(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凍結保存のために生体試料を凍結させるためのおよび凍結保存された生体試料を解凍するための温度制御装置（４０）であって、
生体試料を凍結させおよび／または解凍するための、行および列の形に配置された複数のキャビティ（２）を含むマルチウェル・プレート（１）用の温度制御体（４、２４）
を含み、
前記温度制御体は、温度制御流体が通って流れることができる基体（６）と、前記基体（６）の上側に行および列の形に配置された突出した複数の温度制御指状部（５、２５）とを含むものであり、
前記複数の温度制御指状部（５、２５）の格子間隔は、前記マルチウェル・プレート（１）の前記複数のキャビティ（２）の格子間隔に対応するものであり、
さらに、前記マルチウェル・プレート（１）および前記温度制御体（４、２４、４１、４２）を互いに相対的な所定配置に配置するための配置装置
を含み、
前記所定配置において、前記マルチウェル・プレートは前記温度制御体（４、２４、４１、４２）の上に配置され、
前記複数のキャビティ（２）の各々は、前記複数の温度制御指状部（５、２５）の中の１つの指状部の長手方向軸と直線上に整列して配置されるものであり、
さらに、前記温度制御体（４、２４、４１、４２）の前記複数の温度制御指状部（５）を、前記所定配置に配置された前記マルチウェル・プレート（１）の前記複数のキャビティ（２）のそれぞれの基部（１１）に接触させる装置
を含み、
下から冷却可能な温度制御チャンバ（４８）であって、乾燥ガスを充填可能でありおよび／または充填され、冷却状態で下側の冷温層（４３ａ）および上側の暖温層（４３ｂ）を有する垂直な温度層構造を内部に有する温度制御チャンバ（４８）と、
マルチウェル・プレート（１）を導入しおよび／または取り出すために、前記温度制御チャンバ（４８）のハウジング壁部に設けられた少なくとも１つのロック部（４７ａ、４７ｂ）と、
前記下側の冷温層（４３ａ）に配置され、生体試料を凍結保存するための冷却回路に接続された第１の温度制御体（４１）、および／または、前記上側の暖温層（４３ｂ）に配置され、凍結保存された生体試料を解凍するための加熱回路に接続された第２の温度制御体（４２）と、
をさらに含むことを特徴とする、温度制御装置。
【請求項２】
前記複数の温度制御指状部（２５）の中の少なくとも幾つかに、電気的に制御可能な加熱および／または冷却素子（１０）が一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載の温度制御装置（４０）。
【請求項３】
前記複数の温度制御指状部（２５）の中の少なくとも１つの指状部の端部領域（２５ａ）に、温度センサ（９）が一体化されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の温度制御装置（４０）。
【請求項４】
前記複数の温度制御指状部（５、２５）の端面（５ａ、２５ａ）は、
（ａ）前記マルチウェル・プレート（１）の前記複数のキャビティの基部（１１）の平坦な支持面を形成し、および／または
（ｂ）グラファイトまたはダイヤモンドの被覆を含むものである、
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の温度制御装置（４０）。
【請求項５】
（ａ）前記複数の温度制御指状部（５、２５）が長さ１２７．８ｍｍおよび幅８５．５ｍｍの領域内に配置することができ、および／または
（ｂ）前記複数の温度制御指状部（５、２５）の数が、前記マルチウェル・プレート（１）の前記複数のキャビティ（２）の数に対応し、好ましくは、６、８、１２、１６、２４、４８、９６、３８４または１５３６の中の１つである
ことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の温度制御装置（４０）。
【請求項６】
（ａ）前記複数のキャビティ（２）の基部（１１）の外側壁部、および前記複数の温度制御指状部（５）の端面（２５ａ）は、局所的な形状の係合を形成するために、それぞれ、互いに相補的な形状の非平面状の表面形状（８２、８３）を含み、および／または
（ｂ）前記複数の温度制御指状部（２５）の端面（２５ａ）の表面形状（８３）、および前記複数のキャビティ（２）の基部（１１）の外側壁部（８２）は、局所的な形状の係合を形成するために、互いに係合する噛合い部として設計されている
ことを特徴とする、請求項１乃至３または５のいずれかに記載の温度制御装置（４０）。
【請求項７】
前記温度制御体の複数の端面（２５ａ）の傾斜が、前記基体（６）の平面状表面（６ａ）に対して、前記温度制御体（２４）の中央から両側にある２つの周辺領域まで増大することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の温度制御装置（４０）。
【請求項８】
増大する前記傾斜が、前記基体（６）の前記平面状の上側（６ａ）に配置された前記複数の温度制御指状部（２５）の増大する傾斜した配列によって、または前記複数の温度制御指状部の複数の端面の増大する斜面によって形成されることを特徴とする、請求項７に記載の温度制御装置（４０）。
【請求項９】
温度制御流体が流れることができる少なくとも１つの導管が、少なくとも１つの導管を冷却回路および／または加熱回路と接続するための流入接続部（７ａ）および流出接続部（７ａ）と共に、前記基体（６）に一体化され、
前記少なくとも１つの導管を通る前記温度制御流体の流れは、所定の個々の温度制御指状部（５、２５）および／または少なくとも１つの所定の部分群の温度制御指状部（５、２５）が、残りの温度制御指状部（５、２５）に対して異なる形態で温度制御できる形態で、制御可能であることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の温度制御装置（４０）。
【請求項１０】
前記接触させる装置は、前記温度制御体（４１、４２）の上に配置されたマルチウェル・プレート（１）上に上から押圧され得る押圧体（８）を含んでいて、前記マルチウェル・プレート（１）の前記複数のキャビティ（２）の基部（１１）を、前記複数の温度制御指状部（５、２５）の端面（５ａ）と接触させるようにすることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の温度制御装置（４０）。
【請求項１１】
前記接触させる装置は、前記温度制御体（４、２４、４１、４２）の上に配置されたマルチウェル・プレート（１）の上側に直接的または間接的に作用するよう設計された複数の電気的に制御可能なアクチュエータを含んでいて、前記マルチウェル・プレート（１）と前記温度制御体（４、２４、４１、４２）の間の相対的距離を変化させるよう前記アクチュエータを制御するときに、前記複数の温度制御指状部（５、２５）と前記複数のキャアビティ（２）の基部（１１）を接触状態および／または非接触状態になるよう移動させるようにすることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の温度制御装置（４０）。
【請求項１２】
（ａ）前記複数の電気的に制御可能なアクチュエータが、マイクロメカニカル・アクチュエータまたは圧電アクチュエータ（３０）として設計されている、および／または
（ｂ）前記複数の電気的に制御可能なアクチュエータが、個々におよび／または各群毎に、前記温度制御装置（４、２４、４１、４２）によって制御することができて、個々のキャビティ（２）および／または部分群のキャビティ（２）を、他のキャビティに関係なく、前記温度制御体（４、２４、４１、４２）との接触状態を形成しおよび／または解除するようにし、および／または
