CN116322825A - 用于自动化细胞工程系统的无菌采样方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于从自动化细胞工程系统中进行无菌采样的装置和方法。无菌采样装置被配置成在流体或其它材料吸入和排出到所述无菌采样装置期间维持样品储器的无菌性。本文提供的方法采用无菌采样装置来实现材料和流体往返于自动化细胞工程系统的无菌抽取和无菌注射。
Description
技术领域
本公开涉及自动化细胞工程系统的使用。具体地，本公开涉及用于从自动化细胞工程系统和其它无菌环境中提供无菌采样的方法和装置。
背景技术
由于预期建立对先进细胞疗法的加速临床采用，因此更多的注意力转向将使这些疗法惠及全世界患者的基础制造策略。
由于患者特异性产品，用于细胞疗法的细胞的生产可能需要显著的人工参与。在仅一个实例中，CAR T细胞培养的自动化由于包含细胞活化、转导和扩增在内的多个敏感单元操作而特别具有挑战性。
将细胞活化、转导和扩增整合到商业制造平台中对于将这些重要的免疫疗法转化为面向广泛的患者群体至关重要。为了使这些挽救生命的治疗适用于全球患者群体，必须实施制造技术的转变以支持个性化医疗。先前已经描述了自动化的益处。这些益处包含与使用自动化相关联的劳动时间节省以及改进的产品一致性、减少的室分类、减少的洁净室占地面积、降低的培训复杂性以及改进的扩大和跟踪物流。
在没有适当的无菌过程控制的情况下，自动化的益处可能不能完全实现。本申请提供了用于在与自动化细胞工程系统相关联的操作期间维持无菌性的解决方案。本文提供的解决方案进一步适用于在涉及任何类型的无菌系统的操作期间维持无菌性。
发明内容
在各实施例中，提供了一种无菌柱塞注射器。所述无菌柱塞注射器包含：注射器筒，所述注射器筒限定注射器储器并且具有远端处的互连件和近端处的由注射器筒凸缘围绕的开口；注射器柱塞，所述注射器柱塞包含注射器柱塞杆凸缘、柱塞杆和储器面；垫圈，所述垫圈安置在所述储器面之上并且被配置成在所述注射器柱塞安放在所述注射器筒内时在所述储器面与所述注射器储器之间提供密封件；以及注射器柱塞密封装置，所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒并且被配置成提供注射器柱塞密封件。
在另外的实施例中，提供了一种从自动化细胞工程系统中进行无菌采样的方法。所述方法包含：提供无菌柱塞注射器，所述无菌柱塞注射器包含注射器筒、注射器柱塞以及提供注射器柱塞密封件的注射器柱塞密封装置；将所述无菌柱塞注射器连接到所述自动化细胞工程系统；以及用所述无菌柱塞注射器从所述自动化细胞工程系统中抽取生物样品。
在另外的实施例中，提供了一种从自动化细胞工程系统中进行无菌采样的方法。所述方法包含：提供无菌采样装置，所述无菌采样装置包含样品储器、样品室、填充装置和无菌密封设备；将所述无菌采样装置连接到所述自动化细胞工程系统；以及通过所述填充装置从所述自动化细胞工程系统中抽取生物样品。
附图说明
图1示出了用于细胞培养的一般化制造工艺。
图2示出了含有如本文的实施例中所描述的示例性细胞工程系统的实验室空间。
图3示出了可以在如本文的实施例中所描述的细胞工程系统中进行的细胞培养物生产工艺。
图4A-4C示出了自动化细胞工程系统的概况。图4A示出了处于闭合构型的自动化细胞工程系统。图4B示出了可以插入到自动化细胞工程系统中的盒。图4C示出了处于打开构型的自动化细胞工程系统。
图4D-4E示出了在自动化细胞工程系统中利用的细胞培养室的位置和定向。
图4F示出了在自动化细胞工程系统中利用的细胞培养室的更详细的视图。
图4G示出了用于自动化细胞工程系统的工艺流程图例。
图5A-5E示出了如本文的实施例中所描述的自动化细胞工程系统的另一种构型。图5A示出了可以装载到自动化细胞工程系统中的一次性盒。图5B示出了处于打开构型的自动化细胞工程系统。图5C示出了装载到自动化细胞工程系统中的盒。图5D示出了处于闭合构型的自动化细胞工程系统。图5E示出了与自动化细胞工程系统一起使用的盒的详细视图。
图6示出了使用注射器和袋从盒中采样。
图7展示了符合本发明实施例的无菌采样装置。
图8A-8B展示了符合本发明实施例的无菌采样装置。
图9A-9C展示了符合本发明实施例的另外的无菌采样装置。
图10展示了符合本发明实施例的另外的无菌采样装置。
图11A-11E展示了符合本发明实施例的无菌采样装置。
图12是展示了符合本发明实施例的无菌采样工艺的流程图。
图13A-13I示出了符合本发明实施例的无菌采样工艺的一实例。
具体实施方式
本公开提供了与自动化细胞工程系统结合维持无菌工艺的系统和方法。自动化细胞工程系统提供了用于生产各种经工程化的细胞和组织以及生物材料(例如，蛋白质、肽、抗体、抗体片段等)的强有力工具。如本文所述的自动化细胞工程系统的益处之一是无菌自含式模块的使用。此类模块产生用于细胞加工的无菌环境，而不需要在高级洁净室中进行此类工艺。当自动化细胞工程系统在非无菌环境中操作时，必须采取步骤以在操作者与这些系统交互期间维持无菌性。
本文提供的方法和装置有助于从自动化细胞工程系统中进行无菌采样，并且因此允许从自动化细胞工程系统中去除和重新插入样品，例如，细胞培养物、生物材料样品、试剂样品以及任何其它流体或材料样品。
符合本发明实施例的一种自动化细胞工程系统是CocoonTM平台，下文更详细地描述了其各方面。在于2017年9月1日提交的美国专利申请第16/119,618号中更全面详细地描述了CocoonTM平台，所述美国专利申请的内容通过引用整体并入本文。本文提供的可以与本文公开的无菌采样装置和方法一起使用的特定系统或自动化细胞工程系统的描述仅通过举例的方式来实现。本文公开的无菌采样装置和方法可以应用于另外的系统，例如，
(先进生物技术公司(Adva Biotechnology))和CLINIMACS/>
(美天旎生物技术公司(Miltenyi Biotech))。具体地，本文公开的无菌采样装置和方法可以适当地应用于将从其中抽取样品的任何无菌系统，同时维持样品和系统两者的无菌性。另外，本文公开的无菌采样装置和方法可以适当地应用于位于非无菌环境中的任何无菌系统。
如本文所述，自动化制造的安装和全面验证为经工程化的细胞和组织的生产的后勤和操作挑战提供了解决方案。将自动化引入生产工艺的重要方法是标识关键模块化步骤，其中操作者将物理、生物或化学变化应用于生产材料，称为“单元操作”。在细胞制造的情况下，这包含如细胞分离、遗传操纵、增殖、洗涤、浓缩和细胞采集等步骤。制造商通常将本地工艺瓶颈标识为引入自动化的即时机会。这反映在大多数可商购获得的生物反应器的技术操作范围中，其往往侧重于离散的过程步骤。细胞制造中(从无菌性维持到样品跟踪)的过程挑战在本文中通过产生一致的细胞输出同时改善不可避免的过程变异性的端对端自动化来解决。本文所述的方法还提供简化，并且相关联的电子记录有助于符合GMP标准。
各种细胞培养物(包含用于癌症免疫疗法的经修饰的自体T细胞)的临床开发最近取得了快速进展，这已引起对相关联的转化和纵向扩展/横向扩展含意进行规划。
虽然特定的细胞培养生长方案对于细胞制造可以不同，但是图1展示了一般化细胞培养生产过程(包含自体T细胞的生产)。图1描述了细胞制造的单位操作，例如，从患者血液样品的初始加工到调配用于自体T细胞疗法的输出细胞。
如本文所述，为了实现细胞制造自动化，本文所述的采样方法通过使用外部分析设备提供了解细胞在每个转变点处的状态以及所述细胞如何受到特定单元操作的影响。针对患者特异性疗法的微批量生产应尊重影响自动化可行性的关键过程敏感性。本文所述的自动化成功地涵盖了各种过程步骤。
单个一体式系统可以提供显著更大的空间效率，以使昂贵的GMP洁净室中所需的占用面积最小化。例如，如图2所示，完全集成的自动化系统被设计成使所需的占用面积最大化，以减少昂贵的GMP洁净室空间。图2示出了例如在标准实验室空间中运行的96个患者特异性端对端单元。
如本文所述，在各实施例中，所提供的方法利用COCOON平台(辛烷生物技术公司(Octane Biotech)(安大略省金斯顿(Kingston,ON)))，其将多个单元操作集成在单个统包平台中(参见例如，美国公布的专利申请第2019/0169572号，所述专利申请的公开内容通过引用整体并入本文)。然而，应当理解的是，根据本发明实施例可以使用其它完全或部分自动化的细胞培养设备，包含可商购获得的细胞培养设备，如可从美天旎生物技术公司获得的PRODIGY、可从通用电气医疗集团(General Electric Healthcare)获得的XURI和SEFIA，以及可从Atvio生物科技有限公司(Atvio Biotech Ltd)获得的系统。本文所述的无菌采样装置和方法可以适用于用以上列出的每一个和任何其它商业装置进行的无菌采样操作。
本文所述的方法可以与在完全整合的闭合自动化系统中CAR T细胞的生产(包含活化、病毒转导和扩增、浓缩和洗涤)结合使用(图3)。
