(57)【要約】細胞を培養する基礎構造は互いに分離したウェル様の培養位置（１０）を含む。培養位置（１０）に共通している空気空間を基礎構造と共に限定する蓋体（３ｂ）であって、ガス注入口およびガス注出口を有する蓋体で上方から培養基礎構造は密封して閉鎖される。空気空間の湿度を保つために、水は培養位置の外側の領域の培養基礎構造の底上に添加される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離したウェル様の培養位置（１０）を含む細胞を培養するための基礎構造において、
培養基礎構造は蓋体（３ｂ）で上方から密封して閉鎖され、該蓋体（３ｂ）は基礎構造と共に各培養位置（１０）に共通している空気空間であって、ガス注入口とガス注出口とを有する空気空間を限定すること、および、空気空間の湿度を保つために、培養位置（１０）の外側の領域の培養基礎構造の底上に水が添加されることを特徴とする細胞を培養するための基礎構造。
【請求項２】
注入口は注入管（７）によって所望の制御組成のガス源に接続されていることを特徴とする請求項１記載の培養基礎構造。
【請求項３】
ガス源の二酸化炭素含有量は空気中の標準の二酸化炭素含有量よりも高く調整されており、好ましくは、約５％のレベルに調整されることを特徴とする請求項２記載の培養基礎構造。
【請求項４】
注出口は空気空間からのみガスを流し去る弁（９）に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の培養基礎構造。
【請求項５】
ガス注入口およびガス注出口は蓋体（３ｂ）に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の培養基礎構造。
【請求項６】
蓋体（３ｂ）と基礎構造との間の接合部は絶縁体（１２）で密封されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の培養基礎構造。
【請求項７】
細胞を撮像するための装置であって、培養基礎構造を含む培養チャンバ（１）と、撮像光学部（４，６）と、撮像光学部が、撮像光学部（４，６）と培養基礎構造とを互いに連係して移動させることによって培養基礎構造の異なる位置を撮像するために用いられるように、培養基礎構造と撮像光学部との相対的移動を付与するためのアクチュエータとを有する装置における請求項１〜６のいずれか１項に記載の培養基礎構造の使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、互いに分離したウェル様の培養位置を含む、細胞を培養するための基礎構造に関する。本発明は、特にいわゆるウェルプレートに関する。また、本発明は培養基礎構造の使用に関する。
【０００２】
細胞培養は、たとえば様々な細胞生物学的および生物医学的分析において一般的に用いられる。通常は、分析される細胞物質は温度、周囲のガスおよび照明に対して適した条件に置かれるペトリ皿かウェルプレートで培養される。分析の様々な段階で、サンプルはたとえば顕微鏡検査にさらされ、先行技術の配置においては、ウェルプレートはカメラを備えることもできる顕微鏡で試験されるように配置される。多くの研究において、細胞の発育が監視され得るように同じサンプルが一定の間隔をおいて試験される。
【０００３】
特許文献から、たとえばウェルプレートといった基礎構造において培養される細胞が所望の培養環境（温度、培地、空気）に保たれ得るように設計されている多くの装置が周知である。たとえば細胞の成長および／または培地に添加される物質を与えることによって細胞が影響を受ける様式といった細胞の発達を監視するために、同じ位置（たとえば分離したウェル）が規定の計画に従って一定の間隔をおいて撮像されるように、培養基礎構造の異なる位置で画像を撮影することが必要である。
【０００４】
最も単純な形として、培養チャンバ（たとえばインキュベータ）から培養基礎構造を取出すことによって、そして撮像が自動的に行われ得る特定の顕微鏡基部に培養基礎構造を置くことによって撮像は実行されており、マニピュレータは顕微鏡の対物レンズに対して基部を移動させる。したがって、撮影される画像はメモリに記録され、後で処理され得る。より自動化されたバージョンでは、予め決定されたプログラムに従って撮像されるために、培養基礎構造はインキュベータから自動的に移動される。これを実行する装置はたとえば米国特許第５１０６５８４号明細書に紹介されている。