（ｃ）前記複数の電気的に制御可能なアクチュエータによって、前記マルチウェル・プレート（１）の変位を、前記前記温度制御体（４、２４、４１、４２）の方向に、１μｍ乃至１ｍｍの範囲で生じさせることができ、および／または
（ｄ）前記複数の電気的に制御可能なアクチュエータは、前記接触させる装置の制御部によって、前記マルチウェル・プレート（１）と前記温度制御体（４、２４、４１、４２）を、連続的に、接触させ接触をなくし再び接触させることが、１ｍｓ（ミリ秒）乃至１ｓ（秒）の範囲の時間内で行うことができる形態で、制御することができるものである
ことを特徴とする、請求項１１に記載の温度制御装置（４０）。
【請求項１３】
前記複数の温度制御指状部（５、２５）の格子間隔に対応する格子間隔で行および列の形に配置された複数のキャビティを有するマルチウェル・プレート（１）を含む、請求項１乃至１２のいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項１４】
（ａ）前記複数のキャビティ（２）の各々の基部に、電気的に制御可能な加熱および／または冷却素子、好ましくはペルチエ素子、が一体化され、および／または
（ｂ）前記複数のキャビティ（２）の基部の中の少なくとも１つに、温度センサが一体化され、および／または
（ｃ）前記複数のキャビティ（２）の基部が、熱伝導性であるよう設計されている
ことを特徴とする、請求項１３に記載の温度制御装置。
【請求項１５】
（ａ）解凍される試料を含むマルチウェル・プレート（１）を、前記配置装置によって前記第２の温度制御体（４２）の上に配置することができ、
（ｂ）凍結される試料を含み、前記少なくとも１つのロック部を介して前記温度制御チャンバ（４８）内に導入されるマルチウェル・プレート（１）は、前記配置装置によって前記第１の温度制御体（４１）の上に配置することができ、
（ｃ）前記第１および／または第２の温度制御体（４１、４２）の上に配置されたマルチウェル・プレート（１）は、前記接触させる装置によって、制御されたまたは調整された形態で下降および／または上昇させることができて、前記温度制御体（４１、４２）との接触を形成しおよび／または解除するようになっている
ことを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれかに記載の温度制御装置。
【請求項１６】
（ａ）前記温度制御チャンバ（４８）は、液体窒素（ＬＮ２）、窒素ガス（Ｎ２）またはスターリング・エンジンで冷却され、および／または
（ｂ）前記温度制御チャンバに氷捕獲部（４９）が配置され、および／または
（ｃ）前記暖温層（４３ａ）は、凍結プロセスの所定の開始温度または解凍プロセスの所定の目標温度に実質的に対応する温度を有し、一方、前記冷温層（４３ａ）は、前記凍結プロセスの所定の目標温度または前記解凍プロセスの所定の開始温度に実質的に対応する温度を有する
ことを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれかに記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチウェル・プレート用の温度制御体に関する。また、本発明は、特に凍結保存のために、生体（生物）試料を凍結させ、および／または、生体試料を、特に凍結保存試料を、解凍する方法および装置に関する。
【０００２】
特に数万乃至数百万の範囲の試料数の生細胞材料の貯蔵のための、機関および民間の低温（生体組織）保存バンクの拡大する普及によって、プロセス・シーケンス（工程順序）の自動化が必要になる。これは、一方で費用効果の高い保管条件を達成するために、他方でＳＯＰ条件（ＳＯＰ：Standard Operation Procedure、標準作業手順）の体系的な実現のために、シームレスな文書化のため、および実験室検査技師による主観的影響を排除するために、必要であり、現在、生体臨床医学の分野でますます必要とされている。
【０００３】
製薬業界、医学および大部分のバイオテクノロジにおいて、自動試料受入標準規格が確立され、それは、ハイスループット・スクリーニング（ＨＴＳ）（所謂ＳＢＳ標準）の開発期間中に主としてもたらされたものである。ここで、研究室業務で使用されるものとして、反応空間を形成する非常に小さく丸いハニカム構造のマルチウェル基板があり、それは、行と列の形に配置されたウェル、キャビティまたはカップとしても知られ、それらの中に、試料の最小の各部分、例えば細胞材料、血液試料、等が入れられる。これらは、６、８、１６、２４乃至９６個またはそれより多い個々のウェルを有する平坦なプラスチック製マルチウェル基板である。これらの形式（フォーマット）は、世界的に標準化されており、ピペット装置、細胞培養装置、および、解析技術および診断における機器プラットフォーム（台）においても使用される。
【０００４】
そのようなマルチウェル基板は、マルチウェル・プレートまたはマイクロタイタ（micro-titre）プレートとしても知られている。ＳＢＳ（Society for Biomolecular Screening）によって勧告されたＡＮＳＩ標準によれば、正確な各寸法（長さ×幅×高さ）は１２７．７６ｍｍ×８５．４８ｍｍ×１４．３５ｍｍである。ＳＢＳの勧告により、ＡＮＳＩは、特に９６、３８４および１５３６個の凹所を有するマイクロタイタ・プレートにおける各凹部の各寸法および各配置に関するマイクロタイタ・プレート用の標準を公表した。これらは、標準ＡＮＳＩ／ＳＢＳ１〜４−２００４および標準ＳＢＳ−６−２００９である。
【０００５】
低温保存バンクは、医学、医薬品開発およびバイオテクノロジにおける各試料の一連の処理、特徴付けおよび取り扱いの一部を形成することが多くなっており、低温保存バンクでは、試料、特に、動物およびヒトからの生細胞および幹細胞が保存され、必要に応じて再び利用される。これが行われるのは、一般的に、個々のチューブ、ストロー、個々のプラスチック容器、等においてであるが、凍結（低温、冷凍）保存（Kryokonservierung）、規定された凍結および解凍の手順、および−１４０℃未満の保存温度によってであり、ウェル基板に位置する懸濁液が取り出されて移送されるようになっている。
【０００６】
多数の実験で示されてきたように、生体試料の品質が各移送ごとに低下するのは、特に細胞が表面に付着しながら成長または増殖する場合であり、それらの試料が、酵素処理または機械的処理によって切り離されなければならないからであり、それによって僅かとはいえない（無視できない）ストレスを受けるからである。また、例えば９６個のウェルを有するウェル・プレートの全ての試料が、同じまたは予め規定可能な方法で処理され、従って凍結、保存および解凍できることも、重要なことである。
【０００７】
実務で、制御された冷却および加熱システムが知られており、例えば、会社プラーナー社（Planar Plc）によって市販されていてプログラム可能な温度制御プログラムを備えた“クリオ・フリーザ”（Cyro Freezers：極低温冷凍機）、または簡易な低温（凍結保存）ボックス、例えば会社サーモフィッシャー・サイエンティフィック社（ThermoFischer Scientific Inc）によって市販されている“ミスター・フロスティ”（Mr. Frosty）低温ボックスが知られている。特に、重要な医療細胞の種類（タイプ）、例えば、免疫細胞、幹細胞、特にＩＰＳ細胞（誘導多能性幹細胞）の場合、制御された凍結および解凍の手順は、試料の品質およびその活力または生命力にとって極めて重要であることが、最近証明された。ここで、非常に急速な冷却および加熱によって、非常に良好な結果が達成された。この全て、特に１°／秒未満での冷却および加熱は、マルチウェル基板では現在のところ利用できないので、生体試料を他の容器に移送しなければならない。しかし、通常のプラスチック・チューブでは、プラスチック壁部の厚さおよび各体積空間の配置に起因して、そのような正確でありながら何よりも急速な温度推移（経過）は、達成することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０００５８９４号
