KR102400425B1 - 자동화된 생물반응기 시스템, 기관을 탈세포화하기 위한 프로토콜을 자동으로 실행하기 위한 시스템 및 폐기물 오염제거 시스템 - Google Patents

자동화된 생물반응기 시스템, 기관을 탈세포화하기 위한 프로토콜을 자동으로 실행하기 위한 시스템 및 폐기물 오염제거 시스템 Download PDF

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Abstract

기관(5), 예컨대 폐를 탈세포화하기 위한 자동화된 생물반응기 시스템(100)은 기관을 보유하기 위한 주 챔버(15) 및 액상 시약을 보유하는 적어도 하나의 시약 챔버(11)를 포함한다. 시약 도관은 액상 시약을 주 챔버로 전달하고, 관류 도관은 주 챔버 내의 시약 출구로부터 시약을 기관으로 전달한다. 관류 펌프(21)는 시약의 유동을 유도한다. 관류 압력 센서(25)는 유동 시약의 압력을 검출한다. 제어 시스템(50)은 원하는 압력을 나타내는 수신된 입력 및 검출된 압력의 수신된 입력에 기초하여 시약의 유동을 유도하도록 관류 펌프를 제어한다. 제어 시스템은 센서 입력에 기초하여 탈세포화 프로토콜의 모든 단계를 자동으로 수행할 수 있다. 자동화된 폐기물 오염제거 시스템(30)도 제공될 수 있다.

Description

자동화된 생물반응기 시스템, 기관을 탈세포화하기 위한 프로토콜을 자동으로 실행하기 위한 시스템 및 폐기물 오염제거 시스템{AUTOMATED BIOREACTOR SYSTEM, SYSTEM FOR AUTOMATICALLY IMPLEMENTING PROTOCOL FOR DECELLULARIZING ORGAN, AND WASTE DECONTAMINATION SYSTEM}
관련 출원에 대한 교차 참조
본원은 그 전체가 본원에 포함되는, 2014년 9월 2일 출원된 미국 특허 가출원 62/044,647의 이익을 주장한다.
발명의 분야
본원에서 설명되는 시스템 및 방법은 일반적으로 생물반응기 및 그의 시스템, 보다 구체적으로 기관을 탈세포화하기 위한 자동화된 생물반응기 시스템, 기관을 탈세포화하기 위한 프로토콜을 자동으로 실행하기 위한 시스템 및 생물반응기를 위한 폐기물 오염제거 시스템에 관한 것이다.
동종이계 폐 이식은 말기 폐 질환에 대한 치료이지만, 폐 이식을 기다리고 있는 환자의 수가 꾸준히 증가하고 있고, 기증자 기관의 이용가능성이 제한되기 때문에 단지 일부 환자만이 기관 이식을 받는다. 예를 들어, 만성 폐쇄성 폐 질환 (COPD)은 전세계적으로 6천4백만 명을 초과하는 사람에서 발병한다. 세계 보건 기구 (WHO)는 2030년까지 COPD가 세 번째 주요 사망 원인이 될 것으로 예측하였다. 또 다른 예로서, 폐동맥 고혈압 (PAH)은 폐의 혈관계에 영향을 미치고, 우측 심부전 및 사망을 초래할 수 있다. PAH에 대한 FDA 승인 치료법이 있지만, 일부 환자에 대해서는 치료법이 없고 유일한 방법은 폐 이식일 뿐이다. 간단히 말해, 요구를 충족시킬 수 있는 기관이 충분하지 않다.
이식을 위해 이용가능한 기관을 제공받는 환자일지라도, 면역억제 및 만성 거부에 의해 환자에서의 폐 이식의 임상적 성공이 저해되고, 이것은 심지어 환자가 기관 이식을 받은 지 수 년 후에 발생할 수 있다. 최선의 시나리오에서, 환자는 환자의 삶의 나머지 동안 그 자체의 심각한 부작용이 있을 수 있는 약물을 복용함으로써 상기 문제를 막을 수 있다.
조직 공학은 전통적인 이식에 대한 대안을 제시한다. 이러한 종류의 재생 방법은 특정 환자에게 특이적인 자가 또는 줄기 세포의 파종을 위한 3차원 스캐폴드를 제공함으로써 조직 공여체 풀에 의해 부과된 한계를 효과적으로 우회하고 동종이식 거부를 방지할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이 기술은 일련의 세제, 염 및/또는 효소로 기관을 처리하여 매트릭스가 후속 조직 재생을 위한 스캐폴드로서 기능할 수 있도록 세포외 매트릭스를 무손상 상태로 유지하면서 탈세포화로 알려진 과정에서 세포 물질을 완전히 제거하는 것을 수반한다. 탈세포화는 일반적으로 기관으로부터 잔여 DNA 및 다른 세포 파편을 제거하기 위해 일련의 세제를 사용한 기관의 연속적인 관류 및 반복적인 세척을 수반한다. 이것은 세포외 매트릭스 (ECM) 단백질, 기관 구조 및 혈관 구조가 유지되는 스캐폴드를 생성할 수 있다. 즉, 스캐폴드는 기관의 구조적 특징을 유지하지만, 살아있는 세포 또는 세포 성분이 없다. 면역 거부를 자극하는 세포 항원은 일반적으로 세포 표면에서 발견되기 때문에, 그러한 항원을 제거하면 재세포화된 스캐폴드가 환자에게 이식된 후에 거부 반응의 위험이 감소할 수 있다. 폐의 경우, 탈세포화 과정은 가스 교환 조직의 완전성을 보장하기 위해 기도 및 폐포뿐만 아니라 폐 모세혈관상 (pulmonary capillary bed)의 보존을 필요로 하기 때문에 특히 복잡하다.
수동으로 수행되는 탈세포화 프로토콜 동안 인간의 개입 및 조작은 오염의 위험을 증가시키고, 최종 생성물의 일관성을 감소시키고, 생성되는 스캐폴드의 3차원 구조 및 미세구조에 악영향을 줄 수 있고, 따라서 잠재적으로 실행불가능한 제품에 대해 상당한 시간 및 자원을 낭비하게 된다.
개선된 생물반응기 시스템 및 이에 관련된 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 한 실시양태는 기관을 보유하고, 적어도 하나의 시약 입구, 적어도 하나의 시약 출구 및 적어도 하나의 관류 입구를 갖도록 형성된 주 챔버를 포함하는, 기관을 탈세포화하기 위한 자동화된 생물반응기 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 액상 시약 및 액상 시약을 적어도 하나의 시약 챔버로부터 적어도 하나의 시약 입구를 통해 주 챔버로 전달하도록 형성된 적어도 하나의 시약 도관 (conduit)을 포함하는 적어도 하나의 시약 챔버를 추가로 포함한다. 적어도 하나의 관류 도관은 액상 시약을 적어도 하나의 시약 출구로부터 하나의 관류 입구를 통해 기관 내로 전달하도록 형성된다. 적어도 하나의 관류 펌프는 적어도 하나의 관류 도관을 통한 액상 시약의 유동을 유도하도록 형성된다. 적어도 하나의 관류 압력 센서는 적어도 하나의 관류 도관을 통해 유동하는 액상 시약의 압력을 검출한다. 제어 시스템은 적어도 하나의 관류 도관을 통해 유동하는 액상 시약의 원하는 압력을 나타내는 입력을 수신하고, 적어도 하나의 관류 압력 센서에 의해 검출되는 압력의 입력을 수신하고, 원하는 압력을 나타내는 수신된 입력 및 검출된 압력의 수신된 입력에 기초하여 액상 시약의 유동을 유도하기 위해 적어도 하나의 관류 펌프를 제어하기 위해 신호를 출력한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 기관 내로 유동하는 액체의 압력을 검출하도록 형성된 적어도 하나의 관류 압력 센서, 기관 내로의 액체의 유동을 제어하도록 형성된 적어도 하나의 관류 밸브, 및 기관 내로의 액체의 유동을 유도하도록 형성된 적어도 하나의 관류 펌프를 포함하는, 기관을 탈세포화하기 위한 프로토콜을 자동으로 실행하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 기관을 관류하기 위한 단계의 프로토콜을 수신하고 적어도 하나의 관류 압력 센서로부터 입력을 수신하고, 기관을 탈세포화하기 위한 프로토콜의 모든 단계를 자동으로 실행하기 위해 적어도 하나의 관류 밸브 및 적어도 하나의 관류 펌프를 제어하도록 형성된 제어 시스템을 추가로 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 관류용 기관을 보유하도록 형성된 주 챔버, 주 챔버로부터 폐기 유체를 수용하도록 형성된 폐기물 챔버, 및 폐기 유체를 주 챔버로부터 폐기물 챔버로 전달하도록 형성된 폐기물 도관을 포함하는, 생물반응기를 위한 폐기물 오염제거 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 오염제거 유체를 저장하도록 형성된 오염제거 유체 챔버 및 오염제거 유체를 오염제거 유체 챔버로부터 폐기 유체 내로 도입시키도록 형성된 오염제거 도관을 추가로 포함한다.
도 1은 하나의 예시적인 실시양태에 따른 자동화된 생물반응기 시스템을 위한 생물반응기의 개략도이다.
도 2는 하나의 예시적인 실시양태에 따른 도 1의 생물반응기를 위한 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 도 2의 제어 시스템의 사용자 인터페이스의 주 스크린의 한 실시양태를 보여주는 스크린샷이다.
