CN113366099A

CN113366099A - 用于模块化生物生产单元的转盘

Info

Publication number: CN113366099A
Application number: CN201980090559.9A
Authority: CN
Inventors: T·史密斯; I·格兰特; G·奥拉姆; C·麦克罗比; R·丹尼尔斯; T·普兰特
Original assignee: Oaktai Biotechnology Co ltd
Current assignee: Oaktai Biotechnology Co ltd
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-09-07
Also published as: EP3898932A1; SG11202106384YA; JP2022514632A; EP3898932A4; US20200200781A1; US11714096B2; IL284214A; KR20210107749A; CA3123314A1; WO2020124231A1; US20230324424A1; JP7477091B2; JP2024095766A

Abstract

一种自动化转盘和系统被配置成使多个生物生产单元沿竖直框架一致地平移移动，同时维持所述生物生产单元中的每个生物生产单元相对于重力的精确对准，并且同时提供所述多个生物生产单元中的每个生物生产单元的轴向朝向相对于重力的独立动态调整。所述自动化转盘可以适于与支持各种临床和实验室环境中的细胞培养和/或组织工程系统的各种生物生产单元一起使用，并提供其符合人体工程学的用途。

Description

用于模块化生物生产单元的转盘

技术领域

本发明涉及一种直立转盘，所述直立转盘提供多个生物生产单元沿限定的竖直路径的平移移动，同时维持每个独立单元相对于重力稳定，并且进一步提供每个独立单元的单独的动态轴向旋转。所述转盘是自动化的并且适于与各种模块化生物生产单元一起使用，所述模块化生物生产单元被设计为用于各种临床和实验室环境中的细胞培养和/或组织培养系统。所述转盘以及相关系统和方法允许对生物生产单元中的每个生物生产单元进行符合人体工程学的且实际的访问。

背景技术

用于自动化细胞培养和组织工程过程的现有工程化机器人系统很复杂，需要显著的实验室空间进行操作，并且表示大量资本设备投资。

设备设计经常被认为是GMP(优质生产规范)生物制剂制造成功中的关键组成部分，但并不总是在完整地理解处理影响的情况下实施。在哺乳动物细胞培养的情况下，在过渡到大规模自动化操作时，会出现已经认识到的问题和风险。生物制药行业对细胞培养生产能力的不断增长的需求使自动化操作规模逐渐增加。

对患者特异性治疗(如自体细胞疗法)的需求不断增长。自体细胞疗法需要复杂的多个并发处理事件，从而对自动化提出了相当多要求。自动化生产单元在任何给定的生产周期只能服务一名患者。针对用于大量患者的大型并行处理进行扩展产生了开发空间高效组织和访问生产设施内的多个生产单元的需求。

因此，期望开发在现有生产设施范围内实现最大化的细胞和/或组织生产的方式。进一步地，期望开发在现有生产设施范围内实现最大化的细胞和/或组织生产而不会不利地影响细胞和组织培养系统的完整性的方式。还期望改进自动化细胞和组织工程系统的用户的人体工程学。

包含本文中的背景讨论以解释本文所描述的发明的上下文。这并不被视为承认所提及的任何材料在任何权利要求的优先权日之前已公开、已知或是公知常识的一部分。

发明内容

本文描述的是一种在需要占地面积的生产设施中操作若干个生物生产单元的更经济且空间高效的方式，同时提供对生物生产单元中的每个生物生产单元内的细胞和/或组织培养系统的实用且符合人体工程学的访问。

阐述的是一种直立的自动化转盘，其被配置成支撑若干个生物生产单元，所述生物生产单元可以沿所述转盘的竖直路径一致地平移移动并且停止到用户选择的定位以对所述生物生产单元中的任何一个生物生产单元进行访问。在此平移移动期间，每个单独的单元相对于重力保持稳定，即保持适当地定向成水平于重力。同时，所述自动化转盘进一步提供对所述单元中的任何一个单元或所有单元的轴向旋转的单独动态调整。在所述单元的主动平移期间并且当所述转盘静止时，维持所述单元中的每个单元相对于重力的适当朝向。类似地，在所述单元的主动平移移动期间或当所述转盘静止时，可以致动对所述单元中的任何一个单元或所有单元的轴向朝向的单独动态调整。

有利地，用于用户定位的自动化转盘的操作不会对支撑在所述生物生产单元中的任何一个生物生产单元内的细胞和/或组织培养/工程过程产生负面影响。

有利地，所述自动化转盘被配置成使得支撑在所述转盘上的生物生产单元中的每个生物生产单元对于支撑在所述生物生产单元中的任何一个生物生产单元内的细胞和/或组织培养/工程过程而言是独立可操作的且定制的。

有利地，支撑在所述转盘上的生物生产单元是连接的，使得生物生产单元中的每个生物生产单元所需的操作资源任选地是一个便于使用的中心装置。令人惊讶的是，在生物单元沿转盘的竖直弯曲路径平移移动期间以及在所述单元中的任何一个单元的轴向旋转的任何单独调整期间，在操作上维持了与中心操作资源的连接。这对于能够在单个转盘上设置多个生物生产单元是特别有利的，每个生物生产单元具有定制的细胞和/或组织培养/工程过程，又任选地全部共享相同的中心操作资源，并且还共享相同的用于用户定位的平移移动能力和单独的独立轴向旋转的能力。

本发明的自动化转盘被有利地配置成利用竖直空间来沿其弯曲的竖直路径分配、操作以紧密空间关系布置的多个生物生产单元并使所述多个生物生产单元统一平移移动。平移移动是在竖直平面中并且遵循所述转盘的弯曲形状。平移移动可以为顺时针方向或逆时针方向高达约180度，速度不同并且由用户控制。平移移动被设计为精确的并且增量受控，使得操作者(无论身高如何)可以将生物单元中的任何一个生物单元定位到用于符合人体工程学的访问的定位，无论是站立定位还是就坐定位。所述转盘被配置成具有安全停止机构，以根据期望或需要随时停止移动。任何一个单独的生物生产单元的轴向旋转也可以为顺时针方向或逆时针方向以提供摇摆运动或以供搅拌。

所述生物生产单元到所述转盘的附接是可逆的，使得每个单元都可以被检查、移除、更换或重新定位到所述转盘上的不同定位或到不同的转盘。一方面，生物生产单元以悬臂式朝向附接以允许用户更容易访问并且维持对占地面积的高效利用。

可设想到，不同类型的生物生产单元可以安装在一个转盘上，只要基本尺寸、重量和独立功能能力与安装在所述转盘上的其它单元相当，使得不会不利地影响转盘的整体平衡、沿转盘框架的统一双向平移移动、安装在所述转盘上的生物生产单元的重力朝向或独立地动态调整相对于所述单元中的任何一个单元的重力的双向轴向朝向的能力。进一步地，安装在所述转盘上的生物生产单元中的每个生物生产单元可以支撑其中针对特定需要或特定患者定制的不同细胞培养和/或组织培养系统。

所述自动化转盘可以提供为竖直地安置在竖直壳体内的系统，以对独立控制的生物生产单元中的每个生物生产单元进行集中操作并向所述每个生物生产单元集中提供操作资源，所述生物生产单元用于支撑其中的细胞和/或组织培养系统。竖直壳体用作所述转盘的支撑框架和附接结构，以维持转盘的直立定位并用于其操作。所述竖直壳体被配置成容易地允许生物生产单元的可逆附接、其沿转盘形状的适当平移移动并且用于用户访问。所述竖直壳体具有支撑底座和可缩回轮以便于重新定位。所述竖直壳体被配置成易于组装和拆卸，以集中储存所需资源并且为了用户安全。

当在本发明的自动化转盘上支撑多个生物生产单元时，用户访问、服务访问和空间效率得以改善。此外，通过充分利用生物生产设施的高度，本发明的转盘可以提供增加的可扩展性。可以串联布置和使用若干个转盘。因此，可以以空间高效又操作者可访问的方式在生产设施中运行许多生物生产单元。

所述转盘与一个或多个控制器、控制器通信接口、相关联的软件和远程管理装置(例如，计算机)结合使用。软件是可针对特定应用进行定制的，并且是菜单驱动且用户友好的。例如，附接到转盘的生物生产单元的旋转可以由用户设置程序来限定，以精确控制每个生物生产单元的移动和定位。可以从中央工作站或远程管理装置操作所述转盘。可以使用方便的用户致动的触摸板屏幕装置并将其连接到在操作上连接到中央计算机的生物生产单元中的每个生物生产单元。

根据本发明的一方面，是一种直立转盘，所述直立转盘用于沿竖直椭圆形轨迹一致地平移多个生物单元，同时维持每个单独的生物负载相对于重力稳定，并且提供所述生物单元中的任何一个或全部生物单元的单独动态轴向旋转。

