JP2022502060A - 体外受精システム及びそれに関連する構成要素 - Google Patents
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Abstract
本明細書に記載されることは、細胞の操作を補助するための装置、システム、及び方法である。本明細書に開示される装置、方法、及びシステムは、例えば、体外受精プロセスの自動化に適用することができる。
Description
〔相互参照〕
本出願は、2018年9月28日に出願された英国特許出願第1815880.8号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2018年9月28日に出願された英国特許出願第1815880.8号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
〔参照による記載〕
本明細書において言及される全ての刊行物、特許、及び特許出願は、個々の刊行物、特許、又は特許出願が具体的かつ個々に示されたように参照により組み込まれ、同じ程度まで参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書において言及される全ての刊行物、特許、及び特許出願は、個々の刊行物、特許、又は特許出願が具体的かつ個々に示されたように参照により組み込まれ、同じ程度まで参照により本明細書に組み込まれる。
〔背景〕
体外受精(IVF:in vitro fertilization)は、高度に訓練されたスタッフのサービスを必要とする、手作業で労働集約的なプロセスとなることがある。高度に訓練されたスタッフの必要性は、IVFの利用可能性を制限し、一方で、プロセスが手作業である性質は、コストを増加させ得、そして高い頻度のエラーを導き得る。従って、IVFプロセスを自動化するための装置、システム、及び方法は、IVFの利用可能性及び成功率を増加させる可能性を有する。
体外受精(IVF:in vitro fertilization)は、高度に訓練されたスタッフのサービスを必要とする、手作業で労働集約的なプロセスとなることがある。高度に訓練されたスタッフの必要性は、IVFの利用可能性を制限し、一方で、プロセスが手作業である性質は、コストを増加させ得、そして高い頻度のエラーを導き得る。従って、IVFプロセスを自動化するための装置、システム、及び方法は、IVFの利用可能性及び成功率を増加させる可能性を有する。
〔概要〕
いくつかの実施形態では本開示が(a)穴に細胞グループを貯める工程であって、穴は:(i)開放上端;(ii)閉鎖下端;(iii)閉鎖下端及び開放上端を接続する周囲の円筒;(iv)入口であって、第1の寸法における入口のサイズが、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における入口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さい入口;(v)出口であって、第1の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さい出口、を含む工程、並びに、(b)液体交換を行う工程であって、液体交換は:(I)入口を通して穴内に第1の液体を流し込む工程;及び(II)出口を通して穴から第2の液体を流し出す工程を含む工程を含む方法を提供する。液体交換は、細胞グループの胚発生を促進する。
いくつかの実施形態では本開示が(a)穴に細胞グループを貯める工程であって、穴は:(i)開放上端;(ii)閉鎖下端;(iii)閉鎖下端及び開放上端を接続する周囲の円筒;(iv)入口であって、第1の寸法における入口のサイズが、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における入口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さい入口;(v)出口であって、第1の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さい出口、を含む工程、並びに、(b)液体交換を行う工程であって、液体交換は:(I)入口を通して穴内に第1の液体を流し込む工程;及び(II)出口を通して穴から第2の液体を流し出す工程を含む工程を含む方法を提供する。液体交換は、細胞グループの胚発生を促進する。
いくつかの実施形態において、本開示は、(a)穴の培地中で細胞グループを培養することによって調整培地を生成する工程であって、穴は:(i)開放上端、(ii)閉鎖下端;(iii)閉鎖下端及び開放上端を接続する周囲の円筒;(iv)出口であって、第1の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さい出口;を含む工程、(b)負の圧力ポートを貯蔵ポットに接続する工程であって、貯蔵ポットが通気性媒体によって覆われ、貯蔵ポットが穴に流体接続される工程;(c)貯蔵ポットから負の圧力ポートを通ってガス圧を引き出し、貯蔵ポットが調整培地で満たされ、調整培地が通気性媒体に近づくように、調整培地を出口を通って貯蔵ポットに流し込む工程;及び(d)調整培地が通気性媒体に接触すると、調整培地を貯蔵ポット内に引き込むのを停止する工程を含む方法を提供する。
いくつかの実施形態において、本開示は、(a)複数のリザーバを含む第1の層、(b)第2の層であって、第2の層は:(i)第2の層に刻印された複数のチャンネルであって、チャンネルがリザーバと流体的に連通しており;(ii)複数のチャンネル内の液体流を制御するように構成された複数のバルブ;及び(iii)複数のチャンネルによって複数のリザーバに流体的に接続された穴であって、穴は:(I)開放上端、(II)閉鎖下端;(III)閉鎖下端及び開放上端を接続する周囲の円筒;(IV)入口;及び(V)出口であって、穴が細胞グループを含み、第1の寸法における入口のサイズが、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における入口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さく、第1の寸法における出口が、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さい出口、を含む第2の層;及び(c)第1の層及び第2の層を収容するハウジング、を備えるバイオチップを提供する。
いくつかの実施形態において、本開示は、バイオチップ、油、凍結防止剤、受精培地、胚培養培地を提供する。
いくつかの実施形態では、本開示は、バイオチップと作動クレードルとを含むシステムを提供し、バイオチップは作動クレードルに嵌合する。
〔図面の簡単な説明〕
図1は、本開示のシステムを示す図(上面図)を示す。
図1は、本開示のシステムを示す図(上面図)を示す。
図2は、本開示のバイオチップを示す。
図3は、図2のバイオチップの分解図を示す。
図4は、図2及び図3のバイオチップを下から見た図を示す。
図5は、本開示のクレードル及びその中に配置されたバイオチップの図を示す。
図6Aは、入口チャンネル及び出口チャンネルを含む、機能している穴の上面図を示す。
図6Bは、機能している穴の断面及びその詳細を示す。
図7は、全てのサンプルのリザーバ又は貯蔵ポットを接続する単一の負の圧力チャンネルを有するバイオチップの底面図を示す。
図8は、サンプリングシステムの断面図を示す。
図9は、変位ピペットを導入するためのチャンネルを有する穴の模式図を示す。
図10は、バイオチップ上のバルブと係合する図5のクレードルの一部を形成する作動ピンを示す。
〔詳細な説明〕
細胞又は細胞の塊を操作するための装置、システム、及び方法が本明細書に記載される。細胞又は細胞の塊の操作は、細胞又は細胞の塊の受精、貯蔵、培養、移転、又は移動を含むことができる。いくつかの実施形態において、細胞又は細胞の塊は、精子細胞又は細胞グループ(例えば、胚細胞)などの一つ以上の生殖細胞である。本明細書中に開示される装置によって操作され得る細胞グループの非限定的な例は、卵子及び卵母細胞といった単細胞;並びに卵丘卵母細胞複合体、接合子、胚、及び胚盤胞といった複数の細胞の塊を含む。本開示の装置を用いた細胞、及び/又は細胞の塊の操作は、例えば、プロセスの工程を標準化及び/又は自動化することによって、IVFプロセスを補助し得る。
細胞又は細胞の塊を操作するための装置、システム、及び方法が本明細書に記載される。細胞又は細胞の塊の操作は、細胞又は細胞の塊の受精、貯蔵、培養、移転、又は移動を含むことができる。いくつかの実施形態において、細胞又は細胞の塊は、精子細胞又は細胞グループ(例えば、胚細胞)などの一つ以上の生殖細胞である。本明細書中に開示される装置によって操作され得る細胞グループの非限定的な例は、卵子及び卵母細胞といった単細胞;並びに卵丘卵母細胞複合体、接合子、胚、及び胚盤胞といった複数の細胞の塊を含む。本開示の装置を用いた細胞、及び/又は細胞の塊の操作は、例えば、プロセスの工程を標準化及び/又は自動化することによって、IVFプロセスを補助し得る。
〔IVFプロセス〕
IVFは、体外で雌の卵子を受精させることをいう。IVFプロセスを通して頻繁に実行される工程は、以下の通りである。体外受精の前に、雌の被験者から卵子を回収しなければならない。雌の被験者の非限定的な例は、ヒト、非ヒト霊長類、イヌ、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ネコ、バッファロー、モルモット、ハムスター、ウサギ、ラット、及びマウスを含む。卵子を回収する前に、例えばインヒビン、インヒビン及びアクチビン混合物、クエン酸クロミフェン、卵胞刺激ホルモン(FSH)などのヒト更年期性腺刺激ホルモン、及びFSHと黄体形成ホルモン(LH)、及び/又はヒト絨毛性ゴナドトロピンの混合物を含む一つ以上のホルモン又は薬剤の投与を介して、雌の卵胞を刺激することができる。刺激の後に、卵胞の発達を超音波を用いてモニターすることができる。
IVFは、体外で雌の卵子を受精させることをいう。IVFプロセスを通して頻繁に実行される工程は、以下の通りである。体外受精の前に、雌の被験者から卵子を回収しなければならない。雌の被験者の非限定的な例は、ヒト、非ヒト霊長類、イヌ、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ネコ、バッファロー、モルモット、ハムスター、ウサギ、ラット、及びマウスを含む。卵子を回収する前に、例えばインヒビン、インヒビン及びアクチビン混合物、クエン酸クロミフェン、卵胞刺激ホルモン(FSH)などのヒト更年期性腺刺激ホルモン、及びFSHと黄体形成ホルモン(LH)、及び/又はヒト絨毛性ゴナドトロピンの混合物を含む一つ以上のホルモン又は薬剤の投与を介して、雌の卵胞を刺激することができる。刺激の後に、卵胞の発達を超音波を用いてモニターすることができる。
卵胞が発育すると、卵丘細胞(すなわち卵丘卵母細胞複合体)に囲まれた卵母細胞を含む卵胞液を回収できる。卵母細胞の回収は、例えば、経膣、超音波ガイド下卵胞吸引、経尿道/経膀胱的超音波穿刺、又は腹腔鏡的方法を含む様々な方法を通して行うことができる。いくつかの実施形態において、未成熟卵母細胞を回収し、体外で成熟させることができる。いくつかの実施形態において、卵母細胞が卵巣幹細胞、間葉幹細胞、又は卵巣組織から発生させることができる。
回収後、卵母細胞を卵胞液から分離し、洗浄し、皿などの容器に入れることができる。約2〜約6時間後に、各卵子への精子の直接注入(卵細胞質内精子注入法)、又は受精を容易にする条件下での皿内での精子と卵母細胞の混合により、卵子と精子を受精させる。受精前に、精子ドナーは、精子の数、形態、及び/又は運動性について分析され得る。その上、精子は、受精前に受精能力の獲得を受ける。いくつかの例において、能力は、培養培地中でのインキュベーション、洗浄、移動、密度勾配、及び濾過を含み得る。受精能力の獲得は、精子の成熟をもたらし、試料中の運動性精子の割合を増加させることができる。
受精後、卵母細胞及び精子を約16時間、培養する。培養後、受精した卵母細胞(現在は、接合子)を洗浄し、予め調製した培養皿中で受精後3日目まで体外で培養する。培養3日目に、胚培養培地を変更し、受精後5日目まで胚を培養する。胚培養条件は、体内(37℃)で見出される温度に近い温度、周囲より低い酸素濃度(通常5%)、及び高い濃度の二酸化炭素(5〜6%)を含むことができる。いくつかの場合において、油は例えば、安定な温度、浸透圧、及びpHを維持するために、胚培養物を覆うために使用される。
受精後5日目以降、胚生検及び着床前遺伝子スクリーニングなどの検査を実施することができる。胚は、移植媒体に移すことができ、いくつかの例において、ガラス化を受ける。ガラス化は、濃度が増加する凍結防止剤を介して胚を移動させること、凍結保存のための貯蔵装置上に胚を置くこと、及び液体窒素中における胚の貯蔵を含み得る。
胚培養(及び、いくつかの場合において、胚ガラス化/貯蔵)に続いて、胚移植プロセスが起こり得る。胚移植を容易にするために、膣鏡を被験体の膣に挿入して膣壁を開くことができる。次いで、カテーテルを子宮頸部に通し、子宮腔に入れる。子宮内へのカテーテルの最適配置は、子宮底から1〜2cmであり、場合によっては超音波でカテーテル配置を誘導する。カテーテル配置に続いて、一つ以上の胚がカテーテルを通過し、移植が起こり得る子宮に入る。胚が子宮壁に注入すると、妊娠する。
IVFプロセスの各ステップにおいて、不成功の結果に寄与する可能性のあるエラーが発生することがある。卵母細胞若しくは胚の物理的移植、又は卵母細胞又は胚の環境変化(例えば、培地交換及びガラス化)を伴う工程は、エラーの危険性を増大し得る。本明細書では、IVFプロセス全体にわたってエラーのリスクを低減することができる装置、システム、及び方法が開示される。いくつかの実施形態において、本開示の装置、システム、及び方法は、胚培養皿の調製、卵胞液からの卵母細胞の単離、精子受精、受精、卵母細胞及び胚培養及び培養、培地交換、胚生検及び試験、胚ガラス化、並びに胚貯蔵のステップの自動化を容易にすることができる。前述のステップに必要とされる人間によるインプットの量を減少させることによって、IVFプロセス中に生じるエラー及び変動性の可能性を減少させることができる。更に、本明細書に開示されている装置、システム、及び/又は方法の使用は、卵母細胞/胚細胞の破壊を最小限にし、胚/卵母細胞の物理的移動を最小限にし、培地交換のための破壊なしに胚の経時モニタリングを可能にし、IVFプロセスの信頼性を向上させ、IVFプロセスの脱スキル化を行い、胚培養培地の自動サンプリング及び非侵襲的な胚分析を可能にし、潜在的に生存可能な胚の選択を改善し、胚トレーサビリティにおけるエラーのリスクを減少させることができる。
〔バイオチップ〕
