(57)【要約】本開示は、広くは、細胞培養または他のチャンバなど、化学的、生物学的、または化学的試料のためのチャンバまたは他の基材を、インキュベータなどのユニット内で操作するためのシステムおよび方法に関する。特定の実施形態において、本発明は、複数の基材またはチャンバを、外部の環境と異なる所定の環境が内部に維持されるハウジング内に維持し、基材またはチャンバを、ある場合にはハウジングに大きな開口（例えば、基材よりもかなり大きいドアを開放することによる）を生むことなく、ハウジング内およびハウジング外へと移動させるための技法を提供する。特定の実施形態においては、複数の基材を、所定の管理された環境を提供するハウジング内に、互いに固定されて保持された関係で、ハウジング内の環境のばらつきに均一に暴露されうるように取り付ける技法が提供される。
2006526406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を保持および反転させるように構築および配置されるデバイスを備え、前記物品が、平坦な生物学的基材を備える、装置。
【請求項２】
前記平坦な生物学的基材が、チャンバ内に収容される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記物品が、前記平坦な生物学的基材を備える細胞培養チャンバを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記細胞培養チャンバが、マイクロプレートである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記細胞培養チャンバが、ペトリ皿である、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記細胞培養チャンバが、細胞培養フラスコである、請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記デバイスが、少なくとも１つの軸を中心として前記物品を回転および／または周回させうるように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記軸が実質的に水平である、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記軸が、前記平坦な生物学的基材を通過しない、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記物品が、形状が細長い少なくとも１つの所定の反応部位を備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記デバイスが、第１の軸を中心として前記物品を回転および／または周回させうるように構成され、該第１の軸が、前記形状が細長い少なくとも１つの所定の反応部位の長手軸と直交するが交差しない、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記デバイスを囲むハウジングをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ハウジング内の温度を制御しうるように構成された機構をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記ハウジング内の相対湿度を制御しうるように構成された機構をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記ハウジング内のガスの濃度を制御しうるように構成された機構をさらに備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
物品を回転および／または周回させうるように構築および配置されたデバイスを備え、前記物品が、実質的に水平な軸の周囲の平坦な生物学的基材を備える、装置。
【請求項１７】
前記物品が、前記平坦な生物学的基材を備える細胞培養チャンバを含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記軸が、前記平坦な生物学的基材を通過しない、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記物品が、形状が細長い少なくとも１つの所定の反応部位を備える、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記デバイスが、第１の軸を中心として前記物品を回転および／または周回させうるように構成され、該第１の軸が、前記形状が細長い少なくとも１つの所定の反応部位の長手軸と直交するが交差しない、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記デバイスを囲むハウジングをさらに備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２２】
装置であって、
選択領域；および
複数の生物学的基材を同時に攪拌しうるデバイスであって、該デバイスは、該生物学的基材の少なくとも１つを前記選択領域に選択的に配置しうる、デバイス
を備える、装置。
【請求項２３】
細胞培養チャンバが前記生物学的基材を備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記デバイスを囲むハウジングをさらに備える、請求項２２に記載の装置。
【請求項２５】
前記選択領域が、前記デバイスを囲む前記ハウジングの開口によって規定される、請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記デバイスが、ある軸を中心として前記複数の生物学的基材を同時に回転および／または周回させうる、請求項２２に記載の装置。
【請求項２７】
前記軸が実質的に水平である、請求項２２に記載の装置。
【請求項２８】
生物学的基材を備える物品を、第１の位置と該第１の位置と垂直に並んだ第２の位置との間で、周期的に移動させるように構築および配置されたデバイス
を備える装置。
【請求項２９】
前記デバイスが、少なくとも１つの軸を中心とする前記物品の回転および／または周回によって、前記生物学的基材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるように構築および配置される、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
内部空間を有し、該内部空間を少なくとも約１００℃の温度まで加熱するよう構築および配置される細胞培養インキュベータ
を備える装置。
【請求項３１】
装置であって、
内部および外部を備え、化学的、生物学的および／または生化学的試料を含む基材をそれに取り付けうるように構築および配置される、ハウジング；
前記ハウジングの前記内部の環境を前記ハウジングの前記外部の環境と異なるように維持しうるように構成される機構；および
前記ハウジングの壁面に規定されたポートを通過して、基材を前記ハウジングの前記外部から前記ハウジングの前記内部へと導入し、かつ／または該基材を前記ハウジングの前記内部から前記ハウジングの前記外部へと引き出すように構成されたアクチュエータ
を備え、
前記ポートが、前記基材の最小寸法の２倍を超えない少なくとも１つの寸法を含む、
装置。
【請求項３２】
複数の化学的、生物学的、および／または生化学的試料を備える物品を反転させる工程であって、該物品はハウジング内に取り付けられ、該ハウジングは、複数の類似の物品を取り付けるように構成されかつ該ハウジング内に環境制御を提供しうる、工程
を包含する、方法。
【請求項３３】
溶液を実質的に水平な軸を中心として周回させることによって該溶液から細胞を分離させる工程
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、本出願と同時に係属中であるＺａｒｕｒらによる「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５６，９２９号の部分継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
細胞培養および他の生物学的、生化学的、または化学的基材など、基材を操作するためのシステムおよび方法が、広く開示される。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
さまざまな化学的、生物学的、および生化学的試料を収容するため、さまざまな装置が知られている。「インキュベータ」、あるいは等価的に「細胞培養インキュベータ」が、本明細書において触れられるとおり、細胞および他の生物学的培養のために広く使用されており、周囲の環境をある特定の温度（例えば、３２℃または３７℃）およびある特定の相対湿度（例えば、９５％または１００％の相対湿度）ならびに／あるいはある特定のガス濃度（例えば、５％または１０％の二酸化炭素を含む環境）に維持できるように構成されている。インキュベータは、一般に、このような環境を例えば数日または数週間といった長い時間期間にわたって維持することができる。
【０００４】
典型的には、実験室用インキュベータは、解放可能なドアおよび内部の一連の棚、ならびに内部の環境をある指定の値に維持するためのセンサを備える。ドアを開放する際、外部の環境（通常は、大気の温度および圧力にある）がインキュベータの内部の環境と混合するため、インキュベータの内部環境に大きな変化が生じる可能性がある。例えば、インキュベータの内部環境において、温度、相対湿度、またはガス濃度に大きな変化が生じる可能性があり、インキュベータ内に存在する細胞または生物学的培養に負の影響を及ぼす可能性がある。多くの場合、インキュベータ内に適切な内部環境を取り戻すために、かなりの時間を要する可能性があり、細胞または生物学的培養にさらに悪影響をもたらす可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の要旨）
本明細書の開示は、広くは、例えばインキュベータ内で細胞培養および他の生物学的、生化学的、または化学的基材などの基材を操作するためのシステムおよび方法に関する。本件出願の主題は、ある場合には、相関する生成物、特定の課題について選択可能な解決策、および／または１つのシステムまたは物品の複数の異なる使用を含む。
【０００６】
ある特定の実施形態において、本発明は装置に関係する。本発明の装置は、ある一連の実施形態において、例えば少なくとも１つの生物学的基材、チャンバ、または所定の反応部位を含む物品など、基材または基材を含む物品を保持して反転させるように構築および配置されたデバイスを備えている。他の一連の実施形態において、本発明の装置は、基材または物品を実質的に水平な軸を中心として回転（ｒｏｔａｔｅ）および／または周回（ｒｅｖｏｌｖｅ）させるように構築および配置されたデバイスを備えている。さらに別の一連の実施形態において、本発明の装置は、選択領域、および複数の基材または物品を同時に攪拌できるデバイスを備えており、当該デバイスが、前記基材または物品のうちの１つを前記選択領域に選択可能に位置させることができる。本明細書において使用されるとき、用語「選択領域」は、装置内への挿入または装置からの取り出しを容易にするため、生物学的基材などの基材または物品を搬入または搬出できる装置内の領域を指している。例えば、基材または物品を、装置内の位置（例えば、ホルダに保持されている場所）から選択領域へと運ぶことができ、次いで当該選択領域から装置の外部の位置へと運ぶことができる。基材または物品を選択領域へと／選択領域から運ぶため、例えば手による手動操作、アクチュエータによる操作、ロボットによる操作、など、基本的に任意の適切な方法を使用することができる。
【０００７】
さらに別の一連の実施形態において、本発明の装置は、例えば少なくとも１つの生物学的基材、チャンバ、または所定の反応部位を含む物品など、基材または基材を含む物品を、第１の位置と該第１の位置と垂直に並んだ第２の位置との間で周期的に移動させるように構築および配置されたデバイスを備えている。基材または物品は、例えば生物学的、生化学的、または化学的基材を含むことができる。本発明の装置は、他の一連の実施形態においては、内部空間を備える細胞培養インキュベータを備えており、この細胞培養インキュベータが、内部空間を少なくとも約１００℃の温度まで加熱するように構築および配置されている。
【０００８】
