"自動的な組織工学システムであって、ハウジングと、前記ハウジングによって支持された少なくとも1つのバイオリアクターであって、生理学的な細胞機能、ならびに/または細胞および/もしくは組織の供給源からの1つ以上の組織構築物の生成を容易にするバイオリアクターと、前記ハウジングによって支持され、かつ前記バイオリアクターと流体的に連通している液体格納システムと、前記生理学的細胞機能および/または組織構築物の生成に関連するパラメーターをモニターするために1つ以上の前記ハウジング、バイオリアクターまたは液体格納システムと連結されている、1つ以上のセンサーと、前記センサーの1つ以上に連結されているマイクロプロセッサーと、を備える、組織工学システム。前記バイオリアクターが、バイオリアクターハウジングと、培地のフローのための1つ以上のインレットポートおよび1つ以上のアウトレットポートと、種々の細胞および/または組織を受容するために前記バイオリアクターハウジング内に設定された少なくとも1つのチャンバと、を備える、請求項1のシステム。前記バイオリアクターハウジングが、リッドを備え、前記1つ以上のインレットポートおよびアウトレットポートが前記バイオリアクターハウジングおよび/または前記リッド内に設けられる、請求項2のシステム。前記チャンバが、組織消化チャンバ、培養および/または増殖チャンバ、分化および/または組織形成チャンバ、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項1、2または3のシステム。2つ以上のチャンバが前記バイオリアクター内に作動可能に接続されて設けられる、請求項2、3または4のシステム。前記チャンバが1つ以上の基板および/または足場を収容する、請求項2、3、4または5のシステム。前記足場が多孔性足場、勾配多孔性を有する多孔性足場、多孔性網状足場、繊維性足場、膜強化足場、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項6のシステム。前記足場が、天然のバイオセラミックス、合成のバイオセラミックス、天然のバイオポリマー、合成のバイオポリマー、移植可能なバイオセラミックス、移植可能なバイオポリマーおよびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項7のシステム。前記物質が、単離された生体再吸収可能な生体適合物質の化合物であり、前記化合物が、カルシウム、酸素およびリンを含み、ここでこれらの元素のうち少なくとも1つの一部が約0.1~0.6オングストロームのイオン半径を有する元素で置換されている、請求項8のシステム。前記基板が、マイクロキャリアの含まれた懸濁物である、請求項6のシステム。前記チャンバが、複数のゾーンを備える、請求項2~10のいずれか一項のシステム。前記複数のゾーンが各々、足場および/または基質に適合し得る、請求項11のシステム。2つ以上のバイオリアクターが作動可能に連結されている、請求項1~12のいずれか一項のシステム。前記2つ以上のチャンバおよび/またはバイオリアクターが独立して作動可能であるか、および/または協同して作動可能である、請求項5~13のいずれか一項のシステム。前記チャンバおよび/またはバイオリアクターが、前記チャンバおよび/または前記バイオリアクターの間の液体、細胞および/または組織の交換を提供するように作動可能に接続される、請求項5~14のいずれか一項のシステム。前記チャンバおよび/またはバイオリアクターが、通路、配管、コネクタ、バルブ、ポンプ、フィルター、液体アクセスポート、インラインのガス交換膜、インラインのセンサー、および/または分離壁中の空隙を介して接続される、請求項15のシステム。前記バイオリアクターが、前記チャンバの1つ以上に作動可能に連結されたサンプリングポートをさらに備える、請求項2のシステム。前記バイオリアクターが前記インレットポートおよび前記アウトレットポートを介して前記液体格納システムに取り外し可能に接続される、請求項1~17のいずれか一項のシステム。前記バイオリアクターおよび前記液体格納システムが前記ハウジングに固定された構造的支持体に作動可能に取り付けられる、請求項1~18のいずれか一項のシステム。前記バイオリアクターおよび前記液体格納システムが、前記ハウジング内に取り外し可能に接続される構造的支持体に作動可能に取り付けられる、請求項1~18のいずれか一項のシステム。前記液体格納システムが、前記バイオリアクターおよび液体格納システムと作動可能に接続された1つ以上の流量制御バルブおよび1つ以上のポンプユニットをさらに備える、請求項1~20のいずれか一項のシステム。前記システムがさらなるマイクロプロセッサーおよび/または論理制御器をさらに備え、前記マイクロプロセッサーおよび/または論理制御器が、前記少なくとも1つのバイオリアクターにおける組織工学の異なる態様を容易にし、モニターし、そして制御するようにプログラムされる、請求項1~21のいずれか一項のシステム。前記バイオリアクターが、組織生検の保管、組織生検の消化、細胞分取、細胞洗浄、細胞濃縮、細胞播種、細胞増殖、細胞分化、細胞保管、細胞輸送、組織形成、インプラント形成、移植可能組織の保管、移植可能組織の輸送およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、生理学的な細胞機能および/または組織構築物の生成のための環境を提供する、請求項1~22のいずれか一項のシステム。前記細胞および組織が骨、軟骨、関連の骨および軟骨の前駆体細胞、ならびにそれらの組み合わせから選択される、請求項23のシステム。前記細胞が、幹細胞を含む、骨、骨髄または血液に由来する胚性幹細胞、成体幹細胞、造骨細胞、前造骨細胞、軟骨細胞、前軟骨細胞、髄核細胞、骨格細胞、骨格前駆細胞、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項23のシステム。前記システムが、携帯可能である、請求項1~25のいずれか一項のシステム。自動的な組織工学システムであって、ハウジングと、前記ハウジング内に取り外し可能に接続された少なくとも1つの組織工学モジュールであって、前記組織工学モジュールは、少なくとも1つのバイオリアクターを保持する支持体構造であって、前記バイオリアクターは、細胞培養および/または組織工学機能を容易にする支持体構造、前記バクテリオファージと流体的に連通している液体格納システム、ならびに前記細胞培養および/または組織工学機能に関連するパラメーターをモニタリングするための1つ以上のセンサーを備える、組織工学モジュールと、前記ハウジングに配置され、かつ前記組織工学モジュールに連結されたマイクロプロセッサーであって、前記組織工学モジュールの操作を制御する、マイクロプロセッサーと、を備える、組織工学システム。前記バイオリアクターが、培地のフローのための1つ以上のインレットポートおよび1つ以上のアウトレットポートを有するバイオリアクターハウジングと、細胞および/または組織を受容するため、ならびに前記細胞培養および組織工学機能を容易にするために前記バイオリアクターハウジング内に規定された少なくとも1つのチャンバと、を備える、請求項27の組織工学システム。前記チャンバが、組織消化チャンバ、培養および/または増殖チャンバ、分化および/または組織形成チャンバ、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項28の組織工学システム。前記チャンバが1つ以上の基板および/または足場を収容する、請求項29の組織工学システム。2つ以上のチャンバが、前記バイオリアクター内に作動可能に接続されて設けられる、請求項28、29または30の組織工学システム。2つ以上のバイオリアクターが作動可能に接続される、請求項27~31のいずれか一項の組織工学システム。前記2つ以上のチャンバおよび/またはバイオリアクターが独立して作動可能であるか、および/または協同して作動可能である、請求項31または32の組織工学システム。前記バイオリアクターが取り外し可能である、請求項27の組織工学システム。前記チャンバおよび/またはバイオリアクターが、前記チャンバおよび/または前記バイオリアクターの間の液体、細胞および/または組織の交換を提供するように作動可能に接続される、請求項27~34のいずれか一項の組織工学システム。前記足場が多孔性足場、勾配多孔性を有する多孔性足場、多孔性網状足場、繊維性足場、膜強化足場、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項30の組織工学システム。前記チャンバが、複数の基質および/または足場を含むように複数のゾーンを備える、請求項36の組織工学システム。前記バイオリアクターが、組織生検の保管、組織生検の消化、細胞分取、細胞洗浄、細胞濃縮、細胞播種、細胞増殖、細胞分化、細胞保管、細胞輸送、組織形成、インプラント形成、移植可能組織の保管、移植可能組織の輸送およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、細胞培養および/または組織工学機能のための環境を提供する、請求項27~37のいずれか一項の組織工学システム。前記組織工学モジュールが、前記液体格納システムと接続された流量制御バルブを有し、前記組織工学モジュールが前記ハウジング内に設けられた1つ以上のバルブアクチュエータ、ポンプユニットおよびコネクタと作動可能に係合可能である、請求項38の組織工学システム。前記コネクタが、前記ハウジング内に設けられた電気的バックプレーンを介して前記組織工学モジュールと前記マイクロプロセッサーとの間の電気的な接続を提供する、請求項39の組織工学システム。前記液体格納システムが、前記バイオリアクターへおよびバイオリアクターから液体を供給および回収するため、可撓性の配管によって接続された複数の可撓性のリザーバを備える、請求項27の組織工学システム。前記ハウジングが、1つ以上の前記ハウジング、組織工学モジュール、バイオリアクター、液体格納システム、および/または前記可撓性リザーバ内の環境条件を維持するために、1つ以上の環境センサーおよび環境制御ユニットを備える、請求項27~41いずれか一項の組織工学システム。前記バイオリアクター内の前記環境条件が、前記液体格納システムとは独立して維持される、請求項42の組織工学システム。前記1つ以上の可撓性リザーバ内の前記環境条件が、前記液体格納システム内とは独立して維持される、請求項42の組織工学システム。前記バイオリアクターへの液体の進入が、前記バイオリアクター内の液体温度に本質的に対応する温度で提供される、請求項43の組織工学システム。前記バイオリアクター内の前記環境条件が、細胞培養および/または組織工学機能に適切な温度で維持され、かつ前記液体格納システムまたは選択された可撓性リザーバ内の前記環境条件が、前記細胞培養および/または組織工学機能に適切な温度よりも低い温度で維持される、請求項43の組織工学システム。前記ハウジングが前記支持構造を受容するための少なくとも1セットのガイドを介した前記組織工学モジュールの挿入のための少なくとも1つの挿入スロットを有する、請求項27の組織工学システム。前記挿入スロットおよび前記ガイドが前記ハウジングに対して垂直または水平に位置する、請求項47の組織工学システム。前記挿入スロットが移動可能なドアおよびロッキング機構を有する、請求項46または48の組織工学システム。前記システムがさらに、前記マイクロプロセッサーと協同するユーザーインターフェースを備え、前記ユーザーインターフェースが前記マイクロプロセッサーへのユーザーインプットの入力および/またはシステム状態の出力を提供する、請求項27~49のいずれか一項の組織工学システム。前記ユーザーインターフェースが、ディスプレイ、タッチスクリーン、キーパッド、コンピューター、コンピューターネットワーク、コンピューターデータ媒体デバイスおよびそれらの組み合わせから選択される、請求項50の組織工学システム。情報のインプット、アウトプット、記録、移動および記憶を可能にするデータシステムをさらに備える、請求項50または51の組織工学システム。コンピューターおよび通信回路をさらに備える、請求項52の組織工学システム。前記マイクロプロセッサーが、前記ハウジング内で複数の組織工学モジュールの独立した操作を制御する、請求項27の組織工学システム。前記マイクロプロセッサーが前記細胞培養および組織工学機能の品質管理アセスメントを実施する、請求項27の組織工学システム。前記品質管理評価アセスメントが、前記ユーザーインターフェースを介して品質管理記録として提示される、請求項55の組織工学システム。前記マイクロプロセッサーが、前記組織工学モジュールの一部を形成する、請求項27の組織工学システム。前記、組織工学モジュールが、前記ハウジングに位置する前記マイクロプロセッサーと作動可能に連結される1つ以上のマイクロプロセッサーをさらに備える、請求項27の組織工学システム。携帯可能でかつ、滅菌可能な組織工学モジュールであって、前記モジュールは、少なくとも1つのバイオリアクターを保持する構造支持体であって、前記バイオリアクターが細胞培養および組織工学機能を容易にする構造支持体と、前記バイオリアクターと流体的に連通された液体格納システムと、前記細胞培養および組織工学機能に関連したパラメーターをモニターするための1つ以上のセンサーと、を備える、組織工学モジュール。前記バイオリアクターが、培地のフローのための1つ以上のインレットポートおよび1つ以上のアウトレットポートを有するバイオリアクターハウジングと、細胞および/または組織を受容するためならびに細胞培養および組織工学機能を容易にするための前記バイオリアクターハウジング内に規定された少なくとも1つのチャンバとを備える、請求項59の組織工学モジュール。前記チャンバが、組織消化チャンバ、培養および/または増殖チャンバ、分化および/または組織形成チャンバ、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項59の組織工学モジュール。前記チャンバが1つ以上の基板および/または足場を収容する、請求項60の組織工学モジュール。2つ以上のチャンバが、前記バイオリアクター内に作動可能に接続されて設けられる、請求項60の組織工学モジュール。2つ以上のバイオリアクターが作動可能に接続される、請求項59~63のいずれか一項の組織工学モジュール。前記2つ以上のチャンバおよび/またはバイオリアクターが独立して作動可能であるか、および/または協同して作動可能である、請求項63または64の組織工学モジュール。前記モジュールが、第一のバイオリアクター、第二のバイオリアクターおよび第三のバイオリアクターを備え、前記第一のバイオリアクターが組織消化チャンバを備え、前記第二のバイオリアクターが培養および/または増殖チャンバを備え、前記第三のバイオリアクターが分化および/または組織形成チャンバを備え、ここで前記第一、第二および第三のバイオリアクターが作動可能に接続される、請求項64または65の組織工学モジュール。前記チャンバおよび/またはバイオリアクターが、前記チャンバおよび/または前記バイオリアクターの間の液体、細胞および/または組織の交換を提供するように作動可能に接続される、請求項63~66のいずれか一項の組織工学モジュール。前記足場が多孔性足場、勾配多孔性を有する多孔性足場、多孔性網状足場、繊維性足場、膜強化足場、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項62の組織工学モジュール。前記チャンバが、複数の基質および/または足場を含むように複数のゾーンを備える、請求項60または62の組織工学モジュール。前記バイオリアクターが、組織生検の保管、組織生検の消化、細胞分取、細胞洗浄、細胞濃縮、細胞播種、細胞増殖、細胞分化、細胞保管、細胞輸送、組織形成、インプラント形成、移植可能組織の保管、移植可能組織の輸送およびそれらの組み合わせからなる群より選択される細胞培養および/または組織工学機能のための環境を提供する、請求項59~69のいずれか一項の組織工学モジュール。前記液体格納システムが、前記バイオリアクターへおよびバイオリアクターから液体を供給および回収するため、可撓性の配管によって接続された複数の可撓性リザーバを備える、請求項59の組織工学モジュール。前記可撓性リザーバが種々の構成およびサイズを含む、請求項71の組織工学モジュール。前記可撓性リザーバおよび/または配管が、前記液体格納システムからの物質の充填または除去のための液体アクセスポートを設けられる、請求項71の組織工学モジュール。前記液体格納システムおよび前記バイオリアクターを用いて液体の流量を制御するために、液体格納システムと作動可能に連絡されて複数の液体流量制御バルブが設けられる、請求項59の組織工学モジュール。前記液体流量制御バルブが、バルブアクチュエータによって開口され、かつ閉鎖される、請求項74の組織工学モジュール。前記組織工学モジュールが、自動的な組織工学デバイスのハウジング内に設けられた1つ以上のバルブアクチュエータ、ポンプユニットおよびコネクタと作動可能に係合可能である、請求項59の組織工学モジュール。前記モジュールが、前記液体格納システムを通じた液体のポンピングのために前記液体格納システムと連絡された1つ以上のポンプユニットをさらに備える、請求項76の組織工学モジュール。