在一些实施例中，结合功能封闭的、自动化细胞工程系统600(参见图4A、4B)进行本文所述的方法，所述系统适当地在其上具有用于进行细胞培养物的活化、转导、扩增、浓缩和采集步骤的指令。细胞工程系统(在全文中也称为自动化细胞工程系统)提供细胞培养物的自动化生产。如本文所使用的，“细胞培养物”是指任何合适的细胞类型，包含单个细胞，以及多个细胞或可以形成组织结构的细胞。示例性细胞培养物包含血细胞、皮肤细胞、肌肉细胞、骨细胞、来自各种组织和器官的细胞等。在各实施例中，可以产生如本文所述的经遗传修饰的免疫细胞，包含CAR T细胞。示例性自动化细胞工程系统在全文中也称为COCOON或COCOON系统。
例如，用户可以提供预填充有细胞培养物和试剂(例如，活化试剂、载体、细胞培养基、营养物、选择试剂等)和用于细胞生产的参数(例如，细胞的起始数量、培养基的类型、活化试剂的类型、载体的类型、细胞的数量或要生产的剂量等)的细胞工程系统，所述细胞工程系统能够执行生产工程细胞培养物的方法，包含经基因修饰的免疫细胞培养物，包含CART细胞，而无需来自用户的另外的输入。在自动化生产过程结束时，细胞工程系统可以提醒用户(例如，通过播放警报消息或发送移动应用程序警报)收集所生产的细胞。在一些实施例中，功能上封闭的细胞工程系统包含无菌细胞培养室。功能上封闭是指一种独立的但可以包含气体交换装置，例如，疏水过滤器和气体可渗透管道的系统。在一些实施例中，功能上封闭的细胞工程系统通过减少细胞培养物暴露于非无菌环境来使细胞培养物的污染最小化。在另外的实施例中，功能上封闭的细胞工程系统通过减少用户对细胞的处理来使细胞培养物的污染最小化。
如本文所述，细胞工程系统适当地包含盒602(参见图4B)。如本文所使用的，“盒”是指细胞工程系统的主要独立的、可移除且可替换的元件，所述细胞工程系统包含用于执行本文所述的方法的各个元件的一个或多个室并且适当地还包含细胞培养基、活化试剂、载体等中的一种或多种。盒可以包含柔性袋、刚性容器或其它构造元件。在一些方面，盒可以被配置成单次使用。
图4B示出了根据本发明实施例的盒602的一实施例。在各实施例中，盒602包含适合用于储存细胞培养基的低温室604，以及适合用于进行免疫细胞培养物的活化、转导和/或扩增的高温室606。适当地，高温室606通过热障1092与低温室604分离(参见图5b)。如本文所使用的，“低温室”是指适当地维持在室温以下并且更适当地维持在约2℃至约8℃以将细胞培养基等维持在冷藏温度下的室。低温室可以包含用于培养基的袋或其它固持器，包含约1L、约2L、约3L、约4L或约5L的流体。另外的培养基袋或其它流体来源可以在外部连接到盒，并且通过接入端口(例如，闭合的鲁尔配件、焊接的管道等)连接到盒。
如本文所使用的，“高温室”是指适当地维持在室温以上并且更适当地维持处于允许细胞增殖和生长的温度下，即介于约35℃-39℃之间并且更适当地约37℃的室。
在各实施例中，高温室606适当地包含细胞培养室610(在全文中也称为增殖室或细胞增殖室)，如图4d和图4e所示。
在一些方面，盒可以进一步包含一个或多个流体通路，所述一个或多个流体通路连接到细胞培养室，其中所述流体通路提供再循环、废物去除和均质气体交换以及将营养物分配到细胞培养室，而不干扰细胞培养室内的细胞。盒602还进一步包含用于驱动流体通过如本文所述的盒的一个或多个泵605(包含蠕动泵)以及用于控制通过各种流体通路的流动的一个或多个阀607。
在示例性实施例中，如图4d所示，细胞培养室610是不容易弯曲或折曲的扁平且非柔性的室(即，由如塑料等基本上非柔性材料制成)。非柔性室的使用允许细胞维持处于基本上不受干扰的状态。如图4e所示，细胞培养室610被定向成允许细胞培养物遍布细胞培养室的底部612。如图4e所示，细胞培养室610适当地维持在与地板或桌子平行的位置中，从而使细胞培养物维持处于不受干扰的状态，允许细胞培养物遍布细胞培养室的大面积底部612。在各实施例中，细胞培养室可以包含特征，如翘曲，以促进一致的填充和排出。在各实施例中，细胞培养室610的总厚度(即，室高度642)是低的，在约0.5cm至约5cm的量级上。如本文所述，在示例性实施例中，盒预填充有细胞培养物、培养基、活化试剂和/或载体中的一种或多种，包含这些的任何组合。在另外的实施例中，这些不同的元件可以稍后通过合适的注射端口等添加。
如本文所述，在各实施例中，盒适当地进一步包含pH传感器、葡萄糖传感器、溶解氧传感器、二氧化碳传感器、乳酸传感器/监测器和/或光学密度传感器中的一种或多种。盒还可以包含一个或多个采样端口和/或注射端口。此类采样端口和注射端口(1094)的实例在图5a中展示，并且可以包含用于将盒连接到如电穿孔单元或另外的培养基来源等外部装置的接入端口。图5a还示出了细胞输入1095、可以用于对细胞培养基进行加温的试剂加温袋1096等的位置，以及培养区1107的位置，所述培养区容纳用于在培养基中使用的各种组分，包含例如细胞培养基、载体、营养物和废物等。
图5b示出了去除盒602的COCOON细胞工程系统。在图5b中可见的是细胞工程系统的组件，包含气体控制密封件1020、加温区1021、致动器1022、用于根据需要使细胞工程系统摆动或倾斜的枢轴1023以及用于保持低温室604的低温区1024。还示出了示例性用户接口1030，所述用户接口可以包含用于一维码和二维码(例如，条形码和QR码)的读取器，以及通过触摸板或其它类似装置使用输入来接收的能力。可以进一步包含组件标识传感器，如条形码读取器、QR码读取器、射频ID询问器或其它组件标识传感器的用户接口1030。在一些方面，盒602可以包含第一标识组件，如条形码，并且用户接口1030可以包含被配置成读取和标识第一标识组件的读取器。图5e示出了盒602的另外的详细视图，包含可以在需要另外的细胞培养体积的情况下使用的次级室1150的位置，以及可以用于回收如本文中所产生的最终细胞培养物的采集室1152的位置。
在示例性实施例中，如图4f所示，细胞培养室610进一步包括以下中的至少一个：远侧端口620，所述远侧端口被配置成允许从细胞培养室中去除气泡和/或被配置成再循环端口；中间端口622，所述中间端口被配置成充当再循环入口端口；以及近侧端口624，所述近侧端口被配置成充当细胞去除的排放端口。
在仍另外的实施例中，本文提供了用于在自动化细胞工程系统600中使用的盒602，所述盒包括：细胞培养室610，所述细胞培养室用于执行免疫细胞培养物的活化、转导和/或扩增，所述细胞培养室具有被配置成容纳免疫细胞培养物的室体积；以及卫星体积630，所述卫星体积用于通过在不容纳免疫细胞培养物的情况下为培养基和其它工作流体提供另外的体积来增加细胞培养室的工作体积(即，卫星体积不含有任何细胞)。
图4g示出了展示了细胞培养室610与卫星体积630之间的连接的示意图。图4g中还展示了各种传感器(例如，pH传感器650、溶解氧传感器651)以及采样/样品端口652和各种阀(控制阀653、旁通止回阀654)以及一个或多个流体通路640的定位，所述一个或多个流体通路适当地包括连接组件的基于硅酮的管组件或其它管组件。如本文所述，使用基于硅酮的管组件允许通过管组件进行氧合，以促进气体转移和针对细胞培养物的最佳氧合。图4g中还示出了在盒的流动路径中的一个或多个疏水过滤器655或亲水过滤器656以及泵管657和袋/阀模块658的使用。
在另外的实施例中，如图4g所示，盒602适当地进一步包含用于根据需要保持另外的培养基等的错流储器632。适当地，错流储器的体积介于约0.50ml与约300ml之间，更适当地介于约100ml与约150ml之间。
在一些实施例中，细胞工程系统包含多个室。在另外的实施例中，本文所述的细胞的活化、转导、扩增、浓缩和采集方法的步骤中的每一个在细胞工程系统的所述多个室中的不同室中进行。在一些实施例中，细胞在从一个室转移到另一个室期间基本上不受干扰。在其它实施例中，所述方法的步骤在细胞工程系统的同一室中执行，并且细胞工程系统根据所述方法的每个步骤的需要自动调整室环境。因此，进一步允许在各个步骤期间不干扰细胞。
用自动化细胞工程系统进行的各种过程和/或操作可能需要从自动化细胞工程系统中抽取材料(如细胞培养物、生物材料样品或其它流体)。一些过程和操作可以进一步需要将此类材料注射回到自动化细胞工程系统中。另外的要求可以包含将各种材料注射到系统中，如转染试剂以及营养补充剂、培养基补充剂等。此类过程和操作可以受益于无菌采样装置，所述无菌采样装置被配置成以无菌方式抽取和返回样品而不从非无菌环境中引入任何污染物。
图6示出了使用常规注射器1170和袋1172来从自动化细胞工程系统600中抽取样品。常规注射器可以配备有无菌内部。当在非无菌环境(即，无菌性低于细胞工程系统的无菌内部的环境)中操作时，注射器内部的无菌性可能会受到损害。例如，在常规的柱塞注射器中，提供动态密封以允许在注射器柱塞的运动范围内密封注射器内部。然而，注射器内部的位于储器面后面的一部分在操作期间(即，当注射器柱塞被压入时)暴露于环境中。粘附到内部的壁的污染物具有被引入到在柱塞操作期间被吸入到注射器内部的任何物质中的潜力。
