Устройство, система и способ для автоматизированного переноса образца - RU2693657C2
Код документа: RU2693657C2
Чертежи
Описание
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Варианты осуществления настоящего изобретения относится к переносу образца и в частности к автоматизированному переносу образца.
[0002] В производстве рекомбинантных белков из клеток млекопитающих последовательное увеличение количества посевного материала из криоконсервированных клеток является важным этапом, чтобы начать новую производственную программу. Этот процесс масштабирования или последовательного увеличения количества культивируемых клеток является важным, поскольку качество инокулята часто определяет успех производственной программы.
[0003] Как правило, в процессе последовательного увеличения количества посевного материала изначально культивируют клетки (например, клетки для протеинотерапии) из небольшого объема (например, 1 мл или более) криоконсервированного образца. Например, образец, подлежащий криоконсервации, помещают в криососуд и охлаждают до криотемпературы приблизительно -80°C или ниже для сохранения клеток в образце. Далее, когда это необходимо для инокуляции, небольшой объем, от приблизительно 1,0 мл до приблизительно 5,0 мл криоконсервированного образца, размораживают для получения суспензии клеток в криососуде. В дальнейшем клетки размороженного образца переносят в традиционно используемые сосуды для культивирования, такие как Т-колбы или вращающиеся колбы. Кроме того, сосуды для культивирования обычно инкубируют в инкубатор с контролем CO2.
[0004] Далее клетки в сосудах для культивирования смешивают со средой для выращивания, чтобы облегчить рост клеток. Суспензию клеток субкультивируют, исходя из роста клеток, в дополнительный сосуд для культивирования того же размера или более крупные сосуды для культивирования клеток. По мере количественного роста клеток эти клетки переносят в сосуды для культивирования все большего размера с большей средой для выращивания. Этот процесс добавления среды для выращивания, переноса клеток и роста клеток продолжается до тех пор, пока не получится определенная масса клеток. Когда определенная масса клеток накоплена, клеточную суспензию собирают и используют для инокуляции в биореакторе, который может быть использован для начала новой производственной программы. В одном примере, определенная клеточная масса может быть использована для инокуляции продукции в сосудах, например биореакторах WAVE™ и Bag Xcellerex™.
[0005] Как правило, процесс последовательного увеличения количества культивируемых клеток требует сложных ручных операций и использования множества сосудов для культивирования, в результате чего возрастает вероятность загрязнения клеток. Кроме того, изменчивость этого процесса от программы к программы может быть результатом отсутствия активной pH, или растворенного кислорода, или других подобных индикаторов для контроля в процессе расширения масштабов производства.
[0006] Как правило, процесс последовательного увеличения количества посевного материала требует, чтобы его проводил квалифицированный оператор. На начальных этапах культивирования и наращивания количества клеток оператору необходимо согреть криососуд в водяной бане или воздушной бане. Кроме того, оператору необходимо обеззаразить внешнюю поверхность сосуда. В качестве примера, обеззараживание криососуда может быть выполнено путем распыления химических веществ, таких как этанол или дезинфицирующие растворы. После обеззараживания поверхности криососуд открывают в ламинарном укрытии. Далее используют пипетку для извлечения образца инокулята из криососуда и переноса образца в колбу, которая предварительно заполнена определенным количеством среды для выращивания. Затем колбу помещают в инкубатор для завершения начальной процедуры выполнения работ по культивированию клеток. Соответственно, существующие процесс и установка, связанные с процессом последовательного увеличения количества культивируемых клеток для инициации клеточной культуры из криоконсервированного образца клеток являются как трудоемкими, так и инфраструктурно-затратными.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0007] В соответствии с аспектами настоящего описания предлагается соединительное устройство, выполненное с возможностью формировать узел доступа к образцу с использованием первого и второго контейнеров. Узел доступа к образцу содержит первое отделение и второе отделение. Кроме того, узел доступа к образцу выполнен с возможностью вмещать образец. Соединительное устройство содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагревать по меньшей мере часть образца. Кроме того, соединительное устройство содержит разделительный элемент, выполненный с возможностью отделять по меньшей мере часть первого контейнера и по меньшей мере часть второго контейнера от оставшихся частей первого и второго контейнеров, чтобы формировать первое и второе отделения узла доступа к образцу. Кроме того, соединительное устройство выполнено с возможностью переносить по меньшей мере часть образца при сохранении стерильной среды для образца по меньшей мере в процессе соединения первого и второго отделений.
[0008] В соответствии с другим аспектом настоящего описания предлагается автоматизированная система для переноса образца. Автоматизированная система содержит соединительное устройство и устройство сбора, функционально связанное с соединительным устройством. Соединительное устройство выполнено с возможностью формировать узел доступа к образцу с использованием первого и второго контейнеров. Узел доступа к образцу содержит первое отделение и второе отделение. Кроме того, узел доступа к образцу выполнен с возможностью вмещать образец. Соединительное устройство содержит нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагревать по меньшей мере часть образца. Кроме того, соединительное устройство содержит разделительный элемент, выполненный с возможностью отделять по меньшей мере часть первого контейнера и по меньшей мере часть второго контейнера от оставшихся частей первого и второго контейнеров, чтобы формировать первое и второе отделения узла доступа к образцу. Кроме того, соединительное устройство выполнено с возможностью переносить по меньшей мере часть образца при сохранении стерильной среды для образца по меньшей мере во время соединения первого и второго отделений. Кроме того, автоматизированная система содержит устройство сбора, функционально связанное с выходным каналом второго отделения, чтобы принимать по меньшей мере часть образца.
[0009] В соответствии с еще одним аспектом настоящего описания предлагается способ автоматизированного переноса образца. Способ включает в себя обеспечение наличия соединительного устройства, имеющего первое и второе удерживающие приспособления. Способ дополнительно включает в себя размещения первого контейнера, имеющего образец, в первом удерживающем приспособлении соединительного устройства и размещение второго контейнера, имеющего входной канал и выходной канал, во втором удерживающем приспособлении соединительного устройства. Кроме того, способ включает в себя отделение по меньшей мере части первого контейнера и по меньшей мере части второго контейнера от оставшихся частей первого и второго контейнеров, чтобы формировать первое и второе отделения. Способ также включает в себя соединение первого и второго отделений, чтобы формировать узел доступа к образцу, и нагревание по меньшей мере части образца до установленной температуры. Кроме того, способ включает в себя перенос по меньшей мере части образца из узла доступа к образцу в устройство сбора.
ЧЕРТЕЖИ
[0010] Эти и другие особенности, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из последующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые символы означают одинаковые части на всех чертежах, на которых:
[0011] Фиг. 1 является схематическим изображением примера узла доступа к образцу в соответствии с аспектами настоящего описания;
[0012] Фиг. 2-8 являются схематическими изображениями примеров способов монтажа узла доступа к образцу на фиг. 1 с использованием соединительного устройства в соответствии с аспектами настоящего описания;
[0013] Фиг. 9 является схематическим изображением способа монтажа узла доступа к образцу в соответствии с аспектами описания;
[0014] Фиг. 10 является поперечным разрезом нагревательного элемента, функционально связанного с первым контейнером или узлом доступа к образцу в соответствии с аспектами настоящего описания;
[0015] Фиг. 11 является схематическим изображением примера автоматизированной системы переноса образца в соответствии с аспектами настоящего описания; и
[0016] Фиг. 12 является схематическим изображением примера блок-схемы способа автоматизированного переноса образца в соответствии с аспектами настоящего описания.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] Варианты осуществления настоящего описания изобретения относятся к системам и способам для автоматизированного переноса образца. В некоторых вариантах осуществления системы и способы для автоматизированного переноса образца могут формировать часть системы последовательного увеличения количества культивируемых клеток. Кроме того, некоторые из этих вариантов осуществления могут использоваться для создания систем и способов для автоматизированного переноса клеток криоконсервированного образца в устройство сбора, такое как, но не ограничиваясь этим, сосуд для культивирования. В одном примере популяция клеток млекопитающих может быть перенесена с использованием систем и способов по настоящему описанию.
[0018] Фиг. 1 является схематическим изображением узла 100 доступа к образцу по настоящему описанию. В одном варианте осуществления узел 100 доступа к образцу может быть сформирован и применен в автоматизированной системе для переноса образца. В конкретном варианте осуществления узел 100 доступа к образцу может быть как сформирован, так и применен в автоматизированной системе для последовательного увеличения количества культивируемых клеток. Кроме того, как описано подробно в настоящем документе, часть узла 100 доступа к образцу может быть сформирована из по меньшей мере части криососуда. В частности, часть криососуда, выполненного с возможностью вмещать образец, может образовывать часть узла 100 доступа к образцу.
[0019] В показанном варианте осуществления узел 100 доступа к образцу содержит первое отделение 102 и второе отделение 104. Первое отделение 102 может быть выполнено с возможностью принимать образец 106. В одном варианте осуществления первое отделение 102 может быть частью стандартного криососуда, а второе отделение 104 может быть частью трубки подобного размера. Кроме того, второе отделение 104 может быть функционально связано с первым отделением 102 таким образом, что первое и второе отделения 102 и 104 находятся в жидкостной связи друг с другом.