例えば、卵子、卵母細胞、精子細胞、接合子、胚、及び胚盤胞を含む細胞又は細胞の塊の操作のためのバイオチップが本明細書に開示される。いくつかの実施形態において、バイオチップは、穴、リザーバ、リザーバ及び穴に選択的に接続可能な複数チャンネル、及びリザーバと穴の間の接続を制御するように配置された複数のバルブを備える。いくつかの実施形態において、穴は、細胞又は細胞の塊(例えば、卵母細胞、接合子、胚、又は胚盤胞)を受容及び/又は操作するために使用され得る。いくつかの実施形態において、リザーバは、細胞又は細胞の塊の処理において使用される流体を保持するために使用され得る。いくつかの実施形態において、チャンネル及びバルブは、一つのリザーバのみが任意の時点で穴に接続され得るように配置される。穴、チャンネル、及びバルブは、IVFプロセス内の複数のステップがバイオチップ内の卵母細胞、接合子、胚、又は胚盤胞などの細胞又は細胞の塊上で実行され得るように配置され得る。いくつかの実施形態において、ガラス化の方法は、バイオチップ内の細胞又は細胞の塊に対して行うことができる。
例えば、卵子、卵母細胞、精子細胞、接合子、胚、及び胚盤胞を含む細胞又は細胞の塊の操作のためのバイオチップが本明細書に開示される。いくつかの実施形態において、バイオチップは、穴、リザーバ、リザーバ及び穴に選択的に接続可能な複数チャンネル、及びリザーバと穴の間の接続を制御するように配置された複数のバルブを備える。いくつかの実施形態において、穴は、細胞又は細胞の塊(例えば、卵母細胞、接合子、胚、又は胚盤胞)を受容及び/又は操作するために使用され得る。いくつかの実施形態において、リザーバは、細胞又は細胞の塊の処理において使用される流体を保持するために使用され得る。いくつかの実施形態において、チャンネル及びバルブは、一つのリザーバのみが任意の時点で穴に接続され得るように配置される。穴、チャンネル、及びバルブは、IVFプロセス内の複数のステップがバイオチップ内の卵母細胞、接合子、胚、又は胚盤胞などの細胞又は細胞の塊上で実行され得るように配置され得る。いくつかの実施形態において、ガラス化の方法は、バイオチップ内の細胞又は細胞の塊に対して行うことができる。
本明細書中に開示されるバイオチップのチャンネルは例えば、マイクロ流体チャンネルであり得る。流体は例えば、空気圧、油圧、又は重力によってチャンネルを通して駆動され得る。いくつかの実施形態において、バイオチップのチャンネルは、バイオチップの上面及びバイオチップの底部から封止することができる。いくつかの例において、チャンネルは、第1の膜又は上側膜によってバイオチップの上部で封止され、第2の膜又は下側膜によってバイオチップの下側で封止される。上側及び/又は下側膜は、様々な材料で構成することができる。上側又は下側膜を構成することができる材料の非限定的な例は、ポリスチレン、環状オレフィンコポリマー、熱可塑性樹脂、及びエラストマーを、含む。
本開示のバイオチップは、インプットポート(本明細書ではインプットとも呼ばれる)及び/又は出力ポートを更に備えることができる。インプットは、例えば精子、受精培地、インキュベーション(胚培養)培地、卵母細胞、油、及び/又はガラス化溶液のバイオチップへの進入を可能にし得る。アウトプットポート(本明細書ではアウトプットとも呼ばれる)は、例えば胚盤胞、又はバイオチップからのサンプル培地の放出を可能にすることができる。インプットを通してバイオチップ内に挿入されると、インプットされた材料は、バイオチップの複数チャンネルを通って、バイオチップ内に存在する穴又はリザーバ内に流し込むことができる。いくつかの実施形態において、インプットを通して挿入された材料は、トレイに格納され得る。トレイは、一つ以上のリザーバを含むことができ、各リザーバは、異なる投入材料(例えば、精子、ガラス化試薬/凍結防止剤、受精培地)を貯蔵するためのものである。いくつかの実施形態において、トレイは、別個の廃棄物リザーバを含むことができる。リザーバは、リザーバからバイオチップ内の他の位置への材料の移動を可能にするために、バイオチップ内のチャンネルに流体的に接続され得る。いくつかの実施形態において、リザーバが過剰充填又は不正確な充填を防止するための構造を備えることができる。いくつかの実施形態において、シール又は膜が各リザーバの上に配置される。いくつかの例において、シール又は膜が流体運動の制御を可能にする気圧を維持するために気密シールを維持することができる。いくつかの実施形態において、一枚のシール又は膜がバイオチップのすべてのリザーバを覆う。いくつかの実施形態において、一枚のシール又は膜がバイオチップの複数のリザーバを覆う。いくつかの実施形態において、各リザーバは、異なるシール又は膜によって覆われる。いくつかの実施形態において、シール又は膜は、エラストマーシール又は膜である。
いくつかの実施形態において、本開示のバイオチップは、貯蔵ポット(本明細書ではポットとも称する)を含む。胚の生存能力は、いくつかの例において、胚の培養培地の試験によって予測することができる。いくつかの実施形態において、本開示のバイオチップは、少量の流体が各穴から抽出され得るように配置される。例えば、貯蔵ポットは、マイクロ流体チャンネルを介して穴に接続され得、ポットのヘッドスペースに適用される負の圧力は、流体試料を穴からポットに引き込むことができる。あるいは、容積式吸引具を使用して、流体サンプルを穴から貯蔵ポットに移動させることができる。抽出された流体は、後の回収のために貯蔵ポットに貯蔵することができる。例えば、貯蔵ポットに貯蔵された培地は、胚培養後、及び/又は胚移植若しくはガラス化の前に回収することができる。いくつかの実施形態において、通気性媒体(例えば、濾紙、疎水性フィルタ、又は疎水性膜)を使用して、貯蔵ポットを覆い、過剰充填を防止する。いくつかの実施形態において、フォイルカバーは、貯蔵ポットに貯蔵された媒体を覆い、及び/又は保護する。フォイルカバーは、いくつかの例において、貯蔵ポットを覆っている濾紙の上に置くことができる。いくつかの実施形態において、フォイルは、負の圧力が蓄積することを可能にするシールを作り出すことができる。いくつかの実施形態において、ユーザは、フォイルを破ることによって、貯蔵ポットに貯蔵された媒体を取り出すことができる。
本開示のバイオチップは、カバーを備えることができる。カバーは、例えば、バイオチップの一つ以上の他の構成要素を包むことができる。
〔穴〕
本開示のバイオチップの穴は、いくつかの例において、頂部からユーザにアクセス可能であり得る。例えば、穴は、ユーザが卵母細胞又は胚を穴に貯めることを可能にするために、頂部から開いていてもよい。いくつかの例において、卵母細胞の堆積後に、取り外し可能なカバーを穴の頂部に配置することができる。いくつかの例において、穴は透明である。バイオチップ中の穴の数は、変化し得る。例えば、バイオチップは、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、又は25個を超える穴を有することができる。いくつかの実施形態において、バイオチップが少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも11個、少なくとも12個、少なくとも13個、少なくとも14個、少なくとも15個、少なくとも16個、少なくとも17個、少なくとも18個、少なくとも19個、少なくとも20個、少なくとも21個、少なくとも22個、少なくとも23個、少なくとも24個、又は少なくとも25個の穴を有することができる。いくつかの実施形態において、卵母細胞は、穴内の精子によって受精され、受精された卵母細胞は穴内で成熟することができる。成熟は、例えば、接合子、胚、又は胚盤胞期まで起こり得る。いくつかの実施形態において、接合子、胚、又は胚盤胞を穴内で培養することができる。
本開示のバイオチップの穴は、いくつかの例において、頂部からユーザにアクセス可能であり得る。例えば、穴は、ユーザが卵母細胞又は胚を穴に貯めることを可能にするために、頂部から開いていてもよい。いくつかの例において、卵母細胞の堆積後に、取り外し可能なカバーを穴の頂部に配置することができる。いくつかの例において、穴は透明である。バイオチップ中の穴の数は、変化し得る。例えば、バイオチップは、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、25個、又は25個を超える穴を有することができる。いくつかの実施形態において、バイオチップが少なくとも1個、少なくとも2個、少なくとも3個、少なくとも4個、少なくとも5個、少なくとも6個、少なくとも7個、少なくとも8個、少なくとも9個、少なくとも10個、少なくとも11個、少なくとも12個、少なくとも13個、少なくとも14個、少なくとも15個、少なくとも16個、少なくとも17個、少なくとも18個、少なくとも19個、少なくとも20個、少なくとも21個、少なくとも22個、少なくとも23個、少なくとも24個、又は少なくとも25個の穴を有することができる。いくつかの実施形態において、卵母細胞は、穴内の精子によって受精され、受精された卵母細胞は穴内で成熟することができる。成熟は、例えば、接合子、胚、又は胚盤胞期まで起こり得る。いくつかの実施形態において、接合子、胚、又は胚盤胞を穴内で培養することができる。
いくつかの実施形態において、本開示のバイオチップの穴は、一つ以上の入口及び一つ以上の出口を含むことができる。いくつかの実施形態において、入口及び出口は、流体が入口又は出口を通って穴に流れ込む、及び穴から流れ出すことができるが、卵母細胞、胚、接合子、又は胚盤胞は、穴から流れ出すことができないような大きさである。例えば、穴の各入口及び出口は、(穴内に細胞又は細胞の塊を捕捉するために)一つの寸法において卵母細胞、胚、接合子、又は胚盤胞よりも小さくすることができる。しかし、穴の各入口及び出口は、卵母細胞、胚、接合子、又は胚盤胞と比べて、別の寸法(細胞又は細胞の塊による閉塞を防ぎ、穴への流体の流れ込み及び流れ出しを可能にするため)で大きくすることができる。いくつかの実施形態において、細胞又は細胞の塊は、IVFプロセスの複数の、又は全ての工程を通して、バイオチップの同じ穴内に残る。いくつかの実施形態において、細胞又は細胞の塊は、吸引によって穴内に保持される。
入口又は出口は、例えば長方形又は楕円形の断面を有することができる。長方形と楕円形の断面の両方は、それぞれ長さと幅、又は長軸と短軸の二つの寸法を有することができる。いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、約120μm〜約500μmのサイズを有する第1の寸法を有する。いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、第1の寸法を有する。第1の寸法の大きさは、約120μm〜約160μm、約120μm〜約180μm、約120μm〜約200μm、約120μm〜約250μm、約120μm〜約300μm、約120μm〜約350μm、約120μm〜約400μm、約120μm〜約450μm、約120μm〜約500μm、約160μm〜約180μm、約160μm〜約200μm、約160μm〜約250μm、約160μm〜約300μm、約160μm〜約350μm、約160μm〜約400μm、約160μm〜約450μm、約160μm〜約500μm、約180μm〜約200μm、約180μm〜約250μm、約180μm〜約300μm、約180μm〜約350μm、約180μm〜約400μm、約180μm〜約450μm、約180μm〜約500μm、約200μm〜約250μm、約200μm〜約300μm、約200μm〜約350μm、約200μm〜約400μm、約200μm〜約450μm、約200μm〜約500μm、約250μm〜約300μm、約250μm〜約350μm、約250μm〜約400μm、約250μm〜約300μm、約250μm〜約350μm、約250μm〜約400μm、約250μm〜約450μm、約250μm〜約500μm、約300μm〜約350μm、約300μm〜約400μm、約300μm〜約450μm、約300μm〜約500μm、約350μm〜約400μm、約350μm〜約450μm、約350μm〜約500μm、約400μm〜約450μm、約400μm〜約500μm、約450μm〜約500μmである。いくつかの実施形態において、本開示の入口及び出口が約120μm、約160μm、約180μm、約200μm、約250μm、約300μm、約350μm、約400μm、約450μm、又は約500μmのサイズを有する第1の寸法を有する。いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、少なくとも約120μm、少なくとも約160μm、少なくとも約180μm、少なくとも約200μm、少なくとも約250μm、少なくとも約300μm、少なくとも約350μm、少なくとも約400μm、又は少なくとも約450μmのサイズを有する第1の寸法を有する。いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、最大で約160μm、最大で約180μm、最大で約200μm、最大で約250μm、最大で約300μm、最大で約350μm、最大で約400μm、最大で約450μm、又は最大で約500μmのサイズを有する第1の寸法を有する。
いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、約1μm〜約60μmのサイズを有する第2の寸法を有する。いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、第2の寸法を有し、約1μm〜約10μm、約1μm〜約20μm、約1μm〜約30μm、約1μm〜約40μm、約1μm〜約50μm、約10μm〜約60μm、約10μm〜約20μm、約10μm〜約30μm、約10μm〜約40μm、約10μm〜約50μm、約10μm〜約60μm、約20μm〜約30μm、約20μm〜約40μm、約20μm〜約50μm、約20μm〜約60μm、約30μm〜約40μm、約30μm〜約50μm、約30μm〜約60μm、約40μm〜約50μm、約40μm〜約60μm、又は約50μm〜約60μmである。いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、約1μm、約10μm、約20μm、約30μm、約40μm、約50μm、又は約60μmのサイズを有する第2の寸法を有する。いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、少なくとも約1μm、少なくとも約10μm、少なくとも約20μm、少なくとも約30μm、少なくとも約40μm、少なくとも、又は約50μmのサイズを有する第2の寸法を有する。いくつかの実施形態において、本開示の入口又は出口は、最大で約10μm、最大で約20μm、最大で約30μm、最大で約40μm、最大で約50μm、又は最大で約60μmのサイズを有する第2の寸法を有する。
