するからである。また、変形可能な構造によって、外科医または他のユーザが、組織または臓器を移植するか否かを決める前に、組織または臓器に触れられるようになることもある。他の場合では、変形可能な構造によって超音波画像化が可能になることがある。この場合、音源を組織または臓器の表面に物理的に接触させる必要がある。しかしながら、変形可能な構造を用いることで、他の検出技術（吸光度、透過度および／または反射の検出など）が恩恵を受けることもある点を理解されたい。また、変形可能な構造は、近い範囲（細胞レベルまたは脈管レベルなどで顕微鏡を用いて組織または臓器を検査できるほど近いなど）で組織または臓器を検査できるようにする上で有用なことがある。
【０２７９】
特定の実施形態では、対象となる組織または臓器の少なくとも１つの部分の状態を査定することが、対象となる組織または臓器と検出器との間にエネルギ伝達装置を配置することを伴う。本明細書に記載し、ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／００２５９５号パンフレット（あらゆる意味でその内容全体を本明細書に援用する）にさらに詳細に説明されるように、エネルギ伝達装置は、対象となる組織または臓器に出入りするエネルギ伝達を方向的に促進するものであってもよい。挿入可能な部材は、たとえば、光ファイバまたは他の好適な光指向構成要素成分。エネルギ伝達装置を、場合によっては、第１の範囲の波長の伝達を促進し、第２の範囲の波長の伝達を妨害するのに使用可能である。
【０２８０】
場合によっては、エネルギ伝達装置が、エネルギ伝達の経路を提供すべく、対象となる組織または臓器の表面内に、表面で、あるいは表面を介して挿入可能な単数の挿入可能な部材または複数の挿入可能な部材を含む。エネルギ伝達装置は、たとえば、挿入可能な部材の線形または二次元アレイを含むものであってもよい。複数の挿入可能な部材は、たとえば、少なくとも２、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも２５、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２００、少なくとも５００、少なくとも１，０００、少なくとも５，０００または少なくとも１０，０００の挿入可能な部材を含むものであってもよい。エネルギ伝達の経路を提供すべく、対象となる組織または臓器の表面内に、表面で、あるいは表面を介して挿入される複数の挿入可能な部材各々の横断面積が、たとえば、少なくとも１ｐｍ２、少なくとも１０ｐｍ２、少なくとも１００ｐｍ２、少なくとも１ｎｍ２、少なくとも１０ｎｍ２、少なくとも１００ｎｍ２、少なくとも１μｍ２、少なくとも１０μｍ２、少なくとも１００μｍ２、少なくとも１ｍｍ２、少なくとも１０ｍｍ２、少なくとも１００ｍｍ２または少なくとも１ｃｍ２であってもよい。場合によっては、対象となる組織または臓器の表面内に、表面で、あるいは表面を介して挿入される複数の挿入可能な部材各々の横断面図が、たとえば、１ｐｍ２未満、１０ｐｍ２未満、１００ｐｍ２未満、１ｎｍ２未満、１０ｎｍ２未満、１００ｎｍ２未満、１μｍ２未満、１０μｍ２未満、１００μｍ２未満、１ｍｍ２未満、１０ｍｍ２未満、１００ｍｍ２未満または１ｃｍ２未満である。
【０２８１】
隣接する挿入可能な部材間の平均距離が、たとえば、少なくとも１ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍまたは少なくとも１０ｃｍであってもよい。場合によっては、隣接する挿入可能な部材間の平均距離が、１ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、１μｍ未満、１０μｍ未満、１００μｍ未満、１ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満または１０ｃｍ未満であってもよい。挿入可能な部材の平均長さが、たとえば、少なくとも１ｎｍ、少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１μｍ、少なくとも１０μｍ、少なくとも１００μｍ、少なくとも１ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１ｃｍ、少なくとも５ｃｍまたは少なくとも１０ｃｍであってもよい。場合によっては、挿入可能な部材の平均長さが、たとえば、１ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、１μｍ未満、１０μｍ未満、１００μｍ未満、１ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、１ｃｍ未満、５ｃｍ未満または１０ｃｍ未満であってもよい。
【０２８２】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、組織または臓器の振動特性の試験に関するものである。本発明の態様によれば、組織または臓器は各々、外傷または疾患の結果として変化する場合のある自然な振動特性を有する。よって、組織または臓器の振動特性の検出および分析によって、異常（外傷または疾患に関連するなど）の徴候を検出できることがある。この情報を使用して、外傷または疾患を検出および／または診断しやすくしてもよい。いくつかの実施形態では、外傷または疾患に関連した振動特性を使用して、標的組織領域を識別し、薬剤、細胞調製物または標的組織領域への他の治療剤の送達を助けるようにしてもよい。
【０２８３】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタで成長される代替臓器の振動特性を検出および評価して、臓器の状態を判断してもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器またはその一部の振動プロファイルを、移植が許容される機能的な臓器を示すことがわかっている基準プロファイルと比較してもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器またはその一部の振動プロファイルを、移植が許容されない（機能的または構造的になど）臓器を示すことがわかっている基準プロファイルと比較してもよい（代替臓器の成長および発達がまだ完全ではないか、代替臓器の成長または発達に欠陥があるかのいずれかで。よって、代替臓器の振動特性を（単独でまたは本明細書に記載したような他の特性との組み合わせで）使用して、代替臓器の発達段階を判断および／またはそれが移植または他の用途の準備ができているか否かを評価してもよい。
【０２８４】
いくつかの実施形態では、組織の振動は、血流、気流など、あるいはこれらの任意の組み合わせなどの力に対する組織応答に起因することがある。いくつかの実施形態では、被検体における生理学的な力が、体内の組織または臓器の自然な振動を引き起こすことがある。いくつかの実施形態では、ｅｘ  ｖｉｖｏ（バイオリアクタ内など）で成長される臓器が、バイオリアクタでの成長に関連した機械的な力（血管系によってポンプ供給される流体またはポンプ作用によって気道に出入りする気体など）に応答して自然に振動することがある。
【０２８５】
自然な振動については、光学的技術などの好適な技術で検出すればよい。いくつかの実施形態では、レーザを使用して、組織または臓器についての標的領域を調べ、反映された波エネルギを評価してその領域の振動特性を判断してもよい。いくつかの実施形態では、臓器または他の組織の表面特性を評価してもよいが、しかしながら、いくつかの実施形態では、問い合わせ用のレーザの周波数および／または対象となる深度にまで達するだけのエネルギを選択することで臓器または他の組織の内部特性を評価して、評価可能な反射信号を提供してもよい。たとえば、６００〜３０００ｎｍの波長をＩＲ範囲に使用してもよい。これらの波長を使用して、反射光の応答による振動偏差を測定することにより、表面の動きまたは振動を検出してもよい。いくつかの実施形態では、熱振動が振動のパターンを示すものであってもよい。いくつかの実施形態では、被検体組織が露出している場合、可視光を使用してもよい。いくつかの実施形態では、露出した組織用および／または組織を介してＩＲを使用して、非侵入性の測定を実施してもよい。
【０２８６】
分析の解像度が試験用レーザの波長によって決まる場合があるのは当然である。いくつかの実施形態では、ミリメートル単位の解像度を使用してもよい。しかしながら、センチメートル単位の解像度も使用できる。診断および／または治療用途および／またはリアクタでの組織または臓器の評価には、センチメートル単位での振動特性の変化で十分な情報が得られることがあるためである（よって、リアクタのチャンバ内に１つ以上のエネルギ伝達装置を配置して操作してもよく、これを評価に用いる臓器または組織の表面に適用可能である）。本発明の態様はこの点で限定されないため、他の解像度単位を使用してもよいのは当然である。
