CN118556180A - 用于生物反应器的采样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采样器(1)，该采样器用于连接填充有细胞培养物水溶液的生物反应器(2)。采样器(1)包括：导管(10)，其具有：第一端(101)，其用于连接到生物反应器(2)的端口(21)，所述端口用于收集细胞培养物水溶液的样品，以及第二自由端(102)，疏水空气过滤器(11)，其用于当导管(10)中填充有细胞培养物水溶液时，使空气经过第二自由端(102)从导管(10)自由排出到外部。所述疏水空气过滤器(11)对于细胞培养物水溶液是不可渗透的。根据本发明，采样器(1)包括透明固体容器(12)，该透明固体容器(12)在第一端(101)和疏水空气过滤器(11)之间被包含在导管(10)中。在这种情况下，透明固体容器(12)适于填充有细胞培养物水溶液，并适于对其进行无接触式分析。

Description

用于生物反应器的采样器

技术领域

本发明涉及生物技术领域，并且尤其涉及用于设备(其被用于与病原微生物(感染剂)一起工作，例如，在免疫生物制剂的开发和制造期间)的配件。这样的设备可以是(以一次性的或可重复使用的样式)填充有营养(用于细胞培养物)介质(例如，水溶液)的生物反应器。这种生物反应器(也被称为“发酵罐”)根据在无菌、搅拌强度、无菌空气连续吹气、恒温等受控条件下对营养介质(水溶液)中的细胞的培养，以不同的容积(从几百毫升到几千升)提供病原微生物(例如，病毒)的增殖。

背景技术

本发明涉及诸如生物反应器采样工具等的配件。它关注具有受病原微生物污染的细胞培养物的水溶液的样品。这种仪器称为采样器。该采样器适于在操作状态下连接到填充有细胞培养物水溶液的生物反应器。该采样器包括导管，该导管具有：

第一端，其适于连接到生物反应器的端口，所述端口旨在用于收集细胞培养物水溶液的样品；以及

第二自由端，其与第一端相反。

而且，该采样器包括疏水空气过滤器，疏水空气过滤器设置在导管内且在导管的第一端和第二自由端之间。当在操作状态下采样器的导管填充有来自生物反应器的细胞培养物水溶液时，在第一端和第二自由端之间的压差的作用下，该疏水空气过滤器适于经过第二自由端从导管自由排出空气到外部。在这种情况下，疏水空气过滤器对于细胞培养物水溶液是不可渗透的。

上述采样器是已知的。如上所述，操作人员(科学家、开发人员和制造商)在具有受病原体感染的细胞培养物的科学实验期间，或在涉及病原体生产的疫苗的开发和制造期间，都会使用使用微载体培养的悬浮培养物和粘附培养物。一旦感染病原体，就有必要对细胞培养条件进行监控。例如，在会导致细胞裂解(即细胞死亡)的病毒病原体的生产中，常常是在绝大多数的细胞被破坏后才能收获最高产量的病原体。病毒制剂的制造期间的检查点中的一个是利用光学显微镜对被感染的细胞培养物进行目视检查，这标志着正确的工艺流程，并且需要进入制造工艺的下一个步骤。为了这种控制，已知的采样器的第一端首先连接到特殊的采样端口，通常所有生物反应器都有这种采样端口，无论其设计特征如何。接下来，操作人员执行实际采样，其中，一定体积的被感染的细胞培养物的水溶液的样品(例如，在重力作用下)从生物反应器流入采样器，逐渐将空气经过疏水空气过滤器从管道的第二自由端推出。然后，操作人员从生物反应器断开第一端，并小心翼翼地(即注意不要将管道的内容物溅到他/她周围)将收集到的样品的一部分排到载玻片上，来随后使用光学显微镜进行目视检查。在操作人员对所选择的样品的这样的操纵期间，生物反应器的内容物与环境接触，这增加了操作人员被感染和/或将病原体释放到工作室内(包括测量设备上，对测量设备进行彻底和/或定期的消毒可能非常困难的)的风险，也增加了病原体进一步扩散到工作室外的风险，这产生了对公众的危害。为了在利用已知的采样器工作时降低这些风险，有必要：

遵从提高的操作人员防护的等级(尤其是经常检查操作人员的特别防护服的完整性和功能)，

限制同时在同一工作区域内的操作人员的数量，

确保被用于研究的仪器和工作区域的清洁，

即使对于常规和低技能操作人员的采样工作，这也不是最佳的。

发明内容

基于该最初的观点，本发明主要旨在提供一种采样器，该采样器至少可以减轻上述缺点中的至少一个。为了实现该目标，与上文介绍给出的通常描述相对应的采样器的特征主要在于，采样器包括切入第一端和疏水空气过滤器之间的导管的透明固体容器。在这方面，透明固体容器适于：

