CN111712563A - 用于细胞培养的远程监控系统 - Google Patents

用于细胞培养的远程监控系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111712563A
CN111712563A CN201980013121.0A CN201980013121A CN111712563A CN 111712563 A CN111712563 A CN 111712563A CN 201980013121 A CN201980013121 A CN 201980013121A CN 111712563 A CN111712563 A CN 111712563A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cell culture
monitoring
monitor
layers
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980013121.0A
Other languages
English (en)
Inventor
G·R·马汀
J·C·沃
A·C·赖特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN111712563A publication Critical patent/CN111712563A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/32—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of substances in solution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/04—Flat or tray type, drawers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/08—Flask, bottle or test tube
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/36—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of biomass, e.g. colony counters or by turbidity measurements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering

Abstract

提供了一种被构造用于对细胞培养物进行非侵入式测量的远程监控系统。所述系统包括多个细胞培养层，所述细胞培养层包括被构造成以封闭系统来操作的细胞培养室，至少一个细胞培养室具有供细胞粘附的至少一个表面。所述系统还包括至少一个监控层，其包括包围监控层细胞培养室的外壁，所述监控层细胞培养室被构造成以封闭系统来操作并且具有供细胞粘附的至少一个表面，所述至少一个监控层包括在外壁中的至少一个凹陷。所述系统还包括至少一个监控模块，其被设置在所述至少一个凹陷的至少一者中并且包括融合监控器和分析物监控器中的至少一种。

Description

用于细胞培养的远程监控系统
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C§120要求2018年2月12日提交的系列号为62/629,483的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全文纳入本文。
技术领域
本公开一般涉及细胞培养监控，更具体地，涉及被设计用于在粘附细胞容器中进行测量的非侵入式监控系统。
背景技术
细胞培养广泛地用于为细胞生长提供人工环境。在一些情况中，堆叠的细胞培养容器相比于单层碟可以为细胞生长提供增加的区域。细胞可以悬浮生长或附接于细胞培养容器表面生长。细胞培养物的处理包括两个主要活动——监控细胞生长和健康(融合和形态)以及确保有合适的环境用于细胞生长(例如，pH、葡萄糖和乳酸盐水平)。由于低产率、高的劳力成本、密集的人工工作流以及常进行处理的洁净室环境的成本高昂，因此细胞培养物的繁殖成本极其高。细胞培养物的监控方法是增加产率和降低成本的重要因素。
用于既观察细胞又测量分析物的现有方法可能耗时并且需要直接进入到容器中，这具有打破容器环境的无菌性的风险。科学家常利用肉眼或显微镜来观察细胞的融合。不幸的是，这些方法需要直接进入到容器中，这常使细胞生长变慢或停止。另外，直接进入的方法使得过程难以或不能自动化。例如，当使用堆叠的细胞培养容器时，仅可监控外层或近外层，而内层的状态需要进行估计而不能直接测量。
细胞培养处理目前通过利用诸如探针传感器或贴片之类的部件的侵入式和半侵入式方法来监控(例如，监控某些分析物的存在)。这些方法要求在细胞生长环境中与侵入式或半侵入式部件有某种类型的接触，即使期望使系统以封闭系统操作也如此。监控方法常不充分，并且繁殖环境依赖于对饲养和收获细胞进行计时的过程开发技术，这仍需要手动监控。
具有非侵入式监控的封闭系统可以便于利用自动化来更好地控制细胞培养基组合物和细胞生长及健康。封闭系统在整个生长过程中可保持无菌性，这降低了洁净室的要求和成本。此外，实时监控数据可以被传输到在遥远位置的用户，这可减少体力劳动的需要。
发明内容