【０２８７】
いくつかの実施形態では、好適な構成で配置した複数の試験用レーザ波を用いて、３次元の評価を得てもよい。いくつかの実施形態では、試験用レーザ波のアレイを使用してもよい。いくつかの実施形態では、試験用レーザを、被検体において外科的に露出されるか、バイオリアクタで成長させる臓器または組織に照射してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、試験用レーザを送信および／または得られる信号を受信するために、本明細書に記載したようなエネルギ伝達装置（光学ポートなど）を使用してもよい。いくつかの実施形態では、対象となる標的臓器または組織領域の３次元情報を得るために、レーザに対して透明な複数の部材をエネルギ伝達装置の単一の支持部材上にアレイ状に配置および／または複数のエネルギ伝達装置を使用してもよい。
【０２８８】
分析結果（振動特性または組織または臓器の弾性など）を、好適な技術を用いて表示してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、異なる閾値を設定してもよく、異なる色および／または強度で、異なるレベルの振動（異なる振動振幅など）を表現してもよい。いくつかの実施形態では、振動表示を１つ以上の異なる表示（視像、再構成画像、熱プロファイルなど、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）と重ね、別の機能または情報を提供してもよい。いくつかの実施形態では、振動と他の特性（熱など）との特定の組み合わせを、診断目的で使用してもよい。たとえば、異常な熱プロファイルと異常な振動プロファイルとを組み合わせて、いずれかのプロファイルだけを用いる場合よりも高い統計的有意性で、臓器または組織領域を疾患または外傷のあるものとして識別してもよい。
【０２８９】
いくつかの実施形態では、振動表示を臓器の可視表示と重ねて、外科手術の手技を助けるようにしもてもよい。たとえば、酸素化が不十分なことで生じた死滅細胞または死にかけの細胞による１つ以上の異常な心臓損傷領域に対する治療（細胞注射、幹細胞または他の多能性幹細胞調製物の使用など）を標的するために、羅患心臓における異常な振動の表示を心臓の表示と重ねてもよい。
【０２９０】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載したようなヘッドマウント型装置を用いて、臓器または組織の振動を観察してもよい。いくつかの実施形態では、ヘッドマウント型装置を使用して、本明細書に記載したような装置にエネルギを用いて導入されるエネルギを検出および分析し、対象となる標的組織または臓器の１つ以上の領域への試験用レーザ波（またはレーザ波のアレイ）の伝達を助ける。
【０２９１】
異常な振動、熱または他のプロファイル、あるいはこれらの組み合わせに基づいて標的組織を識別できる場合、好適な外科的手順または介入と本発明の態様とを併用してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、対象となる針または外科用器具を直接観察してもよいし、器具（器具の動作端）を画像表示（振動プロファイル、視像、熱プロファイルなどの他の適切なプロファイルのオーバーレイ上など）に正確に配置できるようにするタグ（ＲＦＩＤタグまたは他の好適なタグなど）を含むものであってもよい。これは、異常な振動プロファイル、熱プロファイル、他の物理的プロファイルまたはこれらの２つ以上の組み合わせに基づいて損傷があると識別された正確な組織領域に、外科医が注射器の先端（針など）または他の手術具を標的できるようにするものである。
【０２９２】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタで成長させた代替臓器またはその一部を使用して、異常な臓器またはその一部を交換してもよい。本発明の態様を使用して、レシピエント患者の適切な標的領域を識別するために移植または植え込み手順を助けるようにしてもよい。
【０２９３】
いくつかの実施形態では、振動プロファイルおよび対象となる領域の可視表示の重なりを、診断目的および／または治療の介入に直接使用してもよい。しかしながら、特定の実施形態では、
異常な振動の領域を識別し、標準的な基準フレーム（ｉ）組織または臓器の定義された構造用特性に対する標準的な由来、ｉｉ）本明細書に記載したような標準的な軸およびユニットを有する）を使用して、組織または臓器に配置してもよい
【０２９４】
いくつかの実施形態では、正常および／または疾患のあるプロファイルを、既知の正常なプロファイルと比較して規定してもよい。既知の正常なプロファイルは、正常な組織または臓器の標準的な基準プロファイルであってもよい。いくつかの実施形態では、被検体をスキャンして、１つ以上の健常な臓器および／または組織に対する個別の基準を得取得してもよい（ただし、基準分析の時点で、その被検体の臓器または組織が健常であるものとする）。この健常な基準を患者の医療記録の一部として保存し、以後の評価時に得るプロファイルの比較に使用してもよい。組織または臓器内の１箇所以上の場所における、振動プロファイル、熱プロファイル、他の物性またはこれらの任意の組み合わせの変化を使用して疾患領域を識別してもよいし、初期スクリーニングとして用いて、その状態を判断するために別の技術を用いて評価する必要のある組織または臓器を識別してもよい。
【０２９５】
いくつかの実施形態では、既知の疾患プロファイルとの比較で健常および／または疾患プロファイルを規定してもよい。
【０２９６】
図４は、正常なパターンが破壊されたか否か（たとえば羅患心臓を示すものであってもよい）判断する空間振動および熱分布のパターンを識別すると評価される心臓の非限定的な例を示す。潜在的な異常を識別および／または標的するために、この分析を患者の臓器で実施してもよい。また、その特性を評価し、（移植に適することがわかっている基準代替心臓プロファイルとの比較など）それが移植に適するか否かを判断するためにバイオリアクタで成長された代替臓器について、この分析を実施してもよい。
【０２９７】
いくつかの実施形態では、臓器または組織の固有振動度数を測定することに加え、あるいはその代わりとして、刺激に応答する標的領域の振動プロファイルを測定するために、１つ以上の外部の物理的および／または化学的刺激を印可してもよい。
【０２９８】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は組織または臓器からの電気信号を測定するための方法および装置に関するものである。いくつかの実施形態では、電極が、その測定端に導電性の回転部材を含むものであってもよい。回転電極端は、組織または臓器の表面に適用可能なものであり、回転部材によって組織に加わる圧力に応答して信号を測定するのに有用である。回転部材の利点は、１つ以上の鋭利なチップを含む標準電極とは異なり、組織への損害を最小限に抑えて圧力をかけられる点にある。印加圧力を使用して、組織と電極との間に良好な電気接触を提供および維持および／または組織または臓器表面を物理的に刺激し、刺激に対する応答を測定することが可能である。回転部材は、組織または臓器の表面を横切って回転できる円柱形、ボール形または他の形状であってもよい。図５は、円柱状の回転部材５０の非限定的な例を示す。回転部材が回転の中心とする軸５２が、電極上の支持構造（図示せず）に接続されていてもよい。しかしながら、回転端を提供する上で、どのような好適な構成を使用してもよい。いくつかの実施形態では、手術時の移動の自由度を大きくするために、回転部材が２本以上の軸を中心に回転してもよい。回転部材と残りの電極との電気接触を、図５に示すような１つ以上の金属ブラシ５４を用いて維持してもよい。しかしながら、本発明の態様はこの点で限定されるものではないため、他の電気的接続を使用してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、電極は、さらに、組織または臓器の表面に電極によって加わる力を測定するための歪みゲージ５６を含む。いくつかの実施形態では、歪みゲージは、電極が表面に加える圧力の量を調節する制御装置に接続されていてもよい。
【０２９９】
回転部材が、その表面に、導電性材料（金属、導電性セラミック、ガラス、導電性ポリマーなど、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）を含むのは当然である。いくつかの実施形態では、電極腕に接続された回転部材は、組織に対する電極の動きを制御する、１つ以上のロボットモーターに接続されていてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、回転部材を含む携帯型の測定電極を使用してもよい。
【０３００】