개관
본원에서 설명되는 자동화된 생물반응기 시스템은 그의 개시 후에 프로토콜의 성공적인 실행에 필요한 사용자 입력이 거의 없거나 전혀 없는 상태로, 탈세포화 프로토콜의 모든 단계를 자동으로 수행하도록 형성될 수 있는 생물반응기를 제공한다. 자동화된 생물반응기 시스템은 탈세포화가 이루어지는 주 챔버 및 연속 폐쇄 회로에서 탈세포화를 촉진하기 위해 필요한 시약을 주 챔버에 공급하는 일련의 시약 챔버를 포함한다. 제어기 및 사용자 인터페이스를 갖춘 제어 시스템은 프로토콜의 단계 전체에 걸쳐 시약의 유동을 지시하는 밸브 및 펌프를 제어함으로써 폐쇄 시스템에서 탈세포화 과정을 완전히 자동화하기 위해 자동화된 생물반응기 시스템에 통합된다. 탈세포화 과정의 완전한 자동화를 제공함으로써, 생물반응기의 성분에 대한 인간의 직접적인 접속이 감소되고, 따라서 과정의 멸균성, 일관성 및 효율성이 높아져 후속 이식을 위한 보다 생존가능하고 구조적으로 건강한 탈세포화된 기관을 얻을 가능성이 높아진다. 또한, 자동화된 생물반응기 시스템은 다중 생물반응기에 걸쳐 여러 프로토콜을 동시에 수행할 수 있는 중앙 제어 시스템을 허용하여, 다중 시스템에 걸쳐 효율성 및 일관성을 향상시킨다.
아래에서 설명되는 과정은 폐의 탈세포화 프로토콜과 관련한 것이지만, 본원에서 설명되는 자동화된 생물반응기 시스템은 그러한 프로토콜 또는 기관에 제한되지 않는다. 예를 들어, 자동화된 생물반응기 시스템은 또한 기관의 관류가 필요할 수 있는 다른 적용을 수행하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 적용은 탈세포화된 폐가 필요한 과정뿐만 아니라 생성된 스캐폴드 물질의 주 하류 분석, 스캐폴드의 재세포화, 및 초기의 기능적 폐의 조작을 포함할 수 있고, 이로 제한되지 않는다. 또한, 자동화된 생물반응기 시스템은 주 적절한 기관 또는 기관의 일부를 관류시키기 위해 이용될 수도 있다. 따라서, "기관"이라는 용어는 전체 기관뿐만 아니라 폐의 엽과 같은 기관의 주 기능적 부분을 포함한다.
도 1은 돼지 폐의 전체적인 탈세포화 프로토콜을 수행하기 위한 자동화된 생물반응기 시스템(100)의 한 실시양태를 보여준다. 도 1의 자동화된 생물반응기 시스템(100)은 일반적으로 관류될 폐(5), 챔버 충전 섹션(10) 및 관류 섹션(20)을 보유하도록 형성된 주 챔버(15)를 포함한다. 폐기물 오염제거 시스템(30)이 또한 자동화된 생물반응기 시스템(100)에 제공될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 자동화된 생물반응기 시스템(100)은 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 생물반응기의 각각의 섹션 내의 다양한 성분에 전기적으로 연결되고 이를 제어하도록 형성된 제어기(50)를 추가로 포함한다. 또한, 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 사용자 인터페이스(70)가 자동화된 생물반응기 시스템(100)의 사용자 관리를 위해 제어기(50)에 추가로 연결되고 제어기(50)와 정보를 주고받는다.
주 챔버
주 챔버(15)는 기관 또는 폐(5)의 관류를 위한 멸균된 밀봉 환경을 생성 및 유지할 수 있는 주 적절한 챔버일 수 있다. 주 챔버(15)는 바람직하게는 시약 입구(14), 시약 출구(23), 관류 입구(24) 및 폐기물 출구(31, 32)를 포함하고, 이는 아래에서 보다 상세하게 설명된다. 또한, 주 챔버(15)는 중량 센서(60)의 상부에 위치하고, 이는 아래에서 보다 상세하게 설명된다. 일부 실시양태에서, 주 챔버(15)의 몸체의 적어도 일부분은 투명하거나 반투명하여, 사용자는 생물반응기 시스템의 사용 동안 기관을 볼 수 있다. 일부 실시양태에서, 주 챔버(15)는 사용 동안 주 챔버의 내부를 조작하기 위한 입구를 가질 것이다. 이 조작은 도구 및 기구와 같은 물체를 물리적으로 주 챔버(15) 내로 삽입함으로써 이루어질 수 있거나 또는 사용자가 챔버 내에 이미 존재하는 물체를 조작하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 주 챔버(15)가 글러브 박스로서 사용될 수 있도록 입구가 설계될 수 있다.
챔버 충전 섹션
도 1에 도시된 바와 같이, 챔버 충전 섹션(10)은 바람직하게는 배관(40)의 형태를 취할 수 있는 시약 도관을 통해 각각 주 챔버(15)에 유체적으로 연결된 복수개의 시약 챔버(11)를 포함한다. 다수의 시약 챔버(11)가 도시되지만, 더 적거나 더 많은 수의 챔버가 이용될 수 있다. 시약 챔버(11)는 탈세포화 프로토콜에서 제시된 단계에 필요한 특정 유형의 액상 시약을 보유하도록 형성된다. 액상 시약은 용액, 에멀젼 또는 현탁액의 형태일 수 있다. 시약 챔버(11)는 카보이 (carboy), 주사기 등과 같은, 시약을 보유하기 위한 주 적합한 용기일 수 있다. 또한, 각각의 시약 챔버(11)에 보유된 시약은 기관을 탈세포화하는데 필요한 주 적합한 시약, 예컨대 인산염 완충 염수 (PBS), 나트륨 도데실술페이트 (SDS), 트리톤 X-100 등일 수 있다. 시약 도관의 배관(40)은 시약 및 생체 재료의 전달 및 실리콘 배관 등과 같은 챔버 사이의 멸균 연결을 유지하기에 적합한 주 통상적인 재료를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시약 도관, 예를 들어, 배관(40)은 액상 시약이 시약 입구(14)로의 연결을 통해 주 챔버(15)로 유동하게 허용한다.
시약 밸브 다기관(12) 및 시약 펌프(13)가 시약 챔버(11)와 주 챔버(15) 사이에 위치한다. 시약 밸브 다기관(12)은 제시된 시약 챔버(11)로부터 폐(5)를 수용하는 주 챔버(15)로의 액상 시약의 유동을 제어한다. 시약 밸브 다기관(12)은 복수개의 밸브 포트를 포함한다. 시약 밸브 다기관(12) 상에 제공된 밸브 포트의 수는 프로토콜에 대해 필요한 만큼 많은 액상 시약의 인-라인 (in-line) 유동을 가능하게 하는 주 적절한 수일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시약 밸브 다기관(12)은 5개의 밸브 포트를 포함하여, 주 챔버(15)의 시약 입구(14)에 연결되는 배관(40)을 통한 최대 5개의 시약 챔버(11)의 유동을 제어할 수 있게 한다. 시약 밸브 다기관(13)은 또한 특정 시약 챔버(11)로부터 주 챔버(15)의 챔버 충전 입구(14)로의 액상 시약의 유동을 제어할 수 있는 주 적절한 밸브 메카니즘일 수 있다. 바람직하게는, 시약 밸브 다기관(13)은 시약 밸브를 솔레노이드 핀치형 (solenoid pinch-type) 밸브 메카니즘의 형태로 포함한다. 이러한 솔레노이드 핀치형 밸브 메카니즘은 배관(40)에 힘을 가하여 액상 시약의 유동을 방해함으로써 핀치형 밸브 메카니즘을 사용할 때 가요성인 배관(40)을 통한 액상 시약의 유동을 제어할 수 있다. 이러한 밸브 메카니즘은 배관(40) 내에 포함된 시약과의 접촉을 최소화하여 시스템의 멸균성을 증가시키는 외부 차단 장치이다.
시약 펌프(13)는 시약 밸브 다기관(12)의 하류에 있는 배관(40)에 연결된다. 시약 펌프(13)는 제시된 시약 챔버(11)로부터 시약 입구(14) 내로의 액상 시약의 유동을 유도한다. 시약 펌프(13)는 주 챔버(15) 내로 유체를 펌핑하기 위한 주 적절한 메카니즘일 수 있다. 도 1에 도시된 실시양태에서, 시약 펌프(13)는 증가된 유량 및 압력을 허용하고 배관(40) 내의 액체의 멸균성을 유지하기 위해 이중 헤드 연동 펌프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시약 밸브 다기관(12) 및 시약 펌프(13) 둘 모두는 제어기(50)에 전기적으로 연결되고, 제어기(50)에 의해 제어되도록 형성된다.
상기 설명한 바와 같이, 주 챔버(15)는 중량 센서(60), 예를 들면 저울 상에 배치된다. 중량 센서(60)는 주 챔버(15)에 존재하는 중량을 검출하도록 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 중량 센서(60)는 검출된 중량 정보를 제어기(50)에 전달한다.
관류 시스템
관류 시스템(20)의 한 실시양태가 도 1에 도시된다. 바람직하게는, 이 시스템은 주 챔버(15)의 시약 출구(23)로부터 주 챔버(15)의 관류 입구(24)로 이어지는 추가의 배관(40)의 바람직한 형태로 관류 도관을 갖는 밀폐 순환 시스템으로서 형성되어, 주 챔버(15)에 보유된 액상 시약은 재순환되어 폐(5)를 통해 관류될 수 있다. 관류 도관을 형성하는 배관(40)은 관류 입구(24)를 통해 주 챔버(15)로 및 주 챔버(15)에 보유된 폐(5)로 추가로 연장된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배관(40)은 폐(5)의 심폐 회로를 통해 관류가 발생할 수 있도록 폐(5)의 폐동맥으로 연장되도록 형성될 수 있다.