在一些方面，所述转盘包括间距调整装置，所述间距调整装置用于调整每个生物单元相对于相邻生物单元的间距，以通过紧密间距使转盘的选定区中的生物单元的空间密度最大化，并且通过稀疏间距增强用户对其它选定区中的生物单元的访问。

在一些方面，所述生物单元中的每个生物单元是独立可操作的，并且与操作资源的中心源连接。

在一些方面，生物负载对相对于重力的朝向敏感。

在一些方面，所述转盘包括彼此竖直偏移并且通过多个连杆机构保持在一起的直立驱动轨道和支撑轨道，所述连杆机构中的每个连杆机构适于在沿所述驱动轨道和所述支撑轨道的椭圆形轨迹平移移动期间支撑生物单元。

在一些方面，所述生物单元被支撑在悬臂式定位中，一旦定位，用户就可以轻松访问。

在一些方面，多个悬臂式生物单元沿包括两个竖直偏移轨道的直立框架一致地平移地定位。在一些方面，所述轨道是基本上椭圆形的。在一些方面，所述轨道是椭圆形闭环。

在一些方面，平移的速度和方向(顺时针方向或逆时针方向)是用户控制的且可调整的。

在一些方面，在所述单元的平移移动期间或当所述转盘静止时，基本上维持每个悬臂式生物单元相对于重力对准。

在一些方面，在所述单元的平移移动期间或当静止时，所述转盘提供相对于每个独立的悬臂式生物单元的重力的轴向朝向(双向)的动态调整。

在一些方面，每个悬臂式生物单元的精确定位是用户控制的以进行符合人体工程学的访问。

在一些方面，所述悬臂式生物单元是悬臂式生物生产单元。

在一些方面，所述悬臂式生物生产单元在操作上支撑自动化细胞培养和/或组织工程系统。

在一些方面，所述生物生产单元中的每个生物生产单元是独立可操作的以提供定制的细胞培养和/或组织工程系统。在一些方面，所述细胞培养和/或组织工程系统用于自体细胞疗法。

在一些方面，所述转盘减少了整体空间/储存占地面积，同时提高了员工安全和效率。

在一些方面，所述转盘是系统的一部分，所述系统进一步包括用于在操作上竖直支撑所述转盘的壳体和用于将每个生物生产单元依次连接到辅助物和资源的中心源的装置。

在本发明的一些方面是自动化转盘系统，所述自动化转盘系统用于组织、储存和符合人体工程学地访问围封在生物生产单元中的细胞和/或组织工程系统。

在一些方面，自动化转盘和并入所述转盘的系统通过充分利用顶部空间恢复常规生物培养系统所需的占地面积的高达70％来大大增加设施生物操作能力。

根据本发明的一方面是一种用于支撑多个生物单元的自动化竖直轨道组合件，其中所述转盘被配置成用于：

(i)所述生物单元沿竖直轨道的限定路径的一致平移移动的用户操作的开始和停止，同时维持所述生物单元中的每个生物单元相对于重力适当地定向；以及

(ii)单独生物单元的轴向旋转的用户操作的开始和停止；

其中在(i)和(iii)两者期间，所述生物单元中的每个生物单元独立地可操作以支撑其中的定制自动化细胞和组织培养系统；并且

其中所述生物单元中的每个生物单元互相连接以共享操作资源的中心源。

根据本发明的一方面是一种竖直转盘，所述竖直转盘包括多个生物单元，所述多个生物单元基本上被几何地约束为在竖直椭圆形轨迹上一致地平移移动，同时维持所述多个生物单元中的每个生物单元相对于重力的适当朝向，并且分别使所述多个生物单元中的独立的一个或多个生物单元轴向地旋转。

根据本发明的另一方面是一种竖直转盘，所述竖直转盘包括：

-多个生物单元，所述生物单元基本上被几何地约束为沿竖直椭圆形轨迹一致地平移移动，同时维持所述多个生物单元中的每个生物单元相对于重力的稳定朝向，并且使所述多个生物单元中的任何一个或多个生物单元单独地轴向旋转；

-用于控制生物单元的平移移动以进行用户定位的装置；以及

-用于致动所述多个生物单元中的任何一个或多个生物单元的轴向旋转的装置。

根据本发明的一方面是一种自动化转盘，其包括：

-竖直的轨道组合件，所述轨道组合件包括彼此竖直偏移的驱动轨道和支撑轨道；

-多个平移组合件，所述多个平移组合件在间隔开的定位处连接所述驱动轨道和所述支撑轨道，每个平移组合件支撑悬臂式生物单元，其中所述多个平移组合件被配置成提供：(i)沿所连接的轨道一致地平移移动，同时维持每个悬臂式生物单元相对于重力的适当朝向，以及单独地(ii)每个生物单元的轴向旋转。

根据本发明的一方面是一种用于最大化细胞和/或组织工程生产的系统，所述系统包括如本文所描述的串联支撑和布置的多个自动化转盘。

根据本发明的另一方面是一种用于最大化细胞和/或组织工程生产的方法，所述方法包括在生产设施中设置如本文所描述的一系列自动化转盘系统。

根据本发明的另一方面是一种用于竖直转盘的平移组合件，所述平移组合件具有驱动轨道和竖直偏移的支撑轨道以支撑生物单元的平移移动和独立的轴向旋转，所述平移组合件包括：

第一端，所述第一端限定用于收纳生物单元的输入轴的可逆联接器；

中心轮毂，所述中心轮毂包括：

外部轮毂壳，所述外部轮毂壳支撑驱动托架，所述驱动托架与所述驱动轨道协作地接合以在所述驱动轨道上平移移动；以及

内部轮毂，所述内部轮毂包括单独机构，所述单独机构被配置成使所述生物单元轴向旋转；以及

第二端，所述第二端具有通过所述内部轮毂安装的竖直向下延伸的阻力臂以及在所述阻力臂的竖直最低点处枢转地连接的支撑托架，所述支撑托架与所述支撑轨道协作地接合以在所述支撑轨道上平移移动，其中所述竖直延伸的阻力臂防止所述内部轮毂旋转，并且在沿所述轨道平移移动期间通过由所述驱动轨道与所述支撑轨道的固定竖直偏移引起的几何约束维持在竖直朝向上。

根据本发明的一方面是一种用于分配和符合人体工程学地定位多个生物生产单元的自动化转盘系统，所述单元中的每个单元包括自动化的可单独操作的细胞和/或组织培养系统，所述自动化转盘系统包括：

自动化转盘，所述自动化转盘包括：

-竖直的轨道组合件，所述轨道组合件包括驱动轨道和从所述驱动轨道竖直偏移的支撑轨道；

-多个平移组合件，所述多个平移组合件在间隔开的定位处连接所述驱动轨道和所述支撑轨道，所述多个平移组合件中的每个平移组合件支撑悬臂式生物生产单元，其中所述多个平移组合件被配置成提供：(i)沿所连接的轨道一致地平移移动，同时维持每个悬臂式生物生产单元相对于重力的适当朝向，以及单独地(ii)每个生物生产单元的轴向旋转；

-用于对所述生物生产单元中的每个生物生产单元内的每个细胞和/或组织培养系统进行独立生物控制的装置；

-支撑所述转盘的竖直壳体组合件，所述壳体组合件包括操作资源的中心源；

-用于将操作资源的所述中心源互连到每个连续的生物生产单元的装置；以及

计算机连接。

本发明的一方面是一种用于改进自动化转盘系统的用户的人体工程学的方法，所述自动化转盘系统包括多个独立的培养系统，所述多个独立的培养系统各自支撑在生物生产单元内，所述方法包括：

将多个生物生产单元安装在自动化转盘上，所述自动化转盘包括：

其中(i)和(ii)是用户控制的，以由用户对每个生物生产单元进行符合人体工程学的访问。

根据本发明的另一方面是一种用于在生产设施中利用细胞和/或组织培养系统来提高生物生产能力的方法，所述方法包括：

支撑多个生物生产单元，所述多个生物生产单元各自容纳直立自动化转盘上的细胞和/或组织培养系统，所述转盘包括多个平移组合件，所述多个平移组合件在间隔开的定位处连接驱动轨道和支撑轨道，所述多个平移组合件中的每个平移组合件支撑悬臂式生物生产单元，其中所述多个平移组合件被配置成提供：(i)沿所连接的轨道一致地平移移动，同时维持每个悬臂式生物生产单元相对于重力的适当朝向，以及单独地(ii)每个生物生产单元的轴向旋转。

根据本发明的另一方面是一种用于支撑自动化的可单独操作的生物系统的符合人体工程学的自动化转盘，所述转盘包括：

多个平移组合件，所述多个平移组合件在间隔开的定位处连接驱动轨道和支撑轨道，所述多个平移组合件中的每个平移组合件支撑悬臂式生物生产单元，其中所述多个平移组合件被配置成提供：(i)沿所连接的轨道一致地平移移动，同时维持每个悬臂式生物生产单元相对于重力的适当朝向，以及单独地(ii)每个生物生产单元的轴向旋转；以及