[0020] В некоторых вариантах осуществления автоматизированная система, использующая узел 100 доступа к образцу, может быть выполнена с возможностью работать с минимальным вмешательством оператора. В частности, как только образец 106 помещают в автоматизированную систему с помощью первого отделения 102 и эту автоматизированную систему включают, система может быть выполнена с возможностью выполнять размораживание образца, получать доступ к образцу при соединении первого и второго отделений 102 и 104 для образования узла 100 доступа к образцу, и переносить образец без дополнительного вмешательства оператора.
[0021] В одном варианте осуществления первое и второе отделения 102 и 104 могут быть соединены с помощью соединения 105. Кроме того, в одном варианте осуществления соединение 105 может быть соединением сплавлением. В неограничивающем примере соединение 105 может быть получено с помощью термического сплавления, химического сплавления или обоих видов сплавления. В одном варианте осуществления соединение 105 может быть получено термическим сплавлением первого и второго отделений 102 и 104 вместе для образования узла 100 доступа к образцу. В конкретном варианте осуществления соединение 105 может быть сформировано путем термического сплавления поверхностей раздела первого и второго отделений 102 и 104. В одном варианте осуществления соединение 105 может быть герметичным соединением для предотвращения загрязнения образца 106.
[0022] Кроме того, в показанном варианте осуществления второе отделение 104 может иметь входной канал 108 и выходной канал 110. Кроме того, в узле 100 доступа к образцу образец 106, размещенный в первом отделении 102, может быть доступным посредством входного и/или выходного каналов 108 и 110 второго отделения 104. Соответственно, узел 100 доступа к образцу может быть использован для вмещения, доступа и переноса образца 106. Кроме того, в одном варианте осуществления узел 100 доступа к образцу может иметь более одного входного и выходного каналов 108 и 110. Кроме того, входной и/или выходной каналы 108 и 110 могут иметь один или более портов.
[0023] В одном варианте осуществления узел 100 доступа к образцу может быть выполнен с возможностью переносить образец 106 в устройство сбора (не показано на фиг. 1), такое как сосуд для культивирования, который является внешним по отношению к узлу 100 доступа к образцу. В этом варианте осуществления выходной канал 110 узла 100 доступа к образцу может быть соединен с сосудом для культивирования. В одном варианте осуществления сосуд для культивирования может быть использован для культивирования клеток образца. В некоторых вариантах осуществления узел 100 доступа к образцу может быть выполнен с возможностью принимать среду для выращивания (не показана на фиг. 1), используя входной канал 108. Кроме того, узел 100 доступа к образцу может также быть выполнен с возможностью переносить образец 106 из узла 100 доступа к образцу, используя выходной канал 110.
[0024] В некоторых вариантах осуществления длины входного и выходного каналов 108 и 110 внутри второго отделения 104 могут варьироваться в зависимости от желаемых результатов. В качестве примера, длина части входного канала 108, расположенного в узле 100 доступа к образцу, может быть больше длины части выходного канала 110, расположенного в том же узле 100 доступа к образцу, так что конец входного канала 108 находится ближе к соединению 105 по сравнению с концом выходного канала 110, чтобы облегчить смешивание образца 106 и среды для выращивания. Следует отметить, что смесь образца и среды для выращивания может быть названа «смесь с образцом».
[0025] Предпочтительно, узел 100 доступа к образцу может быть выполнен с возможностью поддерживать стерильную среду для образца 106 во время обработки образца. В контексте данного документа термин «стерильная среда» относится к среде, которая является по существу свободной от нежелательных микроорганизмов. В частности, узел 100 доступа к образцу может быть выполнен с возможностью поддерживать стерильную среду для образца 106 по меньшей мере в течение промежутка времени, когда образец 106 размещен в узле 100 доступа к образцу. Кроме того, узел 100 доступа к образцу может быть выполнен с возможностью поддерживать стерильную среду для образца 106 по меньшей мере в течение промежутка времени, когда образец 106 переносят из узла 100 доступа к образцу в устройство сбора.
[0026] Фиг. 2-8 иллюстрируют соединительное устройство 200 для формирования узла 260 доступа к образцу (см. фиг. 8) с целью содействия переносу образца (не показано на фиг. 2). Соединительное устройство 200 может образовывать часть автоматизированной системы для переноса образца, такой как автоматизированная система, проиллюстрированная на фиг.11. Кроме того, соединительное устройство 200 выполнено с возможностью формировать узел 260 доступа к образцу, где узел 260 доступа к образцу выполнен с возможностью вмещать по меньшей мере часть образца. В некоторых вариантах осуществления соединительное устройство 200 содержит нагревательный элемент 201 (см. фиг. 2) и разделительный элемент 203 (см. фиг. 3-8). В показанном варианте осуществления соединительное устройство 200 может также содержать раму для размещения элементов. В некоторых вариантах осуществления рама для размещения элементов может быть опциональной. Рама для размещения элементов может быть выполнена с возможностью обеспечивать механическую целостность и прочность для соединительного устройства 200. Кроме того, рама для размещения элементов может быть выполнена с возможность вмещать и/или удерживать различные одноразовые элементы на пути потока жидкости. Кроме того, рама для размещения элементов может включать в себя технические средства для приема первого и/или второго контейнеров 206 и 214. В качестве примера, оператор может разместить первый и/или второй контейнеры 206 и 214 в соединительном устройстве 200 посредством рамы для размещения элементов. Кроме того, рама для размещения элементов может быть выполнена с возможностью поддержания относительных положений одного или более элементов соединительного устройства 200 как до, так и после формирования узла 260 доступа к образцу.
[0027] В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент 201 выполнен с возможностью нагревать по меньшей мере часть образца до и/или после формирования узла 260 доступа к образцу. Кроме того, разделительный элемент 203 выполнен с возможностью соединять первое и второе отделения 266 и 268 (см. фиг. 7-8), чтобы формировать узел 260 доступа к образцу. В некоторых вариантах осуществления соединительное устройство 200 может быть выполнено с возможностью переноса по меньшей мере части образца при сохранении стерильной среды, например, во время или после соединения первого и второго отделений. В одном варианте осуществления устройство сбора (не показано на фиг. 2) для приема смеси с образцом может быть размещено в соединительном устройстве 200. В другом примере осуществления устройство сбора может быть размещено снаружи соединительного устройства 200.
[0028] В показанном варианте осуществления соединительное устройство 200 содержит первое удерживающее приспособление 202 и второе удерживающее приспособление 204, которое функционально связано с первым удерживающим приспособлением 202. Кроме того, можно отметить, что фиг. 2 иллюстрирует вариант осуществления, в котором соединительное устройство 200 открыто, чтобы показать детали удерживающих приспособлений 202 и 204 изнутри. Фиг. 3-8 представляют примеры шагов по формированию узла 260 доступа к образцу с использованием соединительного устройства 200, показанного на фиг. 2-8.
[0029] В показанном варианте осуществления на фиг. 2 первое удерживающее приспособление 202 выполнено с возможностью принимать по меньшей мере часть первого контейнера 206. Кроме того, первый контейнер имеет первую сторону 208 и вторую сторону 210. Кроме того, первая и вторая стороны 208 и 210 первого контейнера 206 могут быть выполнены с возможностью быть закрытыми. В качестве примера, первый контейнер 206 может представлять собой сосуд с образцом, и первая сторона 208 сосуда может быть закрытой, а вторая сторона 210 сосуда может иметь крышку 212. Неограничивающие примеры крышки 212 могут представлять собой герметизирующую оболочку.
[0030] Кроме того, второе удерживающее приспособление 204 выполнено с возможностью принимать по меньшей мере часть второго контейнера 214. Второй контейнер 214 включает в себя первую сторону 216 и вторую сторону 218. Второй контейнер 214 может иметь или может не иметь существенный объем. В одном варианте осуществления вторым контейнером 214 может быть сосуд, в то время как в другом варианте осуществления вторым контейнером 214 может быть закрытый контейнер без существенного объема. Кроме того, вторая сторона 218 второго контейнера 214 может быть по меньшей мере частично закрытой. Далее, первая сторона 216 второго контейнера 214 содержит входной канал 220 и выходной канал 222. В одном варианте осуществления входной и выходной каналы 220 и 222 могут представлять собой входную и выходную трубки. В неограничивающем примере входной и выходной каналы 220 и 222 могут быть получены с использованием двухпросветной трубки. Входная и выходная трубки 220 и 222 могут представлять собой гибкие или жесткие трубки.
[0031] Хотя это и не показано на фиг. 3-8, в некоторых вариантах осуществления до размещения второго контейнера 214 во втором удерживающем устройстве 204 входной канал 220 может быть функционально соединен с источником среды для выращивания, насосом или и тем, и другим. В одном варианте осуществления входной канал 220 может быть соединен с источником среды для выращивания посредством насоса, такого как, но не ограничиваясь этим, перистальтический насос. Дополнительно или альтернативно, перистальтический насос может также быть соединен с выходным каналом 222. В частности, конец входного канала 220 может быть соединен с выходом источника среды для выращивания и насос может быть функционально соединен между источником среды для выращивания и вторым контейнером 214. Кроме того, насос может быть выполнен с возможностью содействовать притоку необходимого количества среды для выращивания в узел 260 доступа к образцу с определенной скоростью. В некоторых вариантах осуществления устройство сбора может быть предварительно прикреплено ко второму контейнеру 214. В одном варианте устройство сбора может быть предварительно соединено и находится в жидкостной связи со вторым контейнером 214 посредством трубки выходного канала 222. В другом варианте осуществления устройство сбора может быть функционально соединено со вторым контейнером 214 непосредственно перед использованием оператором, использующим соответствующие методы асептики. Кроме того, следует отметить, что устройство сбора является совместимым с клеточной культурой контейнером, который выполнен с возможностью принимать смесь с образцом при сохранении стерильной среды для образца. Неограничивающие примеры устройства сбора могут представлять собой стерилизованную колбу, стерилизованный биореактор, или и то, и другое.