提供了用于细胞培养物的非侵入式测量的远程监控系统。所述系统包括多个细胞培养层，所述细胞培养层包括被构造成以封闭系统来操作的细胞培养室，至少一个细胞培养室具有供细胞粘附的至少一个表面。所述系统还包括至少一个监控层，其包括包围监控层细胞培养室的外壁，所述监控层细胞培养室被构造成以封闭系统来操作并且具有供细胞粘附的至少一个表面，所述至少一个监控层包括在外壁中的至少一个凹陷。所述系统还包括至少一个监控模块，其被设置在所述至少一个凹陷的至少一者中并且包括融合监控器和分析物监控器中的至少一种。
根据以下具体实施方式、权利要求和附图，所述方法和系统的其他可应用范围会变得显而易见。具体实施方式和具体实施例仅仅是用于举例说明，因为本说明书的精神和范围内的各种变化和改变对本领域普通技术人员会变得显而易见。
附图简要说明
通过参考以下附图可以实现对本公开的本质和优点的进一步理解。在附图中，相似的部件或特征可以具有相同的附图标记。此外，相同类型的各种部件可以通过在附图标记后加破折号以及区别相似部件的第二标记来区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则描述适用于具有相同的第一附图标记的任何一种相似部件而与第二附图标记无关。
图1根据本公开的实施方式，例示了支持远程监控的用于细胞培养物的非侵入式测量的监控层的一个实例的透视图。
图2根据本公开的实施方式例示了监控模块的一个实例。
图3根据本公开的实施方式，例示了支持远程监控的用于细胞培养物的非侵入式测量的堆叠的细胞培养容器系统的一个实例的透视图。
图4根据本公开的实施方式例示了监控层的凹陷的一个实例。
图5根据本公开的实施方式，示出了图2的监控模块的截面图，其沿着融合监控器截取并且例示了融合监控器的一个实例。
图6根据本公开的实施方式，示出了图2的监控模块的截面图，其沿着分析物监控器截取并且例示了分析物监控器的一个实例。
图7根据本公开的实施方式，示出了图2的监控模块的截面图，其沿着分析物监控器截取并且例示了分析物监控器的一个实例。
具体实施方式
除非上下文另有明确规定，否则单数形式的“一个”，“一种”和“该/所述”包括复数指代物。阐述相同特征的所有范围的端点可独立地组合并包含所述端点。所有参考文献都以参考的方式纳入本文中。
如在本文中所使用的，“具有”、“具备”、“含有”、“包括”、“包含”、“含”等以其开放含义使用，通常意为“包括但不限于”。
除非另外说明，本文中使用的所有科技术语的含义具有本领域通用的含义。本文提供的定义是用来帮助理解本文经常用到的某些术语，不对本公开的范围构成限制。
下文首先概括地描述本公开，然后在几个示例性实施方式的基础上详细描述本公开。在各个示例性实施方式中彼此组合示出的各特征并非都必须实现。特别地，各个特征也可以省略或与相同的示例性实施方式或其他示例性实施方式所示的其他特征以其他方式组合。
在实际中，允许实时完成某些测量而不干扰细胞的细胞培养系统，或者换言之——封闭系统，可以促进维持无菌的细胞生长环境。例如，在细胞培养室外部的监控系统可以提供非侵入式方法来测量细胞状态，例如细胞生长和健康，而不会直接接触细胞并且不会污染生长环境。如本文中所使用的，术语“封闭系统”是指系统的内容物不对周围气氛开放的系统。所述系统可以包括闭合设备，例如盖子，其限制或防止从周围气氛引入污染物。所述系统可以但不必需被密封来确保系统的内容物的无菌性。
如本文所述，细胞培养容器可以包括监控层，其包括至少一个凹陷，所述至少一个凹陷被构造用于接收光学技术(例如微透镜阵列和波导)和光谱分析技术中的至少一种。本公开的实施方式还包括监控模块，其包括光学技术和光谱分析技术中的至少一种。如在下文将更详细描述的，监控模块可以包括被集成到监控模块中的光学技术和光谱分析技术。本文所述的细胞培养容器可以是粘附细胞培养容器，其一般包括平面表面，在进行培养时，细胞粘附于该平面表面上。本公开的实施方式能够利用光谱解调(interrogation)来监控细胞融合并测量分析物，所述光谱解调照射、接收和处理信号波长。通信部件可以用于将监控数据从监控器或监控模块传输给远程位置的用户。该构造可以在单次使用或多次使用的堆叠容器中实施。
本公开的实施方式利用设置在细胞培养层外部的监控模块，提供了粘附细胞培养容器的封闭系统操作。本公开的实施方式便于将细胞状态从监控层传输给远程位置的用户。监控层可以位于堆叠的细胞培养容器中的其他细胞培养层之间，并且可以对堆叠体的各个层的细胞培养室进行测量。封闭系统保持无菌并且能够使细胞连续生长——这例如通过保持在孵育箱中来进行，同时获取实时细胞状态数据。
使监控模块位于细胞培养室外部可以维持无菌性并能够实现过程的远程和自动控制。通过远程监控细胞融合，本公开的实施方式能够使操作员通过优化细胞繁殖中的后续步骤的时间来增加细胞处理的收率，并因此减少搬动并降低操作成本。本公开提供了使系统控制自动化的机制，使得操作员可以是技术水平较低的技工，从而降低了劳动力成本。通过外部和远程实施，本公开向封闭的细胞繁殖系统提供了主要部件，使得所述系统可以在成本较低的环境中操作。
本文所述的监控层可以由聚苯乙烯制成。与监控模块一起，监控层能够实现细胞生长领域的两个监控功能：细胞融合和分析物测量。融合监控器可以使用在监控模块中形成有镜子的双透镜系统，并且附接的摄像机可以向用户提供光、图像捕捉、放大和图像传送。分析物监控器可以包括光谱分析技术系统，并且还可以在监控模块中包括具有衍射光栅和透镜的波导系统。用于激发和发射的光纤可以附接于监控模块，也可以连接到光谱传感器系统。
一种示例性的融合监控器可以采用双透镜系统，其中镜子用于将光反射到细胞培养室的细胞生长表面以用于照明和图像捕捉。摄像机可以提供光和图像捕捉功能。光波或光束可以通过透镜传输到镜子，其在此处聚焦到细胞生长区域中的区域上。照明图像一旦通过透镜则被摄像机接收。
