JP6800510B2 - 温度センサを備えるバイオリアクタシステム - Google Patents

Description

本発明は、温度センサ手段及びそのような温度センサ手段を備えるバイオリアクタシステムに関する。

バイオリアクタ内の温度の測定を、侵襲的又は非侵襲的に行うことができる。非侵襲的な測定が、バイオリアクタの内容物は汚染されてはならないがゆえに、多くの場合に好ましい。バイオリアクタの外部に設けられた温度センサが、使用されている。そのような温度センサにおける問題は、測定される温度が周囲の温度に影響される点にある。

米国特許出願公開第２０１２／２５８４４１号明細書

本発明の目的は、信頼できる温度測定値をもたらすこと、及び取り扱いの容易なバイオリアクタシステムを提供することにある。

これは、制御システムを備えるベースステーションと、ベースステーション上に備えられるように構成され、バイオリアクタバッグを収容するように構成されたトレイと、を備えており、ベースステーションは、１以上の温度センサ手段を備え、トレイは、温度センサ手段をトレイ内に備えられるバイオリアクタの表面に接触するように受け入れる１以上の開口を備えている、バイオリアクタシステムにおいて達成される。これにより、信頼できる温度測定能力を有する柔軟かつ取り扱いの容易なバイオリアクタシステムが実現される。

さらに、バイオリアクタにおける循環が、温度センサによる影響を被ることがない。別の利点は、較正に関してバイオリアクタを保持するトレイを考慮する必要がなく、ベースステーションだけを考慮すればよい点にある。さらに、周囲温度からの影響がきわめて限られている信頼できる温度測定値をもたらすバイオリアクタシステムが実現される。

さらなる実施形態が、従属請求項に記載される。

本発明の一実施形態による温度センサ手段を概略的に示している。 温度センサ手段を１つ又は３つ備える本発明の実施形態によるバイオリアクタシステムのベースステーションを概略的に示している。 本発明による温度センサ手段を備えているアームを概略的に示しており、このアームは、バイオリアクタシステムのベースステーションにおいて使用されるように構成されている。 本発明によるベースステーション上に設けられるように構成されたトレイを概略的に示しており、これらのトレイは、バイオリアクタバッグを保持するように構成されている。

図１は、本発明の一実施形態による温度センサ手段１を概略的に示している。温度センサ手段は、測定対象の表面に面するように配置された熱伝導層２と、測定対象の表面とは反対の側において熱伝導層２へと取り付けられた熱絶縁層３と、熱伝導層２と熱絶縁層３との間に設けられ、すべての面が熱伝導層又は熱絶縁層のいずれかによって完全に囲まれている温度センサ５とを備えている。熱伝導層は、熱絶縁層よりも高い熱伝導率を有する材料である。例えば、熱伝導層は、金属層或いは熱伝導性のグラファイト又はポリマー層であってよい。温度センサ５は、制御システムへと熱絶縁層を貫く接続７を有している。熱伝導層２は、測定対象の表面に対する伝導性を改善し、熱絶縁層３は、温度センサへの周囲温度からの影響を小さくする。本発明の別の実施形態ではは、熱伝導層及び／又は熱絶縁層を、省略することができる。