被填充有具有细胞培养物的水溶液，以及

(使用分析仪)对具有细胞培养物的水溶液进行无接触式分析。

由于透明固体容器是导管的组成部分，因此在不将采样器从生物反应器断开的情况下，即在生物反应器内容物与环境不接触的情况下，可以对采样器中的被病原体感染的细胞培养物的样品执行观察和/或仪器分析过程，这降低了病原体从生物反应器释放到工作室和/或操作人员身上的风险。当操作人员在第一生物安全级别、第二生物安全级别、第三生物安全级别(英文为“1-3biosafety level”或简称为BSL-1、BSL-2、BSL-3)的工作室内利用第二类致病性生物制剂、第三类致病性生物制剂和第四类致病性生物制剂(例如根据卫生和流行病学规则SR 1.3.2322-08和SR 1.3.3118-13中使用的分类)执行采样时，这有助于创造无菌条件。

此外，在透明固体容器内分析样品，而无需将样品从导管中转移，甚至无需将采样器从生物反应器上断开的能力最大限度地缩短了样品采集与目视检查之间的时间。同时，具有病原体感染的细胞培养物的水溶液不具有时间以冷却。此外，细胞与管道的摩擦接触也最大限度地降低。这两个因素都有助于目视检测的准确性，因为由于细胞相互之间(或与导管的内表面之间)的相互作用所造成的机械损伤和/或由于热冲击对细胞的破坏最大限度地降低。

无需将采样器从生物反应器断开而获取样品的能力，以及无需使样品冷却即可对其进行快速监测的能力，允许在分析后立即将样品返回生物反应器，保持其温度和无菌状态基本不变。这扩展了采样器的功能。

有利地，透明固体容器是石英比色皿的形式。这种石英比色皿适于放置在分光光度计中。

由于该有利特征，可以使用非接触式(即非侵入式)仪器分光光度测量来监测病毒药物生产的各个阶段。尤其是可以研究被病原体感染后细胞碎片的存在情况。而且，分光光度分析允许操作人员评估被感染的悬浮培养物和病原微生物培养物的密度和状况。这扩大了采样器的功能。

有利地，透明固体容器适于放置在光学显微镜的载玻片上。

由于该有利特征，操作人员可以提前将透明固体容器放置在光学显微镜的载玻片上，即甚至在采样之前。这允许来自生物反应器的具有病原体感染的细胞培养物的水溶液进入导管后，并且进而进入透明固体容器后几乎立即执行目视检查。缩短从采样的时刻到利用光学显微镜进行目视检查的时刻之间的时间，有助于目视检查的准确性，因为由于细胞相互之间(或与导管的内表面之间)的相互作用所造成的它们的机械损伤和/或由于热冲击对细胞的破坏最大限度地降低。

有利地，透明固体容器由玻璃制成。

玻璃的使用改善了固体容器的透明度，并因此便利于使用光学显微镜对具有病原体感染的细胞培养物的所选择的水溶液的目视观察。此外，玻璃还耐消毒。

作为玻璃的替代物，透明固体容器可以由塑料制成。

玻璃和塑料的透明度相当(在数值上)，但塑料具有较低的导热率，这意味着其导热的能力较低。因此，使用塑料代替玻璃(作为透明固体容器的材料)允许减少具有感染病原体的细胞培养物的水溶液在进入透明固体容器的时刻的热损失。这有助于视觉控制的准确性，因为在透明固体容器中由于热冲击对细胞的破坏最大限度地降低。此外，塑料还耐消毒。

有利地，透明固体容器包括沿导管的轴线延伸的平缝形式的分析区。在这种情况下，平缝的内部厚度被包括在1mm至4mm的第一间隔内：1mm≤α≤4mm。

由于该有利特征，具有感染病原体的细胞培养物的水溶液在透明固体容器内部分布为薄液膜，其特征厚度由平缝的内部厚度确定。为了光学分析的目的，将透明固体容器放置在光学显微镜的载玻片上，使得导管的轴线与载玻片的平面平行。α在这种情况下，光学显微镜的光通量经过填充垂直于载玻片的平面的平缝的液膜：考虑到该平缝的小的(与沿导管轴线的长度相比)内部厚度，光路长度和光行进的几何路径长度实际上是一致的。这就简化了样品的视觉分析。透明固体容器的这种选择性形状(以平缝的形式)尤其适于生长在微载体(例如，以光学透明珠的形式)上的细胞的培养控制。该平缝的小的(与沿导管轴线的长度相比)内部厚度α限制了在液膜内部垂直于导管轴线(即沿光通量的方向)能够相互堆叠的微载体的数量。这便利于利用光学显微镜更准确地确定位于微载体上的病原体感染的细胞的状态。