【０００５】
撮像するためにインキュベータから培養基礎構造を移動させることは攪乱要因になるかもしれない、というのも、細胞を有する培養基礎構造は、条件が最適に調整されている環境から移動されるため、そしてある基部から別の基部へ移動されるときに段差にさらされるかもしれないためである。したがって、培養基礎構造がインキュベータにあるときに撮像を行う装置も知られている。たとえば、米国特許第６２７１０２２号明細書は、相互に積み重なる棚の上に置かれる基礎構造が順々に撮像され得るように、撮像がインキュベータ内部に配置される装置を開示しているが、正確な撮像はこの方法では実現されない。
【０００６】
米国特許第６００８０１０号明細書は、閉鎖されたインキュベータチャンバの透明な底の上にウェルプレートが置かれる装置を紹介している。インキュベータチャンバの覆いは同様に透明であって、撮像光学部と連係して水平方向に全チャンバを移動させるマニピュレータを用いることによって、撮像はインキュベータチャンバを通じて垂直方向に行われ得る。このシステムによって、チャンバから培養基礎構造を移動させずに元の位置で撮像を行うことはすでに可能である。しかし、課題として培養チャンバ全体が移動されなければならないという事実がある。これによって、培養チャンバまたは「生物チャンバ」は比較的小さく作られてきた（丈×幅×高さは６”×５”×２”）。さらに、ウェルプレートの底の下に透明な別プレートを使用することは高倍率にするのに問題がある、というのも、対物レンズは被写体にかなり近づかなければならないためである。
【０００７】
結果として、所望の周囲条件（湿度、温度、ガス組成）を有するインキュベータにウェルプレートを置くことは周知である。たとえば、棚にいくつかの培養基礎構造を含む米国特許第６２７１０２２号公報に従うインキュベータチャンバは、チャンバ内部の規定のＣＯ2レベルを供給するために気密に配置される。全ての培養基礎構造にそのような均一の条件を供給することは困難である。課題の１つは、たとえば、湿度の制御である。さらに、培養基礎構造はインキュベータから移動されるので、外部条件にさらされ、培養基礎構造がいかなる理由によって移動されなければならない場合、害があるだろう。
【０００８】
本発明の目的は、上述の欠点を排除すること、および小型ユニットを構成し、所望の条件がよりよく保たれ得る培養基礎構造を紹介することである。本目的を実現するために、本発明に従う培養基礎構造は第一に、培養位置に共通している空気空間を基礎構造と共に限定する蓋体であって、ガス注入口およびガス注出口を有する蓋体で上方から培養基礎構造が密封して閉鎖されること、および空気空間の湿度を保つために、水が培養位置の外側の領域の培養基礎構造の底上に添加されることを特徴とする。湿気はウェルの乾燥を防ぐ。
【０００９】
このように、ある種の小型インキュベータは、それをガスのために設けられている注入口および注出口を備える蓋体に接続することによって培養基礎構造の形を成し得る。注入口を経て、所望のガス組成、たとえば酸素および／または二酸化炭素の所望の含有量を備える組成を供給することが可能である。通常、５％の二酸化炭素含有量が供給される空気に用いられる。注出口はガスを空気空間から一方向のみに排気する逆止弁に接続され得る。本発明によって小型インキュベータに簡単に変更され得る標準のウェルプレートを用いることが可能である。
【００１０】
ガス組成および湿度の維持に関して、小型インキュベータは分離した、独立ユニットとして、より大型のインキュベータチャンバに置かれ得る。規定の間隔をおいてインキュベータ環境における培養基礎構造の細胞を撮像するために、撮像光学部およびそのユニットはインキュベータチャンバにおいて互いに連係して移動されることが可能で、そこで異なる培養位置（ウェル）が撮像される。
【００１１】
以下において、添付図面を参照して本発明をより詳細に記載する。