用于选择将所述生物生产单元中的任何一个生物生产单元沿所连接的轨道平移地移动到特定定位以适应用户以供所述用户进行符合人体工程学的检查的装置。

根据本发明的另一方面是一种用于符合人体工程学地定位自动化选择的细胞培养和/或组织工程系统以供用户检查的方法，所述方法包括：

将一个或多个平移移动操作指令发送到直立转盘，所述直立转盘包括多个间隔开的悬臂式生物生产单元，所述生物生产单元被配置成含有细胞和/或组织培养系统以通过远程管理装置使所述多个悬臂式生物生产单元一致地平移移动，所述一个或多个平移移动指令包括关于用于定位的目标生物生产单元在所述转盘上的位置的信息以及关于站立的或就坐的特定用户的身体测量规范的信息，

所述转盘包括控制器和通信接口，所述控制器被配置成：

(i)通过所述通信接口从远程管理装置接收一个或多个旋转操作指令；

(ii)操作所述转盘以平移移动所述多个悬臂式生物生产单元，同时在平移移动期间或在静止时，维持所述悬臂式生物生产单元中的每个悬臂式生物生产单元相对于重力的适当朝向；

(iii)在平移移动期间或当静止时，调整所述多个悬臂式生物生产单元中的任何一个或多个悬臂式生物生产单元相对于重力的轴向朝向；

(iv)标识目标生物生产单元，以对特定用户进行符合人体工程学的定位；

(v)根据所述站立或就坐的特定用户的身体测量结果定位所述目标生物生产单元；以及

通过所述通信接口将(i)-(v)中的一个或多个结果发送到所述远程管理装置；

通过所述转盘的所述通信接口从所述远程管理装置接收指令以操作所述转盘进行平移移动，以便符合人体工程学地将所述目标生物生产单元定位到所述特定用户的身体测量规范；

当所述目标生物生产单元被符合人体工程学地定位时，停止所述平移移动操作指令；并且

通过所述转盘的所述通信接口将所述符合人体工程学定位的一个或多个结果发送到所述远程管理装置。

在前述方面中的任一方面中，本领域技术人员认识到，所述自动化直立转盘可以在操作上支撑任何期望数量的生物生产单元，如至少两个生物生产单元、多达约六个单元、多达约八个单元、多达约10个单元、多达约12个单元、多达约14个单元、多达约16个单元、多达约18个单元或多达约20个单元或更多。

所述自动化转盘使得能够符合人体工程学地访问特定的独立细胞和/或组织培养系统，而不会干扰在其它独立的多个细胞和/或组织培养系统中的任何细胞和/或组织培养系统中正在进行的生物过程。所述转盘通常是高度可调整的，并且可轻松配置成各种用户尺寸、形状和重量。符合人体工程学的转盘被配置成减轻现有的肌肉、骨骼或神经系统问题和/或被配置成首先防止实验室人员出现此类问题。在实施例中，所述符合人体工程学的转盘适用于从就坐配置到站立配置的竖直调整，或反之亦然。

A1.一种用于支撑多个生物单元的自动化竖直轨道组合件，其中所述竖直轨道组合件被配置成用于：

(i)所述生物单元沿竖直轨道组合件的限定路径的一致平移移动的用户操作的开始和停止，同时维持所述生物单元中的每个生物单元相对于重力适当地定向；以及

(ii)单独生物单元的轴向旋转的用户操作的开始和停止；

A2.一种竖直转盘，其包括多个生物单元，所述多个生物单元基本上被几何地约束为在预定义的轨迹上一致地平移移动，同时维持所述多个生物单元中的每个生物单元相对于重力的适当朝向，并且分别使所述多个生物单元中的独立的一个或多个生物单元轴向地旋转。

A3.一种竖直转盘，其包括多个生物单元，所述多个生物单元基本上被几何地约束为在预定义的轨迹上一致地平移移动，同时维持所述多个生物单元中的每个生物单元相对于重力的适当朝向，以及单独地调整每个生物单元相对于相邻生物单元的间距以通过紧密间距使转盘的选定区中的生物单元的空间密度最大化并通过稀疏间距增强用户对其它选定区中的生物单元的访问的能力。

A4.一种竖直转盘，其包括：

-用于控制生物单元的平移移动以进行用户定位的装置；以及

-用于在平移移动期间或当静止时致动所述多个生物单元中的任何一个或多个生物单元轴向旋转的装置。

1.一种自动化转盘，其包括：

-多个平移组合件，所述多个平移组合件在间隔开的定位处连接所述驱动轨道和所述支撑轨道，每个平移组合件支撑悬臂式生物单元，

其中所述多个平移组合件被配置成提供：(i)沿所连接的轨道一致地平移移动，同时维持每个悬臂式生物单元相对于重力的适当朝向，以及单独地(ii)每个生物单元的轴向旋转。

1a.根据权利要求1a所述的自动化转盘，其中所述多个平移组合件中的每个平移组合件是水平轮毂组合件。

1b.根据权利要求1a所述的自动化转盘，其中所述水平轮毂组合件包括：

第一端，所述第一端限定用于收纳所述悬臂式生物单元的输入轴的可逆联接器；

中心轮毂，所述中心轮毂包括：

2.根据权利要求1b所述的自动化转盘，其中所述可逆联接器是侧向延伸的悬臂式联接器。

2a.根据权利要求1b、2或2a所述的自动化转盘，其中在平移移动期间，在轨道弯曲部处，所述外部轮毂壳和附连的驱动托架经受旋转和反转，同时对应的支撑托架从竖直定位枢转到水平定位，驱动托架和支撑托架两者保持与其相应的轨道协作地接合，并且其中阻力臂保持竖直向下地定向。

3.根据权利要求1b、2或2a中任一项所述的自动化转盘，其中所述内部轮毂中的所述单独机构包括用于与所述生物单元的所述输入轴接合的电机驱动的中心轴，其中所述电机的致动以受控速度主动地使所述中心轴旋转，从而使相关联的生物单元轴向旋转。

3a.根据权利要求3所述的自动化转盘，其中所述轴向旋转是间歇的或连续的。

3b.根据权利要求3所述的自动化转盘，其中所述轴向旋转是双向的。

4.根据权利要求1b、2、2a或3中任一项所述的自动化转盘，其中所述驱动托架包括驱动块组合件，其中所述驱动块组合件的一面包括用于抓握所述驱动轨道并且用于与适于沿由所述驱动轨道限定的行进路线移动的驱动装置接合的附连的竖直布置的向外突出的轴承构件对。

5.根据权利要求1b、2、2a、3或4中任一项所述的自动化转盘，其中所述支撑托架包括支撑块组合件，其中所述支撑块组合件的一面包括用于抓握所述支撑轨道并且用于与适于沿由所述轨道限定的行进路线移动的驱动装置接合的附连的竖直布置的向外突出的轴承构件对。

5a.根据权利要求4或5所述的自动化转盘，其中所述支撑托架的平移移动与所述驱动托架的平移移动同步。

6.根据权利要求1b、2、2a、3、4或5中任一项所述的自动化转盘，进一步地其中所述水平轮毂组合件的所述第二端包括连接装置进入端口以向所述生物单元集中地提供操作资源。

7.根据权利要求1b、2、2a、3、4、5或6中任一项所述的自动化转盘，其中所述端口通向中空轴，所述中空轴延伸穿过所述中心轮毂到所述生物单元。

8.根据权利要求7所述的自动化转盘，其中所述连接装置包括围封单独资源的线缆，所述线缆源自中心源并且连接所述转盘上的每个连续的生物单元。

9.根据权利要求8所述的自动化转盘，其中所述操作资源是电供应线、气体供应线和控制器连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的自动化转盘，其中沿所连接的轨道的所述平移移动为顺时针方向或逆时针方向。

11.根据权利要求10所述的自动化转盘，其中沿所述所连接的轨道的所述平移移动为约180度。

12.根据权利要求11所述的自动化转盘，其中所述平移移动的速度是可调整的。

13.根据权利要求12所述的自动化转盘，其进一步操作性地连接到用于中断和/或停止平移移动的装置。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的自动化转盘，其中所述悬臂式生物单元是生物生产单元。

15.根据权利要求14所述的自动化转盘，其中所述生物生产单元支撑单独地在操作上受控的细胞和/或组织工程系统。

16.根据权利要求15所述的自动化转盘，其中所述细胞和/或组织工程系统执行以下中的一项或多项：无菌收纳/储存组织活检；自动化监测消化过程；消化活检组织以产生解离的细胞；

细胞分选和选择、安全的废物收集；在增殖底物上或内进行细胞接种；对细胞进行支架增殖以扩增细胞群；细胞清洗和细胞收集；在组织工程支架或基质上或内进行细胞接种；使细胞分化以允许细胞活性特异化；组织形成；执行机械刺激和/或生化刺激以促进组织成熟；采集组织工程化构建体/植入物以进行重建外科手术；以及储存和输送细胞和可植入组织。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的自动化转盘，其中所述驱动轨道和所述支撑轨道是基本上椭圆形的(oval)、圆形的或椭圆形的(elliptical)。

