CN109661582B - 自动化细胞处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于生物样品(例如用于细胞疗法和再生医学的细胞)的自动化细胞处理的系统和方法。用于来自生物样品的批次的自动化处理的系统包含：封闭且无菌的外壳；多个试剂容器；至少一个试剂分配器；用于分析批次的至少一种特征的质量控制模块；收获模块；机器人模块；和控制单元(CU)，所述控制单元(CU)通信地耦合到所述至少一个试剂分配器、所述质量控制模块、所述收获模块和所述机器人模块，用于控制批次的自动化处理。所述自动化处理可在没有人操作者操作的情况下执行。所述系统可以被配置为例如在GMP条件下自动化处理多个批次，而没有批次之间的交叉污染。

Description

自动化细胞处理系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月20日提交的美国临时专利申请号63/352,468的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容涉及采用自动化系统的细胞处理领域，更具体地，涉及用于处理用于细胞疗法和再生医学的细胞以及其他生物样品的装置和方法。
背景技术
干细胞疗法对再生医学具有很大希望。干细胞具有在体内发育成许多不同的细胞类型的潜力，并且理论上可以无限制地分裂以补充需要修复的细胞。有不同类型的干细胞，其具有不同的定型选择范围。胚胎干细胞对再生医学具有巨大潜力，然而，它们具有许多缺点，包括移植排斥的可能性和如果细胞在移植前没有正确分化则可能形成畸胎瘤。成体干细胞如神经干细胞(NSC)和少突胶质细胞前体细胞(OPC)具有比胚胎干细胞更有限的发育潜力，并且通常沿其起源谱系分化。虽然成体神经干细胞也代表了用于神经退行性疾病的有希望的治疗选择，但是存在许多缺点，包括难以分离，有限的扩增能力和对移植的供体细胞的免疫排斥。大部分其他细胞和干细胞具有相同或类似的限制。
为了使干细胞永久且有效地(以功能性方式)移植到患者组织中，干细胞理想地是自体的(即，患者自己的)。因此，在医学、科学和诊断领域中需要将易于从患者获得的细胞(例如体细胞)重编程为干细胞样细胞以用于干细胞疗法，优选不与卵母细胞或其他干细胞融合或交换材料。已经报道了产生用于待治疗的特定组织、器官或病症的安全有效的自体干细胞以及具有新的或独特特征(例如增强的效力和/或安全性)的新干细胞的方法。例如，Ahlfors等描述了通过体外去分化和体外重编程的方法将易于获得的细胞重编程为非常期望的多能或单能细胞(包括干细胞样细胞和祖细胞样细胞)以及细胞系和组织的方法(国际PCT申请公开号WO2011/050476，美国专利申请公开号US20120220034、US20120288936和US20140038291)。这些细胞可以潜在地移植回患者体内，以在多种疾病和病症例如帕金森病、多发性硬化症、心脏病、脊髓损伤、癌症等中再生受损或丢失的组织。
然而，这种细胞在人类治疗中的使用受到冗长、劳动密集、低效和昂贵的当前生产方法局限性的严重限制。实现细胞疗法，特别是自体干细胞疗法的全部潜力将需要解决获得用于数百万个体的适当细胞同时满足提供治疗的监管要求并保持成本可负担所固有的挑战。据估计，使用iPS细胞(诱导多能干细胞)或重编程细胞的当前生产方法，在一个洁净室工作的两个人每年只能处理约20个样品，这还是假设没有样品因细菌或交叉污染或人为错误而丢失，生产成本过高。除此之外，还需要数个质量控制人员来确定细胞的身份、纯度、效力等，并确保细胞产品不被污染。许多这些相同的挑战和要求适用于生产或维持各种细胞系(例如用于研究目的)，以及用于生产涉及细胞或组织的生物产品或生物材料。
通常，利用当前生产方法，一次仅可以处理一个细胞系以确保没有交叉污染的风险，并且在每个样品之间必须对设备进行灭菌。处理一个细胞系可能需要数周或数月。为了满足例如对于人体细胞疗法的良好生产规范(Good Manufacturing Practices，GMP)指南，所有步骤必须在满足CLIA或其他要求的洁净室中并且在存在至少两个人的情况下进行。必须执行多个复杂且精确定时的步骤，以及安全性测试和用于质量控制的分析测试，所有这些都必须详细记录。细胞还必须符合批准用于人类治疗用途的安全性和效力标准。显然，需要改进的方法来产生适合于特定人治疗应用的特定细胞，特别是来自自体人细胞和其他类型的细胞，特别是提高细胞处理和质量控制分析的速度和效率，同时降低细胞系之间交叉污染的风险和人为错误的风险，以满足监管指南和可负担的成本。
美国专利号8,784,735描述了一种用于自动化处理生物样品的装置。描述了一种用于通过根据处理方案以预定顺序施加预定量的试剂来自动化处理容纳在载体构件(例如载玻片)上的至少一种生物样品的装置，所述装置包括：壳体框架；用于容纳至少一个载玻片的至少一个处理部分，所述至少一个处理部分设置在所述壳体内；保护所述壳体中的所述至少一个处理部分的罩盖，其中所述罩盖限定内部空间完全包围所述处理部分；并且其中所述装置还包含气候控制装置，其被设置用于控制所述内部空间内的环境。虽然所公开的装置和方法适用于处理固定的生物样品，但它们不能用于处理活的生物样品，例如分裂细胞和细胞系。
商业上可获得的细胞培养物处理系统如CellmateTM(Sartorius Stedim,Wilmington,DE,U.S.A.)提供了在滚瓶和T-瓶中培养细胞所需的过程的完全自动化。这样的系统提供大体积、单细胞系生产，包括自动化细胞接种、酶促和机械收获、细胞片漂洗、培养基更换和瞬时转染。CellmateTM系统是为GMP环境开发的。然而，这样的系统只能在洁净室中使用，并且一次只能处理一个细胞系，因为其不能控制细胞系之间的交叉污染。其不是完全自动化的，某些步骤或功能(例如管的封盖和开盖)和其他分析测定仍然需要人操作。虽然CellmateTM系统可以测量细胞计数、细胞生存力和细胞汇合(cell confluency)，但其不能进行满足GMP规定所需的其他质量控制测试(例如身份、效力、纯度、无菌性等的测试)。
CompacT SelecTTM(Sartorius Stedim,Wilmington,DE,U.S.A.)提供了用于维持和扩增多个细胞系的自动化细胞培养系统，包括将准备用于测定的细胞铺板，收获细胞，进行转染和确定细胞数目和存活力。该系统包含烧瓶孵育器、无菌处理环境和各个铺板模块，以及条形码跟踪。然而，该系统只能在洁净室中使用，并且一次只能处理一个细胞系，因为其不能控制细胞系之间的交叉污染。该系统仅适用于扩增细胞，不适用于细胞处理(如重编程)，并且不能进行符合GMP规定所需的质量控制测试。该系统不是完全自动化的，某些步骤或功能仍然需要人工操作。例如，为了将物料重新加载到系统中，必须手动打开并重新补充物料。
Fulga等(美国专利申请公开号2011/0206643)描述了一种自动化细胞处理系统，用于接收包含属于多种细胞类型的多种细胞的组织，并且自动化提高多种细胞类型中至少一种细胞的比例和绝对数目(与多种细胞类型中的至少另一种相比)。一种自刮式细胞培养组件，所述组件包括：通常环形盘，其限定通常平坦的圆形细胞生长表面；盖，其设置成与环形盘密闭接合；与所述盖机械关联的至少一个刮刀片，因此相对于所述盘旋转所述盖提供了从圆形细胞生长表面刮除细胞。该系统还包含自动化包装功能。然而，该系统不是完全自动化的，并且具有上述其他系统的许多局限性。
发明内容
本发明的一个目的是改善现有技术中存在的至少一些不便。
本文提供了用于自动化处理生物样品的系统和方法，其可以在没有人操作者操作的情况下执行和/或能够同时处理多个批次而没有批次之间的交叉污染，任选地在下符合GMP指南和规定的条件下。
在一些实施方式中，系统被设计为保持无菌至不需要在洁净室中操作的程度。例如，系统可以补充诸如试剂、培养基、塑料器具等消耗品，而不干扰系统的无菌性或使系统暴露于外部环境。在一些实施方式中，系统可在处理期间或之后执行质量控制(QC)测试，例如验证细胞身份、细胞纯度、细胞效力和/或批次无菌性(即，无污染)。在一些实施方式中，提供了端到端处理，即，在没有人操作者操作的情况下将生物样品引入系统，并且在处理之后由系统呈递期望的最终产品。在一些实施方式中，监视、跟踪和记录系统保持处理的每个步骤(包括QC测试)的详细记录。这些记录可用于质量保证目的，并验证是否已满足所有适用法规。在一些实施方式中，在不需要人操作者的情况下执行最终产品的质量保证(QA)和/或最终产品释放。在一些实施方式中，在完成QC和QA之后，在不需要人操作者的情况下将产品储存和/或包装以用于运输。
因此，在一些实施方式中，本文所述的系统和方法可以提供以下优点中的一个或更多个：允许依次或同时处理多个生物样品或批次而没有样品/批次之间的交叉污染，和/或在GMP条件下(符合良好生产规范(GMP)指南或规定的条件)；允许快速、有效和/或可负担的处理；在处理期间无需人工干预即可执行(除了补充消耗品，其可以在不中断处理或破坏无菌性/无菌环境的情况下完成)；提供全自动化端到端处理，其还可包括最终产品的储存和/或包装；避免了需要在洁净室中人操作，例如满足CLIA要求；具有综合分析和质量控制(QC)能力，包括GMP指南和规定要求的所有QC测试；为质量保证目的提供详细的处理报告；并自动化验证最终产品是否符合适用规定，是否适合其预期目的，如人治疗。在一些实施方式中，本文描述的系统和方法提供了比先前系统更高的处理效率和质量。
系统和方法可用于许多不同类型的生物样品的各种处理。例如，系统和方法可用于将第一类型的细胞(例如体细胞、干细胞、祖细胞)重编程或转化为所需第二类型的细胞(例如多能、单能或多潜能细胞)以用于例如人治疗。系统和方法可用于细胞的直接重编程；用于产生多能细胞、单能细胞或多潜能细胞；用于产生干细胞样细胞或祖细胞样细胞；用于产生诱导多能干细胞(iPSC)；用于产生胚胎干细胞；和用于产生可用于治疗、诊断或研究目的的其他细胞。体外去分化和体外重编程的方法详述于例如国际PCT申请公开号WO2011/050476，美国临时申请号61/256,967，美国专利申请号14/958,791和美国专利申请公开号US20120220034、US20120288936和US20140038291中，所有这些文献都通过引用整体并入本文。系统和方法还可用于细胞的生长或扩增；转染细胞，包括稳定转染；用于基因编辑，包括基因插入、基因缺失和基因校正；用于处理细胞，例如用化合物、抗体或其他活性剂；用于诱导细胞分化；及其组合。根据细胞的起始数量和期望的最终产物，可以在扩增之前、期间或之后操作或处理细胞。系统和方法还可以用于产生生物材料(例如，组织、基质等)，产生生物制剂(例如，蛋白质、抗体、疫苗、生长因子等)，将组织处理成单个细胞和/或提取细胞外基质成分，用于组织生长，用于细胞和细胞系的生长或扩增，以及用于筛选或发现研究。例如，系统和方法可用于表达和纯化治疗性蛋白质、抗体、生长因子等；从血液样品中产生组织基质；从细胞群中分离和扩展期望的细胞类型；纯化细胞外基质组分；扩增细胞系；分化细胞；重编程或转化细胞；转染细胞以引入载体、质粒、RNA、治疗分子等；修复细胞中的基因突变；等等。预期用于处理产品或确定最终产品的其他应用是可能的，并且处理的类型和所处理的生物样品的类型都不是特别限制的。如本文所用，术语“处理”意在广泛地涵盖生物样品，特别是活的生物样品，例如分裂细胞和细胞系以及含有分裂细胞和细胞系的组织的任何这样的修饰、提取、纯化、维持、生产、表达、生长、培养、转化、扩增或处理。在某些实施方式中，“生物样品”不包括已用固定剂处理(例如用于组织学检查)的样品。
在第一个广泛方面，提供了一种用于批次的自动化处理的系统，所述批次来自生物样品，所述系统包含：封闭且无菌(即，除菌)外壳；多个试剂容器；至少一个试剂分配器；用于分析批次的至少一种特征的质量控制模块；收获模块；机器人模块(robotic module)；和控制单元(CU)，所述控制单元(CU)通信地耦合到所述至少一个试剂分配器、所述质量控制模块、所述收获模块和所述机器人模块，用于控制所述批次的所述自动化处理，所述自动化处理可在没有人操作者操作的情况下执行。所述系统还可以包括如本文所述的多种组件、模块、处理站等。在一些实施方式中，外壳为至少10级或ISO 4环境。在一些实施方式中，系统被配置为自动化处理多个批次。在一些实施方式中，系统被配置为遵循良好生产规范(GMP)规定或指南，即在GMP条件下自动化处理多个批次。在一些实施方式中，质量控制模块、收获模块和机器人模块中的至少一个容纳在外壳内部，细胞的自动化处理在外壳内部进行。
在第二个广泛的方面，提供了一种用于多个批次的自动化处理的系统，所述批次来自生物样品，所述系统包含：封闭且无菌(即，除菌)外壳；多个试剂容器；至少一个试剂分配器；用于分析批次的至少一种特征的质量控制模块；收获模块；机器人模块；和控制单元(CU)，所述控制单元(CU)通信地耦合到所述至少一个试剂分配器、所述质量控制模块、所述收获模块和所述机器人模块，用于控制所述批次的所述自动化处理，所述系统被配置为自动化处理多个批次而没有批次之间的交叉污染。在一些实施方式中，所述系统被配置为使用顺序处理同时自动化处理多个批次。在一些实施方式中，系统被配置为遵循良好生产规范(GMP)规定或指南，即在GMP条件下自动化处理多个批次。在一些实施方式中，所述自动化处理可在没有人操作者操作的情况下执行。所述系统还可以包括如本文所述的多种组件、模块、处理站等。在一些实施方式中，外壳为至少10级或ISO 4环境。在一些实施方式中，质量控制模块、收获模块和机器人模块中的至少一个容纳在外壳内部，细胞的自动化处理在外壳内部进行。
在一些实施方式中，本文描述的系统还包含隔离器，外壳选择性地流体连接到隔离器，并且来自系统外部的物体经由隔离器接收到外壳中，来自外壳内部的物体经由隔离器传送出系统。在一些实施方式中，系统还包含生物安全柜(BSC)，隔离器选择性地流体连接到BSC，并且来自系统外部的物体经由BSC接收到隔离器中，来自外壳内部的物体通过从外壳传送到隔离器并从隔离器传送到BSC以经由隔离器传送出系统。
在一些实施方式中，两个或更多个系统选择性地彼此流体连接，例如，经由设置在外壳外部并选择性地流体连接到每个外壳或系统的孵育器、冷冻器或其他类似组件。
在第三个主要方面，提供了一种用于在封闭且无菌(即，除菌)外壳中处理批次的自动化方法，所述批次来自插入所述外壳的生物样品，所述自动化方法包括：用一种或更多种试剂自动化处理所述批次；自动化分析所述批次的至少一种特征；和在自动化处理所述批次之后，自动化收获所述批次以用于在所述外壳外部接收；所述自动化处理可在没有人操作者操作的情况下执行。在一些实施方式中，所述批次包括多个批次，并且所述方法包括自动化处理多个批次中的每个批次而没有批次之间的交叉污染。在一些实施方式中，所述方法遵循良好生产规范(GMP)规定和指南，即在GMP条件和/或10级环境中执行。
在第四个主要方面，提供了一种用于在封闭且无菌(即，除菌)外壳中处理批次的自动化方法，所述批次来自插入所述外壳的生物样品，所述自动化方法包括：用一种或更多种试剂自动化处理所述批次；自动化分析所述批次的至少一种特征；和在自动化处理所述批次之后，自动化收获所述批次以用于在所述外壳外部接收；其中所述自动化方法能够处理多个批次而没有批次之间的交叉污染。在一些实施方式中，使用顺序处理同时处理多个批次。在一些实施方式中，遵循良好生产规范(GMP)指南，例如在GMP条件下处理多个批次。在一些实施方式中，所述自动化处理可在没有人操作者操作的情况下执行。
在一些实施方式中，本文提供的方法还包括在处理期间和/或之后的质量控制(QC)测试，例如对于身份、效力、纯度和无菌性的测试。在一些实施方式中，本文提供的方法还包括分析和/或诊断测试，例如确定数目、活力和汇合，特定细胞标志物的存在或不存在，生长或分化谱，活性，基因突变的检测等。在一些实施方式中，本文提供的方法还包括监测、跟踪和/或记录过程的每个步骤(包括QC测试)的细节，用于质量保证目的并验证是否已满足所有适用的法规。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括扩增细胞并在细胞扩增之前、期间和/或之后根据GMP要求进行质量控制(QC)测试的功能，例如身份、效力、纯度和无菌性的测试。应该理解，许多QC测定可以由系统进行，包括但不限于基于细胞的测定，基于荧光、比色或发光的测定，细胞形态学和细胞时间依赖性行为(例如分化)测定，基于流式细胞术的测定，基于PCR的测定，内毒素、支原体和无菌性测定，细胞生存力、细胞数目、细胞汇合等。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括扩增细胞并在扩增之后纯化细胞的功能。在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括同时扩增多个细胞系而没有细胞系之间的交叉污染的功能。例如，可以包括确保在外壳中同时打开不超过一个样品的功能。类似地，当样品容器打开时，试剂和供应容器不打开。其他包括的功能包括减少颗粒产生的功能；允许在细胞处理步骤之间对系统进行灭菌的功能；以及用于对容器封盖、开盖和重新封盖的功能，其确保容器不会超过必要地保持打开，并且当或如果样品容器打开时，容器不打开；等等。颗粒监测可用于暂停处理步骤，直到颗粒计数低于预设阈值，该阈值确保样品之间没有交叉污染和/或样品与储备试剂之间没有交叉污染。这些功能有助于同时处理多个批次而没有批次之间的交叉污染。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括从起始组织样品中分离细胞以准备进一步扩增或其他处理的功能。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括冷冻或解冻细胞的功能。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括包装细胞例如用于运输或储存的功能。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括在小瓶或盒中提供细胞用于运输或储存的功能。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括以下功能中的一种或更多种，两种或更多种，三种或更多种或全部：1)从起始组织或从各种细胞类型的混合物中分离细胞；2)识别和跟踪细胞样品，例如使用条形码、位置信息等；3)细胞处理，例如扩增、纯化(包括富集或耗尽，例如通过磁性抗体)、激活、重编程、基因编辑(基因插入、缺失、校正)、转染和其他期望的细胞操作。也可以包括用于分析的功能，例如标志物表达水平分析(例如，通过荧光抗体染色和分析)，细胞行为分析(包括确定分化谱)，诊断测试以鉴定例如基因突变，以及QC测试，包括身份、纯度和无菌性测试(任选包括内毒素和支原体测试)，以及确定细胞数目、汇合和活力，并且可以在细胞处理之前、期间或之后的任何时间进行；4)储存和运输，例如，如果需要，冷冻小瓶中的细胞或将活培养物置于运输容器(例如PetakaTM)中，包装细胞用于运输等；以及5)根据需要的其他细胞分析能力，例如纯化期望的细胞类型，选择期望的效力，去除死细胞，磁性细胞分选等。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括根据GMP要求提供从开始到结束对细胞处理进行完整记录的功能，用于质量保证(QA)验证。系统可以验证所有步骤是否正确执行并检查所有测定结果(例如，通过/未通过结果)。此外，系统和方法可以包括用于根据GMP指南跟踪批次的功能，例如使用条形码和位置记忆。此外，QA分析可包括测试无菌性、污染物(例如内毒素和支原体)以及根据GMP指南和其他适用法规可能需要的其他测试。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括以下功能中的一种或更多种，两种或更多种，三种或更多种或全部：1)细胞处理；2)质量控制；3)质量保证；4)收获细胞并准备用于储存或运输，和5)细胞的分析测试(例如但不限于诊断测试)。在一些实施方式中，本文提供的系统和方法可进一步包括用于样品制备，例如用于从起始生物样品中分离用于处理的细胞的功能。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括在GMP条件下操作试剂的功能。将试剂自动引入外壳中，验证(例如，使用条形码读取器)，打开，分配成等分试样，并由系统储存。这些试剂可以在制造商的包装中自动引入外壳中，避免了需要人打开试剂容器。在一些实施方式中，包括以机器人将材料输入和输出外壳的功能。在一些实施方式中，进行试剂的功能测试以确保其满足规格，任选地与无菌性、内毒素和/或支原体测试一起。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法包括控制单元，其在没有人为干预的情况下执行全自动化处理。控制单元不仅执行处理步骤，而且决定遵循哪些步骤以产生期望的最终产品。例如，控制单元可以根据在处理期间的多个步骤处获得的测定数据决定执行哪些步骤。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含连接在一起的多个系统。例如，第一系统可以通过冷冻器或孵育器连接到第二系统，所述冷冻器或孵育器放置在两个系统之间并且分别连接到每个系统。或者，两个外壳可以彼此连接。应该理解的是，多个系统可以这种方式直接(外壳到外壳)或通过共享组件例如冷冻器、冰箱、孵育器等连接在一起。可以以这种方式连接的系统数量不受特别限制。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含以下自动化组件中的一种或更多种，两种或更多种，三种或更多种，四种或更多种，五种或更多种，多于五种或全部，或其组合：(1)具有可弃式尖端的机器人抽吸器，其能够在每次使用之后或在样品之间更换尖端，从而减少或消除样品之间的交叉污染，而不需要对机器人抽吸器组件进行灭菌；(2)一个或更多个脱盖器模块，用于打开和关闭容器(包括大的(>10ml)容器)的螺旋盖；(3)离心机、细胞分选器或磁体，例如用于纯化细胞混合物(其还可任选地通过例如磁性细胞分离实现)或获得细胞沉淀或用于收集或去除细胞；(4)用于孵育细胞的孵育器；(5)汇合性读取器或细胞计数器，用于确定样品或含细胞的容器中的细胞数目和/或细胞汇合；(6)直接液体到板填充站或连续流机器人试剂分配器，用于将一定体积的液体直接分配到含有细胞的容器(例如，体积>5ml)中；(7)倾斜模块，用于抽吸或收集细胞或细胞培养基，任选地作为磁性分离倾斜模块。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含被配置为使颗粒产生最小化密闭的外壳，其例如：包括放置在层板(deck)下方并在使用期间相对于外壳密闭的离心机；包括垂直废物滑槽，固体废物从其中掉落，其尺寸使得废物在丢弃过程中不会碰到滑槽的边缘，并且置于足够强的负压下，因此不会有颗粒从滑槽进入外壳；包括可关闭的通风口，用于密闭外壳以对外壳进行灭菌；包括提供快速清洁空气的功能，用于系统中的所有空气与系统的清洁空气快速交换；和本文所述的其他此类功能和组件。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含磁性分离倾斜模块，例如用于细胞的磁性分离或转染。在一些实施方式中，本文提供的系统包含层板上温度控制的冷冻器，例如格兰特冷冻器，用于冷冻样品或允许在零下温度下操作样品和试剂。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含倾斜模块，其被配置来保持细胞培养物运输托盘(例如PetakaTM托盘)以从运输托盘装载或移除样品。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含可高压灭菌的瓶或管保持器，其保持瓶或管以允许自动化去盖和加盖以及系统内瓶或管的自动化运输。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含具有滴落和溢流控制的直接填充到细胞处理容器的培养基填充站。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含具有可更换的无菌的可弃式尖端的机器人抽吸器，其具有在每次使用之后或在样品之间由系统自身(无需人为干预)更换尖端的能力，从而消除或减少样品之间的交叉污染，而不需要对机器人抽吸器组件进行灭菌。在一些实施方式中，机器人抽吸器还包含集成管和尖端夹持器。机器人抽吸器被设计成通过保持通过尖端孔的连续负压(直到丢弃)来防止任何回流或滴落，并且在每次使用或批次之间更换尖端。机器人抽吸器的流体流动通道(抽吸的流体通过其从尖端流走)可以例如在漂白站以规则的间隔进一步灭菌。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含可高压灭菌的尖端保持器，其具有系统可关闭的盖，即可以使用机器人系统打开和关闭的盖。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含用于将材料以机器人运输到外壳中和从外壳中运出的机器人模块。
