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      生物反應(yīng)器容器以及相關(guān)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號:467601閱讀:361來源:國知局
      生物反應(yīng)器容器以及相關(guān)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)的制作方法
      【專利摘要】本申請?zhí)峁┝松锓磻?yīng)器容器(100),其具有從其側(cè)面突出并限定3個分別的面向外部的口(132a-c)和容器室(105)之間的流體管道(136a-c)的剛性架。生物反應(yīng)器系統(tǒng)包括具有容納站(14)的細胞培養(yǎng)模塊(10),在使用時,容器(100)容納在容納站(14)中。3個流體連接口(314a-c)與容納站(14)相鄰,并通過閥組件(300)與相關(guān)的氣體和/或液體輸入管線(302a-c,316,318)流體連接。當(dāng)容器(100)被插入容納站時,架的剛性性質(zhì)和容納站連接口(314a-c)的限定位置表明,容器上的面向外部的口(132a-c)與容納站連接口(314a-c)配準(zhǔn),從而自動形成分別的流體連接,而不需要對容器(100)上的流體管線與細胞培養(yǎng)基座(12)上的口進行手動連接。
      【專利說明】生物反應(yīng)器容器以及相關(guān)的生物反應(yīng)器系統(tǒng)發(fā)明領(lǐng)域
      [0001]本發(fā)明大體上涉及用于懸浮細胞培養(yǎng)物的生物反應(yīng)器處理系統(tǒng)領(lǐng)域。更具體而言,本發(fā)明涉及用于插入生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的細胞培養(yǎng)模塊的生物反應(yīng)器容器的改進和處理這樣的生物反應(yīng)器容器的改進的方法。
      [0002]發(fā)明背景
      [0003]在仔細控制多個參數(shù)的情況下,在生物反應(yīng)器中產(chǎn)生由懸浮生長于生長培養(yǎng)基中或生長于溶液中的懸浮顆粒表面上的細胞組成的細胞培養(yǎng)物。這些生物反應(yīng)器可能能夠處理大量的細胞培養(yǎng)溶液。例如,大規(guī)模的生物反應(yīng)器能具有1-20,000升,甚至能達到50,000升的容量。
      [0004]在生物反應(yīng)器中,仔細控制細胞所暴露的環(huán)境是重要的。環(huán)境的細微改變可以對細胞的生理學(xué)和由每個細胞產(chǎn)生的目標(biāo)產(chǎn)物(例如重組蛋白)的量(產(chǎn)物滴度)產(chǎn)生重大的影響。相應(yīng)地,這對生產(chǎn)過程的經(jīng)濟效益也產(chǎn)生了巨大的影響。必須控制的參數(shù)包括細胞可接觸的氧氣和二氧化碳(溶解氧和CO2)的濃度、pH、溫度和特定的營養(yǎng)素水平,例如葡萄糖濃度。另外,物理環(huán)境也是很重要的,特別是重要的組分,包括氣體分布的形式,例如氣泡大小和整體氣體流動。最后,液體和細胞的混合也是很關(guān)鍵的,其會影響反應(yīng)器中的均質(zhì)性以及生物反應(yīng)器中的細胞所暴露的局部環(huán)境改變。這些問題在非常大的生物反應(yīng)器中十分重要。
      [0005]在生物反應(yīng)器系統(tǒng)中制備產(chǎn)品的公司所面臨的主要挑戰(zhàn)是為生產(chǎn)某一具體產(chǎn)品來優(yōu)化生物反應(yīng)器中的條件。為生產(chǎn)某一具體產(chǎn)品的某一具體細胞系優(yōu)化條件會容易地對產(chǎn)品的收率產(chǎn)生數(shù)量級水平的影響,從而對生產(chǎn)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生巨大的影響。這個問題并不是能容易解決的,因為需要控制很多參數(shù),并且最佳方法可能涉及這些條件的隨時間的改變。但是,由于設(shè)備可用性缺少以及操作的巨大成本,探索改變一系列參數(shù)的影響是不現(xiàn)實的。運行一次21生物反應(yīng)器的實際成本可以超過$2000。對于更大的規(guī)模,成本迅速增加而不能被接受。這些問題阻礙了應(yīng)用基于現(xiàn)代統(tǒng)計學(xué)的實驗方法來分析多參數(shù)改變(通常稱為DOE (實驗設(shè)計))的影響,這些方法通常需要數(shù)十個生物反應(yīng)器實驗才能產(chǎn)生價值。
      [0006]這樣的工作產(chǎn)生價值的機會在近些年來有所提高,因為監(jiān)管機構(gòu)已經(jīng)引入了這樣的理念,如果控制參數(shù)中的改變的影響已經(jīng)被探索,那么一個生產(chǎn)運行中的這些改變不一定意味著一個批次的自動失敗。在沒有小規(guī)模的高度平行的生物反應(yīng)器模型的情況下,這是不可能的,但是這又是生產(chǎn)商保持競爭力所必需的。
      [0007]生物反應(yīng)器所面臨的另一問題是難于在研發(fā)早期選擇出在攪拌式生物反應(yīng)器環(huán)境中生存力強并且生產(chǎn)能力強的細胞系。很顯然的一點是,當(dāng)需要篩選數(shù)十個至數(shù)百個細胞系時,已有的生物反應(yīng)器系統(tǒng)是無法使用的。
      [0008]已經(jīng)嘗試了多種小規(guī)模方法生物反應(yīng)器(例如,振動多孔板和瓶),但是這些生物反應(yīng)器無法真實再現(xiàn)具有培養(yǎng)參數(shù)閉環(huán)控制的攪拌式通氣系統(tǒng)中存在的條件。至今為止,小規(guī)模實驗運行通常在I至10升容量的容納溶液中的細胞培養(yǎng)物的個體生物反應(yīng)器中實施。對于哺乳動物培養(yǎng)物,這些實驗在細致的監(jiān)控控制下進行約兩周的時間,對于微生物培養(yǎng)物來說,持續(xù)時間通常更短。在這段時期,可以改變各個生物反應(yīng)器之間的上文所討論的輸入?yún)?shù),同時監(jiān)測各個生物反應(yīng)器的內(nèi)容物,從而確定哪套參數(shù)能實現(xiàn)希望的最佳結(jié)果。然后,可以使用這套參數(shù)來將過程的規(guī)模升級到完全生產(chǎn)規(guī)模,目標(biāo)是最大化細胞生產(chǎn)或細胞活力,從而提高生產(chǎn)效率和/或增加產(chǎn)物滴度收率。
      [0009]控制培養(yǎng)參數(shù)需要考慮以下三方面:i)在規(guī)定時間內(nèi)將參數(shù)保持在控制限度內(nèi)限定的設(shè)定點;ii)隨時間以受控、計劃的方式改變該參數(shù);以及最后iii)該參數(shù)在各個生物反應(yīng)器之間和在各次運行之間的一致性和可再現(xiàn)性。一旦實現(xiàn)這樣的控制,則可以改變參數(shù)并確定這樣的改變對于生產(chǎn)能力的影響。
      [0010]可以攪拌生物反應(yīng)器中的細胞培養(yǎng)溶液來確保均質(zhì)性。攪拌速率會通過影響細胞的物理環(huán)境(例如剪切)對培養(yǎng)物的生產(chǎn)能力產(chǎn)生重要影響,并且還會影響細胞的活力和生產(chǎn)壽命。此外,攪拌速率會直接影響混合以及氣體從氣泡輸入流大量轉(zhuǎn)移入細胞接觸的液相的效率。對于某一具體培養(yǎng)過程,必須建立攪拌速率和其潛在負面影響以及良好的混合和氣體轉(zhuǎn)移的優(yōu)勢之間的平衡。在生產(chǎn)規(guī)模上,向反應(yīng)器的能量輸入也成重要的經(jīng)濟效益考量因素。