液体フロープレートが、前記構造的支持体と一体に装着されるかまたは設けられ、前記液体フロープレートが、前記液体格納システムと前記バイオリアクターの中および間に対して液体フローを向けるように前記液体制御バルブに作動可能に接続される、請求項59の組織工学モジュール。前記組織工学モジュールが前記バイオリアクターに対して流れる液体を加熱および混合するための加熱および混合チャンバをさらに備える、請求項59~78のいずれか一項の組織工学モジュール。1つ以上のガス交換膜が前記液体格納システムおよび/またはバイオリアクターの中または間に設けられ、前記ガス交換膜によって、気体生成物が、前記バイオリアクターへ流れ込むか、または前記バイオリアクターから流れ出すという移動、または前記バイオリアクターに留まることが可能になる、請求項59の組織工学モジュール。前記モジュールが前記バイオリアクターに作動可能に接続された熱電素子をさらに備える、請求項59の組織工学モジュール。前記モジュールが前記センサーと作動可能に接続された1つ以上のマイクロプロセッサーをさらに備える、請求項59の組織工学モジュール。前記モジュールが1つ以上の前記センサー、マイクロプロセッサーまたは熱電素子のための電気的インターフェースを提供するためにプリント基板をさらに備える、請求項81または82の組織工学モジュール。前記モジュールがさらに1つ以上のアクセスポートを備え、前記アクセスポートが前記バイオリアクターおよび/または液体格納システムと作動可能に連結されており、前記アクセスポートが、細胞、液体、細胞および組織培養培地、増殖因子、薬学的因子、品質管理試薬、品質管理サンプルおよび他の物質の無菌的な充填または除去を提供する、請求項59の組織工学モジュール。前記アクセスポートが前記構造的支持体と一体化したシリンジマニフォールドに作動可能に連結される、請求項84の組織工学モジュール。前記シリンジマニフォールドが、シリンジに接続された少なくとも1つのアクセスポートを備える、請求項85の組織工学モジュール。前記バイオリアクターが、前記構造的支持体に回転可能に装着される、請求項59の組織工学モジュール。前記バイオリアクターが、前期構造的支持体に組み込まれて装着される、請求項59の組織工学モジュール。前記バイオリアクターが、前記構造的支持体から脱離可能である、請求項59の組織工学モジュール。カメラが前記バイオリアクター内の視覚的検査のために設けられる、請求項59~89のいずれか一項の組織工学モジュール。前記モジュールが、バーコード、磁気ストリップ、ID標識、電子メモリおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される識別エレメントをさらに備える、請求項59の組織工学モジュール。前記モジュールが使用の前に滅菌可能であり、かつ使用後に使い捨て可能である、請求項59の組織工学モジュール。前記モジュールが、種々の温度で細胞および組織を分別および/または輸送するために適切である、請求項59の組織工学モジュール。前記モジュールが滅菌包装内で提供される、請求項92の組織工学モジュール。細胞機能および/または組織構築物の生成を容易にするかまたは支持するためのバイオリアクターであって、前記バイオリアクターは、バイオリアクターハウジングと、培地のフローのための1つ以上のインレットポートおよび1つ以上のアウトレットポートと、細胞機能、ならびに/または細胞および/もしくは組織供給源からの1つ以上の組織構築物の生成を容易にし、かつ支持するために前記バイオリアクターハウジング内に規定された少なくとも1つのチャンバと、前記少なくとも1つのチャンバ内の前記細胞機能および/または組織構築物の生成に関連するパラメーターをモニタリングするための1つ以上のセンサーとを備える、バイオリアクター。前記バイオリアクターハウジングが、リッドを備え、前記リッドが、取り外し可能なリッドおよび前記バイオリアクターハウジングと一体化されたリッドから選択される、請求項95のバイオリアクター。前記チャンバが、組織消化チャンバ、培養および/または増殖チャンバ、分化および/または組織形成チャンバ、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項95または96のバイオリアクター。前記チャンバが1つ以上の基板および/または足場を支持する、請求項98のバイオリアクター。前記バイオリアクターが、培養および/または増殖の足場および/またはそこに支持される基板を有する単一の培養および/または増殖チャンバを備える、請求項97または98のバイオリアクター。前記バイオリアクターが、下流の分化および/または組織形成チャンバに接続された培養および/または増殖チャンバを備え、前記培養および/または増殖チャンバは増殖足場および/またはそこに支持される基板を有し、前記分化および/または組織形成チャンバはそこに支持される移植可能な分化足場を有する、請求項97または98のバイオリアクター。前記接続通路が、前記培養および/または増殖チャンバと前記分化および/または組織形成チャンバとの間に設けられ、前記接続通路が前記増殖足場および/または基板から前記分化足場への遊離された細胞の移動を容易にする、請求項97または98のバイオリアクター。前記バイオリアクターは、組織生検物質の消化のための消化チャンバをさらに備え、前記消化チャンバは、前記培養および/または増殖チャンバの上流である、請求項101のバイオリアクター。1つ以上のフィルターが、前記増殖足場の上流、前記分化足場の上流、前記アウトレットポートの上流およびそれらの組み合わせから選択される位置に設けられる、請求項100、101または102のバイオリアクター。前記足場が、多孔性足場、勾配多孔性を有する多孔性足場、多孔性網状足場、繊維性足場、膜強化足場、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項98~103のいずれか一項のバイオリアクター。前記足場が、天然のバイオセラミックス、合成のバイオセラミックス、天然のバイオポリマー、合成のバイオポリマー、移植可能なバイオセラミックス、および移植可能なバイオポリマーならびにそれらの混合物からなる群より選択される、請求項104のバイオリアクター。前記増殖基板が、マイクロキャリアの含まれた懸濁物である、請求項98のバイオリアクター。前記分化および/または組織形成チャンバが、複数の分化足場および/または基板を含むように複数のゾーンを備える、請求項101のバイオリアクター。前記バイオリアクターが前記チャンバの1つ以上に作動可能に接続されるサンプリングポートを有する、請求項95のバイオリアクター。ガス交換膜が前記チャンバの一部を形成する、請求項95のバイオリアクター。前記バイオリアクターが前記インレットポートおよび前記アウトレットポートを介して液体格納システムと取り外し可能に接続される、請求項95のバイオリアクター。混合ダイアフラムが前記チャンバの一部を形成し、かつ混合アクチュエータおよび/または混合ドライブに作動可能に接続される、請求項95のバイオリアクター。前記混合ダイアフラムが、前記バイオリアクター内に組み込まれる、請求項111のバイオリアクター。前記バイオリアクターが、インパクトアクチュエータおよび/またはインパクトドライブに作動可能に接続される、請求項95のバイオリアクター。前記チャンバが、留まっている細胞および/または組織の生理学的な刺激をさらに支持する、請求項95のバイオリアクター。前記刺激がマイクロ充填アクチュエータおよび/またはマイクロ充填ドライブと作動可能に接続されたマイクロ充填ダイアフラムによって実施される、請求項114のバイオリアクター。前記マイクロ充填ダイアフラムが、前記バイオリアクター内に組み込まれる、請求項115のバイオリアクター。前記刺激が電場を提供することによって実施される、請求項114のバイオリアクター。前記バイオリアクターは、構造的支持体に固定されかつ前記バイオリアクターに流体的に連通された液体格納システムを備える組織工学モジュール内に作動可能に接続され、前記液体格納システムが、前記バイオリアクターに対して、および前記バイオリアクターから液体を供給しかつ回収するための可撓性配管によって接続された複数の可撓性リザーバを備える、請求項95~117のいずれか一項のバイオリアクター。前記組織工学モジュールは、自動化組織工学システムのハウジング内に接続され、前記システムは前記モジュールで動作するためのマイクロプロセッサーを備え、前記マイクロプロセッサーが前記モジュールの機能を制御する、請求項118のバイオリアクター。前記バイオリアクターがさらに光学的プローブを備える、請求項95~119のいずれか一項のバイオリアクター。前記バイオリアクターが、無菌条件下で細胞、組織および/またはインプラントを保管または輸送するために用いられ得る、請求項95バイオリアクター。前記バイオリアクターが、以下、組織生検の保管、組織生検の消化、細胞分取、細胞洗浄、細胞濃縮、細胞播種、細胞増殖、細胞分化、細胞保管、細胞輸送、組織形成、インプラント形成、移植可能組織の保管、移植可能組織の輸送からなる群より選択される1つ以上のための環境を提供する、請求項95~121のいずれか一項のバイオリアクター。前記細胞および組織が骨、軟骨、関連の骨および軟骨の前駆体細胞、ならびにそれらの組み合わせから選択される、請求項122のバイオリアクター。前記細胞が、幹細胞を含む、骨、骨髄または血液に由来する胚性幹細胞、成体幹細胞、造骨細胞、前造骨細胞、軟骨細胞、髄核細胞、骨格細胞、前軟骨細胞、骨格前駆細胞、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項122のバイオリアクター。前記細胞または前記組織が、インプラントのレシピエントに対して、自家、同種、または異種起源のものである、請求項123または124のバイオリアクター。前記バイオリアクターが使用の前に滅菌可能であり、かつ使用後に使い捨て可能である、請求項95のバイオリアクター。前記バイオリアクターが、滅菌包装内で提供される、請求項126のバイオリアクター。組織生検の自動的な消化のための方法であって、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に組織生検を充填する工程であって、前記バイオリアクターは、マイクロプロセッサーによるアセスメントのために前記バイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、前記バイオリアクター内に組織消化酵素を提供する工程、ならびに所望のレベルの組織消化のために十分な時間、前記バイオリアクター内の消化条件をモニターおよび維持する工程を包含する、方法。細胞の自動的な増殖のための方法であって、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持された増殖の基板または足場に細胞を播種する工程であって、前記バイオリアクターは、マイクロプロセッサーによるアセスメントのために前記バイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに所望のレベルの細胞増殖のために十分な時間、前記バイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程を包含する、方法。細胞の自動的な分化のための方法であって、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持された分化の基板または足場に細胞を播種する工程であって、前記バイオリアクターは、マイクロプロセッサーによるアセスメントのために前記バイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに所望のレベルの細胞分化のために十分な時間、前記バイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程を包含する、方法。組織構築物の生成のための方法であって、バイオリアクター内に支持された足場に細胞を播種する工程であって、前記バイオリアクターは培地リザーバおよびフローシステムと接続され、前記バイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対して前記バイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに組織構築のための構造的な支持体を提供する細胞外マトリックスを発現するために前記細胞について十分な時間、前記バイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程を包含する、方法。前駆体細胞を含む初代細胞を提供するために組織生検を消化して、さらに組織インプラントの形成を可能にするために細胞を増殖および分化するための自動的な方法であって、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に組織生検を充填する工程であって、前記バイオリアクターは、マイクロプロセッサーによるアセスメントのために前記バイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、組織消化酵素を提供する工程、解離された細胞を得るために十分な時間、前記バイオリアクター内の適切な消化条件をモニターおよび維持する工程、-培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持された増殖の基板または足場に前記解離された細胞を播種する工程であって、前記バイオリアクターは、マイクロプロセッサーによるアセスメントのために前記バイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、所望のレベルの細胞分化および増殖を獲得するために十分な時間、前記バイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程、増殖の基板または足場から前記増幅した細胞を遊離させる工程、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持された分化の基板または足場に前記増幅した細胞を播種する工程であって、前記バイオリアクターは、マイクロプロセッサーによるアセスメントのために前記バイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに組織インプラントを獲得するために十分な時間、前記バイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程を包含する、方法。骨格インプラントを提供するための方法であって、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持される骨生体適合物質の多孔性足場に骨原性細胞および/または骨芽前駆細胞を播種する工程であって、前記バイオリアクターは、マイクロプロセッサーによるアセスメントのために前記バイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに整形外科の適用のための組織インプラントを提供するために前記足場全体にわたって前記骨原性細胞および/または骨芽前駆細胞が増殖および/または分化することを可能にするのに十分な時間、前記バイオリアクター内の適切な条件をモニターおよび維持する工程を包含する、方法。軟骨インプラン従って、組織工学インプラントの発達および産生における異なる工程に関連する操作上の要件を一貫して満たすことができるインビトロおよびエキソビボの組織工学の改善されたシステムについての現実的でかつ対応されていない必要性が依然として存在する。特に重要なのは、機能的な組織構築物を創出する能力であり、この機能的な組織構築物では、存在する細胞は活性であり、分化されており、そして既に細胞外マトリックスを発現している。これは、宿主部位に存在する成熟したインビボ環境の単純な刺激よりも多くを意味しており、そしてそれとは著しく異なる。この理由は、機能的な新規のdenovo組織の調製には基本的に、細胞がエキソビボの手順の一部として一連の発達段階を通じて進行することを必要とするためである。臨床的要件および研究の要件の両方に取り組むために、従来のエキソビボの培養技術およびシステムのいくつかの不利な点および限界を取り除く、新しいデバイス、方法およびシステムが開発されている。本発明は、ヒトおよび獣医の両方の適用のための種々の臨床的および研究的な設定において用いることができる、細胞培養および組織工学のためのユーザーフレンドリーな使い勝手のよい自動的なシステムに関する。本明細書において用いる場合、組織工学tissueengineeringとは、組織の機能を修復、維持および改善するための、生物学的代替物の基本的な理解および開発に向かう工学およびライフサイエンスの原理および方法の適用として規定することができる。この定義は、生物学的代替物が、組織を形成するための生体適合性物質で形成された基板または足場上に移植され得る細胞または異なる細胞の組み合わせ、詳細には移植可能な組織構築物である手順を包含することを意図する。さらに、組織工学プロセスに関与する細胞は、自家であっても、同種であっても、異種であってもよいということに注意のこと。本発明の組織工学システムは、滅菌操作条件下で全ての活性を実施するように設計される。