[0032] В некоторых вариантах осуществления первое и второе удерживающие приспособления 202 и 204 могут представлять собой зажимы или другие подобные структуры для механического удержания первого и второго контейнеров 206 и 214, соответственно. Однако первое удерживающее приспособление 202, второе удерживающее приспособление 204 или оба могут иметь одну или более степеней свободы по отношению друг к другу. В неограничивающем примере первое и второе удерживающие приспособления 202 и 204 могут иметь три степени свободы по отношению друг к другу. Кроме того, первой и второй удерживающих приспособления 202 и 204 могут быть выполнены с возможностью выравнивать и сплавлять части первого и второго контейнеров 206 и 214, чтобы формировать узел 260 доступа к образцу, сохраняя при этом стерильную среду для образца, размещенного в первом контейнере 206.
[0033] В показанном варианте осуществления первое и второе удерживающие приспособления 202 и 204 могут содержать детали 224 и 226, выполненные с возможностью удерживать первый и второй контейнеры 206 и 214, соответственно. Кроме того, детали 224 и 226 могут быть выполнены с возможностью удерживать первый и второй контейнеры 206 и 214 в их соответствующих позициях в течение загрузки контейнеров 206 и 214 и закрытия удерживающих приспособлений 202 и 204 после загрузки контейнеров 206 и 214. В качестве примера, детали 224 и 226 могут быть выполнены с возможностью удерживать первый и второй контейнеры 206 и 214 в их соответствующих выемках 228 и 230 в первом и втором удерживающих приспособлениях 202 и 204, соответственно, во время загрузки контейнеров 206 и 214 и закрытия удерживающих приспособлений 202 и 204. В показанном варианте осуществления детали показаны в виде вилкообразных элементов, однако в альтернативных вариантах осуществления детали 224 и 226 могут иметь любую другую форму, которая является пригодной для удержания первого и второго контейнеров 206 и 214 в заданном положении. Кроме того, детали 224 и 226 и выемки 228 и 230 могут быть выполнены с возможностью принимать первый и второй контейнеры 206 и 214 разных форм и размеров. Например, могут быть предусмотрены легко выполняемые регулировки для подгонки деталей 224 и 226 и/или выемок 228 и 230, чтобы соответствовать физическим размерам первого и второго контейнеров 206 и 214.
[0034] Кроме того, детали 224 и 226, а также выемки 228 и 230 (см. фиг. 3-4) могут быть выполнены с возможностью располагать первый и второй контейнеры 206 и 214 таким образом, что по меньшей мере часть первого и второго контейнеров 206 и 214 могут перекрываться в первом направлении 242. Кроме того, перед тем, как быть соединенными для формирования узла 260 доступа к образцу, первый и второй контейнеры 206 и 214 могут быть расположены на расстоянии друг от друга во втором направлении 244. В показанном варианте осуществления перекрывающиеся части первого и второго контейнеров 206 и 214 в общем представлены ссылочным номером 246.
[0035] В некоторых вариантах осуществления детали 224 и 226 могут включать в себя некоторые структуры для улучшения эргономики и совместимости соединительного устройства 200. В качестве примера, вилкообразная форма деталей 224 и 226 может способствовать легкой установке первого и второго контейнеров 206 и 214 в соединительном устройстве 200. В некоторых из этих вариантов осуществления вилка разработана для размещения сосудов разных диаметров, и также форм поперечного сечения, таких как, но не ограничиваясь этим, круглой, квадратной, прямоугольной или любой другой геометрической или не геометрической формы. Относительное перемещение удерживающих приспособлений 202 и 204 в направлении 242 используют для закрытия соединительного устройства 200.
[0036] В одном варианте осуществления соединительное устройство 200 первоначально может находиться в открытом состоянии, и пользователю может потребоваться просто разместить или опустить первый и второй контейнеры 206 и 214 в соответствующие отверстия 232 и 234 и затем закрыть соединительное устройство 200 для реализации процедуры загрузки для соединительного устройства 200. Фиг. 2-4 иллюстрируют соединительное устройство 200 в открытом состоянии, а фиг. 5-8 иллюстрируют соединительное устройство 200 в закрытом состоянии. Во время процедуры загрузки первый и второй контейнеры 206 и 214 могут быть зафиксированы в правильных положениях автоматически. В другом варианте осуществления может не потребоваться открывать или закрывать соединительное устройство 200 для осуществления процедуры загрузки. Например, в этом варианте осуществлении первый и второй контейнеры 206 и 214 могут быть просто опущены в соединительное устройство 200 в закрытом состоянии соединительного устройства 200, используя отверстия 232 и 234. В одном варианте осуществления первый контейнер 206 и второй контейнер 214 могут быть размещены на раме для размещения элементов пользователем во время использования соединительного устройства 200. В некоторых вариантах осуществления первое и второе удерживающие приспособления 202 и 204 могут быть функционально соединены с одним или более приводов, например линейных и/или приводов вращения, для содействия вращению первого и второго удерживающих приспособлений 202 и 204 для работы соединительного устройства 200.
[0037] В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент 201 может быть выполнен с возможностью нагревать по меньшей мере часть образца, расположенного в первом контейнере 206, и/или части узла 260 доступа к образцу. В одном примере нагревательный элемент 201 может быть выполнен с возможностью размораживать образец, расположенный в первом контейнере 206, и/или узел 260 доступа к образцу до заданной температуры. Соответственно, нагревательный элемент 201 может быть размещен в первом удерживающем приспособлении 202 таким образом, что этот нагревательный элемент 201 функционально соединен с по меньшей мере частью первого контейнера 206. В одном примере, когда первым контейнером 206 является криососуд, во время работы криососуд, содержащий образец при криотемпературе, может быть непосредственно расположен в соединительном устройстве 200. Нагревательный элемент 201 может затем размораживать образец в криососуде для желаемой температуры. Предпочтительно нагревательный элемент 201 выполнен с возможностью нагревать замороженный образец в первом контейнере 206 с желательной скоростью нагрева. В конкретном примере нагревательный элемент 201 выполнен с возможностью быстро размораживать криоконсервированный образец, расположенный в криососуде.
[0038] В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент 201 может содержать многослойную структуру, что будет подробно описано в отношении фиг. 10. Нагревательный элемент 201 может быть расположен вокруг части первого контейнера 206. В показанном варианте осуществления на фиг.2 нагревательный элемент 201 включает в себя тонкопленочный нагреватель 258 и теплопроводную пену 261, расположенную прилегающей к первому контейнеру 206. Теплопроводная пена 261 выполнена с возможностью обеспечивать равномерный поток тепла на по меньшей мере часть поверхности первого контейнера 206. Такой равномерный поток тепла может быть достигнут за счет пластичности теплопроводной пены 261, что содействует удалению воздушных промежутков между тонкопленочным нагревателем 258 и поверхностью первого контейнера 206. Кроме того, в случае использования тонкопленочного нагревателя 258 в качестве нагревательного элемента 201 теплопроводная природа теплопроводной пены 261 помогает сократить горячие точки. Хотя это и не показано, предполагается, что в некоторых вариантах осуществления другой нагревательный элемент может быть подобным образом размещен вокруг по меньшей мере части второго контейнера 214. Этот другой нагревательный элемент, расположенный вокруг части второго контейнера 214, может быть выполнен с возможностью нагревать по меньшей мере часть среды для выращивания до смешивания среды для выращивания с образцом. В одном варианте осуществления нагревательный элемент 201 может быть расположен в выемках 228 и 230, имеющихся в двух частях соединительного устройства 200, таким образом, что когда соединительное устройство 200 закрыто, две половины нагревательных элементов 201 расположены вокруг по меньшей мере части первого контейнера 206. Далее, в некоторых вариантах осуществления нагревательным элементом 201 может быть нагреватель на батарейном питании или химический нагреватель.
[0039] Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления разделительный элемент 203 может быть выполнен с возможностью разделять по меньшей мере часть первого и второго контейнеров 206 и 214, чтобы формировать первое и второе отделения 266 и 268 узла 260 доступа к образцу. Дополнительно, разделительный элемент 203 может быть расположен таким образом, что этот разделительный элемент 203 выравнивается или перекрывается в первом направлении 242 с перекрывающимися частями 246 первого и второго контейнеров 206 и 214. Кроме того, разделительный элемент 203 может быть выполнен с возможностью быть размещенным в физическом контакте с первым и вторым контейнерами 206 и 214 во время формирования узла 260 доступа к образцу. В конкретном варианте осуществления разделительный элемент 203 может быть выполнен с возможностью быть в физическом контакте с первым и вторым контейнерами 206 и 214 одновременно, почти одновременно или в быстрой последовательности. В некоторых вариантах осуществления разделительный элемент 203 может быть поворотным, чтобы быть в состоянии по меньшей мере частично вращаться вокруг определенной точки или оси в соединительном устройстве 200.