在一些实施方式中，本文提供的系统包含用于收集由细胞分泌或产生的生物制品和其他大分子的模块，所述细胞可任选地进一步纯化和/或测试身份、效力(例如，活性测定)和/或无菌性，并且任选地装入小瓶和/或冷冻干燥和/或包装。
在一些实施方式中，本文提供的系统和方法是全自动化的，在没有人工或动手干预的情况下执行上述功能。
在一些实施方式中，本文提供的全自动化系统和方法在完全封闭的处理环境中进行，该环境是无菌的并且能够满足对于“洁净室”的监管要求，例如GMP要求、CLIA要求等。此外，可以在这些条件下同时处理多个批次而没有批次之间的交叉污染。在另一个广泛的方面，提供了使用本文所述的自动化系统和方法处理生物样品的方法。
在另一个广泛的方面，提供了使用本文所述的自动化系统和方法制备的批次和生物样品。可以使用本文描述的系统和方法制备多种生物材料，包括但不限于细胞、组织基质、蛋白质、抗体、疫苗、治疗剂、细胞外基质组分等。在一些实施方式中，细胞是干细胞、干细胞样细胞、单能细胞、多能细胞、多潜能细胞、体细胞、细胞系、永生化细胞、酵母或细菌细胞。这样的细胞可以例如通过从另一种细胞类型重编程、转化或分化来制备。在特定实施方式中，细胞是自体细胞，其由来自患者的起始生物样品制备，用于移植回同一患者，例如，制备用于在患者中治疗使用的自体干细胞、干细胞样细胞、多能细胞、单能细胞或体细胞。在一些实施方式中，制备的细胞是神经干细胞、神经干细胞样细胞、神经前体细胞、神经祖细胞、成神经细胞、神经元、心肌细胞、造血细胞，外胚层、中胚层或内胚层谱系的细胞，多潜能细胞、多能细胞、单能细胞、体细胞、天然存在的细胞、非天然存在的细胞、原核细胞和/或真核细胞。应当理解，可以使用本文描述的系统和方法制备许多不同类型的细胞，并且细胞的类型不意在限制。
在一个实施方式中，提供了使用本文所述的自动化系统和方法制备的单能或多能细胞。在另一个实施方式中，提供了使用本文所述的自动化系统和方法制备的多能细胞、单能细胞、体细胞或干细胞样细胞群。
在一些实施方式中，提供了用于使用本文所述的自动化系统和方法将第一类型的细胞重编程为不同类型的期望细胞的方法，所述期望细胞是多能的或单能的，第一类型的细胞是体细胞、干细胞或祖细胞，自动化方法可由本文所述系统执行，所述方法包括以下步骤：使用机器人装置向第一类型的细胞引入到能够重塑所述细胞的染色质和/或DNA的试剂，其中能够重塑染色质和/或DNA的试剂是组蛋白乙酰化剂、组蛋白脱乙酰化抑制剂、DNA脱甲基化剂和/或DNA甲基化的化学抑制剂；使用机器人装置瞬时提高第一类型的细胞中至少一种重编程剂的细胞内水平，其中所述至少一种重编程剂直接或间接地将至少一种多能或单能基因调节剂的内源表达提高至所述基因调节剂能够驱动所述第一类型的细胞转化为多能或单能细胞的水平；使用机器人装置将所述第一类型的细胞维持在支持所述第一类型的细胞向多能或单能细胞转化的条件下足够的时间，以允许所述多能或单能细胞的表型和/或功能特性特征性的多种次级基因的稳定表达，其中所述次级基因中的一种或更多种不是胚胎干细胞的表型和功能特性特征性的，并且其中所述多种次级基因的稳定表达在不存在重编程剂的情况下发生，因此，在所述时间结束时，所述第一类型的细胞已经转变为所述多能或单能细胞，并且其中所述多能或单能细胞表达至少一种所述第一类型的细胞的特征性标志物。
在另一个广泛的方面，提供了一种机器人抽吸器，其包括：被配置为在至少一个方向上移动的机器人臂；连接到所述机器人臂的主体；和包括连接到所述主体的流体流动通道的抽吸构件，所述抽吸构件被配置为连接到泵装置；所述主体被配置为保持可弃式尖端，用于在所述可弃式尖端和所述抽吸构件的所述流体流动通道之间提供流体连接；当所述可弃式尖端流体连接到所述流体流动通道并且所述抽吸构件连接到所述泵装置时，通过所述可弃式尖端和所述流体流动通道抽吸流体。在一些实施方式中，机器人抽吸器还包含连接到所述主体的多个凸齿(prong)，所述凸齿可在尖端保持位置和缩回位置之间移动，所述凸齿被配置在所述尖端保持位置以保持所述可弃式尖端，以提供所述可弃式尖端和所述抽吸构件的所述流体流动通道之间的流体连接。在机器人抽吸器的一些实施方式中，可弃式尖端能够在没有人操作者操作的情况下从流体流动通道脱离。在一些实施方式中，凸齿可以保持管。
还提供了用于使用本文所述的机器人抽吸器自动抽吸样品的方法。在一些实施方式中，提供了一种使用机器人臂抽吸的方法，所述机器人臂具有流体流动通道和多个凸齿，所述多个凸齿被配置为选择性地保持与所述流体流动通道的流体连接的可弃式尖端，所述方法包括：移动所述凸齿以保持所述可弃式尖端与所述流体流动通道流体连接，所述凸齿可选择性地移动并且任选地进一步配置成夹持除所述可弃式尖端之外的至少一种物体；和抽空所述流体流动通道以通过所述可弃式尖端和所述流体流动通道抽吸液体。在一些实施方式中，所述方法包括在抽吸液体之后，使所述凸齿与所述可弃式尖端上脱离；和停止抽空所述流体流动通道以使所述可弃式尖端与所述流体流动通道。在一些实施方式中，在没有人操作者操作的情况下使所述可弃式尖端与所述流体流动通道脱离。
本发明的实施方案各自具有上述目的和/或方面中的至少一个，但不一定具有所有这些目的和/或方面。应当理解，通过试图获得上述目的而得到的本发明的某些方面可能不满足这些目的和/或可能满足本文未具体叙述的其他目的。
根据以下描述、附图和所附权利要求，本发明实施方案的附加和/或替代特征、方面和优点将变得明显。
附图简述
本专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求和支付必要费用后由主管局提供。
为了更好地理解本发明以及其他方面和其进一步的特征，参考结合附图的以下描述，其中：
图1A是根据本技术的实施方式的自动化细胞处理系统(automated cellprocessing system，ACPS)的从前面、顶部和左侧截取的透视图；
图1B是图1A的ACPS的正视图；
图1C是图1A的ACPS的俯视图；
图2是图1A的ACPS的示意图；
图3A是图1A的ACPS的一部分的从前面和右侧截取的透视图，其中为清楚起见移除了隔离器、生物安全柜和控制单元；
图3B是从图3A的ACPS的一部分的从前面和右侧截取的透视图，其中为了清楚起见移除了外壳的顶壁和侧壁；
图3C是单独示出的图3A的外壳的底壁和搁架的从前面和右侧截取的透视图；
图4是图3A的容纳在外壳内的组件、外壳的底壁和隔离器的俯视图；
图5是图4的容纳在外壳内的一些组件的从正面和右侧截取的特写透视图；
图6是图5的存储区域的左搁架的从前面和右侧截取的透视图；
图7是图5的存储区域的右搁架的从前面和右侧截取的透视图；
图8A是图5的存储区域的中心部分的从前面和右侧截取的透视图；
图8B是图8A的存储区域的中心部分的一个转移托盘的从前面、顶部和左侧截取的特写透视图；
图9是容纳在图3A的外壳内的层板的俯视图；
图10A是图9的层板910的一部分的从前面、顶部和左侧截取的透视图，示出了培养基填充站和磁性倾斜模块；
图10B是从图10A的磁性倾斜模块的从前面、顶部和左侧截取的特写透视图；
图10C是培养基填充站的另一实施方式的透视图，其中分配尖端处于装载位置；
图10D是图10C的培养基填充站的透视图，其中分配尖端处于填充位置；
图11A是图9的层板910的一部分的从后侧、顶部和左侧截取的透视图，示出了用于细胞处理托盘的倾斜模块、培养基填充站、运输容器倾斜模块、和运输保持器适配器站；
图11B是运输容器倾斜模块的从前面和右侧截取的特写透视图；
图11C是在未倾斜位置示出的运输容器倾斜模块的从前面和右侧截取的特写透视图；
图11D是在未倾斜位置示出的运输容器倾斜模块的从前面和右侧截取的特写透视图；
图12是图3A的ACPS的一部分的从左侧、后侧和顶部截取的透视图，其中为了清楚起见移除了外壳的上壁和侧壁并且示出了废物接受器；
图13是图3A的ACPS的机器人模块的示例性机器人臂的从前面和顶部截取的透视图，机器人臂具有机器人抽吸器/夹持器；
图14是图13的示例性机器人抽吸器/夹持器的前视平面图，其保持管；
图15是图14的示例性机器人臂的前视平面图，其具有连接到其上的抽吸器尖端；
图16是另一个机器人臂的从前面、顶部和左侧截取的透视图，该机器人臂具有脱盖器并且示出了对试剂容器脱盖；
图17是连接至第二ACPS的第一ACPS的从前面、顶部和右侧截取的透视图；
图18是用于执行根据本技术的实施方式的方法的ACPS 100的控制单元的示意图；
图19是图4的ACPS的示例性机器人模块的示意图。
图20A是图3A的ACPS中使用的烧瓶的从后面、顶部和右侧截取的透视图；
图20B是放置在倾斜模块上的图20A的烧瓶的右视图，其中倾斜模块设置在倾斜位置；
图20C是图20B的多层烧瓶和多层烧瓶倾斜模块的正视图，其中倾斜模块设置在倾斜位置，多层烧瓶围绕纵向倾斜轴倾斜；
图20D是放置在图20B的多层烧瓶倾斜模块上的图20A的烧瓶的右视图，其中多层烧瓶倾斜模块围绕横向倾斜轴倾斜；
图21是容纳在图3A的外壳内的层板的另一实施方式的俯视图；
图22是图3A的外壳的两个空气出口以及用于选择性地关闭空气出口的相应自动门的从底部、前部和右侧截取的特写透视图；
图23是图22的一个空气出口和相应的门的从底部、前面和右侧截取的特写透视图，其中门显示在空气出口完全关闭的位置；
图24是从图23的空气出口和门的底部、前面和右侧截取的特写透视图，其中门显示在空气出口完全打开的位置；
图25是图3A的ACPS的一部分的后视图，示出了废物接受器和废物滑槽的另一实施方式。
图26是单独示出的图25的废物接受器的从顶部、前面和左侧截取的透视图；
图27是沿垂直和横向延伸穿过图25的ACPS和废物接受器和废物滑槽的平面截取的横截面图；和
图28是用于细胞处理的自动化方法2000的示意图。图29A是根据一些实施方式的运输托盘的特写透视图；
图29B是根据一些实施方式的细胞处理托盘的特写透视图；
图29C是根据一些实施方式的储存管的特写透视图；
图29D是根据一些实施方式的离心管的特写透视图；
图30A是图29C的储存管的保持器的从前面、顶部和右侧截取的透视图，示出了保持器中的一个储存管被图14的机器人抽吸器/夹持器夹持；和
图30B是图30A的保持器的从前面、底部和右侧截取的透视图；
图31A是细胞处理托盘的另一实施方式的俯视图；
图31B是图31A的细胞处理托盘的正视图；
图31C是图31A的细胞处理托盘的侧视图；和
图31D是沿线31D截取的图31A的细胞处理托盘的横截面图。
发明详述
本文描述了可用于将第一类型的细胞(例如体细胞、干细胞或祖细胞)转化为期望的第二类型的细胞(例如多潜能细胞、多能细胞或单能细胞)的方法和系统。提供所描述的方法和系统是为了说明方法和系统的某些实施方式。应该清楚地理解，其他实施方式是可能的。特别地，应该理解，除了细胞转化和细胞重编程之外，方法和系统还可用于各种生物样品处理，包括生物材料(例如，组织、基质等)的产生，生物制剂(例如，蛋白质，抗体，生长因子)的产生，细胞和细胞系的生长。
参考图1A至图2，用于自动化细胞处理方法的自动细胞处理系统(ACPS)100包括外壳110。外壳110连接到隔离器120并经由隔离器120连接到生物安全柜(BSC)130。
ACPS 100还包含多种设备，例如冰箱、孵育器、冷冻器等，其中一些设置在外壳110、隔离器120和/或BSC 130的内部，并且其中一些设置在外壳110、隔离器120和/或BSC130的外部，以便可从外壳110、隔离器120和/或BSC 130的内部接入。
ACPS 100包括控制单元1000，其被配置成控制自动化细胞处理，如下面将进一步详细描述的。
外壳
参考图1A至3A，外壳110是由四个侧壁202、204、206、208，上壁210和底壁212构成的矩形腔室。侧壁包括前壁202、后壁204、左侧壁206和右侧壁208。诸如左、右、前和后的术语在本文中定义为由站在外壳110内的底壁212上并且前方面向隔离器120的人所理解的。壁是由金属制成的，但是预期壁可以由任何合适的材料制成。
前壁202具有隔离器连接端口220，其连接到隔离器120的互补端口240。隔离器连接端口220的形状为矩形，但是预期隔离器连接端口220可以不是矩形的。隔离器连接端口220通常由门(未示出)关闭，并且仅打开以允许外壳110和隔离器120之间转移物体。因此，外壳110与隔离器120选择性地流体连接。
八个空气入口222限定在外壳的上壁210中。每个空气入口22具有HEPA(高效颗粒空气)或ULPA(超低颗粒空气)过滤器(未示出)。包括安装在外壳110内部的叶轮的空气流系统通过设置在空气入口222中的HEPA过滤器将空气推入外壳110中，并保持空气通过外壳110的循环。预期可以有多于一个空气入口222。预期也可以使用其他合适的空气过滤器例如ULPA(超低渗透空气)过滤器来代替HEPA空气过滤器。
两个空气出口224形成在底壁212中。另外的空气出口225(图3A)也设置在前壁202的底部和后壁204的底部附近。预期空气出口224的数量和构造可以与所示的不同。在一些实施方式中，外壳110中的气流是层流的。在一些实施方式中，层流气流可用于将外壳110内部的空间分成多个部分。如下面将进一步详细描述的，由层流产生的外壳110内部的部分可用于处理不同的批次，而不提高批次之间交叉污染的风险。外壳110相对于容纳自动化细胞处理系统100的房间中的环境压力以及相对于隔离器120保持正气压。外壳110中的快速空气交换有助于去除可能已进入外壳110的任何污染物颗粒，从而降低了容纳在外壳110内的物体暴露于进入外壳110的污染物的可能性。
沿着底板224的空气出口224可通过自动门250关闭(例如，在外壳110的灭菌期间)。形成在前壁202和后壁204中的空气出口225也是可关闭的(例如在外壳110的灭菌期间)。形成在底壁212中的所有出口224通常是类似的，因此，现在将描述一个出口224和覆盖出口224的自动门250。参考图22至24，出口224覆盖有网筛251，网筛251在所示的实施方式中由不锈钢制成。预期网筛251可由任何合适的材料制成。网筛251确保并防止来自外壳110外部的物体进入外壳110的内部，或外壳110内部的物体通过出口224落下。门250可滑动地安装到安装在出口224的相对侧的一对凸缘252上。凸缘252通常是镜像，每个凸缘具有面向相对凸缘252的凹槽253的凹槽253。相对的凹槽253平行于底壁212延伸，除了末端处，每个凹槽253在末端处形成朝向底壁212弯曲的斜坡255。门250具有沿着每侧连接的两个引导元件254，在门250的侧面的每一端一个。每个引导元件254的形状和尺寸适于接收在凹槽253中并且在其中滑动或滚动。引导元件254沿着凹槽253移动，以在关闭出口224的关闭位置和打开位置之间引导门250。在关闭位置，每侧上的一个引导元件254接收在朝向底壁212弯曲的斜坡255中。斜坡255将门250推向底壁212以确保门250和底壁之间的密闭。在打开位置，引导元件254设置在凹槽端部255外部的凹槽253中。电动致动器256连接到门250用于移动门250，以便沿着相应的凹槽253滑动或滚动引导元件254。致动器256连接到控制单元1000，用于控制空气出口224的打开和关闭。在所示的实施方式中，控制致动器256以使门250在空气出口224完全打开的位置或空气出口224完全关闭的位置之间移动。预期可以控制门250以将门250保持在出口224部分打开的位置。
灭菌剂入口230限定在左侧壁206中，用于将灭菌剂引入外壳110中以对外壳110内部的空间进行灭菌。灭菌剂入口230被配置为用于连接流体导管以接收灭菌剂(在所示的实施方式中为气体或蒸气形式)，并且将接收的灭菌剂作为灭菌剂蒸气雾或喷雾输送到外壳110的内部。灭菌剂空气入口230具有盖以防止在不使用时外来颗粒进入。
灭菌剂出口232也限定在前壁202中，用于从外壳110中去除空气和灭菌剂。灭菌剂出口232被配置为用于连接通向泵的流体导管，用于从外壳110中去除灭菌剂蒸汽、气体或空气。
催化转化器入口231限定在左侧壁206中，用于将空气引入外壳中以使空气再循环通过催化转化器，以在灭菌过程结束时将灭菌剂蒸气转化为无害且可生物降解的水蒸气和氧气。催化转化器入口231被配置为用于连接流体导管并且具有盖以防止在不使用时外来颗粒进入。
催化转化器出口233也限定左侧壁206中HEPA或ULPA过滤器上方，并被配置为通过这些HEPA和ULPA过滤器以及通过催化转化器从外壳中除去空气，以便更快地中和蒸气灭菌剂，其否则会进入HEPA或ULPA过滤器的大面积区域。催化转化器出口233被配置为用于连接通向催化转化器和泵的流体管道，用于从外壳110除去空气和灭菌剂蒸汽。
预期灭菌剂入口230和出口232可各自限定在不同于本文所示的位置，并且不同于本文所示的构造。预期催化转化器入口231和出口233可各自限定在不同于本文所示的位置，并且不同于本文所示的构造。
灭菌剂入口230和出口232连接到自动化外壳灭菌单元550，用于对外壳110内部进行净化。下面将更详细地描述自动外壳灭菌单元550。
在外壳110的壁中设置有多个接入端口。在底壁212中，如图3C中最佳所示，外壳110具有接入端口170、172、174、176、178，用于接入各种处理设备例如离心机150、冷冻器152、孵育器154和废物接受器156。底壁212还限定凹槽171和175，其中分别安装机器人模块600和低温冷冻器460。预期可以省略凹槽171、175中的一个或两个，或者可以形成其他凹槽以安装其他组件。限定在左侧壁206中的接入端口由侧板184封闭。
还应该理解，外壳110的端口的数量、形状、尺寸、位置和构造可以不同于本文所示的那些。还应该理解，外壳110的入口和出口(例如用于空气、灭菌剂等)的数量、形状、尺寸、位置和构造可以不同于本文所示的那些。
除了在外壳110和隔离器120或可以连接到外壳110以用于细胞的自动化处理的其他设备例如孵育器、离心机、冷冻器、储藏柜等之间转移物体(样品、试剂容器、样品容器、其他实验室器具等)之外，外壳110通常保持密闭。外壳110与这些其他处理设备之间的连接是密闭连接，并且外壳110相对于处理设备的内部保持正压力，以减少污染物颗粒从处理设备进入外壳110。
外壳110通常被认为是无菌/除菌的环境并且保持为10级洁净室(每立方英尺具有少于10个尺寸大于或等于0.5微米的颗粒)以符合良好生产规范(GMP)指南。术语“无菌”和“除菌”在本文中可互换使用，意指在微生物方面是无菌的，即未被微生物如内毒素、支原体、细菌等或被其他感染因子如病毒污染。因此，应该理解，外壳110被设计成无菌且无微生物，并且这通过系统中测试和测量微生物污染例如内毒素、支原体的测定和过程以及直接微生物检测测定来确定，以确保样品/批次不被污染。
术语“良好生产规范(GMP)”用于指由政府监管机构(例如美国食品药品管理局(FDA)和欧洲药品管理局(EMEA))建立的用于确保用于临床使用的产品的安全性和效力的医药产品的规定。如本文所用，术语“在GMP条件下”是指在满足良好生产规范(GMP)指南或规定的条件下，即，使得最终产品可以被释放用于临床。值得注意的是，GMP规定和推荐指南可能在全国范围内有所不同，但一般要求严格控制用于制备药品或细胞产品的GMP生产设施，包括质量控制和质量保证计划。这些设施通常需要“洁净室”，其基于两种尺寸(≥0.5μm，≥5μm)的颗粒的数量根据空气纯度分为四类(AD)，或符合临床实验室改进修正案(CLIA)规定；诸如温度、湿度和压力的其他参数经常被考虑和监测，因为它们对颗粒的产生和微生物的增殖有潜在的影响；材料和人员流动是分开的和单向的，以尽量减少交叉污染；所有活动的文件是必要的；等等。用于细胞疗法产品的GMP规定通常包括以下至少一部分：临床前安全性和疗效的证明；捐赠者没有传播传染病或遗传病的风险；接受者没有细胞或样品处理污染或其他不利影响的风险；形成产品的细胞类型的具体和详细地确定以及它们的确切纯度和效力；以及产品的体内安全性和效力。
如图3C中最佳所示，外壳110支撑在矩形框架140上，矩形框架140具有由上水平框架构件形成的上部142和由下水平框架构件形成的下部144。框架140包括在上水平框架构件142和下水平框架构件144之间延伸的垂直框架构件143。下部144支撑在轮上以便于框架140的重新定位，但是预期可以省略轮。如下面描述的，下部144支撑ACPS 100的其他组件。在一些实施方式中，如图1A至1C所示，上部142由垂直框架构件143支撑在地板上并下部144和轮省略。
离心机150、孵育器152、冷冻器154和废物接受器156支撑在下部144上。离心机150具有在其上部的接入端口，并且支撑在下部144上，使得离心机150的接入端口(未标记)与下底壁212的相应离心机接入端口170对齐。因此，离心机150内部的空间可通过外壳110的底壁212和离心机150上部中的对齐的接入端口从外壳110内部接入。类似地，孵育器152、冷冻器154和废物接受器156中的每一个都具有限定在它们各自的上壁中的接入端口。孵育器152、冷冻器154和废物接受器156各自支撑在下部144上，以使它们各自的接入端口与外壳110的底壁212的相应接入端口对齐。预期下部144可以省略，并且离心机150、孵育器152、冷冻器154和废物接受器156中的一个或更多个可以在支撑外壳110的上部142下方放置在房间地板上。还预期离心机150、孵育器152、冷冻器154和废物接受器156中的一个或更多个可以连接到外壳110的除底壁212之外的壁上。例如，外壳110的侧壁可以具有接入端口(例如由侧板184覆盖的接入端口)，用于连接离心机150、孵育器152、冷冻器154和废物接受器156中的一个或更多个。
安装在BSC 130的壁上的面板226包括用于外壳110的压力和其他环境特性的显示器以及用于外壳110内的多个组件的手动超控开关，例如灯开关，与空气入口222相关联的叶轮，或在外壳110的灭菌过程中使用的其他混合风扇等，其在ACPS 100的常规操作期间由控制单元1000自动控制。
外壳110容纳有ACPS 100的如下所述的各种组件。
隔离器
参考图1A至图2，隔离器120设置在外壳110的前侧壁202的前面。隔离器120通常是由四个侧壁、上壁和下壁限定的矩形的腔室。后侧壁具有连接到外壳110的隔离器接入端口220的外壳接入端口240。垫圈(未示出)围绕外壳接入端口240安装，用于在隔离器120和外壳110之间形成密闭连接。外壳接入端口240和隔离器接入端口220由门选择性地覆盖，该门打开以使物体(例如化学物质、实验室器具、组织样品等)在隔离器120和外壳110之间通过。门是连接到控制单元1000的自动化门，用于控制连接隔离器120和外壳110的端口220、240的打开和关闭。
隔离器120的前壁为铰接窗口243的形式(在所示实施方式中铰接地连接在上缘处)并且可以打开以进入隔离器120的内部空间用于例如清洁和维护。在所示的实施方式中，前壁243由钢化玻璃制成，但是其可以由任何合适的材料制成。预期前壁可以是固定的并且不可打开以进入内部。在前壁243中设置有四个手套端口242(为清楚起见，在图中移除了手套)，以允许人类用户操纵放置在隔离器120内的物体，同时保持隔离器120内部的环境隔离和无菌。在所示的实施方式中，物体在隔离器120和外壳110之间的通过经由自动化转移托盘322(图3B)发生。当转移托盘322通过端口220、240延伸到隔离器120中时，人操作者使用手套端口242在转移托盘322和隔离器120之间移动物体。预期可以在隔离器中设置机器人模块用于在转移托盘322和隔离器120和/或BSC 130之间移动物体。代替电动操作或者除了电动操作之外，还预期转移托盘322可以手动操作。还预期物体在隔离器120和外壳110之间的通过可以完全手动地执行，即，由人操作者使用手套端口242通过端口220、240转移物体，使用或不使用转移托盘322。。
BSC连接端口244限定在隔离器120的右侧壁中，用于连接到BSC 130。可以打开横跨端口244延伸的密闭门(未示出)，以允许物体在BSC 130和隔离器120之间通过。提供互锁机构以确保当BSC连接端口244打开时外壳接入端口240关闭，反之亦然。