このシステムは、完全に自動化され、携帯可能であり、操作中多機能であり、そして以下の1つ以上を実施/提供する。組織生検の無菌的な受容/保管、消化プロセスの自動的なモニタリング、解離された細胞を得るための生検組織の消化、安全な廃棄物収集を含む、細胞分取および選択、増殖の基板または足場の上または中への細胞播種、細胞集団を増加させるための細胞の増殖、細胞の洗浄および細胞の収集、組織工学の足場またはマトリックスの上または中への細胞の播種、細胞活性の専門化を可能にする細胞分化、組織形成、組織成熟を促進するための機械的刺激および/または生化学的刺激、再建術のための組織工学構築物/インプラントの収集、ならびに移植可能な組織の保管および輸送。本発明の組織工学システムは、上記の工程の各々を、所望されかつ必要である場合、個々に、連続して、または特定の予め決定された部分的な順序で実施するように、予めプログラムすることが可能である。さらに、これらの工程の各々、またはそれらの任意の組み合わせは、組織工学モジュール上の1つ以上のバイオリアクター内で達成される。操作の際に、この組織工学システムは、予めプログラムされ、そして自動的に制御され、従って最小のユーザー介入しか必要とせず、結果として、汚染のリスクを最小限にしたままで、細胞培養および/または組織工学プロセスの有効性および再現性を増強する。本発明のこの組織工学システムおよびその構成要素は、微小重力および/または無重力の条件下で作動可能であり、ここではこのようなシステムおよび構成要素は、宇宙研究のために用いられる。本発明のシステムは、初代細胞または前駆細胞が、組織インプラントのさらなる増殖、分化および産生のためにドナー組織から単離できるように設計される。あるいは、細胞株はまた、単独で用いられても、他の細胞供給源と組み合わせて用いられてもいずれでもよい。本発明によれば、自動的な組織工学システムであって、このシステムは、生理学的な細胞機能、ならびに細胞および組織供給源からの組織構築物の生成を容易にする少なくとも1つのバイオリアクターを支持するハウジングを備える。このハウジングはまた、このバイオリアクターと流体的に連通している液体格納システムを支持する。このハウジングおよび/またはバイオリアクターと連結されるのは、この液体格納システムに備えられた、液体の生理学的パラメーターをモニターするセンサーである。このハウジング内に位置するマイクロプロセッサーは、バイオリアクターおよび液体格納システムに連結されて、それらの機能を制御するように機能する。このマイクロプロセッサーはまた、このシステム内の環境条件を独立して制御することができる。本発明の別の態様に従って、細胞および組織工学のためのシステムが提供されるが、このシステムは、携帯可能な滅菌組織工学モジュールを備え、このモジュールは、組織消化、増殖基板への細胞播種、細胞増殖、分化足場上への細胞播種、細胞分化、および移植のための機能的な組織への引き続く成熟を伴う組織形成のベースとなる1つ以上のバイオリアクターを有する。このバイオリアクターは、試薬の送達および廃棄液体の収集のための培地フローおよびリザーバシステムと、非灌流様式で、作動可能に接続される。このバイオリアクターおよび/または培地フローシステムは必要に応じて、ガス交換の構成要素を備えるが、この構成要素は半透過性膜を利用して、気体の移動を可能にし、これによってこの培地中の溶存ガスのレベルを制御する。この組織工学モジュールは、細胞培養または組織工学プロセスの進行を自動的にモニターする中央マイクロプロセッサー制御されたベースユニットと作動可能に相互作用して、このバイオリアクター内の細胞培養および組織発達の異なる段階の要件を満たすための環境条件を調整する。理想的な条件からの逸脱は、このバイオリアクター内に存在する種々のセンサーによって検知され、そして生成されたシグナルは、中央マイクロプロセッサーによってモニターされる。従って、環境条件、例えば、限定はしないが、pH、温度および溶存ガスの変化は、自動的にモニターされて、必要に応じて変更され得る。さらに、細胞増殖の状況は、時間の関数として代謝回転の検出によって間接的に評価される例えば、pH、O2、CO2、乳酸およびグルコース消費。中央マイクロプロセッサーによる処理条件の制御に加えて、組織工学モジュール自体が必要に応じて、中央マイクロプロセッサーと一致して動作する二次搭載マイクロプロセッサーを備えてもよい。この組織工学モジュールマイクロプロセッサーは、この組織工学モジュールに直接搭載された特定の機能を実施することによって、この組織工学システムのデータ処理能力を拡大し、これによって、中央マイクロプロセッサーへの依存を最小限にする。種々の増殖因子、サイトカイン、実験薬、薬品、化学物質、培養液およびそれらの任意の組み合わせを、組織工学モジュール上に位置する任意のリザーバ内に充填し、保管してもよく、そして予めプログラムされた順序に従って、または発達中の組織インプラントによって必要とされるとおり、1つ以上のバイオリアクターに自動的に移してもよい。この個々の組織工学モジュールは、このバイオリアクター内に存在する組織工学構築物の無菌性を損なうことなく輸送のためにこのシステムから取り外し可能である。このような取り外しは、この組織工学システム内に存在するいかなる他のモジュールの処理にも影響しない。さらに、この組織工学モジュールは、組織工学手順の完了後に使い捨て可能であると考えることができる。なぜならこれを実施することで前の使用から生じる汚染を防ぐからである。本発明の種々の実施形態において、このデバイスおよびシステムは、外科的な生検によって得られた組織を消化するために用いることができる。別の実施形態において、細胞を濾過することが可能であり、そして特定の集団を選択して単離することが可能である。別の実施形態では、消化された細胞は、細胞の集団を増幅するために増殖することができる。なおさらなる実施形態では、細胞を、所望の足場または基板マトリックスとも呼ばれるの上に播種して培養することができる。なおさらなる実施形態では、適切な組織形成が得られるまで、所望の足場または基板の上および/またはその全体にわたって細胞が分化され得る。なおさらなる実施形態では、組織を刺激して組織の成熟を促進してもよい。なお別の実施形態では、再建術に適切である組織インプラントが生成される。なおさらなる実施形態では、細胞のサンプリングは、培養自体に対して有害な影響なしに無菌様式で細胞増殖および発生の進行の各々の段階で行なうことができる。所望される場合、前述の実施形態の各々を単独で、または連続して行なうことができる。このような処理事象の追跡は、品質管理記録への組み込みのための中央マイクロプロセッサーおよび/またはモジュールベースのマイクロプロセッサーによって実施することができる。1つの態様において、この組織工学システムは必要に応じて、出願人の米国特許第6,323,146号この内容は本明細書に参考として組み込まれるに記載の合成生体適合性化合物であるSkelite商標を使用して生物学的能力を向上させる。要するに、Skelite商標は、カルシウム、酸素およびリンを含む単離された生体再吸収可能な生体適合物質の化合物であり、この元素のうち少なくとも1つの一部が、約0.1~0.6オングストロームのイオン半径を有する元素で置換されている。1つの実施形態において、Skelite商標は、バイオリアクターの壁の上へのコーティングとして、増殖基板上の薄膜として、または三次元のそしてそれにより高い表面積の増殖足場としての使用を通じて細胞増殖を増強するために用いることができる。増殖段階におけるSkelite商標の使用は、以下を行うことが実証され得る。増殖の速度を増大する、増殖工程後の細胞収率を増大する、標的細胞収率に必要な表面積を減少させる、増殖の間の細胞表現型脱分化の問題のある傾向を低下させる、そして増殖因子の増殖基板に対する結合を増強する。さらなる実施形態において、Skelite商標は、細胞の分化および組織構築物の引き続く形成を増強するための再吸収可能な足場として用いられ得る。分化段階におけるSkelite商標の使用は、以下を行うことが実証され得る。分化段階の信頼性を改善することによって、生産性を増大する。組織構築物の完全性、従って生物学的生存度を向上する。種々の足場形式に基づく構築物の配置における柔軟性を可能にする。増殖、分化および組織形成の段階が共通の基板上で生じることを可能にする。分化足場に対する増殖因子の結合を増強する。外科的移植の間の組織構築物の取り扱い特性を改善する。別の態様において、本発明は、患者に由来する初代細胞または前駆細胞の消化、増殖、播種および分化の自動化された工程を通じた組織構築物の調製のための方法およびシステムを提供して、これによって免疫学的問題および疾患の伝播の問題を排除する。インプラントは、軟骨細胞、間質細胞、骨芽細胞、神経細胞、上皮細胞幹細胞およびそれらの混合物を含むがそれらに限定されない、種々の細胞型の制御された培養から形成されてもよい。ある実施形態における本発明のシステムは、1つ以上の脱着可能で、携帯可能で、かつ独立して操作可能な組織工学モジュールを組み込んでおり、このモジュールは、1つ以上のバイオリアクター、培地リザーバおよび液体/培地フローシステムを支持する。各々のモジュール、従ってバイオリアクター単数または複数は、中央マイクロプロセッサーの自動化された制御下である。このモジュールおよび関連のバイオリアクターは、限定はされないが以下のような、種々の専門的な適用のために構成され得る。組織生検の滅菌的な受容/保管、消化試薬の自動的な混合および送達、消化プロセスの自動的なモニタリング、解離された細胞を得るための生検組織の消化、安全な廃棄物収集を含む、細胞分取および選択、細胞洗浄および細胞収集、増殖の基板または足場の上または中への細胞播種、増殖試薬の自動的な混合および送達、細胞集団を増幅するための細胞の増殖、コンフルエンスの検出を含む、細胞条件の自動的なモニタリング、増殖の基板または足場からの制御された細胞遊離、細胞数を増大させるための選択された表面積サイズに対する繰り返しの増幅工程、1つ以上の組織工学足場またはマトリックスに対する細胞集団のチャネリング、組織工学の足場またはマトリックスの上または中に対する細胞の播種、分化試薬の自動的な混合および送達、細胞/組織培養条件の自動的なモニタリング、細胞活性の専門化を可能にする細胞分化、組織形成、組織成熟を促進する機械的刺激および/または生化学的刺激、再建術のための組織工学構築物/インプラントの収集、ならびに細胞および/または移植可能な組織の保管および輸送。2つ以上のバイオリアクターが、このシステムのハウジング内に直接支持されるか、またはこのハウジングに挿入可能な組織工学モジュール上に支持されるかのいずれかで、このシステム内に設けられる場合、このバイオリアクターは、連続しておよび個々に作動可能であるように接続されて設けられ、マイクロプロセッサーによって制御されてもよいし、あるいはこのマイクロプロセッサーのユーザーのプログラミングおよび達成されるべき所望の結果に依存して独立して操作され、制御されてもよい。さらに、2つ以上のバイオリアクターがこのシステム内に設けられる場合、このバイオリアクターおよび内部チャンバは、バイオリアクターからバイオリアクターへの細胞および/または組織の交換があるように接続されてもよい。このバイオリアクターは、種々の数およびサイズの増殖および分化の足場または基板を支持することが必要である場合、種々のサイズおよび形状で製造されてもよい。このバイオリアクターは、組織工学モジュールの構造的成分の一部として組み込まれてもよい。あるいは、このバイオリアクターは、組織工学モジュールの残りの構成要素に対して別の構成要素として脱着可能であってもよい。別個の構成要素として存在する場合、このバイオリアクターは、無菌の包装中に別々に包装されてもよく、そして使用時点で無菌アクセス技術を用いてこの組織工学モジュールに連結されてもよい。さらに、新しく形成された移植可能な組織構築物の回収のための調製において作業室への輸送を容易にするために、この滅菌アクセス技術によって、このバイオリアクターを組織工学プロセスの完了時にこのモジュールから脱着することが可能になる。このバイオリアクターおよび/または組織工学モジュールは、制御アクチュエータを介して組織工学システム全体の内で回転されてもよいし、または撹拌されてもよい。回転によって、このバイオリアクター内の沈殿に基づく細胞播種および液体交換のような特異的な生体処理手順を行なうための重力の有利な使用が可能になり得る。この組織工学モジュールは、この組織工学システム内、および臨床または実験的な環境の一部としての外部の両方における急速かつ正確な輸送のために、バーコードを付けられてもよいし、メモリーチップを設けられてもよい。組織工学デバイス内に組み込まれるような輸送技術によってまた、患者の記録のための臨床ベースの情報システムを介して電気的な輸送が可能になる。これによって、組織工学モジュール、従って関連の細胞または組織のインプラントが正確にコードされて、正確な患者への投与が確実になり、そしてこのプロセスが病院の請求の目的で記録される。このモジュールおよび/またはバイオリアクターはまた、急速かつ正確な患者およびサンプルの輸送のために同様の様式でバーコードおよび/またはメモリーチップを利用し得る。本発明のある態様によれば、自動的な組織工学システムであって、以下、ハウジングと、このハウジングによって支持される少なくとも1つのバイオリアクターであって、生理学的な細胞機能、ならびに/または細胞および/もしくは組織の供給源からの1つ以上の組織構築物の生成を容易にするバイオリアクターと、このハウジングによって支持され、かつこのバイオリアクターと流体的に連通している液体格納システムと、この生理学的細胞機能および/または組織構築物の生成に関連するパラメーターをモニタリングするために1つ以上のこのハウジング、バイオリアクターまたは液体格納システムと連結されている、1つ以上のセンサーと、このセンサーの1つ以上に連結されているマイクロプロセッサーとを備える。本発明の別の態様によれば、自動的な組織工学システムであって、以下、ハウジングと、このハウジング内に取り外し可能に接続された少なくとも1つの組織工学モジュールであって、この組織工学モジュールは、少なくとも1つのバイオリアクターを保持する支持体構造、このバイオリアクターと流体的に連通している液体格納システム、ならびにこの細胞培養および/または組織工学機能に関連するパラメーターをモニタリングするための1つ以上のセンサーを備え、このバイオリアクターは、生理学的細胞機能ならびに/または細胞および/もしくは組織の供給源からの1つ以上の組織構築物の生成を容易にする、組織工学モジュールと、このハウジングに配置され、かつこの組織工学モジュールに連結されたマイクロプロセッサーであって、この組織工学モジュールの操作を制御する、マイクロプロセッサーと、を備える。本発明のさらなる態様によれば、携帯可能でかつ滅菌可能な組織工学モジュールであって、少なくとも1つのバイオリアクターを保持する構造的な支持体であって、このバイオリアクターが細胞培養および組織工学機能を容易にする構造的な支持体と、このバイオリアクターと流体的に連通された液体格納システムと、この細胞培養および組織工学機能に関連したパラメーターをモニターするための1つ以上のセンサーとを備える。本実施形態の態様において、このバイオリアクターは、培地のフローのための1つ以上のインレットポートおよび1つ以上のアウトレットポートを有するバイオリアクターハウジング、ならびに細胞および/または組織を受容して、この細胞培養および組織工学機能を容易にするためにこのバイオリアクターハウジング内に規定された少なくとも1つのチャンバを備える。このチャンバは、細胞培養および/または増殖チャンバ、細胞分化および/または組織形成チャンバ、組織消化チャンバ、およびそれらの組み合わせからなる群より選択され得る。さらに、このチャンバは、1つ以上の基板および/または足場を収容する。本発明の実施形態において、2つ以上のチャンバがこのバイオリアクター内に作動可能に接続されて設けられてもよく、そして作動可能に接続されてもよい。あるいは、2つ以上のバイオリアクターは、独立して作動可能であっても協同して作動可能であってもよい。なおさらなる態様において、このチャンバおよび/またはバイオリアクターは、このチャンバおよび/またはこのバイオリアクターの間の液体、細胞および/または組織の交換を提供するように作動可能に接続される。本発明における使用のための足場は、多孔性足場、勾配多孔性を有する多孔性足場、多孔性網状足場、繊維性足場、膜強化足場、およびそれらの組み合わせからなる群より選択される。チャンバはまた、ゾーンにさらに細分され得る。例えば、分化および/または組織形成チャンバは、いくつかの足場を含むように複数のゾーンを設けられてもよい。漏斗または類似の通路がバイオリアクター内のチャンバの間に設けられてもよい。さらに、1つ以上のフィルターがバイオリアクター内の任意の位置に設けられてもよい。本発明の別の態様によれば、組織生検の保管、組織生検の消化、細胞分取、細胞洗浄、細胞濃縮、細胞播種、細胞増殖、細胞分化、細胞保管、細胞輸送、組織形成、インプラント形成、移植可能組織の保管、移植可能組織の輸送およびそれらの組み合わせからなる群より選択される、細胞培養および/または組織工学機能のための環境を提供する、バイオリアクターである。