一実施形態において、本発明の装置は、随意により、内部および外部を備えるハウジングであって、例えば化学的、生物学的、または生化学的試料を含んだ基材または物品を自身に取り付けることができるように構築および配置されたハウジングを備えている。さらにこの装置は、ハウジングの内部の環境をハウジングの外部の環境と異なるように維持できるように構成された機構、および／またはハウジングの壁面に規定されたポートを通って基材または物品をハウジングの外部からハウジングの内部へと導入し、かつ／またはハウジングの内部からハウジングの外部へと取り出すように構成されたアクチュエータを備えることができ、このポートが、基材の最小寸法の２倍を超えない少なくとも１つの寸法を備える。
【０００９】
ある特定の実施形態において、本発明は方法に関係する。ある一連の実施形態において、本発明の方法は、複数の化学的、生物学的、および／または生化学的試料を備える基材または物品を反転させることを含んでおり、物品は、複数の同様の基材または物品を取り付けることができ、かつ内部に環境の制御を提供できるハウジング内に取り付けられている。本発明の方法は、他の一連の実施形態においては、溶液を実質的に水平な軸を中心として周回させることによって、細胞を含む溶液から細胞を分離するステップを含む。
【００１０】
ある特定の実施形態において、本発明は、例えば本明細書の実施形態のいずれかに記載のように、生物学的、生化学的、または化学的基材などの基材または物品を操作することができる装置を製作する方法に関する。ある特定の実施形態において、本発明は、例えば本明細書の実施形態のいずれかに記載のように、生物学的、生化学的、または化学的基材などの基材または物品を操作することができる装置を使用する方法に関する。ある特定の実施形態において、本発明は、例えば本明細書の実施形態のいずれかに記載のように、生物学的、生化学的、または化学的基材などの基材または物品を操作することができる装置を普及させ、製造し、販売し、かつ／または使用する方法に関する。
【００１１】
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実施形態についての以下の詳細な説明を添付の図面とあわせて検討することによって、明らかになるであろう。なお、本発明はこれらの実施形態に限られるわけではなく、添付の図面は概略図であって、必ずしも比例尺ではない。図面においては、図示されている同一またはほぼ同一な構成要素のそれぞれは、通常はただ１つの番号で表わされている。わかりやすくする目的で、すべての図のすべての構成要素に符号が付されているわけではなく、図示がなくても当業者が本発明を理解することができる場合には、本発明の各実施形態の構成要素のすべてが示されているわけでもない。本明細書と言及によって本明細書に組み込まれることになる文書とが、相矛盾する開示を含む場合には、本明細書が優先する。言及によって本明細書に組み込まれることになる２つ（またはそれ以上）の出願が、互いに対立および／または矛盾する開示を含む場合は、後で出願された出願が優先する。
【００１２】
これらに限られるわけではないが本発明のいくつかの実施形態を、添付の図面を参照しつつあくまで例として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（詳細な説明）
この開示は、広くは、細胞培養および他のチャンバなど、化学的、生物学的、または生化学的試料のためのチャンバまたは他の基材を、インキュベータなどのユニット内で操作するためのシステムおよび方法に関する。ある実施形態において、本発明は、内部にハウジングの外部の環境と異なる所定の環境が維持されているハウジング内に複数の基材またはチャンバを維持し、ある場合にはハウジングに大きな開口を生む（例えば、基材よりも著しく大きいドアを開くことによる）ことなく、基材またはチャンバをハウジング内およびハウジング外へと移動させるための技法を提供する。ある実施形態においては、所定の管理された環境をもたらしているハウジング内に、複数の基材をお互いに対して固定に保持して取り付け、それらをハウジング内の環境の差異へと均等にさらすことができるようにハウジング内で移動させる技法が提供される。ある実施形態において、本発明は、環境の制御をもたらすことができるハウジング内で１つ以上のチャンバまたは基材内の流体を、ある実施形態においては攪拌棒または流体に直接接触する他の攪拌部材で流体を物理的に攪拌することなく、攪拌するための技法を提供する。さらに他の実施形態において、本発明は、実質的に垂直および／または水平な軸を中心として基材またはチャンバを回転させるための方法を提供する。ある場合には、前記システムの任意のいずれかを、チャンバまたは基材内の物質の分離を生じさせるための充分な速度で回転させることができる。
【００１４】
所有者が本件出願と同一である以下の出願はそれぞれ、関連する主題に向けられ、かつ／または本発明の実施に有用または潜在的に有用である方法および／またはデバイスおよび／または材料を開示しているが、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。それらは、Ｊｕｒｙらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ」という名称の２０００年３月１０日付の米国特許仮出願第６０／１８８，２７５号、Ｊｕｒｙらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ」という名称の２０００年１１月７日付の米国特許出願第０９／７０７，８５２号、２００１年９月２０日に国際公開パンフレット第ＷＯ０１／６８２５７号として公開されたＪｕｒｙらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ」という名称の２００１年３月９日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０１／０７６７９号、Ｚａｒｕｒらによる「Ｍｉｃｒｏｆｅｒｍｅｎｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｃｅｌｌ  Ｂａｓｅｄ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の２００１年４月１０日付の米国特許仮出願第６０／２８２，７４１号、２００３年４月２４日に米国特許出願公開第２００３／００７７８１７号として公開されたＺａｒｕｒらによる「Ｍｉｃｒｏｆｅｒｍｅｎｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｃｅｌｌ  Ｂａｓｅｄ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の２００２年４月１０日付の米国特許出願第１０／１１９，９１７号、２００２年１０月２４日に国際公開パンフレット第ＷＯ０２／０８３８５２号として公開されたＺａｒｕｒらによる「Ｍｉｃｒｏｆｅｒｍｅｎｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｃｅｌｌ  Ｂａｓｅｄ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の２００２年４月１０日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０２／１１４２２号、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒｓ  ｈａｖｉｎｇ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ  ａｎｄ  Ｇａｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という名称の２００２年６月５日付の米国特許仮出願第６０／３８６，３２３号、Ｍｉｌｌｅｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ‐Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という名称の２００２年６月５日付の米国特許仮出願第６０／３８６，３２２号、Ｓｃｈｒｅｙｅｒらによる「Ｆｌｕｉｄｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｃｅｌｌ‐Ｂａｓｅｄ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の２００２年８月１９日付の米国特許出願第１０／２２３，５６２号、Ｚａｒｕｒらによる「Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の２００２年９月９日付の米国特許仮出願第６０／４０９，２７３号、Ｍｉｌｌｅｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５７，０４８号、Ｍｉｌｌｅｒらによる「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５６，９３４号、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の２００３年６月５日付���米国特許出願第１０／４５６，１３３号、２００４年３月２５日に米国特許出願公開第２００４／００５８４３７号として公開されたＲｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｈａｖｉｎｇ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ  ａｎｄ  Ｇａｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願１０／４５７，０４９号、２００３年１２月１８日に国際公開パンフレット第ＷＯ０３／１０３８１３号として公開されたＲｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｈａｖｉｎｇ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ  ａｎｄ  Ｇａｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という名称の２００３年６月５日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１７８１６号、２００４年３月２５日に米国特許出願公開第２００４／００５８４０７号として公開されたＭｉｌｌｅｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｌｉｇｈｔ‐Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５７，０１５号、２００３年１２月１８日に国際公開パンフレット第ＷＯ０３／１０４３８４号として公開されたＭｉｌｌｅｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｌｉｇｈｔ‐Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という名称の２００３年６月５日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１８２４０号、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５７，０１７号、Ｚａｒｕｒらによる「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５６，９２９号、Ｊｕｒｙらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ」という名称の２００３年８月１日付の米国特許出願第１０／６３３，４４８号、２００４年２月２６日に国際公開パンフレット第ＷＯ２００４／０１６７２７号として公開されたＭｉｌｌｅｒらによる「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ａｎｄ／ｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」という名称の２００３年８月１９日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／２５９５６号、Ｍｉｌｌｅｒらによる「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ａｎｄ／ｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」という名称の２００３年９月１６日付の米国特許出願第１０／６６４，０４６号、２００４年２月２６日に国際公開パンフレット第ＷＯ２００４／０１６７２９号として公開されたＭｉｌｌｅｒらによる「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｐＨ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」という名称の２００３年８月１９日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／２５９０７号、Ｚａｒｕｒらによる「Ｒｏｔａｔａｂｌｅ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の２００３年８月２９日付の米国特許出願第６０／４９���，９８１号、Ｚａｒｕｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という名称の２００３年８月２９日付の米国特許出願第６０／４９９，１２４号、Ｍｉｌｌｅｒらによる「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｐＨ  ａｎｄ  Ｏｔｈｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」という名称の２００３年９月１６日付の米国特許出願第１０／６６４，０６８号、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の２００３年８月１９日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／２５９４３号、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の２００３年９月１６日付の米国特許出願、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」という名称の２００４年６月７日付の米国特許出願、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ」という名称の２００４年６月７日付の米国特許出願、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ」という名称の２００４年６月７日付の国際特許出願、Ｚａｒｕｒらによる「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」という名称の２００４年６月７日付の国際特許出願、Ｚａｒｕｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という名称の２００４年６月７日付の米国特許出願、Ｚａｒｕｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という名称の２００４年６月７日付の国際特許出願、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｇａｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  ａ  Ｒｅａｃｔｏｒ」という名称の２００４年６月７日付の米国特許出願、Ｒｕｓｓｏらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  ａｎｄ  Ｃｈｉｐ」という名称の２００４年６月７日付の米国意匠特許出願、Ｊｏｈｎｓｏｎらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｍｉｘｉｎｇ」という名称の２００４年６月７日付の米国特許出願、およびＭａｃＧｒｅｇｏｒによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｍｉｘｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の２００４年６月７日付の米国特許出願である。
【００１５】
本明細書の説明の大部分は、生物学的な種または試料、生物学的なチャンバ、基材、および／または物品、ならびにインキュベータであるハウジングの文脈において提示される。しかしながら、本明細書が、生物学的な試料のみならず、基本的に任意の化学的または生化学的試料、ならびにそれらの任意のいずれかのためのチャンバおよび／または基材をも包含することを、理解すべきである。当業者であれば、非生物学的な試料およびチャンバまたは他の適切な基材へと適用されたときの本発明の有用性を理解でき、必要であれば本明細書にて説明する装置を非生物学的技法にあわせて変更することができるであろう。
【００１６】
本発明のさまざまな態様が、多数の実施形態のかたちをとることができる。ある一連の実施形態においては、システムが、１つ以上の所定の反応部位を備えるチャンバ、基材、および／または物品を反転させることができる装置を備えて提供される。本明細書にて使用されるとき、「反転」とは、チャンバ、基材、または物品の文脈において、チャンバ、基材、または物品の物理的操作の最中の少なくともある時点において、チャンバ、基材、または物品を上下逆に引っくり返すことを指す。ある特定の実施形態では、システムが、例えばチャンバ、基材、および／または物品を反転させるため、それらを実質的に水平な軸を中心として回転および／または周回させることができる装置を備えている。すでに述べたシステムの任意のいずれかを、例えばインキュベータなど、チャンバ、基材、および／または物品、ならびに／あるいはチャンバ、基材、および／または物品内の試料を所望の環境条件にさらすための種々の装置の任意のいずれかと、組み合わせて設けることも可能である。ある実施形態においては、システムがオートクレーブ・インキュベータを備えている。
【００１７】
本明細書にて使用されるとき、「試料」とは、生きておりあるいは死んでおり、有機でありあるいは無機である化学的、生物学的、または生化学的な種の一部分であって、所望に応じて例えば環境の制御、運動（例えば、攪拌）、および／または時間の経過、などの文脈において何らかの方法で操作される一部分を意味する。例えば、試料は、特定の１つ以上の環境、運動、および／または時間によってどのように影響を受けるのかについて研究が望まれる何物かであってよく、試料は、特定の環境、運動、および／または時間に応答して化学的または生物学的に変化することが知られており、そのような変化が本発明の実施形態によって促進される反応剤または出発物質であってよく、あるいはこれらの組み合わせなどであってよい。
【００１８】
本明細書にて使用されるとき、「基材」とは、その中および／またはその上および／またはその近傍において生物学的、生化学的、または化学的反応が生じうる表面を備える物品である。基材は、平坦または実質的に平坦であってよいが、あるいくつかの場合には、基材は、特定の用途に応じて曲がっていてもよく、あるいはその他の非平坦であってよい。基材の形成に有用な材料の例としては、これらに限られるわけではないが、ガラス、プラスチック、半導体材料、などが挙げられる。あるいくつかの場合には、ある種の反応を促進し、あるいは禁ずるように、基材を修飾することができる。例えば、基材を食刻することができ、あるいは基材の疎水性または親水性の強調、基材の疎細胞性および親細胞性の強調、基材への、または基材付近の反応剤の特定または非特定の結合の促進、などのための化学品で被覆することができる。基材は、ある特定の実施形態においては、例えばフラスコまたは囲まれたマイクロ流体システムにおけるように、少なくとも部分的に囲まれることができる（例えば、チャンバの一部として、あるいはチャンバ内に収容されて）。あるいくつかの場合には、基材上の反応を、流体の添加によって、例えば基材内および／または基材上および／または基材付近での反応を生じさせ、あるいは妨げ、さらに／あるいはそのような反応を促進し、あるいは禁止することによって、何らかのやり方で変化させることができる。本明細書にて使用されるとき、「チャンバ」とは、基材を備えあるいは収容している物品であり、あるいくつかの場合には、基材を囲み、あるいは少なくとも部分的に囲むことができる。例えば、チャンバが内部に基材を囲むことができ、基材がチャンバの壁面を規定することができる、などである。
【００１９】
本明細書にて使用されるとき、「生物学的基材」とは、その中および／またはその上および／またはその近傍において生物学的反応が生じうる表面を備える物品である。「生物学的チャンバ」とは、基材を（例えば、チャンバの一部として、あるいはチャンバ内に収容して）備えあるいは収容している物品であり、例えば細胞、組織および組織構造物、生体外システム、ならびに生物などの生物学的な系が内部で増殖できる。生物学的チャンバは、典型的には囲まれており、あるいは少なくとも一部が囲まれている。チャンバは、細胞または他の生物学的な系を収容することができる任意の適切な材料で形成でき、かつ／または例えばガラス、ポリスチレン、および／または当業者にとって公知の他の材料からなる基材など、細胞または他の生物学的な系が付着することができる基材を含むことができる。「細胞培養チャンバ」とは、内部で細胞が増殖できる生物学的チャンバである。基材は、通常は平坦である。細胞培養チャンバは、この技術分野においてよく知られており、これらに限られるわけではないが、ペトリ皿（任意の適切な直径を備える）、フラスコ（例えば、Ｔ２５フラスコ、Ｔ７５フラスコ、Ｔ１５０フラスコ、Ｔ１７５フラスコ、など）、例えば６穴マイクロプレート、２４穴マイクロプレート、９６穴マイクロプレートなど、２００２  ＳＰＳ／ＡＮＳＩ提案の規格に定められているようなマイクロプレート（例えば、おおまかに１２７．７６±０．５０ｍｍ×８５．４８±０．５０ｍｍの寸法を備えるマイクロプレート）、などが含まれる。細胞培養チャンバは、例えばガラス、ポリスチレンおよび／または他のポリマー、ならびに／あるいは当業者にとって公知の材料など、細胞を収容して細胞培養の発生を可能にできる任意の適切な材料で形成できる。あるいくつかの場合には、細胞培養チャンバが、使い捨てであってよい。
【００２０】
生物学的チャンバの一例が、マイクロプレートである。「マイクロプレート」は、「マイクロタイター」プレート、「マイクロウェル」プレート、またはこの技術分野において公知の他の同様の用語で称されることもある。マイクロプレートは、例えば２００２  ＳＰＳ／ＡＮＳＩ提案の規格にて定められているように、標準化され、あるいはこの技術分野において認知された寸法を備えることができる（例えば、おおまかに１２７．７６±０．５０ｍｍ×８５．４８±０．５０ｍｍの寸法を備えるマイクロプレート）。マイクロプレートは、任意の数のくぼみを備えることができる。例えば、商業的に典型的に使用されているとおり、マイクロプレートは、６穴のマイクロプレートであってよく、２４穴のマイクロプレートであってよく、９６穴のマイクロプレートであってよく、３８４穴のマイクロプレートであってよく、あるいは１，５３６穴のマイクロプレートであってよい。くぼみはそれぞれ、例えば円柱形または矩形など、任意の適切な形状であってよい。さらに、マイクロプレートは、例えば特定の特別な用途においては、他の数のくぼみを備えてもよく、さらに／あるいは他のくぼみ形状またはくぼみ配置を備えてもよい。
【００２１】
本明細書にて使用されるとき、「リアクタ」とは、反応部位、任意のチャンバ（反応チャンバおよび補助的なチャンバを含む）、チャネル、ポート、入口および／または出口（すなわち、反応部位へとつながり、反応部位からつながっている）、センサ、アクチュエータ、プロセッサ、コントローラ、膜、などを含む構成要素の組み合わせであって、これらが、反応部位における生物学的、化学的および／または生化学的反応、相互作用、操作、または実験を、収容、促進および／または監視すべく協働するが、チップの一部であってよい。例えば、チップは、少なくとも５つ、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも５００、または少なくとも１，０００以上のリアクタを含むことができる。リアクタの例としては、化学的または生物学的なリアクタおよび細胞培養デバイス、ならびに２００１年９月２０日に国際公開パンフレット第ＷＯ０１／６８２５７号として公開されたＪｕｒｙらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｅｒ」という名称の２００１年３月９日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０１／０７６７９号に記載されているリアクタが挙げられ、この国際特許出願は、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。リアクタは、１つ以上の反応部位または個室を備えることができる。このリアクタは、例えば、細胞増殖、薬品製造、化学物質の合成、有害化学物質生成、薬物スクリーニング、物質スクリーニング、薬物開発、化学兵器の化学的治療、など、任意の化学的、生化学的、および／または生物学的な目的のために使用することができる。例えば、リアクタは、細胞または組織のきわめて小規模の培養を容易にするために使用できる。ある一連の実施形態では、本発明のリアクタは、数ミリメートルから数センチメートルの寸法のマトリックスまたは基材を備え、例えば数十または数百マイクロメートルといった次元の寸法のチャネルを含む。対象の試薬を、これらのチャネルを通じて、例えば反応部位へと、あるいは種々の反応部位間で、流通可能にでき、試薬は、いくつかのやり方で混合することができ、あるいは反応させることができる。ある特定の場合には、そのような反応の生成物を、リアクタまたはチップ内で回収、分離、および処理することができる。