      [0011]在很多已有的小規(guī)模系統(tǒng)中,并不攪拌生物反應(yīng)器容器的內(nèi)容物,而是通過振蕩來搖動。盡管這樣簡化了系統(tǒng)使得容器不需要單獨的攪拌器,但是這不能實現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模條件(內(nèi)容物被攪拌)的準(zhǔn)確模擬;振蕩并不能復(fù)制通過攪拌容器內(nèi)容物所帶來的剪切力。此外,振蕩容器中的氣體轉(zhuǎn)移主要是通過表面通氣,而不是將氣泡提供到系統(tǒng)的基部,從而改變氣體轉(zhuǎn)移的動力學(xué)和物理環(huán)境。
      [0012]當(dāng)提供攪拌器時,通常每個攪拌器是由驅(qū)動源獨立地驅(qū)動。操作者將每個攪拌器與相關(guān)的驅(qū)動源連接和拆卸是耗時的,而這正是實驗運行之間所需要的。EP2270129公開了通過共用驅(qū)動盤在單個過程中連接分別的小規(guī)模生物反應(yīng)器的多個攪拌器的系統(tǒng)和相關(guān)的方法。
      [0013]對于生物反應(yīng)器中的氣體控制有兩個關(guān)鍵方面:0)2和O 2的控制。
      [0014]生物反應(yīng)器中的溶解氧水平必須保持在設(shè)定水平以確保對于細胞的一致的可利用性,使得代謝作用不受到限制。通常的保持水平在氣體飽和度所實現(xiàn)的最大溶解氧水平的15至50%之間變化。使用者之間實現(xiàn)這種變化的方法有所不同,有些人偏向于使用較低的輸入濃度和較高的流速,另一些人偏向于使用較高的輸入濃度和較低的流速??刂戚斎肓魉偈欠浅jP(guān)鍵的,因為其影響其他氣體(例如CO2)從培養(yǎng)基脫離。
      [0015]細胞所暴露的0)2的濃度會對代謝產(chǎn)生重要影響,特別是在哺乳動物細胞培養(yǎng)物中。因此,對于這樣的哺乳動物培養(yǎng)物,控制CO2還可以用于聯(lián)合培養(yǎng)基中基于碳酸氫鹽的緩沖系統(tǒng)來控制pH。氣泡也是關(guān)鍵的對細胞造成損傷的來源,因此控制總氣體流入速率是保持細胞活力中的重要因素。
      [0016]生物反應(yīng)器中的pH水平應(yīng)當(dāng)保持在預(yù)定范圍內(nèi),預(yù)定范圍可以隨著細胞培養(yǎng)的發(fā)展而變化。在哺乳動物細胞培養(yǎng)物中,通過聯(lián)合使用液體培養(yǎng)基中的基于碳酸氫鹽的緩沖體系和保持特定的溶解0)2水平可以實現(xiàn)這一點。但是,當(dāng)高于一定的細胞密度時,細胞產(chǎn)生的乳酸會破壞培養(yǎng)基的緩沖能力,通過添加一定量的堿性溶液來對抗增加的酸度能夠?qū)H保持在理想的限度內(nèi)。在生物反應(yīng)器中添加堿被控制為包括pH感應(yīng)器的反饋回路的一部分。
      [0017]溫度是生物反應(yīng)器中的重要參數(shù)。培養(yǎng)哺乳動物細胞的生物反應(yīng)器中使用的溫度的變化幅度不大,這是因為細胞來源于表現(xiàn)為控制體溫的動物。但是,在培養(yǎng)期間可以進行一些小的改動,例如,從而實現(xiàn)使細胞生理學(xué)偏向于產(chǎn)生重組蛋白而不是細胞增殖的代謝改變。對于微生物培養(yǎng)物,根據(jù)生物體,操作溫度可以在18-65?之間變化,并且需要準(zhǔn)確控制。
      [0018]通常,控制加熱器來增加或減少提供的熱量。在某些系統(tǒng)中,培養(yǎng)物生長和在攪拌中的能量輸入產(chǎn)生過量的熱量,因此需要冷卻和熱消散系統(tǒng)。
      [0019]可以將多種營養(yǎng)素供給分配到反應(yīng)器中。通常,營養(yǎng)素供給包括提供另外的氨基酸和碳源來替換細胞生長所用的氨基酸和碳源的培養(yǎng)基供給??梢愿鶕?jù)不同的計劃將多種不同的供給添加到生物反應(yīng)器中,通常包括碳源,例如葡萄糖。通常,響應(yīng)于生物反應(yīng)器中參數(shù)水平的測量值添加這些供給。
      [0020]操作者將流體管道與分別的入口 /出口連接和拆卸來建立流體通道用于向生物反應(yīng)器容器輸入氣體和/或營養(yǎng)素是耗時的并且通常手動操作比較復(fù)雜。
      [0021]監(jiān)測生物反應(yīng)器中的各種參數(shù)對控制它們是非常重要的。某些參數(shù)通過閉環(huán)感應(yīng)和響應(yīng)系統(tǒng)進行控制,而由于缺乏合適的在線監(jiān)測系統(tǒng),另一些參數(shù)通過采樣和線下分析來進行控制。
      [0022]容器內(nèi)容物的監(jiān)測可通過“侵入式”方法實現(xiàn),其中取出細胞培養(yǎng)溶液的一小部分樣品用于在線或線下分析,例如通過采樣口或通過用移液管吸出溶液樣品用于分散到例如分析系統(tǒng)的樣品杯中。同樣,可以提取容器內(nèi)頂部空間的氣體的樣品部分用于分析,例如,在氣體分析儀中分析。通過插入頂部空間的探針或經(jīng)由氣體出口和相關(guān)的管道可以完成提取。隨著用于向容器輸入氣體或營養(yǎng)素的流體管道的連接,在液體樣品和/或頂部空間氣體通過每個容器出口被提取而進行分析的情況下,操作者將流體管道與分別的出口連接和拆卸是耗時的并且通常手動操作比較復(fù)雜,主要的風(fēng)險在于被插入的設(shè)備的污染。這樣的問題增加了構(gòu)建多個生物反應(yīng)器實驗的普遍復(fù)雜性和成本。
      [0023]在EP2270129中,通過在單一步驟中實現(xiàn)多個流體通道的連接改進了方法,所述連接是通過利用界定基站中分別的容器的入口/出口和相關(guān)的流體口之間分別的管道的共用夾板。但是,該方法的缺點在于,在實驗運行之間流體仍能存在于夾板的管道中,從而產(chǎn)生了后續(xù)運行污染的風(fēng)險,特別是對于營養(yǎng)素供給。通過在運行之間沖刷和/或滅菌管道可以克服這個問題,但是這對于方法增加了額外的步驟。
      [0024]總之,在開發(fā)和優(yōu)化基于生物反應(yīng)器的生產(chǎn)過程中存在一系列的挑戰(zhàn),包括:i)現(xiàn)有系統(tǒng)運行的一般成本,甚至,由于所需設(shè)施(蒸汽產(chǎn)生)中機構(gòu)、工作量、資金成本、設(shè)備可用性的復(fù)雜性以及單位體積培養(yǎng)基組分的高成本,小規(guī)模系統(tǒng)是不被容許的;ii)缺少直接可適用的小規(guī)模系統(tǒng)來建立較大生物反應(yīng)器的模型;和iii)缺少推進提高每個受訓(xùn)雇員的生產(chǎn)量的要求的受訓(xùn)人員。
      [0025]因此,本發(fā)明的一個目的是提高小規(guī)模和大規(guī)模生物反應(yīng)器系統(tǒng)中實驗運行之間周轉(zhuǎn)的簡便性和效率,降低勞動量要求,降低污染風(fēng)險和增加實驗室生產(chǎn)量。
      [0026]發(fā)明概述
      [0027]根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供了生物反應(yīng)器容器,所述容器包括:
      [0028]由頂壁、底壁和側(cè)壁界定的室;
      [0029]剛性架,所述剛性架從容器的側(cè)面突出,并具有面向外部的連接口 ;和
      [0030]管道,所述管道至少部分地界定所述室和所述面向外部的連接口之間的流體流動通道。
