JP3960969B2 - 突出部を備えるトレイ - Google Patents

Description

本発明は、多数ウェル内の栄養液内の細胞を培養するなどによって、流体の相互作用を促進するのに適したマルチウェル検査装置に使用する、栄養培地を収容する供給トレイに関する。より詳しくは、本発明は、ウェル内の細胞などの検査プレート内の材料を阻害することなく、マルチウェル検査プレートの供給トレイに液体を加え、または供給プレートから除去することを可能にするマルチウェル検査装置の供給トレイに関する。

現在のところ、試料検査用のマルチウェル検査装置は、マルチウェルフィルタプレート、供給トレイ、マルチウェルレシーバプレート、および蓋を含む。フィルタプレートのウェルは、中空の部材から形成される。中空の部材の形状は、これまでに、長方形、正方形、三角形、および六角形の形状も用いられているが、一般的には筒状であり、２つの開放端を有する。その一方の開放端、一般的には底部の開放端は、微孔性膜などの膜が取り付けられる。この部材は、ウェル内の細胞を膜に結合させ、そこで培養することができるように、栄養培地を含む供給トレイ内に挿入されることができる。栄養培地から細胞までの栄養の濃度勾配によって制御される速度で、栄養が、栄養培地から膜を通り細胞に至るにつれて、細胞は栄養を供給される。供給トレイ内の栄養培地は、細胞の培養を維持するために、定期的に補充される。栄養培地の補充は、迅速にかつ膜および細胞を損傷しないやり方で行うことが望ましい。

ウェルの膜上での所望レベルの細胞の培養が達成された後、マルチウェルフィルタプレートを、従来の分析方法で使用することができる。こうした検査方法は、一般に、マルチウェルフィルタプレート上の膜および細胞を、マルチウェルレシーバプレートのウェルの中に配置することによって行われるが、マルチウェルレシーバプレートは、例えばマルチウェルフィルタプレートの下に配置された９６個のウェルレシーバプレートであり、または細胞／フィルタプレートと位置合わせされた同数のウェルを有さなければならない。マルチウェルレシーバプレートのウェルは、分析する液体組成物を含む。分析する液体組成物は、細胞が存在するなら細胞内へ、次いで膜を通過して拡散する。マルチウェルフィルタプレートのウェル内、またはマルチウェルレシーバプレートのウェル内の結果として生じる液体生成物が、分析されて、分析中の組成物の細胞障壁を透過する能力が決定される。

薬剤の発見および開発過程で重要な要素の１つに、新たな合成物の経口吸収および生物学的有用性の決定がある。この評価を、費用効果が高く、高速大量処理の高感度の分析検査で実施するためは、細胞を含む多数のウェルを備えた試験管内装置と、少量の分析用材料と、オートメーションとを使用することが理想的である。典型的には、試験管内経口吸収の特性の決定は、規定の上皮細胞を用い、薬剤の、細胞の単層を横断するはっきりと見える移送速度を測定して実施される。より最近では、人工的な膜障壁を使用して、薬剤候補の受動移送の速度をランク／順位付けすることが可能になっている。こうした試験管内実験からもたらされる評価は、経口吸収速度が生体内測定によって確認されるずっと前の段階で、最も成功しそうな薬剤候補をスクリーニングするための有益な手段となる。知られている、または知られていない化合物の薬剤吸収特性を決定する一般的な実験は、以下の通り実施される。マルチウェル装置は、規定の栄養培地内のフィルタの頂部で上皮細胞の種づけがなされる。細胞を含んだこのマルチウェル装置の下に位置し、マルチウェル装置と流体接触する単一のウェルの供給トレイにも、同じ培地が加えられる。この細胞は、日が経つうちに、増殖しかつ違いを生じることができる。栄養培地は、消耗した栄養を補充し、消耗細胞および死亡細胞を除去するために、定期的に新鮮な培地と取り替えられる。培養期間の最後に、細胞およびマルチウェル装置は、たんぱく質および残留栄養培地を除去するために、等張性緩衝溶液で穏やかに洗浄される。この時、マルチウェルフィルタプレートは、マルチウェルレシーバプレートに移されて、分析する化学物質が、細胞層より上の区画、あるいはマルチウェルレシーバトレイ内の細胞およびフィルタ支持体より下の区画のいずれかに導入される。反対側のチャンバは、薬剤のない緩衝溶液で満たされ、マルチウェル装置は、いくらかの時間期間一般的に摂氏３７度で振盪される。複数の時点が望まれる場合は、装置を分離せずに、いずれの区画からもサンプリングを行うことができる。細胞障壁を横断して移送される薬剤／化合物質の量は、多様な分析方法によって決定することができるが、一般的には、ＬＣ−ＭＳ／ＭＳ（液体クロマトグラフィ−質量分析−質量分析）を使用して決定される。