いくつかの実施形態において、本開示の穴は、吸引ポートを備えることができる。いくつかの例において、吸引ポートは、穴内の単一の位置に細胞又は細胞の塊を保持するために使用され得る。例えば、吸引ポートに適用される負の圧力は、卵母細胞、胚、又は胚盤胞を吸引ポートに対して押し付けたままにすることができる。
〔チャンネル〕
〔チャンネル〕
本明細書に開示されるバイオチップは、複数のチャンネルを備えることができる。チャンネルは、例えばリザーバ、穴、貯蔵ポット、インプットポート、及びアウトプットポートなどのバイオチップの異なる構成要素に選択的に接続可能であり得る。本明細書中に開示されるバイオチップのチャンネルは、同じ又は異なるサイズであり得る。いくつかの実施形態において、本開示のチャンネルは、約1μm〜約10,000μmの直径を有する。いくつかの実施形態において、開示されたチャンネルは、約1μm〜約5μm、約1μm〜約10μm、約1μm〜約50μm、約1μm〜約100μm、約1μm〜約200μm、約1μm〜約300μm、約1μm〜約500μm、約1μm〜約1,000μm、約1μm〜約2,000μm、約1μm〜約5000μm、約1μm〜約10,000μm、約5μm〜約10μm、約5μm〜約50μm、約5μm〜約100μm、約5μm〜約200μm、約5μm〜約300μm、約5μm〜約500μm、約5μm〜約1,000μm、約5μm〜約2,000μm、約5μm〜約5,000μm、及び約5μm〜約10,000μm、約10μm〜約50μm、約10μm〜約100μm、約10μm〜1,000μm、約10μm〜約2,000μm、約10μm〜約5,000μm、約10μm〜約1,000μm、約10μm〜約2,000μm、約10μm〜約5,000μm、約50μm〜約100μm、約50μm〜約200μm、約50μm〜約300μm、約50μm〜約500μm、約50μm〜約1,000μm、約50μm〜約2,000μm、約50μm〜約5,000μm、約50μm〜約10,000μm、約100μm〜約200μm、約100μm〜約300μm、約100μm〜約500μm、約100μm〜約1,000μm、約100μm〜約2,000μm、約100μm〜約5,000μm、約100μm〜約10,000μm、約200μm〜約300μm、約200μm〜約500μm、約200μm〜約1,000μm、約200μm〜約2,000μm、約200μm〜約5,000μm、約200μm〜約10,000μm、約300μm〜約500μm、約300μm〜約1,000μm、約300μm〜約2,000μm、約300μm〜約5,000μm、約300μm〜約10,000μm、約500μm〜約1,000μm、約500μm〜約2,000μm、約500μm〜約5,000μm、約500μm〜約10,000μm、約1,000μm〜約2,000μm、約1,000μm〜約5,000μm、約1,000μm〜約10,000μm、約2,000μm〜約5,000μm、約2,000μm〜約10,000μm、又は約5,000μm〜約10,000μmである。いくつかの実施形態において、開示されたチャンネルが約1μm、約5μm、約10μm、約50μm、約100μm、約200μm、約300μm、約500μm、約1,000μm、約2,000μm、約5,000μm、又は約10,000μmの直径を有する。いくつかの実施形態において、本開示のチャンネルは、少なくとも約1μm、少なくとも約5μm、少なくとも約10μm、少なくとも約50μm、少なくとも約100μm、少なくとも約200μm、少なくとも約300μm、少なくとも約500μm、少なくとも約1,000μm、少なくとも約2,000μm、又は少なくとも約5,000μmの直径を有する。いくつかの実施形態において、本開示のチャンネルは、最大で約5μm、最大で約10μm、最大で約50μm、最大で約100μm、最大で約200μm、最大で約300μm、最大で約500μm、最大で約1,000μm、最大で約2,000μm、最大で約5,000μm、又は最大で約10,000μmの直径を有する。
〔バルブ〕
本明細書に開示されるバイオチップのバルブは、バイオチップを通る流体の流れを制御することができる。バルブは例えば、チャンネルの内部又は端部に配置することができる。本開示のバイオチップは、例えば回転バルブ、シャトルバルブ、ゲートバルブ、及び膜バルブなどの、任意の種類のバルブの組み合わせを含むことができる。回転バルブは、チャンネルの一部をチャンネルの残りの部分に対して垂直に回転させることによって動作する。シャトルバルブは、チャンネルの一部を直線的に変位させて、その部分をチャンネルの残りの部分とずらすことによって動作する。ゲートバルブは、可動ピン又はゲートを用いるチャンネルをブロックする。膜バルブを使用する場合、材料片をたわませたり伸ばしたりして、チャンネルに通じるポートを塞いだり、チャンネルを直接塞いだりする。いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるバイオチップのバルブは、一つのリザーバのみが任意の時点で穴に接続されるように構成される。本明細書で開示されるバルブは、例えば、本明細書でクレードルと呼ばれる作動電気機械式装置によって作動させることができる。
本明細書に開示されるバイオチップのバルブは、バイオチップを通る流体の流れを制御することができる。バルブは例えば、チャンネルの内部又は端部に配置することができる。本開示のバイオチップは、例えば回転バルブ、シャトルバルブ、ゲートバルブ、及び膜バルブなどの、任意の種類のバルブの組み合わせを含むことができる。回転バルブは、チャンネルの一部をチャンネルの残りの部分に対して垂直に回転させることによって動作する。シャトルバルブは、チャンネルの一部を直線的に変位させて、その部分をチャンネルの残りの部分とずらすことによって動作する。ゲートバルブは、可動ピン又はゲートを用いるチャンネルをブロックする。膜バルブを使用する場合、材料片をたわませたり伸ばしたりして、チャンネルに通じるポートを塞いだり、チャンネルを直接塞いだりする。いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるバイオチップのバルブは、一つのリザーバのみが任意の時点で穴に接続されるように構成される。本明細書で開示されるバルブは、例えば、本明細書でクレードルと呼ばれる作動電気機械式装置によって作動させることができる。
〔クレードル〕
本開示のバイオチップは、システムの一部であり得る。本明細書で開示されるシステムは、いくつかの場合において、作動クレードル(本明細書ではクレードルとも呼ばれる)を備えることができる。いくつかの場合において、バイオチップをクレードルに挿入することができる。クレードルは、バイオチップと機械的及び/又は空気的にインターフェースすることができる。いくつかの実施形態において、クレードルは、バイオチップのバルブと係合するための複数の作動ピンを備える。作動ピンは、バルブを選択的に作動させるためにクレードルによって制御し、流体の流れを制御することができる。作動ピンは、例えば、マイクロプロセッサによって制御することができる。制御は、マイクロプロセッサ上に予めプログラムされた設定された命令に依存することができ、又は遠隔制御機構を介して直接的に又は無線で制御されることができる。いくつかの実施形態において、クレードルは、IVFに関連付けられた少なくとも一つの動作を実行するようにバルブを動作させる。
本開示のバイオチップは、システムの一部であり得る。本明細書で開示されるシステムは、いくつかの場合において、作動クレードル(本明細書ではクレードルとも呼ばれる)を備えることができる。いくつかの場合において、バイオチップをクレードルに挿入することができる。クレードルは、バイオチップと機械的及び/又は空気的にインターフェースすることができる。いくつかの実施形態において、クレードルは、バイオチップのバルブと係合するための複数の作動ピンを備える。作動ピンは、バルブを選択的に作動させるためにクレードルによって制御し、流体の流れを制御することができる。作動ピンは、例えば、マイクロプロセッサによって制御することができる。制御は、マイクロプロセッサ上に予めプログラムされた設定された命令に依存することができ、又は遠隔制御機構を介して直接的に又は無線で制御されることができる。いくつかの実施形態において、クレードルは、IVFに関連付けられた少なくとも一つの動作を実行するようにバルブを動作させる。
本明細書に開示されるクレードルは、例えばバルブ、ポンプ、センサ、電子機器、及び電源の任意の組み合わせを備えることができる。いくつかの実施形態において、クレードルは、バッテリなどの内部電源を備える。いくつかの場合において、バッテリは充電式バッテリである。いくつかの場合において、本明細書に開示されているクレードルは、クレードルのバッテリレベルをモニターし、バッテリが限界レベル以下のとき、特定の能力をパワーダウンすることができる。いくつかの実施形態において、クレードルは、電源に接続される。いくつかの実施形態において、クレードルのバルブは、電磁バルブのような電気機械的に作動するバルブである。いくつかの実施形態において、クレードルは、ヒータなどの温度制御ユニットを備える。いくつかの場合において、温度制御ユニットは、1分、2分、3分、4分、5分、10分、15分、20分、25分、30分、60分、120分、180分、240分、300分、又はそれ以上の時間を、バイオチップの温度を37℃に保持することができる。
クレードルは、一つ以上のポンプ、例えば1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個又はそれ以上のポンプを含むことができる。クレードルのポンプは、正又は負の空気圧又は油圧を供給することができる。例えばクレードルは、培地を穴に押し出すために培地の上方のリザーバ内の空気を加圧することができ、又は貯蔵ポット若しくは廃棄リザーバの上部の空気空間に負の圧力を加えることができる。ポンプの非限定的な例としては、圧力ポンプ、シリンジポンプ、膜ポンプ、蠕動ポンプ、ピストンポンプ、タービンポンプ、及び毛管現象に基づく受動ポンプが挙げられる。
本明細書に開示されるクレードルは、センサを備えることができる。センサの非限定的な例として、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、リザーバ、穴及び/又は貯蔵ポット体積を監視するセンサ、並びに容量センサが含まれる。
いくつかの実施形態において、クレードルは、バイオチップの穴、リザーバ及び/又は貯蔵ポット内の液体レベルを決定することができる。例えばクレードルのセンサは、穴内の油水インターフェースの正確なレベルを検出することができ、又は流体が限界レベルを下回るか又は上回るときを検出することができる。いくつかの場合において、穴、貯蔵ポット、及び/又はリザーバが空になる、又は過剰に満たされることを防止するために感知を利用することができる。いくつかの実施形態において、流体レベルは、穴、貯蔵ポット、又はリザーバの流体レベルの変化に起因する2つの電極間の静電容量の変化を検出する静電容量センサで検出することができる。静電容量センサは、プリント回路基板上のパッドとして実装することができる。パッドは、それらの上の液体を感知するフリンジ電界を増大させるために、相互嵌合させることができる。液体レベルの検出は、穴、リザーバ、又は貯蔵ポットのそれぞれの内の流体レベルの閉ループ制御を可能にすることができる。
いくつかの実装形態において、クレードルは、バイオチップを識別及び/又は検証することができるように配置することができる。いくつかの場合において、本明細書で開示されるクレードルは、バイオチップに問い合わせて、一意の識別子を読み取ることができる。例えば、バイオチップは、クレードルによって認識することができる識別子をハウジング上に有するハウジング内に入れることができる。識別子の非限定的な例は、例えばバーコード、クイックレスポンス(QR)コード、2次元バーコード、無線周波数識別(RFID)タグ、機械認識可能テキスト、機械認識可能シンボル、及び電子チップを含む。いくつかの実施形態において、クレードルは、本明細書に開示されるバイオチップ上に提示されるテキスト又は記号を認識することができる。バイオチップの識別は、例えばIVFプロセスの安全性及び信頼性、認可された部品が使用されること、バイオチップが再利用されないこと、及びクレードルとともに使用されているバイオチップについて正しいワークフローが選択され得ることを保証し得る。
クレードルは、情報をインプット及びアウトプットするための構成要素を備えることができる。例えば、本明細書で開示されるクレードルは、患者データ及び処理プロトコルなどの情報を受信し、IVF処理に関連するデータなどの情報をアウトプットすることができる。
いくつかの場合においては、クレードルは、バイオチップ内で行われるプロセス(例えばIVF)に関するフィードバックをユーザに提供することができる。クレードルがフィードバックを提供することができる方法の非限定的な例は、各穴の下の発光ダイオード(LEDs)、試薬リザーバの下のLEDs、LEDs、クレードルの上部、クレードルの上部のディスプレイ、ブザー、スピーカ、及びサウンダを含む。本明細書に開示されるクレードルは、例えばインキュベーション時間、リザーバ内の液体レベル、穴内の液体レベル、貯蔵ポット内の液体レベル、温度、及びバイオチップ内の圧力に関するフィードバックを提供することができる。
本明細書で開示されるクレードルは、他の装置と通信することができる。他の装置との通信は、例えば無線インタフェースで発生し得る。無線インターフェースを介した通信は、クレードルが他の無線及びネットワーク技術へのインターフェースとして働くことができるインキュベータ、及び自動凍結保存装置などのシステムの他の部分と、無線で通信することを可能にする。スマートフォン、タブレット、及びPCなどの一般的な装置は、クレードル上にそれらを転送するシステムと通信することができる。研究室環境の周りのロバストな通信を保証するために、クレードルは、メッシュネットワークを形成することができる。本明細書で開示されるクレードルは、クレードルが他のデバイスと直接通信することができるように、一般的なスマートフォン及びタブレット、例えばBluetooth又は無線インターネットによってサポートされるプロトコルを介して無線で通信することができる。この通信は、装置の記録、例えば温度を記録するために使用することができる。いくつかの例において、無線通信は、ユーザインターフェースからバイオチップアクションをトリガして、低温調製を開始するために使用することができる。
本明細書に開示されるクレードルは、例えば、それに起こった全ての記録を完全に維持することによって、トレーサビリティを保証することができる。いくつかの場合において、クレードルは、温度の記録を維持することができ、いつインキュベータから取り出されたかを記録することができる。