[0040] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления разделительный элемент 203 может быть выполнен с возможностью нагреваться до установленной температуры. В некоторых из этих вариантов осуществления разделительный элемент 203 может быть выполнен с возможностью нагреваться до установленной температуры при пропускании электрического тока через части разделительного элемента 203.
[0041] В некоторых вариантах осуществления разделительным элементом 203 может быть режущая пластина. Кроме того, режущая пластина может иметь цельную структуру или структуру с рельефом. В одном варианте осуществления структура с рельефом может содержать множество полос, проводов, кабелей или их комбинации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления разделительный элемент 203 может включать в себя лазерный луч. Лазерный луч может быть использован в комбинации с режущей пластиной. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления стерилизующая среда может быть обеспечена внутри соединительного устройства 200 во время действия по разделению соответствующих частей первого и второго контейнеров 206 и 214 для формирования первого и второго отделений 266 и 268 узла 260 доступа к образцу.
[0042] Кроме того, разделительный элемент 203 может иметь механическую прочность и толщину, подходящие для придания режущей пластине свойства отсутствия деформации. Предпочтительно, характеристика отсутствия деформации разделительного элемента 203 наряду с желаемой температурой разделительного элемента 203 может привести к чистому срезу первого и второго контейнеров 206 и 214, в результате чего появляются гладкие поверхности раздела в точке контакта режущей пластины и первого и второго контейнеров 206 и 214. Как следует отметить, гладкие поверхности раздела или чистый срез первого и второго контейнеров 206 и 214 содействуют улучшенному сплавлению первого и второго контейнеров 206 и 214 и обеспечивают герметизацию узла доступа к образцу. В одном варианте осуществления разделительный элемент 203 может иметь толщину в диапазоне от примерно 0,01 дюйма (0, 25 мм) до примерно 0,03 дюйма (0, 76 мм). В другом варианте осуществления 203 может быть покрыт политетрафторэтиленом (ПТФЭ) (polytetrafluoroethylene, PTFE) или другим материалом для создания скользкой поверхности, что может привести к более высококачественному разделению контейнеров. Кроме того, в этих или других вариантах осуществления разделительный элемент 203 может быть изготовлен из высокотемпературных материалов, таких как, но не ограничиваясь этим, платина, вольфрам, нихром, никель (сплав НХ) или их комбинаций. Кроме того, в одном варианте осуществления разделительный элемент 203 может быть нагрет и выдержан при установленной температуре в течение до нескольких секунд для стерилизации разделительного элемента 203.
[0043] Кроме того, вслед за нагреванием разделительного элемента 203 движение разделительного элемента 203 может быть инициировано для облегчения разрезания частей первого и второго контейнеров 206 и 214 в поперечном направлении для первого и второго контейнеров 206 и 214, также представленном как направление 245. В одном варианте осуществления разделительный элемент 203 может быть использован, чтобы почти одновременно разделять перекрывающиеся части 246 первого и второго контейнеров 206 и 214 для формирования первого и второго отделений. В одном варианте осуществления разделительный элемент 203 может быть выполнен с возможностью разрезать части первого и второго контейнеров 206 и 214 одним скользящим движением разделительного элемента 203.
[0044] В быстрой последовательности вслед за шагом разделения первое и второе отделения 266 и 268 могут быть выровнены. В качестве примера, первое и второе удерживающие приспособления 202 и 204, имеющие первое и второе отделения 266 и 268, могут быть сдвинуты относительно друг друга, чтобы выровнять первое и второе отделения 266 и 268 для формирования узла 260 доступа к образцу. Например, первое и второе удерживающие приспособления 202 и 204 могут быть сдвинуты относительно друг друга во втором направлении 244, чтобы выровнять первое и второе отделения 266 и 268. Дополнительно, первое и/или второе удерживающие приспособления 202 и 204 могут быть сдвинуты друг к другу в первом направлении 242 и прижаты друг к другу для формирования соединения между оставшимися частями первого и второго контейнеров 206 и 214. В одном варианте осуществления соединение может быть термическим соединением, которое образуется благодаря расплавлению и сплавлению материалов первого и второго контейнеров 206 и 214 на стыке первого и второго контейнеров 206 и 214. Кроме того, в одном варианте осуществления разделительный элемент 203 может быть выполнен с возможностью отводиться назад до того, как сформируется соединение между оставшимися частями первого и второго контейнеров 206 и 214 или первого и второго отделений 266 и 268 узла 260 доступа к образцу.
[0045] Можно отметить, что различные движения, в том числе движение разделительного элемента 203 и движение удерживающих приспособлений 202 и 204 в одном или более направлениях, могут происходить одновременно или с минимальным временным запаздыванием, чтобы предотвратить попадание образца, расположенного в первом контейнере 206, под воздействие окружающей среды. В одном варианте осуществления немедленно после разделения частей первого и второго контейнеров 206 и 214 одно или оба удерживающих приспособления 202 и 204 могут начать двигаться относительно друг друга для выравнивания частей первого и второго контейнеров 206 и 214.
[0046] В некоторых вариантах осуществления соединительное устройство 200 может иметь три степени свободы перемещения, используемые для выполнения четырех основных операций, а именно (1) движения разделительного элемента 203 в третьем направлении 245 таким образом, чтобы разделять первый и второй контейнеры, (2) движения для выравнивания первого и второго контейнеров 206 и 214, реализуемого движением первого и второго удерживающих приспособлений 202 и 204 во втором направлении 244, (3) движения разделительного элемента 203 в третьем направлении 245, и (4) движения для соединения первого и второго удерживающих приспособлений 202 и 204 в первом направлении 242, используемого для формирования механического соединения или сочленения между первым и вторым контейнерами 206 и 214. В одном варианте осуществления операции (3) и (4) могут выполняться одновременно. В некоторых вариантах осуществления после установки первого и второго контейнеров 206 и 214 оператор может включить соединительное устройство 200, чтобы запустить процедуру автоматизированного переноса смеси с образцом.
[0047] В некоторых вариантах осуществления движение для выравнивания удерживающих приспособлений 202 и 204 может быть использовано для выравнивания частей первого и второго контейнеров 206 и 214, чтобы формировать узел 260 доступа к образцу. В некоторых вариантах осуществления после движения для выравнивания удерживающих приспособлений 202 и 204 первый и второй контейнеры 206 и 214 могут задерживаться на разделительном элементе 203 в течение некоторого времени для улучшения сцепления между поверхностями раздела первого и второго отделений первого и второго контейнеров 206 и 214. В частности, первый и второй контейнеры 206 и 214 могут задерживаться на разделительном элементе 203 в течение желаемого периода времени, чтобы дать возможность расплавиться существенному количеству пластмассы на стыке первого и второго отделений, тем самым увеличивая количество материала, доступного для скрепления первого и второго отделений. В дальнейшем движение для соединения удерживающих приспособлений 202 и 204 может использоваться для движения удерживающих приспособлений 202 и 204 друг к другу в первом направлении 242, чтобы формировать соединение между частями первого и второго контейнеров 206 и 214. Кроме того, это движение для соединения удерживающих приспособлений 202 и 204 может быть выполнено в то время, как разделительный элемент удаляется от первого и второго контейнеров 206 и 214 после разделения частей первого и второго контейнеров 206 и 214.
[0048] Предпочтительно, один или более элементов соединительного устройства 200 являются одноразовыми по своей природе, тем самым уменьшая вероятность загрязнения двух или более образцов. Кроме того, соединительное устройство 200 согласно настоящему описанию выполнено с возможностью эффективно и действенно размораживать, получать доступ, а также переносить содержимое из первого контейнера 204, такого как криососуд, стерильным образом в требуемое устройство сбора с низкими затратами времени с минимальным вмешательством пользователя. Кроме того, соединительное устройство 200 выполнено с возможностью переносить смесь с образцом в биореактор стерильным образом, будучи расположенным в любой нестерильной среде, которая может существовать снаружи границ бокса биологической безопасности.
[0049] Фиг. 3 представляет вариант 250 осуществления соединительного устройства 200 на фиг. 2 до размещения первого и второго контейнеров 206 и 214 в своих соответствующих выемках 226 и 230 соединительного устройства 200. Как показано, выемка 230 выполнена с возможностью принимать второй контейнер 214. Кроме того, как показано в варианте 251 осуществления на фиг. 4, выемка 228 выполнена с возможностью принимать первый контейнер 206. Относительные положения разделительного элемента 203 и первого и второго контейнеров 206 и 214 таковы, что движение режущей пластины разделительного элемента 203 в направлении 245 разделяет части первого и второго контейнеров 206 и 214 для формирования отделений 266 и 268 узла 260 доступа к образцу. Как показано на фиг. 5, после загрузки первого и второго контейнеров 206 и 214 соединительное устройство закрывается. Закрытое соединительное устройство представлено в общем ссылочным номером 254. Как видно теперь на фиг. 6, в показанном варианте 255 осуществления температуру разделительного элемента 203 отслеживают с помощью датчика 252 температуры. Для обеспечения стерильной среды для образца разделительный элемент 203 сохраняют при высокой температуре, а также в тесном контакте с первым и вторым контейнерами 206 и 214 в процессе разделения частей первого и второго контейнеров 206 и 214.