本発明のさらに別の態様によれば、細胞機能および移植可能な組織構築物の生成を容易にし、支持するためのバイオリアクターであって、このバイオリアクターは、以下、バイオリアクターハウジングと、培地のフローのための1つ以上のインレットポートおよび1つ以上のアウトレットポートと、細胞機能、ならびに/または細胞および/もしくは組織供給源からの1つ以上の組織構築物の生成を容易にし、かつ支持するためのこのバイオリアクターハウジング内に規定される少なくとも1つのチャンバと、この細胞機能および/またはこの少なくとも1つのチャンバ内の組織構築物の生成に関連したパラメーターをモニターするための1つ以上のセンサーとを備える。本発明の実施形態において、このバイオリアクターハウジングは、リッドを備え、このリッドは、取り外し可能なリッドであっても、このバイオリアクターハウジングと一体化されたリッドであってもよい。細胞および組織は、骨、軟骨、関連の骨および軟骨の前駆体細胞、ならびにそれらの組み合わせから選択されてもよい。さらに詳細には、本発明のこのバイオリアクター、モジュールおよびシステムにおける使用に適切な細胞は、限定はしないが、幹細胞を含む、骨、骨髄または血液に由来する胚性幹細胞、成体幹細胞、造骨細胞、前造骨細胞、軟骨細胞、髄核細胞、前軟骨細胞、骨格前駆細胞、およびそれらの組み合わせから選択される。この細胞または組織は、本発明の細胞培養および組織工学機能によって形成されるインプラントのレシピエントに対して、自家、同種、または異種起源のものであってもよい。本発明の別の態様によれば、本発明のバイオリアクター内で生成される組織インプラントである。本発明のさらに別の態様によれば、本発明の組織工学システムによって生成された組織インプラントである。本発明の別の態様によれば、骨の外傷の修復のための組織工学の移植可能な構築物であって、ここでこのインプラントは、活性な骨細胞および組織工学の無機化マトリックスと組み合わされた骨生体適合物質の多孔性足場を含む。本発明の別の態様によれば、組織工学インプラントであって、これは以下、あらゆる鉱物に基づく足場を欠く組織工学軟骨を含む軟骨ゾーン、多孔性足場を含む骨生体物質ゾーン、およびこの軟骨ゾーンとこの骨生体適合物質ゾーンとの間の境界ゾーンを含む。インビボで移植された場合、軟骨ゾーンは、宿主軟骨との側方の組み込みを促進し、一方、骨生体適合物質ゾーンは軟骨下の骨プレートとの側方および垂直の取り込みを促進する。境界ゾーンは、軟骨ゾーンと骨生体物質ゾーンとの間の構造的結合を提供する。この軟骨ゾーンは、二次的な非鉱物足場をさらに組み込むことが可能であり、この足場が組織工学軟骨の形成を補助して、移植の部位に存在する特定の解剖学的特徴と一致する、形成された表面プロフィールの発達を可能にする。本発明の別の態様によれば、組織生検を消化するための方法であって、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に組織生検を充填する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的状態を検出するために1つ以上のセンサーを有する工程、組織消化酵素を提供する工程、ならびに所望のレベルの組織消化に十分な時間、このバイオリアクター内の適切な消化条件をモニターして維持する工程を包含する。本発明の別の態様によれば、細胞の増殖のための方法であって、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持される増殖基板または足場上に細胞を播種する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに所望のレベルの細胞増殖のために十分な時間、このバイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程を包含する。本発明の別の態様によれば、細胞の分化のための方法であって、この方法は以下、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持された分化の基板または足場に細胞を播種する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに所望のレベルの細胞分化のために十分な時間、このバイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程を包含する。本発明の別の態様によれば、幹細胞のような前駆体細胞を含む初代細胞を提供するために組織生検を消化して、次いで組織インプラントの形成を可能にするために細胞を増殖および分化させるための方法であって、この方法は、以下、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に組織生検を充填する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的な条件を検出して中継するための1つ以上のセンサーを有する工程、組織消化酵素を提供する工程、解離された細胞を得るために十分な時間、このバイオリアクター内の適切な消化条件をモニターおよび維持する工程、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持される増殖の基板または足場にこの解離した細胞を播種する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、所望のレベルの細胞増殖および増幅のために十分な時間、このバイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程、増殖の基板または足場からこの増幅した細胞を遊離させる工程、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持された分化の基板または足場上にこの増幅した細胞を播種する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的な条件を検出して中継するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに組織インプラントを獲得するために十分な時間、このバイオリアクター内の適切な培養条件をモニターおよび維持する工程を包含する。本発明の別の態様によれば、骨格インプラントを提供するための方法であって、この方法は、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持される骨生体適合物質の多孔性足場に骨原性細胞および/または骨芽前駆細胞を播種する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに整形外科の適用のための組織インプラントを提供するためにこの足場全体にわたってこの骨原性細胞および/または骨芽前駆細胞が増殖および/または分化することを可能にするのに十分な時間、このバイオリアクター内の適切な条件をモニターおよび維持する工程を包含する。本発明のさらに別の態様によれば、軟骨インプラントを提供するための方法であって、この方法は以下、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持される生体適合物質の多孔性足場上に軟骨形成細胞および/または軟骨前駆細胞を播種する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびに軟骨インプラントを提供するためにこの足場全体にわたってこの軟骨形成細胞および/または軟骨前駆細胞が増殖および/または分化することを可能にするのに十分な時間、このバイオリアクター内の適切な条件をモニターおよび維持する工程を包含する。本発明のなお別の態様によれば、細胞を洗浄するための方法であって、この方法は、以下、1つ以上の所望されない化学物質を含む細胞懸濁物をチャンバに充填する工程、洗浄された細胞懸濁物を提供するために、この細胞には不浸透性であるが前記所望されない化学物質には浸透性である膜を備える直交流濾過モジュールを通じて前記チャンバから前記細胞懸濁物を連続的に再循環させる工程、ならびに前記洗浄された細胞懸濁物を収集する工程を包含する。本発明のさらに別の態様によれば、細胞の濃縮のための方法であって、この方法は以下、過剰な細胞懸濁物容積を有する細胞懸濁物をチャンバに充填する工程、この細胞に対して不浸透性であるが、この過剰な細胞懸濁物容積が除去されかつ収集されることを可能にする膜を備える直交流濾過モジュールを通じてこのチャンバからこの細胞懸濁物を連続的に再循環させる工程を包含する。本発明のさらに別の態様によれば、椎間板の内部核を再生するためのインプラントを提供するための方法であって、培地リザーバおよびフローシステムと接続されたバイオリアクター内に支持された生体適合物質の足場の多孔性足場内に髄核細胞を播種する工程であって、このバイオリアクターは、マイクロプロセッサーに対してこのバイオリアクター内の生理学的な条件を検出するための1つ以上のセンサーを有する工程、ならびにこの髄核細胞の増殖および/または分化、ならびにこの髄核に特徴的な細胞外マトリックス成分の発現を可能にするのに十分な時間、このバイオリアクター内の適切な条件をモニターおよび維持する工程を包含する。本発明のなおさらなる態様によれば、臨床的な組織工学における使用のための品質アセスメントサンプルの調製のための方法であって、この方法は以下、本明細書に記載の本発明のシステムを用いる一次および二次インプラントの平行した調製であって、この一次インプラントは、移植のためであり、1つ以上の二次インプラントは、この一次インプラントの能力を推測する試験目的である調製を包含する。種々の実施形態において本発明の組織工学システムは、1つ以上のマイクロプロセッサーの制御下であり、このマイクロプロセッサーは、組織消化、細胞増殖、細胞分化および/または組織構築物形成のようなバイオリアクター内の特定のタイプの環境または環境の結果をユーザーが選択できるように予めプログラムすることができる。これによって作業者の介入を排除して、不慮の汚染の可能性を減らす。本発明の組織工学システムは、キットkitとして提供されてもよい。この方式では、このデバイス、組織工学モジュール単数または複数、バイオリアクター単数または複数およびその種々の構成要素が、装置および品質管理技術とともに包装されて販売され得る。本発明のこのシステムは、外傷および/または疾患に起因して組織工学インプラントが所望される、病院での臨床使用のために、そして詳細には外科的状況において理想的である。本システムを用いて、組織工学移植可能構築物は、患者の生検から得られた自家組織、同種細胞または異種細胞から安全に調製することができる。このような組織工学移植可能構築物の仕様は、移植部位のタイプ、サイズおよび条件に適合することができる。さらに、本発明のシステムによって生成されるようなインプラントは、受容者hostへの組み込みを促進し、従って患者の回復を促進する活性な細胞を含む。実際には、自家細胞モデルを用いて、組織生検を、患者から得て、手術室で組織工学モジュールに存在するバイオリアクターに直接置くことが可能である。特定のバイオリアクターデザインは、所望の組織構築物のタイプおよびサイズに依存して選択される。組織工学プロセスの完了時点で、生成された組織構築物を、滅菌バイオリアクターに含まれたままで、患者に移植し戻すために手術室に移動してもよい。このシステムは、安全かつ治療的に有効な方式でカスタマイズされたcustomized自家組織インプラントを提供するために理想的である。本発明のシステムおよび方法は、自動的な細胞培養技術を提供することに限定されない。記載された組織工学システムは、細胞療法に用いられる細胞増幅をかなり超える。組織工学システムは、存在する細胞が活性であり、分化され、既に細胞外マトリックスを発現している、機能的な組織構築物を作製するために用いることができる。結果として、そのように作製された組織構築物は、高い発達状態にあり、それによって移植部位で組織修復の速度を加速して質を改善する。本発明のシステムはまた、薬理学的研究のためにも適切である。詳細には、このシステムは、薬物開発の領域において用途を見出す。新しい見込みのある薬物および分子は、細胞事象および組織発達に対する効果を決定するために細胞および組織上で試験することができる。このような試験は、投与の前の有害な副作用を評価して、できるだけ回避するために、患者自身の細胞/組織上で行なうことができる。あるいは、専門化された細胞株または組織を、薬物発見プロセスにおける重要なツールとして、このシステムで用いることができる。このシステムは、バイオリアクター内に存在する細胞/組織の種々の生理学的状態をモニターおよび評価するために、従って、選択された薬物または分子の生物学的効果のしっかりした指標を提供するためにプログラムすることができる。このシステムはまた、従来の組織工学技術を用い、実施することが困難であるか、および/または広範な診断記録を必要とする条件で、検索および研究開発のために用いることができる。例えば、組織工学に関与する微小重力研究は、この環境の固有の特性に起因して実施することが困難である。伝統的な細胞および組織培養技術は、液体の封じ込めの問題および細胞の重力に基づく輸送の欠如に起因して、この環境では簡単には実施できない。本発明のこのシステムおよび方法は、微小重力環境に容易に適合可能である。なぜならこのシステムは組織工学プロセスの一部が制御された液体流量によって達成され得るので、液体の損失および細胞の移動を妨げるために完全に密閉されるからである。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、実施例および図面から明らかになる。しかし、この詳細な説明、特定の実施例および図面は、本発明の実施形態が単に例示のために示されているにすぎないことを示しているということが理解されるべきである。なぜなら本発明の趣旨および範囲内の種々の変化および改変は、この詳細な説明から当業者に明白になるからである。本発明は、図面を参照して以下の説明からさらに理解される。本発明は、ヒトの介入の必要性が最小限である、有効かつ一貫した様式で、細胞増殖、細胞分化および組織形成を可能にする、細胞、詳細には自家の細胞のエキソビボ処理のための一体型の自動的な組織工学デバイスに関する。このデバイス内で発達された組織構築物は、組織再構成手順および引き続く患者の回復を補助するために、宿主に取り込まれてもよい。さらに、本発明は、多数の異なる供給源由来の種々の細胞を用いる組織工学のための自動化方法を提供する例えば、患者の生検を介して得た自家の細胞、同種の細胞または異種の細胞。さらに、この細胞は、前駆体細胞、初代細胞、不死細胞株由来の細胞およびそれらの組み合わせであってもよい。組織工学システムを組み込む臨床組織工学のための一般的な方法論および原理、ならびに本発明の方法を、図1に図示しているが、これは代表的な例として自家の軟骨組織工学を用いている。このような例では、細胞すなわち、軟骨細胞を患者の外科的生検から得て、適切な基板または足場すなわち、Skelite商標支持体の上に手動または自動のいずれかで播種する。この軟骨細胞および支持体は、組織工学システムの臨床的なベースステーションの一部を形成するモジュールを備える、自動的な組織工学モジュールのバイオリアクター部分の中に存在する。中央マイクロプロセッサーが、この組織工学システム内に存在しており、バイオリアクターの内部環境をコントロールしてカスタマイズし、それによってここでの組織増殖が容易になり、インプラントを生成するための支持体内および支持体上での細胞増殖の刺激が生じる。バイオリアクター内のセンサーは、マイクロプロセッサーに対してフィードバックを提供して、細胞が自家の組織インプラントを提供するように、所望の制御された様式で播種され、増幅され分化されることを保証する。一旦、インプラントが生成されれば、これは、外科的インプラントのためのバイオリアクターから患者へと移動される。本発明のシステムは、無菌の安全な都合のよい効果的な様式で自家の組織工学インプラントを提供するために有利な方法を提供する。さらに、臨床的な設定において組織工学インプラントを調製する能力によって、組織工学プロセスを行なうための場所はかなり自由になる。このシステムは、集中化した場所で用いることができるが、このシステムの設計および操作によって地域のセンターでの臨床使用が可能になる。このような広範な利用可能性によって、集中化した細胞/組織の処理施設へおよびその処理施設からの生物学的物質の輸送が妨げられ、それによって輸送、追跡および規制の問題を回避しながら、組織工学プロセスの費用効果および有効性が改善される。本発明の実施形態によれば、図2に示されるような組織工学システムであって、一般に参照番号100で示される。このシステム100あるいは、デバイスと呼ばれてもよいは、ハウジング102を備え、このハウジング102が組織工学モジュールを受容するための挿入スロット104を有する。この挿入スロット104は、可動式のドア106およびロッキング機構108を有する。ユーザーインターフェース110、例えばタッチスクリーン、キーパッドまたは両方の組み合わせが、システム操作の制御のために、およびシステム状況の提示のために設けられる。データ記憶システム112が存在し、これによって当業者に公知の種々の媒体すなわち、ZIP、CDROM、ディスケット、フラッシュカードを介した情報の記録が可能になる。