図２ａ及び２ｂが、それぞれ図１に関して説明したとおりの温度センサ手段を１つ及び３つ備える本発明によるバイオリアクタシステムのベースステーションの２つの例を概略的に示している。図２ａには、本発明の一実施形態によるベースステーション１１が、概略的に示されている。バイオリアクタシステムのベースステーションは、当然ながら、多数のさらなる詳細を備えるが、それらは本発明の説明においては省略される。この実施形態では、ベースステーション１１は、図１に関して説明したとおりの１つの温度センサ手段を備える。適切には、温度センサ手段１は、図３に示されるとおりのアーム２１上に設けられる。アームは、ベースステーションの上面１３の下方においてベースステーション１１の内部に設けられる。アーム２１は、温度センサ手段をベースステーションの上面１３の開口１５を通って突出させることができるように設けられる。これは、アーム２１をレバーとして設けることによって達成される。次いで、温度センサ手段１が、レバー２１の一方の端部２２へと設けられ、レバー２１の他方の端部２３が下方に押されると、温度センサ手段１が上方に移動し、ベースステーションの開口１５を通って突出する。したがって、ベースステーションの上面１３に、温度センサ手段とは反対側のレバーの端部を下方へと押す押し込み手段を受け入れるためのさらなる開口１６を設ける必要がある。バイオリアクタを保持し、ベースステーションへと配置されるように構成されたトレイが、この１つ以上の押し込み手段を備えることができる。他に可能性がある設計は、ベースステーションの上面１３の開口１５を通って上方へと突出する弾性アーム２１上に温度センサ手段１を設け、この弾性アーム２１を温度センサ手段１が上方から押された場合に容易に押し戻されるようにすることであると考えられる。図３に、温度センサ手段１を有するアーム２１が示されている。このアームを、上述のように、レバー又は弾性アームのいずれかとしてベースステーションに設けることができる。図３には、熱絶縁層３を貫く温度センサからの通信接続７が示されている。

図２ｂには、本発明の別の実施形態によるベースステーション１７が、概略的に示されている。この実施形態ではは、温度センサ手段を備える３つのアーム２１が設けられている。したがって、やはり３つの開口１９ａ、ｂ、ｃが、ベースステーションの上面に設けられている。アームがレバー形式である場合、図２ａの開口１６に相当する３つの開口が、やはり設けられるべきである。

図４ａ及び４ｂは、本発明によるベースステーション上に設けられるように構成されたトレイを概略的に示しており、これらのトレイは、バイオリアクタバッグを保持するように構成されている。図４ａのトレイ３１を、図２ａに示したベースステーション１１又は図２ｂに示したベースステーション１７のいずれかにおいて使用することができる。トレイ３１は、バイオリアクタバッグを保持するように構成され、トレイは、図２ａのベースステーション１１の開口１５又は図２ｂのベースステーション１７の中央の開口１９ｂに整列するように位置した開口３３を備えている。適切には、トレイの開口３３が、温度センサ手段よりもいくらか大きい。したがって、温度測定値が、トレイに設けられることが多いヒータの影響を受けにくい。図４ａのトレイ３１が図２ｂのベースステーション１７と一緒に使用される場合、開口１９ａ及び１９ｃを通って設けられた残りの２つの温度センサ手段は、（レバーの変形例が使用される場合は）トレイ３１がこれらの温度センサ手段のアームのための対応する押し込み手段を備えていないため、開口を通って上方へと突出することがない。弾性アームが代わりに使用される場合、開口１９ａ及び１９ｃを通って設けられた温度センサ手段は、トレイ３１によって下方へと押され、使用されない。

図４ｂのトレイ４１を、図２ｂに示したベースステーション１７において使用することができる。トレイ４１は、各々が１つの温度センサ手段１を受け入れる２つの開口４３ａ、４３ｂを備えている。この実施形態では、ベースステーション１７の中央の開口１９ｂを通って設けられる温度センサ手段１は、使用されず、開口１９ａを通って設けられる温度センサ手段は、トレイ４１の開口４３ａを通って上方に突き出し、開口１９ｃを通って設けられる温度センサ手段は、トレイ４１の開口４３ｂを通って上方に突き出す。この実施形態ではは、２つのバイオリアクタバッグを、トレイ４１内に設けることができる。トレイの開口３３、４３ａ、４３ｂを、一実施形態ではは、例えばプラスチックフィルムなど、適切な薄膜によって覆うことができる。これは、こぼれをトレイ内にとどめるために好都合かもしれない。しかしながら、これは必須ではない。

バイオリアクタシステムの制御システムが、一実施形態ではは、周囲温度を測定するための手段と、種々の周囲温度に関してバイオリアクタの温度測定値を補償するための手段とを備える。