现在参考图7-13描述与无菌采样装置和方法相关的具体实施例。除非另外指明，否则对于本文所讨论的无菌采样装置，术语“远侧”和“近侧”在相对于操作者的位置或方向的以下描述中使用。“远侧”和“向远侧”是指无菌采样装置的输入/输出端的定位，并且在标准使用下可以远离操作者或在远离操作者的方向上。“近侧”和“向近侧”是指无菌采样装置在正常使用期间在朝向临床医生的方向上操作端的定位。
本文的实施例提供了一种无菌采样装置，所述无菌采样装置适合于维持被吸入无菌采样装置中和/或从无菌采样装置中排出的样品的无菌性。无菌采样装置包含限定样品储器的样品室。样品储器被配置成容纳样品，如生物材料样品、试剂样品、细胞培养物或任何其它流体。无菌采样装置包含样品室的远端处的互连件。互连件被配置成将样品室连接到其它采样设备，并且可以包含例如可焊接的管道、如ICU医疗螺和BD Q-Syte等鲁尔激活的连接器、如CPC AseptiQuik等无性连接器、标准鲁尔锁配件、扭转配合以及任何其它合适的连接器。
无菌采样装置进一步包含填充装置，所述填充装置被配置成通过手动或自动化操作将样品吸入样品储器中和/或将样品从样品储器中排出。符合本文的实施例的填充装置包含被配置成在连接到自动化细胞工程系统的储器的样品储器与外部环境之间提供压差(过压或欠压)的任何装置、机构或系统。由填充装置提供的压差驱动从样品储器吸入和排出流体。如本文所讨论的，填充装置被配置成连接到各种样品室并且与各种样品室一起操作。例如，如下文所讨论的，注射器样品室可以与注射器柱塞一起用作填充装置。其它样品室设计可以采用泵、真空、注射器和其它机构作为填充装置，如下文所讨论的。
无菌采样装置进一步包含无菌密封设备，所述无菌密封设备被配置成在无菌采样装置的操作(例如，填充和排空样品储器)期间维持样品储器对环境污染物的无菌性。如本文所使用的，维持样品储器的无菌性是指防止样品储器被环境污染并且将样品储器维持在高于环境的无菌性水平的无菌性水平。无菌密封设备可以是或可以不是液体接触的。
下文参考图7-11更详细地讨论了无菌采样装置的各个方面的具体实例。
图7展示了符合本发明实施例的无菌采样装置。图7的无菌采样装置是无菌柱塞注射器700，并且可以包含注射器筒701、注射器柱塞703、垫圈705和注射器柱塞密封装置709。
注射器筒701呈大致圆柱形，并且限定占据注射器筒701的内部的注射器储器702。注射器筒701是限定样品储器的样品室的一实例。注射器筒701的远端包含互连件710。互连件710可以是任何类型的注射器互连件，包含例如鲁尔锁尖端、滑动尖端、偏心尖端和导管尖端。任何合适的注射器尖端可以用作互连件710。注射器筒701的近端包含由注射器筒凸缘707围绕的近侧开口711。近侧开口711具有与注射器储器702基本上相同的直径。注射器筒701可以包含刻度体积标记，以指示注射器储器702内部的物质的体积。注射器筒701可以由任何合适的材料制成，包含例如聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、不锈钢等。
注射器柱塞703包含注射器柱塞杆706、位于注射器柱塞杆706的近端处的注射器柱塞杆凸缘708以及位于注射器柱塞杆706的远端处的储器面704。注射器柱塞杆706可以由任何合适的材料制成，包含例如聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、不锈钢等。注射器柱塞703是被配置成填充和排空注射器储器702的填充装置的一实例。
垫圈705安置在储器面704之上并且被配置成在注射器柱塞703安放在注射器筒701内时在储器面704与注射器筒701的内壁之间提供密封件。因此，当注射器柱塞703安放在注射器筒701内时，垫圈705密封注射器储器702。当操作无菌柱塞注射器700时，注射器柱塞703在注射器储器702内来回移动以便吸入和排出流体(即，液体或气体)。
注射器储器702的位于储器面704远侧的部分在本文中被称为注射器储器702的活动部分，而注射器储器702的位于储器面704近侧的部分在本文中被称为注射器储器702的非活动部分。无菌柱塞注射器700是通过移动注射器柱塞703来膨胀和收缩注射器储器702的活动部分的体积来操作的。活动部分的体积的膨胀和收缩提供了必要的压力不平衡，以便将流体吸入和排出到注射器储器702中。
无菌柱塞注射器700进一步包含注射器柱塞密封装置709，所述注射器柱塞密封装置固定到注射器筒701并且被配置成提供注射器柱塞密封件712。如本文所使用的，当涉及注射器柱塞密封装置时，“密封件”是指不允许任何实质量的流体(包含液体和/或气体)的转移的不透流体的、适当地不透液体的并且在一些实施例中不透气体的接合件、连接件或配件，适当地允许大约小于储器702的体积的1％，更适当地小于储器702的体积的0.1％、0.01％并且甚至更适当地0.001％穿过密封件。注射器柱塞密封装置709是被配置成维持注射器储器702的无菌性的无菌密封设备的一实例。注射器柱塞密封装置709围绕无菌柱塞注射器700的近端和注射器柱塞703。注射器柱塞密封装置709可以是管、袋、气囊、袜状结构、手风琴式褶皱结构或足以封闭无菌柱塞注射器700的近端和注射器柱塞703的任何其它结构。注射器柱塞密封装置709可以由任何合适的材料构成，包含聚合物、塑料等。
注射器柱塞密封装置709的远侧部分可以固定到注射器筒701的位于注射器筒凸缘707远侧的近侧部分。注射器柱塞密封装置709还可以固定到注射器筒凸缘707本身。注射器柱塞密封装置709到注射器筒701的固定或附接可以通过粘合剂、热粘合、化学粘合或声波焊接、通过如夹紧等机械手段和/或通过任何其它合适的手段来实现。机械装置可以可移除地固定注射器柱塞密封装置709。
注射器柱塞密封装置709的近侧部分可以任选地固定或附接到注射器柱塞杆凸缘708。注射器柱塞密封装置709可以涵盖或围绕整个注射器柱塞703。在此类实施例中，注射器柱塞杆凸缘708可以连接到注射器柱塞密封装置709，使得注射器柱塞703的移动引起注射器柱塞密封装置709的对应移动。
在另外的实施例中，注射器柱塞密封装置709具有近端中的开口。在此类实施例中，注射器柱塞密封装置709的近端中的开口被密封到注射器柱塞杆凸缘708以维持闭合。近端中的开口可以在注射器柱塞杆凸缘密封件(未示出)处密封到注射器柱塞杆凸缘708。
在各实施例中，注射器柱塞密封件712是基本上不透流体的。在各实施例中，出于维持无菌性的目的，注射器柱塞密封件712是基本上不透气体的。在各实施例中，注射器柱塞密封件712是基本上不透液体的，但不是基本上不透气体的，例如，以允许气体蒸气灭菌。在各实施例中，注射器柱塞杆凸缘密封件是基本上不透流体的。在各实施例中，注射器柱塞杆凸缘密封件是基本上不透气体的。在各实施例中，注射器柱塞杆凸缘密封件是基本上不透液体的，但不是基本上不透气体的。适当地，允许大约小于储器702的体积的1％，更适当地小于储器702的体积的0.1％、0.01％并且甚至更适当地0.001％穿过密封件。
注射器柱塞密封装置709操作以维持或保持注射器储器702的无菌性。因此，注射器柱塞密封装置709将注射器储器702的无菌性维持或保持在与经包装的无菌柱塞注射器700的初始无菌性相同的水平，并且防止可能由无菌柱塞注射器700在非无菌环境中的操作所引起的无菌性的任何降级。
常规注射器通过注射器储器的活动部分的膨胀和收缩来操作。在活动部分膨胀和收缩的同时，注射器储器的非活动部分分别收缩和膨胀。当储器面从注射器筒的远端抽出至近端时，注射器筒的先前暴露于注射器外部的环境的内壁变成限定注射器储器的活动部分的壁。因此，来自注射器外部的环境的污染物可能粘附到注射器筒的壁并且引入到注射器储器的活动部分中。来自注射器内部的污染物类似地还可能粘附到注射器筒的壁并且因此逃逸到环境中。当注射器柱塞被反复地推入和推出注射器筒时，这种情况更有可能发生。
在无菌柱塞注射器700的操作期间，注射器柱塞密封装置709隔离注射器储器702的非活动部分。通过将注射器储器702的非活动部分与周围环境隔离，可以防止注射器储器702被使用无菌柱塞注射器700的环境污染。当操作无菌柱塞注射器700时，无菌柱塞注射器700在整个注射器储器702中、在活动部分和非活动部分两者中维持无菌性。无菌性维护可能需要互连件710连接到无菌(sterile/aseptic)环境。
图8A-8B展示了符合本发明实施例的另外的无菌采样装置。图8A-8B的无菌采样装置是无菌柱塞注射器800，并且可以包含注射器筒801、注射器柱塞803、垫圈805和注射器柱塞密封装置809。