폐(5)를 통한 액상 시약의 유동은 관류 펌프(21)에 의해 유도되고, 이 펌프는 도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(50)에 전기적으로 연결되고 제어기(50)에 의해 제어되도록 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 관류 펌프(21)는 단일 헤드 연동 펌프일 수 있다. 펄스 감쇠기(pulse dampener)(22)는 관류 펌프(21)와 주 챔버(15) 사이에 포함되고 위치될 수 있다. 펄스 감쇠기(22)는 폐(5) 내에 관류하기 전에 액상 시약 내로 기포가 들어가는 것을 방지하도록 작용할 수 있거나, 작동 중에 관류 펌프(21)에 의해 생성될 수 있는 유동 내의 펄스에 의해 유발되는 폐(5)에 대한 손상을 방지하도록 작용할 수 있다. 펄스 감쇠기(22)는 관류 시스템 내에서 순환하는 잔류 유체를 보유하도록 형성된 주 적절한 밀폐 용기일 수 있다. 또한, 펄스 감쇠기(22)에는 오염을 유발할 수 있는 상태인, 펄스 감쇠기(22)의 웰 내의 정체 가능성을 감소시키기 위한 교반 막대가 추가로 제공될 수 있다. 또한, 펄스 감쇠기(22)는 액상 시약의 폐(5)로의 유동에서의 압력의 출력 파형에서 노이즈의 감소를 가능하게 할 수 있다. 이것은 다시 압력을 관류 압력 센서(25)에 의해 보다 정확하게 측정하도록 허용할 수 있고, 이는 아래에서 보다 상세히 설명된다.
주 챔버(15)의 관류 입구(24)의 상류에 있는 배관(40)에는, 배관(40)을 통해 폐(5) 내로 유동하는 액상 시약의 압력을 검출하기 위한 관류 압력 센서(25)가 연결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 관류 압력 센서(25)는 액상 시약의 검출된 압력 정보를 제어기(50)에 전달하도록 추가로 형성된다. 관류 압력 센서(25)는 관류 입구(24)로부터 상류의 주 지점에서 액상 시약의 압력을 검출하도록 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 관류 압력 센서(25)가 관류 입구(24)에서 압력을 검출하도록, 관류 압력 센서(25)가 배관(40)에 연결된다. 관류 압력 센서(25)는 폐(5)가 관류 동안 주 챔버(5) 내에서 뜨는 높이와 거의 일치하는 높이에서 챔버 외부에 위치할 수 있다.
폐기물 오염제거 시스템
도 1에 도시된 바와 같이, 폐기물 오염제거 시스템(30)의 바람직한 실시양태는 일반적으로 오염제거 유체 챔버(34) 및 폐기물 챔버(35)를 포함한다. 폐기물 챔버(35)는 오염제거 유체 챔버(34)가 추가의 배관(40)에 의해 형성될 수 있는 오염제거 도관을 통해 폐기물 챔버(35)에 유체 연결되면서, 배관(40)의 형태일 수 있는 폐기물 도관을 통해 주 챔버(15)로부터 폐기 유체를 수용하기 위해 유체 연결된다. 오염제거 유체 챔버(34)는, 폐기물 챔버(35)가 주 챔버(15)로부터의 폐기 유체 및 오염제거 유체 챔버(34)로부터의 오염제거 유체를 함유하는 혼합물을 보유하도록 형성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 주 챔버(15)와 폐기물 챔버(35) 사이에는 두 개의 배출 밸브(33)가 존재하고, 이들은 주 챔버(15)로부터 폐기물 출구(31, 32)를 통해 폐기 유체의 유동을 제어한다. 밸브 다기관(12)과 관련하여 상기 설명한 바와 같이, 배출 밸브(33)는 또한 폐쇄 시스템의 멸균성 향상을 위한 밸브 폐쇄 메커니즘으로서 솔레노이드 핀치 밸브를 포함할 수도 있다. 또한, 폐기물 출구(31, 32)에는 폐기 유체가 주 챔버(15)로 역류하는 것을 방지하기 위해 1방향 밸브가 각각 제공될 수 있다.
배출 밸브(33)의 하류에는 오염제거 펌프(36)가 연결되어 있고, 이 펌프는 도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(50)에 전기적으로 연결되어 제어기(50)에 의해 제어된다. 오염제거 펌프(36)는 주 챔버(10)로부터 폐기물 챔버(27)로의 폐기 유체의 유동을 유도한다. 또한, 오염제거 펌프(36)는 도 1에 도시된 바와 같이, 오염제거 유체 챔버(34)로부터 폐기물 챔버(35)로 오염제거 유체의 유동을 유도할 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오염제거 펌프(55)는 4개 헤드 연동 펌프의 형태를 취할 수 있고, 여기서 2개의 펌프 헤드는 주 챔버(15)를 폐기물 챔버(35)에 연결하는 배관(40) 내의 폐기 유체의 유동을 유도하도록 형성되고, 다른 2개의 펌프 헤드는 오염제거 유체 챔버(34)로부터 폐기물 챔버(35)로의 오염제거 유체의 유동을 유도하도록 형성된다.
일부 예에서, 특정 오염제거 프로토콜은 폐기 유체가 안전하고 적절하게 배출될 수 있기 전에 폐기 유체가 특정 비율의 오염제거 유체와 혼합될 것을 필요로 한다. 예를 들어, 폐기 전에, 폐기 유체는 폐기 유체의 총 부피의 원하는 비율 (예를 들어, 10%)의 표백제와 혼합될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 한 실시양태에서, 오염제거 유체 챔버(34)로부터 폐기물 챔버(35)로 이어지는 오염제거 도관은 주 챔버(15)로부터 폐기물 챔버(35)로 이어지는 폐기물 도관의 직경에 비해 원하는 비율 (예를 들어, 1/10의 크기)만큼 더 작은 직경을 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오염제거 펌프(36)는 주 챔버(15)로부터 폐기 유체의 유동 및 오염제거 유체 챔버(34)로부터 오염제거 유체의 유동을 모두 유도하기 때문에, 오염제거 펌프(36)는 오염제거 유체가 폐기물 챔버(35) 내로 유동하는 유체의 속도에 적적한 비율로 혼합될 수 있도록 일정한 유량으로 펌핑하도록 형성될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 오염제거 유체와 폐기 유체의 적절한 혼합을 보장하기 위해, 오염제거 유체는 폐기물 도관 내에 및 폐기물 챔버(35)의 상류에서 폐기 유체 내에 인-라인으로 도입될 수 있다. 그러나, 오염제거 유체는 또한 폐기물 챔버(35)에서 직접 폐기 유체 내에 도입된 후, 폐기물 챔버(35) 내에서 혼합될 수 있다.
또한, 주 챔버(15)로부터 폐기물 챔버(35)로의 폐기 유체의 유동 및 오염제거 유체 챔버(34)로부터 폐기물 챔버(35)로의 유동을 유도하기 위해 별개의 펌프가 대안적으로 이용될 수 있다. 이러한 의미에서, 제어기(50)는 이어서 주 챔버(10)로부터 폐기 유체의 유동 및 오염제거 유체 챔버(34)로부터 오염제거 유체의 유동을 유도하기 위해 각각의 오염제거 펌프(36) 및 추가의 펌프를 제어할 수 있다. 각각의 펌프는 오염제거 유체가 안전하고 적절하게 폐기하는데 필요한 비율로 폐기 유체와 혼합되도록 각각의 유량으로 작동하도록 제어될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 추가의 배관(40) 형태의 배출 도관은 폐기물 챔버(35)로부터 배출구(37)까지 연장된다. 폐기물 챔버(35)와 배출구(37) 사이에는 배출 펌프(38)가 위치하고, 이것은 폐기물 챔버(35)로부터 배출구(37)로의 폐기 유체 및 오염제거 유체 혼합물의 유동을 유도한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이중 헤드 연동 펌프 일 수 있는 배출 펌프(38)는 제어기(50)에 전기적으로 연결되어 제어기(50)에 의해 제어된다. 그러나, 대안적으로, 배출 펌프(38)는 생략될 수 있고, 대신에 배출 도관은 폐기물 챔버(35)의 기저부로부터 연장될 수 있다. 솔레노이드 핀치 밸브와 같은 밸브가 폐기물 챔버(35)의 출구 하류에 포함될 수 있다. 이어서, 제어기(50)는 밸브가 개방될 때 폐기 유체 및 오염제거 유체 혼합물이 중력에 의해 배출구(37)로 유동할 수 있도록 밸브를 제어하도록 형성된다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 폐기 유체가 자동화된 생물반응기 시스템(100)의 외부로 유동하는 것을 방지하기 위한 2차 수단으로서 작용하는 복수개의 2차 억제 챔버(39)가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 주 챔버(15), 오염제거 유체 챔버(34) 및 폐기물 챔버(35)는 각각 2차 억제 챔버(39)에 배치된다. 2차 억제 챔버(39)는 이들 각각의 챔버로부터 유체의 주 범람을 억제하는 역할을 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 2차 억제 챔버(39)는 2차 억제 챔버(39)에 보유된 주 유체가 배출구(37)로 유동할 수 있게 하는 배관(40)에 의해 각각 형성된 복수개의 배출 도관에 연결된다.