18.根据权利要求17所述的自动化转盘，其中所述驱动轨道和所述支撑轨道是椭圆形的。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的自动化转盘，其中包括多达24个平移组合件，所述平移组合件各自支撑悬臂式生物单元。

19a.根据权利要求1至19中任一项所述的自动化转盘，其进一步包括用于调整每个生物单元相对于相邻生物单元的间距以通过紧密间距使转盘的选定区中的生物单元的空间密度最大化，并且通过稀疏间距增强用户对其它选定区中的生物单元的访问的装置。

19b.根据权利要求1至19a中任一项所述的自动化转盘，其中间距的调整可以在所述生物单元的平移移动期间或在静止时进行。

20.一种用于最大化细胞和/或组织工程生产的自动化系统，所述系统包括根据权利要求1至19中任一项所述的自动化转盘，所述自动化转盘支撑在竖直壳体内并且在操作上连接到一个或多个控制器以控制用户进行的平移移动和所述生物单元的精确的符合人体工程学的定位以对其进行检查。

21.根据权利要求20所述的系统，其包括串联布置的多个所述自动化转盘。

21.一种用于分配和符合人体工程学地定位多个生物生产单元的自动化转盘系统，所述单元中的每个单元包括自动化的可单独操作的细胞和/或组织工程系统，所述自动化转盘系统包括：

自动化转盘，所述自动化转盘包括：

计算机连接。

22.根据权利要求21所述的自动化转盘系统，其中每个生物生产单元包括用于由用户进行通信的连接接口，所述连接接口连接到计算机。

23.根据权利要求21或22所述的自动化转盘系统，其中所述直立框架包括多达24个平移组合件。

24.根据权利要求21所述的自动化转盘系统，其中所述竖直壳体组合件包括具有可缩回轮的底座。

25.一种用于最大化细胞和/或组织工程生产的方法，所述方法包括在生产设施中设置一个或多个根据权利要求1至19中任一项所述的自动化转盘系统。

26.一种用于改进自动化转盘系统的用户的人体工程学的方法，所述自动化转盘系统包括多个独立的培养系统，所述多个独立的培养系统各自支撑在生物生产单元内，所述方法包括：

27.一种用于在生产设施中利用细胞和/或组织培养系统来提高生物生产能力的方法，所述方法包括：

28.一种用于支撑自动化的可单独操作的生物系统的符合人体工程学的自动化转盘，所述转盘包括：

29.一种用于符合人体工程学地定位自动化选择的细胞培养和/或组织工程系统以供用户检查的方法，所述方法包括：

所述转盘包括控制器和通信接口，所述控制器被配置成：

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解本文所描述的以下典型方面的描述。出于说明本发明的目的，在附图中示出了当前典型的方面。然而，应当理解的是，本发明不限于在附图中示出的方面的精确布置以及手段。应当注意，在附图中示出和在描述中提及的不同实施例中，相似的附图标记指代相似的元件。

鉴于以下附图，将更全面地理解本文中的描述：

图1示出了包括本发明的转盘的转盘系统的一种非限制性配置，所述转盘支撑在具有支撑底座的竖直壳体上并且支撑多个竖直定位的生物生产单元。所述生物生产单元中的一个生物生产单元处于打开配置；

图2是图1的转盘系统的侧面正视图，箭头指示了所述转盘具有约+/-180°的竖直平移移动；

图3是图1的转盘系统的侧面正视图，箭头示出了每个独立生物生产单元的单独轴向旋转；

图4为简单起见示出了支撑一个代表性生物生产单元的分离的转盘轨道结构；

图5示出了分离的转盘轨道结构和与生物生产单元的机械连杆的特写视图；

图6示出了分离的转盘机械连杆结构并且中间部分剖开以示出内部驱动结构；

图7示出了具有完全填充的轨道组合件的转盘的前右侧等距透视图；

图8是支撑在具有支撑底座的竖直壳体上的转盘系统的前右侧正视图；

图9示出了所使用的并且与生物生产单元中的每个生物生产单元连接的线缆的特写，所述线缆从中心源提供所需的资源；

图10示出了三种不同尺寸的转盘，所述转盘被示出为支撑六个、八个或十个生物生产单元；并且

图11示出了代表性测量结果，所述代表性测量结果可以用于限定任何特定生物生产单元的放置范围，以便操作者符合人体工程学地进行访问。

具体实施方式

本文所提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献以全文引用的方式并入。本文所讨论的出版物和应用仅被提供用于在本申请的提交日之前对其进行公开。本文中的任何内容均不应被视为承认本发明因现有发明而无权先于此类出版物。另外，这些材料、方法和实例仅是说明性的并且不旨在是限制性的。

在发生冲突的情况下，以包含定义的本说明书为准。

除非另外限定，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语均具有与本文中的主题所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。如本文所使用的，供应以下定义以促进对本发明的理解。

如本文所使用的，元件或组件之前的冠词“一个/种(a/an)”旨在关于元件或组件的实例(即出现)的数量不是限制性的。因此，“一个/种(a/an)”应被理解为包含一个或至少一个，并且元件或组件的单数词形式也包含复数，除非该数字明显意味着是单数。

如本文所使用的，术语“发明”或“本发明”是非限制性术语，并且不旨在指特定发明的任何单一方面，而是涵盖说明书和权利要求中所描述的所有可能的方面。

如本文所使用的，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(having)”及其变形和变位表示“包含但不限于”，并且应被理解为是开放性的，例如，意味着包含但不限于。

如本文所使用的，术语“约”是指数值数量的变化。一方面，术语“约”意指在所报告的数值的10％以内。另一方面，术语“约”意指在所报告的数值的5％以内。然而，另一方面，术语“约”意指在所报告的数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％以内。

如果列举了一系列值，则其仅仅是为了方便或简洁起见，并且包含所有可能的子范围以及所述范围的边界内和附近的单独数值。除非另外说明，否则任何数值也包含实际接近值并且整数值不排除分数值。子范围值和实际接近的值应被视为具体公开的值。

将理解的是，可以通过附带条件或否定限制明确地将所包含的本文所限定的任何组件排除在所要求保护的发明之外。

如本文中可能使用的，术语“接近”、“近似”和“实际上”表示相对于所引用的术语或实施例或操作或本发明的范围没有不利后果或影响的相应关系或度量或量或数量或程度。

如本文中可能使用的，涉及几何关系的任何术语，如“竖直”、“水平”、“平行”、“相反”、“笔直”、“侧向”、“平行”、“垂直”和其它角度关系也表示近似而实用的和/或实际的相应关系。

如本文所使用的，“竖直”可以与“直立”互换。如本文所使用的，“基本上竖直”或“基本上直立”用于指本文中描述的轨道组合件和支撑轨道适当地垂直于仓库、建筑物或生产设施的地面或地板(即，相对于仓库、建筑物或生产设施的地面或地板形成90°角)的朝向，但也包含轨道在与垂直线成约0°-60°范围内的实施例。也就是说，在实施例中，基本上竖直允许轨道以约5°、10°、约20°、约30°、约45°等的角度从垂直方向倾斜。

如本文所使用的，“平移移动”是指物体从一个地方到另一个地方的移动，而其相对于固定点的朝向没有改变，这与其中物体绕轴线转动的旋转相反。关于本发明的转盘，所述转盘提供多个生物生产单元沿所述转盘的基本上竖直弯曲的路径的平移移动，同时维持每个单独单元相对于其重力的朝向固定(即水平、稳定)。“平移移动”可以是双向的。

如本文所使用的，“平移(translates)”或“平移(translational)”是指支撑在本发明的转盘结构上的负载的移动，其中所述转盘包括尺寸和形状相同的椭圆形(oval)、椭圆形(elliptical)、球形、轨道形、胶囊形等的两条轨道。“沿轨道平移(translate alongthe tracks)”可以与“沿轨道平移(translation along the tracks)”互换，两者都意指沿直立转盘的椭圆形路径从一个定位移动到第二个定位，其中在沿此类框架移动/行进期间，平移不会引起(支撑的单元和其中的内容的)旋转反转。

如本文所使用的，“旋转”或“轴向旋转”是指物体绕其中心轴线转动的移动。关于生物生产单元的轴向旋转的单独动态调整，这意指所述生物生产单元绕其轴线旋转。这可以是双向的。这也可以被称为“摇摆运动”或“倾斜”。

如本文所使用的，“用户”与“操作者”可互换。

如本文可能使用的，术语“优选的”、“优选地”、“典型的”、“典型地”或“任选地”不限制本发明或本发明的实施例的范围。

如本文可能使用的，术语“基本上”(或其同义词)相对于上下文表示涵盖所引用的实体的大部分或大多数的度量或程度(extent)或量或程度(degree)，或相对于所引用的实体或相对于所引用的主题至少适度地或大得多或更大或更有效或更重要的程度。

