DE602004006508T2

DE602004006508T2 - Rührsystem für Zellkultur

Info

Publication number: DE602004006508T2
Application number: DE602004006508T
Authority: DE
Inventors: Adrian Neil Bargh
Original assignee: Automation Partnership Cambridge Ltd
Current assignee: Automation Partnership Cambridge Ltd
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: US20050277184A1; EP1611942B1; EP1611942A1; DE602004006508D1

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Rühren oder Schütteln von Gefäßen, die Zellen enthalten, die in einem Zellkultursystem behandelt werden.
Die Herstellung von Proteinen ist ein wesentlicher erster Schrift in vielen Arzneimittelentdeckungsprozessen. Zum Beispiel werden E.coli und Bakuloviren routinemäßig in den Genomik-Biotechnologie- und pharmazeutischen Industrien zur Proteinherstellung verwendet, weil ihre Kultur einfach und relativ schnell ist und zusätzlich innerhalb weniger Tage bei relativ wirtschaftlichen Kosten ausreichende Mengen von gereinigtem Protein zum Screening erzeugt werden können.
Unter Verwendung von Mikroorganismen und Insektenzellen wurde ein System zur Automatisierung der Proteinherstellung entwickelt, das einen oder mehrere Inkubatoren verwendet, um zu ermöglichen, dass das Zellwachstum unter kontrollierten Bedingungen stattfindet. Eine Anforderung an einen Inkubator ist die Belüftung und Bewegung von Gefäßen, die Zellen enthalten, die sich in einem geeigneten Medium befinden, und die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, ein geeignetes System bereitzustellen, das in der Lage ist, Rühr- und/oder Schüttelvorgänge auszuführen (siehe z.B. EP 1378287 A1 und US-A 6270249 ).
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Rührsystem für ein Zellkultursystem vorgesehen, das angeordnet ist, um eine Mehrzahl Zellkulturgefäßanordnungen zu handhaben, von denen jede eine Platte umfasst, auf der eine Mehrzahl Rührstäbe angeordnet ist und die quer über die Oberseite des jeweiligen Kulturgefäßes beweglich ist, um ein Rühren einer oder mehrerer Proben in dem Kulturgefäß vorzusehen, wobei das Rührsystem umfasst:
einen Träger, der konfiguriert ist, um mehrere Zellkulturgefäßanordnungen an vorab definierten Positionen um eine Achse aufzunehmen;
einen Antriebsrotor, der dem Träger benachbart angeordnet ist, wobei der Antriebsrotor zur exzentrischen Bewegung um die Achse des Trägers bezogen auf den Träger angebracht ist und eine Mehrzahl Antriebsverbindungen aufweist, um mit jeweiligen Platten von Kulturgefäßanordnungen, die an den vorab definierten Positionen getragen werden, selektiv in Eingriff zu treten, um ein gleichzeitiges Rühren von Proben in den mehreren Kulturgefäßen zu ermöglichen, deren Platten mit den jeweiligen Antriebsverbindungen in Eingriff stehen; und
ein Antriebsübertragungssystem zum Verbinden des Antriebsrotors mit einem Antriebsmotor.
Ein solches System ermöglicht, dass alle daran befestigten Kulturgefäßanordnungen durch ein einziges Antriebssystem gerührt werden, wodurch die Notwendigkeit von mehreren Antrieben, d.h. individuellen Antrieben für jedes Kulturgefäß in einem Inkubator, vermieden wird.
Die Zellkulturanordnungen sind vorzugsweise von der in unserer europäischen Patentanmeldung Nr. 03255896.7 beschriebenen Art.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung umfasst ein Rührsystem für ein Zellkultursystem, das angeordnet ist, um eine Mehrzahl Zellkulturgefäßanordnungen zu handhaben, wobei das Rührsystem umfasst:
einen Träger, der konfiguriert ist, um mehrere Zellkulturgefäßanordnungen an einer Mehrzahl vorab definierter Positionen um eine Achse aufzunehmen;
einen Antriebsrotor, der dem Träger benachbart angeordnet ist, wobei der Antriebsrotor eine entsprechende Mehrzahl Sätze von Rührstäben zur Anordnung in jeweiligen Kulturgefäßanordnungen bei Verwendung aufweist, die an den vorab definierten Positionen an dem Träger getragen werden, und zur exzentrischen Bewegung um die Achse des Trägers bezogen auf den Träger angebracht ist, um die Rührstäbe vibrieren zu lassen, um ein gleichzeitiges Rühren von Proben in den mehreren Kulturgefäßen zu ermöglichen; und
ein Antriebsübertragungssystem zum Verbinden des Antriebsrotors mit einem Antriebsmotor.
