JP7268249B2 - 細胞培養監視システム - Google Patents

Description

本発明は、液体培地中の細胞の培養を監視するためのシステムに関する。

細胞療法及び細胞ベース製品の登場によって、細胞培養を正確且つ適時に制御する必要性が高まっている。細胞培養は、例えば抗体やワクチンの生物学的生産のためにも利用される。従来技術に基づく培養工程の多くのステップにおいて、特に細胞計数及び細胞生存率測定のために、人の介入が必要とされる。このような介入を行うたびに、汚染の危険、ひいては最終的な治療費が高くなる。過失又は汚染に起因して治療バッチが失われると、重大な影響が患者に及ぼされる。

以上に鑑みて、本発明の目的は、細胞の成長を正確に制御すると共に経済的に汚染のリスクを低減させる細胞培養監視システムを提供することである。

優位には、信頼性の高い細胞培養監視システムが提供される。

優位には、経済的な無菌方法で培養中の細胞の状態を連続的に又は頻繁に分析可能とされる細胞培養監視システムが提供される。生存率を連続的に測定することによって、細胞培養の病気を早期に発見することができる。

本発明の目的は、請求項１に記載の細胞培養監視システムを提供することによって達成される。

本発明は、培地を収容している細胞培養槽に結合するための監視装置と、細胞培養槽に流体的に結合するための流体循環システムであって、供給導管及び戻り導管を介して細胞培養槽に接続するための誘電泳動カートリッジを具備する流体循環システムと、を備えている細胞培養監視システムに関する。誘電泳動カートリッジが、ベースと、電極支持体の内部又は電極支持体の上に電極を有している電極支持体と、を備えており、電極が、進行波の誘電泳動を発生させるように構成されており、電極支持体とベースの床との間に形成されている測定室の上方に配置されている測定領域を備えており、これにより、測定室を通じて流れる液体培地中の細胞には、測定室を通過する液体培地の流れの方向に対して垂直な進行波の誘電泳動力が作用する。監視装置が、演算ユニットと、演算ユニットに接続されている画像取込システムと、画像取込システムが測定室を通じて流れる細胞を検出するように、誘電泳動カートリッジを受容するためのカートリッジ保持部と、を備えている。

優位な実施例では、誘電泳動カートリッジの少なくともベースが、ポリマー、好ましくは透明ポリマーから作られている。

優位な実施例では、電極支持体が、透明なポリマー又はガラスから作られている。

優位な実施例において、電泳動カートリッジが、供給導管及び戻り導管を形成している柔軟なポリマー製の管に結合するように構成されている出口及び入口を備えている。

優位な実施例では、電極が、測定室の境界を形成する電極支持体の内面に形成されており、電極が、監視装置の相補的なバネ接点に差し込み接触するためにベースに形成された電極接続窓に至るまで延在している接触部を有しており、電極接続窓が、測定室から封止状態で分離されている。

優位な実施例では、測定室が、隆起した床と、床と電極支持体との間に間隙を形成している側方ガイドとを備えている。

優位な実施例では、電極が、１つ以上の螺旋状の導電性トラックによって形成されている測定領域を備えている。

優位な実施例では、電極が、４個～１０個の電極、好ましくは４個～８個の電極から成る。

優位な実施例では、２組の電極が、鏡像対称に測定領域に配置されている。

優位な実施例では、監視装置のカートリッジ保持部が、誘電泳動カートリッジをカートリッジ保持スロットに滑動可能に挿入するように構成されているカートリッジ保持スロットを備えている。

優位な実施例では、カートリッジ保持部が、誘電泳動カートリッジを測定位置に配置及び固定するために、誘電泳動カートリッジの相補的な位置決め要素に係合する位置決め要素を備えている。