【００２２】
本明細書にて使用されるとき、「化学的、生物学的、または生化学的リアクタ・チップ」（同じ意味で、単に「チップ」とも称される）は、１つ以上のリアクタを含む一体の物品である。「一体の物品」とは、材料の一片、または互いに一体に接続された構成要素のアセンブリを意味する。本明細書において使用されるとき、「一体に接続された」という用語は、２つ以上の物体について言及する場合、通常の使用の最中に互いに分離することがない物体を意味し、例えば手動で分離させることができず、分離には少なくとも工具の使用を必要とし、さらに／または例えば破壊、剥離、などによって構成要素の少なくとも一方に対して損傷を生じさせる（接着剤や工具などによって一体に固定された構成要素の分離）ことによって分解を不可能にした物体を意味する。
【００２３】
本明細書に開示するデバイスの多くの実施形態および構成を、チップまたはリアクタに関して説明するが、本明細書に開示の主題がいずれかまたは両者に当てはまりうることを、当業者であれば理解できるであろう。例えば、チャネルの構成を、一方の文脈において説明するかもしれないが、その構成が他方の文脈（あるいは、典型的には両者：チップの一部であるリアクタ）においても当てはまりうることを、理解できるであろう。リアクタまたはチップの文脈について示される本明細書の全ての説明は、本明細書における「チップ」および「リアクタ」の定義の文脈における構成の説明と矛盾しないかぎり、他方にも当てはまるということを、理解すべきである。さらに、本明細書に開示するチップおよびリアクタが、幅広くさまざまな種々の構成を備えることができることを、理解すべきである。例えば、チップをただ１つの材料から形成でき、あるいはチップが、２種類以上のリアクタ、リザーバおよび／または作用物質を含んでもよい。
【００２４】
本明細書にて使用されるとき、「反応部位」とは、リアクタ、チップ、チャンバ、または物品の使用の際に物理的、化学的、生化学的、および／または生物学的反応を生じるように構築および配置されるリアクタ、チップ、チャンバ、または他の物品内のサイトとして規定される。あるいくつかの場合には、２つ以上の反応部位がリアクタ、チップ、チャンバ、または他の物品内に存在してもよく、例えば、少なくとも１つの反応部位、少なくとも２つの反応部位、少なくとも３つの反応部位、少なくとも４つの反応部位、少なくとも５つの反応部位、少なくとも７つの反応部位、少なくとも１０個の反応部位、少なくとも１５個の反応部位、少なくとも２０個の反応部位、少なくとも３０個の反応部位、少なくとも４０個の反応部位、少なくとも５０個の反応部位、少なくとも１００個の反応部位、少なくとも５００個の反応部位、または少なくとも１，０００個以上の反応部位が、リアクタ、チップ、チャンバ、または他の物品内に存在してもよい。反応部位は、反応を生じさせることができる領域として規定することができる。例えば、リアクタを、チャンネル内、１つ以上の個室内、２つ以上のチャネルの交差部分、などで反応を生じさせるように構築および配置できる。反応は、例えば、混合または分離プロセス、２つ以上の化学物質の間の反応、光起動性または光阻害性の反応、生物学的プロセス、などであってよい。あるいくつかの実施形態では、反応が、化学的変化をもたらさない光との相互作用に関連してもよく、例えば、光の光子を反応部位に組み合わされた物質によって吸収して熱エネルギーに変換でき、あるいは蛍光として再放射できる。さらに、ある特定の実施形態においては、反応部位が、１つ以上の細胞および／または組織を含んでもよい。したがって、ある場合には、反応部位を、例えばリアクタ、チップ、チャンバ、または他の物品内の細胞親和性の領域など、リアクタ、チップ、チャンバ、または他の物品内において細胞が配置される位置の周囲の領域として規定できる。
【００２５】
本明細書において使用されるとき、「チャネル」とは、リアクタおよび／またはチップに組み合わされた（反応部位内にあり、反応部位へとつながり、あるいは反応部位からつながる）経路であり、例えば後でさらに説明するように、１つ以上の流体を特定的に１つの位置から別の位置に、例えばリアクタまたはチップの入口から反応部位へと、運ぶことができる。物質（例えば、流体、細胞、粒子、など）は、チャネルを通って例えば連続的に、無作為に、間欠的に流れることができる。チャネルは、閉鎖されたチャネルであってよく、あるいは開放されたチャネルであってよく、例えばリアクタまたはリアクタを含むチップを囲んでいる外部環境に対して開放されていてよい。チャネルは、例えば構造的特徴（例えば、細長い凹み）、物理的／化学的特徴（例えば、疎水性対親水性）、および／またはチャネル内にある流体に対して力（例えば、閉じ込め力）を及ぼしうる他の特徴など、流体の輸送の制御を容易にする特徴を備えてもよい。チャネル内の流体は、チャネルを部分的に満たしてよく、あるいは完全に満たしてもよい。ある場合には、流体を、あるいくつかのやりかたで、例えば表面張力を用いて、チャネル内またはチャネルの一部に保持または拘束できる（すなわち、流体が凹状または凸状のメニスカスなどのメニスカス内でチャネル内に保持されるように）。チャネルは、例えば正方形のチャネル、円形のチャネル、丸められたチャネル、矩形のチャネル（例えば、任意の縦横比を備える）、三角形のチャネル、不規則なチャネル、など、流体の輸送を可能にする任意の適切な断面形状を備えることができる。チャネルは、リアクタまたはチップ内で任意の寸法であってよい。例えば、チャネルは、チャネル内の流体流の方向に直交する方向について、ある場合には約１０００マイクロメートル未満、他の場合には約５００マイクロメートル未満、他の場合には約４００マイクロメートル未満、他の場合には約３００マイクロメートル未満、さらに他の場合には約２００マイクロメートル未満、さらに他の場合には約１００マイクロメートル未満、あるいはさらに他の場合には約５０または２５マイクロメートル未満の最大寸法を備えてよい。あるいくつかの実施形態では、例えば流体が細胞を含む場合に、チャネルの寸法を、この流体がチャネルを通って自由に流れることができるように選択できる。さらに、特定の場合においては、チャネルの寸法を、例えばチャネル内の流体にある特定の体積または直線流量を可能にするように選択できる。一実施形態においては、流体流の方向に対して垂直である他の最大寸法の深さが、このチャネルが連通している反応部位の深さと同様であってよい。当然ながら、チャネルの数、チャネルの形状または幾何、ならびにチップ内におけるチャネルの位置は、当業者であれば決定できるであろう。
【００２６】
本発明のある実施形態においては、試料を、攪拌棒または試料に物理的に接触する他の攪拌部材などによって物理的にかき混ぜることなく、攪拌できる。本明細書において使用されるとき、「攪拌」とは、例えば所定の反応部位内において、流体の物理的なかき混ぜ、所定の反応部位の振動、所定の反応部位あるいは所定の反応部位を含むチップまたは基材の回転（これが、所定の反応部位内に流体の回転流を引き起こし、結果として混合を生じさせる）などのプロセスによって、試料の流体の混合を生じさせることができる任意の能動的なプロセスを指す。攪拌は、直接的（例えば、流体へと直接加えられる）であっても、間接的（流体を収容しているチップまたは基材へと加えられる）であってもよい。流体の攪拌は、手動であってよく、あるいは当業者にとって公知のとおり何らかのやり方で機械的に制御されてもよい。本明細書において使用されるとき、「物理的にかき混ぜる」とは、能動的な混合部材による所定の反応部位における流体の攪拌を指す。本明細書において使用されるとき、「能動的な混合部材」とは、所定の反応部位そのものに対して可動であり、すなわちチップまたは基材内に反応部位を規定している壁面に対して可動である羽根、攪拌棒、インペラ、などの混合用部材を定義することを意味する。
【００２７】
チップなどの基材が使用される場合、その一部分またはすべてを、細胞の付着を促進し、あるいは生物学的培養（例えば、「生物学的基材」）を促進または容易化するようなやり方で、処理できる。例えば、基材をイオン化でき、さらに／あるいは例えばカルボキシル酸、アルコール、および／またはアミノ基を露出して備える材料など、幅広いさまざまな親水、親細胞、および／または親生体性の材料の任意のいずれかで被覆できる。他の実施形態においては、基材の表面を、例えばフィブロネクチン、ラミニン、ビトロネクチン、アルブミン、コラーゲン、および／またはＲＧＤ配列を含むペプチドなど、付着を促進する生体材料で少なくとも部分的に被覆できる。他の適切な親水、親細胞、および／または親生体性の材料は、当業者にとって公知であろう。
【００２８】
細胞培養チャンバが使用される実施形態においては、例えばバクテリアまたは他の単細胞生物、植物細胞、または動物細胞など、内部で培養されうる細胞タイプの増殖に適した基材を備えることができる。細胞が単細胞生物である場合には、その細胞は、例えば原生動物、トリパノゾーマ、アメーバ、イースト菌、藻類、などであってよい。細胞が動物細胞である場合には、その細胞は、例えば無脊椎動物の細胞（例えば、果実蝿からの細胞）、魚の細胞（例えば、ゼブラフィッシュの細胞）、両生類の細胞（例えば、蛙の細胞）、爬虫類の細胞、鳥の細胞、あるいは霊長類の細胞、牛の細胞、馬の細胞、豚の細胞、ヤギの細胞、犬の細胞、猫の細胞、またはラットやマウスなどの齧歯目からの細胞などの哺乳類の細胞であってよい。細胞が多細胞生物からの細胞である場合、その細胞は、その生物の任意の部分からのものであってよい。例えば、細胞が動物からのものである場合、その細胞は、心臓の細胞、繊維芽細胞、ケラチン生成細胞、ヘプタオサイト（ｈｅｐｔａｏｃｙｔｅ）、コンドラサイト（ｃｈｏｎｄｒａｃｙｔｅ）、神経細胞、骨細胞、筋肉細胞、血液細胞、内皮細胞、免疫細胞（例えば、Ｔ細胞、Ｂ細胞、マクロファージ、好中球、好塩基球、肥満細胞、好酸球）、幹細胞、などであってよい。あるいくつかの実施形態においては、例えば繊維芽細胞および肝細胞など、２つ以上の細胞タイプを同時に使用できる。さらに、ある特定の実施形態においては、細胞単層、および組織培養または細胞構成物（例えば、生体でない足場上に位置する細胞）などを、反応部位において使用することができる。いくつかの場合には、細胞が、遺伝子操作された細胞であってもよい。ある特定の実施形態においては、細胞が、チャイニーズハムスター卵巣（「ＣＨＯ」）細胞または３Ｔ３細胞であってよい。いくつかの実施形態においては、例えば繊維芽細胞および肝細胞など、２つ以上の細胞タイプを同時に使用できる。さらに、ある特定の実施形態においては、細胞単層、および組織培養または細胞構成物（例えば、生体でない足場上に位置する細胞）などを、反応部位において使用することができる。特定の細胞タイプのために反応部位に必要な詳細な環境条件は、当業者であれば容易に決定できるであろう。
【００２９】
いくつかの例では、細胞が、治療および／または診断上の利益がある化学的または生物学的化合物を生成できる。例えば、細胞は、モノクローナル抗体、遺伝子組み換えたんぱく質などのたんぱく質、アミノ酸、ホルモン、ビタミン、薬品または薬剤、他の治療用の分子、人工化学品、ポリマー、ＧＦＰ（「緑蛍光たんぱく質」）やルシフェラーゼなどのトレーサ、などの産物を生成できてよい。ある一連の実施形態においては、細胞を、薬品の発見および／または薬品の開発目的に使用することができる。例えば、細胞を、細胞との相互作用が疑われる作用物質にさらすことができる。そのような作用物質の例には、これらに限られるわけではないが、発がん性または変異原性の化合物、合成化合物、ホルモンまたはホルモン類似物、ビタミン、トレーサ、薬品または薬剤、ウイルス、プリオン、バクテリア、などが含まれる。例えば、一実施形態において、本発明を、モノクローナル抗体および／または他の利益ある化合物の大量処理を可能にするため、自動細胞培養に使用することができる。他の実施形態においては、本発明を、薬品のスクリーニングの目的に使用することができる。