電極が、回転部材のアレイを含むものであってもよく、そのすべてが同一のプロセッサおよび／または表示ユニットに接続され、任意の好適なフォーマットで回転部材（単数または複数）によって測定される電気信号を分析および／または表示してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、異常な信号だけが表示される。
【０３０１】
いくつかの実施形態では、臓器または組織の表面についての電気的プロファイルの表現を、可視表示および／または熱プロファイル（ＩＲプロファイルなど）、振動プロファイルおよび／または本明細書に記載したような他の物理的なプロファイルの１つ以上と一緒に、ディスプレイ（ヘッドマウント型ディスプレイなど）で重ねてもよい。よって、本明細書に記載の１つ以上の電極から得られる電気的なプロファイルを使用して、他の情報に関して本明細書に記載したような外科的介入を監視または標的してもよい。
【０３０２】
いくつかの実施形態では、プローブが圧力センサを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、表面（組織または臓器などの）を介して、あるいは表面で、弾性および圧縮波を検知してもよい。いくつかの実施形態では、プローブが、光センサ（たとえば６００〜３０００ｎｍのＩＲ範囲の光を検出するためなど）も有するものであってもよい。いくつかの実施形態では、プローブは、酸素検知（５００ｎｍ前後の波長など）または非酸素検知（７００ｎｍ前後の波長など）に適応されるフィルタを検出または含むことができるものであってもよい。
【０３０３】
本明細書に記載のプローブまたは電極の１つ以上がリアクタ内に存在し、臓器または組織を評価するために（ロボットマニピュレータまたはリアクタの外から制御可能なリアクタ内の他の装置を使用するなどして）操作されてもよいのは当然である。よって、プローブおよび／または電極は滅菌可能である（滅菌可能な材料で作られているなど）。滅菌対象となる品物の破損を回避するよう適切な技術を選択する前提で、リアクタの構成要素、プローブ、センサ、溶液などのいずれに対しても好適な滅菌技術を使用できるのは当然である。異なる用途に適した技術としては、濾過、熱不活性化、化学的または酵素的滅菌、放射線または他の技術またはこれらの任意の組み合わせがあげられる。
【０３０４】
ｉｎ  ｓｉｔｕでの組織または臓器成長および移植：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、最適な成長を促進し得る自然な体刺激を提供するために、患者または被検体で代替臓器をｉｎ  ｓｉｔｕにて成長させることに関するものである。いくつかの実施形態では、代替臓器は、適切な内部刺激を提供するために被検体に埋め込まれたリアクタで成長される。
いくつかの実施形態では、臓器成長は、移植可能な生分解性のエンベロープまたは支持部で開始されるものであってもよい。いくつかの実施形態では、装置は、（サイズおよび／または機能の監視用などで）臓器の成長をｉｎ  ｓｉｔｕで監視できるようにするものであってもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の光学のセンサを使用してもよい（赤外線、比濁分析など）。
【０３０５】
よって、いくつかの実施形態では、植え込み可能な装置が、ｉｎ  ｓｉｔｕの組織に対して開放された／到達可能な成長チャンバを含むものであってもよい。いくつかの構成では、チャンバが開放されていてもよい。しかしながら、いくつかの構成では、チャンバが、透過性膜などの膜によってｉｎ  ｓｉｔｕ組織から分離されてもよい。いくつかの実施形態では、膜が生分解性および／または再吸収可能な膜であってもよい。いくつかの実施形態では、植え込み可能な装置が光ファイバ束を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、植え込み可能な装置が、可撓性チャンバの壁を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、植え込み可能な装置は、成長している代替臓器および宿主の臓器（単数または複数）を接続できるようにするための多孔性のチャンバ壁を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、装置が、レシピエントの身体から除去できるようなものである。いくつかの実施形態では、装置が、レシピエントの身体に再吸収させられるようなものである。いくつかの実施形態では、装置が、サイズおよび／または代替臓器の１つ以上の機能をｉｎ  ｓｉｔｕにて測定可能なものである。よって、装置は、光学的センサ（ＩＲ、比濁分析など）を含むものであってもよい。
【０３０６】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、レシピエント内で臓器を成長させ、監視する方法を含む。たとえば、方法が、装置を植え込んで、臓器が閾値のサイズまたは機能に達したら臓器を除去し；生体適合性材料で作られた装置を植え込み；および／または生分解性／再吸収可能な材料で作られた装置を植え込むことを含むものであってもよい。
【０３０７】
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、植え込み可能な成長チャンバおよび関連のセンサ、モニタ、制御装置などを含むシステムに関するものであり、それらはいずれも携帯可能であってもよい。
【０３０８】
移植に適した臓器の成長：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器が移植に適合または最適化するように臓器を成長させることに関するものである。いくつかの実施形態では、（縫合または接着などによって）臓器をレシピエントに取り付けるのに使用可能な別の組織または組織フラップまたはタブを含むように代替臓器を生成する。いくつかの実施形態では、代替臓器が、レシピエントへの接続を一層容易にするために余分の長さの血管および／または神経組織を有するものであってもよい。いくつかの実施形態では、代替臓器は、レシピエントの解剖学的形態に適応されるサイズおよび／または形状を有するものであってもよい。
【０３０９】
いくつかの実施形態では、装置またはスキャホールド／マトリクスは、別の組織用の支持部または１つ以上のフラップまたはタブを含む形状を有するものであってもよいし、余分の長さの血管系用の支持部を含むものであってもよいおよび／または異なるサイズおよび形状の臓器を支持できるよう調整可能であってもよい。いくつかの実施形態では、脱細胞化スキャホールドを再成形および／または延長して、レシピエントの解剖学的形態に適応させるおよび／または外科的取り付け用のタブまたはフラップの支持部を含むようにしてもよい。
【０３１０】
よって、いくつかの実施形態では、本発明の態様は、移植用に余分の組織および／または血管系を有する臓器を設計および成長させること；レシピエントへの取り付け用の人工タブまたはフラップを使用して、臓器を移植すること；特定のレシピエントの特徴を測定し、これらの特徴（容量、最大長さ／高さ／幅、血管系の位置などを含む）に合うように臓器を成長させることに関するものである。
【０３１１】
成長情報の監視と記録：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器成長（たとえば成長条件、成長状態の変化など）中にイベントの記録を提供するためのデータを取得して維持することに関するものである。このような情報は、代替臓器が、成長時に適切な条件に露出されたことを確認し、成長時の異常を認識し、あるいはこれらの任意の組み合わせのための法規制を遵守する上で役立つことがある。いくつかの実施形態では、本発明の態様は、成長時に臓器の実際の状態と機能に関する分析情報を記録および／または保存することに関するものである。
【０３１２】
いくつかの実施形態では、連続的な生理学的監視、分析用試料の取り出し、画像化用途など、あるいはこれらの任意の組み合わせのために、方法および装置を提供してもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタを設けて、１つ以上の指定のイベント（成長培地の送達量およびタイミング、添加剤、係数、気体、温度変化、圧力など）を自動的に記録してもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタはアクセスのサンプリング用に１つ以上の構造および／または機構；光学分析用の１つ以上のウィンドウ；１つ以上のセンサ；（光学的、化学的、物理的など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）；確認または品質制御情報を提供するために成長時に導入される材料用の１つ以上の特定センサ；あるいはこれらの任意の組み合わせを含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、本発明の方法またはシステムを使用して、成長時に起こるイベントについてのデータ、測定値についてのデータおよび／またはイベントについてのデータと測定値についてのデータとの合成データを収集または追跡してもよい。代替臓器の成長時に適切な成長条件（適切な成長環境、適切な無菌性など、あるいはこれらの任意の組み合わせなど）が維持されたことを確認するために、情報を使用してもよいのは当然である。