優位な実施例では、位置決め要素が、カートリッジ保持部又は誘電泳動カートリッジにバネ突起又はバネ抵抗部分を備えている。

優位な実施例では、画像取込システムが、画像取込システムによってキャプチャされた細胞の軌跡をデジタル解析するように構成されている演算ユニットの画像処理回路に接続されている顕微鏡を備えている。

優位な実施例では、演算ユニットが、信号発生器を備えており、信号発生器が、コネクタを介して、電極の測定領域において進行波の誘電泳動信号を生成するように構成されている誘電泳動カートリッジの電極に接続されている。

優位な実施例では、測定室の内部において電極と床との間に形成された間隙が、１０μｍ～２００μｍの範囲とされる。

優位な実施例では、細胞培養槽が、監視装置から独立しており、誘電泳動カートリッジに接続された供給導管及び戻り導管に接続するための流体コネクタを備えている。

本発明のさらなる目的及び優位な特徴については、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び添付図面から明らかである。

本発明の実施例における細胞培養監視システムの概略図である。 本発明の実施例における細胞培養監視システムの斜視図である。 カバー及び特定の内部構成部品が除かれた状態の、図２ａに表わす細胞培養監視システムの一部分の斜視図である。 本発明の実施例における細胞培養監視システムの細胞培養槽２に挿入されているチューブの概略図である。 本発明の実施例における細胞培養監視システムの細胞培養槽２に挿入されているチューブの概略図である。 細胞培養槽の流体コネクタの断面図である。 本発明の実施例における細胞培養システムの監視装置のカートリッジ保持部の斜視図である。 本発明の実施例における細胞培養監視システムのカートリッジがホルダに挿入された状態の、図５ａに類似する図面である。 図５ｂに表わす要素の分解斜視図である。 図５ｂに表わすカートリッジ及びホルダの断面を部分的に表わす斜視図である。 本発明の実施例におけるカートリッジの斜視図である。 本発明の実施例におけるカートリッジの斜視図である。 本発明の実施例におけるカートリッジの分解斜視図である。 本発明の実施例におけるカートリッジのベースの平面図である。 本発明の実施例におけるカートリッジの断面図である。 本発明の実施例における誘電泳動カートリッジの電極の図である。 誘電泳動の影響下にある場合の電極に対する細胞の軌跡を概略的に簡略化した図面である。 変形例における誘電泳動カートリッジの概略図である。

図面を参照すると、本発明の実施例における細胞培養監視システム１は、監視装置３と、細胞培養槽２と、細胞培養槽２と監視装置３との間において観察対象の細胞を含む培地を輸送するための流体循環システム４とを備えている。

監視装置３は、画像取込システム７と、分光器８と、演算ユニット９と、流体循環システム４の誘電泳動カートリッジ５を受容するためのカートリッジ保持部２８とを備えている。

流体循環システム４は、誘電泳動カートリッジ５と、誘電泳動カートリッジ５を細胞カートリッジタンク２に相互接続している導管１４ａ，１４ｂとを備えている。流体循環システム４は、（図示の如く）監視装置３の一部分に取り付けられるか又は形成されているポンプ６をさらに備えている。さもなければ、他の変形例では、ポンプは、細胞カートリッジタンクに取り付けられており、ポンプを制御するための監視装置に電気的に接続されている。好ましい実施例では、ポンプは、監視装置に取り付けられており、優位には蠕動ポンプの形態とされる。供給導管１４ａの少なくとも一部分は、無菌方法で培地を汲み上げるため蠕動ポンプに取り付けられているチューブの可撓性部分を備えている。