隔离器120具有两个空气入口246，其设置有HEPA空气过滤器，以及空气出口248，用于保持HEPA过滤的空气通过隔离器120循环。灭菌剂出口234也设置在隔离器的顶壁处，用于从隔离器120中去除空气和灭菌剂。因此，隔离器120可以通过在外壳110灭菌期间保持外壳连接端口240打开而通过连接到外壳110的灭菌单元(例如灭菌单元550)进行灭菌。灭菌剂出口234被配置为用于连接通向泵的流体管道，用于从隔离器120去除灭菌剂蒸汽、气体或空气。在隔离器120中还设置叶轮风扇(未示出)，以保持通过隔离器的空气和/或灭菌剂的最佳循环。隔离器120保持在相对于BSC 130的正气压和相对于外壳110的负压下，使得当连接端口220、240打开时，空气流出外壳110进入隔离器120，从而减少了由于颗粒从外部进入外壳110而导致污染的可能性。预期空气入口246和出口248的数量和构造可不同于本文所示的。隔离器在右侧壁上具有接入端口245(在图2中示意性地示出)，用于连接到冰箱160以储存试剂和其他培养基容器。
隔离器120用于在样品和其他物体进入外壳110之前将其从较大容器转移到较小容器。在一些实施方式中，在进入外壳110之前，物体的外部保护性包装可在隔离器120中去除。在一些实施方式中，隔离器120可以容纳一个或更多个试剂容器。
在一些实施方式中，隔离器120具有自动化灭菌系统(例如图2中示意性示出的系统550)，用于对隔离器120进行灭菌，例如用过氧化氢灭菌。
生物安全柜(BSC)
参考图1A至图2，BSC 130设置在隔离器120的右侧，BSC 130通常也是由四个侧壁、上壁和下壁限定的矩形腔室的形式。BSC 130具有限定在其左侧壁中的隔离器连接端口260，并且隔离器连接端口260连接到隔离器120的BSC连接端口244。BSC 130的前壁中的接入端口262用于通过人和/或机器人操作者将物体传入和传出ACPS。接入端口262由滑动门263覆盖，滑动门263打开以通过其转移物体。在所示的实施方式中，滑动门263由钢化玻璃制成，但是其可以由任何合适的材料制成。提供互锁机构以确保当接入端口262打开时隔离器连接端口260关闭，反之亦然。如图2中示意性所示，安装在轨道134上的转移托盘132用于在隔离器120和BSC 130之间转移物体。在所示的实施方式中，物体可以由人操作者放置在转移托盘132上，并且可以手动致动托盘132以在隔离器120和BSC 130之间移动转移托盘132。然而，预期转移托盘132可以是电致动的，并且物体可以通过设置在BSC 130中和/或隔离器120中的机器人臂移动到或离开转移托盘132。
BSC 130具有空气入口266，其覆盖有HEPA空气过滤器，以及空气出口268，用于保持HEPA过滤的空气通过BSC 130的循环。预期空气入口266和出口268的数量和构造可与本文所示的不同。叶轮风扇可任选地设置在BSC 130中以保持通过BSC 130的空气循环。BSC130保持相对于容纳系统100的房间中的环境空气的正气压以及相对于系统100的负压，使得当连接端口244、260打开时空气从隔离器120流出进入BSC 130中，从而减少了由于颗粒从外部进入外壳110而导致污染的可能性。在所示的实施方式中，BSC 130被维持为100级洁净室环境(每立方英尺具有少于100个尺寸大于或等于0.5微米的颗粒)。然而，预期BSC 130可以保持在更高或更低水平的洁净室环境中。
BSC 130用作在物体进入隔离器120并由此进入外壳130之前对物体的外表面(或无菌物体的容器的外包装)进行手动清洁或灭菌的位置。在对放置在BSC 130内部的物体的外表面进行灭菌之后，滑动门关闭以覆盖前接入端口262。然后使HEPA过滤的空气通过BSC130循环预定的时间量以减少空气中的颗粒数量，然后打开隔离器连接端口260用于物体从BSC进入隔离器120。
预期外壳110、隔离器120和BSC 130中的任一个的构造和/或它们之间的连接可不同于本文所示的。例如，外壳110、隔离器120和BSC 130中的任一个或更多个中的接入端口的数量、尺寸、构造可以是不同的。还预期隔离器120和BSC 130中的一个或全部两个可以省略，例如如果外壳110放置在洁净室中的话。进一步预期隔离器120和BSC 130可以由机器人系统代替，该机器人系统将无菌或除菌材料放置在托盘322上(或在另一个运输系统上)，用于将物体引入到外壳110中或从外壳110取回物体。
如果连接在外壳110和隔离器120、隔离器120和BSC 130、以及BSC 130和外部环境之间的所有连接端口220、240、244、260、262打开，则由于外壳110中相对于隔离器120的正压力，隔离器120中相对于BSC 130的正压力，BSC 130中相对于室内或外部环境的正压力，空气从外壳110流到隔离器120，从隔离器120流到BSC130，并且从BSC流到室内或外部环境。
如上所述，在ACPS 100中，外壳110可以接入细胞处理所需的各种设备。
在ACPS 100的所示实施方式中，离心机150是HettichTM Rotanta机器人离心机，其包括在离心机内部的机器人臂，用于将物体传入和传出离心机150。离心机150通常相对于外壳110密闭，除了在向其装入或卸载样品时离心机150的密闭内腔将向外壳110内部的空间开放。离心机150的内腔相对于外壳110保持轻微的负压。离心机150安装在层板910(下面进一步详细描述)下面，使得在其间的接入端口170打开时离心机150产生的颗粒不进入外壳110。离心机150可以与条形码读取器或其他装置相关联，以验证和记录进入和离开离心机150的容器的身份，以便在细胞处理期间跟踪不同的步骤，以符合GMP规定。控制单元1000通信地耦合到离心机150以用于自动化细胞处理。
在ACPS 100的所示实施方式中，孵育器152是LiconicTM STR240，其包括在孵育器内部的机器人臂，用于将物体传入和传出孵育器152。孵育器152相对于外壳110密闭并相对于外壳110保持轻微的负压，使得在其间的接入端口172打开时，在孵育器152中产生的颗粒不会进入外壳110。在一些实施方式中，孵育器152以防止污染的方式配置(例如，包括例如以下特征：完全由铜合金构成的室，HEPA过滤器，无菌水蒸气发生器而不是孵育器内的水盘等)。孵育器152连接到自动化孵育器灭菌单元552，用于对孵育器152的内部进行净化。自动化孵育器灭菌单元552设置在孵育器152附近并支撑在框架140的下部144上。自动化孵育器灭菌单元552将在下面将更详细地描述。当细胞在第二孵育器中或在外壳110中时，孵育器152可以独立地灭菌，例如使用ClO2气体。孵育器152还具有条形码读取器以验证和记录进入和离开孵育器152的容器的身份，以便在细胞处理期间跟踪不同的步骤，以符合GMP规定。控制单元1000通信地耦合到孵育器152以用于自动化细胞处理，并且耦合到自动孵育器灭菌单元552以用于对孵育器152进行灭菌。
在ACPS 100的所示实施方式中，冷冻器154是LiconicTM STR 44，其包括用于将物体传入和传出冷冻器154的升降机155(图9)。冷冻器154还具有条形码读取器，用于验证并记录进入和离开冷冻器154的容器的身份，以便在细胞处理期间跟踪不同的步骤，以符合GMP规定。控制单元1000通信地耦合到冷冻器154以用于自动化细胞处理。在所示的实施方式中，冷冻器154设置有双门(双门的一个门270在如图3C中示出)而不是一个门，其可关闭以将外壳110相对于冷冻器154密闭。门270是绝缘门，用于提供另外的绝缘并且在外壳110灭菌期间自动关闭以防止冷冻器门周围的某些灭菌剂(例如过氧化氢蒸气)冷凝，如果冷冻器门缺少绝缘门，则冷冻器门将比环境温度更冷。绝缘门270是安装在外壳110的底壁212的上表面上的可滑动门。绝缘门270由电动致动器致动，该电动致动器连接到控制单元1000并因此由控制单元1000控制以在灭菌过程中关闭绝缘门270。
ACPS 100的所示实施方式中的冰箱160保持在4℃并用于储存试剂容器。冰箱160的内部可通过隔离器120通过隔离器120右侧的接入端口进入。试剂容器由人操作者放置在冰箱160中并连接到培养基填充管线，所述培养基填充管线延伸穿过隔离器到达外壳110中的培养基填充站。预期冰箱160也可以类似于上述冷冻器154设置包括绝缘门的双门。
在一些实施方式中，ACPS 100包括机器人低温保存单元162(在图2中示意性地示出)，用于在完成细胞处理之后储存容器。在所示的实施方式中，低温保存单元162是AskionTM C-line System低温保存单元。低温保存单元162通过密闭连接连接到外壳110，类似于如上所述的冷冻器154或离心机150。低温保存单元162还可以具有其自己的机器人系统(包括例如机器人臂)，以允许自动化地将容器储存和取回到外壳110中，而无需人操作者操作。
外壳内部的ACPS组件
参考图2、3A、3B和4，在外壳110内部，ACPS 100具有存储区域300，样品制备和处理区域400，质量控制区域500，收获区域900以及机器人模块600、700和800、820。
在ACPS 100的所示实施方式中，存储区域300位于外壳110的前壁附近隔离器连接端口220后方，并且机器人模块700设置在存储区域300的后方。在ACPS 100的所示实施方式中，细胞处理区域400位于机器人模块700的后方，机器人模块600设置在细胞处理区域400的右侧，外壳110的右侧壁附近，并且机器人模块800、820设置在细胞处理区域400上方。在ACPS 100的所示实施方式中，收获区域900设置在细胞处理区域400的左侧，并且质量控制区域500设置在收获区域900的右侧。在一些实施方式中，质量控制区域500也垂直地高于收获区域900和细胞处理区域400设置。
通常，存储区域300包括多个存储模块，处理区域400包括多个细胞处理模块，收获区域900包括一个或更多个收获模块，并且质量控制区域500包括一个或更多个质量控制模块。一些模块可以执行与细胞处理、收获和质量控制中的一个或更多个相关的功能，因此这些模块可以被认为是不止一种类型的模块，例如细胞处理模块和收获模块。例如，特定的处理站(例如倾斜模块)也可以用于收获，如下所述。另外，任一个或更多个区域(存储区域300、处理区域400、质量控制区域500和收获区域900)可以被划分并位于物理上分开的位置。在图2所示的实施方式中，样品制备和处理区域显示在相同位置，但是它们可以位于物理上分开的位置。同样地，上述区域的任何组合可以在相同位置重叠或者可以位于物理上分开的位置。
在ACPS 100的所示实施方式中，机器人模块700访问存储区域300、细胞处理区域400和质量控制区域500。在ACPS 100的所示实施方式中，机器人模块600访问细胞处理区域的右侧部分和离心机150。然而，预期外壳110内的各组件、区域和模块的相对位置可不同于本文所示的。
ACPS 100被配置用于机器人操作各种类型的细胞处理容器314，包括托盘、烧瓶、瓶、管和小瓶。托盘的实例包括图29B中所示的细胞处理托盘344例如OmniTM托盘，图31A至31D中所示的细胞处理托盘344’，图29A中所示的运输托盘340例如PetakaTM托盘等。管的实例包括离心管346(例如，图29D中所示的FalconTM管)、储存管884(例如，如图29C中所示的Micronic TM管)等。当用于在低温条件下储存和运输时，储存管884在本文中也称为小瓶884或冷冻小瓶884。烧瓶的实例包括旋转烧瓶(未显示)，图20A所示的多层烧瓶350(MilliporeTM Millicell HY 3层细胞培养瓶T-600)等。细胞处理瓶的实例包括滚瓶(未示出)等。应当理解，上述实例不是限制性的，本文所用的术语细胞处理容器314可以包括已知用于储存、处理、扩增和运输批次的任何类型的容器。ACPS 100还被配置用于机器人操作各种类型的试剂容器，例如图16中所示的试剂瓶836。
如图4和图5中最佳可见，存储区域300包括左存储模块310、中央存储模块320和右存储模块330。
在所示的示例性堆叠布置中，左存储模块310保持用于细胞处理容器的载体312的堆叠，如图6中最佳所示。左存储模块包括载体312的9×3阵列，每个载体312能够保持八个细胞处理托盘344、344’(图29B)。可堆叠载体312允许多个细胞处理托盘344一起移动和储存。ACPS 100还提供细胞处理容器314和试剂容器(例如试剂瓶836)，以在低于-100℃至+100℃的温度下储存或经受该温度，并且如果需要保持在黑暗中。
在所示的示例性堆叠布置中，右存储模块330被配置为保持用于细胞处理的实验室器具，如图6中最佳所示。右存储模块330包括用于储存实验室器具的五个搁架332，每个搁架具有五个用于保持实验室器具的离散位置334或托盘334。储存在右存储模块330的搁架332中的实验室器具可以以随机访问方式被访问(从搁架上移除或放置在其上)。右存储模块330的连续搁架332之间的垂直间隔不均匀，以提供不同高度的实验室器具的储存。
在图4、5、8A和8B中最佳地看到的示例性堆叠布置中，中央存储模块320包括安装在伸缩导轨324的一端的四个转移托盘322。转移托盘322被配置为在转移托盘322的上表面上支撑物体(细胞处理托盘、其他实验室器具、化学试剂容器等)。转移托盘322在其“原始”位置时位于隔离器连接端口220的正后方，并且可以通过可伸缩导轨而移动到隔离器120中。转移托盘322可以在隔离器120中装载或卸载。在所示的实施方式中，通过使用者将其臂伸入手套端口，将转移托盘322手动拉入隔离器120。导轨324可替代地通过缆索和滑轮系统(未示出)以机器人致动，以延伸导轨324从而使转移托盘322向前和向后移动。每个导轨324的外端(延伸进入和离开外壳110的端部)设置有支架326，支架326具有孔以便于通过钩子或其他工具夹持外端以将导轨324拉出以及将导轨推入外壳110中。导轨324的内端设置在具有磁体328和正止动轨道的壁的前面，以检测何时导轨324完全缩回并且转移托盘322处于“原始”位置。连接到磁体的开关329(在所示实施例中为可调节位置单刀双掷)用于在转移托盘322处于其原始位置(导轨324完全缩回)时点亮绿色LED 325，并且在转移托盘322离开其原始位置(导轨324伸出或未正确就位)时点亮红色LED 327。当布置在外壳110内的原始位置时，转移托盘322可以通过机器人模块700的机器人臂705访问。
在所示的实施方式中，转移托盘322可以从其在外壳110中的原始位置延伸400mm的距离进入隔离器120中。转移托盘322安装成与相邻的转移托盘间隔开125mm的距离，以便为机器人臂的夹持器构件提供足够的间隙，以操作放置在托盘322中的物体。
应当理解，与本文所示的相比，存储区域300可以不同地配置，并且可以包括不同种类的存储模块。
外壳110包括升高的平台910，在下文中称为层板910。样品制备和处理区域400和收获区域900通常设置在层板910上。层板910包括多个样品制备和处理模块和收获模块，现在将参考图4至31D描述。
层板910以模块化方式构造，其上具有多个具有类似覆盖区(footprint)的站。在所示的实施方式中，站被配置用于具有符合SBS标准格式的覆盖区的物体。例如，一些站具有托盘404(图9至11A)，托盘404限定用于接收具有SBS覆盖区的物体的槽。层板910还包含用于不是SBS格式的物体的站。预期层板910的一些或所有站可以配置成不同的格式，和/或层板910可以与本文所示不同地配置。
用于不同类型的容器(例如小瓶、管、试剂容器等)的多个保持器定位在层板910上的各个站处。作为示例，离心管站包括离心管保持器410(图4、图5和7)，用于离心管346(例如，在ACPS 100的所示实施方式中的FalconTM离心管)。在ACPS 100的所示实施方式中，具有离心管保持器410的离心管站位于层板910右侧离心机接入端口170附近。每个离心管保持器410具有主体，所述主体具有多个接受器，每个接受器被配置为在其中接收离心管346。保持器410的底座成形为与SBS格式槽互补。保持器410被配置为使得相邻接受器之间的间隔足够大以允许由具有管夹持器的机器人臂操作离心管346的间隙，例如，用于将离心管放置在离心机150中。又例如，参考图9，在层板910的其他站点处存在保持移液器尖端的移液器尖端保持器418和保持小瓶884的小瓶保持器452(图14)。保持器(例如，保持器418、452)还提供有盖，例如用于移液器尖端保持器418的盖419，如图7中所示。又例如，如图9和16中最佳所示，层板910包括试剂容器站，所述试剂容器站具有用于瓶形式的两个试剂容器836的试剂容器保持器416，以及在帽838从试剂容器836移除时用于保持两个试剂容器帽838的试剂瓶帽保持器417。
层板910包括若干脱盖模块，所述脱盖模块被配置为从诸如离心管的容器移除帽。
参考图4和16，在ACPS 100的所示实施方式中，四个离心管脱盖模块412位于离心管保持器410的左侧。在所示实施方式中，离心管脱盖模块412是HamiltonTM STAR LiquidHandler Decapper Module。每个离心管脱盖模块412被配置为保持离心管346并松开离心管346的帽366，然后由机器人脱盖钳830(下面描述)完全拧开帽366。每个离心管脱盖模块412具有主体，该主体限定了用于接收离心管346的通常圆柱形接受器。三个夹持器轮延伸到接受器中以选择性地接合管346的帽366，用于松开或拧紧离心管346的帽366。一旦松开，离心管346的帽366可以由脱盖钳((例如下面更详细描述脱盖钳)完全拧开并从离心管346移除，所述脱盖钳可以抓住并旋转帽366以及沿垂直方向(Z方向)移动帽366，以将帽与保持在脱盖模块412中的离心管346分开。脱盖钳830还可以在离心管346上将帽366重新加盖。在所示的实施方式中，离心管脱盖模块412还包含位于容器底部的管存在传感器，用于检测接受器中管的存在。控制单元1000连接到管存在传感器，用于控制离心管346的脱盖操作。预期脱盖模块412可以配置成保持和松开离心管346以外的管和容器的帽。预期ACPS 100可以包括与本文所示不同的其他类型的脱盖模块412。
如上所述，ACPS 100还包含一个或更多个机器人臂824(图16)，其设置有脱盖钳，用于对离心管346以及其他容器例如试剂瓶836的帽366进行脱盖或重新加盖(分别通过拧开和拧紧)。在所示的实施方式中，脱盖钳830(下面进一步详细描述)从容器上拧开帽和盖以及将容器在层板910上移动。在所示的实施方式中，每个脱盖钳830还与条形码扫描器(未示出)相关联，用于读取正在脱盖或重新加盖的容器(例如离心管346)的识别标签。条形码扫描器连接到控制单元1000，用于向其提供扫描信息。
另一个脱盖模块414(所示实施方式中的HamiltonTM Labelite I.D.DecapperPart No.193608)位于层板910的左端质量控制区域500附近，用于对较小的小瓶例如小瓶884脱盖或重新加盖。脱盖模块414包括位于单元底部的条形码扫描器，用于读取小瓶上的条形码以便在细胞处理期间进行跟踪。参考图30B和29C，小瓶保持器452被配置为在通过脱盖模块414对小瓶884进行脱盖和重新加盖期间保持小瓶884。如图30B所示，保持器452由两件式结构制成，包括形成壳体的顶部940，壳体具有用于支撑小瓶884的阵列的开口或接受器，以及形成壳体的底部的金属片形式的底部942。预期保持器452可以构造为单件式。底部942具有开口944的阵列，每个开口944被配置为接收通过其的小瓶884的底部，小瓶884的底部可以用条形码标记。因此，可以在不从保持器452移除小瓶884的情况下读取小瓶884的条形码。此外，底部942具有凹口形式的防旋转特征，所述凹口与管884底部附近的凸起946互补(图29C)。底部842中的凹口与管884的凸起946接合，以防止在通过脱盖模块414拧紧或拧开帽948时管884旋转。
参考图13至15，ACPS 100还包含小管夹持器812，其被配置为从例如用于微管阵列的微管保持器拾取单个微管，并且将拾取的微管移动穿过层板910。
用于管、瓶、移液器、板等的各种保持器被特别设计成允许通过多种类型的机器人臂的通用夹持来操作(例如运输、脱盖和加盖)。例如，一些保持器和容器(例如图30A的小瓶保持器452)在两个相对侧上设置有细长凹口454，以便于通过机器人臂夹持。凹口454有助于机器人臂锁定到保持器或容器上，以防止保持器/容器(例如小瓶保持器452)从机器人臂上滑落。
许多站或支架位于特定位置以提高效率，同时执行细胞处理的多种步骤。例如，用于细胞处理托盘的两个孵育器转移站153(图4)位于孵育器152附近，使得机器人模块700可以在一次行程中放下去往孵育器152的细胞处理容器314并拾取另一细胞处理容器314。类似地，孵育器152的机器人臂可以在返回孵育器152的一次行程中放下一个细胞处理容器314并拾取另一细胞处理容器314，使得选择性地关闭端口172的孵育器门仅打开一次而不是两次。机器人模块700将第一细胞处理容器314运往孵育器152，并将第一细胞处理容器314放置在与孵育器152相邻的第一孵育器转移站153。孵育器152内部的孵育器机器人臂(未示出)将第二细胞处理容器314从孵育器152的内部移动到与孵育器152相邻的第二孵育器转移站153，并从第一孵育器转移站153取回第一细胞处理容器314以将其移动到孵育器152内。机器人模块700然后将第二细胞处理容器314从第二孵育器转移站153运送到层板910上的站。在没有两个孵育器转移站153的情况下，在当穿过端口172的孵育器门第一次打开时的第一行程中第一细胞处理容器314将从层板910移动到孵育器转移站153(通过机器人模块700)然后从孵育器转移站153进入孵育器152(通过孵育器机器人臂)。将需要穿过端口172的孵育器门第二次打开的第二行程，在当穿过端口172的孵育器门第二次单开时的第二行程中，第二细胞处理容器314从孵育器152移动到孵育器转移站153(通过机器人臂)然后从孵育器转移站153移动到层板910(通过机器人模块700)。在所示的实施方式中，每个孵育器转移站153设置有孵育器转移站传感器，用于检测容器何时位于站上。控制单元1000连接到孵育器转移站传感器，用于控制涉及孵育器152的细胞处理步骤。
参考图4和10A至11D所示，ACPS 100包括用于将液体(例如，细胞培养基和/或其他试剂)添加到细胞处理容器314的多个模块。
参考图4、10A和11A所示，在层板910上设置多个培养基填充站420。在一个实施方式中，培养基填充站420通过培养基填充管线连接到放置在冰箱160内的培养基供应容器(未示出)。储存在培养基供应容器中的培养基通过与培养基填充站420和/或培养基供应容器连接的泵泵送到培养基填充站420。在一些实施方式中，培养基可以在将培养基填充站连接到培养基供应容器的培养基填充管线中加热。参考图4、10A和11A所示，培养基填充站420包括用于支撑细胞处理容器314的底座424和具有分配尖端的可移动机器人臂422。机器人臂422可在填充位置和装载位置(如图10A和11A所示)之间移动，在填充位置时分配尖端设置在底座424上方，用于将培养基分配到放置在底座424上的细胞处理容器314中，在装载位置时分配尖端从底座424移开，以允许底座424上细胞处理容器314的装载和卸载。在装载位置，分配尖端和机器人臂422允许底座424上细胞处理容器314的无阻碍装载和卸载。
在一些实施方式中，培养基填充站420具有传感器426，用于在将培养基分配到细胞处理容器314之前感测底座424上细胞处理容器314的存在，和/或感测细胞处理容器314在底座424上正确放置。一些实施方式中，培养基填充站420具有液位传感器，用于检测位于底座424上的细胞处理容器314中的液体水平，以便在适当的液位时停止在细胞处理容器314中分配液体。
参考图10C和10D所示，在另一实施方式中，培养基填充站420’具有底座424’，其具有满溢和溢出保护特征，如图10C所示。排液孔428’限定在底座424’的中心，底座424’的表面从底座424’的边缘朝向排液孔428’向下倾斜。排液孔428’通过流体导管连接到废物接受器156或158。底座424’的尺寸略大于细胞处理容器314的尺寸，对于该细胞处理容器314，培养基填充站420被配置为使得从细胞处理容器314溢出的任何液体落入底座424’并通过底座424’的倾斜表面引导至排液孔428’。然后，液体从排液孔428’被抽到液体废物接受器158中。底座424’还可以包括围绕周边的唇缘，以容纳从底座424’内的细胞处理容器314溢出的液体。分配尖端423’可以在装载位置(图10C)与填充位置(图10D)之间旋转90°，在装载位置，分配尖端423’移动离开底座424’，以允许底座424’上细胞处理容器314的装载和卸载，在填充位置，分配尖端423’设置在底座424’上方，用于将培养基分配到放置在底座424’上的细胞处理容器314中。