      [0031 ] 提供具有面向外部的連接口的向側(cè)面突出的剛性架和作為容器本身的一部分的、室和面向外部的連接口之間的管道能幫助建立生物反應(yīng)器系統(tǒng)和提高實驗運行之間周轉(zhuǎn)的效率,因為建立容器(室)的內(nèi)部和對應(yīng)的流體口(例如,生物反應(yīng)器容器所容納于的基站中的一個流體口,用于供給氣體或營養(yǎng)素)之間的流體通道所需要的全部工作是將容器插入基站中的容納站的位置。架的剛性性質(zhì)確保容器上的面向外部的連接口能夠與基站中的對應(yīng)的口配準(zhǔn),從而建立直接流體連接。不需要界定連接流體管道的中間部分,因此也沒有那些連接管道中的潛在流體相關(guān)的問題。不需要對管道進行沖洗或滅菌,因為生物反應(yīng)器容器通常在一次使用后就被處理掉了。
      [0032]管道可以終止于室中的開口端?;蛘撸鍪铱梢园ㄍㄟ^所述頂壁、底壁和側(cè)壁之一的室口,所述管道在室端連接于所述室口。
      [0033]在一個實施方案中,所述管道可以界定于所述架之內(nèi)。在這樣的情況下,所述架可以包括:從所述容器的側(cè)面突出的唇部;和過廊板;其中所述面向外部的連接口延伸通過所述唇部,并且其中所述過廊板包括在所述面向外部的連接口和所述室之間延伸的槽,從而界定所述管道。這種配置提供了易于生產(chǎn)并因此低成本的簡單的和穩(wěn)定的流體通道。
      [0034]當(dāng)如上文所述,所述容器包括室口并且所述架包括唇部時,所述唇部可以包括所述室的頂壁的一部分,其也界定所述室口。所述頂壁可以包括所述容器的蓋。在這樣的配置下,可以非常簡單地改造已有的生物反應(yīng)器容器,僅需要通過將所述蓋替換為具有另外的唇部特征的蓋,并且通過連接所述頂壁(蓋)上方的有槽的過廊板。
      [0035]或者,當(dāng)如上文所述,所述容器包括室口并且所述架包括唇部和過廊板時,所述唇部可以包括所述室的側(cè)壁的一部分,并且過廊板可以包括所述室的頂壁的一部分,其也界定所述室口。這種配置會需要改動已有容器的側(cè)壁。
      [0036]在可選實施方案中,所述管道可以界定在所述架的外部。在這種情況下,所述管道可以包括柔性管。這提供了所述室和外部之間的簡單的和低成本的連接。這種配置所需要的柔性管類型是容易獲得的,因此這種配置不需要除了剛性架特征之外的任何“訂制”部分。
      [0037]無論是哪個實施方案,所述架可以從所述容器的上端突出。這是將容器置入細胞培養(yǎng)模塊中的方便的配置,因為細胞培養(yǎng)模塊基座中的容納站可以位于其下端,從而容納容器的下端,并且連接于所述架中的面向外部的連接口的所述容器中的口可以朝向細胞培養(yǎng)模塊基座的上端。
      [0038]另外,所述面向外部的連接口可以位于架的底表面上。因此,通過將容器向下插入所述基座可以簡單地建立流體連接。重力會幫助所述插入和保持面向外部的連接口和細胞培養(yǎng)模塊基座中相關(guān)的口之間的連接處的密封。
      [0039]任選地,所述架可以包括多個所述面向外部的連接口,分別的多個管道,所述管道至少部分地界定了所述室和每個所述面向外部的連接口之間的分別的多個流體流動通道。多個流動通道可以包括歧管,其具有起自主管道、向每個分別的面向外部的連接口的分支。多種氣體可以從不同的管線提供到用于輸入容器的共同管道。營養(yǎng)素可以經(jīng)由另一流體流動通道單獨供給,或可以與氣體經(jīng)由相同的通道供給。通過將不同的流動通道合并到共同管道,所述容器僅需要具有單一輸入,例如室口向室。
      [0040]通常,所述容器還包括管,所述管的上端連接于所述管道的室端。管能實現(xiàn)輸入氣體和/或營養(yǎng)素被直接輸入室中的液體。當(dāng)存在多個入口和出口路徑時,它們可以如上文所述合并到共同管道,用于連接所述管,或一個或一些路徑可以以其他開口連接所述管進入容器頂部空間。
      [0041]按照本發(fā)明的第二方面,提供了包括細胞培養(yǎng)模塊的生物反應(yīng)器系統(tǒng),所述細胞培養(yǎng)模塊包括:
      [0042]基座,其包括用于可移除地容納本發(fā)明的第一方面所定義類型的生物反應(yīng)器容的容納站,所述容納站包括至少一個容納站流體口,使得當(dāng)容納在容納站時,所述架中所述面向外部的連接口或每個面向外部的連接口與相關(guān)的至少一個容納站流體口配準(zhǔn);和
      [0043]用于將所述架中所述面向外部的連接口或每個面向外部的連接口與相關(guān)的至少一個容納站流體口連接的裝置。
      [0044]在本發(fā)明的該方面中,上文所述的按照第一方面的容器的剛性架配置的優(yōu)勢變得更明顯。
      [0045]用于連接的裝置可以包括用于將所述架中所述面向外部的連接口或每個分別的面向外部的連接口推動朝向相關(guān)的至少一個容納站流體口而形成密封連接的裝置。推動裝置可以包括夾板,所述夾板可固定于所述基座而將所述容器推入所述容納站。夾板可通過手?jǐn)Q螺絲固定于基座。雖然在某些實施方案中借助于將所述面向外部的連接口或每個分別的面向外部的連接口推動朝向相關(guān)的至少一個容納站流體口的重力可以實現(xiàn)足夠的密封,但是如果提供另外的推動裝置則可以提供更可靠的密封。當(dāng)不存在另外的推動裝置時,用于連接的裝置可以認為是容納站自身,容納站與容器聯(lián)合在一起將容器與分別的口配準(zhǔn)。
      [0046]容納站可以包括用于容納對應(yīng)的多個生物反應(yīng)器容器的多個容器位置,每個容器位置具有至少一個所述容納站流體口。
      [0047]當(dāng)推動裝置包括夾板時,夾板可以被設(shè)計為用于將多個容器中的每個同時推入相關(guān)的容器位置。這實現(xiàn)了在單個動作中使每個容器的口的密封得到加強。
      [0048]所述系統(tǒng)還可以包括閥組件,所述閥組件具有多個流體供給,所述閥組件可被操作來為所述基座中選定容納站流體口供給選定流體。按照這樣的方式,與每個容器的流體連接能夠向容器遞送選定的一種(或混合物)流體供給。
      [0049]所述系統(tǒng)可以包括多個所述反應(yīng)器容器。所述多個反應(yīng)器容器被制成盒式件。通過將容器制成盒式件,所述容器可以作為一個單元被全部插入容器容納站或從容器容納站移除。這會減少容器處理時間。
      [0050]按照本發(fā)明的第三方面,提供了包括細胞培養(yǎng)模塊的生物反應(yīng)器系統(tǒng),所述細胞培養(yǎng)模塊包括:
      [0051]基座,包括用于可移除地容納生物反應(yīng)器容器的容納站;和
      [0052]生物反應(yīng)器容器,其具有至少由底壁和側(cè)壁界定的室,并具有通過壁之一的流體P ;
      [0053]其中所述容納站包括流體口,所述流體口被定位于使得當(dāng)所述容器被容納于所述容納站時,所述容器壁中的口與容納站中的流體口配準(zhǔn),從而界定所述基座和所述容器室之間的流體流動通道。
      [0054]在按照本發(fā)明的該方面的實施方案中,除了用于界定面向外部的連接口的位置從而位于與容納站中的對應(yīng)的口配準(zhǔn)的正確位置和方向的剛性架,流體口借助于其通過容器的壁的位置來定位。關(guān)于本發(fā)明的第一和第二方面,通過將容器插入容納站,可以簡單地建立容器和容納站(例如)之間的流體通道,而無需制造各個連接并且沒有上文關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的夾板配置所討論的污染風(fēng)險的缺點。
      [0055]附圖簡要描述
      [0056]現(xiàn)參考附圖以舉例說明的方式描述本發(fā)明,其中:
      [0057]圖1是從小規(guī)模生物反應(yīng)器系統(tǒng)細胞培養(yǎng)模塊的一部分上方看的立體圖;
      [0058]圖2是用于插入圖1的細胞培養(yǎng)模塊的小規(guī)模生物反應(yīng)器容器的頂視立體圖;
      [0059]圖3是圖2的生物反應(yīng)器容器的底視立體圖;
      [0060]圖3A是圖2和3的生物反應(yīng)器容器的蓋部分的底視立體圖;
      [0061]圖4是圖2和3的生物反應(yīng)器容器的截面圖;
      [0062]圖5是圖1的細胞培養(yǎng)模塊的一部分的截面圖;
      [0063]圖6是從可選的生物反應(yīng)器系統(tǒng)細胞培養(yǎng)模塊的一部分上方看的立體圖;
      [0064]圖6A對應(yīng)于圖6,但是生物反應(yīng)器容器不在原位;
      [0065]圖7是圖6的細胞培養(yǎng)模塊的頂視平面圖;
      [0066]圖8是沿圖7的A-A的截面圖;
      [0067]圖9是圖8的部分B的細節(jié)圖,顯示了生物反應(yīng)器容器和細胞培養(yǎng)模塊之間的連接;
      [0068]圖10是用于插入圖6的細胞培養(yǎng)模塊的生物反應(yīng)器容器的頂視立體圖;
      [0069]圖1OA是圖10的生物反應(yīng)器容器的底視立體圖;
      [0070]圖11是圖10的生物反應(yīng)器容器的側(cè)面正視圖;
      [0071]圖12和12A是圖10的生物反應(yīng)器容器的頂視平面圖;
      [0072]圖13是沿圖12的C-C的截面圖;
      [0073]圖13A是沿圖12A的D-D的截面圖;以及
      [0074]圖14是圖1和5的細胞培養(yǎng)模塊中部分流體管線的不意圖。
      [0075]發(fā)明詳細描述
      [0076]小規(guī)模生物反應(yīng)器容器實施方案
      [0077]圖1顯示了用于處理小規(guī)模生物反應(yīng)器100的陣列的細胞培養(yǎng)模塊10。細胞培養(yǎng)模塊10形成更大的生物反應(yīng)器處理系統(tǒng)(未示出)的一部分,并且通常安裝于所述系統(tǒng)中的基站的平臺上。
      [0078]細胞培養(yǎng)模塊10包括基座12,基座12上安裝了基座板13,基座板13界定了可移除地容納多個生物反應(yīng)器容器100的容納站14。在所示實施方案中,容納站14可以保持多達12個容器100,分為兩排,每排有6個,位于分別的位置16。在圖1中,顯示了 6個容器100已在分別的容器容納位置16中就位,并且顯示了 6個空的容器容納位置16,這是為了更好地展示基座板13中的流體口(如下文所述)。但是,應(yīng)當(dāng)理解,容納站14可被設(shè)計為能容納更多或更少的容器100,并且容器100可以排列為任何合適的形式。
      [0079]一個或多個加熱器或冷卻器(未示出)可位于容器容納位置16的附近,用于控制容器100的溫度。
      [0080]具體參照圖2至4,與細胞培養(yǎng)模塊10共同使用的小規(guī)模生物反應(yīng)器容器100包括前壁101a、后壁101b、頂壁102、底壁103和側(cè)壁104a、104b,它們界定了用于容納細胞培養(yǎng)溶液107的室105,細胞培養(yǎng)溶液107在上方具有頂部空間109。頂壁102包括移液管進入口 106,進入口 106上可移除地連接了帽108。當(dāng)需要將流體移入或移出容器100時,移除帽108。在圖3A中可以看得最清楚,容器還包括一組3個管llOa-c,每個管具有位于容器的頂壁102的相關(guān)的流體輸入口 112a-c。流體輸入口 112a_c的每一個包括濾器114。
      [0081]容器100中可轉(zhuǎn)動地安裝了攪拌器116,攪拌器116包括安裝在垂直軸120的基座上的刀片118。軸120的上端包括驅(qū)動輸入124。
      [0082]pH傳感器點126和DO傳感器點128被設(shè)置在底壁103,使得它們能檢測溶液107的pH和DO水平并且能從容器100的外部查詢。
      [0083]容器室105的排放是通過連接室105與外部環(huán)境的曲折通道、通過攪拌器軸驅(qū)動輸入124實現(xiàn)的?;蛘?,可以向容器100的頂部提供單獨的排放口。
      [0084]容器100的頂壁102包括唇部130,唇部130突出到容器側(cè)部的外部,超出側(cè)壁104a。唇部130包括3個通過口 132a_c。過廊板134被固定在包括唇部130的頂壁102的一部分的上方,并且包括3個槽136a_c,槽136a_c在管110a_c頂部的分別的氣體輸入口112a-c和每個相關(guān)的通過口 132a-c之間延伸,從而界定了每個口和容器室105之間經(jīng)由分別的管llOa-c的管道。唇部130和過廊板134 —起形成了突出于容器側(cè)部的剛性架。包括唇部130和相關(guān)的過廊板134的頂壁102可以包括連接于容器100的其他部分的蓋。或者,唇部130可以直接從側(cè)壁104a突出,同時過廊板134為頂壁102的一部分。
      [0085]閥組件300安裝在細胞培養(yǎng)模塊基座12的下面。當(dāng)細胞培養(yǎng)模塊10與床站連接時,閥組件300被容納在床站的腔中。
      [0086]再參照圖14,閥組件300具有3個氣體輸入口 302a_c,分別可與02,隊和CO 2氣體供給連接。一組閥304a_c與每個分別的輸入口 302a_c相關(guān)聯(lián),每組304a_c包括閥306a_c,用于每個容器容納位置16。因此,對于圖1所示的12個容器容納位置16,閥組件包括共36個氣體輸入閥306a-c。從另一個角度看,每個容器容納位置16具有3個相關(guān)的氣體輸入閥:一個(306a)用于控制O2供給,一個(306b)用于控制N2供給,一個(306c)用于控制CO2供給。
      [0087]每個閥306a_c具有出口,所述出口與輸出管道308a_c連接。閥306a_c按照它們所對應(yīng)于的容器容納位置16進行分組,并且每個組的輸出管道308a-c連接到分別的氣體傳輸管道310b的近端。因此,存在與每個容器容納位置16相關(guān)聯(lián)的氣體傳輸管道310b。每個氣體傳輸管道310b的遠端容納在管道室312中,并在其中連接于基座板13的上表面上的分別的出口 314b。
      [0088]閥組件還包括第一液體入口和第二液體入口 318,它們可分別與第一和第二液體供給連接。舉例來說,連接于第一入口 316的第一液體可以為堿,用于控制容器中的pH水平,第二液體可以為營養(yǎng)素供給。一組閥320與第一入口 316相關(guān)聯(lián),并包括用于每個容器容納位置16的閥322。因此,對于圖1所示的12個容器容納位置16,閥組件包括共12個第一液體輸入閥322。一組閥324與第二入口 318相關(guān)聯(lián),并包括用于每個容器容納位置16的閥326。因此,閥組件包括共12個第二液體輸入閥326。
      [0089]每個第一液體輸入閥322具有出口,所述出口與第一液體傳輸管道310a連接。因此,存在與每個容器容納位置16相關(guān)聯(lián)的第一液體傳輸管道310a。每個第一液體傳輸管道310a的遠端容納在管道室312中,并在其中連接于基座板13的上表面上分別的出口 314a。
      [0090]每個第二液體輸入閥326具有出口,所述出口與第二液體傳輸管道310c連接。因此,存在與每個容器容納位置16相關(guān)聯(lián)的第二液體傳輸管道310c。每個第二液體傳輸管道310c的遠端容納在管道室312中,并在其中連接于基座板13的上表面上分別的出口 314c。
