EP2550349A2 - Inkubatoreinrichtung und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Inkubatoreinrichtung und verfahren zu deren betrieb

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Publication number
EP2550349A2
EP2550349A2 EP11711462A EP11711462A EP2550349A2 EP 2550349 A2 EP2550349 A2 EP 2550349A2 EP 11711462 A EP11711462 A EP 11711462A EP 11711462 A EP11711462 A EP 11711462A EP 2550349 A2 EP2550349 A2 EP 2550349A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
incubator
culture chamber
gas
sensor
culture
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.)
Withdrawn
Application number
EP11711462A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Rapoport
Charli Kruse
Dennis Wendt
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP2550349A2 publication Critical patent/EP2550349A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/14—Incubators; Climatic chambers
    • 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
    • C12M23/54—Constructional details, e.g. recesses, hinges hand portable

Definitions

  • the invention relates to an incubator device (also referred to as cell culture incubator) for biological materials, in particular for cell and / or tissue cultures.
  • an incubator device also referred to as cell culture incubator
  • biological materials in particular for cell and / or tissue cultures.
  • the standard inventory in cell culture includes, in particular, a temperature-controllable C0 2 incubator which provides or regulates the gas atmosphere and the temperature which are required for the cell culture. It houses the cell culture eg in multiwell plates, petri dishes, bottles o. Like ..
  • the object of the invention is to provide an improved incubator device (cell culture incubator) with which
  • the object of the invention is furthermore to provide an improved method for culturing biological cells, with which disadvantages of conventional incubation methods are avoided.
  • an incubator device which has a culture chamber for receiving at least one cell culture, a temperature control device with which the temperature in the culture chamber is adjustable, a gas supply device with which at least one gas can be introduced into the culture chamber , and an energy ⁇ storage device comprises, which is arranged to supply the temperature control device and / or the gas supply means with electrical energy.
  • the provision of the energy storage device allows, in contrast to conventional incubators, a transportability (mobility) of the incubator device while it is in an active operating state in which the temperature control device and the gas supply device are switched on and actuatable. Cultivation conditions can be adjusted while the incubator device is separate from stationary supplies and in particular is moved.
  • the inventors have found that the above-mentioned components provide a transportable cell incubator that fulfills in particular the following requirements:
  • the cells can be cultured for a minimum of 2 hours under standard conditions (usually 37 ° C / 5% C0 2 ) (typical express delivery time); and or
  • the cell incubator may be designed to electronically record the course of measured and / or controlled quantities (eg temperature / C0 2 ) in order to track the normally unattended process of transport.
  • measured and / or controlled quantities eg temperature / C0 2
  • the cells are arranged in the culture chamber of the incubator device and set cultivation conditions for the cells in the culture chamber.
  • the energy storage device of the incubator device comprises a primary battery (not rechargeable) and / or an accumulator (rechargeable).
  • All components of the incubator device are operated exclusively with the electrical energy that is supplied by the energy storage device. This operation is possible for an operating time, the same typical transport times for the transport of cell cultures, eg. B. between different medical facilities.
  • the energy storage device may be connected to an electrical connection unit, e.g. B. plug coupling, be equipped to the energy storage device temporarily with a power supply ⁇ , z. B. public grid or electrical system of a vehicle, eg. B. transport vehicle and / or Laborfahr ⁇ stuff), z. B. to recharge the energy storage device or at a fixed operation, for. As in a laboratory or in a vehicle to switch the power supply to the mains power supply.
  • an electrical connection unit e.g. B. plug coupling
  • the culture chamber includes a thermally insulated wall, in particular ⁇ sondere an evacuated or evacuable wall.
  • the wall can z. B. made of plastic and / or glass.
  • the culture chamber preferably forms a dewar.
  • the wall may be made of a foam material.
  • the thermally insulated wall preferably surrounds the culture chamber on all sides. A part of the thermally insulated wall provided on an upper side of the culture chamber forms a lid on which the culture chamber can be opened and which is preferably removable from the culture chamber.