在所示的实施方式中，培养基填充站420、420’被配置用于细胞处理托盘344、344’和烧瓶350的形式的细胞处理容器314，但是预期培养基填充站420、420’和/或倾斜模块430、430’、440可以配置用于除托盘344、344’和烧瓶350之外的容器314(例如，旋转瓶、滚瓶等)。还预期培养基填充站420可以被配置用于填充试剂瓶，例如试剂瓶836。分配尖端的形状也可以配置用于特定类型的分配和喷雾模式或用于特定类型的细胞处理容器314或试剂瓶836。
配置用于填充试剂瓶836的培养基填充站420允许从储存在外壳110外部的试剂供应容器直接重新填充试剂瓶836，而无需从外壳110中取出试剂瓶836。填充到试剂瓶836中的试剂然后可以在细胞处理、细胞收获或细胞制备期间根据需要通过机器人移液器814移液到细胞处理容器314中。被配置用于从储存在外壳110外部的试剂供应容器直接重新填充试剂瓶836的培养基填充站420消除了将试剂瓶836转移到外壳110中和从外壳110转移出以用于重新填充，将试剂瓶836丢弃成废物156和将新试剂瓶引入到外壳110中的需要，并且还减少了在外壳110中储存用于相同试剂的多个试剂瓶836的需要。
如下面参考图19描述的，在所示实施方式的ACPS 100中，机器人模块800的九个机器人臂804中的一个或更多个被配置为连续流试剂分配器818，其通过蠕动泵直接连接到储存在外壳110内部或外部(例如隔离器120中或与其连接的冰箱160)中的试剂供应容器。试剂分配器818用于以连续方式分配更大量的流体，而不必停止并用待分配的流体重新填充移液器尖端。因此，试剂分配器818还可用于从储存在外壳110外部的试剂供应容器中直接重新填充试剂瓶836。
配置用于从储存在外壳110外部的试剂供应容器直接重新填充试剂瓶836的培养基填充站420和试剂分配器818消除了将试剂瓶836转移到外壳110和从外壳110转移出以用于重新填充的需要，并且还减少了在外壳110中储存用于相同试剂的多个试剂瓶836的需要。
预期其中培养基被直接泵送到培养基填充站420和/或其他分配器(例如机器人分配器818)的储存在隔离器120和/或冰箱160中的容器可以设置有液位传感器，液位传感器连接到控制单元1000并且被配置用于检测容器中的液位。例如，液位传感器可以配置成检测液位何时低于阈值水平并且向控制单元发送信号以警告控制单元1000更换容器。预期这些容器也可以储存在外壳110中。
参考图10A、10B和11A至11C，ACPS 100包括若干倾斜模块430’、440和磁性分离模块430，用于促进从细胞处理容器314中有效去除现有细胞培养基。倾斜模块430、430’和440也用于将细胞处理容器314保持在倾斜位置，用于在其中添加或去除细胞培养基或其他溶液(例如，胰蛋白酶)。
例如，图11A至11D示出了配置用于运输托盘340的倾斜模块440。运输托盘340的上表面在一个角附近具有由橡胶插入物342密闭的孔(图29A中最佳所示)，橡胶插入物342必须被以特定角度刺穿以将培养基或细胞培养物注入运输托盘340中。倾斜模块440使运输托盘340倾斜，使得在外壳110的垂直方向(垂直于水平底壁212)上移动的尖端以期望的角度接触运输托盘340以刺穿插入物342。运输托盘340的倾斜使得能够有效地将细胞培养物注射到运输托盘340中而无需改变被配置为在垂直和水平方向上移动的机器人模块。倾斜模块440包括底座442，可枢转地连接到底座442的枢轴板444，以及在运输托盘340的内容物倾斜并且通过插入物342插入的尖端移除时，用于将运输托盘340保持在枢轴板444上的适配器446。在所示的实施方式中，适配器446是通常矩形的框架，其形状沿着运输托盘340的上表面的周边延伸，只是在插入物342附近，适配器446从周边和插入物342向内成裙部。预期适配器446可具有矩形框架，其形状遵循上表面的整个周边。还预期适配器446可具有不同于本文所示的形状。适配器446放置在位于倾斜模块440上的运输托盘340的上表面上，然后用尖端刺穿孔342用于将液体注入运输托盘340。一旦运输托盘340被填充，将尖端从插入物342取出。适配器446由合适的材料制成，以便具有足够大的重量，以防止在尖端从孔342中取出时提升运输托盘340。倾斜模块440通信地耦合至控制单元1000，用于控制枢轴板444的枢转。在所示的实施方式中，枢轴板444被配置为倾斜30°的角度。如图11A中可见，为了方便和有效，用于保持适配器446的适配器站450邻近倾斜模块440设置。当未用于放置在倾斜模块440上的运输托盘340时，适配器446放置在适配器站450上。
参考图10A和10B所示，ACPS 100包括磁性分离模块430形式的另一个倾斜模块。磁性分离模块430包括底座431，底座431具有可枢转地连接到底座431的顶板432和设置在顶部的磁板434。底座431、顶板432和磁板434被配置为在其上表面上支撑细胞处理容器314。在所示的实施方式中，底座431、顶板432和磁板434被配置为支撑细胞处理托盘344、344’的形式的细胞处理容器314，但是预期磁性分离模块430可以被配置用于其他类型的细胞处理容器314，例如烧瓶350和运输容器340。在图10A和10B中以水平延伸位置示出的顶板432和磁板434可以倾斜，从而相对于基底431的水平上表面成角度设置。在所示的实施方式中，顶板432被配置为相对于水平面倾斜多至10°的角度，但是预期最大倾斜角度可以不是10°。
磁性分离模块430可用于细胞培养物纯化或细胞分离或选择，或磁性转染。例如，具有铁或其他磁芯的抗体可用于期望的细胞或不期望的细胞。可以选择抗体靶向期望的细胞或不期望的细胞的能力。将所选抗体加入包含具有期望的细胞或不期望的细胞的非贴壁细胞培养物(例如，在胰蛋白酶消化之后，或细胞悬浮培养物)。当细胞处理容器314放置在磁性倾斜模块440的磁板434上时，磁芯标记的细胞保持固定到细胞处理容器314的底部，而没有磁芯的未标记细胞保持在培养基溶液中。在细胞处理容器314优选以倾斜位置放置在磁板434上时，用机器人抽吸器812(图15)或机器人移液器814(图19)吸入包含没有磁芯的未标记细胞的培养基，以从细胞处理容器314中除去未标记的细胞，同时将标记的细胞保持在细胞处理容器314中。然后可以将保留在细胞处理容器314中的标记的细胞重悬在新的培养基中(通过使用一个培养基填充站420向细胞处理容器314中添加新的培养基)用于进一步处理(如果需要)，或者如果标记的细胞是不期望的细胞则丢弃。或者，在未标记细胞是期望的细胞的情况下，可以将含有未标记细胞的移液培养基分配到另一细胞处理容器314中用于进一步处理等。倾斜细胞处理容器314同时从细胞处理容器314抽吸培养基的能力允许更有效和彻底地从细胞处理容器314中去除含有未标记细胞的培养基，这允许更有效和彻底的分离标记和未标记细胞。磁性分离模块430还可以用于其他目的，例如铁壁细胞的磁性转染(例如，MMagnetofectamineTM,Oz Biosciences)，其中例如含有铁芯的脂质中的DNA质粒通过下面的磁体的作用被拉入细胞
所示实施方式的ACPS 100还包含倾斜模块430’(图9和11A)，其类似于上述磁性分离模块430，只是省略了磁板434。倾斜模块430’用于在抽吸期间将细胞处理容器314保持在倾斜位置，以有效地从其中移除液体。
在倾斜模块440、430’和/或磁性分离模块430附近定位培养基填充站420有助于在从细胞处理容器314中移除现有细胞培养基之后向细胞处理容器314添加新鲜细胞培养基和/或其他试剂。类似地，具有试剂瓶836的试剂容器保持器416也可以放置在倾斜模块440(如图9所示)和/或磁性分离模块430附近，以有助于在从细胞处理容器314中移除现有细胞培养基之后向细胞处理容器314添加新鲜细胞培养基和/或其他试剂。
参考图31A至31D，现在将描述类似于细胞处理托盘344(图29B)的细胞处理托盘344’的另一种实施方式。细胞处理托盘344’具有底座510和从其向上延伸的四个壁512、514、516、518，以限定用于容纳正在处理的批次的内部容积520。底座510被配置为具有SBS格式覆盖区，使得其可以用在ACPS 100的SB格式站上，例如倾斜模块430、430’等。两个相对的壁512、516比另外两个相对的壁514、518长。
线性凹口454限定在基底510的每一侧相应的壁512、514、516、518下方。凹口454允许通过机器人夹持器(例如板式机器人夹持器)更牢固地夹持细胞处理托盘344’。细胞处理托盘344’的相对的壁512、516或514、518保持在夹持器816的两个臂之间，使得每个夹持器臂与相对的壁512、516或514、518中的一个接触，并且每个夹持臂与形成在与夹持臂接触的相应壁512、514、516、518上凹口454接合。因此，细胞处理托盘344’牢固地保持在夹持器818的臂之间，而没有滑动的风险。预期细胞处理托盘344’可以具有与图29B的细胞处理托盘344的盖类似的盖，并且盖的每个侧壁也可以具有类似于凹口454的凹口，以使机器人夹持器816能够牢固地夹持盖。还预期凹口454可以具有与机器人夹持器816的相同或不同构造相匹配的不同构造。预期具有凹口454的细胞处理托盘也可以包含多个独立的孔，每个孔都有自己的内部容积，例如96孔板。
形成内部容积520的底板524的底座510的内表面通常是平的。较长壁512、516的内表面也是线性的并且彼此平行地延伸。较长壁512、516具有垂直于平坦底板524延伸的内表面。纵向中心平面526可以限定为垂直于底板524延伸并且在壁512、156的内表面之间等距离。横向中心平面528可以限为垂直于纵向中心平面526和底板524延伸，并将壁512、516的内表面二等分。
在所示的实施方式中，每个较短壁514、518的内表面形成为两个成角度的部分。壁514、518是彼此的镜像，因此，这里仅描述壁514。
壁514的内表面具有在纵向中心平面526的相对侧上延伸的两个部分530、532。壁部分530不垂直于壁516的内表面，而是当从顶部观察时与壁516的内表面成110°的角度，如图31A所示。预期角度可以是110°以外的钝角。壁部分530也不垂直于底板524，而是相对于底板以钝角成角度。预期壁部分530、532可以垂直于底板524。壁部分532是壁部分530的镜像角度，因此这里将不再详细描述。壁部分530、532在纵向中心平面处相交以形成液体收集区域534。
在所示的实施方式中，壁518是壁514的镜像，其具有壁部分530、532和在纵向中心平面526和壁部分530、532的交叉点附近限定的液体收集区域534。
当细胞处理容器344’放置在倾斜模块(例如倾斜模块430’)上并且围绕横向倾斜轴536(垂直于纵向中心平面526的轴)倾斜时，壁514、518中的一个设置在壁514、518中的另一个的下方，使得细胞处理容器的液体内容物朝向壁514、518中下方的一个移动。壁部分530、532相对于壁512、516的内表面以及相对于底板524倾斜允许当围绕横向倾斜轴倾斜时细胞处理托盘244’的液体内容物收集在液体收集区域534中。壁部分530、532相对于底板524倾斜允许移液器或抽吸器尖端更容易接近液体收集区域534。然后细胞处理托盘344’的收集在液体收集区域534中的内容物可以使用例如机器人抽吸器812或一个机器人移液器814有效地从其抽吸。
因此，细胞处理托盘344’被配置为当放置在倾斜模块例如倾斜模块430、430’上时，提高从中收集液体的效率以及更彻底地从其移除液体。
在所示的实施方式中，较短的壁514、518中的每一个形成液体收集区域534，但是预期仅较短壁514、518可以具有液体收集区域。预期液体收集区域534可以由壁512、514、516、518中的任一个或更多个形成。
ACPS 100还被配置为操作细胞处理容器314，例如图20A至20C中所示的烧瓶350。在所示的实施方式中，烧瓶350是具有三层的多层烧瓶350，但是预期烧瓶350可以具有一层、两层或三层或更多。多层烧瓶350为细胞的生长提供了更大的表面积，并且通过朝上的加盖开口352可以容易地进行移液。覆盖垂直向上的加盖开口的帽352便于通过层板910上设置的任何脱盖模块(例如脱盖器830)脱盖。ACPS包括用于多层烧瓶350的双轴倾斜模块370，以便通过机器人模块818或机器人移液器814向多层烧瓶350的所有层添加或移动培养基。多层烧瓶350限定横向轴354和纵向轴356。双轴倾斜模块370使烧瓶350围绕平行于横向轴的横向枢转轴355(图20B)以及围绕平行于多层烧瓶350的纵向轴356的纵向枢转轴357(图20C)。倾斜模块370包括底座372和设置在底座372上并枢转地连接至其的下平台374(在倾斜模块370的倾斜位置)。下平台374围绕侧向枢转轴355可枢转地连接到底座372，并且可通过伸缩臂机构920绕侧向枢转轴355枢转，如图20B和20D所示。伸缩臂920可以例如电动或气动地致动。预期用于使下平台374相对于底座372枢转的机构可以不同于本文所示。倾斜模块370包括设置在下平台374上(在倾斜模块370的倾斜位置)并且绕纵向枢轴357枢转地连接到下平台374的上平台376。上平台376可通过伸缩臂机构930绕纵向枢转轴线357枢转，如图20C所示。伸缩臂930可以例如电动或气动地致动。预期用于使上平台376相对于下平台374枢转的机构可以不同于本文所示。一对保持臂378从上平台374向上延伸(在倾斜模块370的倾斜位置)。多层烧瓶350可以放置在倾斜模块370上，以便接收在臂378之间。因此臂378将多层烧瓶350保持在倾斜模块370上，同时多层烧瓶350绕侧向枢轴355和/或绕纵向枢转轴线357枢转。倾斜模块370允许多层烧瓶350绕横向枢转轴355和纵向枢转轴357中的一个或两个倾斜。倾斜模块370可通信地连接到控制单元1000以，用于在细胞处理2300期间倾斜多层烧瓶。在ACPS 100的一些实施方式中，倾斜模块370被包括作为层板910上的站。
多层烧瓶350具有导热表面，以使得能够用于酶促释放贴壁细胞的表面加热功能(例如，当使用胰蛋白酶或Accutase时)。预期上平台376和/或臂378可具有用于加热烧瓶350的加热功能。
如上所述，液体灭菌站556(图9)设置在层板910上，用于对各个物体进行灭菌，对抽吸器和移液器头和尖端的内部通道进行灭菌，以及用于处置液体废物。下面将更详细地描述液体灭菌站556。
ACPS 100还包含无菌过滤站492(图9)，其中通过气压或真空将材料推过无菌过滤器，例如用于试剂和培养基的灭菌。在所示的实施方式中，无菌过滤系统492包括用于感测气压的气压传感器，气压传感器连接到控制单元1000，用于由控制单元1000控制过滤操作。在所示的实施方式中，无菌过滤系统492是HamiltonTM ML Star CVS Station。
在层板910上设置用于自动校准的移液器容积分配自校准站490。自校准站490被配置用于相对于移液器分配的流体体积校准移液器。
ACPS 100还在层板910上设置用于加热和冷却诸如管、小瓶、试剂容器和细胞处理容器314的容器的若干组件。ACPS 100包括用于在-100℃至+100℃的不同温度范围加热和冷却的不同站和不同模块。加热和冷却组件的实例包括加热和摇动模块494(HamiltonTMHHS 3.0，其用于从环境温度到+105℃的温度)，加热和冷却模块495(InhecoTM CPACUltraflat HT 2-TEC，其在+4℃至+110℃操作)等。在一些实施方式中，例如图21中国，ACPS100还包含若干冷却站496，用于在+4℃的温度下在其上储存容器。每个加热和冷却组件494、495、496设置有连接到控制单元1000的温度传感器，用于由控制单元1000控制加热和冷却操作。
ACPS 100包括一些液体储存管或瓶，用于储存加热或冷却的液体。储存加热或冷却的液体的液体储存管或瓶在温度传导保持器(例如，试剂容器保持器416)中并且定位在定制机架上，所述定制机架具有加热底板和/或机载冷却站，用于分别加热或冷却瓶/管/小瓶保持器中的管或瓶。例如，诸如培养基的某些物质在具有机载冷却站的定制机架上的培养基储存瓶中在+4℃下储存，而诸如生长因子的物质在放置在定制机架上的储存小瓶中在-20℃下储存。
ACPS 100包括用于冷冻细胞批次的低温冷冻器460，例如，在处理之后和运输和/或储存之前。在ACPS 100的所示实施方式中，冷冻器460是GrantTM EF600M控制速率冷冻器，用于在包括托盘、板、管等的多种容器314中控制冷冻或加热细胞和其他物质和产品，包括试剂和测定。冷冻器460被配置为保持用于冷冻的小瓶并且设置在层板910的左端。根据使用的冷冻保存溶液，可以在冷冻过程的正确时间点(例如，在约-10℃)通过将冷冻尖端(储存在冰箱中)浸渍在小瓶中的细胞溶液中实现的成核来辅助小瓶中细胞培养物和/或其他物质的冷冻。低温冷冻器460安装在凹槽175中，使得大部分低温冷冻器460设置在层板910下方。低温冷冻器460的这种定位减少了由于冷冻器460的存在而在层板910上产生的冷凝量，并且使由低温冷凝器460产生的热量消散到外壳110外部。低温冷冻器460包括连接到控制单元1000的温度传感器，用于由控制单元1000控制由低温冷冻器460执行的冷冻或加热操作。
在一些实施方式中，除了冷冻器154之外或代替冷冻器154，ACPS 100还在层板910上包括-86℃冷冻器。
包装模块
在一些实施方式中，ACPS 100包括包装模块950(在图2中示意性地示出)，用于制备最终经处理的细胞培养产物以用于储存和/或运送和陆输2600。在所示实施方式中，包装模块950设置在外壳110的外部并通过接入端口(现在示出)与其连接。包装模块950接收经处理的细胞培养物的容器314，例如，在收获2400期间已经在其中注入经处理的细胞培养物的运输托盘340(例如，在所示实施方式中的PetakaTM盒)(以下参考图28进一步详细描述)。包装模块950被配置成将运输托盘340或冷冻管884以及温度合适的低温或保存材料(例如，用于冷冻管884的液氮，或用于运输托盘340的冷冻包装件或37℃加热包装件)放入适于运输的容器或盒中。包装模块950包括冷冻容器的保持器，例如如干燥运输器中的冷冻管884，或隔热盒中的运输托盘340的保持器。例如，装载有最终经处理的细胞培养物的运输托盘340可以被包装用于在+0℃至+37℃的温度范围内运输，例如，在0℃下、在+4℃下、在室温下，或在+37℃下运输。在一些实施方式中，包装模块950还可以被配置用于用适当的识别信息和任选地处理信息标记容器用于经处理的样品。在一些实施方式中，包装模块950还可以被配置用于对准备运送的容器进行寻址。在一些实施方式中，包装模块950部分地包括在外壳110内部并且可以包括一些收获模块。预期低温冷冻器460可以是包装模块950的一部分。还预期用于将最终细胞产物储存在冷冻管中的较大体积低温冷冻器可以是包装模块950的一部分。还预期用于储存小瓶或其他容器中的最终产品(例如，抗体、生物制品、蛋白质等)的冰箱、冷冻器或其他环境控制的存储模块可以是包装模块950的一部分。
层板910还包含本领域技术人员理解的多种其他组件，这里将不再描述。
现在将参考图3B、4和9描述质量控制区域400。质量控制区域400包括用于验证经处理的细胞质量的多种质量控制模块，例如流式细胞仪470、集成显微镜和读板器模块472。质量控制模块能够具有质量控制标准，例如验证细胞身份、细胞纯度、细胞效力和细胞培养无污染(在本申请中称为无菌性)等，其中一些或全部是遵守GMP规定所必需的。质量控制模块的配置可以变化，例如，两个或更多个模块可以在一个单元中配置在一起或者在单独的单元中提供。
流式细胞仪470识别并计数细胞培养物中特定种类的细胞数。流式细胞仪470用于测量细胞数、细胞生存力和用于身份和纯度的其他细胞标志物。流式细胞仪470可用于分析细胞特征，例如细胞直径和细胞密度，以及特定细胞标志物表达、细胞纯度(所需类型的细胞数与细胞总数和/或碎片的比率)等。流式细胞仪470可以在细胞处理期间和/或在细胞处理完成后结束时用于细胞培养物的过程中控制分析。流式细胞仪470可以被配置为执行一种或更多种类型的分析，并且多个试剂容器471被放置在流式细胞仪470附近，以使流式细胞仪470能够执行分析功能。机器人模块700的机器人臂705被配置成从层板910拾取细胞处理容器314并将其放置在流式细胞仪470的平台上进行分析；和当需要分析时，处理试剂容器471以将试剂添加至细胞培养物托盘。在一些实施方式中，流式细胞仪470在细胞处理期间用于分析细胞发育的过程，并且使用从流式细胞仪分析获得的数据来预测下一次传代的时间和/或细胞处理结束的时间(即，预测何时将获得所需数量的细胞)。流式细胞仪470被配置成读取条形码，例如，细胞处理容器314上的条形码，其包含细胞处理容器314中的特定样品的识别信息。流式细胞仪470连接至控制单元1000，以将分析结果与识别信息一起发送至控制单元1000。在ACPS 100的所示实施方式中，流式细胞仪470是Miltenyi MACSQuantAnalyzer 10，但预期可以使用任何合适的流式细胞仪。
在显微镜和读板器模块472的所示实施方式中，荧光显微镜用于进行测定，例如用于细胞汇合的读出测定，和用于身份(例如，通过使用抗体标志物)和效力(例如，对于神经干细胞，这可以是三分化潜能和神经突向外生长的测量)、核型分析等的读出测定，而读板器用于进行针对内毒素、支原体、蛋白质定量、端粒酶活性、生长因子释放定量等的测定。在显微镜和读板器模块472的所示实施方式中，荧光显微镜用于测量细胞汇合、分析细胞形态、测量和分析细胞生长和/或分化参数，测量和分析细胞表面标志物或其他标志物的表达，和/或进行核型分析。荧光显微镜还可以配备有光谱摄像机用于进行分析，例如核型分析等。
显微镜和读板器472可用于在细胞处理期间和/或在细胞处理完成后结束时分析细胞培养物。在ACPS 100的所示实施方式中，模块472是Molecular Devices i3x读数器和荧光显微术模块，但是预期可以使用任何合适的读板器和显微术模块。预期显微镜不能像本文所示的模块472中那样与读板器集成，并且系统可以设置有单独的显微镜和读板器模块。机器人模块700的机器人臂705被配置成从层板910拾取细胞处理容器314并将其放置在模块472的平台上进行分析。模块472包括用于检测细胞处理容器的存在的传感器。显微镜和读板器模块472还包含条形码读取器等，例如，用于读取细胞处理容器314上的条形码，其包含细胞处理容器314中特定样品的识别信息。显微镜和读板器模块472连接至控制单元1000并且被配置成将分析结果与识别信息一起发送至控制单元1000。在一些实施方式中，显微镜和读板器模块472在细胞处理期间用于分析细胞发育的过程(例如，通过形态学和/或汇合测量的增殖速率)，并使用从分析中获得的数据来预测下一次传代的时间和/或完成细胞处理的时间(即，预测何时将获得所需数量的细胞)。
在一些实施方案中，ACPS 100设置有PCR仪(未示出)用于进行分析，例如基因整合、诊断(例如，基因突变的检测)和端粒酶活性。
在一些实施方式中，ACPS 100包括在质量控制区域500中的用于确定微生物无菌性(微生物污染物例如细菌、细菌芽孢、酵母、霉菌、霉菌芽孢等的存在与否)的微生物检测器。可以包括在ACPS 100中的微生物检测器的实例是由Biomérieux IndustryTM制造的Scan
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微生物检测器。
预期除了流式细胞仪470、显微镜和读板器模块472以及PCR仪之外的质量控制模块可以包括在ACPS 100中。每个质量控制模块连接至控制单元以向其发送分析结果。预期可以省略本文所示出的一个或更多个质量控制模块(流式细胞仪470、显微镜或读板器模块472)。
颗粒计数器
ACPS 100包括用于计算外壳110内部的颗粒数量的颗粒计数器190。如上所述，在所示的实施方式中，外壳110被维持为10级环境并且被设计用于执行符合GMP指南的细胞处理。在所示的实施方式中，颗粒计数器190是Light House SOLAIR 3350，但预期可以使用任何合适的颗粒计数器190。颗粒计数器190通信地耦合至控制单元1000，以使控制单元1000能够基于从颗粒计数器190接收的颗粒计数数据来控制自动化细胞处理。例如，在一些实施方式中，当颗粒计数超过特定的预定阈值，细胞处理容器可以不从孵育器152移除，或者可以不被打开以执行特定的处理步骤，直至确定颗粒计数已经降低到预定阈值以下。颗粒计数器190降低了细胞处理过程中污染和交叉污染的风险。
预期ACPS 100可以包括一个或更多个其他环境传感器，例如温度计、湿度传感器等。
废物
参考图2、3A至3C和12，废物接受器156连接至泵194(在图2中示意性地示出)，以便相对于外壳110保持负压。泵194连续地将空气从废物接受器156通过配有HEPA过滤器的端口192(图2中示意性地示出)推入房间(或推入建筑物HVAC返回管道)，从而防止颗粒从废物接受器156迁移至外壳110中。废物接受器156被配置成用于处理固体废物。预期固体废物以及容器中的液体废物可以丢弃在废物接受器156中。