【特許文献２】特開２０１３−０６３７４９号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ANSI/SBS 4-2004 for Microplates - Well Positions
【発明の開示】
【００１０】
従って、本発明の目的は、特に凍結保存のために、生体試料を凍結させる、および／または、生体試料を、特に凍結保存試料を、解凍するための、改良された装置を実現することである。それによって、通常の技術の欠点が回避され、急速な冷却および／または加熱による低温（凍結）保存並びに生存率（Vitalitaetsrate）の増大が可能となる。別の目的は、処理効率の良い形態で、自動ハイスループット処理に、例えばハイスループット・スクリーニング（ＨＴＳ）処理に、組み込み可能なそのような装置を実現することである。また、本発明の目的は、特に凍結保存のために、生体試料を凍結させ、生体試料を、特に凍結保存試料を、解凍するための改良された方法を実現することであり、それによって、活力または生命力に影響を与える通常の技術の欠点が克服され、特に、解凍された生体試料の簡単な後処理が可能になる。
【００１１】
発明の概要
これらの目的は、独立請求項の特徴を有する装置および方法によって達成される。本発明の有利な実施形態および適用例は、従属請求項に記載されており、以下の記載において図面を部分的に参照してより詳細に説明する。
【００１２】
本発明の第１の態様（特徴）によれば、試料、特にマルチウェル・プレートの複数のキャビティ（ウェル）内に位置する生体試料を、凍結および／または解凍するためのマルチウェル・プレート用の温度制御体（温度調整体）が実現される。マルチウェル・プレートは、既知の形態で、行と列の形に配置された複数のキャビティ（空洞）を有する。
【００１３】
本発明による温度制御体は、温度制御流体が通って流れることができる基体であって、好ましくは大きい熱容量を有し好ましくは熱伝導性材料製の基体と、基体の上側に行と列の形で配置された複数の突出した温度制御指状部（フィンガ）と、を含んでおり、その複数の温度制御指状部の格子（グリッド）間隔は、マルチウェル・プレートの複数のキャビティの格子間隔に対応する。従って、互いに隣接する温度制御指状部間の間隔は、互いに隣接するキャビティ間の間隔に対応する。
【００１４】
従って、本発明は、マルチウェル・プレートの複数のキャビティのマトリックス状の規則的配列に適合化された温度制御体を実現する一般的な技術的教示を含み、そのために、複数のキャビティの配列の格子寸法の複数の温度制御体の対応するマトリックス状配列を含んでいる。ここで、複数の冷却指状部の各端面を、複数のキャビティの各基部（底部）プレートに接続することができ、１つのキャビティに１つの温度制御指状部を割り当てることができることが好ましい。複数の温度制御指状部は、棒（ロッド）またはスタッド状であり、複数の温度制御指状部の各端面は、それら（端面）がマルチウェル・プレートの複数のキャビティの各基部用の平坦な各支持体を形成するように、設計される。
【００１５】
従って、本発明の特別な利点は、試料を、凍結および解凍のために、もはや個々のチューブ、ストローまたは特殊なプラスチック容器、等に移動させる必要がなく、しかし本発明による温度制御体によって、試料を、マルチウェル・プレート内でおよびマルチウェル・プレートで直接、凍結させその後で再び解凍することができること、である。これにより、生体試料の凍結保存における生存率を高めることができる。別の利点は、このような形態で設計された温度制御体によって、急速な凍結および／または解凍が可能になり、それは、複数の温度制御指状部を、試料に非常に近接して配置することができ、また、高い冷却および加熱速度が、複数のキャビティの基部（底部）壁部を介して生体試料において直接形成できることによる。
【００１６】
また、別個の凍結容器内への時間を要する移動が省略され、その代わりに、１つのプロセス・チェーン（連鎖過程）において、市販のマルチウェル・プレートを、特にハイスループット法のために、処理速度および効率を増大させることができるように、全面的に使用することができる。
【００１７】
用語“試料”（サンプル）は、キャビティ内で凍結保存される任意の対象物（オブジェクト）を表す。試料材料には、典型的には、例えば、細胞、組織、細胞成分または生体高分子のような生体（生物）材料、並びに適用可能であれば、培養液（Naehrloesung）、試薬、凍結防止剤またはその他の物質が含まれる。
【００１８】
本発明の変形例によれば、電気的に制御可能な加熱および／または冷却素子が、複数の温度制御指状部の中の少なくとも幾つか、好ましくは全てに一体化するまたは組み込むことができる。また、そのような加熱要素の例は、適切に制御されるとき、基体の流体冷却に対する熱の規定された導入を形成することができるマイクロ波または高周波素子とすることができる。この変形例によって、個々の温度制御指状部または温度制御指状部の部分群、例えば個々の行および／または列が、異なる形態で（別々に）温度制御可能である、という利点が得られる。これによって、熱または冷入力は、複数のキャビティの配置を介して、特に様々に変化させることができ、個々のキャビティに保存された各試料に適合化させることができる。
【００１９】
別の変形例によれば、複数のキャビティ内への熱または冷入力を監視するために、例えば熱電センサのような温度センサを複数の温度制御指状部の中の少なくとも１つの指状部の端面に一体化されまたは組み込まれる可能性がある。例えば、温度センサは、例えばＰＴ１００またはＰＴ１０００センサのようなプラチナ抵抗温度センサの平坦な実現形態として設計することができる。
【００２０】
できるだけ試料の急速な凍結および解凍を達成するために、各温度制御指状部の端面が、高度に研磨され、好ましくは２０μｍ未満の粗さであり、および／または高い熱伝導率を有する被覆を有し、好ましくは、銅または銀の熱伝導率、好ましくはグラファイトまたはダイヤモンドの被覆の熱伝導率、に匹敵する熱伝導率を有する場合に、有利である。
【００２１】
市販のマルチウェル・プレートの各寸法に従って、複数の温度制御指状部は、長さ１２７．８ｍｍおよび幅８５．５ｍｍの領域内に配置することができる。温度制御指状部の数は、マルチウェル・プレートのキャビティの数に対応することができ、６、８、１２、１６、２４、４８、９６、３８４または１５３６の値の中の１つを有することが好ましい。さらに、例えば１つの温度制御体で幾つかのマルチウェル・プレートを温度制御するために、異なる数の温度制御指状部を基体上に、特に前述の複数の変形例に配置することができる。
【００２２】
複数の温度制御指状部は、大きい熱容量および高い熱伝導率の材料、好ましくは金属材料で形成されることが好ましい。特に、複数の温度制御指状部の熱容量は、通常の市販のマルチウェル・プレートの熱容量よりも大きい。
【００２３】
温度制御体の基体は、冷却流体が通って流れることができる少なくとも１つの導管（ライン）を含んでおり、その少なくとも１つの導管は、その少なくとも１つの導管を冷却回路および／または加熱回路に接続するための流入接続部および流出接続部を有するものである。その少なくとも１つの導管の伸び方またはライン・プロファイル（形状）は、基体上に均一に分布する所望の温度プロファイル（分布）を達成するために、曲折または蛇行または螺旋形状であることが好ましい。有利な変形例は、少なくとも１つの導管を通る温度制御流体の流れの制御の仕方は、所定の個々の温度制御指状部および／または温度制御指状部の少なくとも１つの所定の部分群が、残りの温度制御指状部と比較して異なる形態で温度制御できる形態で、行われる。これは、例えば、温度制御指状部の部分群を異なる形態で温度制御するために、スイッチをオンまたはオフすることができる幾つかの流体導管またはライン・セクション（導管部分）を通して、達成することができる。