  • the tempering device preferably comprises at least one heating device, for. B. with at least one resistance heating element, and / or at least one cooling device, for. B. with at least one Peltier element.
  • a temperature in the range of 10 ° C to 40 ° C is preferably adjustable in the culture chamber.
  • the cooling Direction has particular advantages for the independence of the incubator from external environmental conditions. The coolability allows the use of the incubator even in seasons or climatic zones with high daytime temperatures, eg. B. above 30 ° C.
  • the incubator device may have a sensor device, in particular at least one temperature sensor and / or at least one gas sensor. At least one sensor (internal sensor) of the sensor device can be arranged in the culture chamber. Alternatively or additionally, at least one sensor (outer sensor) of the sensor device is arranged on an outer side of the incubator device.
  • the incubator device is equipped with a control circuit (control loop) with which the temperature control device and / or the gas supply device can be regulated as a function of signals of the sensor device and at least one predetermined reference variable.
  • the setting of cultivation conditions preferably comprises a regulation of the tempering device and / or the gas supply device.
  • the gas supply device comprises at least one gas source and at least one supply line, which leads from the gas source to the culture chamber, wherein the at least one supply line preferably includes a valve with which a gas flow through the supply line is adjustable.
  • the at least one gas source may comprise a gas container, in particular a compressed gas cartridge and / or a gas balloon.
  • the compressed gas cartridge or the gas balloon may be an exchange component and separable from the incubator.
  • the compressed gas ink or the gas balloon in the Incubator might be fixed and refillable.
  • the gas supply device is set up to provide carbon dioxide (C0 2 ) in the culture chamber.
  • the gas source contains the carbon dioxide.
  • a carbon dioxide concentration in the range of 1% to 5% adjustable.
  • further gaseous or vaporous substances can be fed into the culture space, such as, for example, B.
  • Nitrogen or water vapor (setting humidity).
  • the z. B comprises a water reservoir with an opening in the culture chamber and provided with an adjustable valve supply line.
  • the incubator device has a control device with which the temperature control device and / or the gas supply device can be controlled.
  • the control device is preferably connected to the control circuit.
  • the incubator further comprises a memory device (data recording system), with the state variables (incubation data), in particular the temperature and / or the gas composition, for.
  • a memory device data recording system
  • the state variables in particular the temperature and / or the gas composition, for.
  • the data logging system allows for electronic logging of the incubation data, ensuring additional safety and traceability of the history of each sample in the incubator.
  • a display device which is set up to display operating conditions of the incubator and z.
  • B. includes a display and / or signal lights.
  • an alarm device may be provided, the z.
  • B comprises an acoustic signal transmitter and / or signal lights.
  • a receiving device for the at least one cell culture such.
  • the incubator means comprises a container
  • the container may be equipped with a container lid.
  • the container lid can be opened to access z. B. to allow the culture chamber and / or the other components of the incubator.
  • the container lid can at least partially made of a transparent material, eg. As plastic or glass.
  • the incubator device can be operated independently and separately from permanently installed supply lines that are used for connection to stationary devices are provided. Cultivation conditions can be self-sufficient for a period of at least 2 hours, preferably at least 8 hours, more preferably at least 12 hours, such as. 48 hours and / or maintained.
  • the incubator device can be constructed so compact that it can be manually moved, in particular carried, by a human operator.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a preferred embodiment of the incubator device according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a basic structure of the transportable cell culture incubator with an indication of the important functional elements.
  • the portable incubator device (cell culture incubator) 10 comprises a closable box (container 5 with an upper container lid 6 and a lateral container lid 7), which is subdivided into a culture chamber 1 and a control chamber 2.
  • the culture chamber 1 is surrounded by thermally insulating walls in order to maintain the temperature cost within the culture chamber 1 and to minimize the energy consumption of the incubator.
  • the culture chamber 1 In the culture chamber 1 is a heating element and sensors (temperature and C0 2 ), with the help of the culture conditions are monitored.