コンピューター/コミュニケーションのリンク114は、新規のソフトウェアをアップロードする能力を提供し、外部コンピューターを用いて制御パラメーターを改変し、データをダウンロードし、そしてこのデバイスをトラブルシューティング故障修理して試験する。このリンクによってまた、臨床において存在する電気的情報システムにこのシステムを接続することが可能になる。このシステム100は、電源入力116で電力を供給される。図3は、いくつかの組織工学モジュールに適合するいくつかのベイドア106を有するシステム100のさらなる実施形態を示している。図4は、重力ベクトルに対する組織工学モジュールの優先的な配向を可能にする水平様式に配向されたベイドア106を有するシステム100のさらなる実施形態を示す。図5は、図2および3に提示されるシステム100の内部構成を示しており、ここでは組織工学モジュールの垂直挿入のためにベイドアの配向は垂直である。組織工学モジュール118は、ベイドア106の挿入スロット104内への挿入について示される。この組織工学モジュール118は、ガイドレールシステム120を介してシステムハウジング102へスライドして入る。挿入の際、このモジュール118は、1つ以上のポンプユニット122すなわち、蠕動ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプまたはロータリーポンプ、電気コネクタ124すなわち、DIN、AMP、PCB、ブレッドボードソケット、およびバルブアクチュエータ126すなわち、サーボモーター、リニアドライブ、リニアアクチュエータと係合する。モジュールがこのシステムに適切に挿入されることを可能にする任意の適切なガイドシステムが、当業者によって理解されるとおり企図されてもよい。組織工学モジュール118がハウジング102内に挿入されている、図6にさらによく示されるとおり、一連のバルブアクチュエータ126は、このモジュール上のバルブ図7および7aにさらに詳細に示されるとインターフェースして流量コントロールを提供する。電気的コネクタ124は、電気的バックプレーン130を介してモジュール118と中央マイクロプロセッサーユニットCPU128との間の電気的接続を提供する。このCPU128は、操作の手順、液体およびガスの輸送、処理データの管理、システム状態のモニタリング、ユーザーインターフェースおよび外部データ連絡ポートを制御する。このCPU128は、バックプレーン130上に存在する能動的電気部品および受動的電気部品、ならびに各々の挿入された組織工学モジュール118との電気的なリンクを通じて制御をもたらす。温度センサー132すなわち、熱電対、RTDまたはサーミスター、ガスセンサー134すなわち、O2およびCO2および環境コントロールユニットECU136は、当業者に公知の標準的な方法を用いて、ハウジング102内の環境すなわち、温度およびガス雰囲気を維持するためにCPU128によって制御される。この環境は、モジュールがガス交換の構成要素すなわち膜を装備されている場合、冷蔵温度すなわち、4°Cでの試薬の保管、正常な体温すなわち、37°Cの刺激、およびモジュール118の中および外への輸送のためのガス混合物の利用可能性を含む、組織工学プロセスの要件を満たすように調節され得る。気体状態は、ハウジング102内に位置するガスセンサー134によってモニターされて、このデータが電気的なバックプレーン130を介してCPU128に送られる。ECUに対するガスの入力は、標準的な適合で構成されたハウジング102内に設けられたガス供給インレット140を介してもよい。他の実施形態では、ガスは、ECU内に収容され得る。デバイス内での使用のためのガスとしては、酸素、二酸化炭素、窒素およびそれらの混合物が挙げられるがこれらに限定されない。ハウジング102内にこのようなガスを適当に含むためには、ベイドア106は、閉じた場合に気密性の密閉を提供するように構成される。ハウジング102は、内部温度すなわち、4°C~37°Cの効率的な調節を可能にするために、発泡スチレン、エアロゲル、ファイバーガラスなどの絶縁体142で隔離される。本発明の組織工学システムは一般に、箱様の形状のハウジングを備えることが示されるが、このハウジングは、本明細書に記載されるようにこの構成要素に適応し得るかぎり、種々の形状から作製されてもよいということが当業者によって理解される。例えば、これには、頂部および/または側面を要しないかもしれない開放形状が挙げられるがこれらに限定されない。この組織工学モジュール118は、図7~9に詳細に図示される。この組織工学モジュール118は、剛直な構造的スパイン200を備え、これにバイオリアクター202が固定される。このバイオリアクター202は、組織消化、細胞培養、細胞増殖、細胞分化、組織インプラント形成およびそれらの組み合わせを可能にするように、リッド204を有するバイオリアクターハウジングを備えて、そこに含まれる基板単数または複数または足場単数または複数に対してカスタマイズされ得る。このバイオリアクターリッドは、このバイオリアクターハウジングに脱着可能であってもよく、あるいはこのバイオリアクターハウジングと一体型であってもよい。このバイオリアクター202は、構造的スパイン200に対して別々に脱着可能であり、そして使い捨て可能であってもよい。このような脱着を可能にするために、バイオリアクター202およびこの構造的スパイン200は、液体の損失を回避して、バイオリアクターの内容物の汚染を防ぐためにインプットラインおよびアウトプットラインを自己密閉するための条件を備える液体ディスコネクトフィッティングを使用してもよい。この全体的な組織工学モジュールは、組織工学手順の完了後に使い捨て可能であると考えられ得る。なぜならこの実施によって以前の使用によって生じる汚染が防がれるからである。あるいは、再使用のために利用可能な汚染しにくい構成要素を残して、モジュール118の選択された構成要素のみが液体との接触に起因して使い捨て可能であるとみなすことができる。図7、7aおよび7bに示されるように、液体格納システム206は、組織工学モジュール118の構造的スパイン200上に固定される。この液体格納システム206は、バイオリアクター202へおよびバイオリアクター202から種々のタイプの組織および細胞培養の液体および薬品を供給および回収するための無菌の一連の可撓性リザーバ208および可撓性配管210からなる。このリザーバ208は、必要に応じて種々の構成および数であってもよく、そして種々のタイプの細胞および組織培養培地、増殖因子、薬学的因子を含んでもよく、そしてまたバイオリアクター202からの洗浄培地および/または洗浄サンプルを含んでもよい。液体は、一連の液体アクセスポート212を介して、液体格納システム206に充填されるかまたはそれから取り出される。配管210は、種々のリザーバ208と液体制御部品、例えば液体流量制御バルブ214との間の流体的に連通を提供するように存在する。この液体流量制御バルブ214は、バルブアクチュエータ126によって開放されて閉鎖される。同様に、このポンプユニット122は、このモジュール上に存在する使い捨て可能なポンプの構成要素とインターフェースをとる。これらのポンプの構成要素は、これらの構成要素の操作が厳しい状態、例えば、細胞懸濁物の移動の間の細胞生存度を損なう過度の剪断ストレスを生じないという条件下では、ピストン、ダイアフラム、ロータリーエレメントまたは蠕動の配管218であってもよい。このポンプユニット122およびバルブアクチュエータ126は、ハウジング102内に存在する。あるいは、このアクチュエータおよびポンプユニットは、組織工学モジュールの一部を形成し得るが、これによって、患者の使用後のこれらの構成要素の使い捨てが可能になる。ポンプ配管218上のポンプユニット122のプログラムされた作用によって、液体は、リザーバ208の外に移動される。液体は、配管210を介して可塑性液体リザーバ208から液体バルブ214に移動する。液体フロープレート220図8に示されるは、ポンプユニット122の異なる流量制御バルブ214とポンプ配管218との間の液体フローを指示する。液体は保管のために選択された空のリザーバ208に戻される。可撓性のプリント基板PCB222は、構造的スパイン200および/またはバイオリアクター202の上に存在する電気的な構成要素すなわち、センサーのための電気的インターフェースを提供する。モニターされるパラメーター例えば、pHが受容可能なレベルの外側であることをセンサーが示す場合には、CPUは、このバイオリアクター内の培地を置換するような制御介入を誘発する。組織工学モジュールは必要に応じて、データを処理することおよびこのモジュールに直接データを記憶することを可能にするマイクロプロセッサー224を備えてもよい。この情報は中央CPU128に伝えられるが、このモジュールはハウジング102に挿入されて、一旦モジュールが取り外されれば、後のアクセスのために電気的メモリに保持される。組織工学モジュールに存在するマイクロプロセッサーまたはメモリーチップを介して記憶されたデータに加えて、このモジュールはまた必要に応じて、診療所内での管理上の追跡を容易にするために、バーコード226、磁気ストリップ228、電気的メモリ示さずおよび/またはID標識230を備えてもよい。図8に示されるとおり、液体フロープレート220は、組織工学モジュール118の構造的スパイン200に固定される。液体フロープレートの脱着のための技術は、限定はしないが、圧入、スナップ式、超音波溶接、溶剤結合などであってもよく、この採用された技術によって、アセンブリの密閉が液体の損失を回避し汚染を防止できるようにしなければならないことが理解される。図8aの分解図に示されるとおり、液体フロープレート220は、液体バルブ214の作動に関連するフローを差し向ける手段を提供するための一体型液体経路232を有する。新しいフローの通路は、フロープレート220に存在する通路に対する修正を介して接続されてもよい。1つの実施形態において、この液体プレート220は、構造的スパイン200中に一体化して形成されて単一の構成要素を形成してもよい。バイオリアクターに差し向けられる液体が、正しい温度であり、十分に混合され、それによってバイオリアクターにおける進行中の生物学的プロセスを破壊しないようにすることを確実にするために、液体の加熱および混合チャンバ234が備えられる。さらに、ECU136の操作によって規定されるように、熱電素子236が、組織工学モジュール118上に存在して、モジュールの作動温度に比べてバイオリアクター202内の温度を変化させる。このような温度変化は、バイオリアクター内の見かけ上の生理学的状態を刺激するために必要であるかもしれないが、この組織工学モジュールの残りの構成要素、詳細には試薬および/またはサンプルは、物理的、化学的および/または生物学的生存度を維持するために、低温すなわち、冷蔵である。熱電素子の電力供給および制御は、CPU128によって実施される。バイオリアクターに存在するセンサーに加えて、組織工学モジュールに存在するセンサー238は、CPU128に対するフィードバックを提供する。このセンサーおよび熱電性接続は、電気的ケーブル布線240およびコネクタ124を介して行なわれる。図9は、組織工学モジュール118の混合およびマイクロ充填態様を示す。このバイオリアクター202は、混合アクチュエータ262とそして混合ダイアフラム264に作動可能に接続された混合ドライブ260を有する。この混合ダイアフラムは、示されるとおり、バイオリアクター202またはバイオリアクターリッド204の一部として組み込まれる。作動時には、この混合ドライブ260は、混合アクチュエータ262と組み合わされて、バイオリアクター202の内容物の制御された混合をもたらす混合ダイアフラムの並進または脈動を提供する。理想的には、混合の性質は、バイオリアクター内に存在する細胞の物理的完全性を損なう高い液体剪断を回避するようなものである。特定の組織工学プロトコールのために、中度のレベルの液体剪断が、組織構築物の首尾よい発達のために実際には有利である。混合の構成要素に加えて、インパクトドライブ266およびインパクトアクチュエータ268が存在する。これらの構成要素は、増殖手順の終わりに、バイオリアクターアセンブリに対して制御された衝撃を加えるように働いて、バイオリアクター内に存在する増殖の基板または足場からの細胞の遊離を補助する。また、マイクロ充填アクチュエータ272およびマイクロ充填ダイアフラム274と作動可能に接続されたマイクロ充填ドライブ270も提供される。このマイクロ充填ダイアフラム274は、示されるとおり、バイオリアクター202またはバイオリアクターリッド204の一部として組み込まれる。マイクロ充填ダイアフラムの位置および配向は、バイオリアクター202に存在する基板または足場および任意の関連する細胞または組織との密接な接触を可能にするようなものである。マイクロ充填の適用は、特定の組織工学プロトコールのために有利であることが公知である。混合ドライブ260、インパクトドライブ266およびマイクロ充填ドライブ270は、任意の一連の電気機械的なデバイス、例えば、ソレノイド、リニアドライブ、回転性ドライブまたは圧電性電気部品であってもよい。さらに、混合ドライブ260、インパクトドライブ266、マイクロ充填ドライブ270および関連のアクチュエータは、ハウジング200上に装着されることが可能である。あるいは、このドライブおよびアクチュエータは、このドライブの設計が組織工学モジュールの使い捨て可能な性質と一致するという条件であれば、組織工学モジュールまたはバイオリアクター上に装着されてもよい。機械的刺激の提供に加えて、このバイオリアクターはまた、組織構築物の電気的刺激および/または化学的刺激を誘導するように構成されてもよい。詳細には、細胞輸送および/または組織形成を増強するために、このバイオリアクターの領域に電場が生成されてもよい。電場の生成の方法は、当業者に公知であり、そして電気コイルの供給が挙げられるがこれらに限定されない。図10は、組織工学モジュールのための基礎的な液体フローの概略図を図示しており、ここにはバイオリアクター202内に存在する単一の細胞または組織の培養チャンバが存在するマルチチャンバのバイオリアクターに対するさらなる情報については図12および17の説明を参照のこと。フローの通路はバイオリアクター202をリザーバ208にリンクさせ、これが液体を供給して、廃棄物を収集する。この液体アクセスポート212を、試薬を充填するか、またはサンプルを取り出すか、または液体を廃棄するために用いることができる。フローは、特定の流用制御バルブ214の動作によって規定されるフローの方向でのポンプユニット122の作動によって生じる。バイオリアクターへの灌流は、連続であっても、脈動性であってもいずれでもよいが、ただしこれは、関連するフローが細胞を含む領域での高い液体剪断を生じないという条件下である。なぜなら、このような条件は、細胞または新生の組織構築物を損傷し得るからである。再循環ループ280が設けられて、バイオリアクターの液体内容物は、液体リザーバ208からの新しい液体の送達を必要とすることなく、外部構成要素、例えば、インラインのガス交換膜282によって、モニターまたは改変されることが可能になる。液体を保管することに対応する組織工学モジュール118の構成要素すなわち、リザーバ208は、約4°Cで冷蔵保存されて、そうでなければ、体温をシミュレートするために用いられる高い温度すなわち、37°Cで分解する液体の保管を容易にする。予めプログラムされたルーチンに従って、CPU128は、液体バルブ単数または複数214の動作を制御して、バイオリアクターチャンバ300への進入の前に、リザーバ208に保管される液体がポンプユニット122を介して加熱および混合チャンバ234に送達されることを可能にする詳細には、図13、14および15に示される。液体は、インレットポート302を介してバイオリアクターに供給されて、アウトレットポート304を介して取り出される。最適の細胞および組織培養能力のために正常な体温をシミュレートするために、バイオリアクター202、ポンプユニット122ならびに加熱および混合チャンバ234は、熱電素子236の操作によって約37°Cに維持される。別の熱調節デバイスを用いて、組織工学モジュール118のための所望の熱プロフィールを得ることができることは当業者には明白である。図11は、基本的な液体フローの概略図のバリエーションを図示しており、ここでは液体流量制御バルブが、マルチポンプユニット122に置換されている。この構成によって操作上の冗長性の増大および構成要素の数の減少が得られる。このようなシステムの操作には、任意の休止状態のポンプユニットが未調整の通過フローを妨げることが必要である。なぜなら、このような現象は液体の制御された送達を損なうからである。図12a~12dは、組織工学システムの操作に関与する増殖および分化の工程に用いられる基板および足場のための種々のバイオリアクター構成および別の様式を図示する。図12aは、異なるバイオプロセシングのシナリオに取り組む、一連の交換可能なバイオリアクターのデザインを示す。I型のシナリオは、バイオリアクター202内の基礎的な単一のチャンバ300を示しており、これは増殖足場または基板310、または分化の足場または基板示さずに適合し、理想的には増殖または分化のいずれにも適切である。