流体循環システムの誘電泳動カートリッジ５及び細胞培養槽２に接続されている供給導管１４ａ及び戻り導管１４ｂは、優位には、細胞培養槽２に含まれる培地１５の流体を誘電泳動カートリッジ５へ循環させ、細胞培養槽へ戻すための閉回路を形成している。変形例では、流体循環システムは、誘電泳動カートリッジの内部における異なる軌道に起因して、生存細胞から分離された死滅細胞（すなわちアポトーシスを起こした細胞）を除去するための、すなわち異なる細胞表現型を分離するための廃棄チャネル２３に結合されている出口導管をさらに備えている。流体コネクタ１８は、流体接続の技術分野においてそれ自体周知であるルアーロック式接続を介して細胞培養槽に接続されているか、又は他の手段によって相互接続されている。流体コネクタ１８は、可撓性チューブ、特にタンク供給チューブ及び戻りチューブをコネクタに結合することができる。

供給導管１４ａは、培地１５に浸されている、好ましくは細胞培養槽の底部に至るまで延在している有孔チューブ１７をさらに備えている。有孔チューブ１７の穿孔は、細胞培養槽の底部に向かうに従って穿孔の数が多くなるように、且つ、細胞培養槽の上部に向かうに従って穿孔の数が徐々に少なくなるように配置されているので、入口抵抗が細胞培養槽の底部に向かって減少する。これにより、吸引圧力の分布が略一様になるので、細胞培養槽の高さ全域に亘る培地が、当該高さ全域においてサンプリングが均一になるように供給管に吸引される。すべての穴が液下に位置することを確実にするために、錘が有孔チューブの底に設けられ、浮きが有孔チューブの頂部に設けられる場合がある。しかしながら、他のチューブ保持及び位置決め手段が設けられる場合もある。さらに、有孔チューブは、水平方向のサンプリングの均一性を高めるために、様々な形状で良く、例えば“コルク栓”状とされる。細胞培養容器は、例えば回転翼や磁気バー攪拌機（図示しない）のような培養液中の細胞分布を均質化するための混合システムをさらに備えている。

弁が流体コネクタ１８に配設されている場合があり、この場合には、弁は、細胞培養槽を通過させることなく閉回路で循環するように、又は弁の設定を変更することによって、細胞培養槽から引き出された新しい培地が供給導管に取り込まれるように、供給戻り導管の内部において培地を再循環させることができる。弁の機能は、実行される分析に依存しており、例えば供給導管と戻り導管とが共に接続されている場合には、サンプル培地の複数回の再循環が、測定のために、例えば測定感度を上げるために、誘電泳動カートリッジを通過するか、又は新しい培地が、誘電泳動カートリッジに一度通過するように供給導管に汲み上げられ、細胞培養槽に戻る。

また、測定中のサンプルが廃棄され、培地に戻されない特定の場合には、弁が、戻り導管を廃棄物容器（図示しない）に切り替えるために設けられている。

本発明の優位な実施例における誘電泳動カートリッジ５は、基体２０と電極支持体１９とを備えている。優位には、ベース２０は、高分子材料から作られており、当該高分子材料は、特定の実施例では優位には例えばＡＢＳ（Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer）のような透明な高分子材料である。ベースは、優位には、成形、例えば射出成形されているか、又は積層造形（例えば３Ｄ印刷）によって作られている。

電極支持体１９は、高分子材料から作られているが、好ましくはガラスから作られており、例えば化学気相成長、リソグラフィ、印刷、及び他の既知の金属層堆積技術のような様々なそれ自体既知の堆積技術及びパターン形成技術によって作られた導電性電極をガラス上に備えている。優位な実施例では、電極支持体１９は、ベースとは別々に形成されている部品であって、例えば接着、超音波接合、又は溶接によってベースに組み付けられている部品である。しかしながら、積層造形技術によって、ベース、支持体、及び電極を単一部品として形成することもできる。

ベース２０は、入口２４ａ及び出口２４ｂを具備する流体コネクタ部２４と、ベースの内部に形成されているマイクロ流体回路であって、入口２４ａを出口２４ｂに相互に接続するためのチャネルを有するマイクロ流体回路とを備えている。さらに、ベースは、電極２１の接触部２１ｂにアクセスするための電極接続窓２２を備えている。