注射器筒801总体上类似于注射器筒701，并且包含与注射器筒701的特征相同的所有特征。注射器筒801限定注射器储器802，并且包含互连件810、由注射器筒凸缘807围绕的近侧开口811。注射器筒801是限定样品储器的样品室的一实例，并且注射器储器是样品储器的一实例。
注射器柱塞803总体上类似于注射器柱塞703，并且包含与注射器柱塞703的特征相同的所有特征，包含注射器柱塞杆806、位于注射器柱塞杆806的近端处的注射器柱塞杆凸缘808以及位于注射器柱塞杆806的远端处的储器面804。注射器柱塞803是被配置成填充和排空注射器储器802的填充装置的一实例。垫圈805安置在储器面804之上并且总体上类似于垫圈705。注射器储器802的位于储器面804远侧的部分在本文中被称为注射器储器802的活动部分820(在图8B中示出)，而注射器储器802的位于储器面804近侧的部分在本文中被称为注射器储器802的非活动部分821(在图8B中示出)。无菌柱塞注射器800是通过移动注射器柱塞803来膨胀和收缩注射器储器802的活动部分820的体积来操作的。活动部分820的体积的膨胀和收缩提供了必要的压力不平衡，以便将流体吸入和排出到注射器储器802中。
无菌柱塞注射器800进一步包含注射器柱塞密封装置809，所述注射器柱塞密封装置固定到注射器筒801并且被配置成提供注射器柱塞密封件812。注射器柱塞密封装置809是被配置成维持注射器储器802的无菌性的无菌密封设备的一实例。注射器柱塞密封装置809围绕无菌柱塞注射器800的近端和注射器柱塞803。
注射器柱塞密封装置809包含多个手风琴式褶皱813。当注射器柱塞803推进到注射器储器802中时，手风琴式褶皱813被配置成层叠，如图8A所示，并且当注射器柱塞803朝向注射器储器802的近端抽出时，所述手风琴式褶皱被配置成伸展，如图8B所示。
在各实施例中，注射器柱塞密封装置809可以在近端和远端两者处都配置有开口。在此类实施例中，注射器柱塞密封装置809被配置为用手风琴式褶皱打褶的管。注射器柱塞密封装置809的远端在注射器筒801的近侧部分处的注射器柱塞密封件812处密封到注射器筒801。注射器柱塞密封件812可以位于注射器筒凸缘807上或可以位于注射器筒凸缘807的远侧、注射器筒801的圆柱形部分上。注射器柱塞密封装置809的近端在注射器柱塞杆凸缘密封件822处密封到注射器柱塞803。注射器柱塞密封装置809到注射器筒801和注射器柱塞杆凸缘808的固定或附接可以通过粘合剂、热粘合、化学粘合或声波焊接、通过如夹紧等机械手段和/或通过任何其它合适的手段来实现。机械装置可以可移除地固定注射器柱塞密封装置809。
在各实施例中，注射器柱塞密封装置809可以被配置成在注射器柱塞密封件812的位置处具有远端处的单个开口。注射器柱塞密封装置809的闭合近端可以包裹在柱塞杆凸缘808之上，并且可以任选地在注射器柱塞杆凸缘密封件822处密封到柱塞杆凸缘808。注射器柱塞密封装置809到注射器筒801和注射器柱塞杆凸缘808的固定或附接可以通过粘合剂、热粘合、化学粘合或声波焊接、通过如夹紧等机械手段和/或通过任何其它合适的手段来实现。机械装置可以可移除地固定注射器柱塞密封装置809。
如上文关于注射器柱塞密封件712所讨论的，注射器柱塞密封件812和注射器柱塞杆凸缘密封件822可以是基本上不透流体的、基本上不透气体的、或基本上不透液体的而非基本上不透气体的。
当操作无菌柱塞注射器800时，注射器柱塞密封装置809操作以维持或保持注射器储器802的无菌性。无菌性维护可能需要互连件810连接到无菌环境。
在各实施例中，注射器柱塞密封装置809被配置成在注射器柱塞803的整个操作范围内封闭基本上类似的体积。如本文所使用的，基本上类似的体积是指变化小于10％、小于5％或小于1％的体积。当注射器柱塞803推进到注射器储器802(如图8A所示)中时，注射器柱塞密封装置809封闭内部体积830(如图8B所示)，所述内部体积的一部分由注射器储器802的非活动部分821形成，并且所述内部体积的一部分由注射器柱塞杆806与注射器柱塞密封装置809之间的空间和体积形成。当注射器柱塞杆806通过注射器储器802向近侧抽出时(如图8B所示)，内部体积830的由非活动部分821形成的部分的尺寸减小，而由注射器柱塞杆806与注射器柱塞密封装置809之间的空间和体积形成的部分的尺寸增大。贯穿注射器柱塞杆806的操作范围，内部体积830被维持在基本上相同的体积。如本文所使用的，基本上相同的体积意味着内部体积830的体积的任何改变都不足以显著干扰无菌柱塞注射器800的操作。例如，基本上相同的体积可以包含小于5％、4％、3％、2％和/或1％的体积变化。如果内部体积830的体积在操作期间不同，则这可能产生干扰无菌柱塞注射器800的操作的压力不平衡。减小内部体积830是由内部体积830内部的压力来抵抗的，而膨胀内部体积830是由内部体积830外部的压力来抵抗的。
内部体积830可以通过注射器柱塞密封装置809的各个设计方面在整个操作范围内维持在基本上相同的体积。在各实施例中，手风琴式褶皱813被大小设定且被配置成使得内部体积830与所述手风琴式褶皱被折叠和/或拉伸时保持基本上相同的尺寸。在另外的实施例中，注射器柱塞密封装置809是柔性的，以便允许内部体积830在操作期间通过注射器柱塞密封装置809的折曲而保持在基本上相同的体积。在另外的实施例中，可以使用两种方法，其中手风琴式褶皱813和柔性两者提供了内部体积830的维持的一部分。
图9A-9C展示了符合本发明实施例的无菌采样装置。
图9A-9C展示了无菌采样装置900的实施例。无菌采样装置900包含样品容器901、过滤器930和过滤器互连件931。图9A-9C展示了使用不同容器-过滤器连接器950/951/952和不同填充装置961/962/963的无菌采样装置900。
样品容器901限定样品储器902，并且包含互连件910和近侧开口911。样品容器901是限定样品储器的样品室的一实例。样品容器901可以是注射器储器或任何其它合适的容器。样品容器901可以是注射器或其它圆柱形容器，并且可以由任何合适的材料构成，包含例如聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、不锈钢等。在各实施例中，样品容器901可以包含凸缘907，如注射器筒凸缘。在各实施例中，样品容器901可以包含刻度体积标记。
容器过滤器连接器950/951/952在近侧开口911处连接到样品容器901。容器过滤器连接器950/951/952提供基本上不透流体的密封件、基本上不透气体的密封件、或基本上不透液体的而非不透气体的密封件。容器过滤器连接器950/951/952可以是任何合适的连接器。例如，如图9A所展示的容器-过滤器连接器950是注射器筒适配器，所述注射器筒适配器被配置成闩锁到凸缘907并且密封近侧开口911。在另外的实施例中，如图9B所展示的，容器过滤器连接器951是拧到样品容器901的近侧开口911上的卡口式配件。在仍另外的实施例中，如图9C所展示的，容器-过滤器连接器952与过滤器930和过滤器互连件931是一体的。
容器过滤器连接器950/951/952连接到过滤器930。在各实施例中，过滤器9300.22微米疏水过滤器。其它合适的过滤器可以包含0.2微米疏水过滤器或具有与采样装置内容纳的流体不同的膜疏水性的任何过滤器，其中膜的孔径小到足以容纳流体，但大到足以使空气/气体穿过膜，使得无菌采样装置的性能基本上不受影响。过滤器930是被配置成维持样品储器902的无菌性的无菌密封设备的一实例。过滤器互连件931安置在过滤器930的近侧上。
填充装置961/962/963连接到过滤器互连件931，所述填充装置被配置成填充和排空样品储器902。填充装置961/962/963可以是另一种注射器、泵、注射器泵、真空或适用于使样品通过互连件910被吸入注射器储器中的任何其它装置。例如，图9A展示了注射器填充装置961的使用，图9B展示了泵填充装置962的使用，并且图9C展示了注射器泵填充装置963的使用。
当操作时，无菌采样装置900维持样品储器902的无菌性。无菌性维护可能需要互连件910连接到无菌环境。操作填充装置961/962/963以降低样品储器902中的压力，从而引起样品或其它流体的吸入。为了排出样品或其它流体，操作填充装置961/962/963以增加样品储器902中的压力。过滤器930允许足够的气体(例如，空气)穿过，以提供适当的压力降低和增加，从而引起样品或流体的吸入和排出。然而，过滤器930不允许污染物通过。因此，在无菌采样装置900的操作期间，过滤器930操作以维持样品储器902的无菌性。样品储器902的无菌性维护不需要填充装置被类似地灭菌。
图10展示了符合本发明实施例的另外的无菌采样装置。无菌柱塞注射器1000是无菌采样装置。无菌柱塞注射器1000包含注射器筒1001，所述注射器筒限定注射器储器1002并且具有位于远端处的互连件1010。注射器筒1001是样品室的一实例，并且注射器储器是样品储器的一实例。