細胞は、足場310上に手動で播種されるか、または組織工学モジュールの液体通路を介して自動的に送達されるかのいずれかである。II型シナリオは、細胞集団の増殖のための足場310または基板および組織構築物の形成を促進する移植可能な分化の足場312の使用を提供するマルチチャンバのバイオリアクターを包含する。この培養および/または増殖チャンバ300は、漏斗314を介して分化および/または組織形成チャンバ306に接続される。この漏斗は、増殖足場310から遊離された細胞を移植可能な分化足場312に運ぶように機能する。このバイオリアクター内のいくつかの位置におけるフィルター316の使用は、1つのチャンバから次のチャンバに自由に通過することができる細胞または細胞凝集物のサイズを調節するように機能する。フィルター316aは、細胞増幅工程のために細胞集団の入来を調節する目的でこの増殖足場の上流に存在する。別のフィルター316bが、ここでも分化足場の上流に存在して、組織工学手順のこの工程に入る細胞集団を制御する。さらに、バイオリアクターを通した液体移動に関与する操作の間、分化および/または組織形成チャンバからの細胞の損失を防ぐためにアウトレットポート304を覆うさらなるフィルター316cが存在する。このフィルター316は、当業者に公知であるとおり、フィルターメンブレンであっても、またはメッシュであっても、または同様のタイプの濾過物質であってもよい。III型シナリオは、組織消化と引き続く増殖、分化および組織構築物形成とを組み合わせる。このシナリオでは、組織生検320は、バイオリアクター202内に存在する消化チャンバ322に充填される。組織生検の消化は、組織工学モジュールに存在する液体リザーバ208の1つからのバイオリアクターへの消化酵素の送達を通じて生じる。解離された細胞は、重力沈殿作用の影響下で消化チャンバ322から出て、そして/または液体は培養および/または増殖チャンバ300を通じて流れて、引き続き増殖足場310上に集まる。消化チャンバ322の外側への組織凝集物の移動は、消化チャンバ322と培養および/または増殖チャンバ300との間の流路におけるフィルターメンブレンまたはメッシュ316aの存在によって邪魔される。増殖後、この細胞を遊離して、細胞漏斗314を介して移植可能な分化足場312に移す。ここでも、メンブレンまたはメッシュフィルターが、移植可能な分化足場312の上流316bおよび下流316cの両方に存在して、正しい細胞集団が足場に播種されること、および細胞が不注意に失われて液体移動作業の間に廃棄されないことを確実にする。前述のシナリオでは、例えば、図12bに図示されるような、増殖の基板310または足場の種々の構成が可能である。例えば、1つの構成は、比較的均等な細孔勾配を有する多孔性足場310aである。細孔勾配足場310bは、細孔勾配を有する多孔性足場であり、ここでは細孔サイズは、足場を通じた細胞の移動につれて減少する。これによって、細胞播種プロセスの終わりに、この足場を通じた細胞のさらに均一な分布が促進される。逆向きの細孔勾配足場310cを用いてもよい。あるいは、ファイバーフィルター足場310dが用いられてもよいが、これはコラーゲンのような有機化合物に代表的な繊維性マトリックスである。増殖基板として、マイクロキャリア例えば、Cytodex商標の含まれる懸濁物を利用することも可能である。さらに、このバイオリアクターは、増殖足場内で生じる細胞播種プロセスの検査を可能にして、さらに増殖事象、詳細にはコンフルエントな細胞層に達する進行を評価するために、CPU128によって支持される光学的プローブ324多孔性足場310aと組み合わせて示されるを有してもよい。増殖と同様に、種々の構成において、および多様な物質から形成され得る種々の移植可能な分化足場312が存在しすなわち、リン酸カルシウムのような無機の鉱物ベースの足場、コラーゲンのような有機バイオポリマーの足場、など、そして組織工学プロセスにおいて使用される。図12cは、マルチゾーンの分化および/または組織形成チャンバ306を図示しているが、これは最大3つの移植可能な分化足場312を備え、この全てが組織構築物形成に向かって同時に処理され得る。これによって、種々のサイズの移植可能な組織の調製、および別の移植可能な分化足場の使用が可能になり、組織収量を評価および最大化することができる。例えば、足場312aは、組織構築物が骨内で強固な組織固着を必要とする、骨および軟骨の適用における使用のためのSkelite商標のような骨生体適合物質から形成された多孔性網状組織である。この足場312aはさらに、このインプラントの回りを囲んでメンブレンに囲まれた足場312bを形成する、足場のメンブレンまたはメッシュ326の使用によって強化することが可能であり、その結果細胞播種プロセスの間の足場312aからの細胞の損失が最小限になり、それによって組織工学プロセスがより効率的にされる。このメンブレンは好ましくは、この足場をごく部分的に囲んでもよいし、あるいはこの足場をさらに完全に囲んでもよい。この足場のメンブレンまたはメッシュ326の主な目的は、移植可能な分化足場312の上およびその中に細胞を含むことであるが、この足場のメンブレンまたはメッシュ326の特性の注意深い選択によって、当業者に理解されるとおり、細胞レベルで組織工学プロセスに顕著な影響を有し得る特定の分子実体の通過が可能になるかまたは制限される。さらなる実施形態は、勾配多孔性および膜強化足場312cであり、これは足場のメンブレンまたはメッシュ326の利点と細孔勾配とを組み合わせる。この勾配は、細胞が足場への増殖することが最小限でありながら、上面に意図的に集まるようにさせるために構成される。この表面における多孔性の程度は、組織安定性に有利であり、そして足場表面を介して発達中の組織に栄養物を供給するために有利であると考えられる。このアプローチによって別個の層別化されたゾーンを有する二極性の組織構築物の発達が生じる。この上部のゾーンは本質的に新規の組織からなる。底部のゾーンは本質的に細胞も組織も含まず、そして開口の多孔性足場として存在する。この中間の境界ゾーンは、開口足場と新規の組織層との間の構造的に安定な遷移に相当する。このような二極性の組織構築物は、関節の軟骨における限局性の欠損の修復のために理想的である。なぜならこの上部の層は、宿主の軟骨との側方の一体化を提供する組織工学軟骨であるが、この底部の層は軟骨下の骨との側方および軸方向の一体化を提供するからである。周辺の軟骨下骨との底部の層の一体化は、外科的移植の時点での開口足場への骨髄の適用によってさらに増強され得る。軟骨修復の適用において、鉱物ベースの足場が関節の表面に延びないことが重要である。なぜなら、鉱物ベースの足場は関節の機能を損ない得るからである。従って、二次的な非鉱物足場図には示さずを、新生の軟骨の上部ゾーンにおいて使用して、大きい軟骨病変を処理するのに十分なサイズすなわち、最大で直径10cm2、そして厚み2~3mmの組織構築物の形成を補助してもよい。さらに、この二次足場は、移植の部位に存在する特定の解剖学的特徴にさらに密接に適合する関節の表面プロフィールを有する、成形された構築物を生成するように構成されてもよい。二次的な足場のための候補物質は、合成のバイオポリマー例えば、PGA、PLAまたは天然のバイオポリマー例えば、アルギン酸、アガロース、フィブリン、コラーゲン、ヒアルロン酸である。これらの二次足場は、ヒドロゲルまたは3次元で予め形成された足場の形態であってもよい。二極性組織構築物の調製のための別の技術が、この組織工学システム内で可能である。移植可能な分化足場312は、足場の特定の領域に細胞の播種を限定する生体再吸収可能なポリマーで部分的に浸潤され得る。これが組織構築物の調製の間に新しい組織形成の優先的なゾーンを生じる。移植の際、このポリマーは、再吸収されて、それによって多孔性足場に空隙が残り、これが宿主組織内の固着を促進する。さらなる構成は、分化および/または組織形成チャンバの存在とは離れて位置する比較的開口された多孔性を有する移植可能な足場を含む。細胞播種の間、この開口空間によって、細胞の収集が得られ、これが開口足場を通じて移動する。細胞が分化および/または組織形成チャンバ内に蓄積されるにつれて、開口空間および足場の一部の両方に細胞が浸潤し、これによって新しい組織形成の優先的なゾーンが生じる。この得られた組織構築物は、新生の組織ゾーンを含み、これは足場も、中間移行ゾーンも、新生の組織および足場の両方を含む境界ゾーンも、そして開口され本質的に細胞も組織もない多孔性足場の領域も欠く。図12dは、バイオリアクターモニタリングスキームを図示しており、ここではセンサー216すなわち、温度、pH、溶存ガスなどが、組織工学プロセスの進行のCPU128に対するフィードバックを提供するために、バイオリアクター202のリッド204に組み込まれる。さらに、差し迫るコンフルエンスの証拠例えば、細胞密度の関数としての光学密度および/または光散乱について増殖足場310または基板の光学的特性をモニターするために、CCDカメラ330が使用されてもよく、これによって細胞遊離のタイミングが増殖工程からの細胞収率を最大にするように決められる。図13は、バイオリアクター202内の流路および液体循環をさらに良好に示す。バイオリアクター202は、インレットポート302、アウトレットポート304および基礎的チャンバ300を規定する内部空洞を有することが示される。液体は、液体フロープレート220からインレットポート302を介してバイオリアクター202に流れて、アウトレットポート304から出る。このバイオリアクターリッド204は、バイオリアクター202に付着する。種々の異なる装着ハードウェアを用いて、バイオリアクターリッド204およびバイオリアクター202を一緒に保持することができる。このチャンバ300は、1つ以上の基板または足場310に適合するように設計することができる。さらに、このバイオリアクター202は、組織消化、増殖、分化および組織形成の工程を可能にする別々のチャンバに細分されてもよい。各々のチャンバは、組織工学手順にまたがる、より大きい制御のための流量制御バルブを介して独立して制御される、インレットポートおよびアウトレットポートで構成されてもよい。液体の循環は、CPU128からの制御シグナルに基づいて、1つ以上の流量制御バルブ214およびポンプユニット122の作動によって達成される。作動した特定のバルブに依存して、ポンプユニット122の操作が液体を液体リザーバ208の1つからバイオリアクター202へ移動するか、またはバイオリアクター内の液体の再循環を可能にする。安定な溶存ガス濃度を要する生物学的プロセスのためには、再循環が有利である。なぜなら再循環によって液体は、ガス交換を容易にするメンブレンを横切ることが可能になるからである。この交換の性質は、ECU136によって確立された外部条件に対するバイオリアクター内の溶存濃度に基づく。このバイオリアクターリッド204は、サンプリングポート332およびセンサープローブ216を有することが示されているが、これはこのバイオリアクターの内部チャンバに作動可能に接続される。あるいは、このサンプリングポートは、このバイオリアクターハウジング上の他のどこかに設けられてもよい。このサンプリングポートによって、このバイオリアクターへのそしてこのバイオリアクターからの物質の除去または添加が可能になる。このサンプリングポートは、必要に応じてガス交換膜で置き換えられてもよいし、補強されてもよい。図14は、マルチチャンババイオリアクター202を図示しており、ここでは明確化のためにバイオリアクターリッド204が除かれている。このインレットポート302は、組織消化チャンバ322に接続される。この組織消化チャンバ322の構成によって、解離された細胞を得るための引き続く自動的な消化のために、患者の生検がバイオリアクターに充填されることが可能になる。消化チャンバ内の循環通路によって、生検の穏やかな撹拌が促進されて、循環する消化酵素に対する生検組織の過剰な曝露を潜在的にもたらし得る停滞チャンバを防ぐ。さらに、この消化チャンバのインレットおよび/またはアウトレットは、種々の多孔性のフィルターメンブレンまたはメッシュ316示さずを収容して、細胞分取を提供することが可能であり、そして部分的に消化された組織凝集物の遊離を防ぐことが可能である。このバイオリアクターは、増殖のための細胞を受容するために増殖の基板または足場310を収容する第二のチャンバ300を備える。この増殖足場は、2次元の増殖および3次元の増殖の両方を支持する種々の形状で形成されてもよく、そして細胞増殖を促進する種々の生体適合性物質、例えば、リン酸カルシウム生体適合物質例えば、Skelite商標、バイオポリマーまたは天然のマトリックス例えば、コラーゲンからなってもよい。組織消化チャンバ322に由来するか、または必要に応じた細胞接種ポート334を介する細胞は、増殖の基板または足場310上にもしくは中に分散して、増殖し、それによって、引き続く細胞分化および組織形成のための細胞集団を増大させる。目標がさらなる分化なしに細胞の集団を増幅させることだけである場合、このプロセスは増殖後に終わってもよいことに注意のこと。移植可能な分化の足場312は、バイオリアクター202の基部で、分化および/または組織形成チャンバ306内に存在する。増殖足場310のように、移植可能な分化足場312は、種々の形状で形成されてもよく、そして移植部位の生物学的要件に適合するように適切に選択される種々の生体適合性物質例えば、Skelite商標が、骨格の部位についての理想的な候補インプラントであるから構成されてもよい。操作の際、自動的な手順、例えば、酵素例えば、トリプシンの送達およびインパクトドライブ266示さずを介するバイオリアクターに対する衝撃の時限的な適用によって、細胞は増殖の基板または足場310から遊離される。細胞懸濁は、バイオリアクターに存在する制御された流量条件下で、細胞漏斗314を介して、移植可能な足場312に移動し、この上に、この細胞が留まって、分化および組織形成の手順を開始する。この手順の終わりの際に、このように形成された組織は、引き続く移植のためにこのバイオリアクターから取り出され得る。当業者は、図14のバイオリアクターの特定の実施形態が、代表的なデザインの例でしかないということを理解する。このバイオリアクターは一般に、機能に対する有害な影響なしに、全体的な形状、サイズおよび内部構成について種々の方法で構成され得る。例えば、バイオリアクターに存在するガス交換膜336は、組織工学モジュール118の1つ以上の液体送達チューブ210またはフロープレート220と一列に接続される、別々のかつ別個の構成要素であってもよい。さらに、このバイオリアクターのチャンバは、全ての液体が全てのチャンバを通過する必要性を回避するために、制御バルブを介してお互いから隔てられてもよい。チャンバの間に通路が必要である場合、液体および細胞懸濁物の移動を発揮するために開口されてもよい。バイオプロセシングの条件および手順における自由度を増大させることが可能であるこのようなバリエーションの例を図17に図示する。バイオリアクターの内容物に対して移植可能な分化足場312の制御された曝露を可能にするような別の構成は、分化工程の一部として細胞播種が必要となるまで移植可能な足場を隔てる、シャトル318の使用である。細胞播種を可能にするために、このシャトル318は、移植可能な足場をバイオリアクター内の保護された位置から液体フロー内に動かす。このシャトルの種々の構成が可能であり、これには、回転に基づく移動、または細胞播種が必要になるまで移植可能な足場を隔てる除去可能な障壁の使用が挙げられる。図15は、組織工学プロセスにおける異なる段階での沈殿によって細胞輸送を達成するように重力ベクトルの向きを利用する回転式のバイオリアクターデザインを図示する。この図は、バイオリアクターの回転を図示しているが、この技術上の目的は、組織工学モジュールの回転によって、または実際にはハウジング102全体の回転によって等しく得ることができることに注意のこと。図15に示されるとおり、このバイオリアクター202は、回転式のシャフト350に繋がれ、このシャフトが組織工学モジュール118の構造的スパイン200に固定される。これは、培養および/または増殖チャンバ300内で、沈殿による細胞播種が、選択された増殖表面に生じ得るように、バイオリアクター202の回転の機構を備える。このバイオリアクターの増殖表面は、増殖を増強する生体物質例えば、Skelite商標で必要に応じてコーティングされてもよいし、または専用の増殖の基板もしくは足場が、この役割を果たすためにこのチャンバ300内に挿入されてもよい。消化チャンバ322の使用の代替として、直接の細胞播種を可能にするために、第二の接種ポート352がバイオリアクター202の側面に設けられる。細胞は、比較的小さい増殖表面354に最初に播種され得る図15a。増殖時間の経過またはコンフルエンスの検出に基づいて、細胞は自動的に遊離されて、回転性シャフト350によってバイオリアクターは回転されてもよく、その結果、この増殖表面354から遊離された細胞は、表面356の増大した表面積に沈着して図15b、これによってさらなる増殖が可能になる。この二次増殖工程の終わりに、増幅された細胞は遊離されて、このバイオリアクターは再度回転され、移植可能な足場312の播種が可能になる図15c。従って、この回転性シャフト350および繋がっている可撓性チューブ358によって、連続した増殖段階における重力での沈殿の使用を最大限にするために必要である場合、バイオリアクター202が回転することが可能になる。