采样器优选地适于一次性使用。

一次性采样器的使用便利于操作人员的常规处理动作，并因此使操作人员的工作更安全。

主要地，管道由柔性材料制成。

这允许操作人员轻松地将透明固体容器相对于生物反应器移动(升高/降低/关闭/移除)，以便利于样品收集或在控制后将其排放回生物反应器。

有利地，采样器适于在至少120℃的温度T下在高压灭菌器中灭菌至少1小时。

这样的灭菌条件确保在采样器的内表面和外表面的病原体确保被消灭(也可在通过例如机械销毁处理采样器之前)。因此，当操作人员利用采样器工作时，该有利特征有助于提高的安全性。此外，它允许采样器被重复使用许多次，从而减少了送去处理的废弃物的量。

有利地，采样器适于在包括在120℃至160℃的第二区间内的温度T下蒸汽灭菌至少1小时。

这样的灭菌条件确保在采样器的内表面和外表面的病原体确保被消灭(也可在通过例如机械销毁处理采样器之前)。因此，当操作人员利用采样器工作时，该有利特征有助于提高的安全性。此外，它允许采样器被重复使用许多次，从而减少了送去处理的废弃物的量。

有利地，采样器适于利用电离伽马辐射进行灭菌。

这样的灭菌条件确保在采样器的内表面和外表面的病原体确保被消灭(也可在通过例如机械销毁处理采样器之前)。因此，当操作人员利用采样器工作时，该有利特征有助于提高的安全性。此外，它允许采样器被重复使用许多次，从而减少了送去处理的废弃物的量。

有利地，导管的第二自由端适于连接到气泵。在这种情况下，处于操作状态E₁的采样器适于在导管中的包括在0.1bar到2.0bar之间的第三区间内的压力P下工作：0.1bar≤P≤2.0bar。

利用连接到导管的第二自由端的气泵，可以在导管中产生受控制的排放，以将样品从生物反应器中抽出，或者反之，可以产生受控制的压缩，以将样品返回生物反应器。这就简化了操作人员的工作。

有利地，透明固体容器具有小于或等于1毫米的壁厚度γ：γ≤1mm。

透明固体容器的壁厚度γ影响其刚性、透明度和导热性。透明固体容器的最大壁厚度γ的规定阈值(1mm)是折衷方案：超过这个阈值不是最佳，因为它会使固体容器的透明度变坏，而刚性和导热性却没有显著的增益。

有利地，采样器包括灭菌空气过滤器，该灭菌空气过滤器布置在导管内在疏水空气过滤器和导管第二自由端之间。在对细胞培养物水溶液进行无接触式分析后，将采样器清空回生物反应器时，所述灭菌空气过滤器适于对由气泵经过第二自由端强制进入导管内的外部空气进行灭菌。

这样的灭菌空气过滤器的存在使得在采样器清空回生物反应器时，排除来自经过第二自由端吹入导管的外部空气的病毒和细菌穿透进入生物反应器的内部。这扩展了采样器的功能。

有利地，灭菌空气过滤器具有包括在0.1微米到0.2微米的第四区间内的孔隙Ω：0.1μm≤Ω≤0.2μm。

申请人通过实验确定，灭菌空气过滤器的0.1微米到0.2微米的这些选择性孔隙值Ω，提供了对来自工作室的外部空气的病毒和细菌的有效过滤。这扩展了采样器的功能。

有利地，采样器包括第一锁定元件，该第一锁定元件布置在透明固体容器和导管的第一端之间，并且适于从导管的第一端的一侧锁定导管。

第一锁定元件允许从生物反应器的一侧关闭导管。这扩展了采样器的功能，尤其是其一次性样式，因为它允许操作人员在其分析后不将样品倒回生物反应器，而是(在先前使用第一锁定元件从生物反应器的一侧关闭导管的情况下)立即处理采样器(连同导管中的剩余样品)。该操作规程提高了操作人员在利用被高危病原体(尤其是来自第二致病组、第三致病组和第四致病组的病毒)污染的细胞培养物工作时的安全性。

有利地，采样器包括第二锁定元件，该第二锁定元件位于疏水空气过滤器和导管的第二端之间，并且适于从导管的第二自由端的一侧锁定导管。

第二锁定元件的存在允许从导管的第二自由端的一侧可靠地关闭导管，因此消除了在疏水空气过滤器意外损坏的情况下，采样的样品紧急进入工作室的风险。这扩大了采样器的功能，并提高了操作人员在利用被高危病原体(尤其是来自第二致病组、第三致病组和第四致病组的病毒)污染的细胞培养物工作时的安全性。