本発明においては、温度センサが、別々のトレイに設けられる代わりに、ベースステーションに設けられる。したがって、トレイを単純なままにし、較正及び電気的接続を不要にすることができる。これらすべての機能をベースステーションに持たせることが好都合である。

本明細書においては、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置又はシステムの製作及び使用並びにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、或いは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

Claims (8)

1. 制御システムを備えるベースステーション（１１；１７）と、
   ベースステーション（１１；１７）上に備えられるように構成され、バイオリアクタバッグを収容するように構成されたトレイ（３１；４１）と
   を備えるバイオリアクタシステムであって、
   ベースステーション（１１；１７）が１以上の温度センサ手段（１）を備えており、トレイ（３１；４１）が温度センサ手段（１）をトレイ（３１；４１）内に備えられるバイオリアクタバッグの表面に接触するように受け入れる１以上の開口（３３；４３ａ、４３ｂ）を備えており、
   温度センサ手段（１）は、
   測定対象の表面に面するように配置された熱伝導層（２）と、
   測定対象の表面の反対の側において熱伝導層（２）へと取り付けられた熱絶縁層（３）と、
   熱伝導層（２）と熱絶縁層（３）との間に設けられた温度センサ（５）とを備えており、
   前記温度センサのすべての面のうち、少なくとも一つの面が前記熱伝導層（２）によって囲まれており、残りの面が前記熱絶縁層（３）によって囲まれており、
   前記温度センサ手段（１）は、レバーであるアーム（２１）の一方の端部に設けられ、前記トレイ（３１；４１）が前記ベースステーション（１１；１７）に設けられたときに、前記トレイ（３１；４１）に設けられた押し込み手段が前記アーム（２１）の他方の端部を下方へと押すことで、前記温度センサ手段（１）が、バイオリアクタバッグの表面に接触する一方、バイオリアクタバッグの表面を乱すことはないように、前記トレイ（３１；４１）の開口（３３；４３ａ、４３ｂ）を通って上方へと移動する、バイオリアクタシステム。
2. 前記温度センサ手段（１）は、第一の側と、第一の側とは反対の第二の側と、第一の側及び第二の側をつなぐ第三の側とを有し、
   第一の側は、熱伝導層（２）を含み、
   第二の側は、熱絶縁層（３）を含み、
   第三の側は、温度センサ（５）が、第一の側の熱伝導層（２）と第二の側の熱絶縁層（３）との間で挟まれ、かつすべての他の面が第三の側の熱伝導層（２）によって囲まれているように熱伝導層（２）を含む、
   請求項１に記載のバイオリアクタシステム。
3. 前記トレイ（３１；４１）は、ヒータと、バイオリアクタバックがトレイに設けられた時に、温度センサ手段（１）の第一の側がバイオリアクタバックの表面に接触するように温度センサ手段（１）を受け入れる少なくとも一つの開口部（３３；４３ａ、４３ｂ）とを備え、
   開口部（３３；４３ａ、４３ｂ）は、温度センサ（５）がトレイ（３１；４１）に設けられたヒータの影響を受けにくいように、温度センサ手段（１）よりも大きい、
   請求項１又は２に記載のバイオリアクタシステム。
4. ベースステーション（１１：１７）は、２つ以上の温度センサ手段（１）を備え、異なるトレイの異なる開口が、どの温度センサ手段をバイオリアクタバッグの表面に接触させるかを決定することで、他の温度センサ手段はトレイ（３１；４１）の開口を通って突出することがない、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のバイオリアクタシステム。
5. 各々の温度センサ手段（１）は、別々のアーム（２１）に取り付けられる、請求項４に記載のバイオリアクタシステム。
6. 熱伝導層（２）は、熱絶縁層（３）よりも高い熱伝導率を有する材料である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバイオリアクタシステム。
7. 熱伝導層（２）は、金属或いは熱伝導性のグラファイト又はポリマーである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバイオリアクタシステム。
8. 温度センサ（５）から制御システムへと設けられた通信接続（７）をさらに備える、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のバイオリアクタシステム。