このような状態が所望される場合、バイオリアクターを撹拌または浸透する方式で回転性のシャフトを使用することは、本発明の範囲内である。ここで図16を参照すれば、組織工学モジュール118は、懸濁された細胞、組織培養液、および/または廃棄産物の無菌的なサンプリングのための技術を含むように適合され得る。1つの実施形態において、シリンジマニフォールド400および滅菌オフローディングポート402が、組織工学モジュール118の構造的スパイン200に組み込まれる。マイクロ孔配管406は、シリンジマニフォールドを、サンプリングポート332を介してバイオリアクター202に連結する。組織工学プロセスの操作、完全性または無菌性を損なうことなく、引き続く解析のために液体サンプルまたは細胞懸濁液の収集および除去を可能にするために、シリンジ404は、マニフォールド400でオフローディングポート402に接続される。可融性のバイオリアクターサンプリングライン408がバイオリアクターリッド204に接続されるという、別のサンプリング技術がまた提供される。このラインはバイオリアクターの内部に物理的に連結され、その中で進行中の生物学的事象に密接に近接しているので、このラインは、このバイオリアクター内に存在する成分と実質的に同じ液体を含む。結果として、バイオリアクター液体の代表的なサンプルは、サンプリングラインの末端を溶融することによって、次いでこのラインを引き続く解析のために組織工学モジュールから取り外すことによって得ることができる。このような可融性のラインは、ハウジング102内の密閉部品の自動的な操作を通じてサンプリング技術の基礎として用いることができるということは当業者には明白である。図17は、組織工学モジュール118のためのさらに複雑な液体フローの概略図を図示しており、ここでは消化、増殖および分化のための異なる要件が、別のバイオリアクターチャンバによって提供される。これらのチャンバは、一連の別個のバイオリアクター内に存在してもよいし、または各々のチャンバにおける条件にわたって別の制御を維持する単一のバイオリアクター内であわされてもよい。組織生検320を収容する組織消化チャンバ322が存在する。消化チャンバ322から細胞を受け入れるように構成され、そして増殖の足場または基板310の播種を可能にする増殖チャンバ300が存在する。増幅チャンバ300から増幅した細胞数を受け入れるように構成され、そして移植可能な足場312の播種を可能にする分化および/または組織形成チャンバ306もまた存在する。組織工学試薬すなわち、培地、酵素溶液、洗浄溶液などを、液体リザーバ208a~208eに充填する。廃棄産物を液体リザーバ208fに収集して、これを、サンプリングプロセスのために、アクセスポート212fを用いて手動で吸引する。さらなる液体リザーバは、異なる組織工学プロセスのために必要である場合、液体リザーバシステム206の一部を形成してもよく、そして組織工学モジュールに接続されてもよい。このシステムを通る液体フローは、液体ポンプ122a~122k、流量制御バルブ214a~214c、および一方向性フローバルブ410a~410cすなわち、液体流量チエックバルブの操作によって指示される。さらに、ポンプ212a~212kは、中央マイクロプロセッサーからの制御入力に従って、能動的なポンプまたは受動的なバルブ開口/閉鎖として作動するように構成される。フィルター316a~316dが、このシステム内の細胞懸濁物の動きを選択的に制御するために、そして組織工学プロセスの洗浄および移行の段階の間の細胞凝集物の通過を制限するために用いられる。この培地中の溶存ガスのレベルは、インラインのガス交換膜282aおよび282bを介して維持される。無菌のオフローディングポート402aおよび402bを介した細胞収集または培地サンプリングを可能にするように必要に応じてシリンジ404aおよび404bが存在する。操作の際、組織生検tissuebipsy320が、フィルター316aと316bの間の組織消化チャンバ322に挿入される。酵素を含有する消化培地を、液体リザーバシステム206から組織消化チャンバ322にポンピングして、消化プロセスを開始する。消化は、この生検に対する試薬の曝露を最大にするための混合ダイアフラムを介する消化チャンバ内の消化培地の穏やかな撹拌によって増強され得る。この消化培地は、ポンプ122gを介して連続的にまたは定期的に再循環され得る。再循環の間、この液体フローは、組織生検を懸濁して反転させるために、重力ベクトルに対して、消化チャンバの底に向けられ、これによって消化プロセスの有効性が最大になる。フィルター316aは、液体通路への細胞および細胞凝集物の移動を妨げる。この再循環通路はインラインのガス交換膜282aを備え、これがこの消化培地中に一定レベルの溶存ガスを提供する。消化チャンバ322の底への、液体リザーバシステム206に含まれた洗浄溶液の導入によって、消化チャンバをフラッシュして、解離した細胞および任意の残留する細胞凝集物の両方から消化培地を効率的に洗浄する。単一または複数の洗浄手順後に、リザーバの適用によって、細胞懸濁物を、外部の検査または解析のために増殖チャンバ300または必要に応じてシリンジ404aのいずれかに移動する。消化チャンバの外への部分的に消化された組織の移動は、解離した細胞の通過および細胞凝集物の保持を可能にするようにサイズ決めされている、フィルター316bによって妨げられる。生検消化プロセスから得られるか、または細胞懸濁物の直接の充填を介して利用可能な細胞は、増殖チャンバ300内に存在する増殖の基板または足場310上に液体のフローおよび/または重力による沈殿によって播種される。増殖の基板または足場310に対する細胞の付着を可能にする休止期間の後に例えば、付着依存性の細胞、増殖培地を、液体リザーバシステム206から増殖チャンバ300に導入する。この培地は増殖期の間の特定の時点でリザーバシステム206由来の新鮮な増殖培地で定期的に置換される。培地交換工程の間、この増殖チャンバ内の液体は、ポンプ122g、122hおよび122iに加えて制御バルブ214aおよび214bの制御下で連続的にまたは定期的に再循環される。液体送達および再循環の通路は、インラインのガス交換膜282aを含み、これが増殖培地中に一定レベルの溶存ガスを提供する。培地置換工程の間、液体リザーバシステム206からの新鮮な培地の供給は、ポンプ122fを介した廃棄リザーバ208fへの液体の除去によって平衡にされる。従って、定期的な培地置換工程と、制御された再循環との組み合わせを通して、この組織工学システムは、増殖プロセス全体にわたって増殖チャンバ内の至適の条件を維持する。一旦、細胞培養物がコンフルエンスに達すれば、増殖チャンバ300の中の培地は、ポンプ122fによって廃棄リザーバ208f内に排出される。このプロセスでは、増殖チャンバからの液体の除去は、増殖チャンバ上の滅菌フィルターポート示さずを介して送達される無菌の空気の入来によって、または液体リザーバシステム206からのPBS洗浄溶液の入来によって平衡にされる。この細胞を、PBS洗浄溶液を用いる2つの連続した洗浄工程によって十分に洗浄して、残りの増殖培地を除く。この細胞は、酵素例えば、トリプシンの送達のような自動的な手順、およびインパクトドライブを介したバイオリアクターへの時限性の衝撃の適用によって、増殖の基板または足場310から引き続いて遊離される。細胞の遊離後、酵素的な処理は、酵素活性を阻害する、血清含有培地の送達によって停止することができる。分化および/または組織形成チャンバ306内の移植可能な足場312への最終的な播種のための細胞の収集のために、細胞懸濁物を、増殖チャンバ300からフィルター316cに移す。フィルター316cは、細胞の通過を妨げるが、ポンプ122fの制御下で培地がバルブ214bを通って廃棄リザーバ208fに進むことを可能にする。次いで、この収集された細胞を、逆流を与えることによってフィルター316cから遊離して、外部の検査または解析のために、分化および/または組織形成チャンバ306または必要に応じてシリンジ404bのいずれかに送達する。移植可能な分化足場312上への細胞播種は、ポンプ122jを介してフィルター316cからの細胞をこの足場の上面へ移動することによって達成される。足場から離れた細胞の損失は、足場メンブレンまたはメッシュ326の必要に応じた使用によって最小化される。細胞播種後、新鮮な分化培地が、ポンプ122kの操作によって二次入力を通じて分化および/または組織形成チャンバ306に導入され得る。この二次入力は、細胞を播種される移植可能な足場の領域から離れて位置し、それによって細胞凝集物の形成を損ない得る純然たる損傷ストレスの可能性が最小限にされる。この分化培地は、分化期の間の特定の時点で、リザーバシステム206由来の新鮮な分化培地で定期的に置換される。培地置換工程の間、分化および/または組織形成チャンバの中の液体は、ポンプ122jまたは122kに加えて制御バルブ214bの制御下で連続的に、または定期的に再循環される。新鮮な分化培地および再循環された培地の両方の送達のための通路は、インラインのガス交換膜282bを備え、これが分化培地中の一定のレベルの溶存ガスを提供する。培地置換工程の間、液体リザーバシステム206からの新鮮な培地の供給は、ポンプ122fを介した廃棄リザーバ208fへの液体の除去によって平衡にされる。分化および/または組織形成チャンバ内の環境条件は、組織構築物の首尾よい形勢のために必要な期間、モニターされて制御され、この時点でバイオリアクターの分化および/または組織形成チャンバが開口されて、引き続く臨床的使用または研究的使用のためにこの構築物が回収される。図18は、図17の液体フローの概略図に対するバリエーションを図示しており、ここでは増殖チャンバ300内の増殖の足場または基板310が、比較的大きい表面積の平面増殖基板で置き換えられている。この基板の配向は、重力下での細胞沈殿が増殖表面にわたって細胞を均一に分布させるような配向である。増殖チャンバの正しい配向が維持されている条件下では、この増殖基板は、剛直なポリマー培養プレートの形態であっても、または可撓性の壁の容器の形態であってもよい。図19は、組織消化バイオリアクター500を示しており、このバイオリアクターは、組織生検320のような1つ以上の組織サンプルを収容する適切なサイズの組織消化チャンバ322を備える。このバイオリアクター500は、4つの主な構成要素からなる。組織消化チャンバ322を実質的に形成するバイオリアクター基部502、移動可能なバイオリアクターリッド504、ポートフィルター316b、および必要に応じたポートフィルター316a示さず。このバイオリアクターリッド504は、必要に応じたポートフィルター316a示さずを有する培地ポート506および空気アウトレットポート508を備える。バイオリアクター基部500は、フィルター316bを収容し、これが、培地ポート510を介した、組織消化チャンバ322の外への解離した細胞の通過、ならびに組織凝集物および生検細片の保持を可能にする。組織生検320の挿入後、このバイオリアクターは、ポート506またはポート510を通じ酵素溶液を用いる自動的な制御下で充填される。組織消化チャンバ322への酵素溶液の添加は、ポート508を通じた空気の逸脱によって平衡にされる。生検消化は、酵素溶液の連続的または間欠的な再循環のもとで行い、これによって、懸濁物中の遊離された細胞を保持し、酵素試薬に対する生検の曝露を最大化する。再循環の間、この酵素溶液は、ポート510を通じてバイオリアクターに入り、ポート506を介して出る。これが、重力ベクトルに対して反対の方向で液体フロー通路を生み出して、その結果この生検は、酵素試薬の有効性を最大化するように懸濁されてひっくり返される。消化は、混合ダイアフラム示さずを介して消化チャンバ内の消化培地の穏やかな撹拌によって増強され得る。ポート508は、任意の再循環工程の間に閉鎖されてもよい。なぜなら液体フローシステムに存在する空気の泡は、ポート506のインレット512の上のバイオリアクターの上半分に捕らえられるからである。消化の手順の完了時に、ポート506を通じた空気または培地のいずれかの逆流の適用によって、ポート510を通じて、解離した細胞を増殖チャンバまたは細胞収集容器のいずれかに移動する。図20は、増殖チャンバ300を提供する増殖バイオリアクター520を示す。増殖チャンバの底部は、細胞の付着および増殖に適切な増殖基板310から構成される。培地における溶存ガスのレベルを調節または維持するために、ガス透過性膜示さずを、増殖チャンバの上面に組み込んでもよく、これによって酸素およびCO2のようなガスの移動が可能になる。分離壁522は、チャネルシステムへの増殖チャンバの内部空間を分割して、培地が予め規定された通路をインレットポート524からアウトレットポート526へ流れるように強制する。増殖バイオリアクターデザインの設計はいくつかの重要な操作上の特徴を有する。比較的均一な細胞播種を、チャネルシステムを通じた細胞懸濁物の注入によって得ることができる。さらにこのチャネル構成によって、培地のフローが増殖表面全体にわたって十分に分布することが保証され、これによって、栄養物供給または廃棄産物の除去の低下に起因して局所の細胞の活力を損ない得る潜在的な低流量の領域が減少する。増殖手順の終わりに、このチャネルシステムを通じた適切な酵素溶液の連続的または間欠的な再循環が、酵素反応の影響、および液体フローによって生じる低レベルの純然たるストレスに起因して、均一な細胞の脱離をもたらす。従って、細胞の回収は、増殖チャンバの機械的な振盪も回転も必要とすることなく達成される。図21は、細胞分化および引き続く組織構築物形成を促進するように設計された分化バイオリアクター530を示す。このバイオリアクターは、4つの主な構成要素からなる。分化および/または組織形成チャンバ306を実質的に形成するバイオリアクター基部532、除去可能なバイオリアクターリッド534、浸透性のメンブレンチューブ326、および分化足場312。この浸透性のメンブレンチューブ326は、網目状の足場を緊密に取り囲んで、この足場の上に組織増殖区画536を形成する。この組織増殖区画は、メンブレンチューブ内の足場の細孔サイズおよび足場の位置に応じてこの足場内で伸展し得る。このメンブレンチューブはまた、ポート542のインレット540に固定され、その結果このメンブレンは分化および/または組織形成チャンバ306内の物理的に中央に位置する。これによってこのバイオリアクターは2つの独立した区画である、細胞および組織の増殖区画536、ならびに外部の無細胞培地区画538に分けられるが、この全ては全体として分化および/または組織形成チャンバ306内にある。このメンブレンチューブの細孔サイズは、細胞に不浸透性であるが培養培地内の栄養物、廃棄物、増殖因子などに浸透性であることに基づいて選択される。所望される場合、メンブレンの細孔サイズは、特定の分子量の分子がこのメンブレンを通過することを排除するような方式で選択することが可能である。このバイオリアクターリッド534は、2つの空気アウトレットポート542および544、ならびに1つの培地インレットポート546を有する。このバイオリアクター基部532は、2つのさらなるポート548および550を収容する。このインレットポート546は、細胞懸濁物を組織増殖区画536に充填するために、そして培養培地を用いた新生の組織構築物の灌流のために必要である。空の組織増殖区画への細胞懸濁物の送達の間、取り込まれた空気は、ポート542を通じて出ることが可能である。同様の様式で、外部の無細胞区画538は、ポート548またはポート550を介して培地で充填されて、取り込まれた空気はポート544を介して逃げることができる。分化バイオリアクターの設計によって、ポート546への培地送達を通じた組織構築物の直接灌流、またはポート548を介した周囲の無細胞区画538への培地の間接的な供給が可能になる。代表的には、ポート542および544は、灌流の間に閉鎖されて、ポート550が培地アウトレットとして機能する。しかし、特定の組織要件に基づいて種々の別の培地供給のシナリオが可能である。培地灌流ストラテジーの重要な態様は、組織増殖区画の一部を形成する浸透性メンブレン326によって、足場から細胞がなんら損失することなく新鮮な培養培地が組織増殖区画に浸透可能になるということである。さらに、いずれの浸透性のバイオリアクター壁からの制限もなしに本質的に全ての方向から細胞に栄養物が提供される。図22は、図19~21のバイオリアクターが使用され得る液体フローの概略図のさらなる実施形態を図示している。組織生検を収容する組織消化チャンバ322が存在する。消化チャンバ322からの細胞を受容するように構成されており、かつ増殖基板の播種を可能にする増殖チャンバ300が存在する。バブルトラップ560は、増殖チャンバへのインプットラインから空気の泡を取り除き、従ってこれらの泡が増殖チャンバ300に入ること、および局在する細胞集団を潜在的に損なうことを妨げる。リザーバ562は、増殖チャンバ300から増幅した細胞数を受容するように、そして直交流濾過モジュール564の補助によって実施される細胞洗浄および細胞濃縮の手順の間、一時的保持容器として機能するように存在する。洗浄工程および濃縮工程の後、リザーバ562から細胞を受容するように構成されている分化および/または組織形成チャンバ306がまた存在し、これが移植可能な足場312の播種を可能にする。