【０３１３】
流れのパターンの監視：
いくつかの実施形態では、バイオリアクタまたはその一部あるいは、バイオリアクタ内の臓器またはその一部（たとえば血管、臓器の切片など）における流れのパターンを使用して、バイオリアクタ内での成長および／または発達の状態を評価してもよい。いくつかの実施形態では、赤外線（ＩＲ）検出器を使用して、流れのパターンを監視してもよい。いくつかの実施形態では、バイオリアクタ内の温度とは温度の異なる溶液を、（臓器またはその一部への）システムに灌流してもよく、流れのパターンおよび／または温度の変化を使用して、代謝活性、生理学的機能またはこれらの任意の組み合わせを評価することが可能である。いくつかの実施形態では、流れのパターンを使用して、バイオリアクタ自体の機能を評価することが可能である（酸素化または細胞播種用の流れのパターンを判断し、層流または乱流の領域を識別または確認するためなど）。いくつかの実施形態では、臓器内の流れのパターンを使用して臓器の機能を評価し、それが移植に使える状態にあるか否かを評価することが可能である（血流または呼吸の特性を評価するための液体または気体の流れのパターンに基づくなど）。
【０３１４】
リアクタシステムの異なる部分および／または組織または臓器発達の異なる段階に異なる流れのパターンを選択してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、特定の部位またはコンジット内に細胞が堆積するのを防ぐために乱流を提供してもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、細胞が堆積される部位（マトリクスまたは他の支持部位など）で最小限の流れを使うか、まったく流れを使用しない。いくつかの実施形態では、間欠的または周期的な混合を使用して、混合せずに細胞を定着および付着させた上で、付着していない再懸濁細胞と混合し、続いてこれを再度定着させるようにしてもよい。このプロセスを必要な頻度と回数で繰り返せばよい。好適な混合技術を使用すればよく（アクティブミキサまたは静的ミキサなど）、これをコンジットまたはマニホールドに設けて、流れを乱流にする静的バッフルまたは他の構造または可動要素あるいはこれらの任意の組み合わせを提供してもよい（細胞を懸濁液に保持および／または他の混合される材料を保持するなど）のは当然である。スキャホールドまたは支持構造への細胞堆積の文脈では、支持構造および／または支持構造が内部に存在するチャンバの反転、振盪または他の物理的操作によって混合を達成してもよい。他の混合技術を用いてもよいのは当然である。
【０３１５】
細胞および細胞下評価：
いくつかの実施形態では、ＩＲを使用して、バイオリアクタにおける細胞のコンフルエンスおよび／またはその代謝活性を可視化および／または評価してもよい。分析は、ＮＩＲからＦＩＲまでのスペクトル照明に基づくものであってもよい。すべての場合に、ＩＲ温度および／またはＩＲのスペクトルの選択性を使用してもよい。すべてのスペクトル波長が、異なる種の分子の振動に特有の非侵襲性染料として、さらには結合のねじれを検出する目的で機能し得るのは当然である。これらの特性を使用して、組織、溶液または気体の特徴を画像化することが可能である。
【０３１６】
いくつかの実施形態では、分子イメージングを使用して、臓器、組織、細胞または細胞小器官の状態を監視および／または評価してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、原子力（ＡＴＦ）顕微鏡検査法などの技術を使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＩＲの物理的なプローブ（分子レベルおよび原子レベルでの結晶またはＩＲ画像化など）を使用してもよい。分子の情報を使用して、代謝活性を表示および／または評価してもよい。いくつかの実施形態では、ＦＴＩＲ顕微鏡を使用して、細胞または細胞下の熱力学的プロセスを検出または評価してもよい。
【０３１７】
３Ｄ組織分析：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、成長時にサイズが変わり、そこなる細胞の場所も変わる臓器に対する空間的定位のための技術を提供する。臓器または組織の成長が、組織または臓器全体のｘｙｚ面で三次元かつ非線形であるのは当然である。たとえば、第１の位置にある細胞は、組織の異なる場所にある第２の位置の細胞とは異なる場合があるｘｙｚ方向に移動することになる。いくつかの実施形態では、原点位置に対する基準を提供すると有用である。その結果、臓器または組織の成長を評価可能である。いくつかの実施形態では、１つ以上の時点（あらかじめ定められた時点など）のスキャン（自動スキャンなど）を使用して、対象となる領域または容積内での動き（１つ以上の細胞の動きまたは組織全体の動きなど）を追跡してもよい。スキャン間の成長または細胞の動きが追跡を妨害するほど大きくならないように（第２の時点における臓器または組織を第１の時点における臓器または組織に対して認識できないほど大きいなど）、あるいは成長量が臓器または組織を元の視野から移動させないように、時点（スキャン間隔など）を選択してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、メモリ内の各スポットについて、組織または臓器の切片または細胞の動きを測定または計算することができる。いくつかの実施形態では、変化の方向および／または程度を使用して（他の情報と比較するなど）、成長および発生情報のデータベースを提供するおよび／または正常または異常な成長または発達を監視および／または予測することができる。いくつかの実施形態では、追跡可能な組織および臓器において特徴にロックするシステムでレーザを使用してもよい。レーザの動きによって、組織において異なるｘ、ｙｚ軸に沿った定点の動きを表すことができよう。これを用いて、組織および臓器のｘｙｚの動きおよび成長についての情報を提供および／または評価することができる。これは元の細胞領域がどこに移動するか、また、それらがどのように発達するかを予測するために、コンピュータに提供できるものである。いくつかの実施形態では、これらの観察を使用して、組織および臓器のコンフルエンス非コンフルエンスを監視および評価し、健常な組織および臓器を健常ではない組織および臓器と区別しやすくできる。よって、いくつかの実施形態では、（スキャホールドまたはマトリクス上などの）成長時または発達時の特定の細胞または組織の動きの割合および／または方向の一方または両方を使用して、成長の段階および／または成長の適切さを監視および／または評価してもよい。いくつかの実施形態では、この技術を用いて早期に不適切な成長パターンを検出し、異常なパターンが補正できない臓器または組織の許容外の成長に関連している場合（疑いがあるあるいは、過去に関連していることが示されたなど）に、特定の臓器または組織の成長を補正するか終わらせるためのベースとして用いてもよい
【０３１８】
成長時における細胞および組織の動きを使用して、細胞のコンフルエンス、成長率、正常および異常な成長傾向、移植に適した健常な臓器を示すパターン、移植に適さない不健常な臓器を示すパターン、適切に成長しているが移植の準備はできていない臓器を示すパターンを評価することが可能である。上記のパラメータ（細胞のコンフルエンスまたは他のパラメータなど）のいずれをｉ）特定時点の臓器発達レベルの因子またはマーカーとして（その時点についての正常または異常な情報のデータベースを参照するなど）またはｉｉ）臓器が保存および／または移植のできる状態にあるマーカーとして使用してもよいのは当然である。
【０３１９】
いくつかの実施形態では、あらかじめ定められた時間および空間の基準を選択および使用して、臓器の成長を監視および評価する。
【０３２０】
たとえば、メカニクスの悪化および加熱および冷却変数、モーター電力の差など、あるいはこれらの任意の組み合わせに順応しつつ、対象となる特定のスポット（対象となる特定の細胞領域など）を見つける（返すなど）ための生細胞画像化用、顕微鏡ステージドライバシステムの制御用で、他の２Ｄまたは３Ｄの文脈で細胞または臓器の追跡技術を使用してもよい。
【０３２１】
サンプリング構成：
いくつかの実施形態では、バイオリアクタまたは容器（細胞、血液、薬剤、栄養素など、あるいはこれらの任意の組み合わせの入った袋などの容器など）が、壁およびフロー弁（一方向フロー弁など）によってバイオリアクタまたは容器の容積部から分離されるサンプリング容積部を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、サンプリング容積部は、バイオリアクタのチャンバまたは他の容器の主要な容積部には接続されない。
