在生物制造设备中和涉及其的改进的制作方法

本发明涉及例如用于细胞培养的生物制造设备。具体地，本发明涉及以单个仪器的形式的生物反应器设备，和布置成生物制造系统的多个仪器以用于优化使用针对生物制造的实验室和细胞培养空间。

背景技术：

细胞培养，例如哺乳动物、细菌或真菌细胞的培养，可被执行以收获活性细胞以用于治疗目的和/或收获生物分子，诸如由细胞生产的蛋白质或化学物质(例如，药物)。如本文中使用的用语“生物分子”可意味着任何分子，诸如蛋白质、肽、核酸、代谢物、抗原、化学物质或由细胞或病毒生产的生物药物。在此，用语生物制造旨在包含细胞的培养或增殖，以及生物分子的生产。用语生物反应器旨在包含能够用于生物制造的通常封闭的容积。

细胞通常在大尺寸(10,000至25,000升容量)生物反应器中生长，其是设计用于提供对于细胞生长和扩增需要的环境条件和必要的营养的可消毒容器。传统的生物反应器具有玻璃或金属生长室，其可被消毒且然后被接种以选择的细胞以用于随后的培养和扩增。在生长室中的介质经常通过使用机械的或磁性的叶轮来摇动或搅动以改善通风、营养分散和废物移除。

在最近一些年，已经移向‘单次使用’生物反应器，其提供更小的批次尺寸、更大的生产灵活性、易用性、减少的资本成本投资和减少的交叉污染风险。这些系统也可改善通风、供给和废物移除的效率以增加细胞密度和产品产量。示例包含WAVE^TM袋(GE Healthcare)，其安装在摇晃平台上以用于混合，或搅动箱单次使用容器诸如从Xcellerex Inc(GE Healthcare)可用的那些。随着‘个性化医疗’的到来，需要许多小批次细胞以利用独特细胞疗法治疗病人的自体细胞疗法已经变得重要。

生产设施，诸如组织培养实验室，为了生产细胞和生物分子，已经传统地定制设计且在清洁的环境中执行以减少污染的风险。这样的设施高成本地运行和维持且如果优先级或工作需要改变还要修改。用于维持或收获在生物反应器中的细胞的工作站需要特定‘足迹’，其在培养实验室中占据显著的底板空间。因为工作站无人照料时花费其大部分时间，同时细胞在生物反应器中生长，实验室空间未高效地或有效地使用。

改进在文件WO 2014122307中提出，其中需要用于细胞培养的实验室空间通过提供用于生物反应器的贮藏间和定制工作站而减小，传统的WAVE类型的生物反应器和辅助设备可支撑在其上。该设备较需要大的支撑框架。

文件US6475776是用于细胞培养碟的培养器的示例，其具有单个培养器壳体和多个架，然而该类型的设备不适用于壳体生物反应器。

需要的是，在简单装载、操作和维持的系统中多个生物反应器一个堆叠在另一个上(紧密地并排间隔开)的能力。理想地，这样的生物反应器应能够传统补料制造，其中细胞典型地经过7至21天来培养，以及灌注类型制造，其中细胞可被培养更长的周期，但是废物产物连续地或定期地移除，且生物分子可被收获。

对于上文提到的需求的解决方案已经在未发表且共同未决的专利申请GB1518426.0中提出，其内容通过引用并入到本文中。在其中，提出了一种可堆叠的生物反应器，其节省底板空间，能够提供在自体疗法中使用的小批次尺寸，且不需要清洁的房间条件。该现有设计的一个重要的方面是可移除的摇晃平台，在培养期间细胞培养袋可支撑在其上。然而，本发明的发明人认识到，在堆叠生物反应器中，平台需要仔细的设计以使之更容易使用(移除和装载，同时支撑基本上在限制区域中含有液体的袋)且更容易拆卸以用于清洁。

技术实现要素：

本发明提供一种根据权利要求1所述的布置，其具有由从属于权利要求1的权利要求限定的优选的特征。

本发明延伸至本文公开的特征的任何组合，无论该组合在本文中是否明确地提到。此外，在两个或更多个特征以组合的形式被提到的地方，意图是这样的特征可单独地要求保护，而不延伸本发明的范围。