有利地，第二锁定元件布置在导管的第二自由端的一侧在疏水空气过滤器和灭菌空气过滤器之间。

第二锁定元件的这种布置方式允许导管在其第二自由端，即位于疏水空气过滤器之后、灭菌空气过滤器之前的沿导管轴线的区段上安全地关闭。这就在疏水空气过滤器意外损坏的事件下，消除了收集到的样品与灭菌空气过滤器接触的风险。这扩大了采样器的功能，并提高了操作人员在利用被高危病原体(尤其是来自第二致病组、第三致病组和第四致病组的病毒)污染的细胞培养物工作时的安全性。

有利地，采样器包括保持器(例如，以一个或多个弹性环的形式)，保持器与透明固体容器相关连，并且适于将透明固体容器固定在来自生物反应器的细胞培养物水溶液的分析仪上。

这种夹子提供了透明固体容器在来自生物反应器的细胞培养物水溶液的分析仪上的牢固地固定，例如固定在光学显微镜的载玻片上。这扩大了采样器的功能，并提高了操作人员在利用被高危病原体(尤其是来自第二致病组、第三致病组和第四致病组的病毒)污染的细胞培养物工作时的安全性。

有利地，采样器包括第一连接器，该第一连接器布置在导管的第一端，并且适于将导管与生物反应器的端口快速释放连接，来对具有细胞培养物的水溶液进行采样。

第一连接器允许使用第一快速释放连接将采样器附接到任何标准的生物反应器端口。这扩大了采样器的功能，最大限度地降低了在相互连接采样器和生物反应器时操作人员失误的风险，并加快了常规采样操作，从而减少了操作人员在工作区域所花费的总时间，这有助于在常规工作期间的提高的操作人员的安全性。

有利地，采样器包括第二连接器，该连接器布置在导管的第二端，并且适于将导管到气泵的第二快速释放连接。

第二连接器允许使用第二快速释放连接将气泵连接到采样器。这扩大了采样器的功能，最大限度地降低了在相互连接采样器和生物反应器时操作人员失误的风险，并加快了常规采样操作，从而减少了操作人员在工作区域所花费的总时间，这有助于在常规工作期间的提高的操作人员的安全性。

在一个可行的实施例中，导管的第一端可适于通过焊接连接到生物反应器的端口，所述端口旨在用于收集细胞培养物水溶液的样品。

焊接的使用允许制造商将采样器作为一次性生物反应器的组成部分。这扩大了采样器的功能，加快了常规采样操作，从而减少了操作人员在工作区域所花费的累计时间，这有助于在常规工作中的提高的安全性。

有利地，导管在其第一端与透明固体容器之间的长度L不超过10米：L≤10m。

导管的该长度L(最长10米(包括10米))有助于优化在工作室中操作人员的移动，而生物反应器和分析仪器(光学显微镜、光谱仪)可以被彼此分开。此外，导管长度余量允许生物反应器位于第一工作室，而样品测量则在相邻的分开的第二工作室执行：这有助于在常规工作期间操作人员的安全。

在采样器的一个可行的实施例中，导管在其第一端和透明固体容器之间的长度L可以在0.5米至1.5米的范围内：0.5m≤L≤1.5m。

导管的长度L从0.5米到1.5米，允许最大限度地减少采样器从生物反应器中采集的样品容量。此外，导管长度L足够短：具有病原体感染的细胞培养物的水溶液的样品不具有时间冷却。此外，细胞与导管的摩擦接触也最大限度地降低。这两个因素都有助于目视检测的准确性，因为由于细胞相互之间(或与导管的内表面之间)的相互作用所造成的机械损伤和/或由于热冲击对细胞的破坏最大限度地降低。

主要地，导管具有抛光的内表面。

该有利特征有助于最大限度地减少细胞与导管的摩擦接触，这最终有助于目视检测的准确性，因为在采样期间，由于细胞与导管的内表面的相互作用所造成的它们的机械损伤对细胞的破坏最大程度地降低。