【０３２２】
サンプリング容積部を使用して、以後の分析用のサンプル検索をすることができる。上記に代えてまたは上記に加えて、サンプリング容積部は、１つ以上のセンサを含むものであってもよい。これらの構成を使用して、容器またはバイオリアクタの中身の残りを乱すことなく、容器またはバイオリアクタから分離された試料を分析してもよい。いくつかの実施形態では、容器またはバイオリアクタの中身に干渉（破損または破壊するなど）できる方法を使用して、統計的サンプリングエリアを監視することが可能である。
【０３２３】
いくつかの実施形態では、サンプリング容積部を、分光測定に適した少なくとも１つの適切に透明なウィンドウを含む壁によって結合してもよい。いくつかの実施形態では、サンプリング容積部を囲む壁の材料に１つ以上のセンサを埋設してもよい。１つ以上のプローブを設けて、クレアチン、グルコース、Ｏ２、Ｃｏ２、ｐＨ、温度、乳酸および／または本明細書に記載の他の栄養素または廃棄物質および／または他のパラメータを測定してもよいのは当然である。
【０３２４】
保存および運搬用容器：
いくつかの実施形態では、本発明の態様は、臓器の運搬および保存容器に関するものである。運搬用容器は、温度管理されている（あらかじめ定められた温度設定を維持するために冷却および／または加熱および／またはその両方など）。いくつかの実施形態では、臓器の保存または運搬に適した温度（約４℃、４〜１０℃、１０〜２０℃または他の温度を維持するなど）を維持するための運搬用容器を構成してもよい。
【０３２５】
いくつかの実施形態では、運搬用容器は、選択された温度を効率的に維持する目的で冷却用のリザーバまたはシンクに効率的に熱を導く（たとえば良好な熱伝導を得るために液体窒素容器で使用されているものなど）ために使用可能な薄い容器であってよいおよび／または薄い壁を有するものであってもよい（金属容器など）。容器は、ｃｏｎｔａｉｎ（全体に深さ約１〜５インチ、たとえば約４インチの絶縁体を使用するなど）周囲の絶縁材料の１つ以上の構成を使用して絶縁されていてもよい。いくつかの実施形態では、絶縁材料に設けられたスロットまたは他の穴を使用して。絶縁材料に容器を配置（またはこれをそこから除去）してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上のＰｅｌｔｉｅｒ装置（または他の温度制御装置）を、容器（金属容器など）の１つ以上の側面に取り付けてもよい。いくつかの実施形態では、容器頂部に電源（電池など）を配置してもよい（電源からの熱が容器のチャンバの温度を上げるのを防ぐためなど）。しかしながら、本発明の態様はこの点で限定されるものではないため、他の冷却技術を使用してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、１つ以上の冷蔵ユニットを使用してもよい（圧縮気体のシリンダを使用するなど）。いくつかの実施形態では、吸熱化学反応を利用して冷却を施してもよい。
【０３２６】
いくつかの実施形態では、組織／臓器の状態を監視でき、かつリアクタ内の状態を制御できるようにするために、運搬用容器内の組織または臓器を、（リザーバ、濾過ユニット、制御装置などに接続される）１つ以上の検出器および／または入力および／または出力に接続してもよい。いくつかの実施形態では、運搬用容器は、（後に分析して、臓器の運搬および／または保存時に適切な温度が維持されたことを確認するために）容器の温度を記録するのに適した記録用の構成要素を含むものであってもよい。
【０３２７】
いくつかの実施形態では、リアクタゾーンおよび／または１つ以上の前段階（脱細胞化、再細胞化および／または成長など）に関連した構成要素の除去後に残る元のリアクタの一部で臓器または組織を運搬してもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、他のモジュールの除去後の残りのリアクタゾーンが、本明細書に記載したような輸送および／または保存に適した１つ以上の特徴を有するものであってもよい。
【０３２８】
コンピュータ関連の実施：
本明細書にて開示する方法の態様は、多数の方法のうちのいずれで実施してもよいものである。たとえば、本明細書で概説するさまざまな方法またはプロセスを、さまざまなオペレーティングシステムまたはプラットフォームのうちのいずれかを使用する１つ以上のプロセッサで実行可能なソフトウェアとしてコード化してもよい。このようなソフトウェアは、多くの好適なプログラミング言語および／またはプログラミングツールまたはスクリプト作成ツールのうちのどれを使用して書かれるものであってもよいし、フレームワークまたはバーチャルマシン上で実行される、実行可能な機械語コードまたは中間コードとしてコンパイルされるものであってもよい。細胞、臓器、組織、成長条件、成長および発達の基準パラメータなど、あるいはこれらの任意の組み合わせに関する本明細書に記載の情報を、エンコードおよび／またはデータベースに格納し、本明細書に記載したように使用してもよい。異なるタイプの情報間の関係をエンコードして、本明細書に記載したような効率的な使用を可能にしてもよい。
【０３２９】
よって、いくつかの実施形態では、本明細書に記載の１つ以上のパラメータの測定値を、単独または組み合わせで得た（２、３、４、５、６、７、８、９または１０以上など）異なるパラメータの正常値および異常値のデータベースと関連させるか、これと比較してもよい。得られる判断（その測定値が、たとえば統計的有意性をもって類似しているかまたは異なっているなど）は、成長条件を修正し、臓器または組織を保持または拒絶（十分に発達するまで待つ必要のない発達の初期段階など）し、あるいは臓器を保存、輸送、外科手術に使えるものであると認識する上での基本となり得る。
【０３３０】
この点で、本発明の態様は、１台以上のコンピューターまたは他のプロセッサで実行されると、本明細書で述べる本発明のさまざまな実施形態を実施する方法を実行する１つ以上のプログラムでエンコードされた、コンピュータ読み取り可能な媒体（または多数のコンピュータ読み取り可能な媒体）（たとえばコンピュータメモリ、１枚以上のフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラム可能なゲートアレイまたは他の半導体デバイスの回路構成または他の有形コンピュータ記憶媒体など）として具体化されるものであってもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体（単数または複数）は、そこに保存されたプログラム（単数または複数）を、上述したような本発明のさまざまな態様を実施するための１台以上の異なるコンピュータまたは他のプロセッサにロード可能なように輸送できるものであってもよい。
【０３３１】
たとえば、いくつかの実施形態では、細胞、組織または臓器の発達、状態または健康に関する情報を、１台以上のコンピュータまたは他のプロセッサで実行されると、成長時の細胞、組織または臓器の状態および／または健康を評価する；細胞、組織または臓器の成長を指図および／または最適化する；細胞、組織または臓器に適した成長条件を判断および／または確立する；細胞、組織または臓器が正常に成長しているか（健康または生理学的に許容可能であるなど）および／または異常に成長している（不適切な成長または機能のサインを示すなど）かを評価する；または細胞、組織または臓器がいつ移植の準備ができるかを判断する方法を実施する１つ以上のプログラムと一緒にコンピュータ読み取り可能な媒体に記録してもよい。たとえば、細胞、組織、臓器の二者および三者間の空間的、生理学的、代謝的、機械的、化学的、組織学的、電気的および／または構造的な相互関係を含むさまざまなタイプの情報をコンピュータ読み取り可能な媒体に記録してもよい。細胞、組織または臓器の発達に関する基準情報も、たとえば、細胞、組織または臓器の成長に関係のあるパラメータ（機械的、組織学的、化学的など）についての正常な値を含むコンピュータ読み取り可能な媒体記録してもよい。また、情報が、細胞、組織または臓器の発達状態または健康を描く画像（赤外線、可視、蛍光など）を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータ読み取り可能な媒体は、次のタイプの情報のうち１つ以上を自らに記録して含むものであってもよい：細胞、組織または臓器の種、細胞タイプ、組織タイプ、臓器タイプ、スキャホールドタイプ、組織の日付、細胞の起源、組織の起源、臓器の起源、インキュベーション温度、赤外線、蛍光および／または可視コンフルエンス画像、Ｏ２、ＣＯ２、ｐＨ、乳酸塩、グルコース、クレアチン、開始日、計画された終了日、標的植え込み部位、被検体の年齢、被検体の健康など、あるいはこれらの任意の組み合わせ。
【０３３２】