자동화된 생물반응기 시스템(100)은 도 1에 도시된 센서들로 제한되지 않고, 관류 과정과 관련된 변수를 측정할 수 있는 주 추가의 센서의 사용을 포합할 수 있다. 예를 들어, 온도 제어 시스템이 포함될 수 있다. 온도 제어 시스템은 주 챔버(15)에 포함된 액상 시약 및 폐(5)의 온도를 검출하기 위해 주 챔버(15)에 인접하게 배치된 온도 센서를 가질 수 있다. 온도 제어 시스템은 주 챔버(15)에 포함된 액상 시약 및 폐(5)의 온도를 가열 및/또는 냉각시키도록 형성된 가열 및/또는 냉각 부재를 추가로 포함할 수 있다. 이어서, 온도 센서는 검출된 온도 정보를 제어기(50)에 전달하도록 형성될 수 있다. 이어서, 제어기(50)는 액상 시약 및 폐(5)의 온도를 탈세포화 과정을 위한 안전한 온도로 조절하기 위해 가열 및/또는 냉각 부재를 제어하도록 형성될 수 있다. 주 챔버(15) 내의 온도를 제어함으로써, 시스템의 멸균성 및 기관의 구조적 완전성이 더욱 유지될 수 있다. 추가 센서는 pH 센서, 전도도 센서 등을 포함할 수 있고, 이로 제한되지 않는다.
상기 설명한 바와 같이, 자동화된 생물반응기 시스템(100)은 폐쇄된 멸균 환경에서 폐의 탈세포화를 위한 생물반응기를 포함한다. 탈세포화 과정을 제어하는 메커니즘과 인간의 상호 작용을 제한하고 시스템의 움직이는 부분 (예를 들어, 밸브 메커니즘, 펌프)과 내부 성분 (예를 들어, 액체 시약, 기관)의 접촉을 최소화함으로써, 보다 멸균의 생물반응기 시스템을 달성할 수 있고, 이에 의해 탈세포화 과정 후에 생존가능하고 구조적으로 건강한 스캐폴드의 가능성을 증가시킬 수 있다.
제어 과정
폐(5)를 탈세포화하기 위한 전체 프로토콜을 자동화하기 위한 제어 과정의 개요가 이제 도 1 및 도 2를 계속 참조하여 설명될 것이다. 일반적으로, 제어 시스템은 챔버 충전 과정, 관류 과정 및 폐기물 오염제거 과정의 3가지 유형의 과정을 순차적으로 및/또는 동시에 수행함으로써 전체 프로토콜의 모든 단계를 자동으로 실행할 수 있다.
프로토콜은 기관을 관류 또는 탈세포화하기 위한 주 공지된 프로토콜일 수 있고, 또한 새로운 프로토콜일 수도 있다. 프로토콜은 주 다양한 방법으로 시스템에 제공될 수 있다. 예를 들어, 프로토콜은 데이터 스프레드시트의 일부로서 업로드될 수 있다. 대안적으로, 프로토콜 또는 다수의 프로토콜이 사용자에 의한 선택을 위해 시스템 상에 저장될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 저장된 프로토콜은 사용자에 의해 변형될 수 있다.
제어 시스템 또는 그의 제어기(50)는 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적 회로 (ASIC), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래밍 가능 논리 (logic) 장치일 수 있고, 이산 게이트 (discrete gate) 또는 트랜지스터 논리, 이산 하드웨어 성분 또는 본원에서 설명된 기능을 수행하도록 설계된 이들의 주 조합일 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안으로서, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기 또는 상태 기계 (state machine)일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 장비들의 조합, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수개의 마이크로프로세서, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 그러한 배열로서 실행될 수도 있다. 본원에서 개시되는 실시양태들과 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계는 하드웨어에서 직접, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이 둘의 조합으로 실행될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크 (disk), 이동식 디스크, CD-ROM 또는 관련 기술 분야에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 존재할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록 프로세서에 연결된다. 대안으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 존재할 수 있다. ASIC은 사용자 존재에 상주할 수 있다. 대안으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기에 개별 부품으로서 존재할 수 있다. 하나 이상의 예시적인 실시양태에서, 설명되는 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 실행될 수 있다. 그러한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합은 서버, 데이터베이스, 시스템 내의 관련 부품, 그의 부품 등의 임의의 하나 또는 조합의 일부이거나 이로 실행될 수 있다. 소프트웨어로 실행되는 경우, 기능은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장되거나 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체를 모두를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 매체일 수 있다. 비제한적인 예를 들어, 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광 디스크 저장 장치, 자기 디스크 저장 장치 또는 다른 자기 저장 장치, 또는 휴대하거나 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하기 위해 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 연결은 컴퓨터 판독 가능 매체로 적절하게 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선 (twisted pair), 디지털 가입자 회선 (DSL), 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술을 사용하여 웹사이트, 서버 또는 기타 원격 공급처로부터 전송되는 경우, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술은 매체의 정의에 포함된다. 여기에 사용된 디스크 (disk) 및 디스크 (disc)는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크 (disc), 광학 디스크 (disc), 디지털 버서틀 디스크 (DVD), 플로피 디스크 (disk) 및 블루-레이 디스크 (disc)를 포함하고, 여기서 디스크 (disk)는 일반적으로 데이터를 자기적으로 재생하는 반면, 디스크 (disc)는 데이터를 레이저를 사용하여 광학적으로 재생한다. 상기의 조합이 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
챔버 충전 과정은 제시된 시약 챔버(11)에 포함된 액상 시약의 유동을 허용하기 위해 제어기(50)가 (동시에 과정 동안 임의의 불필요한 밸브를 폐쇄하면서) 하나 이상의 밸브를 개방하도록 시약 밸브 다기관(12)에 신호를 출력하는 것으로 시작한다. 이와 동시에, 제어기(50)는 또한 현재 개방된 밸브 라인(들)에 연결된 시약 챔버(들)(11)로부터 액상 시약(들)이 시약 입구(14)에 이르는 배관(40) 내로 유동하도록 유도하기 위해 시약 펌프(13)에 신호를 출력한다. 시약 펌프(13)는 프로토콜 및/또는 지정된 사용자 세팅에 따라 구동될 수 있다. 예를 들어, 제어기(50)는 일정한 유량 (예를 들어, 100 ml/min) 또는 일정한 압력 (예를 들어, 30 mmHg)으로 펌핑하도록 시약 펌프(13)로 신호를 출력할 수 있다. 시약 펌프(13)가 연동 펌프일 경우, 제어기(50)는 제시된 방향 (즉, 시계 방향 또는 반시계 방향)으로 작동하도록 시약 펌프(13)에 추가로 신호를 출력할 수 있다.
주 챔버(15)가 원하는 액상 시약(들)으로 충전되면서, 제어기(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 중량 센서(60)에 의해 검출된 주 챔버(15)의 중량의 입력을 연속적으로 수신한다. 이 검출된 중량을 사용하여, 제어기(50)는 제시된 시간에 주 챔버(15)에 존재하는 액상 시약의 부피를 결정한다. 예를 들어, 제어기(50)는 주 챔버(15)의 검출된 중량 및 프로토콜의 실행 전에 프로그램에 미리 저장될 수 있는 사용된 액상 시약의 공지된 밀도 둘 모두에 기초하여 액상 시약의 부피를 결정할 수 있다. 주 챔버(15)의 중량 및 따라서 주 챔버(15)에 존재하는 액상 시약의 부피를 연속적으로 모니터링함으로써, 제어기(50)는 또한 프로토콜의 챔버 충전 단계에 필요한 액상 시약의 부피에 도달한 때를 결정할 수 있다.
또한, 제어기(50)는 최대 부피의 액체 시약이 주 챔버(15) 내로 도입되었는지의 여부 및/또는 도입된 때를 결정하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제어기(50)는 프로토콜의 실행 전에, 주 챔버(15)가 보유할 수 있는 유체의 최대 부피, 또는 대안적으로 최대 부피의 일부 비율을 나타낼 수 있는 미리 저장된 임계 부피로 프로그래밍된다. 챔버 충전 단계의 실행 동안, 임계 부피에 도달하도록 주 챔버(10)가 충전되었다고 제어기(50)가 결정하면, 제어기(50)는 챔버 충전 단계가 추가의 액체 시약이 주 챔버(15) 내로 도입될 것을 여전히 요구할 경우에도 챔버 충전 단계의 지속을 중지시키도록 (시약 펌프(13)의 작동을 중지시킴으로써) 형성될 수 있다. 이어서, 제어기(50)는 프로토콜의 다음 단계 (예를 들어, 관류 단계 또는 배출 단계)로 자동으로 진행할 수 있다. 이러한 의미에서, 주 챔버(10)의 중량을 연속적으로 모니터링함으로써, 제어기(50)는 주 챔버(15)의 과다 충전을 방지하여, 시스템에 대한 안전 장치를 제공할 수 있다.
관류 과정 동안, 시스템에서 모든 밸브가 폐쇄된 상태에서, 제어기(50)는 주 챔버(15)에 포함된 액상 시약의 폐(5) 내로의 (폐(5)의 폐동맥 내로의) 유동을 유도하기 위해 관류 펌프(21)를 제어하는 신호를 출력한다. 챔버 충전 과정과 관련하여 상기 설명한 바와 유사하게, 제어기(50)는 프로토콜에 의해 정의된 바와 같이, 일정한 압력 또는 일정한 유량에서 액상 시약의 유동을 유도하기 위해 관류 펌프(21)를 제어하기 위한 신호를 출력할 수 있다. 또한, 연동 펌프가 이용될 경우, 제어기(50)는 또한 관류 펌프(21)가 제시된 방향으로 작동하도록 지시할 수 있다.