【００３０】
本発明のある態様においては、チップなどの細胞培養または他の生物学的チャンバ（または、他の基材）、あるいはその反応部位を規定している体積容器が、実質的に「水密」であってよく、すなわちチャンバ等が、チャンバまたは基材内の水などの液体がチャンバ等の向きまた位置にかかわらずチャンバ等から出ることがないよう、構築および配置されてよい。例えば、チャンバがフラスコである場合、フラスコが、液体が出ないようにするためフラスコへと取り付けることができるねじ留めキャップを備えることができる。他の例としては、チャンバが、例えば密封されたマイクロプレートなどの物品の少なくとも一部を含み、随意により、例えば針によって穿孔されたときに内部へのアクセスを可能にすることができる自己密封ポートを通じ、マイクロプレートへの内部アクセスを備えてもよい。本発明における使用に適した自己密封材料の例としては、これらに限られるわけではないが、例えば、ポリジメチルシロキサン（「ＰＤＭＳ」）などのポリマー類、あるいはＲＴＶ  １０８、ＲＴＶ  ６１５、またはＲＴＶ  １１８（Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、ＮＹ）といった処方のシリコーン材料が挙げられる。
【００３１】
ある一連の実施形態においては、チャンバまたは他の基材が、マイクロ流体チャンバまたは基材であってよい（例えば、最小の断面寸法が約１ｍｍ未満である流体通路を少なくとも１つ内部に備えるチャンバまたは基材）。マイクロ流体チャンバは、ある場合には密封することができ、さらに／またはチャンバを内部に収容された流体を放出することなく反転させることができるよう、囲まれた空間を規定できる。マイクロ流体チャンバおよび他の基材の例としては、これらに限られるわけではないが、２００１年９月２０日に国際公開パンフレット第ＷＯ０１／６８２５７号として公開されたＪｕｒｙらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒｓ」という名称の２００１年３月９日付の国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０１／０７６７９号、Ｊｕｒｙらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ」という名称の２０００年１１月７日付の米国特許出願第０９／７０７，８５２号、２００３年４月２４日に米国特許出願公開第２００３／００７７８１７号として公開されたＺａｒｕｒらによる「Ｍｉｃｒｏｆｅｒｍｅｎｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｃｅｌｌ  Ｂａｓｅｄ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称の２００２年４月１０日付の米国特許出願第１０／１１９，９１７号、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒｓ  ｈａｖｉｎｇ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ  ａｎｄ  Ｇａｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という名称の２００２年６月５日付の米国特許仮出願第６０／３８６，３２３号、Ｍｉｌｌｅｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｌｉｇｈｔ‐Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という名称の２００２年６月５日付の米国特許仮出願第６０／３８６，３２２号、Ｍｉｌｌｅｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５７，０４８号、Ｍｉｌｌｅｒらによる「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５６，９３４号、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５６，１３３号、２００４年３月２５日に米国特許出願公開第２００４／００５８４３７号として公開されたＲｏｄｇｅｒｓらによる「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｈａｖｉｎｇ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ  ａｎｄ  Ｇａｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願１０／４５７，０４９号、２００４年３月２５日に米国特許出願公開第２００４／００５８４０７号として公開されたＭｉｌｌｅｒらによる「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｌｉｇｈｔ‐Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５７，０１５号、本件出願と同日に出願される「Ｇａｓ  Ｂｕｂｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒｓ」という名称の米国特許出願、および本件出願と同日に出願される「Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｍｉｘｉｎｇ  Ｖｉａ  Ｂｕｂｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」という名称の米国特許出願に開示のものがあげられ、これらの特許出願はすべて、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。
【００３２】
本明細書にて使用されるとき、「保持」とは、ある対象物を装置へと、装置の運動によって当該対象物が装置から外れることがないように添えることを意味する。例えば、装置は、対象物を脱落させることなく反転させ、回転させ、周回させ、揺らし、攪拌し、かつ／または振動させることができる。対象物は、特定の実施形態においては、操作者（例えば、機械的または自動化されたデバイス、または人間であるユーザ）によって装置から意図的に取り外すことができる。一例として、チャンバまたは他の基材を、装置の使用時にチャンバまたは他の基材を保持するように設計された装置の溝内に配置することができる。例えば、図１および２に示されているように、チャンバ（または、他の基材）を装置へと、チャンバを保持するように設計された溝４２内に挿入でき、これによって装置内にチャンバを保持できる。随意により、フック、ガイド、クリップ、ファスナ、帯、またはばねなどの機械的な拘束を、チャンバを装置へと保持するために使用できる。他の例としては、チャンバを、クランプによって装置に保持できる。ある場合には、チャンバを、チャンバが装置の運動によって装置から脱落することなく装置内であるやり方で移動できるような方法で、装置に保持できる。
【００３３】
本明細書に開示のデバイスの多くの実施形態および構成を、チャンバまたは基材に関して説明するが、本明細書に開示の主題がいずれかまたは両者に当てはまりうることを、当業者であれば理解できるであろう。すなわち、チャンバまたは基材の文脈において示される本明細書の全ての説明が、本明細書における「チャンバ」および「基材」の定義の文脈における構成の説明と矛盾しないかぎり、他方にも当てはまるということを、理解すべきである。
【００３４】
一態様において、本発明は、チャンバ（または、他の基材）を反転させることができるように構成された装置を含む。チャンバを、例えば図１０に示すように、装置内に任意の適切な向きで配置できる。チャンバを、例えばチャンバの中身の適切な混合を保証するため、反転させることができる。ある場合には、装置を、例えば定まった周期で、あるいは特定の刺激または条件に応答してなど所望の場合に、あるいは操作者が所望したときに、チャンバを繰り返し反転させることができるように構成できる。チャンバが細胞培養チャンバである場合には、例えば細胞に機械的な力を及ぼす（例えば、ある種の心臓または他の造血細胞など、細胞が特定の機械的な力に影響されやすく、あるいは特定の機械的な力によって刺激される場合）ため、あるいは空気‐液体界面によって刺激される細胞（例えば、皮膚細胞）のために適切な空気‐液体界面を維持するため、などのためにチャンバを反転させることができる。装置がインキュベータ（または、周囲を囲む他のハウジング）内に位置している一連の実施形態においては、装置が、確実にチャンバを周囲のインキュベータ内の環境と混合させ、あるいは確実に周囲のインキュベータ内の環境に暴露するため、チャンバを反転させることができる。
【００３５】
本発明の他の態様においては、装置が、チャンバ（または、他の基材）を実質的に水平な軸を中心として回転および／または周回させることができるように構成される。本明細書において使用されるとき、「回転」させられる対象物は、当該対象物の内部に位置する軸を中心として向きを変えられ、一方、「周回」させられる対象物は、当該対象物の外部に位置する軸を中心として向きを変えられる。ある特定の実施形態においては、例えば図５に示されているように、本発明の装置を、実質的に水平な第１の軸６１を中心とするチャンバの回転と実質的に水平な第２の軸６０を中心とするチャンバの周回とを同時に行なうように構成できる（図５に示した実施形態においては、実質的に水平な第２の軸そのものが、実質的に水平な第１の軸の周囲を周回する）。本明細書において使用されるとき、「実質的に水平な軸」とは、一般に、地面と平行またはほぼ平行な軸である。例えば、実質的に水平な軸は、地面に対して２０°未満、地面に対して１０°未満、地面に対して５°未満、または地面に対して１°未満の角度にあってよい。ある一連の実施形態においては、例えば図５に示した実施形態のように、装置内におけるチャンバ（または、他の基材）の回転および／または周回を、装置の使用の最中にチャンバ（または、他の基材）が地面に対して実質的に水平に保たれるように設計できる。
【００３６】
本発明のある特定の実施形態においては、装置が、チャンバ（または、他の基材）内の中身の少なくとも一部を、例えばチャンバまたは基材の運動に起因する擾乱または混合を生じさせることによって、攪拌できるように構成される。例えば、装置が基材を振動させることができ、あるいは例えば図９に示されているように、１つ以上の軸を中心とする基材の回転および／または周回を生じさせることができる。
【００３７】
図１は、本発明のさまざまな実施形態に従って化学的、生物学的、または生化学的試料を操作するための装置１００の一例を示している。装置１００ならびに図面に示されている他の構成は、あくまで例示を目的としている。他の構成も可能であり、それらも本発明に包含される。装置１００は、おおむね矩形の不動の形状のハウジング４０を備えている（装置そのものは、不動ではない）。図示の実施形態において、装置１００は、おおむね正方形の対向する２つの主表面を、長方形の４つの端面で接続して備えている。ハウジング４０は、例えばインキュベータであってよい。ある場合には、用途に応じて、デバイス１５を清浄に保つ、塵埃粒子のない状態に保つ、層流場内に保つ、無菌に保つ、などため、ハウジング４０を充分に囲むことができる。
【００３８】
ハウジング４０内においては、ハウジングの対向する２つの主平面を貫いている軸６０上に、試料または複数の試料を収容するように構築および配置できる複数の独立したチャンバまたは他の基材を保持するため、デバイス１５が取り付けられている。デバイス１５は、外向きに延びる複数の部材１８を放射状に備える回転車輪の形態をとっており、部材１８が、部材１８間に１つ以上のチャンバを配置することができる複数の溝４２を規定している。ひとたびチャンバが溝４２に保持されると、軸６０を中心としてデバイス１５を手動または自動で回転させることができ、これによって溝４２内に保持されたチャンバを周期的に反転させることができる。ある場合には、デバイス１５を、チャンバまたは基材内の物質の分離を生じさせる（あるいは、防止する）ために充分な速度で回転させることができる（すなわち、「遠心分離」）。例えば、デバイス１５内のチャンバが細胞を含んだ溶液を含む場合には、デバイス１５を、溶液からの細胞の沈殿を生じさせるために充分な速度で回転させることができ、例えば約４００ｒｐｍ、約６００ｒｐｍ、約８００ｒｐｍ、約１０００ｒｐｍ、約１２００ｒｐｍ、などの速度で回転させることができる。他の例としては、デバイス１５内のチャンバが細胞を含む場合には、デバイス１５を、細胞の内部の構成要素の分離（すなわち、細胞小器官へと）を生じさせるために充分な速度で回転させることができる。