[0050] Действие в виде скользящего движения разделительного элемента 203 в направлении, представленном в общем стрелкой 257, выполняют для отделения частей 262 и 264 первого и второго контейнеров 206 и 214 от частей 266 и 268 первого и второго контейнеров 206 и 214, соответственно.
[0051] Со ссылкой на вариант 270 осуществления на фиг. 7, после того, как разделительный элемент 203 отделяет части первого и второго контейнеров 206 и 214 части 266 и 268 первого и второго контейнеров выравнивают друг с другом. В показанном примере первое и второе удерживающие приспособления 202 и 204 могут быть перемещены относительно друг друга во втором направлении 244 для выравнивания частей 266 и 268, которые формируют первое и второе отделения узла 260 доступа к образцу.
[0052] Кроме того, как показано в варианте 272 осуществления на фиг. 8, первое и/или второе удерживающие приспособления 202 и 204 могут быть перемещены друг к другу в первом направлении 242 и прижаты друг к другу для образования соединения между частями 266 и 268 первого и второго контейнеров 206 и 214, чтобы формировать узел 260 доступа к образцу, имеющий первое и второе отделения 266 и 268. В одном варианте соединение может быть термическим соединением 274, которое образуется благодаря расплавлению и сплавлению материалов первого и второго контейнеров 206 и 214 на стыке частей 266 и 268 первого и второго контейнеров 206 и 214. Можно отметить, что после того, как действие по разделению завершено, и до формирования термического соединения 274 разделительный элемент 203 может быть оттянут назад, как показано на фиг. 8. Опционально, части 262 и 264 первого и второго контейнеров 206 и 214 могут быть извлечены из соединительного устройства 200 с использованием механических способов или других способов.
[0053] Фиг. 9 является схематическим изображением способа сборки узла 400 доступа к образцу, такого как узел 100 доступа к образцу на фиг. 1. В показанном варианте осуществления узел 400 доступа к образцу собирают из частей первого контейнера 402 и второго контейнера 410. Кроме того, первый контейнер 402 имеет первую сторону 404 и вторую сторону 406. Кроме того, первая сторона 404 первого контейнера 402 является закрытой, в то время как вторая сторона 406 первого контейнера 402 выполнена с возможностью открываться или закрываться, по мере необходимости. В качестве примера, вторая сторона 406 может иметь открытый конец и соответствующую крышку 408, при этом крышка 408 выполнена с возможностью располагаться на открытом конце, чтобы закрывать первый контейнер 402. В одном примере первым контейнером 402 может быть сосуд со съемным навинчивающимся колпачком. В одном варианте осуществления крышка 408 может быть съемной или отделяемой для помещения образца 409 в первый контейнер 402. Кроме того, крышка 408 может быть помещена на первый контейнер для закрытия второго конца 406 первого контейнера 402. В одном примере первым контейнером 402 может быть криососуд, полимерная трубка или и то, и другое.
[0054] Кроме того, второй контейнер 410 может иметь первую сторону 412 и вторую сторону 414. Первая и вторая стороны 412 и 414 второго контейнера 410 могут быть закрыты. Кроме того, первая сторона 412 второго контейнера 410 может содержать по меньшей мере один входной канал 416 и выходной канал 418. В некоторых вариантах осуществления часть входного канала 416, расположенная внутри второго контейнера 410, может быть длиннее, чем часть выходного канала 418, которая расположена внутри второго контейнера 410. В некоторых вариантах осуществления второй контейнер 410 может быть предварительно стерилизован перед соединением второго контейнера 410 и первого контейнера 402. Вторым контейнером 410 может быть трубка или любой другой контейнер, который выполнен с возможностью предоставлять поверхность, которая может присоединяться к первому контейнеру 402.
[0055] Кроме того, входной и выходной каналы 416 и 418 могут быть стерилизованы до соединения первого контейнера 402 и второго контейнера 410. Дополнительно, в одном варианте осуществления второй контейнер 410 может быть соединен к одним или более другими элементами до соединения частей первого и второго контейнеров 402 и 410, чтобы формировать узел 400 доступа к образцу. В одном варианте осуществления эти другие элементы могут быть внешними по отношению к узлу 400 доступа к образцу. В качестве примера, второй контейнер 410 может быть соединен с сосудом для культивирования, например биореактором, выполненным с возможностью собирать образец, или насосом, выполненный с возможностью перекачивать среду для выращивания в узел 400 доступа для образца. В одном варианте осуществления входной канал 416 второго контейнера 410 может быть функционально связан с источником среды для выращивания (не показан на фиг. 9) перед соединением первого контейнера 402 и второго контейнера 410. Кроме того, выходной канал 418 может быть соединен с устройством сбора (не показан на фиг. 9) перед соединением первого контейнера 402 и второго контейнера 410. Неограничивающие примеры устройства сбора включают в себя сосуд или биореактор.
[0056] В одном варианте осуществления узел 400 доступа к образцу может быть одноразовым устройством. Кроме того, как показано, узел 400 доступа к образцу может быть сформирован путем разделения соответствующих частей 420 и 422 первого и второго контейнеров 402 и 410, расположенных ближе к соответствующим вторым сторонам 406 и 414 первого и второго контейнеров 402 и 410, при этом далее соединяя поверхности раздела оставшихся частей 424 и 426 первого и второго контейнеров 402 и 410, соответственно, для формирования узла 400 доступа к образцу.
[0057] Кроме того, в одном варианте осуществления части 424 и 426 первого и второго контейнеров 402 и 410, соответственно, могут быть перемещены относительно друг друга для выравнивания оставшихся частей 424 и 426 первого и второго контейнеров 402 и 410 по отношению друг к другу, так что оставшиеся части 424 и 426 первого и второго контейнеров 402 и 410 расположены друг на друге. Хотя в показанном варианте осуществления первый и второй контейнеры 402 и 410 показаны имеющими одинаковую площадь поперечного сечения по всей длине, однако в некоторых вариантах осуществления поверхности раздела оставшихся частей 424 и 426 первого и второго контейнеров 402 и 410, которые входят в контакт для формирования узла 400 доступа к образцу, могут иметь одинаковое поперечное сечение. В качестве примера, первый контейнер 402 может быть в форме мешка с конструктивным элементом в виде носика, расположенным у второй стороны мешка, где конструктивный элемент в виде носика имеет поперечное сечение, подобное поперечному сечению поверхности раздела второго контейнера 410. В конкретном варианте осуществления первый контейнер 402 может быть криомешком.
[0058] Дополнительно, первый и второй контейнеры 402 и 410 могут быть прижаты друг к другу для формирования соединения между оставшимися частями 424 и 426 первого и второго контейнеров, чтобы формировать узел 400 доступа к образцу. Шаги: (1) разделения частей 420 и 422 первого и второго контейнеров 402 и 410, (2) выравнивания оставшихся частей 424 и 426, и (3) соединения оставшихся частей 424 и 426 могут быть выполнены, в то время как разделительный элемент 427 по-прежнему находится при желаемой температуре для предотвращения нежелательного попадания образца 409 под воздействие среды, окружающей первый и второй контейнеры 402 и 410.
[0059] Кроме того, соединение 432 может быть сформировано благодаря соединению поверхностей раздела оставшихся частей 424 и 426 первого и второго контейнеров 402 и 410. Кроме того, оставшиеся части 424 и 426 первого и второго контейнеров 402 и 410 могут образовывать первое и второе отделения 428 и 430 в узле 400 доступа к образцу. В одном варианте осуществления соединение 432 может быть соединением, полученным термическим сплавлением, химическим сплавлением или и тем, и другим. В одном примере соединение, полученное термическим сплавлением, может быть герметизированным соединением. Соединение термическим сплавлением может быть сформировано, когда части 420 и 422 первого и второго контейнеров 402 и 410 отделяют от частей 424 и 422 первого и второго контейнеров, используя разделительный элемент 427 в нагретом состоянии, и поверхности раздела оставшихся частей 424 и 426 приводят в контакт немедленно после отделения частей 420 и 422 от первого и второго контейнеров 402 и 410. Расплавленный материал у поверхностей раздела частей 424 и 426 может сплавляться вместе и образовывать термическое соединение. Соответственно, желательно, чтобы материал, присутствующий по меньшей мере у поверхностей раздела частей 424 и 426, быть пригоден для образования термических соединений. В некоторых вариантах осуществления первый и второй контейнеры 402 и 410 или по меньшей мере материал у стыка частей 424 и 426 первого и второго контейнеров 402 и 410 был изготовлен из термопластика. Неограничивающие примеры термопластика могут включать в себя полиэтилен, этилен, винил-ацетат (EVA), поливинилхлорид (ПВХ), полипропилен, нейлон или их комбинации. Кроме того, рама для размещения элементов соединительного устройства 200 может быть изготовлена из полиоксиметилена (polyxymethylene) (POM), фенольных смол, полиэфирэфиркетона (polyether ether ketone) (PEEK), нейлона, полипропилена, полифениленсульфида (polyphenylene sulfide) (PPS), полиэтилентерефталата (polyethylene terephthalate) (PET) и тому подобное.