如本文所使用的，术语“可以”表示包含或不包含和/或使用和/或实施和/或发生的选项或作用，但所述选项构成本发明的一些实施例或其结果的至少一部分，而不限制本发明的范围。

如本文中在说明书和权利要求中所使用的，短语“和/或”应当理解为意指如此联合的要素中的“任一个或两个”，例如，要素在一些情况下结合地存在而在其它情况下分开存在。除了用“和/或”短语具体标识的要素，其它要素可以任选地存在，无论是与具体标识的那些要素相关还是不相关，除非明确相反地指出。

如本文中在本说明书和权利要求中所使用的，“或”应被理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当将列表中的项分开时，“或”或“和/或”应被解释为包含性的，即包含许多要素或要素列表中的至少一个要素，但还包含多于一个要素以及任选地其它未列出的项目。一般而言，当前面带有排他性术语，如“任一个”、“……中的一个”、“……中的仅一个”、或“……中的确切一个”时，如本文所使用的术语“或”应当仅被解释为指示排他性替代形式(例如，“一个或另一个，但非两者”)。

如在本说明书和权利要求中所使用的，关于一个或多个要素的列表的短语“至少一个”应当被理解为意指选自要素列表中的任一个或多个要素的至少一个要素、但不一定包含要素列表内具体列出的每一个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中的要素的任何组合。这个定义还允许可以任选地存在除在短语“至少一个”所指的要素列表内具体标识的要素之外的要素，而无论是否与具体标识的那些元素相关还是不相关。

如本文所使用的，“多个”被理解为大于一的任何数。“多个”意指“两个或更多个”。

在权利要求书中使用如“第一”、“第二”、“第三”等顺序术语来修饰权利要求元素本身并不意味着一个权利要求元素的任何优先权、优先级、或顺序优于另一个权利要求元素或者方法的动作被执行的时间顺序，而是仅用作用于将具有某个名称的一个权利要求元素与具有相同名称(但使用顺序术语)的另一元素进行区分的标签，从而区分这些权利要求元素。

还应当理解，除非明确指出相反，否则在本文所要求保护的包含多于一个步骤或操作的任何方法中，所述方法的步骤或操作的顺序不一定限于叙述的所述方法的步骤或步骤的顺序。

如本文所使用的，“单元”是生物单元或生物生产单元。单元意在概括性地定义用于支撑其中的细胞和组织培养系统的生物结构。

如本文所使用的，“悬臂式单元”或“悬臂式生物生产单元”是可互换的，因为其指的是相同的部分。

如本文所使用的，“生物生产单元”包括独立可操作的自动化细胞培养和/或组织工程平台/系统，所述平台/系统包括用于细胞培养、细胞接种、细胞消化、细胞生长、细胞分化、细胞扩增、组织培养和组织生长中的一项或多项的多功能操作的组件。

生物生产单元可以容纳和支撑自动化、便携式、在操作上多功能的细胞培养和/或组织工程系统，所述系统执行/提供以下中的一项或多项：无菌收纳/储存组织活检；自动化监测消化过程；消化活检组织以产生解离的细胞；

细胞分选和选择，包含安全的废物收集；在增殖底物上或内进行细胞接种或对细胞进行支架增殖以扩增细胞群；细胞清洗和细胞收集；在组织工程支架或基质上或内进行细胞接种；使细胞分化以允许细胞活性特异化；组织形成；执行机械刺激和/或生化刺激以促进组织成熟；采集用于重建外科手术的组织工程化构建体/植入物；以及可植入组织的储存和输送。

在一些方面，这可以是组织工程盒，所述组织工程盒包括在每个阶段提供精确控制的一个或多个相互连接的生物反应器。从细胞源分离和细胞扩增到细胞收集、细胞洗涤和最终植入物形成，本发明的系统选择性地组合了关键过程，以应对细胞和组织疗法的不同的自体和同种异体临床应用的独特挑战。嵌入式传感器提供实时生物反馈并且使得能够自动调整生物处理以适应细胞来源行为中的自然变化。整个生物过程都包含在一次性盒中，以最大限度地确保患者和操作者的安全并简化物流。合适的非限制性生物生产单元描述于美国8,492,140；美国9,701,932；美国9,534,195；美国9,499,780；以及美国9,783,768中(这些美国专利中的每一个的内容以全文引用的方式并入)。

如本文所使用的，“自动化细胞培养系统”是包括若干个操作性地连接的生物生产单元和处理器的自动化系统。

如本文所使用的，“支撑的”、“附接的”、“连接的(connected)”、“接合的”、“联接的”、“连接的(linked)”和“紧固的”可以关于所述转盘的组件的接合以及并入本发明的系统和方法的组件的接合可互换地使用。进一步地，这些术语中的任何一个都可以与术语“可逆地”一起使用。

本发明和实践本发明的一般非限制性概述呈现如下。概述概述了本发明的实施例/方面的示例性实践，从而为变体和/或替代方案和/或不同的方面/实施例提供了建设性基础，其中一些在随后进行描述。

一种有效且经济的自动化策略是采用可以在自动化顺序下控制的过程特定生物反应器。出于处理稳健性和操作者简单性，此类生物反应器可以配置在一次性的、预先灭菌的筒或盒内。此外，实施自动化顺序所需的盒和相关控制仪器可以包含在环境受控的壳体(生物生产单元)中以实现以下(非限制性)操作条件：

1.用于专用盒的机械控制接口和电控制接口；

2.用于细胞的生物操纵的环境条件的温度控制；

3.用于细胞的生物操纵的环境条件的气体控制；

4.用于试剂的冷藏储存的独立受控环境；

5.监测关键过程参数；以及

6.符合数据保留策略的过程数据的电子存储。

为了实现多个生物生产单元的空间高效组织和符合人体工程学的访问的目标，开发了一种自动化转盘并且描述于本文中。所述转盘是直立转盘，所述直立转盘包括基本上竖直的轨道组合件，所述轨道组合件支撑并提供多个生物生产单元一致地或单独地沿弯曲的竖直轨道组合件的平移移动，以进行精确的用户定位。所述转盘适当地同时(即，一致地)沿弯曲的垂直轨道组合件在顺时针方向或逆时针方向上约±180°竖直平移所支撑的生物生产单元，同时维持生物生产单元中的每个生物生产单元相对于重力的精确对准/朝向。这确保支撑在生物生产单元中的每个生物生产单元内的任何细胞培养和/或组织工程系统不会受到在改变生物生产单元的竖直定位期间施加在其上的重力朝向的改变的负面影响。所述转盘还包括用于单独动态调整所述生物生产单元中的任何生物生产单元的轴向旋转的装置。令人惊讶的是，支撑其中的独立可操作的生物系统的单独的生物生产单元的平移和/或轴向移动不会损害所述单元与操作资源的中心源的互连。所述转盘也可以单独地平移所支撑的生物生产单元。也就是说，不是每个单元一致地移动，而是单个单元可以例如以“聚集”或“收集”朝向沿转盘的顶部或背面移动，而其余单元保持静止(或基本上静止)。根据需要，轨道中的一致的下一个单元可以从其余单元中单独平移出来，从而允许对所述单元进行工作或检查。

所述转盘被配置在壳体内，所述壳体通过与电源连接而供电并且可操作性地与计算机连接以进行操作控制(例如远程装置，通过触摸板屏幕、通过手持装置)。

可以并入本发明的转盘以与各种自动化细胞和组织培养系统一起使用。

图1展示了本发明的一个非限制性实施例，示出了自动化转盘系统1的配置，所述自动化转盘系统使得能够在高效空间封皮内有效整合多个独立的细胞生产过程。转盘系统1包括支撑在竖直壳体组合件12的框架内的直立转盘10，所述竖直壳体组合件充当转盘10的支撑框架和附接结构。竖直壳体组合件12安装在底座14上。竖直壳体组合件12提供多种功能，包含辅助物和资源(例如，电力、气体、数据等)的机械支撑和集中递送以及工作流程管理。转盘系统1展示为不需要另外支撑的“独立”结构，并且其尺寸可以被设定成各种大小以及对应的转盘大小，如所期望的仅受特定工业生物环境的竖直空间限制。