いくつかの実施形態において、クレードルは、システムの残りの部分とは独立した処理能力を有することができ、搭載された一つ以上のマイクロコントローラを有することができる。独立した処理能力は、クレードルがシステムの残りの部分及び/又はシステムの構成要素部分(例えば、インキュベータ)とは独立して、又は半分独立して動作することを可能にすることができる。
〔インキュベータ〕
本明細書に開示されるシステムは、インキュベータを含むことができる。本明細書に開示されるバイオチップ及びクレードルは、バイオチップ及びクレードルがインキュベータ内に配置され得るように構築され得る。いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるインキュベータは、いくつかのバイオチップ/クレードルの組み合わせを収容する。本明細書に開示されるインキュベータは、卵母細胞及び胚が発生するガス環境を制御及び維持することができる。いくつかの場合において、インキュベータは、顕微鏡を使用して観察される卵母細胞及び胚の培養を可能にする。本明細書中に開示されるインキュベータはまた、更なる機能を実行し得る。例えば、本開示のインキュベータは、時間経過データのために全ての卵母細胞/胚の規則的な画像を取得し、患者データ、バイオチップ及びクレードルの識別及び取得された画像(これはクラウドの中にあってもよい)のロバストな記録を維持し、ユーザが所望のプロトコルをインプットし、胚の進行を追跡することを可能にすることができる(これは外部又は分離可能なスクリーンを介して統合又はアクセスされてもよい)。
〔下流分析〕
本明細書に開示されるシステムは、インキュベータを含むことができる。本明細書に開示されるバイオチップ及びクレードルは、バイオチップ及びクレードルがインキュベータ内に配置され得るように構築され得る。いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるインキュベータは、いくつかのバイオチップ/クレードルの組み合わせを収容する。本明細書に開示されるインキュベータは、卵母細胞及び胚が発生するガス環境を制御及び維持することができる。いくつかの場合において、インキュベータは、顕微鏡を使用して観察される卵母細胞及び胚の培養を可能にする。本明細書中に開示されるインキュベータはまた、更なる機能を実行し得る。例えば、本開示のインキュベータは、時間経過データのために全ての卵母細胞/胚の規則的な画像を取得し、患者データ、バイオチップ及びクレードルの識別及び取得された画像(これはクラウドの中にあってもよい)のロバストな記録を維持し、ユーザが所望のプロトコルをインプットし、胚の進行を追跡することを可能にすることができる(これは外部又は分離可能なスクリーンを介して統合又はアクセスされてもよい)。
〔下流分析〕
バイオチップは、分析機器(例えば顕微鏡)に撮影されるように構成することができる。下流分析は、任意の種類のものであり得、そしてバイオチップから分析機器へのサンプルの自動化された移動が生じ得る。
〔実施例〕
〔実施例1:IVFシステム及びその使用〕
IVFシステムは、図1に示すように、以下の要素である、バイオチップ(100)、クレードル(200)、及びインキュベータ(300)からなる。
〔実施例1:IVFシステム及びその使用〕
IVFシステムは、図1に示すように、以下の要素である、バイオチップ(100)、クレードル(200)、及びインキュベータ(300)からなる。
バイオチップ(100)は、製造が安価であり、培地、卵母細胞、精子、及び/又は胚を保持する消耗品であり、患者当たり一つ(複数の卵母細胞/胚を処理することができる)である。
クレードル(200)は、再利用可能であり、バルブ、ポンプ、圧力センサ、温度センサ、電子機器、バッテリを含み、一般的に、使用中のバイオチップ(100)ごとに一つを必要とされたシステムにセットアップされる。クレードル(200)は、バイオチップ(100)内の温度及び流体の流れを制御し、トレーサビリティを保証する。
インキュベータ(300)については通常、一つの実験室につき一つ以上を必要とし、そしてそれは多くの(典型的には6〜20の)バイオチップ(100)及びクレードル(200)を保持する。インキュベータ(300)は、環境制御(例えばガス及び温度制御)を提供する。インキュベータは、胚のタイムラプスイメージングのための光学システムを含むことができ、遠隔地にデータをアップロードする能力を有するデータ格納を制御することができる。インキュベータはまた、ユーザが所望のプロトコルをアウトプットし、インキュベーションの間の胚の進行を監視するためのグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を提供することができる。(GUI)は、システムに統合すること、又は外部/分離可能にすることもできる。
インキュベータ(300)は、いくつかのクレードル(200)まで収容することができ、各クレードルはバイオチップ(100)に接続されている。各バイオチップ(100)は、インプット(培地、精子、卵母細胞など)及びアウトプット(胚盤胞、サンプル培地など)を有する。更に、各クレードル(200)は、インプット(患者データ、プロセスプロトコルなど)及びアウトプット(プロセスデータなど)を有する。同時に、インキュベータ(300)は、インプット(主電源、ガスなど)及びアウトプット(画像データ、ガス制御データ、温度制御データなど)も有する。
図2、図3、図4及び図5に示すように、バイオチップ(100)は以下を含む:
− 全てのマイクロ流体チャンネル(4)、バルブ(5)、穴(2)、(3)及びポット(6)を含むチップ(10)、
− バイオチップ(100)を清潔及び単純に見せるカバー(7)、
− チップの底部上のマイクロ流体チャンネルをシールする下部フィルム(14)、
− チップの上部上のマイクロ流体チャンネルをシールし、穴及びポットをその上部側面を通して開口したままにする上部フィルム(13)、
− 油、インキュベーション媒体、凍結防止溶液(すなわちガラス化溶液)、受精媒体又は精子などの流体/試薬を保持するためのリザーバ(1)を収容するトレイ(12)、
− 流体の動きを制御するために必要な空気圧を維持するための、トレイ上のシール(11)、
− 媒体サンプルを覆い、保護するフォイル(8)、
− 媒体サンプルがポット(6)を過剰充填するのを防止する濾紙(9)。
− 全てのマイクロ流体チャンネル(4)、バルブ(5)、穴(2)、(3)及びポット(6)を含むチップ(10)、
− バイオチップ(100)を清潔及び単純に見せるカバー(7)、
− チップの底部上のマイクロ流体チャンネルをシールする下部フィルム(14)、
− チップの上部上のマイクロ流体チャンネルをシールし、穴及びポットをその上部側面を通して開口したままにする上部フィルム(13)、
− 油、インキュベーション媒体、凍結防止溶液(すなわちガラス化溶液)、受精媒体又は精子などの流体/試薬を保持するためのリザーバ(1)を収容するトレイ(12)、
− 流体の動きを制御するために必要な空気圧を維持するための、トレイ上のシール(11)、
− 媒体サンプルを覆い、保護するフォイル(8)、
− 媒体サンプルがポット(6)を過剰充填するのを防止する濾紙(9)。
バイオチップ(100)において、試薬流体は、リザーバ(1)に装填される。装填は、バイオチップ(100)の製造業者によって行われる、又は標準供給形式から胚学者によって移され得る。後者の場合、照らされたヒント及び/又はカラーコードを使用して、試薬が正しいリザーバ(100)に確実に移送されるようにする。上述したように、リザーバ(1)は試薬として、油、インキュベーション培地、凍結防止剤(すなわちガラス化溶液)、受精培地、又は精子を含むことができる。
各インプットリザーバ上のシール又は膜(11)は、流体の動きを制御するために必要な空気圧を維持するために気密シールを維持する。
流体は、試薬の上方の試薬リザーバ(1)内の空気キャビティ内の正及び/又は負の空気圧によって、バイオチップ(10)を通って流れる。代替のアプローチは、例えば、シリンジポンプ、ピストンポンプ、圧電ダイアフラムポンプ、流体チャンネル(4)に直接的に作用し得る蠕動ポンプを使用することによって、変位駆動流を使用することである。
受精/培養/低温交換のための卵母細胞/胚あたり一つの機能的な穴(3)があり、任意選択で、卵母細胞又は胚を一時的に保持するための少なくとも一つの余分な非機能的な穴(2)、又は動作する穴があり、ユーザが機能的な穴(3)に装填することをより容易にする。卵母細胞/胚の数は、変更可能であり、クリニックを通るサイクルの効率的な処理とバイオチップ(100)の複雑さとの間でバランスをとることができる。
図6A及び図6Bに示すように、各機能的な穴(3)(以下、単に「穴」と呼ぶ)は、入口(41)及び出口(42)チャンネルの両方を有する。穴(3)は、一般に開口しており、開口上部からの手動アクセスと、入口(41)及び出口チャンネル(42)からの流体アクセスがベースである。各入口(41)及び出口(42)チャンネルは、卵母細胞よりも一つの寸法(穴[3]内に卵母細胞を捕捉するため)で小さいが、他の寸法(卵母細胞による完全な遮断を防ぎ、卵母細胞の周囲に流体が流れるようにするため)において卵母細胞よりも大きい。具体的に図6Aは、入口(41)及び出口(42)チャンネルを内部に含む卵母細胞又は胚(0)を有する一つの機能的な穴(3)(約0.5mm)の上面図を示す。図6Bは、卵母細胞/胚を捕捉するためのチャンネル(41)、(42)の狭い高さが理解され得る、その断面及び詳細を示す。各穴に対して複数の入口(41)及び出口(42)チャンネルを有する代替の穴システムにおいて同様の機能性を提供することができる。別の代替例は、ただ一つの入口チャンネル(41)、及び少なくとも二つ以上の出口チャンネル(42)を備えることができる。
チャンネルは、長方形であり、一つの寸法では10〜60μm、他の寸法では120〜500μmである。
一般に、穴(3)の形状は、以下の機能を満たす:
− ユーザが卵母細胞/胚を配置し、回収するための容易なアクセスを提供する;
− 卵母細胞は、管理可能な性能、コスト、及び複雑さのイメージングシステムに適合するように、十分に小さい領域に確実に配置される(直径400〜1000μmの範囲の視野が典型的である);
− 卵母細胞は流体交換が生じるとき、著しいストレス(例えば、機械的、熱的又は化学的)にさらされるべきではなく;且つ
− 卵母細胞は、最初の位置から遠く離れて動くべきではない(例えば卵母細胞は、流体交換の間、上方に浮いて、光学系の焦点位置から外れるべきではない)。卵母細胞は例えば、ICSI処理の間、吸引によって保持され得る。
− ユーザが卵母細胞/胚を配置し、回収するための容易なアクセスを提供する;
− 卵母細胞は、管理可能な性能、コスト、及び複雑さのイメージングシステムに適合するように、十分に小さい領域に確実に配置される(直径400〜1000μmの範囲の視野が典型的である);
− 卵母細胞は流体交換が生じるとき、著しいストレス(例えば、機械的、熱的又は化学的)にさらされるべきではなく;且つ
− 卵母細胞は、最初の位置から遠く離れて動くべきではない(例えば卵母細胞は、流体交換の間、上方に浮いて、光学系の焦点位置から外れるべきではない)。卵母細胞は例えば、ICSI処理の間、吸引によって保持され得る。
穴(3)は、開放されているが、バイオチップ(100)上の溢れを防止するために蓋が設けられている。
穴(2、3)の材料は、照明及び卵母細胞/胚のイメージングを可能にするために、上下の両方から透明である。流体は、インプットリザーバ(1)から任意の所与の穴(3)に出入りし、廃棄される。一連のバルブ(5)は、流体リザーバ(1)(廃液リザーバを含む)のヘッドスペースに加えられる正の圧力及び/又は負の圧力によって駆動される、これらの流体の流れを制御する。
〔実施例2:バイオチップ機能〕
バイオチップは、以下の機能を実行することができるように製造される:
a. 媒体平衡
b. マイクロ流体チャンネルのプライミング
c. 穴(3)を媒体で満たし、それらを油で覆ってガス交換を制御する。
d. 受精であって、以下の内の一つを含む:
i. 精子を穴(3)に移動させること、
ii. 精子を穴(3)の近くに移動させるが、精子選択方法として一定の距離を泳ぐことや過去の物理的特徴を必要すること、
iii. 精子が穴(3)を通って流れ、おそらく、受精が成功する機会を増やすために、卵母細胞の上を行き来することを繰り返すこと。
e. 最近受精した胚からの精子と卵丘細胞の洗浄
f. インキュベーション/胚培養
g. 培地の交換/洗浄を所定の時間に行うこと、又は培養中に連続的に行うこと
h. 凍結調製(ガラス化前に卵母細胞/胚中の水を凍結防止剤で置き換える)
i. 再加温(ガラス化後、凍結防止剤を水/培地で置き換える)
j. 非侵襲的分析(着床前遺伝子検査、プロテオミクス、メタボロミクス)のために、穴/胚毎に、別々に、及び追跡可能に、培地のサンプリング及び保存すること。
k. 未受精の卵母細胞の脱核(卵丘細胞の除去)
i. 機械的手段、例えば、穴(3)又は隣接するチャンネル(4)内の特徴を通過するか、又は過去の押し/引っ張りを介すること、
ii. 既存のマニュアルプロトコルに従って、ヒアルロニダーゼを用いること、
iii. ヒアルロニダーゼの濃度が低く、既存の手動プロトコルよりも長期間にわたる。
l. 精子の選択及び調製であって、以下の一つ以上による:
i. 泳ぐこと又はステップチャレンジ
ii. フィルタ
iii. キャパシテーション。
m. 細胞質内精子注入(ICSI;潜在的には、磁気補足ビーズのような追加の外部機器を伴う)。
i. ミトコンドリアをブロックする熱処理若しくは化学処理(受精後に精子のミトコンドリアは不要)によって、又は精子を個々の穴に泳ぐようにさせてから、圧力で尾部を押しつぶすことによって、選択された運動性の高い精子を固定化する。
ii. マイクロ流体チャンネルを使用して、ICSIのために卵母細胞を適所に保持する
iii. 圧電又は他の方法を用いて上部から注入する。
n. 体積及び/又は流体制御。
i. 各穴(3)は、穴に隣接する2つの金属電極を有し、これらは、媒体/油界面(又は媒体/空気界面)の高さを測定するための容量センサとして作用する。これらのセンサは、流体チャンネル(4)に加えられる(正及び/又は負の)圧力を制御するためのフィードバックループとして使用される。
ii. バイオチップ(100)は、2つの試薬媒体(例えば培養及び凍結防止剤)を任意の比率で混合することができる。混合は、例として、以下のうちの一つによって行われる:
1) 両方の流体を一つのチャンネル4に結合することにより、流体は、互いに隣接して流れ、拡散によって混合する。
2) 混合するマイクロ流体の特徴を使用する。
o. バイオチップは、例えば一連の低温調製プロトコルを実行することができる:
i. 既存の段階的プロトコル(0%、50%、100%の凍結防止剤の濃度)
ii. ステップ数の増加による改善
iii. 所望の時間(例えば7〜20分の間)にわたって低温流体の濃度を0%から100%に増加させる連続的な低温交換
p. 補液であって、以下に関連する:
i. 穴(3)内の流体レベルが一定のままであるように、連続的にフレッシュな培地を流し込み、古い培地を流し出し、引き出す。
ii. 古い培地を引き出し、次いでこの流体を新しい培地と交換し、必要に応じて繰り返すことにより、穴中の流体のレベルを低下させる。
iii. 正確な体積/培地の用量/試薬を注入する。
q. 媒体サンプリング。
i. バイオチップ(100)は、少量の流体が各穴(3)から抽出され、後の回収のために貯蔵ポット(6)に貯蔵され得るように配置される。
バイオチップは、以下の機能を実行することができるように製造される:
a. 媒体平衡
b. マイクロ流体チャンネルのプライミング
c. 穴(3)を媒体で満たし、それらを油で覆ってガス交換を制御する。
d. 受精であって、以下の内の一つを含む:
i. 精子を穴(3)に移動させること、
ii. 精子を穴(3)の近くに移動させるが、精子選択方法として一定の距離を泳ぐことや過去の物理的特徴を必要すること、
iii. 精子が穴(3)を通って流れ、おそらく、受精が成功する機会を増やすために、卵母細胞の上を行き来することを繰り返すこと。
e. 最近受精した胚からの精子と卵丘細胞の洗浄
f. インキュベーション/胚培養
g. 培地の交換/洗浄を所定の時間に行うこと、又は培養中に連続的に行うこと
h. 凍結調製(ガラス化前に卵母細胞/胚中の水を凍結防止剤で置き換える)
i. 再加温(ガラス化後、凍結防止剤を水/培地で置き換える)
j. 非侵襲的分析(着床前遺伝子検査、プロテオミクス、メタボロミクス)のために、穴/胚毎に、別々に、及び追跡可能に、培地のサンプリング及び保存すること。
k. 未受精の卵母細胞の脱核(卵丘細胞の除去)
i. 機械的手段、例えば、穴(3)又は隣接するチャンネル(4)内の特徴を通過するか、又は過去の押し/引っ張りを介すること、
ii. 既存のマニュアルプロトコルに従って、ヒアルロニダーゼを用いること、
iii. ヒアルロニダーゼの濃度が低く、既存の手動プロトコルよりも長期間にわたる。
l. 精子の選択及び調製であって、以下の一つ以上による:
i. 泳ぐこと又はステップチャレンジ
ii. フィルタ
iii. キャパシテーション。
m. 細胞質内精子注入(ICSI;潜在的には、磁気補足ビーズのような追加の外部機器を伴う)。
i. ミトコンドリアをブロックする熱処理若しくは化学処理(受精後に精子のミトコンドリアは不要)によって、又は精子を個々の穴に泳ぐようにさせてから、圧力で尾部を押しつぶすことによって、選択された運動性の高い精子を固定化する。
ii. マイクロ流体チャンネルを使用して、ICSIのために卵母細胞を適所に保持する
iii. 圧電又は他の方法を用いて上部から注入する。
n. 体積及び/又は流体制御。
i. 各穴(3)は、穴に隣接する2つの金属電極を有し、これらは、媒体/油界面(又は媒体/空気界面)の高さを測定するための容量センサとして作用する。これらのセンサは、流体チャンネル(4)に加えられる(正及び/又は負の)圧力を制御するためのフィードバックループとして使用される。
ii. バイオチップ(100)は、2つの試薬媒体(例えば培養及び凍結防止剤)を任意の比率で混合することができる。混合は、例として、以下のうちの一つによって行われる:
1) 両方の流体を一つのチャンネル4に結合することにより、流体は、互いに隣接して流れ、拡散によって混合する。
2) 混合するマイクロ流体の特徴を使用する。
o. バイオチップは、例えば一連の低温調製プロトコルを実行することができる:
i. 既存の段階的プロトコル(0%、50%、100%の凍結防止剤の濃度)
ii. ステップ数の増加による改善
iii. 所望の時間(例えば7〜20分の間)にわたって低温流体の濃度を0%から100%に増加させる連続的な低温交換
p. 補液であって、以下に関連する:
i. 穴(3)内の流体レベルが一定のままであるように、連続的にフレッシュな培地を流し込み、古い培地を流し出し、引き出す。
ii. 古い培地を引き出し、次いでこの流体を新しい培地と交換し、必要に応じて繰り返すことにより、穴中の流体のレベルを低下させる。
iii. 正確な体積/培地の用量/試薬を注入する。
q. 媒体サンプリング。
i. バイオチップ(100)は、少量の流体が各穴(3)から抽出され、後の回収のために貯蔵ポット(6)に貯蔵され得るように配置される。
〔実施例3:胚培養培地のサンプリング:〕
穴(3)は、図7に示すように、圧力源によってサンプリングされる。負の圧力ポート(21)及び負の圧力/真空チャンネル(4)は、図8に示すように穴(3)に更にリンクされた全てのサンプリングポット(6)の上の共通のヘッドスペース及び個々のヘッドスペースにリンクする。サンプリングされた培地は、個々のポット(6)(各穴[3]に対応するもの)に貯蔵され、これらは、通気性の疎水性層、メッシュ又は紙(9)によって覆われ、その結果、共通の吸引チャンネル(4)、又は負の圧力チャンネル(4)は、12個の機能的な穴(3)全てに対して、12個のリザーバ又はポット(6)全てを満たす。各個々のポット(6)が満たされるとすぐに、通気性層(9)を通して液体を引き込むのに必要な圧力は、より多くの液体を空のポット(6)に引き込むのに必要な圧力よりもはるかに高く、したがって、第1のポット(6)は、溢れず、その結果、シーケンス内の次のポットは、自動的に充填を続ける。胚培養培地は、オフチップで分析することができる。
穴(3)は、図7に示すように、圧力源によってサンプリングされる。負の圧力ポート(21)及び負の圧力/真空チャンネル(4)は、図8に示すように穴(3)に更にリンクされた全てのサンプリングポット(6)の上の共通のヘッドスペース及び個々のヘッドスペースにリンクする。サンプリングされた培地は、個々のポット(6)(各穴[3]に対応するもの)に貯蔵され、これらは、通気性の疎水性層、メッシュ又は紙(9)によって覆われ、その結果、共通の吸引チャンネル(4)、又は負の圧力チャンネル(4)は、12個の機能的な穴(3)全てに対して、12個のリザーバ又はポット(6)全てを満たす。各個々のポット(6)が満たされるとすぐに、通気性層(9)を通して液体を引き込むのに必要な圧力は、より多くの液体を空のポット(6)に引き込むのに必要な圧力よりもはるかに高く、したがって、第1のポット(6)は、溢れず、その結果、シーケンス内の次のポットは、自動的に充填を続ける。胚培養培地は、オフチップで分析することができる。
ポット(6)及び濾紙(9)は、次の二つの目的を有するフォイル(8)の層で覆われている:負の圧力を蓄積できるように密封チャンネルを形成すること;並びにポット(6)及びその中の媒体を、ユーザがフォイルシール(8)を破壊し、サンプル媒体を回収することを選択するまで保護すること。
第2のバイオチップは、代替的な方式において良好なサンプリングを実行する。マイクロ流体チャンネル(4)を介して個々の穴(3)に接続され、ポット(6)のヘッドスペースに負の圧力を加える個々のポット(6)は、液体を穴(3)からポット(6)に引き出すことにつながる。
第3のバイオチップは、図9に示すように、容積式プランジャー(400)を用いて良好なサンプリングを行う。穴は、二つ以上のチャンネル(少なくとも一つの入口及び少なくとも一つの出口)に接続され、更に、穴内部の流体の体積を調節し、抽出し、又は自動化された方法で導入することもできるプランジャ(400)のための少なくとも一つのチャンネルを備える。
〔実施例4:クレードル設計〕
クレードルは、図5及び図10に示すように構成されている。クレードル(200)は、バイオチップ(100)と機械的及び空気的に接続する再使用可能な電気機械アセンブリである。図10に示すように、クレードル(200)に属するバルブ作動ピン(203)は、バイオチップ(100)上の流体バルブ(5)と接続する。クレードルは、必要な温度条件を維持し、バイオチップ(100)内の流体運動を制御する。
クレードルは、図5及び図10に示すように構成されている。クレードル(200)は、バイオチップ(100)と機械的及び空気的に接続する再使用可能な電気機械アセンブリである。図10に示すように、クレードル(200)に属するバルブ作動ピン(203)は、バイオチップ(100)上の流体バルブ(5)と接続する。クレードルは、必要な温度条件を維持し、バイオチップ(100)内の流体運動を制御する。
三つのポンプが使用され、二つは媒体の上方のリザーバ内の空気を加圧するため(その結果、媒体の内の二つは、全範囲の濃度を達成するために穴に同時に押され得る)、そして一つは、ポット又は廃棄物リザーバの上部の空気空間に負の圧力を適用するため(液体をポット又は廃棄物に向かって引っ張るため)である。
一連の膜型流体バルブは、バイオチップ内で流体がどの経路を取るかを制御する。アクチュエータ及び他の複雑な構成要素は、クレードル(200)上に保持され、バイオチップ(100)上の単純な特徴と相互作用して、上記に例示されるようなバルブ(5)を形成する。
単一のカムを用いて流体バルブを制御するため、穴(3)当たり四つの明確な角度位置を有する構造が提供される。四つの位置は:
a. 内側バルブ(51)が開で、外側バルブ(52)が閉である、
b. 外側バルブ(52)が開で、内側バルブ(51)が閉である、
c. 内側バルブ(51)及び外側バルブ(52)の両方が開である、
d. 内側バルブ(51)及び外側バルブ(52)の両方が閉である。
a. 内側バルブ(51)が開で、外側バルブ(52)が閉である、
b. 外側バルブ(52)が開で、内側バルブ(51)が閉である、
c. 内側バルブ(51)及び外側バルブ(52)の両方が開である、
d. 内側バルブ(51)及び外側バルブ(52)の両方が閉である。
バルブは、各穴3への流体の流れを正確に制御するために、一度に一つの穴(3)のみへのチャンネルの開放を可能にするように構成される。(バイオチップの他の構成において、一度に一つ以上のバルブを開く、同様のバルブ配置も可能である)。
〔実施例5:クレードルを用いて穴の充填及び環境を制御する〕
リザーバ(1)と穴(3)との間のチャンネルは、空である。一つずつ、リザーバ(1)からの流体は、穴(3)に流れる準備が整った状態で待ち状態になる。バルブ(51)、(52)は、どの流体がどこに行くことができるか、すなわち、各リザーバ(1)からの各流体がどの穴(3)に行くことができるかをバルブが制御するという意味で、信号機として働く。この実施例のクレードル/バイオチップの構成において、一つの内側バルブ(51)及び一つの外側バルブ(52)のみを同時に開くことができる。
リザーバ(1)と穴(3)との間のチャンネルは、空である。一つずつ、リザーバ(1)からの流体は、穴(3)に流れる準備が整った状態で待ち状態になる。バルブ(51)、(52)は、どの流体がどこに行くことができるか、すなわち、各リザーバ(1)からの各流体がどの穴(3)に行くことができるかをバルブが制御するという意味で、信号機として働く。この実施例のクレードル/バイオチップの構成において、一つの内側バルブ(51)及び一つの外側バルブ(52)のみを同時に開くことができる。
クレードル(200)内のポンプを試薬リザーバ(1)内の空気の空間にリンクするために、追加のバルブが設けられている。これらは、クレードル(200)上にあり、ソレノイドバルブとして示されている。これらは、消費電力を削減するために係止される可能性がある。それらは、ポンプとリザーバ(1)との間のルーティングの全ての組み合わせを可能にするが、必要とされるバルブの数を減少させるために、ネットワークに配置される。
熱制御は、抵抗ヒータを穴(3)の近くに配置することによって達成される。これらのヒータは、プリント回路基板(PCB)上の個別部品であるか、又は代替的に、PCB上の他の機能に使用される既存のトラックが採用される。温度センサは、穴に近い温度を測定する。マイクロコントローラ上に制御システムが設けられ、プログラム可能な設定点に対してパルス幅変調(PWM)によってヒータを駆動する。制御システムは、比例積分微分(PID)である。PCBの接地面は、銅であってもよく、ヒータから穴へ熱を運ぶ。次に、バイオチップから熱が放出されるのを防止し、周囲又はクレードルの残りの部分を加熱するために、接地面が切断される。熱伝導を防止するため、PCBの材料にルーテッド切断(Routed Cuts)を作ることができる。PCBがFR4型(絶縁型)の場合、ルーテッド切断は行われない。ヒータは、すべての穴(3)を均等に加熱する。正面の作業用の穴(2)の形状は異なり、温度を維持するために追加のヒータを使用する。ヒータの制御は、クレードル(200)の上部から独立しているため、ベースは、電源が供給されるときはいつでも温度を維持する。警報機能付きのデジタル温度センサは、温度制御ループエラーの場合において、アウトプット制御機能を備え、過熱を防止する。
クレードルは、バイオチップ(100)の各穴(3)内の液体レベルを検知する。この検知は、各穴内の流体レベルの閉ループ制御を維持する。センサは、穴(3)内の水油インターフェースの正確なレベルを検出し、流体が限界レベルを下回るか、限界レベルを上回るタイミングを特定する。液面を検知することにより、空になったり、過剰に満たされたりするのを防止する。各穴(3)内の流体のレベルは容量センサで検知され、容量センサは、各穴(3)内の流体レベルに敏感な2つの電極間の静電容量を有する。
クレードルが機能を実行することを助けるクレードルの特徴は、以下のものを含む:
− バイオチップ(100)と複合体化されたクレードル(200)の幾何学的形状は、標準的な倒立顕微鏡によるイメージングに適合する。
− バイオチップ(100)の穴(3)(イメージング平面)の表面から下部までの距離は、共通の対物レンズの作動距離に一致するように最小に保たれる。
− 穴(3)の上の面積は、クリアに保たれ、クレードル(200)の上部は、任意のコンデンサ光学系が穴(3)に十分近づけることができるように切り取られている。
− 総面積は、顕微鏡ステージのサイズと同様である。
− バイオチップ(100)と複合体化されたクレードル(200)の幾何学的形状は、組み合わされた場合、標準的な立体顕微鏡によるイメージングに適合する。
− バイオチップと複合体化したクレードルの全面積は、顕微鏡ステージの面積と同様である。
− イメージング面は、画像が同じ作業面上のシャーレからの画像と非常に類似した平面にあるように、可能な限り、ベースに近づけて保持される。この構成は、ペトリ皿とバイオチップ(100)との間を移動する際の再集束の必要性を低減する。
− バイオチップ(100)と複合体化されたクレードル(200)の幾何学的形状は、標準的な倒立顕微鏡によるイメージングに適合する。
− バイオチップ(100)の穴(3)(イメージング平面)の表面から下部までの距離は、共通の対物レンズの作動距離に一致するように最小に保たれる。
