IT201800010212A1 - Dispositivo di coltura cellulare in sospensione - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“Dispositivo di coltura cellulare in sospensione”

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un dispositivo per la coltura cellulare in sospensione.

Tecnica nota

Sono noti nell’arte dispositivi di coltura cellulare, anche detti dispositivi generatori di microgravità, in cui si coltivano delle cellule sostenute in sospensione da un fluido in moto all’interno di una camera di flusso, o camera di coltura.

Tali dispositivi possono avere dimensioni che vanno da pochi millilitri a diverse decine di litri, e sono utilizzati in laboratorio per eseguire dei test su cellule coltivate in sospensione, oppure in ambiente industriale per la produzione su larga scala di cellule per uso scientifico o industriale, oppure nella catena di produzione dei vaccini.

Nei dispositivi noti la sospensione è creata in maniera attiva oppure in maniera passiva.

Nei dispositivi “attivi” la sospensione è creata mediante dei componenti rotanti messi in moto da attuatori dedicati. Tali dispositivi hanno però lo svantaggio di necessitare di complessi accoppiamenti per guidare i componenti rotanti dall’esterno della camera di flusso, che determinano problemi di mantenimento dell’ermeticità e della sterilità all’interno della camera di flusso.

Inoltre questi dispositivi sono costosi da realizzare, per via dell’elevato costo della componentistica, e hanno un elevato costo di gestione, a causa del considerevole apporto energetico necessario durante il corso della coltura.

Nei dispositivi “passivi”, invece, sono previste delle interfacce in cui il fluido in ingresso sospinge valvole di apertura, che si chiudono quando la pressione fluida viene interrotta. Gli svantaggi sono la complessità dell’interfaccia suddetta, e che l’attuazione della stessa interfaccia è instabile, il che rende instabile il campo di moto all’interno della camera di flusso. Tale instabilità rende impossibile la ripetibilità dei risultati in laboratorio e inefficace l’utilizzo dei dispositivi “passivi” nella produzione industriale.

Inoltre, la necessità di attivare il sistema di attuazione sospingendolo attraverso la pressione del fluido in ingresso ne limita fortemente la scalabilità perché, all’aumentare delle dimensioni l’aumento del peso della valvola richiede delle pressioni in ingresso superiori a quelli che è economicamente conveniente contenere.

Un ulteriore limite di questi dispositivi “passivi” sta nella necessaria presenza di un filtro di contenimento per evitare la fuoriuscita delle cellule in coltura. Tale filtro è soggetto a intasamento da parte non tanto delle stesse cellule, quanto delle proteine da esse prodotte che, venendo a contatto col filtro e denaturandosi, ne ostruiscono i pori, limitando così lo smaltimento dei cataboliti prodotti dalle cellule stesse (il che comporta un rischio di tossicità nell’ambiente di coltura) e impedendo anche una corretta durata della coltura prima della completa ostruzione del filtro.

Va anche detto che tutti questi dispostivi, sia “attivi” che “passivi”, non assicurano una corretta diffusione di ossigeno e nutrienti in corrispondenza della regione del campo di moto in cui le cellule sono sospese. Questo determina bassi tassi di proliferazione e produzione cellulare, tassi che peraltro possono essere valutati soltanto in modo empirico.

I documenti EP2265708, RU2355751, US2011/0027880, WO2008073348 e US2010/0120136 illustrano alcuni esempi di dispositivi di coltura cellulare in sospensione come sopra descritti.

La domanda di brevetto WO2012157007 illustra un dispositivo di coltura cellulare in sospensione di tipo passivo, munita di una camera di flusso avente una geometria interna con pareti laterali inclinate, ottimizzata per generare microgravità nel suo interno. Tale dispositivo però non risolve il problema della stabilità del campo di moto, in quanto prevede che la valvola venga aperta soltanto dalla spinta del fluido in ingresso. Inoltre, questo dispositivo non risolve il problema della presenza del filtro, né consente di ottenere una buona distribuzione di ossigeno nella camera di flusso.

Breve sommario dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è pertanto quello di realizzare un dispositivo di coltura cellulare in sospensione che consenta la generazione di microgravità senza la presenza di organi rotanti, in maniera controllata e a basso costo.

Nell’ambito di tale compito, è ulteriore scopo dell’invenzione quello di realizzare un dispositivo di coltura cellulare in sospensione che assicuri una buona concentrazione di ossigeno e nutrienti nella zona di coltura cellulare.

Un altro scopo dell’invenzione è quello di realizzare un dispositivo di coltura cellulare in sospensione in cui non sia necessaria la presenza di filtri di contenimento.

Questo ed altri scopi vengono raggiunti da un dispositivo di coltura cellulare in sospensione secondo la rivendicazione 1.

Le rivendicazioni dipendenti definiscono possibili vantaggiose forme di realizzazione dell’invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Per meglio comprendere l’invenzione ed apprezzarne i vantaggi verranno di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle figure annesse, in cui:

la figura 1A illustra una vista in pianta del dispositivo di coltura cellulare in sospensione secondo una prima forma di realizzazione dell’invenzione, in una prima configurazione operativa;

la figura 1B è una vista in sezione laterale presa lungo l’asse IB-IB in figura 1A;

la figura 2A è una vista in pianta del dispositivo di figura 1, in una seconda configurazione operativa;

la figura 2B è una vista in sezione laterale presa lungo l’asse IIB-IIB in figura 2A;

la figura 3 è una mappa assialsimmetrica discretizzata del campo di moto di un fluido alimentato all’interno del dispositivo di coltura cellulare in sospensione secondo l’invenzione durante la coltura;

la figura 4 è una mappa colorimetrica normalizzata a 1 della concentrazione di ossigeno all’interno del dispositivo di coltura cellulare in sospensione, rispetto alla concentrazione di ossigeno in ingresso, durante la coltura; e

le figure 5 e 6 illustrano una vista in sezione laterale del dispositivo di coltura cellulare in sospensione secondo una seconda forma di realizzazione, rispettivamente in una prima e una seconda configurazione operativa.

Descrizione di forme di realizzazione dell’invenzione

Un dispositivo di coltura cellulare in sospensione secondo l’invenzione è indicato nelle annesse figure con il riferimento 1. Il dispositivo di coltura cellulare 1 è del tipo passivo in quanto non comprende alcun componente rotante per creare la microgravità.

In generale, il dispositivo di coltura cellulare in sospensione 1 comprende una camera di coltura 2 comprendente una prima parete 30 e una seconda parete 40 che delimitano un vano interno. La prima 30 e la seconda parete 40 hanno una forma assialsimmetrica e sono collegate tra loro in modo da formare una superficie interna 5 continua (figure 1A e 1B).

Con superficie interna 5 continua, si intende nell’ambito della presente invenzione una superficie sostanzialmente priva di discontinuità (specialmente alla giuntura tra i bordi esterni della prima parete 30 e della seconda parete 40) ad eccezione ovviamente di eventuali aperture di ingresso o uscita, in particolare di interruzioni e di angoli o spigoli vivi. Eventuali angoli o spigoli della superficie interna 5 sono smussati.

Nell’esempio illustrato nelle figure 1A, 1B, 2A e 2B la prima parete 30 è posta al di sotto della seconda parete 40. Altrimenti detto la prima parete 30 è la parete inferiore della camera di coltura 2, mentre la seconda parete 40 è la parete superiore. È possibile prevedere il contrario.

Come si vede nelle figure, il dispositivo 1 comprende preferibilmente un corpo di base 3 e un coperchio 4 atto a connettersi ermeticamente al corpo di base 3, in particolare in corrispondenza del bordo perimetrale. Una tra la prima 30 e la seconda parete 40 è disposta nel corpo base 3, mentre l’altra è disposta nel coperchio 4. Negli esempi illustrati, la prima parete 30 (inferiore) è disposta nel corpo base 3 e la seconda parete 40 (superiore) è disposta nel coperchio 4.

Si nota che il corpo di base 3 delimita la camera di coltura 2 nella sua parte superiore, ovvero la parete 30, 40 della camera di coltura 2 è rivolta verso l’estremità superiore del corpo di base 3. È inoltre particolarmente vantaggioso prevedere un vano inferiore 3A compreso nel corpo di base 3 è disposto al di sotto della parete 30, 40 della camera di coltura 2.

È anche preferibile che il coperchio 4 sia realizzato in un materiale trasparente, per poter monitorare la coltura durante il suo svolgimento.

Il dispositivo 1 comprende anche una apertura di ingresso 6 prevista nella prima parete 30 e atta a consentire l’ingresso di un fluido all’interno della camera di coltura 2. Tale fluido alimentato all’interno della camera di coltura 2 è il mezzo tramite il quale si crea la microgravità necessaria alla coltura cellulare in sospensione.

Il dispositivo 1 comprende anche, a tale scopo, un condotto di alimentazione 7 connesso all’apertura di ingresso 6 e atto a permettere l’alimentazione del fluido verso la camera di coltura 2 attraverso l’apertura di ingresso 6. Si nota che il condotto di alimentazione 7 è ovviamente connesso a una fonte del fluido nonché a un mezzo di alimentazione del fluido sotto pressione, ad esempio una pompa. In tal modo il fluido è alimentato sotto pressione e in modo controllato verso l’interno della camera di coltura 2. Ovviamente il condotto di alimentazione 7 è totalmente al di fuori della camera di coltura 2.

Come si può vedere nelle figure 1B e 2B, il condotto di alimentazione 7 è collegato all’apertura di ingresso 6 preferibilmente tramite una pre-camera 70 praticata al di fuori dalla camera di coltura 2, ma che comunica con essa mediante l’apertura di ingresso 6.

È preferibile che il condotto di alimentazione 7 e la pre-camera 70 siano disposti nel corpo di base 3 del dispositivo 1. Ancora più preferibilmente, il condotto di alimentazione 7 e la pre-camera 70 sono disposti tra la camera di coltura 2 e il vano inferiore 3A del corpo di base 3.

Per poter interrompere l’alimentazione di fluido il dispositivo 1 comprende altresì un organo valvolare 10 disposto all’interno della camera di coltura 2 in corrispondenza dell’apertura di ingresso 6, ed è spostabile tra una posizione di apertura, in cui l’organo valvolare 10 è distanziato dall’apertura di ingresso 6 e consente il deflusso del fluido all’interno della camera di coltura (figure 1A e 1B), e una posizione di chiusura in cui l’organo valvolare 10 chiude ermeticamente l’apertura di ingresso 6 (figure 2A e 2B).

Vantaggiosamente l’organo valvolare 10 comprende una porzione di interazione 11 che è disposta almeno parzialmente al di fuori dalla camera di coltura (figure 1B, 2B, 3 e 4). La porzione di interazione 11 comprende ad esempio una asta 12 che si estende dall’organo valvolare 10 ed è dotata alla sua estremità libera di un disco 13. Negli esempi illustrati, la porzione di interazione 11 è opportunamente collocata all’interno della pre-camera 60.

Il dispositivo 1 comprende preferibilmente dei mezzi di trattenuta atti a trattenere almeno parzialmente la porzione di interazione 11 dell’organo valvolare 10 al di fuori della camera di coltura 2. Tali mezzi di trattenuta possono essere previsti ad esempio in corrispondenza dell’apertura di ingresso e atti a bloccare la porzione di interazione 11 (ad esempio il disco 13) senza otturare l’apertura di ingresso 6.

Secondo un altro aspetto vantaggioso dell’invenzione, l’organo valvolare 10 ha una forma cilindrica ed è disposto parallelamente all’asse di simmetria della camera di coltura 2. Ancora più preferibilmente l’organo valvolare 10 è disposto coassialmente alla camera di coltura 2. Le due superfici estremali dell’organo valvolare sono preferibilmente piane, in particolare quella che è destinata a chiudere ermeticamente l’apertura di ingresso 6.

Secondo la presente invenzione, il dispositivo 1 di coltura cellulare in sospensione comprende un dispositivo di movimentazione 20 dell’organo valvolare 10, atto a provocare lo spostamento di quest’ultimo tra la posizione di apertura e la posizione di chiusura. Tale dispositivo di movimentazione 20 è disposto al di fuori della camera di coltura 2. Altrimenti detto nessuno dei componenti del dispositivo di movimentazione 20 entra all’interno della camera di coltura 2, neanche parzialmente.

La presenza del dispositivo di movimentazione 20, per movimentare l’organo valvolare 10, combinato con la geometria interna della camera di coltura 2 permette di generare microgravità senza la presenza di organi rotanti, in maniera controllata e a basso costo. Un ulteriore vantaggio del dispositivo 1 secondo l’invenzione è quello di conseguire delle condizioni di microgravità che sono ripetibili, grazie alla presenza del dispositivo di movimentazione 20. Con esso, l’organo valvolare 10 non è più movimentato soltanto dal fluido in ingresso, che conserva quindi la sua portata quando giunge all’interno della camera di coltura 2.

Secondo una versione vantaggiosa dell’invenzione, la prima parete 30 comprende una zona di fondo 31 e una zona di raccordo 32 atta a collegare tra loro la zona di fondo 31 e la seconda parete 40 (figure 1B e 2B). La zona di raccordo 32 ha una sezione ad arco di cerchio con concavità rivolta verso l’interno della camera di coltura 2.

La zona di fondo 31 è disposta centralmente alla prima parete 30 ed è circondata dalla zona di raccordo 32 (figure 1A e 2A). Entrambe queste zone sono preferibilmente di forma assialsimmetrica, in particolare anulare. La zona di fondo ha preferibilmente una superficie piana. È altresì preferibile che l’apertura di ingresso 6 sia collocata nella zona di fondo 31, come illustrato nelle figure.

Altrettanto vantaggiosamente, l’arco di cerchio della sezione della zona di raccordo copre un angolo sostanzialmente pari a 90°, in modo tale che la superficie interna 5 sia sostanzialmente verticale in corrispondenza del bordo perimetrale della prima parete 30. In tal modo si favorisce la continuità tra la prima 30 e la seconda parete 40 quando esse sono reciprocamente collegate.

È anche particolarmente vantaggioso prevedere che la seconda parete 40 comprenda una zona centrale 41 e una zona anulare 42 che circonda la zona centrale 41 (figure 1B e 2B). La zona anulare 42 ha una sezione ad arco di cerchio con la concavità rivolta verso l’interno della camera di coltura 2. Essa presenta un bordo perimetrale 43 atto a collegarsi con il bordo perimetrale 33 della prima parete 30, e preferibilmente un bordo interno 44 che delimita la zona anulare 42 dalla zona centrale 41.

Preferibilmente la superficie interna 5 della camera di coltura 2 è sostanzialmente verticale in corrispondenza del bordo perimetrale 43 della seconda parete 40, in modo da collegarsi con il bordo perimetrale 33 della prima parete 30 senza creare discontinuità. Ancora più preferibilmente la sezione della zona anulare 42 copre un angolo sostanzialmente pari a 180° (la sezione della zona anulare 42 è un semicerchio) in modo tale che la superficie interna 5 risulti sostanzialmente verticale sia in corrispondenza del bordo perimetrale 43 che in corrispondenza del bordo interno 44.

È vantaggioso prevedere che la zona centrale 41 abbia una superficie piana.

Secondo un altro aspetto particolarmente vantaggioso dell’invenzione la zona centrale 41 della seconda superficie 40 ha un diametro sostanzialmente pari al diametro dell’organo valvolare 10 cilindrico. In tal modo la superficie interna 5 della camera di coltura 2 è raccordata o pressoché raccordata anche con la superficie esterna dell’organo valvolare 10, a vantaggio di una migliore circolazione del fluido, e quindi una più efficiente microgravità all’interno della camera di coltura 2.

Secondo un aspetto preferito dell’invenzione, quando l’organo valvolare 10 è nella posizione di apertura, apre una luce 60 per il passaggio del fluido, di altezza p predeterminata rispetto alla prima parete 30. Con altezza p della luce 60 si intende, nell’ambito della presente invenzione, la distanza minima tra la zona di fondo 31 e l’organo valvolare 10 presa parallelamente all’asse di simmetria della camera di coltura 2, qualora la zona di fondo 31 e l’organo valvolare 10 abbiano superfici non parallele e/o non perfettamente piane.

Con altezza p predeterminata si intende che lo spostamento dell’organo valvolare 10 nella posizione aperta determina una luce 60 di altezza p che rimane la stessa da uno spostamento all’altro, ma anche durante lo spesso spostamento. Tale altezza p predeterminata può essere ottenuta, ad esempio, attraverso l’asta 12 che si estende dall’organo valvolare 10 e la presenza di opportuni mezzi di trattenuta in corrispondenza dell’apertura di ingresso 6, atti a trattenere il disco 13 in modo che non esca dalla pre-camera 70. In tal caso l’asta 12 ha una lunghezza pari all’altezza p desiderata.

Si è scoperto che tale altezza p della luce 60 è un parametro utile sulla base del quale elaborare la geometria della camera di coltura 2.

Si è verificato infatti che risulta particolarmente vantaggioso che la sezione della zona di raccordo 32 della prima parete 30 abbia un raggio di curvatura compreso tra cinque e venti volte l’altezza p della luce 60. Più preferibilmente, il raggio di curvatura della sezione della zona di raccordo 32 è compreso tra sette e tredici volte l’altezza p della luce 60. In modo ottimale, il raggio di curvatura della sezione della zona di raccordo è pari a dieci volte l’altezza p della luce 60.

Similarmente, si è verificato che risulta particolarmente vantaggioso che il raggio di curvatura della sezione della zona anulare 42 della seconda superficie 40 sia compresa tra tre e dieci volte l’altezza p della luce 60, e che sia minore del raggio di curvatura della sezione della zona di raccordo 32 della prima superficie 30. Più preferibilmente il raggio di curvatura della zona anulare 42 è compresa tra cinque e otto volte l’altezza p della luce 60. Ancora più preferibilmente il raggio di curvatura della zona anulare 42 è pari a 6,5 volte l’altezza p della luce 60.

Secondo una versione preferita dell’invenzione, il dispositivo di coltura cellulare 1 in sospensione comprende anche una apertura di uscita 8 per consentire la fuoriuscita del fluido dalla camera di coltura 2. L’apertura di uscita 8 è disposta nella seconda parete 40 (figure 1B, 2B, 3 e 4).

Preferibilmente l’apertura di uscita 8 è collocata nella zona centrale 41 della seconda parete 40, ancora più preferibilmente è disposta coassialmente alla camera di coltura 2. In tal caso l’apertura di uscita 8 ha la forma di un condotto che collega l’interno della camera di coltura 2 all’esterno. Si nota che è vantaggioso prevedere che l’apertura di uscita 8 abbia un diametro che sia minore di o uguale all’altezza p della luce 60.

Va anche notato che per consentire la corretta uscita del fluido in qualsiasi momento è opportuno prevedere che anche quando è nella posizione di apertura, l’organo sia distanziato dalla superficie della zona centrale 41 della seconda parete 40, in modo da non chiudere l’apertura di uscita 8. Risulta ancora più vantaggioso prevedere che l’organo valvolare 10, quando è nella posizione di apertura, crei una luce di uscita 80 di altezza q predeterminata e sostanzialmente pari all’altezza p della luce 60.

In accordo con una prima forma di realizzazione dell’invenzione (figure 1A, 1B, 2A e 2B), il dispositivo di movimentazione 20 dell’organo valvolare 10 comprende un elemento magnetico 21, l’organo valvolare 10 essendo dotato di un contro-elemento magnetico atto a interagire con l’elemento magnetico 21.

Vantaggiosamente il contro-elemento magnetico è disposto nella porzione di interazione 11 dell’organo valvolare, in modo da migliorare l’interazione con l’elemento magnetico 21. Ancora più preferibilmente il contro-elemento magnetico comprende il disco 13.

È comunque vantaggioso prevedere che il dispositivo di movimentazione 20 sia disposto nel corpo di base 3, e più in particolare nel vano inferiore 3A del corpo di base 3, in modo da ottimizzarne l’interazione con la porzione di interazione 11 dell’organo valvolare 10.

È possibile prevedere che il dispositivo di movimentazione 20 di tipo magnetico sia azionabile manualmente. Ad esempio, come si può vedere nelle figure 1A e 2A, il dispositivo di movimentazione 20 comprende un’asta 22 posta sostanzialmente radialmente rispetto alla camera di coltura 2 (o comunque in posizione tale per cui una sua porzione risulti in corrispondenza dell’organo valvolare 10) e sia provvista di una leva 23 disposta al di fuori del corpo di base 3. L’elemento magnetico 21 può essere fissato all’asta 22, oppure integrato in essa, in modo da poter essere spostata tra una prima posizione che determina lo spostamento dell’organo valvolare nella posizione di chiusura (figure 1A e 1B, l’elemento magnetico 21 e il contro-elemento magnetico hanno i poli opposti affacciati), e una seconda posizione che determina lo spostamento dell’organo valvolare 10 nella posizione di apertura dell’apertura di ingresso 6 (figure 2A e 2B, l’elemento magnetico 21 e il contro-elemento magnetico hanno i poli omologhi affacciati).

Si noti che l’esempio illustrato prevede un azionamento manuale del dispositivo di movimentazione 20, ma è possibile prevedere anche un azionamento tramite un attuatore elettrico.

Si noti anche che la presenza di un dispositivo di movimentazione 20 di tipo magnetico è particolarmente adatto ai dispositivi di piccole dimensioni, tipicamente al di sotto di 500 ml di volume complessivo della camera di coltura, ad esempio per un uso in laboratorio.

Al fine di valutare l’efficienza del dispositivo 1 nel garantire le condizioni di microgravità e la corretta distribuzione di ossigeno all’interno della camera di coltura 2, sono stati analizzati il campo di moto e la concentrazione di ossigeno, tramite simulazione computazionale.

Nel modello utilizzato, il dispositivo di coltura cellulare in sospensione 1 è del tipo illustrato nelle figure. In particolare l’apertura di ingresso 6, l’organo valvolare 10 e l’apertura di uscita 8 sono coassiali tra loro e con la camera di coltura 2. Il diametro della zona centrale 41 della seconda parete 40 è pari al diametro dell’organo valvolare 10 che è cilindrico. Il raggio di curvatura della sezione (che forma un quarto di cerchio) della zona di raccordo 32 è pari a 10p e il raggio di curvatura della sezione della zona anulare 42 (che forma un semicerchio) è pari a 6,5p. L’apertura di uscita 8 ha un diametro pari all’altezza p della luce 60. La prima parete 30 è la parete inferiore della camera 2 mentre la seconda parete 40 è la parete superiore.

Nella figura 3 è raffigurata una rappresentazione del campo di moto. In essa si evidenzia la formazione di un vortice in corrispondenza della zona di raccordo 32 della prima parete 30, che forma una zona di confinamento 50 delle cellule in coltura. E’ in questa zona di confinamento 50 che avviene la coltura cellulare in sospensione.

Si evidenzia altresì la formazione di un secondo vortice in corrispondenza della zona anulare 42 della seconda parete 40. Tale secondo vortice forma una zona di raccolta 51 delle cellule eventualmente sfuggite al campo di moto, nonché delle proteine e dei cataboliti da esse prodotte. In tal modo i cataboliti sono confinati all’esterno della zona di confinamento 50, e quindi non inquinano l’ambiente di coltura.

Nella figura 4 è invece rappresentata la concentrazione di ossigeno nella camera di coltura 2. La simulazione indica che la maggiore concentrazione di ossigeno è ottenuta proprio nella zona di confinamento 50, dove ha luogo la coltura cellulare in sospensione, e diminuisce gradualmente quando si esce da tale zona di confinamento 50, fino a essere quasi nulla lungo la superficie interna 5 della camera di coltura 2. Questa bassa concentrazione di ossigeno al di fuori della zona di confinamento 50 evidenzia la minimizzazione delle perdite.

Si nota anche che la concentrazione di ossigeno nella zona di confinamento 50, normalizzata a 1 rispetto alla concentrazione di ossigeno in alimentazione, ovvero quella che è presente nel fluido alimentato all’interno della camera di coltura 2 e proveniente dall’esterno, è praticamente pari a quella del fluido all’ingresso del dispositivo.

Con riferimento alle figure 5 e 6, in esse è raffigurata una seconda forma di realizzazione del dispositivo di coltura cellulare in sospensione. Gli elementi comuni alla prima forma di realizzazione non saranno descritti di nuovo, per semplicità, ma manterranno lo stesso numero di riferimento al quale si aggiunge un apice.

Nella seconda forma di realizzazione, il dispositivo di movimentazione 20’ dell’organo valvolare 10’ è di tipo meccanico.

Il dispositivo 1’ comprende una membrana 9’ realizzata in un materiale elasticamente deformabile e disposta al di fuori della prima parete 30’ della camera di coltura 2’, più precisamente tra la prima parete 30’ e il dispositivo di movimentazione 20’. È preferibile che la membrana 9’ sia disposta tra il dispositivo di movimentazione 20’ e la pre-camera 70’, se essa è presente. Il dispositivo di movimentazione 20’ interagisce meccanicamente con l’organo valvolare 10’ attraverso la suddetta membrana 9’.

Più precisamente, il dispositivo di movimentazione 20’ comprende un elemento spintore 21’ disposto preferibilmente nel vano inferiore 3’A del corpo di base 3’, e disposto in modo da poter movimentare l’organo valvolare 10’ tra la posizione di chiusura (figura 3) e la posizione di apertura (figura 4), sospingendolo. La presenza della membrana 9’ elasticamente deformabile permette di isolare il condotto di alimentazione 7’ e la pre-camera 70’ (se presente) dall’ambiente esterno, senza però impedire l’interazione meccanica tra l’elemento spintore 21’ e l’organo valvolare 10’. Si noti che nell’esempio illustrato l’elemento spintore 21’ interagisce con la porzione di interazione 11’ dell’organo valvolare 10’, più precisamente con il disco 13’.

Tale dispositivo di movimentazione 20’ di tipo meccanico è adatto a dispositivi di coltura cellulare in sospensione 1’ di qualsiasi dimensione, sia per un uso in laboratorio che in ambito industriale.

È da notare che in entrambe le forme di realizzazione dell’invenzione, il dispositivo di movimentazione non deve essere alimentato di continuo, come nei dispositivi noti di tipo attivo, ma soltanto quando si desidera spostare l’organo valvolare. Un altro vantaggio del dispositivo secondo l’invenzione sta nella sua struttura semplice e robusta.

Alle forme di realizzazione descritte del dispositivo di movimentazione motorizzato secondo l’invenzione, la persona esperta, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti specifiche, potrà apportare numerose aggiunte, modifiche, o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall’ambito delle annesse rivendicazioni.

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1. Dispositivo di coltura cellulare in sospensione, comprendente: - una camera di coltura (2, 2’), comprendente una prima parete (30, 30’) e una seconda parete (40, 40’) che delimitano un vano interno (2, 2’), dette prima (30, 30’) e seconda (40, 40’) pareti avendo una forma assialsimmetrica ed essendo collegate tra loro in modo da formare una superficie interna (5, 5’) continua; - una apertura di ingresso (6, 6’) prevista nella prima parete (30, 30’) e atta a consentire l’ingresso di un fluido all’interno della camera di coltura (2, 2’); - un condotto di alimentazione (7, 7’) connesso all’apertura di ingresso (6, 6’) e atto a permettere l’alimentazione del fluido verso la camera di coltura (2, 2’) attraverso l’apertura di ingresso (6, 6’); - un organo valvolare (10, 10’) disposto all’interno della camera di coltura (2, 2’) in corrispondenza dell’apertura di ingresso (6, 6’), spostabile tra una posizione di apertura, in cui l’organo valvolare (10, 10’) è distanziato dall’apertura di ingresso (6, 6’) e consente il deflusso del fluido all’interno della camera di coltura (2, 2’), e una posizione di chiusura in cui l’organo valvolare (10, 10’) chiude ermeticamente l’apertura di ingresso (6, 6’); caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di movimentazione (20, 20’) dell’organo valvolare (10, 10’), atto a provocare lo spostamento dell’organo valvolare (10, 10’) tra la posizione di apertura e la posizione di chiusura, detto dispositivo di movimentazione (20, 20’) essendo disposto al di fuori della camera di coltura (2, 2’).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, comprendente un corpo di base (3, 3’) all’interno del quale è disposta una tra la prima (30, 30’) e la seconda parete (40, 40’), e un coperchio (4, 4’) atto a connettersi ermeticamente al corpo di base (3, 3’) e in cui è disposta l’altra tra la prima (30, 30’) e la seconda parete (40, 40’) della camera di coltura (2, 2’).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la prima parete (30, 30’) comprende una zona di fondo (31, 31’) e una zona di raccordo (32, 32’) atta a collegare tra loro la zona di fondo (31, 31’) e la seconda parete (40, 40’), in cui la zona di raccordo (32, 32’) ha una sezione ad arco di cerchio con concavità rivolta verso l’interno della camera di coltura (2, 2’).
4. 4. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la seconda parete (40, 40’) comprende una zona centrale (41, 41’) e una zona anulare (42, 42’) con sezione ad arco di cerchio con la concavità rivolta verso l’interno della camera di coltura (2, 2’).
5. 5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui nella posizione di apertura, l’organo valvolare (10, 10’) apre una luce (60, 60’) per il passaggio del fluido, di altezza (p, p’) predeterminata rispetto alla prima parete (30, 30’).
6. 6. Dispositivo secondo le rivendicazioni 3 e 5, in cui la sezione della zona di raccordo (32, 32’) della prima parete (30, 30’) ha un raggio di curvatura compreso tra cinque e venti volte l’altezza (p, p’) della luce (60, 60’) per il passaggio del fluido.
7. 7. Dispositivo secondo le rivendicazioni 4 e 5, in cui la sezione della zona anulare (42, 42’) della seconda parete (40, 40’) ha un raggio di curvatura compreso tra tre e dieci volte l’altezza (p, p’) della luce (60, 60’) per il passaggio del fluido, ed è minore del raggio di curvatura della zona di raccordo (32, 32’) della prima parete (30, 30’).
8. 8. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente anche una apertura di uscita (8, 8’) per consentire la fuoriuscita del fluido dalla camera di coltura (2, 2’), detta apertura di uscita (8, 8’) essendo disposta nella seconda parete (40, 40’).
9. 9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il dispositivo di movimentazione (20) dell’organo valvolare (10) comprende un elemento magnetico (21), l’elemento valvolare (10) essendo dotato di un contro-elemento magnetico atto a interagire con detto elemento magnetico (21).
10. 10. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 8, comprendente una membrana (9’) realizzata in un materiale elasticamente deformabile e disposta al di fuori della prima parete (30’) della camera di coltura (2’), detta membrana (9’) essendo disposta tra la prima parete (30’) e il dispositivo di movimentazione (20’), e in cui il dispositivo di movimentazione (20’) interagisce meccanicamente con l’organo valvolare (10’) attraverso detta membrana (9’).