[0060] Дополнительно, в узле 400 доступа к образцу входной канал 416 может быть расположен ближе к первой стороне 404 первого отделения 402 относительно выходного канала 418. Как следствие, в работе входной канал 416 находится ближе к образцу 409 по сравнению с положением выходного канала 418, чтобы облегчить смешивание образца 409 и среды для выращивания. Однако в альтернативных вариантах осуществления выходной канал 418 может быть расположен относительно ближе к образцу 409, чем входной канал 416 для обеспечения эффективного переноса образца 409. Кроме того, среду для выращивания вводят в узел 400 доступа к образцу, как представлено с помощью стрелки 434, через входной канал 416. Образец 409, смешанный со средой для выращивания, извлекают из узла 400 доступа к образцу, как представлено с помощью стрелки 436. Кроме того, выходной канал 418 используют для извлечения смести образца и среды для выращивания (смеси с образцом) в устройство сбора.
[0061] Кроме того, среду для выращивания вводят в узел 400 доступа к образцу с установленной скоростью. Скорость ввода среды для выращивания в узел 400 доступа к образцу поддерживают на желаемом уровне для содействия смешиванию (стрелка 439) среды для выращивания с образцом. Скорость извлечения смеси с образцом по существу аналогична скорости ввода среды для выращивания в узле 400 доступа к образцу. Кроме того, скорости ввода и извлечения поддерживают, чтобы облегчить смешивание образца 409 с поступающей средой для выращивания для содействия эффективному переносу смеси с образцом из узла 400 доступа к образцу в устройство сбора. Однако следует отметить, что высокая скорость потока среды для выращивания может вызвать нежелательный сдвиг. Следовательно, может быть желательным поддерживать скорость ввода среды для выращивания, которая аналогична скорости извлечения смеси с образцом, не вызывает чрезмерного сдвигового усилия на клетки. В одном варианте осуществления объем образца, перенесенного из узла 400 доступа к образцу, может быть в диапазоне от приблизительно 1% об. (объемный процент) до приблизительно 100% об., от 80% об. до приблизительно 100% об. или 90% об. до приблизительно 100% об. Следует отметить, что при эффективном смешивании процент образца, перенесенного из узла 400 доступа к образцу, может быть получен с помощью объема среды для выращивания, введенного в узел 400 доступа к образцу. Поскольку объем узла 400 доступа к образцу является постоянным и полагая, что количество среды для выращивания, которая вводится в узел 400 доступа к образцу, равно количеству смеси с образцом, которая извлекается из узла доступа к образцу, уравнением для разбавления (или извлечения клеток) может быть экспоненциальная функция. В качестве примера, при 1 мл объеме образца и 50 мл объеме среды для выращивания, которая вводится в узел доступа к образцу, в некоторых вариантах осуществления, извлечение образца из узла 400 доступа к образцу (с желаемым смешиванием) может достигать приблизительно 99,99%.
[0062] Предпочтительно, узел 400 доступа к образцу содействует переносу образца 409 из первого контейнера 402, такого как сосуд или криососуд, в устройство сбора с минимальным вмешательством оператора. Кроме того, узел 400 доступа к образцу содействует эффективному переносу с точки зрения извлечения образца 409, а также с точки зрения времени, требуемого для переноса из первого контейнера 402 в устройство сбора. Кроме того, узел 400 доступа к образцу содействует доступу к образцу 409 стерильным образом независимо от среды, в которой размещается узел 400 доступа к образцу.
[0063] Фиг. 10 представляет вид сверху поперечного сечения части нагревательного узла 500, имеющего нагревательный элемент 502, выполненный с возможностью нагревать по меньшей мере часть тела 508, такого как первый контейнер (не показан на фиг. 10), или часть узла доступа к образцу (не показан на фиг. 10), или часть второго контейнера (не показан). В качестве примера, изначально нагревательный элемент 502 может быть выполнен с возможностью нагревать образец, смесь с образцом и/или среду для выращивания. В конкретном примере, образцом может быть криоконсервированный образец. В этом примере нагревательный элемент 502 может быть выполнен с возможностью размораживать криоконсервированный образец, чтобы формировать жидкую клеточную суспензию для обеспечения переноса инокулята.
[0064] Можно отметить, что среда для выращивания, как правило, сохраняется при приблизительно 4°C. Однако использование среды для выращивания, имеющей температуру приблизительно 4°C или ниже, может оказать негативное воздействие на клеточный рост. Как следствие, может быть желательным предварительно согреть среду для выращивания по меньшей мере до комнатной температуры. В некоторых вариантах осуществления в процессе переноса смеси с образцом нагревательный элемент 502 может быть использован для размораживания криоконсервированного образца, а также для нагревания среды для выращивания. В одном варианте осуществления нагревательный элемент 502 может быть использован в качестве встроенного нагревателя для холодной среды для выращивания.
[0065] В показанном варианте осуществления нагревательный элемент 502 включает в себя нагреватель 504 и проводник 506 тепла. В одном примере нагреватель 504 может иметь гибкую и согласующуюся структуру. В неограничивающем примере нагревателем 504 может быть тонкопленочный нагреватель. Другие неограничивающие примеры нагревателя 504 могут включать в себя бесконтактный нагреватель, например инфракрасный (infrared) (IR) нагреватель, упругий сосуд с возможностью регулирования температуры жидкости, циркулирующей внутри сосуда, или и то, и другое.
[0066] Кроме того, проводник 506 тепла может быть выполнен с возможностью содействовать равномерной передаче тепла от нагревателя 504 к телу 508. Кроме того, проводник 506 тепла может содействовать равномерному распределению тепла для тела 508. Неограничивающие примеры проводника 506 тепла могут включать в себя теплопроводную пену и/или резину с присадкой из теплопроводных частиц. Другие неограничивающие примеры проводника 506 тепла могут включать в себя подогреваемую камеру (с регулируемой температурой), которая может быть согласована с первым контейнером. В одном варианте осуществления нагревательный элемент 502 может представлять собой согласующуюся структуру. Кроме того, нагревательный элемент 502 может быть изготовлен из одной или более частей. Эти одна или более частей нагревательного элемента 502 могут быть выполнены с возможностью быть согласованно размещенными вокруг установленного участка тела 508.
[0067] В показанном варианте осуществления нагревательный узел 500 может содержать датчик 510 температуры, который функционально связан с нагревательным элементом 502 или телом 508. Однако, в примере, в котором нагревательный узел 500 использует два или более датчика температуры, эти два или более датчиков температуры могут быть функционально связаны как с нагревательным элементом 502, так и с телом 508. Следовательно, датчик 510 температуры может быть выполнен с возможностью измерять температуру нагревательного элемента и/или тела 508. Неограничивающие примеры датчиков 510 температуры включают в себя термопары, термисторы, резистивные датчики температуры (resistance temperature devices) (RTDs) или их комбинации. Нагревательный узел 510 может дополнительно содержать контроллер 512 температуры, функционально связанный с датчиками 510 температуры, чтобы управлять температурой нагревательного элемента 504 и/или тела 508.
[0068] Фиг. 11 представляет пример автоматизированной системы 600, имеющей соединительное устройство 602, контроллерный блок 604 и процессорный блок 606. Кроме того, соединительное устройство 602 функционально связано с источником 608 среды для выращивания. В частности, источник 608 среды для выращивания может быть функционально связан с узлом 614 доступа к образцу с помощью входного канала 616 узла 614 доступа к образцу. В показанном варианте осуществления узел 614 доступа к образцу может быть выполнен с возможностью принимать среду 610 для выращивания, расположенную в источнике 608 среды для выращивания, с помощью насоса 612. В неограничивающем примере насосом 612 может быть перистальтический насос. Насос 612 может быть выполнен с возможностью содействовать переносу среды 610 для выращивания из источника 608 среды для выращивания в узел 614 доступа к образцу, расположенном в соединительном устройстве 602. Кроме того, насос 612 может быть выполнен с возможностью содействовать переносу среды 610 для выращивания в узел 614 доступа к образцу с установленной скоростью. В частности, среда 610 для выращивания может быть использована для вымывания струей содержимого из узла 614 доступа к образцу. В частности, в работе среда 610 для выращивания может быть использована для вымывания струей содержимого из первого контейнера (не показан на фиг. 11) узла 614 доступа к образцу.
[0069] В некоторых вариантах осуществления среда 610 для выращивания может быть нагрета до установленной температуры до начала или во время переноса среды 610 для выращивания в узел 614 доступа к образцу. В одном варианте осуществления установленная температура среды 610 для выращивания может быть выполнена для содействия росту клеток в устройстве 620 сбора. Кроме того, выходной канал 618 узла 614 доступа к образцу может быть функционально связан с внешним устройством, таким как устройство 620 сбора. В некоторых вариантах осуществления устройство 620 сбора может быть выполнено с возможностью принимать смесь с образцом, смешанную со средой 610 для выращивания. В неограничивающем примере устройством сбора может быть биореактор.