一种示例性的分析物监控器可以包括波导阵列。监控器可以采用双光学端口，其中一个端口可以用于激发光，而另一个端口可以用于发射光。激发光可以沿着光导(例如波导)传输到衍射光栅和透镜，在此处其从衍射光栅反射出并进入到细胞培养室的培养基中。发射光纤可以接收来自培养基的激发态的光并将激发光输送给光谱传感器(例如检测器)以产生发射或吸收光谱。光谱传感器可以包括2D检测器阵列系统。
本公开的实施方式首先在细胞培养系统的上下文中来描述。本公开的实施方式进一步通过参考关于非侵入式远程测量的设备图和系统图来例示和描述。
图1根据本公开的实施方式，示出了支持远程监控的用于细胞培养室的非侵入式测量的监控层的透视图。监控层100包括包围细胞培养室110的外壁130，以及从外壁130向内延伸向细胞培养室110的内部的至少一个凹陷115。虽然图1示出的监控层100包括四个凹陷115，但应理解，根据本公开的实施方式所述的监控层100可以包括任何数目的凹陷115。如下文将更详细解释的，凹陷115被构造用于接收监控模块250。因此，凹陷115和监控模块250可以具有对应的形状。如下文将进一步更详细解释的，监控层100还可以包括保留特征，其与监控模块250配合以将监控模块250保持在凹陷115中。监控层100可以被构造成在宽的温度范围中操作，例如，监控层100可以在被构造用于细胞生长的孵育箱中操作。在一些实例中，监控层100可以是如图3所示的堆叠的细胞培养容器的部分。
图2根据本公开的实施方式例示了一种监控模块。如本文所述，监控模块250可以包括头部230，其具有正面240，所述正面240被构造用于接触监控层100的凹陷115的内壁410c。监控模块250还包括融合监控器205和分析物监控器210中的至少一种。应理解，监控模块250可以包括融合监控器205和分析物监控器210中的一种，或者替代性地，如图2所示，其可以包括融合监控器205和分析物监控器210两者。融合监控器205可以被构造用于测量监控层100的细胞培养室110中的细胞状态，或者可以被构造用于测量位于监控层100的上方或下方的细胞培养层310的细胞培养室305中的细胞状态。类似地，分析物监控器210可以被构造用于监控位于监控层100的细胞培养室110中的分析物，或者可以被构造用于监控位于监控层100的上方或下方的细胞培养层310的细胞培养室305中的分析物。如果监控模块250包括融合监控器205和分析物监控器210两者，则监控器205、210两者均可以被构造用于对监控层100的细胞培养室110进行监控，或者监控器205、210两者均可以被构造成对位于监控层100的上方或下方的细胞培养层310的至少一个细胞培养室305进行监控。任选地，如果监控模块250包括融合监控器205和分析物监控器210两者，则融合监控器205和分析物监控器210中的一者可以被构造用于对监控层100的细胞培养室110进行监控，并且融合监控器205和分析物监控器210中的另一者可以被构造成对位于监控层100的上方或下方的细胞培养层310的至少一个细胞培养室305进行监控。
根据本公开的实施方式，监控模块250的形状可以对应于监控层100的凹陷115的形状，以使得在凹陷115中可以接收监控模块250。如图4所示，凹陷115可以具有侧壁410a和410b以及内壁410c。侧壁410a、410b可以角α从监控层100的外壁130延伸到凹陷115的内壁410c，所述角α大于90度，以使凹陷115具有等腰梯形的形状。监控模块250的头部230可以具有对应的等腰梯形形状，或者可以具有直角形状，其中，头部230的正面240的宽度不超过凹陷115的内壁410c的宽度。或者，侧壁410a、410b可以垂直于监控层100的外壁130并且彼此平行地延伸。因此，例如如图2所示，监控模块250的头部230可以具有直角形状，其对应于由垂直于外壁130延伸的侧壁410a、410b形成的形状。或者，侧壁410a、410b可以具有凹形形状并且监控模块250的头部230可以具有圆化特征，所述圆化特征被构造用于被容纳在凹陷115的凹形侧壁410a、410b中。上文论述的监控层100的凹陷115以及监控模块250的头部230的形状仅表示为实例。凹陷115可以具有任何形状，并且监控模块250可以具有任何对应的形状，以使得监控模块250可以被容纳在凹陷115中并且使头部230的正面240接触凹陷115的内壁410c。
融合监控器205可以光学捕捉在细胞培养室110、305中的细胞的细胞状态，并且分析物监控器210可以光学捕捉在细胞培养室110、305中的分析物状态。融合监控器205和分析物监控器210可以包括通信部件，以通过有线通信网络或无线通信网络将数据(例如细胞状态数据或分析物状态数据)从监控器传输到远程位置。例如，每个监控器的通信部件可以包括无线保真(Wi-Fi)收发器。
图3根据本公开的实施方式，示出了堆叠的细胞培养容器系统300的透视图，所述系统300可与监控模块250结合使用以用于细胞培养室105、305的非侵入式测量。堆叠的细胞培养容器系统300可以包括多个细胞培养层310和至少一个监控层100。
如图所示，堆叠的细胞培养容器系统300可以包括任何数目的细胞培养层310和任何数目的监控层100。如图3所示，细胞培养容器系统300可以包括在监控层100下方的细胞培养层310和在监控层100上方的细胞培养层310。如果细胞培养容器系统300包括多个监控层100，则系统300在所述多个监控层100的任何两个监控层之间可以包括任何数目的细胞培养层310。例如，细胞培养容器系统300在各个监控层100之间可以包括1至50个细胞培养层310，例如，在各个监控层100之间具有或者2至40个细胞培养层310，或者3至35个细胞培养层310，或者5至30个细胞培养层310，或者甚至10至25个细胞培养层310，以及其间的所有数值。应理解，在相同的堆叠的细胞培养容器系统300内，在多个监控层100的不同组之间的细胞培养层310的数目可以不同。此外，堆叠的细胞培养容器系统300可以被构造成在宽的温度范围内操作，例如，在温度被设计用于细胞生长的孵育箱中操作。