      [0091]因此,存在與每個容器容納位置相關(guān)聯(lián)的3個流體傳輸管道:氣體傳輸管道310b和一對液體傳輸管道310a、310c。
      [0092]在圖5中可以看得最清楚,夾板20通過從基座板13的上表面突出的一對柱22可移除地連接于細胞培養(yǎng)模塊基座板13,位置在容器容納站14上面。出于清楚的目的,圖1中去除了夾板20。夾板20通常是矩形的、平面部件,具有相對較大的圓形孔24的陣列,孔24排列為2行,每行6個,位置對應(yīng)于容器容納位置。如下文所述,當(dāng)容器100被容納在分別的容器容納位置16時,這樣的孔24用于容納分別的容器100的直立移液管進入口 106,連接或不連接相關(guān)的帽108。
      [0093]與每個相對較大的孔24相鄰的是較小的圓形孔26。軸28可轉(zhuǎn)動地容納在每個較小的孔26中。孔24和孔26都從頂部至底部延伸通過夾板20。每個軸28的下側(cè)具有驅(qū)動元件29,用于形成與分別的容器100的攪拌器116的驅(qū)動輸入124的驅(qū)動連接。
      [0094]生物反應(yīng)器處理系統(tǒng)的使用
      [0095]為了實施實驗運行,將容器100加載到細胞培養(yǎng)站10,每個容器被置于容納站14中分別的容器容納位置。
      [0096]當(dāng)容器100被插入容納站14時,唇部130的底表面中的開口 132a_c與基座板13的上表面上的對應(yīng)的容納站流體口 314a_c對準(zhǔn),并與其形成密封連接。在插入時,分別的開口借助于容器容納站的限定位置(包括與其相鄰的流體口 314a_c)和剛性架自動彼此對準(zhǔn),剛性架使對應(yīng)的容器連接口 132a_c與容納站流體口 314a_c配準(zhǔn)。
      [0097]另外的密封部件(例如ο形環(huán)328)可以加強密封。容器100及其內(nèi)容物的重量本身就足以形成面向外部的連接口 132a-c和分別的容納站流體口 164之間的良好密封。但是,優(yōu)選通過施加從夾板20向下的力來加強密封。
      [0098]夾板20被置于基座板13的頂部,并通過柱22固定就位。容器移液管進入口 106以及連接的帽108通過夾板20中分別的較大的孔24突出。
      [0099]按照該方式,每個容器100通過以下路徑連接于每個流體供給302a_c、316、318:氣體(或流體)供給302a-c (或316或318);閥組件300,經(jīng)由輸入口 ;通過選擇性開放的閥306a-c (或322或326);經(jīng)由輸出管道308a_c (用于氣體供給)至傳輸管道310a_c ;至容納站流體口 314a_c ;至容器中相關(guān)的面向外部的連接口 132a_c ;經(jīng)由相關(guān)的流體管道136a-c至相關(guān)的管入口 112a_c ;通過管110a_c ;并進入容器室105。
      [0100]當(dāng)夾板20被置于基座板13上時,連接上驅(qū)動耦合器而形成與每個軸28的驅(qū)動連接,用于驅(qū)動每個容器攪拌器116。
      [0101]可以為容器100提供預(yù)先裝載的細胞培養(yǎng)溶液?;蛘撸梢蕴峁┛盏娜萜?00,當(dāng)容器被容納在它們分別的位置后,細胞培養(yǎng)溶液經(jīng)由分別的移液管進入口 106被加入。該加入可以手動進行,或者借助于機器人液體操作站自動進行。
      [0102]容器100可以提供在無菌包裝中。為了最小化污染的風(fēng)險,將容器100插入容納站14可以在受控制的環(huán)境下進行。例如,受控制的環(huán)境可以為生物安全柜,例如層流柜,其可以配備有例如HEPA濾器,從而防止生物材料污染細胞培養(yǎng)物。
      [0103]監(jiān)測I和棹制
      [0104]隨著實驗運行的發(fā)生,每個容器100的細胞培養(yǎng)溶液產(chǎn)生變化并具有不同的對于最適生長和產(chǎn)生目標(biāo)蛋白和/或抗體的要求。因此,輸入?yún)?shù)在實驗運行過程中并不是保持固定,而是遵循一定的譜。例如,與發(fā)展晚期相比,發(fā)展早期的細胞培養(yǎng)可以需要堿性稍微更強的環(huán)境。
      [0105]在實驗運行中,通過查詢分別的傳感器點126、128獨立地監(jiān)測每個容器的pH和DO0
      [0106]得到的數(shù)據(jù)流可以用作向控制系統(tǒng)的輸入,用于各個容器100的輸入?yún)?shù)的反饋控制。例如,為了將PH保持在預(yù)定譜中,來自pH傳感器126的數(shù)據(jù)可以用作輸入來確定提供到各個容器100的CO2的量(或堿或其他用于控制pH的液體)。
      [0107]通過相關(guān)的溫度傳感器還可以監(jiān)測每個培養(yǎng)站模塊100的溫度。來自溫度傳感器的數(shù)據(jù)可以用作向加熱器或冷卻器的輸入,以確保對應(yīng)的培養(yǎng)站模塊中的容器100保持在預(yù)定溫度譜中。
      [0108]如本說明書的前序部分所提及的,實驗運行的一個目的是確定什么樣的輸入?yún)?shù)集合能提供最佳結(jié)果。因此,細胞培養(yǎng)模塊10中的每個容器100可以按照與其他容器稍微不同的參數(shù)集合運行。例如,不同的容器100可以以與其他容器相比改變的一個或多個下述參數(shù)運行φΗ譜、0)2譜、溶解氧譜、營養(yǎng)素譜、溫度譜和攪拌速度。
      [0109]通過在實驗運行期間和之后監(jiān)測細胞培養(yǎng)溶液來評價改變的效果,從而確定以下的一項或多項:細胞計數(shù)、細胞活力、細胞大小、生物量、代謝物和生物分子,例如產(chǎn)物滴度,其可以為蛋白或抗體。按照這樣的方式,可以評價在運行的不同階段的參數(shù)的改變效果。如上文所討論的,通過將樣品吸出并分散到多孔板或樣品杯進行分析可以實現(xiàn)這點。
      [0110]然后,最佳的參數(shù)集合可用作進一步實驗運行的參考點。
      [0111]其他實施方案
      [0112]除了與夾板20整合之外,驅(qū)動機構(gòu)可以單獨于夾板20安裝。
      [0113]或者,在另一實施方案中,驅(qū)動機構(gòu)和各個容器100的攪拌器116之間的驅(qū)動連接是直接建立的,不需要夾板20作為中介。在該實施方案中,攪拌器軸120可以長于之前的實施方案,并且可以容納在夾板20的分別的較小的孔26中?;蛘?,在該實施方案中可以完全省去夾板20。
      [0114]除了過廊板134中限定3個不同且分離的管道的槽136a_c之外,過廊板還可以界定歧管,其具有向每個分別的面向外部的連接口 132a_c的分支,主干起自連接于容器室105 (例如通過單個管110)的主管道。
      [0115]另一備選方案是3個不同的輸入在容器100之前匯合。這樣的一種設(shè)置是使流體傳輸管道310a-c匯合到基座板13的上表面的單個容納站流體口 314,用于連接唇部130中對應(yīng)的單個面向外部的連接口 132。
      [0116]除了 O2為和CO 2中的每一種通過閥組件300被供給之外,還可以僅供給這些氣體中選定的兩種。例如,可以僅供給02和1。如上文所討論的,提供CO2為了將pH水平保持在哺乳動物細胞培養(yǎng)物的預(yù)定譜中。但是,通過其他方式也可以實現(xiàn)這點,例如通過將例如蘇打的碳酸氫鹽或氨水分配到容器內(nèi)容物中。因此,利用這樣的其他PH水平控制,CO2供給可以省去,通過添加堿性或酸性液體控制pH。當(dāng)僅供給兩種氣體時,閥組件當(dāng)然僅需要兩組氣體閥304。