主要地，导管具有化学中性的内表面。

这有助于目视检测的准确性，因为在采样期间，没有由于导管的内表面的化学侵蚀所造成细胞破坏。

附图说明

本发明的其他显著特点和优点可从下面的描述中清楚地得出，下面的描述仅用于例示说明，并不具有限制性，其参照附图，其中：

图1以简化俯视图(在垂直于重力G的平面上)示意性地示出了在其操作状态E₁(即连接到生物反应器)的根据本发明的采样器；

图2以简化俯视图(在垂直于重力G并且与被用于样品的目视分析的光学显微镜的载玻片的平面重合的平面上)示意性地绘示了根据采样器的第一实施例的采样器的透明固体容器；

图3以简化侧视图(在与重力G重合并且垂直于被用于样品的目视分析的光学显微镜的载玻片的平面的平面上)示意性地绘示了根据采样器的第一实施例的采样器的透明固体容器；

图4以简化俯视图(在垂直于重力G并且与被用于样品的目视分析的光学显微镜的载玻片的平面重合的平面上)示意性地绘示了根据采样器的第二实施例的采样器的透明固体容器；

图5以简化侧视图(在与重力G重合并且垂直于被用于样品的目视分析的光学显微镜的载玻片的平面的平面上)示意性地绘示了根据第二实施例的采样器的透明固体容器，其中分析区具有沿导管的轴线延伸的平缝(flat slit)的形式。

具体实施方式

如前所述并如图1至图5所示，本发明涉及一种适于在操作状态E₁下连接到生物反应器2的采样器1。生物反应器2能够在无菌、搅拌强度、无菌空气的持续吹扫和恒定温度的受控条件下，在营养介质(水溶液)中对包含在生物反应器2中的细胞的培养物进行病原微生物(例如，病毒)的增殖。生物反应器2可以有各种设计(一次性的，例如以塑料袋的形式，或者可重复使用的，例如以玻璃罐或烧瓶的形式)。生物反应器2可被设计成各种容积，范围从数百毫升到几千升不等。细胞可以在悬浮细胞上培养，或者可以在微载体(例如以聚合物珠的形式)上培养。

在非操作状态下(未示出)，采样器1从生物反应器2断开。采样器1可以作为单独的配件处于这种非操作状态，直到连接到生物反应器2(即直到获取了样品)。替代性地，在从生物反应器2断开连接后(即样品收集后)，采样器1可以保持处于非操作状态，等待进一步消毒和/或处理。

如图1所示，采样器1包括：

导管10，其具有：

第一端101，其适于连接到生物反应器2的端口21，所述端口旨在用于收集具有细胞的细胞培养物水溶液的样品，以及

第二自由端102，其与第一端101相反，

疏水空气过滤器11，其设置在导管10内且在导管10的第一端101和第二自由端102之间。

在这种情况下，当采样装置1的导管10在操作状态E₁下填充(例如通过重力G)有来自生物反应器2的细胞培养物水溶液时，在第一端101和第二自由端102之间的压差的作用下，疏水空气过滤器11适于使空气从导管10经过第二自由端102自由排出到外部。在这些状况下，疏水空气过滤器11对于细胞培养物水溶液是不可渗透的：这就防止了样品从第二自由端溢出到工作空间(未示出)的外部。

根据本发明(图1)，采样器1包括透明固体容器12，该透明固体容器12被在第一端101和疏水空气过滤器11之间纳入导管10。在这种情况下，透明固体容器12适于填充有所述细胞培养物水溶液，并适于对所述细胞培养物水溶液进行无接触式分析。该分析由操作人员使用分析仪40(图1)进行，即使用适于测量样品的性质、成分和结构的一台或多台仪器。这样的分析仪40可以是例如分光光度计。在这种情况下，透明固体容器12可以是石英比色皿(未示出)的形式。该石英比色皿适于放置在分光光度计(未示出)的比色皿保持件上。

而且，分析仪40可以是例如光学显微镜(未示出)。在这种情况下，透明固体容器12可以由玻璃或塑料制成(图2至图5)。该透明固体容器12可适于放置在光学显微镜的载玻片(未示出)上。

图2至图3示出了透明固体容器12的第一实施例。在该第一实施例中，透明固体容器12具有沿导管10的轴AB延伸的圆柱体(图3)的形状，其在分析区内包括扁平(在垂直于图2中重力G的平面上)的椭圆形延伸部。在这种情况下，该圆柱体的内径β(如图3所示，沿重力G测量)被包括在1mm至6mm的范围内：1mm≤β≤6mm，而扁平的椭圆形延伸部具有超过内径约四倍(在数值上)的特征最大尺寸Ψ(如图2所示，在垂直于重力G的平面上测量)：Ψ～4β。该圆柱体的外径δ(如图3所示，沿重力G测量)被包括在3mm至8mm的范围内：3mm≤δ≤8mm，而透明固体容器12的壁的厚度γ由公式γ＝(δ-β)/2确定。在实践中，壁的厚度γ小于或等于1毫米：γ≤1mm。