外壳底壁212具有流体连接至废物接受器156的两个废物端口176、178(图3C)。预期了可以有一个或两个或更多个连接至废物接受器156的废物端口，或者可以有多个废物接受器156。废物接受器156还具有连接至泵194(在图2中示意性地示出)的端口192(在图2中示意性地示出)用于使废物接受器156相对于外壳110保持在足够的负压下，以防止任何颗粒从废物接受器156迁移至外壳110中。
在所示的实施方式中，ACPS 100包括废物滑槽480，其从外壳110内部的空间通过废物端口176延伸至限定在废物接受器156的顶部上的端口487，和废物滑槽482，其从外壳110内部的空间通过废物端口178延伸至限定在废物接受器156的右侧壁中的端口488，如图12中示意性示出。在所示的实施方式中，槽480、482的上端是打开的并放置在外壳110内部的空间中。在图3A至12的实施方式中，每个滑槽480、482的上部大致垂直延伸，然后每个滑槽480、482朝向废物接受器156倾斜。滑槽480、482和/或外壳底壁212中的废物端口176、178和/或废物接受器156的端口487、488可以关闭，以便移除和更换废物接受器156。
废物滑槽480、482的开口远离层板910的中心并远离大多数处理站和试剂容器设置，以降低污染的风险。可以想到，滑槽480、482的上端可以通常关闭并且仅根据废物处理的需要打开。在所示的实施方式中，滑槽480的上端设置在外壳底壁212上方的高度处并且垂直地高于层板910上的组件，例如培养基填充站420等。预期了滑槽480、482的上端可以设置得低于层板910上的组件。滑槽480、482的倾斜部分降低了落入滑槽480、482中的内容物的后溅的风险。废物接受器156相对于外壳110的负压还有助于防止废物的后溅和任何废物颗粒迁移至处理区域400中。
图25至27示出了废物接受器156’和废物滑槽480’和482’的另一种实施方式。与倾斜向下朝向废物接受器156的废物滑槽480、482相对比，废物滑槽480’和482’垂直向下延伸至废物接受器156’中。废物接受器156’包括嵌套在外部容器486’内的内部容器484’。内部容器484’安装在外部容器486’内部的滑动平台485’上，使得可以通过使内部容器484’滑出外部容器486’而容易地将内部容器484’排空。废物滑槽480’通过外壳底壁212中的端口176延伸至限定在外部容器486’的上部中的端口487’。废物滑槽482’通过外壳底壁212中的端口178延伸至限定在外部容器486’的上部中的端口488’。内部容器484’具有多个端口(未示出)，当内部容器484’完全插入到外部容器486’内时，端口487’、488’和滑槽480’、482’对齐。
废物滑槽480、482、480’、482’被配置成具有通常足够大的横截面积，以防止废物在通过滑槽480、482、480’、482’行进至废物接受器156、156’时接触槽壁。
ACPS 100还包含液体废物接受器158(在图2中示意性地示出)。液体废物接受器158处于真空下并相对于外壳110和设置ACPS 100的房间保持负压。从外壳110内部连接至液体废物接受器158的液体废物管线可以在控制单元1000的控制下通过系统用乙醇和漂白剂自动灭菌。在一些实施方式中，液体废物管线直接通向设置在层板910上的液体灭菌位556(图4)。来自液体废物管线的液体废物与包含在其中的液体灭菌剂一起被泵出液体灭菌剂站556。
在一些实施方式中，通过机器人抽吸器812移除液体废物并将其丢弃在液体废物接受器158中。在一些实施方式中，将液体废物放置在封闭容器中并且将包含液体废物的封闭容器与固体废物一起丢弃在废物接受器156中。
固体和液体废物接受器156、158都可以由外壳110所在的房间中的人员直接移除和更换。除非废物接受器156、158和外壳110之间的接入端口被密闭，否则安全机构确保不能移除废物接受器156、158，以防止在废物清除期间任何空气或颗粒从房间进入外壳110中。
液体废物接受器158设置有液位传感器，其连接至控制单元1000并且配置用于检测液体废物接受器158中的液位。例如，液体废物接受器158中的液位传感器可以被配置成检测液位何时高于阈值水平并向控制单元发送信号以警告控制单元1000清空液体废物接受器158。在一些实施方式中，在液体废物含有所需产品(例如，细胞分泌的生长因子、抗体或其他生物制剂)的情况下，可以保存液体废物用于进一步处理以分离所需产物。例如，在所需生长因子由细胞产生的情况下，培养细胞的培养基可以通过机器人抽吸器812收集并保存用于随后的处理以从培养基中分离生长因子。
机器人模块
如图3B、4和5中最佳所示，机器人模块600具有可以相对于外壳110的底壁212上下移动(Z方向运动)的机器人臂605。在平行于底壁212的平面中，机器人臂605也可以在平行于右侧壁208的方向上移动(Y方向运动)和平行于前壁202的方向上移动(X方向运动)。机器人模块600的机器人臂605设置有用于感测由机器人臂605承载的物体(例如容器等)的尺寸的传感器，传感器连接至控制单元1000以向其发送信号。机器人模块600还包含用于检测机器人臂605的X、Y和Z方向位置的传感器，传感器连接至控制单元1000，用于向其发送指示机器人臂605的当前位置的信号。机器人臂605设置有夹持器，以便于夹紧管和瓶并旋转管和瓶的帽。在所示的实施方式中，机器人模块600是由Peak Analysis and Automation Inc.制造的PAAPronedX臂。机器人模块600设置在形成外壳110的底壁212的凹部171的底部的搁板上，以便机器人模块600向下到达位于底壁212下方的离心机150的底部。机器人模块600的高度大于具有许多类似特征的其他机器人模块700的高度，以便它可以用于接入离心机150的内部一直到达离心机150的底部。机器人臂605用于接入层板910右侧的物体。机器人臂600用于在离心机150和层板910之间运输保持器和管，以及操作设置在层板910右侧的容器的帽和盖。预期了在一些实施方式中，机器人臂605可以被配置成用作移液器或抽吸器。预期机器人模块600可以配备有条形码扫描器，以跟踪由机器人臂605承载的不同容器等。还预期在一些实施方式中，机器人臂605可以被配置成围绕垂直轴602旋转，在平行于底壁212的平面中呈现圆周运动。
如图4中最佳所示，机器人模块700具有可以相对于外壳110的底壁212上下移动(Z方向运动)的机器人臂705。在与底壁212平行的平面中，机器人臂705可以在平行于右侧壁208的方向上移动(Y方向运动)和在平行于前壁202的方向上移动(X方向运动)。机器人模块700可滑动地安装在沿平行于前壁202的X方向延伸的导轨710上，使得机器人臂705可沿X方向移动比沿Y方向(平行于侧壁206、208)移动更大的距离。因此，机器人模块700的机器人臂705在X方向上比在Y方向上具有更大的运动范围。机器人模块700包括用于检测机器人臂705的X、Y和Z方向位置的传感器，该传感器连接至控制单元1000，用于向其发送指示机器人臂705的当前位置的信号。机器人臂705用于在外壳110的几乎整个宽度(X方向)和长度(Y方向)上接入和传输物体。机器人模块700的机器人臂705设置有用于感测机器人臂705所承载的物体(例如，细胞处理托盘、培养基和试剂容器等)的尺寸的传感器，其连接至控制单元1000以向其发送信号。机器人臂705用于在平台910、存储区域300和质量控制区域500之间运输物体。机器人模块700还用于将物品在搁板910上的孵育器152、倾斜模块440，磁性分离模块430和培养基填充站420等以及显微镜和读板器472、流式细胞仪470等之间来回传递，以及在固体废物接受器156中处理废物。在所示的实施方式中，机器人臂705是由PeakAnalysis and Automation Inc.制造的PAA PronedX Arm机器人臂。
预期了在一些实施方式中，机器人臂705可以设置有夹持器，以便于夹紧和旋转管和瓶的帽。预期了在一些实施方式中，机器人臂705可以被配置成用作移液器或抽吸器。预期了在一些实施方式中，机器人模块700可以配备有条形码扫描器，以跟踪由机器人臂705运输的不同的细胞处理托盘、培养基和试剂容器等。还预期了在一些实施方式中，机器人臂705可以被配置成围绕垂直轴702旋转，在平行于下壁212的平面中呈现圆周运动。
现在将参照图3B、4、5、13至16和19描述机器人模块800和820。通常，机器人模块800、820用于操纵(脱盖、运输、旋转、移液、抽吸等)包括在层板910中的许多类型的组件。
如图4中最佳所示，机器人模块800和820安装至框架840，框架840在层板910上并围绕其周边延伸。如图3B、4和5中最佳所示，框架840包括在层板910的每个角处向上延伸的四个垂直框架构件841和四个水平框架构件842、844、846、848。前水平框架构件842在前垂直构件之间连接并延伸穿过平行于前后外壳壁202、204的层板910的后部。后水平框架构件844在后垂直构件之间连接并横向延伸穿过平行于前后外壳壁202、204的搁板910的后部。右水平框架构件846沿着层板910的右侧延伸，并且将前框架构件842的右端连接至后框架构件844的右端。左水平框架构件848沿着层板910的左侧延伸，并且将前框架构件842的左端连接至后框架构件844的左端。
参考图4，机器人模块800安装在机器人模块820的左侧。机器人模块800包括悬挂在前后框架构件842、844之间的一对导轨802。在所示的实施方式中，如图19中可以看出，机器人模块800具有十个机器人臂804，其安装至导轨802并从那里向下延伸。十个机器人臂804中的每一个被配置成执行特定功能。导轨802彼此固定并且可以沿着框架构件842、844在左框架构件848和安装在机器人模块800的右侧的机器人模块820之间横向(沿X方向)一起滑动。五个机器人臂804安装在每个导轨802上，使得所有十个机器人臂804具有相同的X方向位置。在Y方向上，连续的机器人臂804交替地安装在左右导轨802上。安装至导轨802的机器人臂804可以沿着导轨802纵向朝向层板910的前部和后部滑动。每个机器人臂804还可以朝向和远离层板910的表面上下移动。机器人模块800因此可以接入层板910的大部分，以执行每个机器人臂804被配置用于的功能。预期所有十个机器人臂804可以安装在单个导轨802上。
图19是ACPS 100的一个实施方式中的机器人模块800的示意图。机器人模块800具有安装至导轨802的一个机器人抽吸器/夹持器812、八个机器人移液器814和一个板夹持器816。预期机器人模块800可包括多于或少于十个机器人臂804，并且机器人臂804中的一个或更多个可被配置用于不同于本文所述的功能。例如，机器人臂804中的一个可以被配置用于读取条形码、配置为pH传感器或颗粒传感器。
现在将参考图13至15描述机器人抽吸器/夹持器812。机器人夹持器/抽吸器812具有主体862和限定抽吸器/夹持器812的垂直运动轴的中心轴线861。夹持器/抽吸器812沿着中心轴线861相对于导轨802上下移动。
主体862具有基部864和从基部864轴向向下延伸的管868。主体的中心轴线861与基部864和管868的中心轴线同轴。基部864具有上表面863和下表面865。呈乳头形式的管866从上表面863向上延伸。管866的中央开口经由形成在基部864内部的导管(未示出)连接到管868的中央开口。软管867(在图13至15中示意性地示出)围绕管866连接，以将管866连接至泵(未示出)或泵送管线用于排空管868，以便提供用于夹持物体的吸力或执行抽吸。
四个凸齿872从基部864的下表面865向下延伸。凸齿872围绕管868周向分布。凸齿872设置成与管868间隔开并靠近下表面的外边缘设置。预期凸齿872的数量可以是两个、三个或四个或更多。每个凸齿872可枢转地安装至底座864，以便能够相对于中心轴线861从径向向内位置(图14)径向向外枢转至径向向外位置(图15)。如图14中最佳所示，每个凸齿872具有从底座864向下延伸的上部874、下部876和将上部874连接至下部876的中央部分878。当凸齿872设置在径向向内位置时，上部874沿大致轴向方向从基部864向下延伸，中央部分878从上部向下径向向内延伸至下部876，下部部分876沿大致轴向方向从中央部分878向下延伸。
凸齿872的形状允许凸齿872夹持宽范围直径的物体(例如如管和小瓶)以及夹持设置有狭窄间隙空间的物体，如图30A所示。为了夹持，具有相对较小直径的物体由凸齿872的下部876接合，如图14所示，而具有相对较大直径的物体由上部874接合，如图15所示。在每个凸齿872的下部876中，径向向内朝向轴线861的表面是凹槽表面880，以便于夹持物体。固定螺钉882沿径向方向延伸穿过每个凸齿872中的上部874。当凸齿872向外枢转至相应的径向向外位置时，固定螺钉882允许凸齿872在凸齿872的上部874之间夹持具有相对较大直径的物体，如图15所示。所示实施方式的抽吸器/夹持器812作为小管夹持器非常有效。例如，参考图15，在本实施方式的抽吸器/夹持器812中，凸齿872被配置成能够从具有8.2mm直径的管884的阵列中夹持直径为8.2mm的单个管884，该阵列被布置成在相邻管之间具有2.3mm的间隙886。
凸齿872可操作地连接至马达899(图13中示意性地示出)，马达899可被激活以控制凸齿872的径向位置以夹持具有不同直径和/或宽度的物体。每个凸齿872的上部874连接至支架890，支架890通过限定在底座864中的槽(未示出)在底座864上方延伸。支架890的下端通过销892可旋转地安装至底座864。因此，支架890可围绕销892旋转(围绕垂直于由轴线861限定的径向和轴向延伸的轴线)。支架890的上部具有可旋转地安装在其上的辊894。辊894可围绕平行于销892的轴线的轴线旋转。辊894与沿轴线861轴向延伸的中心安装轴896的外表面接触。轴896的直径在向上或向下的方向上连续提高。通过旋转致动轴898，轴896可相对于基座864向上或向下移动。致动轴898连接至马达899，以使其围绕轴线861旋转。马达899使轴912旋转，轴912借助于环形带914可操作地连接至致动轴898以使致动轴898围绕轴线861旋转。当轴896向上(或向下)移动时，由于轴896的直径改变，因此接触轴896外表面的辊894被径向向内或向外推动。当辊894径向向外或向内移动时，安装至销892的支架890的下部相应地围绕销892旋转，导致凸齿872朝向或远离轴线861地枢转。因此，凸齿872可以向内枢转以夹持物体和向外枢转以释放被夹持的物体。在所示的实施方式中，当辊894径向向外移动时，相应的凸齿872径向向外枢转远离轴线861。围绕销894安装的扭转弹簧899将安装支架890朝向图14的径向向内位置中凸齿872放置的位置偏置。在一些实施方式中，马达899被配置成使得轴912的旋转方向取决于供应到马达899的电流的极性。因此，可以通过反转到马达891的电流极性来反转致动轴898围绕轴线861的旋转方向。
在所示的实施方式中，马达899被配置成控制凸齿872的径向位置。预期了马达899可以控制凸齿872在朝向轴线861的方向上施加的夹持力。还预期了凸齿872不能朝向径向向外位置而不是径向向内位置弹簧加载或偏置。预期凸齿372的形状可以与本文所示的不同。还预期了凸齿372的安装和用于枢转凸齿372的致动机构的安装可以不同于本文所示。
从图15中可以看出，机器人抽吸器/夹持器812可以与抽吸器尖端870一起使用，以便用作机器人抽吸器以从例如细胞处理容器314的容器中抽吸液体。在操作中，当需要抽吸时，机器人臂804朝向设置在搁板910上的抽吸器尖端保持器向下延伸。一旦机器人臂804定位在具有所选抽吸器尖端870的抽吸器尖端保持器的选定位置之上，机器人臂804降低，同时凸齿872向外枢转以在凸齿872之间接收尖端870，并将管868设置在所选抽吸器尖端870的腔的上端内。然后，凸齿872向内枢转借助于固定螺钉882夹持尖端870。一旦尖端870被凸齿872夹持，就开始排空软管867(通过打开软管867和泵或泵送管线之间的连接)以支持尖端870固定在管868周围适当的位置。尖端870相对于管868的外表面进行密闭。还预期了尖端870可以配置成相对于基部864的下表面865进行密闭。然后，机器人抽吸器/夹持器812移动至待抽吸的容器上方的位置并降低到其中以抽吸容器的内容物。从容器抽吸的液体通过抽吸器尖端870吸入管868中，然后经由管866和软管867吸入泵送管线(未示出)。在一些实施方式中，机器人抽吸器/夹持器812包括单向阀装置(未示出)，以防止抽吸的液体流回到从中对其进行抽吸的容器中。抽吸完成后，抽吸器尖端870被丢弃。为了处理抽吸器尖端870，机械臂804定位在连接至废物接受器156的废物滑槽480、482中之一的上方，并且软管867与泵或泵送管线之间的连接被关闭。一旦尖端870内的压力缓慢平衡，尖端870释放并落入废物接受器156中。如果尖端870在软管867与泵的流体断开之后的预定时间内没有从管868释放，则移动机器人臂804以轻轻敲打相对于槽480、482的壁的抽吸器尖端870的外侧的无菌部分，并由此从管868释放尖端870。
在所示的实施方式中，管866的真空或泵送在抽吸期间保持在与拾取抽吸器尖端870相同的水平。然而，预期在抽吸期间可以不同于从容器抽吸之前夹持抽吸器尖端870进行调节。在一些实施方式中，待抽吸的容器设置有下保持器，以防止容器附接到抽吸器尖端，从而确保仅将容器的内容物吸入抽吸器尖端870中。(图11A至11D示出运输托盘340形式(例如，PetakaTM托盘)的容器的下保持物446)。
使用的抽吸器尖端870是无菌的并且是可弃式的以减少污染。无菌可弃式抽吸器尖端870在每批处理或处理吸出的不同物质之间被替换。通过继续泵送管868以保持通过尖端孔874(图15)的连续负压，进一步降低由于抽吸内容物从抽吸器尖端870的回流或滴落引起的交叉污染的可能性，直至抽吸器尖端870被丢弃。管868和866以及软管867的内部通道可以通过从设置在层板910上的灭菌站556(图4)中抽吸出灭菌剂而根据需要或定期灭菌。
在所示的实施方式中，通过确保尖端870围绕管868更有效和快速地安装，使凸齿872与抽空管866、868集成使得抽吸器/夹持器812作为抽吸器更有效地起作用。另外，使用与抽吸器相同的机器人臂804，凸齿872能够夹持多种物体。集成的抽吸器/夹持器812节省空间，并且通用且更有效。预期ACPS 100可以包括机器人抽吸器，其配置不同于本文所示。预期了凸齿872可以省略，并且机器人臂804具有主体862和基部864，并且管866和868可以仅用作抽吸器而不是成为如本文所示的集成式抽吸器/夹持器。
机器人模块800还具有八个机器人移液器814(图19中示意性地示出)，其可以保持有无菌的可弃式移液管尖端(未示出)，用于从容器中吸出液体并将液体分配至容器，例如细胞处理容器314中。由机器人移液器814从容器抽吸的液体被吸入无菌可弃式尖端中，随后可以分配至另一个容器中或丢弃在灭菌站556的液体废物接受器158中(然后泵出至液体废物接受器中)。在所示的实施方式中，移液管尖端还设置有过滤膜。因此，机器人移液管814被配置成降低处理期间的污染风险。预期可以省略过滤膜。在所示的实施方式中，机器人移液器814是HAMILTONTM STAR Line移液器并且被配置成与HAMILTONTM 300μl，4ml和5ml导电无菌过滤器可弃式移液管尖端一起使用。在所示的实施方式中，移液管尖端被配置用于一次分配至多5ml的液体，但是预期尖端可以被配置用于除300μl，4ml和5ml之外的液体的不同体积。
在一些实施方式中，机器人移液管814可以检测液体密度，并且因此可以用于检测移液管尖端插入其中的容器中的液体密度的变化。这允许测量容器中的液体水平，或者将不同密度的液体彼此分离，包括抽吸离心的细胞培养物样品的沉淀物上方的上清液，从而分别收集沉淀物和上清液。
机器人移液器814可用于执行多种其他功能。例如，使用机器人移液器814将细胞培养物注射到安装在倾斜模块440上的运输托盘340中。作为另一个实例，通过将由机器人移液器814保持的适当的冷冻移液器尖端插入放置在低温冷冻器460上的小瓶中，机器人移液器814也可用于启动成核以冷冻放置在低温冷冻器460上的小瓶中的细胞培养物。
在所示的实施方式中，机器人臂804中之一通过将分配头(未示出)安装至机器人臂804而另外配置成试剂分配器818。分配头经由流体管道(未示出)和蠕动泵(未示出)连接至储存在外壳110外部的供应容器，例如在隔离器120中或与其连接的冰箱160中。试剂分配器818用于以连续方式分配更大量的流体，而无需停止并用待分配的流体重新填充移液管尖端。因此，试剂分配器818可用于有效且快速地填充设置在外壳110内部的试剂容器，例如容器836，而无需从外壳中取出试剂容器836以进行填充。在一些实施方式中，试剂分配器818可用于分配培养基。
机器人模块800的一个机器人臂804被配置成用作夹持器816，用于夹持和运输例如运输托盘340、移液管尖端保持器418、离心管保持器410等物体。在所示的实施方式中，夹持器816是HamiltonTM iSWAP夹持器(Hamilton Robotics，Reno，NV，USA)，其被配置成夹持SBS格式容器和具有类似长度和宽度尺寸的其他物体。预期了板夹持器816可以被配置成保持不同尺寸的水平延伸物体。
现在将参考图4和图16描述机器人模块820。机器人模块820包括悬挂在前后框架构件842、844之间的轨道822。参考图16，一个或更多个机器人臂824可以从轨道822向下延伸。轨道822可以沿着框架构件842、844在机器人模块800和右框架构件846之间横向滑动。安装至轨道822的机器人臂824可以沿着轨道822朝向层板910的前部和后部纵向滑动。每个机器人臂824可以沿着由机器人臂824限定的垂直轴线826朝向和远离层板910的表面垂直地上下移动。机器人模块820因此可以接入层板910的大部分。此外，每个机器人臂824还可绕轴线826旋转。
在所示实施方式中，机器人模块820包括四个机器人臂824，每个机器人臂824被配置成旋转帽夹持器830，为了方便起见，在下文中将其称为脱盖器830。每个脱盖器830围绕垂直轴线826旋转，用于打开和关闭层板910上的多个管和瓶的帽。夹持器830从容器上拧开帽和盖，将帽和盖拧到容器上，以及移动容器穿过层板910。
参考图16，每个脱盖器830包括限定中心轴线831的主体832。主体832被安装至机器人臂824，使得轴线831与轴线826同轴并且主体832可围绕轴线826旋转。每个机器人臂824包括四个可枢转地连接至主体832的外表面(面向远离轴线831的表面)的凸齿834。预期凸齿的数量可以是两个、三个或四个或更多。还预期了凸齿834可以具有不同的尺寸，而不是全部具有相同的尺寸。可以控制凸齿834以径向向内和向外枢转以夹持和释放例如帽和管的物体。为了脱盖，机器人臂824朝向待脱盖的容器836的帽838下降，同时凸齿834向外枢转。一旦凸齿834围绕帽838放置，凸齿834径向向内枢转以夹持待脱盖的容器836的帽838。然后机器人臂824沿适当的方向旋转，以从容器836上拧开帽838。可以理解，容器838可以通过沿与用于加帽的相反的方向将帽838旋转放置在容器836上来加帽。
在图16的实施方式中，容器836具有方形横截面并且在互补的方形接受器840内设置，该接受器840通过在帽838被脱盖器830旋转的同时防止容器836的旋转而有助于容器836的脱盖和加帽。因此，为了有效地脱盖和加帽，容器836可以被配置成不对称旋转(例如，如图16的实施方式中的横截面非圆形)并且在当帽838被凸齿834旋转时防止容器836旋转的互补的接受器中设置。在另一些实施方式中，容器836可以不是旋转非对称的，而是在其他情况下保留在容器中以防止与帽838一起旋转。
在机器人模块820的所示实施方式中，四个脱盖器830中的每一个的凸齿834被配置用于夹持特定尺寸范围内的物体。与每个脱盖器830相关联的尺寸范围和与其他三个脱盖器830相关联的尺寸范围不同。因此，四个脱盖器830一起形成用于对具有多种尺寸的帽和盖进行脱盖的通用脱盖器。
预期机器人模块820可具有多于或少于四个机器人臂824。预期了机器人臂824中的一个或更多个也可被配置成用作移液器或抽吸器。还预期了机器人模块820在一些实施方式中还可包括配置用于其他功能的机器人臂，例如读取条形码、分析pH或颗粒计数等。
灭菌系统
ACPS 100包括自动化外壳灭菌系统，用于对外壳110和容纳在其中的所有暴露表面进行全局灭菌。自动化外壳灭菌系统被配置用于外壳110的自动化灭菌，而无需人为干预。预期自动化外壳灭菌系统也可用于隔离器120和BSC 130的灭菌。