转盘系统1示出了在公共框架上支撑八个生物生产单元16的放大的生物生产单元。转盘系统的转盘10示出为被基本上竖直地配置成以椭圆形布置支撑八个单独的且在操作上独立的生物生产单元16，所述生物生产单元以空间上接近的方式遵循竖直转盘轨道框架(未示出)的弯曲形状。生物生产单元16中的一个生物生产单元示出为处于打开配置。生物生产单元16以易于用户访问的配置安装到转盘上。在图1中，这示出为处于悬臂式定位，当单元打开时，所述悬臂式定位提供空间以允许用户轻松访问其中的细胞和组织培养系统。生物生产单元16沿转盘轨道框架一致地或单独地平移移动，同时维持其基本上均匀的间距和相对于重力的适当朝向。由于空间是GMP(优质生产规范)设施中效率的重要影响因素，因此自动化转盘系统不仅利用生物设施中未使用的竖直空间，而且还被构造为通过将操作资源集中容纳在壳体组合件12内而紧凑。这允许将连续连接生物生产单元中的每个生物生产单元的特定操作资源连接整齐地储存起来，并且在歧管式线缆系统中合并到操作资源的中心源(参见图9)。当转盘静止时或在任何生物单元的平移旋转和/或单独的轴向旋转期间，此配置允许向每个生物生产单元提供资源。

图2示出了在沿转盘框架平移移动(由箭头指示)期间转盘10可以旋转总共±180度，其中每个生物生产单元16可以移动到相对于操作者优选的访问点的任何定位。移动可以是顺时针方向或逆时针方向。定向地以增量方式并且相对于选定的期望速度精确地控制移动。生物生产单元沿转盘轨道的平移移动任选地约束到约±180度，以防止损害从竖直壳体组合件内的中心位置以及依次向单独的生物生产单元中的每个生物生产单元供应资源(例如，电力、数据、气体等)的线缆(未示出)的完整性的任何趋势。

与用于库存管理的传统转盘设计不同，生物生产单元的安装不仅对于有效利用空间很重要，而且对于确保每个生物生产单元内的细胞和组织培养过程不会在生物单元沿转盘的竖直弯曲路径平移期间受到负面影响也很重要。所述安装还提供了另外的机构，以对每个单独的生物生产单元的轴向朝向进行另外的动态控制。图3示出了每个生物生产单元16可以通过限定的角度范围(也被称为“倾斜”或“摇摆”)以双向方式相对于重力(箭头)的轴向朝向被独立地且动态地调整。生物生产单元中的任何一个生物生产单元的动态轴向旋转调整可以在生物生产单元沿转盘的一致平移移动期间或当转盘静止时实现。

图4为简单起见示出了支撑一个悬臂式生物生产单元16的本发明的转盘10的结构。转盘10直立(竖直)定向并且包括具有驱动轨道20和支撑轨道22的轨道组合件18，所述驱动轨道和所述支撑轨道彼此间隔开、基本上彼此平行并且机械地附连到刚性支撑框架(未示出)。转盘10也可以基本上竖直地定向，使得驱动轨道20和支撑轨道相对于垂直线成角度，例如相对于完全竖直(垂直于地面或地板)成约0°-60°的角。驱动轨道20和支撑轨道22中的每一个示出为在形状上为椭圆形(闭环)并且被定向成使得所述环的长程竖直延伸并且轨道弯曲部位于轨道的顶部和底部。驱动轨道位于支撑轨道的前方，因为驱动轨道与需要用户访问的生物生产单元联接。支撑轨道相对于驱动轨道在下方竖直间隔开。此竖直偏移是固定的。

示出了平移组合件24，所述平移组合件充当连接驱动轨道20和支撑轨道22的机械连杆装置，从而提供沿所连接的轨道的同步平移移动。平移组合件被配置成在与驱动轨道20相邻的一端与生物生产单元16联接。生物生产单元16示出为通过单个悬臂式固定可逆联接器(未示出)在悬臂式定位单独安装到平移组合件24。平移组合件能够实现生物生产单元的悬臂式定位。每个悬臂式生物生产单元的单个附接点增强了对生物生产单元中的每个生物生产单元的服务访问，并且进一步提高了整体空间效率。悬臂式固定可逆联接器允许联接和解除联接，使得任何给定的生物生产单元可以从转盘的臂组合件移除/分离并且更换到或重新定位到转盘上的另一个定位。虽然示出了一个平移组合件，但是本领域技术人员可以理解，多个平移组合件以期望的间隔关系安装，从而将驱动轨道连接到各自支撑悬臂式生物生产单元的支撑轨道。

在操作上，自动化转盘必须通过确保每个生产单元在自动化转盘的整个定位调整/旋转过程中相对于重力矢量保持精确对准来提供几何稳定性。朝向不重要的系统使用重力作为对准机制，其中质心低于物体的枢转点。然而，此类系统不能充分补偿质心的变化，这会影响重力矢量相对于正在移动的物体的定位。本文所描述的自动化转盘具体地相对于重力矢量定向生物生产单元，使得生物生产单元内影响质心的二次操作不影响相对于重力的朝向。此外，一个或多个生物生产单元的所得稳定性使得内部组件能够相对于重力矢量移动，以实现特定的生物或流体事件。在需要轴向旋转的特定生产单元操作的情况下，与围绕自动化转盘的椭圆形轨道的平移移动分开，实施另外的连杆以独立地控制生产单元的朝向(如图3所示)。

图5更详细地示出了平移组合件24的结构，所述平移组合件被配置成沿轨道同步平移移动，同时以悬臂式朝向支撑生物生产单元16。平移组合件24包括具有第一端30的水平轮毂组合件28，所述第一端具有侧向延伸以收纳生物生产单元16的轴的悬臂式固定可逆联接器(未示出)。水平轮毂组合件28还包括具有刚性延伸部33的中心轮毂32以支撑驱动托架36，所述驱动托架协作地接合驱动轨道20和其相关联的驱动装置(例如，驱动带或驱动连杆，未示出)。水平轮毂组合件具有第二端38，竖直向下延伸的阻力臂40通过内部轮毂固定地安装到所述第二端。阻力臂40以平行于两个轨道的向下朝向延伸，支撑托架42通过枢转安装件在所述支撑托架的最低端处附连到所述两个轨道。支撑托架42协作地接合支撑轨道22和其相关联的驱动装置(例如，驱动带或驱动连杆，未示出)。驱动托架和支撑托架围绕椭圆形轨道同步行进，使得阻力臂40由于由驱动轨道20和支撑轨道22的固定竖直偏移引起的几何约束而始终维持在竖直朝向。

使用平移组合件支撑生物生产单元使得能够将生物生产单元重新定位到便于操作者访问支撑在生物生产单元中的细胞和/或组织培养系统的位置。虽然仅示出了一个生物生产单元，但多个平移组合件可以被配置成沿轨道行进，其中每个平移组合件支撑悬臂式生物生产单元。每个平移组合件的相对定位可能受到互连连杆的约束。此外，为生物生产单元的定位提供可调整的间距是可行的，由此对于需要不受约束的操作者访问的位置，间距被放大，而在不需要操作者访问的位置(如转盘的后部)，间距被减小。

除了在沿轨道平移期间提供生物生产单元的一致竖直轴线朝向之外，设置两个机械地和在操作上连接的托架还提供了抵抗由悬臂式生物生产单元施加在驱动架上的任何弯曲力矩所需的机械刚度。

本领域技术人员可以理解，驱动轨道与支撑轨道之间的距离可以变化，并且这部分地可能是由于在两个轨道之间设置连杆的平移组合件的尺寸、生物生产单元的尺寸和重量以及足够悬臂式安装多个单元所需的工程力造成的。虽然生物生产单元示出为使用悬臂式安装件而呈悬臂式，但应当理解的是，可以使用具有其它朝向的其它安装件。此外，在仅一个生物生产单元被示出为在每个平移组合件处呈悬臂式的情况下，应当理解的是，可以使用更小的生物单元，并且因此可以将多于一个生物单元串联地或邻近每个平移组合件安装在悬臂式定位。

还应当理解的是，驱动轨道和支撑轨道的形状和尺寸应基本上相同，以沿转盘轨道和相对于重力的朝向进行适当的平移移动。虽然框架的轨道示出为基本上椭圆形的形状，但所述形状可以变化并且仅受将支撑在转盘上的生物生产单元间隔开的能力以及提供约±180度的旋转双向移动的能力的限制。因此，轨道可以是基本上椭圆形(oval)、基本上椭圆形(elliptical)、基本上圆形或基本上胶囊形的。转盘可以被设计为具有任何竖直高度(例如，尺寸)，所述竖直高度仅受其使用设施的限制。构成转盘的框架的两个轨道可以具有任何期望的厚度并且由在其使用期间能够承受应力循环和动态负载条件的合适材料制成。合适的材料包括通常使用的工程材料，如但不限于金属和金属合金(例如，包括高级不锈钢、钢合金、铁、铜、铝和其组合)。