マイクロ流体回路２３は、入口２４ａに接続されていると共に測定室２３ｂに流入させるように形成されている入口流路２３ａと、測定室２３ｂから流出させ出口２４ｂに到達させるように形成されている戻りチャネル２３ｃとを備えている。優位には、測定室２３ｂは、ベース２０と電極支持体１９との間における流路高さを定義している隆起床２６を備えている。これにより、流体を測定室を通じて流すための非常に明確に定義されたギャップが、測定室の上方に位置決めされている電極２１の測定領域２１ａの下方に配設されることが確保される。電極と隆起床２６との間における測定室２３の高さは、好ましくは１０μｍ～２００μｍの範囲とされる。

測定室２３ｂを通じて流れる液体中の細胞には、細胞の状態に応じて、進行波の誘電泳動力が作用する。細胞の状態を判断するために誘電泳動電極を利用することは、それ自体周知のコンセプトである。従来技術に基づくシステムでは、一般に、液体培地中の細胞は誘電泳動によって変位され、そのような変位は細胞の状態を示している。死滅細胞の変位は比較的小さいか、又は死滅細胞は進行波の誘電泳動力を受けない一方、生きている細胞には誘電泳動力が作用し、当該生きている細胞は電極を渡って並進移動する。本発明では、測定室２３ｂ内の細胞には、液体の流れが作用しており、入口から出口に向かって測定室を通過する液体の流れ方向ＬＦの成分と、進行波の誘電泳動力Ｆ_{ｔｗＤＥＰ}によって横方向に並進移動Ｔの成分とが示されている。細胞の移動方向は、画像取込システム７によって取り込まれ、演算ユニット９によって分析される。

誘電泳動によって流体の流れと並進移動とが同時に起こることの重要な利点は、ベクトル成分によって細胞の状態を非常に正確且つ容易に測定可能となることである。これにより、正常細胞と死滅細胞とを識別すると共に、誘電泳動力に影響を及ぼす細胞の状態をも識別することができる。

エレクトロポレーションは、細胞移入を改善するために利用される技法である。本発明の別の実施例では、測定室内の誘電泳動領域は、当該目的のために利用される。生成される電場（振幅依存性）が細胞膜の透過性を高め、ベクター（例えばウイルス）の細胞への統合を促進する。誘電泳動によって、様々な大きさ異の微生物（例えばウイルスや細胞）を異なる速度で移動させることができるので、ウイルスの統合が増大される。衝突が発生するからである。従って、測定室内で発生する進行波の誘電泳動力を利用することによって、微生物を横方向において両向きに移動させ、複数の衝突を発生させることができる。

図９に概略的に表わす別の実施例では、マイクロ流体回路は２つの出口チャネルを有しており、一方の出口チャネルは、戻りチャネル２３ｃに対応しており、他方の出口チャネルは、非生存細胞を流体流れから除去すると共に生存細胞を培地に戻すための廃棄チャネル２３ｄに対応している。

細胞の生存を連続的に又は半連続的に分析することができる誘電泳動カートリッジ５は、蠕動ポンプ又はシャトルポンプ（若しくは液体培地に接触するアクチュエーターを有していない他のタイプのポンプ）を利用することによって細胞培養槽から当該細胞培養槽に戻る閉回路接続と組み合わせて、無菌液体回路を確保すると同時に、培地中の細胞の状態を経済的に自動分析することができる。さらに、誘電泳動カートリッジ及び細胞培養槽は、監視装置３から無菌分離されており、特別な処理を必要としないで監視装置を再利用しつつ経済的且つ容易に廃棄可能とされる。