細胞が充分に培養され、供給トレイが、マルチウェルレシーバプレートと取り替えられた後は、分析中の組成物の希釈を最小限に抑えるために、栄養培地がマルチウェルレシーバプレートへ移ることを最小限に抑えることが望ましい。したがって、マルチウェルフィルタを、供給トレイの栄養培地から取り出した後は、膜の下側表面上に保持された栄養培地の液滴を取り除くことが望ましい。

したがって、分析する液体組成物と混合する栄養培地が移ることを最小限に抑えることのできる、マルチウェル検査装置を提供することが望ましい。

本発明を、マルチウェルフィルタプレートの各ウェルの底部に配置され、各ウェルの底部に固定された膜の上の細胞の培養および使用に関して、本明細書でこれより記述する。しかし言うまでもなく、本発明は、細胞と併せて使用する必要はない。他の代表的な使用は、濾過、透析などを含む。

本発明は、マルチウェル検査装置で用いる液体またはゲルであることができる栄養培地を保持する供給トレイを提供する。この供給トレイは、栄養培地を保持する壁によって取り囲まれる、平坦な支持表面上の栄養培地を含む。

供給トレイは、平坦な底部表面に固定されて底部表面から延びる支柱などの、多数の突出部を含み、１つの突出部が、供給トレイ内に延びる各ウェルに隣接して配置される。誘導手段が、ウェルを配置するために提供され、マルチウェルフィルタプレートが供給トレイから取り外される際に、垂れた溶滴が、突出部に接触し、膜の底部表面から降りる液滴が全て、突出部によって供給トレイに戻るように誘導される。したがって、突出部は、膜から余分な液体を戻す手段を提供し、余分な液体は、供給トレイから取り出されるマルチウェルフィルタプレートと併せて後で使用されるマルチウェルレシーバプレートのウェル内の溶液を希釈する。さらに、突出部の存在によって、膜を浸すために必要な栄養培地の量が減少する。

他の実施形態では、供給トレイの底部の一部として形成され、または別個に形成されて供給トレイ内に自由に置かれる１つまたは複数のバッフルを使用して、処理中のトレイ内の液体の移動または跳ねを制御するために使用することができる。

本発明を、多数ウェル内で細胞培養を行うことと、多数ウェル内での移送の研究とに関して記述するが、言うまでもなく本発明は、例えば透析または拡散研究など、他の試料処理に必要な操作に適用することができる。

図１を参照すると、本発明の供給トレイ１０は、壁１２、１４、１６、および１８と、栄養培地を収容する支持表面２０とを含む。この支持表面２０は、壁１２の端部上の支柱、または１／２の支柱などの突出部６０を含む。他の形状の突出部も、同じ機能をもたらすのならば使用することができ、円錐、ディンプル、角錐などが含まれる。液体は、液体導入エリア３２の中に導入され、排出エリア３０から除去することができる。供給トレイ１０には、凹部４６および４７も設けることができ、凹部の中に、マルチウェルフィルタプレートの位置合わせ用支柱が嵌め合わされることができる。