图6示出了分离的平移组合件24，其中中心轮毂32的一部分被切掉。平移组合件24示出了水平轮毂组合件28的中心区段。水平轮毂组合件的第一端30具有悬臂式固定可逆联接器26以安装生物生产单元。中心轮毂32具有外部轮毂壳34，所述外部轮毂壳的一侧通过刚性延伸部附连到驱动托架36，所述驱动托架与驱动轨道协作地接合以在其上平移移动。内部轮毂44通过轴承保持在外部轮毂壳34内。内部轮毂44通过阻力臂40被约束为在外部轮毂壳内旋转，所述阻力臂固定地安装到内部轮毂并且竖直向下突出以通过枢转连接与支撑托架42连接并且被配置成协作地接合支撑轨道22和其相关联的驱动装置(未示出)。当外部轮毂壳34在主轨道的椭圆形路径行进时经历旋转反转时，由于所附接的阻力臂被约束为保持竖直，内部轮毂被约束以维持相对于重力的一致朝向。由于驱动托架和支撑托架的协作定位而发生对阻力臂的朝向的这种约束，其中当托架围绕轨道行进时，驱动托架总是竖直地定位在次托架上方。

支撑悬臂式生物生产单元的联接器26与通孔轴承的内部轮毂44内的电机驱动的中心轴54机械地接合。电机驱动的中心轴被约束为在内部轮毂44内旋转，或者通过安装在驱动中心轴轴向旋转的内部轮毂上的电机驱动器和齿轮箱以受控速度主动旋转。通过内部轮毂相对于重力的受控朝向以及中心轴相对于内部轮毂的受控朝向，可以选择性地使中心轴轴向旋转并且因此相对于重力使生物生产单元轴向旋转。

驱动托架36是驱动块组合件56，其中所述驱动块组合件的一面58具有用于抓握主轨道20并接合其相关联的驱动装置的附连的竖直布置的向外突出的轴承构件60对，所述相关联的驱动装置适于沿由主轨道限定的行进路线平移移动。

支撑托架42是支撑块组合件62，其中所述支撑块组合件的一面64具有用于抓握支撑轨道以沿由支撑轨道限定的行进路线移动的附连的竖直布置的向外突出的轴承构件66对。支撑托架以与驱动托架同步的方式沿支撑轨道主动平移地移动，同时根据杠杆臂的长度保持固定的竖直偏移。

尽管在主托架和支撑托架中的每一个上都示出了两对轴承(即，分别为60和66)，但是本领域技术人员可以理解，可以并入另外的组以另外抓握主轨道或支撑轨道。

在操作中，平移组合件24和存在于轨道上的相似平移组合件通过主托架与主驱动带和电机组合件的物理连接以及连接次托架的次驱动带而一致地移动。基于托架与轨道之间的轴承界面，此运动是具有最小摩擦力的滑动运动。此外，托架支持显著的侧向和弯曲负载。这种负载承载能力和通过平移组合件偏移的两个托架的使用能够抵抗显著的悬臂负载，由此确保生物生产单元从一个定位到另一个定位的稳定平移。

生物生产单元16通过悬臂式固定可逆联接器26刚性地安装到平移组合件24，所述悬臂式固定可逆联接器与保持在内部中心轮毂44内的电机驱动的中心轴54协作。内部中心轮毂始终维持相对于重力矢量的一致朝向。电机驱动组合件定位中心轴54相对于内部中心轮毂的轴向旋转。当电机驱动连杆46休眠时，生物生产单元(因此包含在其中的细胞和/或组织培养系统)将维持相对于重力矢量的给定朝向。通过激活电机驱动连杆46，中心轴54的轴向定位可以在任一方向上改变，由此动态地轴向改变细胞和/或组织培养系统相对于重力矢量的定位。生物生产单元的轴向朝向的这种改变可以是间歇性的以帮助在安装在生物生产单元内的盒内发生特定的生物活性，或者在容纳在生物生产单元中的盒内的生物反应器上可以是连续的(例如，摇摆或倾斜)。

图7示出了完全填充的转盘，展示了平移组合件组件相对于生物生产单元在长程中和在轨道弯曲部上两者在转盘上的不同定位的定位。显然，无论生物生产单元沿轨道的定位如何，阻力臂40都保持在其竖直定位。在沿轨道弯曲部平移移动期间，外部轮毂壳34和驱动托架36经受旋转反转，同时支撑托架枢转以经受反转。驱动托架和相关联的支撑托架协作地从定位“A”(竖直)移动到定位“B”(水平，因为外部轮毂壳正在经受旋转反转)、移动到定位“C”(垂直反转，旋转反转完成)。在此顺序中，阻力臂40通过连杆机构保持竖直朝向。

在患者特异性治疗的生产中，存在使每个生物生产单元能够独立操作的必要性，因为每个患者特异性生产活动的初始化、处理和完成通常不会与任何其它并发生产要求保持一致。因此，每个生物生产单元相对于其中出现的生物处理条件而独立进行控制。这需要向每个生物生产单元递送公共资源，其中此类资源的消耗在每个生产单元内进行内部控制。

多个生物生产单元的旋转移动对资源递送和管理提出了独特的挑战。为了最小化资源分配复杂性，对自动化转盘的约±180度旋转的限制是合适的。由于这种旋转约束，开发了一种稳健且功能可靠的线缆策略以传送辅助物和资源(例如，电力、供应气体和数据)。

图8示出了在操作上支撑在竖直壳体组合件12上的代表性的完全填充的转盘的复杂性，所述竖直壳体组合件支撑中心操作资源以供递送。如图9所示，每个生物生产单元通过线缆(70)在功能上附接，所述线缆通过端口连接50插入，所述端口连接延伸并连接到竖直壳体组合件12内的中心定位的源。来自中心源的线缆70连接到第一生物生产单元并且向前连接到每个连续的生物生产单元。这种互连的线缆策略排除了为每个生物生产单元的资源建立到中心定位的源的独立线缆的复杂性。

安全预防措施是自动化转盘的操作要求，以保护操作者和每个生物生产单元内正在进行的生物过程的持续生存能力两者。移动部件被包含在内，或者具有相对于其它移动/静止部件不间断的表面以防止夹点。如果这些条件是不可能的，则需要替代性方法来避免伤害。图8所示的壳体组合件配置有保护盖72，以进一步帮助隔离并因此保护用户免受资源分发网络和其它部件的伤害。

还提供了安全离合器以在自动化转盘的驱动系统遇到高于正常扭矩的情况下允许转盘的移动自动中断。高扭矩下的离合器打滑保护用户免受可能由生物生产单元沿轨道轨迹旋转而产生的夹伤危险，并且还避免在发生故障时可能损坏的扭矩被传递到自动化转盘内的其它组件。

在GMP设施内操作需要对自动化转盘进行维修和清洁。自动化转盘的临时重新定位潜在地有利于维持清洁的生产空间。存在于底座14下方的轮74被配置成在需要便携性时展开。当静止时，轮74收缩在底座内以确保底座14相对于下面的地板结构稳定放置。

图10示出了转盘的代表性配置/尺寸，所述转盘支撑在其上的6个到10个生物生产单元。还示出了串联的完全填充的“容纳的”转盘，展示了用于细胞和/或组织培养工程的生物设施的生产能力大大提高。转盘可以被配置/设定尺寸以容纳任意数量的生物生产单元。转盘的高度通常由其中安装所述转盘的建筑物的净空高度确定。通常，转盘被构造成具有与建筑物结构兼容的最大高度，以最大化支撑在给定转盘上的生物生产单元的数量。例如，转盘高度可以是两层或更多层，配合在两层到三层(或更多层)的建筑物内，以最大限度地利用生物设施中的竖直空间。在此类实施例中，支架和/或平台可以添加到转盘以增加结构完整性并且为科学家提供另外的工作区域以供站立和监测生物生产。转盘还可以跨越或在物理上并入允许技术人员在不同高度处访问转盘的走道或平台，并且还允许用于多个用户的多个访问点。另外的实验室设备也可以根据期望或需要容纳在平台上以提供多个工作区域。转盘也可以用于允许生物生产单元从一个环境类别移动到另一个环境类别。例如，转盘可以跨越足够的高度，使得底部区段具有第一洁净室分类(例如，受调控的洁净室环境)，然后允许将生物生产单元平移到具有不同洁净室分类的上部区段(例如，不受调控的洁净室环境，以允许在不同环境条件下发生不同的生产单元相互作用)。也可以设想另外的分类。

生物生产单元之间的间距是可调整的，并且被选择成为生物生产单元的尺寸提供足够的间距。这允许为要支撑的特定类型的生物生产单元定制给定的转盘。还应该注意的是，虽然附图将所有生物生产单元展示为在类型上相似，但是在给定的转盘上同时呈现各种类型的生物生产单元也在本发明的范围内。进一步提供的是，转盘和转盘系统可以进一步被配置成具有单独的能力以调整每个生物单元相对于相邻生物单元的间距，以便通过紧密间距使转盘的选定区中的生物单元的空间密度最大化，并通过稀疏间距增强用户对其它选定区中的生物单元的访问。在一个非限制性实例中，一旦为用户选择并适当定位期望的生物生产单元，相邻的生物生产单元就可以进一步平移地“远离”选定生物生产单元重新定位以为用户提供更多空间。