图4根据本公开的实施方式还例示了示例性的保留特征。如图所示，监控层100的外壁130在由凹陷115的侧壁410a和410b形成的开口边缘处包括夹具420。夹具420被构造用于装配到监控模块250上的对应接收部中，由此将监控模块250保持在凹陷115中。图1示出了另一种示例性保留特征。如图所示，凹陷115的基底部分410d包括凸起通道430。凸起通道430被构造用于装配到监控模块250的底部上的对应凹口中，由此将监控模块250保持在凹陷115中。作为另一个选项，保留特征可以是在监控模块250的至少一个表面上的偏置的保留夹具(未示出)。偏置的保留夹具可以具有与已知用于电话线连接器和以太网电缆连接器相似的设计和功能。凹陷可以包括至少一个夹具凹槽(未示出)，其接收监控模块250的表面上的对应的偏置保留夹具，并且与偏置保留夹具一起限制监控模块250的运动以及将监控模块250保持在凹陷115中。
根据本公开的实施方式，融合监控器205和分析物监控器215可以捕捉在细胞培养室110、305中的细胞的细胞状态以及培养基的分析物状态，包括层间测量和监控。在一些情况中，单个融合监控器205可以监控多个堆叠的细胞培养室110、305的细胞的细胞状态，或者单个分析物监控器215可以监控多个堆叠的细胞培养室110、305的培养基的分析物状态。
图5根据本公开的实施方式，示出了图2的监控模块的截面图，其沿着融合监控器截取并且例示了融合监控器的一个实例。根据本公开的实施方式，融合监控器505可以通过任何光学手段来测量在细胞培养室110、305中的细胞。例如，融合监控器505可以包括2D成像阵列以监控细胞培养室110、305中的细胞。或者，融合监控器505可以包括具有至少一个镜子和至少一个摄像机的多透镜(例如，双透镜)系统。图5示出了包括光束550，第一透镜535，第二透镜540和镜子545的示例性融合监控器505，其可以被构造成使用多种照明选择(例如，反射光照明、落射照明、暗视场照明、明视场照明等)来观察细胞。光束550可以从摄像机555传输通过第一透镜535，在此处可以折射出光束550a-550c并向着镜子545聚焦。一旦光束550接触镜子545，则光束可以成任何角度反射，例如以约90度反射，以通过第二透镜540被引导到细胞培养室110、305中来测量细胞的融合。摄像机555可以捕捉被照明的细胞以产生它们的实时融合图像，该图像可以用于监控随着时间的细胞生长情况。图5示出了被设计成对监控层100上方或下方的至少一个细胞培养室305进行成像的融合监控器505的一个实例。由于细胞培养室110、305中的培养基可能影响图像质量，因此融合监控器505可以测量监控层100上方的细胞培养室305以对在细胞培养室305的具有较少培养基的侧上的细胞进行成像。
任选地，融合监控器505可以包括光纤探针(例如，双包层光纤、两个多模光纤(MMF)或多芯光纤)以将光束引导到细胞培养室110、305以及将细胞图像传输给摄像机555。另外，可以在监控模块250的外部执行图像放大以监控细胞融合。例如，在融合监控器505中可以使用光导管以将细胞表面图像传递到在远离监控模块250的位置处的外部显微镜但不放大。
图6根据本公开的实施方式，示出了图2的监控模块的截面图，其沿着分析物监控器截取并且例示了分析物监控器的一个实例。根据本公开的实施方式，融合监控器610可以通过采用任何光谱手段(例如，拉曼光谱法)测量在细胞培养室110、305中的培养基的组成来测量细胞的健康。分析物监控器610可以包括波导635(例如，光导管)和检测器650。波导635将光传递给细胞培养室110、305内的培养基。任选地，分析物监控器610可以包括衍射光栅和透镜，其可以接收来自波导635的激发光并将激发光引导到细胞培养室110、305内的培养基。激发光可以以多种方式产生。基于培养基的组成，将发出不同的发射光谱并被检测器650捕捉。检测器650可以将捕捉到的发射或吸收光谱传输给用户。用户可以基于发射或吸收光谱，使用软件来确定培养基的组成。可以通过分析物监控器610测量的一些分析物实例包括葡萄糖、乳糖和谷氨酰胺。
根据本公开的实施方式，分析物监控器610可以包括发光二极管(LED)或激光器。LED或激光器可以与分析物监控器610内的光电二极管检测器配对。
图6示出了被设计成对监控层100的细胞培养室110进行成像的分析物监控器610的一个实例。然而，如上所述，分析物监控器610可以被设计成监控位于监控层100上方或下方的至少一个细胞培养室305。衍射光栅和透镜可以用于将波导635中的光引导到监控层100上方或下方的至少一个细胞培养室305。优选地，分析物监控层610将激发光传输到培养基中，同时通过尽可能少的其他材料，以产生干净的发射光谱。