Der Träger kann um die Achse rotierbar sein, um die Zellkulturgefäßanordnungen zwischen einer Anzahl von Positionen um die Achse zu bewegen. Der Antriebsrotor kann auf dem Träger angeordnet sein.
Das Antriebsübertragungssystem umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl exzentrischer Lagerungen, die auf dem Rotor und/oder dem Träger angeordnet sind und kann auch eine Antriebsscheibe, die auf der Achse angebracht ist, und einen Antriebsriemen, der um die Antriebsscheibe angeordnet ist, umfassen, und jede der Lagerungen umfasst eine Scheibe, um die der Antriebsriemen angeordnet ist, um den Rotor anzutreiben.
Jede der Antriebsverbindungen umfasst vorzugsweise eine Magnetkupplung, die mit einer entsprechenden Magnetkupplung an einer jeweiligen beweglichen Kulturgefäßanordnungsplatte in Eingriff tritt. Auf ähnliche Weise können die Kulturgefäßanordnungen magnetisch mit dem Träger gekoppelt sein.
Die Kulturgefäßanordnungen sind vorteilhaft jeweils mittels einer Fassung an dem Träger, die angeordnet ist, um einen entsprechenden Einsteckabschnitt der Kulturgefäßanordnung aufzunehmen, mit dem Träger gekoppelt.
Ein oder mehrere pneumatische Antriebe können angeordnet und betätigbar sein, um Kulturgefäßanordnungen von dem Träger zu lösen.
Vorzugsweise sind Kanäle in dem Träger vorgesehen, um den Kulturgefäßanordnungen bei Verwendung Gase oder Flüssigkeiten zuzuführen. Die Rührstäbe sind außerdem vorzugsweise massiv, können aber wahlweise rohrförmig sein, zum Beispiel zur Verbindung mit den Kanälen in den Kulturgefäßanordnungen, um Gase oder Flüssigkeiten in die Proben in den Kulturgefäßanordnungen einzuleiten.
Der Träger kann konfiguriert sein, um Zellkulturgefäße in zwei oder mehr Ringen aufzunehmen, die im Wesentlichen koaxial mit der Achse sind.
Die Erfindung umfasst auch ein Zellkultursystem umfassend einen Inkubator mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Rührsystem wie oben definiert. Eine Mehrzahl Rührsysteme kann in dem Inkubatorgehäuse übereinander angeordnet sein.
Beispiele von Systemen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Rührsystem gemäß der Erfindung zur Verwendung in einem Inkubator in Perspektive von oben zeigt;
2 das Rührsystem in einer anderen Perspektivansicht von einer Seite zeigt; und
3 eine Perspektivansicht einer Kulturgefäßanordnung zur Verwendung mit dem in 1 und 2 gezeigten System ist.
Das in den Zeichnungen gezeigte System ist zur Verwendung in einem Inkubator vorgesehen, der ein Gehäuse umfasst, um zu ermöglichen, dass eine kontrollierte Umgebung aufrechterhalten und eingestellt wird. Der Einfachheit halber ist das Gehäuse des Inkubators in den Zeichnungen nicht gezeigt, da seine Form und Größe relativ zu dem Rührsystem für die Erfindung nicht wesentlich ist.
Das Rührsystem 1 umfasst einen rotierbaren Träger 10 in Form einer rotierbaren Scheibe, die um ihren Rand mittels vorstehenden, im Wesentlichen radialen Flanschen 12, die im Wesentlichen parallele Seiten 13 für die Fassungen definieren, die die Trägerpositionen 11 definieren, eine Reihe von Trägerpositionen 11 definiert. Der Träger ist um eine aufrechte Achse z rotierbar. In einer alternativen Konstruktion (nicht gezeigt) ist der Träger in seiner Position befestigt, d.h. nicht-rotierbar. Auf der rechten Seite der 1 ist eine Kulturgefäßanordnung 2 von der Art gezeigt, die in unserer europäischen Patentanmeldung Nr. 03255896.7 allgemein beschrieben und detaillierter in 3 gezeigt ist, die einen Kulturgefäßblock 20 mit mehreren Behältern 21 aufweist, um Zellen zu enthalten, die in einem geeigneten Medium suspendiert oder getragen sind.