「プログラム」または、「ソフトウェア」という用語は、本明細書では、本明細書で説明するような本発明のさまざまな態様を実施するためにコンピュータまたは他のプロセッサをプログラムするのに使用できる任意のタイプのコンピュータコードまたはコンピュータ実行可能な指示のセットを示す総括的な意味で使用される。また、この実施形態の一態様によれば、実行されると本明細書にて開示する特定の方法を実施する１つ以上のコンピュータプログラムは、単一のコンピュータまたはプロセッサに常駐する必要はなく、本発明のさまざまな態様を実施するための多数の異なるコンピュータまたはプロセッサ間にモジュール的に分散していてもよいのは当然である。
【０３３３】
コンピューター実行可能な指示は、１台以上のコンピュータまたは他の装置によって実行される、プログラムモジュールなどの多くの形式であり得る。通常、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行または特定の抽象的なデータタイプを実行するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。一般に、さまざまな実施形態での必要に応じて、プログラムモジュールの機能を組み合わせるか分散させてもよい。
【０３３４】
電源：
いくつかの実施形態では、ハイブリッド電源システム（２つ、３つまたはそれより多くの異なる電源を使用するなど）によって、本明細書に記載のバイオリアクタまたは生物容器に動力を供給してもよい。いくつかの実施形態では、電源は、１つ以上の従来の加熱塊または冷却塊（化学的な加熱または冷却反応に基づくなど）、光からエネルギへの太陽変換および／または周囲の熱または冷たさを電力にする変換に基づくものであってもよい。太陽および／または電力（ＵＳＢ、４８５、１１０／２２０、電池、運動、周囲温度から電力への変換など）を、単独で使用してもよいし、組み合わせで使用してもよい。電源を使わずに、化学反応、コールドパック、冷媒、高速気体供給温度を温度調節（加熱または冷却など）に利用してもよいのは当然である（それらを冷却用および／または加熱用の電子ドナーとして使用できる）。
【０３３５】
いくつかの実施形態では、容器（保存、輸送、バイオリアクタ容器など）は、周囲温度の変化に対して内部温度を維持するできる絶縁環境を含むものであってもよい（外部への損失を最小限に抑えてｃｏｎｔａｉｎの温度を保持できるなど）。容器の温度設定（４℃、２３℃または他の適温など）にかかわらず、容器は、安定した温度を維持するための加熱源または冷却源ならびに、設定温度を維持すべく加熱量または冷却量を制御するアクティブな温度調整器を有するものであってもよい。調節器に電源が必要な場合もあるのは当然である。これは、設定された内部温度を維持するのに必要な追加の加熱または冷却を達成すべく（内部温度変化などに対して）反応するものでなければならない。いくつかの実施形態では、ハイブリッド電源を使用して、温度調節容器の可搬性を高め、かつ、大量の電池を加えずに、電源（および温度調節器など）を監視またはこれと対話するコンパニオン（人間の介入など）の必要もなく、さらに温度を調節してもよい。いくつかの実施形態では、容器は、外部電源を必要とせずに自己の温度を維持することができる。しかしながら、温度を調節するために、外部電源に容器を接続してもよい（コンセントに差し込むなど）のは当然である。いくつかの実施形態では、電池の寿命を維持するために、温度調節した容器が電池と二次電源の両方を含むものであってもよい。いくつかの実施形態では、二次電源は、好適な電源コンセント（自動車におけるたばこのライター用または他の差し込み口、コンピュータまたはラップトップからのＵＳＢ接続、建物の電源コンセントまたは他の電源など）であってもよい。よって、温度調節された容器は、異なる電源用に１つ以上のアダプタを有するコネクタを含むものであってもよい。また、二次電源は、ソーラーパワーあるいは、電池用にさらにエネルギを生成するのに使用できる任意の適切なエネルギ変換材料によって提供されるものであってもよい。いくつかの実施形態では、容器は、ソーラーパネル、熱を電気に変換する材料のパネルまたは他の発電源を含むものであってもよい。これらのうち１つ以上を使用して、容器を加熱または冷却する十分な電力を得るおよび／または（４℃、２３℃または他の所望の温度などのあらかじめ定められた温度を維持するために）容器と一緒に提供される加熱源または冷却源を調節することが可能である。
【０３３６】
いくつかの実施形態では、熱を電気に変換し、電気を熱に変換できる熱電材料を使用してもよい。いくつかの実施形態では、シリコンナノワイヤベースのコンバータを使用してもよい。いくつかの実施形態では、「荒い」シリコンナノワイヤを使用してもよい。たとえば、好適な材料は、ウエハ表面の水溶液中でシリコンナノワイヤのアレイを合成する「無電解エッチング」のプロセスで作成されるものであってもよい。この技術を用いると、例外的に粗い表面と驚くほど高い熱電効率を有する、垂直に配列されたシリコンナノワイヤが得られる。
【０３３７】
よって、いくつかの実施形態では、容器に、２つ以上の電源および／または２つ以上の加熱源および／または冷却源を設けてもよい。
【０３３８】
いくつかの実施形態では、手で起動できる電源（クランクまたは接続される他の機械的電源、たとえばシステムへの電流を誘導するものなど）を保存および／または輸送装置に取り付けまたは接続してもよい。
【０３３９】
いくつかの実施形態では、輸送および／または保存装置は、（設定温度を維持および／またはモニタおよび／または生命維持システムの１つ以上を維持するためなどで）追加の電力がいつ必要なのかを示す１つ以上の信号（光学、可聴または他の信号など）を含むものであってもよい。
【０３４０】
いくつかの実施形態では、容器が使い捨て（ゴミ袋など）で１つ以上のセンサを含むものであってもよい。ハイブリッド電源は、（たとえば好適な任意の自然光源または電気的な光源でも使用できるように）電池と光（電気および／または太陽光など）で駆動される電源からなるものであってもよい。いくつかの実施形態では、光依存性電源を使用して電池をトリクル充電してもよい。
【０３４１】
細胞を含む組成物用のプリンタ
本発明のいくつかの態様では、細胞のある状態またはない状態で支持構造を印刷するためにプリンタを提供する。いくつかの実施形態では、プリンタを使用して、本明細書に記載の支持構造用の適切な２Ｄまたは３Ｄ構成にスキャホールド材料を積層してもよい。いくつかの実施形態では、プリンタを使用して、スキャホールドまたは他の支持構造に細胞を印刷してもよい。たとえば、カバースリップ表面、細胞培養プレートまたはウェルの底、人工または単離された細胞外マトリックス、天然または合成スキャホールドなどのｉｎ  ｖｉｔｒｏ基板に細胞を印刷してもよい。いくつかの実施形態では、生物学的組織に細胞を印刷してもよい。これは、単離された組織であってもｉｎ  ｖｉｖｏ組織であってもよい。たとえば、単離された組織（皮膚組織など）に細胞を直接印刷してもよい。別の例では、細胞を創傷（熱傷、潰瘍、梗塞など）に直接印刷して、創傷を修復するための細胞（幹細胞、皮膚細胞など）を提供してもよい。
【０３４２】
いくつかの実施形態では、生体学的材料または細胞を印刷するためのプリンタが提供される。プリンタは一般に、印字ヘッドと、印字ヘッドを移動させて基板に対する組成物の積層を制御する１つ以上のモータまたは装置を含む。印字ヘッドは一般に、１本以上の軸に沿って、あるいはその軸を中心に並進および／または回転するために典型的に設計され、構成される。場合によっては、印字ヘッドを、三次元空間内で、１、２、３、４、５または６自由度で移動させるよう設計および構成してもよい。よって、印字ヘッドを、前後、上下および／または左右に移動するよう設計および構成してもよい（３本の直交する軸で並進）。いくつかの実施形態では、印字ヘッドが、１本、２本または３本の直交軸を中心に回転する（すなわち、ピッチ、ヨー、ロール）よう設計および構成される。
【０３４３】
一般に、印字ヘッドは印刷対象となる組成を収容するよう設計および構成される。いくつかの実施形態では、印字ヘッドは、印刷対象となる組成物の入った着脱自在の印刷カートリッジを含む。印字ヘッドは、組成物を加熱および／または冷却し、材料または細胞をあらかじめ定められた温度に維持する１つ以上の温度制御素子を有するように設計および構成されることが多い。いくつかの実施形態では、温度制御素子が、加熱および／または冷却素子を含む。いくつかの実施形態では、温度制御素子が、カートリッジ内で温度を測定するための熱電対を含む。いくつかの実施形態では、温度制御素子が、０℃〜１０℃、５℃〜２０℃、１０℃〜４０℃、２０℃〜５０℃、４℃〜３７℃または０℃〜５０℃の範囲に温度をするように設計および構成される。いくつかの実施形態では、温度制御素子が、最大４℃、１０℃、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃またはそれより高い温度をするように設計および構成される。