透明固体容器12的第一实施例的优点是在大规模生产中其制造的简单与快捷：通过玻璃吹塑或相对应的透明热塑性塑料的热成型，很容易获得这样的形状。

如图2至图3所示，圆柱体的相对端部可包括加厚件120(例如，以环的形式模压在透明固体容器12的外表面)，其被设计为将透明固体容器12牢固地固定在导管10上。在这种情况下，加厚件120的外径Φ(如图2所示，垂直于重力G测量)近似(在数值上)对应于圆柱体的两倍内径：Φ～2β。这增加了在处理采样器1时的操作人员安全性。

图4至图5示出了透明固体容器12的第二实施例。与上述第一实施例类似，在该第二实施例中，透明固体容器12具有沿导管10的轴AB延伸的圆柱体(图5)的形状，其在分析区中包含平(如在图4中垂直于重力G的平面上)的椭圆形延伸部。在这种情况下，该圆柱体的内径β(如图4中垂直于重力G的平面测量)被包括在1mm至6mm的范围内：1mm≤β≤6mm，而椭圆形的扁平的延伸部具有超过内径β约4倍(在数值上)的特征最大尺寸Ψ(如图4所示，在垂直于重力G的平面上测量)：Ψ～4β。该圆柱体的外径δ(如图3所示，沿重力G的方向测量)被包括在3mm至8mm的范围内：3mm≤δ≤8mm，而透明固体容器12的壁的厚度γ由公式γ＝(δ-β)/2确定。在实践中，壁的厚度γ小于或等于1毫米：γ≤1mm。如图5所示，在第二实施例中，如上所述包含平(在图4中垂直于重力G的平面上)的椭圆形延伸部(图4)的分析区附加地是沿导管10的轴AB延伸的平槽。在这种情况下，该平槽的内厚度α小于圆柱体的内径(即α<β)，并且主要在1至4毫米的第一范围内：1mm≤α≤4mm。

有利地，采样器1适于一次性使用。

导管10可以由柔性材料制成。

采样装置1可以适于：

在至少120℃的温度T下在高压灭菌器中灭菌至少1小时，和/或

在包括在120℃至160℃的第二温度范围内(120℃≤T≤160℃)的温度T下蒸汽灭菌至少1小时，和/或

利用电离伽马辐射灭菌。

如图1所示，第二自由端102可以适于连接到气泵3(例如，以适当容积的医用注射器的形式)。在这种情况下，处于操作状态E₁的采样器1适于在导管10中的包括在0.1bar到2.0bar之间的第三区间内的压力P下工作：0.1bar≤P≤2.0bar。

如图1所示，采样器1可以包括灭菌空气过滤器13，该灭菌空气过滤器定位于导管10中疏水空气过滤器11和导管10的第二自由端102之间。在对包含细胞培养物的水溶液的非接触分析后，在将采样器1清空回生物反应器2时，该灭菌空气过滤器13适于对由气泵3经过第二自由端102强制进入导管10的内部的外部空气进行灭菌。

有利地，灭菌空气过滤器13具有孔隙Ω，该孔隙Ω包括在0.1微米到0.2微米的第四区间之间：0.1微米≤Ω≤0.2微米。

如图1所示，采样装置1可以包括第一锁定元件14，该第一锁定元件14被设置在透明固体容器12和导管10的第一端101之间，并适于在导管10的第一端101的一侧锁定导管10。

如图1所示，采样装置1可以包括第二锁定元件15，该第二锁定元件15被设置在疏水空气过滤器11和导管102的第二端之间，并适于在导管10的第二端102的一侧锁定导管10。

有利地，第二锁定元件15被布置在导管10的第二自由端102的一侧，位于疏水空气过滤器11和灭菌空气过滤器13之间。

如图1所示，采样器1可包括保持器16，该保持器16与透明固体容器12相关联，并适于将透明固体容器12固定到包含来自生物反应器2的细胞培养物的水溶液的分析仪40上。

如图1所示，采样器1可包括第一连接器17，该第一连接器17被设置在导管10的第一端101处，并且适于导管10与用于对包含细胞培养物的水溶液采样的生物反应器2的端口21的第一快速释放连接。