无菌柱塞注射器1000进一步包含采样球形件1005，所述采样球形件通过无菌密封件1012密封到注射器储器1002的近侧开口1011。无菌密封件1012是基本上不透流体的，并且在一些实施例中是基本上不透气体的。在一些实施例中，无菌密封件1012是基本上不透液体的而非基本上不透气体的。操作采样球形件1005以从注射器储器1002吸入和排出流体。因此，采样球形件1005是被配置成填充和排空注射器储器1002的填充装置的另一实例。采样球形件1005与无菌密封件1012一起被配置成防止来自环境的任何污染物进入注射器储器1002。因此，采样球形件1005和无菌密封件1012是被配置成维持注射器储器1002的无菌性的无菌密封设备的另一实例。
在操作中，采样球形件1005被挤压或压缩，以从注射器储器1002中排出空气(或其它气体)。当采样球形件1005被释放时，所述采样球形件返回到其初始形状，从而将流体通过互连件1010吸入注射器储器1002中。因为采样球形件1005和注射器储器1002是闭合系统，所以没有污染物能够从环境进入注射器储器1002。
图11A-11E展示了符合本发明实施例的另外的无菌采样装置。图11A-11E的无菌采样装置是无菌柱塞注射器1100，并且可以包含注射器筒1101、注射器柱塞1103、垫圈1105和注射器柱塞密封装置1109。图11A和11B是无菌柱塞注射器1100的透视图和剖视图，其中注射器柱塞1103完全插入到注射器筒1101中。图11C和11D是无菌柱塞注射器1100的透视图和剖视图，其中注射器柱塞1103被完全抽出但仍安放在注射器筒1101内。图11E是注射器柱塞密封装置1109的特写视图。
注射器筒1101总体上类似于注射器筒701或注射器筒801，并且包含与注射器筒701或注射器筒801的特征相同的所有特征。注射器筒1101限定注射器储器1102，并且包含互连件1110、由注射器筒凸缘1107围绕的近侧开口1111。注射器筒1101是限定样品储器的样品室的一实例，并且注射器储器是样品储器的一实例。
注射器柱塞1103总体上类似于注射器柱塞703和注射器柱塞803，并且包含与注射器柱塞703和注射器柱塞803的特征相同的所有特征，包含注射器柱塞杆1106、位于注射器柱塞杆1106的近端处的注射器柱塞杆凸缘1108以及位于注射器柱塞杆1106的远端处的储器面1104。注射器柱塞1103是被配置成填充和排空注射器储器1102的填充装置的一实例。垫圈1105安置在储器面1104之上并且总体上类似于垫圈705和垫圈805。注射器储器1102的位于储器面1104远侧的部分在本文中被称为注射器储器1102的活动部分1120(在图11B中示出)，而注射器储器1102的位于储器面1104近侧的部分在本文中被称为注射器储器1102的非活动部分1121(在图11D中示出)。无菌柱塞注射器1100是通过移动注射器柱塞1103来膨胀和收缩注射器储器1102的活动部分1120的体积来操作的。活动部分1120的体积的膨胀和收缩提供了必要的压力不平衡，以便将流体吸入和排出到注射器储器1102中。
无菌柱塞注射器1100进一步包含注射器柱塞密封装置1109，所述注射器柱塞密封装置固定到注射器筒1101并且被配置成提供注射器柱塞密封件1112。注射器柱塞密封装置1109是被配置成维持注射器储器1102的无菌性的无菌密封设备的一实例。注射器柱塞密封装置1109围绕无菌柱塞注射器1100的近端和注射器柱塞1103。
注射器柱塞密封装置1109是在一端密封到注射器筒1101并且在第二端密封到注射器柱塞杆凸缘的柔性管或袋。用于构造注射器柱塞密封装置1109的材料包含各种塑料和聚合物，并且适当地包含厚度在约100mm至约1-2mm(例如，介于约100mm至约1mm之间或约100mm至约800mm)的量级上的塑料管或塑料袋。
注射器柱塞密封装置1109在注射器筒1101的近侧部分处的注射器柱塞密封件1112处密封到注射器筒1101。注射器柱塞密封件1112可以位于注射器筒凸缘1107上或可以位于注射器筒凸缘1107的远侧、注射器筒1101的圆柱形部分上。注射器柱塞密封装置1109的近端在注射器柱塞杆凸缘密封件1122处密封到注射器柱塞1103。注射器柱塞密封装置1109到注射器筒1101和注射器柱塞杆凸缘1108的固定或附接可以通过粘合剂、热粘合、化学粘合或声波焊接、通过如夹紧等机械手段和/或通过任何其它合适的手段来实现。机械装置可以可移除地固定注射器柱塞密封装置1109。
在各实施例中，注射器柱塞密封装置1109可以在近端和远端两者处都配置有开口。在此类实施例中，注射器柱塞密封装置1109被配置为管。在此实施例中，注射器柱塞密封装置1109的端部通过注射器柱塞密封件1112和注射器柱塞杆凸缘密封件1122闭合。
在各实施例中，注射器柱塞密封装置1109可以被配置成在注射器柱塞密封件1112的位置处具有远端处的单个开口。注射器柱塞密封装置1109的闭合近端可以包裹在柱塞杆凸缘1108之上，并且可以任选地在注射器柱塞杆凸缘密封件1122处密封到柱塞杆凸缘1108。注射器柱塞密封装置1109到注射器筒1101和注射器柱塞杆凸缘1108的固定或附接可以通过粘合剂、热粘合、化学粘合或声波焊接、通过如夹紧等机械手段和/或通过任何其它合适的手段来实现。机械装置可以可移除地固定注射器柱塞密封装置1109。
如上文关于注射器柱塞密封件712所讨论的，注射器柱塞密封件1112和注射器柱塞杆凸缘密封件1122可以是基本上不透流体的、基本上不透气体的、或基本上不透液体的而非基本上不透气体的。
当操作无菌柱塞注射器1100时，注射器柱塞密封装置1109操作以维持或保持注射器储器1102的无菌性。无菌性维护可能需要互连件1110连接到无菌环境。
在各实施例中，注射器柱塞密封装置1109被配置成在注射器柱塞1103的整个操作范围内封闭基本上类似的体积。注射器柱塞密封装置1109封闭内部体积1130，所述内部体积的形状随着无菌柱塞注射器1100的操作而动态地改变。注射器柱塞密封装置1109被配置成使得当注射器柱塞1103被抽出但仍安放在注射器筒1101中时(如图11A和11B所示)，注射器柱塞密封装置1109具有与注射器筒1101的内径类似的内径。在这种构型中，内部体积1130由注射器柱塞密封装置1109与注射器柱塞杆1106之间的体积加上注射器柱塞杆与注射器筒1101的远端之间的任何另外的体积限定。
当注射器柱塞1103被推入注射器筒1101中时，注射器柱塞密封装置1109的多余材料(其是柔性的)被推入注射器筒1101中。柔性注射器柱塞密封装置1109在褶皱1151处自身折叠。图11E展示了褶皱1151和部分地推入注射器筒1101中的注射器柱塞密封装置1109。注射器柱塞密封装置1109的材料是薄的，并且粘附到注射器筒1101的壁。因此，位于注射器筒1101内的注射器柱塞密封装置1109部分仅占据注射器筒1101内部的总体积的可忽略部分。如本文所使用的，可忽略部分是指小于注射器筒1101内部的体积的5％、2％、1％和/或0.5％的体积部分。
当注射器柱塞1103被部分地推入注射器筒1101中时，内部体积1130由注射器柱塞密封装置1109与注射器柱塞杆1106的从注射器筒1101突出的部分之间的体积以及由注射器筒1101与注射器柱塞杆1106的安置在注射器筒1101内的部分之间的体积(减去由经折叠的注射器柱塞密封装置1109占据的可忽略部分)限定。当注射器柱塞1103被完全推入注射器筒1101中时，内部体积1130由注射器筒1101与注射器柱塞杆1106的安置在注射器筒1101内的部分之间的体积(减去由经折叠的注射器柱塞密封装置1109占据的可忽略部分)以及注射器柱塞密封装置1109与注射器柱塞杆1106的仍从注射器筒1101突出的部分之间的剩余体积限定。
在上述配置中的每种构型(部分插入、完全插入和完全抽出)以及其间的所有构型中，内部体积1130保持基本上不变，因为内部体积1130的形状仅可忽略地改变。内部体积1130的长度不改变，因为所述长度由储器面1104的后部与注射器柱塞杆凸缘1108之间的距离表示。内部体积1130的直径仅可忽略地改变，因为在各种构型中，内部体积的直径部分地由注射器筒1101(减去注射器柱塞密封装置1109的位于注射器筒1101内部的任何部分)限定并且部分地由注射器柱塞密封装置1109限定，如以上所讨论的，所述注射器柱塞密封装置类似于注射器筒1101的直径。当注射器柱塞1103移入和移出注射器筒1101时，位于注射器筒1101内部的内部体积1130的相对比例改变，但内部体积1130的近似直径不改变。因此，内部体积1130贯穿无菌柱塞注射器1100的任何构型保持基本上不变。