【０３４４】
印字ヘッドも一般に、たとえば、Ｏ２飽和度、ｐＨ、栄養素濃度などを含む、細胞の恒常性に重要な多岐にわたるパラメータのいずれをも維持するよう設計および構成される。印字ヘッドは一般に、緩衝液を加える、ＣＯ２、Ｏ２などの気体を灌流するなど、流体を追加および／または除去するための１つ以上の流体コンジットを含む。
【０３４５】
いくつかの実施形態では、プリンタカートリッジは、それに含まれる組成物の加熱、冷却、酸素化、解毒、濾過および／または監視あるいは、そうでなければ調節用の１つ以上の構成要素を含むものであってもよい（細胞を含む材料または含まない材料など）。
【０３４６】
いくつかの実施形態では、印字ヘッドを、制御された方法で、基板に細胞を含むまたは含まない組成物を放出するよう設計および構成してもよい。いくつかの実施形態では、印字ヘッドが、積層される組成物の容量および／または組成物を積層する相対的な位置を制御する。印字ヘッドは、印字ヘッドから組成物を押し出すのに十分な圧力勾配を作る１つ以上のポンプなどの１つ以上のポンプと流体的に接続されるものであってもよい。いくつかの実施形態では、印字ヘッドは、細胞を含む組成物の液滴を基板に噴霧するよう設計および構成される。よって、いくつかの実施形態では、プリンタが、インクの液滴を噴霧するインクジェットプリンタと類似の機能を果たす。いくつかの実施形態では、印字ヘッドが、複数のノズルを有するフェイスプレートを有する。いくつかの実施形態では、各ノズルが、直径０．０５〜２００μｍ、直径１５〜１００μｍ、直径５５〜２００μｍまたは直径１０５〜５０μｍの範囲の流出口を有する。いくつかの実施形態では、直径が同一または異なる複数のノズルを設けてもよい。いくつかの実施形態では、ノズルが円形の開口部を有し、積層する予定の細胞の相対的なサイズを考慮して、楕円形、正方形、矩形などの他の好適な形状を使用してもよい。
【０３４７】
いくつかの実施形態では、プリンタが、粒子濾過、Ｏ２調節、ＣＯ２維持、ｐＨ調節、栄養調節、廃棄物除去などのための１つ以上の装置または構成要素を含む。いくつかの実施形態では、これらの装置または構成要素が、プリンタカートリッジと統合されるなど、プリンタヘッドと統合または連結される。いくつかの実施形態では、プリンタが、注入装置、除霜装置および／または細胞調製装置として機能する。いくつかの実施形態では、プリンタが、細胞の代謝的、解剖学的、および／または生理学的完全性を維持するように設計および構成されているため、保証される（ｅｎｓｕｒｉｎｇ）細胞が印刷後も生存可能かつ機能的に活性である。
【０３４８】
いくつかの実施形態では、プリンタを、バイオポリマーまたは無機ポリマーを印刷して印刷された臓器および／または組織を作成するよう設計および構成してもよい。いくつかの実施形態では、プリンタを、生物学的細胞とバイオポリマーまたは無機ポリマーとの組み合わせを印刷して印刷された臓器および／または組織を作成するよう設計および構成してもよい。
【０３４９】
材料：
本明細書に記載のバイオリアクタおよび他の装置または容器の構成要素については、たとえば金属、ガラス、ゴム、プラスチック、複合材料、他の天然または合成材料あるいはこれらの任意の組み合わせを使用して使用して、好適な硬質または可撓性の材料で生成すればよいのは当然である。ポリマー材料を使用する場合、このような材料を選択または組成して、たとえば、ポリマーブレンドの成分の量を調整する、架橋の度合いを調節する（存在する場合）などで好適な物理的／機械的特徴を持たせることが可能である。たとえば、当業者らは、特定の処理技術に対するポリマーの適合性、容器に含まれる材料（細胞、栄養素、気体など）との適合性、処理または前処理（滅菌、オートクレーブなど）との適合性、可撓性、穿刺強度、引張強さ、液体および気体透過性、不透明度などの要因に基づいて、バイオリアクタで使用するのに適したポリマーを選択可能である。
【０３５０】
任意に、血管／チャンバおよび／またはバイオリアクタまたはこれらの構成要素は、血管内の中身を見るおよび／または監視できるようにするために、特定波長の光（可視光、紫外線、Ｘ線など）に対して透明であってもよい。特定の実施形態では、血管および／またはバイオリアクタまたはこれらの構成要素が磁気共鳴画像（ＭＲＩ）、蛍光透視法、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）、ポジトロン放出断層撮影（ＰＥＴ）、サーモグラフィ、超音波などの特定の医用画像技術と適合可能である。たとえば、ＭＲＩが企図される場合、特定の構成要素に非常磁性材料を使用してもよい。好都合なことに、そのような適合性によって、バイオリアクタに含まれる細胞、組織（単数または複数）および／または臓器（単数または複数）の無菌性を維持しつつ、バイオリアクタ内の細胞、組織（単数または複数）および／または臓器（単数または複数）の状態またはプロセスを検出できるようになる。
【０３５１】
いくつかの実施形態では、構成要素が、シリコーン、ポリカーボネート、ポリエチレンおよび／またはポリプロピレンなどのＵＳＰクラスＶＩの認証を取得しているものである。構成要素を形成するのに使用できるポリマーの非限定的な例として、ポリエチレン（線状低密度ポリエチレンおよび超低密度ポリエチレンなど）、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ二塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、エチレン酢酸ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリレート、ポリビニルアルコール、ナイロン、シリコーンゴム、他の合成ゴムおよび／またはプラスチックがあげられる。構成要素は、硬質ポリマー（高密度ポリエチレンなど）、金属および／またはガラスなどの実質的に硬質の材料を含むものであってもよい。
【０３５２】
バイオリアクタまたはその構成要素については、使用前にどのような好適な技術で殺菌してもよい。
【０３５３】
いくつかの実施形態では、バイオリアクタの１つ以上の構成要素またはゾーン（チャンバなど）が、チャンバの無菌性を維持する方法で、１つ以上（またはすべて）の接続するコンジット、ポンプ、ワイヤ、検出器、支持機構から着脱自在であってもよい。好適な流体コネクタ（コンジットを取り外した際に無菌性を保つための封止可能な弁、プラグまたは他の機構を有するなど）、電気的コネクタ（電気プラグ、コンセントまたは他の電気的コネクタなど）および／または機械的コネクタ（ソケット、タブ、ねじ、クリップなど）またはこれらの任意の組み合わせを用いてもよいのは当然である。
【０３５４】
いくつかの実施形態では、リアクタの１つ以上の構成要素（成長チャンバ、コンジット、ポンプ、保存チャンバ、支持構造ロボットアームなどの機械的マニピュレータなど）の表面に１種類以上の化合物をコーティングし、コーティングされる構造に応じて、無菌性を促進（抗微生物化合物など）し、接着を妨害（膨張ポリテトラフルオロエチレン、ｅＰＴＦＥ／テフロン（登録商標）または関連の材料または他の材料など）し、凝固を防止（ヘパリンなど）し、細胞または組織または他の化合物の結合を促進してもよい（用途に応じて、ＩＲシグナルなどの信号を増幅または遮断するコーティング、ＵＶまたは他の形態の放射線を遮断するコーティングなど）し、これらの任意の組み合わせを達成してもよい。いくつかの用途では、反射防止コーティングを使用してもよい。反射防止コーティングの例として、ＩＲ反射防止コーティング（硫化亜鉛、ｚｉｎｃｅセレニド、砒化ガリウム、ゲルマニウム、ケイ素などであるが、これに限定されるものではない）、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＩＲフューズドシリカ、サファイアがあげられるが、これに限定されるものではない。しかしながら、他の単層または多層の反射防止（ＩＲまたはＵＶ反射防止など）コーティングを使用してもよい。
【０３５５】
中空の構成要素（コンジット、チャンバなど）の内面をコーティングしてもよいのに対し、チャンバ内にある他の構造またはリアクタシステムの他の部分（支持構造、静的またはアクティブなマニピュレータ（フローミキサ）など）をコーティングしてもよいのは当然である。いくつかの実施形態では、灌流材料の流れ（生理食塩水、人工血液または他の潅流液）と接触される表面に、接着防止コーティングを使用してもよい。いくつかの実施形態では、細胞または組織を付着させる対象となる支持構造および／またはマトリクスに関して接着促進材料を使用してもよい。コーティングは永久のものであってもよいし、半永久であってもよく、好適な任意の技術を使用し付着または堆積させればよいのも当然である。また、用途とコーティングをほどこすと有用な領域に応じて、任意の好適なパターンでコーティングをほどこしてもよいのも当然である。
【０３５６】
治療薬または作用薬の送達：