誘電泳動カートリッジ５は、供給導管４０ａ及び戻り導管４０ｂを形成する柔軟なチューブに結合されており、当該チューブそれぞれが、監視装置３のカートリッジ保持部２８のスロットに取り外し可能に挿入されている。誘電泳動カートリッジ５は、カートリッジ保持部２８の内部の所定位置に配置されている際には、画像取込システム７及び分光計８が測定室２３ｂの上方に位置決めされるように位置しており、測定室の内部を流れる細胞の運動をキャプチャして流体の特性を検出することができる。誘電泳動カートリッジは、少なくとも測定室を覆うように当該測定室に形成された透明窓を備えている。透明窓は、電極支持体１９によって、例えばガラス層の形態で形成されているが、ベース２０の透明ポリマー窓を通して視認可能とされる場合もある。

特定の変形例では、光源１３は、画像取込システム７に関してカートリッジ保持部の反対側に配置されている。

分光計８は、液体の特性を獲得する（capture）ために利用される一方、画像取込システム７は、測定室を通過する細胞の運動をキャプチャすることを目的として、液体内の細胞を検出するために利用される。

分光計８及び画像取込システム７に接続されている演算ユニット９は、細胞を計数するためのアルゴリズム、及び細胞の軌道を解析し、細胞の軌道から細胞の生存率を決定するためのアルゴリズムを具備して構成されている。演算ユニットは、進行波の誘電泳動信号を生成するために電極２１に接続されている信号発生器１２を備えている。さらに、インピーダンス計１１が演算ユニット９に接続されており、インピーダンス計は、測定室を通じて流れる液体の電気インピーダンスを測定する。インピーダンス計は、誘電泳動カートリッジ５を通じて流れる培養液に浸された２つの離隔配置された電極を備えている。

図７に最良に表わすように、優位な実施例では、複数の電極が、一対の鏡像を成す螺旋状の形態を形成していている。図示の実施例では、８つの電極が配設されており、螺旋状の形態それぞれについて４つの電極が設けられている。図示の実施例における螺旋状の形態は、略矩形状の形態とされるが、楕円状の形態や丸みを帯びた形態であっても良い。優位な実施例では、より少ない電極、例えば６つ又は４つの電極が配設されている。

しかしながら、所定の実施例（図示しない）では、複数の電極が単一の螺旋状の形態のみを構成している場合がある。

優位には、電極のこのような螺旋状の測定部分によって、電極の数量が低減されても、進行波の誘電泳動信号の十分に大きい適用幅が提供されるので、生存細胞の並進運動を容易に測定することができる。

優位には、電極の数量を低減することによって、接触させるべき電極の数量も低減することができる。接触部分２１ｂは外側に延在して拡幅しており、接触部分２１ｂの幅が大きくなっているので、監視装置のカートリッジ保持部２８の電気コネクタ３１の相補的端子３１ａのための十分な接触面積を提供することができる。図５ｄ及び図５ｃに最良に表わすように、コネクタ３１は、誘電泳動カートリッジ５がカートリッジ保持部２８に完全に差し込まれた場合に電極接触部分２１ｂの金属パッドに対して弾性的に押圧するバネ装填式端子を備えている。

カートリッジ保持部２８は、カートリッジ保持スロット２９を備えており、カートリッジ保持スロット２９の内部において、誘電泳動カートリッジは、測定位置に完全に挿入可能とされる。これにより、例えば誘電泳動カートリッジのベース２０に配設された対応する凹所３０ｂに受容される突起３０ａの形態をした位置決め要素３０が、誘電泳動カートリッジをカートリッジ保持スロット２９に保持且つ位置決めすることができる。位置決め要素３０ｂは、カートリッジ保持部２８にバネ装填されているか、又は、誘電泳動カートリッジ５の材料によって、任意には弾性ガイドとカートリッジ保持部２８の突起と係合する凹所とを誘電泳動カートリッジに配設することによって、弾性コンプライアンスが提供される高剛性体とされる。

監視装置は、カートリッジ保持スロット２９からカートリッジを排出するための又は当該排出を補助するためのプッシャー機構（概略的にのみ示す）を具備する手動式又は電動式のエジェクタ３３を備えている。