在另外的实施例中，当注射器柱塞1103被压入注射器筒1101中时，注射器柱塞密封装置1109的柔性用于平衡注射器筒1101的内部的可忽略的体积变化。可以由占据注射器筒1101的内部的一部分的注射器柱塞密封装置1109引起的内部体积1130的体积的任何减小可以由内部体积1130的体积的对应增大来抵消，所述内部体积的体积的对应增大可以由注射器柱塞密封装置1109的保持在注射器筒1101外部的部分的轻微膨胀(例如，通过拉伸或移动自由度)引起。因此，注射器柱塞密封装置1109的柔性可以用于确保内部体积1130贯穿注射器柱塞1103的所有构型保持基本上不变。
如以上所讨论的，内部体积1130的体积在操作期间不同，这可能产生干扰无菌柱塞注射器1100的操作的压力不平衡。减小内部体积1130是由内部体积1130内部的压力来抵抗的，而膨胀内部体积1130是由内部体积1130外部的压力来抵抗的。
本文所述的各种无菌样品装置适于与如本文所述的自动化细胞工程系统600的盒602结合使用。此类样品装置允许去除和/或引入所需或期望的生物材料样品、细胞、培养基等，而不涉及损害系统的无菌完整性并且不干扰在其中产生的细胞或生物材料。
在另外的实施例中，本文所述的各种无菌采样装置可以与在非无菌环境中操作时维持无菌内部的任何系统一起操作或使用。在本文中关于自动化细胞工程系统讨论的无菌性问题可以同等地应用于包含功能上封闭的无菌内部的另外的系统。此类系统可以受益于在非无菌环境中的操作，并且因此可以受益于使用本文所公开的无菌采样装置和方法。
在各实施例中，可以手动地或自动地操作以上所讨论的无菌采样装置中的任何或所有无菌采样装置。手动操作包含由操作者通过他们的手和/或通过使用被配置成辅助操作的一个或多个工具、夹具或装置来操纵无菌采样装置。自动操作包含使用致动器驱动系统或装置来操作如本文所述的无菌采样装置。适当的致动器可以包含注射器泵、马达、伺服马达、真空泵等。可以修改上述任何或所有装置以适应自动操作。例如，为了在注射器泵中使用，无菌柱塞注射器可以包含被配置成与注射器泵的操作部分互连的机械部分。在另外的实施例中，可以提供自动化无菌采样装置。自动化无菌采样装置可以包含：基于卡盒或盒的采样装置，所述基于卡盒或盒的采样装置包含互连件、样品室和样品储器、适当的流体通道、适当的气体通道、适当的阀、被配置成将流体抽取到所述样品室中并且从所述样品室中排出流体的填充装置；以及无菌密封设备，所述无菌密封设备被配置成在所述自动化无菌采样装置的操作期间维持无菌性。
图12是展示了无菌采样方法中的步骤的流程图。图12的无菌采样方法1200可以通过手动或自动方法使用本文所公开的任何无菌采样装置来进行。无菌采样方法1200不需要所有下面讨论的操作都按所描述的顺序进行。操作中的一些操作可以被省略、重新布置和/或重复多次，而不脱离如所描述的无菌采样方法的范围。可以执行无菌采样方法1200以从细胞工程系统中抽取样品，如本文所述。所抽取的样品可以包含例如细胞培养物、生物材料样品、试剂样品或可能需要从细胞工程系统中抽取的任何其它流体或培养基。
可以提供无菌采样装置来执行无菌采样方法。适于执行无菌采样方法1200的无菌采样装置可以包含至少限定样品储器并且具有互连件的样品室、填充装置和无菌性密封设备，如本文所述。无菌采样装置的这些方面的实例在本文中进行描述并且适于执行下面描述的无菌采样方法1200。
在操作1212中，无菌采样方法1200包含用第一气体部分填充无菌采样装置的样品储器。第一气体部分可以是空气和/或可以是任何其它合适的气体。第一气体部分可以是无菌的和/或可以从无菌环境中抽取。在各实施例中，无菌采样装置可以被包装并提供成使得所述无菌采样装置含有无菌气体部分。在另外的实施例中，可以使用填充装置来用第一气体部分填充样品储器。
在操作1214中，无菌采样方法1200包含将无菌采样装置连接到细胞工程系统。无菌采样装置的互连件适当地连接到细胞工程系统的盒的端口。在连接之前，可以将细胞工程系统的端口适当地灭菌，例如，通过无菌擦拭物或喷雾，以防止在采样程序期间的污染。在各实施例中，无菌延伸线可以用于将无菌采样装置的互连件连接到细胞工程系统的端口。无菌采样装置、延伸线与细胞工程系统端口之间的连接可以通过任何合适的手段来实现，包含鲁尔锁、闭合鲁尔连接器、压入配合连接器、卡扣配合连接器等。
在操作1216中，无菌采样方法1200包含通过填充装置注射第一气体部分的子部分，以清理细胞工程系统内的进给管线。操作无菌采样装置以将第一气体部分的一部分或全部注射到细胞工程系统中。所注射的气体行进到细胞工程系统的进给管线中并且行进到细胞工程系统的含有样品的系统培养储器中。细胞工程系统的进给管线是用于样品的管道，所述管道将系统培养储器连接到细胞工程系统的端口。通过进给管线注射气体用于将已经在进给管线中收集的任何样品推回到系统培养储器中。此步骤可以用于在样品抽取之前使细胞工程系统培养储器中的样品均质化。
在操作1218中，无菌采样方法1200包含通过填充装置的操作通过无菌采样装置在细胞工程系统内混合样品。细胞工程系统培养储器中的样品可以通过经由无菌采样装置应用的混合程序进一步均质化。这种混合可以通过将混合样品抽取到无菌采样装置中并且然后将所述混合样品注射回细胞工程系统培养储器中来实现。通过抽取和再注射的混合可以进行任何合适的次数。
在操作1220中，无菌采样方法1200包含通过填充装置用无菌采样装置从细胞工程系统中抽取样品。可以抽取特定体积的样品。可以在清理细胞工程系统进给管线之后和/或在进行混合程序之后抽取样品。
在操作1222中，无菌采样方法1200包含通过填充装置将第二部分气体注射到细胞工程系统中。在抽取样品之后将第二部分气体注射到细胞工程系统中以清理进给管线。在通过细胞工程系统端口抽取样品之后，一部分样品可以保留在进给管线中。可以将第二部分气体从无菌采样装置注射回细胞工程系统中以清理进给管线。
如以上所讨论的，无菌采样方法1200不需要操作1212至1222中的每一个都按所描述的顺序进行。在各个实施例中，任何数量的操作1212至1222的任何合适的布置可以在无菌采样方法中进行。例如，在一实施例中，无菌采样装置可以在操作1214中连接到自动化细胞工程系统，并且样品可以在操作1222中由无菌采样装置抽取，而无需任何干预操作。在另外的实施例中，无菌采样装置的样品储器可以在操作1212中填充有第一气体部分，并且然后在操作1214中连接到自动化细胞工程系统。然后，在操作1220中从自动化细胞工程系统中抽取样品之前，可以在操作1216中将第一气体部分的子部分注射到自动化细胞工程系统中。在抽取之后，可以在操作1222中将第二部分气体注射到自动化细胞工程系统中以清理自动化细胞工程系统的进给管线。在仍另外的实施例中，可以省略第二部分气体的注射。仍另外的实施例可以包含在操作1218中引起混合，同时排除气体注射操作1216和1222中的一者或两者。在另外的实施例中，可以在操作1212处无需用第一部分气体填充无菌采样装置的情况下执行所有先前描述的实施例，因为气体注射步骤被省略或者因为无菌采样装置被提供为预填充有第一部分气体。
贯穿无菌采样方法1200和无菌采样装置的操作，使用无菌密封设备来维持样品储器的无菌性。维持样品储器的无菌性需要维持被吸入样品储器中的任何样品的无菌性，并且因此维持包含在细胞工程系统内的任何样品的无菌性。通过无菌密封设备的操作，无菌采样方法1200可以在非无菌环境中进行，而不损害细胞工程系统的无菌性。
图13A-13K展示了关于图12所描述的无菌采样方法的具体实施例。关于图13A-13K所描述的方法和过程也可以通过合适的自动化装置来进行。如图所示，无菌采样装置1300用于无菌采样程序。无菌采样装置1300可以包含本文所讨论的无菌采样装置中的任何无菌采样装置和能够进行所描述的程序的步骤的任何其它装置。图13A-13K的具体实施例表示无菌采样方法1200，但不对其进行限制。如以上所讨论的，无菌采样方法1200不限于关于图13A-13K展示或讨论的装置或动作。
图13A展示了向自动化细胞工程系统600的盒602的端口1194提供外部灭菌的初始步骤。本文所讨论的无菌采样装置提供了一种用于在非无菌环境中采样的无菌装置。在将无菌采样装置连接到自动化细胞工程系统之前，对端口1194进行灭菌以从非无菌环境中去除任何污染物。
图13B展示了将无菌采样装置1300连接到自动化细胞工程系统600的盒602的端口1094的步骤，以及将一部分气体引入或注射到自动化细胞工程系统中的任选步骤。在将无菌采样装置1300连接到端口1094之前，将一部分气体引入到无菌采样装置1300中。在各实施例中，气体可以是空气或任何其它合适的气体。在各实施例中，气体可以是无菌的，例如，至少与自动化细胞工程系统的环境一样无菌。所述一部分气体可以从无菌采样装置1300注射到自动化细胞工程系统中，以清理进给管线。图13C展示了在空气注射之前含有流体的进给管线1310。进给管线1310含有流体。图13D展示了在空气注射之后不含流体的进给管线1310。
