KR102628933B1 - 생물공정 용액들을 조제하기 위한 자동화 방법 및 장치 - Google Patents

생물공정 용액들을 조제하기 위한 자동화 방법 및 장치 Download PDF

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데이비드 니스
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Abstract

자동화 방법은, 건식 재료으로부터 액체 생물공정 용액을 자동으로 조제하기 위해, 액체 생물공정 용액(liquid bioprocess solution)으로 재구성되도록 건식 재료을 제공하는 단계 및 처리 회로에 의해, 자동화 시스템 ─ 상기 자동화 시스템은 적어도 하나의 혼합 챔버, 시스템 내에서 유체 유동을 위한 튜빙(tubing)의 어레이(array), 및 튜빙 내에 제공되는 복수의 밸브들(valves)을 포함함 ─ 을 제어하는 단계를 포함한다. 자동화 시스템을 제어하는 단계는 일련의 순차적인 혼합 단계들을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 일련의 순차적인 혼합 단계들은 액체 생물공정 용액의 조제를 유발시킨다. 본 방법은, 액체 생물공정 용액의 조제 동안 하나 이상의 측정값들을 취하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 각각의 단계는 측정값 임계치 미만으로 감소하고, 측정값 임계치와 동일하거나 측정값 임계치를 초과하는 측정값 중 적어도 하나에 의해 트리거링된다(triggered). 각각의 단계는 또한, 처리 회로에 의해 복수의 밸브들 중 적어도 하나를 개방하거나 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

생물공정 용액들을 조제하기 위한 자동화 방법 및 장치
[0001] 본 출원은 2017년 6월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 제62/527,878호에 대한 우선권을 주장하며, 본 출원은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002] 본 기술의 실시예들은 일반적으로 적어도 하나의 유체와 적어도 하나의 재료를 혼합하기 위한 자동화 방법 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 기술의 실시예들은 미리 정해진 단위 체적 양들의 건식 재료들을 생물공정 용액들로 재구성하기 위해 특히 적응된 자동화 방법 및 장치에 관한 것이다.
[0003] 생물공정은 요망되는 생성물들을 획득하기 위해 생세포들(living cells) 또는 이들의 성분들을 사용하는 공정이다. 생물공정은 종종 다양한 용액들의 사용을 요구한다. 예를 들어, 생물 공정에서의 초기 단계들은 세포 배양을 수반할 수 있으며, 그리고 세포 배양은 종종, 새로운 세포들을 성공적으로 배양하기 위해 세포 배양 배지들의 사용을 요구한다. 그 후, 생물공정에서의 이후의 단계들은 생성물 정제 공정의 일부로서 다양한 완충제 용액들(buffer solutions)의 사용을 요구할 수 있다.
[0004] 생물공정 용액들은 종종, 대형 스테인레스강 탱크들에서 또는 단일-사용 혼합 디바이스들에서의 사용 바로 전에 건식 재료들로부터 수화된다(hydrated). 통상적인 공정은 시간 소모적이고, 값비싸고 그리고 요망되는 생성물에 대한 직접적인 가치들을 추가하지 않는다.
[0005] 기본적인 세포 배양 방법들이 수년간 적합하게 변경되지 않았지만, 세포 배양의 체적들은 계속 극적으로 증가하고 있으며, 이에 의해 배지들 조제를 위한 요건들을 변경시키고 있다. 보다 많은 연구 실험실들, 제약 및 생명 공학 회사들이 세포 배양 방법들을 채택하고 있을뿐만 아니라, 이들은 종종 매우 큰 규모로 이러한 세포 배양 방법들을 수행하고 있다. 생명 공학 회사는 하루에 수천 리터의 액체 배지들을 소모할 수 있고 그리고 상업적 사용을 위해 세포 배양으로부터 항체들, 성장 인자들, 또는 재조합 단백질들을 제조하기 위해 다수의 제조 기술자들 및 과학자들을 채용할 수 있다. 본 발명은, 신뢰도 및 일관성을 또한 개선시키면서, 이러한 공정들에서 요구되는 시간, 노동력, 오차의 위험 및 오염의 위험을 감소시키는 것을 도울 수 있는, 생물공정 용액들을 조제하기 위해 인-라인 혼합 디바이스(in-line mixing device)를 채택하기 위한 자동화 시스템 및 방법을 제공한다.
[0006] 일반적으로, 본원에 설명되는 실시예들은 건식 재료들을 액체 용액들로 조제하기 위한 (예컨대, 분말화된 생물공정 배지들을 액체 생물공정 배지들로 조제하기 위한) 자동화 방법들 및 장치들에 관한 것이다. 아래에서 추가적으로 논의되는 바와 같이, 건식 재료들은 재구성된 액체 용액들보다 더 적은 저장 공간을 요구하고, 보다 긴 유통 기한들을 가지고, 보다 덜 값비싸고, 그리고 사전포장된 액체 용액들보다 더 적은 선적 및 핸들링(handing) 시간을 요구하는 경향이 있다. 따라서, 액체 용액들이 필요할 때, 오히려 구매 사전포장된 액체 용액들보다 건식 재료들 샘플로부터 액체 용액들의 조제를 간단하게, 복잡하지 않게, 그리고 반복가능하게 만들도록 설계된 자동화 방법들 및 장치들을 활용하는 것이 유리하다. 이에 따라, 일부 실시예들에 따른 기술은, 건식 재료들(예컨대, 분말화된 배지들)을 유체, 예컨대 세포 배양 배지들 또는 완충제들로 혼합하기 위한 혼합 장치와 함께 사용될 자동화 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 기술의 일부 실시예들은 혼합 장치와 사용될 자동화 방법에 관한 것이며, 여기서 자동화 방법 및 혼합 장치 둘 모두가 미리 정해진 단위 체적 양들로 건식 재료들을 액체들로 재구성하기 위해 적응된다.
[0007] 다양한 건식 재료들은 본 기술을 사용하여 액체 용액들로 재구성될 수 있다. 예를 들어, 본원에 사용되는 바와 같이, 건식 재료들은 분말화된 세포 배양 배지들, 건식 분말 배지들, 건식 완충제 분말, 입자화된 배지들, 건식 염들, 건식 화학제품들, 건식 물질들, 건식 재료들, 및 미수화된 성분들을 지칭할 수 있다.
[0008] 본원에 설명되는 일부 실시예들은 적어도 부분적으로, 당 기술의 발명자들에 의해 인식된 바와 같이, 기존의 재구성 기술들의 경우의 일부 결함들 및/또는 불편들에 기초되거나, 발명자들의 잠재적인 개선들의 인식에 기초된다. 예를 들어, 사전포장된 액체 세포 배양 배지들은 멸균되어 있을 수 있고 그리고 편리한 크기들로 분취될 수 있고(aliquoted) 그리고 사용할 준비가 될 수 있다. 그러나, 사전포장된 액체 세포 배양 배지들은 통상적으로, 빛에 민감하고 그리고 규정된 유통 기한을 갖는다. 따라서, 사전포장된 액체 세포 배양 배지들은 정기적으로 주문되어야 한다. 이들은 또한, 이들의 사전포장된 형태로 냉동 상태로 저장되어야 하고, 포장을 풀고 그리고 수송하기 위한 상당한 인력 시간을 요구해야 한다. 추가적으로, 사전포장된 액체 세포 배양 배지들의 선적 비용들은 점차적으로 더 값비싸질 것이다.
[0009] 그에 반해, 분말화된 세포 배양 배지들은 벌크식으로(in bulk) 또는 미리 측정된 포장들로 제공된다. 이들은 보다 긴 유통 기한을 가지고, 덜 값비싸고, 그리고 액체 형태일 때보다 보다 적은 저장 공간 및 선적 및 핸들링 시간을 요구하는 경향이 있다. 그러나, 분말화된 세포 배양 배지들은 멸균 조건들 상태에서 분말화된 배지를 분취하고 그리고 용해함으로써 액체 세포 배양 배지들로 재구성되어야 한다. 분말화된 세포 배양 배지들을 위한, 특히, 큰 체적 배지 조제를 위한 증가된 핸들링 및 조제 시간은 종종, 증가된 비용에도 불구하고, 사전포장된 액체 세포 배양 배지들을 바람직한 선택으로 만든다.
[0010] 게다가, 액체 생물공정 용액으로의 건식 재료들의 재구성은 일반적으로 수개의 단계 공정들이다. 예로서, 고형물 분말로부터 액체 세포 배양 매체를 조제하기 위해, 특정한 체적의 배지들을 위해 의도된 공지된 양의 분말은 덜어 내고(measured out) 그리고 최종 요망된 체적보다 통상적으로 더 적은 체적의 증류수에 추가된다. 분말 및 물은, 고형물이 완전히 용해될 때까지 휘저어진다. 특정한 양의 탄산수소나트륨은 추가되고 그리고 용해된다. 이후, pH는 산 또는 염기(base)를 사용하여 조절될 수 있으며, 그리고 부가의 물은 배지를 그의 최종 체적으로 증가시키기 위해 추가된다. 그 후, 전체 혼합물은 멸균 필터를 통과한다. 그 후, 배지들은 단일의 대형 멸균 용기에 수집될 수 있거나, 수개의 보다 작은 멸균 용기들로 비례된다(proportioned).
[0011] 재구성되는 건식 재료들의 특성들에 기초하여 용액들을 재구성하는 것에 있어서 추가적인 어려움들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 분말화된 조직 배양 배지들은 매우 미세한 입자 크기들을 가지고 그리고 흡습성이 있다(hygroscopic). 물과 혼합될 때, 이들은 “볼(ball)” 또는 “클럼프(clump)”로의 경향성을 갖는다. 따라서, 물 또는 다른 액상 액체에서 재구성할 때, 충분한 휘저음이 물과 처음 접촉시에 형성할 수 있는 임의의 클럼프들을 파괴하도록 요구된다. 보다 작은 배치(batch) 크기들을 위해, 멸균성 자기 교반 바들(stir bars)은 혼합 용기에 추가될 수 있으며, 그리고 그 후, 용기는 자기 교반 판 상에 배치된다. 부가의 조작들은 보통 혼합 용기들에 교반 바들을 추가하도록 요구된다. 통상적인 연구소 설정에서, 그러나, 자기 교반 판들은 대형 체적 배지 조제를 위해 실제적인 해결책이 아니다.
[0012] 게다가, 이들의 흡습 특성으로 인해, 분말화된 세포 배양 배지들은, 특히 습한 환경들에서 저장될 때, 물을 흡수한다. 젖은 분말화된 배지들은 단축된 유통 기한들을 가지고, 덩어리가 존재하게 되고, 그리고 재구성하기 위해 적극적인 휘저음이 요구된다. 따라서, 분말화된 세포 배양 배지 유통 기한은, 이들이 미리 측정되고, 밀봉되고, 그리고 건조된 분취물들로 제공되었다면, 개선될 수 있다.
[0013] 추가적으로, 재구성 공정은 수개의 단계들 및 수개의 별도의 피스들의 장비를 요구한다. 이는 일반적으로, 전체 최종 체적의 재구성된 배지들을 보유하기에 충분히 큰 적어도 하나의 용기뿐만 아니라, 여과 후에 멸균 배지들을 수용하기 위한 하나 이상의 용기들을 요구한다. 멸균화된 배지는 보통 개방된 최상부 컨테이너들로 운반된다. 따라서, 가장 많은 배지 조제가 층류 후드(hood)에서 이루어진다. 그러나, 후드에서 큰 체적들의 배지들을 처리하는 것은 어려운데, 왜냐하면 컨테이너들을 수용하고 배지들을 멸균하는데 충분한 공간이 종종 없기 때문이다. 이에 따라, 최소의 물리적인 접촉으로 그리고 신뢰가능한 그리고 반복 가능한 방식으로의 큰 체적들의 용액들(예컨대, 세포 배양 배지들)의 조제를 허가하는 방법 및 디바이스는 본원에 설명된다.
[0014] 본 기술의 일 실시예는 자동화 방법에 관한 것이다. 자동화 방법은, 건식 재료로부터 액체 생물공정 용액을 자동으로 조제하기 위해, 액체 생물공정 용액으로 재구성되도록 건식 재료를 제공하는 단계; 및 자동화 시스템 ─ 자동화 시스템은 처리 회로에 의해, 적어도 하나의 혼합 챔버, 시스템 내에서 유체 유동을 위한 튜빙(tubing)의 어레이(array), 및 튜빙 내에 제공되는 복수의 밸브들(valves)을 포함함 ─ 을 제어하는 단계를 포함한다. 자동화 시스템을 제어하는 단계는 일련의 순차적인 혼합 단계들을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 일련의 순차적인 혼합 단계들은 액체 생물공정 용액의 조제를 유발시킨다. 본 방법은, 액체 생물공정 용액의 조제 동안 하나 이상의 측정값들을 취하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 각각의 단계는 측정값 임계치 미 만으로 감소하고, 측정값 임계치와 동일하거나 측정값 임계치를 초과하는 측정값 중 적어도 하나에 의해 트리거링된다(triggered). 각각의 단계는 또한, 자동화 시스템 내에 유체 유동을 제어하기 위해 처리 회로에 의해 복수의 밸브들 중 적어도 하나를 개방하거나 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 생물공정 용액은 세포 배양 배지들 또는 완충제 용액일 수 있다.
[0015] 본 기술의 제2 실시예는 자동화 방법에 관한 것이다. 자동화 방법은, 액체 생물공정 용액으로 재구성되도록 건식 재료를 제공하는 단계 및 적어도 하나의 혼합 챔버, 시스템 내에 유체 유동을 위한 튜빙의 어레이, 튜빙 내에 제공되는 복수의 밸브들, 및 튜빙으로의 하나 이상의 유입구들을 포함하는 자동화 시스템을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 자동화 시스템은, 각각의 유입구가 상기 자동화 시스템으로 유체의 유동을 유도하도록 구성되는, 상기 튜빙으로의 2개 이상의 유입구들을 포함할 수 있다.
자동화 방법은 또한, 하나 이상의 유입구들 중 하나에 정제수 소스들을 커플링하는 단계를 포함한다. 자동화 방법은, 일련의 순차적인 혼합 단계들 ─ 각각의 혼합 단계는 자동화 시스템 내에서 유체 유동을 제어하기 위해 복수의 밸브들 중 적어도 하나를 개방하거나 폐쇄하는 단계 ─ 을 수행하는 단계; 및 액체 생물공정 용액의 조제 동안 하나 이상의 측정값들을 취하는 단계에 의해 건식 재료로부터 액체 생물공정 용액을 조제하기 위해, 처리 회로에 의해, 자동화 시스템을 제어하는 단계를 더 포함하며, 각각의 단계는 측정값 임계치 미만으로 감소하고, 측정값 임계치와 동일하거나 측정값 임계치를 초과하는 측정값 중 적어도 하나에 의해 트리거링된다. 생물공정 용액은 세포 배양 배지들 또는 완충제 용액일 수 있다.
[0016] 본 기술의 제3 실시예들은 건식 재료로부터 액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 장치에 관한 것이다. 자동화 장치는 적어도 하나의 혼합 챔버, 튜빙의 어레이, 튜빙 내에 제공되는 복수의 밸브들, 및 혼합 제어기를 포함한다. 혼합 제어기는 적어도 프로세서 및 지시들이 저장되는 메모리를 포함하며, 혼합 제어기는 건식 재료로부터 액체 생물공정 용액을 조제하기 위해 복수의 밸브들을 제어하도록 구성된다. 자동화 장치는 또한, 액체 생물공정 용액의 조제 동안 하나 이상의 측정값들을 취하도록 구성되는 하나 이상의 센서들을 포함할 수 있으며, 혼합 제어기는 측정값 임계치 미만으로 감소하고, 측정값 임계치와 동일하거나, 측정값 임계치를 초과하는 측정값 중 적어도 하나에 응답하여 복수의 밸브들을 제어하도록 구성된다. 생물공정 용액은 세포 배양 배지들 또는 완충제 용액일 수 있다.
[0017] 본 기술의 제4 실시예는 자동화 방법에 관한 것이다. 자동화 방법은, 건식 형태의 생물공정 완충제로부터 액체 생물공정 완충제를 자동으로 조제하기 위해, 건식 형태의 생물공정 완충제를 제공하는 단계, 및 처리 회로에 의해, 적어도 하나의 혼합 챔버, 시스템 내에 유체 유동을 위한 튜빙 어레이, 및 튜빙 내에 제공되는 복수의 밸브들을 포함하는 자동화 시스템을 제어하는 단계를 포함한다. 자동화 시스템을 제어하는 단계는, 처리 회로에 의해, 일련의 순차적인 혼합 단계들을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 일련의 순차적인 혼합 단계들은 액체 생물공정 완충제의 조제를 유발시킨다. 본 방법은, 액체 생물공정 완충제의 조제 동안 하나 이상의 측정값들을 취하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 각각의 단계는 측정값 임계치 미만으로 감소하고, 측정값 임계치와 동일하거나 측정값 임계치를 초과하는 측정값 중 적어도 하나에 의해 트리거링된다. 각각의 단계는 또한, 자동화 시스템 내에서 유체 유동을 제어하기 위해 처리 회로에 의해 복수의 밸브들 중 적어도 하나를 개방하거나 폐쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
[0018] 본 기술의 다른 특징들, 양태들, 및 이점들뿐만 아니라, 위에서 언급된 특징들은 이제, 첨부 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 다양한 실시예들과 연관되어 설명될 것이다. 그러나, 예시되는 실시예는 단지 예들이고 그리고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
[0019] 도 1a 및 도 1b는 생물공정 용액을 위한 자동화 재구성 방법과 함께 사용되는 혼합 장치의 개략도들이다.
[0020] 도 2는 도 1a 및 도 1b의 혼합 장치와 함께 사용되는 혼합 제어기의 계통도이다.
[0021] 도 3은 분말화된 세포 배지들을 재구성하기 위한 자동화 방법을 예시하는 흐름 선도이다.
[0022] 도 4a 내지 도 4g는 도 3의 자동화 방법의 단계들을 묘사하는 도 1a 및 도 1b의 혼합 장치의 개략도들이다.
[0023] 다음의 상세한 설명에서, 본 개시의 일부를 형성하는 첨부 도면들에 대한 참조가 이루어진다. 도면들에서, 내용에서 달리 언급하지 않는 한, 동일한 부호들은 통상적으로 동일한 컴포넌트를 식별하게 한다. 상세한 설명에서 설명되는 예시적인 실시예들, 도면들, 및 청구항들은 제한하는 것으로 의미되지 않는다. 상세한 설명은 예시적인 실시예들의 설명으로서 의도되고 그리고 오직 실시될 수 있는 실시예들만을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 본원에 사용되는 바와 같은 용어 “예시적인”은 “예, 사례, 또는 예시의 역할을 하는 것”을 의미하고 그리고 반드시 다른 실시예들보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되지 않아야 한다. 다른 실시예들이 활용될 수 있으며, 그리고 다른 변경들은, 본원에 제시되는 청구 대상의 사상 또는 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 일반적으로 본원에서 설명되고 그리고 도면들에서 예시되는 바와 같이, 본 개시의 양태들이 매우 다양한 상이 구성들로 배열되고, 대체되고, 조합되고 그리고 설계될 수 있으며, 이 모두는 명시적으로 고려되고 그리고 이러한 개시의 일부를 형성하는 것이 용이하게 이해될 것이다.
[0024] 본원에서 설명되는 실시예들은 일반적으로, 건식 재료들로부터 용액들, 예를 들어 건식 분말화된 세포 배양 배지들로부터의 세포 배양을 위한 배지들 또는 건식 완충제 분말로부터의 완충제 용액들의 제조를 위한 디바이스들/장치들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다. 제공되는 실시예들 중 하나 이상은, 용액들을 재구성하는 것에 대해, 특히 건식 분말 배지들을 포함하는 건식 형태로의 세포 배양 배지들을 재구성하는 것에 대해 당 분야에 존재하는 단점들, 제한들, 또는 결함들 중 하나 이상을 극복할 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명되는 일부 실시예들에서, 자동화 방법 및 장치는, 혼합 공정이 사용하기에 용이하도록 건식 재료들의 혼합을 액체 생물공정 용액으로 허가할 수 있고, 상대적으로 큰 양들의 용액을 재구성하는 데 사용될 수 있고, 그리고 완전히 혼합되고 그리고 뭉치지(clumped) 않는 용액을 초래한다.
[0025] 본 개시는, 분말화된 세포 배양 배지들로부터 액체 세포 배양 배지들을 조제하는 맥락에서 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들에 대해 참조한다. 그러나, 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들이 다른 유형들의 용액들을 조제하도록 적응될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들은, 생물의약품 벌크 약 물질들(biopharmaceutical bulk drug substances)의 크로마토그래피(chromatography) 및 하류 처리를 위한 완충제들을 조제하는 데 사용될 수 있다. 다른 예로서, 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들은, 바람직한 생성물들을 획득하기 위해 생세포들 또는 이들의 성분들을 사용하는 공정들에서 사용되는 다양한 “생물공정 용액들”, 또는 용액들을 조제하는 데 사용될 수 있다. 더욱이, 본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들이 다수의 보다 넓은 상업적 또는 산업적 적용들을 위해 적응될 수 있는 것이 고려된다. 예로써, 많은 액체 의약품들은 일부 빈도 및 양으로 병원 약국에서 조제된다. 식염수 용액들, 영양제들(alimentary preparations), 이미징 시약들(imaging reagents), 염료들, 살균 용액들 및 마취제들은 액체로서 재구성된다. 부가의 대안적인 적용들은, 일반적으로 분말로부터 조제되는 살충제들, 비료들, 및 다양한 음료들(예컨대, 우유, 아이스 티 등) 중 임의의 음료를 포함하며(하지만 이에 제한되지 않음), 이 모두는 본원에 설명된 시스템들 및 방법들의 실시예들을 사용하여 재구성될 수 있다. 이러한 점에서, 본 시스템들 및 방법들을 사용하여 재구성될 수 있는 건식 재료들은 분말화된 세포 배양 배지들에 제한되지 않고 그리고 건식 분말 배지들, 건식 완충제 분말, 입자화된 배지들, 건식 염들, 건식 화학제품들, 건식 물질들, 건식 재료들, 및 미수화된 성분들을 포함할 수 있다.
[0026] 도 1a는 혼합 장치(10)의 일 실시예의 전체적인 시스템 도면이다. 바람직하게는, 혼합 장치(10)는, 배지들을 오염시키지 않을 것인 무독성, 의료 등급 플라스틱 또는 다른 무독성 재료들과 같은 세포 배양 환경에 대해 적합한 재료들로 만들어진다. 혼합 장치(10)는 제1 혼합 챔버(12), 제2 혼합 챔버(14), 및 다양한 길이들의 튜빙(예컨대, 가요성 호스들)과 함께 연결되는 필터 유닛(16)을 포함한다. 아래에서 더 상세히 논의된 바와 같이, 튜빙은, 밸브들을 통해 유체의 유동을 (예컨대, 밸브가 개방 포지션에 있을 때) 선택적으로 허용하고 그리고 (예컨대, 밸브가 폐쇄 포지션에 있을 때) 정지시키기 위해 내부에 제공되는 다양한 밸브들을 더 포함한다. 예시적인 실시예에서, 밸브들은 핀치 밸브들(pinch valves)이며, 그래도 다른 실시예들에서는, 밸브들은 볼 밸브들과 같은 다른 유형들의 밸브들일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 혼합 장치(10)는 액체 배지들로의 분말화된 세포 배양 배지들의 재구성을 위해 설계된다. 예를 들어, 혼합 장치(10)는, 내부에 미리 포장된 필수적인 배지 성분들(예컨대, 분말화된 세포 배양 배지들, 탄산수소나트륨 등)을 갖는 단일 사용 장치일 수 있다. 그러나, 당업자들은, 혼합 장치(10)가 또한 다른 형태들의 용해되지 않은 세포 배양 배지들(예컨대, 입자화된 세포 배양 배지들)을 재구성하고, 건식 형태로부터 생물공정 완충제들을 조제하거나 보다 일반적으로 분말들로부터 액체들을 재구성하는 데 사용될 수 있는 것이 이해할 것이다.
[0027] 다양한 실시예들에서, 시작하기 위해, 제1 혼합 챔버(12)는 액체 배지들로 재구성되는 건식 분말 배지들을 보유한다. 제1 혼합 챔버(12)에는 미리 측정된 양의 건식 분말 배지들이 제공되는 것이 고려된다. 일부 실시예들에서, 제1 혼합 챔버(12)는 이미 그 내부에 미리 측정된 양의 건식 분말 배지들과 함께 미리 포장될 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에서, 제1 혼합 챔버(12)는, 용해된 탄산수소나트륨 또는 보충물(supplement)과 같은 정제수와 그리고/또는 다른 분말들 또는 액체들과의 배지들의 혼합을 용이하게 하도록 설계된다. 예를 들어, 제1 혼합 챔버(12)는, 유체가 제1 혼합 챔버(12)에 진입함에 따라 스월링 볼텍스 모션(swirling vortex motion)의 생성을 용이하게 하기 위해 제1 혼합 챔버(12)의 최상부 및/또는 저부 단부 각각에 커플링되는 최상부 및/또는 저부 원뿔부를 포함할 수 있다. 스월링 볼텍스 모션은 건식 분말 배지들, 정제수, 용해된 탄산수소나트륨, 보충물 등의 혼합을 용이하게 하는 것을 돕는다. 제1 혼합 챔버(12)의 다양한 구성들 및 실시예들은, 2016년 3월 31일자로 출원된 발명의 명칭이 “Media Mixing Chamber”이고 그리고 이에 의해 그 전체가 본원에 포함되는 미국 출원 번호 제15/087,826호에서 설명된다.
[0028] 제1 혼합 챔버(12)는 3개의 포트들(최상부 포트(20), 상부 포트(22), 및 하부 포트(24))을 포함하며, 이 포트들에 의해 유체들은 제1 혼합 챔버(12)로 그리고 제1 혼합 챔버(12) 밖으로 유동할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 포트들(22 및 24)은, 유체들이 포트들(22 및 24)을 통해 실질적으로 제1 혼합 챔버(12)의 내부 벽에 대해 접선 각도(tangential angle)로 제1 혼합 챔버(12)에 진입하도록 제1 혼합 챔버(12) 상에 위치결정되며, 이는 제1 혼합 챔버(12)에서 다양한 배지 성분들의 혼합을 추가적으로 용이하게 할 수 있다.
[0029] 최상부 유입구/유출구 튜브(30)는 최상부 포트(20)에서 제1 혼합 챔버(12)에 커플링된다. 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 최상부 유입구/유출구 튜브(30)는 제1 혼합 챔버(12)를 일반적인 유입구 튜브(32) 및 상부 필터 유입구 튜브(34)에 연결시킨다. 결국, 일반적인 유입구 튜브(32)는 보충물 유입구 튜브(36) 및 압축 공기 유입구 튜브(38)에 연결된다. 보충물 유입구 튜브(36)는 보충물 진입부(40)에서 보충물 소스(미도시)에 커플링하도록 구성된다. 보충물 소스는 세포 배양 배지들에서 사용되는 임의의 유형의 보충물, 예컨대, 아미노산(amino acid) 보충물, 콜레스테롤 보충물, 지질 보충물 등을 보유할 수 있다. 압축 공기 유입구 튜브(38)는 압축 공기 유입구 진입부(42)에서 압축 공기 소스(미도시)에 커플링하도록 구성된다. 이에 따라, 유체들(예컨대, 배지 보충물, 압축 공기)이 보충물 유입구 튜브(36)에 의해 그리고 압축 공기 유입구 튜브(38)에 의해 장치(10)에 도입될 때, 유체들은 일반적인 유입구 튜브(32)로 유동한다. 그 후, 유체들은 최상부 유입구/유출구 튜브(30)로 그리고 최상부 포트(20)에 의해 제1 혼합 챔버(12)로 유동한다.
[0030] 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 압축 공기 유입구 튜브(38)는 또한 압축 공기 밸브(44)를 포함한다. 개방 포지션일 때, 압축 공기 밸브(44)는, 설명되는 바와 같이, 압축 공기가 압축 공기 소스로부터 압축 공기 밸브(44)를 통해 제1 혼합 챔버(12)로 유동하는 것을 허용한다. 반대로, 압축 공기 밸브(44)가 폐쇄 포지션일 때, 압축 공기 밸브(44)는, 압축 공기가 압축 공기 밸브(44)를 통해 유동하는 것을 방지한다. 그러나, 도 1a에서 추가적으로 도시되는 바와 같이, 보충물 유입구 튜브(36)는 밸브를 포함하지 않는다. 따라서, 압축 공기와는 다르게, 보충물은, 보충물이 보충물 유입구 튜브(36)에 의해 장치(10)로 도입될 때마다 제1 혼합 챔버(12)로 유동할 수 있다.
[0031] 상부 유입구 튜브(46)는 상부 포트(22)에서 제1 혼합 챔버(12)에 커플링된다. 상부 유입구 튜브(46)는 유체 유입구 튜브(48)에 연결된다. 물 유입구 튜브(48)는 유체 진입부(50)에 의해 유체 소스(미도시됨)에 커플링하도록 구성된다. 예시적인 실시예에서, 유체 소스는 정제수(예컨대, 증류된 탈염수(ddH2O))를 보유하고 그리고 제공한다. 예시적인 실시예에서, 물 소스는 적어도 1,000L의 정제수를 보유한다. 또한, 상부 유입구 튜브(46)는 상부 유입구 밸브(52)를 포함한다. 이와 같이, 상부 유입구 밸브(52)가 개방 포지션에 있으며 그리고 물이 물 유입구 튜브(48)에 의해 장치(10)로 도입될 때, 물은 물 유입구 튜브(48)로부터, 개방 상부 유입구 밸브(52)를 통해, 그리고 상부 유입구 튜브(46)로 유동한다. 상부 유입구 튜브(46)로부터, 물은 상부 포트(22)에 의해 제1 혼합 챔버(12)로 유동한다. 상부 유입구 밸브(52)가 폐쇄 포지션일 때, 물은 상부 포트(22)에 의해 제1 혼합 챔버(12)로 유동할 수 없다.
[0032] 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 물 유입구 튜브(48)는 하부 유동 튜브(54), 제2 챔버 튜브(56), 및 하부 필터 튜브(58)로 추가적으로 연결된다. 하부 유동 튜브(54)는 하부 포트(24)에 의해 제1 혼합 챔버(12)에 커플링되며, 그리고 제2 챔버 유출구 튜브(60)는, 하부 유동 튜브(54)로부터 도중에 하부 유동 튜브(54)의 길이 아래로 분기한다. 하부 유동 튜브(54)는, 물 유입구 튜브(48), 하부 유동 튜브(54), 제2 챔버 튜브(56), 및 하부 필터 튜브(58)가 연결되는 튜빙 부분에 근접한 하부 포트 밸브(62)를 더 포함한다. 따라서, 하부 포트 밸브(62)가 개방 포지션에 있을 때, 유체들은 제1 혼합 챔버(12)로 그리고 밖으로 하부 유동 튜브(54) 및 하부 포트(24)를 통해 유동할 수 있지만, 하부 포트 밸브(62)가 폐쇄 포지션일 때, 유체들은 하부 포트 밸브(62)를 지나 유동할 수 없다.
[0033] 제2 혼합 챔버(14)는 세포 배양 배지들에 대한 첨가제를 보유한다. 예시적인 실시예에서, 제2 혼합 챔버(14)는 탄산수소나트륨 분말을 보유하며, 그리고 제2 혼합 챔버(14)는 정제수와의 탄산수소나트륨의 혼합을 용이하게 하도록 설계된다. 또한, 제2 혼합 챔버(14)는 미리 측정된 양의 탄산수소나트륨으로 내부에서 미리 포장될 수 있다. 일부 실시예들에서, (예컨대, 유체가 제2 혼합 챔버(14)에 진입함에 따라 스월링 볼텍스 모션의 생성을 용이하게 하기 위해 제2 혼합 챔버(14)의 최상부 및/또는 저부 단부 각각에 커플링되는 최상부 및/또는 저부 원뿔부를 포함하는) 제2 혼합 챔버(14)는 제1 혼합 챔버(12)와 유사하게 구성된다. 다른 실시예들에서, 제2 혼합 챔버(14)는 제1 혼합 챔버(12)와 상이하게 구성된다. 제2 혼합 챔버(14)의 다양한 구성들 및 실시예들은, 2016년 3월 31일자로 출원된 발명의 명칭이 “Media Mixing Chamber”이며, 이는 위에서 주의된 바와 같이, 그 전체가 본원에 포함되는 미국 출원 번호 제15/087,826호에서 설명된다.
[0034] 제2 혼합 챔버(14)는 2개의 포트들(제2 챔버 최상부 포트(64), 및 제2 챔버 하부 포트(66))을 포함하며, 이 포트들에 의해 유체들은 제2 혼합 챔버(14)로 그리고 제2 혼합 챔버(14) 밖으로 유동할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 포트(66)는, 유체들이 포트(66)에 의해 실질적으로 제2 혼합 챔버(14)의 내부 벽에 대해 접선 각도로 제2 혼합 챔버(14)에 진입하도록 위치결정되며, 이는 제2 혼합 챔버(14)에서 탄산수소나트륨 및 정제수의 혼합을 추가적으로 용이하게 할 수 있다.
[0035] 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 제2 챔버 유출구 튜브(60)는 제2 챔버 최상부 포트(64)에서의 제2 혼합 챔버(14)에 커플링된다. 제2 챔버 유출구 튜브(60)는 또한, 제2 챔버 유출구 튜브(60)가 하부 유동 튜브(54)로부터 분기하는 곳에 근접한 제2 챔버 유출구 밸브(68)를 포함한다. 또한, 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 제2 챔버 튜브(56)는 제2 챔버 하부 포트(66)에서의 제2 혼합 챔버(14)에 커플링된다. 제2 챔버 유입구 튜브(56)는, 물 유입구 튜브(48), 하부 유동 튜브(54), 제2 챔버 튜브(56), 및 하부 필터 튜브(58)가 연결되는 튜빙 부분에 근접한 제2 챔버 유입구 밸브(70)를 더 포함한다. 이에 따라, 유체들(예컨대, 물 소스로부터의 정제수)은, 제2 챔버 유입구 밸브(70) 및 제2 챔버 유출구 밸브(68)가 개방 포지션들에 있을 때, 제2 혼합 챔버(14)로 그리고 밖으로 단지 유동할 수 있다. 제2 챔버 유입구 밸브(70) 및 제2 챔버 유출구 밸브(68)가 폐쇄 포지션들에 있을 때, 유체들은 제2 혼합 챔버(14)로 또는 제2 혼합 챔버(14) 밖으로 유동할 수 없다.
[0036] 하부 필터 튜브(58)는, 물 유입구 튜브(48), 하부 유동 튜브(54), 제2 챔버 튜브(56), 및 하부 필터 튜브(58)가 만나는 튜빙 부분을 상부 필터 유입구 튜브(34)에 연결시키며, 이러한 지점에서, 하부 필터 튜브(58) 및 상부 필터 유입구 튜브(34)가 합쳐진다. 그 후, 합쳐진 하부 필터 튜브(58) 및 상부 필터 유입구 튜브(34)는 필터 유닛(16)에 연결된다. 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 필터 유닛(16)은 여과 튜빙 부분(72)을 포함하며, 이에 의해 필터 유닛(16)은 합쳐진 하부 필터 튜브(58) 및 상부 필터 유입구 튜브(34)에 커플링된다. 여과 튜빙 부분(72)은 또한, 유입구(74)에 커플링되며, 그 단부들은 장치 출구(76)에 있다. 장치 출구(76)는 장치(10)에 의해 혼합되고 그리고 출력되는 배지 용액을 수집하는 수집 용기에 커플링하도록 구성된다. 다양한 실시예들에서, 수집 용기는 유리, 플라스틱, 또는 금속으로 만들어질 수 있고 그리고 예비-형성되거나 가요성이 있을 수 있다.
[0037] 필터(16)는 여과 튜빙 부분(72)에 의해 필터로 유동하는 용액을 여과하도록 구성된다. 예를 들어, 필터(16)는, 필터(16)에서의 멤브레인에 의해 용액으로부터 용해되지 않은 분말화된 배지들을 제거할 수 있다. 필터(16)는, 용액이 유출구(74)에 의해 장치 밖으로 유동하기 전에, 필터로 유동하는 용액을 멸균하도록 추가적으로 구성될 수 있다. 또한, 일단 필터(16)가 젖는다면, 공기가 필터(16)의 멤브레인을 통과하지 않을 것이기 때문에, 필터(16)는 공기가 필터(16)를 빠져나가는 것을 허용하는 소수성 벤트(hydrophobic vent)를 갖는 최상부 세그먼트를 더 포함할 수 있다. 이러한 벤트는 공기가 필터(16)에 포획되어지는 것을 방지하여, 여과 공정을 방해한다.
[0038] 이러한 기술에 의해 고려되는 유형의 필터들은 다수의 공급업체들로부터 구매될 수 있다. 예를 들어, 필터(16)는 나일론 또는 셀룰로오스 아세테이트를 포함할 수 있다. 또한, 배지 생성물을 위해, 비록 다른 필터 크기들이 특정한 기능들을 위해 선택될 수 있는 것이 고려되지만, 필터(16)는 통상적으로, 0.2μ의 필터일 것이다. 예를 들어, 전기 영동 완충제들(electrophoretic buffers)의 조제는 깨끗하지만 반드시 멸균이 아닌 용액들을 요구하며, 그리고 0.45μ 필터가 적합할 것이다. 유사하게는, 보다 많은 점성이 있는 용액들의 조제는 보다 넓은 공극 크기를 필요로 할 수 있다. 요컨대, 필터(16)는 임의의 바람직한 크기, 체적, 공극 크기 등을 가질 수 있다. 더욱이, 본원에 개시된 기술의 다른 적용들을 위해, 추가될 여과 장치가 필요가 없을 수 있다. 그 후, 액체는 유출구(74)를 통해 수집 용기를 직접적으로 지난다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 소수성 벤트 필터는, 용해된 배지에 동반되는 공기는, 이 공기가 필터(16)를 채우지 않도록 통기되는 것을 허용하기 위해 필터(16) 전에 일부 지점에서 채택된다.
[0039] 도 1a에서 도시되는 바와 같이, 하부 필터 튜브(58)는, 물 유입구 튜브(48), 하부 유동 튜브(54), 제2 챔버 튜브(56), 및 하부 필터 튜브(58)가 연결되는 튜빙 부분에 근접한 물 우회 밸브(78)를 더 포함한다. 이렇게 함으로써, 물 우회 밸브(78)는 개방 포지션에 있으며 그리고 물 소스가 개방 상태일 때, 유체는 유체 소스로부터 물 유입구 튜브(48)를 통해 그리고 하부 필터 튜브(58)로 유동한다. 하부 필터 튜브(58)로부터, 유체는 여과 튜빙 부분(72)에 의해 필터(16)로 유동한다. 이러한 방식으로, 유체는 제1 혼합 챔버(12) 및 제2 혼합 챔버(14) 둘 모두를 우회할 수 있고 그리고 (예컨대, 필터(16) 배압을 완화하기 위해) 필터(16)로 직접적으로 유동할 수 있다. 물 우회 밸브(78)가 폐쇄 포지션일 때, 물 우회 밸브(78)는, 유체들(예컨대, 물 소스로부터의 물, 제2 혼합 챔버(14)에 의해 혼합되는 중탄산염 용액)이 제1 혼합 챔버(12)를 우회하는 것 그리고 필터(16)로 직접적으로 유동하는 것을 방지한다.
[0040] 도 1a에서 또한 도시되는 바와 같이, 상부 필터 유입구 튜브(34)는 또한 상부 필터 유입구 밸브(80)를 포함한다. 이에 따라, 상부 필터 유입구 밸브(80)가 개방 포지션에 있을 때, 상부 필터 유입구 튜브(34)는, 상부 필터 유입구 튜브(34)를 통해 필터(16)로의 유체들의 유동을 허용한다. 보다 구체적으로는, 제1 혼합 챔버(12)가 용액(예컨대, 정제수, 분말화된 배지들, 중탄산염 및/또는 보충물의 용액)으로 채워질 때, 용액은 최상부 포트(20)에 의해 제1 혼합 챔버(12) 밖으로 그리고 최상부 유입구/유출구(30)로 유동한다. 그 후, 용액은 상부 필터 유입구 튜브(34)로 유동하고, 그리고, 상부 필터 유입구 밸브(80)가 개방 포지션일 때, 여과 튜빙 부분(72)에 의해 필터(16)로 유동한다. 다른 한편으로, 상부 필터 유입구 밸브(80)가 폐쇄 포지션에 있을 때, 유체들은 상부 필터 유입구 튜브(34)를 통해 필터(16)로 유동할 수 없다.
[0041] 또한, 다양한 실시예들에서, 혼합 장치(10)는 혼합 장치(10)에서 측정하기 위해 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 센서들은, (예컨대, 장치(10) 내에 물 압력을 검출하기 위한) 압력 센서들, (예컨대, 장치(10)에서 용액들의 전도도, 및 이에 따라 농도를 검출하기 위한) 전도도 센서들, (예컨대, 혼합 공정에서 소모되는 유체의 체적 및 유량을 검출하기 위한) 로터리 유동계(rotary flow meter)와 같은 체적 센서들, (예컨대, 장치(10)에서 용액들의 pH를 검출하기 위한) pH 센서들, (예컨대, 장치(10)에서 유체들의 점도를 측정하기 위한) 점도계들 등을 포함할 수 있다. 도 1b에서 도시되는 바와 같이, 예시적인 실시예에서, 혼합 장치(10)는 적어도 상부 필터 유입구 튜브(34)에 위치되는 압력 센서(90), 합쳐진 상부 필터 유입구 튜브(34) 및 하부 필터 튜브(58)에 위치되는 전도도 센서(92), 및 물 유입구 튜브(48)에 위치되는 체적 센서(94)를 포함한다. 압력 센서(90)는 (예컨대, 필터(16) 배압이 너무 높아지지 않는 것을 보장하기 위해) 필터(16)로 유동하는 유체들의 압력을 측정하도록 구성된다. 전도도 센서(92)는 필터(16)로 유동하는 용액의 전도도를 측정하도록 구성되며, 이에 의해 필터(16)로 그리고 궁극적으로 장치(10) 밖으로 유동하는 용액의 농도를 간접적으로 측정한다. 최종적으로, 체적 센서(94)는 혼합 공정 동안 소모되는 물의 양 및 유량을 측정하도록 구성된다.
[0042] 다양한 실시예들에서, 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 분말화된 배지들은 자동화 방법을 통해 혼합 장치(10)에서 액체 배지들로 혼합된다. 건식 분말화된 배지들로부터 자동화 방법을 통해 액체 배지들을 조제하기 위해 혼합 장치(10)를 사용하는 것은 현재 분야에 대해 개선예인데, 왜냐하면 이는 용이한 그리고 효과적인 액체 배지 조제를 허용하기 때문이다. 또한, (예컨대, 컴퓨팅 시스템의 일부로서 비일시적 기계 판독가능한 매체 상에 저장되는 처리 회로 실행 지시들에 의해 구현되는) 프로그래밍 로직(programming logic)이 자동화 방법을 제어하게 하는 것은 건식 분말화된 배지들로부터의 액체 배지들의 조제를 반복가능하게 그리고 일정하게 한다.
[0043] 자동화 방법에서, 컴퓨팅 시스템은, 액체 배지들로의 분말화된 배지들의 혼합을 제어하기 위해, 자동화 방법 동안 사용되는 성분들의 소스들(예컨대, 물 소스, 압축 공기 소스, 보충물 소스)뿐만 아니라, 밸브들(예컨대, 밸브들(44, 52, 62, 68, 70, 78, 및 80))의 개방 및 폐쇄를 제어한다. 컴퓨팅 시스템은 다양한 트리거들(triggers)에 응답하여 밸브들 및 성분 소스들을 개방할 수 있고 그리고/또는 폐쇄할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템은 (예컨대, 압력 센서(90), 전도도 센서(92), 및 체적 센서(94)로부터) 혼합 공정에 관한 혼합 장치(10)로부터 측정값들을 수신할 수 있다. 그 후, 컴퓨팅 시스템은, 특정한 범위들 등 내에서 특정한 레벨들, 특정한 레벨 미만 또는 초과의 측정값들을 수신하는 것에 응답하여 밸브들 및/또는 성분 소스들을 개방할 수 있고 그리고/또는 폐쇄할 수 있다. 다른 예로서, 컴퓨팅 시스템은 특정한 양들의 경과된 시간에 응답하여 밸브들 및/또는 성분 소스들을 개방할 수 있고 그리고/또는 폐쇄할 수 있다.
[0044] 이에 따라, 도 2는 자동화 방법에 따라 혼합 장치(10)를 제어하도록 구성되는 컴퓨팅 시스템을 예시하며, 컴퓨팅 시스템은 혼합 제어기(100)로서 구체화된다. 도 2에서 도시되는 바와 같이, 혼합 제어기(100)는 통신 인터페이스(102) 및 처리 회로(104)를 포함한다. 통신 인터페이스(102)는 혼합 제어기(100)와 외부 시스템들 또는 디바이스들 사이의 통신들을 용이하게 하도록 구조화된다. 따라서, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 통신 인터페이스(102)는, 혼합 장치(10)에서 포함되는 센서들(150)의 그룹으로부터 혼합 공정에 관한 데이터, 예컨대 압력 센서(90)로부터의 압력 데이터, 전도도 센서(92)로부터의 전도도 데이터, 및/또는 체적 센서(94)로부터의 체적/유량 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 통신 인터페이스(102)는 유저 디바이스(170)를 통해 사용자로부터 명령들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(102)는 자동 혼합 방법을 실행하는 것을 시작하기 위해 유저 디바이스(170)를 통해 사용자로부터 명령을 수신할 수 있다.
[0045] 도 2에서 추가적으로 도시되는 바와 같이, 통신 인터페이스(102)는 그룹의 밸브들(152)(예컨대, 위에서 논의된 밸브들(44, 52, 62, 68, 70, 78, 및 80)) 중 하나 이상의 밸브들에 명령들을 송신할 수 있다. 유사하게는, 통신 인터페이스(102)는 지시들 또는 명령들을 성분 소스들(154), 예컨대, (예컨대, 물 진입부(50)에 커플링되는) 물 소스(160), (예컨대, 보충물 진입부(40)에 커플링되는) 보충물 소스(162), 및 (예컨대, 압축 공기 진입부(42)에 커플링되는) 압축 공기 소스(164)의 그룹으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(102)는 밸브들(152)의 그룹 또는 성분 소스들(154)의 그룹에서의 임의의 성분 소스를 개방하거나 폐쇄하기 위해 지시들을 송신할 수 있다.
[0046] 통신 인터페이스(102)는 외부 시스템들 또는 디바이스들과 데이터 통신들을 수행하기 위한 유선 또는 무선 통신 인터페이스들(예컨대, 잭들, 안테나들, 트랜스미터들, 수신기들, 트랜시버들, 와이어 단자들 등)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 통신들(예컨대, 국부적인 유선 또는 무선 통신들)은 직접적일 수 있거나, 통신 네트워크(예컨대, WAN, 인터넷, 셀룰러 네트워크 등)를 통할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(102)는 이더넷 카드(Ethernet card) 및 이더넷-기반 통신 링크 또는 네트워크를 통해 데이터를 전송하고 그리고 수신하기 위한 포트를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 통신 인터페이스(102)는 무선 통신 네트워크 또는 셀룰러 또는 모바일 폰 통신 트랜시버들을 통해 통신하기 위한 와이파이 트랜시버(WiFi transceiver)를 포함할 수 있다.
[0047] 처리 회로(104)는 프로세서(106) 및 메모리(108)를 포함한다. 프로세서(106)는 범용 또는 특수 목적 프로세서, ASIC(application specific integrated circuit), 하나 이상의 FPGA들(field programmable gate arrays), 처리 컴포넌트들, 또는 다른 적합한 처리 컴포넌트들의 그룹일 수 있다. 프로세서(106)는 메모리(108)에 저장되거나 다른 컴퓨터 판독가능한 매체(예컨대, CDROM, 네트워크 스토리지, 무선 서버 등)로부터 수신되는 컴퓨터 코드 또는 지시들을 실행하도록 구성된다.
[0048] 메모리(108)는, 본 개시에 설명되는 다양한 공정들을 완료하고 그리고/또는 용이하게 하기 위한 데이터 및/또는 컴퓨터 코드를 저장하기 위한 하나 이상의 디바이스들(예컨대, 메모리 유닛들, 메모리 디바이스들, 저장 디바이스들 등)을 포함할 수 있다. 메모리(108)는 소프트웨어 객체들(objects) 및/또는 컴퓨터 지시들을 저장하기 위한 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), 하드 드라이브 스토리지, 임시적인 스토리지, 비휘발성 메모리, 플래쉬 메모리, 광학 메모리, 또는 임의의 다른 적합한 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(108)는, 본 개시에서 설명되는 다양한 활동들 및 정보 구조물들을 지지하기 위한 데이터베이스 컴포넌트들, 객체 코드 컴포넌트들, 스크립트 컴포넌트들, 또는 임의의 다른 유형의 정보 구조물을 포함할 수 있다. 메모리(108)는 처리 회로(104)를 통해 프로세서(106)에 통신가능하게 연결될 수 있고 그리고 (예컨대, 프로세서(106)에 의해) 본원에 설명되는 하나 이상의 공정들을 실행하기 위한 컴퓨터 코드를 포함할 수 있다. 프로세서(106)가 본원에 설명되는 다양한 활동들을 완료하기 위해 메모리(108)에 저장되는 지시들을 실행할 때, 프로세서(106)는 일반적으로, 이러한 활동들을 완료하기 위해 혼합 제어기(100) (및 더 구체적으로 처리 회로(104))를 구성한다.
[0049] 혼합 제어기(100)는 측정 제어기(110) 및 방법 실행 제어기(112)를 더 포함한다. 도 2에서 도시되는 바와 같이, 측정 제어기(110)는 통신 인터페이스(102)를 통해 센서들(150)의 그룹으로부터 측정값들을 수신하도록 구성된다. 또한, 다양한 실시예들에서, 측정 제어기(110)는 자동화 방법의 실행 동안 경과된 시간의 트랙을 따르기 위한 내부 타이머(timer)로 구성된다. 측정 제어기(110)는, 자동화 방법의 실행 동안 수신된 측정값들 및/또는 트래킹된 경과 시간 중 하나 이상을 방법 실행 제어기(112)에 제공한다. 또한, 측정 제어기(110)는 자동화 방법의 진행을 나타내는 자동화 방법의 실행 동안 방법 실행 제어기(112)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 측정 제어기(110)는 방법 실행 제어기(112)로부터 자동화 방법의 주어진 단계가 현재 실행되고 있는 인디케이션(indication)을 수신할 수 있다.
[0050] 방법 실행 제어기(112)는 밸브들(152)의 그룹 및 성분 소스들(154)의 그룹 중 하나 이상에게 명령들을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예들에서, 방법 실행 제어기(112)는 (a) 통신 인터페이스(102)를 통해 수신되는 사용자로부터의 지시들 및 (b) 측정 제어기(110)로부터 수신되는 데이터에 응답하여 명령들을 제공한다. 일 예에서, 방법 실행 제어기(112)는 자동화 방법을 실행하는 것을 시작하기 위해 사용자 지시에 응답하여 특정한 밸브들의 그룹(152) 및/또는 특정한 성분 소스들의 그룹(154)을 개방할 수 있고 그리고/또는 폐쇄할 수 있다. 제2 예에서, 방법 실행 제어기(112)는 특정한 레벨에 있는 수신된 측정값에 응답하여 특정한 밸브들의 그룹(152) 및/또는 특정한 성분 소스들의 그룹(154)을 개방할 수 있고 그리고/또는 폐쇄할 수 있다. 제3 예에서, 방법 실행 제어기(112)는 특정한 양의 경과 시간에 응답하여 특정한 밸브들의 그룹(152) 및/또는 특정한 성분 소스들의 그룹(154)을 개방할 수 있고 그리고/또는 폐쇄할 수 있다. 또한, 방법 실행 제어기(112)는 측정 제어기(110)에 피드백(feedback) 데이터를 제공하도록 추가적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 방법 실행 제어기(112)는, 자동화 방법의 주어진 단계가 실행된 것을 나타내는 측정 제어기(110)에 알림을 제공할 수 있다.
[0051] 도 3은 분말화된 배지들을 액체 배지들로 혼합하기 위해 혼합 장치(10)를 사용하기 위한 자동화 방법(200)의 예를 묘사하는 흐름 선도를 예시한다. 도 4a 내지 도 4g는 자동화 방법(200)의 단계들 동안 혼합 장치(10)를 통한 유체들의 유동을 예시한다. 아래에 설명되는 바와 같이, 도 3 및 도 4a 내지 도 4e에 예시되는 단계들의 순서는 분말화된 배지들을 액체 배지들로 재구성하기 위한 혼합 장치(10)의 성공적인 사용을 위한 엄격한 프로토콜(protocol)을 제시한다. 이러한 엄격한 프로토콜의 사용은 자동화 방법(200)의 성공에 대해 중요한 타이밍(timing)을 초래한다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 혼합 제어기(100)는 제1 혼합 챔버(12)의 체적의 50% 미만 체적의 분말화된 세포 배양 배지들을 혼합하기 위해 자동화 방법(200)의 프로토콜을 사용한다.
[0052] 그러나, 당업자는, 자동화 방법(200)이 예시적인 것으로 의미되지만, 자동화 방법(200)에 관해 논의된 단계들의 유형 및 순서로 혼합 장치(10)의 사용을 제한하지는 않다는 것을 이해할 것이다. 오히려, 혼합 제어기(100)는, 건식 배지 분말을 액체 배지들로 혼합하기 위해 또는 보다 일반적으로, 건식 분말을 액체로 혼합하기 위해 혼합 장치(10)와의 자동화 방법들의 다른 실시예들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 혼합 장치(10)와의 사용을 위한 자동화 방법의 다른 실시예들은 상이한 용액 성분들의 사용을 포함할 수 있고, 보다 적거나 부가적인 단계들을 포함할 수 있고, 그리고 상이한 단계들을 포함할 수 있고, 그리고 상이한 순서의 자동화 방법(200)의 단계들 등을 제공할 수 있다. 추가적으로, 혼합 장치(10)와의 사용을 위한 자동화 방법의 다른 실시예들에서, 단계들은 아래에 논의된 것들 이외에 단계들을 위한 상이하거나 부가적인 “트리거들(triggers)”을 포함할 수 있다.
[0053] 시작하기 위해, 모든 밸브들(예컨대, 밸브들(44, 52, 62, 68, 70, 78, 및 80))은 혼합 장치(10)의 핸들링, 설치, 및 설정 동안 폐쇄된다(202). 이는 혼합 장치(10)의 설정 공정 동안 누출 및 오염을 방지하는 것을 돕는다. 설정 동안, 예를 들어, 제1 혼합 챔버(12) 및 제2 혼합 챔버(14)는, 챔버들(12 및 14) 각각에서 제공되는 미리 측정된 양들의 분말화된 배지들 및 탄산수소나트륨과 함께, 포장되지 않고 그리고 도 1a에서 도시되는 바와 같이 셋업된다(set up). 대안적으로, 제1 혼합 챔버(12) 및 제2 혼합 챔버(14)는 도 1a에서 도시되는 바와 같이 셋업되며, 그리고 분취된 양들의 분말화된 배지들 및 탄산수소나트륨은 챔버들(12 및 14)로 넣어진다. 그 후, 제1 혼합 챔버(12) 및 제2 혼합 챔버(14)는 도 1a에서 도시되는 바와 같이 혼합 장치(10)를 제조하기 위해 필터(16) 및 튜빙으로 구성된다. 또한, 압축 공기 소스는 압축 공기 진입부(42)에 커플링되며, 고정된 양의 물을 갖는 정제수 소스는 물 진입부(50)에 커플링되며, 그리고 바람직하다면, 보충물 소스는 보충물 진입부(40)에 커플링된다. 수집 용기는 또한, 장치 출구(76)에 커플링된다.