  • the control chamber 1 accommodates a power source 3 (energy storage device, eg, rebuilt). loadable accumulator), a gas supply device 4 with a CC> 2 source (eg commercial C0 2 cartridge) and connecting lines to a valve and of this in the culture ⁇ chamber.
  • a power source 3 energy storage device, eg, rebuilt). loadable accumulator
  • a gas supply device 4 with a CC> 2 source eg commercial C0 2 cartridge
  • There are also electronic and / or electro-mechanical elements (control device) are provided, with de ⁇ ren help the temperature, and the C0 2 content in the culture chamber 1 are regulated.
  • the incubator is equipped with a data recording system integrated in the control electronics (part of the control unit), which stores the progression of the controlled variables and thus makes the frequently unattended transport process logable.
  • the side container lid 7 allows access to the power source 3, without an opening of the upper container lid 6, z. B. to exchange the accumulators.
  • the container 5 has lateral profiles 8 of the container wall with which the container wall stabilized (and thus the cell ⁇ culture protected) is.
  • the lateral profiles are preferably formed complementary to one another on mutually opposite sides of the container 5, so that a stable Sta ⁇ peln or assembly of multiple containers is facilitated.
  • handles may be provided with which the container 5 can be conveyed manually.

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Abstract

Eine transportable Inkubatoreinrichtung umfasst eine Kulturkammer, die zur Aufnahme mindestens einer Zellkultur eingerichtet ist, eine Temperierungseinrichtung, mit der die Temperatur in der Kulturkammer einstellbar ist, eine Gaszufuhreinrichtung, mit der mindestens ein Gas in die Kulturkammer einführbar ist, und eine Energiespeichereinrichtung, die zur Versorgung der Temperierungseinrichtung und/oder der Gaszufuhreinrichtung mit elektrischer Energie angeordnet ist.

Description

Inkubatoreinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb Die Erfindung betrifft eine Inkubatoreinrichtung (auch als Zellkulturinkubator bezeichnet) für biologische Materialien, insbesondere für Zell- und/oder Gewebekulturen.
Es ist allgemein bekannt, Kultivierungsbedingungen für die Kultivierung biologischer Zellen mit einer Inkubatoreinrichtung einzustellen und während der Kultivierung aufrechtzuerhalten. Zum Standardinventar bei der Zellkultur gehört insbesondere ein temperierbarer C02-Inkubator, der die Gasatmosphäre und die Temperatur, welche für die Zellkultur benötigt werden, zur Verfügung stellt, bzw. regelt. Er beherbergt die Zellkultur z.B. in Multiwellplatten, Petrischalen, Flaschen o . dgl ..
Herkömmliche Standardinkubatoren sind sperrig (ca. 1 m3) und relativ schwer (ca. 100 kg) sowie für eine elektrische Versorgung über einen Netzanschluss ausgelegt. Sie sind deshalb für Transportaufgaben ungeeignet. Für den Transport von kultivierten Zellen muss daher bisher die Inkubation in einem Standardinkubator unterbrochen werden. Dies ist jedoch nachteilig, da mit dem Transport die Kultivierungsbedingungen verändert werden, was die Zellen in nicht-reproduzierbarer und/oder unkontrollierter Weise beeinflusst oder sogar zerstört . Der aus der Praxis bekannte Versand von biologischen Zellen im eingefrorenen Zustand ist keine gleichwertige Alternative zum Transport unter Kulturbedingungen, sondern allenfalls eine Ergänzung. Das Einfrieren/Auftauen der Zellen kann zum Absterben der Zellen führen, zum Auseinanderreißen von Zell- /Zell-Kontakten und stellt im Mindesten eine substantielle Störung der in vitro Kultur dar.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Inkubator- einrichtung (Zellkulturinkubator) bereitzustellen, mit der