供給トレイ１０の使用を、図２Ａおよび２Ｂを参照して例証する。図２Ａおよび２Ｂで示す通り、供給トレイ１０は、９６個のウェルなどの多数のウェル４２を含む、マルチウェルフィルタプレート４０の下に位置する。透過性障壁、一般的には、多孔膜４３など、液体および気体は透過しかつ粒子は透過しない透過性障壁が、各ウェル４２の底部に固定される。使用中は、供給トレイ１０には、ウェル４２の膜４３が栄養培地内に浸されるような栄養培地の深さが与えられる。細胞が膜４３の上部表面に配置される細胞供給サイクルの完了時に、マルチウェルフィルタプレート４０は、供給トレイ１０から持ち上げられ、ウェル４２が支柱６０に接触するように移動され、余分の液体栄養培地４３ａが、支柱６０を流れ落ち、供給トレイ１０内に入るようになる。このようにして、栄養培地が保存される。

図２Ｃに示す通り、マルチウェルフィルタプレート４０には、複数のウェル４２が設けられる。各ウェル４２は、各ウェルに結合されたアクセスホール４５を有する。アクセスホール４５は、（図示しない）マルチウェルレシーバプレートのウェルへのアクセスを可能にし、マルチウェルレシーバプレートは、試料分析ステップ中に供給トレイと入れ替わる。マルチウェルフィルタプレート４０には、供給トレイ１０の凹部５１に嵌る４本の脚４４を設けることができ、それによって、マルチウェルフィルタプレート４０の機械的安定がもたらされる。脚４４はまた、支持表面２０と接触しないように膜４３を配置する働きをし、それによって、液体と膜４３との接触が促進される。供給トレイ１０には、支柱４８および４９が嵌る凹部４６および４７も設けられる。支柱４８および４９は、供給トレイ１０上に非対称に配置され、ウェル４２ａが常に、ウェルアレイの上方左位置に配置され、かつウェル４２ｂが常に、ウェルアレイの下方右位置に配置されるようになる。この配置によって、確実に、常にウェルをその位置によって正しく識別することができる。支柱４８および４９はまた、マルチウェルフィルタプレート４０のウェル４２を所望の位置に配置する。栄養培地は、マルチウェルフィルタトレイ４０内の開口部５２から補充されることができる。栄養培地は、供給トレイ１０から開口部５０を介して排出することができる。注射器、カニューレ、ピペットなどの液体処理装置でも、補充および排出を行うことができる。別法として、マルチウェルフィルタトレイ４０を供給トレイ１０に対して相対的に動かす必要なく、排出および補充を同時に行うこともできる。取り外し可能な蓋５６を利用して、ウェル４２内の無菌性を維持し、栄養培地の蒸発を最小限に抑えることができる。図２ＡおよびＢは、各支柱６０について１つのウェル４２が関連付けられるものを示すが、言うまでもなく、フィルタプレート４０が、複数の方向に側方に移動される場合、各支柱６０は、４つものウェル４２に作用することができる。

図３を参照すると、図１および２の供給トレイの支柱６０が、供給トレイ７０内で誘導壁突出部７２に替えられるが、誘導壁突出部７２は、図２Ａおよび２Ｂを参照して上述した方法で、ウェル４２の底部の膜４３と接触するように配置される。突出部７２は、液体を排出エリア７６に向ける開口部７４を含み、排出エリアから、液体を、従来の注射器、カニューレ、ピペットまたは同様の手段で除去することができる。

本発明のさらなる代替実施形態では、１つまたは複数のバッフルを使用することができ、特に取り扱い中、手動またはロボット機器による供給トレイ内の液体の移動または跳ねを少なくする。図４は、そのような一実施形態を示す。