관류 동안, 제어기(50)는 도 2에 도시된 바와 같이, 관류 압력 센서(25)에 의해 액상 시약의 검출된 폐(5)로의 유동 압력의 입력을 계속 수신한다. 제어기(50)는 또한 폐(5) 내로의 액상 시약의 원하는 압력 및/또는 유량의 입력을 수신하도록 형성될 수 있다. 원하는 압력 및/또는 유량은 프로토콜에 의해 정의되거나 관류 도관을 통해 원하는 압력을 나타내는 입력에 의해 제어 시스템에 입력될 수 있다. 제어기(50)는 수신된 검출된 압력 및 원하는 압력을 나타내는 수신된 입력에 기초하여 폐(5) 내로의 원하는 압력 및/또는 유량이 계속 유지되도록 관류 펌프(21)를 제어하는 신호를 출력할 수 있다. 제어기(50)는 검출된 압력이 액상 시약의 폐(5) 내로의 원하는 압력 및/또는 유량으로부터 미리 저장된 임계값을 벗어나는지의 여부 및/또는 벗어난 때를 검출하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어기(50)는 검출된 압력이 프로토콜에 의해 정의된 압력 및/또는 유량보다 15% 더 높거나 낮은지의 여부 및/또는 더 높거나 낮은 때를 검출하도록 형성될 수 있다. 이어서, 제어기(50)는 사용자 인터페이스(70)에 이 차이에 대한 정보를 전달하도록 추가로 형성될 수 있고, 이것은 문제 해결을 위해 차이를 사용자에게 후속적으로 경고할 수 있다.
관류 단계 완료 후, 제어기(50)는 다음 단계로 진행하기 전에 폐(5) 또는 관류 도관으로부터 잔류 액체 시약을 씻어내기 위해, 예를 들어 물 또는 염수를 사용한 추가 세척 단계를 개시하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제어기(50)는 밸브를 개방하고 세척 유체를 보유하도록 형성된 시약 챔버(11)로부터의 유동을 허용하기 위해 챔버 충전 섹션(10)의 밸브 다기관(14)에 신호를 출력할 수 있다. 제어기(50)는 시스템을 통한 세척 유체의 유동을 유도하기 위해 시약 펌프(13) 및 관류 펌프(21)를 제어할 수 있다.
폐기물 오염제거 과정 동안, 제어기(50)는 주 챔버(15)로부터 폐기물 챔버(35)로의 폐기 유체의 유동을 허용하기 위해 배출 밸브(33)를 개방하는 신호를 출력한다. 동시에, 제어기(50)는 주 챔버(15)로부터 폐기물 챔버(35)로의 폐기 유체의 유동을 유도하기 위해 오염제거 펌프(36)로 신호를 출력한다. 상기 설명되고 도 1에 도시된 바와 같이, 오염제거 펌프(36)는 또한 오염제거 유체 챔버(34)로부터 폐기물 챔버(35)로의 오염제거 유체의 유동을 유도하도록 형성될 수 있다. 이어서, 제어기(50)는 두 유체가 적절한 비율로 혼합되도록 폐기 유체 및 오염제거 유체 둘 모두의 배관(40)을 통한 유동을 유도하기 위해 오염제거 펌프(36)에 신호를 출력할 수 있다. 대안적으로, 2개의 별개의 펌프가 각각 폐기 유체 및 오염제거 유체의 유동을 유도하기 위해 사용되는 경우, 제어기(50)는 두 유체의 적절한 혼합을 보장하는 속도로 각각의 유체의 유동을 지시하기 위해 각각의 펌프에 신호를 출력할 수 있다. 상기 설명한 바와 유사하게, 제어기(50)는 배관(40)을 통해 유동하는 폐기 유체 및/또는 오염제거 유체를 일정한 압력 또는 일정한 유량으로 펌핑하기 위해 오염제거 펌프(36)에 신호를 출력할 수 있다.
폐기물 오염제거 과정이 진행됨에 따라, 제어기(50)는 중량 센서(60)에 의해 검출된 중량의 입력을 수신함으로써 주 챔버(15)로부터 배출된 폐기 유체의 부피를 계속 모니터링한다. 요구되는 부피의 폐기 유체가 프로토콜에 의해 규정되는 바와 같이 주 챔버(15)로부터 배출된 후, 제어기(50)는 닫으라는 신호를 밸브(33)에 출력한다. 일단 폐기 유체 및 오염제거 유체 혼합물이 적절한 오염제거를 보장하기 위해 필요한 시간 동안 폐기물 챔버(35)에서 혼합되고 침전되면, 제어기(50)는 폐기를 위해 폐기물 챔버(35)에 보유된 유체의 배출구(37) 내로의 유동을 유도하기 위해 배출 펌프(38)에 신호를 출력한다. 대안적으로, 상기한 바와 같이, 제어기(50)는 폐기물 챔버(35)에 보유된 유체가 중력에 의해 배출되도록 폐기물 챔버의 기저부에 위치한 밸브를 개방하기 위한 신호를 출력하도록 형성될 수 있다.
상기 언급하고 도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(50)는 사용자 인터페이스(70)와 정보를 주고받는다. 사용자 인터페이스(70)는 사용자가 제어 시스템에 업로드하기 위해 탈세포화 프로토콜을 원격으로 작성한 후, 자동화된 생물반응기 시스템(100)에 의해 실행되는 자동화된 프로토콜을 설정하고 관리하도록 할 수 있다. 사용자 인터페이스(70)의 주 스크린의 실시양태가 도 3에 도시되어 있고, 아래에서 보다 상세하게 설명된다.
사용자 인터페이스(70)는 사용자가 펌프 및 밸브 기능에 대한 작동 정보를 포함하는 일련의 단계 ("레시피 (recipe)")를 정의하도록 할 수 있다. 사용자 정의된 레시피는 전체 프로토콜의 실행 동안 제시된 시간에 제어하기 위한 적절한 부품에 관해 제어기(50)를 안내하는 역할을 한다. 일련의 단계는 임의의 적절한 텍스트 기반 프로그램을 사용하여 (원격으로 또는 사용자 인터페이스(70) 내에서) 사용자에 의해 작성될 수 있고, 이 프로그램은 실행을 위해 제어 시스템에 업로드될 수 있다. 또한, 사용자 정의된 일련의 단계는 추후 화면상에 불러냄 (recall) 및 실행을 위해 제어 시스템에 저장될 수 있고, 이에 의해 통상적으로 사용되는 프로토콜 및 설정을 쉽게 선택하고 실행하도록 할 수 있다.
자동 탈세포화 과정을 시작하기 전에, 사용자 인터페이스(70)는 사용자가 생물반응기 시스템에 대한 설정을 확립하게 할 수 있는 사용자 인터페이스(70)의 별도의 창을 띄울 수 있는 사용자가 시스템 설정 명령(89) 하에서 탈세포화 프로토콜을 위해 사용되는 제시된 생물반응기의 시스템 설정을 수행하도록 할 수 있다. 여기서, 압력 입력, 솔레노이드 랙(rack)용 디지털 출력 및 펌프 작업은 장치로부터 데이터를 적절하게 읽도록 보장하기 위해 형성될 수 있다. 원하는 시스템 설정이 사용자에 의해 선택되면, 사용자는 시작 명령을 통해 사용자 인터페이스(70)를 통해 자동화된 생물반응기 시스템(100)에 의해 선택된 프로토콜의 실행을 시작할 수 있다. 새로운 레시피를 시작하기 전에 하드웨어를 초기화하기 위해 하드웨어 재초기화 명령(90)이 또한 포함될 수 있다.
자동 탈세포화 과정의 실행 동안, 사용자 인터페이스(70)는 사용자로 하여금 프로토콜의 실행을 원격으로 모니터링하고 관리하게 한다. 예를 들어, 도 3 도시된 바와 같은 사용자 인터페이스(70)의 주 스크린의 섹션 A 아래에, 사용자는 명령 버튼(71)을 사용하여 프로토콜이 진행됨에 따라 프로토콜의 실행을 시작, 중지 또는 일시 중지시킬 수 있다. 명령 버튼(71)을 사용하여 실행을 일시 중지시켜 모든 펌프를 일시적으로 중지시키면서, 사용자는 아래에서 보다 상세하게 설명되는 섹션 E에 포함된 무시 (override) 파라미터를 사용함으로써 펌프를 계속 켜둘 수 있다. 또한, 명령 버튼(71)은 사용자가 프로토콜의 현재 단계를 건너뛰고 다음 단계로 진행할 수 있게 하는 스킵 (skip) 명령을 추가로 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(70)는 또한 프로토콜이 실행될 때 생물반응기의 상태에 관한 실시간 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 섹션 C 하에서 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자 인터페이스(70)는 사용자가 표시자(73) 하에서 현재 단계의 실행에 남아있는 시간 및/또는 전체 프로토콜을 볼 수 있도록 할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(70)는 탭(72) 하에 프로토콜의 모든 단계의 볼 수 있는 목록을 제공하고, 표시자(74) 하에서 시스템에 의해 실행되고 있는 현재 단계를 나타낼 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(70)는 사용자가 시스템에 존재하는 다양한 센서들로부터 제어기(50)에 의해 수신된 입력을 모니터링하게 할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(70)는 도 3에 도시된 주 스크린의 섹션 D 하에서 시간에 걸쳐 압력 센서(25)에 의해 검출된 압력을 나타내는 파형 차트(75)를 표시하도록 형성될 수 있다. 파형 차트의 측면은 적절한 그래픽 조작 도구 (예를 들어, 확대/축소, 크기 조절, 드래그 등)를 사용하여 사용자가 조작될 수 있다. 또한, 압력 센서(25)로부터 수신된 검출된 압력 입력에 기초하여 제어기(50)에 의해 결정된 압력 및 유량의 실제 측정된 값도 테이블(76)을 통해 표시될 수 있다. 또한, 다수의 압력 센서를 이용하는 시스템의 경우, 토글 (toggle) 버튼(87)은 사용자가 각각의 압력 센서에 의해 검출된 압력에 관한 실시간 정보를 전환 및/또는 추가할 수 있도록 제공될 수 있다. 유사하게, 제어기(50)에 의해 결정된 주 챔버(15)에 보유된 액상 시약의 부피가 또한 섹션 D 하에서 표시자(77)를 통해 실시간으로 표시될 수 있다. 사용자는 재조정 명령(88)을 이용하여 임의의 압력 센서를 0의 눈금으로 맞추고/맞추거나 보정할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 재조정 명령(88)은 레시피가 개시되기 전에만 활성화되고, 자동화된 탈세포화 프로토콜이 활성화되는 동안에는 불활성화된다.