为了适应不同的用户访问要求，可以由用户为选定用户精确地定位生物生产单元。提供了供用户与转盘上的每个生物生产单元进行有效通信的界面，并且所述界面是可调整的。

图11展示了代表性测量结果，所述代表性测量结果可以用于限定任何特定生产单元的放置范围，以提供由操作者进行的符合人体工程学的访问。因此，使用本发明的自动化转盘不仅增加了生物生产，而且为用户提供了对生物单元中的任何一个生物单元的简单且舒适的访问以进行检查、更换、移除或重新定位。用户可以在站立或就坐时将生物生产单元中的任何生物生产单元放置在竖直的符合人体工程学的水平处。

如本文所描述的，适当地，生物生产单元16被配置成一致地或单独地移动，以便使得能够竖直定位任何单个单元以便于访问。在实施例中，一个或多个另外的静止单元可以作为工作流程单元安装到转盘上。通过从当前在转盘系列中平移的单元中取出盒并将其转移到静止单元以进行另外的处理，这些工作流程单元可以用于特定功能。在需要临时操作支持来解决单个生物生产单元故障事件的情况下，静止工作流程单元也可以用作资源。此临时角色可以支持单元维修或单元更换。

在另外的实施例中，还可以在本文所描述的转盘中包含次级处理模块。当生物生产单元16到达平移中的特定定位时，可以接合此次级处理模块。例如，次级处理模块可以是生物隔离器，以在特定生产单元周围产生受控环境以用于特定盒处理要求或其它技术功能。这种生物隔离器可以允许操作者以在单元通向一般空间时(例如，外部污染或单元中使用的高度专业化或具有潜在毒性的细胞或病毒)不可能的方式干预单元的操作。

前述展示了本发明的自动化装置实现了对自动化细胞和组织培养应用的进一步显著的改进。在并入本发明的装置的情况下，可以改进复杂且自动化的模块化生物培养系统，从而允许在不损害系统完整性或系统多功能性的情况下，在相同的空间受到挑战的设施中提供患者治疗更需要的细胞和组织。每个生物生产单元的操作在访问方面在任何时候都符合人体工程学，并且任何用户都可以根据期望轻松实现。

尽管本文已经描述和展示了本发明的若干个实施例，但本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文所描述的功能和/或获得这些结果和/或这些优点中的一个或多个优点的各种其它装置和/或结构，并且此类变型和/或修改中的每一个被认为是在本发明的范围内。更一般来讲，本领域的技术人员将容易认识到，本文中描述的所有参数、尺寸、材料以及配置意味着是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于本发明的教导内容所用于的一种或多种具体应用。因此，应理解的是，前述实施例是仅通过实例方式来介绍的，并且在所附权利要求和其等效物的范围内，本发明可以按与具体描述和要求不同的方式来实践。

本发明的各个实施例和/或实例的描述出于说明的目的而呈现，但并不旨在是穷尽性的或限于所公开的实施例和/或实例。在不背离所描述的实施例的范围和精神的情况下，多种修改和变型对本领域的技术人员而言将是显而易见的。选择本文所使用的术语以最佳地解释实施例的原理、实际应用或对市场中发现的技术的技术改进，或者使本领域普通技术人员能够理解本文所公开的实施例。

Claims

1.一种自动化转盘，其包括：

基本上竖直的轨道组合件，所述基本上竖直的轨道组合件包括彼此竖直偏移且间隔开的驱动轨道和支撑轨道；

多个平移组合件，所述多个平移组合件在间隔开的定位处连接所述驱动轨道和所述支撑轨道，每个平移组合件支撑悬臂式生物单元，

所述多个平移组合件被配置成提供：(i)每个生物单元沿所述驱动轨道和所述支撑轨道一致地或单独地平移移动，同时维持每个悬臂式生物单元的朝向相对于重力稳定，以及单独地(ii)每个生物单元的轴向旋转。

2.根据权利要求1所述的自动化转盘，其中所述多个平移组合件中的每个平移组合件是水平轮毂组合件。

3.根据权利要求2所述的自动化转盘，其中所述水平轮毂组合件包括：

中心轮毂，所述中心轮毂包括：

内部轮毂，所述内部轮毂包括单独机构，所述单独机构被配置成使所述生物单元轴向地旋转；以及

4.根据权利要求3所述的自动化转盘，其中所述可逆联接器是侧向延伸的悬臂式联接器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的自动化转盘，其中所述内部轮毂中的所述单独机构包括用于与所述生物单元的所述输入轴接合的电机驱动的中心轴，其中所述电机的致动以受控速度主动地使所述中心轴旋转，从而使相关联的生物单元轴向旋转。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的自动化转盘，其中所述驱动托架包括驱动块组合件，其中所述驱动块组合件的一面包括用于抓握所述驱动轨道并且用于与适于沿由所述驱动轨道限定的行进路线移动的驱动带或驱动连杆接合的附连的竖直布置的向外突出的轴承构件对。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的自动化转盘，其中所述支撑托架包括支撑块组合件，其中所述支撑块组合件的一面包括用于抓握所述支撑轨道并且用于与适于沿由所述轨道限定的行进路线移动的驱动带或驱动连杆接合的附连的竖直布置的向外突出的轴承构件对。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化转盘，进一步地其中所述水平轮毂组合件的所述第二端包括连接器进入端口以向所述生物单元集中地提供操作资源。

9.根据权利要求8所述的自动化转盘，其中所述端口通向中空轴，所述中空轴延伸穿过所述中心轮毂到所述生物单元。

10.根据权利要求9所述的自动化转盘，其中所述连接器包括围封单独操作资源的线缆，所述线缆源自中心源并且连接所述转盘上的每个连续的生物单元。

11.根据权利要求10所述的自动化转盘，其中所述操作资源是电供应线、气体供应线和控制器连接。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的自动化转盘，其中沿所连接的轨道的所述平移移动为顺时针方向或逆时针方向约180度。

13.根据权利要求12所述的自动化转盘，其中所述悬臂式生物单元是生物生产并且是细胞和/或组织工程系统，所述细胞和/或组织工程系统被配置成执行以下中的一项或多项：无菌收纳/储存组织活检；自动化监测消化过程；消化活检组织以产生解离的细胞；

14.一种用于分配和符合人体工程学地定位多个生物生产单元的自动化转盘系统，所述生物生产单元中的每个生物生产单元包括自动化的可单独操作的细胞和/或组织工程系统，所述自动化转盘系统包括：

自动化转盘，所述自动化转盘包括：

基本上竖直的轨道组合件，所述基本上竖直的轨道组合件包括彼此竖直偏移且间隔开的驱动轨道和支撑轨道；以及

多个平移组合件，所述多个平移组合件在间隔开的定位处连接所述驱动轨道和所述支撑轨道，所述多个平移组合件中的每个平移组合件支撑悬臂式生物生产单元，其中所述多个平移组合件被配置成提供：(i)每个生物生产单元沿所连接的驱动轨道和支撑轨道一致地或单独地平移移动，同时维持每个悬臂式生物生产单元的朝向相对于重力稳定，以及单独地(ii)每个生物生产单元的轴向旋转；

控制器，所述控制器用于对所述生物生产单元中的每个生物生产单元内的每个细胞和/或组织培养系统进行独立生物控制；

支撑所述自动化转盘的竖直壳体组合件，所述壳体组合件包括操作资源的中心源；以及

连接器，所述连接器用于将操作资源的所述中心源互连到每个连续的生物生产单元；以及

计算机连接。

15.根据权利要求14所述的自动化转盘系统，其中每个生物生产单元包括用于由用户进行通信的连接接口，所述连接接口连接到计算机。

16.根据权利要求14或15所述的自动化转盘系统，其包括多达24个平移组合件。

17.一种用于改进自动化转盘系统的用户的人体工程学的方法，所述自动化转盘系统包括多个独立的细胞和/或组织工程系统，所述多个独立的细胞和/或组织工程系统各自支撑在生物生产单元内，所述方法包括：

竖直的轨道组合件，所述轨道组合件包括彼此竖直偏移且间隔开的驱动轨道和支撑轨道；

18.根据权利要求17所述的用于改进人体工程学的方法，其进一步包括将一个或多个平移移动操作指令发送到所述自动化转盘以使所述多个悬臂式生物生产单元一致地平移移动，所述一个或多个平移移动指令包括关于用于定位的目标生物生产单元在所述转盘上的位置的信息以及关于站立或就坐的特定用户的身体测量规范的信息。

19.根据权利要求18所述的用于改进人体工程学的方法，其进一步包括标识所述目标生物生产单元以对所述特定用户进行符合人体工程学定位，并且根据所述站立或就坐的特定用户的身体测量结果来定位所述目标生物生产单元。

20.根据权利要求19所述的用于改进人体工程学的方法，其进一步包括在所述目标生物生产单元被符合人体工程学地定位时停止所述平移移动操作指令，并且通过所述自动化转盘的通信接口将所述符合人体工程学定位的一个或多个结果发送到远程管理装置。