图7根据本公开的实施方式，示出了图2的监控模块的截面图，其沿着分析物监控器截取并且例示了分析物监控器的一个实例。如图所示，分析物监控器710可以包括光纤探针735(例如，双包层光纤、两个多模光纤(MMF)或多芯光纤)、透镜741和检测器750。使用光纤透镜制造工艺可以将透镜741集成到光纤端部。光纤探针735可以引导激发光通过透镜741并且到达细胞培养室110、305内的培养基。任选地，分析物监控器710可以包括镜子，其可以接收来自光纤探针735的激发光并将激发光引导到细胞培养室110、305内的培养基。或者，光纤探针735可以弯曲约90度以引导光束通过透镜741并且到达细胞培养室110、305内的培养基。当光纤探针735是双包层光纤时，中心的内芯体可以用于将光束传输到培养基，而外芯体可以用于捕捉来自培养基的拉曼散射光。中心的内芯体可以是单模或多模芯体。当光纤探针735包括两个MMF时，一个MMF可以将光束传输到培养基，而另一个MMF可以捕捉来自培养基的拉曼散射光。当光纤探针735被构造成具有多芯光纤时，一个芯体(例如，在中心中的芯体)可以用于将光束传输到培养基，而其他芯体可以捕捉来自培养基的拉曼散射光。
激发光可以以多种方式产生。例如，如上所述的分析物监控器710可以包括发光二极管(LED)或激光器。基于培养基的组成，发出不同的发射光谱并被检测器750捕捉。来自培养基的发射可以被引导通过光纤探针735而到达检测器750。检测器750可以将捕捉到的发射或吸收光谱传输给用户。用户可以基于发射或吸收光谱，使用软件来确定培养基的组成。可以通过分析物监控器710测量的一些分析物实例包括葡萄糖、乳糖和谷氨酰胺。
光纤探针735可以包括两个MMF，其用于将光输入到细胞培养室110、305中的培养基以及用于将光从培养基输出。MMF在输入/输出端附近可以具有90度弯曲。根据本公开的实施方式，一个MMF可以将光束引导到培养基，而另一个MMF可以捕捉来自培养基的拉曼散射光。对于不同的光束功率和培养基照明面积，可以调整光纤探针735的输入/输出端距离培养基的距离。
在第1个方面中，说明书提供了一种被构造用于对细胞培养物进行非侵入式测量的远程监控系统，所述系统包括：多个细胞培养层，所述细胞培养层包括被构造成以封闭系统操作的细胞培养室，至少一个细胞培养室具有供细胞粘附的至少一个表面；至少一个监控层，其包括包围监控层细胞培养室的外壁，所述监控层细胞培养室被构造成作为封闭系统来操作并且具有供细胞粘附的至少一个表面，所述至少一个监控层包括在外壁中的至少一个凹陷；以及至少一个监控模块，其设置在所述至少一个凹陷的至少一者中并且包括融合监控器和分析物监控器中的至少一种。
在第2个方面中，说明书提供了如方面1所述的系统，其还包括通信部件，所述通信部件被构造用于将数据从所述至少一个监控模块传输到远程位置。
在第3个方面中，说明书提供了如方面1或2所述的系统，其中，所述至少一个监控模块包括融合监控器和分析物监控器二者。
在第4个方面中，说明书提供了如方面1-3中任一个方面所述的系统，其中，融合监控器和分析物监控器中的至少一种被构造用于对位于所述至少一个监控层上方或下方的细胞培养层的细胞培养室进行监控。
在第5个方面中，说明书提供了如方面1-3中任一个方面所述的系统，其中，融合监控器和分析物监控器中的至少一种被构造用于对监控层细胞培养室进行监控。
在第6个方面中，说明书提供了如方面1-5中任一个方面所述的系统，其中，所述至少一个凹陷包括内壁，所述内壁被构造用于接触所述至少一个监控模块的头部的正面。
在第7个方面中，说明书提供了如方面1-6中任一个方面所述的系统，其包括多个监控层。
在第8个方面中，说明书提供了如方面7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括1至50个细胞培养层。
在第9个方面中，说明书提供了如方面7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括2至40个细胞培养层。
在第10个方面中，说明书提供了如方面7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括3至35个细胞培养层。
在第11个方面中，说明书提供了如方面7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括5至30个细胞培养层。
在第12个方面中，说明书提供了如方面7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括10至25个细胞培养层。
在第13个方面中，说明书提供了如方面1-12中任一个方面所述的系统，其中，融合监控器包括被构造用于捕捉至少一个细胞培养室的图像的光学装置。
在第14个方面中，说明书提供了如方面1-12中任一个方面所述的系统，其中，融合监控器包括至少一个透镜、至少一个镜子和至少一个摄像机。
在第15个方面中，说明书提供了如方面1-12中任一个方面所述的系统，其中，融合监控器包括光纤探针、至少一个镜子和至少一个摄像机。
在第16个方面中，说明书提供了如方面1-15中任一个方面所述的系统，其中，分析物监控器包括光谱元件，其被构造用于发射光的一种或多种激发波长以及捕捉来自所述多个细胞培养层的细胞培养室和监控层细胞培养室中的至少一者内的培养基层的发射光。
在第17个方面中，说明书提供了如方面16所述的系统，其中，光谱元件被构造用于对培养基层进行拉曼光谱法。
在第18个方面中，说明书提供了如方面16或17所述的系统，其中，分析物监控器包括波导和检测器。
在第19个方面中，说明书提供了如方面18所述的系统，其中，分析物监控器还包括衍射光栅和透镜。
在第19个方面中，说明书提供了如方面16所述的系统，其中，分析物监控器包括光纤探针和检测器。
在第21个方面中，说明书提供了如方面1-20中任一个方面所述的系统，其中，分析物监控器被构造用于监控所述多个细胞培养层的细胞培养室和监控层细胞培养室中的至少一者内的葡萄糖、乳糖和谷氨酰胺中的至少一种。