또한, 사용자 인터페이스(70)는 밸브 및 펌프의 현재 작동 상태를 사용자에게 알리도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(70)는 탭(78) 아래에서 제시된 펌프의 현재 작동 상태 (예를 들어, 유휴 (idle), 시험, 경보 상태)를 사용자에게 나타낼 수 있다. 이 탭 하에서, 압력 입력, 펌프 및 솔레노이드의 오차가 표시될 수 있다. 부피 표시를 위한 측정을 포함하는 스케일 디버그 (debug) 값이 표시될 수 있고, 충전 단계의 부피를 계산하기 위해 사용된다.
시스템의 전체 주 상태 (예를 들어, 유휴, 시험/운전, 경보 상태)는 사용자 인터페이스(70)의 주 스크린의 섹션 C 하에서 표시자(79)를 통해 사용자에게 표시될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이, 제어기(50)는 제시된 펌프에 의해 유도되는 유량의 검출된 압력이 미리 결정된 임계값을 초과하여 벗어나는지를 검출하도록 형성될 수 있다. 이러한 차이가 발생하면, 제어기(50)는 사용자 인터페이스(70)에 이 상태를 전달할 수 있고, 사용자 인터페이스(70)는 사용자에게 펌프의 경보 상태를 경고하도록 형성될 수 있다 (예를 들어, 압력 판독값이 적어도 하나의 펌프의 압력 설정점으로부터 15% 벗어날 때 표시자(79)는 녹색에서 황색으로 변하고, 압력 판독값이 적어도 하나의 펌프의 압력 설정 점으로부터 30% 초과로 벗어날 때 황색에서 적색으로 변한다).
문제 해결을 위해, 사용자 인터페이스(70)는 도 3에 도시된 바와 같이 주 스크린의 섹션 E 하에 무시 파라미터를 포함할 수 있다. 이 섹션에서, 사용자는 업로드된 프로토콜로부터 벗어나기 위해 프로토콜 실행 동안 펌프 설정 및 밸브 상태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 펌프 설정은 펌프 제어 섹션(82)을 통해 무시될 수 있다. 펌프 제어 섹션(82)을 사용하여, 사용자는 펌프를 켜거나 끌 수 있고, 펌프의 작동 모드를 (예를 들어, 일정한 유량에서 일정한 압력으로) 변경하고/하거나, 펌프의 작동 방향을 (예를 들어, 시계 방향에서 반시계 방향으로) 변경하고/하거나, 유량 및/또는 압력 설정점을 변경할 수 있다. 유사하게, 밸브 설정은 또한 사용자가 시스템 내의 특정 밸브를 개폐할 수 있는 밸브 제어 섹션(83) 하에서 변경될 수 있다. 유체 설정은 또한 유체 제어 섹션(84)을 통해 수동으로 변경될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자는 밸브 제어 섹션(83)에 도시된 밸브에 의해 제어되는 유체 유동에 대응하는 일련의 드롭-다운 (drop-down) 메뉴로부터 유체를 선택할 수 있다. 대안적으로, 사용자는 드롭-다운 메뉴에 포함되지 않은 특정 유체를 수동으로 삽입하기 위해 선택할 수 있고, 따라서 시스템을 업데이트하기 위해 유체 설정 명령(85)을 이용할 수 있다. 일단 선택이 업데이트되면, 농도 정보는 주 챔버(15)의 디스플레이 부피 및 목표 충전 부피를 계산하기 위해 제어 시스템으로 전달될 수 있다. 또한, 사용자가 생물반응기 자체에 대한 정보를 입력할 수 있도록 하기 위해 반응기 설정 명령이 포함될 수 있다. 따라서, 사용자 인터페이스(70)는 전체 프로토콜의 보다 효과적이고 효율적인 제어를 허용하기 위해 자동 탈세포화 과정의 연속적인 모니터링 및 관리를 허용한다.
또한, 사용자 인터페이스(70)는 시스템이 프로토콜을 실행할 때 사용자가 시스템에 관한 통지를 원격으로 수신할 수 있게 하는 통지 설정 명령(81)을 포함할 수 있다. 이 설정 명령(81)은 예를 들어 이메일의 형태로, 제어 시스템에 의한 제시된 단계의 임의의 변화 및 시스템 전체의 상태에 대한 주기적인 업데이트의 자동 통지를 허용할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(70)는 나중에 볼 수 있도록 시스템에 저장되는 코멘트 명령(86)을 통해 데이터 로그에 시간-스탬프된 (stamped) 코멘트의 삽입을 허용할 수 있다. 이를 통해 사용자는 예를 들어 압력 센서를 조정함으로써 데이터 로그의 비정상 상태에 대응할 수 있는, 설정 동안 취해진 단계에 대한 기록을 삽입하는 바와 같은, 분석을 위해 프로토콜에 대해 이루어진 특정 변경 사항을 기록할 수 있다.
사용자 인터페이스(70)는 또한 도 1에 도시된 바와 같은 별개의 생물반응기 내에서 각각 실행되는 복수개의 프로토콜의 실행의 모니터링 및 관리를 허용할 수 있다. 이 경우, 제어기(50)는 중앙 제어 시스템으로서 작용하고, 각각의 사용자 정의된 일련의 단계에 따라 각각의 생물반응기의 부품을 제어한다. 사용자 인터페이스(70)는 사용자가 각각의 개별 프로토콜을 동시에 모니터링하고 관리하기 위해 실행된 프로토콜 사이를 토글할 수 있게 한다. 이러한 중앙 집중화된 시스템을 허용함으로써, 몇몇의 탈세포화 프로토콜이 동시에 수행될 수 있고, 이에 의해 전체 과정의 효율성이 향상된다.
생물반응기 시스템에 의해 탈세포화되는 폐 조직의 제조를 위한 예시적인 프로토콜
청정 작업 영역은 생물학적 안전 캐비닛 (BSC)에서 준비된다. 제조 절차의 모든 단계는 환경 미생물 오염 물질의 도입을 최소화하기 위해 우수한 무균 기술을 사용하여 수행된다. 필요에 따라 멸균 슬리브 및 장갑 및 교환 장갑을 사용한다.
플러크 (pluck) (즉, 심장-폐 순환계)를 수송 용기로부터 꺼내고, 혈관계, 기도, 흉막 및 실질에 대한 외상을 비판적으로 검사한다. 이어서, 플러크는 멸균 상태에서 적절하게 절개될 수 있다. 포장은 멸균될 수 있다. 폐동맥 캐뉼러는 폐동맥에 삽입되어 고정되고, 플러크는 심장 근육이 제거되도록 절개된다. 임의의 잔여 심장 조직은 잘라내도록 손질될 수 있다. 폐는 이어서 생물반응기 시스템에서 후속 관류 동안 항응고를 위해 헤파린 처리된 염수와 함께 폐 정맥을 통해 관류될 수 있다. 이어서, 준비된 폐의 중량을 재고, 필요할 때 주 챔버로 로딩하기 위해 층류 후드 영역으로 옮긴다.
층류 후드에서 생물반응기의 예시적인 설정
층류 후드 송풍기가 켜지면, 층류 후드에 적절한 세정 용액을 분사한다. 고압멸균된 주 챔버는 층류 후드 근처에 놓이고, 고압멸균기 랩 (autoclave wrap)의 외부 층을 벗긴다. 주 챔버는 경사로를 사용하여 후드 내로 밀어넣는다. 슬리브 및 수술 장갑으로, 주 챔버 상에서 고압멸균기 랩의 내부층을 벗기고 후드로부터 제거한다. 생물반응기 유리와 기부 사이의 스페이서를 제거한다. 모든 스페이서를 제거한 후, 유리가 기부 주위에 일정한 여유를 두고 하부 가스켓 상에 놓여있는지 확인한다.
유리를 덮는 고압멸균기 랩을 제거한다. 층류 후드 외부의 사람은 상단 고리의 외부 층을 제거하고, 이를 멸균 장갑을 사용하여 후드 내로 가져온다. 멸균 드레이프를 후드 내로 가져온다. 이어서, 상단 고리를 볼트 및 도구를 사용하여 금속 격리부 (standoff)에 고정한다.