【００２４】
各温度制御指状部の各端面は、平坦であるかまたは僅かに湾曲させることができる。この構成は、平坦な基部または僅かに湾曲した円形の基部を有する複数キャビティを有するマルチウェル・プレートの温度制御に、有利な形態で適している。
【００２５】
この実施形態の別の変形例では、特徴として、基体の平面状の表面に対する複数の温度制御指状部の端面の傾斜が、温度制御体の中央から２つの対向するまたは両側の周辺領域に向かって増大する。その増大する傾斜は、基体の平面状の上側面に配置された複数の温度制御指状部の増大する傾斜した配列によって、または複数の温度制御指状部の端面の増大する傾斜面によって、形成することができる。この実施形態によれば、マルチウェル・プレートが、通常、プラスチックで、例えばポリスチレンまたはポリ塩化ビニルで、形成され、圧力下で容易に曲がること、が利用される。この曲がりは、全てのキャビティが温度制御体と確実に平面接触するようにするために、複数の温度制御指状部の端面の外向きに増大する傾斜によって、有利に利用することができる。
【００２６】
別の代替実施形態は、局所的外形の係合または嵌合を形成するために、複数のキャビティの基部の外壁部および複数の温度制御指状部の端面が相補的な外形的に対応する（formkorrespondierende）非平面状の表面形状を有すること、を実現する。換言すれば、複数の温度制御指状部の端面は、キー（鍵）およびロック部（鍵穴、錠）の原理に従って、複数のキャビティの下側の外形（Kontur）と逆の（陰の）外形として、設計される。例えば、複数の温度制御指状部の端面の表面形状、および複数のキャビティの基部の外壁部の表面形状は、局所的外形の係合または嵌合を形成するために、互いに係合または嵌合するように設計される。この代替実施形態によって、小径のキャビティの場合であっても、キャビティとそれに対応する冷却指状部との間の広い面積接触と、それによる比較的広い冷却面およびより速い温度制御とが可能になる、という利点が得られる。
【００２７】
また、本発明は、ここで開示する温度制御体およびマルチウェル・プレートの配置に関し、その複数のキャビティの格子間隔は、複数の温度制御指状部の格子間隔に対応する行および列の形に配置される。
【００２８】
本発明の別の態様（特徴）によれば、特に凍結保存のために、試料を凍結させ、および／または、試料を、特に凍結保存された試料を、解凍するための温度制御装置が実現される。これらの試料は、特に、生体試料とすることができる。温度制御装置は、本明細書で開示される温度制御体を含んでいる。また、温度制御装置は、マルチウェル・プレートの温度制御体を、互いに相対的な所定の配置に配置する配置装置を含んでいる。行および列の形に配置された複数のキャビティの格子間隔は、複数の温度制御指状部の格子間隔に対応する。その所定の配置において、マルチウェル・プレートは温度制御体の上に配置され、複数のキャビティはそれぞれ複数の温度制御指状部の中の１つ指状部の長手方向軸と直線上に整列して（fluchtend）配置される。また、温度制御装置は、所定の配置に配置されたマルチウェル・プレートの複数のキャビティの基部に、温度制御体の複数の温度制御指状部を接触させるための装置を含んでいる。
【００２９】
この場合に可能性ある実現形態では、接触させるための装置は、温度制御体の上に配置されたマルチウェル・プレート上に上方から加圧され得る押圧体（部材）（Anpresskoerper）を含み、加圧圧力の効果によってマルチウェル・プレートの複数のキャビティ（ウェル）の基部（底部）を複数の温度制御指状部の端面に接触させる。押圧体（部材）は、マルチウェル・プレートの複数のキャビティのマトリックス状配列と少なくとも同じ長さおよび幅のマルチウェル・プレートとの接触面を含んでいることが好ましい。
【００３０】
温度制御装置の別の有利な実施形態では、接触させるための装置は、複数の電気的に制御可能なアクチュエータ（Stellglieder）を含んでおり、そのアクチュエータは、間接的に、例えば上述の押圧体によって、または直接的に（順に）アクチュエータの作動で、マルチウェル・プレートと温度制御体の間の相対的距離を変化させることによって、温度制御装置の上に配置されたマルチウェル・プレートの上側に作用するように設計されて、複数の温度制御指状部および複数のキャビティの基部を接触させおよび／または接触しないように移動させるようにする。電気的に制御可能なアクチュエータは、マイクロメカニカル（微小機械）アクチュエータまたは圧電（ピエゾ電気）アクチュエータとして設計することができる。
【００３１】
また、複数の電気的に制御可能なアクチュエータを温度制御装置によって個別におよび／または各部分群で制御して、個々のキャビティおよび／またはキャビティの各部分群を、例えば個々の行または列を、他のキャビティに関係なく、温度制御体との接触を形成しおよび／または無くす（外す）ようにすることができる。この実施形態の変形例は、マルチウェル・プレートの上の選択された領域に配置されたそれらのアクチュエータを制御（駆動）するだけで、この領域のそれらのキャビティだけを、温度制御体との接触を形成しおよび無くすように移動させることができる形態で、プラスチック・マルチウェル・プレートの曲げ性または可撓性を再び利用する。
【００３２】
冷却および加熱速度が冷却媒体の温度制御によって制御される低温顕微鏡とは対照的に、温度制御装置によれば、それは、予備温度制御体とマルチウェル・プレートとの接触の好ましい非常に速い変化によって生じる。ここで、複数の温度制御指状部は、全て同時に、または各群（グループ）で（群毎に）、個々の場合、単一の個別の温度制御指状部をマルチウェル・プレートの複数のキャビティの下側に押し付けて再び後退させることができて、温度ブリッジが、マルチウェル・プレートと温度制御指状部の間に形成されて解除されて、その結果、熱も、試料から除去されまたは試料中に導入されるようにする。
【００３３】
電気的に制御可能なアクチュエータが高精度マイクロメカニカル・アクチュエータまたは圧電アクチュエータであるような実施形態の変形例の別の利点は、そのようなアクチュエータが、マルチウェル・プレートと温度制御体の連続的な（断続的）接触、接触の解除、および再接触が、１ｍｓ（ミリ秒）乃至１ｓ（秒）の範囲の時間内で行うことができ、１μｍ未満の間隔精度で行うことができる形態で、接触させる装置の制御部（ユニット）によって、制御することができこと、にある。別の態様（特徴）によれば、電気的に制御可能なアクチュエータによって、１μｍ乃至１ｍｍの範囲の温度制御体の方向でのマルチウェル・プレートの変位を形成することができる。これによって、ほとんど任意の温度制御プログラムおよび温度勾配推移（経過）曲線を実装することができる。
【００３４】
既に述べたように、温度制御装置はマルチウェル・プレートを取り扱うよう構成されており、行および列の形に配置されたその複数のキャビティの格子間隔は、温度制御装置の温度制御体の複数の温度制御指状部の格子間隔に対応する。さらに、温度制御装置は、そのようなマルチウェル・プレートを含むことができる。
【００３５】