− 穴(3)の上の面積は、クリアに保たれ、クレードル(200)の上部は、任意のコンデンサ光学系が穴(3)に十分近づけることができるように切り取られている。
− 総面積は、顕微鏡ステージのサイズと同様である。
− バイオチップ(100)と複合体化されたクレードル(200)の幾何学的形状は、組み合わされた場合、標準的な立体顕微鏡によるイメージングに適合する。
− バイオチップと複合体化したクレードルの全面積は、顕微鏡ステージの面積と同様である。
− イメージング面は、画像が同じ作業面上のシャーレからの画像と非常に類似した平面にあるように、可能な限り、ベースに近づけて保持される。この構成は、ペトリ皿とバイオチップ(100)との間を移動する際の再集束の必要性を低減する。
〔実施例6:本開示の自動化システムを用いてIVFを実行する〕
卵丘卵母細胞複合体(COC)を含む卵胞液は、以前に卵胞刺激を受けた雌の被験者から回収される。六つのCOCを卵胞液から分離し、洗浄する。COC分離及び洗浄に続いて、各COCを、クレードルと複合体化されたバイオチップの穴に配置する。バイオチップのリザーバには、油、インキュベーション培地、ガラス化溶液、受精培地、及び雄の供与体からの精子が、バイオチップ上のインプットポートを介して充填される。
卵丘卵母細胞複合体(COC)を含む卵胞液は、以前に卵胞刺激を受けた雌の被験者から回収される。六つのCOCを卵胞液から分離し、洗浄する。COC分離及び洗浄に続いて、各COCを、クレードルと複合体化されたバイオチップの穴に配置する。バイオチップのリザーバには、油、インキュベーション培地、ガラス化溶液、受精培地、及び雄の供与体からの精子が、バイオチップ上のインプットポートを介して充填される。
クレードルは、空気力及び膜バルブの作動を使用して、受精培地を、COCを含有する穴中に駆動する。その上、クレードルは、油を駆動して穴を覆い、細胞の安定した状態を維持する。約2〜約6時間後、クレードルは、空気圧を使用して、精子を含む流体を、マイクロチャンネルを通して、COCを有する穴に向かって駆動する。空気力は、精子が穴の近くの受精能力獲得領域に到達すると停止する。受精能力獲得領域は、精子が穴中のCOCに到達するために泳がなければならない物理的特徴を含み、運動性精子を選択するための方法として役立つ。COCに達したら、精子をCOCと共に16時間インキュベートする。16時間のインキュベーション後、クレードルは、受精した卵母細胞(現在は接合子)を有する穴に胚培養培地を送り込み、分離した卵丘細胞を含む精子及び受精培地を除去する。いくつかの場合において、クレードルは、低濃度のヒアルロニダーゼ(10〜100IU)を含有する培養培地で更なる洗浄を行う。油を穴に添加して、胚のための安定な条件を維持する。
受精及び培養プロセスを通して、環境制御は、クレードル−バイオチップ複合体を収容するインキュベータによって提供される。その上、胚培養は、自動顕微鏡システムによってモニターされる。胚培養の3日目に、クレードルは、胚培養培地を置き換えるために、空気力及びバルブ作動を提供する。
胚培養の5日後に、クレードルは、空気圧及びバルブの作動を介して、ガラス化溶液の濃度を増加させる勾配を駆動する。穴がガラス化溶液で満たされると、胚培養培地は、穴から廃棄物リザーバ又は貯蔵ポットに除去される。穴中のガラス化溶液の濃度が15分間にわたって0%から100%に増加するように、ガラス化溶液を穴に添加する。穴を100%ガラス化溶液で満たした後に、胚を別の構成要素に移し、子宮移植プロセスが起こるまで液体窒素中に保存する。
〔実施形態〕
以下の非限定的な実施形態は、本明細書で開示される装置、システム、及び方法の例示的な例を提供するが、本開示の範囲を限定しない。
以下の非限定的な実施形態は、本明細書で開示される装置、システム、及び方法の例示的な例を提供するが、本開示の範囲を限定しない。
実施形態1。(a)穴に細胞グループを貯める工程を含み、穴は、(i)開放上端、(ii)閉鎖下端、(iii)閉鎖下端と開放上端を接続する周囲の円筒、(iii)第1の寸法における入口のサイズが、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における入口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さい入口、(v)第1の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における出口のサイズが、細胞グループの直径よりも小さい出口を含み、(b)液体交換を実行する工程であって、液体交換は(I)入口を通して穴に第1の液体を流し込む工程、(II)出口を通して穴から第2の液体を流し出す工程を含み、液体交換を実行する工程は胚発生を促進すること、を含む方法。
実施形態2。細胞グループは、胚性細胞グループである、実施形態1に記載の方法。
実施形態3。細胞グループは、単細胞である、実施形態1又は2に記載の方法。
実施形態4。単細胞は、卵母細胞である、実施形態3に記載の方法。
実施形態5。細胞グループは、複数の細胞の塊である、実施形態1又は2に記載の方法。
実施形態6。複数の細胞の塊は、卵丘卵母細胞複合体である、実施形態5に記載の方法。
実施形態7。複数の細胞の塊は、接合子である、実施形態5に記載の方法。
実施形態8。複数の細胞の塊は、胚である、実施形態5に記載の方法。
実施形態9。複数の細胞の塊は、胚盤胞である、実施形態5に記載の方法。
実施形態10。開放上端を通って穴内に細胞グループを貯める工程を更に含む、実施形態1〜9のいずれか一つに記載の方法。
実施形態11。工程(a)の前に、開放上端を通って穴内に第2の液体を貯める工程を更に含む、実施形態1〜10のいずれか一つに記載の方法。
実施形態12。工程(a)の前に、チャンネルによって入口に流体的に接続されたリザーバから、第2の液体を入口を通って穴に流し込む工程を更に含む、実施形態1〜10のいずれか一つに記載の方法。
実施形態13。第1の液体は、精子細胞を含む、実施形態1〜12のいずれか一つに記載の方法。
実施形態14。第1の液体は、油を含む、実施形態1〜12のいずれか一つに記載の方法。
実施形態15。第1の液体は、受精培地である、実施形態1〜12のいずれか一つに記載の方法。
実施形態16。第1の液体は、凍結防止剤を含む、実施形態1〜12のいずれか一つに記載の方法。
実施形態17。第1の液体は、胚培養培地である、実施形態1〜12のいずれか一つに記載の方法。
実施形態18。胚培養培地は、ヒアルロニダーゼを含む、実施形態17に記載の方法。
実施形態19。第2の液体は、精子細胞を含む、実施形態1〜18のいずれか一つに記載の方法。
実施形態20。第2の液体は、油を含む、実施形態1〜18のいずれか一つに記載の方法。
実施形態21。第2の液体は、受精培地である、実施形態1〜18のいずれか一つに記載の方法。
実施形態22。第2の液体は、凍結防止剤を含む、実施形態1〜18のいずれか一つに記載の方法。
実施形態23。第2の液体は、胚培養培地である、実施形態1〜18のいずれか一つに記載の方法。
実施形態24。胚培養培地は、ヒアルロニダーゼを含む、実施形態23に記載の方法。
実施形態25。(b)の後に、第2の液体交換を実行する工程を更に含み、第2の液体交換は、(III)第3の液体を入口を通って穴に流し込む工程、及び(IV)第1の液体を出口を通って穴から流し出す工程を含む、実施形態1〜24のいずれか1つに記載の方法。
実施形態26。穴は、チャンネルによってリザーバに流体的に接続され、バルブの作動を介して、リザーバからチャンネルを通って穴への液体の流れを制御すること、を更に含む、実施形態1〜25のいずれか一つに記載の方法。
実施形態27。穴は、チャンネルによってリザーバに流体的に接続され、力によって、リザーバからチャンネルを通って穴への液体の流れを制御すること、を更に含む、実施形態1〜26のいずれか一つに記載の方法。
実施形態28。力は、空気力である、実施形態27に記載の方法。
実施形態29。力は、水力である、実施形態27に記載の方法。
実施形態30。力は、重力である、実施形態27に記載の方法。
実施形態31。第2の液体を出口から貯蔵ポットに流し込むステップを更に含む、実施形態1〜30のいずれか一つに記載の方法。
実施形態32。(c)負の圧力ポートを貯蔵ポットに接続する工程であって、貯蔵ポットが通気性媒体によって覆われ、貯蔵ポットが穴に流体的に接続される工程、(d)負の圧力ポートを通して貯蔵ポットから気圧を引き出し、貯蔵ポットが第2の液体で満たされ、第2の液体が通気性媒体に接近するように、第2の液体を出口を通して貯蔵ポットに流し込む工程、及び(e)第2の液体が通気性媒体に接触すると、第2の液体を貯蔵ポットに引き込むことを停止する工程を更に含む、実施形態1〜31のいずれか1つに記載の方法。
実施形態33。前記第2の液体を前記排気口から廃棄容器に流すステップを更に含む、実施形態1〜32のいずれか1つに記載の方法。
実施形態34。請求項1〜33のいずれか1項に記載の方法であって、吸引によって穴内に細胞グループを固定化することを更に含む、方法。
実施形態35。穴内の液体温度を制御することを更に含む、実施形態1〜34のいずれか1つに記載の方法。
実施形態36。穴内の細胞グループをモニタリングすることを更に含む、実施形態1〜35のいずれか1つに記載の方法。
実施形態37。細胞グループをモニタリングすることが、顕微鏡下で細胞グループを観察することを含む、実施形態36に記載の方法。
実施形態38。調整培地を収集する方法であって、(a)穴内の培地中で細胞グループを培養することによって調整培地を生成する方法であって、(i)開放上端、(ii)閉鎖下端、(iii)閉鎖下端及び開放上端を接続する周囲の円筒、(iv)第1の寸法における出口のサイズが細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における出口のサイズが細胞グループの直径よりも小さい出口を備え;(b)負の圧力ポートを貯蔵ポットに接続する工程であって、貯蔵ポットが通気性媒体によって覆われ、貯蔵ポットが穴に流体的に接続される工程;(c)貯蔵ポットから負の圧力ポートを通して気圧を引き出し、貯蔵ポットが調整培地で満たされ、調整培地が通気性媒体に近づくように、調整培地を出口を通して貯蔵ポットに流す工程;及び;(d)調整培地が通気性媒体に接触すると、調整培地を貯蔵ポット内に引き込むのを停止する工程を含む方法。
実施形態39。細胞グループは、胚性細胞グループである、実施形態38記載の方法。
実施形態40。細胞グループは、単細胞である、実施形態38又は39に記載の方法。
実施形態41。単細胞は、卵母細胞である、実施形態40に記載の方法。
実施形態42。細胞グループは、複数の細胞の塊である、実施形態38又は39に記載の方法。
実施形態43。複数の細胞の塊は、卵丘卵母細胞複合体である、実施形態42に記載の方法。
実施形態44。複数の細胞の塊は、接合子である、実施形態42に記載の方法。
実施形態45。複数の細胞の塊は、胚である、実施形態42に記載の方法。
実施形態46。複数の細胞の塊は、胚盤胞である、実施形態42に記載の方法。
実施形態47。(a)の前に、開放上端を通って穴内に細胞グループを貯めることを更に含む、実施形態38〜46のいずれか一つに記載の方法。
実施形態48。工程(a)の前に、開放上端を通して穴内に培養培地を貯める工程を更に含む、実施形態38〜47のいずれか一つに記載の方法。
実施形態49。穴が入口を更に備え、第1の寸法における入口のサイズは、細胞グループの直径より大きく、第2の寸法における入口のサイズは、細胞グループの直径より小さい、実施形態38〜48のいずれか1つに記載の方法。
実施形態50。チャンネルによって入口に流体的に接続されたリザーバから入口を通って液体を流す工程を更に含む、実施形態49に記載の方法。
実施形態51。液体は、胚培養培地である、実施形態50に記載の方法。
実施形態52。胚培養培地は、ヒアルロニダーゼを含む、実施形態51に記載の方法。
実施形態53。液体は、油を含む、実施形態50に記載の方法。
実施形態54。液体は、凍結防止剤を含む、実施形態50に記載の方法。
実施形態55。貯蔵ポットは、チャンネルによって穴に流体的に接続され、方法は、バルブの作動を介して穴から貯蔵ポットへの調整された媒体の流れを制御することを更に含む、実施形態38〜54のいずれか一つに記載の方法。
実施形態56。穴内の細胞グループを吸引を介して固定することを更に含む、実施形態38〜55のいずれか一つに記載の方法。
実施形態57。穴内の液体温度を制御することを更に含む、実施形態38〜56のいずれか一つに記載の方法。
実施形態58。穴内の細胞グループをモニタリングすることを更に含む、実施形態38〜57のいずれか一つに記載の方法。
実施形態59。前通気性媒体は、濾紙である、実施形態38〜58のいずれか一つに記載の方法。
実施形態60。通気性媒体は、疎水性フィルタである、実施形態38〜58のいずれか一つに記載の方法。
実施形態61。通気性媒体は、疎水性膜である、実施形態38〜58のいずれか一つに記載の方法。
実施形態62。(a)複数のリザーバを含む第1の層、(b)第2の層、(i)第2の層に刻印された複数のチャンネルであって、チャンネルがリザーバと流体的に連通している、(ii)複数のチャンネル内の液体の流れを制御するように構成された複数のバルブ、(iii)複数のチャンネルによって複数のリザーバに流体的に接続された穴、であって、穴は以下を含み、(I)開放上端、(II)閉鎖下端及び開放上端を接続する周囲の円筒、(IV)入口、(V)穴が細胞のグループを含み、第1の寸法における入口のサイズが細胞グループの直径よりも大きく、第2の寸法における入口のサイズが細胞グループの直径よりも小さく、第1の寸法の出口のサイズが、細胞グループの直径より大きく、且つ、第2の寸法における出口のサイズが細胞グループの直径よりも小さい;及び(c)第1の層及び第2の層を収容するハウジング、を含むバイオチップ。
実施形態63。第1の層は、第2の層の直接的に上にある、実施形態62に記載のバイオチップ。
実施形態64。第2の層は、(iv)チャンネルを上部からシールする上部フィルム、及び(v)チャンネルを底部からシールする下部フィルムを更に含む、実施形態62又は63に記載のバイオチップ。
実施形態65。複数のインプットポートを更に含み、複数のインプットポートの各々は、複数のリザーバの内の少なくとも一つを導く、実施形態62〜64のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態66。(d)複数のオリフィスであって、複数のオリフィスは、複数のリザーバの上にある、(e)圧力源、及び(f)複数のリザーバと圧力源との間にあり、それらと接触する封止層を更に含み、封止層は、圧力源と複数のリザーバとの間に空気圧封止を提供する、実施形態62〜65のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態67。(d)第2の層に刻印された貯蔵ポットと、(e)貯蔵ポットを覆う通気性媒体と、を更に含む、実施形態62〜66のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態68。通気性媒体は、濾紙である、実施形態67に記載のバイオチップ。