Der Kulturgefäßblock 20 weist einen abnehmbaren Deckel oder eine Platte 22 auf, auf dem/der, beabstandet von dem Deckel oder der Platte 22, eine Auflageplatte 23 angebracht ist, die eine bewegliche Platte bildet, die, wie in unserer europäischen Patentanmeldung Nr. 03255896.7 beschrieben, eine Mehrzahl Rührstäbe 25 trägt, die sich von der Platte 23 durch den Deckel (die Platte) 22 nach unten und in die einzelnen Behälter 21 erstrecken. Die Platte bildet eine Einsteckverbindung für die Kulturgefäßanordnung an der Fassung 11. Die Konstruktion des Kulturgefäßblocks 20 ist detaillierter in unserer europäischen Patentanmeldung Nr. 03255896.7 beschrieben und wird daher hier nicht weiter beschrieben. Es ist jedoch wichtig, zu beachten, dass die bewegliche Platte 23 auf dem Deckel oder der Platte 22 so getragen ist, dass sie quer relativ zu dem Deckel (der Platte) 22 beweglich ist, um eine Bewegung des unteren Endes jedes Rührstabs 25 in den Kulturgefäßblockbehältern 21 zu verursachen.
Das System 1 umfasst einen Antriebsrotor 14, der mehrere Verbindungsstücke 24 umfasst, von denen nur eines gezeigt ist (auf der rechten Seite der Figur), die mit den Platten 22, 23 in Eingriff treten. Die Verbindungen sind Magnetkupplungen (nicht gezeigt), die mit entsprechenden Magnetplattenkupplungen 26, 27 an den Platten 22, 23 in Eingriff treten.
Um die Rührstäbe in den Behältern 21 zu bewegen, ist es notwendig, die Platte 23 auf Kreisbahnweise zu bewegen, und dies wird erreicht, indem der Rotor 14 zur exzentrischen Bewegung bezogen auf den Träger 10 angebracht wird. Vier exzentrische Lagerungen 15 verbinden den Rotor 14 mit dem Träger 10 (am Besten in 2 zu sehen), und jede der Lagerungen 15 weist eine zugehörige gezahnte Scheibe 16 auf, die mit einem gezahnten Antriebsgurt 17 in Eingriff steht, der um die Räder 16 gewickelt und durch ein gezahntes Scheibenrad 18 angetrieben wird, das mit einem ersten Antriebsmotor 29 verbunden ist (siehe 2). Indem der Motor 29 selektiv betrieben wird, kann der Rotor 14 relativ zu dem Träger 10 auf exzentrische oder Kreisbahnweise bewegt werden.
Ein zweiter Antriebsmotor 39 (siehe 2) ist ebenfalls über einen gezahnten Gurt 37 und ein gezahntes Scheibenrad 38, die mit dem Träger 10 verbunden sind, selektiv betreibbar, um den Träger 10, wenn erforderlich, zu rotieren, so dass die Kulturgefäßanordnungen 2 wie erforderlich in die Trägerpositionen 11 geladen oder aus ihnen herausgenommen werden können. Das Beladen der Kulturgefäßanordnungen 2 wird mittels eines Robotersystems (nicht gezeigt) erreicht, das an einer geeigneten Position um den Rand des Trägers 10 angeordnet ist, um einer ausgewählten Trägerposition 11 eine Kulturgefäßanordnung darzubieten, und das die Kulturgefäßanordnung 2 in die Trägerposition 2 schiebt. Das Entladen wird erreicht, indem die Kulturgefäßanordnung zuerst radial geschoben wird, um die Magnetkupplungen zu trennen, und die Kulturgefäßanordnung dann unter Verwendung des Robotersystems entfernt wird. Das Schubsystem umfasst ein Paar pneumatische Antriebe 30, die an verschiedenen Positionen um die Achse z angeordnet sind und direkt auf eine Kulturgefäßanordnung 2 in Verwendung drücken.
In einer alternativen Konstruktion (nicht gezeigt) können die Kupplungen nicht-magnetisch sein. Das System kann auch ein partielles Entkoppeln ermöglichen, d.h. die Platte 23 kann von dem Verbindungsstück 24 (und damit von dem Antriebsrotor 14) entkoppelt werden, während die Kupplung der Platte 22 an der Trägerposition 11 beibehalten wird. Dies ermöglicht, dass ausgewählte Kulturgefäßanordnungen partiell entfernt werden, während die Inhalte des Rests der Kulturgefäßanordnungen, die an dem Antriebsrotor 14 befestigt bleiben, gerührt werden.
In einer weiteren alternativen Konstruktion (nicht gezeigt) kann der Träger selbst nicht rotierbar sein, und das Beladen/Entladen der Kulturgefäßanordnungen kann durch ein Robotersystem erreicht werden, das in der Lage ist, sich um den Träger zu bewegen.
In einer alternativen Konstruktion sind die Rührstäbe und Platten 23 an dem Rotor 14 befestigt und können mit den Kulturgefäßblöcken 20 in Eingriff treten, wenn sie an dem Träger 10 befestigt sind.