いくつかの実施形態では、１つ以上の装置構成要素が、支持体（たとえば、ナノ粒子、ポリマー、マトリクス、スキャホールドまたはバイオリアクタのもう１つの領域に関連して、固体上またはカプセル状で）を標的するのにＩＲ放射を使用して、対象となる時点で治療薬または他の作用薬の放出を促進できるように、７００ｎｍ〜１，０００ｎｍの範囲で透明な少なくとも１つの部分を有するものであってもよい。同様に、１つ以上の代替エネルギー源（電磁気的、マイクロウェーブまたは他の波長または形式の放射線など）を使用して、対象となる時点および場所で治療薬または他の作用薬を放出してもよい（上述した一支持体など）。治療薬の例として、ヘパリン、他の抗凝固薬、再狭窄を減らす作用薬（パクリタキセルなど）または適切な成長または生理学的条件を維持または促進する上で有用となり得る他の作用薬）があげられるが、これに限定されるものではない。
【０３５７】
図面および実施例で説明する例が特定の実施形態に関連するのは当然であり、関連する説明は本明細書に記載のすべての実施形態を限定するものではない。しかしながら、構造、方法、組成物、装置、関連する構成要素および技術的なステップおよび図面および実施例で提供した例の文脈に記述された他の態様を、本明細書に記載の他の実施形態および用途と併用できるのも当然である。
【０３５８】
以下の例は、本発明の特定の実施形態を示すことを意図したものであるが、限定的なものとは解釈されず、本発明の完全な範囲を例示するものでもない。
【実施例】
【０３５９】
実施例
実施例１：臓器のアイデンティティと患者のマッチング
いくつかの実施形態では、蛍光クエンチ（またはＦＲＥＴ）を使用して、臓器アイデンティティおよび／またはマッチング用のＤＮＡ相補性を評価してもよい。正確なマッチだけがその挨拶の一本鎖に結合するため、片側（患者側など）をフルオロフォアで標識し、別の側（臓器側など）を消光物質で標識した状態で、組み合わせのＤＮＡ試料を単に加熱して変性させるだけで、結合時に蛍光が消光することになろう（これは、完全なマッチの場合にだけ起こり得る）。この技術では、いくつかの試料調製ステップを必要とすることがあるが、これらの１つ以上をチャンバと一体化した装置に組み入れてもよいため、ユーザ（医師または看護師など）は単に、患者に掻き取り棒を加えるだけで、残りはすべて装置がすることになる。いくつかの実施形態では、装置は、アイデンティティマッチング用途に使用するチャンバ内で提供または成長された小さな組織片を自動的にサンプリングできた。
【０３６０】
いくつかの実施形態では、イオントフォレーシスを使用して、代替臓器および／またはレシピエント被検体を標識してもよい。イオントフォレーシスは、通常は医薬品または生理活性剤である高濃度の荷電物質を、同様に荷電した活性剤およびその溶媒剤の入ったイオントフォレーシスのチャンバに印加される小さな電荷を使用して、反発的な起電力によって経皮的に推進する非侵襲性の方法である。１つ以上のチャンバが、活性成分とその溶媒（溶媒剤と呼ばれる）を含む溶液で充填される。正に荷電したチャンバ（アノードと呼ばれる）は、正に荷電した化合物を遠ざけるのに対し、負に荷電したチャンバ（カソードと呼ばれる）は負に荷電した化合物を皮膚に向けて遠ざける。この技術を使用して、代替臓器および／または被検体を１つ以上のマーカー（染料、核酸、タンパク質または他のマーカーなど）で標識してもよい。しかしながら、他の技術を使用してもよい。
【０３６１】
実施例２：
いくつかの実施形態では、複数並行処理ユニットを使用して、再生対象となる臓器または血管全体を生成してもよい。特定の実施形態では、ナノセンサおよび液体回路を有する一連のスライドグラスを、浴（可撓性または硬質）中など、任意の向きで組織してもよい。これらのナノ装置は１つ以上のスキャホールドを保持することができる。いくつかの実施形態では、スライドが再生対象となる臓器の助けになる構造的形状を有するものであってもよい。よって、スキャホールド、１つ以上のセンサおよび／または液体の流れをすべて、チップ上の並行処理ラボ（ｌａｂ）で制御してもよい。異なる構成要素を使用して、コンフルエンスおよび／または圧力を測定および／または信号を送信してもよい。
【０３６２】
いくつかの実施形態では、細胞のマルチレベル接着スピンドルを使用して、筒状臓器を再生してもよい。いくつかの実施形態では、真空を下に吸引できるようなトンネルを有する隆起プラットホームを介して下に引っ張られるスピンドルを真空で成形または機械加工してもよい。プラットホームは異なるレベルにある場合がある。いくつかの実施形態では、血管の基質は管で絡み合ったものでもよい。スピンドルの表面に小さな細胞を通した後、管の真空穴に付着する。次に、大きな細胞を提供すると、大きな管に捕捉される。スピンドルは中間層にある。他の構成を使用してもよいのは当然である。たとえば、真空の態様に代えて、最初に大きな細胞が充填されるカップまたは他のレセプタクルを用いてもよい。その後、より小さな細胞を大きな細胞上で層にする。この技術を使用して、筒状臓器用の安定したマルチレベル細胞分化スターターを提供してもよい
【０３６３】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明して図示したが、当業者であれば、本明細書に記載の機能を実施および／または結果および／または１つ以上の利点を得るための多岐にわたる他の手段および／または構造を容易に企図できよう。そのような変更および／または改変は各々、本発明の範囲内であると考えられる。より一般的には、当業者であれば、本明細書に記載のパラメータ、寸法、材料、構成がいずれも例示目的で、実際のパラメータ、寸法、材料および／または構成については、本発明の教示内容を用いる具体的な用途（単数または複数）に左右されることを容易に認識するであろう。また、当業者であれば、常法による実験を用いるだけで、本明細書に記載の本発明の特定の実施形態に対する多くの等価物を認識または確認できるだろう。したがって、上述の実施形態は一例を示すものにすぎず、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内で、具体的に説明して権利請求したもの以外に、本発明を実施できることは理解できよう。本発明は、本明細書に記載の個々の特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法に関するものである。また、このような特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法の２つ以上の任意の組み合わせも、このような特徴、システム、物品、材料、キットおよび／または方法が、互いに不整合を起こさないかぎり、本発明の範囲内に包含される。
【０３６４】
定義はいずれも、本明細書で定義かつ使用したとおり、辞書の定義、援用した文献に記載の定義および／または定義された用語の通常の意味を支配するものと理解されたい。
【０３６５】
不定冠詞「ａ」「ａｎ」は、本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、逆のことが明示的に示されないかぎり、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されたい。
【０３６６】
また、逆のことが明示的に示されないかぎり、本願で権利請求される方法はいずれも、２以上のステップまたは行為を含み、方法のステップまたは行為の順序は、必ずしもその方法のステップまたは行為を記載したときの順序に限定されるものではないと理解されたい。
【０３６７】
特許請求の範囲ならびに上記の明細書において、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、「ｃａｒｒｙｉｎｇ」、「ｈａｖｉｎｇ」、「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」、「ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ」、「ｈｏｌｄｉｎｇ」、「ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ」などの移行句はいずれもオープンエンドすなわち、含むがこれに限定されるものではないことを意味するものと理解される。米国特許庁の審査便覧第２１１１．０３章に記載されているように、移行句「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ」および「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ」だけが、それぞれクローズまたは半クローズの移行句である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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