JP7295028B2 - サンプルを調製するためのガラス化デバイス及び方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般には、サンプルを調製するためのガラス化デバイス及び方法に関する。

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１７年４月２１日に提出された米国仮出願第６２／４８８，６５５号への米国特許法第１１９条（ｅ）の定めによる利益及び優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。

ヒト卵母細胞凍結保存（卵子凍結保存）とは、女性の生殖能力を保存するために使用される技術の１つである。女性の卵母細胞が摘出され、凍結され、かつ保存される。将来的に、卵子は解凍され、受精され、かつ胚として子宮に移植される。代替的に、受精した胚が凍結及び保存されて、後に解凍されて女性の子宮に移植されてもよい。

ガラス化とは、例えば、液体窒素を使用して生物標本を数秒以内に凍結する高速凍結過程である。卵母細胞又は胚のガラス化は、卵母細胞及び胚の生殖能力及び生存能力の保存に関して、緩慢凍結法によって得られるものよりもはるかに優れた結果をもたらすことが示されている。

ガラス化によって保存される生物試料は、典型的には、小さなサイズを有しており、非常に繊細で、マイクロピペット法による移植中等の人間の操作中に活性消失及び損傷を受けやすい。従来、サンプルは、保持されるガラス化ツールに移植されて液体窒素に露出される前に、様々な薬剤及び溶液を使用してガラス化のために事前処理及び調製される。同様に、解凍するために、凍結されたサンプルは、様々な温薬剤又は温溶液によって処理される。各操作ステップは、マイクロピペットを使用して卵母細胞又は胚等の試料をある溶液から別の溶液に移すことを含む。すなわち、従来の過程及びツールはサンプル損傷の実質的なリスクを抱えており、このような操作に関連付けられる様々な人為的エラーを回避することができない。

したがって、この分野では、サンプル損傷及び人為的エラーのリスクを実質的に減らすことができる生物試料のガラス化のための新たなガラス化デバイス及びそれに関連する過程が必要とされている。

本開示の一態様は、ガラス化デバイスに関する。いくつかの実施形態では、デバイスは、入力ポートを有する入力部と、サンプル室と、前記サンプル室と流体連通する廃棄容器と、前記サンプル室内にサンプルを保持しながら、前記入力ポートから導入される流体を前記サンプル室から前記廃棄容器へと選択的に通過させるフィルタ機構とを備える。いくつかの実施形態では、前記サンプル室、廃棄容器及びフィルタ機構は、前記サンプル室から前記フィルタ機構を通って前記廃棄容器へと毛細管現象によって流体を引き込むように構成される。

前記ガラス化デバイスは、少なくとも１つの観察窓をさらに備え、前記観察窓は、前記サンプル室内のサンプルが前記観察窓を通して観察可能であるように構成される。

いくつかの実施形態では、前記ガラス化デバイスは、前記入力ポートを閉じるために前記入力部に可逆的に結合することが可能なキャップをさらに備える。いくつかの実施形態では、前記キャップは、前記キャップが前記入力部に結合されるときに前記ガラス化デバイス内の流体の流れを妨げるように前記入力ポートを密封するように構成される。いくつかの実施形態では、前記フィルタ機構は、毛細管現象を促進するために複数のマイクロ流体チャネルを形成するようにサイズが決められかつ構成される複数の細孔を有するフィルタを備える。

いくつかの実施形態では、前記サンプル室は、液体窒素に耐性のある材料を備える。いくつかの実施形態では、前記サンプル室は、熱伝導性材料を備える。いくつかの実施形態では、前記サンプル室は、アクリル系材料、ポリプロピレン系材料、ポリカーボネート系材料、及びコポリエステル系材料の少なくとも１つから形成される。いくつかの実施形態では、前記サンプル室は、０．００２インチ以下の厚みの壁の有する。

本開示の別の態様は、サンプルを調製する方法に関する。いくつかの実施形態では、前記方法は、フィルタ機構に隣接するサンプル室内へサンプルを送達するステップと、前記フィルタ機構が前記サンプル室内に前記サンプルを保持しながら、前記サンプル室を通して廃棄容器内へと流体力によって第１の流体を押し込むことによって前記第１の流体で前記サンプルを処理するステップを含む。前記廃棄容器内へと前記第１の流体を押し込むことによって毛細管現象が開始され、後続の流体が前記サンプル室を通して前記廃棄容器内へと引き込まれる。

いくつかの実施形態では、前記方法は、前記フィルタ機構が前記サンプル室内に前記サンプルを保持しながら、前記サンプル室を通して前記廃棄容器内へと毛細管現象によって第２の流体を引き込むことによって前記第２の流体で前記サンプルを処理するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記サンプル室における観察窓を通して前記サンプル室内の前記サンプルを観察するステップをさらに含む。

いくつかの実施形態では、前記方法は、キャップを結合することにより前記サンプル室内に流体を流すための入力ポートを密封するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、前記方法は、前記サンプル室内の前記サンプルをガラス化するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、前記サンプルは、前記サンプル室を液体窒素と接触させることによりガラス化される。

いくつかの実施形態では、前記方法は、前記サンプル室を温溶液と接触させることにより前記サンプルを解凍するステップをさらに含む。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの一部の斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスのキャップの斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態による図２Ａのキャップの断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図２Ａのキャップの正面図である。

本開示のいくつかの実施形態によるキャップによって覆われたガラス化デバイスの入力部の斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの前部の斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの前部の上面図である。

キャップがデバイスの入力部に結合されている本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの一部の縦断面図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの入力部の断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図５Ｂのキャップ部の正面図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの入力部の一部の斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態による濾過格子の一部の側面図である。

図７Ａ－７Ｃは、本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの入力部の様々な実施形態の部分図である。

図８Ａ－８Ｂは、本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの入力部の様々な実施形態の上面図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの一部の上面図である。

図９Ａの線Ａ－Ａに沿って取られたガラス化デバイスの断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図９Ｂに示されたエリアＤの拡大図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの入力部の一部の斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１０Ａのガラス化デバイスの断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１０Ａのガラス化デバイスの正面図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスを使用して胚試料を凍結するための例示的な手順を示す。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスを使用して胚試料を解凍するための例示的な手順を示す。

図１２Ａ－１２Ｂは、本開示によるガラス化デバイスの複数のユニットを積み重ねるための例示的な実施形態を示す。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１３Ａのガラス化デバイスの入力部の斜視図である。

入力部にキャップを備えた本開示のいくつかの実施形態による図１３Ａのガラス化デバイスの上面図である。

キャップが取り除かれている本開示のいくつかの実施形態による図１３Ａのガラス化デバイスの上面図である。

図１４Ｂの線Ａ－Ａに沿った断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１３Ａのガラス化デバイスの断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１３Ａのガラス化デバイスの部分断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１３Ａのガラス化デバイスの部分断面図である。

本開示のいくつかの実施形態によるガラス化デバイスの上面斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１６のガラス化デバイスの断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１６のガラス化デバイスの入力部の斜視図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１８に示された入力部の一部の断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１６のガラス化デバイスの一部の断面図である。

本開示のいくつかの実施形態による図１６のガラス化デバイスの一部の断面図である。

図２２Ａ－２２Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による図１６のガラス化デバイスの入力部の代替的な実施形態の斜視図である。

本明細書では、例えば、液体窒素を使用してサンプルを急速凍結するためのデバイス及び方法が提供される。好ましい所定の実施形態では、毛細管現象によって生成される力等の低圧力を使用して、デバイスにおける（複数の）サンプルに損傷を与えることなくデバイスを通して流体を押し込む又は引き込むことができる。

図１を参照すると、本開示の一実施形態によるガラス化デバイス１０１の斜視図が示されている。ガラス化デバイス１０１は、伸長形状及び２つの端部を備える。一方の端部において、デバイス１０１は、取り外し可能なキャップ１０３に可逆的に結合される入力部（図示せず）を備える。他方の端部において、デバイス１０１は、ハンドル１０２を備える。キャップ１０３は、入力部に結合され、キャップ１０３の長手軸の周囲を回転可能である。ガラス化デバイス１０１は、閉鎖構成及び少なくとも１つの開放構成を有する。いくつかの実施形態では、閉鎖構成と開放構成との切り替えは、キャップ１０３を回転させることにより実現される。いくつかの実施形態では、キャップ１０３と入力部との結合は可逆的であってもよく、キャップ１０３は、ユーザの必要に応じて入力部から取り外すことができる。

図２Ａは、キャップ１０３の斜視図を示す。キャップ１０３は、開放端１０３ａ及び閉鎖端１０３ｂを有する。いくつかの実施形態では、キャップ１０３は、少なくとも１つの入力ポート１０４及び少なくとも１つの観察窓１０５を備える。いくつかの実施形態では、キャップ１０３は、１つ以上の開口（図示せず）をさらに備える。いくつかの実施形態では、閉鎖端１０３ｂには、キャップ１０３の保持及び回転を容易にするためのグリップ１０６が形成される。