自动化外壳灭菌系统包含灭菌单元550(在图2中示意性地示出)，用于用适当的灭菌剂清洗外壳110，用于外壳110的自动灭菌。外壳110包括灭菌剂入口230、催化转换器入口231、灭菌剂出口232和催化转换器出口233，如以上所示。灭菌单元550连接至灭菌剂入口230和出口232，用于分别将灭菌剂引入到外壳110中和从外壳110中去除灭菌剂。灭菌剂入口230被配置成将从灭菌单元550接收的灭菌剂作为喷雾或蒸汽雾递送到外壳110的内部。灭菌剂出口232连接至灭菌单元550的泵，其在释放到大气之前中和从外壳110移除的灭菌剂。ACPS 100包括在外壳110内部的叶轮(未示出)，用于使从灭菌剂入口230接收的灭菌剂循环和用于提高灭菌剂在整个外壳110内部的分散。
灭菌单元550将灭菌剂注入灭菌剂入口230中一段适当的时间以对外壳110的表面进行灭菌，之后灭菌单元550停止将灭菌剂注入灭菌剂入口230中，而是将空气注入灭菌剂入口230中作为替代用于清除外壳110的任何剩余的灭菌剂颗粒。
在所示的实施方式中，灭菌单元550是STERISTM VHP 1000ED移动生物污染系统(STERIS Corporation，Mentor，OH，USA)，其被配置成注入过氧化氢蒸汽(例如VaproxTM灭菌剂，STERIS)作为灭菌剂，但预期可以使用任何合适的灭菌单元和灭菌剂代替本文所示的灭菌单元和灭菌剂。所示实施方式的灭菌单元550还连接至催化转换器入口和出口231、233，以将催化转换器引入到外壳110中，以便在灭菌程序结束时将灭菌剂蒸汽转化为无害且生物可降解的水蒸气和氧气。
在外壳110打开至外部环境之后(例如，在修理和维护之后)或在外壳110中怀疑或检测到污染之后执行外壳110的灭菌，以便对外壳110内部的所有暴露表面以及封闭的空气进行灭菌而与任何活的生物污染颗粒隔开。外壳110还可以在批次处理之间，以周期性间隔或根据需要进行灭菌。
在通过将灭菌剂引入外壳110中对外壳110的内部进行灭菌之前，通常将含有细胞和/或培养物的所有细胞处理容器314从外壳110转移至可以被密闭而与外壳110隔开的区域(例如，孵育器152)，并且将外壳110进行自动密闭。
自动密闭外壳110包括自动关闭连接至废物接受器156的空气入口222、空气出口224和端口176、178。此外，冷冻器154的隔热门自动关闭以提供与冷冻器154的冷温度隔开的更大的隔热，以降低冷冻器门上和其周围的灭菌剂冷凝的可能性。如果确定打开，则连接至外壳110外部的其他系统组件的任意其他端口(例如连接至隔离器120的隔离器连接端口220、连接至离心机150的接入端口170、连接至孵育器152的接入端口172，连接至冷冻器154的接入端口174等)被证实自动关闭和/或关闭。系统100还验证所有试剂容器都是关闭的。还可以控制连接至不通向外部环境的系统组件的接入端口以使其保持打开用于灭菌。例如，接入端口170可以保持打开以对离心机150的内部进行灭菌，或者接入端口220可以保持对隔离器120的内部进行灭菌。
除了用于对外壳110执行全局灭菌的自动化外壳灭菌系统之外，ACPS 100还包含设置在层板910上的用于对外壳110内部的各个物体进行灭菌的液体灭菌站556(图9)。灭菌站556包括经由流体管线连接至泵的容器和经由流体管线的灭菌剂液体源。因此，灭菌站556被配置成使灭菌剂液体(例如，如所示实施方式中的漂白剂，或任何其它合适的灭菌液体)通过其循环。例如，待灭菌的物体，例如培养基填充尖端、抽吸器尖端870和移液管尖端，可以在灭菌液循环的同时通过机载机器人模块800或820中之一的机器人臂之一浸入灭菌站556中持续一段适当的时间。灭菌站556允许对各个物体进行灭菌而无需从外壳110移除物体，这有助于使处理顺序的中断最小化并降低外壳110内部的交叉污染的风险。
系统组件，例如孵育器152，也配备有它们各自的自动灭菌单元。在通过相关的灭菌单元对特定系统组件灭菌之前，连接系统组件的接入端口是关闭的并且储存在系统组件内的容器通常从中移除，除非还希望对容器进行灭菌。例如，孵育器152与自动化孵育器灭菌单元552(图3C)相关联，用于对孵育器152的内部进行灭菌。在孵育器152的内部通过孵育器灭菌单元552灭菌之前，接入端口172是关闭并且从中移除储存在孵育器152内的任何样品容器。在所示的实施方式中，自动化孵育器灭菌单元552是由MPB Industries Ltd制造的SafeErase ClO2去污系统，其使用环氧乙烷作为灭菌剂，但可以使用任何合适的灭菌单元和灭菌剂。
预期隔离器120和BSC 130也可以连接至灭菌单元550或与其类似的另一灭菌单元用于对封闭的内部空间进行自动灭菌。
所述的灭菌系统和程序对于确保由于暴露于外部环境而导致的污染最小化有效，同时还允许系统100在没有人操作者干预的情况下起作用。预期由于来自系统100的操作者的用户输入，也可以启动外壳110或系统组件之一的灭菌。还预期除了自动执行之外，上面已经描述为自动化的一个或更多个步骤(例如，关闭空气出口)能够借助于人操作者执行。
跟踪系统
如上所述，所有细胞处理容器314、离心管、小瓶和运输托盘340以及许多其他容器(例如试剂容器等)具有条形码。ACPS 100包括在外壳100内部的条形码扫描器498(在图2中示意性地示出)，以便于跟踪引入到外壳110中的批次。许多处理模块，例如Hamilton脱盖器和孵育器152具有条形码扫描器以验证正在处理的容器的身份。控制单元1000连接至具有条形码扫描器的模块，连接至运输上述容器的机器人模块600、700、800、820，连接至储存容器的储存架310、320、330，以及连接至许多可以接收上述容器的处理模块，例如培养基填充站420和孵育器152。因此，控制单元1000可以跟踪每个容器的定位(位置)以及跟踪每个容器的每个移动，从而跟踪每个容器的处理的每个步骤。
因此，可以经由位置存储器和条形码来跟踪所有容器以符合GMP指南。控制单元1000保持与特定站或系统组件(例如，孵育器150或离心机150)相关联的记录，以识别和跟踪位于向特定容器提供位置记忆的站/组件内的细胞处理容器314。当容器通过多个处理步骤移动时，控制单元1000还保持与每个容器(由相关条形码识别)或批次相关联的记录。
ACPS 100包括摄像机497(在图2中示意性地示出)，用于获得在外壳110内发生的活动的图像(连同当前的时间戳)。摄像机497可以连续地或间歇地获得图像。预期摄像机497可以是设置在不同位置以捕获外壳110的不同部分中的活动的多个摄像机。还预期隔离器120和BSC 130中的活动可以用相同的摄像机497或用另外的摄像机497记录。摄像机497连接至控制单元1000，并且由摄像机497提供的图像储存在与控制单元1000相关联或连接至控制单元1000的存储器中。在一些实施方式中，由摄像机497获得的图像与当前正在处理的样品相关联，并和与样品相关联的样品处理日志一起或作为其一部分包括在内。
控制单元
参考图18，所示实施方式中的控制单元1000是通信地耦合至ACPS 100的多种模块以便促进细胞的自动化处理的计算机。控制单元1000通信地耦合至多种存储模块(储存架310、320和运输托盘322)。控制单元1000通信地耦合至多个处理模块(培养基填充站420、孵育器152、脱盖模块414等)。控制单元1000通信地耦合至跟踪系统的多种跟踪模块。控制单元1000通信地耦合至多个机器人模块600、700、800、820。控制单元1000通信地耦合至多个质量控制模块(细胞计数器470、显微镜和读板器472等)。控制单元1000通信地耦合至多个收获模块(运输倾斜保持物倾斜模块、冷冻器460等)。控制单元1000还通信地耦合至其他杂项组件，例如颗粒计数器190、跨越接入端口的门控等。控制单元1000耦合至例如电致动器256的系统组件，用于打开和关闭空气出口224。
控制单元1000获得并处理来自所有通信耦合模块的信息，这些通信耦合模块允许控制单元1000控制细胞处理，跟踪和监视细胞处理，以及创建细胞处理的记录。如下所述，该记录可用于质量保证目的。因此，控制单元1000有助于细胞处理与GMP指南相一致。
以下是控制单元1000控制涉及孵育器152的细胞处理步骤的实例。控制单元1000指示机器人臂705从一个培养基填充站420拾取细胞处理容器314并将其移动至设置在孵育器接入端口172上方的特定位置。控制单元1000基于从耦合至机器人模块700的多个传感器接收的信号来跟踪机器人臂705的位置。当细胞处理容器314通过机器人臂705被移动至设置在孵育器接入端口172上方的特定位置时，控制单元1000向孵育器152发送信号，使孵育器152中的门打开。然后，控制单元1000使孵育器152内的孵育器机器人臂通过孵育器接入端口172向上延伸，以从机器人臂705接收细胞处理容器314，孵育器152内的条形码扫描器读取细胞处理容器314上的条形码，然后向控制单元1000发送指示条形码识别的信号。孵育器机器人臂将细胞处理容器314放置在孵育器152内的架子上并关闭门，从而密闭外壳110与孵育器152隔开。孵育器152由控制单元1000控制，以在预定温度和预定CO2和O2水平下孵育细胞处理容器314持续预定的时间段。当预定的时间段结束时，控制单元1000向孵育器150发送信号，使得用于接入孵育器152的门打开，并且通过孵育器机器人臂使细胞处理容器314朝向孵育器接入端口172移动。孵育器条形码读取器读取细胞处理容器314上的条形码，并将指示条形码识别的信号发送至控制单元1000。控制单元1000将信号发送至机器人模块700的机器人臂705以从孵育器机器人臂取回细胞处理容器314并将细胞处理容器314放置在一个倾斜模块430上。控制单元1000更新特定细胞处理容器314的过程记录以反映细胞处理容器314已经完成孵育步骤并且正在经历特定的处理步骤。控制单元1000还更新与倾斜模块430’相关联的指示特定倾斜模块430’(由其位置标识)当前保持特定细胞处理容器314(任选地通过其条形码进一步识别)的记录。
随着处理继续，在该示例性处理顺序中，控制单元1000使得移除细胞处理容器314的盖子，并且机器人抽吸器872拾取抽吸器尖端870以抽吸细胞处理容器314中的旧培养基，然后将细胞处理容器314放置在培养基填充站420上以用新鲜培养基填充它，同时用机器人移液器814通过拾取新的无菌过滤的尖端并从预定容器中抽吸试剂并将其分配至细胞处理容器314中来添加试剂，然后将盖子放回到细胞处理容器314上。控制单元1000在每个步骤还更新与细胞处理容器314以及倾斜模块440和/或培养基填充站420相关联的指示特定倾斜模块440和/或培养基填充站420(由其位置识别)的记录。然后，除了更新与细胞处理容器314以及孵育器150相关联的记录之外，控制单元1000还使机器人臂705移动细胞处理容器314，并且如上所述将细胞处理容器314运输回孵育器150。
在一些实施方式中，控制单元1000配置成能够在自动化细胞处理中进行质量保证(QA)。控制单元1000生成细胞处理步骤的多种细节的综合记录，并且包括从在细胞处理期间或在细胞处理完成之后执行的质量控制分析获得的信息。
在一些实施方式中，控制单元1000还被配置成验证处理和/或细胞处理的最终产品是否符合过程和/或产品的预定规范。控制单元1000可以设置有预定的检查表，并且被配置成验证对预定检查表的标准的满足。例如，检查表可以包括用于确保正确执行一个或更多个步骤，或者在处理步骤期间未发生特定事件，或者一个或更多个产品参数在指定范围内的标准。在细胞处理用于细胞治疗应用的实例中，可以设计检查表以验证最终产品是否准备好向患者释放。
在一些实施方案中，控制单元1000还配置成作出处理决策，例如决定执行哪些步骤以产生所需最终产品。例如，在一些实施方式中，控制单元1000被配置成基于分析一个或更多个特征的结果来确定用于执行的一个或更多个后续步骤。在说明性实施方式中，控制单元1000被配置成基于使用流式细胞仪470或显微镜和读板器472确定低细胞数或汇合来确定批次需要进一步孵育，并因此在孵育器152中执行这样的进一步孵育。在另一个说明性实施方案中，控制单元1000被配置成基于通过qRT-PCR仪使用对基因突变具有特异性的抗体或通过由对基因突变运行ana具有特异性的引物获得的指示批次中的细胞具有疾病引起的基因突变的诊断性测定结果，确定需要基因修复并因此执行基因修复的基因编辑过程。在另一个说明性实施方式中，控制单元1000被配置成基于使用流式细胞仪470确定低生存力来确定期望去除死细胞并执行这样的过程。在另一个说明性实施方式中，控制单元1000被配置成选择所需的细胞效力或纯化批次中所需的细胞，例如通过磁性分选表达某种标志物的细胞，使用设置有足够强的磁体434的磁性倾斜模块440获得所需的效力或纯度。应该理解的是控制单元1000可以被配置成在处理期间使用分析一个或更多个特征的结果来做出多个这样的处理决定而无需进行人为干预。
参考图18，控制单元1000包括耦合至网络通信接口1004的处理器1002。处理器1002被配置成执行多种方法，包括本文描述的那些方法。为此，处理器具有存储器1006(以随机存取存储器(RAM)、闪存等形式)，或者通信地耦合至储存计算机可读命令的存储器1006，当执行时，所述计算机可读命令使得处理器执行本文所述的多种方法。在一些实施方式中，存储器1006还储存过程日志、过程记录和与本文描述的方法的执行有关的其他信息。在一些实施方式中，控制单元1000包括或可接入用于储存这些过程日志、过程记录和与本文描述的方法的执行有关的其他信息的一个或更多个其他数据存储设备。
网络通信接口1004(例如调制解调器、网卡等)被配置用于通过ACPS通信网络1008与ACPS 100的其他组件进行双向通信。在本技术的所示实施方式中，ACPS通信网络1008是局域网(LAN)。在本技术的另一些实施方式中，ACPS通信网络1008可以不是LAN，例如因特网、广域通信网络、局域通信网络、专用通信网络等。ACPS通信网络1000可以是多个通信网络1008。在ACPS通信网络1008中，通信可以通过多种类型的通信链路发生，例如无线链路(例如无线保真，或简称
Figure SMS_2
等)或有线链路(例如如通用串行总线或基于USB的连接或基于以太网的连接)。
在图1A至2的实施方式中，控制单元1000包括用户界面，其包括用于接收用户输入的用户输入设备1010和用于向用户传达信息的用户输出设备1012。在图1A至2的实施方式中，用户输入设备包括键盘和鼠标，但是预期了用户输入设备可以是任何合适的用户输入设备的形式，例如键盘、鼠标、触摸板、触摸屏、麦克风、跟踪球、操纵杆、手指跟踪、笔跟踪或手写笔跟踪元件等。在图1A至2的实施方式中，用户输出设备1012采用显示屏的形式。控制单元1000还包含其他形式的用户输出设备220，例如扬声器、打印机等，用于向用户提供其他类型的视觉、听觉或触觉输出。
在所示实施方式中，控制单元1000显示为单个台式计算机。然而，预期了控制单元1000可以包括多个台式计算机和/或其他计算设备，每个计算设备具有与存储器1006和网络通信接口1004相关联的处理器1002。处理器1002可以是单个共享的处理器或多个单独的处理器，其中一些可以是共享的。每个处理器1002可以与一个或更多个存储器1006相关联。
如本领域中已知的，控制单元1000包括硬件和/或软件和/或固件以执行多种任务，例如从传感器、系统组件或模块接收信号，处理接收的信号，基于接收信号确定用于细胞处理的后续步骤，为可控系统模块和/或例如质量保证模块、孵育器等组件生成控制信号(指令)，并将控制信号发送至可控系统组件以便执行确定的后续步骤。
本文使用的术语“模块”可以指代软件、硬件或其任意组合。例如，质量保证模块是驻留在控制单元1000的存储器1006中的软件模块。质量保证软件模块包括代码，当由处理器1002执行时，其执行如本文所述的质量保证功能。预期质量保证模块可以是硬件模块，其包括具有其自己的处理器、存储器和网络通信接口的单独的专用计算设备。
在一些实施方式中，ACPS通信网络1008不是互联网，并且控制单元1000未连接至互联网，以防止未经授权进入控制单元1000，这可能危及产品或测试结果。在一些实施方式中，控制单元1000被配置成经由外部通信网络(例如，蜂窝通信网络)，即不是ACPS通信的通信网络，间接地提供系统消息(例如错误消息、警告或提示)。预期控制单元1000可以被配置成打开/关闭特定元件的电源或出口，其中单独的检测器感测到功率损耗，并且发送预定消息作为对功率损耗的响应。作为另一实例，控制单元1000可以在监视器上显示预定图案(例如，二维条形码)，其被配置成由连接至通信网络的摄像机读取。摄像机可以根据监视器显示的图案经由通信网络传输适当的消息。因此，控制单元1000被配置成经由外部通信网络向合适的接收者发送适当的消息，而不直接连接至外部通信网络。
多系统的集成
参考图17，包括两个或更多个ACPS 100(例如上述ACPS 100可以连接在一起)的集成系统10。图17的所示实施方式示出了双集成ACPS 10，其包括具有外壳110和隔离器120的左ACPS 100。右ACPS 100还包含外壳110和隔离器120。每个ACPS 100连接至孵育器180。左外壳110在其右侧壁208上具有接入端口182，其连接至孵育器180的左侧壁中的接入端口。右外壳110在其左侧壁208上具有接入端口182，其连接至孵育器180的右侧壁中的接入端口。孵育器180和每个外壳110之间的连接被密闭。细胞处理容器314可以在孵育器180和每个外壳110之间通过。细胞处理容器314因此可以经由孵育器180在左和右外壳110之间通过而无需移动至ACPS 10外部。集成的ACPS允许通过共享资源来更好地利用有价值的资源，而不会提高每个ACPS 100内的污染风险。
在一些实施方式中，上述集成系统10中的每个ACPS 100的隔离器120连接至相同的BSC 130。在一些实施方式中，左ACPS 100的隔离器120将连接至第一BSC 130并且右ACPS100的隔离器120将连接至与第一BSC 130不同的第二BSC 130。
在一些实施方式中，上述集成系统10中的上述每个ACPS 100由相同的控制单元100控制。在一些实施方式中，左ACPS 100将由第一控制单元1000控制而右ACPS 100将由与第一控制单元1000不同的第二控制单元1000控制。
多个批次的顺序处理
ACPS 100被配置用于同时处理多个批次而没有批次之间的交叉污染。
同时处理多批次而没有批次之间的交叉污染部分地通过例如外壳110的结构和布局、空气流动系统、废物系统156、158、外壳110内的多种组件的相对物理布置、外壳110与外壳外部的多种设备(例如离心机150等)之间的连接的配置、隔离器和BSC等的存在和特定配置因素来实现。
此外，控制单元1000被配置成确保在任何一个时间，仅有一个批次暴露于外壳100内的环境。当控制单元1000跟踪每个细胞处理容器的位置、移动和处理时，控制单元1000可以同时控制外壳110内部的多个批次的处理，使得当一个细胞处理容器314向环境开放时，例如，为了添加试剂，属于不同批次的其他细胞处理容器314远离该开放式细胞处理容器314设置。换句话说，控制单元1000被配置成仅当属于不同批次的所有细胞处理容器314远离给定细胞处理容器314设置时，才允许移除给定细胞处理容器314的盖。因此，虽然属于不同批次的封闭式细胞处理容器314可以在孵育器152中或在冷冻器154中彼此相邻放置，但在层板910上的单独的培养基填充站420上可能找不到属于不同批次的两个细胞处理容器314。
在一些实施方式中，控制单元1000还被配置成确保细胞处理容器314除了在向细胞处理容器314添加材料或从细胞处理容器314移除材料期间之外不被覆盖。因此，细胞处理容器314在除了在向细胞处理容器314添加材料或从细胞处理容器314移除材料之外通常保持覆盖。
在一些实施方式中，在关闭第一批的细胞处理容器314之后，仅当颗粒计数器190测量的颗粒计数低于阈值水平时才打开另一批次的细胞处理容器314。
在一些实施方式中，如上所述，外壳110内部的空间可以通过层流气流壁分成单独的空间。在一些实施方式中，层流气流壁可以被配置成允许通过降低分离空间之间的污染风险来同时处理外壳110内部的分离空间中的多个批次。
例如，在存在将外壳110内部的空间分成第一空间和第二空间的层流气流壁的情况下，预期了第一批次可以在第一空间中处理，而第二批次则在第二空间中处理。因此，在该实例中，预期第一批的细胞处理容器314可以被打开以在第一空间中填充试剂，而第二批次的第二细胞处理容器314被打开以在第二空间中在其中填充试剂。通过层流气流壁将第一空间与第二空间分离降低了第一批次和第二批次之间污染的风险或防止了第一批次和第二批次之间的污染。
本文提供的方法和系统被设计成使用批次的顺序处理同时处理大量批次而没有批次之间的交叉污染。如本文所使用，术语“顺序处理”意指当多个批次同时在ACPS 100中进行处理时，一次只有一个批次向环境开放，即，一次在层板910上或在外壳110中仅有一个批次。应当理解，许多批次可以处于不同的处理步骤或阶段，例如一个批次可能刚刚开始处理，而另一个批次则接入完成。此外，并非所有批次都必须以相同的方式处理；例如，一个批次可以包含第一类细胞(例如，成纤维细胞)，其使用第一组重编程剂重编程为第二类细胞(例如，神经干样细胞)，而另一个批次包含第三类细胞(例如，骨髓基质细胞)，其使用不同组的重编程剂重编程为第四类细胞(例如，真皮毛干样细胞)。因此，不同的批次可以同时进行不同的处理。在实践中，顺序处理还意指层板910上的每个处理站一次仅处理一个批次。处理站可以相继依次处理多个批次，只要一次向环境开放不超过一个批次(例如，一次仅向环境开放一个批次的细胞处理容器314)。一个批次将被打开，根据需要进行处理，然后关闭，然后打开下一个批次进行处理等。这样，多个批次可以各自处于相同或不同的处理步骤或阶段，所有批次在ACPS 100中同时处理，但是一次只有一个批次向环境开放，从而防止了批次之间的交叉污染。
作为说明，考虑了其中三个批次在具有四个处理站的ACPS 100中同时进行处理的实例。如上所述将第一批次引入ACPS 100并开始处理。第一批次在第一处理站处理，然后放置在孵育器180中。然后将第二批次引入ACPS 100中，在第一处理站处理，然后放置在孵育器180中。然后将第一批次从孵育器180取回并在第二处理站和第三处理站处理。当第一批次在第三处理站进行处理时，将第二批次从孵育器180中取出并送至第二处理站。然而，第二批次被保持(即，未打开)直至第一批次在第三处理站的处理完成。一旦在第三处理站处理后第一批次已经关闭，则可以在第二处理站和第三处理站打开并处理第二批次。
在第二和第三处理站处理第二批次处理期间，将第三批次引入系统中并送至第一处理站，仅在第一批次和第二批次关闭后将其在该处打开并处理(例如，在孵育器180中)。然后，第三批次可以直接进入第四处理站进行处理，而不是首先在第二和第三处理站处理，这取决于第三批次的特定处理参数。以这种方式，每个处理站相继依次处理批次，并且每个批次经历不同的处理步骤顺序，其中对批次的处理进行协调以确保一次只有一个批次向环境开放。
显而易见的是，这种批次的顺序处理不同于先前的在一个批次可以开始处理之前另一个批次必须处理至完成的系统。在先前的系统中，例如，将第一批次引入系统中并进行整体处理，例如，在第一、第二、第三和第四处理站处理，直至获得最终产品。第一批次的最终产品从系统中释放，随后将第二批次产品引入系统；然后第二批次处理至完成，直至第二批次的最终产品从系统中释放；只有在第二批次从系统中取出后才能引入第三批次进行处理；等等。在这种先前的系统中，与这里提供的顺序处理系统相比，批次之间通常需要完全清洁和灭菌以防止交叉污染。
方法
为了进一步理解该技术，现在参考用于细胞处理的自动化方法2000来描述如上所述的ACPS 100。
然而，应该理解，提供该描述仅出于说明性目的，并不旨在限制。ACPS 100可用于多种方法，包括例如细胞处理和制造生物制品(例如蛋白质、抗体、疫苗、生长因子、组织基质等)的方法。此外，ACPS 100可以用于除以下所示那些之外的其他类型的细胞处理，例如细胞系的生长或扩增、基因编辑、诱导的多潜能干细胞(iPSC)、胚胎干细胞等的制造。预期ACPS 100可以在多种这样的方法中应用，并且可以根据待执行的特定方法的需要进行调整。
在这里提供的说明性实例中，如上所述的ACPS 100被配置成执行自动化方法2000，用于将第一类型的细胞转化为第二类型的细胞。这里描述的自动化方法2000是用于细胞处理的端到端方法，而无需人操作者在处理期间处理外壳110内部的任何组件。