マルチウェル・プレートは、市販のマルチウェル・プレートとすることができる。また、マルチウェル・プレートは、市販のマルチウェル・プレートと異なるものとすることができ、凍結保存に使用するようおよび温度制御体および／または温度制御装置と共に使用するよう適合化することができる。本発明の枠組みでは、特に、電気的に制御可能な加熱および／または冷却素子、好ましくはペルチェ素子を、複数のキャビティの各々の基部に一体化させることが可能であり、および／または、温度センサを、複数のキャビティの基部の中の少なくとも１つの基部に一体化させることが可能である。さらに、複数のキャビティの基部は、薄くて、熱伝導性の材料で形成することができ、または、温度制御体とより大きい接触面を形成する下側（面）上の構造を設けることができる。
【００３６】
また、後者の変形例に従って変形されたマルチウェル・プレートは、別個の構成として開示され、保護を請求可能である。
【００３７】
また、温度制御装置は、既知の形態で、下から冷却可能な温度制御チャンバ（室）またはハウジング（筐体）を含み、それ（チャンバ）は、乾燥ガスが充填可能でありおよび／または充填され、冷却状態では、下側の冷温層および上側の暖温層を有する温度制御チャンバにおける垂直な（上下の）温度層（多層）構造と、マルチウェル・プレートを導入および取り出すための温度制御チャンバのハウジング壁部に設けられた少なくとも１つのロック部（Schleusen：門、閘門）とを有する。利点として、マルチウェル・プレートが暖温状態でチャンバ内に導入されまたはそこから取り出される第１のロック部と、マルチウェル・プレートが冷温状態でチャンバ内に導入されまたはそこから取り出される第２のロック部と、からなる２つのロック部が設けられる。
【００３８】
既に述べたように、温度制御装置は、本発明による温度制御体を含んでいる。特に、温度制御装置は、生体試料を凍結保存するたための、温度制御チャンバの下側の冷温層に配置され冷却回路に接続された第１の温度制御体、および／または、凍結保存された生体試料を解凍するための、上側の暖温層に配置され加熱回路に接続された第２の温度制御体を含むことができる。
【００３９】
この変形例の別の態様によれば、温度制御チャンバの下側の冷温層に保存された解凍されるべき少なくとも１つの試料を含むマルチウェル・プレートは、配置装置によって第２の温度制御体の上に配置することができる。さらに、凍結されて、少なくとも１つのロック部を介して温度制御チャンバ内に導入された少なくとも１つの試料を含むマルチウェル・プレートは、配置装置によって第１の温度制御体の上に配置することができる。このために、配置装置は、マルチウェル・プレートを温度制御チャンバ内で移動させるための適切に設計された案内機構を含むことができる。この態様によれば、第１および／または第２の温度制御体の上に配置されたマルチウェル・プレートは、その温度制御体との接触を形成しおよび／または解除するために、接触させるための装置によって、制御されたまたは調整された形態で下降および／または上昇させることができる。
【００４０】
また、代替形態として、配置装置は、その代わりに、マルチウェル・プレートに向けて温度制御体を移動させるよう設計することができる。
【００４１】
別の態様によれば、温度制御チャンバは、ＬＮ２（液体窒素）のような液体ガス、Ｎ２（窒素）ガス、またはスターリング・エンジンで冷却することができる。例えば、温度制御チャンバの基部にあるトラフ（槽）では、液体窒素を、開放的に保存しまたはスポンジ状材料中に導入することができ、それによって垂直な（上下の）温度層構造が形成される。
【００４２】
また、マルチウェル・プレートの導入また取り出しによって、湿った空気が外部から温度制御チャンバ内に侵入するような場合に、氷捕獲部（トラップ）を介して強制的に氷を形成させるために、温度制御チャンバ内に氷捕獲部を配置することが有利である。
【００４３】
別の態様によれば、温度制御チャンバ内の垂直温度勾配は、暖温層が、凍結プロセスの所定の開始温度または解凍プロセスの所定の目標温度に基本的に対応する温度を有するように設定され、一方、冷温層は、凍結プロセスの所定の目標温度または解凍プロセスの所定の開始温度に基本的に対応する温度を有する。
【００４４】
本発明の別の態様は、本明細書に開示されているような温度制御体および／または本明細書に開示されているような温度制御装置を用いて、特に凍結保存のために、生体（生物）試料を凍結させ、および／または、生体試料を、特に凍結保存試料を、解凍するための方法に関する。
【００４５】
好ましい実施形態によれば、その方法は、マルチウェル・プレートのキャビティに保存された試料上に或る物質を塗布または配置することを含んでいる。
【００４６】
有利な変形例によれば、塗布または配置された物質は、固化または硬化したとき、外部から各キャビティ内容物の表面を、好ましくは気密に閉鎖して、閉鎖部材としてのカバーまたは類似のものが不要となるような、溶液である。その物質は、天然または合成の油、水溶液と混合できない液体またはゲルとすることができ、または固体のＣＯ２である。
【００４７】
特に有利な変形例によれば、その物質は、既に凍結された試料に塗布または配置され、試料の解凍後および／または解凍中に、その物質は試料との所定の反応または相互作用を引き起こす。その間（の時間）の試料の解凍後に、物質の状態から、解凍が行われたかどうかを導き出すことができるような物質、が使用されることが好ましい。
【００４８】
別の有利な変形例によれば、その物質は、試料を包囲する培養液（Naehrloesung）の密度よりも高い密度を有していて、解凍後に試料と物質の順序が逆転して、例えば、培養液中に浮遊する細胞が簡単に取り出すことができるようになる。
【００４９】
別の有利な変形例によれば、塗布または配置された物質の状態から試料に関する情報が導き出され、および／または試料の解凍時にその物質が試料との所定の反応または相互作用を生じさせるような、物質が、塗布または配置される。例えば、凍結時に特定のパターンを形成する流体か、または、その間に解凍が生じたかどうかおよび、構造、色、混合物などが変わったかどうかが分かる温度センサ機能を有する流体を加えることができる。これは、巨視的に見ることができないが、散乱光測定、蛍光測定、ラマン測定または類似の測定によって容易に認識しおよび定量化することができる再結晶化プロセスに関連し得る。例えば、その物質は、希釈液または洗浄液または凍結防止剤とすることができ、試料に対して分化因子として試料に作用するか、または抗酸化物質、抗アポトーシス物質または生／死染色剤を含む物質とすることができる。
【００５０】
また、キャビティ内に保存された試料への物質の塗布または配置に関する上述の手順の態様は、温度制御装置および／または温度制御体の使用とは関係なく可能であり、従って、温度制御装置および／または温度制御体の使用と関係なく、保護を請求できることを、強調する。
【００５１】
繰返しを避けるために、純粋に装置に従って開示された特徴は、製造方法の枠組みで開示されているようにもおよび製造方法の枠組みでも請求できるように適用される。
【００５２】
要約すると、本発明では、マルチウェル・プレートを凍結保存に直接使用することができて、新しい容器（receptacles）への各移動を省くことができるようになっている。原理的に、温度制御体を、それぞれ使用されるマルチウェル・プレートのフォーマットに適合化させることにより、それぞれ任意の数のキャビティを有する複数のマルチウェル・プレートを、凍結保存に直接使用することができる。その結果、既知の低温（凍結保存）技術を、既存のハイスループット・プロセス・チェーンに効率的に含ませることができて、マルチウェル・プレート・ベースの（に基づく）装置プラットフォームの自動化チェーンが低温領域内で閉じるようにもなる。
【００５３】
本発明の他の詳細および利点を、図面を参照して以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の実施形態によるマルチウェル・プレートおよび温度制御体の斜視図である。
