发明内容

本发明借助于根据权利要求1所述的用于与平台协作的一次性盒、根据权利要求11所述的用于与一次性盒协作的平台以及根据权利要求15所述的用于操作流体的灵活系统提出了对于前述问题的解决方案。从属权利要求限定了本发明的优选实施例。

第一发明方面提供了一种用于与用于培养细胞的系统中的平台协作的一次性盒，其特征在于，一次性盒包括：

至少一个生物反应腔室，生物反应腔室适合于在其中储存和/或处理流体，

导管网，导管网被配置成使流体在其中循环并且用于与至少一个生物反应腔室的内部流体连通，以及

流动控制器件，流动控制器件用于控制循环经过导管网的流体的流动，用于控制流体的流动的流动控制器件被配置成通过第一复式连接器与平台的致动器件连接，

其中在该导管网中待循环的流体和在生物反应腔室中待储存和/或待处理的流体是培养基或流体介质或细胞或它们的任何组合。

整个文件中，“一次性盒”将被理解为由一系列的部件形成的固定元件或装置，一系列的部件尤其包括一个或更多个腔室、用于流体循环的导管以及用于控制循环经过所述导管的流体的流动的流动控制器件。此外，该一次性盒被理解为一次性元件，即为一旦其被使用和/或流体处理过程结束则就可以被处置且用另一个元件替换的元件。

将与同一平台协作的可以用新一次性盒替换的一次性盒有利地向用于处理和/或操作流体的系统提供了灵活性。换而言之，不需要针对特定的流体处理过程设计和制造整个系统，相反地是，使用与用于操作和处理流体的不同过程的平台协作的不同的可消耗元件。

一次性盒包括腔室，腔室被理解为容器或储存器，流体可以储存在容器或储存器中以便借助于用于处理和/或操作流体的不同过程来处理和/或操作它们。更具体地，腔室可以被理解为生物反应腔室或腔室，化学反应在腔室中实施，或生物过程在腔室中实施。

一次性盒进一步包括导管网，导管网由多个导管和/或管道形成，导管和/或管道可以彼此流体连通和/或与腔室的内部流体连通。

用于控制流体的流动的流动控制器件被配置成由平台中包括的致动器件来操作。当一次性盒与平台协作时，流体流动控制器件通过所述一次性盒中包括的第一复式连接器与致动器件连接。“连接”在此将被理解为使两个或更多个部件连通的动作。换而言之，流体流动控制器件被配置成与平台的致动器件连通。

一次性盒被配置成用于与用于操作流体的灵活系统中的平台协作。换而言之，当一次性盒与平台协作时，一次性盒的不同部件与平台或其部件连接或连通。此外，为了使该一次性盒开始与平台协作或反之亦然，一次性盒必须与平台连接或连通，诸如通过可消耗元件(一次性盒)的第一复式连接器与平台的第二复式连接器之间的连接和/或耦接等，例如，用于将可消耗元件的流动控制器件与平台的致动器件连接。

在一个具体实施例中，一次性盒进一步包括被配置成用于将一次性盒固定到平台的固定器件。有利地，它可以被固定和/或耦接到和/或连接到用于操作和/或处理流体的系统的平台。换而言之，由于固定器件，一次性盒可以被固定到平台。

在一个具体实施例中，用于控制流体的流动的流动控制器件被配置成用于通过第一复式连接器与致动器件以流体连通的方式连接。换而言之，当一次性盒与平台协作时，用于控制流体的流动的流动控制器件由平台中包括的致动器件，借助于经过第一复式连接器的流体连接来操作。换而言之，在用于控制流体的流动的流动控制器件与平台(尤其是致动器件)之间存在流体连接，这意味着它们彼此流体连通。

有利地，一次性盒中存在的第一复式连接器和平台中存在的第二复式连接器，以及两者之间存在的的耦接和/或连接有助于管道或连接器的流体连接，分别地，由于提供压缩空气或氮气的平台的致动器件，一次性盒的流体(压缩空气或氮气)循环经过该管道或连接器。

在一个更具体的实施例中，用于控制流体的流动的流动控制器件与平台的致动器件之间的流体连通是压缩空气或氮气。换而言之，致动器件借助于压缩空气或氮气来操作一次性盒的流体流动控制器件。

在另一个具体的实施例中，用于控制流体的流动的流动控制器件被配置成通过第一复式连接器与致动器件以电连通的方式连接。换而言之，当一次性盒与平台协作时，流动控制器件通过平台中包括的致动器件，借助于通过第一复式连接器的电连通来操作。换而言之，在用于控制流体的流动的流动控制器件和平台(尤其是致动器件)之间存在电连通，这意味着它们彼此电连通。

一次性盒中存在的第一复式连接器和平台中存在的第二复式连接器，以及两者之间存在的耦接和/或连接有利地促进一次性盒或管道与平台的致动器件的电连接，从而提供电连通。

在一个更具体的示例中，培养基和初始细胞最初被容纳在至少一个腔室的内部以获得期望的细胞培养物。

在一个具体实施例中，一次性盒包括多个容器，多个容器连接到导管网，多个容器适合于将流体储存在其中，并且多个容器被配置成彼此流体连通和/或与至少一个生物反应腔室的内部流体连通。

一次性盒中包括的多个容器中的每一个被理解为储存容器或腔室，每个储存容器或腔室具有取决于其应用(即，取决于所涉及的流体处理过程)的不同用途。有利地，该一次性盒给予使用者总体的自由度来设计流体处理过程，以及用单件装备(即，用用于操作和/或处理流体的单个系统)来执行流体处理过程。

在一个更具体的实施例中，一次性盒包括连接到导管网的残余物容器，残余物容器被配置成在其中容纳来自至少一个腔室的流体残余物。在另一个具体实施例中，一次性盒包括储存器，储存器被配置成储存流体或最终产物，储存器经过导管网与至少一个腔室的内部流体连通。

残余物容器有利地允许将循环经过导管网的流体以及来自腔室内部的流体或者甚至来自一次性盒的内部中包括的其它容器的其它流体(诸如来自清洁容器的清洁流体)储存在其中。残余物容器经过导管网与至少一个腔室的内部流体连通。此外，该残余物容器适合于在其中储存剩余的流体或在处理或操作流体的过程中可忽略的流体或对使用者而言不感兴趣的流体。

在细胞培养的具体示例中，将来自腔室的剩余培养基或培养基残余物输送至残余物容器。

储存器被理解为最终容器，在最终容器中流体或最终产物被储存(即，在处理和/或操作最初处于腔室内部的一种或多种初始流体之后所感兴趣的所得流体、最终产物或其部分)，或被引入到腔室中以用于处理和/或操作至少一种流体的过程。有利地，流体或若干种流体的组合可以作为最终产物直接从储存器中获得，而不必执行用于获得期望的最终产物的附加步骤。在细胞培养的一个具体示例中，期望的终产物或流体将被理解为培养的细胞或最终细胞和/或培养基，并且期望的终产物或流体将被容纳在储存器中。

在一个具体实施例中，至少一个生物反应腔室被配置成经过导管网接收来自第一预备室的至少一种第一初始产物。对于细胞培养的具体示例，第一初始产物可以被理解为初始细胞或初始细胞和培养基。

在一个更具体的实施例中，至少一个生物反应腔室还被配置成借助于导管网、优选地通过第一预备室来接收来自第二预备室的第二初始产物。换而言之，第二预备室可以与至少一个腔室的内部直接流体连接。然而，第二预备室将优选地与第一预备室流体连通，即，第二初始产物最初被引入到第一预备室的内部，然后与第一初始产物一起经过导管网被输送到至少一个腔室的内部。对于细胞培养的具体示例，第二初始产物可以被理解为培养基，即适合于培养细胞的培养基。

在一个具体的实施例中，一次性盒包括至少一个第一预备室，至少一个第一预备室适合于储存至少一种第一初始产物，其中该第一预备室包括用于将第一初始产物引入其中的第一入口。

至少一种第一流体或初始产物最初被容纳在第一预备室中(即，在用于处理和/或操作流体的过程之前)，然后经过导管网循环或输送到腔室的内部，以便随后的处理或操作。

在该具体实施例中，第一预备室位于一次性盒中。然而，在另一个具体实施例中，第一预备室不是一次性盒的一部分，并且可以布置在平台中或系统外部，以用于处理和/或操作流体。

在另一个更具体的实施例中，第一预备室最初容纳至少一种第一初始产物，并且至少一个腔室容纳第二初始产物。换而言之，当来自第一预备室的第一初始产物被引入腔室的内部时，其与第二初始产物反应，引起流体(产物)的处理或操作。尽管如此，第一预备室的存在有利地允许至少一种初始产物最初被容纳在容器中，而不是被容纳于在其中将要进行流体处理和/或操作的至少一个腔室，并且因此这防止流体的处理在期望之前开始或突然地开始。

在一个更具体的实施例中，第一预备室包括用于引入来自第二预备室的第二初始产物的第二入口。在一个更具体的实施例中，第二预备室位于一次性盒中。在另一个具体的实施例中，第二预备室位于平台中。在细胞培养的具体示例中，应当理解，在细胞培养过程开始之前，即，在两种初始产物被引入到腔室的内部并且流体的处理和/或操作开始之前，可以将第二预备室中容纳的培养基与初始细胞或具有介质的初始细胞一起引入到第一预备室中。

在另一个具体的实施例中，一次性盒包括连接到导管网的至少一个传感器，至少一个传感器被配置成测量至少一个流体参数。

一次性盒中包括的至少一个传感器被配置成与平台的控制单元的处理器件连接。有利地，一个或更多个传感器的存在允许控制腔室中容纳的和/或循环经过导管网的至少一种流体的处理。在细胞培养的具体示例中，这些传感器允许在生物反应腔室内部实施的细胞培养过程期间控制细胞和培养基的状态。

在一个具体的实施例中，一次性盒包括连接到导管网的清洁容器，清洁容器被配置成沿着导管网将清洁流体从其内部释放。

在一个具体的实施例中，一次性盒包括调节器件，调节器件被配置成在将初始产物中的至少一种引入到至少一个生物反应腔室的内部之前对其进行调节。调节器件可以调节流体的pH或流体中溶解的O₂的浓度、或该流体的离子力等等。有利地，初始流体可以在进入至少一个腔室的内部之前通过调节器件进行调节。

在一个更具体的实施例中，调节器件是加热器件，加热器件被配置成使初始产物中的至少一种在被引入到至少一个生物反应腔室的内部之前被加热。换而言之，如果初始产物中的一种在特定温度下容纳在预备室中或者这些相同的初始产物在特定温度下是其本身，该特定温度优选地小于初始所需温度，初始产物的温度在其被引入到至少一个腔室的内部之前可以有利地通过这些加热器件来改变。在一个更具体的实施例中，加热器件是加热器。对于细胞培养的具体示例，如果培养基经受低于所需温度的温度，则可以通过这些加热器件加热该培养基。然而，由于将培养基引入到第一预备室或直接引入到生物反应腔室的内部，这种感兴趣的培养细胞的培养基必须在它与初始细胞接触之前被加热。

在一个具体的实施例中，用于控制流体的流动的流动控制器件是：

阀，或

泵，或

以上的组合。

在一个更具体的实施例中，阀是管道夹管阀和/或电磁阀。有利地，这种类型的阀的使用不干扰管道或导管。

在另一个更具体的实施例中，这些泵是蠕动微型泵。蠕动微型泵被配置成驱动或循环流体经过导管，并且它们还可以充当常规的泵或阀。此外，这种类型的微型泵可以是一次性的。

在一个具体的实施例中，系统包括用于驱动至少一个腔室中容纳的流体经过导管网循环的器件。在一个更具体的实施例中，用于驱动流体循环的器件是蠕动泵或压缩空气注射或连通容器或它们的组合。用于驱动腔室中容纳的流体的蠕动泵主要由马达和头部形成，马达被理解为致动器，头部具有与一次性盒的实际导管网的导管连接的入口和出口。具体地，泵马达位于平台中，并且与导管网连接的泵头的入口和出口是一次性盒本身的一部分。在一次性盒耦接到平台的具体实施例中，一次性盒的头部连接和/或耦接到布置在平台中的马达。在一个更具体的实施例中，至少一个蠕动泵，尤其是泵马达，被配置成通过固定器件固定到平台的固定结构上。

在一个具体的实施例中，一次性盒包括壳体结构，至少一个腔室、导管网的一部分以及用于控制流体的流动的流动控制器件容纳在该壳体结构中，其中，该壳体结构被配置成通过固定器件固定到平台的第一结构上，第一结构可以被理解为凸形结构。在一个更具体的实施例中，这些固定器件是第二结构，第二结构可以被理解为凹形结构，凹形结构被配置成固定和/或耦接到第一结构(即，平台的凸形结构)。

有利地，壳体结构允许容易地被整合在平台中，因此简化了一次性盒与平台的连接和/或整合。

在另一个具体的实施例中，残余物容器和储存器位于外壳结构外部并且被配置成容纳在平台的第二隔室中，其中，残余物容器和储存器均通过连接到导管网的外部导管或腔室的内部与壳体结构的内部流体连接，并且适于借助于连接器连接。在细胞培养的具体情况下，连接器是无菌的。

储存器和残余物容器都位于外壳结构外部的情况有利地允许，在可以获得多于一种最终流体或过量流体残余物的过程中，能够用新的容器替换储存器和残余物容器两种容器。此外，在细胞培养的具体实施例中或在不污染从外部循环经过系统的流体是非常重要的其它过程中，由于无菌连接器，储存器和残余物容器都可用新容器替换的情况导致容器的这种替换或置换不干扰一次性盒。

在另一个具体的实施例中，加热器件被配置成容纳在平台的第二隔室中。

在另一个具体的实施例中，壳体结构被配置成在其中包括高于固定件的存储模块的温度的温度。

在第二发明方面中，本发明提供了一种用于在用于培养细胞的系统中与第一发明方面的实施例中的任一个的一次性盒协作的平台，其特征在于，平台包括：

致动器件，致动器件适于作用于流动控制器件上以控制一次性盒的流体的流动，

第二复式连接器，第二复式连接器被配置成连接一次性盒的第一复式连接器和致动器件，以及

控制单元，控制单元被配置成控制致动器件和一次性盒的操作。

当一次性盒与平台协作时，第二复式连接器耦接到一次性盒的第一复式连接器或与之连接。有利地，这些复式连接器允许用于控制流体的流动的流动控制器件中的每一个与致动器件的连接通过复式连接器被集中，由于这些复式连接器的耦接进而允许在一次性盒与平台之间简单且快速的连接。

控制单元负责控制致动器件和流动控制器件，以便控制位于一次性盒中并由致动器件操作的流体的流动。

在一个具体的实施例中，平台包括第一结构，第一结构可以被理解为凸形结构，凸形结构被配置成在其上将一次性盒、优选地其壳体结构固定。

在一个具体的实施例中，当用于控制一次性盒的流体的流动的流动控制器件被配置成通过第一复式连接器与致动器件以流体连通的方式连接时，致动器件是气体分配器件，并且它们被配置成通过第一复式连接器和第二复式连接器与一次性盒流体连通。更具体地，气体分配器件是用于分配压缩空气或氮气或富含CO₂的空气的器件。

在一个具体的实施例中，当用于控制一次性盒的流体的流动的流动控制器件被配置成通过第一复式连接器与致动器件以电连通的方式连接时，致动器件是电流分配器件，并且它们被配置成通过第一复式连接器和第二复式连接器与一次性盒电连通。

在一个具体的实施例中，平台包括存储模块，存储模块被配置成与一次性盒流体连通并且用于在其中维持预先设定的温度。在一个更具体的实施例中，存储模块包括适于储存第二初始产物的第二预备室，该第二预备室被配置成与一次性盒流体连通。在细胞培养的具体示例中，培养基可以在低于一次性盒的内部温度的温度下储存在位于存储模块中的第二预备室中。

在一个具体的实施例中，当一次性盒包括用于驱动流入流体的泵时，平台进一步包括泵马达，泵马达被配置成连接或耦接到在一次性盒中布置的泵头。特别地，泵马达由平台的控制单元操作。

在第三发明方面中，本发明提供了一种用于培养细胞的系统，系统包括：

根据第一发明方面的实施例中的任一个的一次性盒，以及

根据第二发明方面的实施例中的任一个的平台。

从灵活性的角度来看，该系统是有利地引起兴趣的，因为它允许通过将一次性盒与平台整合来执行用于处理和/或操作流体的不同过程。换而言之，根据期望的过程所需的一次性盒仅取决于待执行的过程，该一次性盒必须被整合在平台中或连接到平台上。此外，在一些流体处理过程中，过程本身改变，即，它具有这样的步骤，为了实施这些步骤，需要系统具有已经最初包括在可消耗元件中并必须被替换的特殊部件，或者它们需要将新部件结合到可消耗性元件，或甚至结合到平台。为了在特定过程中继续工作，以这种方式，改变可消耗元件和重新设计其部件或平台部件便足够了。

系统易于安装和使用，这有利地减少了部件之间的连接失效，其中仅将一次性盒耦接到平台并且开始用于处理和/或操作流体的过程是必要的。

换而言之，可以用同一个平台来控制和执行所需的任何流体过程。例如，可以培养不同类型的细胞而不必针对特定的细胞培养过程设计整个细胞培养系统或生物反应器。同样，通过仅改变耦接至平台上以用于与其协作的一次性盒，所需要的任何类型的细胞可以在任何流体动态配置中培养。

本说明书(包括权利要求书、说明书和附图)中描述的方法的所有特征和/或步骤能够以任何组合进行组合，除了那些互斥特征的组合之外。