参考图28，其示出了用于细胞处理的自动化方法2000的流程示意图，自动化方法2000包括将样品引入2100到外壳110中，在样品引入2100之后自动准备2200样品，在样品准备2200之后自动处理(例如，处理或扩增)2300细胞，在细胞处理2300之后自动收获2400细胞并在细胞处理2300期间自动分析2500。方法2000还可以包括在样品准备2200期间和在细胞处理2300之前的样品分析2500。方法2000还可以包括在收获2400期间或之后的样品分析2500。此外，自动化方法2000可以包括在自动收获2400之后自动包装细胞用于储存和/或运输2600。自动化方法2000还可以包括对于一个批次的样品的质量保证(QA)2700分析和/或修订自动化方法2000的所有执行步骤以确定与预定验收标准的一致性。从引入样品2100到包装2600的整个方法2000自动执行而无需人操作者处理。
在这里提供的说明性实例中，ACPS 100将被称为包括第一类型细胞的批次的样品接收至外壳110中，并且在执行如下所述的样品制备2200和细胞处理2300之后，ACPS 100提供了包含第二类细胞的准备用于运输和/或储存的形式的批次作为最终产品。
如本文所用的“批次”是指材料，其来源起始于特定来源，例如，来自从患者获得的特定细胞或组织样品、特定细胞培养物、特定细胞系等，其由ACPS 100以特定方式处理以提供特定的最终产品。批次的尺寸可以在处理期间提高，例如，随着细胞生长和繁殖。例如，批次最初可以包括来源于从患者获得的一个细胞或组织样品的细胞的一个细胞处理容器314。当处理完成时，相同批次可以包括多个细胞处理容器314(例如，2个、4个、8个、16个、20个、24个、32个等)，批次中的所有细胞处理容器314包含来源于相同初始细胞处理容器314的细胞并以相同的方式被处理。因此，粗略地说，批次可以指代来自一个患者的细胞，或来自一个细胞系的抗体等，这取决于被处理的生物样品的性质。如本文所用，“生物样品”是指用于加工的起始材料。在一些实施方式中，生物样品是从患者获得的细胞或组织样品。当生物样品被引入ACPS100中进行处理时，将其称为“批次”。因此，每个批次来源于一个生物样品。
在一些实施方式中，ACPS 100设置2100有包括第一类型的分离细胞的批次。在一些实施方式中，ACPS 100设置2100有包括未分离的形式的第一类型的细胞的批次，例如取自患者的活组织检查。在其中ACPS 100设置有第一类型的未分离细胞的实施方式中，执行初始样品准备步骤2200(由人操作者在隔离器120内进行或在外壳110内自动进行)以获得适合于处理2300的包含分离形式的第一类型的细胞的批次。
方法2000包括在外壳110中自动处理2300批次。如将理解的，自动处理2300批次可涉及将细胞悬浮在细胞处理容器314中的细胞培养基中，在特定时间将一种或更多种试剂以特定量添加至细胞处理容器314中，根据需要更新细胞培养基，将批次从第一处理站(例如，培养基填充站420)转移至第二处理站(例如，加热器494)并且当细胞系分裂时，将细胞培养物从一个细胞处理容器314传代至多个细胞处理容器314中，以继续处理该批次。
方法2000包括自动分析2500批次的一个或更多个特征(例如，使用流式细胞仪470、显微镜和读板器472中的一个或更多个等)。可以在完成自动处理2300之后和/或在自动处理2300之前或期间分析2500批次。在一些实施方式中，方法2000包括使用分析一个或更多个特征的结果来预测处理的进展速率，从而确定用于处理的一个或更多个后续步骤的时间，或完成处理的时间。在一些实施方式中，方法2000包括使用分析一个或更多个特征的结果来确定一个或更多个后续步骤，例如，是否对批次进行孵育、传代、施用处理等。
方法2000还包括在处理2300完成之后自动收获2400批次。如本文所用，自动收获2400批次通常是指准备批次以在外壳110外部接收或用于包装2600或用于储存。因此，在一些实施方式中，将细胞重悬于新鲜培养基中(任选地来自一个细胞培养皿，或细胞培养皿中的一部分细胞，放置在一边并用于质量控制(QC)分析)并放置在合适的容器，例如细胞培养皿、运输托盘340、冷冻管(任选地包括样品的受控速率低温冷冻)等中。一旦收获2400，将批次通过隔离器120或通过除隔离器接入端口220之外的接入端口移出外壳110。
方法2000还包括自动包装2600批次以进行储存和/或运输。在一些实施方式中，将批次放置在用于运输的容器314(例如，运输托盘340)中或设计用于储存的容器中，例如在冷冻瓶884中。在一些实施方式中，批次可以是冷冻的并且冷冻的冷冻保存细胞可以是转移至冷冻的冷冻保持器上，然后快速转移至隔离器120，在那里人用户可以拾取批次并将其放置在低温冷冻器中进行储存或放置在容器(例如，LN2干燥运输器)中进行运输，例如，运输至临床站点，或根据需要执行任何其他步骤。在另一种实施方式中，将冷冻保存的细胞自动转移至储存低温冷冻器中，例如如冷冻器162。在另一种实施方式中，新鲜的装入小瓶的细胞(例如，经由包装模块950的一个或更多个机器人模块，或者通过外壳110中的机器人模块600、700之一)被自动转移至受控速率的低温冷冻器中以最佳地低温冷冻细胞，然后将细胞自动转移至储存冷冻器中，以最佳地冷冻保存细胞。在一个实施方式中，这些连接至自动包装模块950，使得冷冻细胞自动包装到LN2容器或干燥运输器中以便运输并且将细胞连续维持在最佳温度以进行最佳冷冻保存，直至到达其最终目的地。
自动包装2600是任选的。此外，在一些实施方式中，收获2400和包装2600一起组合成一个步骤。例如，可以将批次直接收获到冷冻管中用于冷冻和储存。在另一些实施方式中，收获2400和包装2600是单独的步骤。例如，可以将批次收获到运输托盘340中，运输托盘340被转移至包装模块950以便包装在容器中用于运输。
自动质量保证2700也是任选的。在一些实施方式中，质量保证2700可以在收获2400和/或包装2600之前、期间或之后进行。对样品执行的整个方法2000从样品的引入2100至外壳110中到包装细胞用于储存和/或运输2600进行修订，以确定是否满足预定的验收标准。如果满足所有验收标准，批次将被释放用于装运或储存。如果不满足所有验收标准，那么批次被标记，不被释放用于运输并最终被丢弃在固体废物接受器156或与包装模块950隔开的另一个废物区域中。在一些实施方式中，质量保证2700可以使用显微镜和读板器472或其他分析仪器启动对无菌性和/或污染(例如内毒素和/或支原体)的分析2500。预期可以进行质量保证所需的其他测试，并且质量保证2700所需的分析2500可以在方法2000的任何阶段进行，并且在方法2000期间如所期望的那样频繁地进行。在一些实施方式中，质量保证2700包括准备提供质量保证2700结果、方法2000的每个步骤的详细列表和批次执行的分析2500的结果等的所有细节的报告。这些报告可以以多种形式(例如，印刷，数据文件等)提供给用户，并不旨在特别限制。此外，可以针对不同批次进行不同的报告，这取决于所需的处理2300类型和用户的特定需要。在一些实施方式中，质量保证2700验证是否已满足GMP条件。
当批次在外壳110中进行处理2300时，人操作者不会在外壳110内处理组件。方法2000完全自动化并且可以无需任何人为干预执行。然而，预期人操作者可以经由连接至控制单元1000的用户界面1200监视过程流程。在一些实施方式中，ACPS 100和方法允许经授权的人操作者经由控制单元1000修改或影响一个或更多个处理步骤。例如，基于一个或更多个过程参数，人操作者可以能够延长一个或更多个处理步骤、跳过一个或更多个处理步骤，或者暂时中止批次的处理。
在一些实施方式中，从样品引入2100至外壳110到包装细胞用于储存和/或运输2600的整个方法2000完全自动化且可以无需任何人为干预执行。
实施例
通过参考以下实施例将更容易理解本技术，提供这些实施例是为了说明本发明，而不应解释为以任何方式限制本发明的范围。
除非另有定义或上下文另有明确规定，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。应该理解的是，与本文描述的那些类似或等同的任何方法和材料可以用于本发明的实践或测试。
实施例A
I.样品的引入。
步骤1。转移托盘322将被储存在放置在容器保持器(例如，管保持器410，452)中的细胞处理容器314中的生物样品(批次)(例如，细胞样品、组织样品、生物样品(例如蛋白质或抗体)或其他样品)从隔离器120转移至外壳110中。容器保持器410通过机器人模块700从转移托盘322转移至层板910上的预定位置(或进入存储区域300，直至准备好在层板910上转移)。
其余描述是使用细胞或组织样品(在培养期间用新鲜培养基替换培养基之间需要两天)作为批次并且仅出于说明目的。通过阅读以下描述和本申请的整个其余部分，本领域技术人员将理解系统如何处理生物、化学或其他样品。
II.样品制备。
步骤2。机器人脱盖器830打开样品容器，移液器814使用第一移液管尖端来确定样品容器中的样品体积。
如果样品是需要酶消化的组织，则移液器814用第二移液管尖端将酶溶液分配至包含批次的样品容器(例如，细胞处理容器314)中，并且机器人模块700将样品容器转移至加热器振荡器494上，用于将组织样品酶促消化成液体细胞溶液。然后，夹持器816将含有酶促消化的组织批次的样品容器转移至过滤站492，在那里通过一个或更多个(例如几个)所需的过滤器孔径(例如，110μm，接着25μm)对批次进行真空过滤，以产生含有目标起始细胞的液化样品。可以通过在离心机150中密度梯度分离进一步分离细胞。真空或正压过滤也可以用于产生微粉化的组织匀浆和具有一定大小(具有尺寸排除)的细胞/组织/材料等。
如果样品是细胞溶液或其他溶液(或者一旦样品呈溶液形式)，则移液器814使用第二移液管尖端来收集样品。
步骤3。机器人移液器814使用第二移液管尖端(在样品为溶液形式，并且第二移液管尖端用于收集样品的情况下)将批次从容器314转移至第一个50ml离心管346中。机器人分配器818或具有第三移液管尖端的移液器814将盐水、PBS或培养基添加至含有该批次的第一个50ml离心管346中以稀释该批次。
步骤4。机器人模块600将包含该批次的第一个50ml离心管346转移至离心机150中。通过控制单元1000控制离心机150以800xg离心15分钟。机器人模块600将第一个50ml离心管346从离心机150转移至层板910上的管保持器。
步骤5。可以检测液体密度的微小变化的机器人移液器814使用第四移液管尖端将期望的液体层从管保持器410上的第一个50ml离心管346转移至空的第二个50ml离心管346中。
步骤6。机器人分配器818或具有第五移液管尖端的移液器814将盐水、PBS或培养基添加至含有该批次的第二个50ml离心管346中以稀释该批次。
步骤7。机器人模块600将含有该批次的第二个50ml管转移至离心机150中。通过控制单元1000控制离心机150以200xg将第二个50ml管离心10分钟。机器人模块600将第二个50ml管从离心机150转移至层板910上的管保持器410。
步骤8。机器人抽吸器/夹持器812将所得上清液从第二个50ml管抽吸至液体废物接受器158中。
步骤9。机器人分配器818或具有第六移液管尖端的移液器814通过向第二个50ml管中加入30ml盐水、PBS或培养基使细胞沉淀重悬。
步骤10。机器人模块600将含有批次的第二个50ml管转移至离心机150中。通过控制单元1000控制离心机150，以200xg离心第二个50ml离心管346持续5分钟。机器人模块600将第二个50ml管从离心机150转移至层板910上的管保持器410。
步骤11。机器人抽吸器/夹持器812再次将所得上清液从第二个50ml管抽吸至液体废物接受器158中。
步骤12。机器人分配器818与移液器814一起通过使用第七移液管尖端将所需的细胞培养基添加至第二个50ml管中以将细胞沉淀重悬于所需的细胞培养基中。
III.处理(本实施例中的细胞扩增)。
步骤13。机器人移液器814将重悬的细胞沉淀物分配至定位于层板910的细胞处理容器站上的一个或更多个第一细胞处理容器314(例如，细胞培养板或培养皿)上。
步骤14。机器人模块700将第一细胞处理容器314从细胞处理容器站转移至孵育器152，以在37℃温度下在例如5％ CO2和5％ O2下培养2天。
步骤15。机器人模块700将第一细胞处理容器314中之一转移至显微镜和读板器472以确定细胞数和/或汇合。如果尚未达到所需的细胞数和汇合，则机器人模块700将第一细胞处理容器314转移至层板910上的倾斜模块430上。如果细胞是贴壁培养物，则用抽吸器812(具有新的无菌抽吸器尖端)抽吸培养基并使用来自瓶838的培养基将新的培养基用机器人分配器818、培养基填充站420或用移液器814添加至细胞处理容器314中，然后将细胞处理容器314返回至孵育器152。如果细胞是非黏附培养物，则用移液器814使用无菌尖端收集细胞悬浮液并分配至50ml管中，如上所述以200xg离心5分钟，然后抽吸上清液，并将沉淀重悬于如上所述的新鲜培养基中，用移液器814使用新的无菌尖端将所得细胞溶液转移至相同或新的细胞处理容器314中，最后将细胞处理容器314返回到孵育器152。在进一步培养1天后，通过显微镜和读板器472分析细胞处理容器314的细胞数和/或汇合。如果样品仍未到达所需的细胞数/汇合，则将样品再放回孵育器152中一天。如果它仍然没有达到所需的细胞数/汇合，则重复上述改变培养基的步骤，直至达到所需的细胞数/汇合。
步骤16。一旦达到所需的细胞数和/或汇合，机器人模块700将第一细胞处理容器314转移至倾斜模块430上。如果细胞是贴壁培养物，则执行附加步骤：机器人抽吸器/夹持器812将所有或大部分培养基移除到液体废物接受器158中(其可被收集用于下游处理和纯化培养基中的抗体、生物蛋白质或其他感兴趣的蛋白质)，机器人移液器814使用新的无菌移液管尖端将细胞解离溶液(例如，胰蛋白酶)移液至第一细胞处理容器314中，并且机器人模块700将第一细胞处理容器314转移至加热器和振荡器模块494上，用于震荡第一细胞处理容器314，同时升温至37℃以活化细胞解离溶液，机器人移液器814使用新的无菌或非交叉污染的移液管尖端上下移液细胞溶液以帮助将细胞团解离成更小的细胞团，最后机器人移液器814、机器人分配器818或培养基填充站420将培养基添加至第一细胞处理容器314以中和细胞解离溶液。
步骤17。机器人移液器814使用无菌移液管尖端将培养基+细胞从第一细胞处理容器314中取出，并分配至50ml管中(连同小样品，其转移至显微镜和读板器472和/或流式细胞仪470用于细胞计数、细胞的活力、抗体染色和表征分析等)，如上所述以200xg离心5分钟，然后用移液器814使用无菌尖端抽吸上清液(其可以被收集用于下游处理和纯化上清液中的抗体、生物蛋白质或其他感兴趣的蛋白质)或收集，通过系统(可以在外壳110内部或者是相邻的被包含模块，机器人模块700可以将样品转移至该模块以进行分析)中的适当测定进行无菌性、内毒素和/或支原体分析。
然后将细胞沉淀重悬于来自使用脱盖器414脱盖的先前引入的小瓶的新鲜培养基(+补充物(如果适用))中，并如上所述使用移液器814(具有新的无菌移液管尖端)，用移液器814使用新的无菌移液管尖端将得到的细胞溶液转移至两个或者更多个新的第二细胞处理容器314。
步骤18。机器人模块700将第二细胞处理容器314转移至孵育器152中以孵育2天。
重复步骤15至18，直至获得批次的所需细胞总数。
IV.收获。
步骤19。重复步骤15至17。机器人移液器814将细胞沉淀重悬于适于运输细胞的培养基中，并将细胞注射到放置在倾斜模块440上的一个或更多个运输托盘340中，或将细胞沉淀重悬于冷冻保存溶液中，并将细胞注射到一个或更多个冷冻管884中，然后通过脱盖器414对其加帽，并将其转移至低温冷冻器460进行细胞的受控速率冷冻用于低温保存。
V.储存或运输。
步骤20。机器人模块将运输托盘340或冷冻管884转移至包装模块950。包装模块950对运输托盘340或冷冻管884装箱和加标签用于运输。包装模块950还可任选地存储运输托盘340或冷冻管884。
VI.质量控制和质量保证。
步骤21。在显微镜和读板器472和/或流式细胞仪470中针对预定通过/未通过标准来分析来自步骤17的细胞样品。通过显微镜和读板器472或其他分析仪器(其可以在外壳110内部或连接至外壳110，并且是机器人臂605、705或夹持器816可达的)针对无菌性、内毒素和/或支原体的通过/失败标准来分析来自步骤17的上清液样品。单独的质量保证控制模块检查所有的样品准备、处理、收获、包装(和储存，如果适用)和分析步骤(例如，本实施例中的步骤1至20)和结果，以符合预先确定的验收标准；如果满足所有验收标准，则批次被释放用于运输，如果不满足所有验收标准，则批次被标记并且不被释放用于运输并且最终被丢弃在固体废物接受器156或与包装模块950隔开的另一个废物区域中。
A.材料流程
通过BSC 130将细胞和组织样品(例如，从患者处获得)和所有试剂和消耗品，包括塑料器皿(管、皿、托盘等)引入ACPS 100中。在BSC 130中，它们进行表面清洁和灭菌，例如用乙醇或异丙醇。
一旦所有进入材料的外表面已经进行清洁并灭菌，就关闭BSC 130的接入端口262的滑动门。允许HEPA过滤的空气通过BSC 130循环以降低BSC 130内部的空气中的微粒数量。在一段时间之后，BSC的隔离器连接端口260(和/或隔离器120的BSC连接端口244)打开，将来自BSC 130的材料转移至隔离器120中。应当注意，每当隔离器连接端口260打开时，BSC130的接入端口262保持关闭，反之亦然。
一旦将材料放置在隔离器120内，就打开灭菌材料的外保护袋(如果适用)。将材料放置在放置在转移托盘322上的预先指定的托盘上，转移托盘322将通过外壳110的外壳接入端口240和隔离器接入端口220进入外壳110。一些材料可以直接放置在转移托盘322上而无需放在预先指定的托盘上。在外壳110内部，机器人模块700的机器人臂705拾取并分类托盘322上的所有材料。外壳110提供封闭的无菌/除菌环境，其中所有的细胞处理步骤是机器人或自动进行的而无需人或动手干预。在一些情况下，将容纳在非常大的容器中的材料倒入较小的无菌容器中，然后将其放置在预先指定的托盘和/或转移托盘322上。在放置在预先指定的托盘上之前，一些容器的螺帽可能需要稍微松动，而其他容器的帽可以完全移除。引入隔离器120中的在大型培养基袋中的细胞培养基和其他高容量材料(例如磷酸盐缓冲盐水(PBS))通常放置在+4℃冰箱中并夹在指定的培养基线上，以根据外壳110内的培养基填充站420的需要进行泵送或加热。在一些情况下，培养基袋夹在隔离器120中的指定培养基线上，然后移动至与隔离器120相邻的+4℃冰箱中进行储存。然后，培养基可以通过培养基线(即管)直接从冰箱中的培养基袋填充到培养基填充站420中。
一旦在外壳110中，预先指定的托盘就被储存在以下位置：(i)在外壳110内部的机架332中在环境外壳空气下(这将主要由例如板，移液管尖端和管的塑料器皿组成)；(ii)在+4℃下(这主要由较小体积的多种试剂和培养基组成)；或者(iii)在-20℃下在冰箱154中(这主要由例如培养基补充物和用于分析的抗体的多种试剂组成)。
应注意，在一些实施方式中，封闭容器中的成品(例如，处理完成的一个批次的细胞)以与其所引入时相反的顺序从外壳110移除，例如，以与上述进入外壳110时相反的顺序。在另一些实施方式中，封闭容器中的成品(即，成品批次)从接入端口而不是隔离连接端口220离开外壳110。例如，成品可以离开至冷冻器(例如图17的冷冻器180)中或通过分离的位置的另一个进入口离开，而不是通过隔离器120和BSC 130离开。
在细胞处理期间，通常通过使用无菌可弃式尖端870的液体抽吸系统(机器人抽吸器/夹持器812)移除液体废物。此外，管868的内部通道和液体废物管线可以用乙醇灭菌并通过外壳110内的机器人处理系统漂白。固体废物被放置在负压废物接受器156中(压力相对于外壳110为负)。负压固体废物接受器156连续地将空气通过HEPA过滤器推入室(或推入建筑物的HVAC返回管道)，从而防止颗粒从固体废物接受器156迁移回到外壳110中。固体和液体废物接受器都可以由系统所在房间的人员直接移除和替换。除非废物接受器和外壳110之间的开口被密闭，否则安全机构确保不能移除固体或液体废物接受器，以防止在废物移除期间任何空气或颗粒从室进入外壳110中。
在一些实施方式中，外壳110具有10级或更高的环境，并且相对于隔离器120和/或固体废物接受器156处于正压下。隔离器120相对于BSC 130处于正压下。BSC 130和固体废物接受器156相对于房间处于正压下。液体废物接受器158处于真空下并通过液体管线隔离，并且相对于外壳110和房间处于负压下。当孵育器152打开时，其相对于外壳110密闭并且相对于外壳110处于轻微的负压下。此外，在一些实施方式中，孵育器152可以以防止污染的方式构造(例如，使用全铜合金室来抑制微生物生长，用HEPA过滤器，用无菌水蒸汽发生器而不是放置在内部的水盘等)。
在一些实施方式中，还可以通过过氧化氢(H2O2)蒸汽使用灭菌单元550对外壳110和隔离器120进行灭菌，同时将细胞保护在孵育器152内。孵育器152也可以进行灭菌，例如使用ClO2气体，同时细胞在二级孵育器中或在外壳110中。
材料进出ACPS 100的逐步移动与用于防止操作者错误的内置互锁系统相结合，旨在防止来自外部环境或引入ACPS 100中的材料和物品表面上的污染。引入ACPS 100的所有引入物品或者在无菌容器(例如袋子)内部，或者在引入ACPS 100之前无菌地擦拭和清洁外表面。然后物品在BSC 130中经历空气环境清洁循环，然后将物品从BSC 130转移至隔离器120中。在隔离器120中，将无菌/除菌物品装载到无菌定制容器上，然后将其转移至外壳110中。在外壳110内，所有物品都是机器人处理的。B.机器人制造工艺流程。
在进入外壳110后，将批次(即，引入外壳110中的液体细胞或组织样品)转移至50ml离心管346中，离心管346具有分离膜并预加载有密度梯度培养基(例如，密度为1.077g/ml的histopaque，商品名为LymphoprepTM Tube，Axis-shield cat.#1019817或1019818，也由STEMCELL Technologies Inc.，Vancouver，Canada提供)用于目的起始细胞的密度梯度分离。例如，如果使用LymphoprepTM管，则将批次在盐水或PBS中1：1稀释，并将30ml稀释的批次移液至LymphoprepTM管中，然后在离心机150中以800xg离心15分钟。
应注意，机器人移液器814能够检测原始批次(即，引入到外壳110中的液体细胞或组织样品)中的液体体积，从而允许使用内置算法确定与批次混合的盐水、PBS或其他期望溶液的适当体积，以及在混合到所需数量的LymphoprepTM管之后将总体积分开。混合体积和所需管的数量通常使用下式确定：总体积/30ML向上舍入到下一个整数；然后使用该数字通过以下公式计算每个管的体积：总体积/数量。
在一些实施方式中，可以首先酶促消化引入ACPS 100中的包含组织样品的批次，然后通过一个或更多个(例如，几个)期望的过滤器孔径(例如，110μm然后25μm)进行真空过滤以产生含有目的起始细胞的液化样品，用于密度梯度分离。真空过滤也可用于产生微粉化的组织匀浆、具有一定大小(具有尺寸排除)的细胞/组织/材料等。
在密度梯度离心之后，通过可以检测液体密度的微小变化的机器人移液器814或通过将整个液体转移至LymphoprepTM管膜的顶部，将所需的液体层转移至空的50ml离心管346中。然后将液体层在盐水或PBS中1:1稀释，并以200xg离心10分钟。将得到的上清液抽吸入液体废物接受器158中，将细胞沉淀重悬于30ml盐水或PBS中，然后以200xg离心5分钟。将得到的上清液再次抽吸入液体废物接受器158中，并将细胞沉淀重悬于所需的细胞培养基中，并铺在一个或更多个细胞处理容器314(例如细胞培养板或培养皿)上。然后将细胞处理容器314放入孵育器中。
在最终重悬的细胞沉淀中，可以使用显微镜472或流式细胞仪470估计活细胞的总数以及批次中所需细胞的数量，允许使用算法来确定重悬细胞沉淀的合适的稀释度和重悬细胞沉淀应铺于其上的细胞培养皿的数量。
应注意，所需的细胞培养基可以从培养基填充站泵送至细胞培养皿上(或从一个培养皿中移液)，或者从通过机载培养基加热器预热至预期温度(例如，37℃)的培养瓶中移液。培养基还可以通过所需的细胞因子和其他补充物来补充，所述细胞因子和其他补充物储存在机上并以所需浓度移液至培养基瓶或培养基槽中，或直接移液至细胞处理容器314上。