【図２】図２は、断面が拡大されて断面で示されたマルチウェル・プレートおよび温度制御体の配置を示している。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態によるマルチウェル・プレートおよび温度制御体の断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による温度制御装置および温度制御方法を概略的に示している。
【図５】図５は、本方法の実施形態による物質の塗布または配置を概略的に示している。
【図６】図６Ａおよび６Ｂは、温度制御指状部および充填されたキャビティを含むユニットを示している。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、別の実施形態による温度制御体上のマルチウェル・プレートの断面図である。
【図８】図８Ａおよび８Ｂは、別の実施形態によるマルチウェル・プレートの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
図面において、同等の構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００５６】
図１は、マルチウェル・プレート１、および本発明による温度制御体４の第１の実施形態の、斜視図を示している。その中央において、概略的な斜視図は、標準化された９６ウェル形式の市販のプラスチック・マルチウェル・プレート１を示している。標準規格によれば、複数のキャビティ（ウェル）２は、それぞれ１２個（列）のキャビティからなる８行のキャビティ（８行×１２列）の形のマトリックス（行列）状の形態で互いに隣接して配置され、そのようなマルチウェル・プレート１上に各試料を収容するための複数の凹所を構成する。標準規格ＡＮＳＩ／ＳＢＳ４−２００４によれば、９６ウェル形式のマルチウェル・プレートの隣接キャビティの格子（グリッド）間隔は９ｍｍである。
【００５７】
そのようなマルチウェル・プレート１はプラスチック・カバー（蓋）で覆うことができ、それ（カバー）は、充填、排出またはその他の操作用の機械の場合には、省くこともできる。その下側において、複数のキャビティ２は、光学的品質に関して一般的に付着細胞の顕微鏡画像を可能にする薄いプラスチック・シートまたはフィルムで平面状の形態で閉じられる。
【００５８】
図１に示されたマルチウェル・プレート１の下には、マルチウェル・プレート１用の、例示的な温度制御体４が示されている。温度制御体４は、中を通って温度制御流体が流れることができる直方体状の基体（基部）６と、９６ウェルのマルチウェル・プレート１のパターンと正確に整合（一致）する基体６の上側に複数行と複数列の形で配置された複数の突出した円柱状の温度制御指状部（フィンガ）５と、を含んでいる。温度制御体４は、大きい熱容量および良好な熱伝導性を有する材料で形成される。一般的には、例えば銀または合金のような金属が使用される。
【００５９】
従って、９６個の温度制御指状部５は、マルチウェル・プレート１に対応して、同様に、マトリックス状の形態でそれぞれ１２個（列）の温度制御指状部５からなる８行（８行×１２列）の温度制御指状部５の形に配置される。従って、複数の温度制御指状部５の格子間隔は、マルチウェル・プレート１の複数のキャビティ２の格子間隔に対応し、即ち、隣接の温度制御指状部相互間の距離は、隣接のキャビティ相互間の間隔に対応し、この場合９ｍｍである。複数の温度制御指状部５は、それぞれ、基本的にまたは実質的には同形に形成され、マルチウェル・プレート１との接触面にわたって基本的に互いに直交する２つの面（面内）方向に基本的に等間隔で規則的に配置される。温度制御指状部５は、基体６と一体的に設けることができる。複数の温度制御指状部５は、下に配置された複数の温度制御体６と概して非常に良好な熱的接触状態にある。
【００６０】
少なくとも２つの開口部７ａ、７ｂを介して、温度制御ガスまたは温度制御液体が、基体６内を通って流れることができる。このために、温度制御体６において、２つの開口部を接続する流体案内部の蛇行するまたは螺旋状の経路が、均一なまたは望ましい温度プロファイル（分布）が達成されるように設けられ、それによって、複数の温度制御指状部はそれぞれその位置において支配的なまたは優勢な各温度になる。
【００６１】
各温度制御指状部５は、マルチウェル・プレートの各基部領域の熱容量よりはるかに大きいできるだけ大きい熱容量を有して、接触させる期間中に、それら（指状部）は、生体試料を有するキャビティ領域の温度を支配し決定する。即ち、冷却および加熱は、基本的にそのとき、生体試料およびマルチウェル・プレート１の各基部領域の熱伝導率によってのみ制限を受ける。
【００６２】
異なる形式のマルチウェル・プレートに、例えば８、１２、１６、２４、４８、９６、３８４または１５３６個のキャビティを有するマルチウェル・プレートに保存された各生体試料を冷却および／または加熱するために、この形式に適切に適合化された温度制御体を使用することができ、それ（温度制御体）は、そのとき、マルチウェル・プレートの格子間隔と整合（一致）する格子間隔の８、１２、１６、２４、４８、９６、３８４または１５３６個の温度制御指状部５を有する。
【００６３】
９６ウェルのマルチウェル・プレート１を室温から例えば−１５０℃のような目標温度に冷却する原理を、９６個のキャビティ２の全てを同様に冷却する例を用いて、以下で説明する。複数行または複数列の温度制御指状部の異なる温度制御によって、または複数の温度制御指状部５における各加熱素子（図示せず）によって、相異なる各温度を個々の温度制御指状部５上に形成することもできる。
【００６４】
９６ウェルのマルチウェル・プレート１を凍結させるために、それを最初に１℃乃至１５℃の温度にして、その温度で凍結防止媒質（不凍媒質）を上からピペットで加える。その間、温度制御体４は、−１５０℃乃至−１９５℃の温度の窒素ガス中を通過させることによって目標温度にされて、全ての温度制御指状部５もこの温度となる。図４に関連して以下で説明する機構によって、９６ウェルのマルチウェル・プレート１は、そのとき平坦な押圧体８によって上から温度制御体４上に押圧されて、複数の温度制御指状部５の各端面５ａが、マルチウェル・プレート１の９６個のキャビティ２の個々の基部と直接的に物質的または実質的に接触するようになっている。押圧体８の代わりに、圧電制御装置を使用して、複数の温度制御指状部５を複数のキャビティ２の各基部に接触させることができ（図３に示されている）、それによって、マルチウェル基板と温度制御指状部５との接触は、垂直方向の移動によって開いて（解放され）再び閉じる（形成される）ことができる。このために、マイクロメートル範囲内の僅かな小さい隙間が必要である。複数の繰り返しによって、このようにしてだけ、プレート全体の温度プロファイル（分布）を形成することができる。
【００６５】
追加的にまたは代替的に、基体６内を通るガス流の温度を変えることができ、それにより、細胞の凍結保存において通常用いられるような、より遅い（ゆっくりした）Ｔ（温度）プロファイルを形成することができる（例えば、１分当り或る割合または数個の分数（fractions）℃の範囲で、１分当り数℃）。加熱の場合、その手順は逆にされる。即ち、マルチウェル・プレート１は、高温に加熱された温度制御体４と非常に急速に接触される。暖かいまたは熱いガスまたは対応の液体はこれを通って流れることができ、その温度は、最も単純な場合、凍結防止媒質（不凍媒質）を洗い流すことができる例えば１０℃のような目標温度に、または直接的に３７℃に対応する。ここで、マルチウェル・プレート１も、温度制御体４に対して急速に押圧される。
【００６６】
幹細胞の場合、および特にＩＰＳの場合に必要とされるように極めて急速に加熱するために、温度制御体４は、４０℃乃至３００℃にされ、目標温度に達するまでマルチウェル・プレート１と熱的に接触されるだけである。複数の温度制御指状部５と複数のキャビティ２の間の熱的接触を開閉する（解放および形成する）ことによって、加熱期間中の温度の推移または経過も制御することができる。