Nachteile herkömmlicher Inkubatoreinrichtungen vermieden wer¬ den. Die Aufgabe der Erfindung ist es des weiteren, ein verbessertes Verfahren zur Kultivierung biologischer Zellen bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Inkubations- verfahren vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Inkubatoreinrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Er- findung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Inkubatoreinrichtung bereitgestellt, die eine Kulturkammer zur Aufnahme mindestens einer Zellkultur, eine Temperierungsein- richtung, mit der die Temperatur in der Kulturkammer ein¬ stellbar ist, eine Gaszufuhreinrichtung, mit der mindestens ein Gas in die Kulturkammer einführbar ist, und eine Energie¬ speichereinrichtung umfasst, die zur Versorgung der Temperierungseinrichtung und/oder der Gaszufuhreinrichtung mit elekt- rischer Energie angeordnet ist. Die Bereitstellung der Energiespeichereinrichtung ermöglicht im Gegensatz zu herkömmlichen Inkubatoren eine Transportfähigkeit (Mobilität) der Inkubatoreinrichtung, während sie sich in einem aktiven Betriebszustand befindet, in dem die Temperierungseinrichtung und die Gaszufuhreinrichtung eingeschaltet und betätigbar sind. Kultivierungsbedingungen können eingestellt werden, während die Inkubatoreinrichtung von ortsfesten Versorgungen getrennt ist und insbesondere bewegt wird. Die Erfinder haben festgestellt, dass mit den genannten Komponenten ein transportabler Zellinkubator geschaffen wird, der insbesondere die folgenden Anforderungen erfüllt:
(i) geringe Größe (kleiner als 0,5 m3, insbesondere kleiner als 100 dm3, z. B. kleiner 50 dm3, bis hinab in den cm3-
Bereich, z. B. ca. 20 cm3) und geringe Masse (kleiner als 50 kg, insbesondere kleiner als 30 kg, z. B. kleiner als 10 kg, wie 5 kg oder weniger;
(ii) autarker Betrieb, d. h. Betrieb ohne externe Energie- oder Medienquelle, insbesondere für die Dauer eines Transportes ;
(iii) Die Zellen können über einen Zeitraum von mindestens 2 Stunden unter Standardbedingungen (meist 37°C/5% C02) kultiviert werden (typische Expresslieferzeit); und/oder
(iv) Der Zellinkubator kann gemäß einer Variante so gestaltet werden, dass der Verlauf von gemessenen und/oder geregelten Größen (z. B. Temperatur/ C02) elektronisch protokolliert wird, um den normalerweise unbeaufsichtigten Prozess des Transportes verfolgbar zu machen.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Kultivierung biologischer Zellen unter Verwendung der Inkubatoreinrichtung gemäß dem ersten Gesichtspunkt bereitgestellt. Hierzu werden die Zellen in der Kulturkammer der Inkubatoreinrichtung angeordnet und Kultivierungsbedingungen für die Zellen in der Kulturkammer eingestellt.
Weitere Merkmale bevorzugter Ausführungsformen, die einzeln oder in Kombination vorgesehen sein können, sind im folgenden zusammengefasst .
Die Energiespeichereinrichtung der Inkubatoreinrichtung um- fasst eine Primärbatterie (nicht wiederaufladbar) und/oder einen Akkumulator (wiederaufladbar ) . Vorteilhafterweise kön- nen alle Komponenten der Inkubatoreinrichtung ausschließlich mit der elektrischen Energie betrieben werden, die von der Energiespeichereinrichtung geliefert wird. Dieser Betrieb ist für eine Betriebszeit möglich, die gleich typischen Trans- portzeiten zum Transport von Zellkulturen, z. B. zwischen verschiedenen medizinischen Einrichtungen ist.
Die Energiespeichereinrichtung kann mit einer elektrischen Verbindungseinheit, z. B. Steckerkupplung, ausgestattet sein, um die Energiespeichereinrichtung zeitweilig mit einer Netz¬ stromversorgung, z. B. öffentliches Stromnetz oder Bordnetz eines Fahrzeugs, z. B. Transportfahrzeug und/oder Laborfahr¬ zeug), zu verbinden, z. B. um die Energiespeichereinrichtung nachzuladen oder um bei einem ortsfesten Betrieb, z. B. in einem Labor oder in einem Fahrzeug, die Energieversorgung auf die Netzstromversorgung umzuschalten.