可以在设定的时间点部分或完全替换细胞培养基。这通常包括将细胞处理容器314(例如板)从孵育器152(通过机器人模块600)移动至层板910上，优选地移动至倾斜模块440上，移除盖子，并使用机器人抽吸器872和/或机器人移液器814将旧培养基抽吸至液体废物接受器158中。然后将细胞处理容器314移动至培养基填充站420上并用所需量的新鲜培养基填充。通过机器人移液管814添加任何所需的补充物。然后将盖子放回至细胞处理容器314上，并将细胞处理容器314移回孵育器152中。
可以使用本领域已知的标准技术纯化或选择细胞。例如，可以使用磁性细胞选择或细胞分选器，例如用靶向所需细胞或非所需细胞的抗体纯化或选择细胞。作为磁性细胞分离的实例，将具有附着的铁或类似核心的抗体添加至放置在细胞处理容器314(例如，管或烧瓶或在细胞培养托盘344、344’中)中的漂浮细胞中，之后将细胞处理容器314(可以是例如管，烧瓶或板)放置在磁性倾斜模块430上，该磁性倾斜模块430设置有足够强的磁体434，其将所有细胞拉到细胞处理容器314的底部(例如，拉到板的底部，和/或管或烧瓶的侧面等)。例如，具有识别神经标志物例如Sox2或巢蛋白的附着铁核的抗体可用于在所有贴壁细胞的胰蛋白酶消化后选择神经干细胞。然后将具有剩余细胞的培养基从细胞处理容器314抽吸至液体废物接受器158，使得所需细胞保留在细胞处理容器314中。然后从磁体中取出细胞处理容器314。将细胞重悬于新鲜培养基中并在细胞处理容器314中铺板并生长。或者，该程序可用于混合细胞群中的细胞消耗，其中抗体用于识别期望被去除的细胞，收集具有细胞的培养基并直接铺板至细胞处理容器314中，而不是在将具有细胞的培养基抽吸至废物中。在一些实施方式中，磁体可以放置在倾斜模块440上，该倾斜模块440允许更好地移除具有非磁性附着细胞的培养基。
可以用例如DNA质粒、RNA、蛋白质、小分子或另一种重编程剂转化或重编程细胞。在DNA质粒的实例中，DNA质粒可以与脂质混合物(例如，Lipofectamine LTX&Plus试剂，Invitrogen)或磁性转染试剂盒(例如，磁性转染试剂盒，例如LipoMag，Oz Biosciences)混合，然后添加至细胞(任选地添加至培养基，或者培养基可以之后添加)。在所需的小时数后，然后移除具有DNA-脂质复合物(含或不含磁性铁或其他颗粒)的培养基，并用新鲜培养基替换，然后放回孵育器中。
在一些情况下，补充物在-20℃下在冷冻器154中冷冻和/或储存。在这种情况下，它们可以移出冷冻器154，在外壳100内解冻，然后脱盖以便在细胞培养基更换过程开始之前移液管接头的接入。
在一些实施方式中，在对一个批次的细胞(例如，在细胞培养皿上)执行任何处理步骤之前，机载颗粒计数器190确保空气环境充分清洁，或基本上无菌/除菌。颗粒计数器190对空气环境的监测以及细胞处理和空气监测的协调用于防止污染，尤其是批次之间的交叉污染。此外，与细胞或培养基接触的所有组分都设计成保持无菌。这在一定程度上是通过使用在各个批次处理之间更换的无菌可弃式组件来实现的；其余部分要么不与批次接触，要么每次与各个批次接触之前进行灭菌。这些程序还用于防止污染，尤其是批次之间的交叉污染，并始终保持无菌加工条件。
在一些实施方式中，可以在更换培养基之前通过机器人显微镜观察贴壁细胞的细胞培养皿，以确定细胞的汇合％和形态以及健康(例如，作为过程中对照)。如果汇合％高于某个值，例如高于约80％，则启动传代方案作为替代(在以下进一步详细描述)。
对于漂浮培养物，机载流式细胞仪470可用于使用荧光染色(作为过程中对照)确定细胞数、活力甚至细胞的身份。如果每个培养皿的细胞数高于某个值，例如高于约1000万个细胞，则将启动传代方案(以下进一步详细描述)。
当机载显微镜472确定贴壁细胞高于某一汇合％(例如，高于约80％汇合)时，或流式细胞仪确定浮动细胞高于某一数量，例如高于约一千万个细胞，然后启动传代方案。传代通常涉及将细胞培养皿中的细胞分成两个或更多个细胞培养皿。
对于漂浮(即，非黏附)培养物，传代可以包括用移液管814简单地取出细胞处理容器314中的包含细胞的培养基的一部分(例如，一半)，然后将取出的培养基+细胞移液至新的细胞处理容器314中。例如，可以取出3/4的培养基+细胞，然后将每个1/4移液至新的细胞处理容器314中，然后每个细胞处理容器314填充有足够量的新鲜培养基(包括任何所需的补充物，其可以在培养基中添加或者单独添加)。在细胞团的情况下可以使用更复杂的方案，包括倾斜细胞处理容器314并通过移液管移除所有具有细胞的培养基，将培养基+细胞转移至50ml离心管346，离心以沉淀细胞(例如，在200×g下)，用抽吸工具将上清液移除至废物中，将细胞沉淀重悬于细胞解离溶液(例如，胰蛋白酶，
Figure SMS_3
或其他细胞分离溶液)中，任选加热管并震荡或旋转管或将细胞溶液上下移液以帮助将细胞团解离成较小的细胞团或单个细胞，然后用培养基中和，并将其铺在两个或更多个细胞培养皿中或再离心一次，用抽吸工具将上清液移除至废物中，将细胞沉淀重悬于培养基中，然后将细胞铺到两个或更多个细胞培养皿中。然后，在将细胞处理容器314移动至孵育器152之前，可以将任何另外的培养基和补充物另外添加至每个细胞处理容器314中(如果适用)。
对于贴壁培养物，将细胞处理容器314放置在倾斜模块440上，用抽吸工具将所有或大部分培养基移除到废物中，将细胞解离溶液(例如，胰蛋白酶、
Figure SMS_4
等)移液至细胞处理容器314中，，然后将其放置在振荡器上，同时任选地加热细胞处理容器314，或者将细胞溶液上下移液以帮助将细胞团解离成较小的细胞团或单个细胞，然后用培养基中和，然后将其铺至两个或更多个细胞处理容器314中或移液至50ml管中并离心，用抽吸工具将上清液移除至废物，将细胞沉淀重悬于培养基中，然后将细胞铺至两个或更多个细胞处理容器314中。在将细胞处理容器314移动至孵育器152中之前，可以将任何另外的培养基和补充物另外添加至每个细胞处理容器314中(如果适用)。
当已经获得批次的所需细胞总数时，收获该批次的细胞。收获涉及将批次的所有细胞处理容器314(任选地除了用于质量控制(QC)分析的之外)从系统移出至人接收者或另一个机器人(在传代方案之前或之后)，或者开始上述传代方案直至细胞重悬于新鲜培养基中之前的步骤(再次，任选地用一个细胞处理容器314，或细胞处理容器314中的一部分细胞，放置在一边并用于质量控制(QC)分析)。在后一种情况下，传代方案是(i)继续进行步骤直至将细胞铺板至细胞处理容器314(使用相同或不同的培养基、补充物和/或浓度)，然后将细胞注射至运输托盘340(例如，Petaka细胞培养盒)或另一种可运输的细胞培养系统中；或者(ii)将细胞沉淀重悬于冷冻保存溶液中，移液至冷冻瓶884中并放置在温度控制的低温冷冻器460(例如Grant EF600M Controlled Rate Freezer)上，任选地没有帽以允许用来自-20℃冰箱的小无菌移液器尖端进行成核；然后在冷冻过程结束时向冷冻管884加帽，并将冷冻的冷冻保存的细胞转移至低温冷冻器460中。或者，可以将冷冻的冷冻保存的细胞转移至冷冻的冷冻保持器上，然后将其快速转移至隔离器120，在那里人用户可以拾取批次并将其放入低温冷冻器(例如低温冷冻器162)中以便储存或放置在容器(例如，LN2干燥运输器)中以便运输(例如，运输至临床站点)，或者根据需要执行任何其他步骤。
C.机器人质量控制过程流程。
可以使用机载显微镜472、流式细胞仪470和/或读板器472对细胞、细胞培养物、条件培养基和试剂进行多种分析测定。这里描述了这种分析测定的非限制性实例：
细胞汇合。可以通过机载显微镜分析细胞汇合，以在细胞处于期望的汇合(例如，高于约80％汇合)时触发细胞传代。也可以通过机载显微镜分析正确的细胞形态，作为过程中和/或最终过程质量控制(QC)读数。
细胞数和活力。可以通过机载流式细胞仪快速分析细胞数和活力以及活细胞标志物，该流式细胞仪可以在每次传代下用于过程中QC(即，胰蛋白酶消化后)和/或作为终止过程QC读数。机载软件可以使用细胞计数和细胞汇合来计算细胞的生长曲线，这些曲线可以在过程结束时预测下一次传代的时间以及何时准备好所需的细胞数(总计)。
细胞直径、密度和标志物表达。流式细胞仪可以分析细胞直径和细胞密度以及特定的细胞标志物表达。例如，荧光活染色或抗体可用于鉴定所需细胞并确定批次的纯度(例如，通过确定何种细胞和/或颗粒的百分比是所需细胞)。这些测定可以作为过程中和/或最终过程QC读数来进行。
细胞效力和特性。可以将批次中的细胞样品放置在其他培养基和/或其他条件下以确定它们的行为，使用机载显微镜和软件算法作为效力或身份测定。例如，神经干细胞可以放置在分化培养基中并分化成神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞，并且可以测量所得神经元的轴突长度。
安全性。可以使用机载显微镜和软件算法进行并分析确定安全性的测定，例如肿瘤集落形成测定。
其他测定。可以使用读板器进行内毒素、支原体和无菌过程和终止过程QC读出测定，以及许多其他测定，例如如蛋白质定量测定和端粒酶活性测定。
可以使用具有光谱摄像机的机载显微镜472和软件算法进行核型分析。
可以使用机载PCR仪(未示出)和读板器472进行基因整合和短串联重复(STR)分析。
D.机器人试剂工艺流程。
如上所述，所有试剂通过BSC 130和隔离器120进入外壳110。在一些实施方式中，试剂从隔离器120通过机器人引入至外壳110中。将试剂等分成较小的体积并放入外壳110内部的小瓶中。通常，等分试样对应于某个时间段、某些测定或可弃式使用所需的试剂量。例如，可以将试剂等分成每天、每次测定等所需的较小体积。等分试剂适当地存放，例如它们可以放置在-20℃下的冷冻器154或-86℃下的机载冷冻器、+4℃的机载冰箱或其他冷却位置中，或者可以根据需要在室温下储存。
在一些实施方式中，将试剂引入从制造商接收的容器中的外壳110中，并且通过机器人打开并等分，而无需由人操作者打开。
在对试剂进行等分之前或在将其添加至细胞或培养基之前，可以通过机载0.22μm无菌过滤系统492对试剂进行过滤灭菌。
应注意，在外壳110内关闭灯的同时处理荧光抗体和染料以及任何其他光敏材料。
当使用冷冻的等分试样时，将它们移出冷冻器154并在室温下放置在层板910上以缓慢解冻，或放置在加热器上以便更快地解冻和/或加温，或根据需要放置在振荡器-加热器上以便更快地解冻和/或加温。准备好后，通过脱盖器除去储存冷冻等分试样的容器的帽(通常使用机器人抽吸器/夹持器812用于0.5-4ml小瓶，和使用脱盖器830用于50ml管、100ml或125ml烧瓶等)，然后使用机器人移液器814取出所需的体积。
如上所述，使用机器人移液器814将许多试剂从储存在外壳110内部的试剂供应容器中直接填充至外壳110内部的细胞处理容器314中。在外壳110内直接等分和长期储存试剂消除了将试剂容器连续引入外壳110中的需要，能够进行质量控制和储存大批试剂，从而减少例如在试剂的两年周期内的质量控制时间和成本。
此外，使用连接至培养基填充站420的培养基填充管线和机器人移液器试剂分配器818，将许多溶液从储存在外壳110外部的溶液供应容器直接填充至外壳110内部的细胞处理容器314中。直接填充溶液不需要在外壳110内储存另外的溶液容器和周期性再填充。
如上所述的试剂的机器人处理有助于降低污染和批次之间交叉污染的风险。
试剂和化学品可以与细胞同时加工，只要试剂和化学品不与其他细胞接触即可。另一方面，为了避免批次之间的交叉污染，ACPS 100被设计成允许一次只进行一个批次细胞处理，例如，在任何给定时间只能打开一个批次细胞处理容器314。类似地，只有当试剂和化学品不与其他批次接触时，试剂和化学品才与一个批次细胞同时加工，否则必须只有在没有细胞处理容器314打开或正在处理时才能处理试剂和化学品，以避免交叉污染。
E.摘要。
上述方法和系统可具有这里讨论的一个或更多个优点。
首先，所述方法和系统可以防止或避免污染，包括来自例如内毒素、支原体、微生物、病毒等的感染因子的污染。该系统被设计成在基本上无菌/除菌的外壳110和外部之间提供若干层分隔，该分隔是由隔离器120和BSC 130提供的。因此，例如试剂、培养基、塑料器皿等的消耗品可以经由隔离器120和BSC 130重新供应到外壳110，而不会干扰外壳110的无菌性。ACPS 100中的空气流被设计成将颗粒和污染物推出并远离处理站。应达到预定水平的通过机载颗粒计数器190的连续监测和处理的自动暂停还确保处理步骤仅在基本无菌/除菌条件下进行。在一些实施方式中，端到端处理能够在没有动手人为干预的情况下在外壳110内部的执行。在一些实施方式中，该设计确保无菌程度达到ACPS 100不需要在洁净室内操作的程度。
接下来，设计方法和系统以防止批次之间的交叉污染。在不超过一个批次同时“打开”或进行处理的条件下(即，一次只有一个批次的细胞处理容器314向环境开放)，顺序处理批次。此外，使用可弃式无菌设备(例如移液管尖端)或在每批处理之间对设备进行灭菌。颗粒计数器190可以连续监测外壳110内部的颗粒数，并且如果在任何时候颗粒数上升至可接受的阈值以上，则暂停处理直至颗粒的数量返回到可接受的水平。废物接受器156、158可以远离细胞处理站(即，细胞处理容器314向环境开放的站)放置，并且可以被配置成防止从废物回到细胞处理容器314、试剂或外壳110的任何部分的任何回溅或其他污染。以这些方式，系统的设计可以防止或避免批次之间的交叉污染。该设计还允许ACPS 100通过顺序处理同时管理ACPS 100内的多个批次，并且批次之间没有交叉污染。在一些实施方式中，ACPS100被设计成在GMP条件下，即，在满足GMP指南和规定的条件下，能够同时处理ACPS 100内的多个批次。
此外，在一些实施方式中，ACPS 100能够在基本上无菌/除菌的外壳中提供端到端处理，而无需动手人为干预。这可以在可承受的成本下提供高速和/或高效的处理。
此外，在一些实施方式中，ACPS 100能够提供GMP指南和规定所需的质量控制(QC)和质量保证(QA)数据和信息。在一些实施方式中，在不需要人操作者的情况下执行最终产品的质量保证(QA)和/或最终产品释放。在一些实施方式中，在完成QC和QA之后储存产品而无需人工操作者。
对于本领域技术人员来说，对本发明的上述实施方案的修改和改进可以变得显而易见。前面的描述旨在是示例性的而不是限制性的。因此，本发明的范围仅受所附权利要求的范围限制。
本文引用的所有文件和参考文献的内容通过引用整体并入本文。

Claims (22)

1.用于多个批次细胞的自动化培养的系统，所述系统包含：
外壳，其包含隔离器接入端口；
第一隔离器，其包含第一隔离器的外壳接入端口；
离心机、冷冻器、冰箱和孵育器中的至少一个，其各自都在所述外壳外部，但可以通过辅助门从所述外壳内部进入，所述辅助门将所述外壳连接至所述离心机、冷冻器、冰箱和孵育器中的至少一个；
用于自动化培养所述多个批次细胞的一个或更多个细胞处理容器，其中所述一个或更多个细胞处理容器包含在所述外壳内；
所述外壳内的用于保持移液器尖端的一个或更多个移液器尖端保持器和/或用于容纳试剂的一个或更多个试剂容器；
颗粒传感器，其被配置为测量所述外壳内的颗粒计数；
所述外壳内的一个或更多个叶轮，其被配置为将所述外壳内的气压控制为大于所述外壳外的气压，其中所述一个或更多个叶轮被配置为将颗粒和污染物推出并远离所述一个或更多个细胞处理容器；
液体废物接受器和固体废物接受器中的至少一个，其位于所述外壳外部，其选择性地流体连接到所述外壳，其中所述液体废物接受器包含具有无菌尖端的抽吸器，其被配置为将所述液体废物接受器中的气压建立为低于所述外壳中之气压，其中所述固体废物接受器被配置为将所述固体废物接受器中的气压建立为低于所述外壳中之气压；
所述外壳内的机器人臂，所述机器人臂被配置为在所述自动化培养中用于以下的至少一种：运输细胞处理容器、脱盖或以其他方式打开细胞处理容器和/或试剂容器、从细胞处理容器中吸取试剂或液体、和从细胞处理容器中抽吸液体；
控制单元(CU)，其被配置为在将所述多个批次细胞引入所述外壳之后对所述多个批次细胞进行电子跟踪；和
其中所述CU通信地耦合到所述离心机、冷冻器、冰箱、孵育器、颗粒传感器、机器人模块和跟踪模块中的至少一个，用于控制所述多个批次细胞的所述自动化培养，
其中所述多个批次细胞包括至少第一批次和第二批次，所述系统被配置为在所述第一批次运出所述外壳之前将所述第二批次接收到所述外壳中，
其中：
所述CU被配置为在所述外壳内同时自动化处理所述第一批次和所述第二批次，而在所述第一批次和所述第二批次之间没有交叉污染，
所述CU被配置为在所述自动化培养中除了向所述细胞处理容器添加或从所述细胞处理容器移除材料的过程之外保持所述一个或更多个细胞处理容器关闭，其中一次仅有来自一个批次的细胞处理容器开放，使得在任何时间仅有所述一个批次暴露于所述外壳内部的环境，
所述CU被配置为响应于满足预定标准的由颗粒传感器确定的颗粒计数来控制所述多个批次细胞的培养，以确保与所述批次细胞接触的所有组分都是无菌的，从而防止所述第一批次和所述第二批次之间的交叉污染；
所述外壳只能通过第一隔离器从所述系统外进入，所述外壳与第一隔离器通过穿过所述隔离器接入端口与第一隔离器的外壳接入端口的开口连接，其中第一门可操作地打开和关闭在所述隔离器接入端口与第一隔离器的外壳接入端口之间的开口；并且
所述CU控制所述第一门和将所述外壳连接到所述离心机、冷冻器、冰箱和孵育器中的至少一个的辅助门的打开，其中所述CU被配置为确保一次只打开一个将所述外壳连接到外壳外部的开放空间的门。
2.权利要求1所述的系统，其中所述外壳为至少100级环境或至少10级环境。
3.权利要求1或2所述的系统，其中：
所述外壳至少部分地由顶壁、第一侧壁和与所述第一侧壁相对延伸的第二侧壁，以及底壁限定；
所述外壳具有限定在所述顶壁、第一侧壁、第二侧壁和底壁的一个或更多个中的空气入口；
所述外壳具有设置在所述顶壁、第一侧壁、第二侧壁和底壁的一个或更多个中的空气出口，
所述外壳内的一个或更多个叶轮被配置为引导空气流经由所述空气入口流入所述外壳并且引导空气流经由所述空气出口流出所述外壳，并且
所述外壳内的空气流为层流。
4.权利要求1至2中任一项所述的系统，其还包含：
自动化灭菌器，所述自动化灭菌器通信地耦合到所述CU，用于响应于颗粒计数或者在将所述第一或第二批次引入所述外壳之后对所述外壳进行自动化灭菌。
5.权利要求1至2中任一项所述的系统，其还包含以下的一个或更多个：
流式细胞仪；
读板器；
显微镜；和
PCR机器。
6.权利要求1至2中任一项所述的系统，其中：
所述外壳内部的气压大于所述第一隔离器内的气压；并且
所述第一隔离器内部的气压大于所述第一隔离器附近在所述外壳以外方向的气压，或者所述系统外部的环境气压。
7.权利要求1至2中任一项所述的系统，其还包含第二隔离器，
其中所述第一隔离器选择性地流体连接到所述第二隔离器，并且
来自所述系统外部的物体经由所述第二隔离器接收到所述第一隔离器中，并且
来自所述外壳内部的物体通过从所述外壳传送到所述第一隔离器并从所述第一隔离器传送到所述第二隔离器以经由所述第一隔离器传送出所述系统。
8.权利要求1至2中任一项所述的系统，其还包括以下的一个或更多个：用于自动纯化细胞混合物的细胞分选器或磁体；自动化细胞计数器或显微镜，其检测细胞并计算样品中的细胞数目或细胞汇合；以及用于批量冷冻保存的机器人臂和/或用于在零下温度下操作样品或试剂的操作装置。
9.权利要求1至2中任一项所述的系统，其中所述机器人臂包含以下自动化组件中的一个或更多个：(1)配置成与可弃式尖端一起使用的抽吸器；(2)配置成用于对容器的螺旋盖脱盖的脱盖器；(3)试剂分配器，其配置为将液体从设置在所述外壳内部或外部的供应容器转移到设置在所述外壳内部的细胞处理容器中。
10.权利要求1至2中任一项所述的系统，其中所述CU还被配置为以响应于细胞数目或细胞汇合之测量的方式控制所述多个批次细胞的处理中的操作步骤，以确保在所述多个批次细胞中产生预定量的细胞。
11.权利要求1至2中任一项所述的系统，其还包含在所述外壳内的收获模块，其被配置为收获所述批次细胞，所述收获模块包含一个或更多个用于容纳溶液的容器和包装模块，所述包装模块被配置为将每个批次细胞放置在运输容器中。
12.权利要求11所述的系统，其中所述收获模块包含冷冻器或低温冷冻器。
13.权利要求1至2中任一项所述的系统，其还包含在所述外壳内的第二机器人臂，其配置成在所述自动化培养期间运输和/或打开一个或更多个细胞处理容器、试剂容器和/或移液器尖端保持器，和/或将试剂或液体移液到一个或更多个细胞处理容器和/或试剂容器，和/或从一个或更多个细胞处理容器和/或试剂容器吸出液体。
14.权利要求1至2中任一项所述的系统，其还包含在所述外壳内的至少一个试剂分配器，其用于在所述自动化处理期间分配试剂。
15.权利要求14所述的系统，其中所述至少一个试剂分配器和机器人臂中的每一个被配置为对第一批次和第二批次中的任何一个进行操作，以使得当所述第一批次正由所述至少一个试剂分配器和机器人臂之一操作时，所述第二批次正由所述至少一个试剂分配器和机器人臂中的另一个操作。
16.权利要求14所述的系统，其中所述多个试剂容器之一放置在所述外壳的外部并且通过填充管线连接到所述至少一个试剂分配器之一。
17.用于在封闭且无菌的外壳中处理多个批次细胞的自动化方法，所述外壳包含隔离器接入端口，所述多个批次细胞各自来源于引入所述外壳中的生物样品，所述多个批次细胞各自包含一个或更多个细胞处理容器，所述自动化方法包括：
在所述多个批次细胞的所述处理期间，控制所述外壳内部的气压大于所述外壳外部的气压；
通过隔离器将多个生物样品和/或试剂接收到所述外壳中，所述隔离器包含外壳接入端口，其中所述隔离器通过所述隔离器接入端口和所述外壳接入端口选择性地流体连接到所述外壳；
控制至少一个第一门，以使得当所述生物样品或试剂从所述隔离器外部转移到所述隔离器内部时，所述外壳始终相对于外部密闭，所述第一门可逆地覆盖所述隔离器接入端口和所述外壳接入端口之间的开口；
通过所述隔离器接入端口和外壳接入端口之间的开口，将所述多个生物样品和/或试剂从所述隔离器转移到所述外壳；
用一种或更多种试剂自动化处理所述多个批次细胞；
使用控制单元(CU)进行控制，以打开所述外壳与无菌孵育器、离心机、冰箱和/或冷冻器之间的至少一个辅助门，其中所述外壳选择性地流体连接到所述孵育器、离心机、冰箱和/或冷冻器，其中所述孵育器、离心机、冰箱和/或冷冻器位于所述外壳外部，但可通过所述至少一个辅助门从所述外壳内部进入；
通过所述至少一个辅助门和关闭至少一个辅助门，自动将所述多个批次细胞从所述外壳转移到所述无菌孵育器或离心机，或将所述多种试剂从所述外壳转移到所述冰箱或冷冻器；
在所述孵育器中培养所述多个批次细胞，在所述离心机中离心所述多个批次细胞中的一个或更多个，和/或将一种或更多种试剂储存在冰箱或冷冻器中；
用所述CU控制，打开所述至少一个辅助门，并自动将所述多个批次细胞从所述孵育器或离心机转移到所述外壳，和/或打开所述至少一个辅助门，并自动将所述多种试剂从所述冰箱或冷冻器转移到所述外壳；
自动分析所述多个批次细胞的至少一种特性，其中自动分析所述多个批次细胞的至少一个特征包括分析以下中的至少一项：细胞汇合、细胞数目、细胞生存力、细胞密度、细胞直径、标志物表达、形态特征、细胞分化特征、细胞效力、细胞纯度、细胞无菌性和细胞身份；
在将所述多个批次细胞和/或试剂引入所述外壳后对其进行电子跟踪，以及
将废物弃置至废物接受器，其中所述废物接受器连接到所述外壳，以使得所述废物接受器中的颗粒被防止进入所述外壳，其中所述废物接受器内的气压低于所述外壳内的气压；
其中所述CU被配置为确保一次只能打开一个将所述外壳流体连接到外部的门；
其中所述自动化方法能够同时处理所述外壳内的多个批次细胞，而细胞批次之间没有交叉污染，其中在所述自动化处理期间，除非在添加或移除材料期间，所述多个细胞处理容器不处于无覆盖，并且其中一次只有来自一个批次细胞的细胞处理容器向环境开放，以使得任何一个时候只有一个批次细胞暴露在所述外壳内的环境中，
从而防止所述多个批次细胞之间的交叉污染。
18.权利要求17所述的方法，其中所述多个批次细胞遵循良好生产规范(GMP)指南进行处理。
19.权利要求17或18所述的方法，其中所述自动化处理可在没有人操作者操作的情况下执行。
20.权利要求17至18中任一项所述的方法，其还包括：
自动对所述外壳进行灭菌，而不从所述外壳中取出所述多个批次细胞。
21.权利要求17至18中任一项所述的方法，其还包括：测量所述外壳内的颗粒计数。
22.权利要求17至18中任一项所述的方法，其中：
第一批次细胞包括第一类型细胞，并且对所述第一批次细胞的处理将所述第一类型细胞转化为从所述第一类型细胞分化的细胞；以及
第二批次细胞包括第二类型细胞，并且对所述第二批次细胞的处理将所述第二类型细胞转化为从所述第二类型细胞分化的细胞。
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