可以通过气体注射来清理进给管线1310，以允许待采样的流体的适当混合。例如，进给管线1310中的流体可能不与自动化细胞工程系统600的系统培养储器中的流体充分混合。这可能例如由于系统培养储器中的流体的添加(即，所添加的流体)或改变(例如，细胞生长)而发生。冲洗进给管线可能因此导致更均质的流体抽取。
图13E和13F展示了在自动化细胞工程系统600内混合样品的步骤。如图13E所示，从自动化细胞工程系统600中抽取混合样品。在各实施例中，抽取指定体积的混合样品。在各实施例中，无菌采样装置1300可以被定向成使得具有互连件的远端面向上。这种定向使得所抽取的样品沉降在无菌采样装置1300的样品储器的近侧部分处，从而使得样品储器的远侧部分填充有气体。
关于图13A-13I中所示的过程，参照无菌采样装置1300的各种定向。无菌采样装置定向可以取决于具体应用。例如，从顶部进入采样储器以接种到无菌采样装置内的支架上的流体可以在支架上产生更优化的细胞分布。可替代地，将采样装置定向成使得流体从底部进入采样储器可以提供较少的混合以防止流体上的剪切应力。另外，优选的定向可能取决于采样装置的具体设计。例如，对于在一端依赖过滤器的无菌采样装置，可能不适合在导致液体与过滤器接触的定向上操作。本文所讨论的定向适用于本文所讨论的操作和设备，但是在不脱离本公开的范围的情况下，可以根据替代性要求而变化。
在样品抽取之后，无菌采样装置1300用于将混合样品注射回自动化细胞工程系统600中。图13F展示了混合样品被注射回自动化细胞工程系统600中。在各实施例中，无菌采样装置1300被定向成使得具有互连件的远端面朝下以便注射混合样品。这种定向使得所抽取的样品沉降在样品储器的远侧部分中，从而使得样品储器的近侧部分填充有气体。当样品被推回到自动化细胞工程系统中时，无菌采样装置1300中的剩余空气跟随样品并清理进给管线1310。抽取和注射步骤可以任选地重复多次。
抽取和注射步骤用于引起自动化细胞工程系统600的盒602的系统培养储器中的混合。在自动化细胞工程系统600的盒602的系统培养储器内混合液体可能导致更均质的样品抽取。在另外的实施例中，自动化细胞工程系统600的盒602的系统培养储器内的样品可以以替代方式(如通过自动化细胞工程系统600的盒602或系统培养储器的摆动或摇动)通过自动化细胞工程系统600的盒602内包含的机械装置以及任何其它合适的方法混合。
图13G展示了从自动化细胞工程系统600的盒602中抽取样品的步骤。抽取特定体积的样品。在各实施例中，无菌采样装置1300可以被定向成使得具有互连件的远端面朝上。这种定向使得所抽取的样品沉降在无菌采样装置1300的样品储器的近侧部分处，从而使得样品储器的远侧部分填充有气体。
这种定向可以增加抽取特定样品体积的能力。当通过延伸管和互连件抽取样品时，所述样品落入样品储器中，在样品储器中通过与无菌采样装置上的分级标记进行比较可以容易地确定所述样品的体积。
图13H展示了在样品抽取之后将一部分气体注射到自动化细胞工程系统600的盒602中的步骤。在样品抽取之后，无菌采样装置1300可以被定向成使得互连件面向上。这种定向使得样品落到样品储器的近端，从而使得样品储器的远侧部分填充有气体。然后，气体被推回自动化细胞工程系统600系统的盒602中以清理进给管线1310，如图13H所示。
图13I展示了样品转移的步骤。在抽取适当体积的样品之后，无菌采样装置1300可以与自动化细胞工程系统600断开连接。样品可以从无菌采样装置1300排出到适当的样品容器中，用于储存、运输、分析或任何进一步处理。在各实施例中，样品可以在运输、分析或进一步处理之前保留在无菌采样装置1300中用于存储。
如关于方法1200和图13A-13I中所示的所展示的步骤所描述的，符合本文的实施例的无菌采样方法可以涉及将多个样品转移到自动化细胞工程系统600中以及从该自动化细胞工程系统转移出。因此，引入到无菌采样装置的任何污染物都有可能被引入到自动化细胞工程系统600中。这种污染可能损害或破坏细胞培养物或在自动化细胞工程系统600中处理的其它材料。包含无菌密封设备的本文所讨论的无菌采样装置用于在整个采样过程中维持采样装置的无菌性。无菌采样装置的样品储器的无菌性维持防止在操作无菌采样装置以吸入和排出样品时样品储器发生污染。由无菌采样装置提供的无菌性维持维持了被吸入无菌采样装置中的任何样品的无菌性，无论所述样品是旨在返回到自动化细胞工程系统600的混合样品还是旨在进行后续处理的样品。因此，本文所述的无菌性维持用于维持自动化细胞工程系统600的无菌性以及被抽取用于后续处理的任何样品的无菌性。
示例性实施例
另外的实施例包含以下。
实施例1是无菌柱塞注射器，所述无菌柱塞注射器包括：注射器筒，所述注射器筒限定注射器储器并且具有远端处的互连件和近端处的由注射器筒凸缘围绕的开口；注射器柱塞，所述注射器柱塞包含注射器柱塞杆凸缘、柱塞杆和储器面；垫圈，所述垫圈安置在所述储器面之上并且被配置成在所述注射器柱塞安放在所述注射器筒内时在所述储器面与所述注射器储器之间提供密封件；以及注射器柱塞密封装置，所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒并且被配置成提供注射器柱塞密封件。
实施例2是根据实施例1所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒的近侧部分。
实施例3是根据实施例1所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒凸缘。
实施例4是根据实施例3所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置是通过粘合剂、热粘合、化学粘合或声波焊接来固定的。
实施例5是根据实施例1至3中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置是通过夹紧来可移除地固定的。
实施例6是根据实施例1至5中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置包含多个手风琴式褶皱。
实施例7是根据实施例1至6中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置密封所述注射器储器的所述近端处的所述开口。
实施例8是根据实施例1至7中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封件是基本上不透流体的。
实施例9是根据实施例8所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封件是基本上不透气体的。
实施例10是一种从自动化细胞工程系统中进行无菌采样的方法，所述方法包括：提供无菌柱塞注射器，所述无菌柱塞注射器包含注射器筒、注射器柱塞以及提供注射器柱塞密封件的注射器柱塞密封装置；将所述无菌柱塞注射器连接到所述自动化细胞工程系统；以及用所述无菌柱塞注射器从所述自动化细胞工程系统中抽取生物样品。
实施例11是根据实施例10所述的方法，其中所述注射器筒限定注射器储器，所述注射器储器具有远端处的互连件和近端处的由注射器筒凸缘围绕的开口，所述注射器柱塞包含注射器柱塞杆凸缘、柱塞杆、储器面和垫圈，所述垫圈安置在所述储器面之上并且被配置成在所述注射器柱塞安放在所述注射器筒内时在所述储器面与所述注射器储器之间提供密封件，并且所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒并且被配置成提供所述注射器柱塞密封件。
实施例12是根据实施例11所述的方法，其中所述注射器柱塞密封装置密封所述注射器储器的所述近端处的所述开口。
实施例13是根据实施例10至12中任一项所述的方法，其进一步包括：在将所述无菌柱塞注射器连接到所述自动化细胞工程系统之前，将一部分气体引入到所述无菌柱塞注射器中。
实施例14是根据实施例10至13中任一项所述的方法，其中所述注射器柱塞密封件维持所述注射器储器的内部的无菌性。
实施例15是根据实施例14中任一项所述的方法，其中维持所述注射器储器的所述内部的无菌性防止在操作所述无菌柱塞注射器时所述注射器储器发生污染。
实施例16是根据实施例10至15中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之后，注射一部分气体以清理所述自动化细胞工程系统内的进给管线。
实施例17是根据实施例10至16中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之前，注射一部分气体以清理所述自动化细胞工程系统内的进给管线。
实施例18是根据实施例10至17中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之前，泵推所述无菌柱塞注射器以引起所述自动化细胞工程系统内的混合。