【００６７】
図２は、下側の部分で、温度制御流体が中を通って流れることができる基体６と、基体６の上側に複数行および複数列の形で配置された複数の突出した温度制御指状部２５とを有する温度制御体２４の断面図を示している。複数の温度制御指状部２５の格子間隔は、この場合も、マルチウェル・プレート１の複数のキャビティ２の格子間隔に対応し、図２の中央に、部分的に拡大して断面図で示されている。その上に示されているのは、マルチウェル・プレート１の斜視図であり、破線で示された領域が図示の断面として使用されている。
【００６８】
複数のキャビティ２の各々において、複数のキャビティ２の基部プレート１１の上側に付着された細胞２１を有する生体試料２０と、上部の気体空間２３とが存在する。この実施形態において、マルチウェル・プレート１は依然としてカバー（蓋）３で覆われる。
【００６９】
温度制御体２４とマルチウェル・プレート１の間での、良好な押圧およびそれによる熱接触を達成するために、実施形態のこの変形例において、複数の温度制御指状部２５は、基体６の表面６ａ上に垂直には直立しておらず、しかしマルチウェル・プレート１の各端縁部に向かって徐々に大きくなるように傾斜している。これは、中央に配置された温度制御指状部２５の長手方向軸５ｄと比較して外向き傾斜している外側領域に配置された温度制御指状部２５の２つの長手方向軸５ｂと、破線５ｃとによって、誇張されて図に示されている。上または下からの平坦な圧力によって、マルチウェル・プレート１は、レンズ状の形態で僅かに曲げられ、それによって、確実に、それらの基部側面１１で、全てのキャビティ２が各温度制御指状部２５と等しく良好な平面的接触状態になる。複数の温度制御指状部の上側面、特に端面２５ａは、図２に例えば円柱で示されているように、ウェル熱伝導層９で覆うことができ、それによって非常に急速な冷却および加熱が可能になる。加熱／冷却素子１０は、さらに、個々の素子の温度を制御できる複数の温度制御指状部２５に一体化することができる。この目的のために、複数の温度制御指状部２５の端面上またはその付近に、例えばＰＴ１００またはＰＴ１０００センサのようなプラチナ抵抗温度センサの平坦な構成を有する温度センサ１２が設けられる。説明を簡略化するために、上述の温度センサ１２、より高い熱伝導率の層９、または加熱／冷却素子１０は、１つまたは２つの温度制御指状部２５について概略的に示されているだけであるが、全ての温度制御指状部２５に設けることができる。
【００７０】
図２と同様に、図３は、温度制御体２４と接触するマルチウェル・プレート１の断面を示している。この実施形態の特別な特徴は、圧電アクチュエータ３０がマルチウェル・プレート１のカバーにしっかりと取り付けられていて、圧電アクチュエータ３０の膨張または収縮（矢印で示されている）によって、各キャビティ２と各温度制御指状部２５の間の接触が設定または中断できるようになっている。これは、１乃至数百μｍの範囲の変位を伴う。
【００７１】
図４は、マルチウェル・プレート１に保存された生体試料を自動的に直接的に凍結保存するため温度制御装置４０を一例としてを示している。温度制御装置４０は、湿気のない温度制御されたチャンバ（室）４８を含んでいて、空気の相対的な湿気が氷として凝縮することがないようになっている。また、チャンバ４８は、少なくとも、マルチウェル・プレートの初期温度および必要な目標温度になっている各領域を有する。
【００７２】
温度制御チャンバ４８の基部には、液体窒素（ＬＮ２）を、開放的に、またはスポンジ状の材料、例えばスチールウール、多孔質アルミニウム、等の形態で含むトラフ（Wannne：槽、trough）４３が存在する。これは、部品が温度−１９６℃の液体窒素プール中に落下するのを防止するよう意図された有孔（穿孔）金属シート４４で覆われている。
【００７３】
液体窒素ＬＮ２の蒸発によって、温度約−１９６℃の下側の冷温層４３ａおよび温度約１０℃またはそれ以上の温かい上側の暖温層４３ｂを有するほぼ直線状のＴ（温度）勾配（T-Gradient）が形成される形態で、複数の水平層に構造化された内部に、乾燥窒素雰囲気が形成される。
【００７４】
さらに、温度制御チャンバ４８のハウジング壁部に配置された２つのロック部（錠部）４７ａおよび４７ｂが示されている。ロック部４７ａを介して、マルチウェル・プレート１が、暖かいときに、温度制御チャンバ４８内に導入されまたはそこから取り出される。ロック部４７ｂを介して、マルチウェル・プレート１を、冷たいときに、温度制御チャンバ４８内に導入しまたはそこから取り出すことができる。
【００７５】
マルチウェル・プレート１を導入しまたは取り出すことによって、湿った空気が温度制御チャンバ４８内に侵入する場合、氷捕獲部４９によって氷形成が強制的に行われる。これ（捕獲部）は暖かい領域４３ｂ内の被冷却体である。その手順によって湿気がもたらされない（入らない）ようにするために、再び温度制御チャンバ４８の頂部に、およびロック部（錠）４７ａ、４７ｂの上に、フード（Haube）（図示せず）を配置することができ、それを介して気体状の乾燥窒素が漏出する。システム全体４０は、圧力気密に閉じられていないが、頂部にサイホン状の出口管（パイプ）を有する（ここでは図示せず）。
【００７６】
温度制御チャンバ４８において、導入された生体試料またはマルチウェル・プレート１を冷却するための固定された、冷却された第１の温度制御体４１と、生体試料またはマルチウェル・プレートを加熱するための加熱された第２の温度制御体４２とが存在する。その双方を同様に設計する必要はない。従って、例えば、加熱温度制御部（ユニット）４２の各端面の表面は、−１５０℃の収縮したマルチウェル基板の幾何学的形状に適合化させることができ、即ち、加熱用の温度制御体４２の各端面の表面は、冷却用の温度制御体４１の各端面より僅かに小さい。
【００７７】
また、温度制御装置４０は配置装置（配置する装置）（図示せず）を含んでおり、それ（配置装置）によって、温度制御される各マルチウェル・プレート１は、矢印４５ａ〜４５ｃでまたは矢印４６ａ〜４６ｃで示された移動経路に従ってチャンバ４９内で移動させることができ、また、それ（配置装置）によって、各マルチウェル・プレートは、特に、温度制御体４１および４２の上に正確に位置合わせされた状態で配置することができる。矢印４５ａ〜４５ｃは、凍結保存用マルチウェル・プレート１を加熱するときの時間的および空間的な順序（シーケンス）を示している。矢印４６ａ〜４６ｃは、マルチウェル・プレート１を冷却するときのそのような順序を示している。各矢印によって示された各経路は、配置装置の各機械的要素によって横切られ、その各駆動装置は好ましくは温度制御チャンバ４８の外側に配置され、各マルチウェル・プレート１は、通常の案内システム、例えば、ロッド、コイル、等（図示せず）によって、移動される。
【００７８】
例えば、凍結される各生体試料を含むマルチウェル・プレート１は、ロック部４７ａを介して温度制御チャンバ４８内に導入され（矢印４６ａ）、配置装置によって、冷温層４３ａ内に移動され、そこで、有孔プレート４４上に立設する第１の温度制御体４１の上に配置される（矢印４６ｂ）。配置は、マルチウェル・プレート１の複数のキャビティがそれぞれ温度制御体４１の複数の温度制御指状部の中の１つの指状部の長手方向軸と整列して配置される形態で、行われる。その後、そのように配置されたマルチウェル・プレートは、制御されまたは調整された形態で、接触させる装置によって（図示せず）、例えば図３との関係で上述したように、下降して、温度制御体４１と接触するようにする。
【００７９】