この実施形態では、４つのバッフル１００を使用したものを示す。バッフル１００は、供給トレイ１０４の底部１０２に取り付けられる。バッフルは、トレイと共に射出成形などによって、出来上がった際、供給トレイ１０４の一部として形成されることが好ましいが、トレイの側面または底部に取り付けられ、またはトレイの底部上に自由に置かれることができる、別個のエレメントとして付け加えることもできる。図示する通り、バッフルは、十字形パターンに配置され、互いに隔てられて別個のものである。図示する通り、バッフルはそれぞれ、「Ｓ」を繰り返した形、すなわち波型に形成される。別法として、バッフルが、マルチウェルフィルタプレート（図示せず）が、供給トレイ１０４内に嵌ることができるようにしながら、バッフルの機能を実行することが可能であり、またデッドスポットが生じないように、供給トレイ１０４の流体が流れるようにすることが可能である限りにおいて、バッフル１００は、直線、曲線、十字形（Ｘ字形のエレメント）などであることができる。図示する通り、バッフル１００は、トレイ１０４の側壁に接触しない。必要に応じて、接触することもできる。バッフルが側壁に接触する場合は、１つまたは複数の貫通孔をバッフルに形成することが好ましいが、壁に沿って妨げられることなく流体が移動できるように、バッフルの下方端に沿って形成することが好ましい。

１つまたは複数のバッフル１００の高さは、取り扱い中、供給トレイ１０４内の液体の移動量を減少させる助けとなるのに充分である限り重要ではない。一般的には、バッフルの高さを、トレイ１０４内の液体の深さの２０％から１００％の間にすることができる。他の実施形態では、バッフルの高さは、トレイ１０４内の液体の深さの３５％から８０％の間である。別法として、バッフルの高さは、トレイ１０４内の液体の深さの５０％から７５％の間である。

バッフルの数は、重要ではない。一実施形態では、トレイの長さまたは幅を少なくとも部分的に延びるバッフルを、１つだけしか使用しないことが好ましい。他の実施形態では、少なくとも２つのバッフルを、相互に対して規定された交差方向で使用することが好ましい。このような実施形態では、２つのバッフルは、液体の移動が、確実に、トレイ長さの方向とトレイ幅の方向のいずれでも制御されるように、互いの方向に対して２５度から９０度にあることができる。

図５Ａは、図４の実施形態のバッフルの代替構成を示す。この図では、図４の波形バッフルの構成ではなく、真っ直ぐなバッフル１００を使用している。図５Ｂでは、バッフル１００の一連の繰り返し使用したものを示す。ここでは、バッフルは、供給トレイの底部を横切って広がる一連の「Ｘ」パターンとして示してある。図５Ｃは、相互に平行にかつ離間した関係で配列された一連のバッフル１００の使用を示すが、各他方バッフル１００は、同じ側壁から延びる。図５Ｄでは、実質的に供給トレイの長さを延びる単一のバッフルを示す。

それらのバッフル１００は、必要に応じて、トレイ全体にわたって妨げられない流れが可能になるように、トレイの底表面に隣接するバッフル内に１つまたは複数の貫通孔を有することができる。別法として、個別に形成されるバッフルの場合、流体がバッフルの下を流れるように、バッフルを、２つ以上の点でしかトレイ底部と接触しないように作ることもできる。

他の実施形態では、供給トレイから液体を除去する間、細胞プレートの底部から余分の液体を除去する手段として、バッフルを、上述の支柱または突出部の代わりに、使用することもできる。この（図示しない）実施形態では、バッフルの高さは、上述の支柱または突出部の高さと同様であるべきである。さらに、使用するバッフルの数は、細胞プレートの全てのウェルが、プレート内で成長する細胞を阻害することなく、液滴を落とすのに充分な力を受け取ることを確実にするために充分なものであるべきである。

本発明の供給トレイの上面斜視図である。 マルチウェルフィルタプレートのウェルの本発明の供給トレイの部分斜視図である。 図２Ａの供給トレイの部分断面図である。 本発明の供給トレイを含むマルチウェル検査装置を示す図である。 本発明の供給トレイの代替実施形態の上面斜視図である。 本発明の供給トレイの代替実施形態の斜視図である。 図４の実施形態の代替構成の上面図である。 図４の実施形態の代替構成の上面図である。 図４の実施形態の代替構成の上面図である。 図４の実施形態の代替構成の上面図である。

Claims (10)