实施例19是根据实施例17所述的方法，其中泵推所述无菌柱塞注射器包含：将混合样品从所述自动化细胞工程系统抽取到所述无菌柱塞注射器中；以及将所述混合样品返回到所述自动化细胞工程系统。
实施例20是一种从自动化细胞工程系统进行无菌采样的方法，所述方法包括：提供无菌采样装置，所述无菌采样装置包含限定样品储器的样品室、填充装置和无菌密封设备；将所述无菌采样装置连接到所述自动化细胞工程系统的盒；以及通过所述填充装置从所述自动化细胞工程系统中抽取生物样品。
实施例21是根据实施例20所述的方法，其进一步包括：在将所述无菌采样装置连接到所述盒之前，将一部分气体引入到所述无菌采样装置中。
实施例22是根据实施例20或21中任一项所述的方法，所述方法进一步包括在通过所述无菌密封设备抽取所述生物样品期间维持所述样品储器的无菌性。
实施例23是根据实施例22所述的方法，其中维持所述样品储器的所述内部的无菌性防止在操作所述无菌采样装置时所述样品储器发生污染。
实施例24是根据实施例20至23中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之后，注射一部分气体以清理所述自动化细胞工程系统内的进给管线。
实施例25是根据实施例20至24中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之前，注射一部分气体以清理所述自动化细胞工程系统内的进给管线。
实施例26是根据实施例20至25中任一项所述的方法，其进一步包括在通过所述填充装置抽取所述生物样品之前引起所述自动化细胞工程系统内的混合。
实施例27是根据实施例26所述的方法，其中所述混合是通过以下引起的：将混合样品从所述自动化细胞工程系统抽取到所述样品储器中；以及将所述混合样品返回到所述自动化细胞工程系统。
对相关领域的普通技术人员而言将显而易见的是，在不脱离任何实施例的范围的情况下，可以对本文所描述的方法和应用作出其它合适的修改和调整。
应当理解的是，虽然本文中已经展示和描述了某些实施例，但是权利要求不限于所描述和所示出的部分的特定形式或布置。在本说明书中已经公开了说明性实施例，并且尽管采用了具体术语，但其仅用于一般性和描述性意义，而不是出于限制的目的。鉴于以上教导，对所述实施例的修改和变化都是可能的。因此，应当理解的是，可以以与具体描述的方式不同的方式实践所述实施例。
本说明书中所提及的所有公开、专利以及专利申请通过引用并入本文中，其程度如同每个单独的公开、专利或专利申请被专门地且单独地指示通过引用并入。
Claims (27)
1.一种无菌柱塞注射器，其包括：
注射器筒，所述注射器筒限定注射器储器并且具有远端处的互连件和近端处的由注射器筒凸缘围绕的开口；
注射器柱塞，所述注射器柱塞包含注射器柱塞杆凸缘、柱塞杆和储器面；
垫圈，所述垫圈安置在所述储器面之上并且被配置成在所述注射器柱塞安放在所述注射器筒内时在所述储器面与所述注射器储器之间提供密封件；以及
注射器柱塞密封装置，所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒并且被配置成提供注射器柱塞密封件。
2.根据权利要求1所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒的近侧部分。
3.根据权利要求1所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒凸缘。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置是通过粘合剂、热粘合、化学粘合或声波焊接来固定的。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置是通过夹紧来可移除地固定的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置包含多个手风琴式褶皱。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封装置密封所述注射器储器的所述近端处的所述开口。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封件是基本上不透流体的。
9.根据权利要求8所述的无菌柱塞注射器，其中所述注射器柱塞密封件是基本上不透气体的。
10.一种从自动化细胞工程系统中进行无菌采样的方法，所述方法包括：
提供无菌柱塞注射器，所述无菌柱塞注射器包含注射器筒、注射器柱塞以及提供注射器柱塞密封件的注射器柱塞密封装置；
将所述无菌柱塞注射器连接到所述自动化细胞工程系统；以及
用所述无菌柱塞注射器从所述自动化细胞工程系统中抽取生物样品。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述注射器筒限定注射器储器，所述注射器储器具有远端处的互连件和近端处的由注射器筒凸缘围绕的开口，所述注射器柱塞包含注射器柱塞杆凸缘、柱塞杆、储器面和垫圈，所述垫圈安置在所述储器面之上并且被配置成在所述注射器柱塞安放在所述注射器筒内时在所述储器面与所述注射器储器之间提供密封件，并且所述注射器柱塞密封装置固定到所述注射器筒并且被配置成提供所述注射器柱塞密封件。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述注射器柱塞密封装置密封所述注射器储器的所述近端处的所述开口。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其进一步包括：
在将所述无菌柱塞注射器连接到所述自动化细胞工程系统之前，将一部分无菌气体引入到所述无菌柱塞注射器中。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中所述注射器柱塞密封件维持所述注射器储器的内部的无菌性。
15.根据权利要求14所述的方法，其中维持所述注射器储器的所述内部的无菌性防止在操作所述无菌柱塞注射器时所述注射器储器发生污染。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之后，注射一部分气体以清理所述自动化细胞工程系统内的进给管线。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之前，注射一部分气体以清理所述自动化细胞工程系统内的进给管线。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之前，泵推所述无菌柱塞注射器以引起所述自动化细胞工程系统内的混合。
19.根据权利要求17所述的方法，其中泵推所述无菌柱塞注射器包含：
将混合样品从所述自动化细胞工程系统抽取到所述无菌柱塞注射器中；以及
将所述混合样品返回到所述自动化细胞工程系统。
20.一种从自动化细胞工程系统中进行无菌采样的方法，所述方法包括：
提供无菌采样装置，所述无菌采样装置包含限定样品储器的样品室、填充装置和无菌密封设备；
将所述无菌采样装置连接到所述自动化细胞工程系统的盒；以及
通过所述填充装置从所述自动化细胞工程系统中抽取生物样品。
21.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括：
在将所述无菌采样装置连接到所述盒之前，将一部分气体引入到所述无菌采样装置中。
22.根据权利要求20或21中任一项所述的方法，其进一步包括在通过所述无菌密封设备抽取所述生物样品期间维持所述样品储器的内部的无菌性。
23.根据权利要求22所述的方法，其中维持所述样品储器的所述内部的无菌性防止在操作所述无菌采样装置时所述样品储器发生污染。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之后，注射一部分气体以清理所述自动化细胞工程系统内的进给管线。
25.根据权利要求20至24中任一项所述的方法，其进一步包括在抽取所述生物样品之前，注射一部分气体以清理所述自动化细胞工程系统内的进给管线。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，其进一步包括在通过所述填充装置抽取所述生物样品之前引起所述自动化细胞工程系统内的混合。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述混合是通过以下引起的：
将混合样品从所述自动化细胞工程系统抽取到所述样品储器中；以及
将所述混合样品返回到所述自动化细胞工程系统。
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