Die Kulturkammer weist eine thermisch isolierte Wand, insbe¬ sondere eine evakuierte oder evakuierbare Wand auf. Die Wand kann z. B. aus Kunststoff und/oder Glas hergestellt sein. Die Kulturkammer bildet vorzugsweise ein Dewar-Gefäß. Alternativ kann die Wand aus einem Schaummaterial hergestellt sein. Vorzugsweise umgibt die thermisch isolierte Wand die Kulturkam¬ mer allseitig. Ein auf einer Oberseite der Kulturkammer vor- gesehener Teil der thermisch isolierten Wand bildet einen Deckel, an dem die Kulturkammer geöffnet werden kann und der vorzugsweise von der Kulturkammer abnehmbar ist.
Die Temperierungseinrichtung umfasst vorzugsweise mindestens eine Heizeinrichtung, z. B. mit mindestens einem Widerstandsheizelement, und/oder mindestens eine Kühleinrichtung, z. B. mit mindestens einem Peltierelement . Mit der Temperierungseinrichtung ist in der Kulturkammer vorzugsweise eine Temperatur im Bereich von 10°C bis 40°C einstellbar. Die Kühlein- richtung hat besondere Vorteile für die Unabhängigkeit des Inkubators von äußeren Umgebungsbedingungen. Die Kühlbarkeit ermöglicht die Verwendung des Inkubators auch in Jahreszeiten oder klimatischen Zonen mit hohen Tagestemperaturen, z. B. über 30 °C.
Die Inkubatoreinrichtung kann eine Sensoreinrichtung, insbesondere mindestens einen Temperatursensor und/oder mindestens einen Gas-Sensor, aufweisen. Mindestens ein Sensor (Innensensor) der Sensoreinrichtung kann in der Kulturkammer angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Sensor (Außensensor) der Sensoreinrichtung auf einer Außenseite der Inkubatoreinrichtung angeordnet ist.
Besonders bevorzugt ist die Inkubatoreinrichtung mit einer Regelschaltung (Regelkreis) ausgestattet, mit der die Temperierungseinrichtung und/oder die Gaszufuhreinrichtung in Abhängigkeit von Signalen der Sensoreinrichtung und mindestens einer vorbestimmten Führungsgröße regelbar ist. Die Einstellung von Kultivierungsbedingungen umfasst vorzugsweise eine Regelung der Temperierungseinrichtung und/oder der Gaszufuhreinrichtung .
Die Gaszufuhreinrichtung umfasst mindestens eine Gasquelle und mindestens eine Zufuhrleitung, die von der Gasquelle zu der Kulturkammer führt, wobei die mindestens eine Zufuhrleitung vorzugsweise ein Ventil enthält, mit dem ein Gasstrom durch die Zufuhrleitung einstellbar ist.
Vorteilhafterweise kann die mindestens eine Gasquelle einen Gasbehälter, insbesondere eine Druckgaskartusche und/oder einen Gasballon, umfassen. Die Druckgaskartusche oder der Gasballon können eine Austauschkomponente und von der Inkubatoreinrichtung trennbar sein. Alternativ können die Druckgaskar- tusche oder der Gasballon in der Inkubatoreinrichtung fixiert und nachfüllbar sein.
Typischerweise ist die Gaszufuhreinrichtung zur Bereitstel- lung von Kohlendioxid (C02) in der Kulturkämmer eingerichtet. Die Gasquelle enthält das Kohlendioxid. Mit der Gaszufuhrein¬ richtung ist in der Kulturkammer vorzugsweise eine Kohlendioxidkonzentration im Bereich von 1 % bis 5% einstellbar. Alternativ oder zusätzlich können weitere gas- oder dampfförmi- ge Stoffe in den Kulturraum zugeführt werden, wie z. B.
Stickstoff oder Wasserdampf (Einstellung Feuchte) .
Alternativ oder zusätzlich kann, z. B. zur Einstellung der Feuchte in der Kulturkammer, eine Flüssigkeitszufuhreinrich- tung vorgesehen sein, die z. B ein Wasserreservoir mit einer in der Kulturkammer mündenden und mit einem einstellbaren Ventil versehenen Zufuhrleitung umfasst.