附图说明

本发明能够以多种方式来实施，其说明性的实施例在下文参照附图来描述，其中：

图1a示出了生物制造设备的实施例的示图；

图1b示出了堆叠以形成生物制造系统2的图1a的设备；

图2示出了图1中示出的设备的不同的示图；

图3示出了图1中示出的设备的另一示图，包括装载在设备内部的生物反应器；

图4和5以不同的构造示出了生物制造设备的另一实施例的两个示图；

图6a、6b、6c和6d示出了图1和2中示出的设备的局部截面图；

图7示出了图1和2中示出的设备的放大局部视图；且

图8至14示出了经修改的托盘和托盘支撑件的细节图。

本发明，与其目标和其优点一起，通过结合附图参照下面的描述可更好地理解，在附图中类似的参照标号表示图中的类似的元件。

具体实施方式

参照图1a，示出了生物制造设备1，其包含通常自给的仪器10，其包含通常长方体或箱形的壳体20(具有通常平坦的上侧22和底侧24)。底侧包含四个可调整的高度脚26，仅其中两个在图1a中可见。箱形的壳体允许多个仪器堆叠以形成生物制造系统。实际上，为了方便，在台架5上的堆叠将为两个或三个那么高，如示意性地在图1b中图示的那样，但没有堆叠不可更高的原因。仪器也包含门25，打开地且剖视地示出以便于更清楚地示出仪器的剩余零件。门在铰链28处铰接至壳体的前竖直边缘，从而其围绕竖直铰链轴线打开以暴露或包围在壳体20内部的绝缘室30。当门由弹性密封件32闭合时室30被密封，该弹性密封件32围绕门的内面的整个外周延伸且与以互补的方式围绕壳体20的前边缘延伸的密封面31协作。当门25闭合时，没有光进入室30。这排除了光对细胞培养的影响。

室30具有主室35和通向主室35的前室33。主室包含生物反应器托盘40例如以用于支撑细胞培养袋(在本文中细胞袋)，其由下文更详细地描述的摇晃托盘支撑件45支撑。摇晃机构由盖板21保护。前室33包含支撑两个蠕动泵的面板34，仅两个蠕动泵的流体处理头48和49延伸到前室33中，前室33的电气零件在面板34后。面板还包含下文更详细地描述的连接部43。前室33包含开口46，其限定了用于延伸到包含袋悬架50的外部存储区域的导管的路线。

图2是在图1中示出的仪器10的不同视图，其中门25和袋架50被移除，以便于更清楚地示出仪器的剩余零件。

图3示出了图1和2的仪器10，但装载有生物反应器100(在该情况下，以柔性袋100的形式)以及将生物反应器链接至仪器的各种路径，包含：流体供应导管102，其经由蠕动泵头48以已知的流体混合物供给生物反应器以促进细胞生长；流体移除导管104，其为了移除由生物反应器中的细胞表达的废物组分的目的经由并入在袋100中的过滤器且经由蠕动泵头49从反应器排出流体；气体供给导管106；以及路径，例如导电路径106、108和110例如电线，以用于在生物反应器内或附近的各种传感器，例如pH传感器，以及溶解氧(DO)传感器。导管和路径可由一个或多个吊架23保持就位。

图4和5示出了包含门25的仪器10的实施例。托盘40在该实施例中可通过滑动运动从托盘支撑件45移除且可搁放在可折叠支座120上，继而又悬挂在铰接门25上。在使用中，门25可打开，支座120可拉下，且托盘40(有或没有生物反应器就位)可从支撑件45滑走且手动地移动到支座上。将注意的是，托盘40具有打开的中间区段。该打开的区段容纳生物反应器，其具有夹到托盘40侧上的夹从而生物反应器不会穿过托盘的中部落下。将满的或空的托盘返回到室30中，允许框架120折叠起来且门25闭合地关闭。

图6a、6b、6c和6d各自示出了在图1至3中图示的主室35、以及收纳在其中的构件的截面图。那些构件包含可移除的托盘40和摇晃托盘支撑件45。托盘支撑件45由电加热板42形成，其与在使用中的生物反应器的底部直接接触，可枢转的板保持器44，其可释放地保持加热板和驱动摇晃机构47的电气步进马达，该摇晃机构47围绕枢转轴线P在托盘40下方通过大约25-35度的预定的角来回移动板保持器44。支撑件45在使用中可被控制以便其在任何位置、但是具体地在图6b中示出的向前倾斜的位置停止，其允许托盘40和板42一起向前滑动同时板保持器44保持就位，至如图6c中图示的新位置，在该处托盘可更容易地接近以用于装载或卸载而不是不得不移除(如图4和5的实施例中示出的那样)。在图6c中示出的位置，在生物反应器和仪器之间的路径和导管(如上文提到的那样)可更容易地连接和断开。托盘40和板42可如图6d中示出的那样完全移除，例如，以用于清洁目的。盖板21保护马达和其他电气零件。

图7以从仪器的前(门)侧看到主室35中的更详细视角示出了摇晃机构，其中盖板21被移除。示出了摇晃机构47的步进马达51以及由步进马达驱动且驱动板支撑件44来回旋转的减速小齿轮齿轮对52。以该视角，以负载计41的形式的负载传感器是可见的，其在使用中被用于测量从生物反应器添加或移除的流体的量，以及细胞培养控制。

图8至14示出了经修改的细胞袋生物反应器托盘240和其支撑件245的细节，其具有与上文描述的托盘和支撑件40/45相似的功能性且其中类似的零件具有类似的参照标号，但是在后面的实施例中参照标号此外前面加有数字2。

在图8中示出的实施例中，存在三个主要零件：托盘框架240，其保持细胞袋；托盘加热板242，其与搁放在托盘框架中的细胞袋处于直接接触；以及支撑件245，其继而又刚性地连接到摇晃和驱动系统247&244，支撑件245包含电气连接部以对加热板242供能。支撑件245具有母V形槽250，其与加热板242上的互补的公V形槽252协作以保持两个构件242和245处于可移除地滑动接合，一起提供了互补结构，这允许更容易地接近安装在托盘245上的细胞袋。弹簧偏压销254延伸穿过两个构件，且与互补的V形槽一起，将这两个构件保持在一起。销254可被手动地沿箭头A的方向推离与加热板242的接合，以允许加热板相对于V形槽250中的支撑件245滑动。在备选的实施例中，销254可机电式操作。

图9示出了托盘240和加热板242的更多的细节，且更清楚地示出了两个附加的弹簧销264。此外，托盘240在相对的端部处包含细胞袋紧固夹扣268，其保持细胞袋的卷边的端部就位，以当托盘240被从使用中的加热板242移除时停止其穿过底部打开的托盘240落下。

图10示出了在图9所示中的零件的端部视图，且图11示出了在图9中的零件，但在部分拆卸的条件下。托盘240可通过手动地沿箭头A的方向向下拉动销264而沿箭头B的方向滑动。在设想自动构造的情形下，销264可机电式促动。在该实施例中，托盘240包含两个可分离的零件：上框架271和下框架270，在其上支撑有销264。下框架在拆卸和再组装期间支撑上框架。

托盘240(包含上框架270和下框架271)在加热板242上的滑动借助于T形结构280和互补的T形槽281来允许，一个安装至加热板242且一个安装至下框架270，它们一起允许沿箭头B的方向和相反方向滑动。在使用中，与T形槽相关联的止挡件阻止下框架270从加热板242完全移除。

图12和13a/b进一步示出了托盘特征的细节。在图12中，上框架271示出成从下框架270完全移除。在图13a和13b中示出了截面图，其图示了允许该完全移除的特征。具体地，上框架271具有相对的部分凹槽283，其与形成在加热板中的相对的部分舌形件284协作。一旦托盘上框架240已经大致到达其完全滑动末端，这些舌形件和凹槽不再协作，且允许上框架271从其支撑下框架270抬走。凹槽283和舌形件284的位置可反转。

图14是更详细地示出了上面讨论的各种零件的截面图。

将上框架再组装至下框架，且所得的托盘组件的滑动通过反转上面描述的运动来引起。

以该方式，构想有摇晃细胞袋支撑件，其容易使用，允许了细胞袋的方便的插入和移除，以及可容易地拆卸以用于清洁。为了更方便的使用，应用框架位置传感器以检查上框架271与在使用中的加热板242的对准。

尽管已经描述和图示了实施例，但对于本领域技术人员将显而易见的是，添加、省略以及修改对于那些实施例而言是可能的，而不背离要求保护的发明的范围。