マルチウェル・プレート１は、目標温度に達した後で、下側の冷温層４３ａに保存するように配置するか、または、更に処理するために、第２のロック部４７ａを介して温度制御チャンバ４８から取り出すことができる（矢印４６ｃ）。
【００８０】
図５は、複数のキャビティ２に保存された各生体試料上への物質の塗布または配置を概略的に示しており、そのための、複数のキャビティ基部１１上の細胞２１および流体充填物２０を有する１行の複数のキャビティ２を示している。１行の複数のキャビティ２において、複数の基部プレート１１は、複数の温度制御指状部５と熱的に接触している。凍結または加熱の前、凍結または加熱の期間中、およびその後、凍結または解凍状態で、他の物質５１が、ピペット装置５０で、例えばピペット操作ロボットで、複数のキャビティ２内に加えられる。例えば、これら（物質）は、凍結期間中に有用である凍結防止剤、粒子懸濁液、および凝固ゲル、等とすることができるが、凝固の際に実際のキャビティ内容物の表面を外部から閉じる閉鎖材料とすることもでき、その結果、閉鎖手段としてカバーまたは他の物体が必要でなくなり、それによって自動化プロセスが簡素化される。しかし、凍結時に特定のパターンを形成する流体、または解凍が期間中に生じて構造、色、混合物等が変化したかどうかを見ることができるようにする温度センサ機能を有する流体、を加えることもできる。これには、巨視的に見ることができないが、散乱光測定、蛍光測定、ラマン測定、等によって容易に認識し定量化することができる再結晶化プロセス、を含み得る。
【００８１】
特に重要なことは、各キャビティ２の内容物２０が既に凍結している場合、各キャビティ２内に固体または液体の形態の物質を塗布または配置することである。これらは、解凍直後に活性化する幹細胞用の分化因子、保護物質、または解凍後に下の溶液と単に組み合わされる遺伝物質であり得るであろう。また、それらは、解凍後に凍結防止剤の濃度を低下させる希釈媒質（溶媒）とすることもできる。
【００８２】
図６Ａは、温度制御指状部５およびキャビティ２の配置を示している。キャビティ２内には、３つの材料からなる充填物が存在する。基部の底部には、生体試料（ここでは基部プレート上の細胞として示される）が配置された培養培地（培養基）６０が存在し、その上に、培地６０の凍結後に塗布または配置されてそれ（培地）と混合しないようにされる媒質６１が存在する。これは全て、外部雰囲気に対して気密閉鎖を形成する別の媒質６２で覆われる。媒質６２は、天然または合成油、水溶液と混合できない流体、ゲル、または固体ＣＯ２とすることができる。そのような配置の利点は、それらが、解凍プロセスまたは深凍結に最適に適合化させることができることである。その媒質の性質と配置によって、解凍時の反応または応答が決まる。従って、異なる温度で時間的にまたは空間的にずれた液状化が生じる。図６Ｂに示されているように、充填物の組成に応じて、新しい順序（シーケンス）が生じる形態で、媒質または培地を移動させることができる。
【００８３】
図６Ｂは、温度制御指状部５およびキャビティ２の配置の２つの異なる状態を示している。参照符号“Ｉ”で示された第１の状態では、その配置は培養培地６０が凍結された冷温状態で示され、一方、参照符号“II”で示された第２の状態では、その配置は培養培地６０が解凍された暖温状態で示されている。例えば、凍結状態においてシリコーン油６３が固体の培養媒質６０に塗布または配置され、それ（油）が栄養液（培養液）６０より高い密度を有する場合、この層構造の順序は、その双方の相が温度上昇時に液体になった後頃（付近）に変化する。解凍期間中に、細胞６４は、表面から容易に剥離または分離して懸濁液中に入るが、解凍後、細胞は、上昇して最終的に上層になった培養液６０中で浮遊し、それ（細胞）は自動システムでは非常に容易に取り出すことができ、カバーを外す必要がない。
【００８４】
例えば、グリセリン溶液が、使用され、低い方で−４０℃までの温度で液体状態を維持するか、または全く固体状態にならない形態で、凍結に関する代替的変形例を展開することができる。この配置および方法の特別な利点は、常温では不可能な固体および液体状態での複数の試料および複数の物質（材料）の組合せの観察された低温（凍結）保存状態を監視制御または管理することが可能なことである。
【００８５】
図７Ａおよび７Ｂは、約２乃至３ｃｍの直径を有するより大きいキャビティ７２を有する２つの伝統的なウェル・プレート７０、７１を示している。ウェル・プレート７０、７１は、マルチウェル・プレート全体を凍結させるように改変された形態の射出成型部品として設計される。基部プレート７５は、熱を良好に伝導する薄い材料、例えば、ポリマー、金属、金属被覆またはダイヤモンドを含んでいて、安定な冷却または加熱体７３に配置された冷却および加熱空間７４を介して熱を容易に除去および導入できるようになっている。ウェル・プレート７０、７１は、上から温度制御部（ユニット）７３上に押圧され、ウェル・プレートにおいて中空空間７６を用いて僅かな負圧を発生させることによって曲げることができる。マルチウェル基板の全体的な冷却のこの変形例は、図１〜６による温度制御体の変形例と組み合わせることができる簡素化された形態である。温度制御体４、２４の空間７４内への導入は、そのような組合せの可能性の１つである。冷却または加熱流体または温度制御ガスがこの空間を通って流れ、対応する温度推移（経過、変化）はマルチウェル基板基部７５を介して各キャビティ７２中に伝達（移動）される。全ての変形例において、温度センサは、基部プレート７５上または各キャビティ７２内に配置された平坦なＰｔ−１００またはＰｔ−１０００センサの形態で、一体化することができる。代替形態として、温度センサを、参照（基準）キャビティ内に、温度推移（経過）を制御するための制御値または調整値を与える類似のまたは同じ充填物と共に、配置することができる。
【００８６】
図８Ａおよび８Ｂは、マルチウェル・プレート、および別の実施形態による温度制御体、の断面を示している。ここで、図８Ａは、双方が未だ互いに接触していないマルチウェル・プレート１と温度制御体４の配置の断面を示している。図８Ｂには、下側に温度制御円柱状部（シリンダ）２５を有する個別のキャビティ２が示されている。図８Ｂの破線によって特徴付けられているように、細胞２１を有するキャビティ基部領域の大幅に拡大された部分図を見ることができる。次に、複数のキャビティ２の基部プレート１１上に配置された層８２のトポグラフィ（地形的図、形状）が、温度制御体上の反対側要素（Gegenstueck：相補的片）で、キー（鍵）とロック部（錠、鍵穴）の原理に基づいて示されている点で、より急速な温度勾配プロセスについて、冷却接触をかなり増大させることができる。換言すれば、温度制御円柱状部２５の各端面２５ａおよび各キャビティ２の下側の基部側面１１は、それぞれ、互いに相補的な外形的に対応する非平面状の表面形状８２、８３を有していて、局所的外形の係合（嵌合）が形成されるようになっている。図示された先端部トポグラフィ（形状）は単なる例示的な可能性を表す。
【００８７】
本発明を或る実施形態の例を参照して説明してきたが、この分野の専門家にとって、本発明の範囲を逸脱することなく、異なる変更を施し、均等物を代替物として使用できることは明らかである。さらに、関連する分野から逸脱することなく、多くの変形を施すことができる。従って、本発明は、開示された実施形態の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に含まれる実施形態の全ての例を包含することが意図されている。特に、本発明は、引用される請求項に関係なく、従属請求項の構成および特徴に対する保護をも請求するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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