주 챔버 뚜껑은 층류 후드 내로 들어간다. 뚜껑을 주 챔버 상단에 놓고, 죔쇠로 뚜껑을 상단 고리에 연결한다. 이제 주 챔버가 환경에 폐쇄되었기 때문에, 뚜껑 및 기부 상의 모든 포트가 조여졌다. 바이오 용접기 (biowelder)를 사용하여 시약 도관 라인을 시약 배관 어셈블리에 용접한다. 어셈블리는 시약 챔버에 용접된다. 연동 펌프를 사용하여 주 챔버가 채워진다.
튜브 배출 수준까지 충전한 후, 시약 펌프를 정지시킨다. 관류 도관은 기부로부터 펄스 감쇠기의 한쪽 끝에 용접된다. 펄스 감쇠기의 다른 쪽은 생물반응기의 상단에서 관류 도관에 용접되어 관류 회로를 완성한다.
관류는 관류 도관을 통한 용액의 관류에 의해 개시되고, 공기는 멸균 주사기를 사용하여 라인으로부터 제거된다. 주 챔버는 약 20 L로 채워진다.
층류 후드에서 폐의 멸균 설치를 위한 예시적인 프로토콜
관류 펌프를 서서히 (25 mL/분) 작동시키고, 모든 공기를 관류 도관에 퍼징한다. 기관 (폐)은 드레이핑된 멸균 팬에 층류 후드로 가져온다. 주 챔버 뚜껑 상의 크랭크가 느슨해진다. 멸균 장갑을 사용하여 폐를 주 챔버로 옮기고, 연결부(들)가 만들어진다.
관류 도관은 임의의 기포에 대해 평가된다. 시약 펌프를 사용하여, 주 챔버가 약 20 L가 될 때까지 용액을 1x PBS 시약 챔버 내로 역방향으로 펌핑한다. 시약 도관을 밀봉하고, 1x PBS 시약 챔버로부터 분리한다. 이어서, 주 챔버는 층류 후드로부터 제거되고, 탈세포화 스테이션으로 이송된다. 층류 후드는 폐를 설치한 후에 적절한 소독제로 소독된다.
예시적인 자동화된 폐 탈세포화 프로토콜
주 챔버가 저울 위에 배치되면, 바이오 용접기를 사용하여 다음 라인을 용접하고 생물반응기 유체 회로를 완성한다: (1) 시약 도관; (2) 배출 도관; (3) 밸브 다기관에 대한 시약 챔버 연결부.
이어서, 관류를 낮은 속도로 수동으로 개시한다. 약 1-2 L의 PBS를 1000 mL/min의 속도로 주 챔버에 수동으로 충전한다.
관류 압력 센서는 실험의 대부분 동안 폐가 뜨는 높이와 일치하는 40 L의 높이에서 챔버 외부에 배치된다. "재조정" 버튼을 눌러 관류 압력 센서를 0의 눈금으로 맞추고, 이때 압력 변환기(1) (또는 어떠한 변환기가 레시피에 의해 지정된 관류 펌프를 제어하든지간에)는 0의 눈금으로 맞추어진다.
실험은 적절한 레시피 파일, 데이터 저장 위치, 및 용액/챔버 설정에 대한 프롬프트에 따라 "시작" 버튼을 눌러서 개시된다.
폐 세트가 노출될 수 있는 샘플 자동화된 탈세포화 과정은 다음과 같다: (1) 레시피가 시작되면 주 챔버로부터 20 L를 배출한 후 30 mmHg에서 2시간 동안 PBS를 관류시키고; (2) 0.5% SDS의 5일에 걸친 챔버 충전, 관류 및 배출의 5회 사이클을 수행하고, (3) 챔버 충전 및 배출의 1회 사이클 및 DiH2O의 1일 노출을 수행하고; (4) 0.5% 트리톤-X의 1일에 걸친 챔버 충전, 관류 및 배출의 1회 사이클을 수행하고; (5) 최종 세척 단계의 PBS의 5일에 걸친 챔버 충전, 관류 및 배출의 5회 사이클을 수행한다.
조직 상태 및 생물반응기 기능의 빈번한 모니터링은 이 과정에 중요하고; 조직 관류 효율에 따라 범람 폐기물 배출을 위해 수동 개입이 필요할 수 있다. 챔버 유체의 샘플링은 멸균 시험 또는 분석을 위해 과정 동안 수행될 수 있다. 이 샘플은 주 챔버 상단의 닦아낼 수 있는 포트를 통해 채취한다.
탈세포화된 조직의 예시적인 저장
실험 종료시, 탈세포화된 조직은 저장되거나, 샘플 추출되고, 포르말린 고정되거나, 또는 둘 다 될 것이다.
실험은 "중지" 버튼을 눌러 소프트웨어 인터페이스상에서 중지된다. 주 챔버는 액체가 주 챔버에 남아 있지 않을 때까지 수동으로 배출된다 (필요시, 폐기물을 먼저 배출한다). 클립스터 (clipster) 도구 또는 가열 밀봉 도구를 사용하여, 주 챔버로부터 주변 배관으로의 모든 연결이 차단된다.
주 챔버를 층류 후드 내에 넣기 전에, 주 챔버의 외부가 소독된다. 주 챔버가 층류 후드 내에 로딩된 후, 멸균 팬/드레이프에 로딩된다. 뚜껑을 제거한다. 멸균 장갑을 사용하여, 폐를 관류 도관에서 분리하고 팬에 가져온다. 팬을 층류 후드로부터 꺼내고, 저장 또는 샘플링을 위해 생물학적 안전성 캐비닛 내에 둔다. 주 챔버를 층류 후드에서 제거하고, 장치를 프로토콜에 따라 소독한다.
챔버 및 스테이션 세정을 위한 예시적인 프로토콜
챔버의 하류에 있는 모든 배관 및 부품 (배출 도관, 폐기물)은 생물학적 유해 폐기물 용기에서 처리되어야 한다. 관류 도관 배관도 이러한 방식으로 처리되어야 하지만, 압력 센서는 깨끗하게 청소하고 저장할 수 있다.
주 챔버 상의 코팅 및 그의 성분의 상대적인 취약성으로 인해, 주 챔버 부품은 약한 세제로 손으로 세척해야 한다. 깨끗한 주 챔버 부품은 건조가 허용된다.
폐기물 챔버는 그의 외부 배관을 벗겨내고, 이 배관은 생물학적 유해 폐기물로 처리된다. 카보이 자체는 부품 세척기에서 세척할 수 있다. 폐기물 배출 카보이 내의 캡/딥 튜브는 손으로 세척해야 한다. 폐기물 배출 카보이를 수용하는 과다 충전 방지 용기는 탈세포화 실험 동안 유출이 발생하면 손으로 세척될 수 있다. 표백제 카보이는 적절한 경우 세척되고 표백제로 다시 바로 채울 필요가 없다. 표백제에 노출된 부품의 균열을 방지하기 위해 표백제 라인 배관 회로를 탈세포화마다 교체해야 한다.
펄스 감쇠기 내의 잔류 유체는 표백제로 오염을 제거하고 배출구로 버려야 한다. 펄스 감쇠기 자체가 분해되어 세척될 수 있다. 교반 막대는 손으로 또는 부품 세척기의 바스켓으로 세척할 수 있다.
생물반응기 프로그램의 예시적인 조작
생물반응기 프로그램은 컴퓨터 바탕 화면으로부터 열리고, 시스템 설정은 하드웨어 또는 소프트웨어 변경이 발생하면 업데이트된다. 시스템 설정 하에서, 데이터가 장치에서 올바르게 읽히도록 보장하기 위해 정상적인 탈세포화 과정에 대해 다음 네 가지 속성을 설정해야 한다: (1) 아날로그 입력 장치 (압력 입력); (2) DigOut 장치 (솔레노이드); (3) 아날로그 출력 작업 (펌프 제어); 및 (4) 저울 COM 포트 (저울-포트 연결). 관류 펌프가 압력 제어될 때 관류 라인의 최소 및 최대 유량을 결정하는 유량 제한도 설정된다. PC ID는 시스템 파라미터가 저장되는 식별자로 사용된다. 예를 들어, PC ID가 "생물반응기 1"로 설정될 때, 모든 관련 설정이 상기 ID에 저장된다. 프로그램 실행에 마지막으로 사용된 PC ID (및 연관된 시스템 설정)는 프로그램의 후속 실행시에 디폴트에 의해 나타날 것이다. PID 파라미터는 Kp, Ki 및 Kd에 대해 0.1의 값으로 기본 설정된다. 중간 필터 등급은 압력 센서로부터 판독된 데이터 점을 평균화하여 노이즈를 최소화하는 필터이다. 지정된 값이 클수록 관찰된 필터 효과가 커진다. 기본 설정은 2의 값이지만, 압력 차트의 노이즈를 줄이기 위해 수정할 수 있다. 25의 값은 자동화된 탈세포화 과정에 적합한 것으로 판명되었다.