図１はウェルプレート３を示し、該ウェルプレート３は培養基礎構造として用いられ、基礎構造の平面において隣同士にウェル１０を含み、ウェル１０は細胞を培養するための分離した培養位置を構成する。ウェル１０は培地を含み、その培地組成は培養される細胞に依る。ウェル１０は通常、プレート面にｎ×ｍマトリックスとして、つまりｎ列とｍ段に配置される。図２は６×８プレート、つまり４８ウェルプレートを示すが、他のプレート型も使用され得る。
【００１２】
ウェルプレート３は蓋体３ｂによって上方から気密に閉鎖される。蓋体３ｂは下方に広がる縁（鍔）を含み、それによって蓋体３ｂはプレスによってプレート３に固定されることが可能であり、接合部の密封によって環境から分離される小型インキュベータを作り出すことが可能である。また、蓋体３ｂは注入口および注出口が設けられており、ガスはそれぞれ、蓋体３ｂ下部の閉鎖空気空間に導入され、そこから除去され得る。ガス注入管およびガス注出管はそれぞれ参照符号７および８で記されている。ガス注出管８は、環境から小型インキュベータへの空気流を妨げる一方でガスを外に出す弁９を含む。ポンプまたはガス容器および加減弁は、小型インキュベータに間隔を置いて所望の組成のガスを供給するために、注入管７の開始端に設けられる。
【００１３】
一般的に、ウェル１０の培地を緩衝するために、ガスは標準空気よりも二酸化炭素含有量の高い空気である。通常、５％含有量が用いられる。二酸化炭素の代わりに、または二酸化炭素に加えて、別のガス組成の含有量、たとえば酸素含有量が所望のレベルに設定されることが可能である。
【００１４】
水は、ウェル１０間の空間におけるウェルプレート３の底３ａ上に添加される。この水の目的は、小型インキュベータの空気を湿らせておくためである。結果として、ウェル１０の乾燥は避けられ、供給される空気の湿度を制御する必要はない。図１はウェル１０の外側の空間における水レベルを図解している。水の使用について、ウェルプレート３は、ウェル１０の外側のプレート３の表面（底３ａ）がウェル１０の上縁より低くなるような構造を有することが要求される。
【００１５】
ウェルプレート３の底３ａおよび蓋体３ｂの両者は透明な物質、たとえば光学的に透明なプラスチックで作られ、そこではウェルプレート３を通じて垂直方向に顕微鏡撮像が可能である。
【００１６】
小型インキュベータの温度は、温度が制御されるより大型のインキュベータに小型インキュベータを置くことによって調整され得る。
【００１７】
図３は、培養装置においてウェルプレート３および蓋体３ｂの小型インキュベータを用いる１つの可能性を示す。蓋体３ｂで閉鎖されたウェルプレート３、つまり小型インキュベータ３は、制御温度である培養チャンバ１内部を移動するマニピュレータ２によってＸ−Ｙ面に移動可能に配置される。図において、参照番号４は顕微鏡を指し、培養基礎構造の移動Ｘ−Ｙ面に垂直の方向Ｚにおけるモータによって、デジタルカメラ５と共に移動可能に配置される。参照符号６は反対方向から（上方から）の照明を供給する照明装置を指している。顕微鏡４はＺ方向に顕微鏡４を移動することで焦点を合わせる筒顕微鏡である。
【００１８】
培養チャンバ１は周辺光から保護される暗チャンバを構成し、その温度もまた周辺温度に関係なく所望のレベルに調整され得る。マニピュレータ２はチャンバ１側面の貫通穴を経て導入され、該貫通穴は、光または熱が穴を通じて入れないがマニピュレータ２は穴を移動できるように、たとえば弾力手段によって密封される。同様に、顕微鏡４は密封された開口部（密封リング１１）を経て培養チャンバ１に導入される。
【００１９】
上述の原理に従って、培養チャンバ１内部のガス組成に関係なく、所望のガス組成の小型インキュベータ３を与えることができる。
【００２０】
撮像は標準の方法で実行され、一度にウェルプレート３の１つのウェル１０において、様々な位置が撮像され得る。撮像されるウェルプレート３のウェル１０は、Ｘ−Ｙ面で小型インキュベータ３を移動させるマニピュレータ２によって決定される。さらに、各ウェル１０において、Ｘ−Ｙ面に垂直の方向に顕微鏡４を移動させることによってＺ方向の異なる位置から画像を撮影することが可能であり、たとえば異なる焦点面において同じウェル１０の一連の画像を撮影することが可能である。撮像中、照明は、同時に特許出願中の「顕微鏡用照明システム」でより詳細に紹介されるシステムによって継続時間が正確に設定される照明を用いることによって与えられ得る。