【００３９】
ハウジング４０内の環境（例えば、湿度、温度、光への暴露、など）が一様でない場合に、チャンバを溝４２に保持して軸６０を中心として回転させることによって、チャンバをハウジング４０内の環境の相違により均一にさらすことができることが、観察されるであろう。さらに、チャンバの中身を物理的なかき混ぜを必要とすることなく攪拌できることも、見て取れるであろう。
【００４０】
ハウジング４０において対向する主平面を接続しているハウジングの端面のうちの１つを規定している一面４８には、アクセス・ポート５０が位置しており、このアクセス・ポート５０を通って、チャンバ（または、他の基材）をハウジング４０の内部へと導入でき、ハウジング４０の内部から取り出すことができる。アクセス・ポート５０は、ハウジング４０において、チャンバまたは他の基材を装置１００へと適切にアクセスさせることができる任意のどこかに配置でき、例えばハウジング４０の側面、またはハウジング４０の１つ以上の主表面に配置できる（例えば、図２に示されているように）。チャンバを、デバイス１５の溝４２内に保持すべくデバイス１５内に挿入するため、所望の溝がアクセス・ポート５０と整列するようにデバイス１５を回転させることができ、チャンバがアクセス・ポート５０を通じて挿入されて、選択された領域内の溝４２に保持される。デバイス１５を、１つ以上のチャンバを所定の溝４２内に配置できかつその位置が既知となるよう、所望の溝４２をアクセス・ポート５０へのアクセスに整列させた任意の所定の放射状の向きへと回転させることができ、したがって外部からの取り出しのために所定のチャンバを保持している所定の溝をアクセス・ポート５０に整列させ、デバイス１５から当該チャンバを取り出すことができる（例えば、選択領域において）。後でさらに詳しく説明するとおり、チャンバ（または、他の基材）を、手による手動操作、アクチュエータによる操作、ロボットによる操作、などを含む基本的に任意の技法によって、溝５０を介してハウジング４０へと挿入でき、かつ／またはハウジング４０から取り出すことができる。アクセス・ポート５０は、ハウジングの壁面４８の開口であってよく、例えばハウジング内の環境を維持する、ハウジング内の清浄および／または無菌を維持する、などのため、随意によりフラップ、ドア、またはチャンバのハウジングへの導入またはハウジングからの取り出しに使用されていないときにアクセス・ポート５０を閉鎖できるようにする他の部材を備えている。さらなる構成について、後で説明する。
【００４１】
必ずしもではないが、装置１００および本明細書に記載する同様の装置は、化学的、生物学的、または生化学的試料を操作するように設計されたクラスタ・ツール型の装置からなるモジュール、あるいはＲｏｄｇｅｒｓらによる「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５７，０１７号、または本件出願と同日に出願されるＲｏｄｇｅｒｓらによる「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願に記載されているような同様のシステムを規定することができ、これら米国特許出願のそれぞれは、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。
【００４２】
すでに述べたように、本発明の特定の実施形態は、ハウジングに大きな開口を生んで（例えば、ハウジングの大きな扉を開くことによる）ハウジング内の環境を乱すことがないように、試料をハウジングへと導入し、かつハウジングから取り出すことに係る。アクセス・ポート５０は、そのような実施形態の１つを代表している。ある一連の実施形態においては、ポート５０が、当該アクセス・ポート５０を通ってハウジング４０へと導入されるチャンバまたは他の基材の最小寸法の４倍を超えることがない最小限の断面寸法５２を備えている。あるいは、この最小寸法が、当該ポート５０を通ってハウジング４０へと導入されるチャンバまたは他の基材の最小寸法の３倍以下、２倍以下、または１．５倍以下であってよい。本明細書において使用されるとき、「最小寸法」とは、間に基材全体を位置させることができながら、かつ可能な限り互いに接近して位置する２つの平行な仮想の平面間の間隔である。長さ、幅、および高さ（すなわち厚さ）を備えるおおむね矩形の固体の形状に関しては別のやり方で定義ができ、当該形状の高さ（すなわち厚さ）が最小寸法を規定しており、長さおよび幅のそれぞれよりも小さい。
【００４３】
次に図２を参照すると、代案となる装置１０２の他の実施形態が示されている。装置１０２は、デバイス１５がデバイス１５の回転軸６０と平行な方向において溝に対処できるように構成されている点を除き、図１の装置１００と類似している。すなわち、溝４２が、デバイス１５においてハウジング４０の主平面と平行な面に位置している。この構成においては、アクセス・ポート５０が、ハウジング４０の対向する主平面のうちの一方に配置され、溝４２と整列可能である。図示の実施形態においては、２組の溝４２が、軸６０から半径方向外向きの２つの異なる距離に位置しており、２つのアクセス・ポート５０が、２組の溝４２のそれぞれと整列できるように、ハウジング４０の主平面に配置されている。
【００４４】
図３は、自立しており、すなわちハウジング、インキュベータ、または他の支持構造に接続されていない装置１０３を備える本発明の一実施形態を示している。例えば、図３に示した実施形態を、床面上、またはベンチまたはカウンターの表面上に配置することができる。図３において、装置１０３は、半径方向外向きに延びる複数の部材３８を備える回転式のデバイス１５を備えており、各部材３８が、チャンバ１０を保持できる保持機構を含む。この例では、チャンバ１０を保持するための機構が、クランプ２０である。クランプ２０は、チャンバ１０を保持できる任意の機械式または電気機械式クランプであってよい。当然ながら、例えばつめ機構、試料を収容した基材またはチャンバの対応する凹所に挿入できる突起、など、チャンバ１０を部材３８へと保持する他の方法も同様に使用でき、当業者にとって公知である。図３において半径方向外向きに延びている部材３８のそれぞれは、実質的に水平な軸６０を中心として回転できる心棒３６へと接続されている。本発明の他の実施形態においては、半径方向外向きに延びる部材が、図３に示されているものより多くても、少なくてもよく、さらにある場合には、半径方向外向きに延びる部材のすべてがクランプまたは他の保持機構を備えている必要はなく、半径方向外向きに延びる部材のいくつかが、２つ以上のクランプまたは他の保持機構を備えてもよい。
【００４５】
図３においては、スタンド３２が心棒３６を支持し、心棒３６を実質的に水平な軸６０を中心として回転できるようなやり方で位置させている。心棒３６を実質的に水平な軸６０を中心として回転させるための機構（ならびに、他の実施形態においてデバイスとともに使用するための同様の機構）は、ある場合には機械的またはコンピュータ制御であってよく、他の場合には、手動で制御されてもよい。図３のスタンド３２は、チャンバ１０を保持したときに半径方向外向きに延びている部材３８が、例えばスタンド３２が位置している表面またはスタンド３２そのものと干渉することなく実質的に水平な軸６０のもとで周回するために充分なすき間を備えるようなやり方で、構築および配置されている。
【００４６】
図４は、本発明の他の一連の実施形態において使用できるデバイス１０４を示している。例えば、デバイス１０４を使用する装置を、図１、２、または３に示した実施形態において使用することができる。デバイス１０４は、ハウジングまたはインキュベータの内部に収容することができ、あるいは自立した装置の一部として使用することができる。図４においては、半径方向外向きに延びる部材４７の組がそれぞれ、それらの間に部分的に囲まれた空間４９を規定しており、この空間４９内に１つ以上のチャンバ１０を保持することができる。半径方向外向きに延びる部材４７はそれぞれ、実質的に水平な軸６０を中心として回転できる心棒４６へと接続されている。図４において、デバイス１０４は、半径方向外向きに延びる部材４７を１６個含んでおり、チャンバを保持することができる空間４９が８つ規定されているが、他の実施形態においては、デバイス１０４が、半径方向外向きに延びる部材４７をより多数またはより少数備えてもよく、部材４７は典型的には、心棒４６を中心として対称に配置される。ある実施形態においては、部分的に囲まれた空間４９内のチャンバ１０を、チャンバ１０が移動できないように保持することができ、あるいは半径方向外向きに延びる部材４７を、デバイスが実質的に水平な軸６０を中心として回転するときに、部材４７がチャンバ１０をデバイス内に、動作の最中にチャンバ１０がデバイス１０４から脱落することがないが空間４９内で移動できるように保持できるように、構築および配置できる。デバイス１０４が実質的に水平な軸６０を中心として回転するため、チャンバ１０の向きが変化（すなわち、直立から反転姿勢へと）し、したがってチャンバ１０内に存在するであろうあらゆる流体を、能動的な混合部材を使用することなく攪拌することができる。
【００４７】
図５に示した実施形態においては、デバイス１０５が、実質的に水平な中央の軸６０を中心とするチャンバ１０（または、他の基材）の周回と、実質的に水平な個々の軸６１を中心とする各チャンバ１０回転とを、同時に（または、別個に）行なうことができるように構成されている。個々の水平軸６１も、実質的に水平な軸６０を中心として周回する。この図において、心棒５６は、半径方向外向きに延びる複数の部材５８を含む。半径方向外向きの部材５８はそれぞれ、クランプ２０などの取り付け機構が当該機構に取り付けられたチャンバを個々に回転させることができるようにする回転可能機構５１を含む。心棒５６が、実質的に水平な軸６０を中心として回転し、半径方向外向きに延びる部材５８も、実質的に水平な軸６０を中心として回転する。個々の水平軸６１を中心とするチャンバ１０の回転は、同期されていてもよく、あるいは実質的に水平な中央の軸６０を中心とするチャンバの回転から独立して制御されてもよい。例えば、チャンバが大きく攪拌されると望ましくない実施形態、またはデバイス１０５の使用時にチャンバが反転すると望ましくない実施形態においては、２つの回転速度について同期を使用することができる。他の実施形態においては、例えば能動的な混合部材を使用することなくチャンバ１０を攪拌することが望まれる場合、またはチャンバ１０をデバイスの動作時に周期的または無秩序に反転させる場合など、非同期の制御が望まれる可能性もある。
【００４８】
図６Ａ〜６Ｃには、装置に保持されたチャンバの移動を可能にする本発明の実施形態が示されている。図６Ａにおいては、デバイス１０６が、半径方向外向きに延びるアーム６８を、実質的に水平な軸６０を中心として周回できるように構成して備える。半径方向外向きに延びるアーム６８は、心棒６６に取り付けられている。半径方向外向きに延びるアーム６８の組が、それらの間に１つ以上のチャンバ１０を収容できる空間６９を規定している。この実施形態においては、外向きに延びるアーム６８の間に規定された空間６９が、デバイスの動作時にチャンバ１０がデバイス１０６から脱落することがないが、チャンバ１０が実質的に水平な軸６０から離れようとする半径方向の距離に関して不動ではないように、チャンバ１０を保持している。このようにして、ある場合には、チャンバ１０が、外向きに延びるアーム６８間に規定された空間６９内で自由にスライドできる。ある場合には、空間６９内におけるチャンバ１０の移動が、実質的に水平な軸６０から実質的に半径方向外向きであってよく、他の実施形態においては、さらに横断方向の運動など他の種類の運度を許容してもよい。空間６９におけるチャンバ１０の運動は、重力によることができる。例えば、デバイス１０６が実質的に水平な軸６０を中心として回転するとき、チャンバ１０への重力が変化する。すなわち、チャンバ１０が、位置１１として示されている実質的に水平な軸６０に近接した位置から、位置１２として示されている実質的に水平な軸６０から遠く離れた位置まで、移動することができる。ある場合には、例えば機械的、静電的、および／または磁気的な力など、チャンバ１０に作用する他の力が、空間６９におけるチャンバ１０の運動を生じさせてもよい。心棒６６が実質的に水平な軸６０を中心として回転するとき、チャンバ１０は、位置およびチャンバ１０に加わる正味の力が、半径方向外向きに延びるアーム６８および空間６９の心棒６６に対する角度位置によって決まるように、空間６９内で移動できる。