在第22个方面中，说明书提供了如方面1-21中任一个方面所述的系统，其中，所述至少一个监控层包括保留特征，所述保留特征被构造成与所述至少一个监控模块配合以将所述至少一个监控模块保持在所述至少一个凹陷中。
在第23个方面中，说明书提供了如方面22所述的系统，其中，保留特征包括至少一个夹具，其被构造成与监控模块的对应的至少一个接收部配合。
在第24个方面中，说明书提供了如方面22所述的系统，其中，保留特征包括凸起通道，其被构造成与监控模块的对应的凹槽配合。
本文阐述的描述与附图结合描述了示例构造，并且不代表可以实现的或在权利要求范围内的所有实例。本文所用的术语“示例性”意为“用作实例、例子或说明”但不是“优选的”或“比其他实例更有利的”。具体实施方式包括为了提供对所述技术的理解的具体细节。然而，在没有这些具体细节的情况下也可以实施这些技术。在一些情况中，为了避免所述实例的概念模糊，以框图的形式示出了公知的结构和装置。
而且，如本文中(包括在权利要求中)中所用的，在项目列表(例如，以诸如“……中的至少一个”或“……中的一个或多个”之类的短语结尾的项目列表)中使用的“或”表示包含性列表，因此，例如，A、B或C中的至少一个的列表表示A或B或C或AB或AC或BC或ABC(即，A和B和C)。而且，如本文中所用的，短语“基于”不应被解释为对封闭条件组的引用。例如，以“基于条件A”来描述的一个示例性步骤可以基于条件A和条件B二者而不会偏离本公开的范围。换言之，如本文所用的，短语“基于”应以与短语“至少部分基于”相同的方式来解释。
尽管本公开包括有限数量的实施方式，但是本领域技术人员得益于本公开，会理解能设计出其他的实施方式而不偏离本公开的范围。

Claims (24)

1.一种被构造用于对细胞培养物进行非侵入式测量的远程监控系统，所述系统包括：
多个细胞培养层，所述细胞培养层包括被构造成以封闭系统来操作的细胞培养室，至少一个细胞培养室具有供细胞粘附的至少一个表面；
至少一个监控层，其包括包围监控层细胞培养室的外壁，所述监控层细胞培养室被构造成以封闭系统来操作并且具有供细胞粘附的至少一个表面，所述至少一个监控层包括在外壁中的至少一个凹陷；和
至少一个监控模块，其被设置在所述至少一个凹陷的至少一者中并且包括融合监控器和分析物监控器中的至少一种。
2.如权利要求1所述的系统，其还包括通信部件，所述通信部件被构造用于将数据从所述至少一个监控模块传输到远程位置。
3.如权利要求1或2所述的系统，其中，所述至少一个监控模块包括融合监控器和分析物监控器二者。
4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，融合监控器和分析物监控器中的至少一种被构造用于对位于所述至少一个监控层上方或下方的细胞培养层的细胞培养室进行监控。
5.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其中，融合监控器和分析物监控器中的至少一种被构造用于对监控层细胞培养室进行监控。
6.如权利要求1-5中任一项所述的系统，其中，所述至少一个凹陷包括内壁，所述内壁被构造用于接触所述至少一个监控模块的头部的正面。
7.如权利要求1-6中任一项所述的系统，其包括多个监控层。
8.如权利要求7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括1至50个细胞培养层。
9.如权利要求7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括2至40个细胞培养层。
10.如权利要求7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括3至35个细胞培养层。
11.如权利要求7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括5至30个细胞培养层。
12.如权利要求7所述的系统，其在所述多个监控层中的两个监控层之间包括10至25个细胞培养层。
13.如权利要求1-12中任一项所述的系统，其中，融合监控器包括被构造用于捕捉至少一个细胞培养室的图像的光学装置。
14.如权利要求1-12中任一项所述的系统，其中，融合监控器包括至少一个透镜、至少一个镜子和至少一个摄像机。
15.如权利要求1-12中任一项所述的系统，其中，融合监控器包括光纤探针、至少一个镜子和至少一个摄像机。
16.如权利要求1-15中任一项所述的系统，其中，分析物监控器包括光谱元件，其被构造用于发射光的一种或多种激发波长以及捕捉来自所述多个细胞培养层的细胞培养室和监控层细胞培养室中的至少一者内的培养基层的发射光。
17.如权利要求16所述的系统，其中，光谱元件被构造用于对培养基层进行拉曼光谱法。
18.如权利要求16或17所述的系统，其中，分析物监控器包括波导和检测器。
19.如权利要求18所述的系统，其中，分析物监控器还包括衍射光栅和透镜。
20.如权利要求16所述的系统，其中，分析物监控器包括光纤探针和检测器。
21.如权利要求1-20中任一项所述的系统，其中，分析物监控器被构造用于监控所述多个细胞培养层的细胞培养室和监控层细胞培养室中的至少一者内的葡萄糖、乳糖和谷氨酰胺中的至少一种。
22.如权利要求1-21中任一项所述的系统，其中，所述至少一个监控层包括保留特征，所述保留特征被构造成与所述至少一个监控模块配合以将所述至少一个监控模块保持在所述至少一个凹陷中。
23.如权利要求22所述的系统，其中，保留特征包括至少一个夹具，其被构造成与监控模块的对应的至少一个接收部配合。
24.如权利要求22所述的系统，其中，保留特征包括凸起通道，其被构造成与监控模块的对应的凹槽配合。