如图1所示，采样器1可包括第二连接器18，该第二连接器18被设置在导管10的第二端102处，并且适于导管10与气泵3的第二快速释放连接。

导管10的第一端101可以适于通过热焊接(未示出)连接到用于对具有细胞培养物的水溶液采样的生物反应器2的端口21。

有利地，导管10在其第一端101与透明固体容器12之间的长度L不超过10米：L≤10m。

有利地，导管10在其第一端101和透明固体容器12之间的长度L被包括在0.5米至1.5米的点范围内：0.5m≤L≤1.5m。

有利地，导管10是被抛光并且化学中性的内表面。

下面给出根据本发明的采样器1的操作的两个示例。

示例1

操作人员从用于生物反应器2的配件箱中取出一次性且处于不可操作状态的采样器1。该采样器1包括导管10(以具有抛光且化学中性的内表面的柔性软管的形式)、透明固体容器12、疏水空气过滤器11和灭菌空气过滤器13。操作人员利用第一端101的一侧的第一锁定元件14和第二自由端102的一侧的第二锁定元件15锁定导管10。接下来，通过使用第一连接器17将导管10的第一端101连接到生物反应器2以及使用第二连接器18将导管10的第二端102连接到气泵3(以容积为50mL至100mL的空无菌注射器的形式)，操作人员将采样器1带入操作状态E₁，如图1所示。然后，操作人员通过启动气泵3(即通过对注射器活塞施加手压)在导管10中形成预先确定的真空。然后，操作人员松开第一锁定元件14和第二锁定元件15：在预先确定的真空的作用下，具有细胞培养物的水溶液从生物反应器2冲入导管10，并进一步进入石英比色皿(未示出)形式的透明固体容器12中。在将比色皿填充有样品后，操作人员将比色皿放置在分光光度计的比色皿保持件(又被称为“巢”(nest))中。接下来，操作人员对生物反应器2的内容物执行分光光度分析。分析结束后，通过启动气泵3(即通过注射器活塞的反向冲程)，将具有病原体的细胞悬浮液从采样器1带回到生物反应器2中。接下来，操作人员利用第一端101的一侧的第一锁定元件14锁定导管10。之后，操作人员通过使用第一连接器17将导管10的第一端101从生物反应器2断开，使采样器1处于不可操作状态。最后，将一次性采样器1和与其连接的气泵3一起处理。

示例2

操作人员从生物反应器的配件箱2中取出可重复使用且不可操作的采样器1。采样器1包括导管10(以具有抛光且化学中性的内表面的柔性软管的形式)、透明固体容器12、疏水空气过滤器11和灭菌空气过滤器13。操作人员利用第一端101的一侧的第一锁定元件14和第二自由端102的一侧的第二锁定元件15锁定导管10。接下来，通过使用第一连接器17将导管10的第一端101连接到生物反应器2以及使用第二连接器18将导管10的第二端102连接到气泵3(以容积为50mL至100mL的空无菌注射器的形式)，操作人员将采样器1带入操作状态E，如图1所示。然后，操作人员通过启动气泵3(即通过对注射器活塞施加手压)在导管10中形成预先确定的真空。然后，操作人员松开第一锁定元件14和第二锁定元件15：在预先确定的排放的作用下，具有细胞培养物的水溶液从生物反应器2冲入导管10，然后进入呈沿导管10的轴AB延伸的圆柱体(图5)形式的透明固体容器12，其在分析区内包含平(在图4中垂直于重力G的平面上)的椭圆扩展部(图4)。如图5所示，这个椭圆扩展部保持了沿导管10的轴AB延伸的窄平槽。

操作人员将样品填充透明固体容器12的整个容积的1/3。接下来，操作人员利用第一端101的一侧的第一锁定元件14并利用第二自由端102的一侧的第二锁定元件15重新锁定导管10。然后，操作人员借助保持器16(在本示例中，借助位于透明固体容器12的两侧沿导管10的轴AB的两条橡皮筋)将被填充了三分之一的透明固体容器12固定在光学显微镜载玻片上。然后，操作人员使用光学显微镜目视分析透明固体容器12中的细胞培养物的状态。

分析完成后，操作人员松开第一锁定元件14和第二锁定元件15，并且然后通过启动气泵3(即通过反转注射器活塞的冲程)，将具有病原体的细胞悬浮液从采样器1引回入生物反应器2。接下来，操作人员利用第一端101的一侧的第一锁定元件14和第二自由端102的一侧的第二锁定元件15重新锁定导管10。之后，操作人员通过使用第一连接器17将导管10的第一端101从生物反应器2断开，并使用第二连接器18将导管10的第二端102从气泵3断开，从而将采样器1放置于不可操作状态。最后，通过电离伽马辐射对可重复使用的采样器1进行灭菌，以便进一步使用。

根据本发明的采样器1的主要优点概述如下：

最大程度地降低了向环境，尤其是操作人员、测量仪器和工作室内释放传染性病原体的风险，因为在对样品进行任何操作(从生物反应器2获取/分析样品/将样品返回生物反应器2)期间，操作人员所研究的细胞培养物不会与外部环境接触。因此，污染的风险就降低了，并且改善了操作生物反应器2的所有工作人员，尤其是执行样品收集、分析和随后返回到生物反应器2的常规操作的操作人员的工作条件和安全；