      [0117]除了 02和\的混合物用于控制細胞培養(yǎng)溶液中的溶解氧濃度之外,還可以使用O2和空氣的組合或空氣和凡的組合。此外,可以提供O2氣體,例如50% O2,然后與空氣或N2混合。
      [0118]事實上,可以想到的是,可以僅提供單一氣體或不提供氣體。例如,依賴于環(huán)境空氣的擴散來向系統(tǒng)供給02和N2也是已知的。但是,這樣的系統(tǒng)不能代表完全規(guī)模的過程,因為完全規(guī)模的過程幾乎都是具有至少一種氣體供給。
      [0119]可以供給多于3種氣體,在這樣的情況下,將需要另外的閥組和每種另外氣體的相關(guān)的輸出管道。
      [0120]按照氣體輸入連接描述了 02、隊和CO2連接。應(yīng)當(dāng)理解,這些輸入也可以為液體形式。而且,應(yīng)當(dāng)理解,一個或多個流體通道可以反過來使用,容器中的口作為出口,流體經(jīng)由流體連接從容器中提取。這種提取可用于監(jiān)測容器的內(nèi)容物,內(nèi)容物為頂部空間109的氣體或細胞培養(yǎng)溶液107,流體連接將提取的樣品運去分析。通過細胞培養(yǎng)模塊10的這種監(jiān)測可以替代上文關(guān)于通過移液管進入口 106吸出樣品用于分析所描述的方法。在一個具體實施方案中,通過使容器中的一個口作為出口并且容器中的另一個口作為輸入口,可以形成流體循環(huán)環(huán)路。流體循環(huán)環(huán)路可以包括以下的一個或多個:外部泵、濾器(例如切向流濾器)、氧化處理膜、氣體交換器、熱交換器和采樣設(shè)備。
      [0121]容器100被描述為具有向室105的3個入口(或出口)112a_c,但是很容易理解的是,通過對過廊板134中相關(guān)的流體連接和細胞培養(yǎng)模塊10的其余部分進行適當(dāng)?shù)母膭?,可以提供更多或更少的口?br> [0122]按照機械連接的方式描述了向分別的攪拌器的驅(qū)動連接。應(yīng)當(dāng)理解,也可能以非機械的方式傳輸驅(qū)動,例如通過電磁力。例如,作為簡單的替換,驅(qū)動元件可以包括磁體或鐵磁體元件,并且驅(qū)動元件可以包括分別的互補的鐵磁體元件或磁體,驅(qū)動動作通過分別的磁體和鐵磁體元件之間的鐵磁體力來傳達。
      [0123]可以為每個容器100提供加熱器和/或冷卻器,在這樣的情況下,可以通過相關(guān)的反饋控制來控制各個容器中的溫度。因此,不同的容器的溫度譜可以相對于彼此改變。
      [0124]為了避免容器100上部的冷凝,加熱器可以位于上部附近,例如,位于夾板20中或基座板13的上表面的區(qū)域內(nèi)。
      [0125]如上文所述,管llOa-c延伸至容器100的底部來直接向細胞培養(yǎng)溶液107供給氣體。但是,應(yīng)當(dāng)理解,氣體管IlOb (也稱為噴霧管)可以比較短,僅伸入頂部空間109來向頂部空間供給氣體,然后所述氣體擴散入細胞培養(yǎng)溶液。事實上,當(dāng)氣體經(jīng)由口 112b直接提供到頂部空間109時,管IlOb完全可以省略。對于液體供給,優(yōu)選的是管110a、c伸入細胞培養(yǎng)溶液107,這樣輸入流體可以以穩(wěn)定的速度狀態(tài)擴散入溶液。否則,當(dāng)液體供給到頂部空間時,液體聚集為輸入口處的液滴,只有當(dāng)液滴達到一定大小時,才會滴入下方溶液。這導(dǎo)致向溶液的液體供給不均勻且不準(zhǔn)確,并且內(nèi)部的條件有波動。
      [0126]除了 pH和DO傳感器點126、128或與pH和DO傳感器點126、128—起,可以使用其他的傳感器。實例包括用于檢測以下的傳感器:co2濃度、溫度、細胞計數(shù)、細胞活力、細胞大小、生物量、代謝物和生物分子。
      [0127]此外,除了遠程檢測(例如通過熒光效應(yīng))之外,通過插入細胞培養(yǎng)溶液和/或插入頂部空間的探針可以更直接地檢測參數(shù)。這樣的探針可以整合于容器100或可以連接于夾板20。
      [0128]另一可選的傳感裝置可以包括位于容器100內(nèi)的IC芯片,并具有位于容器中用于連接查詢探針的或可通過壁訪問的觸點,用于直接從芯片傳輸信號。
      [0129]其他生物反應(yīng)器容器實施方案
      [0130]圖6至13展示了本發(fā)明的備選實施方式,其應(yīng)用于比小規(guī)模生物反應(yīng)器容器100規(guī)模更大的生物反應(yīng)器容器100’。為了幫助認識實施方案之間的平行聯(lián)系,可能的類似特征會標(biāo)記為與小規(guī)模實施方案相似的參考標(biāo)記,但是上方標(biāo)有(‘)。
      [0131]用于處理單個生物反應(yīng)器100’的細胞培養(yǎng)模塊10’顯示于圖6至9。細胞培養(yǎng)模塊10’形成生物反應(yīng)器處理系統(tǒng)(未示出)的一部分,并且通常安裝于系統(tǒng)中基站的平臺。除非另外描述,生物反應(yīng)器100’和相關(guān)的細胞培養(yǎng)模塊10’與小規(guī)模實施方案類似地運行,具有適當(dāng)?shù)母膭印?br> [0132]細胞培養(yǎng)模塊10’包括基座12’,基座12’具有頂部表面,頂部表面界定了用于可移除地容納生物反應(yīng)器容器100’的容納站14’。但是,應(yīng)當(dāng)理解,在適當(dāng)?shù)母脑煜?,容納站14’可以設(shè)計為容納更多的容器100’。
      [0133]一個或多個加熱器/冷卻器(未示出)的位置可以相鄰于容器容納位置16’來控制容器100’的溫度。
      [0134]具體參照圖10至13A,與細胞培養(yǎng)模塊10’一起使用的生物反應(yīng)器容器100’包括容器主體部分101,其界定了用于容納細胞培養(yǎng)溶液107’的室105’,溶液107’的上方具有頂部空間109’。容器通常保持約200至250ml細胞培養(yǎng)溶液107’的工作容量。但是,應(yīng)當(dāng)理解,在進行必要的改動下,參照該規(guī)模的容器描述的原則可以適用于更大規(guī)模的和更小規(guī)模的容器。
      [0135]容器還包括蓋部分102’,蓋部分102’通過裙部212之間的摩擦配合固定于主體部分101的頂部,裙部212搭接容器主體部分101的上緣的環(huán)形唇部214。O形環(huán)216保持在裙部212和唇部214下方的外壁之間,從而提供蓋部分102’和主體部分101之間的密封。蓋部分102’包括移液管進入口 106’,其上可移除地連接了帽108’。噴霧管110’具有細胞培養(yǎng)溶液107’中的遠端開口和通過蓋部分102’終止于口 112’的近端。氣體輸入管線136c’連接在口 112’的一端和流體模塊250的另一端,并且可以包括濾器(239c)。
      [0136]攪拌器116’可轉(zhuǎn)動地安裝于容器100’中,攪拌器116’包括安裝在垂直軸120’的基座的刀片118’。軸120’的上端包括驅(qū)動輸入124’,并且借助于曲徑密封設(shè)置保持在蓋部分102,中。
      [0137]容器包括位于主體部分101’的底壁103’上的DO傳感器點128’,用于檢測溶液的DO水平和從容器100’的外部進行查詢。