CN201980013121.0A 2018-02-12 2019-02-08 用于细胞培养的远程监控系统 Pending CN111712563A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862629483P 2018-02-12 2018-02-12
US62/629,483 2018-02-12
PCT/US2019/017185 WO2019157263A1 (en) 2018-02-12 2019-02-08 Remote monitoring system for cell culture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111712563A true CN111712563A (zh) 2020-09-25

Family

ID=65576683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980013121.0A Pending CN111712563A (zh) 2018-02-12 2019-02-08 用于细胞培养的远程监控系统

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20210024872A1 (zh)
EP (1) EP3752593B1 (zh)
JP (1) JP7234244B2 (zh)
KR (1) KR20200120674A (zh)
CN (1) CN111712563A (zh)
CA (1) CA3090877A1 (zh)
PL (1) PL3752593T3 (zh)
SG (1) SG11202007699RA (zh)
WO (1) WO2019157263A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020532993A (ja) * 2017-09-07 2020-11-19 コーニング インコーポレイテッド 光学的細胞培養監視及び検体測定システム
MX2021002279A (es) 2018-08-27 2021-05-27 Regeneron Pharma Uso de espectroscopia raman en la purificacion corriente abajo.
EP4058550A1 (en) * 2019-11-14 2022-09-21 Corning Incorporated Cell culture vessels and monitoring systems for non-invasive cell culture monitoring
KR20220038218A (ko) 2020-09-18 2022-03-28 삼성전자주식회사 3차원 반도체 메모리 장치 및 그 제조 방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002085054A (ja) * 2000-09-19 2002-03-26 Sanyo Electric Co Ltd 観察装置付き培養装置
US20070275435A1 (en) * 2006-01-23 2007-11-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Cell culture chip and method for real-time monitoring of a cell culture using the same
US20080299649A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Martin Gregory R Cell culture apparatus for co-culture of cells
US20100216229A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Kenney David A Cell culture system with manifold
CN101978041A (zh) * 2008-01-25 2011-02-16 康宁股份有限公司 通道受限制的多层细胞培养系统
US20120070887A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-22 Scott Mathew Bennett Cell Visualization System for Multi-Layer Cell Culture Device
CN102762713A (zh) * 2010-01-20 2012-10-31 Emd密理博公司 细胞图像捕捉和远程监控系统
WO2015152612A1 (ko) * 2014-04-03 2015-10-08 동아대학교 산학협력단 3차원 구조의 다단 세포배양 구조체, 이를 포함하는 에세이칩 및 에세이칩을 이용한 세포 분석방법
CN107312712A (zh) * 2017-07-13 2017-11-03 广州洁特生物过滤股份有限公司 一种多层细胞培养装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE667894T1 (de) * 1991-11-15 1996-09-12 Nunc As Vorrichtung zur kultivierung von zellen.