画像取込システム７は、光学画像をデジタル処理することができるデジタル画像取込システムに結合されている光学顕微鏡１２を備えている。しかしながら、変形例では、画像取込システム７は、以下の他の画像取込システムを採用することができる：
－ 位相差顕微鏡を画像システムとして利用し、画像のコントラストを高め、細胞認識の質を向上させる位相差画像；
－ 画像の解像度を向上させるための、ひいては共焦点画像によって細胞的特徴の質を向上させる細胞の３Ｄモデルを再構築する画像システムとしての共焦点顕微鏡；及び
－ チャネル内部の３Ｄ画像を生成するために利用可能とされる光シート顕微鏡（light sheet microscopy）。光シート顕微鏡の利用により、細胞の形態に関する情報をより多く得ることができる。

測定室２３ｂでは、測定室の正確な高さ、すなわち電極支持体１９と測定室の床との間の間隙を決定するために、側方ガイド２７が測定室部分の両側に設けられている。

電極支持体１９は、電極支持体１９を保護するために、ベース２０の凹所２５に取り付けられている。

従って、誘電泳動カートリッジ５は、カートリッジ保持スロット２９に容易に差し込み可能であり、カートリッジ保持スロットに堅固に且つ正確に配置させることができると同時に、ベース２０の電極接続窓２２を介して電極接触部２１ｂに押圧する電気コネクタ３１のバネ接点３１ａによって接触を確立することができる。

そうすると、誘電泳動カートリッジは、細胞培養槽への供給導管及び戻り導管に接続可能とされる。供給導管及び戻り導管は、別々に準備可能とされた後に、培養期間の際に、例えば培地中の細胞が増殖する２週間の間、細胞を半連続的に又は連続的に分析するための監視装置に容易に結合可能とされる。

流体循環システムを閉回路構成とすると共に、流体循環システムを監視装置から無菌分離することによって、人手を介することなく、演算ユニットに接続された画像取込システムを介して細胞を自動分析することができる。これにより、培地中の細胞を特に安全で無菌状態で且つ経済的に増殖させることができる。

本発明の主な用途のうち一の用途は、増殖期（例えば、～２週間）において無菌状態で細胞培養を監視することである。本発明は、無菌の１回限り使用可能な使い捨てキットを提供する。当該使い捨てキットは、監視装置に接続可能とされ、最初に使用した後に捨てられる。監視装置に閉ループで接続された使い捨てキットを使用することによって、システムは、培養の間に亘って常に細胞培養を連続分析は半連続分析することができる。測定されたデータは、細胞培養のリアルタイムの状態を遠隔で追跡するために、通信ネットワークを介して利用可能とされる。

例えば対数期、静止期、死滅期が含む増殖期以外の期も、例えば生物学的生産のために監視することに関係している。誘電泳動は、早期アポトーシス状態の細胞を検出することができる。従って、死滅期への移行が予測可能とされる。

当該システムの動作は、以下の特徴（aspect）を備えている。サンプルが、細胞培養槽から抽出され、誘電泳動カートリッジを通じて流れる。拡大機能を有する画像取込システムが、測定領域（観察領域）を通過する細胞であって、誘電泳動カートリッジの透明窓を通じて観察される細胞を記録する。観察領域では、進行波の誘電泳動が細胞を操作するために利用される。様々な細胞集団が識別及び分類される。

培地を光学的インピーダンス分光することによって、例えば代謝物の含有量のような、さらなるパラメーターの監視が可能になる。これら測定によって生成されたデータを分析することによって、細胞培養の状態に関する情報を得ることができる。

細胞密度は、画像取込システムによって測定された後に、演算ユニットで画像解析される。観察された領域に対応する容積は既知である。２つの寸法（ｘ及びｙ）は、光学顕微鏡の投影モデルを介して計算可能である。測定室の高さは、機械設計から既知であるので、計数は、画像認識アルゴリズムを介して自動的に行なわれる。