[0070] Кроме того, контроллерный блок 604 может быть использован для коллективного отображения различных управляющих устройств, применяемых в автоматизированной системе 600, где управляющие устройства выполнены с возможностью контролировать и регулировать работу автоматизированной системы 600. В качестве примера в показанном варианте осуществления контроллерный блок 604 может быть выполнен для управления входным потоком среды 610 для выращивания с использованием контроллера 622 притока.
[0071] Кроме того, один или более контроллеров 624 температуры могут быть использованы для управления температурой образца или смеси с образцом. В неограничивающем примере контроллер 624 температуры может быть выполнен с возможностью управлять температурой одного или более из образца, расположенного в первом контейнере (например, сосуда), среды 610 для выращивания и температурой нагревательного элемента (не показан на фиг. 11). Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления может быть желательным размораживать образец до формирования узла 614 доступа к образцу.
[0072] В некоторых вариантах осуществления дополнительные контроллеры 624 температуры могут быть применены для управления температурой разделительного элемента (не показан на фиг. 11), используемого в соединительном устройстве 602. В некоторых вариантах осуществления контроллерный блок 604 может использовать инфракрасный датчик температуры для измерения температуры разделительного элемента или термопару для измерения температуры нагревательного элемента и/или узла 614 доступа к образцу. Дополнительно, хотя это не показано, в некоторых вариантах осуществления один или более датчиков температуры могут быть функционально связаны с устройством 620 сбора для измерения температуры устройства 620 сбора. В одном примере термопары могут быть соединены с внешней поверхностью устройства 620 сбора.
[0073] Кроме того, контроллерный блок 604 может содержать контроллер 626 движения, при этом контроллер 626 движения может быть выполнен с возможностью управлять движением одного или более компонентов автоматизированной системы 600 в одном или более направлениях 632, 633 и 634. В некоторых вариантах осуществления контроллер 626 движения может быть выполнен с возможностью управлять движением одного или более удерживающих приспособлений 628 и 630, разделительного элемента или и того, и другого.
[0074] Далее, процессорный блок 606 автоматизированной системы 600 может быть выполнен с возможностью обрабатывать данные из контроллерного блока 604. В некоторых вариантах осуществления процессорный блок 606 может также быть соединен с одним или более пользовательских устройств ввода-вывода (не показаны) для получения команд и входных сигналов от пользователя. Устройства ввода-вывода, например, могут включать в себя такие устройства, как клавиатура, сенсорный экран, микрофон, мышь, пульт управления, устройство отображения, ножной переключатель, ручной переключатель и/или кнопку. Кроме того, процессорный блок 606 и/или контроллерный блок 604 могут быть выполнены с возможностью быть соединенными с другими устройствами, такими как, но не ограничиваясь этим, устройство 620 сбора, источник 608 среды для выращивания, насос 612 или их комбинации, для регулирования или контроля работы этих устройств. В одном варианте осуществления процессорный блок 606 и контроллерный блок 604 могут быть интегрированы в единый блок.
[0075] В альтернативном варианте осуществления каждый контроллер контроллерного блока 604 может иметь соответствующие индивидуальные процессоры. В некоторых вариантах осуществления процессорный блок 606 и/или контроллерный блок 604 могут быть выполнены с возможностью хранить соответствующие данные в хранилище данных (не показано). В одном варианте осуществления хранилище данных может представлять собой устройства, такие как жесткий диск, дисковод для гибких дисков, дисковод для компакт-дисков с возможностью перезаписи (compact disc-read/write) (CD-R/W), дисковод для цифровых универсальных дисков (digital versatile disc) (DVD), флэш-диск и/или твердотельное запоминающее устройство.
[0076] Кроме того, автоматизированная система 600 может содержать выходное устройство 638, которое может быть выполнено с возможностью отображать данные, представляющие ход автоматизированного переноса или автоматизированного процесса использования системы последовательного увеличения количества культивируемых клеток, или любые другие параметры, имеющие отношение к работе автоматизированной системы 600. В одном примере выходное устройство 638 может быть выполнено с возможностью отображать измеренные данные, измеренные с помощью одного или более датчиков, которые используются в автоматизированной системе 600.
[0077] Предпочтительно, автоматизированная система 600 может включать в себя средства для простого размещения первого и второго контейнеров в выделенных местоположениях в соединительном устройстве 602 и инициирования работы соединительного устройства 602, например, путем использования переключателя 636, чтобы начать перенос смеси с образцом или инициировать автоматизированный процесс использования системы последовательного увеличения количества культивируемых клеток. Соответственно, автоматизированная система 600 выполняет процесс последовательного увеличения количества культивируемых клеток с минимальным вмешательством оператора, тем самым уменьшая вероятность человеческих ошибок и непредсказуемых результатов, связанных с ними. Кроме того, окружающая среда для автоматизированной системы 600 может быть или может не быть стерильной. В одном варианте осуществления первый и второй контейнеры, входной и выходной трубопровод и тому подобное могут быть одноразовыми по природе, тем самым делая автоматизированную систему 600 еще менее склонной к загрязнению за счет предотвращения внесения загрязнения из предыдущей партии или тому подобное.
[0078] Кроме того, автоматизированная система 600 может управляться необученным оператором. Так как автоматизированная система 600 допускает стерильный доступ к содержимому сосуда в нестерильной среде, ламинарное укрытие или чистая комната может не потребоваться, что может существенно снизить требование к размерам помещения и инфраструктурные затраты. Кроме того, автоматизированная система 600 является полностью автоматизированной и второй контейнер функционально закрыт, что существенно снижает риск загрязнения по сравнению с ручным процессом.
[0079] В некоторых вариантах осуществления автоматизированная система 600 может быть выполнена с возможностью эффективно работать в автоматическом режиме. Кроме того, автоматизированная система 600 может работать в стерильной или нестерильной среде с одинаковыми или сходными результатами. В конкретном варианте осуществления, когда первым контейнером является криососуд, автоматизированная система 600 выполнена с возможностью принимать замороженный или криоконсервированный криососуд, или предварительно размороженный, или частично замороженный криососуд, при этом криососуд содержит образец, имеющий несколько десятков миллионов клеток, предоставленный пользователем. Кроме того, автоматизированная система выполнена с возможностью размораживать криососуд, получать доступ и переносить клетки из криососуда в устройство сбора, например биореактор. Предпочтительно, независимо от среды, в которой расположена автоматизированная система, система 600 выполнена с возможностью делать возможным стерильный доступ и перенос образца из криососуда в биореактор для дальнейшей обработки. В конкретном примере образец в узле доступа к образцу может быть доступен и перенесен для культивирования клеток до нескольких миллиардов для инокуляции более крупного биореактора.
[0080] В некоторых вариантах осуществления узел доступа к образцу и автоматизированная система, использующая узел доступа к образцу для переноса образца или смеси с образцом, могут предоставить решение по автоматизации производственного участка для биофармацевтических клиентов, чтобы начать с запаса замороженного или криоконсервированного сосуда и производить увеличенное количество инокулюма, готового для следующего производственного сосуда (например, биореактора, такого как, но не ограничиваясь этим, биореакторы WAVE Bag® или Ecellerex®).
[0081] Кроме того, в некоторых вариантах осуществления клетки криоконсервированного образца, расположенные в узле доступа к образцу, могут быть перенесены в подходящий сосуд для культивирования для роста клеток. Кроме того, в этих вариантах осуществления шаги, начиная с и включая в себя шаги размораживания криоконсервированного образца и заканчивая переносом образца в подходящий сосуд для культивирования, могут быть автоматизированы. Кроме того, процесс, включающий в себя шаги размораживания клеток криоконсервированного образца, получения доступа к клеткам образца и переноса клеток образца в подходящий сосуд для культивирования, может быть автоматизирован с минимальным требованием по вмешательству оператора в процесс. В одном варианте осуществления узлом доступа к образцу может быть контейнер, такой как, но не ограничиваясь этим, криососуд. Однако в другом варианте осуществления первым контейнером может быть сосуд, трубка, пипетка, колба или любой другой контейнер, выполненный с возможностью вмещать образец в стерильной среде. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления сосуд для культивирования может использоваться в качестве инокуляционного реактора, который служит как источник посева для кампаний производственного масштаба. В альтернативных вариантах осуществления устройством сбора может быть просто стерилизованный мешок, стерилизованная колба или любой другой подходящий сосуд, выполненный с возможностью собирать образец. В одном варианте осуществления устройство сбора может быть асептически соединено с соединительным устройством перед использованием этого соединительного устройства. Альтернативно, устройство сбора может быть предварительно соединено с соединительным устройством. В качестве примера устройство сбора может быть предварительно соединено со вторым контейнером.
[0082] Фиг. 12 представляет пример способа 700 автоматизированного переноса образца, например криоконсервированного образца, в устройство сбора, например биореактор или колбу, как часть процесса последовательного увеличения количества культивируемых клеток для клеточного роста или инокуляции.
[0083] В блоке 702, способ начинается обеспечением наличия первого контейнера, имеющего образец. Образец может быть криоконсервированным или замороженным образцом клеток. В одном примере клетки могут быть клетками млекопитающих. Первым контейнером может быть сосуд, содержащий только исследуемые микроорганизмы, т.е. криососуд или сосуд с образцом клеток. В блоке 704 может быть обеспечено наличие второго контейнера, имеющего входной канал и выходной канал. В одном варианте осуществления второй контейнер может быть предварительно снабжен входным каналом и выходным каналом и предварительно стерилизован.
[0084] Далее, в блоке 705, может быть обеспечено наличие соединительного элемента и разделительного элемента. При этом соединительное устройство может содержать первое удерживающее приспособление, функционально связанное с нагревательным элементом и выполненное с возможностью приема первого контейнера. Кроме того, соединительное устройство может содержать второе удерживающее приспособление. В одном варианте осуществления соединительное устройство может быть предварительно стерилизовано.
[0085] Опционально, в блоке 708, второй контейнер может быть функционально связан с одним или более из внешних устройств, таких как, но не ограничиваясь этим, источник среды для выращивания, насос, устройство сбора или их комбинации. Кроме того, второй контейнер может также быть соединен с нагревательным элементом, где этот нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью предварительно нагревать среду для выращивания до введения среды для выращивания в первый контейнер.
[0086] Далее, в блоке 708, первый контейнер может быть расположен в первом удерживающем приспособлении соединительного устройства. В частности, первый контейнер может быть размещен в назначенной выемке в первом удерживающем приспособлении. Кроме того, нагревательный элемент может быть предусмотрен в выемке, и этот нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью быть функционально связанным с первым контейнером для нагревания образца до установленной температуры до и во время переноса образца. В неограничивающем примере первым контейнером может быть криососуд, имеющий криоконсервированный образец. В этом варианте осуществления нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью размораживать и нагревать криоконсервированный образец, который может изначально быть при -80°C или ниже до температуры приблизительно 37°C. Альтернативно, водяная баня или воздушная баня используется для нагревания образца, расположенного в первом контейнере до того, как этот первый контейнер размещается в первом удерживающем приспособлении соединительного устройства.
[0087] Кроме того, в блоке 710, второй контейнер может быть размещен во втором удерживающем приспособлении соединительного устройства. В частности, второй контейнер может быть размещен в соответствующей выемке во втором удерживающем приспособлении. В одном варианте осуществления выемка, выполненная с возможностью принимать второй контейнер, может содержать нагревательный элемент. Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью нагревать второй контейнер и среду для выращивания, проходящую через второй контейнер, до желаемой температуры. Как следствие, среда для выращивания, введенная в образец, может быть при желаемой температуре, пригодной для инокуляции и клеточного роста.
[0088] Кроме того, датчики температуры (например, термопары) могут использоваться для измерения температуры первого контейнера и/или нагревательного элемента. Кроме того, контроллер температуры может использоваться для регулирования температуры первого контейнера или температуры нагревательного элемента до приблизительно 37°С для размораживания образца. Поддержание температуры на уровне или ниже 37°С гарантирует, что клетки образца не перегреваются. Нагревательный элемент может быть использован для размораживания первого контейнера в течение определенного промежутка времени, зависящего в первую очередь от размера первого контейнера. В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью быстро размораживать первый контейнер, в то же время поддерживая жизнеспособность и рост клеток по сравнению с традиционно используемыми, но отнимающими много времени процедурами, такими как водяная или пузырьковая баня.
[0089] Кроме того, в блоке 712, после размещения первого и второго контейнеров в их соответствующих выемках, части первого и второго контейнеров могут быть отделены от оставшихся частей первого и второго контейнеров с помощью разделительного элемента.
[0090] Далее, в блоке 714, немедленно после разделения частей первого и второго контейнеров, оставшиеся части первого и второго контейнеров могут быть выровнены. Кроме того, в блоке 716, в процессе или немедленно после шага разделения, оставшиеся части первого и второго контейнеров могут быть прижаты друг к другу для физического соединения оставшихся частей и образования узла доступа к образцу, во время или после отведения назад разделительного элемента. В одном варианте осуществления, в котором в качестве разделительного элемента используется нагретая режущая пластина, оставшиеся части могут быть сплавлены термически. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, могут также использоваться другие техники соединения.
[0091] Кроме того, в блоке 718, после формирования узла доступа к образцу среда для выращивания может быть предоставлена в узел доступа к образцу и далее к устройству сбора, функционально связанному с узлом доступа к образцу. В конкретном примере после формирования узла доступа к образцу перистальтический насос может быть включен для подачи среды для выращивания через узел доступа к образцу в биореактор. Эффективному смешиванию среды для выращивания и образца содействует конструкция узла доступа к образцу, например позиционирование входного и выходного каналов, а также размеры входного и выходного каналов, расположенных внутри узла доступа к образцу, с целью максимального извлечения образца.
[0092] В некоторых вариантах осуществления скорость потока среды для выращивания и количество среды для выращивания, подаваемой в узел доступа к образцу, могут быть вычислены на основе одного или более из следующего: 1) желаемое извлечение клеток, 2) желаемый сдвиг, и 3) желаемая плотность клеток в смеси с образцом для инокуляции следующего расширения. Кроме того, скорость расхода среды для выращивания может быть такой, чтобы предотвратить чрезмерное сдвиговое усилие на клетки и обеспечить хорошее смешивание. Следовательно, в блоке 720, образец может быть эффективно извлечен из узла доступа к образцу и перенесен из узла доступа к образцу в устройство сбора.
[0093] Далее, шаги от 712 до 718 или от 712 до 720 могут быть выполнены с минимальной информацией, предоставленной системе оператором. В качестве примера, от оператора может только потребоваться ввести данные о типе сосуда и/или желаемом объеме образца в сосуде. В некоторых вариантах осуществления, полагая, что устройство сбора уже соединено со вторым контейнером, может не быть дальнейшего вмешательства оператора, требуемого для шагов формирования узла доступа к образцу, как только были предоставлены первый и второй контейнеры. Система может быть автоматизирована от шага нагревания образца до шага переноса смести образца в устройство сбора. Альтернативно, минимальное вмешательство оператора, которое может потребоваться после формирования узла доступа к образцу, влечет за собой действие выключателя для подачи питания на насос и другие компоненты, вовлеченные в перенос смеси с образцом в устройство сбора.
[0094] Кроме того, шаги 702-720 способа, описанного в блок-схеме 700, могут быть или могут не быть проведены в том же порядке, как показано. В качестве примера, второй контейнер может быть предусмотрен до первого контейнера или источник среды для выращивания может быть предварительно соединен до размещения второго контейнера в соединительном устройстве.
[0095] Предпочтительно, устройства, системы и способ переноса образца выполнены с возможностью быть гибкими, легкими в управлении и ориентированными на инфраструктуру (например, нет необходимости в стерильной среде). Далее, автоматизированная система может быть помещена на стеллаже или тележке, тем самым повышая гибкость применения всего участка по производству клеток. Кроме того, автоматизированная система может и не нуждаться в квалифицированном специалисте для управления системой. Кроме того, одноразовая природа узла доступа к образцу и устройства сбора дает возможность производить быструю перенастройку производственного оборудования. Кроме того, системы и способ согласно настоящему описанию в значительной мере автоматизируются после установки первого и второго контейнеров, и тем самым являются менее трудоемкими.
[0096] Хотя только некоторые особенности изобретения были иллюстрированы и описаны в настоящем документе, многие модификации и изменения могут быть предложены специалистами в данной области техники. Следует, таким образом, понимать, что приложенная формула изобретения предназначена для охвата всех таких модификаций и изменений, которые попадают в пределы истинной сущности изобретения.
Реферат
Группа изобретений относится к области биотехнологии, в частности к оборудованию, а также к системе и способу автоматизированного переноса образца в процессе производстве рекомбинантных белков из клеток млекопитающих. Соединительное устройство выполнено с возможностью формировать узел (260) доступа к образцу с использованием первого и второго контейнеров и содержит первое удерживающее приспособление (202) и второе удерживающее приспособление (204), размещенный в первом удерживающем приспособлении нагревательный элемент (201) и разделительный элемент (203), выполненный с возможностью отделять по меньшей мере часть первого контейнера и по меньшей мере часть второго контейнера. Узел доступа к образцу содержит первое и второе отделения и выполнен с возможностью вмещать образец, размещенный в первом отделении. Первое и второе удерживающие приспособления обладают одной или более степенями свободы и выполнены с возможностью выравнивать части второго и первого контейнеров, использую одну или более степеней свободы. Автоматизированная система для переноса образца образована соединительным устройством (200), первым удерживающим приспособлением, вторым удерживающим приспособлением, а также содержит нагревательный элемент, разделительный элемент, а соединительное устройство выполнено с возможностью переноса по меньшей мере части образца в устройство сбора и с возможностью поддерживать стерильную среду для образца по меньшей мере во время соединения первого и второго отделений и по меньшей мере в течение промежутка времени, когда образец переносят из узла доступа к образцу в устройство сбора. В способе автоматизированного переноса при обеспечении наличия соединительного устройства, имеющего первое (202) и второе (204) удерживающие приспособления, осуществляют размещение первого контейнера (206), имеющего образец в первом удерживающем приспособлении (202), а размещение второго контейнера (214) с возможностью соединения с устройством сбора - во втором удерживающем приспособлении (204). Группа изобретений при реализации обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в повышении качества, увеличении количества посевного материала и удобстве переноса образца при одновременном сохранении требуемой стерильности и сокращении инфраструктурных затрат. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 12 ил.