実施形態69。通気性媒体は、疎水性フィルタである、実施形態67に記載のバイオチップ。
実施形態70。通気性媒体を覆うフォイルを更に含む、実施形態67に記載のバイオチップ。
実施形態71。複数のリザーバは、トレイ内に収容される、実施形態62〜70のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態72。第2の層は、負の圧力ポートを更に含む、実施形態62〜71のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態73。第2の層は、負の圧力チャンネルを更に含む、実施形態62〜71のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態74。細胞グループは、胚性細胞グループである、実施形態62〜73のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態75。細胞グループは、単細胞である、実施形態62〜74のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態76。単細胞は、卵母細胞である、実施形態75に記載のバイオチップ。
実施形態77。細胞グループは、複数の細胞の塊である、実施形態62〜74のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態78。複数の細胞の塊は、卵丘卵母細胞複合体である、実施形態77記載のバイオチップ。
実施形態79。複数の細胞の塊は、接合子である、実施形態77に記載のバイオチップ。
実施形態80。複数の細胞の塊は、胚である、実施形態77に記載のバイオチップ。
実施形態81。複数の細胞の塊は、胚盤胞である、実施形態77に記載のバイオチップ。
実施形態82。穴は、吸引ポートを更に含む、実施形態62〜81のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態83。複数のチャンネルは、複数のマイクロ流体チャンネルである、実施形態62〜82のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態84。第1の寸法における入口のサイズは、約120μm〜約500μmである、実施形態62〜83のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態85。第2の寸法における入口のサイズは、約1μm〜約60μmである、実施形態62〜84のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態86。第1の寸法における出口のサイズは、約120μm〜約500μmである、実施形態62〜85のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態87。第2の寸法における出口のサイズは、約1μm〜約60μmである、実施形態62〜86のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態88。複数のチャンネルの一つのチャンネルは、約1μm〜約10,000μmの直径を有する、実施形態62〜87のいずれか1つに記載のバイオチップ。
実施形態89。複数のバルブは、回転バルブを含む、実施形態62〜88のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態90。複数のバルブは、シャトルバルブを含む、実施形態62〜89のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態91。複数のバルブは、ゲートバルブを含む、実施形態62〜90のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態92。複数のバルブは、膜バルブを含む、実施形態62〜91のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態93。複数のバルブは、クレードルによって制御されるように構成される、実施形態62〜92のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態94。ハウジングは、対象に対応する識別子を含み、細胞グループは、対象に由来する、実施形態62〜93のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態95。(a)実施形態62〜94のいずれか一つに記載のバイオチップ;(b)油;(c)凍結防止剤;(d)受精培地;及び(e)胚培養培地、を含むキット。
実施形態96。(a)実施形態62〜94のいずれか一つに記載のバイオチップ、及び(b)作動クレードルを含み、バイオチップは、作動クレードルに嵌合するシステム。
実施形態97。複数のバルブは、作動クレードルによって制御されるように構成される、実施形態96に記載のシステム。
実施形態98。作動クレードルは、複数の作動ピンを備える、実施形態96又は97に記載のシステム。
実施形態99。複数の作動ピンは、複数のバルブと係合するように構成される、実施形態98に記載のシステム。
実施形態100。クレードルの作動は、センサを更に備える、実施形態96〜99のいずれか一つに記載の実施形態。
実施形態101。センサは、温度センサである、実施形態100に記載のシステム。
実施形態102。センサは、容量センサである、実施形態100に記載のシステム。
実施形態103。センサは、流量センサである、実施形態100に記載のシステム。
実施形態104。バイオチップは、対象に対応する識別子を含み、細胞グループは、対象に由来し、クレードルは、識別子を識別するように構成される、実施形態96〜103のいずれか一つに記載のシステム。
実施形態105。クレードルは、電源を含む、実施形態96〜104のいずれか一つに記載のシステム。
実施形態106。クレードルは、ポンプを含む、実施形態96〜105のいずれか一つに記載のシステム。
実施形態107。インキュベータを更に含み、クレードルは、インキュベータに挿入される、実施形態96〜106のいずれか一つに記載のシステム。
実施形態108。バイオチップは、操作のための卵母細胞を受け入れ、保持するための少なくとも一つの穴と、卵母細胞又は関連する接合子又は胚の処理に使用するための流体を、使用時に保持するための複数のリザーバと、リザーバと穴との間で選択的に接続可能な複数チャンネルと、使用時に卵母細胞又は胚に対して体外受精及び/又はガラス化方法内の複数のステップを実行することができるように、それぞれが少なくとも一つのそれぞれのチャンネルに関連付けられ、使用時にリザーバと穴との間の接続を制御するように配置された複数のバルブと、を備える。
実施形態109。リザーバ、チャンネル、及びバルブは、任意の一時点において、一つのリザーバのみが穴に接続され得るように、配置される、実施形態108に記載のバイオチップ。
実施形態110。穴は、卵母細胞がその中に配置され得るが、穴内の入口及び出口のサイズによって保持され、入口及び出口が卵母細胞が特定の位置にあるときに穴内及び穴外への流体の自由な流れを確実にするように、更にサイズ決定される、実施形態108又は109に記載のバイオチップ。
実施形態111。穴は、使用中に配置された任意の卵母細胞、接合子、又は胚が閉鎖チャンネルに入ることができないように、構造化されている、実施形態110に記載のバイオチップ。
実施形態112。使用中の穴に配置された任意の卵母細胞、接合子、又は胚の位置がバイオチップの平面と実質的に同じ垂直平面内にあるように、穴は、構造化されている、実施形態108〜111のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態113。穴は、卵母細胞が吸引によって所定の位置に保持され得るように構成される、実施形態108〜112のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態114。穴は、ユーザが使用中の精子/卵母細胞/接合子/胚を装填すること、又は卵母細胞/接合子/胚を除去することを可能にするように開いている、実施形態108〜113のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態115。バルブは、使用時にバイオチップが挿入される作動クレードルによって動作されるように配置される、実施形態108〜114のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態116。チャンネルは、流体がチャンネルを通って、空気圧又は油圧のいずれかで駆動され得るようなサイズである、実施形態108〜115のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態117。穴は、透明であり、その中に配置された任意の卵母細胞/接合子/胚を処理中に見ることができるようになっている、実施形態108〜116のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態118。穴は、光学的アクセス及び物理的構造を有するように構成され、その中に配置された任意の卵母細胞、接合子又は胚を、標準的な倒立顕微鏡上に画像化することができる、実施形態117に記載のバイオチップ。
実施形態119。リザーバは、再充填可能であり、過充填を防止する構造を有し得るように構成される、実施形態108〜118のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態120。リザーバは、不正確な充填を防止するように構成される、実施形態108〜119のいずれか一つに記載のバイオチップ。
実施形態121。クレードルは、使用中にバイオチップがクレードルに挿入されたときにバイオチップ上のバルブと係合するための複数の作動ピンを含み、クレードルは、体外受精処理に関連する少なくとも一つの動作を実行するためにバルブを選択的に動作させるように作動ピンを制御するための手段を更に含む、実施形態108〜120のいずれか一つに記載のバイオチップのためのクレードル。
実施形態122。ヒータを更に含む、実施形態121に記載のクレードル。
実施形態123。バイオチップ上の温度を測定するためのセンサを更に含む、実施形態121又は122に記載のクレードル。
実施形態124。バイオチップ内のリザーバレベルをモニターするためのセンサを更に含む、実施形態121〜123のいずれか一つに記載のクレードル。
実施形態125。作動ピンを制御するマイクロプロセッサを更に備え、マイクロプロセッサに予めプログラムされた命令に依存するように制御する、又は遠隔制御機構を介して直接的若しくはワイヤレスで制御する、実施形態121〜124のいずれか1つに記載のクレードル。
実施形態126。それ自体の電源を更に含む、実施形態121〜125のいずれか一つに記載のクレードル。
実施形態127。工程の安全及び信頼性を保証するために、バイオチップを識別するための手段を更に含む、実施形態121〜126のいずれか一つに記載のクレードル。
実施形態128。実施形態108〜120のいずれか一つに記載のバイオチップと、実施形態121〜127のいずれか一つに記載のクレードルと、を含むシステム。
実施形態129。インキュベータを更に含む、実施形態128に記載のシステム。
Claims (107)
- 方法であって、
(a)細胞グループを穴に貯める工程であって、前記穴は、
(i)開放上端;
(ii)閉鎖下端;
(iii)前記閉鎖下端及び前記開放上端を接続する周囲の円筒;
(iv)入口:
第1の寸法における前記入口のサイズが、前記細胞グループの直径よりも大きい;且つ
第2の寸法における前記入口のサイズが、前記細胞グループの直径よりも小さい;
(v)出口:
第1の寸法における前記出口のサイズが、前記細胞グループの直径よりも大きい;且つ
第2の寸法における前記出口のサイズが、前記細胞グループの直径よりも小さい;
を備える穴である工程、並びに
(b)液体交換を実行する工程であって、前記液体交換は、
(I)前記入口を通って、第1の液体を前記穴に流し込む工程;及び
(II)前記出口を通って、第2の液体を前記穴から流し出す工程;
を含む工程を含み、
前記液体交換を実行する工程は、前記細胞グループの胚発生を促進する、方法。 - 前記細胞グループは、胚細胞グループである、請求項1に記載の方法。
- 前記細胞グループは、単細胞である、請求項1に記載の方法。
- 前記単細胞は、卵母細胞である、請求項3に記載の方法。
- 前記細胞グループは、複数の細胞の塊である、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の細胞の塊は、卵丘卵母細胞複合体である、請求項5に記載の方法。
- 前記複数の細胞の塊は、接合子である、請求項5に記載の方法。
- 前記複数の細胞の塊は、胚である、請求項5に記載の方法。
- 前記複数の細胞の塊は、胚盤胞である、請求項5に記載の方法。
- 前記細胞グループを前記開放上端を通して、前記穴内に貯める工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)の前に、前記開放上端を通して前記穴内に前記第2の液体を貯める工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)の前に、チャンネルによって前記入口に流体的に接続されたリザーバから前記入口を通って前記穴に前記第2の液体を流し込む工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の液体は、精子細胞を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の液体は、油を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の液体は、受精培地である、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の液体は、凍結防止剤を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の液体は、胚培養培地である、請求項1に記載の方法。