【００４９】
半径方向外向きに延びるアーム６８はそれぞれ、デバイス１０６が運動するときにチャンバ１０がデバイス１０６を離れることがなく、すなわちチャンバ１０がデバイス１０６内に保持されるように、構成できる。例えば、図６Ｂにおいては、チャンバ１０が、半径方向外向きに延びるアーム６８の間に規定された空間６９内に収容される。チャンバ１０は、半径方向外向きに延びるアーム６８の端部のリップ６５ゆえ、半径方向外向きに延びるアーム６８の端部を超えて移動することができない。類似の実施形態が図６Ｃに示されており、ここではチャンバ１０が、半径方向外向きに延びるアーム６８の端部の拘束部材６２によって空間６９内に収容される。一例として、拘束部材６２は、柱または一連の柱であってよい。ある場合には、図６Ｃに示されているように、拘束部材６２の端部を保持機構６７によって所定の位置に保持することができ、保持機構６７は、特定の実施形態においては、調節可能であってよく、かつ／または着脱式であってよい。例えば、チャンバを空間６９から取り出そうとするとき、保持機構６７を拘束部材６２から解放し、拘束部材６２を空間６９の端部から離れるように移動または回転させることができるようにして、チャンバ１０を空間６９から取り出せるようにしてもよい。
【００５０】
図７Ａおよび７Ｂは、本発明の他の実施形態によるデバイスを示しており、回転するデバイスが種々さまざまな適切な形状を、好ましくは依然として少なくとも１つのチャンバ（または、他の基材）を実質的に水平な軸を中心として回転させることができるように構成されつつ、備えうることを示している。例えば、図７Ａにおいては、装置１０１が、心棒７６および心棒７６から離れるように対称に延びている半径方向外向きに延びる２つの部材７８を備える。半径方向外向きに延びる部材７８のそれぞれの端部には、チャンバ１０を保持できるように構成されたクランプ２０が位置している。同様に、図７Ｂにおいては、心棒７６が、対称に配置されそれぞれがチャンバ１０を保持できるように構成されたクランプ２０を備える半径方向外向きに延びる３つの部材７８を備える。ここに示した実施形態においては、心棒７６が、軸６１を中心として回転できる。軸６１は、実質的に水平な軸であってよく、実質的に垂直な軸であってよく、あるいは基本的に任意の向きの軸であってよい。
【００５１】
図８には、本発明の他の実施形態が、表面５に取り付けられて示されている。表面５は、例えばインキュベータの壁面、ハウジングの壁面、または実験室の壁面など、壁面、床面、あるいは他の適切な水平または垂直面であってよい。装置１０８は、取り付け機構２２によって壁面５に取り付けられている。取り付け機構２２は、例えば実質的に水平な軸６１および／または実質的に垂直な軸６６など、１つ以上の軸を中心として装置１０８を回転および／または周回させることができる。適切な回転可能な取り付け機構は、当業者にとって公知であろう。取り付け機構２２には、外向きに延びる１つ以上のアーム１８を取り付けることができ、各アームが、１つ以上のチャンバ１０（または、他の基材）を保持することができる１つ以上のクランプ２０（または、他の適切な固定機構）を備える。ある場合には、クランプ２０が、回転機構２５によって放射状のアーム１８に対して回転可能であってよい。そのような場合には、回転機構２５の運動の制御を、機構２２と組み合わせることができ、あるいは他の場合には、機構２２から独立させることができる。ある特定の実施形態においては、デバイス１０８が機構２２を備えていなくてもよい。
【００５２】
図９は、本発明の他の実施形態を示している。図９においては、デバイス１０９を、例えば床面上、カウンター上、あるいはインキュベータまたは他のハウジング内など、水平または垂直面に配置することができる。デバイス１０９は、ある表面（図示されていない）上に置かれ、ある場合には任意の適切な固定機構を使用して当該表面に不動化または取り付けできるベース３０を備えている。図９に示すように、ベース３０には、デバイス１０９の一部を実質的に垂直な軸６７を中心として回転させるように構成された回転機構２２が接続されている。回転機構２２は、任意の適切な回転機構であってよく、当業者であればそのような回転機構を選択できる。回転機構２２には、外向きに延びる複数のアーム１８が取り付けられ、各アームが、回転機構２２から離れるように放射状に延びている。放射状に外向きに延びるアーム１８の端部には、回転機構２５およびクランプ２０（または、他の固定機構）が位置している。ある場合には、回転機構２５によって、クランプ２０が実質的に水平な軸６１を中心としてチャンバ１０（または、他の基材）を回転させることができてよい。実質的に水平な軸６１を中心とするこの運動を、実質的に垂直な軸６７を中心とする外向きに延びるアーム１８の周回に組み合わせてもよく、あるいは別個独立にしてもよい。ある特定の場合には、機構２５が存在しない。ある場合には、例えばインキュベータまたは他のハウジング内に配置できるよう、装置１０９が持ち運び可能であってよい。
【００５３】
本明細書に記載の装置を、チャンバを種々の適切な向きの任意のいずれかに保持するように構成することができる。チャンバの構成に応じ、特定のそのような向きは、所望の程度またはパターンの混合または攪拌を与えるためにとくに好都合であろう。これは、図１０の文脈において後でさらに詳しく説明するとおり、例えば他の流体の液体を収容するための１つ以上の細長い体積容器であって、それぞれが細長い所定の反応部位を物品、チャンバ、または他の基材に規定する内部容積を備える容器を備える物品、チャンバ、または他の基材の操作のために、とくに重要でありうる。本明細書において使用されるとき、所定の反応部位に関して「細長い」とは、例えば外側境界または容器について、外側境界／容器内に包含され外側境界／容器上の２つの点を接続しかつ所定の反応部位の幾何中心を通過する第１の直線セグメントであって、この第１の直線セグメントに直交し、外側境界／容器内に包含され外側境界／容器上の２つの点（第１の直線セグメントによって接続される２つの点と同じではない）を接続しかつ所定の反応部位の幾何中心を通過する第２の直線セグメントよりもかなり長い第１の直線セグメントが存在することを特徴とする周囲の形状を備える所定の反応部位を指す。例えば、物品が平坦なチップであって、チップの面に直交する方向において測定される厚さ、ならびにいずれもチップの面と平行である相互に直交する方向において測定される長さおよび幅を特徴とする所定の反応部位を規定する体積容器を備える場合には、（例えば、所定の反応部位が、細い矩形または楕円形、涙滴形などの場合のように）長さが幅を大きく超えているならば、当該所定の反応部位が「細長い」と考えられる。細長い所定の反応部位について、外側境界／容器内に包含され外側境界／容器上の２つの点を接続しかつ所定の反応部位の幾何中心を通過する最長の直線セグメントと共直線である軸を、本明細書においては、当該所定の反応部位の「長手軸」と称する。
【００５４】
例えば、図１０Ａにおいては、チャンバ１０が、それぞれが長手軸９を特徴とする細長い所定の反応部位８を規定している複数の細長い体積容器７を備えるとともに、チャンバを実質的に水平な軸６０を中心として周回させるように構成された装置３に保持されている。チャンバ１０は、所定の反応部位８の長手軸９が実質的に水平な軸６０に関して、当該長手軸９が水平軸６０と平行であるように配置されるよう、装置３に保持されている。図１０Ｂに示した好ましい構成においては、チャンバ１０が、所定の反応部位８の長手軸９が実質的に水平な軸６０に関して、当該長手軸９が実質的に水平な軸６０と直交するが交差することがないように配置されるよう、装置３に保持されている。図１０Ｃに示した構成では、チャンバ１０が、所定の反応部位８の長手軸９が実質的に水平な軸６０に関して、当該長手軸９が実質的に水平な軸６０と直交しかつ交差するように配置されるよう、装置３に保持されている。
【００５５】
本発明の特定の実施形態においては、ハウジング４０が、内部で細胞または他の生物学的試料を容易に培養でき、あるいは増殖させることができるインキュベータであってよい。例えば、ハウジング４０は、市販のインキュベータまたは専用に作られたインキュベータであってよく、物品、チャンバ、または基材を保持し、かつ／あるいは回転または周回させることができるデバイスを、例えばインキュベータの棚の上またはインキュベータの内部の床面上など、インキュベータ内に配置することができる。他の一連の実施形態においては、物品、チャンバ、または基材を保持し、かつ／あるいは回転または周回させるためのデバイスを、例えば当該デバイスをインキュベータ内に固定および／または配置するため、ハウジング内に保持することができる。一例として、デバイスを、図８に示したようにハウジングの壁面に接続することができる。ある一連の実施形態においては、ハウジングが、デバイスを保持できる専用設計のハウジングであってよい。例えば、専用設計のハウジングは、比較的多数の物品、チャンバ、または基材を収容または保持できるデバイスを収めることができる。ある場合には、例えば実験室内の空間を節約するため、ハウジングを比較的小さい「占有」面積を備えるように設計できる。
【００５６】
インキュベータを運転するための条件は、当業者であれば容易に決定することができる。例えば、インキュベータを、内部に例えば約３２℃または約３７℃の温度など一定の温度を維持できるように設計できる。さらに、インキュベータを、例えば９０％を超える相対湿度、９５％を超える相対湿度、または約１００％の相対湿度（すなわち、基本的に飽和湿度）など、インキュベータ内にある特定の相対湿度を維持するように設計できる。ある特定の場合には、インキュベータを、例えば酸素、二酸化炭素、または窒素など細胞の代謝に必要なガスなど、内部の１つ以上のガスの濃度を制御するように設計できる。センサ、プロセッサ、バルブ、などを、内部の環境条件のいくつかまたはすべてを制御すべくインキュベータにおいて使用することができる。
【００５７】
本発明の一態様においては、アクセス・ポート５０が、一度に１つまたは少数の物品、チャンバまたは他の基材のみを容易に受け入れるために充分な大きさを、備えることができる。ある一連の実施形態においては、アクセス・ポートが、当該アクセス・ポートへと導入される物品、チャンバまたは他の基材の最小寸法の約４倍未満、約３倍未満、約２倍未満、約１．５倍未満、または約１，２倍未満の最小限断面寸法を備えている。より小さいポートが、例えばモジュール内の内部環境の制御が望まれる場合において、好都合であろう。より小さいアクセス・ポートは、例えば物品、チャンバまたは他の基材がインキュベータへと追加され、あるいはインキュベータから運び去られるときに、インキュベータとインキュベータの周囲の外部環境との間の気体の交換および／または環境条件の変化を最小限にすることができる。ある実施形態においては、アクセス・ポートを、ユーザまたは外部の機構（例えば、ロボット設備）などの操作者が一度に１つまたは少数の物品、チャンバまたは基材を装置に追加でき、あるいは装置から取り去ることができるように、設計できる。そのような外部の機構の例は、Ｒｏｄｇｅｒｓらによる「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ」という名称の２００３年６月５日付の米国特許出願第１０／４５７，０１７号、または本件出願と同日に出願されるＲｏｄｇｅｒｓらによる「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ」という名称の米国特許出願に記載されており、これら米国特許出願のそれぞれは、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。
【００５８】
あるいくつかの場合には、アクセス・ポートを、例えば開放状態と閉鎖状態との間で制御可能であってよい。例えば、アクセス・ポートが、通常は閉じているが、例えば（ドアなどのように）ある所定の時間において操作者（例えば、ユーザまたは荷捌き装置）の必要に応じて動作可能であってよい。ある場合には、インキュベータへのアクセス・ポートが、例えば内部へとアクセスするために順に開放および閉鎖しなければならない２つ以上のドアを備える装置など、エアロックを備えてもよい。ある場合には、アクセス・ポートを、自己密封材料（外部からの駆動力の印加がない場合、液体または気体の容易な通過を許さない材料であるが、当該材料を貫くことができる他の機械的な装置の挿入は妨げない材料）を使用することによって制御することができる。自己密封システムの例としては、アクセス・ポートを使用しないときにアクセス・ポートを覆うプラスチック製のフラップ、またはアクセス・ポートを封鎖しかつ所望により機械的に貫くことができる材料が挙げられる。