組織工学試薬すなわち、培地、酵素、溶液、洗浄溶液などは、液体リザーバ208a~208eで保管される。廃棄産物は、液体リザーバ208fに収集される。このシステムを通る液体フローは、中央マイクロプロセッサーからの制御入力に従って、液体ポンプ122aおよび122b、流量制御バルブ214a~214vの操作によって指示される。空気フィルター566a~566cによって、システムの無菌性を損なうことなく、操作中に必要に応じてこのシステムの中または外への空気の移動が可能になる。さらに、インラインのガス交換膜示さずを、培養培地中の溶存ガスの制御を容易にするために液体流路内の種々の位置で使用してもよい。操作の際、組織生検320を、組織消化チャンバ322に挿入する。酵素を含む消化培地を、液体リザーバ208からの組織消化チャンバ322へポンピングして、消化プロセスを開始する。この消化培地は、ポンプ122aによって連続的にまたは定期的に再循環され得、それによって、懸濁物中の放出細胞が維持されて、生検に対する試薬の曝露が最大化される。1つの液体リザーバ208から消化チャンバ322の上部への増殖培養培地の導入によって、細胞懸濁物は、増殖チャンバ300に移動されて、同時に酵素溶液は、増殖チャンバ300における細胞増殖のために耐容できる濃度まで希釈される。消化チャンバの外への部分的に消化された組織の移動は、解離された細胞の通過および細胞凝集物の保持を可能にするようにサイズ決めされているポートフィルター316bによって妨害される。生検消化プロセスから生成された細胞は、バルブ214h、214J、214Iおよびポンプ122aの作動を介した細胞懸濁物の再循環によるか、または増殖バイオリアクターの穏やかな浸透の自動的な適用のいずれかによって、増殖チャンバ300全体にわたって均一に分布される。増殖基板への細胞の付着を可能にするための静止期間の後、この増殖培地を液体リザーバ208の1つからの新鮮な増殖培地を用いて、定期的にまたは連続的に置換する。培地交換工程の間、液体リザーバシステム208からの新鮮な培地の供給は、バルブ214iを介した廃棄リザーバ208fへの液体の除去によって平衡にされる。一旦細胞培養アプローチがコンフルエンスになれば、増殖チャンバ300内の培地は、廃棄リザーバ208f中に排出される。このプロセスにおいて、増殖チャンバからの液体の除去は、滅菌フィルター566aを介して送達された無菌の空気の入来によって、または液体リザーバ208の1つからのPBS洗浄溶液の入来によって平衡にされる。細胞は引き続いて、自動的な手順、例えば酵素例えば、トリプシンの送達および細胞懸濁物の時限的な再循環、またはインパクトドライブを介したバイオリアクターへの衝撃または撹拌の時限的な適用によって増殖基板から遊離される。細胞増殖チャンバ306への引き続く移動のための比較的小容積の培地中での酵素の除去および細胞の収集のために、細胞懸濁物を増殖チャンバ300からリザーバ562に移す。次いで、細胞懸濁物を、直交流濾過モジュール564を通じバルブ214m、214j、214qおよびポンプ122aを介して連続的に再循環する。直交流濾過モジュール564における膜は、細胞の損失を防ぐが、特定の割合の培地浸透物がバルブ214oを介して廃棄リザーバ208fに除去されることを可能にする。この結果、浸透物の除去が、液体リザーバ208の1つからの新鮮な培地の供給によって補償される条件下では、懸濁物容積の減少および/または存在する任意の酵素の希釈が得られる。この連続的なフローによって、細胞が直交流モジュール564の膜内に取り込まれる可能性が減少する。バルブ214m、214j、214pおよびポンプ122aを介した、リザーバ562から足場の上面への洗浄された細胞の移動によって、移植可能な分化足場312への細胞播種が達成される。足場からの細胞の損失は、足場のメンブレンまたはメッシュ326の必要に応じた使用によって最小化される。細胞播種の後に、新鮮な分化培地が、ポンプ122bの動作によって分化および/または組織形成チャンバ306に導入されてもよい。この分化培地は、リザーバシステムからの新鮮な分化培地で定期的にまたは連続的に置換される。培地交換工程の間、液体リザーバ208の1つからの新鮮な培地の供給は、バルブ214fを介する廃棄リザーバ208fへの液体の除去によって平衡にされる。培地交換工程の間、分化および/または組織形成チャンバ内の液体は、ポンプ122b、バルブ214t、ならびに組織構築物を通じた灌流のためのバルブ214r、または足場メンブレン326の外側への送達のためのバルブ214sのいずれかの制御下で連続的にまたは定期的に再循環される。足場メンブレンの外側の二次的な液体送達通路は、細胞を播種されている移植可能な足場の領域から離れて位置しており、それによって細胞凝集物の形成を損なう純然たる損傷ストレスの可能性が最小限になる。液体フロー概略図の前の実施形態と同様に、分化および/または組織形成チャンバ内の環境条件は、組織構築物の首尾よい形成に必要な期間、モニターおよび制御され、その時点でバイオリアクターの分化および/または組織形成チャンバは、開口されて、この構築物は、引き続く臨床または研究用途のために回収される。図23は、本明細書に記載される組織工学モジュールが3つのバイオリアクターを備える本発明の実施形態を図示する。図23は、内部組織消化チャンバ322を有する図19の組織消化バイオリアクターの組み合わせられた使用を図示しているが、これには増殖チャンバ300を有する図20の増殖バイオリアクター、および増殖チャンバ306を有する図21の分化バイオリアクターを含む。これらのバイオリアクターは組織工学モジュール上へ作動可能に接続されて、組織消化、細胞増殖、細胞分化および組織形成の手順に関与する自動的な工程を提供する。自動的な組織工学システムが、構造的な支持体によるか、または等価な手段のいずれかによって、ハウジングに支持されるとおり1つ以上のバイオリアクターを備え得るということが当業者によって理解される。2つ以上のバイオリアクターを備える場合、このバイオリアクターは、作動可能に接続されてもよいし、あるいは独立して作動可能であってもよいし、そして/または同時に作動可能であってもよい。さらに、各々のバイオリアクターは、異なる内部チャンバを備えても、同じタイプのチャンバを備えてもよい。さらなる実施形態において、このチャンバおよび/またはバイオリアクターは作動可能に接続されて、このチャンバおよび/またはバイオリアクターの間の液体、細胞および/または組織の交換が得られる。本発明の自動的な組織工学システムは、使用のために準備することが容易である。以下の手順は、関節軟骨における限局的な欠損の修復のための本発明の組織工学システムの使用に基づく軟骨インプラントの調製のための代表的な例である。この適用のためには、組織消化、細胞増殖および細胞分化および/または組織形成の段階が必要である。組織工学プロセスの3つの段階は、図17、18および22に示されるように、複数のチャンバを有する単一のバイオリアクター、または3つの別のそして別個のバイオリアクターによって達成されてもよい。組織工学手順を開始する前に、リザーバ注入ポート212を介して組織工学モジュール中のリザーバ208a~208e中に、以下の試薬組成物を充填する。試薬Aは、小さいヒト関節軟骨生検に由来する軟骨細胞の消化のために利用される。試薬B、DおよびEは、細胞増殖のために利用される。試薬Cは、分化および組織構築物形成のために利用される。試薬A-消化培地:DMEM/F-12.5FCSまたは自家の血清、1μg/mlインスリン、50μg/mlアスコルビン酸、100IU/100μg/mlPen/Strep,2.5ヘペス緩衝液HepesBuffer、0.11mg/mlプロナーゼおよび0.0250.25mg/mlコラゲナーゼ、pH7.4。試薬B-増殖培地:DMEM/F-12、10FCSまたは自家の血清10μg/ml10μg/mlアスコルビン酸、100IU/100μg/mlPen/Strep,2.5ヘペス緩衝液HepesBuffer、pH7.4。試薬C-分化培地:DMEM/F-12、10FCSまたは自家の血清、1μg/mlインスリン、50μg/mlアスコルビン酸、100IU/100μg/mlPen/Strep,2.5ヘペス緩衝液HepesBuffer、pH7.4。試薬D-PBS洗浄溶液:137mMNaCl、3.7mMKCl、8mMNa2HPO42H2O、1.5mMKH2PO4を水に含有、pH7.4。試薬E-細胞遊離溶液:1×トリプシン溶液上記の試薬は、システム包含物内の組織工学モジュール上に4°Cで保管された場合、数週間におよび名目上は安定である。酵素は、組織工学モジュール内に凍結乾燥されて保管され、そして使用の時点で水和されてもよい。これによって特定の組織工学適用に対して特注の酵素を仕立てることが可能になる。ヒト軟骨生検100~500mgを、上部大腿骨内側顆の非荷重負荷領域から関節鏡視下手術によって得る。消化チャンバへの生検の充填の前に、この生検を秤量して、ベースユニットのためのプログラム手順への引き続くデータ入力のために質量を記録する。質量決定の後、この生検を消化チャンバ内に入れ、バイオリアクターを閉じて、組織工学モジュールが組織工学システムのベースユニットに挿入されるように準備する。一旦、組織工学モジュールがインストールされれば、次いで、所望の生検のサイズおよび組織工学手順に従って、ベースユニットのCPUをユーザーインターフェースによってプログラムする。プログラムされた自動的な手順の開始の際に、生検のプロナーゼ/コラゲナーゼ消化を、必要な液体バルブの作動および液体送達ポンプの操作を通じたバイオリアクターの消化チャンバへの試薬Aの注入によって開始する。試薬Aの連続的なまたは間欠的な再循環のもとで16時間にわたって37°Cで消化を実施して、懸濁物中で細胞を保持し、生検に対する試薬の曝露を最大化する。この後に、試薬Dの2つの連続した洗浄工程を行ってもよい。消化手順の終了時に、100mgの生検組織あたり約200,000~500,000個の細胞を得る。この時点で、消化された細胞のサンプルを、サンプリングポートを介して回収して、細胞の数および生存度を評価してもよい。この生物学的な評価を代表的には、トリパンブルーを用いた染色後血球計算板によってこのシステムの外で評価する。ベースユニットの自動的な制御下で、2000細胞/cm2~15000細胞/cm2の細胞播種密度が得られるように、この解離した細胞を、バイオリアクターの増殖チャンバ内に存在する増殖の基板または足場の上に送達する。連続的な増殖がコンフルエンスに向かうように、プログラムされたフローのプロフィールに従って、組織工学モジュール上のリザーバから試薬Bを供給する。この培地の温度およびpHをモニターしてそれぞれ、37°CおよびpH7.4からの逸脱を検出する。さらに、細胞増殖の状況を時間の関数として代謝回転の検出によって間接的に評価する例えば、pH、O2、CO2、乳酸およびグルコースの消費。コンフルエンスのレベルはさらに、増殖チャンバ内に組み込まれた増殖プローブに接続されたCCDカメラを介する視覚的なモニタリングによって支援される。一旦、差し迫ったコンフルエンスが経験的に、またはセンサーに基づくモニタリングのいずれかによって決定されれば、細胞は試薬Dを用いた2つの連続的な洗浄工程によって徹底的に洗浄されて、全ての培養培地が除去される。増殖の基板または足場からの増殖された細胞の脱離は、組織工学モジュール内のリザーバから増殖チャンバへの試薬Eの移動によって開始される。このトリプシン溶液は、バイオリアクター内に5分間存在して、そこで酵素活性を阻害するFCSまたは自家の血清を含む試薬Bの自動的な添加によって、反応が停止される。増殖基板または足場からの細胞の遊離はさらに、インパクトドライブを介するバイオリアクターへの低周波数の衝撃の適用またはトリプシン溶液の再循環によってさらに増強される。一旦遊離されれば、細胞洗浄および濾過工程を実施して、分化および/または組織形成のバイオリアクターに存在する足場への引き続く移動のためにトリプシンを除去して、細胞懸濁物を濃縮する。この適用のためには、二極性の構成が理想的である。なぜならこれによって、関節表面で軟骨層が提供され、これが、軟骨下の骨との一体化のために、Skelite商標のような骨生体適合物質から形成された多孔性足場層に結合されるからである。二極性構築物の調製は、いくつかの別の手順のうちの1つによって達成されてもよい。分化足場は、細孔密度勾配によって形成されてもよく、この勾配が優先的に一端に細胞を捕捉して、軟骨層の形成を促進する高い細胞濃度の領域を生み出す。あるいは、この足場は、この領域で細胞の付着および軟骨マトリックスの形成を妨げるようにフィブリンゲルによって一端で事前にコーティングされてもよい。いずれかのアプローチによって、この足場からの細胞の損失は、取り囲むメンブレンまたはメッシュの必要に応じた使用によって最小限にされる。液体剪断が増殖した細胞集団に障害を与えないことを確実にするために、細胞送達のための流量は低い。細胞播種工程の完了後、細胞凝集物の形成を可能にするために分化および/または組織形成チャンバを通した液体フローが停止される。なぜなら細胞凝集物の形成は首尾よい分化に関して重要であることが公知であるからである。この重要な工程の後に、組織形成および成熟のために必要な期間にわたって試薬Cの灌流を実施して、必要に応じて栄養物を細胞に供給して、廃棄産物を除去する。この培養期間後に、細胞は、天然のヒト関節軟骨のものと実質的に同一である細胞外マトリックスを産生した。形成された組織の特性は、SDS-PAGEおよび遺伝子発現を介したコラーゲンタイピングのような独立した外部の生化学的方法によって確認することができる。このプロセスの最終工程として、この手順が完了して、このインプラントを回収するためにこの組織工学モジュールが除去されてもよいという通知がユーザーインターフェースによってこの組織工学システムから得られる。この組織工学モジュールまたは脱着可能な型のバイオリアクターを、作業室に移動してもよく、ここでこのバイオリアクターリッドを無菌の領域に移動して、このインプラントを外科的用途のために回収する。本発明のシステムは、特定のタイプの細胞または組織に限定されないことが注目されるべきである。例えば、骨格のインプラントは、骨欠損の再構築における使用のために調製され得る。この適用においては、組織工学プロセスのために必要な初代細胞および/または前駆細胞の供給源として、骨髄が用いられてもよい。従って、組織消化を実施する必要はない。従って、バイオリアクターは、増殖および分化のみを支持するタイプのものであってもよい。利用可能な細胞集団およびインプラントの必要なサイズに依存して、増殖でさえ必要でないかもしれない。この場合、バイオリアクターの構成は、細胞分化の単一の段階および進行中の組織形成に向けられてもよい。最終の組織構築物は、移植可能な足場から構成され、この足場は、Skelite商標のような骨生体適合物質から構成されてもよく、これは、この足場の開口された細孔を裏打ちして、新しい鉱化マトリックス骨様のを能動的に固着させる活性な骨細胞を有する。このようなインプラントは、インプラント部位で急速に取り込まれ、これによって回復プロセスを加速する。このシステムの自由度のさらなる例として、組織工学が適用される血管は、最終の分化段階において管状の形状の可撓性の足場に播種された培養増幅された内皮細胞を用いて調製されてもよい。本発明の一体型の組織工学システムは、先行技術の方法およびシステムに比べていくつかの利点を有する。詳細には、このデバイスのターンキー操作によって、複雑な組織工学手順を診療所において自動的な制御下で実施することが可能になり、これによって生物学的な処理のために細胞を中央集中化された施設に移動する必要がなくなる。このシステムは用いることが簡単であり、しばしばインプラントの汚染および不全をもたらす、既存の時間浪費的でかつ高価なヒト組織培養手順を不要にする。この組織工学モジュールおよび関連の下位システムの組み合わせによって、細胞または組織のタイプをカスタム化して培養することが可能になり、そしてこれは任意の適切な生体適合性および滅菌耐容性の物質から製造することができる。この組織工学モジュールまたはその特定の構成要素全体は交換可能であり、使い捨て可能であると考えることができる。この組織工学モジュールは、臨床的な設定において、システムの設定および操作を容易にする単回使用の滅菌包装で提供されてもよい。本発明の組織工学モジュールおよびデバイスは、種々のサイズ、形状および配向で製造することができるということが当業者に理解される。このデバイスは、垂直または水平な形式で単一の組織工学モジュールまたは複数のモジュールを組み込むように製造することができる。従って、この部分組み立て品は、この組織工学デバイスのために選択された空間的様式に対応するように作製することができる。従って、異なるタイプの組織工学が、単一のデバイスにおいて同時に実施されてもよく、ここでは各々の組織工学手順は、個々の基準に基づいて自動的にモニターされて制御される。遠隔のコンピューターの制御下で作動するネットワーク化された複数の自動的な組織工学システムを有することも本発明の範囲内である。本発明の好ましい実施形態を本明細書に詳細に記載してきたが、それに対して、本発明の趣旨または添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、バリエーションが行なわれ得るということが当業者によって理解される。"