1. 液体組成物を保持するように構成され、かつ多数のウェルを有するフィルタプレートを支持するように構成された供給トレイであって、各ウェルが、開放頂部および開放底部を有する中空の部材から形成され、前記底部が、底部に取り付けられた透過性障壁を有し、供給トレイが、
   支持表面と、
   前記支持表面を囲むように前記支持表面を取り囲む壁と、
   前記壁が前記支持表面から延びるのと実質的に同じ方向に、前記支持表面から延びる複数の突出部と、
   フィルタプレートのウェルを位置決めする誘導手段とを備えており、
   各前記突出部は、フィルタプレートが供給トレイ上に位置決めされたとき、該フィルタプレートの１つから４つのウェルに近接して位置し、
   前記誘導手段は、フィルタプレートが供給トレイから取り外されるとき、垂れた液滴が、ウェルに隣接する突出部に接触し、障壁の底部表面から降りる液滴が全て、突出部によって供給トレイに戻るように誘導すべく、フィルタプレートのウェルを位置決めするものであって、該誘導手段は、供給トレイの壁に形成され、供給トレイにフィルタプレートを位置決めするように、フィルタプレートに形成された位置合わせピンと相互作用する凹部から成る、前記供給トレイ。
2. 前記壁が、外側表面を含み、該外側表面が、多孔膜の形態の透過性障壁が取り付けられた筒状形状の中空の部材から形成された、少なくとも１つのウェルを有するマルチウェルフィルタプレートを支持するように構成され、各前記多孔膜が、前記支持表面の上の空洞体積に延びる、請求項１に記載の供給トレイ。
3. 前記突出部が、支柱、ディンプル、円錐、および角錐から成る一群から選択される、請求項１に記載の供給トレイ。
4. 前記突出部が、支柱、ディンプル、円錐、および角錐から成る一群から選択される、請求項２に記載の供給トレイ。
5. 供給トレイの支持表面が、該支持表面を横切って延びる１つまたは複数のバッフルを含む、請求項１に記載の供給トレイ。
6. 供給トレイが、１つまたは複数のバッフルを含み、バッフルが、波形エレメント、曲線エレメント、直線エレメント、および十字形エレメントからなる一群から選択される形状を有する、請求項１に記載の供給トレイ。
7. 一つまたは複数のバッフルは、供給トレイの壁に接していない、請求項５または６に記載の供給トレイ。
8. 供給トレイが、２つまたは複数のバッフルを含む、請求項１に記載の供給トレイ。
9. 請求項１に記載の供給トレイと、前記供給トレイによって支持されたマルチウェルフィルタプレートとを備える、マルチウェル検査装置であって、
   前記マルチウェルフィルタプレートが、プレートから延びる複数のウェルを備え、各前記ウェルが、（ａ）２つの開口部を有する中空の部材であって、一方の開口部が前記プレートから延びる中空の部材と、（ｂ）前記プレートから延びる前記開口部の周りに固定された透過性障壁とを備え、
   前記ウェルの透過性障壁は、前記供給トレイの空洞体積内に配置されるようになっており、
   前記マルチウェルフィルタプレートが更に、誘導手段を備えており、該誘導手段は、マルチウェルフィルタプレートが供給トレイから取り外されるとき、垂れた液滴が、ウェルに隣接する供給トレイの突出部に接触し、障壁の底部表面から降りる液滴が全て、突出部によって供給トレイに戻るように誘導すべく、ウェルを位置決めするものであって、前記マルチウェルフィルタプレートの誘導手段は、プレートに形成され、供給トレイにマルチウェルフィルタプレートを位置決めするように供給トレイの壁の凹部と相互作用する位置合わせピンから成る、マルチウェル検査装置。
10. 前記壁が、外側表面を含み、該外側表面が、多孔膜の形態の透過性障壁が取り付けられた筒状部材から形成された複数のウェルを有するフィルタプレートを支持するように構成され、各前記多孔膜が、前記支持表面の空洞体積を延びる、請求項９に記載の検査装置。

Images