Vorzugsweise weist die Inkubatoreinrichtung eine Steuerein- richtung auf, mit der die Temperierungseinrichtung und/oder die Gaszufuhreinrichtung steuerbar ist. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit der Regelschaltung verbunden.
Vorzugsweise weist die Inkubatoreinrichtung des weiteren eine Speichereinrichtung (Datenaufzeichnungssystem) auf, mit der Zustandsgrößen (Inkubationsdaten), insbesondere die Temperatur und/oder die Gaszusammensetzung, z. B. der C02-Gehalt, in der Kulturkammer und/oder in der Umgebung der Inkubatoreinrichtung elektronisch speicherbar sind (portabler, autarker Zellkulturinkubator mit Datenaufzeichnungssystem) . Das Datenaufzeichnungssystem ermöglicht eine elektronische Protokollierung der Inkubationsdaten, wodurch eine zusätzliche Sicherheit und Nachvollziehbarkeit der Historie jeder Probe im Inkubator gewährleistet werden. Es kann auch eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen sein, die zur Anzeige von Betriebszuständen der Inkubatoreinrichtung eingerichtet ist und z. B. ein Display und/oder Signalleuchten um- fasst. Alternativ oder zusätzlich kann, z. B. zur Information über unerwünschte Betriebszustände der Inkubatoreinrichtung, eine Alarmeinrichtung vorgesehen sein, die z. B einen akustischen Signalgeber und/oder Signalleuchten umfasst. Vorzugsweise ist in der Kulturkammer eine Aufnahmeeinrichtung für die mindestens eine Zellkultur, wie z. B. eine Halterung für mindestens eine Multiwellplatte, mindestens eine Kultur¬ flasche und/oder mindestens eine Petri-Schale , vorgesehen. Vorzugsweise weist die Inkubatoreinrichtung einen Behälter
(Kasten, Box, Käfig) auf, in dem die Kulturkammer, die Temperierungseinrichtung, die Gaszufuhreinrichtung und die Ener¬ giespeichereinrichtung gemeinsam untergebracht sind. Ein be¬ sonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn der Behälter die Kulturkammer und zusätzlich eine Kontrollkammer aufweist, in der die Temperierungseinrichtung, die Gas zufuhreinrichtung und die Energiespeichereinrichtung untergebracht sind.
Der Behälter kann mit einem Behälterdeckel ausgestattet sein. Der Behälterdeckel kann geöffnet werden, um einen Zugriff z. B. auf die Kulturkammer und/oder die anderen Komponenten der Inkubatoreinrichtung zu ermöglichen. Für eine vereinfachte Kontrolle des Betriebszustandes der Inkubatoreinrichtung kann der Behälterdeckel mindestens teilweise aus einem durchsich- tigen Material, z. B. Kunststoff oder Glas hergestellt sein.
Vorteilhafterweise kann die Inkubatoreinrichtung unabhängig und getrennt von fest installierten Versorgungsleitungen betrieben werden, die zur Verbindung mit ortsfesten Geräten vorgesehen sind. Kultivierungsbedingungen können autark für die Dauer von mindestens 2 Stunden, vorzugsweise mindestens 8 Stunden, besonders bevorzugt mindestens 12 Stunden, wie z. B 48 Stunden eingestellt und/oder aufrechterhalten werden. Die Inkubatoreinrichtung kann so kompakt aufgebaut sein, dass sie durch einen menschlichen Bediener manuell bewegt, insbesondere getragen werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigt:
Figur 1: eine schematische Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Inkubatoreinrichtung.