【００５９】
特定の実施形態においては、本発明の装置を、何らかのやり方で殺菌可能にできる。特定の実施形態においては、装置が、殺菌可能な材料、すなわち大きな劣化なく殺菌条件に繰り返し耐えることができる材料を、備えることができる。一実施形態においては、装置がインキュベータであって、随意によりチャンバまたは他の基材を操作するためのデバイスを備えている。装置は、使用または再使用の前に、例えば内部の生物学的な種（例えば、細胞、バクテリア、ウイルス、など）を殺害または他の方法で不活化するため、何らかのやり方で殺菌可能である。例えば、装置を、化学品、放射線（例えば、紫外光および／またはイオン化放射）、熱処理、などで殺菌できる。適切な殺菌技術および手順は、当業者であれば承知している。例えば、一実施形態においては、装置がオートクレーブ可能であり、すなわち装置が殺菌後に大きく変形することがなく、あるいは他のかたちで使用不可能になることがないよう、一般的に用いられるオートクレーブ条件（例えば、約１００℃または約１２０℃を超える温度にさらされ、このとき少なくとも１気圧の圧力など、圧力が高められていることが多い）に耐えることができる材料を備えている。他の典型的な殺菌技法は、オゾンへの暴露である。
【００６０】
殺菌可能な装置の一例として、装置を、例えば銅またはステンレス鋼など、少なくとも約１００℃または約１２０℃の温度に耐えることができる金属または金属合金から形成することができ、あるいは装置がそのような金属または金属合金を含むことができる。銅は、ある種の菌類の成長を阻むことができるため、あるいくつかの実施形態においてとくに有用である。他の例としては、前記金属として、チタニウムまたはアルミニウムを挙げることができる。ある場合には、装置および／またはインキュベータを、少なくとも約１００℃の温度および／または他のオートクレーブ条件に耐えることができる他の材料から形成することができ、例えば装置が、セラミクス、金属複合材料などの複合材料、または耐熱性でありうる特定のポリマーを備えることができる。装置および／またはデバイスに使用する他の適切な材料も、当業者であれば選択することが可能である。
【００６１】
以上、本明細書において、本発明のいくつかの実施形態を説明し例示してきたが、本明細書において説明した機能を実行し、さらに／または本明細書において説明した結果および／または１つ以上の利点を達成するために、他のさまざまな手段および／または構造を当業者であれば容易に思い描くことができると考えられ、そのような変種および／または変更はいずれも、本発明の技術的範囲にあるものと判断される。さらに一般的には、本明細にて説明したすべてのパラメータ、寸法、材料、および配置があくまで例示を目的としており、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または配置が、本発明の教示を用いようとする個々の用途に応じて決まることを、当業者であれば容易に理解できるであろう。本明細書にて説明した本発明の特定の実施形態について、それらの多数の均等物を、当業者であれば理解でき、あるいは単に日常的な実験操作を用いるだけで確認できるであろう。したがって、以上述べた実施形態があくまで例示の目的で提示されたものであり、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲において、本発明を詳細に説明し主張した方法以外の方法で実施できることを、理解すべきである。本発明は、本明細書にて説明した個々の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法に向けられている。さらに、２つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、物質、および／または方法からなる任意の組み合わせも、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が相互に矛盾しない限りにおいて、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６２】
本明細書において定義され使用されるすべての定義は、辞書による定義、言及によって本明細書に組み込まれた文書における定義、および／または定義された用語の通常の意味よりも優先すると理解されるべきである。
【００６３】
不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、ここで本明細書および特許請求の範囲にて使用される場合、そうでないと明確に示されない限りは、「少なくとも１つ」を意味するものと理解しなければならない。
【００６４】
ここで本明細書および特許請求の範囲にて使用される場合、「および／または（ならびに／あるいは）」という表現は、これによって接続される要素のうちの「いずれかまたは両方」を意味し、すなわちある場合には接続的に存在し、かつ他の場合には離接的に存在すると要素を意味すると理解すべきである。「および／または」という節によって具体的に特定された要素以外にも、それら具体的に特定された要素と関係するか関係しないかにかかわらず、随意により他の要素が存在してよい。すなわち、これに限られるわけではないが一例として、「Ａおよび／またはＢ」なる表現が「・・・を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの非排他的な言葉と組み合わせて使用された場合、一実施形態においてはＡのみ（随意によりＢ以外の要素を含む）を指すことができ、他の実施形態においてはＢのみ（随意によりＡ以外の要素を含む）を指すことができ、さらに別の実施形態においてはＡおよびＢの両者（随意により他の要素を含む）を指すことができ、以下同様である。
【００６５】
ここで本明細書および特許請求の範囲にて使用される場合、「または（あるいは）」は、上記「および／または」と同じ意味を備えると理解すべきである。例えば、リスト内の品目を隔てて使用されているとき、「または」または「および／または」は、包含的な意味であると理解すべきであり、すなわちある数の要素またはリストの要素のうちの少なくとも１つを含み、さらには１つよりも多く含むことを意味し、随意によりリストに挙げられていない他の品目をも含むと解釈すべきである。このようでないことが「・・・のうちのただ１つ」または「・・・のうちの正確に１つ」などと明確に示されている用語、あるいは特許請求の範囲において使用される場合の「・・・からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」という用語のみが、ある数の要素またはリストの要素のうちの厳密に１つを含むことを意味するであろう。一般に、本明細書において使用されるとき、用語「または」は、「いずれか（ｅｉｔｈｅｒ）」、「・・・のうちの１つ」、「・・・のうちの１つのみ」、または「・・・のうちの正確に１つ」などと排他的な用語によって接頭されたときにのみ、排他的な選択肢（すなわち、「一方または他方であって両方ではない」）を示していると解釈すべきである。「基本的に・・・からなる」は、特許請求の範囲において使用されるとき、特許法の分野において使用される通常の意味を備える。
【００６６】
ここで本明細書および特許請求の範囲において使用されるとき、１つ以上の要素からなるリストに関して、「少なくとも１つ」という表現は、当該要素のリスト中の任意の１つ以上の要素から選択された少なくとも１つの要素を意味すると理解すべきであるが、当該要素のリストに具体的に挙げられた各要素のすべてを少なくとも１つ含む必要はなく、当該要素のリスト中の要素からなる任意の組み合わせを排除するものでもない。さらに、この定義において、「少なくとも１つ」という表現で指し示された要素のリスト中に具体的に特定されている要素以外の要素が、具体的に特定されている要素と関係していても、関係していなくても、随意により存在することができる。すなわち、これに限るわけではないが一例として、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」（あるいは、「ＡまたはＢの少なくとも１つ」もこれと等価であり、あるいは「Ａおよび／またはＢの少なくとも１つ」もこれと等価である）は、一実施形態においては、随意により１つよりも多くてよいが少なくとも１つのＡを、Ｂが存在しない状態で指すことができ（随意により、Ｂ以外の要素を含んでもよい）、他の実施形態においては、随意により１つよりも多くてよいが少なくとも１つのＢを、Ａが存在しない状態で指すことができ（随意により、Ａ以外の要素を含んでもよい）、さらに他の実施形態においては、随意により１つよりも多くてよいが少なくとも１つのＡと、随意により１つよりも多くてよいが少なくとも１つのＢとを指すことができ（随意により他の要素を含んでもよい）、以下同様である。
【００６７】
また、そのようでないと明確に示されない限り、ここに請求する２つ以上の工程を含む方法について、当該方法における工程の順序が、必ずしも当該方法の工程についての記載の順序に限られないことを、理解すべきである。
【００６８】
特許請求の範囲ならびに上記本明細書においては、「含む」、「備えているからなる」、「担持している」、「備える」、「含備える」、「関係している」、「保持している」、などといったつなぎの文句はすべて、限定なしであると理解すべきであり、すなわち「含むが、それだけには限られない」ということを意味すると理解すべきである。米国特許商標局の特許審査手続マニュアルのセクション２１１１．０３に記載のとおり、「・・・からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」および「基本的に・・・からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ）」というつなぎの文句のみが、それぞれ限定的または半限定的なつなぎの文句である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による装置であって、ハウジング内に囲まれた装置を示している。
【図２】図２は、本発明の他の実施形態による装置であって、ハウジング内に囲まれた装置を示している。
【図３】図３は、本発明の自立型の実施形態を示している。
【図４】図４は、複数の基材を保持できるように構成された本発明の一実施形態を示している。
【図５】図５は、基材を同時に回転および周回させることができるように構成された本発明の一実施形態を示している。
【図６Ａ】図６Ａ〜６Ｃは、本発明のさまざまな実施形態を示しており、基材を装置内に保持しつつ移動させることができる。
【図６Ｂ】図６Ａ〜６Ｃは、本発明のさまざまな実施形態を示しており、基材を装置内に保持しつつ移動させることができる。
【図６Ｃ】図６Ａ〜６Ｃは、本発明のさまざまな実施形態を示しており、基材を装置内に保持しつつ移動させることができる。
【図７Ａ】図７Ａおよび７Ｂは、基材をある軸を中心として周回させることができるように構成された本発明のさらなる実施形態を示している。
【図７Ｂ】図７Ａおよび７Ｂは、基材をある軸を中心として周回させることができるように構成された本発明のさらなる実施形態を示している。
【図８】図８は、基材を固定点を中心として周回させることができるように構成された本発明の他の実施形態を示している。
【図９】図９は、基材を同時に２つ以上の軸を中心として周回させることができるように構成された本発明の他の実施形態を示している。
【図１０Ａ】図１０Ａ〜１０Ｃは、例えば複数の細長い所定の反応部位を備える特定の基材を、本発明の特定の装置に種々の適切な向きで保持できることを実証する実施形態を示している。
【図１０Ｂ】図１０Ａ〜１０Ｃは、例えば複数の細長い所定の反応部位を備える特定の基材を、本発明の特定の装置に種々の適切な向きで保持できることを実証する実施形態を示している。
【図１０Ｃ】図１０Ａ〜１０Ｃは、例えば複数の細長い所定の反応部位を備える特定の基材を、本発明の特定の装置に種々の適切な向きで保持できることを実証する実施形態を示している。
【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８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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