図２Ｂは、本開示の１つの例示的な実施形態によるキャップ１０３を示す。キャップ１０３は、複数の凹所及び／又は開口を備えた略中空シリンダの形状となる。キャップ１０３は、開放端１０３ａ及び閉鎖端１０３ｂを有する。図２Ｂは、閉鎖端１０３ｂから取ったキャップ１０３の正面図である図２Ｃの線Ａ－Ａに沿ったキャップ１０３の断面を示す。この図に示されているように、キャップ１０３は、開放端１０３ａ、閉鎖端１０３ｂ及び空洞１０３ｃを有する。キャップ１０３の外側と空洞１０３ｃを接続する少なくとも１つの入力ポート１０４がある。この例示的な実施形態では、入力ポート１０４は、キャップ１０３の壁面にある凹所１０４ａと、キャップ１０３の長手軸と鋭角を成す入力チャネル１０４ｂとを備える。それにより入力ポート１０４から送達された溶液等の流動剤が、空洞１０３ｃ内に設けられるサンプルエリアに直接的に流れる。いくつかの実施形態では、キャップ１０３の長手軸と入力チャネル１０４ｂとの角度は、約２０°から約７０°の範囲内である。いくつかの実施形態では、この角度は、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°又は７０°である。

いくつかの実施形態では、キャップ１０３は、壁面に少なくとも１つの観察窓１０５も備える。いくつかの実施形態では、デバイスのユーザが空洞１０３ｃ内に位置するサンプルの状態を調べるために容易に中を見ることができるように、観察窓１０５は透明材料から作られる。様々な実施形態において、観察窓１０５は、キャップ１０３の残りの部分と比較して同じ又は異なる材料から作られてもよい。いくつかの実施形態では、観察窓１０５のエリアの厚みが壁の平均的な厚みよりも小さくなるように、観察窓１０５は壁面において凹所を形成してもよい。

いくつかの実施形態では、キャップ１０３は、１つ以上の開口をさらに備える。図２Ｂに示された例示的な実施形態では、キャップ１０３は、外側と空洞１０３ｃを接続する２つの開口１０７、１０８を有する。いくつかの実施形態では、キャップ１０３が液体窒素と接触している場合、液体窒素は、開口から空洞１０３ｃに流れ込んで、そこに位置しているサンプルの近傍に入る。いくつかの実施形態では、キャップ１０３におけるこのような開口の数は２つに限定されない。様々な実施形態では、キャップ１０３は、１つ、２つ又は３つ以上の開口を有してもよい。いくつかの実施形態では、キャップ１０３において複数の開口を有することは、液体窒素が一方の開口から入りながら、空洞１０３ｃに閉じ込められた空気が他方の開口から逃れることができるので、液体窒素がサンプルエリアの近傍に速く流れること、すなわちサンプルの高速ガラス化を可能にすると考えられる。

図２Ｂに示された例示的な実施形態では、２つの矢印Ｂの間の距離によって測定されるグリップ１０６の厚みは、約０．０６インチから約０．１２インチまでの範囲を取る。１つの例示的な実施形態では、グリップ１０６の厚みは、０．１１４インチである。

いくつかの実施形態では、２つの矢印Ｄの間の距離によって測定される空洞１０３ｃの直径は、約０．０６インチから約０．１３インチまでの範囲を取る。１つの例示的な実施形態では、直径は０．１２６インチである。いくつかの実施形態では、空洞１０３ｃは、ガラス化デバイスのテーパ状入力部を収容するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、入力部は約１°の抜き勾配を有し、キャップ１０３は空洞１０３ｃ内に一致する１°の抜き勾配を有する。キャップ１０３が入力部に結合されると、テーパ形状によって、２つの部分を係合する及び／又は密封するのを支援する楔力がもたらされる。様々な実施形態では、入力部及びキャップ１０３は、１°から５°の範囲内で一致する抜き勾配を有してもよい。

いくつかの実施形態では、距離Ｅによって測定されるキャップ１０３の長さは、約０．３インチから約０．７インチまでの範囲を取る。１つの例示的な実施形態では、キャップ１０３の長さは、０．６４インチである。

図３は、ガラス化デバイス１０１の前部の斜視図を示しており、これはデバイスの入力部１１０とキャップ１０３との結合を示している。この図には、特に、ガラス化デバイス１０１の第１の開放構成が示されている。入力ポート１０４がサンプル室１１１と流体連通しかつ観察窓１０５がサンプル室１１１の上になるように、キャップ１０３は入力部１１０に対して配置される。いくつかの実施形態では、入力部１１０は、廃棄物を保管しかつ処分するための廃棄容器１１２ａ及び廃棄チャネル１１３をさらに備える。

第１の開放構成を用いて、ユーザは、観察窓１０５を介してサンプル室１１１内の内容物及び／又は活動を監視しながら、入力ポート１０４からサンプル室１１１内に、サンプル又はサンプルを調製若しくは処理するための溶液等の流動剤を送達してもよい。廃棄容器１１２ａは、サンプル室１１１と流体連通している。次に、廃棄物は、廃棄容器１１２ａの中に集められて、廃棄チャネル１１３から処分される。様々な実施形態において、サンプル室１１１は、廃棄容器１１２に到達するように廃棄物を通過させながら、サンプルを保管するための異なる機構を備えてもよい。

図４Ａ及び４Ｂは、第２の開放構成にあるガラス化デバイス１０１の斜視図及び上面図をそれぞれ示す。この構成では、キャップ１０３における１つ以上の開口１０７、１０８がサンプル室１１１の上になるように、キャップ１０３は入力部１１０に対して配置される。すなわち、この構成を用いて、ユーザは、少なくとも１つの開口１０７、１０８を通してサンプル室１１１からサンプルを操作及び／又は取得し得る。様々な実施形態において、キャップ１０３における開口１０７、１０８の寸法は、同じであるか又は異なってもよい。理論に制限されることなく、少なくとも１つの開口１０７がそこからサンプルを操作及び取得することを容易にすることができる十分な大きさを有すると考えられる。選択的に、（複数の）開口を通る液体窒素の流れがサイズによって妨げられない限り、（複数の）他の開口１０８はより小さくてもよい。

図５Ａは、図３の第１の開放構成で示されたガラス化デバイス１０１の断面図を示す。図５Ａの断面図で示されるように、入力部１１０は、廃棄容器１１２ａ／１１２ｂと流体連通しているサンプル室１１１を備える。いくつかの実施形態では、廃棄容器１１２ｂは、デバイスのハンドル１０２内に延びる。図５Ａに示されているように、サンプル室１１１は入力部１１０に設けられ、入力部の廃棄容器１１２ａは廃棄チャネル１１３を通ってハンドル１０２の内側に設けられた廃棄容器１１２ｂに接続される。いくつかの実施形態では、デバイスは、流体廃棄物をハンドル１０２内の廃棄容器１１２ｂの中に処分する。いくつかの実施形態では、デバイスは、廃棄物が廃棄容器１１２ａ／１１２ｂからサンプル室１１１に戻ることを防ぐ逆止め弁等の機構をさらに備える。いくつかの実施形態では、デバイスは、流体が廃棄容器１１２ｂに入ると閉じ込められた空気が放出されることを可能にし、かつ液体窒素が廃棄容器１１２ｂに入ることを防ぐフィルタ等の機構をハンドル１０２内にさらに備える。

いくつかの実施形態では、入力部１１０は、サンプル室１１１に近接する少なくとも１つの凹所１１４をさらに備える。図５Ａに示された例示的な実施形態では、特に、凹所１１４は、薄い壁１５０よってサンプル室１１１から分けられている。いくつかの実施形態では、キャップ１０３は、少なくとも１つの開口１０７、１０８をさらに備える。閉鎖構成においてキャップは入力部に結合されている場合、液体窒素が開口を通って凹所に流れ込むことができるように、開口１０７、１０８と凹所１１４との間は流体連通している。いくつかの実施形態では、デバイスは、閉鎖構成において液体窒素に浸されるように構成される。すなわち、キャップ上の開口によって、液体窒素が入力部１１０の凹所１１４に流れ込むことが可能になり、それによりそこに保持されたサンプルを高速で凍結するためにサンプル室１１１の近傍に入ることができる。いくつかの実施形態では、キャップ１０３は少なくとも２つの開口１０７、１０８を備え、これらによって、液体窒素が一方の開口から入って凹所に閉じ込められた空気が他方の開口から逃れるので、液体窒素はより簡単に凹所１１４に流れ込むことが可能になる。

いくつかの実施形態では、その縦軸に沿った異なる位置において入力部１１０の寸法は同じであるか又は異なってもよい。特に、いくつかの実施形態では、入力部１１０はテーパ状である。いくつかの実施形態では、キャップ１０３の内部空間も、入力部１１０の形状に適合するようにテーパ状である。テーパ形状は、キャップ１０３と係合して入力部１１０を密封するのを支援する楔力をもたらす。いくつかの実施形態では、入力部１１０及びキャップ１０３は、１°から５°の範囲内で一致する抜き勾配を有する。

図５Ｂは、入力部１１０の正面図である図５Ｃの線Ａ－Ａに沿った入力部１１０の断面を示す。図示のように、この例示的な実施形態では、入力部１１０の寸法は、それがハンドル１０２と接続される場所（入力部１１０の基部）から入力部１１０の他方端（入力部１１０の前端）に向かって徐々に小さくなる。特に、２つの矢印Ｄの間の距離で測定される基部の寸法は、約０．１インチから約０．２インチの範囲に入っている。１つの例示的な実施形態では、入力部１１０の基部における寸法は、０．１２７インチである。２つの矢印Ｂの間の距離で測定される入力部の前端の寸法は、約０．１インチから約０．２インチの範囲に入っている。１つの例示的な実施形態では、前端における寸法は、約０．１１６インチである。

いくつかの実施形態では、２つの矢印Ｅの間の距離で測定される入力部１１０の長さは、約０．１インチから約０．４インチの範囲に入っている。１つの例示的な実施形態では、入力部１１０の長さは、約０．３５１インチである。いくつかの実施形態では、図５Ｂにおける距離Ｆで測定されるハンドル１０２及び入力部１１０を含むデバイスの長さは、約０．５インチから約３インチの範囲に入っている。

図６Ａ及び６Ｂは、ガラス化デバイスの入力部の例示的な一実施形態を示している。特に、図６Ａは、入力部１１０の部分構造の斜視図を示している。ハンドル１０２の一部、廃棄容器１１２ａ及び廃棄チャネル１１３の開口が示されており、これらは入力部１１０上に設けられている。また、サンプル室１１１と廃棄容器１１２ａとを分離するブロック１１５も入力部１１０上に設けられている。いくつかの実施形態では、キャップ（図示せず）が入力部１１０に結合されているとき、ブロック１１５の上端がキャップの内壁と係合する。いくつかの実施形態では、図６Ａに示されているように、キャップ（図示せず）が入力部１１０に結合されているとき、ブロック１１５の上端は、サンプル室１１１と廃棄容器１１２との流体連通を維持する濾過格子１５１等のフィルタ機構を備える。

図６Ｂは、図６Ａに示された濾過格子１５１の部分構造を示す拡大図である。また、デバイスのハンドル１０２及び入力部１１０の部分構造も示されている。この実施形態では、濾過格子１５１は、交互に並んだ複数の低部１５１ａ及び高部１５１ｂを備える。すなわち、入力部１１０がキャップ（図示せず）と係合しているとき、高部１５１ｂの上端がキャップの内壁と係合して、廃棄容器１１２ａとサンプル室１１１とを流体連通するように接続するチャネルを低部１５１ａに形成する。

いくつかの実施形態では、キャップが付いているとき、マイクロピペット等の流体送達デバイスがチャネルを通して廃棄流体を廃棄容器に押し込むために使用される一方で、サンプルエリアにおいて卵母細胞又は胚等のサンプルは保持され得る。すなわち、いくつかの実施形態では、濾過格子１５１の寸法は、ガラス化デバイスと共に使用されるサンプルのタイプに依存する。いくつかの実施形態では、寸法は、チャネルが廃棄物を通過させるがサンプルを保持するように選択される。例えば、サンプルがヒト卵母細胞又は胚である実施形態では、各チャネルの寸法（チャネルの形状に依存する直径、幅又は長さ等）は、０．０００５から０．００１５インチの範囲に入っている。

さらに、理論によって制約されることを意図せずに、チャネルの寸法はサンプル室に位置しているサンプルに対する液体圧にも影響を及ぼすと考えられる。チャネルの数は重要ではなく、デバイスは１つ又は複数のチャネルで動作する。いくつかの実施形態では、複数チャネル設計が背圧を減少させることを支援して、これがサンプルエリアにおけるサンプルに対するより少ない応力及び迅速な流体充填を可能にすると考えられる。

いくつかの実施形態では、濾過格子１５１は、サンプル室と廃棄容器とを接続する単一のチャネルを形成し、流路面積（チャネルの縦軸に垂直な断面積として定義される）は、約７×１０^－７平方インチから１．５×１０^－６平方インチの範囲に入っている。他の実施形態では、濾過格子１５１は、サンプル室と廃棄容器とを接続する複数のチャネルを形成し、全てのチャネルを結合した合計流路面積は、約７×１０^－７平方インチから１．５×１０^－６平方インチの範囲に入っている。

ここで理解されるように、いくつかの実施形態では、濾過格子１５１は、サンプル室１１１に保持された特定のサンプルから流体廃棄物を分離することを容易にする。いくつかの実施形態では、濾過格子１５１は、サンプル室から廃棄物を除去することを容易にする。特に、いくつかの実施形態では、流体廃棄物が濾過格子１５１によって形成されたチャネルを通って廃棄容器１１２ａに流れ込む一方で、チャネルの直径よりも大きな粒子サイズを有するサンプルはサンプル室１１１内に保持される。本願のデバイス内の流体の流れは、様々な機構によって駆動され得る。例えば、いくつかの実施形態では、キャップが入力部と係合している場合、マイクロピペット等の流体送達デバイスは、入力ポートを介してサンプル室に液体圧を伝達して、廃棄容器に向かって流体を押し込むことができる。代替的な実施形態では、吸引機構によって、流体の流れを廃棄容器に向かって引き込んでもよい。さらに、いくつかの実施形態では、濾過格子１５１によって形成されるマイクロ流体チャネルは、廃棄容器に向かって液体廃棄物を引き込むことを容易にする毛細管吸い上げ力を提供するように構成される。ピペット等を使用することによる流体力で第１の溶液が入力ポート１０４を通って導入されると毛細管現象が開始される。流体は、サンプル室１１１から濾過格子１５１を通って廃棄容器１１２に押し込まれる。デバイス全体を通る特定サイズのマイクロ流体チャネルと組み合わせて、廃棄容器１１２内の流体の存在は、毛細管現象を用いてデバイス１０１を通して後続の流体を引き込むのに十分に強い力を生成する。

図７Ａ－７Ｃは、ガラス化デバイスの追加の例示的な実施形態を示す。特に、図７Ａは、入力部７１０の部分構造の斜視図である。この実施形態では、島部７１９がサンプル室７１１と廃棄容器７１２とを分離している。島部７１９の両側におけるバイパスチャネル７１８によって、サンプル室７１１と廃棄容器とが流体連通するように接続されている。いくつかの実施形態では、島部７１９は、その中にサンプルを捕捉して保持するように構成される捕捉ポケット７１６をさらに備える。捕捉ポケット７１６は、サンプル室７１１に向かう開放端、及び廃棄容器７１２に向かう閉鎖端を有する。図示されているように、いくつかの実施形態では、捕捉ポケット７１６は、「Ｕ字」形状になっている。

いくつかの実施形態では、島部７１９の上端は、複数の濾過チャネル７１７等のフィルタ機構をさらに備え、これは一方端が捕捉ポケット７１６と接続され、他方端が廃棄容器７１２と接続される。キャップ（図示せず）が入力部７１０と結合されているとき、島部７１９の上面はキャップの内壁と係合し、濾過チャネル７１７は、捕捉ポケット７１６と廃棄容器７１２とを流体連通するように接続する。

本開示によれば、濾過チャネル及びバイパスチャネルの寸法が変更されてもよい。図７Ｂは、バイパスチャネル７１８が底部に沿って部分的に埋められて、それによってチャネル７１８をより小さな寸法に制限する例示的な実施形態を示している。理論によって制約されることを意図せずに、バイパスチャネル７１８及び濾過チャネル７１７の寸法は、捕捉ポケット７１６に位置するサンプル上の流体の流量と共にサンプルに対する液体圧に影響を及ぼすと考えられる。バイパスチャネル７１８又は濾過チャネル７１７の数を定義することは重要ではない。本願のデバイスは、少なくとも１つのバイパスチャネル７１８及び少なくとも１つの濾過チャネル７１７によって動作することができる。本明細書で用いられる場合、チャネルの流路面積は、チャネルの縦軸に垂直な断面積として定義される。いくつかの実施形態では、（複数の）バイパスチャネルの合計流路面積は、約５×１０^－６平方インチから約２×１０^－５平方インチの範囲に入っている。いくつかの実施形態では、（複数の）濾過チャネルの合計流路面積は、約７×１０^－７平方インチから約１．５×１０^－６平方インチの範囲に入っている。

いくつかの実施形態では、バイパスチャネルの合計流路面積と濾過チャネルの合計流路面積との比率は、捕捉ポケットにおけるサンプルに対する最適な流れ及び液体圧を達成するように選択される。バイパス対濾過の高い比率は、より多くの流体がバイパスチャネルを流れる（すなわち、捕捉ポケットをバイパスする）ように駆動し、そのため捕捉ポケットにおけるサンプルはより少ない流体処置を受けると考えられる。より低い比率は、より多くの流体が捕捉ポケット及び濾過チャネルを流れるように駆動し、それによりサンプルに対するより高い液体圧をもたらす。したがって、いくつかの実施形態では、バイパス対濾過の比率は、約６：１から約４：１の範囲に入っている。特に、いくつかの実施形態では、バイパス対濾過の比率は、約５：１である。

いくつかの実施形態では、濾過チャネルの寸法は、ガラス化デバイスと共に使用されるサンプルのタイプにも基づいて選択される。特に、いくつかの実施形態では、濾過チャネルの寸法は、それが廃棄物を通過させるがサンプルを捕捉ポケット内に保持するように選択される。例えば、サンプルがヒト卵母細胞又は胚である実施形態では、各濾過チャネルの直径は、０．０００５から０．００１５インチの範囲に入っている。

本開示によれば、捕捉ポケットのサイズは変更されてもよい。例えば、図７Ｃは、図７Ａに示された実施形態と比較して捕捉ポケット９１６の長さが増している例示的な実施形態を示している。他の実施形態では、捕捉ポケット７１６の厚み及び／又は幅が変更されてもよい。いくつかの実施形態では、捕捉ポケットの容積は、ヒト又は動物の数個の卵母細胞又は胚を保持するのに十分なものある。いくつかの実施形態では、入力部９１０におけるサンプル室７１１のサイズが変更されてもよい。例えば、図８Ａ及び８Ｂは２つの例示的な実施形態を示しており、図８Ａでは、図８Ｂと比較してサンプル室８１１を収容する入力部８１０の長さが長くなっている。

図９Ａ－９Ｃは、本開示によるガラス化デバイスの一実施形態の概略図である。図９Ａは、ハンドル９０２、入力部９１０、及び入力部９１０に設けられる様々な構造であって、サンプル室９１１、廃棄容器９１２、廃棄チャネル９１３の開口及び島部９１９を含むものを示している。この実施形態では、島部９１９は、Ｕ字状捕捉ポケット９１６、及びＵ字状ポケットを廃棄容器９１２と接続する複数の濾過チャネル９１７等のフィルタ機構を有している。図９Ｂは、図９Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図を示している。この断面図には、ハンドル９０２、入力部９１０及び入力部９１０に設けられる様々な構造であって、凹所９１４、捕捉ポケット９１６及び複数の濾過チャネル９１７を含むものが示されている。図９Ｃは、図９Ｂに示されたエリアＤの拡大図である。この図面から見られるものには、バイパスチャネル９１８がさらに含まれている。

いくつかの実施形態では、図９Ａの２つの矢印Ｄの間の距離によって測定されるＵ字状捕捉ポケット９１６の長さは、約０．０２インチから約０．０４インチまでの範囲を取る。１つの例示的な実施形態では、捕捉ポケット９１６の長さは、０．０３８インチである。

いくつかの実施形態では、図９Ａの２つの矢印Ｂの間の距離によって測定される捕捉ポケット９１６の幅は、約０．００５インチから約０．０２インチまでの範囲を取る。１つの例示的な実施形態では、捕捉ポケット９１６の幅は、０．０１５インチである。

いくつかの実施形態では、図９Ａの２つの矢印Ｃの間の距離によって測定される島部９１９の長さは、約０．０３インチから約０．０７インチまでの範囲を取る。１つの例示的な実施形態では、島部９１９の長さは、０．６８インチである。

いくつかの実施形態では、図９Ｃの２つの矢印Ｅの間の距離によって測定される捕捉ポケット９１６の深さは、約０．０１インチから約０．０３インチまでの範囲を取る。１つの例示的な実施形態では、捕捉ポケット９１６の深さは、０．０２１インチである。

いくつかの実施形態では、図９Ｃの２つの矢印Ｆの間の距離によって測定されるバイパスチャネル９１８の深さは、約０．００１インチから約０．００５インチまでの範囲を取る。１つの例示的な実施形態では、バイパスチャネル９１８の深さは、０．００５インチである。

いくつかの実施形態では、ガラス化デバイスが第１の開放構成にある場合、キャップの入力ポートは、入力ポートの少なくとも一端が捕捉ポケットにごく接近するように入力部に対して配置される。すなわち、ユーザは、例えば、マイクロピペットを使用して、入力ポートを介して捕捉ポケット内に容易にサンプルを送達することができる。

いくつかの実施形態では、濾過格子７１７、９１７は、捕捉ポケット７１６、９１６に保持された特定のサンプルから流体廃棄物を分離することを容易にする。特に、いくつかの実施形態では、流体廃棄物が濾過格子７１７、９１７を通って廃棄容器７１２、９１２に流れ込む一方で、チャネルの直径よりも大きな粒子サイズを有するサンプルは捕捉ポケット７１６、９１６内に保持される。流体廃棄物の流れは、様々な機構によって駆動され得る。例えば、いくつかの実施形態では、キャップが入力部と係合している場合、マイクロピペット等の流体送達デバイスは、入力ポートを介してサンプル室に液体圧を伝達して、廃棄容器に向かって流体の流れを押し込むことができる。代替的な実施形態では、吸引機構によって、流体の流れを廃棄容器に向かって引き込んでもよい。さらに、いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャネルが、廃棄容器に向かって液体廃棄物を引き込むことを容易にする毛細管吸い上げ力を提供するように構成される。ピペット等を使用することによって、第１の溶液が流体力でサンプル室７１１、９１１に導入されると毛細管現象が開始される。流体は、サンプル室７１１、９１１から濾過格子７１７、９１７を通って廃棄容器７１２、９１２及び廃棄チャネル７１３、９１３に押し込まれる。デバイス全体を通る特定サイズのマイクロ流体チャネルと組み合わせて、廃棄チャネル７１３、９１３内の流体の存在は、毛細管現象を用いてデバイス７０１、９０１を通して後続の流体を引き込むのに十分に強い力を生成する。

図１０Ａ－１０Ｃは、本開示によるガラス化デバイスのさらなる実施形態を示す。特に、図１０Ａは、デバイスの部分構造の斜視図であり、これはハンドル１００２及び入力部１０１０を示している。入力部１０１０は、サンプル室１０１１、フィルタ１０２１を含むフィルタ機構、及びサンプル室１０１１とフィルタ１０２１との間に配置されるランプ１０２０を備える。図１０Ｂは、入力部１０１０及びハンドル１００２を示す図１０Ｃの線Ａ－Ａに沿って取られた図１０Ａに示された実施形態の断面図である。図１０Ｂには、ハンドル１００２に設けられた廃棄容器１０１２に連結される廃棄チャネル１０１３を覆うフィルタ１０２１が示されている。

いくつかの実施形態では、図１０Ｂの２つの矢印Ｂの間の距離で測定されるフィルタ１０２１の厚みは、約０．０１インチから約０．０３インチの範囲に入っている。１つの例示的な実施形態では、フィルタ１０２１の厚みは、０．２２インチである。

ランプ１０２０は、フィルタ１０２１とサンプル室１０１１を接続する。図１０Ｂは、上を向いたサンプル室１０２１と水平に配置されたガラス化デバイス（キャップなし）を示している。図示のように、ランプ１０２０は、サンプル室１０１１の表面に対する傾斜角を有し、サンプル室１０１１の一端から上向きに延びている。いくつかの実施形態では、廃棄物を収集するために、マイクロピペットを使用して、ランプ１０２０を通ってフィルタ１０２１に向かって流れるようにサンプル室１０１１内の流体を押し込む。流体廃棄物がフィルタ１０２１を通って廃棄容器１０１２に流れ込む一方で、より大きなサイズのサンプルが流れ込むことを防ぐ。すなわち、サンプルはサンプル室内に保持される。理論によって制約されることを意図せずに、重力がサンプルに作用して、それらをランプ１０２０の下に引っ張ってフィルタ１０２１から引き離すので、ランプ１０２０によって、卵母細胞又は胚等のサンプルのフィルタ１０２１への付着を防ぐことが支援されると考えられる。

代替的に又は追加的に、いくつかの実施形態では、ランプ１０２０によって少なくとも１つのマイクロ流体チャネルが形成され、それによってサンプル室１０１１からフィルタ１０２１に向かって液体廃棄物を移動させるための毛細管吸い上げ力が提供される。ピペット等を使用することによる流体力で第１の溶液がサンプル室１０１１に導入されると毛細管現象が開始される。流体は、サンプル室１０１１からランプに沿って廃棄容器１０１２へと押し込まれる。デバイス全体を通る特定サイズのマイクロ流体チャネルと組み合わせて、廃棄容器１０１２内の流体の存在は、毛細管現象を用いてデバイス１００１を通して後続の流体を引き込むのに十分に強い力を生成する。代替的に又は追加的に、いくつかの実施形態では、フィルタ１０２１はスポンジ又はフィルタ紙等の吸収材から作られるので、サンプル室１０１１からの液体廃棄物の除去を容易にする吸い上げ力も提供される。

いくつかの実施形態では、フィルタ１０２１は、サンプルが通過することを防ぎながら、廃棄物を廃棄チャネル１０１３へと選択的に通過させる。例えば、いくつかの実施形態では、フィルタ１０２１は、廃棄物及びサンプルをそれらの各サイズに基づいて分離する機構を備える。いくつかの実施形態では、この機構は、液体成分を通過させるが、混合物の個体成分を保持する。いくつかの実施形態では、フィルタ１０２１は、卵母細胞又は胚等の個体サンプルの通過を阻止するのに十分に小さい細孔を有する。様々な実施形態では、細孔のサイズは、サンプルのタイプに依存して変化してもよい。いくつかの実施形態では、フィルタ１０２１は、濾過材から作られる。本開示との関連で使用され得る適切な濾過材には、限定されないが、焼結ポリエチレンビーズ、ポリマーメッシュ、及び繊維紙が含まれる。いくつかの実施形態では、濾過材は、フィルタ１０２１に対するサンプルの粘着を妨げる。

いくつかの実施形態では、ガラス化デバイスは、閉鎖構成（図示せず）をさらに有する。閉鎖構成では、キャップは、キャップ上の開口がサンプル室と流体連通せず、サンプル室がキャップの壁によって密封されるように入力部に対して配置される。いくつかの実施形態では、閉鎖構成では、キャップ上の１つ以上の凹所又は開口は、サンプル室にごく近接して配置される。いくつかの実施形態では、閉鎖構成では、キャップの１つ以上の開口は、入力部上の凹所と流体連通している。

閉鎖構成におけるガラス化デバイスは、サンプル室の内容物を直接的に流体に晒すことなく流体に沈められてもよい。いくつかの実施形態では、ガラス化デバイスは、サンプル室に保持されたサンプルのガラス化のために少なくとも入力部及びキャップ部を液体窒素に浸からせるように構成される。いくつかの実施形態では、デバイスは、その中に保持されたサンプルを解凍するために温媒体に浸かるようにさらに構成される。こうした実施形態では、液体窒素又は温媒体は、キャップ上の開口等を通してサンプルに容易に接近することができるが、デバイスが閉鎖構成にあるときはサンプルに直接的に接触しない。いくつかの実施形態では、デバイスの少なくとも入力部及びキャップ部は、液体窒素に耐性がある材料から作られる。いくつかの実施形態では、サンプルの迅速なガラス化及び解凍を達成することができるように、材料は熱伝導性を有する。本開示との関連で使用され得る例示的な材料には、限定されないが、アクリル系材料、ポリプロピレン系材料、ポリカーボネート系材料、及びコポリエステル系材料が含まれる。

いくつかの実施形態では、開放構成と閉鎖構成との切り替えは、その縦軸に沿ってキャップを、例えば、約１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、９０°、１００°、１１０°、１２０°、１３０°、１４０°、１５０°、１６０°、１７０°、又は１８０°回転させることにより行われる。特に、図２Ｂに示された例示的な実施形態を再び参照すると、入力ポート１０４及び開口１０７、１０８は、キャップ１０３の反対側に設けられている。この実施形態では、第１の開放構成と閉鎖構成との切り替えは、その縦軸に沿って約９０°キャップ１０３を回転させることにより行われてもよく、第１の開放構成と第２の開放構成との切り替えは、その縦軸に沿って約１８０°キャップ１０３を回転させることにより行われ得る。いくつかの実施形態では、キャップ１０３は、キャップの保持及び回転を容易にするグリップ１０６をさらに備える。

図１１Ａ及び１１Ｂは、本願のガラス化デバイスを使用して胚を凍結及び解凍するための例示的な手順を示している。図１１Ａに示されているように、凍結するには、デバイスは最初に第１の開放構成で配置される。キャップ上の入力ポートを通して培養基がサンプル室に送達され、その後で胚試料がサンプル室に送達される。次に、入力ポートを通して適切な平衡化溶液が追加され、胚は、廃棄物が収集される前の所定期間にわたり平衡化溶液で平衡化させられる。その後、入力ポートを通してガラス化溶液が追加され、胚は、廃棄物が収集される前の所定期間にわたりガラス化溶液で培養される。次に、キャップは閉鎖構成になるように回転させられて、デバイスの入力部は、胚のガラス化のために迅速に液体窒素タンクの中に入れられる。

図１１Ｂに示されているように、解凍するには、閉鎖構成で凍結されたデバイスが、迅速に３７°Ｃの加温水槽に入れられて、所定期間にわたり培養される。次に、キャップが第１の開放構成になるように回転させられる。３７°Ｃの解凍溶液が入力ポートを通してサンプル室に適用されて、胚を所定期間にわたり温めることができる。次に、室温の希釈溶液が追加されて、胚は、廃棄物が収集される前の所定期間にわたり希釈溶液で平衡化させられる。その後、サンプル室に室温の洗浄溶液が追加されて、胚は、廃棄物が収集される前の所定期間にわたり平衡化させられる。３７°Ｃの培養基がサンプル室に追加される前に、洗浄ステップは必要に応じて反復されてもよい。次に、キャップは第２の開放構成になるように回転させられて、胚はキャップ上の開口を通して回収される。

本デバイスを使用してサンプルを凍結及び／又は解凍するための手順は、調製されたサンプルの品質を損なわずにマイクロピペット操作の数を少なくとも４倍減らすことができると考えられる。さらに、組み込み廃棄物収集機構によって、各湿潤ステップで持ち越される溶液の量が減少し、ユーザごとに一貫性が向上する。すなわち、本デバイスの利点は、脆弱なサンプルのヒトによる操作に関連付けられる損傷の危険性を低下させることと共に、サンプル調製に関連付けられる人的エラーを減らすことにより、サンプル品質の一貫性を向上させることを含んでいる。

上記の凍結及び解凍の手順は、単なる例示であって、本ガラス化デバイスの使用を記載された特定の例示に限定することを意図していない。例えば、本デバイスとの関連で使用され得るサンプルは、胚試料に限定されておらず、例えば、卵母細胞、体細胞及び他の適切なサンプルタイプも含んでいる。さらに、サンプルを処理するために使用される化学物質は、上記のものに限定されるのではなく、本デバイスは多用途であり、市販の異なるガラス化キットと共に使用され得ると考えられる。さらに、本デバイスは、凍結及び解凍と関わりなくサンプルの処理及び保存に使用されてもよい。当業者であれば、本開示の原理から逸脱することなくさらなる修正及び変形を構想することが可能であり、このように修正及び変形された実施形態も本願の範囲に含まれる。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、本開示によるガラス化デバイスの複数のユニットが、例えば、利便性のある保管又は搬送のために互いに積み重ねられ得る例示的な実施形態を示している。図１２Ａは、ガラス化デバイス１２０１の各ユニットが一方端においてプラグ１２０２を他方端においてレセプタクルを有する例示的な実施形態を示している。あるユニットのプラグ１２０２が別のユニットのレセプタクル１２０３と係合し、それにより２つのユニットを互いに積み重ねることができる。図１２Ｂは、ガラス化デバイス１２０１の各ユニットが両端において磁石１２０２、１２０３を有する別の例示的な実施形態を示している。磁石１２０２、１２０３は互いに係合し、それにより複数のユニットが互いに積み重なる。

図１３Ａは、本開示によるガラス化デバイスの代替的な実施形態を示す。図示のように、ガラス化デバイス１３０１は、ハンドル部１３０２及び入力部１３１０を有する細長部材を含んでいる。入力部１３１０は、キャップ１３０３に可逆的に結合され得る。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、円筒形であり、キャップ１３０３内の円筒の空洞と係合し得る。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、ハンドル１３０２の近位端におけるより大きな寸法、ハンドル１３０２の遠位端におけるより小さな寸法を有するテーパ状である。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、約１°から約５°の抜き勾配でテーパ状になっている。いくつかの実施形態では、キャップ１３０３内の空洞も一致する抜き勾配でテーパ状になっており、それにより入力部１３１０及びキャップ１３０３のテーパ形状が２つの部分を互いに係合及び／又は密封するのを支援する楔力がもたらされる。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、キャップ１３０３が入力部１３１０に向かってさらに移動することを防ぐためのキャップストッパ１３２３をさらに備えており、それによりキャップ１３０３が観察窓１３０５又は凹所１３１４を覆ってしまうことを防ぐ。いくつかの実施形態では、キャップ１３０３は、キャップ１３０３の保持及び回転を容易にするためのグリップ１３０６をさらに備える。

図１３Ｂは、ガラス化デバイスの入力部１３１０の斜視図である。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、ハンドル１３０２内に含まれている廃棄容器（図示せず）と流体連通するサンプル室（図示せず）を含んでいる。入力ポート１３０４は、外側とサンプル室を接続する。入力部は観察窓１３０５をさらに備えており、サンプル室の少なくとも一部が観察窓１３０５を通して外側から可視であり得る。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、サンプル室にごく近接している１つ以上の凹所１３１４をさらに備える。いくつかの実施形態では、液体窒素と接触しているとき、凹所１３１４によって、その中に保持されたサンプルを良好にガラス化するために液体窒素がサンプル室にごく近接することが可能になる。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、入力ポート１３０４の開口に隣接する凹所１３１５をさらに備える。凹所１３１５によって、マイクロピペット等のサンプル送達ツールがより簡単に入力ポート１３０４の開口に接近することが可能になる。凹所１３１５は、キャップ１３０３が入力部１３１０上に押し込まれるときに、空気がサンプル室に入って気泡になることも防ぐ。

図１４Ａ－１４Ｄは、ハンドル１３０２、入力部１３１０及びキャップ１３０３を示すガラス化デバイス１３０１を示している。図１４Ａの上面図に示されているように、ハンドル部１３０２に遠位の入力部１３１０の部分がキャップ１３０３に挿入されている。いくつかの実施形態では、キャップストッパ１３２３は、キャップ１３０３が観察窓１３０５を遮るのを防ぐことを支援する。特に、いくつかの実施形態では、キャップストッパ１３０３は、観察窓１３０５よりもハンドル１３０２に対して遠位に設けられている。いくつかの実施形態では、キャップは、キャップ１３０３の保持及び取り扱いを容易にするためのグリップ１３０６をさらに備える。図１４Ｂも、ガラス化デバイス１３０１の上面図を示している。この図では、キャップ１３０３が入力部１３１０から取り外され、入力ポート１３０４が露出している。

図１４Ｃは、図１４Ｂの線Ａ－Ａに沿った断面を示している。図示のように、入力部１３１０は、入力ポート１３０４を介して外側と接続されているサンプル室１３１１を備える。サンプル室１３１１は、サンプルを置くことができる少なくとも１つの表面１３２１を備える。サンプル室１３１１内の活動及び／又は内容物を外側から見ることができるように、観察窓１３０５がサンプル室１３１１の上に置かれる。凹所１３１４は、サンプル室１３１１にごく近接している。この例示的な実施形態では、サンプル室１３１１及び凹所１３１４は、例えば、サンプル室１３１１内のサンプルと凹所１３１４内の液体窒素との間で高速熱伝導を可能にする薄い壁で分離されている。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、入力ポート１３０４の開口に隣接する凹所１３１５をさらに備える。

サンプル室１３１１は、デバイスのハンドル１３０２の部分に延びる廃棄容器１３１２と流体連通している。フィルタ機構１３２０が、サンプル室１３１１と廃棄容器１３１２との間に配置されている。いくつかの実施形態では、フィルタ機構１３２０は、サンプル室１３１１内にサンプルを保持しながら、廃棄物を廃棄容器１３１２へと選択的に通過させる。いくつかの実施形態では、フィルタ機構１３２０は、廃棄物及びサンプルをそれらの各サイズに基づいて分離する。いくつかの実施形態では、フィルタ機構１３２０は、液体成分を通過させるが、混合物の個体成分を保持する。いくつかの実施形態では、フィルタ機構１３２０は、卵母細胞又は胚等の個体サンプルの通過を阻止するのに十分に小さい細孔を有する。様々な実施形態では、細孔のサイズは、サンプルのタイプに依存して変化してもよい。

いくつかの実施形態では、フィルタ機構１３２０はメッシュである。いくつかの実施形態では、メッシュを通る穴は、吸い上げ力が毛細管現象によって流体を引き込むことを可能にするのに十分に小さな穴である。いくつかの実施形態では、使用中に、メッシュを通るように液体を押し込むための流体圧が最初にサンプル室１３１１に提供される。廃棄容器１３１２内の流体の存在は、毛細管現象を用いてデバイス１３０１を通して後続の流体を引き込むのに十分に強い力を生成する。さらに、メッシュを通って流れて穴を湿らせる液体は、流体圧がなくても液体及び／又は後続のさらなる液体をメッシュを通過させるように吸い上げ力を増大させてもよい。本開示によれば、フィルタ機構１３２０に適切な材料には、限定されないが、焼結ポリエチレンビーズ、ポリマーメッシュ、及び繊維紙が含まれる。いくつかの実施形態では、材料は、円滑面を有し、サンプルの粘着又は付着を防ぐ。

図１４Ｄは、デバイス全体の断面図を示している。キャップ１３０３は、入力部１３１０を収容するための内部の空洞１３２４を有する。いくつかの実施形態では、キャップ１３０３が入力部１３１０に結合されると、入力ポート１３０４は密封される。キャップ１３０３が入力部１３１０上に押し込まれると、凹所１３１５にエアポケットが形成される。すなわち、キャップ１３０３が入力部１３１０に結合されたときに、凹所１３１５は空気が入力ポート１３０４に押し込まれてサンプル室１３１１で気泡になることを防ぐ。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、キャップ１３０３が観察窓１３０５を遮るのを防ぐためのキャップストッパ１３２３をさらに備える。いくつかの実施形態では、デバイスは、廃棄物が廃棄容器１３１２からサンプル室１３１１に戻ることを防ぐ機構をさらに備える。いくつかの実施形態では、デバイスは、廃棄物が入ると廃棄容器１３１２内の空気を放出させて、液体窒素が廃棄容器１３１２に入ることを防ぐフィルタ１３２２等の機構をさらに備える。いくつかの実施形態では、フィルタ１３２２は、液体廃棄物が廃棄容器１３１２から漏出することも防ぐ。いくつかの実施形態では、フィルタ１３２２は、液体が通過することを防ぐのに十分に小さいが、空気を通過させるのに十分に大きい細孔サイズを有する。いくつかの実施形態では、フィルタ１３２２は、約２０ミクロンの細孔サイズを有する。いくつかの実施形態では、フィルタ１３２２は、ＰＴＦＥ、ポリエチレン又はポリプロピレンから作られる。

図１５Ａ及び１５Ｂは、ガラス化デバイス１３０１の代替的な実施形態の斜視図を示す。デバイスの長手軸に沿った断面も示されている。特に、図１５Ａには、ハンドル１３０２（部分的に示す）及び入力部１３１０（部分的に示す）を含むガラス化デバイス１３０１の部分構造が示されている。入力部１３１０は、サンプル室１３１１を備える。入力ポート１３０４は、サンプル室を外側と接続する。入力部１３１０は、ハンドル１３０２内に延びる廃棄容器１３１２をさらに備える。この例示的な実施形態では、メッシュ等のフィルタ機構１３２０が、サンプル室１３１１と廃棄容器１３１２との間に配置されている。ユーザがサンプル室１３１１内の活動及び／又は内容物を観察窓１３０５を通して見ることができるように、観察窓１３０５がサンプル室１３１１の上に置かれる。入力部１３１０は、サンプル室１３１１に近接する少なくとも２つの凹所１３１４をさらに備える。液体窒素と接触すると、凹所１３１４によって、ガラス化効果を向上させるために液体窒素がサンプル室１３１１に近接することが可能になる。キャップ（図示せず）が入力部１３１０と係合すると、入力ポート１３０４は密封される。いくつかの実施形態では、入力部１３１０は、入力ポート１３０４の開口の付近に凹所１３１５をさらに備える。凹所１３１５によって、マイクロピペット等のサンプル送達ツールがより簡単に入力ポート１３０４の開口に接近することが可能になる。凹所１３１５は、キャップが入力部１３１０上に押し込まれるときに、空気がサンプル室１３１１に入って気泡になることも防ぐ。

図１５Ａに示されているように、サンプル室１３１１は、サンプルが配置され得る少なくとも１つの表面１３２１を有する。サンプル受容面１３２１は、サンプルを表面１３２１に送達することを容易にするために入力ポート１３０４に対して所定の角度を成してもよい。いくつかの実施形態では、入力ポート１３０４とサンプル受容面１３２１との間の角度は、約２０°から約７０°の範囲内である。本開示によれば、サンプルを容易に送達することができる限り、サンプル受容面１３２１及び入力ポート１３０４の寸法は重要ではない。図１５Ｂは、サンプル受容面１３２１の面積が削減された代替的な実施形態を示している。この例示的な実施形態では、入力ポート１３０４は、２つのセグメントを有している。入力ポート１３０４の開口に隣接する第１のセグメントは、サンプル室に隣接する第２のセグメントと比較してより大きな直径を有する。他の実施形態では、入力ポート１３０４は、開口において直径が大きいがサンプル室１３１１に向かって直径が小さくなるテーパ状であってもよい。

図１６－２１は、本開示によるガラス化デバイスの代替的な実施形態を示す。図１６は、ガラス化デバイス１６０１の斜視図である。ガラス化デバイス１６０１は、２つの端部を備えた細長形状を含む。一方の端部において、デバイス１６０１は、取り外し可能なキャップ１６０３に可逆的に結合することができる入力部（図示せず）を備える。いくつかの実施形態では、入力部１６１０は、円筒形であり、キャップ１６０３内の円筒の空洞と係合し得る。デバイスは、第２の端部において、ハンドル部１６０２及びキャップ１６３０をさらに含む。デバイス１６０１は、少なくとも１つの観察窓１６０５も含む。ガラス化デバイスは、（図１６に示された）閉鎖構成及び（図１８－１９に示された）開放構成を有する。閉鎖構成及び開放構成に切り替えることは、それぞれ入力部１６１０とキャップ１６０３を結合又は外すことにより行われる。図示の実施形態では、キャップ１６０３は、キャップ１６０３の保持及び取り扱いを容易にするためのグリップを形成する複数の隆起を有する。

図１７は、キャップ１６０３が入力部１６１０結合された閉鎖構成におけるガラス化デバイス１６０１の縦断面図である。この構成では、入力ポート１６０４、そしてサンプル室１６１１はキャップ１６０３の壁によって密封されている。閉鎖構成におけるガラス化デバイス１６０１は、上記のようにサンプル室１６１１の内容物を直接的に流体に晒すことなく流体に沈められてもよい。

開放構成のときに、入力ポート１６０４は、サンプル室１６１１に送達されるサンプル及び流動剤を受け入れるように構成される。入力ポート１６０４は、サンプル室１６１１と流体連通しており、サンプル室はフィルタ１６２１を含むフィルタ機構を介して廃棄容器１６１２と流体連通している。観察窓１６０５は、サンプル室１６１１の周囲のエリアに設けられる。開口１６０７は、観察窓１６０５の直径方向の反対側のハンドル部１６０２に形成される。

図１８は、ガラス化デバイス１６０１のハンドル１６０２の一部及び入力部１６１０を示している。ガラス化デバイス１６０１は、入力ポート１６０４が露出されるように開放構成（キャップ１６０３が取り外されている）で示されている。入力ポート１６０４は、入力部１６１０の壁にあるトラフ状凹所１６０４ａ及びサンプル室１６１１に通じる入力チャネル１６０４ｂを備える。凹所１６０４ａによって、マイクロピペット等のサンプル送達ツールがより簡単に入力チャネル１６０４ｂの開口に接近することが可能になる。凹所１６０４ａによって送達される流動剤は、入力チャネル１６０４ｂを介してサンプル室１６１１におけるサンプルに直接的に流れる。

観察窓１６０５は、デバイスのユーザがサンプル室１６１１内に位置するサンプルの状態を観察及び検査することを可能にする。いくつかの実施形態では、観察窓１６０５は、サンプル室１６１１の外壁が露出されるように、壁にある開口によって形成されてもよい。他の実施形態では、デバイスのユーザがサンプル室１６１１内に位置するサンプルの状態を検査するために容易に中を見ることができるように、観察窓１６０５は透明材料から作られる。様々な実施形態において、観察窓１６０５は、デバイス１６０１の残りの部分と同じ又は異なる材料から作られてもよい。サンプル室１６１１は、室内のサンプルを観察することを可能にするために透明材料によって囲まれる。いくつかの実施形態では、サンプル室１６１１の壁は、０．００５インチよりも薄く、好ましくは、０．００２インチ以下の薄さであり、それによりサンプルが好ましい速度で解凍することを可能にする。

図１９は、図１８に示されたハンドル１６０２の一部及び入力部１６１０の断面図である。この図では、観察窓１６０５の直径方向の反対側に開口１６０７が示されている開口１６０７は、サンプル室１６１１を取り囲む空間を露出させる。入力部１６１０が液体窒素に沈められると、例えば、液体窒素は、開口１６０７を通って、サンプル室１６１１内のサンプルに近接して流れ込む。いくつかの実施形態では、このような開口の数は１つに限定されない。様々な実施形態において、観察窓１６０５も、同様の開口として機能する。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの開口を有することは、液体窒素が一方の開口から入り、サンプル室１６１１を取り囲む空間に閉じ込められた空気が他方の開口から逃れることができるので、液体窒素がサンプルエリアの近傍に速く流れること、すなわちサンプルの高速ガラス化を可能にすると考えられる。

ユーザは、観察窓１６０５を介してサンプル室１６１１内の内容物及び／又は活動を監視しながら、入力ポート１６０４からサンプル室１６１１内に、サンプル又はサンプルを調製若しくは処理するための溶液等の流動剤を送達してもよい。次に、廃棄物は、廃棄容器１６１２内に収集される。様々な実施形態において、デバイス１６０１は、廃棄容器１６１２に到達するように廃棄物を通過させながら、サンプルを保管するためのフィルタ機構等の機構を備える。例えば、この実施形態では、フィルタ１６２１が廃棄容器１６１２からサンプル室１６１１を分離している。

フィルタ１６２１の詳細が、図２０の斜視断面図に示されている。いくつかの実施形態では、フィルタ１６２１は、サンプルが通過することを防ぎながら、廃棄物を廃棄容器１６１２内へと選択的に流れ込ませる。例えば、いくつかの実施形態では、フィルタ１６２１は、廃棄物及びサンプルをそれらの各サイズに基づいて分離する濾過機構を備える。いくつかの実施形態では、濾過機構は、液体成分を通過させるが、混合物の個体成分を保持する。すなわち、サンプルはサンプル室１６１１内に保持される。いくつかの実施形態では、フィルタ１６２１は、卵母細胞又は胚等の個体サンプルの通過を阻止するのに十分に小さい細孔を有する。様々な実施形態では、細孔のサイズは、サンプルのタイプに依存して変化してもよい。いくつかの実施形態では、フィルタ１６２１は、複数の細孔、例えば、射出成形されたコンポーネントに設けられたレーザドリル穴を有する。細孔のサイズ、数及び／又は配置は、（以下に記載の）毛細管現象を促進するように選択される。いくつかの実施形態では、フィルタ１６２１のコンポーネントは、細孔の中心間に０．００３の間隔で約０．００２インチの直径を有する７ｘ９配列の細孔を含む。他の実施形態では、フィルタ１６２１は、配列の異なる数の細孔、異なる直径の細孔、及び／又は細孔間の異なる間隔を有してもよい。

他の実施形態では、フィルタ１６２１は、濾過材から作られる。本開示との関連で使用され得る適切な濾過材には、限定されないが、焼結ポリエチレンビーズ、ポリマーメッシュ、及び繊維紙が含まれる。いくつかの実施形態では、濾過材は、フィルタ１６２１に対するサンプルの粘着を妨げる。

ガラス化デバイス１６０１は、毛細管現象によって入力ポート１６０４からフィルタ機構を通じて廃棄容器１６１２へと流体を引き込むようなサイズであり、かつそのように構成される。このようにして、サンプルは、外力の支援がなくても又は外力に対抗さえして、入力ポート１６０４からサンプル室１６１１を通じて廃棄容器１６１２へと流れる。いくつかの実施形態では、入力ポート１６０４、サンプル室１６１１、フィルタ１６２１における細孔、及び／又は廃棄容器１６１２を通過する小通路によってマイクロ流体チャネルが形成され、それにより液体廃棄物をサンプル室１６１１からフィルタ１６２１に向かって移動させる毛細管吸い上げ力が提供される。ピペット等を使用することによる流体力で第１の溶液が入力ポート１６０４を通って導入されると毛細管現象が開始される。流体は、サンプル室１６１１からフィルタ１６２１の細孔を通過して廃棄容器１６１２へと押し込まれる。デバイス全体を通る特定サイズのマイクロ流体チャネルと組み合わせて、廃棄容器１６１２内の流体の存在は、毛細管現象を用いてデバイス１６２１を通して後続の流体を引き込むのに十分に強い力を生成する。追加的に、いくつかの実施形態では、フィルタ１６２１は、湿るとサンプル室１６１１からの液体廃棄物の除去を容易にする吸い上げ力をもたらすスポンジ、フィルタ紙又はメッシュ等の吸収材から作られる。いくつかの実施形態では、液体が材料を通って流れて穴を湿らせると、毛細管現象が開始され、吸い上げ力は、流体圧がなくても液体及び／又は後続のさらなる液体が材料を通過することを支援する。

液体廃棄物は、ハンドル部１６０２に保持される廃棄容器１６１２に収集される。いくつかの実施形態では、廃棄容器は、ガラス化されるサンプルの事前処理及び調製の間に使用される全ての廃棄流体を保持するための容積を有するようなサイズであり、かつそのように構成され、そのため廃棄容器１６１２は最大容積に到達せずかつ空にする必要もない。廃棄容器１６１２は、図２１に示されているように、入力部１６１０の反対の端部においてキャップ１６３０を有し、これは流体がサンプル室１６１１から引き込まれるときに容器を放出させる。さらに、キャップ１６３０は、（凍結のための）液体窒素及び（解凍のための）温水が廃棄容器１６１２の周囲を通過するように廃棄容器の周囲に等しい隙間を提供するために、廃棄容器１６１２の位置をデバイス１６０１の軸中心線に維持するのに役立つ。いくつかの実施形態では、キャップ１６３０は、複数の色で成形することによりユーザに独自の色識別性を提供し、デバイス１６２１の様々なサイズ、使用等に関して独自である。

デバイス１６２１は、液体窒素に沈めるためにサンプル室１６１１を密封するようにさらに構成される。特に、キャップ１６０３は、デバイス１６２１の入力部１６１０の端部を密封し、他方の端部はプラグとして作用する廃棄容器１６１２内の凍結溶液によって密封される。

図２２Ａ－２２Ｄは、ガラス化デバイス１６０１の入力部１６１０の代替的な実施形態を示す。こうした図面に示されているように、入力部１６１０は、サンプルの凍結又は解凍時に気泡が試料室１６１１へ通過することを防ぐ又は制限するための様々な設計特性を有する入力ポート１６０４を含む。溶液が導入された後でキャップ１６０３がデバイス１６２１上に配置されると、液面が入力ポート１６０４の上端を下回るときにキャップ１６０３の下に気泡が形成される。結果として、気泡は、入力チャネル１６０４ｂの開口に向かって押される。気泡はサンプル室１６１１内のサンプルを損傷させる可能性があるので、図２２Ａ－２２Ｄの特徴は、サンプルの損傷の可能性を制限することを支援する。

図２２Ａでは、入力ポート１６０４は、隆起部１６２２によって入力凹所１６０４ａの端部から分離された入力チャネル１６０４ｂへの開口を有する。キャップ（図示せず）が入力部１６１０上に配置されると、形成された全ての気泡は、隆起部１６２２の上の入力チャネル１６０４ｂより上に残る。凍結されると、凍結された液体の収縮によって、気泡が室内に吸い込まれる可能性はない。したがって、解凍されると、室内は気泡がない状態に維持される。

図２２Ｂでは、入力ポート１６０４は、入力チャネル１６０４ｂの開口に対して異なる高さの部分を含む。第２の凹部１６２４は、入力ポートの凹所１６０４ａより低いが、入力チャネル１６０４ｂの開口に対しては高度が高い。このようにして、液面は、より少ない液体量によって第２の凹部１６２４より上（かつ入力チャネル１６０４ｂへの開口より上）に維持される。入力ポートの凹所１６０４ａと第２の凹部１６２４とを分離するランプ部が、液面を入力チャネル１６０４ｂの開口より上に維持するのに役立つ。このようにして、解凍のために大量の流体を必要とする凹所１６０４ａの深さが全て同じである場合よりも解凍過程は速い可能性がある。解凍により多くの時間がかかれば、試料の生存能力を危険に晒す可能性がある。

図２２Ｃ－２２Ｄに関して、入力ポートの凹所１６０４ａは、狭い部分１６２６を含む。ポートの凹所１６０４ａと同等の幅の気泡が、狭い部分１６２６を押し通されることはない。したがって、気泡は、入力チャネル１６０４ｂの開口から遠ざけられる。さらに、図２２Ｃでは、入力凹所１６０４ａは傾斜しており、凹所１６０４ａに存在する最小量の流体が使用されることを可能にしながら、液面が低く下がり過ぎない（すなわち、入力チャネル１６０４ｂへの開口よりも上に維持される）ことも確実にする。液体をより少なくすることで、温溶液が試料により迅速に到達することが可能になり、それにより試料の生存能力を促進する。

図２２Ｄでは、入力凹所１６０４ａ内にトラフ１６２８がある。解凍後に入力チャネル１６０４ｂの開口の近くに気泡が閉じ込められていても、トラフ１６２８は、液体が流れることが可能な通路を提供する。トラフ１６２８は常に液体で満たされていることが意図される。したがって、液体が流れるための通路を有することにより、気泡が形成されていても、試料の解凍時に非常に重要となる液体の動きがある。気泡が流路の障害になる場合、試料の生存能力が損なわれる。

いくつかの実施形態では、デバイスの少なくとも入力部及びキャップ部は、液体窒素に耐性がある材料から作られる。いくつかの実施形態では、サンプルの迅速なガラス化及び解凍を達成することができるように、材料は熱伝導性を有する。本開示との関連で使用され得る例示的な材料には、限定されないが、アクリル系材料、ポリプロピレン系材料、ポリカーボネート系材料、及びコポリエステル系材料が含まれる。

開示された様々な実施形態による上記のガラス化デバイスは、類似の特徴を含み、類似の原理に従って動作し、同じ参照番号は同じ要素を意味する。所定のコンポーネント又は詳細は所定の実施形態の記載から省略されてもよく、類似の要素がガラス化デバイスの他の実施形態と関連して先に記載されたものと同じ機能を実行し又は同じ特徴を含むことが理解されるべきである。

（均等物）
本技術は、現在の技術の個別の態様の１つの例示として意図されているこの出願に記載された特定の実施形態に関して限定されない。その精神及び範囲から逸脱することなく本技術の多くの修正及び変形を行うことが可能であり、それは当業者には明らかであろう。本明細書で列挙されたものに加えて、本技術の範囲内で機能的に均等な方法及び装置も、当業者には先の記載から明らかであろう。このような修正及び変形が、本技術の範囲内に含まれることが意図される。本技術は、特定の方法、試薬、化合物組成又は当然に変化し得る生物系に限定されないことが理解されるべきである。また、本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を記載すること目的としており、限定を意図していないことが理解されるべきである。

当業者には理解されるように、いかなる及び全ての目的に対して、特に、記載された説明を提供することに関して、本明細書に開示の全ての範囲は、その任意の及び全の可能な部分範囲及び部分範囲の組み合わせも含んでいる。列挙されたいずれの範囲も、同じ範囲が少なくとも等しく半分、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１等に分割されることを十分に記載し及び可能にしていると容易に理解され得る。非限定的な例として、本明細書で検討された各範囲は、下部３分の１、中部１及び上部３分の１等に容易に分割され得る。当業者には理解されるように、「まで」、「少なくとも」、「より大きな」、「より少ない」等の全ての言葉は、記載された数を含みかつ上記のように後で部分範囲に分割され得る範囲も意味する。最後に、当業者には理解されるように、範囲はそれぞれ個別の要素を含む。

全ての数字表示、例えば、範囲を含むｐＨ、温度、時間、濃度、量、及び分子量は、必要に応じて、（＋）又は（－）１０％、１％又は０．１％変化する近似値である。常に明示されている訳ではないが、全ての数字表示の前に「約」という言葉が伴い得ることが理解されるべきである。また、常に明示されている訳ではないが、本明細書に記載の試薬は単なる例示であり、当技術分野ではこれらの均等物が知られていることが理解されるべきである。

Claims (14)

1. 入力ポートを有する入力部と、
   サンプル室と、
   前記サンプル室と流体連通する廃棄容器と、
   前記サンプル室内に生物試料であるサンプルを保持しながら、前記入力ポートを通って導入される流体が前記サンプル室から前記廃棄容器内へと選択的に通過することを可能にするフィルタ機構と、
   前記入力ポートを閉じるために前記入力部に可逆的に結合することが可能なキャップと
   を備え、
   前記サンプル室、廃棄容器及びフィルタ機構は、前記サンプル室から前記フィルタ機構を通って前記廃棄容器へと毛細管現象によって流体を引き込むように構成される、ガラス化デバイス。
2. 少なくとも１つの観察窓をさらに備え、前記観察窓は、前記サンプル室内のサンプルが前記観察窓を通して観察可能であるように構成される、請求項１に記載のガラス化デバイス。
3. 前記キャップは、前記キャップが前記入力部に結合されるときに前記ガラス化デバイス内の流体の流れを妨げるように前記入力ポートを密封するように構成される、請求項１に記載のガラス化デバイス。
4. 前記フィルタ機構は、毛細管現象を促進するために複数のマイクロ流体チャネルを形成するようにサイズが決められかつ構成される複数の細孔を有するフィルタを備える、請求項１に記載のガラス化デバイス。
5. 前記サンプル室は、液体窒素に耐性のある材料を備える、請求項１に記載のガラス化デバイス。
6. 前記サンプル室は、熱伝導性材料を備える、請求項１に記載のガラス化デバイス。
7. 前記サンプル室は、アクリル系材料、ポリプロピレン系材料、ポリカーボネート系材料、及びコポリエステル系材料の少なくとも１つから形成される、請求項１に記載のガラス化デバイス。
8. 前記サンプル室は、０．００２インチ以下の厚みの壁を有する、請求項１に記載のガラス化デバイス。
9. サンプル室内でガラス化するためのサンプルを調製するための方法であって、
   フィルタ機構に隣接するサンプル室内へ生物試料であるサンプルを送達するステップと、
   前記フィルタ機構が前記サンプル室内に前記サンプルを保持しながら、前記サンプル室を通して廃棄容器内へと流体力によって第１の流体を押し込むことによって前記第１の流体で前記サンプルを処理するステップと、
   キャップを結合することにより前記サンプル室内に流体を流すための入力ポートを密封するステップと
   を含み、
   前記廃棄容器内へと前記第１の流体を押し込むことによって毛細管現象が開始され、後続の流体が前記サンプル室を通して前記廃棄容器内へと引き込まれる、方法。
10. 前記フィルタ機構が前記サンプル室内に前記サンプルを保持しながら、前記サンプル室を通して前記廃棄容器内へと毛細管現象によって第２の流体を引き込むことによって前記第２の流体で前記サンプルを処理するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記サンプル室における観察窓を通して前記サンプル室内の前記サンプルを観察するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記サンプル室内の前記サンプルをガラス化するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記サンプルは、前記サンプル室を液体窒素と接触させることによりガラス化される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記サンプル室を温溶液と接触させることにより前記サンプルを解凍するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

Images