- 前記胚培養培地は、ヒアルロニダーゼを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記第2の液体は、精子細胞を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の液体は、油を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の液体は、受精培地である、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の液体は、凍結防止剤を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の液体は、胚培養培地である、請求項1に記載の方法。
- 前記胚培養培地は、ヒアルロニダーゼを含む、請求項23に記載の方法。
- 工程(b)後に、第2の液体交換を行うことを更に含み、前記第2の液体交換は、
(III)前記入口を通して第3の液体を前記穴に流し込む工程、及び
(IV)前記出口を通して前記第1の液体を前記穴から流し出す工程、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記穴は、チャンネルによってリザーバに流体的に接続され、前記方法は、バルブの作動を介して、前記リザーバから前記チャンネルを通して前記穴への液体の流れを制御する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記穴は、チャンネルによってリザーバに流体的に接続され、前記方法は、前記リザーバから前記チャンネルを通して前記穴への液体の流れを力によって制御する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記力は、空気圧である、請求項27に記載の方法。
- 前記力は、油圧力である、請求項27に記載の方法。
- 前記力は、重力である、請求項27に記載の方法。
- 前記第2の液体を前記出口から貯蔵ポットに流す工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- (c)貯蔵ポットに負の圧力ポートを接続する工程であって、
−前記貯蔵ポットは、通気性媒体によって覆われており;且つ
−前記貯蔵ポットは、前記穴に流体的に接続される;工程と、
(d)前記第2の液体を前記出口を通して前記貯蔵ポットに流し込むことを引き起こすために、前記負の圧力ポートを通してガス圧を前記貯蔵ポットから引き出し、前記貯蔵ポットは、前記第2の液体で満たし、及び前記第2の液体が前記通気性媒体に近づく工程;と、
(e)前記第2の液体が前記通気性媒体に接触するとき、前記第2の液体を前記貯蔵ポットに引き込むことを停止する工程と、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第2の液体を前記出口から廃棄物容器に流す工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 吸引を介して前記穴内の前記細胞グループを固定化する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記穴内の液体温度を制御する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記穴内の前記細胞グループをモニターする工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記細胞グループをモニターする工程は、顕微鏡下で前記細胞グループを観察する工程を含む、請求項36に記載の方法。
- 調整培地を収集する方法であって、前記方法は、
(a)穴内にある培地の細胞グループを栽培することにより、前記調整培地を生成する工程であって、前記穴は:
(i)開放上端;
(ii)閉鎖下端;
(iii)前記閉鎖下端及び前記開放上端を接続する周囲の円筒;
(iv)出口であって、第1の寸法における前記出口のサイズは、前記細胞グループの直径よりも大きく、且つ、
−第2の寸法における前記出口のサイズは、前記細胞グループの直径よりも小さい出口
を備える工程と、
(b)貯蔵ポットに負の圧力ポートを接続する工程であって:
−前記貯蔵ポットは、通気性媒体によって覆われており;且つ
−前記貯蔵ポットは、前記穴に流体的に接続される;工程と、
(c)前記調整培地を前記出口を通して前記貯蔵ポットに流し込むことを引き起こすために、負の圧力ポートを通してガス圧力を前記貯蔵ポットから引き出し、前記貯蔵ポットは、前記調整培地で満たし、及び前記調整培地が前記通気性媒体に近づく工程と、
(d)前記調整培地が前記通気性媒体に接触するとき、前記調整培地を前記貯蔵ポットに引き込むことを停止する工程と、
を含む、方法。 - 前記細胞グループは、胚細胞グループである、請求項38に記載の方法。
- 前記細胞グループは、単細胞である、請求項38に記載の方法。
- 前記単細胞は、卵母細胞である、請求項40に記載の方法。
- 前記細胞グループは、複数の細胞の塊である、請求項38に記載の方法。
- 前記複数の細胞の塊は、卵丘卵母細胞複合体である、請求項42に記載の方法。
- 前記複数の細胞の塊は、接合子である、請求項42に記載の方法。
- 前記複数の細胞の塊は、胚である、請求項42に記載の方法。
- 前記複数の細胞の塊は、胚盤胞である、請求項42に記載の方法。
- (a)の前に、前記開放上端を通して前記穴内に前記細胞グループを貯める工程を更に含む、請求項38に記載の方法。
- 工程(a)の前に、前記開放上端を通して前記穴内に培養培地を貯める工程を更に含む、請求項38に記載の方法。
- 前記穴は、更に入口を備え、:
−第1の寸法における前記入口のサイズは、前記細胞グループの直径よりも大きい;且つ、
−第2の寸法における前記入口のサイズは、前記細胞グループの直径よりも小さい、ことを特徴とする、請求項38に記載の方法。 - チャンネルによって前記入口に流体的に接続されたリザーバから前記入口を通って液体を流す工程を更に含む、請求項49に記載の方法。
- 前記液体は、胚培養培地である、請求項50に記載の方法。
- 前記胚培養培地は、ヒアルロニダーゼを含む、請求項51に記載の方法。
- 前記液体は、油を含む、請求項50に記載の方法。
- 前記液体は、凍結防止剤を含む、請求項50に記載の方法。
- 前記貯蔵ポットは、チャンネルによって前記穴に流体的に接続され、前記方法は、バルブの作動を介して前記穴から前記貯蔵ポットへの調整培地の流れを制御する工程を更に含む、請求項38に記載の方法。
- 吸引によって前記穴内の前記細胞グループを固定化する工程を更に含む、請求項38に記載の方法。
- 前記穴内の液体温度を制御する工程を更に含む、請求項38に記載の方法。
- 前記穴内の前記細胞グループをモニターする工程を更に含む、請求項38に記載の方法。
- 前記通気性媒体は、濾紙である、請求項38に記載の方法。
- 前記通気性媒体は、疎水性フィルタである、請求項38に記載の方法。
- 前記通気性媒体は、疎水性膜である、請求項38に記載の方法。
- バイオチップであって、前記バイオチップは、
(a)複数のリザーバを備える第1の層;
(b)第2の層であって、
(i)前記第2の層に刻印された複数チャンネルであって、前記チャンネルが前記リザーバと流体的連通内にある、
(ii)複数チャンネル内の液体の流れを制御するように構成された複数のバルブ、
(iii)複数チャンネルによって前記複数のリザーバに流体的に接続された前記第2の層に刻印された穴、
を備え、
前記穴は、
(I)開放上端;
(II)閉鎖下端;
(III)前記閉鎖下端及び前記開放上端を接続する周囲の円筒;
(IV)入口;
(V)出口、
を備え、
−前記穴は、細胞グループを格納し;
−第1の寸法における前記入口の前記サイズは、前記細胞グループの直径よりも大きく;
−第2の寸法における前記入口の前記サイズは、前記細胞グループの直径よりも小さく;
−第1の寸法における前記出口の前記サイズは、前記細胞グループの直径よりも大きく;且つ
−第2の寸法における前記出口の前記サイズは、前記細胞グループの直径よりも小さく;並びに
(c)前記第1の層及び前記第2の層を収容するハウジング、
を備える、バイオチップ。 - 前記第1の層は、前記第2の層の上部に直接的にある、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記第2の層は、
(iv)チャンネルを前記上部から封止する上部フィルム;及び
(v)前記底部から前記チャンネルを封止する底部フィルム、
を更に備える、請求項62に記載のバイオチップ。 - 複数のインプットポートを更に備え、前記複数のインプットポートの各々は、前記複数のリザーバの内の少なくとも一つに通じる、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記バイオチップは、
(d)複数のオリフィスであって、前記複数のオリフィスは、前記複数のリザーバの上方にある;
(e)圧力ソース;及び
(f)前記複数のリザーバと前記圧力ソースの間にあり、且つそれらと接触する封止層;
前記封止層は、前記圧力ソースと前記複数のリザーバの間に空気圧シールを提供すること、
を更に備える、請求項62に記載のバイオチップ。 - 前記バイオチップは、
(d)前記第2の層に刻印された貯蔵ポット;及び
(e)前記貯蔵ポットを覆う通気性媒体、
を更に備える、請求項62に記載のバイオチップ。 - 前記通気性媒体は、濾紙である、請求項67に記載のバイオチップ。
- 前記通気性媒体は、疎水性フィルタである、請求項67に記載のバイオチップ。
- 前記通気性媒体を覆うフォイルを更に備える、請求項67に記載のバイオチップ。
- 前記複数のリザーバは、トレイ内に格納される、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記第2の層は、負の圧力ポートを更に備える、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記第2の層は、負の圧力チャンネルを更に備える、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記細胞グループは、胚細胞グループである、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記細胞グループは、単細胞である、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記単細胞は、卵母細胞である、請求項75に記載のバイオチップ。
- 前記細胞グループは、複数の細胞の塊である、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記複数の細胞の塊は、卵丘卵母細胞複合体である、請求項77に記載のバイオチップ。
- 前記複数の細胞の塊は、接合子である、請求項77に記載のバイオチップ。
- 前記複数の細胞の塊は、胚である、請求項77に記載のバイオチップ。
- 前記複数の細胞の塊は、胚盤胞である、請求項77に記載のバイオチップ。
- 前記穴は、吸引ポートを更に備える、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記複数のチャンネルは、複数のマイクロ流体チャンネルである、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記第1の寸法における前記入口の前記サイズは、約120μm〜約500μmである、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記第2の寸法における前記入口の前記サイズは、約1μm〜約60μmである、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記第1の寸法における前記出口の前記サイズは、約120μm〜約500μmである、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記第2の寸法における前記出口の前記サイズは、約1μm〜約60μmである、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記複数のチャンネルの一つのチャンネルは、約1μm〜約10,000μmの直径を有する、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記複数のバルブは、回転バルブを備える、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記複数のバルブは、シャトルバルブを備える、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記複数のバルブは、ゲートバルブを備える、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記複数のバルブは、膜バルブを備える、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記複数のバルブは、クレードルによって制御されるように構成される、請求項62に記載のバイオチップ。
- 前記ハウジングは、対象に対応する識別子を含み、前記細胞グループが、前記対象に由来する、請求項62に記載のバイオチップ。
- (a)請求項62〜94のいずれか1項に記載のバイオチップ;
(b)油;
(c)凍結防止剤;
(d)受精培地;及び
(e)胚培養培地、
を備える、キット。 - (a)請求項62〜94のいずれか1項に記載のバイオチップ;及び
(b)作動クレードルであって、前記バイオチップが前記作動クレードルに適合すること、
を備えるシステム。 - 前記複数のバルブは、前記作動クレードルによって制御されるように構成される、請求項96に記載のシステム。
- 前記作動クレードルは、複数の作動ピンを備える、請求項96に記載のシステム。
- 前記複数の作動ピンは、前記複数のバルブと係合するように構成される、請求項98に記載のシステム。
- 前記作動クレードルは、センサを更に備える、請求項96に記載のシステム。
- 前記センサは、温度センサである、請求項100に記載のシステム。
- 前記センサは、容量センサである、請求項100に記載のシステム。
- 前記センサは、流量センサである、請求項100に記載のシステム。
- −前記バイオチップは、対象に対応する識別子を含むこと;
−前記細胞グループは、前記対象に由来すること;及び
−前記クレードルは、前記識別子を識別するように構成されていること、
である、請求項96に記載のシステム。 - 前記クレードルは、電源を備える、請求項96に記載のシステム。
- 前記クレードルは、ポンプを備える、請求項96に記載のシステム。
- 前記クレードルがインキュベータに挿入される、前記インキュベータを更に備える、請求項96に記載のシステム。
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