JPH08261934A (ja) * 1995-03-17 1996-10-11 Aretsuku Denshi Kk 蛍光検出器
DK1181098T4 (da) 1999-05-28 2011-09-26 Cepheid Patron til udførelse af en kemisk reaktion
JP4146778B2 (ja) 2003-09-12 2008-09-10 株式会社日立メディコ センサ付き培養容器、並びにそれを利用する培養装置、培養方法
JP2007279015A (ja) 2006-08-22 2007-10-25 Seimei Kagaku Kenkyu Center 細胞活動検出用センサー及び細胞活動検出方法
US7745169B2 (en) * 2006-11-10 2010-06-29 Biolumix Inc. Device and method for the detection and enumeration of multiple groups of microorganisms
WO2008108092A1 (ja) * 2007-03-08 2008-09-12 Nikon Corporation 培養装置
JP2011135826A (ja) 2009-12-28 2011-07-14 Intron Co Ltd 浮遊細胞の培養方法及び浮遊細胞の観察方法
US9752974B2 (en) * 2014-04-21 2017-09-05 Buglab Llc Particle sensor with interferent discrimination
JP6691040B2 (ja) * 2014-05-14 2020-04-28 オリンパス株式会社 培養観察装置
JP2016123336A (ja) 2014-12-26 2016-07-11 大日本印刷株式会社 細胞培養容器
GB2546524B (en) 2016-01-21 2019-10-30 Nuwave Sensor Tech Limited Method and apparatus for remote identification and monitoring of airborne microbial activity

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002085054A (ja) * 2000-09-19 2002-03-26 Sanyo Electric Co Ltd 観察装置付き培養装置
US20070275435A1 (en) * 2006-01-23 2007-11-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Cell culture chip and method for real-time monitoring of a cell culture using the same
US20080299649A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Martin Gregory R Cell culture apparatus for co-culture of cells
CN101978041A (zh) * 2008-01-25 2011-02-16 康宁股份有限公司 通道受限制的多层细胞培养系统
JP2013176389A (ja) * 2008-01-25 2013-09-09 Corning Inc アクセス制限された多層細胞培養システム
US20100216229A1 (en) * 2009-02-25 2010-08-26 Kenney David A Cell culture system with manifold
CN102762713A (zh) * 2010-01-20 2012-10-31 Emd密理博公司 细胞图像捕捉和远程监控系统
US20130038727A1 (en) * 2010-01-20 2013-02-14 Phillip Clark Cell Image Capturing and Remote Monitoring Systems
US20120070887A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-22 Scott Mathew Bennett Cell Visualization System for Multi-Layer Cell Culture Device
WO2015152612A1 (ko) * 2014-04-03 2015-10-08 동아대학교 산학협력단 3차원 구조의 다단 세포배양 구조체, 이를 포함하는 에세이칩 및 에세이칩을 이용한 세포 분석방법
CN107312712A (zh) * 2017-07-13 2017-11-03 广州洁特生物过滤股份有限公司 一种多层细胞培养装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20210024872A1 (en) 2021-01-28
JP2021512636A (ja) 2021-05-20
SG11202007699RA (en) 2020-09-29
PL3752593T3 (pl) 2022-03-21
JP7234244B2 (ja) 2023-03-07
KR20200120674A (ko) 2020-10-21
EP3752593A1 (en) 2020-12-23
WO2019157263A1 (en) 2019-08-15
EP3752593B1 (en) 2021-12-01
CA3090877A1 (en) 2019-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111712563A (zh) 用于细胞培养的远程监控系统
US20230151320A1 (en) Optical cell culture monitoring and analyte measuring system
US11885684B2 (en) Systems and methods for Raman spectroscopy
JP6685977B2 (ja) 顕微鏡
Shroff et al. Photoactivated localization microscopy (PALM) of adhesion complexes
TWI399574B (zh) 固浸透鏡支持器
CN110476102B (zh) 用于物体的显微成像的显微镜和方法
JP2014098724A (ja) 顕微鏡装置及びそれを用いた蛍光観察方法
US9739716B2 (en) Method for regulating the relative position of an analyte in relation to a light beam
US20080297795A1 (en) Methods and apparatus for optical analysis of samples in biological sample containers
KR101602353B1 (ko) 고출력 비표지 세포 분석 시스템 및 그 구동방법
US8700135B2 (en) Optical fiber array probe imaging system integrated with endoscope
KR101278285B1 (ko) 렌즈 일체형 광섬유쌍 프로브를 이용한 이미징 시스템
US20070231785A1 (en) Biological sample handling and imaging
JP6995606B2 (ja) 計測装置および培養システム
US20220389367A1 (en) Cell culture vessels and monitoring systems for non-invasive cell culture monitoring
KR101601899B1 (ko) 고출력 비표지 세포 분석 시스템 및 그 구동방법
US11921102B2 (en) Compact optical imaging system for cell culture monitoring
JP2017009382A (ja) 観察装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination