JP2023514354A - 自動細胞培養用のシステム及び方法 - Google Patents

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Abstract

自動細胞培養用のシステム及び方法が開示されている。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の細胞培養物器が１つまたは複数のマルチポートバルブ及び１つまたは複数の流体ポンプと流体的に接続されている。流体ポンプは、細胞増殖をサポートするために必要に応じて種々の流体を細胞培養物器に出入りするようにポンピングしてもよく、これらは１つまたは複数のマルチポートバルブによって送られる。いくつかの実施形態では、使用前にいくつかの構成要素を独立に準備して滅菌し得るように、１つまたは複数の構成要素が他の構成要素から取り外し可能であり得る。【選択図】図１００

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許仮出願第６２／９７８，０１２号、発明の名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｃｅｌｌ Ｃｕｌｔｕｒｉｎｇ」（２０２０年２月１８日に出願）に対する優先権及び利益を主張する。なおこの文献は、その全体において参照により本明細書に組み込まれている。また本出願は、米国特許出願第１６／５４３，３６９号、発明の名称「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｃｅｌｌ Ｃｕｌｔｕｒｉｎｇ」（２０１９年８月１６日に出願）（米国特許出願公開第２０２０／００５６１４０号）に関連し、これは米国仮出願第６２／７１９，６５２号、発明の名称「Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｃｅｌ ｌＣｕｌｔｕｒｅ」（２０１８年８月１９日に出願）に対する優先権を主張する。これらの開示はそれぞれ、その全体において参照により本明細書に組み込まれている。
本明細書は全般的に、細胞を培養するためのシステム及び方法に関する。
細胞は、様々な目的のために実験室または工業的な環境下で制御された条件下で成長または培養され得る。通常、細胞は封止された器の内部で成長し、細胞培養培地と呼ばれる溶液で覆われ、細胞の成長を促すために必須栄養素やその他の補足を与える。細胞の培養で使用される器の例には、ペトリ皿や実験用フラスコなどの平らな円形の皿が含まれる。細胞が成長して増殖するにつれて、細胞は細胞培養培地の栄養素を消費し、廃棄物の副産物を生成する。このため、細胞が繁殖し続けるように、細胞培養培地を定期的に交換せねばならない。さらに、細胞の培養は、細胞の一部を新しい器に移すことによって拡大され得て、細胞が増殖することができる追加の体積または領域が得られる。細胞の一部を新しい器に移すこのプロセスは、継代または継代培養と呼ばれることがある。さらに、細胞はそれらの使用の準備において器から取り出され得る。それらが増殖する器から細胞を分離するプロセスは、採取と呼ばれることがある。
細胞の培養は通常、標準的な増殖パターンに従って増殖する。培養物が播種された後の成長の最初の段階は、細胞が培養環境に適応しているときの遅い成長の期間である遅滞期である。遅滞期の後には、細胞が指数関数的に増殖し、増殖培地で栄養素を消費する対数期が続く。細胞の培養が増殖培地のすべての栄養素を消費するか、利用可能なすべてのスペースを占めることによって環境の容量に達すると、増殖が遅くなり、細胞は静止期またはプラトー期に入り、増殖が大幅に減少するか、完全に停止する。既知の細胞の培養の処置には、増殖を最適化するために、この静止期に入る前に細胞を継代することが含まれることがよくある。
一般的に、接着細胞は浮遊細胞よりも増殖が難しい。接着性細胞は、培養フラスコや皿の底などの表面に接着して増殖する。フラスコ内の細胞の量は、通常、細胞で覆われた成長表面の百分率として測定され、コンフルエンスの百分率と呼ばれる。接着性細胞は、器から取り出され得る前に表面から剥がす必要がある。細胞は、機械的にこするか、トリプシンなどの酵素を使用して器表面への接着を断つことを含む、いくつかの方法の１つによって剥離することができる。次に、剥離した細胞を新しい増殖培地に再懸濁し、増殖表面に戻して定着させる。これらのさらなるステップによって、細胞損傷または汚染の可能性が増える。
さらに、接着細胞の脱離を促進するために用いる解離試薬も、細胞に対して有害である可能性があり、そのため、細胞を新鮮な増殖培地内に戻す前に完全に取り除くべきである。細胞培養物器から使用済み培地を除去し、新鮮な培地を追加し、接着性細胞を剥離し、ある器から別の器に細胞を移すこれらのプロセスは、通常、面倒な手動の処置によって実行される。たとえば、既知の細胞培養方法は、頻繁に、様々な作業ステーション間で細胞を（細胞培養物器内部で）移動させること、及び／または細胞培養物器を開いて流体を器に出し入れする移動をすることを含む反復的な操作を含む。具体的には、既知の方法は、最初に、無菌の環境（たとえば、層流フード）内の器に細胞及び細胞培養培地を装填することを含む。準備ができたら、細胞培養物器を閉じて（汚染を最小限に抑えるため）、増殖を促進するためにインキュベータに移動する。細胞培養物容器は、細胞培養培地を交換する適切な時間を判定するために手作業にて監視されることが多く、インキュベータから器を取り出して顕微鏡下で画像化することにより、コンフルエンスや細胞の形態などのパラメータを検査するために定期的に手作業にて監視される。これらの手作業での監視のステップでは、通常、培養を確認し、まさに他の操作を実行する必要があるかどうかを判断するために、ラボに移動する必要がある。細胞培養培地を交換する時期になると、そのとき細胞培養物器はインキュベータから無菌の環境に移され、開かれ（または廃棄物と新鮮な細胞培養培地の供給源に接続され）、流体は細胞培養物器に及び／または細胞培養物器から移される。また細胞継代または細胞採取などの他の動作を終了するために、培養器は移動されて及び／または開かれる。
そのような既知の処置は、非効率的で、費用がかかり、汚染にさらされやすい。たとえば、細胞培養システムを繰り返し開き、実験ステーション間で細胞培養物器を移動すると、細胞が汚染にさらされる可能性がある。さらに、手動で実行されるすべての操作は費用がかかり、操作者が適切な手順に従わないことで汚染（または細胞の損傷）の影響を受けやすくなる。さらに、いつ培地を交換するか、またはいつ細胞を継代するかを判定することは、通常、所定のスケジュールに従って行われ、これは最適ではない場合がある。設定されたスケジュールを順守すると、層流フードを追加で（そして潜在的に不要に）使用する可能性がある（その操作は大量のエネルギーを消費する可能性があるため、コストがかかる可能性がある）。設定されたスケジュールを順守すると、細胞の成長の効率が低下する可能性もある（たとえば、細胞培養培地が交換される前に細胞の成長がプラトー段階に達した場合）。
接着細胞を培養するためのいくつかの既知のシステム及び方法が、薬剤開発及び細胞治療などの種々の応用例で用いられている。細胞型が異なると、異なるレベルの環境制御を必要とする可能性があり（たとえば、人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ））、培養が非常に難しい可能性がある。加えて、細胞の健康状態をモニタリングするための既知のシステムでは、望ましくない分化を示す形態などのｉＰＳＣの詳細を考慮していない。また既知のシステムでは、接着細胞の継代を効率的に可能にしてはいない。多くの既知のシステムでは遠心分離機システムを使用し、培養システムから細胞を取り出して解離試薬から細胞を分離する必要がある。そのため、細胞は閉鎖システム内には維持されない。
前述したように、多くの既存の培養システムは、１つのタイプの細胞の大きなバッチを成長させるようにデザインされていて、通常、これらの細胞を次に、所望の生物学的生成物（たとえば、タンパク質など）を生成するための「工場」として使用できるようになっている。通常は、生成物のみが保持される（細胞ではない）。ユーザに対する生成物を細胞が作るこのようなユースケースを「バイオプロセシング」と言い、このような既知のシステムをバイオリアクターと言うことが多い。関心のある生成物は、生成される生物学的生成物であって細胞ではないため、このような既知のシステムは、容易に増殖することができて所望の生成物を生成することができる何らかの好適な頑強な細胞を使用する（またはこのような細胞が播種される）ことが多い。多くの場合に、増殖が最も簡単なタイプの細胞が工場（「生産者」）として選択され、このような細胞が懸濁状態で培養されることが多い。既知のバイオリアクターシステムは大きくて、単一タイプの細胞に対して使用される（大量の生成物を生成するために）。このようなシステムは、開発または治療用の細胞培養には適していない。これらの場合では、複数の異なるタイプの細胞がより小さい量で要求される。
しかし、薬剤検査または他の治療目的のために用いる細胞を取得することが望ましい場合がある。言い換えれば、特定の状況では、細胞（細胞が生成する生成物ではない）が、実際に実験に対する所望の生成物である。しかし、多くの既知のバイオリアクターは、最終製品として用いるべき細胞の培養には適していない。具体的には、細胞を薬物検査用に増殖させるときには、細胞には、既知のバイオプロセシングシステムの要件及び機能とは異なる種々の要件が施される。第１に、できる限り最も現実的な細胞（すなわち、薬剤、治療規制、または薬剤が対処する状態に関連する細胞）を増殖させる必要がある。別の言い方をすると、細胞を、単純に生成物を生成するその能力に基づくのではなく、所望の検査に対するその適用性に基づいて選択する。通常、薬物検査に対して使用される細胞は懸濁状態では増殖せず、その代わりに、増殖するにつれて表面にくっつく（すなわち、接着細胞）。接着細胞の処理は、その培養に技術的な課題が導入される。第２に、異なるタイプの細胞が常に検査に対して準備ができているように、同時に成長する多くの異なるタイプの細胞の小さいバッチを生成する必要がある。知られている既存の機械は、このタイプの細胞採取を行うようには構成されていない場合がある。
生じる課題は、通常は各バッチとともに捨てられるすべてのフルーイディクスを考慮して、許容できるセットアップ時間でシステムをデザインすることである。バイオプロセシングによって、バッチは通常非常に大きいため、長いセットアップ時間が許容できる。検査用に複数の異なるタイプの細胞を同時に成長させるユースケースにより、取り扱うべき多くの小さいバッチがあるため（各細胞型に対して少なくとも１つ）、セットアップ時間は非常に速い必要がある。既知のシステムは長いセットアップ時間が必要であり、使用後の大規模な洗浄を含む。配管をバルブヘッドに入念にセットアップすると、セットアップ時間が増える可能性がある。したがって、効率的で速いセットアップ時間を提供することができる細胞培養システムが求められている。
また、多くの既知の細胞培養システム（たとえば、バイオリアクター）は、単一システム内で異なるタイプの細胞を成長させることには対応できない。たとえば、特定の試験方法には複数の異なる細胞型を用いることが伴う可能性がある。既知のシステムは通常、（たとえば、工場として用いるべき）１つのタイプの細胞に対応するために単一リザーバが含まれているために、複数の異なるタイプの細胞を含むことには適していない。加えて、多くの既知の細胞培養システムには、培養がコンフルエントになったときに細胞をある器から別の器に継代する能力がないため、培養がコンフルエントになる度に、オペレータが定期的に手作業で介入してシステム上の消耗品を取り替える必要がある。
効果的な培養を行うために、培養プレートの表面上に細胞が一様に分散されることが重要である。これは幹細胞培養に対して特に重要である。なぜならば、均一に分散されないと、培養中に望ましくない分化を細胞が受ける可能性があるからである。細胞培養用の多くの既知のシステム及び方法では、細胞を細胞培養物器の中に入れた後に細胞培養物器を手作業で振動させる。このような振動させる方法は再現可能でなく、常に効果的があるわけでもなく、細胞表面上の栄養層に接着し始める可能性があり、そのため、播種後に振動させることは常に効果的なわけではない。
細胞計数も細胞培養の重要な側面である。細胞計数に対する既知の方法は困難で、細胞培養システムから細胞を取り出して外部の計数装置内に配置する必要がある。より具体的には、培養トレイから細胞サンプルを取り出して、インキュベータの外側の別個のカートリッジ内に入れる。このプロセスの結果、閉鎖システムにアクセスすることによる汚染の可能性が増える。加えて、既知の計数システムは、細胞の均質な混合物を有することに依拠している。細胞サンプルを手作業で取り出して計数カートリッジ内に配置することによって沈降または不一致が存在する場合、結果は正確ではないことがある。さらに、カウントしたサンプルは廃棄物として廃棄する必要がある。したがって、閉鎖システム内の細胞を正確にカウントするためのシステム及び方法が求められている。
幹細胞培養は望ましくない分化に関連した問題をこうむる傾向がある。多くの場合に、望ましくない幹細胞挙動が検出されたら、容器全体を廃棄して培養をもう一度開始しなければならない。所望の細胞を選択的に取り出して培養全体の廃棄を回避する既知の方法がいくつかあるが、これらの方法は通常は作業であり、大きな労働力を必要とし、システムを開けて所望の細胞を望ましくない細胞／表面から手作業で分離する必要がある。したがって、これらの問題を回避しながら所望の細胞を取り出すためのシステム及び方法が求められている。
培養すべき細胞が幹細胞であるときには、さらなる課題が生じる可能性がある。具体的には、多能性幹細胞の培養は困難である可能性がある。なぜならば、環境のわずかな変化でさえ、幹細胞の意図しない分化を引き起こす可能性があるからである。既知の細胞培養システムは、幹細胞の多分化能を維持するための環境に対する望ましい制御を維持しないことが多い。たとえば、細胞密度の差及び細胞培養物容器内での細胞の不均一な播種があると、人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）が望ましくない自発的分化を受ける可能性が大きくなる可能性がある。したがって、幹細胞を播種する既知の方法には通常、細胞が装填された後に細胞容器を手作業で動かして、幹細胞が沈降して表面に接着する前に幹細胞のより均質な混合物を促進することが含まれる。しかし、このような方法は一貫性がなく、所望の空間的均一性を確実に生成するわけではない。具体的には、このような手作業の方法は、実験技術者及び従う処置に応じて大きな違いを受ける。さらに、動き（またはゆるやかな振動）は細胞が装填された（及び容器が閉じた）後で行われるため、時間が経過すると、移動が始まる前に、播種された細胞の一部が沈降する可能性がある。したがって、幹細胞を播種するためのシステム及び方法の改善が求められている。
別の例として、既知の細胞培養方法には細胞を定期的にカウントすることが含まれている。細胞計数を行うための既知のシステム及び方法は、細胞培養環境を開けること、細胞の一部を取り出すこと、及び外部の細胞計数システムを介して細胞をカウントすることを伴うことが多い。カウントされた細胞は複数のステップを通して取り扱われて汚染または損傷を受けているため、それらは通常、廃棄される。したがって、閉鎖システム内での細胞の均質な混合物のカウントを確実にするような細胞計数の方法の改善が求められている。また、カウントした細胞を継続して使用するために回収できる細胞計数方法及びシステムの改善が求められている。
既知の細胞培養システムは一般的に、細胞を洗浄するかまたは使用済み培地及び／または試薬を取り除くために遠心分離機プロセスを用いている。このような既知の方法は、培養システムから細胞サンプルを取り出すことと、遠心分離機によってろ過／洗浄作業を完了することとを含む場合が多い。このような方法は、細胞を潜在的な汚染及び損傷にさらす可能性がある。したがって、細胞をろ過及び／または洗浄するためのシステム及び方法の改善が求められている。
効率を改善し、細胞培養中の潜在的な汚染を制限する細胞培養システムの必要性も存在する。具体的には、細胞培養の処置を自動化し、培養中に細胞培養システムを閉じられた無菌の環境に維持し、効率的なセットアップ及び使用を可能にするためのシステム及び方法に対する必要性が存在する。任意選択で既存の既製の細胞培養物器で操作できる自動細胞培養システムの必要性も存在する。
ある実装によれば、本明細書は、細胞を自動的に培養するためのシステム及び方法を記載している。本明細書に開示される自動細胞培養システムは、科学者が手動の細胞培養を自動化することによって自らの研究開発を加速することを可能にする。様々な実施形態で開示されるシステム及び方法は、自動化された細胞増殖培地の補充、自動化された細胞の継代、及び／または自動化された細胞培養分析を提供し得る。これらの自動細胞培養システム及び方法は、手動の細胞培養操作と比較して、効率を高め、過誤を減らすことができる。さらに、これらの実施形態は、統合された自動分析メカニズムを介して科学者が利用できる細胞培養に関するデータポイントの量及び質を高める。
実施形態による自動細胞培養システムは、バルブアクチュエータ及び流体ポンプがハウジング内に配置されたハウジングを含む。自動細胞培養システムはまた、ハウジングに取り外し可能に嵌合するように構成された取り外し可能なトレイを含む。取り外し可能なトレイに取り付けられた複数の細胞培養物器ブラケットは、それぞれの複数の細胞培養物器を保持するように構成され、各細胞培養物器は無菌の蓋で覆われている。セレクタバルブは、取り外し可能なトレイがハウジングと嵌合したときに、ハウジングのバルブアクチュエータに連結するように構成されている。いくつかの実施形態では、ハウジング及び取り外し可能なトレイの外部にある複数の培地供給源を設けることができる。マルチポートセレクタバルブは、マスターポートを複数の選択可能なポートのうちの選択されたポートに流体接続するように構成され、マルチポートセレクタバルブのマスターポートは流体ポンプに流体接続され、複数の細胞培養物器のそれぞれと培地供給源は、マルチポートセレクタバルブの複数の選択可能なポートのそれぞれ１つに直接流体接続されている。いくつかの実施形態では、複数の細胞培養物器及びそれらの無菌の蓋、マルチポートセレクタバルブ、及びそれらの間の流体接続は、取り外し可能なトレイに取り付けられた第１の無菌封止システムを形成する。
いくつかの実施形態では、自動細胞培養システムを使用する細胞株維持の方法は、自動細胞培養システムの可動画像化システムにコマンドを送信して、自動細胞培養システムの選択された器の中の細胞を画像化すること、選択された器の中の細胞の画像を画像化システムから受信すること、選択した器の中の細胞の画像に基づいて、細胞継代基準を測定すること、細胞継代基準を閾値細胞継代基準と比較すること、比較に基づいて、選択された器の中の細胞の継代培養器への継代を開始することを判定することを含む。細胞株維持の方法はまた、選択された器の細胞の構成された部分を副次的培養器に継代すること、及び自動細胞培養システムが、選択された器の細胞の構成された部分を副次的培養器に継代させたという通知を送信することを含む。この態様の他の実施形態は、それぞれが方法の動作を実行するように構成された、１つまたは複数のコンピュータ記憶装置に記録された対応するコンピュータシステム、装置、及びコンピュータプログラムを含む。
本明細書に記載されている主題の１つまたは複数の実装の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載されている。主題の他の潜在的な特徴、態様、及び利点は、説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
実施形態による自動細胞培養システムの概略図である。 実施形態による自動細胞培養システムの概略図である。 実施形態による自動細胞培養システムの上面図である。 実施形態による自動細胞培養システムのベースハウジングの上面図である。 実施形態による自動細胞培養システムの取り外し可能なトレイアセンブリを示す図である。 実施形態による例示的なベースハウジングに嵌合されている自動細胞培養システムの例示的な取り外し可能なトレイを示す図である。 実施形態による例示的なマルチポートバルブの断面図である。 実施形態による例示的なマルチポートバルブを示す図である。 例示的なマルチポートバルブの下面図である。 実施形態による細胞培養物器の蓋を示す図である。 実施形態による細胞培養物器の蓋の断面図である。 実施形態による、シングルポートポンプを備えた自動細胞培養システムを使用して、第１の器から第２の器に液体を移送するための方法のステップを示す図である。 実施形態による２ポートポンプを備えた自動細胞培養システムを使用して、第１の器から第２の器に液体を移送するための方法のステップを示す図である。 接着性細胞株の維持中に細胞培養培地を交換するための方法のステップを示す図である。 新しい細胞培養物器への継代を伴う接着性細胞株の維持または増殖のための方法のステップを示す図である。 任意選択の継代を伴う浮遊細胞株の維持のための方法のステップを示す図である。 浮遊細胞株増殖のための方法のステップを示す図である。 本明細書で論じられる方法論のいずれか１つまたは複数を機械に実行させるための一連の命令が実行され得るコンピュータシステムの例示的な機械を示す図である。 実施形態による、細胞培養システムのトレイアセンブリの概略図である。 実施形態による、細胞培養システムのベースユニットの概略図である。 図１６Ａに示されるトレイアセンブリと、図１６Ｂに示されるベースユニットを含む、実施形態による細胞培養システムの概略図である。 実施形態による、細胞培養システムの電子制御システムの概略図である。 電子制御システムの動作に関連して生成された様々なＧＵＩ要素を示すスクリーンショットの例を示す図である。 電子制御システムの動作に関連して生成された様々なＧＵＩ要素を示すスクリーンショットの例を示す図である。 電子制御システムの動作に関連して生成された様々なＧＵＩ要素を示すスクリーンショットの例を示す図である。 実施形態による、細胞培養システムのトレイアセンブリの上面図である。 保護オーバーラップ内に配置されている図２１のトレイアセンブリの上面図である。 トレイアセンブリに連結されている流体ポンプを示している、図２１のトレイアセンブリの上面図である。 トレイアセンブリに連結されている図２３の流体ポンプを示している、図２１のトレイアセンブリの斜視図である。 トレイアセンブリに連結されている細胞培養物容器を示している、図２１のトレイアセンブリの斜視図である。 図２３の流体ポンプ及びトレイアセンブリに連結された３つの細胞培養物容器を示している図２１の上面図である。 実施形態による、ベースユニットとの連結が示されている、図２１のトレイアセンブリの上面図である。 図２７のベースユニットに連結されているマルチポートバルブの斜視図である。 図２７のベースユニットの一部の上面図である。 図２７のベースユニットに連結される、図２１のトレイアセンブリの斜視図である。 実施形態による、細胞培養の処置で使用するための細胞培養システムを準備する方法を示すフローチャートである。 実施形態による、細胞培養システムのベースユニットの画像化デバイスの斜視図である。 図３２の画像化装置の上面図である。 図３２の画像化装置の側面図である。 別の実施形態による、細胞培養システムのトレイアセンブリの斜視図である。 取り外し可能な構成要素を取り外した、図３５のトレイアセンブリの一部の斜視図である。 図３５のトレイアセンブリの一部の斜視図である。トレイに連結されたマルチポートバルブ、蓋、及び流体ポンプを示す図である。 図３５のトレイアセンブリと共に使用することができる細胞培養システムのベースユニットの斜視図である。 図３８のベースユニットのポンプアクチュエータの斜視図である。 流体ポンプとそれに連結されたマルチポートバルブを備えた図３８のベースユニットの斜視図である。 ベースユニットに組み立てられる前のマルチポートバルブを示している、図３８のベースユニットの一部の部分分解図である。 図３８のベースユニットの側面図である。 ベースユニットの内部を示す図３８のベースユニットの側面図である。 ベースユニットの内部を示す図３８のベースユニットの対向する側面図である。 別の実施形態による、細胞培養システムの斜視図である。 図４５の細胞培養システムの上面図である。 図４６の線４７～４７に沿った断面図である。 実施形態による、トレイアセンブリの斜視図である。 図４８のトレイアセンブリの上面図である。 図４９の線５０－５０に沿って得られた断面図である。 実施形態による、ベースユニットの斜視図である。 別の実施形態による、細胞培養システムの図である。 ベースユニットの内部に配置された画像化システムを示す、図５２の細胞培養システムの側面図である。 図５２の細胞培養システムのベースユニットの上面図である。 図５２の細胞培養システムのトレイアセンブリの上面図である。 図５５のトレイアセンブリの側面図である。 図５５のトレイアセンブリのトレイの上面図である。 その中の棚に配置された複数の細胞培養システムを備えた一対のインキュベータの正面図である。 細胞培養の処置中のシステム内の例示的な流体セットアップを示すシステム図である。 図５９に示す内容物を示す表である。 細胞継代処置の例を示す表を含む図である。 細胞継代処置の例を示す表を含む図である。 Ａ～Ｃは、実施形態による容器の蓋を示す図である。 実施形態による、マルチポートバルブの上面図である。 図６３Ａのマルチポートバルブの下面図である。 図６３Ａのマルチポートバルブの側面図である。 図６３Ｃの線分６３Ｄ－６３Ｄに沿って見た断面図である。 図６３Ａ～６３Ｄのマルチポートバルブのバルブ本体の断面図である。 は図６４Ａのバルブ本体の側面図である。 図６４Ａのバルブ本体の断面側面図である。 Ａは図６３Ａのマルチポートバルブのバルブロータの側面図である。Ｂは図６５Ａの線分６５Ｂ－６５Ｂに沿って見た断面図である。Ｃはバルブロータの平面図である。 実施形態による細胞培養システムのトレイアセンブリの概略図である。 実施形態による細胞培養システム、のベースユニットの概略図である。 実施形態による細胞培養システムの概略図であり、図６６Ａに示すトレイアセンブリと図６６Ｂに示すベースユニットとを含む図である。 実施形態による細胞培養システムのトレイアセンブリの一部の側面図である。 図６７Ａのトレイアセンブリのトレイの平面図である。 細胞培養処置中のシステムの一部内の例示的な流体セットアップを例示する概略図である。 蛍光システムに対する落射照明の例を例示する図である。 ソフトウェアワークフロー及び判定ループの異なる例を例示する図である。 ソフトウェアワークフロー及び判定ループの異なる例を例示する図である。 ソフトウェアワークフロー及び判定ループの異なる例を例示する図である。 ソフトウェアワークフロー及び判定ループの異なる例を例示する図である。 細胞培養処置中のシステム内の例示的な流体セットアップを例示するシステム図であり、タンジェンシャルフローろ過システムを含む図である。 実施形態によるタンジェンシャルフローろ過カートリッジを含む細胞培養システムのトレイアセンブリの概略図である。 実施形態による細胞培養システム内の例示的な流体セットアップを例示する概略図であり、タンジェンシャルフローろ過システムを含む図である。 実施形態による細胞培養システム内の例示的な流体セットアップを例示する概略図であり、タンジェンシャルフローろ過システムを含む図である。 実施形態による細胞培養システム内の例示的な流体セットアップを例示する概略図であり、タンジェンシャルフローろ過システムを含む図である。 実施形態による細胞培養システム内の例示的な流体セットアップを例示する概略図であり、タンジェンシャルフローろ過システムを含む図である。 実施形態による細胞培養システム内の例示的な流体セットアップを例示する概略図であり、タンジェンシャルフローろ過システムを含む図である。 実施形態による細胞培養システムのトレイアセンブリの概略図である。 Ａ及びＢは、第１の構成における、実施形態によるトレイアセンブリの一部の概略図である。 Ａ及びＢは、第２の構成における、図８２Ａ及び図８２Ｂに示すトレイアセンブリの一部の概略図である。 実施形態による細胞培養システムのトレイアセンブリの上面斜視図である。 図８４のトレイアセンブリの斜視図である。 図８４のトレイアセンブリの部分分解図である。 例示を目的として図８４のトレイアセンブリからバルブアセンブリ及び２つの容器を取り外した斜視図である。 図８４のトレイアセンブリのトレイの斜視図である。 図８４のトレイアセンブリの細胞計数チップの斜視図である。 図８４のトレイアセンブリのバルブアセンブリに２つのチューブを配置して示す斜視図である。 図８４のトレイアセンブリのバルブアセンブリの一部の分解組立図である。 図８４のトレイアセンブリのバルブアセンブリの一部の下面斜視図である。 図８４のトレイアセンブリのバルブアセンブリの一部の側面図である。 実施形態による入力トレイアセンブリの斜視図である。 図９１の入力トレイアセンブリのトレイの斜視図である。 実施形態による細胞培養システムの器具の正面斜視図である。 図９３の器具の一部の拡大図である。 図９３の器具の別の一部の拡大図である。 Ａ及びＢはそれぞれ、図９３の器具の異なる攪拌機カップリング要素の斜視図である。 図９３の器具のバルブコネクタ及びアクチュエータの拡大図である。 図８４のトレイアセンブリの位置合わせ部分が図９３の器具上の突出部と位置合わせされていると示す拡大図である。 図９３の器具の一部に図８４のトレイアセンブリが連結された斜視図である。 図８４のトレイアセンブリの流体ポンプのアセンブリが図９３の器具のポンプアクチュエータに連結された例図である。 図８４のトレイアセンブリ及び図９１の入力トレイアセンブリが連結された開構成にある器具の正面斜視図である。 図８４のトレイアセンブリ及び図９１の入力トレイアセンブリが連結された閉構成にある器具の正面斜視図である。 実施形態による細胞培養の方法のフローチャートである。 実施形態により細胞培養物容器内に細胞サンプルを播種する方法のフローチャートである。 Ａは図１０３の方法により播種された細胞サンプルを含む細胞培養物容器の画像である。Ｂは図１０４Ａの画像の一部の拡大図である。 実施形態により細胞培養システム内の細胞をカウントする方法のフローチャートである。 実施形態により細胞培養システム内の細胞を選択的に取り出す方法のフローチャートである。 自発的分化を受けた細胞を示す細胞培養物容器の領域Ｒ１内の細胞の画像である。 図１０７Ａの領域Ｒ１の一部の拡大図であり、解離されたｉＰＳＣの第１の部分と細胞培養物容器内の所定の位置に残った第２の部分とを示す図である。 実施形態により細胞培養システム内の細胞を選択的に取り出す方法のフローチャートである。
本明細書で説明するように、いくつかの実施形態では、細胞培養システム及び方法は、細胞が実際に実験に必要な試薬であるように、薬剤を検査するために用いるべき細胞を取得するように構成されている。この目的で薬剤を検査するために細胞を増殖させるとき、細胞は通常、接着細胞である。さらに、異なるタイプの細胞が常に検査に対して準備ができているように、このような細胞培養が、同時に成長している多くの異なるタイプの細胞の小さいバッチを生成することが望ましい。加えて、異なるタイプの細胞のバッチが同時に成長しているということは、各バッチを別個にセットアップする必要があることを意味するため、このプロセスを自動化するときにはバッチごとの迅速なセットアップ時間が重要である。本明細書で説明する消耗品トレイアセンブリ及びベースユニットの種々の実施形態は、このタイプの細胞採取を行うように構成されており、セットアップ時間の低減を提供する。
本明細書で説明するいくつかの実施形態では、システムの細胞培養システムまたはグループは、異なるタイプの細胞を培養中に維持するかまたは同時に増やす（より多くの細胞を作る）ようにデザインされており、一方で、オペレータに対する手動操作不要の時間を最大にする（すなわち、ユーザがシステムに物理的に触れて消耗品を取り替えるなどの必要がないときに時間の延長を最大にする）ことを目的としている。たとえば、本明細書で説明するいくつかの実施形態では、システムから細胞培養物容器を物理的に取り外す必要なくリモートモニタリングを行うように、画像化デバイス（たとえば、顕微鏡）がシステム内で一体化されている。
本明細書で説明するいくつかの実施形態では、現在の容器がコンフルエントになった（接着細胞）ときにシステムが細胞を継代する空の細胞培養物容器を収容する消耗品トレイアセンブリが提供される。本明細書で説明するように、いくつかの実施形態では、細胞培養システムは細胞培養物容器から解離試薬を十分に取り除くことができる。いくつかの実施形態では、細胞培養システムは、所望の密度にある細胞を採取することができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する細胞培養システムは、細胞が意図せずに分化を始めた幹細胞培養を、未分化細胞のみを剥離してそれを新しい器に移すことによって救うことができる。
本明細書で説明するいくつかの実施形態では、細胞培養システムは、細胞を増殖させて先端医療医薬品（ＡＴＭＰ）のバッチを検査することができる。通常、細胞治療用に編集された細胞のバッチを製造するとき、または遺伝子治療用に用いるウィルスのバッチを製造するときに、手動の細胞培養処置を小サンプル上で行って、バッチが使用に対して安全で患者の中で機能することを示す。細胞治療の場合、これは、細胞のサンプルをある時間の間、手作業で培養して、それが患者内で意図した通りに振る舞うことを示すことを伴う可能性がある。本明細書で説明するシステムは、モニタリングと組み合わせた手動操作不要の細胞培養能力（すなわち、オペレータによる手動のやり取りの限定）を可能にし、そのため、ＡＴＭＰ用に細胞を培養することに非常に適している。ウィルスバッチの場合、この検査は、細胞にウィルスをトランスフェクトした後に、これらの細胞を多くの継代にわたって手作業で増殖させて、最終継代においてウィルスがないことをチェックして、ウィルスに複製能力がないことを証明することを伴う可能性がある。本明細書で説明するシステム及び方法は、ウィルスバッチのこのような操作にも非常に適している。
いくつかの実施形態では、器具は、器具内で取り外し可能に連結されるように構成されたトレイを含む。トレイは、器具の対応する位置合わせ部分と嵌合して係合するように構成された位置合わせ部分を含む。トレイは、センサ開口部を規定し、センサ開口部の少なくとも一部を囲む肩部を含む。器具は、上面及び下面を有する容器を含む。上面及び下面はそれぞれ、透明部分を有する。容器はトレイに連結されて、下面のエッジが肩部によって支持され、下面の透明部分がセンサ開口部と位置合わせされている。取り付けブラケットがトレイに連結され、容器の上面のエッジに連結されて、容器をトレイに固定している。バルブアセンブリが容器と流体ポンプとに流体連結されている。バルブアセンブリは取り外し可能にトレイに連結されている。バルブアセンブリ及び流体ポンプはそれぞれ、容器に出入りする流体の移送を起こすように駆動されるように構成されている。
いくつかの実施形態では、器具は、細胞培養物器具内で取り外し可能に連結されるように構成されたトレイを含んでいる。第１の容器がトレイに連結されて、内部に細胞サンプルを受け取るように構成されている。第２の容器もトレイに連結されている。器具は、入口ポート、第１の出口ポート、及び第２の出口ポートを有する第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリと、入口ポート、第１の出口ポート、及び第２の出口ポートを有する第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリとを含んでいる。第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの第２の出口ポートは、第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの入口ポートに流体連結されている。器具はさらに、流体ポンプアセンブリと、第１の容器、第２の容器、第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの入口ポート、及び流体ポンプアセンブリに動作可能に連結されたバルブアセンブリと、を含んでいる。バルブアセンブリ及び流体ポンプアセンブリはそれぞれ、細胞培養物器具によって駆動されて、以下のことを起こすように構成されている。Ａ）細胞サンプルを第１の容器から第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの入口ポート内に移送すること、Ｂ）細胞サンプルからの第１の体積の未透過物を、第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの第１の出口ポートから第２の容器に移送すること、及びＣ）第１の体積の透過物を、第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの第２の出口ポートから第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの入口ポートに移送すること。
いくつかの実施形態では、器具は、下部ハウジングと、支持プレートと、下部ハウジング内で移動可能に連結された細胞センサアセンブリの第１の部分とを有するベースユニットを含む。支持プレートは、細胞培養トレイアセンブリに取り外し可能に連結されるように構成されている。細胞培養トレイアセンブリは、トレイとトレイに連結された容器とを有する。トレイはセンサ開口部を規定し、容器の一部は透明であり、トレイに連結されて、センサ開口部と容器の透明部分とを介した容器の内容物の光アクセスをもたらす。器具は、上部ハウジングと、上部ハウジング内で連結された細胞センサアセンブリの第２の部分とを有する上部ユニットを含む。上部ユニットは、ベースユニットに移動可能に連結されて、開位置と閉位置との間で移動するように構成されている。上部ユニットが開構成にあるときに支持プレートはアクセス可能である。上部ユニットが閉構成にあるときに支持プレートは少なくとも部分的に囲まれる。下部ハウジングまたは上部ハウジングのうちの少なくとも１つ内で連結された電子制御システムであって、電子制御システムは、細胞センサアセンブリの少なくとも第１の部分の移動を制御して、細胞センサアセンブリの第１の部分を容器と位置合わせするように構成されている、電子制御システム。
いくつかの実施形態では、器具は、下部ハウジングと、支持プレートと、下部ハウジング内に配置された攪拌機アセンブリとを有するベースユニットを含む。支持プレートは、細胞培養トレイアセンブリに取り外し可能に連結されるように構成されている。細胞培養トレイアセンブリは、トレイとトレイに連結された容器とを有する。上部ハウジングを有する上部ユニットが、ベースユニットに移動可能に連結されて、開位置と閉位置との間で移動するように構成されている。上部ユニットが開構成にあるときに支持プレートはアクセス可能である。上部ユニットが閉構成にあるときに支持プレートは少なくとも部分的に囲まれる。攪拌機アセンブリが、ベースユニットの下部ハウジング内に配置され、支持プレートの周囲に配置された取り付け場所にある複数のカップリング要素を介して支持プレートに動作可能に連結されている。複数のカップリング要素のうちの少なくとも１つは、支持プレートの位置を第１の方向に維持するように構成されている。複数のカップリング要素のうちの少なくとも他の１つは、支持プレートの位置を第１の方向とは異なる第２の方向に維持するように構成されている。攪拌機アセンブリは、駆動されたときに支持プレートを移動させて、支持プレートに連結されたときに細胞培養トレイアセンブリを攪拌するように構成されている。電子制御システムが、下部ハウジングまたは上部ハウジングのうちの少なくとも１つ内で連結されて、攪拌機アセンブリの駆動を制御するように構成されている。
いくつかの実施形態では、方法が、外部の保護ラップから細胞培養トレイアセンブリを取り出すことを含む。細胞培養トレイアセンブリは、トレイ、トレイに連結された容器、トレイに取り外し可能に連結されたポンプ及びバルブアセンブリを含み、トレイは位置合わせ部分を含み、容器はポンプ及びバルブアセンブリに無菌で連結されて閉鎖システムを形成する。バルブアセンブリ及び流体ポンプはそれぞれ、容器に出入りする流体の移送を起こすように駆動されるように構成されている。細胞培養トレイアセンブリは器具に、トレイの位置合わせ部分を器具の対応する位置合わせ部分と係合することによって連結され、器具はバルブアクチュエータとポンプアクチュエータとを含む。容器、ポンプ、及びバルブアセンブリが閉鎖システム内で連結したままの状態で、トレイからバルブアセンブリを取り外して、器具のバルブアクチュエータに連結する。容器、ポンプ、及びバルブアセンブリが閉鎖システム内で連結したままの状態で、ポンプを器具のポンプアクチュエータに連結する。バルブアセンブリ及びポンプのうちの少なくとも１つを駆動することによって、トレイに連結された容器内の細胞サンプル上で１つまたは複数の細胞培養操作を行う。
いくつかの実施形態では、細胞培養物容器内に細胞サンプルを播種する方法が、細胞培養トレイアセンブリを器具の支持プレートに連結することを含む。細胞培養トレイアセンブリはトレイを含み、細胞培養物容器をトレイに連結し、ポンプ及びバルブアセンブリをトレイに取り外し可能に連結する。細胞培養物容器をポンプ及びバルブアセンブリに無菌で連結して閉鎖システムを形成する。バルブアセンブリ及び流体ポンプはそれぞれ、細胞培養物容器に出入り
する流体の移送を起こすように駆動されるように構成されている。器具は、支持プレート、バルブアクチュエータ、ポンプアクチュエータ、及び攪拌機アセンブリを含む。攪拌機アセンブリは支持プレートを攪拌するように構成されている。閉鎖システム内で、播種容器を容器、ポンプ、及びバルブアセンブリに連結する。播種容器は細胞サンプルを収容する。ポンプまたはバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、細胞サンプルの一部を播種容器から細胞培養物容器に運んで、細胞培養物容器に細胞サンプルを播種する。細胞サンプルの一部を播種容器から細胞培養物容器内に運ぶ間に、攪拌機アセンブリを駆動して支持プレート及び細胞培養トレイアセンブリを攪拌する。
いくつかの実施形態では、細胞培養システム内の細胞をカウントするための方法が提供される。細胞培養システムは、トレイ、トレイに連結された細胞培養物容器、保持容器、トレイに連結された計数チップ、及びポンプを含む。細胞培養物容器、保持容器、計数チップ、及びポンプはそれぞれ、無菌で互いに連結されて閉鎖システムを形成する。方法は、ポンプを駆動して細胞サンプルを細胞培養物容器から保持容器に運ぶことを含む。ポンプをさらに駆動してある体積の空気を保持容器に運ぶことによって、細胞サンプルを保持容器内で混合する。混合した後で、細胞サンプルを保持容器から計数チップ内に運ぶ。計数チップ内で細胞サンプルを分析して、細胞サンプル内の細胞の量に関連する細胞信号を生成する。
いくつかの実施形態では、細胞培養システム内の細胞を選択的に取り出す方法が提供される。細胞培養システムはトレイアセンブリと器具とを含む。トレイアセンブリは、トレイ、トレイに連結された細胞培養物容器、サンプル容器、保持容器、及びポンプを含む。細胞培養物容器、サンプル容器、保持容器、及びポンプはそれぞれ、無菌で互いに連結されて閉鎖システムを形成する。器具は、トレイが取り外し可能に連結された支持プレート、ポンプアクチュエータ、支持プレートを攪拌するように構成された攪拌機アセンブリ、及び細胞センサを含む。方法は、ポンプを駆動して、解離試薬をサンプル容器から細胞培養物容器に運ぶことを運ぶ。攪拌機アセンブリを駆動して、支持プレートとトレイアセンブリとを攪拌して、細胞培養物容器内の細胞の第１の部分の解離を促進する。細胞センサからセンサ出力を受信する。センサ出力は細胞培養物容器内の細胞サンプルに関連する。センサ出力に基づいて、細胞培養物容器内の細胞の第１の部分の解離の状態または細胞培養物容器内の細胞の第２の部分の解離の状態のうちの少なくとも１つに関連する細胞信号を生成する。細胞信号に基づいて、ポンプを駆動して、細胞の第１の部分を細胞培養物容器から保持容器に運ぶ。
いくつかの実施形態では、細胞培養システム内の細胞を処理する方法が提供される。細胞培養システムは、トレイアセンブリと器具とを含む。トレイアセンブリは、トレイ、トレイに連結された第１の容器、トレイに連結された第２の容器、タンジェンシャルフローろ過アセンブリ、及びポンプを含む。第１の容器、第２の容器、タンジェンシャルフローろ過アセンブリ、及びポンプはそれぞれ無菌で互いに連結されて、閉鎖システムを形成する。器具は、トレイが取り外し可能に連結された支持プレート、ポンプアクチュエータ、及び細胞センサを含む。方法は、細胞センサからセンサ出力を受信することを含む。センサ出力は、第１の容器内の細胞サンプルに関連する。センサ出力に基づいて、第１の容器内の細胞の状態に関連する細胞信号を生成する。ポンプを駆動して、細胞サンプルを第１の容器からタンジェンシャルフローろ過アセンブリ内に運んで、透過物出力及び未透過物出力を生成する。透過物出力または未透過物出力のうちの１つを第２の容器に運ぶ。
いくつかの実施形態では、装置は、トレイ、第１の蓋、第２の蓋、及びマルチポートバルブを含む。トレイは、ベースユニットのハウジングに取り外し可能に連結されるように構成されている。トレイは、第１の容器をトレイに連結するように構成された第１のカプラと、第２の容器をトレイに連結するように構成された第２のカプラとを有する。第１の蓋は、第１の容器に連結されるように構成され、第１の液体交換ポート及び第１のガス交換ポートを含む。第２の蓋は、第２の容器に連結されるように構成され、第２の液体交換ポート及び第２のガス交換ポートを含む。マルチポートバルブは、トレイに連結され、マスターポートと選択可能なポートのセットを含む。マルチポートバルブは、ベースユニットのバルブアクチュエータと係合し、ベースユニットに連結された流体ポンプに連結されるように構成される。選択可能なポートのセットの第１の選択可能なポートは、第１の蓋の第１の液体交換ポートに無菌で連結される。選択可能なポートのセットの第２の選択可能なポートは、第２の蓋の第２の液体交換ポートに無菌で連結される。
いくつかの実施形態では、第１のカプラは、装置の動作中に、第１の容器をトレイの固定した位置に維持し、第２のカプラは、第２の容器をトレイの固定した位置に維持する。いくつかの実施形態では、第１の容器は、細胞サンプルを受け取るように構成された細胞培養物容器であり、第２の容器は、廃棄物容器、試薬用容器、または細胞採取容器のうちの１つである。いくつかの実施形態では、第１のカプラは、細胞培養物容器をトレイに取り外し可能に連結するように構成される。いくつかの実施形態では、細胞培養物容器及びトレイはそれぞれ、透明部分を含む。第１のカプラは、細胞培養物容器の透明部分がトレイの透明部分と位置合わせするように、細胞培養物容器をトレイに連結するように構成される。
いくつかの実施形態では、マルチポートバルブ及び流体ポンプは、閉じた無菌システム内の第１の容器と第２の容器との間で流体を移送するように構成される。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブは、トレイに取り外し可能に連結され、また、ベースユニットのバルブアクチュエータに取り外し可能に連結されるように構成される。いくつかの実施形態では、ポンプは、ポンプアクチュエータと、ポンプチャンバを画定するポンプ本体とを含む。ポンプ本体は、マルチポートバルブのマスターポートに連結するように構成されている。
いくつかの実施形態では、トレイは、ベースユニットに連結された攪拌機と係合するように構成される。攪拌機は、作動時にトレイを攪拌するように構成されている。
いくつかの実施形態では、装置は、トレイに連結され、マルチポートバルブの第３の選択可能なポートに連結された計数チップを含む。計数チップは、周期的な時間間隔で第１の容器から細胞サンプル混合物の一部を受け取るように構成される。
いくつかの実施形態では、トレイ、第１の蓋、第２の蓋、及びマルチポートバルブは、ラップ内に封入されている。いくつかの実施形態では、トレイ、第１の蓋、第２の蓋、及びマルチポートバルブは、ラップ内で減菌される。
いくつかの実施形態では、細胞培養システムのベースユニットは、ハウジング、ポンプアクチュエータ、及びバルブアクチュエータを含む。ハウジングは、細胞培養トレイアセンブリを取り外し可能に受け取るように構成された受け取り部分を画定する（または含む）。細胞培養トレイアセンブリは、トレイ、第１の容器に取り外し可能に連結することができるトレイに連結された第１の蓋、及び第２の容器に取り外し可能に連結することができるトレイに連結された第２の蓋を含む。第１の蓋及び第２の蓋はそれぞれ、液体交換ポート及びガス交換ポートを含む。細胞培養トレイはまた、トレイに連結され、マスターポート及び選択可能なポートのセットを含むマルチポートバルブを含む。ポンプアクチュエータは、ハウジングに連結され、マルチポートバルブのマスターポートに連結された流体ポンプに動作可能に連結されるように構成されている。バルブアクチュエータは、ハウジングに連結され、細胞培養トレイアセンブリがハウジングの受け取り部分に連結されるときにマルチポートバルブに連結されるように構成される。バルブアクチュエータ及びポンプアクチュエータは、流体を、第１の蓋に連結された第１の容器に出入りし、第２の蓋に連結された第２の容器に出入りするように選択的に移動させるように、集合的に構成される。
いくつかの実施形態では、マルチポートバルブは、トレイから取り外されてバルブアクチュエータに連結される一方で、マルチポートバルブの第１のポートは、第１の蓋に無菌で連結され、マルチポートバルブの第２のポートは、第２の蓋に無菌で連結されるように構成される。いくつかの実施形態では、バルブアクチュエータは、マルチポートバルブと嵌合して係合するように構成されたキー付きアクチュエータ材を含む。
いくつかの実施形態では、流体ポンプは、ある長さの管を介してマルチポートバルブのマスターポートに無菌で連結される。いくつかの実施形態では、流体ポンプは、ピストンポンプ、蠕動ポンプ、またはベーンポンプのいずれか１つである。
いくつかの実施形態では、ベースユニットは、ハウジングに連結され、細胞培養アセンブリがハウジングに連結されたときに細胞培養トレイアセンブリと係合するように構成された攪拌機をさらに含む。攪拌機は、作動時に細胞培養トレイアセンブリを攪拌するように構成されている。いくつかの実施形態では、ハウジングの受け取り部分は、攪拌機に連結された支持プレートを含む。支持プレートは、細胞培養トレイアセンブリを取り外し可能に連結することができる表面を含む。
いくつかの実施形態では、ベースユニットは、第１の蓋に連結された第１の容器に出入りし、第２の蓋に連結される第２の容器に出入りする流体の動きを制御するように構成された電子（またはコンピュータ）制御システムをさらに含む（または連結される）。いくつかの実施形態では、ベースユニットは、ハウジングに可動に連結され、第１の容器の中のある量の細胞に関連する細胞信号を生成するように構成されたセンサを含む。いくつかの実施形態では、センサは、ハウジングに連結され、第１の容器の中の細胞のコンフルエンスまたは密度のうちのうちの少なくとも１つを判定できるように、第１の容器の中の内容物を画像化するように構成される画像化デバイスである。いくつかの実施形態では、センサは、第１の容器の内容物の色を監視するように構成される。第１の容器は、第１の容器の内容物のｐＨを判定することができるように、色ベースのｐＨ指示薬を含むことができる。
いくつかの実施形態では、細胞培養システムのベースユニットは、ハウジング、ポンプアクチュエータ、バルブアクチュエータ、及び電子制御システムを含む。ハウジングは、細胞培養トレイアセンブリを取り外し可能に受け取るように構成された受け取り部分を画定する。細胞培養トレイアセンブリは、トレイ、第１の容器に取り外し可能に連結することができるトレイに連結された第１の蓋、及び第２の容器に取り外し可能に連結することができるトレイに連結された第２の蓋を含む。細胞培養トレイはまた、トレイに連結され、マスターポート及び選択可能なポートのセットを含むマルチポートバルブを含む。ポンプアクチュエータは、ハウジングに連結され、流体ポンプに動作可能に連結されるように構成される。バルブアクチュエータは、ハウジングに連結され、細胞培養トレイアセンブリがハウジングの受け取り部分に連結されるときにマルチポートバルブに連結されるように構成される。バルブアクチュエータ及びポンプアクチュエータは、流体を、第１の蓋に連結された第１の容器に出入りし、第２の蓋に連結された第２の容器に出入りする移動を選択的にするように、集合的に構成される。電子制御システムは、細胞センサ、細胞センサモジュール、及びアクチュエータモジュールを含む。細胞センサは、第１の容器の中の内容物に関連付けられた出力を生成するように構成されている。細胞センサモジュールは、電子制御システムのメモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装され、細胞センサの出力に基づいて、第１の容器の中のある量の細胞に関連する細胞信号を生成する。アクチュエータモジュールは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装され、細胞信号を受信し、細胞信号に基づいて、バルブ制御信号またはポンプ信号のうちの少なくとも１つを生成して、第１の容器から細胞を外に移動させる。
いくつかの実施形態では、アクチュエータモジュールは、第１の体積の流体の第１の容器から廃棄物容器への移動、及び第２の体積の流体の試薬用容器から第１の容器への移動を制御するように構成される。いくつかの実施形態では、アクチュエータモジュールは、第１の容器の中の接着性細胞の細胞解離を促すために、ある体積の酵素の第１の容器への移動を制御するように構成される。
いくつかの実施形態では、装置は、ハウジングに連結され、トレイアセンブリが受け取り部分に連結されたときにトレイアセンブリと係合するように構成された攪拌機を含む。攪拌機は、トレイアセンブリを攪拌するように構成されている。電子制御システムのアクチュエータモジュールは、攪拌機の作動を制御するように構成されている（たとえば、いつ攪拌するか、及び攪拌の期間）。
いくつかの実施形態では、細胞センサは、ハウジングに可動に連結されている。センサモジュールは、細胞センサが第１の容器と位置合わせできるように、ハウジングに対する細胞センサの動きを制御するように構成される。
いくつかの実施形態では、ベースユニットは、バルブアクチュエータの回転位置に関連するバルブ位置信号を生成するように構成されたバルブセンサを含む。バルブ位置信号は、マルチポートバルブの選択可能なポートの１つが選択されたことを示す。アクチュエータモジュールは、部分的にバルブ位置信号に基づいてバルブ制御信号を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、ベースユニットは、動作中にポンプアクチュエータの位置に関連するポンプ信号を生成するように構成されたポンプセンサを含む。アクチュエータモジュールは、ポンプ信号に部分的に基づいてポンプ制御信号を生成するように構成されている。
いくつかの実施形態では、電子制御システムは、コンピューティングデバイスと電子的に通信するように構成された無線機をさらに含む。無線機は、第１の容器の中の細胞の量に関連する測定に関連する無線信号をコンピューティングデバイスに送信するように構成される。
いくつかの実施形態では、細胞培養システムのベースユニットは、ハウジング、ポンプアクチュエータ、バルブアクチュエータ、及び電子制御システムを含む。ハウジングは、細胞培養トレイアセンブリを取り外し可能に受け取るように構成された受け取り部分を画定する。細胞培養トレイアセンブリは、トレイ、第１の細胞培養物容器、第２の細胞培養物容器、試薬用容器、廃棄物容器、及びマルチポートバルブを含む。マルチポートバルブには、マスターポートと、選択可能なポートのセットとが含まれている。第１の選択可能なポートは第１の細胞培養物容器に連結され、第２の選択可能なポートは第２の細胞培養物容器に連結され、第３の選択可能なポートは試薬用容器に連結され、第４の選択可能なポートは廃棄物容器に連結される。ポンプアクチュエータは、ハウジングに連結され、マルチポートバルブのマスターポートに連結された流体ポンプに動作可能に連結されるように構成されている。バルブアクチュエータはハウジングに連結されており、マルチポートバルブに連結されるように構成されている。電子制御システムは、バルブアクチュエータ及びポンプアクチュエータに動作可能に連結されている。電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装され、一連のバルブ制御信号及びポンプ制御信号を生成するように構成されたアクチュエータモジュールを含む。具体的には、アクチュエータモジュールは、バルブアクチュエータにマルチポートバルブを作動させる第１のバルブ制御信号と、ポンプアクチュエータに流体ポンプを作動させて、細胞培養培地を第１の細胞培養物容器から廃棄物容器に移動させる第１のポンプ制御信号を生成することができる。アクチュエータモジュールは、バルブアクチュエータにマルチポートバルブを作動させる第２のバルブ制御信号と、ポンプアクチュエータに流体ポンプを作動させて試薬を試薬用容器から第１の細胞培養物容器に移動させる第２のポンプ制御信号を生成することができる。アクチュエータモジュールは、バルブアクチュエータにマルチポートバルブを作動させる第３のバルブ制御信号と、ポンプアクチュエータに流体ポンプを作動させて複数の細胞を第１の細胞培養物容器から第２の細胞培養物容器に移動させる第３のポンプ制御信号を生成することができる。
いくつかの実施形態では、電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装された細胞センサモジュールを含む。細胞センサモジュールは、細胞センサからの出力を受信し、第１の細胞培養物容器の中の細胞の解離を示す細胞信号を生成する。アクチュエータモジュールは、細胞信号に応答して、第３のバルブ制御信号または第３のポンプ制御信号のうちのうちの少なくとも１つを生成するように構成される。いくつかの実施形態では、細胞センサは顕微鏡であり、顕微鏡からの出力は画像である。細胞センサモジュールは、画像に基づいて細胞の解離を示す細胞信号を生成するように構成される。いくつかの実施形態では、細胞センサモジュールは、細胞センサを第１の細胞培養物容器との位置合わせに移動させるための位置合わせ信号を生成するように構成される。
いくつかの実施形態では、ベースユニットは、ハウジングに連結され、トレイアセンブリと係合するように構成された攪拌機を含む。攪拌機は、トレイアセンブリを攪拌するように構成されている。電子制御システムのアクチュエータモジュールは、トレイアセンブリの攪拌を引き起こす攪拌信号を生成するように構成されている。
いくつかの実施形態では、コンピュータ実装方法は、細胞培養アセンブリの電子制御システムで、細胞培養アセンブリのセンサからのセンサ出力を受信することを含む。細胞培養アセンブリは、再利用可能なベースユニットに連結可能な使い捨ての細胞培養トレイアセンブリを含む。細胞培養トレイアセンブリは、トレイ、第１の容器に連結された第１の蓋、第２の容器に連結された第２の蓋、及びトレイに連結されたマルチポートバルブを含む。マルチポートバルブは、複数の選択可能なポートと、流体ポンプに連結されたマスターポートとを含む。第１の容器または第２の容器のうちのうちの少なくとも１つは、複数の細胞を含む。第１の容器及び第２の容器のうちの１つの中の、ある量の複数の細胞に関連する細胞信号は、センサ出力に基づいて生成される。細胞信号に基づいて、マルチポートバルブを作動させるためのバルブ制御信号または流体ポンプを作動させるポンプ制御信号のうちの少なくとも１つが電子制御システムで生成され、第１の容器のうちの少なくとも１つからの流体の流れを開始する。
いくつかの実施形態では、センサは、センサを移動するように構成された光学測定アセンブリの一部であり、この方法は、位置信号を光学測定アセンブリに送信して、センサを第１の容器または第２の容器のうちの少なくとも１つに対して測定位置に移動させることをさらに含む。いくつかの実施形態では、細胞センサは顕微鏡であり、顕微鏡からのセンサ出力は画像である。電子制御システムは、画像に基づいて、第１の容器または第２の容器の中の細胞の解離を示す細胞信号を生成することができる。
いくつかの実施形態では、ベースユニットは、トレイアセンブリのトレイに動作可能に連結された攪拌機を含む。この方法は、任意選択で、電子制御システムから攪拌機に攪拌機信号を送信して、トレイアセンブリの攪拌を作動させて、細胞を第１の容器または第２の容器のうちの少なくとも１つの中に懸濁状態にて維持することを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、攪拌機信号を送信した後、アクチュエータ信号またはポンプ信号のうちの少なくとも１つを送信して、第１の容器及び第２の容器の１つから、第１の容器及び第２の容器のうちの１つに流体連結されている計数チップへの流体混合物の流れを引き起こすことを含む。
いくつかの実施形態では、コンピュータ実装方法は、再利用可能なベースユニットに連結された使い捨ての細胞培養トレイアセンブリを含む細胞培養アセンブリ内の流体の動きを制御することができる。この方法は、細胞培養アセンブリの電子制御システムのアクチュエータモジュールを介して、第１のバルブ制御信号及び第１のポンプ制御信号を生成することを含む。第１のバルブ制御信号は、ベースユニットのバルブアクチュエータにマルチポートバルブを作動させて、マルチポートバルブの第１の選択可能なポートをマルチポートバルブのマスターポートに流体連結させる。マスターポートは流体ポンプに流体連結され、選択可能な各ポートは、第１の細胞培養物容器、第２の細胞培養物容器、試薬用容器、または廃棄物容器のうちの１つに流体連結される。第１のポンプ制御信号により、ベースユニットのポンプアクチュエータが流体ポンプを作動させて、細胞培養培地を第１の細胞培養物容器から廃棄物容器に移動させる。第２のバルブ制御信号が生成され、バルブアクチュエータがマルチポートバルブを作動させて第２の選択可能なポートをマスターポートに流体連結し、第２のポンプ制御信号がポンプアクチュエータに流体ポンプを作動させて試薬を試薬用容器から第１の細胞培養物容器に移動させる。第３のバルブ制御信号が生成され、バルブアクチュエータがマルチポートバルブを作動させて第３の選択可能なポートをマスターポートに流体連結し、第３のポンプ制御信号がポンプアクチュエータに流体ポンプを作動させて、複数の細胞を第１の細胞培養物容器から第２の細胞培養物容器に移動させる。
いくつかの実施形態では、この方法は、アクチュエータモジュールを介して、バルブアクチュエータにマルチポートバルブを作動させ、第４の選択可能なポートをマスターポートに流体連結させる第４のバルブ制御信号と、ポンプアクチュエータに流体ポンプを作動させて洗浄媒体を洗浄容器からマルチポートバルブ、保持器、またはマルチポートバルブに連結された管、または細胞培養物器のいずれか１つに移動させる第４のポンプ制御信号を生成することを含む。
いくつかの実施形態では、ベースユニットは細胞センサを含み、この方法は、細胞センサからの出力を受信することを含む。第１の細胞培養物容器の中の細胞の解離を示す細胞信号が生成される。アクチュエータモジュールは、細胞信号に応答して、第３のバルブ制御信号または第３のポンプ制御信号のうちのうちの少なくとも１つを生成する。いくつかの実施形態では、この方法は、細胞センサを第１の細胞培養物容器との位置合わせに移動させるための位置合わせ信号を生成することを含む。
いくつかの実施形態において、コンピュータ実装方法は、１つまたは複数の容器の中の流体の量の測定値または計算値に基づいて、細胞培養アセンブリ内の流体の動きを制御することができる。細胞培養アセンブリは、再利用可能なベースユニットに連結された使い捨ての細胞培養トレイアセンブリを含む。この方法は、細胞培養アセンブリの電子制御システムのアクチュエータモジュールを介して、第１のバルブ制御信号及び第１のポンプ制御信号を生成することを含む。第１のバルブ制御信号は、ベースユニットのバルブアクチュエータにマルチポートバルブを作動させて、マルチポートバルブの第１の選択可能なポートをマルチポートバルブのマスターポートに流体連結させる。マスターポートは、流体ポンプに流体連結されている。各選択可能なポートは、細胞培養物容器、第２の細胞培養物容器、または細胞培養培地容器のうちの１つに流体連結されている。第１のポンプ制御信号により、ベースユニットのポンプアクチュエータが流体ポンプを作動させて、第１の体積の細胞培養培地を細胞培養培地容器から第１の細胞培養物容器に移動させる。第１の細胞培養物容器の中の液体の体積が判定される。この方法は、流体の体積が閾値体積を下回っているときに、アクチュエータモジュールを介して、第２のバルブ制御信号及び第２のポンプ制御信号を生成することを含む。第２のバルブ制御信号は、バルブアクチュエータにバルブを作動させるか、さもなければ、第１の選択可能なポートとマルチポートバルブのマスターポートとの流体連結を維持させる。第２のポンプ制御信号により、ベースユニットのポンプアクチュエータが流体ポンプを作動させて、第２の体積の細胞培養培地を細胞培養培地容器から第１の細胞培養物容器に移動させる。この方法は、流体の体積が閾値体積を超えたときに、アクチュエータモジュールを介して、第３のバルブ制御信号及び第３のポンプ制御信号を生成することを含む。第３のバルブ制御信号は、バルブアクチュエータにマルチポートバルブを作動させて、複数の選択可能なポートの第２の選択可能なポートをマルチポートバルブのマスターポートに流体連結させる。第３のポンプ制御信号により、ベースユニットのポンプアクチュエータが流体ポンプを作動させて、複数の細胞を第１の細胞培養物容器から第２の細胞培養物容器に移動させる。
いくつかの実施形態では、方法は、外側の保護ラップから細胞培養トレイアセンブリを取り出すことを含む。トレイアセンブリは、トレイ、第１の蓋、第２の蓋、及びマルチポートバルブを含む。第１の蓋はトレイに連結され、第１の容器に取り外し可能に連結されるように構成される。第１の蓋は、第１の液体交換ポート及び第１のガス交換ポートを含む。第２の蓋は、トレイに連結され、第２の容器に取り外し可能に連結されるように構成される。第２の蓋は、第２の液体交換ポート及び第２のガス交換ポートを含む。マルチポートバルブはトレイに連結され、マスターポートと複数の選択可能なポートを含む。複数の選択可能なポートの第１の選択可能なポートは、第１の蓋の第１の液体交換ポートに無菌で連結され、複数の選択可能なポートの第２の選択可能なポートは、第２の蓋の第２の液体交換ポートに無菌で連結される。少なくとも１つの細胞が、第１の容器の開口部を通して第１の容器に追加される。第１の蓋は、第１の容器に固定され、開口部を閉じる。トレイアセンブリはベースユニットに連結されている。ベースユニットのバルブアクチュエータは、トレイアセンブリを連結した後、またはトレイアセンブリをベースユニットに連結するのと同時に、トレイアセンブリのマルチポートバルブと係合する。流体ポンプは、ベースユニットのポンプアクチュエータに連結されている。
いくつかの実施形態では、この方法は、トレイアセンブリを連結し、流体ポンプを連結した後、ベースユニットをそれに連結されたトレイアセンブリと共にインキュベーション環境に移動させることを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、トレイアセンブリからマルチポートバルブを取り外し、ベースユニットのバルブアクチュエータがマルチポートバルブと嵌合して係合するように、マルチポートバルブをベースユニットに連結することを含む。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブを取り外すことは、マルチポートバルブの第１の選択可能なポートが第１の蓋に無菌で連結され、マルチポートバルブの第２の選択可能なポートが第２の蓋に無菌で連結されている間に実行される。いくつかの実施形態では、取り外すこと、追加すること、及び固定することは、無菌の環境で行われる。いくつかの実施形態では、第１の蓋を第１の容器に固定する前に、ある体積の試薬及び少なくとも１つの細胞が第１の容器に加えられる。いくつかの実施形態では、第１の蓋を第１の容器に固定した後、第１の容器は、トレイアセンブリのカプラに連結される。いくつかの実施形態では、この方法は、流体ポンプを管を介してマルチポートバルブのポートに連結することをさらに含む。いくつかの実施形態では、流体ポンプをマルチポートバルブに連結することは、マルチポートバルブのマスターポートを、管を介して流体ポンプに連結することを含む。
参照された数値表示に関連して使用される場合、「約」という用語は、参照された数値表示に、その参照された数値表示の最大１０％をプラスマイナスさせたものを意味する。たとえば、「約１００」は、９０から１１０を意味する。「実質的に」という用語は、たとえば、幾何学的関係、数値、及び／または範囲に関連して使用される場合、そのように定義された幾何学的関係（またはそれによって説明される構造）、数値、及び／または範囲が、名目上、列挙された幾何学的関係、数値、及び／または範囲であることを運ぶことを意図している。たとえば、本明細書で「実質的に平行」であると説明される２つの構造は、平行な幾何学的関係が望ましいが、いくらかの非平行性が「実質的に平行」な配置で起こり得ることを運ぶことを意図する。別の例として、「実質的に０．５０ミリリットル（ｍＬ）」である体積を定めている構造は、明記された体積が望ましいが、体積が「実質的に」明記された体積（たとえば、０．５０ｍＬ）である場合にいくつかの許容誤差が生じ得ることを運ぶことを意図している。そのような許容誤差は、製造の許容誤差、測定の許容誤差、及び／または他の実際的な考慮事項（たとえば、微小な欠陥、そのように定義された構造の年数、システム内に加えられる圧力または力など）から生じる可能性がある。上記のように、適切な許容誤差は、たとえば、記載された幾何学的構造、数値、及び／または範囲の±１０％であり得る。
本明細書で使用される場合、「試薬」という用語は、本明細書に記載の反応のいずれかに関連して使用される任意の物質を含む。たとえば、試薬は、緩衝液、酵素、細胞培養培地、洗浄液などを含むことができる。試薬は、１つまたは複数の成分の混合物を含むことができる。試薬は、物質の状態（固体、液体、気体など）に関係なく、このような成分を含むことができる。さらに、試薬は、混合状態、非混合状態、及び／または部分的に混合された状態の物質に含まれ得る複数の成分を含み得る。試薬は、有効成分と不活性成分の両方を含むことができる。したがって、本明細書で使用される場合、試薬は、水、着色剤などのような非活性及び／または不活性成分を含むことができる。
本明細書で使用される場合、「セット」という用語は、複数の特徴または複数の部分がある単一の特徴を指すことができる。たとえば、壁のセットを示している場合、壁のセットは複数の部分がある１つの壁とみなすことも、または壁のセットは複数の別個の壁とみなすこともできる。したがって、モノリシックに構築された品目は、壁のセットを含むことができる。そのような壁のセットは、たとえば、互いに連続的または不連続的である複数の部分を含むことができる。壁のセットは、別々に製造され、後で一緒に接続される複数の品目から製造することもできる（たとえば、溶接、接着剤、または任意の適切な方法を介して）。
図１Ａは、実施形態による自動細胞培養システムの概略図を示す。この例示的な自動細胞培養システム１００は、３つの細胞培養物器１１１、１１３、及び１１５を有する。これらの器は、たとえば、実験用のフラスコまたは皿であり得る。細胞培養物器は、細胞培養、増殖培地、及び細胞培養に関連するその他いずれかの添加物または試薬を保持する。器の中での細胞培養物は、あらゆる種類の接着または浮遊する細胞培養物である可能性がある。
流体ポンプ１０３及び１０５ポンプは、内部流体リザーバを含む１ポートの流体ポンプである。１ポートの流体ポンプの例は、シリンジドライバーに嵌合されたシリンジである。シリンジの流体ポンプは、シリンジのプランジャーを引き抜くことによってリザーバに吸引力を生み出すことによって、その内部リザーバに流体を引き込むことができる。同様に、シリンジポンプは、プランジャーをシリンジに押し戻すことにより、液体をリザーバから押し出すことができる。他の実施形態では、流体ポンプ１０３、１０５の一方または両方は、別個のリザーバを備えた双方向インラインポンプを含み得る。双方向ポンプは、たとえば、流体チャネルに沿って２つの方向に流体をポンピングすることができる蠕動ポンプまたはインペラベースの流体ポンプであり得る。双方向インラインポンプは、一端が専用のリザーバに嵌合され、他端がシリンジポンプと同様の動作で入力ポート及び出力ポートとして使用され得る。ポンプに嵌合された専用リザーバは、流体がリザーバからポンプで排出されるときにエアポケットがリザーバ内に形成されないように可撓性で封止され得る、たとえば、バッグまたはポーチなどが挙げられる。
流体ポンプ１０３及び１０５は、それぞれ、マルチポートバルブ１０７及び１０９に流体接続されている。マルチポートバルブ１０７及び１０９は、１つのマスターポート及び複数の選択可能なポートを有する。マルチポートバルブは、マスターポートを一度に選択可能なポートの１つに選択的に流体接続することができる。マルチポートバルブのマスターポートが選択されたポートに接続されている場合、他の選択可能なポートは封止されており、マスターポートに流動的に接続されていない。マルチポートバルブのマスターポートが選択可能なポートに流体接続されている場合、流体はバルブを通ってどちらの方向にも流れ得る。すなわち、流体は、マスターポートを通ってマルチポートバルブに流入し、選択されたポートを通って流出するか、または流体が反対方向に流れ、選択されたポートを通ってマルチポートバルブに流入し、マスターポートを通って流出することがある。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブは、機械的バルブ装置であり得、他の実施形態では、マルチポートバルブは、マイクロ流体チップ構成要素から構成され得る。
流体ポンプ１０３及び１０５、マルチポートバルブ１０７及び１０９、ならびに細胞培養物器１１１、１１３、及び１１５はすべて、流体チャネルによって相互に流体接続されている。実施形態では、流体チャネルは、可撓性の管で構成される。他の実施形態では、流体チャネルのいくつかまたはすべては、剛性の管、または基板内のチャネルであり得る。図１Ａに示される例では、流体ポンプ１０３は、可撓性管によってマルチポートバルブ１０７のマスターポートに流体接続されている。マルチポートポート１０７には、いくつかの選択可能なポート１０７ａ～ｄがある。選択可能なポート１０７ａは、細胞培養物器１１１に流体接続され、選択可能なポート１０７ｂは、細胞培養物器１１３に流体接続され、選択可能なポート１０７ｃは、細胞培養物器１１５に流体接続される。選択可能なポート１０７ｄは、容器１１９に流体接続されている。容器１１９は、自動細胞培養システムに流体を供給するか、または自動細胞培養システムから流体を受け取るための任意の種類の流体容器であり得る。たとえば、容器１１９は、自動細胞培養システムから廃棄物を受け取るための廃棄物容器であり得る。別の例では、容器１１９は、細胞培養物器に新鮮な培地を供給するための新鮮な細胞培養培地を含み得る。
流体ポンプ１０５、マルチポートバルブ１０９、及び容器１１７は、流体ポンプ１０３、マルチポートバルブ１０７、及び容器１１９と同様に構成される。マルチポート１０９には、いくつかの選択可能なポート１０９ａ～ｄがある。選択可能なポート１０９ａは細胞培養物器１１１に流体接続され、選択可能なポート１０９ｂは細胞培養物器１１３に流体接続され、選択可能なポート１０９ｃは細胞培養物器１１５に流体接続される。選択可能なポート１０９ｄは、容器１１７に流体接続されている。
動作中、図１Ａに示される例における流体ポンプ、マルチポートバルブ、容器、及び細胞培養物器の組み合わせは、細胞培養物器及び容器との間で液体を移送するために使用され得る。いくつかの実施形態では、第１の流体ポンプ１０３は、容器１１９から細胞培養物器に培地を加えるために使用され、第２の流体ポンプ１０５は、細胞培養物器から容器１１７に培地を除去するために使用される。別の実施形態では、単一の流体ポンプが、細胞培養物器及び器への追加及び細胞培養物器からの除去の両方に使用される。いくつかの実施形態では、細胞培養物器１１１、１１３、１１５及びマルチポートバルブ１０７及び１０９を含むグループ１０１の構成要素は、流体ポンプ１０３及び１０５ならびに容器１１７及び１１９から分離可能であり得る。グループ１０１内の構成要素間の流体接続は、組み立ての第１の段階で独立して確立され得、その後、追加の構成要素が後の段階で接続され得る。グループ１０１の構成要素は、第１の段階で独立して減菌または処理され、次いで第２の段階で残りの構成要素に導入され得る。グループ１０１の構成要素と他の構成要素との間の流体接続は、汚染物質がグループ１０１の減菌された構成要素に導入されないように、無菌式接続で行うことができる。細胞培養物器１１１、１１３、１１５は、管及び無菌式接続を使用してバルブ１０７及び１０９に接続することができ、その結果、器の中の細胞を使用または分析のために除去するときに、器をシステムから無菌で切り離すことができる。
図１Ｂは、実施形態による自動細胞培養システムの概略図を示す。自動細胞培養システム１１０は、１つの双方向流体ポンプ１２１を含む。この実施形態では、細胞培養物器１１１、１１３、１１５、マルチポートバルブ１０７及び１０９、ならびに容器１１７及び１１９は、図１Ａに関連して説明したものと同じである。図１Ｂでは、流体ポンプ１２１は、蠕動ポンプなどの２ポート流体ポンプである。２ポート流体ポンプ１２１の第１のポート１２１ａはマルチポートバルブ１０７のマスターポートに流体接続され、流体ポンプ１２１の第２のポート１２１ｂはマルチポートバルブ１０９のマスターポートに流体接続される。流体ポンプ１２１は、２つの方向に流体をポンピングすることができる。第１の動作モードでは、流体ポンプ１２１は、ポート１２１ａからポート１２１ｂに流体をポンピングし、第２の動作モードでは、流体ポンプ１２１は、ポート１２１ｂからポート１２１ａに流体をポンピングする。
図２は、実施形態による自動細胞培養システムの上面図を示す。自動細胞培養システム２００は、２つの流体ポンプ、２つのマルチポートバルブ、及び１２の細胞培養物器を有する。わかりやすくするために、図示の例には流体接続は含まれていないが、自動細胞培養システムの様々な構成要素の少なくともいくつかは、使用時に流体接続されることを理解されたい。取り外し可能なトレイ２２３は、細胞培養物器２０１－２１２とマルチポートバルブ２１３及び２１５を含む。各細胞培養物器は、細胞培養物器２０６を覆う無菌の蓋２３７などの無菌の蓋によって覆われる。各細胞培養物器は、細胞培養物器２０６を保持するブラケット２１７、２１９、及び２２１などのブラケットによって、取り外し可能なトレイ２２３に、取り外し可能に取り付けられている。取り外し可能なトレイ２２３は、ベースハウジング２３５に取り外し可能に挿入され、ガイド２２５ａ～ｆによって誘導される。ベースハウジング２３５は、２つのシリンジスタイルの流体ポンプを含む。第１の流体ポンプは、シリンジ２２９及びシリンジアクチュエータ２２７からなる。シリンジアクチュエータ２２７は、シリンジ２２９のプランジャーを押したり引いたりして、シリンジに出入りする流体の流れをもたらす。実施形態では、シリンジアクチュエータは線形アクチュエータであるが、シリンジプランジャを押したり引いたりする他の任意の方法を使用することができる。第２のポンプは、シリンジ２３３及びシリンジアクチュエータ２３１からなる。
図３Ａは、実施形態による自動細胞培養システムのベースハウジングの上面図を示す。図示の例示的なベースハウジング３０１は、流体ポンプ３０５及び３０７ならびにマルチポートバルブアクチュエータ３０９及び３１１を含む。ベースハウジング３０１はまた、流体ポンプ、マルチポートバルブ、及びいずれかの他のシステム、たとえば自動細胞カウンターシステム、血球計算盤、画像化システム、顕微鏡、または自動細胞成長を促進するための他の測定または分析システムの作動を制御するコントローラを含む。コントローラは、自動細胞培養システム及び他の対応するシステムを制御するために、１つまたは複数のメモリシステムに含まれる命令を実行するように構成された１つまたは複数のプロセッサを含み得る。さらに、コントローラは、様々な通知またはデータ転送が送信または受信され得る１つまたは複数のネットワークインターフェースを含み得る。
図３Ｂは、実施形態による自動細胞培養システムの取り外し可能なトレイアセンブリを示す。取り外し可能なトレイアセンブリ３０３は、ベースハウジング３０１に嵌合するように構成される。取り外し可能なトレイアセンブリ３０３がベースハウジング３０１の上部に配置されると、マルチポートバルブアクチュエータ３０９及び３１１は、それぞれマルチポートバルブ３１９及び３２１と機械的に連結する。たとえば、実施形態では、マルチポートバルブアクチュエータ３０９は、マルチポートバルブ３１９の内部の部材を回転させて、マルチポートバルブ３１９のマスターポートを選択可能なポート３１９ａ～ｄの１つと位置合わせする。マルチポートバルブ３１９及び３２１ならびに細胞培養物器３１３、３１５、及び３１７は、取り外し可能なトレイ３０３の上に運ばれる。ベースハウジング３０１及び取り外し可能なトレイ３０３が組み合わされる場合、流体ポンプ３０５及び３０７は、マルチポートバルブ３１９及び３２１のマスターポートに流体接続され得る。
いくつかの実施形態では、ベースハウジング３０１はまた、ベースハウジングに関連して取り外し可能なトレイアセンブリ３０３を攪拌するように構成された攪拌機を含み得る。この攪拌機は、揺り動かし、振動の動き、円形旋回運動、または細胞の培養に有用な他の動きでトレイを攪拌することができる。いくつかの実施形態では、個々の細胞培養物器は、細胞培養物器と取り外し可能なトレイとの間に配置された独立した攪拌機によって独立して攪拌され得る。独立した攪拌機は、細胞培養物器のサブセットのみが攪拌を必要とする場合に、トレイのすべての細胞培養物器を攪拌することが不利である用途で使用することができる。いくつかの実施形態において、独立した攪拌機は、細胞培養物器を取り外し可能なトレイに固定するために使用される１つまたは複数のブラケットに統合され得る。いくつかの実施形態では、攪拌機は、取り外し可能なトレイ上のマルチポートバルブがベースハウジング内のアクチュエータに機械的に嵌合する方法と同様に、取り外し可能なトレイ上の受動部品に機械的に連結するベースハウジング内に配置された能動部品を有し得る。
使用中、取り外し可能なトレイ３０３は、ベースハウジング３０１とは別に、必要に応じて、任意の数または構成のマルチポートバルブ、細胞培養物器、及び流体管で構成することができる。次に、取り外し可能なトレイ３０３及びその関連する構成要素は、ベースハウジング３０１に導入される前に、封止及び減菌され得る。いくつかの実施形態では、細胞培養物器は、トレイ３０３の減菌後、無菌の環境でトレイ３０３に追加され得る。ベースハウジング３０１は固定した状態を保持でき、ベースハウジングの構成要素は、取り外し可能なトレイ３０３の上の減菌システムと流体接触していないので、ベースハウジング内に配置されたバルブアクチュエータやポンプ機構などのいずれかの電気機械的構成要素は、搬送または減菌の処置を受ける必要がない。シリンジスタイルの流体ポンプを使用する場合は、無菌のシリンジをシリンジアクチュエータに配置して使用し、シリンジアクチュエータが無菌システム内のいずれの流体とも接触しないようにすることができる。同様に、蠕動ポンプは、ベースハウジングに関連する固定の構成要素が無菌のシステムと流体接触しないように、管の無菌部分を使用することができる。
図４は、実施形態による例示的なベースハウジングに嵌合されている自動細胞培養システムの例示的な取り外し可能なトレイを示す。この例に示されるように、自動細胞培養システム４００は、取り外し可能なトレイ４０１及びベースハウジング４０３を含む。取り外し可能なトレイ４０１は、マルチポートバルブ４０５及び４０７と細胞培養物器４０９、４１１、及び４１３を含む。取り外し可能なトレイ４０１は、ベースハウジング４０３の上に下げられ、マルチポートバルブアクチュエータ４１５及び４１７がそれぞれマルチポートバルブ４０５及び４０７と位置合わせされる。取り外し可能なトレイ４０１がベースハウジング４０３の上に下ろされると、マルチポートバルブアクチュエータ４１５及び４１７は、マルチポートバルブ４０５及び４０７と機械的に連結する。２つの部品が連結された後、流体ポンプ４１９及び４２１は、手作業での接続ステップなどによって、取り外し可能なトレイに搭載されたマルチポートバルブ４０５及び４０７に流体接続される。
図５は、実施形態による例示的なマルチポートバルブの断面図を示す。この実施形態では、マルチポートバルブ５００は、上面にマスターポート５０７を有するバルブ本体５０３と、その周囲に分散された複数の選択可能なポート５０５及び５０９とを備える。この断面図には、２つの選択可能なポートが示されている。しかし、マルチポートバルブの様々な実施形態は、任意の数の選択可能なポートを含み得ることが理解されるべきである。
バルブ本体５０３は、その下側に、回転可能な円筒形バルブロータ５０１が挿入される円筒形キャビティを有する。回転可能な円筒形バルブロータ５０１内には、回転可能な円筒形バルブロータ５０１の軸方向マスターポートを回転可能な円筒形バルブロータ５０１の半径方向マスターポートに流体接続する流体チャネル５１７がある。バルブ本体５０３内には、マスターポート５０７を回転可能な円筒形バルブロータ５０１の流体チャネル５１７に流体接続する流体チャネル５１３がある。流体チャネル５１３と流体チャネル５１７との間の接続は、回転可能な円筒形バルブロータ５０１が回転する間、一定の状態を保持する、なぜならば、両方の流体チャネルが、バルブ本体５０３の円筒形キャビティ内の回転可能な円筒形バルブロータ５０１の回転軸に中心があるからである。
図５に示す状態では、回転可能な円筒形バルブロータ５０１は、流体チャネル５１１が流体チャネル５１７と位置合わせするように回転される。したがって、流体回路は、マスターポート５０７から、流体チャネル５１３、流体チャネル５１７、及び流体チャネル５１１を介して、選択可能なポート５０５まで確立される。この図示された状態では、流体チャネル５１５、次に選択可能なポート５０９は、回転可能な円筒形バルブロータ５０１の固体部分の存在によって封止される。動作中、回転可能な円筒形バルブロータ５０１は、選択可能なポート５０５及び流体チャネル５１１を封止しながら、マスターポート５０７から選択可能なポート５０９への流体経路を確立するように回転することができる。
マルチポートバルブ５００は、任意の適切な材料で作ることができ、バルブ本体５０３及びバルブロータ５０１は、同じまたは異なる材料で作ることができる。使用できる材料の例には、プラスチック、ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥなどのＴＦＥベースの材料、金属、ゴム、または同様の材料が含まれる。いくつかの実施形態では、バルブ本体５０３及びバルブロータ５０１は、非常に近い許容誤差で適合するように機械加工され得、その結果、２つの構成要素の間に液密シールが作成される。いくつかの実施形態では、追加のガスケット、ベアリング、シール、及び／またはフランジをマルチポートバルブ５００に組み込んで、バルブ本体５０３とバルブロータ５０１との間の液密接続を設けることができる。
図６Ａは、実施形態による例示的なマルチポートバルブの例を示している。この例では、マルチポートバルブ６００は、軸方向ポート６０１及び８つの選択可能なポートを有し、そのうちの４つ（ポート６０３、６０５、６０７、及び６０９）は、図６Ａの斜視図で見ることができる。図６Ｂは、マルチポートバルブアクチュエータに機械的に連結するように構成された機械的カプラ６１１を示すマルチポートバルブ６００の下面図を示す。対応するマルチポートバルブアクチュエータは、機械的カプラ６１１を受け入れ、回転による機械的エネルギーをマルチポートバルブ６００に伝達するように形作られたキャビティを有する。
図７は、実施形態による無菌細胞培養物器の蓋を示す。この例示的な実施形態では、細胞培養物器の蓋７０３は、細胞培養物器７０１に取り付けられる。この例示的な実施形態では、細胞培養物器の蓋７０３は、３つのポート７０５、７０７、及び７０９を有する。この例では、３つのポートが垂直に配置されている。細胞培養物器７０１が細胞増殖培地などの液体で満たされている場合、最も低いポート７０９を介して入った管を液体に沈めてもよく、管を使用してポート７０９を介して液体を吸い上げることができる。中央のポートであるポート７０７を介して入る管は、管が細胞培養物器の内容物と液体接触しないように配置することができ、その結果、ポート７０７への流体経路を汚染することなく、追加の液体を細胞増殖器に加えることができる。ポート７０５は、細胞増殖器７０１の内外でのガス交換を可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、ポート７０５は、ガスを減菌するためにフラスコに入る途中でガスをろ過するためのフィルタを含む。いくつかの用途では、自動細胞培養システムをインキュベーションチャンバに配置して、細胞培養物器に近接する環境を調節することができる。インキュベーションチャンバは、いくつかの実施形態において、自動細胞培養システムのベースハウジングと統合され得る。一実施形態では、規制される環境の特性には、ガス混合物、温度、及び湿度レベルが含まれる。一実施形態では、インキュベーションチャンバは、増殖される細胞株に応じて、ガス混合物、温度及び湿度レベルを調節する。いくつかの実施形態では、ポート７０５は、細胞培養物器内部のガスの環境の温度、湿度、酸素化、ガスの混合、及び他のそのようなパラメータを管理する環境調節デバイスに取り付けられ得る。無菌の蓋は、手動式の細胞培養の際に使用される任意の培養器をシステムと統合できるように、任意の細胞培養物器に合うように作成することができる。
図８は、実施形態による細胞培養物器の蓋の断面図を示す。細胞培養物器の蓋８０３は、細胞培養物器の蓋８０３のスレッドが細胞培養物器８０１の口のスレッドと係合するように、細胞培養物器８０１の口にねじ込まれている。この例示的な実施形態では、細胞培養蓋８０３は、液体ポート８０７及びガスポート８１１を有する。液体チャネル８０９は、液体ポート８０７とねじ式で係合している。ガスフィルタ８０５は、ガスポート８１１とねじ式に係合している。ガスフィルタ８０５は、いずれの微生物または病原体も外部から細胞培養物器に入るのを阻止しながら、細胞培養物器の内外でのガス交換を可能にし得る。実施形態では、ガスフィルタ８０５は、０．２２ミクロンのフィルタである。
図９は、実施形態による、シングルポートのポンプを備えた自動細胞培養システムを使用して、第１の器から第２の器に液体を移送するための方法のステップを示す。この例では、自動細胞培養システムは、上記のシリンジタイプのポンプなどのシングルポートポンプ、または１つのポートに取り付けられた保持器を備えた２ポートポンプを有する。この方法は、任意の器から別の器に液体を移すために使用することができる。たとえば、第１の器は細胞培養物器であり得、第２の器は廃棄物容器であり得る。別の例では、第１の器は、新鮮な細胞増殖培地の容器であり得、第２の容器は、細胞培養物器であり得る。
図９では、ステップ９０１において、シングルポートポンプに接続された、または保持器を備えた２ポートポンプに接続されたマスターポートを備えたマルチポートバルブは、第１の器と流体連通する選択可能なポートを選択するように構成される。ステップ９０２で、流体が第１の器からシングルポートポンプのリザーバに引き込まれるようにシングルポートポンプが作動されるか、または同様に、流体が保持器に引き込まれるように２ポートポンプが作動される。次に、ステップ９０３で、マルチポートバルブは、第２の器と流体連通する選択可能なポートを選択するように構成される。次に、ステップ９０４で、流体は、シングルポートポンプのリザーバからポンピングされるか、または同様に、２ポートポンプによって保持器から、構成されたマルチポートバルブを通って、第２の器にポンピングされる。
自動細胞培養システムのいくつかの実施形態は、各ポートに流体接続されたマルチポートバルブを備えた２ポートポンプを使用することができる。２ポートポンプは単方向または双方向の場合がある。２ポートポンプは、シングルポートポンプのように液体を保持リザーバに移送する必要はないが、ある器から別の器に直接ポンピングすることができる。図１０は、実施形態による、２ポートポンプを備えた自動細胞培養システムを使用して、第１の器から第２の器に液体を移送するための方法のステップを示す。この例では、２ポートポンプの第１のポートはマルチポートバルブのマスターポートに流体接続され、２ポートポンプの第２のポートはマルチポートバルブのマスターポートに流体接続される。ステップ１００１において、第１のマルチポートバルブは、第１の器と流体連通する選択可能なポートを選択するように構成される。ステップ１００２で、第２のマルチポートバルブは、第２の器と流体連通する選択可能なポートを選択するように構成される。最後に、ステップ１００３において、第１の器からの液体が第２の器にポンピングされるように、第２のポートに向けた第１のポートの方向にポンピングするように２ポートポンプが作動される。
本明細書に開示される任意の実施形態について、第１の器から第２の器へのポンピングに対する単純な言及は、自動細胞培養システムが１ポートポンプまたは２ポートポンプのどちらで構成されるかに応じて、適切な方法の代替として言及し得る。自動細胞培養システムのいくつかの実施形態はまた、２ポートポンプとシングルポートポンプを１つのシステムにて組み合わせてもよく、ポンピングの１つのステップが１つのタイプのポンプを使用し、ポンピングの別のステップが異なるタイプのポンプを使用するようにし得る。
いくつかの実施形態において、たとえば、幹細胞について分化の兆候が観察される場合、細胞の観察された状態に応じて、異なる供給源からの培地が細胞に供給され得る。実施形態では、方法の第１のステップは、幹細胞における分化の兆候などの細胞の状態を観察することである。第１のステップは、顕微鏡、カメラ、または他の測定デバイスによって実行され得る。この方法の第２のステップは、細胞の状態に基づいて適切な培地供給源を選択することである。この方法の第３のステップは、１ポートポンプまたは２ポートポンプのシステムを作動させて、選択された培地供給源から細胞を含む器に培地を移送することである。
いくつかの実施形態では、自動細胞培養システムは、自動細胞培養システムの任意の細胞培養物器の内容物を画像化するために移動することができる顕微鏡を含む。いくつかの例では、顕微鏡は、顕微鏡を２次元または３次元のガントリ機構またはヒンジ式ロボットアーム機構などの細胞培養物器に移動させることができる機械システムに取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、自動細胞培養システムが固定の顕微鏡の観点から個々の細胞培養物器を配置するように動かされている間、顕微鏡は固定したままであり得る。いくつかの実施形態では、顕微鏡及び可動アセンブリは、自動細胞培養システムのベースハウジング内に含まれるようにでき、その結果、細胞培養物器は、それらの下側から画像化され得る。そのような実施形態では、細胞培養物器を保持する取り外し可能なトレイは、顕微鏡がその中に含まれる細胞を画像化することを可能にするために、細胞培養物器の下に透明な窓または切り欠きを有し得る。いくつかの実施形態では、調整可能で制御可能な光源が、顕微鏡として細胞培養物器の反対側に配置されて、顕微鏡に光源を供給する。たとえば、光源は、顕微鏡と同様に、必要に応じて任意の細胞培養物器に光源を移動させることができる機械的システムに取り付けることができる。いくつかの実施形態では、固定の光源は、各細胞培養物器が十分に照明されるように、自動細胞培養システムの片側に配置され得る。
自動細胞培養システムは、他の画像化装置も含み得る。たとえば、自動細胞培養システムは、細胞培養物器の内容物を画像化するために１台または複数の台数のカメラ、または対のＬＥＤ及び光センサを含むことができる。このタイプのイメージャは、細胞培養物器のマクロレベルの視覚特性を測定及び監視するのに有用であり得る。たとえば、カラーカメラ、または対のＬＥＤ及び光センサは、色ベースの指示薬、たとえばフェノールレッドを含有する細胞培養物器の内容物の色を監視するのに有用であり得て、細胞培養物器の内容物のｐＨをそれから判定することができる。実施形態では、各細胞培養物器ブラケットは、細胞培養物器の内容物を画像化するためのカメラを含み得る。別の実施形態では、単一のカメラは、各細胞培養物器を画像化するために、顕微鏡を移動させ得るのと同一または類似の方法で、機械的に各細胞培養物器に移動可能であってもよい。実施形態では、ＬＥＤ及び光センサは、細胞培養物器の色を監視するために、顕微鏡を移動させ得るのと同一または類似の方法で、機械的に各細胞培養物器に移動可能であってもよい。
いくつかの例示的な実装形態では、１つまたは複数のトレイの外れたデバイスが、自動細胞培養システムとインターフェースされ得る。たとえば、自動細胞カウンター機は、細胞培養物器の内容物のサンプルが自動細胞カウンター機に搬送され得るように、マルチポートバルブの選択可能なポートに流体接続され得る。いくつかの実施形態では、自動細胞カウンター機は、自動細胞カウンター機で細胞をカウントするプロセス全体が自動細胞培養システムによって自動化されるように、コントローラによって制御され得る。さらなる例として、細胞計数チャンバは、細胞培養物器の内容物のサンプルが細胞計数チャンバに搬送され得るように、マルチポートバルブの選択可能なポートに流体接続され得る。顕微鏡は、細胞計数チャンバを画像化して、細胞計数チャンバ内の細胞をカウントすることができる。さらなる例として、外部チャンバは、細胞培養物器の内容物のサンプルが外部チャンバに搬送され得るように、マルチポートバルブの選択可能なポートに流体接続され得る。ＬＥＤ及び光センサを使用して、外部チャンバ内の溶液の曇りを測定できる。さらなる例として、細胞のサンプルを採取するために、サンプリング器をマルチポートバルブのポートに無菌で接続でき、細胞培養物器の内容物のサンプルを器に搬送し得、次に器を無菌で切断し、細胞を採取できる。
自動細胞培養システムの一部の操作には、様々なサポート方法または処置が必要になる場合がある。たとえば、液体ラインまたはポンプは、ラインを通して液体をポンピングする前にプライミングする必要がある場合がある。例として、新しい増殖培地のボトルからマルチポートバルブへの流体ラインは、新しい増殖培地を細胞培養物器にポンピングする前にプライミングする必要がある場合がある。これを行うために、少量の新しい増殖培地を新しい増殖培地ボトルから廃液ボトルにポンピングすることができ、ラインにエアポケットがないことを確認するようにする。
同様に、ライン、ポンプ、またはバルブは、汚染物質を除去するために定期的に清掃または洗浄する必要がある場合がある。これは、洗浄液をライン、ポンプ、またはバルブを通して一定期間、またはライン、ポンプ、またはバルブが十分に洗い流されるまでポンピングすることによって達成できる。
図１１は、接着性細胞株の維持のための方法のステップを示している。ステップ１１０１において、器の中の使用済み細胞培養増殖培地は、器から廃棄物容器にポンピングされる。ステップ１１０２で、判定された量の新しい細胞培養増殖培地が器にポンピングされる。
図１２は、新しい細胞培養物器への継代を伴う接着性細胞株を維持または増殖するための方法のステップを示している。図１１に関連して論じられた方法とは対照的に、ここでは、細胞培養物器の接着性細胞が新しい器に移される。ステップ１２０１において、器の中の細胞培養増殖培地は、器から廃棄物容器にポンピングされる。次に、ステップ１２０２で、洗浄溶液が器にポンピングされ、ステップ１２０３で、器を任意選択で攪拌することができる。次に、洗浄溶液は、ステップ１２０４で器から廃棄物容器にポンピングされる。
ステップ１２０５で、解離試薬が器にポンピングされる。解離試薬の例はトリプシンである。解離試薬は、細胞培養物器の壁に接着した細胞を再懸濁するために使用される。培養される細胞及び使用される解離試薬に応じて、細胞培養物器を穏やかに攪拌して、接着性細胞を細胞培養物器の壁から分離するのを補助することができる。次に、自動細胞培養システムは、培養されている細胞及び使用される解離試薬に応じて、ステップ１２０６で構成可能な時間、待機する。代替の実施形態では、自動細胞培養システムは、顕微鏡で器からの細胞の解離を動的に監視して、解離の量がいつ閾値に達するかを判定する。器は、任意選択で、ステップ１２０６で待機している間に攪拌することができる。ステップ１２０７で、任意選択で、細胞は、接着性細胞の剥離を観察するために画像化される。細胞が十分に剥離されていない場合、自動細胞培養システムはさらなる時間、待機することができる。接着性細胞が細胞培養物器の壁から十分に剥離されると、解離試薬阻害剤または中和剤を細胞培養物器にポンピングして、解離試薬の作用を停止させることができる。ステップ１２０８において、細胞培養物器の内容物は、任意選択で、自動細胞培養システムから除去され、遠心分離機の内側で回転されて、細胞を細胞培養物器の液体内容物から分離し、次いで再懸濁され得る。ステップ１２０９で細胞をカウントして、細胞の総数または細胞密度及び生存率を判定することができる。ステップ１２１０で、細胞の一部が新しい細胞培養物器に移される。次に、ステップ１２１１で、判定された量の新しい増殖培地が新しい器にポンピングされる。自動細胞培養システムが細胞株の維持のみをするように構成されている場合、元の細胞培養物器をシステムから取り外して廃棄してもよく、新しい器のみが細胞増殖のシステムに残るようにする。自動細胞培養システムが細胞株の増殖用に構成されている場合、元の器を保持し、元の細胞培養物器と新しい細胞培養物器の両方が細胞増殖のシステムに残るように、比例する量の新しい増殖培地をそれに追加することができる。単一の新しい器を使用するという文脈で説明されているが、このプロセスは、単一の元の器を任意の数の新しい器に分割できるように、任意の数の器に拡張できることを理解されたい。
図１３は、任意選択の継代で浮遊細胞株を維持するための方法のステップを示す。ステップ１３０１において、細胞培養物器を穏やかに攪拌して、器の中の増殖培地内部に細胞を均一に分散させることができる。次に、ステップ１３０２で、器の中の細胞がカウントされ、ステップ１３０３で、細胞数または細胞密度に基づいて、新しい増殖培地の最適量が判定される。ステップ１３０４において、判定された量の新しい増殖培地を添加した後の細胞培養物器の最終的な液体の体積が判定される。処置により細胞培養物器に液体を追加するたびに、追加された液体の量が記録され、コントローラによって集計される。このようにして、コントローラは各細胞培養物器に液体の量の現在の値を維持する。ステップ１３０５で、細胞培養物器の推定される最終的な流体の体積が、使用されている特定の細胞培養物器について構成された最大限の体積と比較される。たとえば、器の総体積は、器の総容量を超えることができない。いくつかの実施形態では、閾値最大体積は、器の総体積よりも著しく少なくてもよい。推定された最終的な流体の体積が構成された閾値よりも低い場合、ステップ１３０６で、判定された量の新しい培地が器に追加される。推定された最終的な流体の体積が構成された閾値よりも大きい場合、自動細胞培養システムは、細胞培養物器の内容物を２つ以上の細胞培養物器に分割して、推定された最終的な流体の体積を収容することができる。この例示的な方法では、現在第１の細胞培養物器と呼ばれている細胞培養物器の内容物は、第１の細胞培養物器と追加の第２の細胞培養物器との間で分割される。ステップ１３０７で、第１の細胞培養物器の内容物の一部を第２の細胞培養物器に移すことができる。第１及び第２の細胞培養物器の内容物の割合は、コントローラによって記録される。次に、ステップ１３０８において、それぞれが含む最終的な液体の体積の量に比例して、第１及び第２の細胞培養物器のそれぞれに、比例した量の新しい細胞培養増殖培地が加えられる。たとえば、第１の細胞培養物器の流体内容物が第１の細胞培養物器と第２の細胞培養物器との間で均等に分割される場合、新しい培地は同様に第１及び第２の細胞培養物器の間で類似して均等に分割される。
図１４は、浮遊細胞株を増殖するための方法のステップを示す。浮遊細胞株を増殖するための方法は、浮遊細胞株を維持する方法を反映するが、ステップ１４０７において、総体積が細胞培養物器の総体積閾値を下回ったままであっても、器の内容物を新しい細胞培養物器に移すことができる。すなわち、細胞は、細胞培養物器の中の体積が不足したことに応答するだけでなく、細胞の増殖を促進するのに適切な場合、新しい細胞培養物器に移され得る。
図１５は、本明細書で論じられる方法論のいずれか１つまたは複数を機械に実行させるための一連の命令が実行され得るコンピュータシステムの例示的な機械を示す。代替の実装形態では、機械は、ＬＡＮ、イントラネット、エクストラネット、及び／またはインターネットにおいて他の機械に接続（たとえば、ネットワーク化）され得る。機械は、クライアントサーバーネットワーク環境のサーバーまたはクライアント機械の容量で、ピアツーピア（または分散）ネットワーク環境のピアマシンとして、またはクラウドコンピューティングインフラストラクチャまたは環境のサーバーまたはクライアント機として、動作する場合がある。
機械は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバー、ネットワークルーター、スイッチ、またはブリッジ、または当該の機械によって実行されるアクションを指定する一連の命令（シーケンシャルまたはその他）を実行できる任意の機械であり得る。さらに、単一の機械が示されているが、「機械」という用語はまた、本明細書で論じられる方法論のいずれか１つまたは複数を実行するための命令のセット（または複数のセット）を個別にまたは共同で実行する任意の機械の集合を含むと解釈されなければならない。
例示的なコンピュータシステム１５００は、処理デバイス１５０２、メインメモリ１５０４（たとえば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、たとえば、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）またはＲａｍｂｕｓ ＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）など）、静的メモリ１５０６（たとえば、フラッシュメモリ、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、及びデータ記憶デバイス１５１８を含み、バス１５３０を介して互いに通信する。
処理デバイス１５０２は、マイクロプロセッサ、中央処理デバイスなどの１つまたは複数の汎用処理デバイスを表す。より具体的には、処理デバイスは、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、または他の命令セットを実装するプロセッサ、または命令セットの組み合わせを実装するプロセッサであり得る。処理デバイス１５０２はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどのような１つまたは複数の特定用途の処理デバイスであり得る。処理デバイス１５０２は、本明細書で論じられる操作及びステップを実行するための命令１５２６を実行するように構成される。
コンピュータシステム１５００は、ネットワーク１５２０を介して通信するためのネットワークインターフェースデバイス１５０８をさらに含み得る。コンピュータシステム１５００はまた、ビデオ表示ユニット１５１０（たとえば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス１５１２（たとえば、キーボード）、カーソル制御デバイス１５１５（たとえば、マウス）、グラフィックス処理ユニット１５２２、信号生成デバイス１５１６（たとえば、スピーカー）、グラフィックス処理ユニット１５２２、ビデオ処理ユニット１５２８、及びオーディオ処理ユニット１５３２を含み得る。
データ記憶デバイス１５１８は、本明細書に記載の方法論または機能のいずれか１つまたは複数を具体化する命令またはソフトウェア１５２６の１つまたは複数のセットが記憶される機械可読記憶媒体１５２４（コンピュータ可読媒体としても知られる）を含み得る。命令１５２６はまた、コンピュータシステム１５００によるその実行中に、メインメモリ１５０４内及び／または処理デバイス１５０２内に完全にまたは少なくとも部分的に存在し得、メインメモリ１５０４及び処理デバイス１５０２もまた機械可読記憶媒体を構成する。
一実施形態では、命令１５２６は、本明細書の開示を実行するためのデバイスの構成要素に対応する機能を実施するための命令を含む。機械可読記憶媒体１５２４は、例示的な実装において単一媒体であることが示されているが、「機械可読記憶媒体」という用語は、１つまたは複数の命令のセットを記憶する単一媒体または複数の媒体（たとえば、濃度型または分散型データベース、及び／または関連するキャッシュとサーバー）を含むものと解するべきである。「機械可読記憶媒体」という用語はまた、機械によって実行するための一連の命令を記憶または符号化することができ、機械に本開示の方法論のいずれか１つまたは複数を実行させる任意の媒体を含むと解されるべきである。したがって、「機械可読記憶媒体」という用語は、これらに限定されないが、ソリッドステートメモリ、光学媒体、及び磁気媒体を含むと解されるべきである。
図１６Ａ～１６Ｃは、別の実施形態による自動細胞培養システムの概略図を示す。この例示的な自動細胞培養システム１６００は、消耗品または使い捨て細胞培養トレイアセンブリ１６０１（本明細書では「トレイアセンブリ」とも呼ばれる、図１６Ａを参照）及び再利用可能なベースユニット１６２０（図１６Ｂを参照）を含む。使い捨てトレイアセンブリ１６０１は、以下に説明する様々な構成要素を含み、それらのいくつかは、トレイアセンブリ１６０１上で（または一緒に）事前に組み立てられ、構成要素を無菌状態に維持するために保護オーバーラップ内に封入される。トレイアセンブリ１６０１の構成要素のいくつかは、細胞培養の処置でトレイアセンブリ１６０１を使用する前に、無菌の環境（たとえば、層流フード）内でトレイアセンブリ１６０１に追加することができる。トレイアセンブリ１６０１が組み立てられて使用の準備ができたら、トレイアセンブリ１６０１は、本明細書でより詳細に説明されるように、ベースユニット１６２０に連結することができる。
図１６Ａに示されるように、トレイアセンブリ１６０１は、本明細書で説明されるように、ベースユニット１６２０に取り外し可能に連結され得るトレイ１６０２を含む。いくつかの実施形態では、トレイ１６０２は、１つまたは複数の透明または切り欠き部分を含むことができ、その結果、トレイ１６０２の上面に配置された物体は、トレイ１６０２の下から見ることができる。たとえば、以下でより詳細に説明するように、細胞培養システム１６００は、トレイアセンブリ１６０１がベースユニット１６２０に連結されるときに、ベースユニット１６２０の中及びトレイ１６０２の下に配置される画像化デバイス及び／または他のセンサを任意選択で含むことができる。透明部分（複数可）または切り欠き（複数可）は、以下でより詳細に説明するように、画像及び／または他のデータが、トレイ１６０２に連結された細胞培養物容器の内容物などの透明部分または切り欠きを通して取得されることを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０１は、図１６Ａに示される細胞計数チップ１６１７を含むことができる。細胞計数チップ１６１７はまた、最下部透明部分を含むことができ、以下に記載されるように、細胞培養物容器の内容物に関する情報を取得するために使用することができる。いくつかの実施形態では、細胞計数チップ１６１７は、トレイアセンブリ１６０１上に事前に組み立てられる代わりに、ベースユニット１６２０に連結されるかまたはその中に取り付けられ得る。
トレイアセンブリ１６０１はまた、細胞培養物器または容器を保持するために使用することができる１つまたは複数のカプラ１６０３を含む。トレイ１６０２は、任意選択で、試薬用容器１６０５及び廃棄物容器１６０６をトレイ１６０２に取り外し可能に連結するために使用することができるホルダ１６０４を含むことができる（たとえば、搬送中、初期設定などの間に容器を固定するため）。２つのカプラ１６０３が示されているが、他の実施形態では、１つまたは複数の２つのカプラ１６０３のみが存在し得る。たとえば、いくつかの実施形態では、トレイアセンブリは、１つの細胞培養物容器のみを支えるように構成することができ、したがって、細胞培養物容器をトレイの固定した位置に維持する単一のカプラ１６０３のみを含む。同様に、唯一つの廃棄物容器１６０６及び唯一つの試薬用容器１６０５が示されているが、代替の実施形態では、複数の廃棄物及び複数の試薬用容器が存在し得る。また、図１６Ａは、トレイアセンブリ１６０１の一部として廃棄物容器１６０６及び試薬用容器１６０５を示しているが、他の実施形態では、廃棄物容器１６０６及び／または試薬用容器１６０５は、使用中トレイ１６０２に連結されていない自動細胞培養システム１６００内の別個の構成要素であり得る。たとえば、いくつかの実施形態では、試薬用容器１６０５は、細胞培養培地を収容するために使用でき、自動細胞培養システム１６００の冷蔵部分（図示せず）または別の冷蔵場所に配置することができる。カプラ１６０３及びホルダ１６０４は、トレイ１６０２に取り付けられた別個の構成要素であり得るか、またはトレイ１６０２と一体的またはモノリシックに形成された構成要素であり得る。たとえば、いくつかの実施形態では、カプラ１６０３及び／またはホルダは、容器をトレイ１６０２に連結するための変形可能なブラケット、可動ピン、または任意の他の適切な構造を含むことができる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０２は、任意選択で、トレイアセンブリ１６０２を移動及び運ぶためにユーザによって使用され得るハンドル１６１４を含むことができる。ハンドル１６１４は、トレイ１６０２と別個の構成要素であるか、またはトレイ１６０２と一体的またはモノリシックに形成され得る。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０１は、ホルダ１６０４を含まなくてもよい。いくつかの実施形態では、示されていないが、トレイアセンブリ１６０１は、１つまたは複数の細胞培養物容器で事前に組み立てることができる。
トレイアセンブリ１６０１はまた、マルチポートバルブ１６０７及び１つまたは複数の容器の蓋１６０８を含む（図１６Ａは、２つの容器の蓋１６０８を示す）。容器の蓋１６０８は、使い捨ての包装マウント（図１６Ａ～１６Ｃには示されていない）を用いてトレイ１６０２に連結することができる。蓋１６０８はそれぞれ、以下に記載されるように、異なる細胞培養物容器に連結されるように構成される。この例示的な実施形態では、２つの蓋１６０８が存在するが、異なる数の細胞培養物容器を収容するために、異なる数の蓋１６０８を設けることができることを理解されたい。蓋１６０８のそれぞれは、液体交換ポート（本明細書では「流体ポート」とも呼ばれる）及びガス交換ポート（それぞれ図１６Ａ～１６Ｃには示されていない）を含むことができる。示されるように、流体ポートのそれぞれは、配管（図１６Ａの配管Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを参照のこと）によってマルチポートバルブ１６０７の選択ポートに連結されている。ガス交換ポートは、それが連結されている細胞培養物容器からのガスの移動を可能にすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、蓋１６０８は、本明細書に示され、記載されている細胞培養物器の蓋８０３または蓋２４０８と同様であり得る。たとえば、蓋１６０８は、微生物及び／または汚染物質が細胞培養物容器に入るのを防ぐガスフィルタを含むことができ、それにより、システム内の他の容器（たとえば、試薬用容器１６０５、廃棄物容器１６０６または他の容器）との閉じた（及び／または無菌）システムを維持しながら、蓋１６０８を介した細胞培養及び流体移送を可能にする。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリは、任意選択で、試薬用容器１６０３及び廃棄物容器１６０６にそれぞれ連結された蓋１６０９及び１６１０を含むことができる。蓋１６０９及び／または蓋１６１０は、構造及び機能において、蓋１６０８及び／または細胞培養物器の蓋８０３と類似することができる。
マルチポートバルブ１６０７は、前の実施形態について上で説明したマルチポートバルブ（たとえば、本明細書で説明するマルチポートバルブ６００またはマルチポートバルブ２４０７）と同一または類似の方法で、同一または類似の構成要素及び機能を含むことができる。マルチポートバルブ１６０７は、ベースユニットの流体ポンプ１６１３に連結されるように構成されたマスターポート（以下に説明され、図１６Ｂ及び図１６Ｃに示される）、及び本明細書に記載の、蓋１６０８、１６０９、１６１０の液体交換ポート、及び／または細胞培養アセンブリ１６００の他の構成要素に流体連結され得る複数の選択可能なポートを含むことができる。たとえば、選択可能なポートの１つのポートは、第１の蓋１６０８の第１の液体交換ポートに無菌及び／または流体連結することができ、第２の選択可能なポートは、第２の蓋１６０８の第２の液体交換ポートに無菌及び／または流体連結することができる。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブ１６０７の第３のポートは、試薬用容器１６０５の液体交換ポートに連結することができ、第４のポートは、廃棄物容器１６０６の液体交換ポートに連結することができ、第５のポートは、細胞採取容器の液体交換ポートに連結することができる（図１６Ａ～１６Ｃには示されていない）。マルチポートバルブ１６０７は、たとえば、細胞計数チップ、細胞採取容器（複数可）、様々な試薬及び酵素容器などの様々な他の構成要素に連結することができる。マルチポートバルブのいくつかの例示的な連結を示す例示的なシステムの概略図が、図５９に提示されている。このように、駆動されると、マルチポートバルブ１６０７は、自動細胞培養システム１６００内の様々な容器の間の流体の交換を容易にすることができる。たとえば、本明細書に記載されるように、マルチポートバルブ１６０７を駆動して、細胞培養物容器への細胞培養培地または試薬の添加、細胞培養物容器からの細胞の除去（たとえば、細胞の継代または細胞の採取）、または細胞の培養に関連するその他いずれかの流体の動きを容易にすることができる。
マルチポートバルブ１６０７は、事前に組み立てられ、トレイアセンブリ１６０１の上の蓋１６０８、１６０９、１６１０に連結され、保護オーバーラップ１６１５内に封入され得る。この配置により、エンドユーザは、保護オーバーラップ内にあらかじめパッケージ化されたトレイアセンブリ１６０１を受け取ることができる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０１は、保護オーバーラップに配置される前に減菌することができる。本明細書に記載されるように、次に、ユーザは、所望の細胞、試薬、細胞培養培地などを容器に装填し、無菌の環境内で事前に接続された蓋を容器に連結することができる。次に、トレイアセンブリ１６０１は、ベースユニットに連結され、本明細書に記載されるように、流体の交換を実行して所望の細胞の培養を確実にすることができるインキュベーション環境に移動することができる。
マルチポートバルブ１６０７は、ベースユニット１６２０のバルブアクチュエータ１６２１と係合するように構成される。マルチポートバルブ１６０７は、いくつかの実施形態では、ベースユニット１６２０のバルブコネクタ１６２２に嵌合して連結するように構成された取り付け部分１６１６を含むことができる。たとえば、取り付け部分１６１６は、パズルのようにバルブコネクタ１６２２に連結することができるような形状を有することができる。そのような取り付け部分及びバルブコネクタの例は、特定の実施形態を参照して以下に説明される。図１６Ｂ及び図１６Ｃにおいて示されるように、マルチポートバルブ１６０７がベースユニット１６２０のバルブアクチュエータ１６２１に係合されると、バルブアクチュエータ１６２１は、マルチポートバルブ１６０７を作動させて選択されたポートに移動し、トレイアセンブリ１６０１の様々な容器及び細胞培養物容器の選択的な流体移送を可能にすることができる（以下に説明する）。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブ１６０７は、トレイ１６０２に連結された状態で、バルブアクチュエータ１６２１に連結され得る。たとえば、バルブアクチュエータ１６２１に連結されたバルブコネクタ（図示せず）は、トレイアセンブリ１６０２がベースユニット１６２０に取り外し可能に連結されている（たとえば、本明細書に記載のベースユニット３０１またはベースユニット２１２０と同様に）下方のベースユニット１６２０において配置することができる。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブ１６０７は、トレイ１６０２から取り外され（蓋に連結したままであり、それによって閉鎖システムを維持する間に）、たとえば図１６Ｂ及び１６Ｃに示されるように、ベースユニット１６２０の嵌合バルブコネクタ１６２２に取り付けられ得る。図１６Ｂは、連結されたマルチポートバルブ１６０７のないコネクタ１６２２を示し、図１６Ｃは、連結されたマルチポートバルブ１６０７があるコネクタ１６２２を示している。言い換えれば、マルチポートバルブ１６０７は、トレイ１６０２の嵌合取り付けポケット１６１８（図１６Ｃを参照）から取り外し可能であり、ベースユニット１６２０のバルブコネクタ１６２２に取り付けられ得る。上記のように、バルブ１６０７の取り付け部分１６１６は、取り付けポケット１６１８と嵌合して係合し、ベースユニット１６２０のバルブコネクタ１６２２と嵌合して係合して、トレイアセンブリ１６０１とベースユニット１６２０の両方の中で、適切な位置付けと位置合わせを確実にするように形作られる。マルチポートバルブ１６０７のこの再配置は、蓋１６０８、１６０９、１６１０がマルチポートバルブ１６０７に無菌で連結したままで行われることができる。バルブ１６０７をトレイ１６０２から取り外すことにより、バルブ１６０７とバルブアクチュエータ１６２１との間のインターフェースを固定させることができ、これは、ベースユニット１６２０に対してトレイ１６０２を動かす攪拌機を含む実施形態によく適している。同様に、バルブ１６０７をベースユニット１６２０に直接連結することにより、バルブ１６０７とバルブアクチュエータ１６２１との間のインターフェースは、トレイ１６０１とベースユニット１６２０との間の相対的な動きによって妨害されない。
マルチポートバルブ１６０７のマスターポートに流体連結されたポートコネクタ１６１２を保持するために使用することができる任意選択のポンプホルダ１６１１がまた、図１６Ａに示されている。このポートは、細胞培養処置のためのトレイアセンブリ１６０１の準備中に、流体ポンプ１６１３をトレイフルーイディクス１６０２に接続するために使用される。流体ポンプ１６１３は、本明細書に記載されるように、細胞培養システム１６００において流体の移動を生成するために使用され得る。流体ポンプ１６１３は、細胞培養システム１６００内で圧力及び／または流れを生成する任意の適切なポンプであり得る。たとえば、流体ポンプ１６１３は、ピストンロッド及びシリンジ本体を含むシリンジであり得る。シリンジは、細胞培養システム１６００で使用することができるタイプの流体ポンプの一例にすぎない。たとえば蠕動ポンプなど、他の様々な容積式流体ポンプを使用することができる。いくつかの実施形態では、ポンプは、シングルポートポンプであり得るが、他の実施形態では、ポンプは、本明細書に記載されるように、２ポートポンプであり得る。シリンジをポンプ１６１３として使用する場合、細胞培養処置の前に、無菌の環境でマルチポートバルブ１６０７及び任意選択のシリンジホルダ１６１１に取り付けることができる。
ベースユニット１６２０（図１６Ｂ及び１６Ｃを参照）は、ベースユニット１６２０の様々な構成要素を支え、トレイアセンブリ１６０１を受け取って取り外し可能に連結する受け取り部分１６２４を画定する（または含む）ことができるハウジング１６２３を含む。いくつかの実施形態では、受け取り部分１６２４は、トレイアセンブリ１６０１が、トレイサポート（図示せず）によって配置及び支えることが可能な開口部を含むことができる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０１は、トレイアセンブリ１６０１がベースユニット１６２０の上面よりも高くなるように、ベースユニット１６２０のサポート部分によって支えられる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０１は、ベースユニット１６２０の攪拌機（以下に説明される）との係合によって少なくとも部分的に支えられる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０１は、ベースユニット１６２０のハウジング１６２３に連結可能な別個のサポート部材に取り外し可能に連結することができる。ベースユニット１６２０はまた、細胞培養物容器の内容物に関連する画像及び／または他のセンサデータを取得することができるように、トレイ１６０２の透明部分に対応する１つまたは複数の透明部分または開口部分を含むことができる。
ベースユニット１６２０は、上記のバルブコネクタ１６２２及びバルブアクチュエータ１６２１を含み、流体ポンプ部分１６２７及びポンプアクチュエータ１６２６も含む。ポンプアクチュエータ１６２６は、たとえば、ハウジング１６２３によって画定される開口部１６２５内に少なくとも部分的に配置することができる。上記のように、いくつかの実施形態では、流体ポンプ１６１３は、マルチポートバルブ１６０７に流体連結され、次にベースユニット１６２０の流体ポンプ部分１６２７に連結されるシリンジまたは他のタイプの容積式流体ポンプであり得る。シリンジが流体ポンプ１６１３であるいくつかの実施形態では、流体ポンプ部分１６２７は、ハウジング１６２３でシリンジ１６１３を保持及び支えるために使用できるホルダ（図１６Ａ～１６Ｃには示されていない）を含むことができる。ホルダは、別個の構成要素でも、またはハウジング１６２３と一体的またはモノリシックに形成された構成要素であってもよい。流体ポンプ１６１３は、マルチポートバルブ１６０７のマスターポートに流体連結することができる。この例示的な実施形態では、図１６Ｃに示されるように（ベースユニット１６２０に連結されたトレイアセンブリ１６０１を示す）、マルチポートバルブ１６０７は、トレイアセンブリ１６０１から切り離されてバルブコネクタ１６２２に連結され、流体ポンプ１６１３は、管Ｅでマスターポートに連結されている。流体ポンプ１６１３は、ポンプ本体の内部に可動部材を含むことができる（図１６Ｂ及び１６Ｃには示されていない）。システム１６００の動作中、流体ポンプ１６１３の可動部材（たとえば、プランジャ、ロータ）を作動させて、吸引力を引き起こして流体をポンプ本体に移し、前の実施形態について上で説明したように、可動部材を作動させて流体をポンプ本体から押し出すことができる。
いくつかの実施形態では、ベースユニット１６２０はまた、攪拌機１６２８を含むことができる。攪拌機１６２８は、たとえば、トレイ１６０２を円運動または半円運動で動かす軌道シェーカーを含むことができる。攪拌機１６２８は、前の実施形態について上で説明したように、ハウジング１６２３に関連して取り外し可能なトレイアセンブリ１６０１を攪拌するように構成することができる。攪拌機１６２８は、揺り動かし、振動の動き、円形旋回運動、または細胞の培養に有用な他の動きでトレイ１６０２を攪拌することができる。いくつかの実施形態では、個々の細胞培養物器／容器は、前述のように、細胞培養物器と取り外し可能なトレイアセンブリ１６０１との間に配置された独立した攪拌機によって独立して攪拌され得る。いくつかの実施形態では、攪拌機は含まれなくてもよい。
いくつかの実施形態では、ベースユニット１６２０はまた、任意選択で、１つまたは複数のセンサ１６２９（図１６Ｂ及び１６Ｃに示される１つのみ）及び細胞培養システム１６００の任意の構成要素の動作を制御するための電子制御システム１６３０（たとえば、バルブアクチュエータ１６２１、ポンプアクチュエータ１６２６）を含み得る。電子制御システム１６３０は、任意選択で、たとえば、クラウドコンピューティング環境内などのリモートコンピューティングシステム内に組み込まれ、連結され、またはそれらによって提供され得る。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）１６２９は、センサ（複数可）がベースユニット１６２０のハウジング１６２３に対して可動であることを可能にするために、デバイスに取り付けられ得る。そのような実施形態の例は、図３２～３４を参照して以下に説明される。センサ１６２９は、たとえば、１つまたは複数の画像化デバイス、顕微鏡、カラーモニタ、または本明細書に記載される任意の他のタイプのセンサを含むことができる。センサ（複数可）は、細胞培養物容器（たとえば、１６４７、１６４８）内の内容物に関する情報を取得したことを判定するために使用され得る画像または他のタイプの出力を取得するために使用でき、この出力には、たとえば、細胞培養処置の間の容器内部の細胞の量（たとえば、浮遊細胞の場合）を判定するための内容物の密度、またはたとえば接着性細胞の場合のコンフルエンスの百分率（すなわち、細胞による容器の面積の被覆率）が挙げられる。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）１６２９を使用して、細胞計数チップ１６１７を介して、細胞培養物容器の内容物のサンプル部分の画像及び／または他のタイプの出力を取り込むことができる。たとえば、細胞培養物容器の中の流体混合物のサンプルを細胞計数チップ１６１７に抽出することができ、センサ１６２９を細胞計数チップ１６１７との位置合わせの位置に移動させ、細胞計数チップ１６１７上のサンプル流体混合物に関連する情報を画像化またはその他の方法で収集するために使用することができる。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）１６２９は、電子制御システム１６３０に動作可能に連結されるか、または電子制御システム１６３０内に組み込まれ得る。
上記のように、いくつかの実施形態では、たとえば、画像化デバイスと組み合わせて使用することができるライトまたは光源１６８２（図１６Ｂ及び１６Ｃを参照）も提供することができる。いくつかの実施形態では、ライトは、ベースユニット１６２０のハウジングに対して可動であり得る。たとえば、光源は、可動な多軸ガントリのシステムのトレイアセンブリ１６０１の上方に取り付けることができ、これにより、ベースユニット内の顕微鏡と同じ位置に移動するように制御することができる。いくつかの実施形態では、光源は、画像化装置と光源が一緒に移動され得るように、画像化装置と同じガントリに動作可能に連結され得る。いくつかの実施形態では、システム１６００は、細胞培養物容器の内容物を画像化するために、１つまたは複数のカメラまたはＬＥＤと光センサの対を含み得る。
いくつかの実施形態では、センサ（複数可）１６２９は、バルブアクチュエータの回転位置に関連するバルブ位置信号を生成するように構成されたバルブ位置センサを含むことができる。このようにして、バルブ位置センサは、選択可能なポートのどれがマスターポート（たとえば、流体ポンプ１６１３）に流体連結されているかを検出することができる。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）１６２９は、ポンプの移動に関連するポンプ位置信号を生成するように構成されたポンプ位置センサを含むことができる。このようにして、ポンプ位置センサは、ポンプの移動及び／またはポンプによって移動される流体の体積を示すことができる。本明細書に記載されるように、電子制御システム１６３０は、ポンプ位置信号に基づいて、細胞培養物容器の１つの中の（またはそれに加えられる）流体の推定量を判定することができる。
図１７は、細胞培養システムの動作を制御するために使用することができる電子制御システム１６３０の概略図である。電子制御システム１６３０の構成要素及びアーキテクチャが例として提供され、いくつかの実施形態では、電子制御システム１６３０（または本明細書に記載の電子制御システムのいずれか）は、図１７に示されるものとは異なる構成要素を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、ベースユニット及び／または細胞培養アセンブリは、図１７に記載されるような電子制御システムを含む必要はない。たとえば、いくつかの実施形態では、ベースユニット１６２０（または本明細書に記載のベースユニットのいずれか）は、本明細書に記載のコンピュータシステム１５００を含むことができる。他の実施形態では、ベースユニット１６２０は、電子制御システムを含む必要はない。
図１７に示すように、電子制御システム１６３０は、１つまたは複数のプロセッサ１６３１、１つまたは複数のメモリ構成要素１６３２、無線機１６３３、及び様々なモジュール、たとえば作動モジュール１６３４、攪拌モジュール１６３５、流体流モジュール１６３６、バルブモジュール１６３７、ポンプモジュール１６３８、測定モジュール１６４１（細胞センサモジュールとも呼ばれる）、及び／またはネットワークモジュール１６４０を含む。図１７は、上記のように、ベースユニット１６２０の中にある電子制御システム１６３０を示し、電子制御システム１６３０またはその一部は、ベースユニット１６２０の外側（たとえば、クラウドコンピューティング環境内）に設けることができる。電子制御システム１６３０は、たとえば、ポンプアクチュエータ１６２６及びバルブアクチュエータ１６２１の作動を通じて、様々な容器に出入りする流体の流れを自動的に制御することができる。電子制御システム１６３０はまた、攪拌機１６２８、センサ（複数可）１６２９、及びバルブアクチュエータ１６２１の作動を自動的に制御することができる。流体ポンプ１６１３、バルブアクチュエータ１６２１の動作及び作動、マルチポートバルブ１６０７上のポートの選択などは、前の実施形態について上で説明したように、これらの構成要素の動作と同じまたは類似することができる。前の実施形態について上で説明したように、動作中、流体ポンプ、マルチポートバルブのバルブ、容器、及び細胞培養物器の組み合わせを使用して、細胞培養物器及び容器との間で液体を移送することができる。
細胞培養の処置の準備中に、トレイアセンブリ１６０１を無菌の環境（たとえば、層流フード）に置くことができ、オーバーラップ１６１５を取り外すことができる。無菌の環境（たとえば、流フード）にある間、細胞培養物器または容器１６１７、１６１８を準備し（たとえば、細胞及び試薬を容器に加える）、蓋１６０８に固定し、トレイ１６０２上のカプラ１６０３内部に配置することができる。細胞培養物容器１６１７、１６１８は、たとえば、前の実施形態について上記したフラスコまたは皿などの任意の既知のタイプの細胞培養物器であり得る。廃棄物容器１６０６及び試薬用容器１６０５は、ホルダ１６０４内で直立位置に配置することができる。他の実施形態では、廃棄物容器１６０６及び／または試薬用容器１６０５は、細胞培養システム１６００の他の場所の内部で、搬送するための任意の適切な場所に配置することができる。
次に、トレイアセンブリ１６０１は、図１６Ｃに示されるように、ベースユニット１６２０に連結することができる。この実施形態では、マルチポートバルブ１６０７は、トレイアセンブリ１６０１から切り離され、バルブアクチュエータ１６２１に嵌合するよう連結されながらも、様々な蓋１６０８、１６０９、１６１０に流体連結したままである。流体ポンプ１６１３は、ある長さの管Ｅを介してマルチポートバルブ１６０７に流体連結することができる。上記のように、流体ポンプ１６１３として使用されるシリンジの場合、シリンジは、無菌の環境の内部でマルチポートバルブ１６０７に連結することができ、トレイアセンブリ１６０１がベースユニット１６２０に連結される前に、トレイ１６０２に連結され得る。次に、シリンジ１６１３は、ベースユニット１６２０のホルダ（図示せず）に移動され、管を介してマルチポートバルブ１６０７に流体連結したままで、ポンプアクチュエータ１６２６に連結され得る。廃棄物容器１６０６及び試薬用容器１６０５は、トレイ１６０２から取り外され、たとえば、トレイ１６０２に沿ったまたは近くの場所、及び／またはインキュベータまたは冷蔵庫の中の場所に配置され得る。使用するために細胞培養システム１６００を準備する方法のより詳細な説明は、図２１～３０を参照して以下に記載される。トレイアセンブリ１６０１は、無菌の環境の内部または無菌の環境の外部で、ベースユニット１６２０に連結することができる。細胞培養システム（ベースユニット１６２０に連結されたトレイアセンブリ１６０１を備えた）は、細胞培養の処置の準備態勢が整ったインキュベータに配置することができる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０１は、インキュベータ内のベースユニット１６２０に連結することができる。
本明細書に記載のベースユニット及び／またはトレイアセンブリのいずれかを使用して、本明細書に記載のコンピュータ実装方法のいずれかを実行することができる。別の言い方をすれば、本明細書に記載のベースユニット及び／またはトレイアセンブリのいずれかは、細胞を培養する自動化（または半自動化）された方法を促進するための電子制御システムを含む（または電子制御システムとインターフェースする）ことができる。図１７に示されるように、電子制御システム１６３０は、ネットワーク１６４６（たとえば、インターネット）を介して、たとえば、サービスプラットフォーム１６４２及び細胞培養アプリケーション（すなわち、アプリ）１６４４を介して、他のリモートコンピューティングデバイス（たとえば、コンピューティングデバイス１６４３）と通信することができる。電子制御システム１６３０は、それに加えて、またはその代わりに、ベースユニット１６２０のＵＳＢポートに接続されたケーブルなどの直接的な接続を介して、リモートコンピューティングデバイスと通信することができる。細胞培養システム１６００に関連して記載された構成要素、モジュール、及び／または機能は、本明細書に記載された細胞培養システムのいずれかに含まれ得る。たとえば、示されていないが、細胞培養システム２００、３００、及び４００は、電子制御システム１６３０と同様または同じ電子制御システムを含むことができる。さらに、細胞培養システム１６００は、１つの接続されたコンピューティングデバイス１６４３のみを含むものとして示され、説明されるが、他の実施形態では、細胞培養システム１６００（及び本明細書に記載の細胞培養システムのいずれか）は、任意の数の接続されたリモートコンピューティングデバイスのいずれかを含み得る。
サービスプラットフォーム１６４２は、サーバーまたはパーソナルコンピュータなどの任意の適切なコンピュータ実装インターフェース及び／またはコンピューティングエンティティであり得るが、それはネットワーク１６４６を介して、リモートコンピューティングデバイス１６４３及び／または細胞培養システム１６００の他のいずれかの部分（たとえば、コールセンターインターフェース、他のリモートコンピューティングデバイスなど、図示せず）と通信するように構成されている。より具体的には、サービスプラットフォーム１６４２は、細胞培養システム１６００内のデバイス（たとえば、ベースユニットまたはリモートコンピューティングデバイス）から情報を受信し、情報を操作し、細胞培養システム１６００の内部で他のいずれのデバイスに情報を生成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ１６０１に関連する細胞の密度または細胞のコンフルエンスの情報は、ベースユニット１６２０からリモートコンピューティングデバイス１６４３に送信され得る。リモートコンピューティングデバイス１６４３は、細胞培養アプリケーション１６４４を介してユーザに通知を生成することができ、そのような通知に応答してユーザからの入力を受信することができる。次に、リモートコンピューティングデバイス１６４３は、入力（または命令）をサービスプラットフォーム１６４２に送信することができる。ユーザの入力に基づいて、サービスプラットフォーム１６４２は、命令をベースユニット１６２０に送信することができ、それは、次に、命令を実行して、所望のタスク（たとえば、細胞の継代）を実行することができる。このようにして、サービスプラットフォーム１６４２は、特定の命令、通知、及び／または機能を制御及び／または管理することができる。同様に述べられるように、このようにして、サービスプラットフォーム１６４２は、細胞培養システム１６００の「バックエンド」として機能することができる。
ネットワーク１６４６は、ピコネット、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、仮想ネットワーク、電気通信システム、任意の他の適切な通信システム、及び／またはそのようなネットワークの組み合わせであり得る。ネットワーク１６４６は、有線及び／または無線ネットワークとして実装することができる。ベースユニット１６２０及びリモートコンピューティングデバイス１６４３は、任意の適切なメカニズムを介して、及び／または任意のプロトコルによって、ネットワークに連結（または接続）することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ベースユニット１６２０は、ＬＴＥダイレクトプロトコルまたは任意の他の適切なプロトコル（たとえば、ブロードバンド技術のＩＥＥＥ８０２．１１ａｃの規格に基づく５Ｇ移動無線規格）を介して、ネットワーク１６４６、リモートコンピューティングデバイス１６４３、及び／またはサービスプラットフォーム１６４２と直接通信することができる。
図１７は、ベースユニット１６２０を特定しているが、電子制御システム１６３０は、本明細書に記載のベースユニットのいずれかに組み込む（または一緒に使用する）ことができる。上記のように、ベースユニット１６２０は、電子制御システム１６３０を含むか、またはそれに取り付けられている。たとえば、いくつかの実施形態では、電子制御システム１６３０は、ハウジング１６２３及び／またはベースユニット１６２０の他の任意の部分に連結され、及び／またはその内部にあり得る。同様に述べられるように、電子制御システム１６３０は、ベースユニット１６２０内に組み込むことができる。しかし、他の実施形態では、電子制御システム１６３０は、ベースユニット１６２０から分離され得るが、動作可能に連結され得る（たとえば、無線機で接続されるか、または有線接続を介して接続される）。電子制御システム１６３０は、１つまたは複数のプロセッサ１６３１、１つまたは複数のメモリ構成要素１６３２、無線機１６３３、及び様々なモジュール、たとえば作動モジュール１６３４、攪拌モジュール１６３５、流体流モジュール１６３６、バルブモジュール１６３７、ポンプモジュール１６３８、測定モジュール１６４１、及び／またはネットワークモジュール１６４０を含むものとして示され、他の実施形態では、電子回路システムは、これらのモジュールのすべて（またはいずれか）を含む必要はなく、本明細書に記載の他のいずれかのモジュールを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、電子制御システムは、流れモジュールのみを含み得、それに関連する細胞継代及び流れの方法を実行するように構成され、たとえば、攪拌モジュールを含む必要はない。
プロセッサ１６３１、及び本明細書に記載のプロセッサのいずれかは、本明細書に記載の方法を実行するための任意の適切なプロセッサであり得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ１６３１は、細胞培養システム１６００に関連するアプリケーションモジュール、プロセス、及び／または機能を実行及び／または処理するように構成することができる。たとえば、プロセッサ１６３１は、作動モジュール１６３４ 、攪拌モジュール１６３５及び／またはネットワークモジュール１６４０及び／または本明細書に記載の他のモジュールのいずれかを実行及び／または処理する、及びそれに関連する方法を実行するように構成することができる。プロセッサ１６３１は、たとえば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などであり得る。プロセッサ１６３１は、たとえば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などであり得る。プロセッサ１６３１は、メモリ、たとえば、メモリ１６３２からデータを検索する、及び／またはメモリにデータを書き込むように構成することができる。本明細書に記載されるように、いくつかの実施形態では、プロセッサ１６３１は、無線機１６３３と協働して機能し、及び／またはコードからの命令を実行して、電子制御システム１６３０を、ネットワーク１６４６などのネットワークを介して、コンピューティングデバイス１６４３（たとえば、無線通信を介して）、及び／またはその他いずれかのコンピューティングエンティティに通信可能に連結する信号を提供することができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１６３１は、ブルートゥース（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ）プロセッサである。
メモリ１６３２は、たとえば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、メモリ緩衝液、ハードドライブ、データベース、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスク、フロッピーディスク、クラウドストレイジなどであり得る。いくつかの実施形態では、メモリ１６３２は、プロセッサ１６３１に、そのような細胞培養システム１６００及び／またはベースユニット１６２０に関連するモジュール、プロセス、及び／または機能を実行させる命令を記憶する。たとえば、メモリ１６３２は、プロセッサ１６３１に本明細書で説明されるアプリケーションモジュールのいずれかを実行させ、それに関連する方法を行わせるための命令を記憶することができる。
上記のように、１つまたは複数のセンサ（複数可）１６２９は、分離することができ、及び／または電子制御システム１６３０内に含むことができ、たとえば、画像化デバイス、光学センサ、加速度計、温度センサ、接触センサ、位置センサ及び／またはその他いずれかの適切な入力デバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）１６２９は、マルチポートバルブ１６０７のポートの位置（または選択）、流体ポンプ１６２７の位置、温度、攪拌などを監視及び／または測定するように動作可能なセンサを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、センサ１６２９は、システムのマルチポートバルブの位置を検出するように動作可能な位置センサを含むことができる。さらに別の例として、センサ１６２９は、トレイ１６０２に連結された細胞培養物容器の中の細胞の密度（または量）を検出するように動作可能な光学センサを含むことができる。そのような実施形態では、光学センサは、光の減衰を検出することができる（たとえば、光路内の細胞の密度を検出するために）。あるいは、光学センサは、画像を（たとえば、フォト細胞、顕微鏡、電荷連結素子などを介して）取得して、細胞培養物容器の中の細胞の量を判定することができる。さらに別の例として、センサ１６２９は、デバイスが攪拌されているときにトレイアセンブリ１６０１の特徴的な動きまたは振動の特徴を検出するように動作可能な加速度計を含むことができる。
無線機１６３３（受信機、送信機及び／またはトランシーバとも呼ばれる）は、無線信号に信号を送信及び／または受信するように動作可能であり得、たとえば、ブルートゥース（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ、Ｗｉ－Ｆｉなどがあり、１６３１はブルートゥース（登録商標）プロセッサで、無線機１６３３は、プロセッサ１６３１と一体にすることができる。他の実施形態では、無線機１６３３は、プロセッサ１６３１とは異なるプロセッサを含むことができる。無線機１６３３は、電子制御システム１６３０を、ネットワーク１６４６を介してコンピューティングデバイス１６４３及び／または任意の他のコンピューティングエンティティに通信可能に連結するように動作可能であり得る。無線機１６３３は、セラミックチップアンテナ、スタンプアンテナ、焼結アンテナ、ＰＣＢ導電性トレイスアンテナ、及び／または他の任意の適切なアンテナを含むか、またはそれらに連結することができる。
測定モジュール１６４１（いくつかの実施形態では細胞センサモジュールとも呼ばれる）は、ハードウェア及び／またはソフトウェアモジュール（メモリ１６３２に格納され、及び／またはプロセッサ１６３１で実行される）であり得る。本明細書でより詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、測定モジュール１６４１は、電子制御システム１６３０のセンサ１６２９から複数の異なる信号を受信し、電子制御システム１６３０内の他の様々なモジュールに情報を生成するように構成される。
流れモジュール１６３６は、ハードウェア及び／またはソフトウェアモジュール（メモリ１６３２に格納され、及び／またはプロセッサ１６３１で実行される）であり得る。本明細書でより詳細に説明するように、流れモジュール１６３６は、ポンプまたはベースユニット１６２０のマルチポートバルブの状態の変化に関連する表示（たとえば、センサ（複数可）１６２９から）及び／または移行の情報を受信し、表示または移行の情報に基づいて、マルチポートバルブ１６０７のどのバルブを、流体をシステム１６００の特定の容器に出入りさせるために開閉するかを判定するように構成することができる。
ネットワークモジュール１６４０は、ハードウェア及び／またはソフトウェアモジュール（メモリ１６３２に格納され、及び／またはプロセッサ１６３１で実行される）であり得る。ネットワークモジュール１６４０は、通信プロセスを容易にするために、ベースユニット１６２０及びリモートコンピューティングデバイス１６４３に関連する情報を交換するように構成される。たとえば、ベースユニット１６２０のネットワークモジュール１６４０は、リモートコンピューティングデバイス１６４３及びベースユニット１６２０に、短期及び／または長期のセキュリティキーを交換させて、ペアリング及びボンディングプロセスを完了することができる。
通知モジュール１６３９は、ハードウェア及び／またはソフトウェアモジュール（メモリ１６３２に格納され、及び／またはプロセッサ１６３１で実行される）であり得る。通知モジュール１６３９は、本明細書で説明される方法及び／またはアプリケーションモジュールのいずれかに関連する通知を生成するように構成される。たとえば、いくつかの実施形態では、通知モジュール１６３９は、無線機１６３３を介して送信され、リモートコンピューティングデバイス１６４３の通知モジュールによって受信される通知を生成することができる。このようにして、細胞培養アプリケーションで実行される通知モジュール１６３９は、事象をユーザに通知するための出力（たとえば、無線通信信号、ＧＵＩ要素、可聴出力、視覚出力など）を生成することができる。
攪拌モジュール１６３５、バルブモジュール１６３７、及びポンプモジュール１６３８は、それぞれ、ハードウェア及び／またはソフトウェアモジュール（メモリ１６３２に格納され、及び／またはプロセッサ１６３１で実行される）であり得る。これらのモジュールは、たとえば、ベースユニット１６２０のポンプまたはマルチポートバルブの状態の変化に関連する表示（たとえば、センサ（複数可）１６２９から）及び／または移行情報を受信し、表示または移行情報に基づいて、特定のデバイス（ポンプ、バルブ、攪拌機など）でどのようなアクションを実行するかを判定するように構成することができる。いくつかの実施形態では、バルブモジュール１６３７及び／またはポンプモジュール１６３８は、それぞれ、マルチポートバルブ１６０７及びポンプ１６２７の位置に関連する情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、モジュール１６３７及び１６３８は、エンコーダを含む（またはエンコーダから情報を受信する）ことができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータモジュール１６３４は、攪拌モジュール１６３５、バルブモジュール１６３７、及び／またはポンプモジュール１６３８の機能のいくつかまたはすべてを実行することができる。
コンピューティングデバイス１６４３は、たとえば、モバイルコンピューティングエンティティ、たとえば、スマート携帯電話（たとえば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）デバイス、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）の電話、Ｂｌａｃｋｂｅｒｒｙ（登録商標）の電話など）、タブレットコンピュータ（たとえば、Ａｐｐｌｅ ｉＰａｄ（登録商標）、Ｓａｍｓｕｎｇ Ｎｅｘｕｓ（登録商標）デバイス、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｓｕｒｆａｃｅ（登録商標）デバイスなど）、またはコンピュータ（たとえば、ラップトップ、デスクトップ、スマートＴＶなど）、及び／またはその他いずれかの適切なコンピューティングエンティティが挙げられる。コンピューティングデバイス１６４３は、プロセッサ、メモリ、ユーザインターフェース１６４５、及び無線機を含むことができる。
リモートコンピューティングデバイス１６４３のユーザインターフェース１６４５は、たとえば、視覚要素をユーザに表示するモニタまたは画面であり得る。ユーザインターフェース１６４５は、一連のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）要素（たとえば、ウィンドウ、アイコン、入力プロンプト、グラフィカルボタン、データ表示、通知など）が表示できる（スマート携帯電話の）タッチスクリーンであり得る。いくつかの実施形態では、グラフィカルユーザインターフェース要素（たとえば、図１８～２０を参照して説明されたＧＵＩ要素１６４５Ａ、１６４５Ｂ、及び１６４５Ｃを参照）は、細胞培養アプリケーション１６４４によって生成される。さらに、ユーザインターフェースはまた、たとえば、タッチスクリーンを介した入力、マイクロフォンを介した入力などの、ユーザからの入力を受信することができる。
細胞培養アプリケーション１６４４（「アプリケーション」または「細胞培養アプリ」とも呼ばれる）は、電子制御システムと通信するように構成される。いくつかの実施形態では、アプリケーション１６４４は、ベースユニット１６２０に配置された電子制御システム１６３０と直接通信することができる。いくつかの実施形態では、アプリケーション１６４４は、コンピューティングクラウド環境を介して電子制御システム１６３０と通信することができる。アプリケーション１６４４は、細胞培養システム１６００を使用して、細胞培養の処置の様々なステップをセットアップ、実行、及び監視するために使用することができる。たとえば、アプリケーション１６４４を使用して、リモートコンピューティングデバイス１６４３に一連のプロンプト及び情報を生成させて（たとえば、ユーザインターフェースを介して）、本明細書に記載の細胞培養方法を容易にすることができる。具体的には、細胞培養アプリケーション１６４４は、リモートコンピューティングデバイス１６４３に、細胞培養の処置のための様々なデータを入力するためのプロンプトを含むことができるグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）要素を生成させることができる。図１８～２０は、リモートコンピューティングデバイスによって生成することができる様々なＧＵＩ要素を示すサンプルのスクリーンショットである。
図２１～３０は、細胞培養の処置で使用するための細胞培養システムを準備する方法を示す。図２１～３０に示される細胞培養システム１７００は、本明細書に記載の他の実施形態（たとえば、細胞培養システム１６００または細胞培養システム２０００）と同じまたは類似の構成要素を含むことができ、したがって、細胞培養システム１７００のいくつかの詳細は、この実施形態に関して記載されていない。
細胞培養システム１７００（本明細書では「システム」とも呼ばれる）は、トレイアセンブリ１７０１及びベースユニット１７２０を含む（図２７～３０を参照）。たとえば、図２１に示されるように、トレイアセンブリ１７０１は、他の実施形態（たとえば、トレイアセンブリ１６０１またはトレイアセンブリ２００１）について上記と同じかまたは同様の構成要素が配置されたトレイ１７０２を含む。たとえば、トレイアセンブリ１７０１は、蓋１７１０に連結された廃棄物容器１７０６、蓋１７０９に連結された試薬用容器１７０５、及びそれぞれが細胞培養物容器に連結されるように構成された３つの蓋１７０８（図２５～２７に示される）を含む。蓋１７０８、１７０９及び１７１０は、前の実施形態について上で説明したように、液体交換ポート（「流体ポート」とも呼ばれる）及びガス交換ポートを含むことができる。トレイアセンブリ１７０１はまた、マスターポート及び複数の選択可能なポートを備えたマルチポートバルブ１７０７を含み、それにある長さの管を介して蓋１７０８、１７０９、１７１０を選択的に連結することができる。廃棄物容器１７０６及び試薬用容器は、ホルダ１７０４にて水平方向に連結されて示されている。トレイアセンブリ１７０１はまた、以下に記載されるように細胞培養物容器を連結することができるカプラ１７０３を含む。細胞培養物容器が配置される場所の下には、トレイ１７０２の透明部分（または開口部／切り欠き部分）１７５８がある。この実施形態では、シリンジホルダ１７１１が提供され、シリンジポート１７１２をそれに保持する。シリンジポート１７１２はまた、管Ｔを用いてマルチポートバルブ１７０７に連結されている。図２２は、搬送及び保管中にトレイアセンブリ１７０１の無菌性を維持するためにオーバーラップ１７１５内部に包まれたトレイアセンブリ１７０１を示している。この配置により、トレイアセンブリ１７０１を中央の施設で組み立て、保護オーバーラップ１７１５に配置し、減菌することが可能になる。減菌は、放射線減菌、エチレンオキシド（ＥｔＯ）による減菌、または電子ビームでの減菌を含む任意の適切な方法によって実施することができる。次に、事前に包装され、減菌されたトレイアセンブリ１７０１は、細胞培養の処置に必要とされるまで保存することができる。
細胞培養の処置の準備における第１のステップは、細胞及び培地（たとえば、試薬）を準備し、無菌の環境（たとえば、層流フード）の内部で行われるトレイアセンブリ１７０１を準備することである。細胞及び培地は、細胞培養物器または器の内部に配置され、この例では、３つの細胞培養物容器（たとえば、図２６～２７に示される１７４７、１７４８、１７４９）のための位置が存在する。トレイアセンブリ１７０１は無菌の環境（たとえば、フード）に配置され、オーバーラップ１７１５が取り外される。廃棄物容器１７０６及び試薬用容器１７０５は、図２３に示されるように、蓋１７０９及び１７１０を直立させた状態で、ホルダ１７０４内で垂直方向に移動することができる。この例では、流体ポンプ１７１３はシリンジであり、外側無菌ラップから除去することができ、図２３に示すように、ポート１７１２は、次に、流体ポンプ１７１３に連結することができる。次に、流体ポンプ１７１３は、図２４に示されるように、ホルダ１７１１内に配置される。いくつかの実施形態では、流体ポンプ１７１３（たとえば、シリンジ）は、事前にパッケージ化されたトレイアセンブリ１７０１内に含まれず、むしろ別個の構成要素である。他の実施形態では、流体ポンプ１７１３（たとえば、シリンジ）は、事前にパッケージ化されたトレイアセンブリ１７０１の中に含まれる。
細胞培養物容器に細胞及び初期の量の細胞培養培地を装填した後、蓋１７０８を、細胞及び培地をその中に入れて細胞培養物容器１７４７、１７４８、１７４９に固定する。蓋１７０８は、最初に、それらが連結されている搬送サポート１７９５（図２４を参照）から取り外される。搬送サポート１７９５は、搬送、保管、及び初期設定中に蓋１７０８を固定するために、蓋１７０８の内部に受け取られるようなサイズ及び構成になっている。この配置により、初期設定中の望ましくない動きの可能性や、蓋の内部が汚染される可能性が低くなる。次に、蓋１７０８は、マルチポートバルブ１７０７に流体連結したままで、それぞれの容器に連結される）。器１７４７、１７４８、１７４９は、容器器が図２５に示されるように水平の状態で配置されるように、カプラ１７０３に連結されている。この状態では、細胞培養物容器１７４７、１７４８、１７４９の下面は、トレイの透明部分１７５８と位置合わせされている。
図２６に示されるように、トレイアセンブリ１７０１が完全に組み立てられた状態で、トレイアセンブリ１７０１は、図２７に示されるように、ベースユニット１７２０上に配置することができる。これは、構成要素（たとえば、容器、蓋、バルブ、シリンジ）が閉鎖システムで流体連結されているため、無菌の環境の外で行うことができる。トレイアセンブリ１７０１は、図２７に示されるように、トレイ１７０２上の矢印（ラベルされ、丸で囲まれた）がベースユニット１７２０の方を向くように向けられるべきである。図２７にも示されるように、ベースユニット１７２０は、ポンプアクチュエータ１７２６、バルブコネクタ１７２１、及びバルブアクチュエータ１７２２を含む。この実施形態では、マルチポートバルブ１７０７は、トレイ１７０２から取り外し可能であり、ベースユニット１７２０に連結することができる。より具体的には、マルチポートバルブ１７０７の取り付け部分１７１６は、図２８と２９に示すように、ファスナー１７５７を取り外し、取り付け部分１７１６を、同じまたは異なるファスナー１７５７でベースユニット１７２０の嵌合バルブコネクタ１７２２に取り付けることによって、トレイ１７０２から取り外すことができる。流体ポンプ１７１３（たとえば、シリンジ）は、トレイアセンブリ１７０１から切り離され、図２９に示されるように、ベースユニット１７２０のホルダ１７１９に連結される。この動作は、流体ポンプ１７１３がマルチポートバルブ１７０７に流体連結したままであり、それによって閉鎖システムを維持しながら実行される。ホルダ１７１９は、システム１６００について上で説明したように、ベースユニット１７２０の流体ポンプ部分（たとえば、１６２７）の一部であり得る。図３０に示すように、廃棄物容器１７０６及び試薬用容器１７０５は、トレイ１７０２から取り外して、ベースユニット１７２０の近く（または他のいずれかの適切な場所）に配置することができる。
次に、ベースユニット１７２０及びトレイアセンブリ１７０１をインキュベーション環境（たとえば、図５８に示されるようなインキュベータ２２７５）に移動して、トレイアセンブリ１７０１がインキュベータの外側のベースユニット１７２０に連結される場合に、温度が制御されている環境で、細胞の増殖を促進できる。いくつかの実施形態では、ベースユニット１７２０は、トレイアセンブリ１７０１がそれに連結されるとき、インキュベータ内に配置される。
図３１は、細胞培養の処置で使用するための細胞培養システムを準備する方法１８５０を示すフローチャートである。方法１８５０は、本明細書に記載の細胞培養システムのいずれか、たとえば、図２３～３０を参照して上に記載された細胞培養システム１７００を用いて実施することができる。１８５１で、細胞培養トレイアセンブリが外側の保護ラップから取り外される。トレイアセンブリは、本明細書に記載のトレイアセンブリのいずれかであり得、トレイ、第１の蓋、第２の蓋、及びマルチポートバルブを含む。第１の蓋は、トレイに連結され、第１の容器に取り外し可能に連結されるように構成され、第２の蓋は、トレイに連結され、第２の容器に取り外し可能に連結されるように構成される。マルチポートバルブはトレイに連結されており、マスターポートと複数の選択可能なポートが含まれている。第１の選択可能なポートは、第１の蓋の第１の液体交換ポートに無菌で連結され、第２の選択可能なポートは、第２の蓋の第２の液体交換ポートに無菌で連結される。本明細書で説明するように、蓋を適切なポートに事前に連結することにより、初期設定中に実行される操作が少なくなり、それによって汚染及びエラーの可能性が低減される。１８５２で、少なくとも１つの細胞サンプルが、第１の容器の開口部を通して第１の容器に加えられ、１８５３で、ある体積の試薬（たとえば、細胞培養培地）が、第１の容器の開口部を通して第１の容器に加えられる。１８５４で、第１の蓋が第１の容器に連結されて開口部が閉じられる。いくつかの実施形態では、第２の蓋は、任意選択で第２の容器に連結することができる。１８５５で、トレイアセンブリはベースユニットに連結される。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリがベースユニットに連結されると、ベースユニットのバルブアクチュエータが同時にトレイアセンブリのマルチポートバルブと係合する。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリがベースユニットに連結された後、バルブアクチュエータがマルチポートバルブと係合する。１８５６で、流体ポンプがベースユニットのポンプアクチュエータに連結される。たとえば、流体ポンプは、ベースユニットに連結することができるシリンジまたは蠕動ポンプであり得る。細胞培養アセンブリの準備後、本明細書に記載の細胞培養の任意の方法を実施することができる。
上記のように、いくつかの実施形態では、自動細胞培養システムは、自動細胞培養システムの任意の細胞培養物器の内容物を画像化するためにベースユニットのハウジングに対して移動され得る顕微鏡を含む画像化デバイスを含むことができる。いくつかの実施形態において、顕微鏡は、顕微鏡を細胞培養物器または細胞計数チップと位置合わせするように動かすことができる機械的システムに取り付けられ得る。機械システムは、２次元または３次元のガントリーメカニズムまたはヒンジ付きロボットアームメカニズムなど、画像化デバイスを移動するための任意の適切なアセンブリにすることができる。図３２～３４は、そのような光学画像化システム（顕微鏡画像化デバイスとも呼ばれる）の例示的な実施形態を示す。顕微鏡画像化デバイス１９６０は、本明細書に記載の細胞培養システムの任意のベースユニットのハウジング内に取り付けることができる。たとえば、顕微鏡画像化デバイス１９６０は、ベースユニット１７２０、ベースユニット２０２０、または本明細書に記載の他の任意のベースユニット内に含まれ得る。顕微鏡画像化デバイス１９６０は、ベースユニットの上部の窓または透明部分を通して、及びトレイ（たとえば、本明細書に記載の透明部分１７５８を参照のこと）と任意の振とうプラットフォーム（たとえば、攪拌機と接触するトレイのサポート）の両方の切り欠き（または透明部分）を通して見ることができる画像化デバイス１９６２を含む。したがって、顕微鏡画像化デバイス１９６０を使用して、本明細書に記載されるように、細胞培養物容器の内容物及び／または細胞計数チップ内に関連する情報を収集することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、顕微鏡画像化デバイス１９６０は、細胞培養の処置中に細胞培養物容器及び／または細胞計数チップの画像を取得することができ、画像を使用して、たとえば、容器内部の細胞の量を判定するための内容物の密度（たとえば、浮遊細胞の場合）、またはコンフルエンスの百分率（すなわち、細胞による容器の面積の被覆率）を、たとえば接着性細胞の場合について、判定することができる。
顕微鏡画像化デバイス１９６０は、ベースユニット（図３２～３４には示されていない）のハウジングに対して複数の方向への画像化デバイス１９６２の移動をもたらすガントリーシステム１９６１を含む。ガントリ１９６１には、レール１９６３、１９６４、及びクロスレール１９６５のセットが含まれている。クロスレール１９６５は、レール１９６３及び１９６４に対して矢印Ｂの方向に取り付けられ、レール１９６３及び１９６４に対して前後に移動することができる。より具体的には、第１のモータ１９６６は、クロスレール１９６５が動作可能に連結されるベルト１９６８を駆動することができる。画像化デバイス１９６２は、クロスレール１９６５に可動に取り付けられ、第２のモータ１９６７によって駆動されるベルト１９６９に動作可能に連結されて、画像化デバイス１９６２を矢印Ｂの方向に移動させる。画像化デバイス１９６２は、画像化デバイス１９６０に焦点を合わせるためのモータ１９７３を介して矢印Ｃの方向にさらに移動できる。したがって、動作中、画像化デバイス１９６２は、レール１９６３及び１９６４に対するレール１９６５の移動を介して矢印Ａの方向に、レール１９６６に対するその移動を介して矢印Ｂの方向に、また画像化デバイス１９６０のベースに対する矢印Ｃの方向に移動して、細胞培養物容器及び／または細胞計数チップに対して所望の位置に配置されることができる。
ライト（複数可）または光源（図示せず）は、システムのトレイアセンブリの上方に別の多軸ガントリに取り付けることができる。これにより、ベースユニット内の顕微鏡と同じ位置に移動するように制御できる。いくつかの実施形態では、光源は、顕微鏡１９６２と光源が一緒に移動できるように、顕微鏡と同じガントリー（たとえば、ガントリー１９６１）に動作可能に連結することができる。いくつかの実施形態では、顕微鏡画像化デバイス１９６０は、電子制御システムのいずれかによって、及び本明細書に記載の方法のいずれかに従って、制御することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、顕微鏡画像化デバイス１９６０（及び任意の関連する光源）は、細胞培養物容器を自動的に画像化するように（たとえば、容器の中の細胞に関連するセンサ出力を生成するように）制御され得る。電子制御システム（たとえば、電子制御システム１６３０）または本明細書に記載の他の任意の電子制御システムの細胞センサモジュールは、センサ出力を受信し、容器の中の細胞の量（たとえば、細胞密度またはコンフルエンスの百分率）に関連する信号を作り出すことができる。次に、この情報に基づいて、電子制御システムは、１つまたは複数の信号（たとえば、バルブ制御信号、ポンプ制御信号、攪拌機信号など）を生成して、細胞培養物容器内からシステム内部の別の容器への細胞の移動を引き起こすことができる。同様に述べられるように、いくつかの実施形態では、顕微鏡画像化デバイス１９６０は、自動化された細胞継代または細胞採取操作のための入力を提供することができる。
図３５～４４は、細胞培養の処置で使用するための、細胞培養システム２０００の別の実施形態を示している。細胞培養システム２０００は、本明細書に記載の他の実施形態（細胞培養システム１７００を含む）と同じまたは類似の構成要素を含むことができ、本明細書に記載の前の実施形態と同じまたは類似の機能を有することができ、したがって、細胞培養システム２０００の一部の細部はこの実施形態に関して記載されていない。
細胞培養システム２０００（本明細書では「システム」とも呼ばれる）は、トレイアセンブリ２００１（たとえば、図３５～３７を参照）及びベースユニット２０２０（たとえば、図３８～４４を参照）を含む。たとえば、図３５に示されるように、トレイアセンブリ２００１は、先行の実施形態（たとえば、トレイアセンブリ１６０１または１７０１）について上記と同じかまたは同様の構成要素が配置されたハンドル２０１４付きトレイ２００２を含む。たとえば、トレイアセンブリ２００１は、蓋２０１０に連結された廃棄物容器２００６、蓋２００９に連結された試薬用容器２００５、及び細胞培養物容器に連結されるように構成された３つの蓋２００８（図３５～４４には示されていない）を含む。蓋２００８、２００９及び２０１０は、前の実施形態について上で説明したように、液体交換ポート（「流体ポート」とも呼ばれる）及びガス交換ポートを含むことができる。トレイアセンブリ２００１はまた、マスターポート及び複数の選択可能なポートを備えたマルチポートバルブ２００７を含み、それにある長さの管（図示せず）を介して蓋２００８、２００９、２０１０は、選択的に連結することができる。たとえば、本明細書に記載されるように、蓋２００８、２００９、２０１０は、事前に組み立てられ、オーバーラップ内でマルチポートバルブ２００７に連結することができる。図３５～４４は、説明のために、管と、様々な構成要素とマルチポートバルブ２００７の間の接続を示していない。マルチポートバルブ２００７は、パズルのような方法でトレイ２００２の取り付けポケット２０１８に嵌合して連結し、その中に適合する取り付け部分２０１６を介してトレイ２００２に連結される。たとえば、マルチポート弁２００７は、締結具２０５７で取り付けポケット２０１８に連結することができる。
廃棄物容器２００６及び試薬用容器２００５は、ホルダ２００４にて水平方向に連結されて示されている。トレイアセンブリ２００１はまた、本明細書に記載されるように細胞培養物容器を連結することができるカプラ２００３、２００３’を含む。具体的には、カプラ２００３は、細胞培養物容器（図示せず）の第１の端部の周りに延びるブラケットであり、カプラ２００３’は、細胞培養物容器の第２の端部のフランジ部分を受け取る一対のタブである。カプラ２００３’はまた、保管、出荷、及び初期のセットアップ中に蓋２００８が連結される一時的な出荷サポート２０９５を保持するように機能する。カプラ２００３、２００３’は、細胞培養物容器をトレイ２００２の所定の固定した位置に保持する。細胞培養物容器が配置される場所の下には、トレイ２００２の透明部分２０５８（たとえば、図３６を参照）がある。この実施形態では、前の実施形態について上記したように、ポンプポート（図示せず）を保持することができるポンプホルダ２０１１が設けられる。上記のように、トレイアセンブリ２００１は、搬送中及び保管中にトレイアセンブリ２００１の無菌性を維持するために、事前に組み立てられ、オーバーラップ（図示せず）の中に配置される。図３７は、オーバーラップが取り外されたとき（すなわち、無菌の環境内）、廃棄物容器２００６及び試薬用容器２００５が取り外され、流体ポンプ２０１３がホルダ２０１１に連結されているときのトレイアセンブリ２００１を示す。図３７に示されるように、この実施形態では、流体ポンプ２０１３はシリンジである。
前の実施形態について上で説明したように、事前に組み立てられたトレイアセンブリ２００１は、ベースユニット２０２０に取り外し可能に連結することができる。図３８～４４は、ベースユニット２０２０を示している。ベースユニット２０２０は、ハウジング２０２３、ハウジング２０２３の凹部またはポケット２０２５内に部分的に配置されたポンプアクチュエータ２０２６を含む。ポンプアクチュエータ２０２６（たとえば、図３８～４０を参照）は、流体ポンプ２０１３を所定の位置にロックし、ポンプアクチュエータ２０２６に動作可能に接続することができるポンプホルダ２０１９を含む。ポンプホルダ２０１９は、シリンジフランジと、シリンジフランジを所定の位置に固定するための可動部材を受け取るスロット部材として示されているが、他の実施形態では、ポンプホルダ２０１９は、ポンプ（任意の適切なポンプであってよい）をポンプアクチュエータに固定するための任意の適切な構造または機構であり得る。ベースユニット２０２０はまた、マルチポートバルブ２００７に嵌合して連結するように構成されたバルブコネクタ２０２２と、それに連結されたときにマルチポートポンプ２００７に係合するように構成されたバルブアクチュエータ２０２１とを含む。たとえば、上記のように、トレイアセンブリ２００１がベースユニット２０２０に連結されるとき、マルチポートバルブ２００７は、トレイ２００２から切り離され、ベースユニット２０２０のバルブコネクタ２０２２に連結され得、図４０及び４１に示されるように、マルチポートバルブ２００７がバルブアクチュエータ２０２１に動作可能に係合するようにする。より具体的には、締結具２０５７を取り外して取り付け部分２０１６を取り付けて、ベースユニット２０２０のバルブコネクタ２０２２を同じかまたは異なる締結具２０５７と嵌合することによって、マルチポートバルブ２００７の取り付け部分２０１６をトレイ２００２から取り外すことができる。図４１は、バルブコネクタ２０２２に連結される前のマルチポートバルブ２００７の構成要素を示す部分的な分解図である。
この実施形態では、支持プレート２０５９は、ハウジング２０２３に連結され、トレイアセンブリ２００１を配置することができる受け取り部分２０２４を設ける。この実施形態では、支持プレート２０５９は、ハウジング２０２３の上面よりも高くなっている。図４２は、支持プレート２０５９の上昇を示す側面図である。支持プレート２０５９は、ハウジング２０２３の内部に配置された攪拌機２０２８（図４４を参照）に連結されている。上記のように、攪拌機２０２８は、細胞培養の処置中に使用して、トレイアセンブリ２００１及びそれに連結された細胞培養物容器の内容物を攪拌することができる。
図４０は、シリンジ２０１９がシリンジホルダ２０１９に連結され、マルチポートバルブ２００７がバルブコネクタ２０２２に連結されたベースユニット２０２０を示している。図４０はまた、支持プレート２０５９の上面に配置された任意選択のマット２０７０を示している。マット２０７０は、たとえば、支持プレート２０５９の表面を保護するように、及び／またはトレイアセンブリ２００１が攪拌機２０２８によって攪拌されるときに減衰をもたらすように構成されたゴムマットであり得る。同様に述べると、いくつかの実施形態では、ベースユニットの支持プレート（または受け取り部分）は、それに取り付けられた容器の支持プレート間のいずれかの相対的な運動または接触を減衰させる減衰部材を含むことができる。
図４３及び４４は、ハウジング２０２３の内部を示すベースユニット２０２０の対向する側面図である。図４３は、バルブアクチュエータ２０２２を示し、図４４は、ポケット２０２５の中の攪拌機２０２８及びポンプアクチュエータ２０２６を示している。電子制御システム２０３０は、図４４にも示されている。電子制御システム２０３０は、上記の電子制御システム１６３０と同じまたは同様に構成され、同じまたは同様に機能することができる。電子制御システム２０３０は、任意選択で、他のコンピューティングデバイスと通信することができ、及び／またはクラウドコンピューティング環境内で通信することができ、図１７に関して上記した構成要素及び機能のいくつかまたはすべてを含むことができる。図示されていないが、システム２０００はまた、本明細書に記載の顕微鏡画像化デバイス１９６０などの１つまたは複数のセンサ及び／またはライト（たとえば、顕微鏡、画像化デバイスなど）を含むことができる。
図４５～５１は、細胞培養の処置で使用することができる細胞培養システムの別の実施形態を示す。細胞培養システム２１００は、本明細書に記載の他の実施形態と同じまたは類似の構成要素のいくつかを含むことができ、本明細書に記載の前の実施形態と同じまたは類似の機能を有することができ、したがって、細胞培養システム２１００のいくつかの詳細は、この実施形態に関して記載されていない。この実施形態では、細胞培養システム２１００は、攪拌機を含まず、２つのマルチポートバルブ／バルブアクチュエータ、及び２つの流体ポンプ／流体アクチュエータを含む。
細胞培養システム２１００（本明細書では「システム」とも呼ばれる）は、トレイアセンブリ２１０１及びベースユニット２１２０を含む。たとえば、図４５に示されるように、トレイアセンブリ２１０１は、２つのマルチポートバルブ２１０７及び２１０７’を備えたトレイ２１０２を含み、その上に配置された４つの細胞培養物容器２１４７が示されている。容器２１４７は、細胞培養の処置の直前に、トレイアセンブリ２１０１上で事前に組み立てられるか、またはトレイ２１０２に追加され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２１０１がオーバーラップの内部に設けられるので、容器２１４７は、トレイ２１０２上で事前に組み立てられる。事前に組み立てられた容器は、オーバーラップ内に配置されるときに、蓋２１０８（以下に説明される）に連結または切り離すことができる。細胞培養の処置の準備中に、トレイアセンブリ２１０１がベースユニット２１２０に連結される前に、細胞及び試薬を容器に取り付けられ、蓋２１０８は容器に連結される。いくつかの実施形態では、容器２１４７は、トレイ２１０２上で事前に組み立てられていない（オーバーラップ内に設けられていない）が、むしろ、上記のように、細胞培養の処置の準備中にトレイに追加される。容器は、細胞及び試薬（たとえば、細胞培養培地）で満たされ、蓋２１０８に連結され、トレイアセンブリ２１０１に追加される。
蓋２１０８は、細胞培養物器の蓋８０３または蓋２４０８を含む、前の実施形態について上で説明した蓋と同じように構成することができる。たとえば、蓋２１０８は、液体交換ポート（「流体ポート」とも呼ばれる）及びガス交換ポートを含むことができ、流体ポートは、前の実施形態について上で説明したように、管を備えたマルチポートバルブ２１０７、２１０７’の１つに無菌で連結することができる（図示せず）。たとえば、容器２１４７／蓋２００８のうちの２つは、バルブ２１０７に流体連結することができ、容器２１４７／蓋２１０８のうちの２つは、バルブ２１０７’に流体連結することができる。この実施形態では、マルチポートバルブ２１０７、２１０７’は、トレイ２１０２に固定され、トレイアセンブリ２１０１がベースユニット２１２０に連結されるとき、トレイ２１０２上に留まる。マルチポートバルブ２１０７、２１０７’はそれぞれ、マスターポートと、蓋２００８（及び／または他の蓋／容器）をある長さの管（図示せず）を介して選択的に連結することができる複数の選択可能なポートとを含むことができる。マルチポートバルブ２１０７、２１０７’は、トレイ２１０２の取り付けポケット２１１８に嵌合するように連結しそこに収まる取り付け部分（図示せず）を介して、トレイ２１０２に連結することができる。
この実施形態では、ベースユニット２１２０は、トレイ受け取り部分２１２４を画定し、２つのバルブアクチュエータ２１２２、２１２２’を含むハウジング２１２３を含む。バルブアクチュエータ２１２２、２１２２’はそれぞれ、図５１に示されるように、受け取り部分２１２４内部のベースユニット２１２０の上面から延びるバルブコネクタ部分２１７１、２１７１’を含む。トレイアセンブリ２１０１がベースユニット２１２０に連結されると、マルチポートバルブ２１０７、２１０７’は、図４７に示されるように、バルブコネクタ部分２１７１を介してベースユニット２１２０のバルブアクチュエータ２１２２及び２１２２’に動作可能に係合することができる。
この実施形態では、ベースユニット２１２０はまた、それぞれ流体ポンプ２１１３及び２１１３’に連結可能な２つの流体アクチュエータ２１２６及び２１２６’を含む。流体ポンプ２１１３、２１１３’は、たとえば、シリンジ、蠕動ポンプ、または別のタイプの容積式流体ポンプであり得る。２つのポンプ２１１３、２１１３’及び２つのバルブ２１０７を使用すると、バルブ２１０７、２１０７’とシステムの様々な容器との間に個別の流体接続を設けて、たとえば、特定の容器（たとえば、容器２１４７）との間で、個別の流体の注入及び排出を行うことができる。たとえば、１つの容器からの廃棄物の除去は、他の新鮮な培地とは別個の方法で、同じ流体チャネルを通過しないようにすることができる。２つのポンプは、フルーイディクスを複製することにより、容器へのより多くの注入と排出を可能にすることもできる。
この実施形態では、システム２１００は攪拌機を含まない。図示されていないが、システム２１００はまた、電子制御システム、１つまたは複数のセンサ（たとえば、顕微鏡、画像化デバイスなど）を含むことができる。システム２１００はまた、廃棄物容器、試薬用容器、細胞採取容器などのような様々な他の容器を含むことができ、これらはそれぞれ、マルチポートバルブ２１０７、２１０７’の１つに連結可能であることができる。
図５２～５８は、細胞培養の処置で使用することができる細胞培養システムの別の実施形態を示す。細胞培養システム２２００は、本明細書に記載の他の実施形態と同じまたは類似の構成要素のいくつかを含むことができ、本明細書に記載の前の実施形態と同じまたは類似の機能を有することができ、したがって、細胞培養システム２２００のいくつかの詳細は図示されない場合があり、この実施形態に関して詳細に説明されていない。この実施形態は、別個のマルチポートバルブ及び別個の流体ポンプシステムに流体連結することができる蓋及び／または容器をそれぞれ含むことができる複数の別個のトレイアセンブリを含む例示的な細胞培養システムを示す。別の言い方をすれば、各トレイアセンブリは、それ自体のマルチポートバルブ及び流体ポンプに流体連結されているが、他のトレイのマルチポートバルブ及び流体ポンプから流体的に隔離されている。次に、個別のトレイアセンブリを単一のベースユニットに連結できる。いくつかの実施形態では、別個のトレイアセンブリのそれぞれは、事前に組み立てられ、保護オーバーラップの内部に配置され、別々に出荷され得る。いくつかの実施形態では、別個のトレイアセンブリは、事前に組み立てられ、保護オーバーラップ内で一緒に出荷され得る。細胞培養システムは、各トレイアセンブリを他のトレイアセンブリから流体的に分離して維持することにより、相互汚染のリスクなしに複数の異なるタイプの細胞を培養することができる。たとえば、各トレイアセンブリは異なった細胞のタイプ用に構成できる。この実施形態はまた、より異なるタイプの細胞を、寸法の小さいデバイスの内部で培養及びインキュベートすることを可能にする。たとえば、以下に説明するようなマルチトレイシステムでは、システムを使用して、３つの細胞のタイプの間で流体を共有することなく、単一の棚上及び／またはインキュベータの単一のベースユニット内で、３つのタイプの細胞を増殖させることができる。いくつかの実施形態では、単一のタイプの細胞をより多く増殖させることが望まれる場合、単一のより大きなトレイ（より小さなトレイのうちの２つまたは３つの幅）を使用することができる。
この実施形態では、細胞培養システム２２００（本明細書では「システム」とも呼ばれる）は、ベースユニット２２２０と、前の実施形態について上記したようにベースユニット２２２０に連結することができる３つのトレイアセンブリ２２０１、２２０１’、２２０１’’とを含む。３つのトレイアセンブリ（まとめてトレイアセンブリ２２０１と呼ばれる）及びベースユニット２２２０は、前の実施形態について上で説明したのと同じまたは類似の特徴及び構成要素を含むことができる。この実施形態はまた、３つのマルチポートバルブ２２０７、２２０７’、２２０７’’（まとめてマルチポートバルブ２２０７と呼ばれる）及び３つの流体ポンプ２２１３、２２１３’、２２１３’’（まとめて流体ポンプ２２１３と呼ばれる）を含む。
この実施形態では、トレイアセンブリ２２０１はそれぞれ、マルチポートバルブ２２０７、２２０７’、２２０７’’、細胞計数チップ２２１７、２２１７’、２２１７’’（まとめて計数チップ２２１７と呼ばれる）、第１の細胞培養物容器２２４７、２２４７’、２２４７’’（まとめて細胞培養物容器２２４７と呼ばれる）、及び第２の細胞培養物容器２２４８、２２４８’、２２４８’’（まとめて細胞培養物容器２２４８と呼ばれる）がその上に配置されているトレイ２２０２、２２０２’、２２０２’’（まとめてトレイ２２０２と呼ばれる）（たとえば、図５５を参照）を含むことができる。この例示的な実施形態では、容器２２４７は、容器２２４８よりも小さい。しかし、トレイアセンブリ２２０１は、示されていない他のサイズの容器を収容することができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２２０１の１つまたはすべては、同じ２つの容器を含むことができる。同じトレイアセンブリ２２０１内部で、より大きな容器（たとえば、２２４７）及びより小さな容器（たとえば、２２４８）を使用することは、たとえば、細胞増殖プロセスに使用するために望ましい場合がある。たとえば、細胞は、より少ない細胞が存在する場合により良好な増殖を促進するために、より小さな容器２２４８に配置され得、次いで、より小さなフラスコの増殖用表面が膨張プロセス中に混雑するので、細胞はより大きな容器に移動され得る。同じトレイアセンブリ２２０１内で同じサイズの容器を使用することは、たとえば、次に必要とされるときに細胞株を培養して維持する細胞維持プロセスにとって望ましい場合がある。
トレイ２２０２は、図５７に示されるように、透明部分または部分的な切り欠き２２５８及び２２５８’を含むことができ、それには、容器２２４７及び２２４８を、それぞれ配置することができる。前の実施形態について上で説明したように、透明部分または部分的な切り欠き２２５８、２２５８’は、細胞培養物容器２２４７及び２２４８に関連して取得されるセンサデータを提供することができる。たとえば、画像化デバイスまたは他のセンサは、ベースユニット２２２０（以下に説明される）のハウジング内に可動に配置され、透明部分または切り欠き２２５８、２２５８’の下の位置に移動され得る。図５７に示されるように、透明部分または切り欠き２２５８’は、２つの異なるサイズの容器を収容することができる任意選択の容器クレードルを示している。同様に、トレイ２２０２はまた、前の実施形態について上述したように、細胞計数チップ２２１７に配置されたサンプルの流体に関連して取得されるセンサデータを提供するために、細胞計数チップ２２１７が配置される場所に、透明部分または切り欠き２２６８を含む。
容器２２４７（及び２２４７’、２２４７’’）及び２２４８（及び２２４８’、２２４８’’）は、細胞培養の処置の前に（たとえば、本明細書に記載の方法に従って）トレイ２２０２上で事前に組み立てられるか、またはトレイ２２０２に追加され得る。たとえば、いくつかの実施形態では、容器２２４７は、トレイ２２０２上で事前に組み立てられ、トレイアセンブリ２２０１は、オーバーラップ内部に設けられる（示されていないが、本明細書で説明されるオーバーラップと同様）。事前に組み立てられた容器は、事前に組み立てられたトレイ２２０２の内部の蓋２２０８（以下に説明される）に連結されるか、または蓋から切り離されることができる。細胞培養の処置の準備中に、トレイアセンブリ２２０１がベースユニット２２２０に連結される前に、細胞及び試薬を容器２２４７、２２４８、及び容器２２４７、２２４８に取り付けられた蓋２２０８に加えることができる。いくつかの実施形態では、容器２２４７は、トレイ２２０２上で事前に組み立てられていない（オーバーラップ内に設けられていない）が、むしろ、細胞培養の処置の準備中にトレイ２２０２に追加される。容器２２４７、２２４８は、細胞及び試薬で満たされ、蓋に連結され、トレイアセンブリ２２０１に追加され得る。
蓋２２０８は、前の実施形態について上で説明した蓋と同じように構成することができる。たとえば、蓋２２０８は、液体交換ポート（「流体ポート」とも呼ばれる）及びガス交換ポートを含むことができる。流体ポートは、前の実施形態について上で説明したように、管（図示せず）を備えたマルチポートバルブ２２０７、２２０７’、２２０７’’の１つに無菌で連結することができる。たとえば、各トレイアセンブリ２２０１について、それに蓋２２０８が連結された２つの容器２２４７及び２２４８は、そのトレイアセンブリ２２０１のバルブ２２０７の選択ポートに流体連結され得る。マルチポートバルブ２２０７はそれぞれ、マスターポートと、蓋２２０８（及び／または他の蓋／容器）を選択的に連結することができる複数の選択可能なポートとを含むことができる。マルチポートバルブ２２０７は、前の実施形態について上で説明したように、パズルのような方法でトレイ２２０２の取り付けポケット（図示せず）に嵌合して連結し、その中に適合する取り付け部分（図示せず）を介してトレイ２２０２に連結することができる。
この実施形態では、ベースユニット２２２０は、３つのトレイアセンブリ２２０１のそれぞれを受け取ることができるトレイ受け取り部分２２２４を画定するハウジング２２２３を含む。ハウジング２２２３はまた、トレイアセンブリ２２０１の透明部分２２５８に対応する透明部分または切り欠きであり得るセクション２２７８を画定する。ハウジング２２２３はまた、細胞計数チップ２２１７が配置されているトレイアセンブリ２２０１の透明部分２２６８に対応する透明部分または切り欠きであり得るセクション２２７９を画定する。図５２～５４に示されるように、ベースユニット２２２０はまた、任意選択で、複数のバイアルまたは器２２８０及び複数のバイアルまたは器２２４９を含むことができる。器２２８０（２２８０’、２２８０’’）は、たとえば、関連する流体ポンプ２２１３のための保持器であり得る。たとえば、流体ポンプ２２１３は、たとえば、蠕動ポンプであり得、器２２８０はそれぞれ、ポンプがシリンジタイプのポンプと同様に機能することができるように、ポンプの１つの保持器として機能し得る。より具体的には、器２２８０’は、流体ポンプ２２１３’の保持器であり得、器２２８０’’は、流体ポンプ２２１３’’の保持器であり得る。保持器２２８０は、ポンプが作動してその体積の流体をシステム内の第２の場所に移動させるまで、それが保持されるシステム内の第１の場所から、ある体積の流体を受け取ることができる。器２２４９（２２４９’、２２４９’’）は、マルチポートバルブ２２０７（２２０７’、２２０７’’）の１つを介して別個の流体システムの１つに流体連結することができる他の様々な流体を保持するために使用することができる。たとえば、器２２４９は、廃棄物のために、または流体（たとえば、試薬）を保持して、それが冷蔵された後に流体を温めるために使用することができる。たとえば、容器（または器）を冷蔵して、その中の培地を所望の温度（たとえば、摂氏４度）に保つことが望ましい場合がある。培地は、冷蔵から器２２４９などの器にポンピングすることができ、その結果、培地は、システム２２００が配置されているインキュベータの温度のために、たとえば、摂氏３７度まで受動的に加熱することができる。
各トレイアセンブリ２２０１（２２０１’、２２０１’’）は、ベースユニット２２２０に連結されると、流体ポンプ２２１３（２２１３’、２２１３’’）の１つに流体連結されて、別個の閉じた流体流システムを設けることができる。上記のように、トレイアセンブリ２２０１（２２０１’、２２０１’’）がベースユニット２２２０に連結されている場合、マルチポートバルブ２２０７（２２０７’、２２０７’’）は、それぞれ、バルブコネクタ部分２２２２、２２２２’及び２２２２’’（まとめてバルブコネクタ２２２２と呼ばれる）を介したベースユニット２２２０のバルブアクチュエータ２２２１、２２２１’、２２２１’’（まとめてバルブアクチュエータ２２２１と呼ばれる）に動作可能に係合することができる。より具体的には、この実施形態では、マルチポートバルブ２２０７は、トレイ２２０２に取り外し可能に連結され、たとえば、マルチポートバルブ２００７の場合、上記のようなベースユニット２２２０の別個のバルブコネクタ２２２２（２２２２’、２２２２’’）（たとえば、図５４を参照）及びバルブアクチュエータ２２２１（２２２１’、２２２１’’）に連結することができる。流体ポンプ２２１３はそれぞれ、対応するマルチポートバルブ２２０７のマスターポートに流体連結することができる。流体ポンプ２２１３（２２１３’、２２１３’’）はそれぞれ、ベースユニット２２２０のハウジング２２２３内にあるか、またはこれに連結することができるポンプアクチュエータ（図示せず）に連結できる。流体ポンプ２２１３は蠕動ポンプとして説明されているが、流体ポンプ２２１３は、シリンジまたは別のタイプの容積式流体ポンプなどの他のタイプの流体ポンプであり得る。
図５３に示されるように、細胞培養システム２２００はまた、セクション２２７８及び２２７９と位置合わせした位置に移動することができるように、ハウジング２２２３内に可動に配置された画像化デバイス２２６０を含む。画像化デバイス２２６０は、たとえば、ガントリーシステムに取り付けられた顕微鏡であり得、複数の方向への画像化デバイスの動きをもたらす（上記の顕微鏡画像化デバイス１９６０と同様）。この実施形態については示されていないが、細胞培養システム２２００はまた、本明細書に記載されるように、攪拌機、電子制御システム、及び１つまたは複数の追加のセンサ（複数可）（たとえば、画像化デバイス２２６０に加えて）を含むことができる。
いくつかの実施形態では、単一の画像化デバイス（たとえば、２２６０）及び／または単一の攪拌機を使用して、３つすべてのトレイアセンブリ２２０１上の細胞を画像化することができる。いくつかの実施形態では、別々の画像化デバイス及び／または別々の攪拌機を各トレイアセンブリに使用することができる。システム２２００はまた、廃棄物容器、試薬用容器、細胞採取容器などのような様々な他の容器を含むことができ、これらはそれぞれ、マルチポートバルブ２２０７、２２０７’、２２０７’’を介して流体システムの１つに連結可能である。細胞培養システム２２００はまた、細胞培養物容器（たとえば、２００３、２１０３）を保持するための様々なカプラまたはカップリング部分、ならびに廃棄物及び試薬用容器（たとえば、２００５、２００６）などの他の容器を保持するためのホルダを含み得る。
図５８は、互いの上に積み重ねられた２つのインキュベータ２２７５の例を示しており、細胞培養の処置のために複数の細胞培養システム２２００（すなわち、トレイ及びベースユニット）を配置することができる。図５８に示されるように、この実施形態では、３つの細胞培養システム２２００を、各インキュベータ２２７５内部の棚に配置することができる。
図５９は、細胞培養の処置の間のシステム内の例示的な流体の流れ、ならびに本明細書に記載の細胞培養システム内で連結することができる様々な容器及び他の構成要素を示すシステム図である。したがって、システム図は、細胞培養システム２３００の様々な構成要素に関して説明されているが、この例示的な図は、本明細書に記載されている実施形態のいずれにも適用できることを理解されたい。
図５９は、２つの細胞培養物容器２３４７及び２３４８が連結されたトレイ２３０２を示している。細胞培養物容器２３４７及び２３４８、ならびに細胞計数チップ２３１７は、それぞれ、マルチポートバルブ２３０７の選択ポートに流体連結されている。流体保持器２３２７を備えた流体ポンプは、マルチポートバルブ２３０７のマスターポートに流体連結されている。複数の他の容器もまた、試薬用容器２３０５及び２３０５’、細胞採取容器２３７４、廃棄物容器２３０６、細胞緩衝液（たとえば、ＰＢＳ）を含む容器２３７６、及び酵素（たとえば、トリプシン）を含む容器２３７７を含む、マルチポートバルブ２３０７に同様に流体連結される。
細胞培養の処置の間、ポンプ保持器は、システム内の開始位置（たとえば、試薬用器２３０５、２３０５’）からポンピングされる流体溶液を保持し、バルブ２３０７は、目的のチャネル（たとえば、容器２３４７、２３４８の１つ）を選択し、次に溶液がその場所にポンピングされる。等張で毒性のない緩衝液（ＰＢＳなど）は、ポンプ保持器などの再利用される構成要素を洗い流すために使用される。図６０にある補足の表１に示されるように、この例では、容器２３０５を最初に冷蔵庫に入れて、容器２３０５内の培地を所望の温度（たとえば、摂氏４度）に維持することができる。次いで、容器２３０５からの培地は、インキュベータ内の温度により摂氏約３７度まで受動的に加熱できるように、手順の前に（たとえば、１時間前に）２３０５’にポンピングすることができる。細胞を剥離するために、たとえば、継代または採取中に、細胞が剥離され、押し出されて廃棄される細胞培養物容器（２３４７、２３４８）から、最初に培地を汲み出すことができる。緩衝液（たとえば、２３７６）を任意の攪拌と組み合わせて培養物に添加して細胞を洗浄し、次に緩衝液を培養物から取り出して押し出し、廃棄することができる。酵素（たとえば、容器２３７７内）を関連する細胞培養物容器にポンプで送り、剥離を助けるために任意の攪拌を行ってしばらく放置し、次に溶液を新鮮な培地（たとえば、２３０５’から）で希釈して酵素をクエンチし、次に混合物で希釈した酵素を用いて、細胞懸濁液を継代し／採取する／ことができる。図６１Ａ及び６１Ｂは、接着性細胞株を維持するための細胞継代の処置の例を含む表２を含み、この表２は、各ステップ、流体の供給源、目的地、流体のタイプ、及び処置の間の各細胞培養物容器の中の体積のリストを含む。特定の処置が図６１に概説されているが、システム２３００を使用して、本明細書に記載の細胞培養のための任意の方法を実行することができる（図１２～１４を参照ながら上記された方法を含む）。
図６２Ａ～６２Ｃは、実施形態による容器／器の蓋２４０８を示す。蓋２４０８は、本明細書に記載の細胞培養システムの実施形態のいずれかで使用することができる。蓋２４０８は、蓋２４０８が細胞培養物容器の口のスレッドと係合するよう、本明細書に記載されるように、細胞培養物容器または他の容器の口にねじ込むことができる。この例示的な実施形態では、蓋２４０８は、液体ポート２４８３及びガスポート２４８４を有する。液体チャネル２４８５は、液体ポート２４８３とねじ式で係合している。ガスフィルタ２４８６（図６２Ｃを参照）は、ガスポート２４８３とねじ式で係合している。ガスフィルタ２４８６は、いずれかの微生物または病原体が細胞容器に入るのを阻止しながら、細胞培養物容器の内外でのガス交換を可能にし得る。実施形態では、ガスフィルタ２４８６は、０．２２ミクロンのフィルタである。
図６３Ａ～６３Ｄは、実施形態によるマルチポートバルブ２４０７の例示的な実施形態を示す。マルチポートバルブ２４０７は、本明細書に記載の細胞培養システムの実施形態のいずれかで使用することができる。この実施形態では、マルチポートバルブ２４０７は、上面にマスターポート２４８８を有するバルブ本体２４８７と、バルブ本体２４８７の周囲に分散された複数の選択可能なポート２４８９とを含む（たとえば、図６４Ａ～６４Ｃを参照）。
バルブ本体２４８７は、その下側に、回転可能な円筒形バルブロータ２４９０が挿入される円筒形キャビティを有する。回転可能な円筒形バルブロータ２４９０内には、流体チャネル２４９１がある（図６５Ａ～６５Ｃを参照）。バルブ本体２４８７内には流体チャネル２４９２があり、これはマスターポート２４８８をバルブロータ２４９０の流体チャネル２４９１に流体接続する。流体チャネル２４９２と流体チャネル２４９１との間の接続は、マスターポート２４８８が、バルブロータ２４９０（したがって、流体チャネル２４９１）の回転を介してサイドポート２４８９の１つに選択的に流体接続されることを可能にする。バルブロータ２４９０は、システムのバルブアクチュエータに機械的に連結するように構成された機械的カプラ２４９３（図６５Ｃを参照）を含み、バルブアクチュエータは、機械的カプラ２４９３を受け入れ、回転性の機械的エネルギーをマルチポートバルブ２４０７に伝達する形状のキャビティを有することができる。
マルチポートバルブ２４０７は、任意の適切な材料で作ることができ、バルブ本体２４８７及びバルブロータ２４９０は、同じまたは異なる材料で作ることができる。使用できる材料の例には、プラスチック、ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥなどのＴＦＥベースの材料、金属、ゴム、または同様の材料が含まれる。いくつかの実施形態では、バルブ本体２４８７及びバルブロータ２４９０は、非常に厳密な許容誤差で適合するように機械加工され得、その結果、２つの構成要素の間に液密シールが作成される。いくつかの実施形態では、追加のガスケット、ベアリング、シール、及び／またはフランジをマルチポートバルブ２４０７に組み込んで、バルブ本体２４８７とバルブロータ２４９０との間に液密式の接続を設けることができる。
図６６Ａ～６６Ｄに、別の実施形態による自動細胞培養システムの概略図を例示する。この例示的な自動細胞培養システム２６００は、消耗品または使い捨て細胞培養トレイアセンブリ２５０１（本明細書では「トレイアセンブリ」とも言う、図６６Ａを参照）及び再利用可能なベースユニット２６２０（図６６Ｂを参照）を含む。使い捨てトレイアセンブリ２６０１は、以下に説明する種々の構成要素を含み、それらのいくつかは、トレイアセンブリ２６０１上で（または一緒に）事前に組み立てられ、構成要素を無菌状態に維持するために保護オーバーラップ２６１５内に封入される。トレイアセンブリ２６０１の構成要素のいくつかは、細胞培養の処置においてトレイアセンブリ２６０１を使用する前に、無菌の環境（たとえば、層流フード）内でトレイアセンブリ２６０１に追加することができる。トレイアセンブリ２６０１が組み立てられて使用の準備ができたら、本明細書でより詳細に説明するように、レイアセンブリ２６０１をベースユニット２６２０に連結することができる。図６６Ａに示すように、トレイアセンブリ２６０１は、本明細書で説明するように、ベースユニット２６２０に取り外し可能に連結することができるトレイ２６０２を含む。いくつかの実施形態では、トレイ２６０２は、１つまたは複数の透明または切り欠き部分を含むことができ、トレイ２６０２の上面に配置された物体をトレイ２６０２から見ることができる。たとえば、以下で詳細に説明するように、細胞培養システム２６００は、トレイアセンブリ２６０１がベースユニット２６２０に連結されるときに、ベースユニット２６２０の中及びトレイ２６０２の下に配置される画像化デバイス及び／または他のセンサ（図示せず）を任意選択で含むことができる。以下で詳細に説明するように、透明部分（複数可）または切り欠き（複数可）によって、画像及び／または他のデータを、トレイ２６０２に連結された細胞培養物容器の内容物などの透明部分または切り欠きを通して取得することが可能になる。
以下で詳細に説明するように、細胞培養システム２６００には細胞計数チップ２６１７（図６６Ｄを参照）も含まれる。トレイアセンブリ２６０１はまた、以前の実施形態に対して前述したように、細胞培養物器または容器を保持するために使用できる１つまたは複数のカプラ２６０３を含む。トレイ２６０２はまた、任意選択で、サンプル容器２６０５及び廃棄物容器２６０６をトレイ２６０２に取り外し可能に連結するために使用できるホルダ２６０４を含むことができる（たとえば、搬送中、初期設定などの間に容器を固定するため）。２つのカプラ２６０３を示しているが、他の実施形態では、１つのみまたは２つを超えるカプラ２６０３が存在することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２６０１は、１つの細胞培養物容器のみを支えるように構成することができ、したがって、細胞培養物容器をトレイ２６０２上の固定位置に維持する単一のカプラ２６０３のみを含む。同様に、１つの廃棄物容器２６０６及び１つのサンプル容器２６０５のみを示しているが、代替的な実施形態では、複数の廃棄物及びサンプル容器が存在することができる。また、図６６Ａでは、廃棄物容器２６０６及びサンプル容器２６０５をトレイアセンブリ２６０１の一部として示しているが、他の実施形態では、廃棄物容器２６０６及び／またはサンプル容器２６０５を、使用中にトレイ２６０２に連結されない自動細胞培養システム２６００内の別個の構成要素とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、サンプル容器２６０５を、細胞培養培地を収容するために用いることができ、自動細胞培養システム２６００の冷却部分（図示せず）または別の冷却場所に配置することができる。カプラ２６０３及びホルダ２６０４は、トレイ２６０２に取り付けられる別個の構成要素とすることができるか、またはトレイ２６０２と一体的またはモノリシックに形成される構成要素とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、カプラ２６０３及び／またはホルダ２６０４は、容器をトレイ２６０２に連結するための変形可能なブラケット、可動ピン、または任意の他の好適な構造を含むことができる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２６０２は、任意選択で、トレイアセンブリ２６０２を移動及び運ぶためにユーザが使用できるハンドル２６１４を含むことができる。ハンドル２６１４は、トレイ２６０２とは別個の構成要素とすることもできるし、トレイ２６０２と一体的またはモノリシックに形成することもできる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２６０１はホルダ２６０４を含まなくてもよい。この実施形態では、トレイアセンブリ２６０１を、１つまたは複数の細胞培養物容器によって事前に組み立てることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、細胞培養物容器を、消耗品トレイアセンブリの一部として提供することができるが、必要に応じてトレイから取り外し可能にすることができる。いくつかの実施形態では、細胞培養物容器を、消耗品トレイアセンブリの一部として提供することができるが、トレイアセンブリに固定または永続的に連結することができる。たとえば、細胞培養物容器を、容器蓋、流体配管及び／またはマルチポートバルブなどに融合することができる。
図６６Ａ及び６６Ｃに示すように、トレイアセンブリ２６０１に２つの細胞培養物容器２６４７及び２６４８が含まれている。細胞培養物容器２６４７及び２６４８はそれぞれ、容器蓋２６０８に連結されている。この実施形態では、容器蓋２６０８は細胞培養物容器２６４７、２６４８に連結されている。したがって、容器蓋２６０８と容器２６４７、２６４８とは、事前に接続し、トレイ２６０２に連結し、及び保護オーバーラップ２６１５内で滅菌することができる。したがって、事前に滅菌したトレイアセンブリに事前に接続され滅菌された細胞培養物容器が取り付けられたものを用いることができ、流フード内で細胞培養物容器をトレイに接続する必要がなくなる。この例示的な実施形態では、２つの容器２６４７及び２６４８と２つの蓋２６０８とがあるが、当然のことながら、異なる数の容器及び蓋２６０８を設けることができる。たとえば、図６２Ａ～６２Ｃを参照して、蓋２６０８はそれぞれ、前述したように、液体交換ポート（本明細書では「流体ポート」とも言う）及びガス交換ポートを含むことができる（それぞれ、図６６Ａ～６６Ｃには示さず）。
図示したように、流体ポートはそれぞれ、配管（図６６Ａの配管Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを参照）によってマルチポートバルブ２６０７の選択ポートに連結されている。ガス交換ポートによって、それが連結されている細胞培養物容器からガスを移すことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、蓋２６０８は、本明細書で図示及び説明する細胞培養物器蓋８０３または蓋２４０８と同様とすることができる。たとえば、蓋２６０８は、微生物及び／または汚染物質が細胞培養物容器に入るのを防ぐガスフィルタを含むことができ、それにより、システム内の他の容器（たとえば、サンプル容器２６０５、廃棄物容器２６０６または他の容器）との閉じた（及び／または滅菌）システムを維持しながら、蓋２６０８を介した細胞培養及び流体移送が可能になる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２６０１は、任意選択で、サンプル容器２６０３及び廃棄物容器２６０６にそれぞれ連結された蓋２６０９及び２６１０を含むことができる。蓋２６０９及び／または蓋２６１０は、構造及び機能において、蓋２６０８及び／または細胞培養物器蓋８０３と類似とすることができる。
またトレイアセンブリ２６０１は、以前の実施形態に対して前述したように及び以下で詳細に説明するように、トレイ２６０２上に事前に組み立てられたマルチポートバルブ２６０７を含む。図示したように、流体ポートはそれぞれ、配管（図６６Ａの配管Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを参照）によってマルチポートバルブ２６０７の選択ポートに連結されている。したがって、トレイ２６０２上に事前に組み立てられて蓋２６０８に連結された細胞培養物容器２６４７及び２６４８によって、容器はマルチポートバルブ２６０７と永続的に流体連絡している。マルチポートバルブ２６０７は、以前の実施形態に対して前述したマルチポートバルブ（たとえば、本明細書で説明したマルチポートバルブ６００またはマルチポートバルブ２４０７）と同じかまたは同様の構成要素及び機能を、同じかまたは同様の方法で含むことができる。
より具体的には、マルチポートバルブ２６０７は、ベースユニットの流体ポンプ２６１３（以下に説明し、図６６Ｂ及び６６Ｃに示す）に連結されるように構成されたマスターポート２６５１（図６６Ｄを参照）、及び蓋２６０８、２６０９、２６１０の液体交換ポート及び／または本明細書で説明する細胞培養アセンブリ２６００の他の構成要素に流体連結することができる複数の選択可能なポートを含むことができる。たとえば、図６６Ｄに示すように、選択可能なポートのうちの１つのポートを、無菌とすることができ、及び／または容器２６４７に連結された第１の蓋２６０８の第１の液体交換ポートに流体連結することができ、ならびに第２の選択可能なポートを、無菌とすることができ、及び／または容器２６４８に連結された第２の蓋２６０８の第２の液体交換ポートに流体連結することができる。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブ２６０７の第３のポートを、サンプル容器２６０５（図６６Ａ及び６６Ｃを参照）の液体交換ポートに連結することができ、第４のポートを、廃棄物容器２６０６（図６６Ａ及び６６Ｃを参照）の液体交換ポートに連結することができ、第５のポートを、細胞採取容器２６５２（図６６Ｄを参照）の液体交換ポートに連結することができる。マルチポートバルブのいくつかの他の定時的な連結を例示する例示的なシステムの概略図を、図５９に示す。このように、駆動されると、マルチポートバルブ２６０７は、自動細胞培養システム２６００内の様々な容器の間の流体の交換を容易にすることができる。たとえば、本明細書で説明するように、マルチポートバルブ２６０７を駆動して、細胞培養物容器への細胞培養培地または試薬の添加、細胞培養物容器からの細胞の除去（たとえば、細胞継代または細胞採取）、または細胞培養に関連するその他いずれかの流体の動きを容易にすることができる。
この実施形態では、図６６Ｃ及び６６Ｄに示すように、細胞計数チップ２６１７は、マルチポートバルブ２６０７と流体ポンプ２６１３との間で、マルチポートバルブ２６０７のマスターポート２６５１に連結されている。本明細書で説明するように、細胞計数チップ２６１７は、最下部透明部分を含むことができ、細胞培養物容器の内容物についての情報を取得するために用いることができる。いくつかの実施形態では、細胞計数チップ２６１７を、トレイアセンブリ２６０１上に事前に組み立てる代わりに、ベースユニット２６２０に連結するかまたはベースユニット２６２０内に取り付けてもよい。細胞計数チップ２６１７をポンプ２６１３の上流に配置して、何らの細胞も失う（または無駄にする）ことなく細胞をカウントできるようにすることができる。たとえば、細胞が容器２６４７、２６４８のうちの１つから保持器２６８８にポンピングされ、細胞が細胞計数チップ２６１７を通るとカウントされる。そして細胞をポンピングして保持器２６８８から容器２６４７、２６４８に戻す。細胞計数チップ２６１７を（廃棄物チャンバ２６０６に接続される流路内ではなくて）マスターポート２６５１への流路内に有することによって、細胞計数チップ２６１７内で細胞を非破壊的にカウントし及び／または特徴付けることができる。別の言い方をすると、所望の方法に応じて、カウントした細胞は破壊されない（または廃棄物容器２６０６に送られる）。
しかし、代替的な実施形態では、細胞計数チップをマルチポートバルブ２６０７の他の選択可能なポートのうちの１つに連結する。このような実施形態では、細胞計数チップを、廃棄物容器２６０６と連絡する出力ラインの１つの上に配置して、細胞が通過してカウントされると細胞サンプルが廃棄物に流されるようにすることができる。
以前の実施形態に対して前述したように、トレイアセンブリ２６０１を保護オーバーラップ２６１５内に封入することができる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２６０１を、保護オーバーラップ内に配置する前に滅菌することができる。細胞培養で用いるように細胞培養システムを準備するために、トレイアセンブリ内に含まれる容器２６４７及び２６４８を用いて、培養すべき細胞を、播種容器２６５３から直接に細胞培養物容器２６４７及び２６４８に加えることができる。播種容器２６５３を、別個に提供することもできるし、いくつかの実施形態ではトレイアセンブリ２６０１内に含むこともできる。播種容器２６５３は、マルチポートバルブ２６０７と永続的に流体連絡している必要はなく、むしろ、取り外して、細胞を装填して、再び取り付けてマルチポートバルブ２６０７と流体連絡させることができる。播種容器２６５３は着脱可能な蓋を有することができ、または流体ラインを無菌で切断して再接続することができる。本明細書で説明するように、ユーザは、所望の細胞、試薬、細胞培養培地などを、無菌の環境内で容器（たとえば、容器２６４７、２６４８、２６０５）に装填することができる。そしてトレイアセンブリ２６０１を、ベースユニット２６２０に連結して、本明細書で説明するように、流体の交換を実行して所望の細胞培養を確実にするインキュベーション環境内に移動させることができる。単一の播種容器２６５３を用いて容器２６４７及び２６４８内に細胞を装填することによって、準備プロセスは単純化される（各容器内に細胞を装填した後に、各容器をその対応する蓋に連結するのとは対照的である）。
トレイアセンブリ２６０１をベースユニット２６２０に取り付けるときに、マルチポートバルブ２６０７は、トレイ２６０２から移動して、ベースユニット２６２０のバルブアクチュエータ２６２１（図６６Ｂ及び６６Ｃを参照）と係合するように構成されている。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブ２６０７は、ベースユニット２６２０のバルブコネクタ２６２２に嵌合して連結するように構成された取り付け部分２６１６を含むことができる。たとえば、取り付け部分２６１６は、パズルのようにバルブコネクタ２６２２に連結することができるような形状を有することができる。図６６Ｂ及び６６Ｃに示すように、マルチポートバルブ２６０７がベースユニット２６２０のバルブアクチュエータ２６２１と係合されると、バルブアクチュエータ２６２１は、マルチポートバルブ２６０７を駆動させて、選択したポートに移動し、トレイアセンブリ２６０１の種々の容器及び細胞培養物容器との間での選択的な流体移送を可能にすることができる（以下に説明する）。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブ２６０７をバルブアクチュエータ２６２１に、トレイ２６０２に連結された状態で連結することができる。たとえば、バルブアクチュエータ２６２１に連結されたバルブコネクタ（図示せず）を、トレイアセンブリ２６０２が取り外し可能にベースユニット２６２０に連結されている（たとえば、本明細書で説明したベースユニット３０１またはベースユニット２１２０と同様に）下方のベースユニット２６２０上に配置することができる。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブ２６０７を、トレイ２６０２から取り外して（蓋及び容器に連結したままであり、それによって、閉鎖システムを維持する）、たとえば、図６６Ｂ及び６６Ｃに示すように、ベースユニット２６２０の嵌合バルブコネクタ２６２２に取り付けることができる。図６６Ｂは、マルチポートバルブ２６０７が連結されていないコネクタ２６２２を示し、図２６Ｃは、マルチポートバルブ２６０７が連結されたコネクタ２６２２を示す。言い換えれば、マルチポートバルブ２６０７は、トレイ２６０２の嵌合取り付けポケット２６１８（図６６Ｃを参照）から取り外して、ベースユニット２６２０のバルブコネクタ２６２２に取り付けることができる。前述したように、バルブ２６０７の取り付け部分２６１６は、取り付けポケット２６１８と嵌合して係合し、ベースユニット２６２０のバルブコネクタ２６２２と嵌合して係合して、トレイアセンブリ２６０１及びベースユニット２６２０の両方の中で、適切な位置付けと位置合わせを確実にするように形作られる。マルチポートバルブ２６０７のこの再配置は、蓋２６０８、２６０９、２６１０がマルチポートバルブ２６０７に無菌で連結したままで行うことができる。バルブ２６０７をトレイ２６０２から取り外すことにより、バルブ２６０７とバルブアクチュエータ２６２１との間のインターフェースを固定することができ、これは、ベースユニット２６２０に対してトレイ２６０２を動かす攪拌機（たとえば、以下で説明する攪拌機２６２８）を含む実施形態によく適している。同様に、バルブ２６０７をベースユニット２６２０に直接連結することによって、バルブ２６０７とバルブアクチュエータ２６２１との間のインターフェースは、トレイ２６０１とベースユニット２６２０との間の相対運動によって妨害されることはない。
ベースユニット２６２０（図６６Ｂ及び６６Ｃを参照）は、ベースユニット２６２０の種々の構成要素を支えて、トレイアセンブリ２６０１を受け取って取り外し可能に連結する受け取り部分２６２４を画定する（または含む）ことができるハウジング２６２３を含む。いくつかの実施形態では、受け取り部分６６２４は、トレイアセンブリ２６０１をトレイサポート（図示せず）によって配置して支えることができる開口部を含むことができる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２６０１は、トレイアセンブリ２６０１がベースユニット２６２０の上面よりも高くなるように、ベースユニット２６２０のサポート部分によって支えられる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２６０１は、ベースユニット２６２０の攪拌機（本明細書で説明する）との係合によって少なくとも部分的に支えられる。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ２６０１は、ベースユニット２６２０のハウジング２６２３に連結可能な別個のサポート部材に取り外し可能に連結することができる。ベースユニット２６２０はまた、細胞培養物容器の内容物に関連する画像及び／または他のセンサデータを取得することができるように、トレイ２６０２の透明部分に対応する１つまたは複数の透明部分または開口部分を含むことができる。
ベースユニット２６２０は、前述したバルブコネクタ２６２２及びバルブアクチュエータ２６２１を含み、流体ポンプ部分２６２７及びポンプアクチュエータ２６２６も含む。ポンプアクチュエータ２６２６は、たとえば、ハウジング２６２３によって画定される開口部２６２５内に少なくとも部分的に配置することができる。この実施形態では、流体ポンプ２６１３は、ベースユニット２６２０とともに提供され、流体ポンプ部分２６２７に連結することができる。たとえば、流体ポンプは、ベースユニット２６２０に連結された蠕動ポンプとすることができる。このような実施形態では、トレイアセンブリ２６０１をベースユニット２６２０に連結するときに、ユーザは、閉鎖システム（容器及びバルブを含む）内の配管の一部分をトレイアセンブリ２６０１から蠕動ポンプのヘッド内に装填して、流体ポンプを完成させることができる。使用時、蠕動ポンプのヘッドには、配管のその一部分を変形させて閉鎖システム内で流体（たとえば、細胞サンプル）を移動させるローラ（または、ローラのセット）が含まれる。したがって、配管のその一部分（変形する）は流体ポンプと言うこともでき、蠕動ポンプヘッドはポンプアクチュエータ（またはポンプアクチュエータの一部）と言うことができる。他の実施形態では、蠕動ポンプのヘッドを、ベースユニット２６２０のポンプアクチュエータから着脱可能（及び別個）とすることができる。このような実施形態では、蠕動ポンプヘッドを配管に事前に取り付けて、トレイアセンブリ２６０１内に含むことができる。したがって、トレイアセンブリを取り付けるときに、事前に接続したポンプヘッド（すなわち、配管のその一部分を含むポンプヘッド）をベースユニット２６２０のポンプアクチュエータに連結することができる。本明細書で説明するように、流体ポンプ２６１３を用いて細胞培養システム２６００内で流体移動を生成することができる。流体ポンプ２６１３は、細胞培養システム２６００内で圧力及び／または流れを生成する任意の好適なポンプとすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、流体ポンプ２６１３は、ピストンロッド及びシリンジ本体を含むシリンジとすることができる。他の種々の容積式流体ポンプを用いることができる。たとえば、本明細書で説明するように、いくつかの実施形態では、ポンプは単一ポートポンプとすることができ、一方で他の実施形態では、ポンプは２ポートポンプとすることができる。流体ポンプ２６１３を、トレイアセンブリ２６０１とともに提供された閉じた配管により、マルチポートバルブ２６０７のマスターポート２６５１に流体連結することができる。この例示的な実施形態では、図６６Ｃに示すように（ベースユニット２６２０に連結されたトレイアセンブリ２６０１を示す）、マルチポートバルブ２６０７は、図示では、トレイアセンブリ２６０１から切り離されてバルブコネクタ２６２２に連結され、流体ポンプ２６１３は、配管Ｅによりマスターポート２６５１に連結されている。流体ポンプ２６１３は、ポンプ本体内に可動部材を含むことができる（図６６Ｂ及び６６Ｃには図示せず）。以前の実施形態に対して前述したように、システム２６００の動作中、流体ポンプ２６１３の可動部材（たとえば、プランジャー、ロータ、またはチューブの変形可能部分）を駆動して、吸引力を引き起こして流体をポンプ本体内に導き、可動部材を駆動して流体をポンプ本体から押し出すことができる。
いくつかの実施形態では、ベースユニット２６２０はまた、攪拌機２６２８を含むことができる。攪拌機２６２８は、たとえば、トレイ２６０２を円運動または半円運動で動かす軌道シェーカーを含むことができる。以前の実施形態に対して前述したように、攪拌機２６２８を、ハウジング２６２３に対して、取り外し可能なトレイアセンブリ２６０１を攪拌するように構成することができる。攪拌機２６２８は、揺り動かし、振動の動き、円形旋回運動、または細胞の培養に有用な他の動きでトレイ２６０２を攪拌してもよい。いくつかの実施形態では、前述したように、個々の細胞培養物器／容器を、細胞培養物器と取り外し可能なトレイアセンブリ２６０１との間に移動させた独立した攪拌機によって独立に撹拌してもよい。いくつかの実施形態では、攪拌機は含まれていなくてもよい。
いくつかの実施形態では、攪拌機２６２８は、トレイアセンブリ２６０１をベースユニット２６２０に連結したときにトレイアセンブリ２６０１が連結されるプレートを含むことができる（本明細書で説明した支持プレート２０５９と同様）。攪拌機プレートを、ネジカップリングなどによって攪拌機アクチュエータ（図示せず）に連結することができる。いくつかの実施形態では、攪拌機２６２８を攪拌機アクチュエータに、たとえば、ユーザによる容易な取り外し及び取り付けを実現する磁気カップリングによって、取り外し可能に連結することができる。この配置によって、攪拌機プレートを洗浄、滅菌などを行うために取り外すことができる。他の実施形態では、攪拌機プレートをベースユニット及び／または攪拌機アクチュエータに、容易な取り外しを促す任意の好適なメカニズム（たとえば、クリップ、ピンなど）によって、取り外し可能に連結することができる。
いくつかの実施形態では、攪拌機２６２８は軌道パターンで攪拌することができる。いくつかの実施形態では、攪拌機２６２８を、たとえば、図８のパターンなどの異なるパターンで攪拌するように、ユーザプログラムすることができる。時には、アプリケーションによっては一部の撹拌パターンを優先してもよい。たとえば、図８のパターンが、均一な分布の細胞を得るのに（たとえば、新しい細胞培養物器に播種するとき）または容器内の流体を混合するのに望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、攪拌機２６２８を、ウィンドシールドワイパ（または往復）運動で攪拌するようにユーザプログラムすることができる。このような実施形態は、たとえば、接着細胞の継代または採取の間に容器内から細胞を剥離するのにより良好であり得る。
いくつかの実施形態では、ベースユニット２６２０はまた、任意選択で、１つまたはセンサ２６２９（図６６Ｂには１つのみを示す）及び電子制御システム２６３０を含んで、細胞培養システム２６００の構成要素（たとえば、バルブアクチュエータ２６２１、ポンプアクチュエータ２６２６）のうちのいずれかの動作を制御することができる。電子制御システム２６３０及びセンサ１６２９は、本明細書で他の実施形態に対して説明した電子制御システム及びセンサと、同じまたは同様とすることができ、同じまたは同様に機能することができる。前述したように、いくつかの実施形態では、たとえば、画像化デバイスと組み合わせて用いることができるライトまたは光源２６８２（図６６Ｂ及び６６Ｃを参照）を設けることができる。
トレイアセンブリ２６０１を、種々の容器をマルチポートバルブ２６０７に相互接続する配管を含むとして図示及び説明しているが、他の実施形態では、トレイアセンブリは、配管の使用を最小限にする（またはなくす）ために内部に規定された流体通路を含むことができる。図６７Ａ及び６７Ｂは、本明細書で説明する細胞培養システムの消耗品トレイアセンブリに含むことができるトレイの実施形態のそれぞれ平面図及び概略側面図である。この実施形態では、トレイ２７０２は、トレイ本体内に一体に形成される流体チャネルを含む。したがって、流体配管の代わりに、流体経路がトレイ本体自体の材料（たとえば、プラスチック）内に規定される。流体経路２７５４を用いて、細胞培養物器（たとえば、細胞培養物容器、サンプル容器、廃棄物容器など）（前述したようにトレイアセンブリの一部とすることもできる）に装填し、これを空にすることができる。より具体的には、図６７Ａ及び６７Ｂに示すように、トレイ２７０２は、トレイ２７０２の上面の下方に規定された流体チャネル２７５４を含むことができる。流体チャネル２７５４は、トレイ２７０２の上面内に規定された開口部２７５５と流体連絡することができる。開口部２７５５は、たとえば、細胞培養物容器２７４７、２７４８、２７４９と流体連絡するように配置することができる。したがって、たとえば、容器に播種容器２７５３からの細胞を、流体チャネル２７５４及び開口部２７５０を介して下から、装填することができる。開口部２７５５を（たとえば隔膜によって）開閉するように駆動することができる。このようなトレイによって、トレイアセンブリの製造及び組み立てを簡単にすることができる。
本明細書で説明する細胞培養システムのいくつかの実施形態では、流体を第１の容器（たとえば、容器２６０５）内の場所から第２の容器（たとえば、容器２７４７）へポンピングするために、マルチポートバルブを駆動して、第１の容器２６０５に接続されるマルチポートバルブのポートＡにマスターポートが接続されるようにする。ポンプは、溶液（たとえば、流体）を容器２６０５からマスターポート内に引く。マスターポートは、流体を流体ポンプの直後の保持器に移し、その結果、容器２６０５からの溶液（たとえば、栄養培地）は保持器に装填される。マルチポートバルブを再び駆動して、マスターポートがマルチポートバルブのポートＢを介して第２の容器２６４７に接続されるようにする。ポンプは、保持器から溶液をポンピングして、ポートＢを介して容器２６４７内に入れる。
代替的な実施形態では、細胞培養システムを、前述の例で説明した保持器を用いずに流体を第１の容器から第２の容器にポンピングするように構成することができる。たとえば、図６８に示すように、細胞培養システムは２つのマルチポートバルブ２５０７及び２５０７’（それぞれ流体ポンプ２５１３に連結されている）を含むことができる。より具体的には、マルチポートバルブ２５０７のマスターポート２５５１は、マルチポートバルブ２５０７’のマスターポート２５５１’に、それらの間の流体ポンプ２５１３によって流体連結される。こうして、流体ポンプは、流体を選択的にポンピングしてマルチポートバルブ２５０７、２５０７’のそれぞれに出入りさせるように、動作することができる。このような実施形態では、流体は、たとえば、ポートＡを介してマルチポートバルブ２５０７に連結された容器２５４７から、マルチポートバルブ２５０７’のポートＢを介してマルチポートバルブ２５０７’に連結された容器２５４８に、保持器を用いずに移動することができる。たとえば、マルチポートバルブ２５０７を駆動して、マスターポート２５５１をマルチポートバルブ２５０７のポートＡに接続する。マルチポートバルブ２５０７’を駆動して、マスターポート２５５１’をマルチポートバルブ２５０７’のポートＢに接続する。次にポンプ２５１３を駆動して、流体を容器２５４７から容器２５４８に直接ポンピングする。いくつかの実施形態では、チェックバルブを用いて、任意選択で、流体を容器２５４７または２５４８のいずれかから保持器に、必要に応じて送ることができる。この実施形態では、さらなるマルチポートバルブを用いることによって流体チューブの数を減らすことができる。加えて、２つのマルチポートバルブを有することで、管理がより簡単な方法で流体を分配することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、１つのバルブを、システムの外側に配置されたすべての容器（たとえば、試薬容器及び廃棄物容器）に直接接続することができ、第２のバルブを、システム本体内（たとえば、トレイ上）に配置された細胞培養物容器及び細胞計数チップに接続することができる。いくつかの実施形態では、マルチポートバルブのうちの１つをインキュベータの外側に配置して、すべての外部溶液（たとえば、冷却された溶液など）に接続することができ、その他のマルチポートバルブをインキュベータの内部に配置して、すべての容器（たとえば、フラスコ）に接続することができる。こうして、インキュベータの外からインキュベータに入るのに単一のチューブのみが必要となる。具体的には、すべての外部溶液を１つのマルチポートバルブを介して連結することによって、トレイアセンブリへの入力が、「外部の」マルチポートバルブのマスターポートからトレイアセンブリのマルチポートバルブ内への単一のチューブを介して形成される。したがって、この配置によって、外部場所（たとえば、冷蔵庫）からトレイアセンブリ内に引き回された複数のチューブ（外部溶液の各容器から１つ）を用いることがなくなる。
図３２～３４を参照して前述したように、本明細書で説明する細胞培養システムは、本明細書で説明する細胞培養システムのベースユニットのうちのいずれかのハウジング内に取り付けることができる光学画像化システムを含むことができる。前述した顕微鏡画像化デバイス１９６０は、ベースユニットの上部の窓または透明部分を通して、及びトレイと任意の振とうプラットフォーム（たとえば、攪拌機と接触するトレイに対するサポート）との両方における切り欠き（または透明部分）を通して見ることができる画像化デバイス１９６２を含む。したがって、顕微鏡画像化デバイス１９６０を用いて、本明細書で説明するように、細胞培養物容器の内容物に関連する情報及び／または細胞計数チップ内の情報を収集することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、顕微鏡画像化デバイス１９６０は、細胞培養処置の間に細胞培養物容器及び／または細胞計数チップの画像を取得することができ、画像を用いて、たとえば、容器内の細胞の量を判定するための内容物の密度（たとえば、浮遊細胞の場合）、またはコンフルエンスの百分率（すなわち、細胞による容器の面積の被覆率）を、たとえば接着細胞の場合について、判定することができる。
また前述したように、いくつかの実施形態では、ライト（複数可）または光源（図示せず）を、別の多軸ガントリ上のシステムのトレイアセンブリの上方に取り付けることができ、これにより、ベースユニット内の顕微鏡と同じ位置に移動するように制御することができる。代替的に、いくつかの実施形態では、光源を、画像化すべきサンプルと同じ側に取り付けることができる。このタイプの画像化及び照明は、落射照明と言われる。図６９に、蛍光システムに対する落射照明の例を例示するが、落射照明は明視野アプリケーションに対して用いてもよい。この蛍光例では、画像化すべきサンプルを、サンプル下方からの光源を用いて色Ａの光によって照明する。そしてサンプルは、色Ｂの独自の光（たとえば「蛍光」）を放出し、これがセンサによって観察される。ダイクロイックミラーが、色Ａの反射光がセンサに到達するのを止めるが、色Ｂの光を通過させるために含まれている。このような落射照明システムを、本明細書で説明する細胞培養システム内に組み込むことができる。
このような実施形態では、光源を、画像化デバイス（たとえば、顕微鏡）と同じガントリ（たとえば、前述したガントリ１９６１）に動作可能に連結して、画像化デバイス及び光源が共に移動できるようにすることができる。代替的に、光源及び画像化デバイスをそれぞれ、別個のガントリに取り付けることもできるし、他の場合には画像化デバイスとは別個に取り付けて、独立に動作させることもできる。以前の実施形態に対して前述したように、顕微鏡画像化デバイス（たとえば、画像化デバイス１９６０）及び光源を、電子制御システムのうちのいずれかによって、また本明細書で説明する方法のいずれかに従って制御することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、顕微鏡画像化デバイス１９６０（及び任意の付随する光源）を、細胞培養物容器を自動的に画像化するように（たとえば、容器内の細胞に関係付けられるセンサ出力を生成するように）制御することができる。電子制御システム（たとえば、電子制御システム１６３０）または本明細書で説明する任意の他の電子制御システムの細胞センサモジュールは、センサ出力を受信して、容器内の細胞の量（たとえば、細胞密度またはコンフルエンスの百分率）に関連する信号を生成することができる。次に、この情報に基づいて、電子制御システムは１つまたは複数の信号（たとえば、バルブ制御信号、ポンプ制御信号、攪拌機信号など）を生成して、細胞培養物容器内からシステム内の別の容器への細胞の移送を起こすことができる。同様に述べたように、いくつかの実施形態では、顕微鏡画像化デバイス（たとえば、画像化デバイス１９６０）は、自動化された細胞継代または細胞採取操作のための入力を提供することができる。
細胞培養システムのいくつかの実施形態では、機械可読な光ラベルまたはバーコード、たとえばクィックレスポンスコード（「ＱＲコード」）が、消耗品トレイアセンブリ上に含まれている。いくつかの実施形態では、画像化デバイス（たとえば、前述した１９６０）を用いて、消耗品トレイアセンブリが、承認された消耗品トレイアセンブリであることを観察及び確認することができる。たとえば、トレイアセンブリがベースユニットに連結されると、画像化デバイスがＱＲコードを視認／スキャンして、トレイアセンブリが、ベースユニットと用いるべき承認されたトレイアセンブリであることを確認することができる。
図１７を参照して前述したように、本明細書で説明する細胞培養システムのうちのいずれかが、細胞培養システムの動作を制御するために用いることができる電子制御システム（たとえば、電子制御システム１６３０）を含むことができる。図１７を参照して、電子制御システム１６３０は、ネットワーク１６４６（たとえば、インターネット）を介して、たとえば、サービスプラットフォーム１６４２及び細胞培養アプリケーション（すなわち、アプリ）１６４４を通して、他のリモートコンピューティングデバイス（たとえば、コンピューティングデバイス１６４３）と通信することができる。電子制御システム１６３０は、それに加えて、またはその代わりに、直接的な接続（たとえば、ベースユニット１６２０のＵＳＢポートに接続されたケーブル）を通して、リモートコンピューティングデバイスと通信することができる。図１７に示すように、電子制御システム１６３０は、ハードウェア及び／またはソフトウェアモジュール（メモリ１６３２に記憶されて及び／またはプロセッサ１６３１内で実行される）とすることができるネットワークモジュール１６４０を含む。ネットワークモジュール１６４０は、ベースユニット１６２０及びリモートコンピューティングデバイス１６４３に関連する情報を交換して、通信プロセスを容易にするように構成されている。たとえば、ベースユニット１６２０のネットワークモジュール１６４０は、リモートコンピューティングデバイス１６４３及びベースユニット１６２０に、短期及び／または長期のセキュリティキーを交換させて、ペアリング及びボンディングプロセスを完了することができる。
また電子制御システム１６３０は、ハードウェア及び／またはソフトウェアモジュール（メモリ１６３２に記憶されて及び／またはプロセッサ１６３１内で実行される）とすることができる通知モジュール１６３９を含むことができる。通知モジュール１６３９は、本明細書で説明する方法及び／またはアプリケーションモジュールのいずれかに関連する通知を生成するように構成されている。たとえば、いくつかの実施形態では、通知モジュール１６３９は、無線機１６３３を介して送信され、リモートコンピューティングデバイス１６４３の通知モジュールによって受信するための通知を生成することができる。このようにして、細胞培養アプリケーションにおいて実行される通知モジュール１６３９は、ユーザに事象を通知するための出力（たとえば、無線通信信号、ＧＵＩ要素、可聴出力、視覚出力など）を生成することができる。
リモートコンピューティングデバイス１６４３は、細胞培養アプリケーション１６４４を介してユーザに対する通知を生成し、このような通知に応答してユーザから入力を受信することができる。次に、リモートコンピューティングデバイス１６４３は、入力（または命令）をサービスプラットフォーム１６４２に送信することができる。ユーザ入力に基づいて、サービスプラットフォーム１６４２は命令をベースユニット１６２０に送信することができ、ベースユニット１６２０は次に、命令を実行して所望のタスク（たとえば、細胞継代）を行うことができる。
図７０～７３に、コンピュータ実装方法を例示する。ここでは、ユーザは前述した通知モジュールから通知を受信する。通知には、たとえば、画像及び提案された操作を含むことができる。ユーザは通知内のデータをレビューすることができるか、他の場合には受信した情報にアクセスすることができ（たとえば、リンクがユーザを通知ページへ連れていくことができる）、及びデータを用いて細胞培養システムの動作について（たとえば、システムはその提案された手順を進めるべきか否か等を）判定することができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ実装方法は、特定の動作を停止する（または進めない）ユーザ入力を受信することを含むことができる。このようにして、システムが提供する自動読み取り値または他の情報にユーザが同意する（または同意しない）か否かにかかわらず、ユーザは任意の機能を無効にすることができる。図７０は、接着細胞を剥離しているときの例示的なワークフローを例示するフローチャートである。図７１は、細胞をカウントしているときのワークフローを例示するフローチャートである。図７２は、コンフルエンスを測定しているときのワークフローを例示するフローチャートである。図７３は、閾値を超えて提案の操作をトリガする自動コンフルエンス／細胞計数が存在するときのワークフローを例示するフローチャートである。図示したように、いくつかの実施形態では、コンピュータ実装方法は、信号を生成することができ及び／またはさらなる人間の介入を伴うことなくシステムに特定のタスクを実行させることができる１つまたは複数のモジュールを含むことができる。たとえば、図７１に示すように、方法は、本明細書で説明するように画像化システムを用いて自動細胞計数を行うことを含むことができる。方法はさらに、自動的に生成された計数をユーザが無効にすることができる１つまたは複数の通知を生成することができる。方法はさらに、ユーザが無効化値を与えない場合に自動計数を続けることができる。
本明細書で説明する細胞培養システムのいくつかの実施形態では、システムは、タンジェンシャルフローろ過（「ＴＦＦ」）システム（しばしば、クロスフローろ過または中空糸ろ過とも言われる）を含む。ＴＦＦは、たとえば継代中の細胞解離試薬のインライン除去に対して用いることができる。本明細書で説明するように、接着細胞（たとえば、表面にくっつく細胞）の培養器または容器が増えて、細胞に覆われる容器フロアの割合（％コンフルエンス）が特定の閾値を超える点に達したときに、いくつかの細胞を剥離して新しい器に移す必要がある。本明細書で説明するように（たとえば、図１２を参照）、解離試薬は、接着細胞（すなわち、表面にくっつく細胞）を表面から剥離するために用いる酵素である。しかし、細胞解離試薬に過剰にさらすことは、細胞の健康状態にとって有害である可能性がある。通常は、細胞解離試薬は遠心分離プロセスを介して取り除かれる。これには、細胞をシステム（遠心分離用）から取り出してシステムに戻すことが要求される。細胞を繰り返して取り扱うと、特に取り出してシステムに再導入すると細胞損傷、多分化能の損失などにつながる可能性があるため、細胞の取り扱いを制限しながら細胞解離試薬を取り除くことが望ましい。たとえば、遠心分離を行うと、遠心分離プロセスの間に細胞に印加される力に起因して、細胞が凝集するかまたは損傷を受ける可能性がある。さらに、ＴＦＦを用いると、遠心分離（ユーザ介入を必要とする）によって細胞を取り出す必要性がなくなる可能性がある。加えて、遠心分離機は、細胞培養システムとインラインで統合することが難しい大きくて扱いにくい機械である可能性がある。以下、容器及び／またはシステム全体内の細胞を維持しながら、タンジェンシャルフローろ過を用いて解離試薬及び／または他の培地成分を連続して選択的に取り出す方法について説明する。また、このようなシステムによって、いくつかの実施形態では、解離試薬を培養細胞から十分に取り除くことができる。解離試薬を十分に取り除く能力は、使用可能な細胞を分配するのに非常に重要である可能性がある。たとえば、場合によっては、「十分に取り除かれる」は、ほとんど微量の解離薬剤が培養細胞内に存在することを意味する。たとえば、いくつかの実施形態では、解離試薬を十分に取り除くことは、少なくとも９９パーセントの解離試薬を取り除くことを含むことができる。
より具体的には、接着細胞は、それが成長している表面が混雑しすぎると、挙動が異なってくるかまたは死に出す。これを改善するために、酵素または化学薬品である可能性がある細胞解離試薬にさらすことによって細胞を定期的に剥離し、そして、細胞の一部を廃棄物または新しい空のフラスコ（たとえば、細胞培養物容器）のいずれかに移す。たとえば、単一のトレイアセンブリ上に複数の細胞培養物容器を含むことによって、本明細書で説明するシステムは、第１の容器が細胞の最大容量に達したときに、細胞を新しい（空の）細胞培養物容器に継代することに非常に適している。最も一般的に用いられている細胞解離試薬は、プロテアーゼとして知られる酵素のクラスである（タンパク質を分解する酵素）。これは、細胞内のどのタンパク質を消化するかについて比較的無差別である傾向がある。したがって、細胞の健康状態を損なうことを避けるために、細胞解離試薬に細胞をさらすことを最小限にしなければならず、細胞を剥離するのに必要な長さだけ細胞をさらさなければならない。
通常、細胞解離試薬の除去は、手動の細胞培養プロセスでは、細胞懸濁液（細胞、細胞解離試薬、及び培地の混合）を遠心分離管の中に置き、遠心分離機の中で回転させて、細胞を強制的に沈降させ、管の最下部においてペレットの形状にすることによって行う。そして上清（細胞の上方の液体）を取り出し、細胞を緩衝液によって洗浄する。遠心分離プロセスを繰り返し、任意選択で緩衝液による細胞の洗浄を繰り返して、解離試薬の除去を確実にする。そして、細胞を新しい培地内で再懸濁し、１つまたは複数の細胞培養物容器内に再導入して培養を続ける。このタイプの遠心分離プロセスは、多くの理由により望ましくない可能性がある。第１に、遠心分離をインラインで行うことが非常に難しい可能性があり、そのため、サンプルを別個の遠心分離機に移した後に、細胞培養物器に戻す必要があり得る。第２に、遠心分離機は通常、統合デザインにおいて多くのスペースを取る。遠心力はロータ直径及び回転速度に依存するため、大きなロータが必要であるか、または要素を高速で動かすことができるモータが必要である。第３に、遠心分離機は、動作中に機械的に故障した場合に危険である可能性がある。たとえば、遠心分離機は、ウィルスなどの危険な生物製剤をエアロゾルにして散布する可能性がある。また遠心分離機は、細胞の健康状態に影響する力を細胞に印加する可能性がある。
いくつかの既知のシステムでは、標準的な（すなわち、「貫流する」）ろ過方法を用いている。これは通常、解離試薬から細胞を分離することはうまくいかない。なぜならば、ろ過器が急速に目詰まりして、液体を押し通すためには高圧（または長いプロセス時間）が必要となるからである。また細胞がろ過器内に捕らえられる可能性があり、その結果、逆洗浄した後でさえ剥離しない。
遠心分離及び標準的なろ過方法の前述した問題に対する代替案は、解離試薬除去に対してタンジェンシャルフローろ過を用いることである。タンジェンシャルフローろ過を用いれば、溶液はろ過器を通るのではなく、ろ過器の表面と平行に流れるため、各サイクルによって、ろ過膜の孔径よりも小さい成分はろ過器を透過することができ（すなわち、液体及び小溶質）、膜の孔径よりも大きい成分は、多少の透過しなかった溶液と一緒に保持される。たとえば、ろ過器にかかる圧力差によって、より小さい成分はろ過器を通り、より大きい成分はろ過器によって保持されて膜表面に沿って通る。ある数のサイクルの後に、固形物を失うことなく液体を完全に取り替えることができる。このアプローチによってろ過器の目詰まりが減る。なぜならば、ろ過器を通る流れによって、ろ過器の目詰まりから固形物が絶えず取り除かれるからである。
本明細書で説明する細胞培養システム内に組み込まれるように、細胞継代法を行うときにＴＦＦを用いて細胞解離試薬を取り除くことができる。図７４は、細胞培養処置中のシステム内の例示的な流体流れ、細胞培養システム内で連結することができる種々の容器及び他の構成要素、ならびに流体流れシステムに連結されて内部に含まれるＴＦＦシステムを例示するシステム図である。システム図は、細胞培養システム２８００の種々の構成要素に対して説明しているが、当然のことながら、この例示的なダイアグラムは本明細書で説明する実施形態のいずれにも適用することができる。別の言い方をすると、細胞培養システム２８００に対して説明するタンジェンシャルフローろ過部品及び方法は、本明細書で説明する細胞培養システムのうちのいずれ（たとえば、細胞培養システム１００、２００、４００、１６００、１７００、２０００、２１００、２２００、２３００、２６００、２８００、３６００、４０００など）にも含むことができる。
図７４では、２つの細胞培養物容器Ａ及びＢ（図示せず）に連結されるマルチポートバルブ２８０７と、解離試薬を収容する培地容器２８０５とを含む細胞培養システム２８００の一部を例示している。流体（またはポンプ）保持器２８７４を伴う第１の流体ポンプ２８１３が、マルチポートバルブ２８０７のマスターポートに流体連結されている。またマルチポートバルブ２８０７は、ＴＦＦ保持器２８７２に流体連結されている。ＴＦＦ保持器２８７２は、第２のポンプ２８１３’とＴＦＦカートリッジ２８５６とに流体連結されている。ＴＦＦカートリッジ２８５６は廃棄物容器２８０６に連結されている。
図７４に示すように、フロー矢印１は、新鮮な培地がどのようにマルチポートバルブに流体連結されているかを示している。マルチポートバルブ自体は、細胞培養物容器Ａ及びＢ、ポンプ保持器２８７４、及びＴＦＦ保持器２８７２に連結されている。フロー矢印２は、マルチポートバルブ２８０７から細胞培養物容器Ａ及びＢへ前後する流体流路を示している。フロー矢印３は、解離試薬除去のために細胞溶液がＴＦＦカートリッジを通って循環する様子を示している。フロー矢印４は、透過物の流れを示している。これは、ＴＦＦカートリッジ２８５６の孔を通って廃棄物容器２８０６内に流れる古い培地（解離試薬及び意図せずに失われる可能性がある新しい培地）を指している。
細胞培養システムにおいてＴＦＦを用いる１つの例示的方法では、培養中の細胞に解離試薬を加えた後、及び細胞が付着したかまたはその型の細胞を剥離するためにかかる設定時間が経過したとユーザが画像を通して確認した後に、システムは任意選択で解離試薬中和剤を添加して解離試薬の効果を減速させることができる。そしてＴＦＦを用いて解離試薬と中和剤とのこの溶液を細胞から十分に取り除く一方で、新しい培地を加える。細胞を新しい器に移すか、または必要に応じて採取する。より具体的には、図７４を参照して、最初に、細胞が剥離した後に、剥離した細胞の溶液（解離試薬を含む）を、たとえば、容器Ａ及び／またはＢからＴＦＦ保持器２８７２内に移す。細胞溶液を、ポンプ２８１３’によってＴＦＦカートリッジ２８５６を通して循環させて、ＴＦＦ保持器２８７２内に戻す。定期的に（または継続的に）、ＴＦＦ保持器２８７２に新鮮な培地を補充して、ＴＦＦろ過器カートリッジ２８５６を通って流れる間に取り除かれた透過した古い培地と取り替える。ろ過器カートリッジ２８５６を通る古い培地を、廃棄物容器２８０６に移す。最終的には、一例では、約５サイクル後に、細胞溶液内の最大で９９の古い培地が新鮮な培地と取り替えられる。細胞をＴＦＦ保持器２８７２から新しい細胞培養物器にポンピングして、継代が完了する。たとえば、細胞を最初に容器Ａ（図示せず）内に培養することができ、容器Ｂ（図示せず）は細胞が無い状態とすることができる。同様に述べて、容器Ｂは、解離試薬を取り除いた後に培養を続けるために細胞の一部を継代することができる「拡大容器」とすることができる。
いくつかの実施形態では、ＴＦＦカートリッジを細胞培養システム用のトレイアセンブリ上に含むことができる。たとえば、図７５に示すように、トレイアセンブリ２８０１を例示する。トレイアセンブリ２８０１は、トレイ２８０２、２つの細胞培養物容器２８４７及び２８４８、廃棄物容器２８０６、培地容器２８０５、バルブ２８０７、及びＴＦＦろ過器カートリッジ２８５６を含む。ＴＦＦろ過器カートリッジ２８５６は、トレイ２８０２上の容器のうちの１つまたは複数とバルブ２８０７とに流体連結することができる。またＴＦＦろ過器カートリッジ２８５６は、本明細書の他の実施形態に対して含まれて説明された流体ポンプに連結することができる。
図７６～８０はそれぞれ、ＴＦＦシステムを含む例示的な細胞培養システムを例示する。図７６～８０は、ＴＦＦシステムの構成要素及び機能を例示するために細胞培養システムの種々の構成要素を例示し、細胞培養システムのいくつかの構成要素は図示も説明もしていない。しかし当然のことながら、図７６～８０に示す細胞培養システムのいずれも、本明細書で説明する他の実施形態に含まれる構成要素のいずれも含むことができる。たとえば、必ずしも図７６～８０に示していないが、細胞培養システムはそれぞれ、本明細書で他の実施形態に対して説明したように、ＴＦＦが流体連結されるマルチポートバルブまたはバルブシステム、種々の容器（細胞培養物容器、廃棄物、試薬、及び培地容器など）、種々の構成要素を流体的に接続するための配管などを含むことができる。このように、図７６～８０に対して図示及び説明する細胞培養システムの部分は、細胞培養システムのＴＦＦシステム部分のみを例示している。さらに、図７６～８０で説明するＴＦＦシステムのいずれも、本明細書で説明する細胞培養システム及び／またはトレイアセンブリのいずれにも組み込むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ４１０１または本明細書で説明する他のトレイアセンブリのいずれも、図７６～８０で説明するＴＦＦシステムのいずれかを含むように変更することができる。
図７６に、細胞培養システム２９００（本明細書では「システム」とも言う）の一部を例示する。これには、本明細書で説明するように細胞溶液をろ過するためのＴＦＦカートリッジ２９５６を含むデュアルポンプＴＦＦシステムが含まれる。システム２９００は容器２９７２を含む。容器２９７２は、細胞及び他の流体（たとえば、培地及び／または試薬）を含むことができる細胞サンプル溶液を収容する保持器として機能することができる。いくつかの実施形態では、細胞サンプル内の細胞の生存能力を維持するために、容器２９７２を制御温度に維持することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、温度は約３７摂氏度に維持される（たとえば、水槽によって）。第１の流体ポンプ２９１３が、容器２９７２に流体連結され、ＴＦＦカートリッジ２９５６にも連結されている。ＴＦＦカートリッジ２９５６は第２のポンプ２９１３’にも流体連結されている。第２のポンプ２９１３’は廃棄物容器２９０６に流体連結されている。
図７６に示すように、フロー矢印は、ＴＦＦシステムを通る細胞サンプル溶液の流れを示す。より具体的には、細胞溶液は容器２９７２から第１のポンプ２９１３へ流れた後に、ＴＦＦカートリッジ２９５６の入口に至る。細胞溶液は、たとえば、解離試薬を取り除くために、ＴＦＦカートリッジ２９５６を通って循環する。細胞溶液の未透過物は、ＴＦＦカートリッジ２９５６の出口から流れ出て、容器２９７２に戻る。透過物の流れ（古い培地（解離試薬及び意図せずに失われる可能性がある新しい培地）を指す）は、ＴＦＦカートリッジ２９５６の孔を通って流れ、第２のＴＦＦカートリッジ２９５６の出口から出て、廃棄物容器２９０６内に入る。この実施形態では、第２のポンプ２９１３’は、ＴＦＦカートリッジ２９５６から透過物を引き出して廃棄物容器２９０６内に入れることを助ける。同様に述べると、第２のポンプ２９１３’は、ＴＦＦカートリッジから外へ出る透過物の所望の流量を維持することができる。具体的には、第２のポンプ２９１３’の動作条件を調整して、ＴＦＦろ過器における潜在的な変化（たとえば、目詰まりまたはろ過器負荷の増加）に適応することができ、その結果、所望の出口流れが維持される。
図７７に、細胞培養システム３０００（本明細書では「システム」とも言う）の一部を例示する。これには、本明細書で説明するように細胞溶液をろ過するためのＴＦＦカートリッジ３０５６を含むデュアルポンプＴＦＦシステムが含まれる。この実施形態では、ＴＦＦシステムは、やはり細胞溶液を洗浄するための使用例を例示する。システム３０００は容器３０７２を含む。容器３０７２は、細胞及び他の流体（たとえば、培地及び／または試薬）を含むことができる細胞サンプル溶液を収容することができる保持器として機能することができる。いくつかの実施形態では、細胞サンプル内の細胞の生存能力を維持するために、容器３０７２を制御温度に維持することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、温度は約３７摂氏度に維持される。第１の流体ポンプ３０１３が容器３０７２に流体連結され、ＴＦＦカートリッジ３０５６にも連結されている。ＴＦＦカートリッジ３０５６は第２のポンプ３０１３’にも流体連結されている。第２のポンプ３０１３’は、廃棄物容器３００６と、洗浄試薬を伴う容器３０４８とに流体連結されている。
前述したように、この実施形態では、バックフラッシュを行ってＴＦＦカートリッジを洗浄するために用いるＴＦＦシステムを例示している。たとえば、ＴＦＦろ過器が目詰まりしている場合、ろ過器はもはや効果的ではない。このような場合、ＴＦＦシステムを駆動して逆流構成で実行することができる。いくつかの実施形態では、ろ過器目詰まりは、圧力低下、またはポンプを順流構成で動かすため（たとえば、細胞を洗浄するため）に必要なパワーの上昇によって判定することができる。逆流構成で実行すると、容器３０７２からの細胞サンプルを最初にシステム内の適切な容器内に運ぶことができる。これにより、容器３０７２は、水または他の試薬であってバックフラッシュ動作を促すために用いるものを収容することができる。第２のポンプ３０１３’は、容器３０４８から洗浄試薬を引っ張って、それをＴＦＦカートリッジ３０５６内にポンピングすることができる。洗浄試薬は多孔性ろ材を通って後方に進んで、ＴＦＦカートリッジ３０５６のメインチャンバ内に入り、ＴＦＦカートリッジ３０５６の入口ポートを通って出る。洗浄試薬は容器３０７２内に運ばれて、内部の任意の他の流体（たとえば、水、他の試薬）と混合される。容器３０７２からの液体は後方へ流れて、ＴＦＦカートリッジ３０５６の未透過物出口内に入る。この動作において、容器３０７２に培地（細胞ではなくて）を装填することができる。容器３０７２からのこの流れをポンプ３０１３によって制御することができ、その結果、ＴＦＦカートリッジ３０５６のメインチャンバ内の流れを後方に進ませることができる。２つの流れプロセスはＴＦＦカートリッジ３０５６のメインチャンバに流れ込み、ポンプ３０１３’を通って出て行く。廃棄物容器３００６への流路を遮断することができ、ＴＦＦカートリッジ３０５６及びポンプ３０１３’からの流体の出力流れは容器３０７２に流れ込むことができる。
ＴＦＦシステムの別の実施形態では、単一ろ過プロセスにおいて細胞継代及び生物学的材料の抽出を可能にすることができるデュアルカートリッジろ過システムを含むことができる。単一のＴＦＦカートリッジの代わりに、異なる孔径の膜が直列に接続されている２つ以上のＴＦＦろ過器装置を伴うシステムを有することによって、異なる構成要素をサイズに基づいて分離することができる。一例では、第１のＴＦＦカートリッジ（またはカートリッジの第１のろ過器部分）は細胞を取り出すことができ、第２のＴＦＦカートリッジ（またはカートリッジの第２のろ過器部分）はウィルスを取り除くことができる。いくつかの実施形態では、第３のＴＦＦカートリッジ（またはカートリッジの第３のろ過器部分）は抗体を取り出すことができる。このようなＴＦＦシステムによって培地成分の選択的除去が可能になる。たとえば、細胞培養培地を変えることは、しばしば細胞にとって有害となる可能性があり、特にそれが機能するために自己分泌成長因子を必要とする場合にそうである。特定の成分を取り出さずに培地を変えられることは、特定の細胞型にとって有用である可能性がある。図７８に、デュアルポンプ及びデュアルカートリッジＴＦＦシステムを含む細胞培養システム３１００（本明細書では「システム」とも言う）の一部を例示する。ＴＦＦシステムは、本明細書で説明するように細胞溶液をろ過するための第１のＴＦＦカートリッジ３１５６及び第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’を含む。この実施形態では、ＴＦＦシステムは、システム２９００及び３０００に対して前述したように細胞溶液を洗浄またはろ過するために、及びたとえば通常は廃棄物に送られる透過物からウィルスをろ過及び収集するために、ＴＦＦシステムを用いる例を例示する。システム３１００は、細胞及び他の流体（たとえば、培地及び／または試薬）を含むことができる細胞サンプル溶液を収容する保持器として機能することができる容器３１７２を含む。いくつかの実施形態では、細胞サンプル内の細胞の生存能力を維持するために容器３１７２を制御温度に維持することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、温度は約３７摂氏度に維持される（たとえば、水槽によって）。第１の流体ポンプ３１１３が容器３０７２に流体連結され、第１のＴＦＦカートリッジ３１５６にも連結されている。第１のＴＦＦカートリッジ３１５６は第２のポンプ３１１３’にも流体連結されている。第２のポンプ３１１３’は、第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’の入口に流体連結されている。第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’は、廃棄物容器３１０６と収集容器３１４８とに流体連結されている。
図７８に示すように、フロー矢印は、ＴＦＦシステムを通る細胞サンプル溶液の流れを示す。より具体的には、細胞溶液は容器３１７２から第１のポンプ３１１３へ流れた後に、第１のＴＦＦカートリッジ３１５６の入口に至る。細胞溶液は、たとえば、解離試薬を取り除くために、第１のＴＦＦカートリッジ３１５６を通って循環する。細胞溶液の未透過物は、第１のＴＦＦカートリッジ３１５６の出口ポートから流れ出て、容器３１７２に戻る。この実施形態では、透過物の流れ（古い培地（解離試薬及び意図せずに失われる可能性がある新しい培地）を指す）は、ＴＦＦカートリッジ３１５６の孔を通って流れ、第１のＴＦＦカートリッジ３１５６の第２の出口ポートから出て、第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’の入口ポート内に入る。この実施形態では、第２のポンプ３１１３’を用いて、第１のＴＦＦカートリッジ３１５６から外へ透過物をポンピングして、第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’内に入れることができる。第１のＴＦＦカートリッジ３１５６からの透過物を、第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’によってろ過することができ、第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’からの未透過物は、第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’の第１のポートから流れ出て収集容器３１４８内に入ることができる。第２のＴＦＦカートリッジ３１５６’からの未透過物には、ウィルスまたは他のパーティクルであって細胞培養から収集が望まれるものを含むことができる。第２のＴＦＦカートリッジからの透過物は、第２のＴＦＦカートリッジ３１５６の第２の出口ポート’から流れ出て、廃棄物容器３１０６内に入る。
図７９に、細胞培養システム３２００（本明細書では「システム」とも言う）の一部を例示する。これには、本明細書で説明するように細胞溶液をろ過するためのＴＦＦカートリッジ３２５６を含むデュアルポンプＴＦＦシステムが含まれる。システム３２００は容器３２７２を含む。容器３２７２は、細胞及び他の流体（たとえば、培地及び／または試薬）を含むことができる細胞サンプル溶液を収容する保持器として機能することができる。いくつかの実施形態では、細胞サンプル内の細胞の生存能力を維持するために容器３２７２を制御温度に維持することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、温度は約３７摂氏度に維持される。第１の流体ポンプ３２１３が容器３２７２に流体連結され、ＴＦＦカートリッジ３２５６にも連結されている。ＴＦＦカートリッジ３２５６は第２のポンプ３２１３’にも流体連結されている。第２のポンプ３２１３’は廃棄物容器３２０６に流体連結されている。
図７９に示すように、フロー矢印は、ＴＦＦシステムを通る細胞サンプル溶液の流れを示す。より具体的には、細胞溶液は容器３２７２から第１のポンプ３２１３へ流れた後に、ＴＦＦカートリッジ３２５６の入口に至る。細胞溶液は、たとえば、解離試薬を取り除くために、サイクルＴＦＦカートリッジ３２５６を通って循環する。細胞溶液の未透過物は、ＴＦＦカートリッジ３２５６の出口から流れ出て、容器３２７２に戻る。透過物の流れ（古い培地（解離試薬及び意図せずに失われる可能性がある新しい培地）を指す）は、ＴＦＦカートリッジ３２５６の孔を通って流れ、第２のＴＦＦカートリッジ３２５６の出口から出て、廃棄物容器３２０６内に入る。この実施形態では、第２のポンプ３２１３’は、ＴＦＦカートリッジ３２５６から透過物を引き出して、廃棄物容器３２０６内に入れることを助ける。同様に述べると、第２のポンプ３２１３’は、ＴＦＦカートリッジから外へ出る透過物の所望の流量を維持することができる。具体的には、第２のポンプ３２１３’の動作条件を調整して、ＴＦＦろ過器における潜在的な変化（たとえば、目詰まりまたはろ過器負荷の増加）に適応することができ、その結果、所望の出口流れが維持される。加えて、この実施形態では、第２のポンプ３２１３’とＴＦＦカートリッジ３２５６との間の流体ラインに圧力センサ３２９８が配置されている。圧力センサ３２９８を用いてシステム内の圧力を測定して、システムを通る全体の流れの指標を得ることができる。たとえば、入口圧力及び透過物圧力を測定することで、ＴＦＦカートリッジ３２５６の多孔質膜を通る（すなわち、廃棄物の流れの）圧力低下（したがって、流れの低下）の何らかの表示を得ることができる。圧力低下を、たとえば、廃棄物の流れ（ろ材が目詰まりしているか否か等）に関連づけて、これを評価するために用いることができる。遠心ポンプではなくて容積式流体ポンプ（たとえば、ポンプ３２１３及び３２１３’）を用いることで、ポンプの速度が流量に直接関連づけられる。したがって、いくつかの実施形態では、システムは、図示した圧力センサを含まなくてもよい。その代わりに、流量をポンプ速度に基づいて決定することができる。
図８０に、デュアルポンプＴＦＦシステム及びデュアルマルチポートバルブを含む細胞培養システム３３００（本明細書では「システム」とも言う）の一部を例示する。ＴＦＦシステムは、本明細書で説明するように細胞溶液をろ過するためのＴＦＦカートリッジ３３５６を含む。この実施形態では、第１のマルチポートバルブ３３０７及び第２のマルチポートバルブ３３０７’が第１のポンプ３３１３に連結されている。バルブ３３０７及び３３０７’と第１のポンプ３３１３とは、本明細書で他の実施形態に対して説明するように、流体をシステム３３００の種々の容器（たとえば、細胞培養物容器、培地容器、サンプル容器など）に出入りさせて、ならびに容器とＴＦＦカートリッジ３３５６との間で移動させるように、構成されている。図８０に示すように、第２のマルチポートバルブ３３０７’は、細胞培養物容器３３４７とポンプリザーバ３３７４とに連結されている。またシステム３３００は、他の種々の容器、たとえば、図８０に示すサンプル容器３３０５及び清浄液容器３３４８を含んでいる。これらは、第１のマルチポートバルブ３３０７’に連結されている。ポンプリザーバ３３７４は、第２のバルブ３３０７’を介してポンプ３３１３出口に選択的に連結することができる。ポンプリザーバ３３７４はデバイス内の任意の流体を保持するために用いることができる。ＴＦＦプロセスの場合、ポンプリザーバ３３７４は、たとえば、「加温された新鮮な培地」を保持することができる。またポンプリザーバ３３７４は、必要に応じて透過物出力から溶液を受け取るために用いることもできる。
またシステム３３００は、細胞及び他の流体（たとえば、培地及び／または試薬）を含むことができる細胞サンプル溶液を収容する保持器として機能することができる容器３３７２を含む。いくつかの実施形態では、細胞サンプル内の細胞の生存能力を維持するために容器３３７２を制御温度に維持することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、温度は約３７摂氏度に維持される。第２の流体ポンプ３３１３’が容器３３７２に流体連結され、ＴＦＦカートリッジ３３５６にも連結されている。またＴＦＦカートリッジ３３５６は、第２のマルチポートバルブ３３０７にも流体連結されている。第２のマルチポートバルブ３３０７は第１のポンプ３３１３に連結されている。第１のポンプ３３１３は、第１のマルチポートバルブ３３０７と廃棄物容器３３０６とに連結されている。この実施形態では、ＴＦＦカートリッジ３３５６と第２のマルチポートバルブ３３０７’との間の流体ラインに第１の圧力センサ３３９８が配置されており、第２のポンプ３３１３’とＴＦＦカートリッジ３３５６との間に第２の圧力センサ３３９８’が配置されている。第１の圧力センサ３３９８及び第２の圧力センサ３３９８’を用いて、圧力センサ３２９８に対して前述したものと同じかまたは同様の情報を得ることができる。
図８０に示すように、フロー矢印は、ＴＦＦシステムを通る細胞サンプル溶液の流れを示す。より具体的には、細胞溶液は容器３３７２から第２のポンプ３３１３へ流れた後に、ＴＦＦカートリッジ３３５６の入口に至る。細胞溶液は、たとえば、解離試薬を取り除くために、サイクルＴＦＦカートリッジ３３５６を通って循環する。細胞溶液の未透過物は、ＴＦＦカートリッジ３３５６の出口からへ流れ出て、容器３３７２に戻る。透過物の流れ（古い培地（解離試薬及び意図せずに失われる可能性がある新しい培地）を指す）は、ＴＦＦカートリッジ３３５６の孔を通って流れて、第２のＴＦＦカートリッジ３３５６の出口から出る。この実施形態では、透過物は、第１及び第２のマルチポートバルブ３３０７及び３３０７’と第１のポンプ３３１３とを通って流れて、廃棄物容器３３０６に至る。
ＴＦＦシステムを用いて解離試薬をろ過し／取り除くことで、プロセス内で細胞を失うことなく接着細胞を継代した後で望ましくない構成要素のインライン除去を行うことができる。前述したように、このような細胞消失または損傷は、他のろ過方法（たとえば、前述したように標準的なろ過または遠心分離）によって、または取り除きをオフラインで実行することで、行うことができる。ＴＦＦによって、浮遊細胞培養における劣化した培地を、細胞を失うことなく、また劣化した培地を新鮮な培地で希釈することなく、取り替えることができる。さらに、細胞溶液の濃縮を、細胞を失うことなく行うことができる。またＴＦＦシステムは、細胞溶液内に形成された残骸を廃棄するために溶液の培地を変える必要を減らすかまたはなくすことができる。
ＴＦＦろ過を、たとえば、接着細胞継代に続いて行って、細胞溶液内の解離試薬を収容する培地を新鮮な培地と取り替えることができる。またＴＦＦを、凍結された細胞溶液の蘇生に続いて行って、すなわち、細胞溶液内の凍結された培地を新鮮な培地と取り替えることができる。本明細書で説明するように、ＴＦＦを用いて、浮遊細胞培養における劣化した培地を、細胞を失うことも劣化した培地を単に新鮮な培地で希釈することもなく、取り替えることができる。ＴＦＦに対する別の使用例では、細胞を同時に抽出することなく、精製された生物製剤（たとえば、ウィルス及びタンパク質）を培地から直接抽出することを含む（下流の細胞から生物製剤を分離することを伴う）。
またＴＦＦろ過を、接着細胞を採取するときに用いることができる。たとえば、解離試薬を含む古い培地を、細胞を失うことなく細胞溶液から取り除き、それを新鮮な培地または別の液体（採取した細胞がその意図したユースケースに対して必要である）と交換する。ＴＦＦはまた、細胞溶液を所望の細胞密度まで濃縮することによって、ユーザが収集するために接着細胞を採取するときに、または、たとえば細胞を増殖させるために用いた培地を細胞を失うことなく取り除いて、凍結した培地と取り替えることによって、凍結すべき細胞を採取するときに、用いることができる。
いくつかの実施形態では、ＴＦＦを、培養している細胞よりも小さい汚染（たとえば、細菌汚染）を細胞培養物から取り除くために用いることができる。剥離した細胞の溶液をＴＦＦを通して循環させて、汚染はろ過器を通る循環ごとにゆっくりと失われる。細胞溶液に、新鮮な未汚染の培地を定期的または継続的に補充する。
いくつかの実施形態では、ＴＦＦを用いて、幹細胞が成長している培地を、分化プロトコル（幹細胞を特定の種類の細胞に変えるプロトコル）の特定のステップに必要な新しい培地と完全に取り替え、古い培地中の化学物質が分化プロセスと干渉しないことを確実にすることができる。これは、剥離した細胞の溶液をＴＦＦを通して循環させることによって行われ、新しい培地を細胞溶液に定期的または継続的に添加しながら、古い培地が孔を通って失われる。
いくつかの実施形態では、ＴＦＦカートリッジは最終的に、目詰まりしすぎて再使用できなくなる可能性がある。たとえば、いくつかの場合には、細胞溶液が液体を失うのが速すぎると、ＴＦＦろ過器は目詰まりする可能性がある。ＴＦＦシステムの一実施形態例では、細胞溶液をカートリッジの内側そして外側に通して、目詰まりの防止を助けることができる。細胞溶液を内側に通すと、古い培地が外側にしみ出て透過物ストリームに入り、廃棄に行く。新しい培地をＴＦＦ保持器内に添加する。細胞は時間とともにゆっくりとカートリッジの内側に対して詰まる。細胞溶液をカートリッジの外側に通すと（透過物ストリーム）、古い培地が内側にしみ出て未透過物ストリーム（膜の表面に沿って通る溶液）に入り、供給リザーバ（たとえば、膜に向けられる溶液を伴うリザーバ）に戻り、廃棄に行く。新しい培地がＴＦＦ保持器内に添加され、古い培地が内側にしみ出るにつれて、内壁から細胞を剥がして、廃棄に行く。細胞はカートリッジの外側に対してゆっくりと詰まる。
別の例示的な実施形態では、ろ過器カートリッジの目詰まりを防ぐために流量センサを含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、流量センサを用いて、溶液中の異なる密度の異なる型の細胞に対してＴＦＦを較正することができる。いくつかの実施形態では、消耗品トレイアセンブリの一部として流量センサを含むことができる。いくつかの実施形態では、流量センサを透過物ライン内に配置して、どのくらいの量の流体が取り除かれているかを判定するために用いることができる。そのため、システムは保持器に新鮮な培地を同様の速度で補充することができる。これはまた、代わりに流量センサを未透過物ライン上に置くことによっても推測することができる。システムの補充がゆっくりすぎる場合、細胞溶液が密になりすぎる可能性があり、ろ過器の繊維を通して細胞を動かすのに十分な液体がないために、ろ過器が目詰まりする可能性がある。
いくつかの実施形態では、システムは、たとえば、透過物ラインまたは未透過物ラインのいずれかの上に、そこに組み込まれた流量センサを備えることができる。このような実施形態では、流量センサを用いて十分な全体液体がいつ取り除かれたかを判定することができ、古い培地が完全にまたはほとんど完全に取り除かれたことを確認することができる。したがって、その時点で、システムは溶液のろ過を停止することができる。したがって、この配置によって、新しい培地の廃棄、細胞の不要な取り扱い、及び時間が制限されるが、新しい培地の除去及び廃棄が続くことが回避される。
流量センサを用いない一実施形態では、異なる濃度の異なる細胞型に対する流体除去の速度の一覧表示または表をシステムによって提供して、ユーザが各細胞型及び密度に対して正しい設定を選択できるようにすることができる。また古い培地の大部分（遠心分離機と同様の量）を取り除くためには、細胞溶液の所与の全体積に対して、全体流体をどのくらい取り除く（すなわち、どのくらい長くＴＦＦシステムを通して循環させる）必要があるかを知るために、このシステムを較正する。
さらに別の例示的な実施形態では、ＴＦＦシステムは、ろ過能力を高めるために、事前処理された膜または代替的な膜材料を含むことができる。たとえば、孔径膜は通常、排除限界に基づいて規定され、したがって小さい孔が常に、より大きい孔膜内に存在する。事前コーティング及び処置によって、ろ過プロセス均一性を向上させることが、すなわち最小孔を塞ぐことによって可能になる。ＴＦＦは、ろ過器の断面積が制限されているために、大きな細胞集塊を粉砕するために用いることができ、異なる細胞型を、ろ過器から透過する傾向に基づいて分離することができる。
いくつかの実施形態では、ＴＦＦシステムを、本明細書で図示及び説明したシステムのいずれかで用いて、細胞密度を調整することができる細胞採取の方法を容易にすることができる。具体的には、細胞を検査目的で用いるときの特定の状況では、細胞の密度（または量）が所定の範囲にある溶液を用いることが望ましい可能性がある。したがって、採取した細胞溶液が所望の密度を下回る場合、現行の方法には、上清（たとえば、溶液）の一部を取り出して細胞密度を高めるために細胞を（たとえば、遠心分離機操作を介して）処理するさらなるステップが含まれる。しかし、採取した細胞溶液が所望の密度を上回る場合、現行の方法には、さらなる溶液を添加するために細胞を処理するさらなるステップが含まれる。いくつかの実施形態では、ＴＦＦシステムは、所望の細胞密度範囲にある採取用の細胞溶液を生成することができる。具体的には、潜在的に有害な解離試薬を取り除いた後に、細胞溶液を（たとえば、計数チップによって）測定して、現在の細胞密度を求めることができる。次に細胞溶液をＴＦＦを通して処理して過剰な溶液を取り除き（細胞密度が低くすぎる場合）、そして再測定することができる。代替的に、細胞密度が高すぎる場合にさらなる細胞培地を加えることができる。こうして、細胞を所望の密度でシステムから採取することができる。いくつかの実施形態では、ユーザは（電子制御システム１６３０などの電子制御システムを用いて）所望の採取細胞密度を選ぶことができる。このように、システムは、種々の異なる細胞型、ユースケースなどに対して所望の密度で細胞を提供することに適応することができる。
以下に、種々の実施形態による、ＴＦＦシステムの使用を含むことができる幹細胞を培養及び／または処理するための種々の方法及びワークフローを示す。以下に説明するすべてのワークフローでは、本明細書で説明するシステム及び方法の任意の実施形態（たとえば、細胞培養システム４０００）を使用できることを前提としなければならない。簡略にするために、培地を添加すること、細胞を移すこと、コンフルエンスを測定すること、及びＴＦＦにより新しい液体を取り除き添加することについては、明確な詳細を経ることなくこれらのワークフローに対しては説明しない場合がある。これらの詳細は、他の同様のユースケース（たとえば、供給すること、継代すること、解離試薬を取り除くこと、及び接着細胞に対するコンフルエンスを検出すること）に対して説明しているため、本明細書で見つけることができる。
ＴＦＦの使用を含む説明するワークフローは、多能性幹細胞（ＰＳＣ）、たとえば人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）及び胚幹細胞（ＥＳＣ）とともに行う培養操作に特に非常に適している。１つの例示的なワークフローでは、フィーダーフリーＰＳＣ培養（単一細胞または凝集塊として培養される）をデバイス上に維持することができる。細胞培養プロセス中に細胞培養物容器から細胞を剥離するために、広範囲の解離試薬を用いる。しかし、これらの試薬は、細胞を剥離した後に培地から取り除かなければならない。なぜならば、それらは幹細胞にとって有害である可能性があるからである。通常、このために遠心分離を用いる。新しいアプローチには、ＴＦＦを用いて細胞から解離試薬を取り除くことが含まれる。培地が所望の／適切なコンフルエンス（顕微鏡をアルゴリズムまたはユーザ入力のいずれかと組み合わせたものによって検出される）に行き当たったときに、解離試薬を添加して細胞を剥離する。次にシステムは、細胞が十分に剥離したと検出されたら（顕微鏡をアルゴリズムまたはユーザ入力のいずれかと組み合わせたものによって検出される）すぐに、中和液を添加して解離試薬を中和する。次にＴＦＦを用いて解離試薬を十分に取り除き、細胞を新しいプレコートフラスコに移す。
別の例示的なワークフローでは、たとえば、胚様体本体、オルガノイド、及びスフェロイドなどの幹細胞の３Ｄ凝集体を維持する。背景として、３つの主な理由によりＰＳＣ由来の３Ｄ構造が最も生成される。ｉ）ＰＳＣがその能力（すなわち、多くの異なる型の細胞を形成できること）を維持したか否かを検査するため、ｉｉ）分化プロトコルの第１のステップを開始するため、及びｉｉｉ）３Ｄ培地が生理的状態をより良好に再現できるのでＰＳＣを所望の系統に分化させるため。これらのユースケースの場合は、これらの３Ｄ浮遊構造を新鮮な培地によって供給する必要があり、それらが培養された消耗された培地を取り除く必要がある。このような培地から培地を取り除くことは時間がかかり難しい。なぜならば、培地交換中にこれらの構造が損傷を受けるかまたは培地から取り除かれる可能性があるというリスクがあるからである。ＴＦＦを用いて培地を取り替えることによって、このプロセスを、３Ｄ構造を失うことなく効率的な方法で行えることが確実になる。システムは、任意選択で、フラスコを絶えず攪拌して、凝集体が互いにくっつくことを止める。システムは凝集体を吸引した後に、ＴＦＦを通して凝集体溶液を循環させる。一部の古い培地は通常、循環ごとに、ろ過器の孔を通して失われるが、凝集体は保持される。定期的または継続的に、凝集体溶液に新鮮な培地を補充する。最終的に、すべての古い培地が新鮮な培地と取り替えられる。凝集体を、システムによって古いフラスコに戻すか、または新しいフラスコ内に播種する。
別の例示的なワークフローでは、ＰＳＣを維持するためにフィーダーフリー培養を伴う。ここでは、ＭＥＦ細胞を用いて培地を状態調整する。全般的に、フィーダーフリー培養の方が取り扱いが簡単であるが、より高価な条件培地が必要となる。方法では、両アプローチの最も良い点を組み合わせている。１つのフラスコにＭＥＦ細胞が収容され、これらの細胞はそれらが成長している培地を状態調整する化学物質を分泌する。定期的に、システムは、上清の一部または全部を、この第１のフラスコから同じ機械上のＰＳＣの第２のフラスコ内にポンピングして、第２のフラスコに供給する。これによって、ＰＳＣ用に高価な培地を買う必要が回避される。任意選択で、第２のフラスコに供給する前に培地に対してＴＦＦを行って細胞残骸を取り除くことができる（ろ過された培地を透過物を介して収集する）。
別の例示的なワークフローは、ＰＳＣを維持するために共培養（「フィーダー」培養）を伴う。しばしば、異なる型の細胞の床上でＰＳＣは成長する。これらの「フィーダー」細胞は、ＰＳＣの成長を助ける化学物質を分泌する。このワークフローでは、１つのフラスコ（ゼラチンまたはマトリゲルがコーティングされている）に、有糸分裂的に不活性化された（「有糸分裂」を実行することができない、すなわち、分割することができない）マウス胎児線維芽（ＭＥＦ）細胞を播種する。ＭＥＦ細胞を２～３日、維持する。この期間の後、ＰＳＣを同じフラスコ内に播種して、ＭＥＦ細胞の上で成長させる。細胞を別のコーティングされたフラスコ内に、１～２継代、一緒に継代する。ＰＳＣのみを回収することが望ましいときには、以下のステップのうちの１つを行う。第１のオプションは、プロセスを数回繰り返して、コーティングされたフラスコ内で両方の型の細胞を付着させ、そして（剥離して）それらを新しいフラスコに継代することである。ＭＥＦ細胞は分割しないがＰＳＣは分割するため、数回の継代の後にそれらは希釈される。第２のオプションは、ゼラチンがコーティングされたフラスコ内に継代することである。ＭＥＦ細胞が最初に付着するため、上清をフラスコから３０分間以内に抽出した場合（及び、ＭＥＦ細胞が付着したことが分かったらすぐにでは）、上清にはＰＳＣのみが収容されている。次にこの上清を、新しいコーティングされたフラスコに継代して培養することができる。第３のオプションは、ＴＦＦを用いて、より小さい多能性幹細胞からより大きいＭＥＦ細胞をサイズ分離することである。多能性幹細胞は透過物内に収集される。
別のワークフローには、ヒト線維芽細胞をｉＰＳＣに再プログラムするための共培養が含まれる。このワークフローは前述したものと同じである。ただし、ここでは、ＭＥＦの代わりにヒト線維芽細胞を用い、ＰＳＣの代わりに、再プログラムすべきヒト線維芽細胞の別個のセットを用いる。さらなる試薬は、実際の再プログラミングを生じさせる必要がある。
さらに別のワークフローでは、フィーダーフリー培養を用いてヒト線維芽細胞をｉＰＳＣに再プログラムする。ヒト線維芽細胞は培地を状態調整するために用いられる。全般的に、前述したように、フィーダーフリー培養の方が取り扱いが簡単であるが、より高価な条件培地が必要となる。１つのフラスコにはヒト線維芽細胞が収容される。これらの細胞は、それらが成長している培地を状態調整する化学物質を分泌する。定期的に、この第１のフラスコから上清の一部または全部を採取して、同じ機械上で、再プログラムすべきヒト線維芽細胞の第２のフラスコに供給するために用いる。これによって、再プログラミング中に用いるために高価な培地を買う必要が回避する。任意選択で、第２のフラスコに供給する前に培地に対してＴＦＦを行って細胞残骸を取り除く（ろ過された培地を透過物を介して収集する）。
別のワークフローでは、フィーダーフリー培養を用いて、ＰＳＣを異なる細胞の型Ｂに分化する。細胞の型Ａを用いて培地を状態調整する。この方法では、フラスコには細胞型Ａが収容され、これらの細胞は、それらが成長している培地を状態調整する化学物質を分泌する。定期的に、この第１のフラスコから上清の一部または全部を採取して、同じ機械上で、細胞の型Ｂに分化すべきＰＳＣの第２のフラスコに供給するために用いる。これによって、分化中に用いるために高価な培地を買う必要が回避される。ＰＳＣを神経細胞に分化する培地の場合、細胞型Ａは間質細胞または星状細胞とすることができる。任意選択で、第２のフラスコに供給する前に培地に対してＴＦＦを行って細胞残骸を取り除く（ろ過された培地を透過物を介して収集する）。
別のワークフローでは、単球培養を用いてマクロファージを採取する。単球は、マクロファージに分化する細胞の型である。それらが分割するとき、１つは単球で、１つはマクロファージである（そのため、それらは基本的に、工場のようにマクロファージを「製造する」）。接着した単球のフラスコが分割して分化し、培養物中にマクロファージを製造する（そのため、単球集団がほぼ維持される）。マクロファージは培地中で浮遊している。定期的に、システムはフラスコから培地を抽出してマクロファージを収集する。システムは、ＴＦＦを用いて、採取したマクロファージをそれらが収集される前に濃縮するため、ユーザは大量の培地を取り除く必要がない。任意選択で、細胞を採取前にカウントすることもできるため、ユーザは溶液中のマクロファージの密度を知ることができる。任意選択で、細胞計数を経時的に用いて、マクロファージ生成を追跡することができる。
別のワークフローでは、ＴＦＦを用いて、ＰＳＣ培養のメンテナンス中に汚染細胞を取り除く。ＰＳＣのメンテナンス中、汚染細胞とは、ＰＳＣが分化していくことをユーザが望まない細胞である（それらは、不必要な分化の結果である）。いくつかの未分化のＰＳＣ、ならびに不必要な分化細胞（すなわち、汚染細胞）を有する培養では、解離試薬を用いてすべての細胞を剥離することができる。ＴＦＦを用いて、保持することが望ましい細胞から汚染細胞を分離することができる。ＰＳＣが汚染細胞よりも小さい場合、それらは透過物内に収集されて、染細胞は未透過物に入る。ＰＳＣの方が大きい場合、その逆である。任意選択で、ＰＳＣを新しいフラスコ内に継代し、培養はこの場合、汚染物質フリーである。
さらに別のワークフローでは、ＴＦＦを用いてＰＳＣ培養の分化中に汚染細胞を取り除く。このワークフローは、前述したものと同じかまたは同様である。このような方法の使用例は、神経幹細胞を形成しようとするときであり、神経堤幹細胞も汚染細胞として形成され得る。この方法及び以前の方法の両方において、システムが不要な形態の細胞を検出することによって、汚染細胞ワークフローがトリガされる可能性がある。
自動細胞培養システム１６００及び他のシステムは、図示では、マルチポートバルブ（たとえば、マルチポートバルブ１６０７またはマルチポートバルブ２６０７）を含んでいるが、他の実施形態では、自動細胞培養システム１６００は、システム内の種々の容器に出入りする流れを制御するように構成された任意の好適なバルブアセンブリ（またはバルブのセット）を含むことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、自動細胞培養システムは、システム内の容器に出入りする流れをまとめて制御するように構成されたバルブのセット（それぞれ別個に駆動できる）を含むことができる。各バルブは、単一のアクチュエータ（たとえば、電子、ニューマチック、または油圧アクチュエータ）によって駆動することができる。
たとえば、図８１は、マルチポートバルブは無いが、流体流れを制御するために一連の個別のバルブを有するバルブアセンブリ３６０７を含む実施形態による、細胞培養システム３６００の概略図である。本明細書で示す細胞培養システム（たとえば、システム１６００、１７００、及び２０００）と同様に、細胞培養システム３６００は、消耗品または使い捨て細胞培養トレイアセンブリ３６０１（本明細書では「トレイアセンブリ」とも言う）と、再利用可能なベースユニット（図示せず、しかし本明細書で説明するベースユニットのいずれかと同様とすることができる）とを含む。使い捨てトレイアセンブリ３６０１は、以下に説明する種々の構成要素を含む。そのうちのいくつかは、トレイアセンブリ３６０１上に（またはそれとともに）事前に組み立てられており、保護オーバーラップ内に封入されて構成要素を無菌状態に維持している。いくつかの実施形態では、トレイアセンブリ３６０１の構成要素のうちのいくつかを、細胞培養の処置においてトレイアセンブリ３６０１を用いる前に無菌の環境（たとえば、層流フード）内でトレイアセンブリ３６０１に追加することができる。トレイアセンブリ３６０１が組み立てられて使用の準備ができたら、本明細書で説明するように、トレイアセンブリ３６０１をベースユニットに連結することができる。
ベースユニット（図示せず、しかし、たとえばベースユニット１６２０、１７２０、または２０２０とすることができる）は、システムの再利用可能な構成要素であって、本明細書で説明する細胞培養方法を容易にするためにトレイアセンブリ３６０１上で動作するかまたはそれと相互に作用する物品を含む構成要素である。たとえば、ベースユニットは、システム３６００内に所望の流体流れを生成する流体ポンプ３６１３またはポンプアクチュエータ（図示せず）、攪拌機（図示せず）、細胞培養物容器の内容物に関連する情報を検出する１つまたは複数のセンサ（図示せず）、及び電子制御システムのうちのいずれかまたは全てを含むことができる。
トレイアセンブリ３６０１は、本明細書で説明したトレイアセンブリ（たとえば、トレイアセンブリ１６０１、トレイアセンブリ１７０１、またはいずれかのトレイアセンブリ２００１）からのいずれかの構成要素と同様であり、これらを含むことができる。したがって、以下では詳細には説明しない。図示するように、トレイアセンブリ３６０１は、取り外し可能にベースユニットに連結することができるトレイ３６０２を含む。トレイ３６０２は、細胞培養物容器３６４７、３６４８、３６４９、廃棄物容器３６０６、及びサンプル容器３６０５のセットを含む。容器は互いに連結され、ポンプ３６１３に、バルブアセンブリ３６０７（独立したバルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇのセットを含む）、配管、及び保持器３６７４を経由して連結されている。保持器３６７４は、システム内の他の容器と構造が同様の器または容器とすることができる。他の実施形態では、保持器３６７４は、図示するように、複数の入力及び出力を容易にするマニフォールド構造（たとえば、配管から構成される）とすることができる。
容器は任意の好適な方法でトレイ３６０２に連結することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、容器のいずれかまたは全ては、トレイアセンブリ３６０１の一部として滅菌パッケージには含まれてはおらず、むしろ前述したトレイアセンブリ１６０１の細胞培養物容器１６４７、１６４８のように別個に設けられている。このような実施形態では、細胞培養物容器３６４７、３６４８、３６４９、サンプル容器３６０５、及び廃棄物容器３６０６を準備することができ（たとえば、細胞を播種する、栄養素を装填する等）、無菌の環境（たとえば、流フード）内でトレイ３６０２に連結することができる。他の実施形態では、容器のいずれかまたは全ては、トレイアセンブリ３６０１の一部として滅菌パッケージには含まれてはいないが、使用中にトレイから取り外すことができ（たとえば、冷蔵庫に入れるために）及び／またはシステムから流体的に分離してスタートアップ手続きを容易にすることができる。さらに他の実施形態では、容器のいずれかまたは全ては、トレイアセンブリ３６０１の一部として滅菌パッケージには含まれてはおらず、本明細書で説明したトレイアセンブリ２６０１の細胞培養物容器２６４７、２６４８のように、トレイ３６０２に永続的に連結されており及び／または使用中にシステムから流体的に分離されていない。したがって、トレイ３６０２は、本明細書で説明するように、容器をトレイに連結するように構成された任意の好適な取付けクリップまたは構造を含むことができる。
各容器は、本明細書で図示及び説明する蓋８０３または蓋２４０８と同様に、流体交換ポート及びガス交換ポートを有する容器蓋に連結されている。具体的には、細胞培養物容器３６４７、３６４８、３６４９はそれぞれ、蓋３６０８に連結され、サンプル容器は蓋３６０９に連結され、廃棄物容器は蓋３６１０に連結されている。いくつかの実施形態では、蓋をその対応する容器に取り外し可能に連結することができる（たとえば、スタートアップ手続き、システムメンテナンスなどを容易にするために）。他の実施形態では（たとえば、細胞培養システム２６００に対して説明したように）、蓋はその対応する容器に永続的に連結されている。図示するように、各蓋は配管を介してシステム３６００内で流体連結されている。このようにして、本明細書で説明するように、流体を種々の容器の間で移すことができる（たとえば、細胞継代、細胞採取などの場合に）。
システム１６００（システム内で流体を移動させるために流体経路を選択的に規定するマルチポートバルブを含む）とは対照的に、細胞培養システム３６００は、バルブアセンブリ３６０７（それぞれ別個に駆動できるバルブのセット３６０７Ａ～３６０７Ｇを有する）を含む。バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇは単一入力及び単一出力を有し、そこを通る流体の流れを制御することが、「オン／オフ」方法で、または流れを絞ること（すなわち、バルブを通る流量を制御するため）によって可能である。「オン／オフ」方法で用いるとき、バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇは、バルブ位置センサまたはロータリーアクチュエータを必要とせずに、単純な制御システムを提供することができる。バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇはそれぞれ独立に駆動できるため、一連の異なる流路を、容器、保持器３６７４、及びポンプ３６１３の間で規定することができる。たとえば、バルブ３６０７Ａは、細胞培養物容器３６４７に出入りする流れを制御し、バルブ３６０７Ｂは、細胞培養物容器３６４８に出入りする流れを制御し、及びバルブ３６０７Ｃは、細胞培養物容器３６４９に出入りする流れを制御する。バルブ３６０７Ｄは、細胞培養物容器及び保持器３６７４のそれぞれの間の流れを制御する。バルブ３６０７Ｅは、廃棄物容器３６０６に出入りする流れを制御し、バルブ３６０７Ｆは、試薬（または細胞栄養素）容器３６０５に出入りする流れを制御する。バルブ３６０７Ｇは、流体ポンプ３６１３と保持器３６７４との間の流れを制御する。
ある実施形態では、前述したオン／オフバルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇは、トレイ３６０２上に含まれ、ユーザによってベースユニット内のバルブアクチュエータに嵌合して係合する。他の実施形態では、バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇは、ベースユニット上の固定されたピンチバルブ内に配置される閉じた管部分である。いくつかの実施形態では、バルブ内に配置されるわずか３つのオン／オフバルブ／管部分が存在していてもよい。１つは、第１の容器に対する流れを制御し、１つは、第２の容器に対する流れを制御し、１つは、第３の場所（たとえば、トレイ上の容器または他の場所）に対する流れを制御する。
図示しないが、システム３６００は、他の種々の構成要素（たとえば、細胞計数チップ、細胞採取容器（複数可）、種々の試薬及び酵素容器など）に連結されたさらなるバルブを含むことができる。このようにして、駆動されると、バルブアセンブリ３６０７内の種々のバルブによって、自動細胞培養システム３６００内の種々の容器の間の流体交換を促すことができる。たとえば、本明細書で説明するように、バルブを駆動して、細胞培養物容器への細胞培養培地または試薬の添加、細胞培養物容器からの細胞の除去（たとえば、細胞継代または細胞採取）、または細胞培養に関連する任意の他の流体移動を促すことができる。
バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇは、入力ポート及び出口ポートを有する任意の好適なバルブとすることができる。いくつかの実施形態では、バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇのいずれか（またはすべて）を、配管の一部分を受け取るピンチバルブであって、駆動されると、配管を変形させて配管の一部分を閉じて、そこを通る流体流れを防ぐピンチバルブとすることができる。この配置は、配管とバルブとの間の流体接続がなくなる（すなわち、配管の一部分がそのまま保たれて、ピンチバルブのクレードルまたは受け取り部分内に配置されるため）という点で好都合である可能性がある。他の実施形態では、バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇのいずれか（またはすべて）を、ニードルバルブ、ボールバルブ、または任意の他のバルブメカニズムにして、そこを通る流れを制御することができる。
いくつかの実施形態では、バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇは、消耗品トレイアセンブリ３６０１上に含まれる一体化されたバルブアクチュエータ（たとえば、ソレノイド）を含むことができる。したがって、本明細書で説明する他のトレイアセンブリ（たとえば、トレイアセンブリ１６０１）とは対照的に、バルブ３６０７Ａ～３６０７Ｇをトレイ３６０２に固定して連結することができ、ベースユニット内のアクチュエータ（たとえば、前述したアクチュエータ１６２１のような外部アクチュエータ）に連結するためにトレイから取り外されることはない。この配置によって、必要なセットアップ時間を短くすることができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明するように、トレイアセンブリ全体の滅菌を容易にするために、一体化されたバルブ及びアクチュエータを受け入れられた方法によって滅菌可能とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、トレイ３６０２に固定して連結されたアクチュエータ（複数可）を伴うトレイアセンブリを、任意の好適な低温方法（すなわち、エレクトロニクスの機能に悪影響を与えない方法）によって滅菌することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、トレイアセンブリをエチレンオキシド（ＥｔＯ）によって滅菌することができる。これは、いくつかの他の滅菌方法よりも低い温度を用いる。
他の実施形態では、システムは、トレイに固定して連結された１つまたは複数の非電子バルブアクチュエータを含むことができる。このようにして、より広範囲な滅菌方法を用いることができる。たとえば、トレイに固定して連結された非電子アクチュエータを含むことによって、エレクトロニクスと概ね適合する滅菌方法（たとえば、蒸気滅菌）を用いることができる。いくつかの実施形態では、本明細書で説明するトレイアセンブリまたはシステムのうちのいずれかは、１つまたは複数の圧力駆動バルブ（たとえば、ニューマチックバルブまたは油圧バルブ）を含むことができる。たとえば、図８２Ａ、８２Ｂ、８３Ａ、及び８３Ｂは、実施形態による圧力駆動バルブ３７０７を含むトレイアセンブリ３７０１の一部の概略図である。図８２Ｂは、図８２ＡのＸ－Ｘ線分に沿って見た断面図であり、及び図８３Ｂは、図８３ＡのＸ－Ｘ線分に沿って見た断面図である。図示するように、トレイアセンブリ３７０１は容器３７４７を含む。容器３７４７は、本明細書で説明する容器のうちのいずれか（たとえば、細胞培養物容器）とすることができる。容器３７４７を、他の容器、ポンプ、またはトレイアセンブリ３７０１の任意の他の構成要素に、配管Ａ（図１６Ａ～１６Ｃと関連して図示及び説明した配管と同様とすることができる）を介して連結することができる。圧力駆動バルブ３７０７は、チャンバ、器、または他の構造であって、図８３Ａ及び８３Ｂに示すように、駆動されると、圧力を及ぼして配管Ａを収縮させて、そこを通る流れを防ぐものである。いくつかの実施形態では、バルブ３７０７は、バルブ３７０７内にガス圧力を印加して配管Ａに対する圧力を形成することによって、駆動することができる。他の実施形態では、バルブ３７０７は、バルブ３７０７内に油圧を印加して配管Ａに対する圧力を形成することによって、駆動することができる。バルブ３７０７は、図示では、配管Ａ上を交差または横断する単一の圧力部材を含んでいるが、他の実施形態では、バルブ３７０７は、配管Ａ上を交差（または横断する）一連の圧力部材を含むことができる。
図８４～１０１に、細胞培養処置で用いる細胞培養システム４０００の別の実施形態を例示する。細胞培養システム４０００は、本明細書で説明した他の実施形態（たとえば、細胞培養システム１７００及び２０００を含む）と同じかまたは同様の構成要素を含むことができ、また本明細書で説明した以前の実施形態と同じかまたは同様の機能を有することができる。したがって、細胞培養システム４０００のいくつかの詳細は、この実施形態に対しては説明しない。
細胞培養システム４０００（本明細書では「システム」とも言う）は、フラスコトレイアセンブリ４１０１（たとえば、図８４～９０を参照）、入力トレイアセンブリ４２８１（たとえば、図９１～９２を参照）、及び器具４３００（たとえば、図９３～１０１を参照）を含む。フラスコトレイアセンブリ４１０１は、以下に説明するように器具４３００に取り外し可能に連結することができる。同様に、入力トレイアセンブリ４２８１も、以下に説明するように器具４３００に取り外し可能に連結することができる。フラスコトレイアセンブリ４１０１は、以前の実施形態に対して前述したように滅菌したオーバーラップにパッケージまたは保管することができる。いくつかの実施形態では、入力トレイアセンブリ４２８１は、フラスコトレイアセンブリ４１０１と同じオーバーラップ内に保管される。いくつかの実施形態では、フラスコトレイアセンブリ４１０１及び入力トレイアセンブリ４２８１は別個の滅菌したオーバーラップ内に包まれている。いくつかの実施形態では、フラスコトレイアセンブリ４１０１及び／または入力トレイアセンブリ４２８１は、ダブルオーバーラップ（たとえば、２回袋詰めされる）に一緒または別個に入れられる。
たとえば、図８４～８６に示すように、フラスコトレイアセンブリ４１０１はトレイ４１０２を含む。トレイ４１０２は、ハンドル４１１４、バルブアセンブリ４１８４、細胞計数チップ４１１７、６つの容器４１４７、及び対応する６つの蓋４１０８が、トレイ４１０２上に配置されている。容器４１４７は、たとえば、細胞培養物容器とすることができ、また透明材料で形成して容器４１４７の内部が見られるようにすることができる。いくつかの実施形態では、容器は、たとえば、実験室フラスコまたは皿としてもよい。容器は、細胞培養物、増殖培地、及び細胞培養に関連する任意の他の添加物または試薬を保持することができる。容器内の細胞培養物は、いかなる種類の粘着物または浮遊細胞培養物であってもよい。容器４１４７は、トレイアセンブリ４１０１のトレイ４１０２上に事前に組み立てることができ、以前の実施形態に対して前述したように、トレイアセンブリ４１０１を囲むオーバーラップ内に設けることができる。事前に組み立てた容器４１４７は、オーバーラップ内に配置したときに、蓋４１０８に連結することもできるし、蓋４１０８から分離することもできる。細胞培養処置に対する準備の間、及びトレイアセンブリ４１０１を器具４３００に連結する前に、細胞及び試薬を蓋４１０８を介して容器４１４７に加えることができる。たとえば、蓋４１０８が、オーバーラップされる前にすでに容器４１４７に連結されているわけではない場合、蓋４１０８を容器４１４７に連結して、細胞及び試薬を蓋４１０８を介して容器４１４７内に導入することができる。他の実施形態では、蓋４１０８を事前に容器４１４７に連結して閉鎖システムを形成する（すなわち、システム内への微生物の侵入を制限するように、容器４１４７を実質的に外部環境から隔離する）。細胞及び試薬を、蓋を開けずに（すなわち、閉鎖システムを維持する間に）容器４１４７内に導入することができる。いくつかの実施形態では、容器４１４７をトレイ４１０２上に事前に組み立てることはせず（オーバーラップ内に設けない）、むしろ、以前の実施形態に対して前述したように、細胞培養処置に対する準備の間にトレイ４１０２に加える。このような場合、容器４１４７に細胞及び試薬（たとえば、細胞培養培地）を装填し、蓋４１０８に連結し、トレイアセンブリ４１０１に加える。
蓋４１０８を、以前の実施形態に対して前述した蓋（細胞培養物器蓋８０３または蓋２４０８を含む）と同じに構成することができる。たとえば、蓋４１０８は液体交換ポート（「流体ポート」とも言う）とガス交換ポートとを含むことができ、流体ポートは、バルブアセンブリ４１０７のバルブ（以下に説明する）に、配管（図８４に示す）によって無菌で連結することができる。これは、以前の実施形態に対して前述したとおりであり、また以下で詳細に説明する。蓋４１０８は、無菌迅速接続フィッティング（たとえば、エクアシールド（登録商標）フィッティング）を含むことができる。
この実施形態では、トレイ４１０２は最上部４１１２と最下部４１１５とを含む。これらは互いに連結されて、それぞれ複数の透明または切り欠き部分４１５８を含み、それらの上に各容器４１４７が配置される。これは、図８８に最良に示されている。最上部４１１２における切り欠き部分は、最下部４１１５における切り欠き部分１０５８よりも小さいため、最上部４１１２が最下部４１１５に連結されたときに、容器４１４７を配置することができる肩部４１２６が切り欠き部分４１５８の周囲に形成される。透明または切り欠き部分４１５８によって、器具４３００内に配置したときに容器４１４７の内容物を見ることができる。たとえば、以前の実施形態に対して説明したように、細胞培養システム４０００は、トレイアセンブリ４１０１が器具４３００に連結されたときにトレイ４１０２の下方の器具４３００内に配置される画像化デバイス及び／または他のセンサ（以下でより詳細に説明する）を含むことができる。透明部分（複数可）または切り欠き（複数可）４１５８によって、画像及び／または他のデータ（たとえば、トレイ４１０２に連結された容器４１４７内の内容物）を透明部分または切り欠きを通して取得できるようにすることができる。トレイ４１０２上に容器４１４７を保持するブラケット４１２４が設けられている。たとえば、図８４～８７に示すように、ブラケット４１２４がトレイ４１０２に取り付けられて容器の上面上に配置されているため、ブラケット４１２４の一部が各容器４１４７の上面に接触して、トレイ４１０２上の容器を保持するのを助けるようになっている。ブラケット４１２４は２つの開口部４１２７を規定している。これらは、細胞培養システム４０００を保管または使用する間に、必要に応じて、たとえばチューブ（たとえば、ファルコン（商標）チューブ）を保持するために用いることができる。またトレイ４１０２は、その上に細胞計数チップ４１１７が配置される透明または切り欠き部分４１５７（たとえば、図８８を参照）を含む。容器４１４７の場合と同様に、細胞計数チップ４１１７は最下部透明部分を含むことができるため、ベースユニット４３２０内に配置される画像化デバイス及び／または他のセンサを用いて、細胞計数チップ４１１７内の内容物についての情報を取得することができる。いくつかの実施形態では、細胞計数チップ４１１７を、トレイアセンブリ４１０１上に事前に組み立てる代わりに、器具４３００内に連結するかまたは取り付けてもよい。
またトレイ４１０２は、トレイ４１０２の周縁エッジに沿って配置された切り欠き部分４１９９の形状の複数の位置合わせ部分を規定する。以下で詳細に説明するように、切り欠き部分４１９９を用いて器具４２００上のトレイ４１０２を位置合わせする。たとえば、器具４３００は、トレイ４１０２の位置合わせ部分４１９９と嵌合して係合する位置合わせ部分（たとえば、図９３及び９７の突出部４３４２を参照）を含む。またトレイ４１０２は、複数の位置合わせマーカー４１２２と、バルブアセンブリ４１８４がトレイ４１０２に連結されたときに、バルブアセンブリ４１８４のバルブ４１０７（以下に説明する）の機械的カプラ４１９３を受け取る開口部４１９７とを規定する。いくつかの実施形態では、位置合わせマーカー４１２２は、たとえば図８８に示すように、トレイ４１０２を通る開口部である。位置合わせマーカー４１２２を用いて、以下でより詳細に説明するように、トレイを、器具４３００内に配置されたセンサ（たとえば、画像化デバイス、顕微鏡）と位置合わせすることができる。
バルブアセンブリ４１８４は、バルブハウジング４１９４内に配置されたバルブ４１０７を含む（たとえば、図９０Ｂ及び９０Ｃに示すように）。バルブ４１０７は、たとえば、前述したバルブ２４０７と同じまたは同様に構成することができ、マスターポート４１８８と、蓋４１０８（及び／または他の蓋／容器）を配管（図８４に示す）の長さを介して選択的に流体的に無菌で連結することができる複数の選択可能なポート４１８９（たとえば、図８９を参照）とを含む。またバルブ４１０７は、機械的カプラ４１９３を含むバルブロータ４１９０を含む。機械的カプラ４１９３は、器具のバルブアクチュエータ（以下に説明する）に機械的に連結するように構成されている。バルブアクチュエータは、機械的カプラ４１９３（たとえば、図９６を参照）を受け入れて、回転性の機械的エネルギーをバルブ４１０７に伝達するように形作られたキャビティを有している。バルブハウジング４１９４は、取り付けブラケット４１１８と一対のポスト４１９６とを介してトレイ４１０２に連結することができる。バルブハウジング４１９４は、トレイアセンブリ４１０１の取り付けブラケット４１１８に嵌合して連結してこれに収まり、ポスト４１９６を受け取る開口部４１２３（図８９では１つだけ見えている）を含む。ブラケット４１１８及びポスト４１９６は、保管及び搬送中にトレイ４１０２上でバルブアセンブリ４１８４を位置決めして維持する。加えて、トレイ４１０２は、バルブロータ４１９０のカプラ４１９３を受け取る開口部４１９７を規定する。
図８４及び９０Ａに示すように、バルブハウジング４１９４は２つのホルダ部分４１２９を規定する。これらはそれぞれ、チューブ４１１１（たとえば、当該技術分野で知られたファルコン（商標）チューブ）を保持することができる。チューブは蓋４１０８で蓋をすることができる。トレイ４１０２は、対応する切り欠き部分４１２８を規定する（たとえば、図８８を参照）。これらを通って、チューブ４１１１は、バルブアセンブリ４１８４がトレイ４１０２に連結されたときに延びることができる。チューブ４１１１は、たとえば、種々の流体、播種細胞、新鮮な培地、廃棄物流体などを収容することができる流体リザーバとなる。チューブ４１１１は、バルブ４１０７の選択ポートに流体的に無菌で連結することができる。またバルブアセンブリ４１８４は、トレイアセンブリ４１０１の搬送及び保管中にポンプ４１１３を取り外し可能に保持するポンプホルダ部分４１３４を含む。この実施形態では、ポンプ４１１３は蠕動ポンプであり、たとえばバルブ４１０７のマスターポート、及びトレイアセンブリ４１０１の容器のうちの１つまたは複数に、流体的に無菌で連結される。またバルブアセンブリ４１８４は、後でより詳細に説明する２つの迅速接続バルブカプラ４１３６及び４１３７（図９０Ｄを参照）を保持する。バルブカプラ４１３６及び４１３７は、たとえば、無菌迅速接続フィッティング（たとえば、エクアシールド（登録商標）フィッティング）とすることができる。より具体的には、カプラ４１３６はプラグコネクタであり、カプラ４１３７はソケットコネクタである。以下に説明するように、カプラ４１３６は、トレイアセンブリ４２８１の対応するソケットコネクタ（以下に説明する４２３７）に連結することができ、カプラ４１３７は、入力トレイアセンブリ４２８１の対応するプラグコネクタ（以下に説明する４２３６）に連結することができる。
図８９に細胞計数チップ４１１７が最良に示されている。細胞計数チップ４１１７は、内部の流体リザーバ４１３３と、入口ポート４１３２及び出口ポート４１３１（それぞれリザーバ４１３３に流体連結されている）とを含む。リザーバ４１３３のサイズ（たとえば、高さ及び幅を有する）は、既知の体積を有して細胞の正確なカウントができるように取られている。細胞計数チップ４１１７は、容器とバルブ４１０７との間のシステム４０００内に流体的に無菌で連結されているため、細胞計数チップ４１１７は閉鎖システム内にある。本明細書で他の実施形態に対して説明したように、いずれかの容器４１４７からの細胞サンプルを、選択した容器から細胞計数チップ４１１７に出入りするように導入することができる。たとえば、細胞をシステム４０００の容器のうちの１つから細胞計数チップ４１１７にポンピングすることができ、細胞を細胞計数チップ４１１７内でカウントした後に、その容器またはシステム内の別の容器４０００に戻すことができる。細胞サンプルを細胞計数チップ４１１７内で分析して、細胞サンプル内の細胞の量に関連する細胞信号を生成する。
図９１及び９２に示すように、入力トレイアセンブリ４２８１はホルダ４２０２を含む。ホルダ４２０２は、第２のバルブアセンブリ４２８４と、複数の容器４２０５、４２０３、４２０６と、チューブ４２７７及び４２７４とを支える。蓋４２０９が容器４２０５、４２０３、及び４２０６に連結され、蓋４２０８がチューブ４２７７及び４２７４に連結されている。蓋４２０９及び４２０８を、前述した蓋４２０８と同じかまたは同様に構成して、容器及びチューブと第２のバルブアセンブリ４２８４のバルブとの間に無菌シールを設けることができる。たとえば、蓋４２０９及び４２０８は、無菌迅速接続フィッティング（たとえば、エクアシールド（登録商標）フィッティング）を含むことができる。バルブアセンブリ４２８４は、バルブハウジング４２９４内に配置されたバルブ（図示せず）を含む。このバルブは、バルブ４１０７及びバルブハウジング４１９４と同じに構成することができ、ここでは詳細には説明しない。たとえば、バルブは、カプラ（図示せず）を伴うバルブロータ（図示せず）、マスターポート、及び複数の選択可能なポートを含む。バルブアセンブリ４２８４の機械的カプラは、器具４３００の第２のバルブアクチュエータ（以下に説明する）に機械的に連結するように構成されている。バルブアクチュエータは、バルブ４１０７に対して前述したのと同様の方法で機械的カプラを受け取るように形作られたキャビティを有することができる。第２のバルブアクチュエータは、回転性の機械的エネルギーをバルブアセンブリ４２８４のバルブに伝達することができる。バルブハウジング４２９４は、バルブハウジング４１９４と同様または同じに構成することができ、それぞれチューブ（たとえば、以下に説明するファルコン（商標）チューブ４２７７及び４２７４）を保持する２つのホルダ部分４２２９を含み、以下に説明する器具４３００の位置特定装置突出部を受け取るように後で用いる開口部４２２３（図９１では１つだけ見えている）を含む。またバルブアセンブリ４２８４は、２つの迅速接続バルブカプラ４２３６及び４２３７（たとえば、図１００を参照）を保持することができる。これらは、以下でより詳細に述べるように、細胞培養処置に向けたシステム４０００のセットアップ中に、バルブアセンブリ４１８４のバルブカプラ４１３６及び４１３７に連結することができる。前述したように、カプラ４２３６は、バルブアセンブリ４１８４のソケットコネクタ４１３６に連結することができるプラグタイプコネクタであり、カプラ４２３７は、バルブアセンブリ４１８４のプラグコネクタ４１３６に連結することができるソケットタイプコネクタである。
容器４２０５を用いて、たとえば、培地またはサンプル容器を収容することができ、容器４２０３は、たとえば、細胞緩衝液（たとえば、ＰＢＳ）を収容するために用いることができ、容器４２０６を用いて、たとえば廃棄物及び流体を収容することができる。容器４２０５、４２０３、及び４２０６に蓋４２０９を連結して、バルブアセンブリ４２８４のバルブに無菌で流体的に連結することができる。チューブ４２７７を用いて、たとえば酵素（たとえば、トリプシン）を収容することができ、チューブ４２７４を、たとえば細胞播種または細胞収集チューブとして用いることができる。
図９２に示すように、ホルダ４２０２は、最上部トレイ部分４２１２と最下部トレイ部分４２１５とを含む。最上部４２１２は、容器４２０５、４２０６、及び４２０３を受け取るサイズ及び形状の開口部４２０４を規定する。また最上部４２１２は、バルブアセンブリ４２８４がホルダ４２０２に連結されたときにチューブ４２７７及び４２７４を受け取るサイズ及び形状の開口部４２２８を規定する。最下部４２１５は、図９１に示すようにホルダ４２０２上に配置されたときに容器及びチューブを支える。また最上部４２１２は、トレイ４１０２に対して説明したのと同様にバルブの機械的カプラを受け取るように構成された開口部４２９６を規定する。
以前の実施形態に対して前述したように、事前に組み立てたトレイアセンブリ４１０１を器具４３００に取り外し可能に連結することができる。図９３～１０１に器具４３００を例示する。器具４３００は、ベースユニット４３２０と、ベースユニット４３２０に移動可能に連結された上部ユニット４３２５とを含む。この連結は、アタッチメント４３１５によって、上部ユニット４３２５が閉または部分的位置と開位置との間で移動可能となるようになされている。器具４３００は、開構成（図９３、９８、及び１００を参照）と閉または部分的閉構成（図１０１を参照）との間で移動可能である。アタッチメント４３１５は、たとえば、衝撃吸収マウンティングをもたらすエアシリンダ付き伸縮アセンブリとすることができる。たとえば、衝撃吸収能力によって、開閉の繰り返しを通して上部ユニット４３２５内の構成要素が損傷を受ける可能性も位置合わせ不良となる可能性も抑えることができる。いくつかの実施形態では、アタッチメント４３１５によって最上部を開位置に保持し、ユーザが器具４３００の内部にアクセスして、器具４３００を細胞培養処置に対して準備できるようになっている。たとえば、いくつかの実施形態では、アタッチメント４３１５は、上部ユニット４３２５を開位置にロックするロッキング特徴部を含むことができる。いくつかの実施形態では、器具４３００は、蓋が開閉したときを検出して表示を与える１つまたは複数の蓋センサ（図示せず）を含むことができる。
ベースユニット４３２０は、ベースユニット４３２０の種々の構成要素を支持及び／または収容するハウジング４３２３を含む。同様に、上部ユニット４３２５は、上部ユニット４３２５の種々の構成要素を支持及び／または収容することができるハウジング４３３８を含む。ベースユニット４３２０は、第１のバルブコネクタ部分４３２１、第２のバルブコネクタ部分４３２２、第１のポンプコネクタ４３２６、及び第２のポンプコネクタ４３２７を含む。またベースユニット４３２０は、以下で詳細に説明するようにバルブカプラを保持するために用いることができるホルダ４３４６を、前面に含む。第１のバルブコネクタ部分４３２１は、ハウジング４３２３内に配置されたバルブアクチュエータ（図示せず、しかし前述したバルブアクチュエータ２０２１と同様とすることができる）に動作可能に連結されている。このバルブアクチュエータは、第１のバルブアセンブリ４１８４に嵌合して連結するように構成されている。第２のバルブコネクタ４３２２は、ハウジング４３２３内に配置された第２のバルブアクチュエータ（図示せず、しかし前述したバルブアクチュエータ２０２１と同様とすることができる）に動作可能に連結されている。第２のバルブアクチュエータは、第２のバルブアセンブリ４２８４に嵌合して連結している。同様に、第１のポンプコネクタ４３２６は、第１のポンプアクチュエータ（図示せず）に動作可能に連結されており、第２のポンプコネクタ４３２７は、第２のポンプアクチュエータ（図示せず）に動作可能に連結されている。これらはそれぞれハウジング４３２３内に配置されている。第１のポンプコネクタ４３２６は、前述したポンプ４１１３に連結されるように構成されている。第２のポンプコネクタ４３２７は、必要に応じて、任意選択の第２のポンプを特定のシステムに加える場合に利用できる。バルブアクチュエータ及びポンプアクチュエータはまとめて、システム４０００の種々の構成要素に流体を出入りさせるように駆動されるように構成されている。
第１のバルブコネクタ部分４３２１及び第２のバルブコネクタ４３２２は互いに同じに構成され、それぞれ、第１のバルブアセンブリ４１８４または第２のバルブアセンブリ４３２２をそこに連結することに適応することができる。第２のバルブコネクタ部分４３２２を例示する図９６に最良に示すように、バルブコネクタ部分４３２２は、バルブアセンブリ４２８４の開口部４２２３内に受け取ることができる位置特定装置突出部４３３９を含む。またバルブコネクタ部分４３２２は、バルブアセンブリ４１８４がベースユニット４３２０に連結されたときにバルブアセンブリ４１８４のバルブの機械的カプラを受け取る嵌合キャビティ４３４０を含む。同様に、バルブコネクタ部分４３２１は、バルブアセンブリ４１８４の開口部４１２３内に受け取ることができる位置特定装置突出部４３３９（たとえば、図９４Ｂを参照）を含む。またバルブコネクタ部分４３２１は、バルブアセンブリ４１８４がベースユニット４３２０に連結されたときにバルブアセンブリ４１８４のバルブ４１０７の機械的カプラ４１９３を受け取る嵌合キャビティ４３４０を含む。
第１及び第２のポンプコネクタ４３２６及び４３２７は、ポンプ４１１３などの蠕動ポンプに連結するように構成されている。第１のポンプコネクタ４３２６の拡大図を例示する図９９に最良に示すように、第１のポンプコネクタ４３２６は、ポンプ４１１３上の対応するロッキング特徴部４１３５に嵌合して受け取る周縁エッジの内側に沿って配置されたキー溝特徴部４３４１（この実施形態では４つ）を含む。たとえば、ポンプ４１１３は回転して、キー溝特徴部４３４１及びロッキング特徴部４１３５を介して、第１のポンプコネクタ４３２６とロッキング係合する。第２のポンプコネクタ４３２７は同様に、ポンプ４１１３などのポンプに嵌合して連結するように構成されている。
また器具４３００は、ベースユニット４３２０のハウジング４３２３内に配置された攪拌機アセンブリ４３２８を含む。攪拌機アセンブリ４３２８は、攪拌機アクチュエータ（図示せず）を含むこともできるし、攪拌機アクチュエータに連結することもできる。攪拌機アセンブリ４３２８（本明細書では、「攪拌機」とも言う）は、たとえば、前に図示及び説明した攪拌機１６２８、２０３８、または２６２８と同じまたは同様にすることができ、以前の実施形態に対して前述したように、取り外し可能なトレイアセンブリ４１０１を攪拌するかまたはハウジング４３２３に対して移動させるように構成することができる。たとえば、攪拌機４３２８は、器具４３００に連結されたときにトレイアセンブリ４１０１を円運動または半円運動で動かす軌道シェーカーを含むことができる。攪拌機４３２８は、トレイアセンブリ４１０１を、軌道パターンで、揺り動かし、振動の動き、円形旋回運動、または細胞の培養に有用な他の動きで、撹拌してもよい。いくつかの実施形態では、攪拌機４３２８を、たとえば、図８のパターンなどの異なるパターンで攪拌するように、ユーザプログラムすることができる。時には、アプリケーションによっては一部の撹拌パターンを優先してもよい。たとえば、図８のパターンが、均一な分布の細胞を得るのに（たとえば、新しい細胞培養物器に播種するとき）または容器内の流体を混合するのに望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、攪拌機４３２８を、ウィンドシールドワイパ（または往復）運動で攪拌するようにユーザプログラムすることができる。このような実施形態は、たとえば、接着細胞の継代または採取の間に容器から細胞を剥離するのにより良好であり得る。いくつかの実施形態では、前述したように、個々の細胞培養物器／容器を、細胞培養物器と取り外し可能なトレイアセンブリ４１０１との間に移動させた独立した攪拌機によって独立に撹拌してもよい。いくつかの実施形態では、攪拌機は含まれていなくてもよい。
ベースユニット４３２０は支持プレート４３５９を含む。支持プレート４３５９は、ハウジング４３２３に連結され、トレイアセンブリ４１０１を配置することができる受け取り部分４３２４を設ける。たとえば、図９３に示したように、受け取り部分４３２４は、支持プレート４３５９を通して見ることができるようにする透明部分４３５７を含んでいるため、トレイアセンブリ４１０１を支持プレート４３５９上に配置したときに、センサ（たとえば、顕微鏡画像化デバイス（以下に説明する））を用いて、細胞容器の内容物及び／または細胞計数チップ４１１７についての情報を、透明部分４３５７を通して取得することができる。たとえば、細胞培養物容器及び／または細胞計数チップ４１１７の内容物に関連する画像及び／または他のセンサデータを取得することができる。また支持プレート４３５９は、複数の位置合わせ突出部４３４２（たとえば、図９３及び９７を参照）を含む。これらは、トレイ４１０２の位置合わせ部分４１９９内に受け取られて、支持プレート４３５９上でトレイアセンブリ４１０１を位置決めるのを助け、システム４０００の動作中に支持プレート４３５９に対するトレイアセンブリ４１０１の位置を維持するのに役立つ。図９７に、システム４０００の拡大部分を例示する。この図は、位置合わせ突出部４３２３（囲み領域Ａ内）と係合するトレイ４１０２の位置合わせ部分４１９９を例示する。
攪拌機４３２８は、支持プレート４３５９の周囲に配置された複数の回転可能なカップリング要素４３３５及び４３３６を介して支持プレート４３５９に動作可能に連結される。具体的には、カップリング要素４３３５、４３３６はそれぞれ、支持プレート４３５９の取り付け場所のセットからの対応する取り付け場所に連結されて、器具４３００に対する支持プレート４３５９の位置を少なくとも２つの方向に維持する。いくつかの実施形態では、回転可能なカップリング要素４３３５及び４３３６は、少なくとも１つの駆動要素と少なくとも１つのアイドラ要素とを含む。この実施形態では、カップリング要素４３３５は攪拌機４３２８に対する駆動モータを含み、カップリング要素４３３６のうちの５つは、攪拌機４３２８に対するアイドラとして機能する。この実施形態では、カップリング要素４３３５はハウジング４３２３の中心場所に配置されているが、他の実施形態では、カップリング要素４３３５を異なる場所に配置することができる。カップリング要素４３３５及びカップリング要素４３３６の拡大図を、図９５Ａ及び９５Ｂにそれぞれ示す。より具体的には、支持プレート４３５９の下面には、カップリング要素４３３５の強磁性部分に磁気的に連結することができる磁石を含めることができる。磁気カップリングは、細胞培養システム４０００の動作中に、ハウジング４３２３に対する支持プレート４３５９の位置を少なくとも垂直方向に維持する。また支持プレート４３５９の下側には、図９５Ａ及び９５Ｂに示すようなカップリング要素４３３５及び４３３６の開口部４３３７内に受け取ることができる突出部（図示せず）が含まれる。突出部／開口部アタッチメントによって、ハウジング４３２３に対する支持プレート４３５９の位置を少なくとも前後方向及び左右方向に維持することができる。前述したように、攪拌機は、支持プレート４３５９に連結されたときに細胞培養トレイアセンブリ４１０１を攪拌するように駆動されたときに、支持プレート４３５９を動かすように構成されている。
また器具は細胞センサアセンブリを含む。細胞センサアセンブリは、ベースユニット４３２０のハウジング４３２３内に配置された第１の部分と、上部ユニット４３２５のハウジング４３３８内に配置された第２の部分とを含む。細胞センサアセンブリを器具４３００に取り付けて、本明細書で説明するように、センサ（複数可）（たとえば、画像化デバイス、照明デバイス）がベースユニット４３２０のハウジング４３２３に対して移動可能とすることができる。たとえば、図９３示すように。ハウジング４３３８は、システム４０００の動作中に光が通過できる透明部分４３４３（たとえば、窓）を含む。
より具体的には、この実施形態では、ベースユニット４３２０のハウジング４３２３内に配置された細胞センサアセンブリの第１の部分は、画像化デバイス４３６０を含む。画像化デバイス４３６０は顕微鏡４３６２を含む。顕微鏡４３６２は、ベースユニット４３２０に連結されたときに、ベースユニット４３２０のハウジング４３２３に対して移動して、任意の細胞培養物容器４１４７及び／または自動細胞培養システムのトレイ４１０１上に配置された細胞計数チップ４１１７の内容物を画像化し得る。顕微鏡４３６２は機械システム４３６１上に取り付けられる。機械システム４３６１は、顕微鏡４３６２を移動させて、細胞培養物容器４１４７及び細胞計数チップ４１１７と位置合わせすることができる。機械システム４３６１は、画像化デバイス４３６０を移動させるための任意の好適なアセンブリとすることができる。たとえば、図３２～３４を参照して前述したような２次元または３次元のガントリメカニズムまたはヒンジ付きロボットアームメカニズムである。この実施形態では、画像化デバイス４３６０の顕微鏡４３６２を移動させるための機械システム４３６１は、柔軟な駆動チェーンを伴うリンク機構駆動システムを含む。機械システムは少なくとも１つのモータ（たとえば、ベルト駆動）を含む。モータは、顕微鏡４３６２を、ハウジング４３２３及び支持プレート４３５９に対して矢印Ａで示すような前後方向、矢印Ｂで示すような左右方向、及び矢印Ｃで示すような垂直方向（たとえば、フォーカスするため）に移動させる。顕微鏡４３６２は、ベースユニット４３２０の最上部にある支持プレート４３５９の透明部分４３５７を通して、細胞容器４３４７に対するトレイ４１０２及び細胞計数チップ４１１７に対する切り欠き（または透明部分）の両方における切り欠き（または透明部分）を通して、ならびに容器４３４７及び細胞計数チップ４１１７を通して、見ることができる。前述したように、トレイ４１０２によって規定される位置合わせマーカー４１２２を用いて、トレイ４１０２を顕微鏡４３６０と位置合わせすることができる。顕微鏡４３６２は、位置合わせマーカー４１２２を用いて、顕微鏡４３６０を細胞計数チップ４１１７または容器４１４７の場所と正しく位置合わせすることを助けることができる。
本明細書で説明するように、画像化デバイス４３６０（すなわち、顕微鏡４３６２）を用いて、本明細書で説明するように細胞培養物容器４１４７の内容物及び／または細胞計数チップ４１１７内の内容物に関係づけられる情報を収集することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、画像化デバイス４３６０は、細胞培養処置の間に、細胞培養物容器４１４７及び／または細胞計数チップ４１１７の内容物の画像を取得することができ、画像を用いて、たとえば、容器内の細胞の量（たとえば、浮遊細胞に対して）を判定するための内容物の密度、または、たとえば接着細胞の場合におけるコンフルエンスの百分率（すなわち、細胞による容器面積の被覆率）を決定することができる。いくつかの実施形態では、画像化デバイス４３６０を用いて、細胞培養物容器４１４７の内容物のサンプル部分の画像及び／または他のタイプの出力を、細胞計数チップ４１１７を介して取り込むことができる。たとえば、細胞培養物容器４１４７内の流体混合物のサンプルを細胞計数チップ４１１７内に抽出することができ、顕微鏡４３６２を、細胞計数チップ４１１７と位置合わせされた位置に移動させて、細胞計数チップ４１１７上のサンプル流体混合物を画像化するかまたは他の場合にはそれに関連する情報を収集するために用いることができる。
上部ユニット４３２５内のセンサアセンブリの第２の部分は、画像化デバイス４３６０とともに用いることができる光システム４３８２を含む。そのため、光システム４３８２は、トレイアセンブリ４１０１が器具４３００に連結されたときに、支持プレート４３５９及びトレイアセンブリ４１０１の上方に配置される。画像化デバイス４３６０の場合と同様に、光システム４３８２は機械システム４３８１に取り付けられて、光システム４３８２が上部ユニット４３２５のハウジング４３３８に対して移動できるようになっている。たとえば、光システム４３８２は、画像化デバイス４３６０に対して説明したのと同じ方向（たとえば、図９３のＡ、Ｂ、及びＣ方向）に移動することができる。光源４３８２の移動は顕微鏡４３６２の移動と調整することができ、容器４１４７または細胞計数チップ４１１７の内容物を画像化するときに光を提供できるようになっている。たとえば、前述したように、容器４１４７及び細胞計数チップ４１１７は最上部に透明部分を含むことができ、光が通過できるようになっている。いくつかの実施形態では、システム４３００は、細胞培養物容器の内容物を画像化するために１つまたは複数のカメラまたはＬＥＤ及び／または光センサを含んでいてもよい。
画像化デバイス４３６０は、電子制御システム（たとえば、１６３０、１７３０、２０３０）のうちのいずれかにより、及び本明細書で説明する方法のいずれかに従って、制御することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、顕微鏡画像化デバイス１９６０（及び任意の付随する光源）を、細胞培養物容器を自動的に画像化するように制御することができる（たとえば、容器内の細胞に関連するセンサ出力を生成するために）。電子制御システム（たとえば、電子制御システム１７３０）または本明細書で説明する任意の他の電子制御システムの細胞センサモジュールは、センサ出力を受信して、容器内の細胞の量（たとえば、細胞密度またはコンフルエンスの百分率）に関連する信号を生成することができる。次にこの情報に基づいて、電子制御システムは１つまたは複数の信号（たとえば、バルブ制御信号、ポンプ制御信号、攪拌機信号など）を生成して、細胞培養物容器内からシステム内の別の容器への細胞の移送を起こすことができる。同様に述べると、いくつかの実施形態では、画像化デバイス４３６０は、自動化された細胞継代または細胞採取動作のための入力を提供することができる。
いくつかの実施形態では、器具４３００は、本明細書で他の実施形態に対して説明したような種々のセンサを含むことができる。たとえば、バルブアクチュエータの回転位置に関連するバルブ位置信号を生成するように構成されたバルブ位置センサである。このようにして、バルブ位置センサは、どの選択可能なポートがマスターポートに流体連結されているかを検出することができる。いくつかの実施形態では、センサ（複数可）には、ポンプの移動に関連するポンプ位置信号を生成するように構成されたポンプ位置センサを含めることができる。このようにして、ポンプ位置センサは、ポンプの移動及び／またはポンプが移動させた流体の体積を示すことができる。本明細書で説明するように、システム４３００の電子制御システムは、ポンプ位置信号に基づいて、細胞培養物容器のうちの１つ内の（またはこれに加えられている）流体の推定量を決定することができる。
ベースユニット４３２０は、細胞培養システム４３００の構成要素（たとえば、バルブアクチュエータ（図示せず）、ポンプアクチュエータ（図示せず）、攪拌機４３２８、画像化システム４３６０、及び光システム４３８２）のいずれかの動作を制御する電子制御システム（図示せず）を含むことができる。電子制御システムは、前述した電子制御システム１６３０及び２０３０と同じまたは同様に構成することができ、またこれらと同じまたは同様に機能することができる。電子制御システムは、任意選択で、他のコンピューティングデバイスと及び／またはクラウドコンピューティング環境内で通信することができ、図１７に対して前述した構成要素及び特徴部の一部または全部を含むことができる。たとえば、電子制御システム１６３０に対する図１７に示したように、システム４０００の電子制御システムは、１つまたは複数のプロセッサ、１つまたは複数のメモリ構成要素、無線機、及び種々のモジュール（たとえば、駆動モジュール、撹拌モジュール、流体流れモジュール、バルブモジュール、ポンプモジュール、測定モジュール（細胞センサモジュールとも言う）、及び／またはネットワークモジュール）を含むことができる。システム４０００の電子制御システムをベースユニット４３２０内に配置することもできるし、または電子制御システムもしくはその一部を、ベースユニット４３２０の外側に設けることもできる（たとえば、クラウドコンピューティング環境内）。電子制御システムは、たとえば、ポンプアクチュエータ及びバルブアクチュエータの駆動を通して種々の容器に出入りする流体流れを自動的に制御することができる。また電子制御システムは、攪拌機４３２８、センサ（複数可）（たとえば、光システム４３８２及び画像化デバイス４３６０）、及びバルブアクチュエータの駆動を自動的に制御することができる。流体ポンプ４１１３、バルブ４１０７及び４２０７の動作及び駆動、バルブ４１０７及び４２０７上のポートの選択などは、以前の実施形態に対して前述したようなこれらの構成要素の動作と同じまたは同様にすることができる。以前の実施形態に対して前述したように、動作時には、流体ポンプと、マルチポートバルブ、容器、及び細胞培養物器のバルブとの組み合わせを用いて、細胞培養物器及び容器との間で液体を移してもよい。
細胞培養処置用に準備する間に、上部ユニット４３２５が開位置にある状態で器具４３００をインキュベータ内に入れることができ、トレイアセンブリ４１０１を無菌の環境（たとえば、層流フード）内に入れることができ、オーバーラップを取り除くことができる。無菌の環境（たとえば、層流フード）内にある間、細胞培養物容器４１４７を準備することができる（たとえば、細胞及び試薬を容器に加える）。前述したように、この実施形態では、蓋４１０８が、トレイアセンブリ４１０１のオーバーラップ内で容器４１４７及びチューブ４１１１に、及びバルブ４１０７に無菌で連結されるため、細胞及び試薬を、蓋４１０８を取り外す必要なく蓋カップリングを通して容器内に直接導入することができる。入力トレイアセンブリ４２０１も無菌の環境（たとえば、層流フード）内に入れて、オーバーラップを取り除くことができる。
そしてトレイアセンブリ４１０１を、図９８に示すように、器具４３００のベースユニット４３２０に連結することができる。より具体的には、前述したように、トレイ４１０２の位置合わせ部分４１９９を、支持プレート４３５９の突出部４３４２と係合する（たとえば、図９７及び９８を参照）。チューブ４１１１をバルブアセンブリ４１８４から取り外して、ブラケット４１２４の開口部４１２７内に、前後方向（たとえば、図９３の矢印Ｂの方向）に傾斜した向きで一時的に入れることができる。チューブ４１１１を無菌状態のまま移動させて、第１のバルブアセンブリ４１８４のバルブ４１０７に流体連結することができる。
そして第１のバルブアセンブリ４１８４を、トレイアセンブリ４１０１から分離して、器具４３００の第１のバルブアクチュエータに、第１のバルブ連結部分４３２１を介して嵌合して連結する。前述したように、バルブハウジング４１９４の開口部４１２３を、ベースユニット４３２０内の第１のバルブ連結部分４３２１の位置特定装置突出部４３３９上に置くことができ、第１のバルブ連結部分４３２１のキャビティ４３４０が、第１のバルブアセンブリ４１８４の第１のバルブ４１０７の機械的カプラ４１９３を受け取る。第１のバルブアセンブリ４１８４を、無菌状態のままベースユニット４３２０に移動させて、本明細書で説明するように配管を介してトレイアセンブリ４１０１の種々の蓋４１０８に流体連結することができる。そして流体ポンプ４１１３を、バルブアセンブリ４１８４から、たとえば、図９９に示すようなポンプコネクタ４３２６に移動させることができる。前述したように、ポンプ４１１３は回転して、ポンプコネクタ４３２６のキー溝特徴部４３４１及びポンプ４１１３のロッキング特徴部４１３５を介して、第１のポンプコネクタ４３２６とロッキング係合する。バルブアセンブリ４１８４の場合と同様に、ポンプ４１１３を無菌状態のまま移動させて、閉鎖システム内で連結することができる。バルブアセンブリ４１８４をベースユニット４３２０に連結した後で、図９８、１００、及び１０１に示すように、チューブ４１１１をバルブハウジング４１９４のホルダ４１２９内に戻すことができる。
細胞培養処置用に入力トレイアセンブリ４２８１を準備するために、培地容器４２０５を最初に流フードから取り外して、インキュベータの付近の冷蔵庫に入れることができる。容器４２０３、４２０６、及び４２７７を、第２のバルブアセンブリ４２８４のバルブに連結されたままで、インキュベータの側面のホルダ（図示せず）に入れることができる。入力トレイアセンブリ４２８１の第２のバルブアセンブリ４２８４をホルダ４２０２から取り外して、図１００に示すように第２のバルブ連結部分４３２２を介して器具４３００の第２のバルブアクチュエータに嵌合して連結することができる。第１のバルブアセンブリ４１８４に対して前述したように、バルブハウジング４２９４の開口部４２２３を、ベースユニット４３２０内の第２のバルブ連結部分４３２２の位置特定装置突出部４３３９上に置くことができ、第２のバルブ連結部分４３２２のキャビティ４３４０が、第２のバルブアセンブリ４２８４のバルブの機械的カプラを受け取る。第２のバルブアセンブリ４２８４を、無菌状態のままベースユニット４３２０に移動させて、本明細書で説明するように配管を介して入力トレイアセンブリ４２８１の種々の蓋４２０８に流体連結することができる。ホルダ４２０２を、細胞培養処置が完了した後に、後で用いるために保管することができる。
トレイアセンブリ４１０１及び入力トレイアセンブリ４２８１を器具４３００に連結した状態で、第１のバルブアセンブリ４１８４の第１のバルブ４１０７を、第２の第２のバルブアセンブリ４２８４のバルブに連結することができる。より具体的には、第１のバルブアセンブリ４１８４のカプラ４１３６を第２のバルブアセンブリ４２８４のカプラ４２３７に連結して、第１のバルブアセンブリ４１８４のカプラ４１３７を第２のバルブアセンブリ４２８４のカプラ４２３６に連結する。バルブカップリング４１３６、４２３７及び４２３６、４１３７を、図１００及び１０１に示すようにホルダ４３４６内の器具４３００の正面上で支えることができる。いくつかの実施形態では、ホルダ４３４６は、バルブカップリングを保持するために用いることができる１つまたは複数の磁石を含むことができる。たとえば、バルブカプラは、ホルダ４３４６に磁気的に連結することができる強磁性部分を含むことができる。
トレイアセンブリ４１０１及び入力トレイアセンブリ４２８１を器具４３００に連結し、播種チューブ及び他の容器を適切な流体、培地、試薬などによって準備した後で、細胞培養処置を本明細書で説明したように行うことができる。本明細書で説明したシステム４０００またはシステム（１１０、１６００、２０００、２１００、２２００、２６００）のいずれかを用いる自動細胞培養の種々の方法について、以下に説明する。
本明細書で説明した細胞培養システムによって、効率、細胞生存性を改善して及び／または細胞を培養するときの潜在的な細胞損失または汚染を最小限にする細胞培養の多くの好都合な方法が可能になる。具体的には、本明細書で説明した細胞培養システムによって、システムを閉鎖システムとして維持する間に行うべき種々の細胞培養操作（たとえば、細胞継代、細胞洗浄、またはシステム内の細胞のカウント）が可能になる。同様に述べると、本明細書で説明した細胞培養システム（たとえば、細胞培養システム１１０、１６００、２０００、２１００、２２００、２６００、及び４０００）はいずれも、容器、構成要素（たとえば、バルブ）、及びそれらの間の流体経路（たとえば、配管）がすべて、システム内への微生物の侵入を抑制するように外部環境から実質的に隔離されているシステムである。したがって、本明細書で説明したように、システム内の容器は、細胞培養環境の滅菌を維持するように細胞培養物容器とのガス交換を可能にするガス交換ポート（たとえば、本明細書で説明した蓋８０３、２４０８、及び４１０８を参照）を有する蓋を含むことができる。こうして、閉鎖システムは、容器、構成要素、及び流体経路を外部環境から密閉して隔離する必要がなく、むしろ本明細書で説明した閉鎖システムによって、細胞培養環境内の汚染の可能性が制限される。重要なことは、本明細書で説明した方法の多くを、閉鎖システムを維持しながら実行できることである。同様に述べると、本明細書で説明した方法の多くは、閉鎖システムを維持しながら実行される細胞培養操作を含み、その結果、汚染の可能性が制限される。
本明細書で説明した細胞培養システムによって、治療目的で細胞を培養するのに特に好都合な方法が可能になる。同時に培養する異なる細胞型の量は少ない方が望ましい場合が多い。具体的には、本明細書で説明したシステムによって、細胞培養環境の正確で再現可能な制御が可能になる。また本明細書で説明したシステムによって、細胞の培養を確立するためのセットアップ時間が抑えられ、洗浄及び滅菌機器に関連する培養後のタスクも減る。具体的には、本明細書で説明した細胞培養システムによって、閉鎖システム環境内のすべての構成要素（たとえば、容器、バルブ、配管など）が使用後に廃棄される方法が容易になる。たとえば、図１０２は実施形態による細胞培養の方法１０のフローチャートである。方法１０は、本明細書で説明した細胞培養システム（たとえば、本明細書で説明した細胞培養システム１１０、１６００、２０００、２１００、２２００、２６００、及び４０００など）のうちのいずれかによって行うことができる。方法は、外部の保護ラップから細胞培養トレイアセンブリを取り出すことを含む（１１）。細胞培養トレイアセンブリは、本明細書で説明した細胞培養トレイアセンブリのうちのいずれか（たとえば、フラスコアセンブリ４１０１）とすることができ、トレイ、トレイに連結された容器、ポンプ、トレイに取り外し可能に連結されたバルブアセンブリを含む。トレイは、位置合わせ部分（たとえば、本明細書で説明した切り欠き部分４１９９）を含む。容器は、ポンプ及びバルブアセンブリに無菌で連結されて、閉鎖システム（すなわち、システム内への微生物の侵入を抑制するように外部環境から実質的に隔離されたシステム）を形成する。本明細書で説明したように、バルブアセンブリ及び流体ポンプはそれぞれ、容器に出入りする流体の移送を起こすように駆動されるように構成されている。
細胞培養トレイアセンブリを、トレイの位置合わせ部分を器具の対応する位置合わせ部分と係合することによって器具に連結する（１２）。いくつかの実施形態では、器具は、本明細書で説明した器具４３００とすることができ、器具の対応する位置合わせ部分は、トレイの切り欠き部分（または開口部）４１９９と嵌合して係合する突出部のセットを含むことができる。いくつかの実施形態では、器具または細胞培養トレイアセンブリのうちの１つは、器具内にトレイアセンブリを保持する（またはそこに連結する）ロック部材を含むことができる。このようなロック部材は、たとえば、トレイの一部上でスライドする移動可能なロックアーム、トレイの周縁エッジを器具に固定する変形可能な部材を含むことができる。
器具はバルブアクチュエータ及びポンプアクチュエータを含む。バルブアクチュエータ及びポンプアクチュエータは、器具４３００と関連して図示及び説明したものと同様とすることができる。容器、ポンプ、及びバルブアセンブリが閉鎖システム内で連結したままの状態で、トレイからバルブアセンブリを取り外して、器具のバルブアクチュエータに連結する（１３）。本明細書で説明したように、バルブアセンブリは、容器（複数可）、ポンプ、及び任意の他の細胞培養構成要素であって、バルブアセンブリが器具のバルブアクチュエータに連結されている間に閉鎖システムを保持するように存在し得るものと、流体的に連結されたままでいることができる。このようにして、細胞培養トレイアセンブリの構成要素に出入りする流れを制御するためのバルブを、器具（すなわち、バルブアクチュエータ）に、細胞培養システムを開けずに（すなわち、外部大気に細胞サンプルをさらさずに）迅速に連結することができる。いくつかの実施形態では、バルブアセンブリが器具のバルブアクチュエータに単一の動きで連結されるため、連結が迅速かつ容易に行われる。いくつかの実施形態では、バルブアセンブリはバルブ本体とバルブハウジングとを含み、バルブハウジングは取り付け用開口部を規定する。トレイは、バルブアセンブリをトレイに取り外し可能に固定するために取り付け用開口部内に受け取られる第１の取り付け用突出部を含む。このような実施形態では、バルブアセンブリをトレイから取り外すことは、バルブハウジングを持ち上げて取り付け用開口部内からトレイの第１の取り付け用突出部を取り外すことを含む。いくつかの実施形態では、バルブアセンブリをバルブアクチュエータに連結することは、器具のバルブアクチュエータ開口部内にバルブ本体を入れることと、取り付け用開口部内に（器具の）第２の取り付け用突出部を入れることと、を含む。
容器、ポンプ、及びバルブアセンブリが閉鎖システム内で連結したままの状態で、ポンプを器具のポンプアクチュエータに連結する（１４）。たとえば、いくつかの実施形態では、器具（たとえば、器具４３００）は、ポンプカップリングスロットを有するベースハウジングを含む。ポンプをポンプアクチュエータに連結することは、ポンプカップリングスロット内のポンプの一部をロックすることを含む。
方法はさらに、バルブアセンブリ及びポンプのうちの少なくとも１つを駆動することによって、トレイに連結された容器内の細胞サンプル上で１つまたは複数の細胞培養操作を行うことを含む（１５）。このような細胞培養操作には、以下を含めることができる。たとえば、容器内に栄養素を運んで細胞増殖を促進すること、容器から細胞を継代すること、容器内に解離試薬を運ぶこと（たとえば、容器の表面から接着細胞を分離するため）、評価用に細胞を画像化すること、細胞に関連する信号を受信すること（たとえば、画像信号、温度、圧力など）、細胞をカウントすること、ポンプまたはバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、細胞サンプルの一部を第１の容器から第２の容器内に運ぶこと、細胞容器を撹拌すること、または本明細書で説明した動作のいずれか。たとえば、いくつかの実施形態では、容器は第１の容器であり、細胞培養トレイアセンブリは、トレイに連結された第２の容器を含む。第２の容器を、閉鎖システム内の第１の容器、ポンプ、及びバルブアセンブリに連結する。細胞培養操作は、ポンプまたはバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、細胞サンプルの一部を第１の容器から第２の容器内に運ぶことを含むことができる。
いくつかの実施形態では、方法１０は、任意選択で、閉鎖システム内の播種容器を容器、ポンプ、及びバルブアセンブリに連結することを含む。播種容器は細胞サンプルを収容する。１つまたは複数の細胞培養操作は、ポンプまたはバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、細胞サンプルの一部を播種容器から容器に運んで、容器に細胞サンプルを播種することを含む。このようにして、細胞サンプルの播種を、細胞培養物容器の蓋を開けずに行うことができる。むしろ、細胞サンプルを閉鎖システム内の流体経路を介して容器内にポンピングすることができるため、汚染の可能性（たとえば、微生物の侵入）が制限される。
１つまたは複数の細胞培養行為を完了した後で、細胞培養トレイアセンブリ（容器、ポンプ、及びバルブアセンブリを含む）を廃棄する（１６）。これは、本明細書で説明したのと逆の方法で、器具のポンプアクチュエータからポンプを取り外し、器具のバルブアクチュエータからバルブアセンブリを取り外すことによって行うことができる。これらの構成要素、容器（複数可）、及びそれらの間の配管相互接続は閉鎖システム内に留まるため、これらの構成要素を取り外しても、ラボ環境は、本明細書で説明した細胞培養行為の間に操作された細胞培養構成要素にさらされない。トレイアセンブリは、閉鎖システムのすべての構成要素（たとえば、バルブ及びポンプを含む）と共に、安全に包むかまたはパッケージして、適切な廃棄物のストリームに廃棄することができる。いくつかの実施形態では、アセンブリを中央処理施設に戻して、滅菌及び後の再使用に備えることができる。
いくつかの実施形態では、器具は、支持プレート及び支持プレートに連結された攪拌機アセンブリを含む。攪拌機アセンブリは、容器、ポンプ、及びバルブアセンブリによって構成される閉鎖システムの外側にある。トレイアセンブリを支持プレートに連結し、１つまたは複数の細胞培養操作には、攪拌機アセンブリを駆動して支持プレート及び細胞培養トレイアセンブリを動かすことが含まれる。このようにして、容器（及びその内部の細胞サンプル）を撹拌して、表面からの解離を促進し（たとえば、細胞継代のために）、細胞の洗浄（たとえば、新鮮な試薬／培地による）を促進し、及び／または容器内での細胞の一様な播種を促進することができる。いくつかの実施形態では、攪拌機アセンブリは、本明細書で説明した攪拌機アセンブリ４３２８と同様とすることができる。具体的には、攪拌機アセンブリは回転可能なカップリング要素のセットを含む。回転可能なカップリング要素はそれぞれ、支持プレートの取り付け場所のセットからの対応する取り付け場所に連結されて、器具に対する支持プレートの位置を少なくとも２つの方向に維持する。たとえば、カップリング要素及び対応する取り付け場所（複数可）は、攪拌機アセンブリに連結された支持プレートをＸ－Ｙ方向（すなわち、前後方向及び横並び方向）に維持するように係合された嵌合突出部及び開口部を含むことができる。いくつかの実施形態では、カップリング要素及び対応する取り付け場所（複数可）は、攪拌機アセンブリに連結された支持プレートをＺ方向（すなわち、垂直方向）に保つ磁気カップリングを含むことができる。いくつかの実施形態では、回転可能なカップリング要素は、少なくとも１つの駆動要素と少なくとも１つのアイドラ要素とを含む。
いくつかの実施形態では、器具は、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つ内に実装されるアクチュエータモジュールを含む電子制御システム（本明細書で説明した電子制御システムのうちのいずれか、たとえば電子制御システム１６３０と同様）を含む。このような実施形態では、１つまたは複数の細胞培養操作は、アクチュエータモジュールを介して、ポンプまたはバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動する駆動信号を生成することを含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の細胞培養操作は、電子制御システムのアクチュエータモジュールを介して、モータに回転可能なカップリング要素を回転させて支持プレート及び細胞培養トレイアセンブリを攪拌する攪拌機信号を生成することを含む。
いくつかの実施形態では、電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つ内に実装される細胞センサモジュールを含む。このような実施形態では、１つまたは複数の細胞培養操作は、閉鎖システム内（たとえば、容器内）の細胞サンプルを分析することを含む。分析は、細胞サンプルの画像を生成し、画像を細胞センサモジュールを介して分析して細胞信号を生成することによって行うことができる。
本明細書で説明した細胞培養システムによって、閉鎖システムを維持しながら細胞培養物容器に播種する方法が可能になる。さらに、本明細書で説明した細胞培養システムによって、細胞培養物容器に播種して細胞培養物容器内に細胞の均一分布を形成する方法が可能になる。このようにして、細胞の性能と成長を高めることができる。詳細には、本明細書で説明した播種方法によって、望ましくない細胞分化（細胞が不均一な方法で（すなわち、実質的に空間的に均質でない方法で）播種されたときに生じる可能性がある）を抑えることができる。たとえば、図１０３は、実施形態により細胞培養物容器内に細胞サンプルを播種する方法２０のフローチャートである。方法２０は、本明細書で説明した細胞培養システム（たとえば、本明細書で説明した細胞培養システム１１０、１６００、２０００、２１００、２２００、２６００、及び４０００など）のうちのいずれかによって行うことができる。方法は、細胞培養トレイアセンブリを器具の支持プレートに連結することを含む（２１）。細胞培養トレイアセンブリは、本明細書で説明した細胞培養トレイアセンブリのうちのいずれか（たとえば、フラスコアセンブリ４１０１）とすることができ、トレイ（細胞培養物容器が連結された）、ポンプ、及びトレイに取り外し可能に連結されたバルブアセンブリを含む。細胞培養物容器は、ポンプ及びバルブアセンブリに無菌で連結されて、閉鎖システム（すなわち、システム内への微生物の侵入を抑制するように外部環境から実質的に隔離されたシステム）を形成する。本明細書で説明したように、バルブアセンブリ及び流体ポンプはそれぞれ、細胞培養物容器に出入りする流体の移送を起こすように駆動されるように構成されている。器具は、本明細書で説明した器具のいずれか（たとえば、器具４３００）とすることができ、支持プレート、バルブアクチュエータ、ポンプアクチュエータ、及び攪拌機アセンブリを含む。支持プレートを攪拌するように構成された攪拌機アセンブリ。
播種容器は閉鎖システム内で連結されているため、容器、ポンプ、及びバルブアセンブリに接続してシステム内に配置されている（２２）。播種容器は、任意の好適な場所に置くことができ、任意の好適な方法によって閉鎖システム内で連結することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、播種容器は、１つまたは複数の無菌迅速接続フィッティング（たとえば、エクアシールド（登録商標）フィッティング）を連結することによって閉鎖システム内で連結されるファルコン（商標）チューブとすることができる。いくつかの実施形態では、播種容器は、チューブを伴うキャップを有することができる。チューブは、無菌迅速接続フィッティングを介してバルブアセンブリ内に供給される第２のチューブに連結されている。
ポンプまたはバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、細胞サンプルの一部を播種容器から細胞培養物容器に運んで、細胞培養物容器に細胞サンプルを播種する（２３）。このようにして、閉鎖システム内に留まる間に、細胞サンプルを細胞培養物チャンバ内に運ぶことができる。別の言い方をすると、細胞培養物容器の蓋を開けることなく及び／またはサンプルを細胞培養物容器内に手作業でピペットで取るかまたは移す必要なく、細胞サンプルを細胞培養物容器内に運ぶことができる。
細胞サンプルの一部を播種容器から細胞培養物容器内に運ぶ間に、攪拌機アセンブリを駆動して支持プレート及び細胞培養トレイアセンブリを攪拌する（２４）。これによって、容器内に装填されるプロセスの間に細胞を細胞培養物容器内に分散させることができ、その結果、容器内に細胞のより空間的に一様な分散を形成することができる。細胞サンプルが容器内に運ばれるのと同時に容器を撹拌することによって、細胞が容器内に分散される前に容器の表面（及び／またはその内部の任意の栄養層またはコーティング）に付着する可能性。
いくつかの実施形態では、攪拌機アセンブリは支持プレート及び細胞培養トレイを第１の撹拌パターンで攪拌する。このような実施形態では、方法は、任意選択で、細胞サンプルの一部が播種容器から細胞培養物容器内に運ばれた後で、攪拌機アセンブリを駆動して支持プレート及び細胞培養トレイアセンブリを第２の撹拌パターンで攪拌することを含む（２５）。「２段階」撹拌を用いることによって、細胞培養物容器内の細胞の空間的均一性を向上させることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、第１の撹拌パターンを軌道パターンとすることができる。この回転パターンによって、細胞サンプルが細胞培養物容器の周囲に沿って運ばれ、細胞サンプルが容器に入る領域で細胞が濃縮される可能性が制限される。第２の撹拌パターンは往復式（または振動）パターンとすることができる。この往復パターンによって、細胞サンプルが細胞培養物容器の周囲から容器の中央領域の全体にわたって運ばれ、その結果、細胞培養物容器内に細胞の均一分布が形成される。図１０４Ａ及び１０４Ｂに、方法２０により播種された細胞サンプルを収容する細胞培養物容器４１４７’の画像を示す。図示したように、細胞サンプルは容器４１４７’内に均一に分散されている。
いくつかの実施形態では、攪拌機アセンブリは、本明細書で説明した攪拌機アセンブリ４３２８と同様とすることができる。具体的には、攪拌機アセンブリは回転可能なカップリング要素のセットを含む。回転可能なカップリング要素はそれぞれ、支持プレートの取り付け場所のセットからの対応する取り付け場所に連結されて、器具に対する支持プレートの位置を少なくとも２つの方向に維持する。たとえば、カップリング要素及び対応する取り付け場所（複数可）は、攪拌機アセンブリに連結された支持プレートをＸ－Ｙ方向（すなわち、前後方向及び左右方向）に維持するように係合された嵌合突出部及び開口部を含むことができる。いくつかの実施形態では、カップリング要素及び対応する取り付け場所（複数可）は、攪拌機アセンブリに連結された支持プレートをＺ方向（すなわち、垂直方向）に保つ磁気カップリングを含むことができる。いくつかの実施形態では、回転可能なカップリング要素は、少なくとも１つの駆動要素と少なくとも１つのアイドラ要素とを含む。
いくつかの実施形態では、器具は、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つ内に実装されるアクチュエータモジュールを含む電子制御システム（本明細書で説明した電子制御システムのうちのいずれか、たとえば電子制御システム１６３０と同様）を含む。いくつかの実施形態では、攪拌機アセンブリを駆動することは、電子制御システムのアクチュエータモジュールを介して、モータに回転可能なカップリング要素を回転させて支持プレート及び細胞培養トレイアセンブリを攪拌する攪拌機信号を生成することを含む。
本明細書で説明した細胞培養システムによって、細胞のカウントを閉鎖システム内で（すなわち、外部器具を介してカウントするためにシステムを開けて細胞を取り出すようなことをせずに）行う方法が可能になる。同様に述べると、本明細書で説明した細胞培養システムは、閉鎖システム内で細胞をカウントする方法を可能にする一体化された計数チップを含む。また、本明細書で説明したシステムによって、後の使用（たとえば、新しい容器への再播種、継代など）のために、カウントした細胞を再び取り込むことを容易にすることができる。このように、本明細書で説明したシステム及び方法によって、細胞の効率的な使用を促すことができ、これは治療目的で少量の細胞を細胞培養するときに特に好都合である。たとえば、図１０５は、実施形態により細胞培養システム内で細胞をカウントする方法３０のフローチャートである。方法３０は、本明細書で説明した細胞培養システム（たとえば、本明細書で説明した細胞培養システム１１０、１６００、２０００、２１００、２２００、２６００、及び４０００など）のうちのいずれかによって行うことができる。詳細には、細胞培養システムは、トレイ、トレイに連結された細胞培養物容器、保持容器、トレイに連結された計数チップ、及びポンプを含むことができる。システムは、任意選択で、本明細書で図示及び説明したタイプのバルブアセンブリを含むことができる。細胞培養物容器、保持容器、計数チップ、及びポンプは無菌で互いに連結されて、閉鎖システム（すなわち、システム内への微生物の侵入を抑制するように外部環境から実質的に隔離されたシステム）を形成する。
方法は、ポンプを駆動して細胞サンプルを細胞培養物容器から保持容器に運ぶことを含む（３１）。ポンプをユーザ入力に応じて駆動して、細胞計数操作を開始することができる。他の実施形態では、ポンプを、細胞計数操作が望ましいという自動判定に応じて駆動することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、細胞センサ（たとえば、顕微鏡）が、細胞培養物容器内の細胞サンプルの画像を生成することができ、画像に基づいて、システムは、細胞サンプルの密度またはコンフルエンスが、計数操作が適切であるようなものであると判定することができる。いくつかの実施形態では、細胞サンプルを細胞培養物容器の表面から解離することを、ポンプを駆動して細胞サンプルを保持容器に運ぶ前に行うことができる。細胞解離法のうちのいずれかを、細胞をカウントする方法３０と一緒に（またはその一部として）行うことができる。
細胞サンプルを、ポンプをさらに駆動してある体積の空気を保持容器に運ぶことによって保持容器内で混合する（３２）。いくつかの実施形態では、ある体積の空気を細胞培養物容器から保持容器内にポンピングすることができる。しかし、他の実施形態では、ある体積の空気を別個の場所から保持容器内にポンピングする。混合（たとえば、保持容器内に運ばれる空気の量及び特性）を、細胞サンプルが、計数チップに運ぶべき溶液内で実質的に均質であることを確実にするような方法で行うことができる。カウントすべきサンプルが均質サンプルである可能性を高めることによって、細胞計数の精度を向上させることができる。具体的には、カウントしたサンプルに細胞の不均一混合物が含まれている場合、細胞カウントは、完全な細胞サンプルを反映していない結果を生成することがあり得る。
サンプルが実質的に均質である可能性を向上させることに加えて、ある体積の空気を配管及び流路を通して運ぶことで、流路から細胞を取り出すことを助けることができ、その結果、カウント動作中の細胞の廃棄物が抑制される。別の言い方をすると、いくつかの実施形態では、細胞サンプルは細胞培養物容器から保持容器に閉鎖システム内の流路を介して運ばれる。ある体積の空気は、流路内の残りの細胞の流路をパージするように作用する。
方法は、混合した後に、細胞サンプルを保持容器から計数チップ内に運ぶことを含む（３３）。そして細胞サンプルを計数チップ内で分析して、細胞サンプル内の細胞の量に関連する細胞信号を生成する（３４）。
いくつかの実施形態では、細胞培養システムは、トレイが取り付けられる器具を含む。器具は、本明細書で説明したような任意の好適な器具（たとえば、器具４３００）とすることができる。具体的には、器具は、ポンプアクチュエータ及び電子制御システム（本明細書で説明した電子制御システムのうちのいずれか、たとえば電子制御システム１６３０と同様）を含むことができる。ポンプを器具のポンプアクチュエータに連結し、電子制御システムをポンプアクチュエータに連結し、電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つ内に実装されるアクチュエータモジュールを含む。このような実施形態では、ポンプを駆動することは、アクチュエータモジュールを介して、ポンプアクチュエータにポンプを駆動するポンプ信号を生成することを含む。
いくつかの実施形態では、器具は細胞センサアセンブリを含み、電子制御システムは細胞センサアセンブリに動作可能に連結されている。電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つ内に実装される細胞センサモジュールを含む。このような実施形態では、分析は電子的に制御される。具体的には、細胞サンプルの計数チップ内での分析を、Ａ）計数チップ内の細胞サンプルの画像を生成すること、及びＢ）細胞センサモジュールによって画像を分析して細胞信号を生成すること、によって行う。細胞信号は、細胞の量、細胞のコンフルエンスの百分率、または細胞の密度のうちの少なくとも１つとすることができる。いくつかの実施形態では、細胞センサアセンブリは、画像を生成する顕微鏡を含み、細胞センサモジュールは、画像に基づいて、計数チップ内の細胞の量を示す細胞信号を生成する。
いくつかの実施形態では、方法は、任意選択で、ポンプを駆動して細胞サンプルを計数チップから継代容器へ運ぶことを含むことができる（３５）。このようにして、カウントした細胞（閉鎖システム内に残存している）をその所望の目的に用いることができ、廃棄する必要がない。継代容器は、本明細書で説明した容器のうちのいずれかとすることができる。継代容器は、トレイ上に含めることもできるし、別個の場所（たとえば、システムのインキュベータ、冷蔵庫、または何らかの他の部分の内部）内に固定することもできる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明したシステムまたは方法のいずれかによって、細胞計数または本明細書で説明した任意の細胞信号に関連する情報を、細胞培養システム（たとえば、器具）から、細胞培養システムから遠隔にあるコンピュータまたは他の器具に送信することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、電子制御システムは、コンピューティングデバイスと電子的に通信するように構成された無線機を含む。無線機は、コンピューティングデバイスに、細胞信号に関連する無線信号を送るように構成されている。
本明細書で説明した細胞培養システムによって、細胞培養物容器内の細胞の選択的な剥離を、容器が閉鎖システム内に留まる間に（すなわち、細胞を選択的に取り出すためにシステムを開けるようなことをせずに）行う方法が可能になる。このような方法は、治療目的で行う幹細胞の細胞培養にとって好都合である可能性がある。幹細胞は、培養中に望ましくない分化を受ける可能性がある。本明細書で説明したシステム及び方法によって、特定すべき潜在的に破損している細胞または望ましくない細胞及び取り出すべき望ましい細胞の形成を可能にすることができる。このように、本明細書で説明したシステム及び方法によって、所望の目的にとってまだ生存できる細胞培養物容器内の細胞を保持することができる。同様に述べると、本明細書で説明したシステム及び方法によって、潜在的に望ましくない細胞が特定されたときに細胞培養物容器全体（望ましい細胞及び望ましくない細胞の両方を収容する）が廃棄されることを防ぐことができる。たとえば、図１０６は、実施形態により細胞培養システム内の細胞を選択的に取り出す方法４０のフローチャートである。方法４０は、本明細書で説明した細胞培養システム（たとえば、本明細書で説明した細胞培養システム１１０、１６００、２０００、２１００、２２００、２６００、及び４０００など）のうちのいずれかによって行うことができる。詳細には、細胞培養システムはトレイアセンブリと器具とを含む。トレイアセンブリは、トレイ、トレイに連結された細胞培養物容器、サンプル容器、保持容器、及びポンプを含む。システムは、任意選択で、本明細書で図示及び説明したタイプのバルブアセンブリを含むことができる。細胞培養物容器、保持容器、サンプル容器、及びポンプは無菌で互いに連結されて、閉鎖システム（すなわち、システム内への微生物の侵入を抑制するように外部環境から実質的に隔離されたシステム）を形成する。器具は、トレイが取り外し可能に連結された支持プレート、ポンプアクチュエータ、支持プレートを攪拌するように構成された攪拌機アセンブリ、及び細胞センサ（または細胞センサアセンブリ）を含む。
方法は、ポンプを駆動して、解離試薬をサンプル容器から細胞培養物容器に運ぶことを含む（４１）。ポンプをユーザ入力に応じて駆動して、解離または選択的取り出し動作を開始することができる。他の実施形態では、ポンプを、このような動作が望ましいという自動判定に応じて駆動することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、細胞センサ（たとえば、顕微鏡）が、細胞培養物容器内の細胞サンプルの画像を生成することができ、画像に基づいて、システムは、細胞培養物容器内で自発的（または望ましくない）細胞分化が行われていると判定することができる。同様に述べると、システムは形態学的モニタリングを行って、細胞培養物容器内で自発的分化が起こる可能性を評価することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、器具は、アクチュエータモジュール及び細胞センサモジュールを含む電子制御システム（本明細書で説明した電子制御システムのうちのいずれか、たとえば電子制御システム１６３０と同様）を含む。アクチュエータモジュール及び細胞センサモジュールはそれぞれ、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つ内に実装されている。このような実施形態では、方法は、画像（または、細胞信号）を分析して、細胞センサモジュールによって、細胞の自発的分化の可能性を判定することを含むことができる。ポンプを駆動することは、アクチュエータモジュールによって、ポンプまたは任意選択のバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動するための駆動信号を生成することを含む。
解離試薬は、細胞培養物容器の表面から所望の（すなわち、未分化の）細胞を選択的に解離することができる任意の好適な試薬とすることができる。たとえば、人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）を培養するとき、解離試薬にはトリプシンを含めることができる。他の実施形態では、解離試薬は、幹細胞に対する損傷を抑制し、未分化幹細胞を選択的に持ち上げるように処方された酵素フリーな試薬とすることができる（たとえば、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｓｉｇｍａによって製造されるＥＺ－Ｌｉｆｔ（商標）試薬、またはＳｔｅｍｃｅｌｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．から販売されるＲｅＬｅＳＲ（商標）試薬）。細胞培養物容器内に運んだ後（具体的には、細胞培養物容器を閉鎖システム内に維持している間）、望ましい幹細胞を継代に備えて表面から解離する。
方法は、任意選択で、攪拌機アセンブリを駆動して支持プレート及びトレイアセンブリを攪拌し、細胞培養物容器内の細胞の第１の部分の解離を促進することを含む（４２）。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の細胞培養操作は、電子制御システムのアクチュエータモジュールによって、モータに回転可能なカップリング要素を回転させて支持プレート及び細胞培養トレイアセンブリを攪拌する攪拌機信号を生成することを含む。撹拌は、方法の間に選択間隔で行うことができる。しかし、他の実施形態では撹拌は必要ではない。
細胞センサからのセンサ出力を受信する（４３）。センサ出力は、細胞培養物容器内の細胞サンプルに対応付けられ、たとえば、器具内の顕微鏡からの画像とすることができる。センサ出力を定期的に（たとえば、所定の時間間隔で）受信して、細胞の第１の部分（すなわち、未分化のままの細胞）の解離の進行をモニタリングすることができる。解離のモニタリングは、センサ出力の任意の好適な特性に基づいて行うことができる。たとえば、いくつかの実施形態では、センサ出力を細胞培養物容器内の溶液のｐＨ、温度、または他の状態に対応付けることができ、状態に基づいて選択的解離のレベルを決定することができる。他の実施形態では、センサ出力は画像とすることができ、画像内の細胞の形態的特徴に基づいて選択的解離のレベルを決定することができる。
方法４０に関連するｉＰＳＣの形態及び選択的解離を、図１０７Ａ及び１０７Ｂに例示する。ここでは、本明細書で説明したシステム４０００と同様のシステムの細胞培養物容器内の細胞の画像を示す。図１０７Ａに、自発的分化を受けた細胞を示す細胞培養物容器の領域Ｒ１を示す。可能な自発的分化を特定した後で、動作４１及び４２で説明したように、試薬を運んで、細胞容器を任意選択で撹拌して解離を促進する。図１０７Ｂに、領域Ｒ１の一部の拡大図を示す。これは、動作４３で受信したセンサ出力であり、解離したｉＰＳＣ’の第１の部分と細胞培養物容器内の所定の位置に残った第２の部分とを示している。
センサ出力に基づいて、細胞信号を生成する（４４）。細胞信号は、細胞培養物容器内の細胞の第１の部分の解離の状態、または細胞培養物容器内の細胞の第２の部分の解離の状態のうちの少なくとも１つに関連する。細胞信号は、画像（たとえば、図１０７Ｂの画像）の形態分析に基づくことができ、細胞の第１の部分が継代用に十分に解離されたか否かの指標を与えることができる。他の実施形態では、細胞信号はユーザ入力に基づくこともできる。このように、ユーザはプロンプト（または信号）を手作業で入力して、細胞の状態に関する付加情報を提供することができる。
細胞の第１の部分が継代用の状態にあると判定した後で、方法は、ポンプを駆動し、細胞信号に基づいて、細胞の第１の部分を細胞培養物容器から保持容器に運ぶことを含む（４５）。このようにして、容器を閉鎖システム内に維持しながら、未分化の（すなわち、望ましい）細胞を細胞培養物容器から継代することができる。同様に述べると、細胞培養物容器の蓋を開くこと及び／または所望の細胞を手作業でスクラップ及び／または取り出すことを必要とせずに、未分化細胞を細胞培養物容器から回収することができる。
いくつかの実施形態では、方法は、ポンプを駆動して新鮮な培地を細胞培養物容器内に運んで、細胞の第１の部分（すなわち、剥離部分）を（動作４５で）取り出す前に細胞の第１の部分を流し出すことを含む。
本明細書で説明した細胞培養システムによって、細胞容器（及び細胞培養操作に関与する他の構成要素）が閉鎖システム内に留まる間に（すなわち、細胞を選択的に取り出すためにシステムを開けるようなことをせずに）細胞を洗浄及び／またはろ過する方法が可能になる。たとえば、いくつかの実施形態において本明細書で説明したように、細胞培養システムは、細胞培地及び／または試薬の交換を可能にすることができるタンジェンシャルフローろ過器アセンブリ（ＴＦＦ）（たとえば、図７４～８０で図示及び説明したタイプ）を含むことができる。ＴＦＦを用いることによって、細胞を閉鎖システム内に維持することができる（これに対して、細胞を取り出して別個の遠心分離機システム内に入れて、細胞培地及び／または試薬を取り出す）。たとえば、図１０８は、実施形態により細胞培養システム内の細胞を選択的に取り出す方法５０のフローチャートである。方法５０は、ＴＦＦを含む本明細書で説明した細胞培養システム（たとえば、本明細書で説明した細胞培養システム２８００、２９００、３０００、３１００、３２００、及び３３００など）のうちのいずれかによって行うことができる。詳細には、細胞培養システムはトレイアセンブリと器具とを含む。トレイアセンブリは、トレイ、トレイに連結された第１の容器、トレイに連結された第２の容器、タンジェンシャルフローろ過アセンブリ、及びポンプを含む。システムは、任意選択で、本明細書で図示及び説明したタイプのバルブアセンブリを含むことができる。第１の容器、第２の容器、タンジェンシャルフローろ過アセンブリ、及びポンプは無菌で互いに連結されて、閉鎖システム（すなわち、システム内への微生物の侵入を抑制するように外部環境から実質的に隔離されたシステム）を形成する。器具は、トレイが取り外し可能に連結された支持プレート、ポンプアクチュエータ、及び細胞センサ（または細胞センサアセンブリ）を含む。
方法は、細胞センサからのセンサ出力を受信することを含む。センサ出力は第１の容器内の細胞サンプルに関連する（５１）。センサ出力に基づいて、第１の容器内の細胞の状態に関連する細胞信号を生成する（５２）。センサ出力は、たとえば、器具内の顕微鏡からの画像とすることができる。センサ出力を定期的に（たとえば、所定の時間間隔で）受信して、細胞の培養の状態をモニタリングすることができる。いくつかの実施形態では、細胞の状態を、細胞培養物容器内の溶液のｐＨ、温度、または他の状態に関連するセンサ出力に基づいてモニタすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、溶液の状態が、細胞培養物容器内の培地及び／または試薬を交換またはリフレッシュすべきであると示すことができる。他の実施形態では、細胞の状態を細胞の画像に基づいてモニタすることができる（すなわち、センサ出力は画像である）。このような実施形態では、システムは画像内の細胞の形態的特徴を評価することができる。細胞信号を、細胞の状態に関連する任意の好適な信号とすることができる。たとえば、いくつかの実施形態では。細胞信号は、細胞培養物容器内の細胞が表面から十分に解離されて継代の準備ができているという表示とすることができる。
方法はさらに、ポンプを駆動して、細胞サンプルを第１の容器からタンジェンシャルフローろ過アセンブリ内に運んで、透過物出力及び未透過物出力を生成することを含む（５３）。そして透過物出力または未透過物出力のうちの１つを第２の容器に運ぶ（５４）。ポンプを細胞信号に応じて駆動することができる（すなわち、ろ過操作が望ましいという自動判定）。たとえば、いくつかの実施形態では、器具は、アクチュエータモジュール及び細胞センサモジュールを含む電子制御システム（本明細書で説明した電子制御システムのうちのいずれか、たとえば電子制御システム１６３０と同様）を含む。アクチュエータモジュール及び細胞センサモジュールはそれぞれ、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つ内に実装されている。このような実施形態では、方法は、画像（または他の細胞信号）を分して、細胞センサモジュールによって、ろ過操作が望ましいことを判定することを含むことができる。ポンプを駆動することは、アクチュエータモジュールによって、ポンプまたは任意選択のバルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動するための駆動信号を生成することを含む。他の実施形態では、ポンプをユーザ入力に応じて駆動して、ろ過操作を開始することができる。
タンジェンシャルフローろ過（ＴＦＦ）アセンブリは、本明細書で説明したように任意の好適なアセンブリとすることができ、任意の好適なろ過操作を行って透過物出力及び未透過物出力を生成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、未透過物出力には細胞サンプルが含まれ、第２の容器は、トレイに連結された細胞培養物容器である。このような実施形態では、ＴＦＦ動作によって生成された未透過物を細胞分割操作の一部として第２の細胞培養物容器に運んで第２の容器に播種し、細胞サンプルの継続した培養を図る。他の実施形態では、第２の容器は、未透過物（細胞サンプルを含む）が新鮮な試薬、細胞培地などと混合される内保持容器である。このように、ＴＦＦ動作は、最初の試薬及び／または培地を新鮮な試薬及び／または培地と交換して、培養操作の継続を図ることができる。
いくつかの実施形態では、ポンプを駆動したままにして、細胞サンプル（未透過物内に存在する）がＴＦＦアセンブリを通って複数回循環するようにすることができる。たとえば、図７４及び７６に示すように、透過物（たとえば使用済み培地または試薬）を廃棄物容器に運んで、未透過物（細胞サンプルを含む）を保持容器内に運ぶことができる。さらに、システムは新鮮な培地及び／または試薬を保持容器内に運ぶことができる。このように、残りの使用済み培地または試薬を新鮮な培地と混合する。そして、混合物をＴＦＦアセンブリを通して循環させてプロセスを繰り返し、その度に使用済み培地及び／または試薬の一部を細胞サンプルから取り除く。この方法は、取り除く透過物の量を制御できるという点で好都合である。具体的には、取り除く液体透過物が多すぎると、細胞の損傷または望ましくない細胞がろ材に接着することが生じる場合がある。したがって、ろ過器を通るたびに細胞サンプルから液体の一部のみを取り除くことによって、細胞生存性を維持することができ、培地を所定のサイクル数（及び／または時間）にわたって実質的に交換することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、ＴＴＦアセンブリを通る各サイクルで、既存の培地及び／または試薬の約５０パーセント～７５パーセントを取り除くことができる。各サイクルで培地を補充することによって、使用済み培地及び／または試薬を３～４サイクル内で実質的に取り除くことができる。この処置によって、培地の交換を、細胞培養システムを（たとえば、細胞を遠心分離するために）開けるようなことをせずに、また望ましくない剪断力を抑制することによって細胞生存性を維持する方法で行うことができ、ろ過器目詰まりの可能性が減る等が得られる。
また本明細書で説明したＴＦＦ法によって、細胞サンプルの濃度を治療目的のために必要に応じて高めることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、細胞サンプルを第１の濃度（たとえば、１００、０００細胞／ｍＬまたは１Ｍ細胞／ｍＬ）で培養する。細胞を継代してシステムから取り出す準備ができたら、細胞の濃度を高くすることが望ましい可能性がある。濃度が高いほど、システム内と、細胞サンプルが継代されてシステムから取り出された後の両方で、より効率的な取り扱いが容易になる可能性がある。たとえば、取り出す全体積を減らすと、下流の操作で用いる操作及び／または外部容器の数を抑えることができる。さらに、下流の操作によっては、細胞サンプルが、培養中に維持された細胞の濃度とは異なる濃度範囲になければならないと指定する。したがって、いくつかの実施形態では、ＴＦＦ方法（方法５０を含む）を用いて、所望の範囲内の細胞の第２の濃度を有する未透過物を生成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、未透過物は１Ｍ細胞／ｍＬよりも大きい細胞の第２の濃度を有することができる（たとえば、第２の濃度は、１Ｍ細胞／ｍＬ～１０Ｍ細胞／ｍＬ、１Ｍ細胞／ｍＬ～５Ｍ細胞／ｍＬ、２Ｍ細胞／ｍＬ～５Ｍ細胞／ｍＬとすることができる）。
また本明細書で説明したＴＦＦ法によって、細胞サンプルを閉鎖システム内に留まりながら収集及び保管に対して準備することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、細胞サンプルを凍結保存溶液内で（前述したように）濃縮することができる。そして出力した溶液は長時間保管（すなわち、凍結）用の状態にある。
本明細書で説明したシステム及び方法によって、取り出した透過物の量を、所望の結果を実現するように慎重に制御することができる。たとえば、図７６に示すように、容積式流体ポンプを入口ライン上（ポンプ２９１３を参照）及び透過物ライン上（ポンプ２９１３’を参照）に含めることによって、ＴＦＦろ材が減少するにつれて（たとえば、廃棄物、細胞などによって目詰まりする）、入口溶液及び透過物出力の流量を制御することができる。流量はポンプ速度（容積式流体ポンプの場合）に直接関係しているため、システムはポンプ動作特性を変更して、ＴＦＦ動作の各サイクルの全体にわたって一貫した流量を確実にすることができる。
前述したように、ＴＦＦシステム及び方法は、多くの異なる細胞培養操作に対して使用できるため有利である。たとえば、複数のレベルの分離（たとえば、第１のろ過アセンブリを介した細胞の分離、及びその後の第２のろ過アセンブリを介したウィルスの分離）である。
いくつかの実施形態では、複製可能なウィルス（ＲＣＶ）アッセイを用いて、製造したウィルスバッチ（細胞編集用）からのウィルスには複製する能力がないことを証明する。これは、治療応用に対して使用できるようにするためである。手作業で、これらのアッセイを以下のステップによって行う。（１）細胞（たとえばＨＥＫ細胞）にウィルスを感染させ、これらの細胞をフラスコ内に播種する、（２）細胞が目標コンフルエンスに達したら、上清のサンプルを採取した後に、細胞の一部を新しいフラスコに継代する、（３）上清サンプルを分析し、取得した情報を用いて、ウィルスが複製できるか否かを推測する、（４）ステップ２を約１０継代繰り返す、及び（５）凍結すべき最終的な細胞の一部をストックとして採取する。
ＲＣＶアッセイに対する自動プロセスを、本明細書で説明したシステム上で行うことができる。最初に、システムはフラスコに感染細胞を播種する、またはフラスコ内の細胞を感染させる。細胞が目標コンフルエンスに達したら（たとえば、顕微鏡によって判定する）、上清のサンプルを出力してユーザが取り出し、そして細胞の一部を新しいフラスコ内（たとえば、解離試薬及び任意選択のＴＦＦ）に継代する。上述のステップを約１０継代が完了するまで繰り返す。システムは、システムが継代を保つように十分な数の空のフラスコを含むことができるし、ユーザが採取細胞の器を、機械が継代する新しい消耗品トレイに定期的に接続することもできる。最終的な細胞の一部を採取してユーザが収集する。
本明細書において実施形態のいくつかに対して説明したように、ホルダ及び／またはカプラを、たとえば搬送目的で、トレイアセンブリ上に設け（たとえば、廃棄物容器及び／またはサンプル容器用）、そして容器を取り出してインキュベータ内（たとえば、廃棄物容器）または冷蔵庫内（たとえば、サンプル容器）に入れる。いくつかの実施形態では、細胞培養処置に対する準備中にトレイからオーバーラップを取り外した後に細胞培養物容器を設ける。いくつかの実施形態では、細胞培養物容器に、オーバーラップ内のトレイアセンブリを設けることができる（すなわち、トレイ上に事前に組み立てられている）。たとえば、滅菌方法（たとえば、エチレンオキシド）を用いて、細胞培養物容器が接続されたトレイを滅菌することができる。
いくつかの実施形態では、無菌の環境（たとえば、層流フード）内で細胞培養物容器に細胞を加えるではなくて、場合によっては、細胞フードの外側で加えることができる。たとえば、蓋上に無菌コネクタ、たとえば、セプタムスタイルコネクタを設けることができる。蓋は無菌コネクタの第１の部分（たとえば、雌または雄部分）を含むことができ、無菌環境（たとえば流フード）において、懸濁状態の細胞を、セプタムコネクタの第２の部分（たとえば、雄または雌部分の他方）を含むことができるバイアル内で準備することができる。蓋は無菌コネクタの第１の部分（たとえば、雌または雄部分）を含むことができ、細胞のバイアル瓶は、セプタムコネクタの第２の部分（たとえば、雄または雌部分の他方）を含むことができる。細胞のバイアル（たとえば、解凍された細胞）は、たとえば、流フード内にあり得る。次に、バイアルのコネクタの第２の部分を、蓋の無菌式接続の第１の部分に接続でき、これは、インキュベータ内のトレイアセンブリ、または流フードの外側の場所に配置できる。したがって、細胞のバイアルは、無菌の環境の外側でトレイアセンブリに連結することができる。いくつかの実施形態では、細胞が凍結される前に、隔壁を備えた蓋を細胞のバイアルに置くことができる。場合によっては、凍結中に細胞が氷の結晶によって破裂しないのを確実にするために、細胞を凍結する前に特殊な「凍結培地」をバイアルに追加することができる。別の例では、いくつかの実施形態において、細胞は、細胞懸濁液をフラスコ／容器から、その上に隔壁接続で蓋を備えたバイアルに移すことによって、システム上で採取される。たとえば、いくつかの実施形態では、トレイアセンブリは、取り外し可能な収穫器と共に出荷することができ、これは、上記のように無菌コネクタを備えた蓋を有することができる。細胞が採取された後、次いで無菌式接続を切断し、バイアルをトレイアセンブリから取り外すことができる。特定の実施形態については上に示さず説明しなかったが、上記のような隔壁スタイルのコネクタの蓋及び容器／器は、本明細書に記載の細胞培養システムの任意の実施形態で使用することができる。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるような細胞培養システムは、自己培養することができる。言い換えれば、ベースユニットはトレイを囲んでインキュベートすることができる。たとえば、システムには、ヒーター付きのエンクロージャーと、適切なガス及び湿度制御を含めることができる。そのようなシステムは、温度センサ、ＣＯ２及び／またはＯ２センサ、湿度センサ、及びインキュベータの機能を監視及び制御するための温度モジュール、ガスモジュール、及び湿度モジュールを含む電子制御システムを、含むことができる。
前述の詳細な説明の一部は、コンピュータメモリ内のデータビットに対する操作のアルゴリズムと記号表現の観点から提示されている。これらのアルゴリズムの説明及び表現は、データ処理技術の当業者が自分の仕事の内容を当業者に最も効果的に運ぶために使用する方法である。アルゴリズムはここでは概して、望ましい結果につながる首尾一貫した一連の操作であると考えられている。操作は、物理量の物理的な操作を必要とする操作である。通常、必須ではないが、これらの量は、保存、連結、比較、及びその他の方法で操作できる電気信号または磁気信号の形式を取る。これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、用語、数字などと呼ぶことは、主に一般的な使用法の理由から、時に便利であることが証明されている。
ただし、これら及び類似の用語はすべて、適切な物理量に関連付けられており、これらの量に適用される便利なラベルにすぎないことに留意されたい。上記の論述から明らかなように、特に明記しない限り、説明全体を通して、「識別する」または「判定する」または「実行する」または「行う」または「収集する」または「作成する」または「送信する」などの用語を使用する論述は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的（電子的）な量として表されるデータを操作し、同様にコンピュータシステムのメモリまたはレジスタまたは他のそのような情報記憶装置内の物理的な量として表される他のデータに変換する、コンピュータシステムまたは同様の電子コンピューティングデバイスの動作及びプロセスを指すことが理解される。
本開示はまた、本明細書の操作を実行するための装置に関する。この装置は、意図された目的のために特別に構築され得るか、またはコンピュータに格納されたコンピュータプログラムによって選択的に起動または再構成される汎用コンピュータを含み得る。そのようなコンピュータプログラムは、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、及び磁気光学ディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気カードまたは光カード、または電子命令を格納するのに適した任意のタイプのメディアを含むがこれらに限定されない任意のタイプのディスクなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得て、それぞれがコンピュータシステムバスに連結されている。
様々な汎用システムが、本明細書の教示によるプログラムと共に使用され得るか、または方法を実行するためのより特殊な装置を構築することが便利であることが証明され得る。これらの様々なシステムの構造は、以下の説明に記載されているように表示される。さらに、本開示は、いずれの特定のプログラミング言語をも参照して説明されていない。本明細書に記載されるように、本開示の教示を実施するために様々なプログラミング言語を使用できることが理解されよう。
本開示は、本開示による、コンピュータシステム（または他の電子デバイス）をプログラムしてプロセスを実行するために使用できる、命令を格納した機械可読媒体を含み得るコンピュータプログラム製品またはソフトウェアとして提供することができる。機械可読媒体は、機械（たとえば、コンピュータ）によって可読な形式で情報を格納するための任意のメカニズムを含む。たとえば、機械可読（たとえば、コンピュータ可読）媒体は、読み取り専用メモリ（「ｒｏｍ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイスなどなどの機械（たとえば、コンピュータ）可読記憶媒体を含む。
本明細書に記載のいくつかの実施形態は、様々なコンピュータ実装操作を実行するための命令またはコンピュータコードをそこに有する非一時的コンピュータ可読媒体（非一時的プロセッサ可読媒体とも呼ばれる）を備えたコンピュータ記憶製品に関する。コンピュータ可読媒体（またはプロセッサ可読媒体）は、それ自体が一時的な伝搬信号（たとえば、空間またはケーブルなどの伝送媒体上で情報を運ぶ伝搬電磁波）を含まないという意味で非一時的である。メディア及びコンピュータコード（コードとも呼ばれる）は、特定の目的のために設計及び構築されたものである場合がある。非一時的なコンピュータ可読媒体の例には、以下が含まれるが、これらに限定されない。ハードディスク、フロッピーディスク、及び磁気テープなどの磁気記憶媒体；コンパクトディスク／デジタルビデオディスク（ＣＤ／ＤＶＤ）、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ｃｄ－ｒｏｍ）、及びホログラフィックデバイスなどの光記憶媒体；光ディスクなどの光磁気記憶媒体；搬送波信号処理モジュール；特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、読み取り専用メモリ（ｒｏｍ）、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）デバイスなど、プログラムコードを格納及び実行するように特別に構成されたハードウェアデバイス。
コンピュータコードの例には、マイクロコードまたはマイクロ命令、コンパイラによって生成されるような機械命令、ウェブサービスの生成に使用されるコード、及びインタープリターを使用するコンピュータによって実行される高レベルの命令を含むファイルが含まれるが、これらに限定されない。たとえば、実施形態は、必須のプログラミング言語（たとえば、Ｃ、Ｆｏｒｔｒａｎなど）、関数型プログラミング言語（Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｅｒｌａｎｇなど）、論理プログラミング言語（たとえば、Ｐｒｏｌｏｇ）、物体指向プログラミング言語（たとえば、ｊａｖａ、Ｃ＋＋など）または他の適切なプログラミング言語及び／または開発ツールを使用して実装できる。コンピュータコードの追加の例には、制御信号、暗号化されたコード、及び圧縮されたコードが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態が説明されてきた。それにもかかわらず、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正を行うことができることが理解されよう。さらに、図に示されている論理の流れは、望ましい結果を達成するために、示されている特定の順序または一連の順序を必要としない。さらに、他のステップが、説明されたフローから提供されてもよく、またはステップが削除されてもよく、他の構成要素が、説明されたシステムに追加されたり、説明されたシステムから削除されたりしてもよい。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。
本発明の様々な実施形態が上で説明されてきたが、それらは単なる例として提示されたものであり、限定するものではないことを理解されたい。上記の方法が特定の事象が特定の順序で発生することを示している場合、特定の事象の順序を変更することができる。さらに、特定の事象は、可能であれば並行プロセスで同時に実行することも、上記のように順次実行することもできる。本明細書に記載の構成要素及びサブ構成要素のいずれも、相互に排他的でない限り、実施形態のいずれかに含めることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、攪拌機、電子制御システム、センサ、ライト、様々な容器などは示されていないか、または説明されていないが、任意の実施形態は、これらの構成要素及び／または特徴の１つまたは複数を含むことができることを理解されたい。
別の例として、細胞培養システムはマルチポートバルブを含むものとして上に記載されているが、いくつかの実施形態では、細胞培養システムは、本明細書に記載のマルチポートバルブを含まなくてもよく、代わりに１つまたは複数のシングルポートバルブを含む。たとえば、いくつかの実施形態では、細胞培養アセンブリは、各容器及び／または蓋に出入りする流れを制御するシングルポートバルブのセットを含むことができる。シングルポートバルブのセットは、マニフォールドまたはその他の接続によって中央ポンプに接続できる。シングルポートバルブは、たとえば、ピンチバルブ（容器をシステム内の別の要素に連結する管をピンチする）、ニードルバルブなどであり得る。
本明細書で説明した実施形態のうちのいずれも、任意の好適なタイプのポンプを用いることができる。たとえば、本明細書で説明したようにポンプは、蠕動ポンプ、シリンジ、または別のタイプの容積式流体ポンプとすることができる。他の実施形態では、ポンプは遠心ポンプ（すなわち、非容積式流体ポンプ）とすることができる。いくつかの実施形態では、ポンプは、器具上の蠕動ポンプアクチュエータ内に配置された配管の一部分を含むことができる。本明細書で説明したように、いくつかの実施形態では、細胞培養システムは、システムに対するトレイアセンブリ上に流体ポンプまたはポンプ部分を含むことができ、流体ポンプを器具（たとえば、ベースユニット）に移動させて、ポンプアクチュエータに接続し、処置中に使用するようにすることができる。いくつかの実施形態では、細胞培養システムは、トレイアセンブリ上ではなくて器具上に設けられた流体ポンプまたはポンプ部分を含むことができる。このような実施形態では、閉鎖システム内のトレイアセンブリ上の配管の一部を器具上の流体ポンプに連結することができる。したがって、当然のことながら、本明細書で説明した細胞培養システムの実施形態のいずれかも、トレイアセンブリに付属する流体ポンプまたは代替的に器具（たとえば、ベースユニット）上に設けられた流体ポンプによって構成することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明したポンプのいずれも、そこを通って流れている液体の密度を考慮して事前に較正して、使用中に所望の流量に達することを確実にすることができる。このようにして、システムは、所望の量の流体の正確な送出（たとえば、所望の細胞密度に達するための所望の体積の栄養培地の送出）を確実にすることができる。このような較正はベースユニットを組み立てる間に行うことができる。他の実施形態では、本明細書で説明したベースユニットまたはシステムのいずれも、１つまたは複数の自己較正ポンプを含むことができる。このようなポンプは、特定のポンプ速度及び負荷に対する流量を含む「ルックアップ」テーブルを電子制御システム内に含むことができる。このようなテーブルを用いて、システムの使用中にポンプが流体の種類（たとえば、流体粘性、密度など）の変化に適応できるようにすることができる。いくつかの実施形態では、流量センサ、またはポンプを通って流れる液体対ポンプを通る意図された流れを推測することができる他の装置によって、ポンプは自己較正することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書で説明したシステム及び方法のいずれかを用いて、人工多能性幹細胞（ｉＰＳＣ）、組織幹細胞、及び胚幹細胞（ＥＳＣ）などの多能性幹細胞を培養することができる。
種々の実施形態について、特定の特徴部及び／または構成要素の組み合わせを有すると説明してきたが、適切な場合には、任意の実施形態からの任意の特徴部及び／または構成要素の組み合わせを有する他の実施形態が可能である。たとえば、本明細書で図示及び説明したデバイスはいずれも、本明細書で説明したような細胞培養システム２８００に示すＴＦＦと同様のタンジェンシャルフローろ過（ＴＦＦ）要素を含むことができる。

Claims (61)

  1. 細胞培養物容器内に細胞サンプルを播種する方法であって、
    細胞培養トレイアセンブリを器具の支持プレートに連結することであって、前記細胞培養トレイアセンブリはトレイを含み、前記細胞培養物容器は前記トレイに連結され、ポンプ及びバルブアセンブリが前記トレイに取り外し可能に連結され、前記細胞培養物容器は前記ポンプ及び前記バルブアセンブリに無菌で連結されて閉鎖システムを形成し、前記バルブアセンブリ及び前記流体ポンプはそれぞれ、前記細胞培養物容器に出入りする流体の移送を起こすように駆動されるように構成され、前記器具は、前記支持プレート、バルブアクチュエータ、ポンプアクチュエータ、及び攪拌機アセンブリを含み、前記攪拌機アセンブリは前記支持プレートを攪拌するように構成されている、前記連結することと、
    前記閉鎖システム内で播種容器を前記容器、前記ポンプ、及び前記バルブアセンブリに連結することであって、前記播種容器は前記細胞サンプルを収容する、前記連結することと、
    前記ポンプまたは前記バルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、前記細胞サンプルの一部を前記播種容器から前記細胞培養物容器に運んで、前記細胞培養物容器に前記細胞サンプルを播種することと、
    前記細胞サンプルの前記一部を前記播種容器から前記細胞培養物容器内に運ぶ間に、前記攪拌機アセンブリを駆動して前記支持プレート及び前記細胞培養トレイアセンブリを攪拌することと、を含む前記方法。
  2. 前記攪拌機アセンブリを前記駆動することによって、前記支持プレート及び前記細胞培養トレイを第１の撹拌パターンで撹拌し、前記方法はさらに、
    前記細胞サンプルの前記一部が前記播種容器から前記細胞培養物容器内に運ばれた後で、前記攪拌機アセンブリを駆動して前記支持プレート及び前記細胞培養トレイアセンブリを第２の撹拌パターンで撹拌することを含む請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１のパターンは軌道パターンであり、
    前記第２のパターンは相互パターンである請求項２に記載の方法。
  4. 前記第１のパターンは
    ＸＸ～ＹＹの第１のパターン周波数を有し、
    前記第２のパターンはＡＡ～ＢＢの第２のパターン周波数を有する請求項３に記載の方法。
  5. 前記攪拌機アセンブリは複数の回転可能なカップリング要素を含み、
    前記複数の回転可能なカップリング要素はそれぞれ、前記支持プレートの複数の取り付け場所から対応する取り付け場所に連結されて、前記器具に対する前記支持プレートの位置を少なくとも２つの方向に維持する請求項１～４のいずれかに記載の方法。
  6. 前記複数の回転可能なカップリング要素は、少なくとも１つの駆動要素と少なくとも１つのアイドラ要素とを含む請求項５に記載の方法。
  7. 前記器具は電子制御システムを含み、
    前記電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されるアクチュエータモジュールを含み、
    前記細胞サンプルの前記一部が前記播種容器から前記細胞培養物容器内に運ばれる間に、前記攪拌機アセンブリを駆動して前記支持プレート及び前記細胞培養トレイアセンブリを前記攪拌することは、モータに回転可能なカップリング要素を回転させて前記支持プレート及び前記細胞培養トレイアセンブリを攪拌する攪拌機信号を、前記アクチュエータモジュールを介して生成することを含む請求項１～４のいずれかに記載の方法。
  8. 前記細胞培養物容器は第１の細胞培養物容器であり、細胞培養トレイアセンブリは、前記トレイに連結された第２の細胞培養物容器を含み、前記第２の細胞培養物容器は、前記閉鎖システム内の前記第１の細胞培養物容器、前記ポンプ、及び前記バルブアセンブリに連結され、
    前記方法はさらに、
    前記ポンプまたは前記バルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、前記細胞サンプルの第２の部分を前記播種容器から前記第２の細胞培養物容器に運んで、前記第２の細胞培養物容器に前記細胞サンプルを播種することと、
    前記細胞サンプルの前記一部が前記播種容器から前記第２の細胞培養物容器内に運ばれる間に、前記攪拌機アセンブリを駆動して前記支持プレート及び前記細胞培養トレイアセンブリを攪拌することと、を含む請求項１～４のいずれかに記載の方法。
  9. 細胞培養システム内の細胞をカウントする方法であって、前記細胞培養システムは、トレイ、前記トレイに連結された細胞培養物容器、保持容器、前記トレイに連結された計数チップ、及びポンプを含み、前記細胞培養物容器、前記保持容器、前記計数チップ、及び前記ポンプはそれぞれ無菌で互いに連結されて、閉鎖システムを形成し、
    前記方法は、
    前記ポンプを駆動して細胞サンプルを前記細胞培養物容器から前記保持容器に運ぶことと、
    前記ポンプをさらに駆動してある体積の空気を前記保持容器に運ぶことによって前記保持容器内で前記細胞サンプルを混合することと、
    前記混合した後で、前記細胞サンプルを前記保持容器から前記計数チップ内に運ぶことと、
    前記計数チップ内で前記細胞サンプルを分析して、前記細胞サンプル内の細胞の量に関連する細胞信号を生成することと、を含む前記方法。
  10. 前記ポンプを前記さらに駆動することによって、前記ある体積の空気が前記細胞培養物容器から前記保持容器に運ばれる請求項９に記載の方法。
  11. 前記細胞サンプルは前記細胞培養物容器から前記保持容器に前記閉鎖システム内の流路を介して運ばれ、前記ある体積の空気は前記流路内の残りの細胞の前記流路をパージするように作用する請求項９に記載の方法。
  12. 前記細胞培養システムは、前記トレイが取り付けられた器具を含み、前記器具はポンプアクチュエータと電子制御システムとを含み、前記ポンプは前記ポンプアクチュエータに連結され、前記電子制御システムは前記ポンプアクチュエータに動作可能に連結され、前記電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたアクチュエータモジュールを含み、
    前記ポンプを前記駆動することは、前記ポンプアクチュエータに前記ポンプを駆動するポンプ信号を、前記アクチュエータモジュールを介して生成することを含む請求項９～１１のいずれかに記載の方法。
  13. 前記細胞培養システムは、前記トレイが取り付けられた器具を含み、
    前記器具は細胞センサアセンブリと電子制御システムとを含み、前記電子制御システムは前記細胞センサアセンブリに動作可能に連結され、前記電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装された細胞センサモジュールを含み、
    前記計数チップ内の前記細胞サンプルを前記分析することは、
    計数チップ内の前記細胞サンプルの画像を生成することと、
    前記細胞センサモジュールを介して前記画像を分析して、前記細胞信号を生成することと、を含む請求項９～１１のいずれかに記載の方法。
  14. 前記細胞信号は、細胞の量、細胞のコンフルエンスの百分率、または細胞の密度のうちの少なくとも１つである請求項１３に記載の方法。
  15. 前記細胞センサアセンブリは、
    前記画像を生成する顕微鏡を含み、
    前記細胞センサモジュールは、前記画像に基づいて前記計数チップ内の細胞の量を示す前記細胞信号を生成する請求項１３に記載の方法。
  16. 前記電子制御システムはさらに、コンピューティングデバイスと電子的に通信するように構成された無線機を含み、前記無線機は、前記コンピューティングデバイスに、前記細胞信号に関連する無線信号を送るように構成されている請求項１３に記載の方法。
  17. 前記計数チップ内の前記細胞サンプルを前記分析することは、
    前記細胞センサモジュールを介して位置合わせ信号を生成することであって、前記位置合わせ信号は、前記トレイまたは前記細胞センサアセンブリのうちの少なくとも１つを移動させて前記細胞センサアセンブリを前記計数チップと位置合わせする、前記生成することと、
    前記細胞センサアセンブリと前記計数チップとを位置合わせした後で、計数チップ内の前記細胞サンプルの前記画像を生成することと、を含む請求項１３に記載の方法。
  18. 前記ポンプを駆動して、
    前記細胞サンプルを前記計数チップから継代容器に運ぶことをさらに含む請求項９に記載の方法。
  19. 方法であって、
    外部の保護ラップから細胞培養トレイアセンブリを取り外すことであって、前記細胞培養トレイアセンブリは、トレイ、前記トレイに連結された容器、前記トレイに取り外し可能に連結されたポンプ及びバルブアセンブリを含み、前記トレイは位置合わせ部分を含み、前記容器は前記ポンプ及び前記バルブアセンブリに無菌で連結されて閉鎖システムを形成し、前記バルブアセンブリ及び前記流体ポンプはそれぞれ、前記容器に出入りする流体の移送を起こすように駆動されるように構成されている、前記取り外すことと、
    前記細胞培養トレイアセンブリを器具に、前記トレイの前記位置合わせ部分を前記器具の対応する位置合わせ部分と係合することによって連結することであって、前記器具はバルブアクチュエータとポンプアクチュエータとを含む、前記連結することと、
    前記容器、前記ポンプ、及び前記バルブアセンブリが前記閉鎖システム内で連結したままの状態で、前記トレイから前記バルブアセンブリを取り外して、前記バルブアセンブリを前記器具の前記バルブアクチュエータに連結することと、
    前記容器、前記ポンプ、及び前記バルブアセンブリが前記閉鎖システム内で連結したままの状態で、前記ポンプを前記器具の前記ポンプアクチュエータに連結することと、
    前記バルブアセンブリ及び前記ポンプのうちの少なくとも１つを駆動することによって、前記トレイに連結された前記容器内の細胞サンプル上で１つまたは複数の細胞培養操作を行うことと、を含む前記方法。
  20. 前記器具は支持プレートを含み、
    前記器具の前記位置合わせ部分は、前記支持プレートから延びる複数の突出部を含み、
    トレイの前記位置合わせ部分は複数の開口部を規定し、
    前記細胞培養トレイアセンブリを前記器具に前記連結することは、前記複数の開口部のそれぞれを前記複数の突出部の対応する突出部のあたりに位置付けることを含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記器具は、前記支持プレートに連結された攪拌機アセンブリを含み、前記攪拌機アセンブリは、前記容器、前記ポンプ、及び前記バルブアセンブリによって構成される前記閉鎖システムの外側にあり、
    前記１つまたは複数の細胞培養操作は、前記攪拌機アセンブリを駆動して前記支持プレート及び前記細胞培養トレイアセンブリを移動させることを含む請求項２０に記載の方法。
  22. 前記攪拌機アセンブリは複数の回転可能なカップリング要素を含み、
    前記複数の回転可能なカップリング要素はそれぞれ、前記支持プレートの複数の取り付け場所から対応する取り付け場所に連結されて、前記器具に対する前記支持プレートの位置を少なくとも２つの方向に維持する請求項２１に記載の方法。
  23. 前記複数の回転可能なカップリング要素は、少なくとも１つの駆動要素と少なくとも１つのアイドラ要素とを含む請求項２２に記載の方法。
  24. 前記トレイは
    第１の取り付け用突出部を含み、
    前記バルブアセンブリはバルブ本体とバルブハウジングとを含み、前記バルブハウジングは取り付け用開口部を規定し、
    前記器具は、第２の取り付け用突出部を有するベースハウジングを含み、
    前記トレイから前記バルブアセンブリを前記取り外すことは、前記バルブハウジングを持ち上げて、前記取り付け用開口部内から前記トレイの前記第１の取り付け用突出部を取り外すことを含み、
    前記バルブアセンブリを前記バルブアクチュエータに前記連結することは、前記器具のバルブアクチュエータ開口部内に前記バルブ本体を配置することと、前記取り付け用開口部内に前記第２の取り付け用突出部を配置することと、を含む請求項１９に記載の方法。
  25. 前記器具は、ポンプカップリングスロットを有するベースハウジングを含み、
    前記ポンプを前記ポンプアクチュエータに前記連結することは、前記ポンプの一部を前記ポンプカップリングスロット内でロックすることを含む請求項１９に記載の方法。
  26. 前記閉鎖システム内で播種容器を前記容器、前記ポンプ、及び前記バルブアセンブリに無菌で連結することであって、前記播種容器は細胞サンプルを収容する、前記連結することをさらに含み、前記１つまたは複数の細胞培養操作は、前記ポンプまたは前記バルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、前記細胞サンプルの一部を前記播種容器から前記容器に運んで、前記容器に前記細胞サンプルを播種することを含む、請求項１９に記載の方法。
  27. 前記容器は第１の容器であり、
    前記細胞培養トレイアセンブリは、前記トレイに連結された第２の容器を含み、前記第２の容器は、前記閉鎖システム内の前記第１の容器、前記ポンプ、及び前記バルブアセンブリに連結され、
    前記１つまたは複数の細胞培養操作は、前記ポンプまたは前記バルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動して、前記細胞サンプルの一部を前記第１の容器から前記第２の容器内に運ぶことを含む請求項１９に記載の方法。
  28. 前記器具は電子制御システムを含み、
    前記電子制御システムは、メモリまたは処理デバイスのうちの少なくとも１つに実装されたアクチュエータモジュールを含み、
    前記１つまたは複数の細胞培養操作を前記行うことは、前記アクチュエータモジュールを介して、前記ポンプまたは前記バルブアセンブリのうちの少なくとも１つを駆動する駆動信号を生成することを含む請求項１９～２７のいずれかに記載の方法。
  29. 細胞培養システム内の細胞を選択的に取り出す方法であって、前記細胞培養システムはトレイアセンブリと器具とを含み、
    前記トレイアセンブリは、トレイ、前記トレイに連結された細胞培養物容器、サンプル容器、保持容器、及びポンプを含み、前記細胞培養物容器、前記サンプル容器、前記保持容器、及び前記ポンプはそれぞれ無菌で互いに連結されて、閉鎖システムを形成し、
    前記器具は、前記トレイが取り外し可能に連結された支持プレート、ポンプアクチュエータ、前記支持プレートを攪拌するように構成された攪拌機アセンブリ、及び細胞センサを含み、
    前記方法は、
    前記ポンプを駆動して、解離試薬を前記サンプル容器から前記細胞培養物容器に運ぶことと、
    前記攪拌機アセンブリを駆動して、前記支持プレートと前記トレイアセンブリとを撹拌して、前記細胞培養物容器内の細胞の第１の部分の解離を促進することと、
    前記細胞センサからセンサ出力を受け取ることであって、前記センサ出力は前記細胞培養物容器内の細胞サンプルに関連する、前記受け取ることと、
    前記センサ出力に基づいて、前記細胞培養物容器内の細胞の前記第１の部分の解離の状態または前記細胞培養物容器内の細胞の第２の部分の解離の状態のうちの少なくとも１つに関連する細胞信号を生成することと、
    前記細胞信号に基づいて、前記ポンプを駆動して、細胞の前記第１の部分を前記細胞培養物容器から保持容器に運ぶことと、を含む前記方法。
  30. 器具であって、
    細胞培養物器具内で取り外し可能に連結されるように構成されたトレイと、
    前記トレイに連結された第１の容器であって、前記第１の容器は内部に細胞サンプルを受け取るように構成されている、前記第１の容器と、
    前記トレイに連結された第２の容器と、
    入口ポート、第１の出口ポート、及び第２の出口ポートを有する第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリと、
    入口ポート、第１の出口ポート、及び第２の出口ポートを有する第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリであって、前記第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記第２の出口ポートは、前記第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記入口ポートに流体連結される、前記第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリと、
    流体ポンプアセンブリ
    と、
    前記第１の容器、前記第２の容器、前記第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記入口ポート、及び前記流体ポンプアセンブリに動作可能に連結されたバルブアセンブリと、を含み、前記バルブアセンブリ及び前記流体ポンプアセンブリはそれぞれ、前記細胞培養物器具によって駆動されて、
    Ａ）前記細胞サンプルを前記第１の容器から前記第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記入口ポート内に移送すること、
    Ｂ）前記細胞サンプルからの第１の体積の未透過物を、前記第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記第１の出口ポートから、前記第２の容器に移送すること、及び
    Ｃ）第１の体積の透過物を、前記第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記第２の出口ポートから、前記第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記入口ポートに移送すること、を起こすように構成されている前記器具。
  31. 前記流体ポンプアセンブリは第１のポンプと第２のポンプとを含み、第１のポンプは、前記第１のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記入口ポート内への前記細胞サンプルの流れを生成し、前記第２のポンプは、第１のタンジェンシャルフローろ過システムの前記第２の出口ポートから前記第２のタンジェンシャルフローろ過システムの前記入口ポートへの、前記第１の体積の透過物の流れを生成する請求項３０に記載の器具。
  32. 前記第１の流体ポンプ及び前記第２の流体ポンプはそれぞれ、容積式流体ポンプである請求項３１に記載の器具。
  33. 前記バルブアセンブリは第１のバルブ及び第２のバルブを含む請求項３０に記載の器具。
  34. 第３の容器をさらに含み、
    前記バルブアセンブリ及び前記流体ポンプアセンブリはそれぞれ、前記細胞培養物器具によって駆動されて、
    Ｄ）第２の体積の未透過物を、前記第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記第２の出口ポートから前記第３の容器に移送すること、を起こすように構成されている請求項３０に記載の器具。
  35. 第４の容器をさらに含み、
    前記バルブアセンブリ及び前記流体ポンプアセンブリはそれぞれ、前記細胞培養物器具によって駆動されて、
    Ｅ）第２の体積の未透過物を前記第２のタンジェンシャルフローろ過器アセンブリの前記第２の出口ポートから第４の容器に移送すること、を起こすように構成されている請求項３４に記載の器具。
  36. 前記バルブアセンブリは、前記細胞培養物器具に連結される前に前記トレイに取り外し可能に連結される請求項３０に記載の器具。
  37. 前記バルブアセンブリが前記トレイに連結されるときに前記ポンプアセンブリは前記バルブアセンブリに取り外し可能に連結される請求項３０に記載の器具。
  38. 器具であって、
    器具内で取り外し可能に連結されるように構成されたトレイであって、前記トレイは、前記器具の対応する位置合わせ部分と嵌合して係合するように構成された位置合わせ部分を含み、前記トレイは、センサ開口部を規定し、前記センサ開口部の少なくとも一部を囲む肩部を含む、前記トレイと、
    上面及び下面を有する容器であって、前記上面及び前記下面はそれぞれ、透明部分を有し、前記容器は前記トレイに連結されて、前記下面のエッジが前記肩部によって支持され、前記下面の前記透明部分が前記センサ開口部と位置合わせされている、前記容器と、
    前記トレイに連結された取り付けブラケットであって、前記取り付けブラケットは前記容器の前記上面のエッジに連結されて、前記容器を前記トレイに固定する、前記取り付けブラケットと、
    前記容器と流体ポンプとに流体連結されたバルブアセンブリであって、前記バルブアセンブリは前記トレイに取り外し可能に連結され、前記バルブアセンブリ及び前記流体ポンプはそれぞれ、前記容器に出入りする流体の移送を起こすように駆動されるように構成されている、前記バルブアセンブリと、を含む前記器具。
  39. 前記容器の前記上面の前記透明部分は、前記センサ開口部と位置が合っている請求項３８に記載の器具。
  40. 前記バルブアセンブリはバルブ及びバルブハウジングを含み、
    前記バルブハウジングは取り付け部分を含み、
    前記トレイは、前記バルブハウジングの前記取り付け部分と嵌合して係合するように構成されたバルブ取り付け部分を含む請求項３８に記載の器具。
  41. 前記トレイは、
    前記バルブアセンブリがトレイに連結されたときに前記バルブの一部を受け取るように構成されたバルブ開口部を規定する請求項３８に記載の器具。
  42. 前記バルブハウジングは、
    前記バルブハウジングにチューブを取り外し可能に連結するように構成された少なくとも１つのサポートと、保管中に前記ポンプを取り外し可能に保持するように構成されたポンプサポートと、を含む請求項４０に記載の器具。
  43. 前記トレイの前記位置合わせ部分は、複数の切り欠きを含み、
    前記器具の前記位置合わせ部分は複数の突出部を含み、前記複数の突出部からの各突出部は、前記複数の切り欠きからの異なる切り欠き内で受け取られて、前記器具上の前記トレイの位置を維持するように構成されている請求項３８に記載の器具。
  44. 前記トレイは、前記器具内のセンサの位置を前記トレイの位置と位置合わせするように用いられるように構成された少なくとも１つの光学的位置合わせマーカーを含む請求項３８に記載の器具。
  45. 前記少なくとも１つの光学的位置合わせマーカーは、前記トレイ内に規定された開口部である請求項４４に記載の器具。
  46. 前記トレイは第２のセンサ開口部を規定し、前記器具はさらに、
    前記トレイに連結された計数チップであって、前記計数チップは前記第２のセンサ開口部と位置合わせされた透明部分を含む、前記計数チップ、を含む請求項３８に記載の器具。
  47. トレイに連結され、
    前記バルブアセンブリと流体連絡するタンジェンシャルフローろ過アセンブリをさらに含む請求項３８に記載の器具。
  48. 前記トレイ、前記容器、及び前記バルブアセンブリは、搬送及び保管中に無菌ラップ内に囲まれる請求項３８に記載の器具。
  49. 器具であって、
    下部ハウジングと、支持プレートと、前記下部ハウジング内で移動可能に連結された細胞センサアセンブリの第１の部分とを有するベースユニットであって、前記支持プレートは、細胞培養トレイアセンブリに取り外し可能に連結されるように構成され、前記細胞培養トレイアセンブリは、トレイと前記トレイに連結された容器とを有し、前記トレイはセンサ開口部を規定し、前記容器の一部は透明であり、トレイに連結されて、前記センサ開口部と前記容器の透明部分とを介した前記容器の内容物の光アクセスをもたらす、前記ベースユニットと、
    上部ハウジングと、前記上部ハウジング内で連結された前記細胞センサアセンブリの第２の部分とを有する上部ユニットであって、前記上部ユニットは、前記ベースユニットに移動可能に連結されて、開位置と閉位置との間で移動するように構成され、前記上部ユニットが前記開構成にあるときに前記支持プレートはアクセス可能であり、前記上部ユニットが前記閉構成にあるときに前記支持プレートは少なくとも部分的に囲まれる、前記上部ユニットと、
    前記下部ハウジングまたは前記上部ハウジングのうちの少なくとも１つ内で連結された電子制御システムであって、前記電子制御システムは、少なくとも前記細胞センサアセンブリの前記第１の部分の移動を制御して、前記細胞センサアセンブリの前記第１の部分を前記容器と位置合わせするように構成されている、前記電子制御システムと、を含む前記器具。
  50. 前記電子制御システムは、前記細胞センサアセンブリの前記第２の部分の移動を制御して、前記細胞センサアセンブリの前記第２の部分を前記容器と位置合わせするように構成されている請求項４９に記載の器具。
  51. 前記細胞センサアセンブリの前記第１の部分は顕微鏡であり、前記細胞センサアセンブリの前記第２の部分は光である請求項４９に記載の器具。
  52. 前記支持プレートの前記部分は透明である請求項４９に記載の器具。
  53. 前記支持プレートは、前記下部ハウジングに対して移動して、前記支持プレートに連結されたときに前記細胞培養トレイアセンブリを攪拌するように構成されている請求項４９に記載の器具。
  54. 前記ベースユニットの前記下部ハウジング内に配置された攪拌機アセンブリであって、
    前記攪拌機アセンブリは、前記支持プレートに連結されて、駆動されたときに前記支持プレートを移動させるように構成されている、前記攪拌機アセンブリをさらに含む請求項５３に記載の器具。
  55. 器具であって、
    下部ハウジングと、支持プレートと、前記下部ハウジング内に配置された攪拌機アセンブリとを有するベースユニットであって、前記支持プレートは、細胞培養トレイアセンブリに取り外し可能に連結されるように構成され、前記細胞培養トレイアセンブリは、トレイと前記トレイに連結された容器とを有する、前記ベースユニットと、
    上部ハウジングを有する上部ユニットであって、前記上部ユニットは、前記ベースユニットに移動可能に連結されて、開位置と閉位置との間で移動するように構成され、前記上部ユニットが前記開構成にあるときに前記支持プレートはアクセス可能であり、前記上部ユニットが前記閉構成にあるときに前記支持プレートは少なくとも部分的に囲まれる、前記上部ユニットと、
    前記ベースユニットの前記下部ハウジング内に配置され、前記支持プレートの周囲に配置された取り付け場所にある複数のカップリング要素を介して前記支持プレートに動作可能に連結された攪拌機アセンブリであって、前記複数のカップリング要素のうちの少なくとも１つは、前記支持プレートの位置を第１の方向に維持するように構成され、前記複数のカップリング要素のうちの少なくとも他の１つは、前記支持プレートの位置を前記第１の方向とは異なる第２の方向に維持するように構成され、前記攪拌機アセンブリは、駆動されたときに前記支持プレートを移動させて、前記支持プレートに連結されたときに前記細胞培養トレイアセンブリを攪拌するように構成されている、前記攪拌器アセンブリと、
    前記下部ハウジングまたは前記上部ハウジングのうちの少なくとも１つ内で連結された電子制御システムであって、前記電子制御システムは前記攪拌機アセンブリの駆動を制御するように構成されている、前記電子制御システムと、を含む前記器具。
  56. 前記支持プレートの位置を第１の方向に維持するように構成された前記複数のカップリング要素のうちの前記少なくとも１つは、磁気カップリング要素である請求項５５に記載の器具。
  57. 前記支持プレートの位置を第２の方向に維持するように構成された前記複数のカップリング要素のうちの前記少なくとも他は、前記支持プレート上の対応する突出部を受け取るように構成された前記攪拌機アセンブリによって規定される凹部を含む請求項５５に記載の器具。
  58. 前記複数のカップリング要素からの少なくとも１つのカップリング要素はアイドラであり、前記複数のカップリング要素からのカップリング要素のうちの１つは駆動モータを含む請求項５５に記載の器具。
  59. 前記支持プレートは、前記支持プレート上で前記細胞培養トレイアセンブリを位置決めするために、前記細胞培養トレイアセンブリの前記トレイによって規定される切り欠き内に受け取られるように構成された少なくとも１つの突出部を含む請求項５５に記載の器具。
  60. 細胞培養システム内の細胞を処理する方法であって、
    前記細胞培養システムはトレイアセンブリと器具とを含み、前記トレイアセンブリは、トレイ、前記トレイに連結された第１の容器、前記トレイに連結された第２の容器、タンジェンシャルフローろ過アセンブリ、及びポンプを含み、前記第１の容器、前記第２の容器、前記タンジェンシャルフローろ過アセンブリ、及び前記ポンプはそれぞれ無菌で互いに連結されて、閉鎖システムを形成し、前記器具は、前記トレイが取り外し可能に連結された支持プレート、ポンプアクチュエータ、及び細胞センサを含み、
    前記方法は、
    前記細胞センサからセンサ出力を受け取ることであって、前記センサ出力は前記第１の容器内の細胞サンプルに関連する、前記受け取ることと、
    前記センサ出力に基づいて、前記第１の容器内の細胞の状態に関連する細胞信号を生成することと、
    前記ポンプを駆動して、前記細胞サンプルを前記第１の容器から前記タンジェンシャルフローろ過アセンブリ内に運んで、透過物出力及び未透過物出力を生成することと、
    前記透過物出力または前記未透過物出力のうちの１つを前記第２の容器に運ぶことと、を含む前記方法。
  61. 器具であって、
    器具内で取り外し可能に連結されるように構成されたトレイであって、前記トレイは、前記器具の対応する位置合わせ部分と嵌合して係合するように構成された位置合わせ部分を含み、前記トレイは、センサ開口部を規定し、前記センサ開口部の少なくとも一部を囲む肩部を含む、前記トレイと、
    上面及び下面を有する容器であって、前記上面及び前記下面、前記容器は前記トレイに連結されて、前記下面のエッジが前記肩部によって支持され、前記下面が前記センサ開口部と位置合わせされている、前記容器と、
    前記容器と流体ポンプとに流体連結されたバルブアセンブリであって、前記バルブアセンブリは前記トレイに取り外し可能に連結され、前記バルブアセンブリ及び前記流体ポンプはそれぞれ、前記容器に出入りする流体の移送を起こすように駆動されるように構成されている、前記バルブアセンブリと、を含む前記器具。
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