      [0138]對于哺乳動物細胞培養(yǎng)物,例如小規(guī)模實施方案中描述的pH傳感器點(未不出)可用于監(jiān)測培養(yǎng)基的PH水平。但是,對于微生物細胞培養(yǎng)物而言,其可以直接影響pH點的準(zhǔn)確性,因此容器可包括容納于蓋部分102’的口 282中的pH電極傳感器探針280。電極探針280的遠端284伸入容器室105’,從而在使用時能被細胞培養(yǎng)基107’覆蓋,用于按照已知方式監(jiān)測培養(yǎng)基的PH水平。
      [0139]除了向噴霧管110’的氣體輸入管線136c’之外,流體模塊250包括另外的氣體管線136a’。氣體管線136a’是第二輸入管線,通過蓋部分101’連接于口 235,用于遞送氣體進入頂部空間109’。該輸入管線136a’也可以包括濾器(239c)。
      [0140]流體模塊250可以分別地連接于02、隊和CO 2氣體供給,用于經(jīng)由輸入管線136a’和136c’將這些氣體單獨或組合選擇性地受控遞送到容器。
      [0141]具體參照圖12,蓋部分101’在其下表面包括弓形槽290。槽290大約圍繞蓋部分周長的250°從第一端292至第二端294環(huán)形延伸。槽290位于容器主體部分101的唇部214的平坦表面的頂部,從而界定了環(huán)形設(shè)置的管道296 (參見圖12,12A)。在槽的第一端292,存在擴大的開口,其提供與容器室105’的流體連通,用于從頂部空間109’蒸發(fā)進入管道296的流體的出口通道。
      [0142]出口管線136b’連接于槽的第二端294,用于蒸發(fā)的出口流體向流體模塊250的通道。該出口管線136b’還可以提供有濾器23%,并且通常連接于傳感器(未示出),用于監(jiān)測出口流體的氣體和水含量,從而提供細胞培養(yǎng)物的代謝活性的指示,如本說明書的前序部分所述。
      [0143]容器室105’的排放是通過朝向容器100’的頂部提供的單獨的排放口實現(xiàn)?;蛘撸缧∫?guī)模實施方案中所述,排放可以借助于經(jīng)由攪拌器軸驅(qū)動輸入124’連接室105’和外部環(huán)境的曲折通道實現(xiàn)。
      [0144]流體模塊250形成了容器100’的頂壁102’的整體部分,包括剛性架,剛性架突出到容器側(cè)面之外,超出主體部分101。流體模塊250限定3個通過口。柔性管道136a-c’連接于通過口的分別的頂端,它們分別在連接口 132a-c’終止它們的底部,從而界定了每個連接口 132a-c’和容器室105’之間的管道。濾器239a_c容納在通過口中。
      [0145]包括流體模塊架250的頂壁102’可以包括蓋,蓋連接于容器100’的其余部分?;蛘?,流體模塊架250可以直接從主體部分101伸出。
      [0146]閥組件(未示出)安裝在細胞培養(yǎng)模塊基座12’的下側(cè)。容器容納位置具有3個相關(guān)的閥:一個用于控制O2的供給,一個用于控制N2的供給,一個用于控制CO2的供給,每個用于遞送至管道136c’,經(jīng)由噴霧管110’遞送至容器室105’。還可以包括其他閥來控制通過其他管道136a’和136b’的流體(通常為氣體)的供給。
      [0147]每個閥具有出口(未示出),其通過基座12’連接于分別的傳輸管道310a_c’的近端。每個傳輸管道310a-c’的遠端與基座12’的上表面的分別的容納站出口 314a-c’流體連接。
      [0148]容器100’還包括液體模塊260,其包括直立于剛性平臺264的4個栓262,每個通過分別的柔性管道266與容器室105’流體連接。保護箔268固定于平臺264的下側(cè)。
      [0149]大規(guī)模生物反應(yīng)器處理系統(tǒng)的使用
      [0150]為了實施實驗運行,通過將容器100’置于容納站14’的容器容納位置16’中來加載細胞培養(yǎng)站10’。
      [0151]當(dāng)容器100’被插入容納站14’時,流體模塊架250的底表面中的口 132a_c’與直立于基座12’的上表面的對應(yīng)的容納站流體口 314a-c’對準(zhǔn),和并與其形成密封連接。在插入時,分別的口借助于容器容納站的限定位置(包括與其相鄰的流體口 314a_c’)和剛性架250自動彼此對準(zhǔn),剛性架250使對應(yīng)的容器連接口 132a-c’與容納站流體口 314a_c’配準(zhǔn)。
      [0152]另外的密封部件(例如ο形環(huán)328’ )可以加強密封。容器100’及其內(nèi)容物的重量本身就足以形成面向外部的連接口 132a_c’和分別的容納站流體口 314a_c’之間的良好密封。但是,優(yōu)選通過施加從夾板(未示出)向下的力來加強密封。
      [0153]除了通過剛性流體模塊250在容器100’和容納站流體口 314a_c’之間“自動”形成氣體連接之外,在移去保護箔268之后,通過手動將平臺264連接在基座12’的對應(yīng)的連接模塊270上,可以建立液體連接。
      [0154]可以為容器100’提供預(yù)先裝載的細胞培養(yǎng)溶液?;蛘?,可以提供空的容器100’,當(dāng)容器被容納在容納站14’后,細胞培養(yǎng)溶液經(jīng)由流體轉(zhuǎn)移口 106’被加入。該加入可以手動進行,或者借助于機器人液體操作站自動進行。
      [0155]容器100’可以提供在無菌包裝中。為了最小化污染的風(fēng)險,將容器100’插入容納站14’可以在受控制的環(huán)境下進行。例如,受控制的環(huán)境可以為生物安全柜,例如層流柜,其可以配備有例如HEPA濾器,從而防止生物材料污染細胞培養(yǎng)物。
      [0156]大規(guī)模系統(tǒng)的監(jiān)測和控制
      [0157]隨著實驗運行的發(fā)生,容器100’的細胞培養(yǎng)溶液產(chǎn)生變化并具有不同的對于最適生長和產(chǎn)生目標(biāo)蛋白和/或抗體的要求。因此,輸入?yún)?shù)在實驗運行過程中并不是保持固定,而是遵循一定的譜。例如,與發(fā)展晚期相比,發(fā)展早期的細胞培養(yǎng)可以需要堿性稍微更強的環(huán)境。
      [0158]在實驗運行中,通過查詢傳感器點270和pH探針280監(jiān)測容器100’的pH和DO。
      [0159]得到的數(shù)據(jù)流可以用作向控制系統(tǒng)的輸入,用于容器100’的輸入?yún)?shù)的反饋控制。例如,為了將PH保持在預(yù)定譜中,來自pH探針280的數(shù)據(jù)可以用作輸入來確定提供到容器100,的CO2的量。
      [0160]通過相關(guān)的溫度傳感器還可以監(jiān)測培養(yǎng)站模塊10’的溫度。來自溫度傳感器的數(shù)據(jù)可以用作向加熱器的輸入,以確保培養(yǎng)站模塊10’中的容器100’保持在預(yù)定溫度譜中。
      [0161]其他實施方案
      [0162]除了包括從基座12’的上表面的直立突出部之外,容納站流體口 314a_c’可以與上表面齊平。在這樣的情況下,可以將ο形環(huán)328’置于上表面的環(huán)形凹部中,用于用作代替環(huán)形密封的面密封。
      [0163]還可以“自動”建立液體連接,可通過將液體模塊260制成容器100’的剛性延伸體,而不是僅通過柔性管道266固定于其上,從而當(dāng)容器100’被插入容納站14’時,與匹配連接模塊270對準(zhǔn)。
      [0164]垂直口的實施方案