【００２１】
画像そのものの保存および処理に関わる代替案は本発明の範囲に収まらず、したがってより詳細に開示されない。
【００２２】
しかし、本発明は図３に示される環境以外にも適用され得る。
図４および図５は、蓋体３ｂがウェルプレート３に気密に固定され、それらによって形成される小型インキュベータがマニピュレータ２に固定される第１の方法を示す。マニピュレータ２は開口部または「固定窓」を含み、底３ａは覆われないが開口部を通じて下方から直接撮像され得るように小型インキュベータが開口部に固定される。ここで、蓋体３ｂとウェルプレート３との間の接合部を密閉する絶縁体１２は、ある種の密封フレームを形成するために固定開口部周りに置かれる。機械的固定手段１３は絶縁体１２の上に設けられ、それらは、蓋体３ｂおよびウェルプレート３が開口部に置かれた後に、蓋体３ｂの上方へ回転され得る。図６および図７は上記のものとは異なる固定原理を示し、小型インキュベータが開口部に置かれる前に準備ができるように、ウェルプレート３周りの絶縁体１２が小型インキュベータの蓋体３ｂとウェルプレート３の間の接合部に置かれる点が異なる。さらに、絶縁体１２のその位置での保持はホルダ１４の締め付けに依る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】横から見た培養基礎構造を示す。
【図２】上方から見た培養基礎構造を示す。
【図３】より大型のインキュベータチャンバでの培養基礎構造の使用を示す。
【図４】培養基礎構造を固定する１つのオプションを示す。
【図５】培養基礎構造を固定する１つのオプションを示す。
【図６】培養基礎構造を固定する別のオプションを示す。
【図７】培養基礎構造を固定する別のオプションを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年8月28日(2006.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を培養する基礎構造であって、該基礎構造は互いに分離したウェル様の培養位置（１０）を含み、蓋体（３ｂ）で上から閉鎖されており、該蓋体（３ｂ）は基礎構造と共に各培養位置（１０）に共通している空気空間を限定する前記細胞を培養する基礎構造において、
培養基礎構造は蓋体（３ｂ）で密封して閉鎖され、該蓋体（３ｂ）は基礎構造と共に環境と分離した小型インキュベータを備え、基礎構造は、ガス注入管（７）を通じて所望のガス組成を供給するように配置されるガス注入口と、ガス注出口とを有しており、該ガス注入口と該ガス注出口は蓋体（３ｂ）に設けられていることと、前記培養基礎構造は、空気空間の湿度を保つために、底がウェル様の培養位置の上縁より低くなる培養位置間の空間の底上に水を含んでいることとを特徴とする細胞を培養する基礎構造。
【請求項２】
注入口は注入管（７）によって所望の制御組成のガス源に接続されていることを特徴とする請求項１記載の培養基礎構造。
【請求項３】
ガス源の二酸化炭素含有量は空気中の標準の二酸化炭素含有量よりも高く調整されており、好ましくは、約５％のレベルに調整されることを特徴とする請求項２記載の培養基礎構造。
【請求項４】
注出口は空気空間からのみガスを流し去る弁（９）に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の培養基礎構造。
【請求項５】
蓋体（３ｂ）と基礎構造との間の接合部は絶縁体（１２）で密封されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の培養基礎構造。
【請求項６】
細胞を撮像するための装置であって、培養基礎構造を含む培養チャンバ（１）と、撮像光学部（４，６）と、撮像光学部が、撮像光学部（４，６）と培養基礎構造とを互いに連係して移動させることによって培養基礎構造の異なる位置を撮像するために用いられるように、培養基礎構造と撮像光学部との相対的移動を付与するためのアクチュエータとを有する装置における請求項１〜５のいずれか１項に記載の培養基礎構造の使用。
【国際調査報告】
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