細胞の生存率は、画像取込システムを介して細胞の軌跡を解析することによって、進行波の誘電泳動法を用いて測定される。当該細胞の軌跡に従って、各細胞の生存率を評価することができる。細胞の生存率を画像解析に関連付けることによって、細胞型それぞれの正確な生存率が決定される。

細胞表現型は、誘電泳動力によって生じる軌跡に基づいて識別される。細胞の大きさ、膜特性、及び誘電特性が、誘電泳動力に影響を及ぼす。また、光学特性（形状、吸収）が、信号処理装置で実行される画像処理アルゴリズムから抽出され、細胞識別の信頼性を向上させる。様々な細胞型が、様々な信号パターンを適用することによって、電極に沿って集団化される。様々な信号の設定（位相、振幅、及び時間）が実行され、同一の細胞型が共に、画像取込システムのフィードバック及び／又は強化学習の方法を介して再グループ化される。また、同様の手法が、分類のために利用される。

細胞を識別することができるので、特定の細胞集団が他の細胞集団より速く成長するか、又は必要とされる細胞を損なうように成長するかについて観察することができる。必要な細胞の培養条件（栄養、温度、希釈ガス、ｐＨ、及び代謝物の量等）は、収集されたデータと当該データの分析によって改善される。不要な細胞や粒子（バクテリア及びウイルス等）が、監視の際に分類される。

分光計及びインピーダンス計によって提供されるデータは、システムによって提供される他のデータ（生存率及び細胞集団等）と通信ネットワークに格納された他のデバイスからのデータと結合している場合に、培養状態に関する情報を提供するためにさらに利用可能である。アルゴリズム（例えば機械学習）を介してパターンを発見し、現在の培養について予測を行うことができる。複数の監視記録のデータは、クラウド又は分散デバイスに収集及び分析される。

１ 細胞培養監視システム
２ 細胞培養槽
３ 監視装置
４ 流体循環システム（細胞カートリッジタンク）
５ 誘電泳動カートリッジ
６ ポンプ
７ 画像取込システム
８ 分光器
９ 演算ユニット
１１ インピーダンス計
１２ 信号発生器
１３ 光源
１４ａ 供給導管
１４ｂ 戻り導管
１５ 培地
１６ 槽供給／戻り流体接続部
１７ 有孔チューブ
１８ 流体コネクタ
１８ａ 供給接続部
１８ｂ 戻り接続部
１９ 電極支持体
２０ ベース
２１ 電極
２１ａ 測定領域
２１ｂ 接触部分
２２ 電極接続窓
２３ マイクロ流体回路
２３ａ 入口チャネル
２３ｂ 測定室
２３ｃ 戻りチャネル
２３ｄ 廃棄チャネル
２３ｅ 補助入口チャネル
２４ 流体コネクタ部
２４ａ 入口
２４ｂ 出口
２５ 凹所
２６ 隆起床
２７ 側方ガイド
２８ カートリッジ保持部
２９ カートリッジ保持スロット
３０ 位置決め要素
３０ａ 突起
３０ｂ 凹所
３１ 電気コネクタ
３１ａ 相補的端子（バネ接点）
４０ａ 供給導管
４０ｂ 戻り導管

Claims (16)