      [0165]在另一實施方案中(未示出),容納站流體口 314a_c(’ )不是位于基座12’或基座板13的水平表面上,而是可以位于容納站14、14’的基本垂直的側(cè)壁上。按照這樣的配置,容器上的面向外部的連接口 132a_c( ‘)會通過容器的側(cè)壁101a,b,104a,b。當(dāng)容器被置于容納站中時,借助于容器和容納站的配合特征(例如容器的底壁聯(lián)合容納站的底部界定流體連接的高度,分別的側(cè)壁界定其側(cè)面位置),也會建立流體連接。利用漸窄的側(cè)壁,容器和內(nèi)容物的重量可足以形成密封連接。但是,可以施加額外的側(cè)向力(例如通過夾壓裝置)來加強密封。
      【權(quán)利要求】
      1.用于與生物反應(yīng)器模塊進行可移除式連接的生物反應(yīng)器容器,所述容器包括: 由頂壁、底壁和側(cè)壁界定的室; 剛性架,所述剛性架從容器的側(cè)面突出,并具有其中界定的通過口,所述通過口終止于面向外部的連接口的一端;和 管道,所述管道至少部分地界定所述室和所述面向外部的連接口之間的流體流動通道,所述管道的室端與所述室流體連通,所述管道的另一端連接于所述通過口。
      2.如權(quán)利要求1所述的容器,其中所述室包括通過所述頂壁、底壁和側(cè)壁之一的室口,所述管道在所述室端連接于所述室口。
      3.如權(quán)利要求1或2所述的容器,還包括過廊板,其中所述過廊板包括在面向外部的連接口和所述室之間延伸的槽,從而界定所述管道。
      4.如權(quán)利要求2或引用權(quán)利要求2的權(quán)利要求3所述的容器,其中所述架包括所述室的所述頂壁的一部分,其也界定了所述室口。
      5.如權(quán)利要求4所述的容器,其中所述頂壁包括所述容器的蓋。
      6.如權(quán)利要求2或3所述的容器,其中所述架包括所述室的側(cè)壁的一部分。
      7.如引用權(quán)利要求2和3的權(quán)利要求6所述的容器,其中所述過廊板包括所述室的所述頂壁的一部分,其也界定了所述室口。
      8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的容器,其中所述管道界定在所述架的外部。
      9.如權(quán)利要求8所述的容器,其中所述管道包括柔性管。
      10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的容器,其中所述管道的另一端所連接的通過口的端部與所述面向外部的連接口相對。
      11.用于與生物反應(yīng)器模塊進行可移除式連接的生物反應(yīng)器容器,所述容器包括: 由頂壁、底壁和側(cè)壁界定的室; 剛性架,所述剛性架從容器的側(cè)面突出,并具有面向外部的連接口 ;和 管道,所述管道至少部分地界定所述室和所述面向外部的連接口之間的流體流動通道,所述管道的室端與所述室流體連通,所述管道的另一端連接于所述面向外部的連接口, 其中所述管道被界定在所述架的內(nèi)部。
      12.如權(quán)利要求11所述的生物反應(yīng)器容器,其中所述架包括: 唇部,所述唇部從所述容器的側(cè)面突出;和 過廊板; 其中所述面向外部的連接口延伸通過所述唇部,并且其中所述過廊板包括在所述面向外部的連接口和所述室之間延伸的槽,從而界定所述管道。
      13.如權(quán)利要求12所述的容器,其中所述室包括室口,所述管道在所述室端連接于所述室口,其中所述唇部包括所述室的頂壁的一部分,其也界定所述室口。
      14.如權(quán)利要求13所述的容器,其中所述頂壁包括所述容器的蓋。
      15.如權(quán)利要求13所述的容器,其中所述唇部包括所述室的側(cè)壁的一部分,并且其中所述過廊板包括所述室的頂壁的一部分,其也界定所述室口。
      16.如前述權(quán)利要求中任一項所述的容器,其中所述架從所述容器的上端突出。
      17.如前述權(quán)利要求中任一項所述的容器,其中所述面向外部的連接口位于所述架的底表面上。
      18.如前述權(quán)利要求中任一項所述的容器,其中所述架包括多個所述面向外部的連接口,分別的多個管道,所述管道至少部分地界定了所述室和每個所述面向外部的連接口之間的分別的多個流體流動通道。
      19.如權(quán)利要求18所述的容器,其中所述多個流動通道包括歧管,其具有起自主管道、向每個分別的面向外部的連接口的分支。
      20.如前述權(quán)利要求中任一項所述的容器,其中所述容器還包括管,所述管的上端連接于所述管道的室端。
      21.包括細胞培養(yǎng)模塊的生物反應(yīng)器系統(tǒng),所述細胞培養(yǎng)模塊包括: 基座,其包括用于可移除地容納前述權(quán)利要求中任一項所定義類型的生物反應(yīng)器容器的容納站,所述容納站包括至少一個容納站流體口,使得當(dāng)容納在容納站時,所述架中所述面向外部的連接口或每個面向外部的連接口與相關(guān)的至少一個容納站流體口配準(zhǔn);和 用于將所述架中所述面向外部的連接口或每個面向外部的連接口與相關(guān)的至少一個容納站流體口連接的裝置。
      22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng),其中所述用于連接的裝置包括用于將所述架中所述面向外部的連接口或每個分別的面向外部的連接口推動朝向相關(guān)的至少一個容納站流體口而形成密封連接的裝置。
      23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng),其中所述推動裝置包括夾板,所述夾板可固定于所述基座而將所述容器推入所述容納站。
      24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng),其中所述夾板可通過手?jǐn)Q螺絲固定于基座。
      25.如權(quán)利要求21-24中任一項所述的系統(tǒng),其中所述容納站包括用于容納對應(yīng)的多個生物反應(yīng)器容器的多個容器位置,每個容器位置具有至少一個所述容納站流體口。
      26.如引用權(quán)利要求23或24的權(quán)利要求25所述的系統(tǒng),其中所述夾板被設(shè)計為用于將多個容器中的每個同時推入相關(guān)的容器位置。
      27.如權(quán)利要求21-26中任一項所述的系統(tǒng),還包括閥組件,所述閥組件具有多個流體供給,所述閥組件可被操作來為所述基座中選定容納站流體口供給選定流體。
      28.如權(quán)利要求21-27中任一項所述的系統(tǒng),其中所述系統(tǒng)包括多個所述反應(yīng)器容器。
      29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng),其中所述多個反應(yīng)器容器被制成盒式件。
      30.包括細胞培養(yǎng)模塊的生物反應(yīng)器系統(tǒng),所述細胞培養(yǎng)模塊包括: 基座,包括用于可移除地容納生物反應(yīng)器容器的容納站;和 生物反應(yīng)器容器,其具有至少由底壁和側(cè)壁界定的室,并具有通過底壁和側(cè)壁之一的流體口 ; 其中所述容納站包括流體口,所述流體口被定位于使得當(dāng)所述容器被容納于所述容納站時,所述容器壁中的口與容納站中的流體口配準(zhǔn),從而界定所述基座和所述容器室之間的流體流動通道。
      【文檔編號】C12M3/00GK104508110SQ201380039941
      【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月30日
      【發(fā)明者】艾德里安·尼爾·巴夫 申請人:泰普生物系統(tǒng)(Phc)有限公司
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