Figur 1 illustriert einen prinzipiellen Aufbau des transportablen Zellkulturinkubators mit Angabe der wichtiger Funktionselemente. Die portable Inkubatoreinrichtung ( Zellkulturin- kubator) 10 umfasst eine verschließbare Box (Behälter 5 mit einem oberen Behälterdeckel 6 und einem seitlichen Behälterdeckel 7), die in eine Kulturkammer 1 und eine Kontrollkammer 2 unterteilt ist. Die Kulturkammer 1 ist von thermisch isolierenden Wänden umgeben, um die Temperaturkostanz im Inneren der Kulturkammer 1 zu wahren und den Energieverbrauch des Inkubators zu minimieren.
In der Kulturkammer 1 befinden sich ein Heizelement sowie Sensoren (Temperatur und C02) , mit deren Hilfe die Kulturbe- dingungen überwacht werden. In der Kulturkammer 1 befindet sich eine (nicht abgebildete) angepasste Aufnahmevorrichtung für das jeweilige Zellkulturgefäß (Multiwellplatte, Petrischale, Flasche etc.. Die Kontrollkammer 1 beherbergt eine Energiequelle 3 (Energiespeichereinrichtung, z.B. wiederauf- ladbarer Akkumulator) , eine Gaszufuhreinrichtung 4 mit einer CC>2-Quelle (z.B. handelsübliche C02-Kartusche) und Verbindungsleitungen zu einem Ventil und von diesem in die Kultur¬ kammer. Es sind auch elektronische und/oder elektro- mechanische Elemente (Steuereinrichtung) vorgesehen, mit de¬ ren Hilfe die Temperatur, sowie der C02-Gehalt in der Kulturkammer 1 geregelt werden. Zusätzlich verfügt der Inkubator über ein in der Kontrollelektronik (Teil der Steuereinrichtung) integriertes Datenaufzeichnungssystem, das den Verlauf der geregelten Größen speichert und so den oft unbeaufsichtigten Transportprozess protokollierbar macht.
Der seitliche Behälterdeckel 7 erlaubt einen Zugriff auf die Energiequelle 3, ohne eine Öffnung des oberen Behälterdeckels 6, z. B. um die Akkumulatoren zu tauschen.
Der Behälter 5 weist seitliche Profile 8 der Behälterwand auf mit denen die Behälterwand stabilisiert (und somit die Zell¬ kultur geschützt) wird. Die seitlichen Profile sind auf ein- ander gegenüberliegenden Seiten des Behälters 5 vorzugsweise zueinander komplementär gebildet, so dass ein stabiles Sta¬ peln oder Zusammensetzen von mehreren Behältern erleichtert wird. Des weiteren können Griffe (nicht dargestellt) vorgesehen sein, mit denen der Behälter 5 manuell befördert werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarte Merkmale der Erfindung können sowohl Einzelnen als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Inkubatoreinrichtung, umfassend:
- eine Kulturkammer, die zur Aufnahme mindestens einer Zellkultur eingerichtet ist,
- eine Temperierungseinrichtung, mit der die Temperatur in der Kulturkammer einstellbar ist,
- eine Gaszufuhreinrichtung, mit der mindestens ein Gas in die Kulturkammer einführbar ist, und
- eine Energiespeichereinrichtung, die zur Versorgung der Temperierungseinrichtung und/oder der Gaszufuhreinrichtung mit elektrischer Energie angeordnet ist.
2. Inkubatoreinrichtung gemäß Anspruch 1, bei der
- die Energiespeichereinrichtung eine Primärbatterie und/oder einen Akkumulator umfasst.
3. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der
- die Kulturkammer eine thermisch isolierte Wand, insbesondere eine evakuierte oder evakuierbare Wand aufweist.
4. Inkubatoreinrichtung gemäß Anspruch 3, bei der
- die thermisch isolierte Wand die Kulturkammer allseitig umgibt .
5. Inkubatoreinrichtung gemäß Anspruch 4, bei der
- die thermisch isolierte Wand auf einer Oberseite der Kulturkammer einen Deckel umfasst.
6. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der
- die Temperierungseinrichtung mindestens eines von einer Heizeinrichtung, z. B. mit mindestens einem Widerstandsheizelement, und einer Kühleinrichtung, z. B. mit mindestens einem Peltierelement , umfasst.
7. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die umfasst
- eine Sensoreinrichtung, insbesondere mindestens einen Temperatursensor und/oder mindestens einen Gas-Sensor.
8. Inkubatoreinrichtung gemäß Anspruch 7, bei der
- mindestens ein Sensor der Sensoreinrichtung in der Kulturkammer angeordnet ist,
- mindestens ein Sensor der Sensoreinrichtung auf einer Au¬ ßenseite der Inkubatoreinrichtung angeordnet ist, und/oder
- ein Regelkreis vorgesehen ist, in dem die Temperierungsein richtung und/oder die Gaszufuhreinrichtung in Abhängigkeit von Signalen der Sensoreinrichtung und mindestens einer vorbestimmten Führungsgröße regelbar ist.
9. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der
- die Gaszufuhreinrichtung mindestens eine Gasquelle und min destens eine Zufuhrleitung umfasst, die von der Gasquelle zu der Kulturkammer führt, wobei die mindestens eine Zufuhrleitung vorzugsweise ein Ventil enthält, mit dem ein Gasstrom durch die Zufuhrleitung einstellbar ist.
10. Inkubatoreinrichtung gemäß Anspruch 9, bei der
- die mindestens eine Gasquelle einen Gasbehälter, insbesondere eine Druckgaskartusche und/oder einen Gasballon, um-
11. Inkubatoreinrichtung gemäß Anspruch 10, bei der
- die Druckgaskartusche oder der Gasballon eine Austauschkomponente und von der Inkubatoreinrichtung trennbar ist oder in der Inkubatoreinrichtung fixiert und nachfüllbar ist.
12. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der
- die Gaszufuhreinrichtung zur Bereitstellung von Kohlendi- oxid (C02) in der Kulturkammer eingerichtet ist.
13. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die umfasst
- eine Steuereinrichtung, mit der die Temperierungseinrich- tung und/oder die Gaszufuhreinrichtung steuerbar ist.
14. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die umfasst
- eine Speichereinrichtung (Datenaufzeichnungssystem) , mit der Zustandsgrößen, insbesondere die Temperatur und/oder die
Gaszusammensetzung, z. B. der C02-Gehalt, in der Kulturkammer der Inkubatoreinrichtung elektronisch speicherbar sind, und/oder
- eine Anzeigeeinrichtung, die zur Anzeige von Betriebszu- ständen der Inkubatoreinrichtung eingerichtet ist.
15. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der
- in der Kulturkammer eine Aufnahmeeinrichtung für die min- destens eine Zellkultur vorgesehen ist.
16. Inkubatoreinrichtung gemäß Anspruch 15, bei der
- die Aufnahmeeinrichtung eine Halterung für mindestens eine Multiwellplatte, mindestens eine Kulturflasche und/oder mindestens eine Petri-Schale umfasst.
17. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der
- die Kulturkammer, die Temperierungseinrichtung, die Gaszufuhreinrichtung und die Energiespeichereinrichtung gemeinsam in einem Behälter, vorzugsweise mit einem mindestens teilwei¬ se durchsichtigen oberen Behälterdeckel, angeordnet sind.
18. Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die
- unabhängig von fest installierten Versorgungsleitungen zu ortsfesten Geräten betrieben werden kann,
- manuell bewegt, insbesondere getragen werden kann, und/oder
- zur autarken Einstellung und/oder Aufrechterhaltung von Kultivierungsbedingungen über mindestens 2 Stunden, vorzugs- weise mindestens 8 Stunden, besonders bevorzugt mindestens 12 Stunden eingerichtet ist.
19. Verfahren zur Kultivierung biologischer Zellen unter Verwendung einer Inkubatoreinrichtung gemäß einem der vorher- gehenden Ansprüche, mit den Schritten:
- Bereitstellung der Zellen in der Kulturkammer der Inkubatoreinrichtung, und
- Einstellung von Kultivierungsbedingungen für die Zellen.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem
- die Einstellung 'von Kultivierungsbedingungen eine Regelung der Temperierungseinrichtung und/oder der Gaszufuhreinrichtung umfasst.
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