1. 培地（１５）を収容している細胞培養槽（２）に結合するための監視装置（３）と、前記細胞培養槽（２）に流体的に結合するための流体循環システム（４）であって、供給導管（１４ａ）及び戻り導管（１４ｂ）を介して前記細胞培養槽（２）に接続するための誘電泳動カートリッジ（５）を具備する前記流体循環システム（４）と、を備えている細胞培養監視システム（１）において、
   前記誘電泳動カートリッジ（５）が、ベース（２０）と、電極支持体（１９）の内部又は前記電極支持体（１９）の上に電極（２１）を有している前記電極支持体（１９）と、を備えており、
   前記電極（２１）が、進行波の誘電泳動を発生させるように構成されており、前記電極支持体（１９）と前記ベース（２０）の床（２６）との間に形成されている測定室（２３ｂ）の上方に配置されている測定領域（２１ａ）を備えており、
   これにより、前記測定室（２３ｂ）を通じて流れる液体培地中の細胞には、前記測定室（２３ｂ）を通過する前記液体培地の流れの方向に対して垂直な進行波の誘電泳動力が作用し、
   前記監視装置（３）が、演算ユニット（９）と、前記演算ユニット（９）に接続されている画像取込システム（７）と、前記画像取込システム（７）が前記測定室（２３ｂ）を通じて流れる細胞を検出するように、前記誘電泳動カートリッジ（５）を受容するためのカートリッジ保持部（２８）と、を備えていることを特徴とする細胞培養監視システム。
2. 前記誘電泳動カートリッジの少なくともベースが、ポリマーから作られていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
3. 前記ポリマーは、透明ポリマーであることを特徴とする請求項２に記載の細胞培養監視システム。
4. 前記電極支持体（１９）が、透明なポリマー又はガラスから作られていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
5. 前記誘電泳動カートリッジ（５）が、前記供給導管（１４ａ）及び前記戻り導管（１４ｂ）を形成している柔軟なポリマー製の管に結合するように構成されている出口（２４ｂ）及び入口（２４ａ）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
6. 前記電極（２１）が、前記測定室（２３ｂ）の境界を形成する前記電極支持体（１９）の内面に形成されており、
   前記電極（２１）が、前記監視装置の相補的なバネ接点（３１ａ）に差し込み接触するために前記ベース（２０）に形成された電極接続窓（２２）に至るまで延在している接触部（２１ｂ）を有しており、
   前記電極接続窓（２２）が、前記測定室（２３ｂ）から封止状態で分離されていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
7. 前記測定室（２３ｂ）が、隆起した床（２６）と、前記床（２６）と前記電極支持体（１９）との間に間隙を形成している側方ガイド（２７）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
8. 前記電極（２１）が、１つ以上の螺旋状の導電性トラックによって形成されている測定領域（２１ａ）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
9. 前記電極が、４個～１０個の電極から成ることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
10. ２組の前記電極が、鏡像対称に測定領域（２１ａ）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
11. 前記監視装置（３）の前記カートリッジ保持部（２８）が、前記誘電泳動カートリッジをカートリッジ保持スロットに滑動可能に挿入するように構成されている前記カートリッジ保持スロットを備えていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の細胞培養監視システム。
12. 前記カートリッジ保持部（２８）が、前記誘電泳動カートリッジを測定位置に配置及び固定するために、前記誘電泳動カートリッジの相補的な位置決め要素に係合する位置決め要素（３０）を備えていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の細胞培養監視システム。
13. 前記位置決め要素が、カートリッジ保持部又は誘電泳動カートリッジにバネ突起又はバネ抵抗部分を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の細胞培養監視システム。
14. 前記画像取込システム（７）が、前記画像取込システム（７）によってキャプチャされた細胞の軌跡をデジタル解析するように構成されている前記演算ユニット（９）の画像処理回路に接続されている顕微鏡を備えていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養監視システム。
15. 前記演算ユニット（９）が、信号発生器（１２）を備えており、
    前記信号発生器（１２）が、コネクタ（３１）を介して、前記電極（２１）の測定領域において進行波の誘電泳動信号を生成するように構成されている前記誘電泳動カートリッジの前記電極（２１）に接続されていることを特徴とする請求項１～１０及び１４のいずれか一項に記載の細胞培養監視システム。
16. 前記測定室（２３ｂ）の内部において前記電極と前記床（２６）との間に形成された間隙が、１０μｍ～２００μｍの範囲とされることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の細胞培養監視システム。

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