当操作人员使用分析仪(例如放大倍率为x5、x10、x20的光学显微镜和/或分光光度计)对样品进行分析后，将样品返回生物反应器2时，最大程度地降低了生物反应器2本身被污染的风险，因为即使在样品的分析期间，受污染的细胞培养物(即传染源)也不与环境接触；

最大限度地降低了用于被感染的细胞的日常监测的供应品的消耗，减少了在生物反应器2中在受控条件下监测在细胞培养基(水溶液)上病原体(例如病毒)的繁殖的常规工作中的浪费。

Claims (15)

1.一种采样器(1)，其适于在操作状态(E₁)下连接到填充有细胞培养物水溶液的生物反应器(2)，所述采样器(1)包括：

导管(10)，其具有：

第一端(101)，其适于连接到所述生物反应器(2)的端口(21)，所述端口旨在用于收集所述细胞培养物水溶液的样品，以及

第二自由端(102)，其与所述第一端(101)相反，

疏水空气过滤器(11)，其设置在所述导管(10)内且在所述导管(10)的所述第一端(101)和所述第二自由端(102)之间，

当所述采样器(1)的所述导管(10)在所述操作状态(E₁)下填充有来自所述生物反应器(2)的所述细胞培养物水溶液时，所述疏水空气过滤器(11)适于在所述第一端(101)和所述第二自由端(102)之间的压差的作用下将空气从所述导管(10)经过所述第二自由端(102)自由排出到外部，

所述疏水空气过滤器(11)对于所述细胞培养物水溶液是不可渗透的，其特征在于，所述采样器(1)包括透明固体容器(12)，所述透明固体容器(12)在所述第一端(101)和所述疏水空气过滤器(11)之间被包含在所述导管(10)中，并且所述透明固体容器(12)适于填充有所述细胞培养物水溶液，并适于借助分析仪(40)对所述细胞培养物水溶液进行无接触式分析。

2.根据权利要求1所述的采样器(1)，其特征在于，所述透明固体容器(12)为石英比色皿的形式，且所述石英比色皿适于放置在分光光度计中。

3.根据权利要求1或2所述的采样器(1)，其特征在于，所述透明固体容器(12)适于放置在光学显微镜的载玻片上。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述透明固体容器(12)包括沿所述导管(10)的轴线(AB)延伸的平缝形式的分析区，并且所述平缝的内厚度(α)被包括在1mm至4mm的第一区间内。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述采样器适于一次性使用。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述采样器适于在至少120℃的温度(T)下在高压灭菌器中灭菌至少1小时。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述采样器适于在包括在120℃至160℃的第二区间内的温度(T)下蒸汽灭菌至少1小时。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述采样器适于利用电离伽马辐射灭菌。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述第二自由端(102)适于连接到气泵(3)，并且在所述操作状态(E₁)下的所述采样器(1)适于在所述导管(10)中的包括在0.1bar至2.0bar的第三区间内的压力(P)下操作。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述采样器(1)包括布置在所述导管(10)内且在所述疏水空气过滤器(11)和所述导管(10)的第二自由端(102)之间的灭菌空气过滤器(13)，在对所述细胞培养物水溶液进行所述无接触式分析后，当所述采样器(1)被清空回到所述生物反应器(2)时，所述灭菌空气过滤器(13)适于对由所述气泵(3)经过所述第二自由端(102)强制进入所述导管(10)的外部空气灭菌。

11.根据权利要求10所述的采样器(1)，其特征在于，所述灭菌空气过滤器(13)具有包括在0.1微米至0.2微米的第四区间内的孔隙(Ω)。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述采样器(1)包括第一锁定元件(14)，所述第一锁定元件(14)布置在所述透明固体容器(12)和所述导管(10)的所述第一端(101)之间，并且适于从所述导管(10)的所述第一端(101)的一侧锁定所述导管(10)。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述采样器(1)包括第二锁定元件(15)，所述第二锁定元件(15)布置在所述疏水空气过滤器(11)和所述导管的所述第二自由端(102)之间，并且适于从所述导管(10)的所述第二自由端(102)的一侧锁定所述导管(10)。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述采样器(1)包括保持器(16)，所述保持器(16)与所述透明固体容器(12)相关联，并且适于将所述透明固体容器(12)固定到来自所述生物反应器(2)的所述细胞培养物水溶液的所述分析仪(40)上。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的采样器(1)，其特征在于，所述导管(10)的所述第一端(101)适于通过焊接与所述生物反应器(2)的所述端口(21)连接，所述端口(21)旨在用于收集所述细胞培养物水溶液的样品。