Claims

Rührsystem (1) für ein Zellkultursystem, das angeordnet ist, um eine Mehrzahl Zellkulturgefäßanordnungen (2) zu handhaben, von denen jede eine Platte (23) umfasst, auf der eine Mehrzahl Rührstäbe angeordnet ist und die quer über die Oberseite des jeweiligen Kulturgefäßes beweglich ist, um ein Rühren einer oder mehrerer Proben in dem Kulturgefäß vorzusehen, wobei das Rührsystem umfasst: einen Träger (10), der konfiguriert ist, um mehrere Zellkulturgefäßanordnungen an vorab definierten Positionen um eine Achse (z) aufzunehmen; einen Antriebsrotor (14), der dem Träger benachbart angeordnet ist, wobei der Antriebsrotor zur exzentrischen Bewegung um die Achse (z) des Trägers (10) bezogen auf den Träger angebracht ist und eine Mehrzahl Antriebsverbindungen (24) aufweist, um mit jeweiligen Platten (23) von Kulturgefäßanordnungen, die an den vorab definierten Positionen getragen werden, selektiv in Eingriff zu treten, um ein gleichzeitiges Rühren von Proben in den mehreren Kulturgefäßen zu ermöglichen, deren Platten mit den jeweiligen Antriebsverbindungen in Eingriff stehen; und ein Antriebsübertragungssystem (15-19) zum Verbinden des Antriebsrotors mit einem Antriebsmotor (29).
Rührsystem (1) für ein Zellkultursystem, das angeordnet ist, um eine Mehrzahl Zellkulturgefäßanordnungen (2) zu handhaben, wobei das Rührsystem umfasst: einen Träger (10), der konfiguriert ist, um mehrere Zellkulturgefäßanordnungen an einer Mehrzahl vorab definierter Positionen um eine Achse (z) aufzunehmen; einen Antriebsrotor (14), der dem Träger benachbart angeordnet ist, wobei der Antriebsrotor eine entsprechende Mehrzahl Sätze von Rührstäben zur Anordnung in jeweiligen Kulturgefäßanordnungen (2) bei Verwendung aufweist, die an den vorab definierten Positionen an dem Träger (10) getragen werden, und zur exzentrischen Bewegung um die Achse (z) des Trägers bezogen auf den Träger angebracht ist, um die Rührstäbe vibrieren zu lassen, um ein gleichzeitiges Rühren von Proben in den mehreren Kulturgefäßen zu ermöglichen; und ein Antriebsübertragungssystem (15-19) zum Verbinden des Antriebsrotors mit einem Antriebsmotor (29).
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Träger (10) um die Achse rotierbar ist, um die Zellkulturgefäßanordnungen (2) zwischen einer Anzahl von Positionen um die Achse (z) zu bewegen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Antriebsrotor (14) auf dem Träger (10) angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, wobei das Antriebsübertragungssystem eine Mehrzahl exzentrischer Lagerungen (15) umfasst, die auf dem Rotor (14) und/oder dem Träger (10) angeordnet sind.
System nach Anspruch 5, wobei das Antriebsübertragungssystem eine Antriebsscheibe (18), die auf der Achse (z) angebracht ist, und einen Antriebsriemen (17), der um die Antriebsscheibe angeordnet ist, umfasst, und wobei jede der Lagerungen eine Scheibe (16) umfasst, um die der Antriebsriemen angeordnet ist, um den Rotor (14) anzutreiben.
System nach Anspruch 1, wobei jede der Antriebsverbindungen (24) eine Magnetkupplung umfasst, die mit einer entsprechenden Magnetkupplung an einer jeweiligen beweglichen Kulturgefäßanordnungsplatte (23) in Eingriff tritt.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kulturgefäßanordnungen (2) magnetisch mit dem Träger (10) gekoppelt sind.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kulturgefäßanordnungen (2) mittels einer Fassung (11) an dem Träger, die angeordnet ist, um einen entsprechenden Einsteckabschnitt der Kulturgefäßanordnung aufzunehmen, mit dem Träger (10) gekoppelt sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen oder mehrere Antriebe, die angeordnet und betätigbar sind, um Kulturgefäßanordnungen (2) von dem Träger (10) zu lösen.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend Kanäle in dem Träger, um den Kulturgefäßanordnungen bei Verwendung Gase oder Flüssigkeiten zuzuführen.
System nach Anspruch 11, wobei die Rührstäbe rohrförmig sind und mit den Kanälen verbunden sind, um Gase oder Flüssigkeiten in die Proben in den Kulturgefäßanordnungen einzuleiten.
Zellkultursystem umfassend einen Inkubator mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Rührsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Zellkultursystem nach Anspruch 13, wobei eine Mehrzahl Rührsysteme übereinander in dem Inkubatorgehäuse angeordnet ist.