"이메일 설정" 버튼은 이메일 환경 설정 (Email Configuration) 화면을 열 것이다. 이메일 설정은 언제든지 변경할 수 있다. 시스템 상태 변경 알림 및 주기적인 시험 상태 이메일을 포함하는 이메일 메시지를 수신하기 위해 상자를 검사한다. 이메일이 수신되는 간격이 입력된다. 예를 들어, 01:00:00의 간격을 지정하면 매시간 주기적인 이메일이 발송될 것이다. 주기적인 이메일은 시스템, 단계, 펌프 및 솔레노이드 밸브의 현재 상태를 확인하는 것으로서 발송된다. 또한, 자동 또는 수동 조작 여부에 관계없이 시스템 상태가 변경될 때마다 시스템 상태 변경 이메일이 발송될 것이다. 모든 정보가 적절히 입력된 후에, "시험 (Test)" 버튼을 클릭하면 시험 이메일이 발송된다. 설정이 만족스럽고 시험 이메일이 수신된 경우, "저장 및 종료 (Save and Exit)" 버튼을 눌러 변경을 저장하고, 주 스크린으로 돌아온다.
"시작 (Start)" 버튼을 클릭하면, 레시피 선택 (Select Recipe) 박스가 띄워진다. 가장 최근의 레시피 텍스트 파일은 ".XLS 파일 열기 (Open .XLS File)" 버튼을 클릭하여 열 수 있다. 레시피 파일은 일반적으로 데스크톱 폴더에 있다. 레시피는 적절한 파일이 선택되었는지 확인하기 위해 검토되고, 사용자에게 데이터 로깅 정보를 입력하라고 상기시키는 "계속 (Continue)" 버튼을 클릭한다. 데이터를 저장할 폴더를 선택한다. 선택된 폴더는 사용되는 생물반응기 스테이션 (4A, 4C, 5A, 5C)을 반영하여야 한다. 데이터 점 저장 빈도 (60초)를 선택한다. 과정을 시작하기 위해 모든 설정을 입력하면 "계속 (Continue)" 버튼이 선택된다.
레시피를 선택할 때, 사용자는 유체 및 혈관 설정이 적절한지 확인하도록 요청받을 것이다. 레시피를 선택한 후, 사용자는 자동화된 탈세포화 과정을 시작하기 전에 마지막으로 한 번 상기될 것이다. 일단 시작되면, 전면 패널의 '일시 중지 (Pause)' 버튼을 클릭하여 레시피를 일시 중지할 수 있다. 사용자는 문제 해결을 위해 레시피 실행을 일시 중지할 필요가 있을 수 있다. 일시 중지된 상태에서, 프로그램은 깜박이는 "재개 (Resume)" 버튼을 표시할 것이고, 이 버튼은 사용자가 수동 문제 해결 후 실행을 계속할 것인지 상기시킨다. 일시 중지 상태에서, 사용자는 밸브를 토글하고, 펌프를 켜고 끄고, 펌프 설정을 조정할 수 있다. 일시 중지된 상태 동안 펌프가 실행될 수 있지만, 배경색은 회색으로 유지되고, 이것은 유휴 상태를 나타낸다. 데이터는 일시 중지된 상태에서도 계속 기록된다. 레시피는 동일한 단계에서, 일시 중지된 동일한 잔여 단계 시간으로 재개된다. 일시 중지 동안 임의의 펌프 설정이 변경되면, 단계를 재개할 때 이들 변경 사항은 유지될 것이다. 펌프 및 솔레노이드 밸브는 레시피가 실행되는 동안 수동으로 설정할 수 있다. 사용자는 관류 펌프를 일정한 유량이 아닌 일정한 압력으로 전환하는 것과 같이, 문제 해결을 위해 이러한 설정을 수동으로 조정할 필요가 있을 수 있다. 무시 설정은 일시 중지 및 재개 작업은 물론 나머지 단계에서도 지속될 것이다.
레시피가 최종 단계를 완료하면, 주 상태는 "테스트 완료 (Test Completed)"를 표시할 것이다. 데이터는 마이크로소프트 엑셀 (Microsoft Excel)을 통해 액세스할 수 있는 파일에 기록된다. 실행 시간 동안 압력 대 시간 기록 (timestamp) 데이터가 저장된다.
이상은 바람직한 특정 실시양태를 언급하고 있지만, 본 발명은 이로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 개시된 실시양태들에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있고 그러한 변형이 본 발명의 범위 내에 포함된다고 의도함은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
달리 명시되지 않는 한, 부정관사는 "하나 이상"을 의미한다.
본원 명세서에 인용된 모든 간행물, 특허 출원 및 특허는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.

Claims (17)

  1. 적어도 하나의 시약 입구, 적어도 하나의 시약 출구, 및 적어도 하나의 관류 입구를 갖는, 기관을 보유하도록 형성된 주 챔버;
    액상 시약을 보유하는 적어도 하나의 시약 챔버;
    액상 시약을 적어도 하나의 시약 챔버로부터 적어도 하나의 시약 입구를 통해 주 챔버로 전달하도록 형성된 적어도 하나의 시약 도관;
    적어도 하나의 시약 도관을 통한 액상 시약의 유동을 제어하도록 형성된 적어도 하나의 시약 밸브;
    액상 시약을 적어도 하나의 시약 출구로부터 적어도 하나의 관류 입구를 통해 주 챔버에 보유된 기관 내로 전달하도록 형성된 적어도 하나의 관류 도관;
    적어도 하나의 관류 도관을 통한 액상 시약의 유동을 유도하도록 형성된 적어도 하나의 관류 펌프;
    적어도 하나의 관류 도관을 통해 유동하는 액상 시약의 압력을 검출하도록 형성된 적어도 하나의 관류 압력 센서;
    주 챔버에 보유된 중량을 검출하도록 형성된 중량 센서; 및
    적어도 하나의 관류 도관을 통해 유동하는 액상 시약의 원하는 압력을 나타내는 입력을 수신하고;
    적어도 하나의 관류 압력 센서에 의해 검출된 압력의 입력을 수신하고;
    중량 센서에 의해 검출된 중량의 입력을 수신하고;
    검출된 중량에 기초하여 적어도 하나의 시약 밸브를 제어하기 위한 신호를 출력하고;
    원하는 압력을 나타내는 수신된 입력 및 검출된 압력의 수신된 입력에 기초하여 액상 시약의 유동을 유도하기 위해 적어도 하나의 관류 펌프를 제어하기 위한 신호를 출력하도록 형성된
    제어 시스템
    을 포함하는, 기관을 탈세포화하기 위한 자동화된 생물반응기 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 시약 도관을 통한 상기 액상 시약의 유동을 유도하도록 형성된 적어도 하나의 시약 펌프를 추가로 포함하는 자동화된 생물반응기 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 제어 시스템이 검출된 중량 및 액상 시약의 밀도에 기초하여 주 챔버에 보유된 액상 시약의 부피를 계산하는 것인 자동화된 생물반응기 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 원하는 압력을 나타내는 입력이 압력 및 유량 중 적어도 하나인 자동화된 생물반응기 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 관류 압력 센서가 적어도 하나의 관류 입구에서 압력을 검출하도록 형성되는 것인 자동화된 생물반응기 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 시약 도관은 가요성이고, 적어도 하나의 시약 밸브는 가요성 시약 도관에 힘을 가하여 액상 시약의 유동을 방해하는 핀치 밸브인 자동화된 생물반응기 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    주 챔버 내의 온도를 검출하도록 형성된 적어도 하나의 온도 센서; 및
    주 챔버 내의 온도를 조정하도록 형성된 적어도 하나의 온도 제어 시스템을 추가로 포함하고,
    여기서 제어 시스템은
    적어도 하나의 온도 센서에 의해 검출된 온도의 입력을 수신하고;
    주 챔버 내의 온도를 조정하기 위해 온도 제어 시스템을 제어하기 위한 신호를 출력하도록 추가로 형성되는 것인 자동화된 생물반응기 시스템.
  8. 기관 내로 유동하는 액체의 압력을 검출하도록 형성된 적어도 하나의 관류 압력 센서;
    액체의 기관 내로의 유동을 제어하도록 형성된 적어도 하나의 관류 밸브;
    액체의 기관 내로의 유동을 유도하도록 형성된 적어도 하나의 관류 펌프;
    기관을 보유하는 주 챔버로의 액상 시약 유동을 제어하도록 형성된 적어도 하나의 시약 밸브;
    주 챔버에 보유된 중량을 검출하도록 형성된 중량 센서; 및
    기관을 관류하는 단계가 있는 프로토콜을 수신하고;
    중량 센서로부터 입력을 수신하고;
    적어도 하나의 관류 압력 센서로부터 입력을 수신하고;
    기관을 탈세포화하기 위한 프로토콜의 모든 단계를 자동적으로 수행하기 위해 적어도 하나의 관류 밸브, 적어도 하나의 시약 밸브 및 적어도 하나의 관류 펌프를 제어하도록 형성된
    제어 시스템
    을 포함하는, 기관을 탈세포화하기 위한 프로토콜을 자동으로 실행하기 위한 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 시스템은
    중량 센서에 의해 검출된 중량의 입력을 수신하고;
    프로토콜의 단계의 완료를 중단하고, 검출된 중량의 수신된 입력에 기초하여 프로토콜의 후속 단계를 계속 수행하도록 형성되는 것인 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 제어 시스템이, 사용자가 프로토콜의 단계를 무시하고 적어도 하나의 관류 밸브 및 적어도 하나의 관류 펌프 중 적어도 하나의 설정을 조정할 수 있도록 프로토콜 동안 사용자로부터 입력을 수신하도록 추가로 형성되는 것인 시스템.
  11. 제8항에 있어서, 제어 시스템이 프로토콜을 저장하고 사용자의 요청에 따라 프로토콜을 화면상에 불러내도록 추가로 형성되는 것인 시스템.
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