[0054] 다음으로, 혼합 제어기(100)는 물 소스, 하부 포트 밸브(62), 및 상부 필터 유입구 밸브(80)를 개방시킨다(204). 도 4a에서 도시되는 바와 같이, 일단 물 소스 및 하부 포트 밸브(62)가 개방된다면, 물은 물 소스로부터 물 유입구 튜브(48)를 통해 그리고 하부 포트 밸브(62)를 통해 하부 유동 튜브(54)로 유동한다. 그 후, 물은 하부 포트(24)를 통해 하부 유동 튜브(54)로부터 제1 혼합 챔버(12)로 유동하며, 이 지점에서 물은 제1 혼합 챔버(12) 내에 보유되는 분말화된 배지들과 혼합하는 것을 시작한다
[0055] 또한, 상부 필터 유입구 밸브(80)가 개방되기 때문에, 제1 혼합 챔버(12)가 챔버(12)의 저부로부터 물로 채워지기 시작함에 따라, 변위된 공기는, 도 4b에서 도시되는 바와 같이, 제1 혼합 챔버(12)의 최상부 포트(20) 밖으로 배출된다(envacuated). 배출된 공기는 최상부 유입구/유출구(30)를 통해 그리고 상부 필터 유입구 튜브(34)를 통해 유동한다. 배출된 공기는 필터(16)를 통해 유출구(74) 밖으로 유동함에 따라 혼합 장치(10)를 떠난다. 대안적으로, 일단 필터(16)의 여과 멤브레인이 젖게 된다면, 멤브레인은 멤브레인을 통한 그리고 필터(16)를 통한 공기의 통과를 허용하지 않을 수 있다. 이에 따라, 공기는 대신에 필터(16)에서 제공되는 (예컨대, 필터(16)의 최상부 세그먼트에서 제공되는) 소수성 벤트에 의해 혼합 장치(10)를 떠날 수 있다. 이는 유용한데, 왜냐하면 이는 제1 혼합 챔버(12)에서 포획된 공기의 양을 감소시키기 때문이다.
[0056] 최종적으로, 하부 포트(24)에 의해 제1 혼합 챔버(12)로 유동하고 그리고 배지 용액을 형성하기 위해 분말화된 배지들과 혼합되는 물은 제1 혼합 챔버(12)를 채운다. 일부 실시예들에서, 제1 혼합 챔버(12)는, 혼합 공정이 시작한 직후 (예컨대, 단계(204) 동안) 용액으로 채워진다. 다른 실시예들에서, 제1 혼합 챔버(12)는 (예컨대, 단계(204) 후에) 혼합 공정에서 나중에 용액으로 채워진다. 그럼에도 불구하고, 일단 발생한다면, 용액은, 도 4b에서 도시되는 바와 같이, 배출된 공기와 동일한 경로를 따른다. 용액은 최상부 포트(20)를 통해 제1 혼합 챔버(12)를 떠나고 그리고 최상부 유입구/유출구(30)를 통해, 상부 필터 유입구 튜브(34), 및 여과 튜빙 부분(72)에 의해 필터(16)로 유동한다. 필터(16)에 의해 여과되고 그리고 멸균된 후에, 용액은 유출구(74)로 유동하고 그리고 장치 출구(76)를 통해 혼합 장치(10) 밖으로 유동하며, 여기서 용액은 수집 용기에 의해 수집된다. 비록 도 4c 내지 도 4e에서 도시되지 않지만, 일단 용액이 최상부 포트(20)에 의해 제1 혼합 챔버(12) 밖으로 유동하기 시작한다면, 물이 제1 혼합 챔버(12)로 계속 유동하는 한, (예컨대, 아래에서 논의된 단계(216) 까지) 용액은 제1 혼합 챔버(12) 밖으로, 필터(16)를 통해, 그리고 장치 출구(76)에 의해 장치(10) 밖으로 계속 유동한다.
[0057] 미리 정해진 양의 경과 시간 후에, 혼합 제어기(100)는 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 그리고 상부 유입구 밸브(52)를 개방한다(206). 예를 들어, 일 실시예에서, 혼합 제어기(100)는, 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 그리고 상부 유입구 밸브(52)를 개방하기 전에 1분을 기다린다. 도 4c에서 도시되는 바와 같이, 이는, 물이 하부 포트(24)에 의해 제1 혼합 챔버(12)로 유동하는 것을 정지시키는 것을 유발시킨다. 대신에, 물은 물 유입구 튜브(48)로부터 상부 유입구(46)로 유동한다. 상부 유입구(46)로부터, 물은 상부 포트(22)에 의해 제1 혼합 챔버(12)로 유동하고 그리고 제1 혼합 챔버(12)에서 분말화된 배지들과 계속 혼합된다. 제1 혼합 챔버(12)로의 물의 유동을 하부 포트(24)로부터 상부 포트(22)로 전환하는 것은, 물이 하부 포트(24)에 의해 챔버(12)로 유동할 때 발생할 수 있는 높은 농도들의 용질, 용해되지 않은 입자들, 및 공기로 필터(16)를 완전히 뒤덮지 않고, 챔버(12)에서의 분말화된 배지들의 용해 속도를 고르게 유지하는 것에 도움을 준다. 또한, 물 유동을 전환하는 것은 바람직하고 그리고 이익이 있는 용해 속도를 용이하게 할 수 있다.
[0058] 자동화된 방법(200)의 전술된 단계들 동안, 혼합 제어기(100)는 (예컨대, 압력 센서(90)에 의해) 상부 필터 유입구 튜브(34)에서 압력을 연속적으로 감시한다. 일단 상부 필터 유입구 튜브(34)에서의 압력이 미리 정해진 레벨에 도달한다면, 혼합 제어기(100)는 물 우회 밸브(78)를 개방한다(208). 예를 들어, 일 실시예에서, 혼합 제어기(100)는, 상부 필터 유입구 튜브(34)에서의 압력이 20psig에 도달할 때, 물 우회 밸브(78)를 개방한다. 도 4d에서 도시되는 바와 같이, 이것이 발생할 때, 물은 상부 유입구(46) 및 상부 포트(22)에 의해 제1 혼합 챔버(12)로 계속 유동한다. 그러나, 물은 또한, 물 소스로부터 물 유입구 튜브(48)를 통해 그리고 하부 필터 튜브(58)로 유동한다. 하부 필터 튜브(58)로부터, 물은, 상부 필터 유입구 튜브(34) 및 하부 필터 튜브(58)가 합쳐지는 제1 혼합 챔버(12)(미도시됨) 밖으로 유동하는 용액과 혼합된다. 후속하여, 용액은 여과 튜빙 부분(72)에 의해 필터(16)로 유동한다. 여과 후에, 물은 유출구(74)에 의해 장치(10) 밖으로 그리고 수집 용기로 유동한다. 물 우회 밸브(78)를 개방하여, 이에 의해 물이 제1 혼합 챔버(12) 및 제2 혼합 챔버(14)를 우회하고 그리고 필터(16)로 직접적으로 유동하는 것을 허용하는 것은 필터(16)에서의 배압을 감소시키는 것을 돕는다. 이는 또한, 제1 혼합 챔버(12)가 적절하게 기능하기 위해 필요한 유동을 유지시키는 것을 돕는다.
[0059] 혼합 제어기(100)는, 물 우회 밸브(78)가 미리 정해진 양의 시간 동안 개방 상태를 유지하여, 물이 필터(16)로 직접적으로 유동하는 것을 허용한다. 미리 정해진 양의 시간이 경과한 후에, 혼합 제어기(100)는 물 우회 밸브(78)를 폐쇄한다(210). 예를 들어, 일 실시예에서, 혼합 제어기(100)는 2분이 경과한 후에 물 우회 밸브(78)를 폐쇄한다. 후속하여, 필터(16)로의 직접적 물 유동이 중단되며, 그리고 혼합 장치(10)는, 도 4c에서 도시되는 바와 같이, 단계(206)의 조건으로 다시 전환된다. 물 우회 밸브(78)를 폐쇄함으로써, 혼합 제어기(100)는 자동화 방법(200)을 위해 요구되는 고정된 양의 물(예컨대, 고정된 양의 1,000L의 정제수)의 조기 고갈을 회피하는 것을 돕는다.
[0060] 혼합 제어기(100)는 또한, (예컨대, 전도도 센서(92)에 의해) 필터에 진입하는 용액의 전도도를 연속적으로 감시한다. 용액 전도도가 용액 농도와 관련되기 때문에(예컨대, 보다 높은 용액 전도도가 보다 높은 용액 농도를 나타내고 그리고 그 반대도 마찬가지임), 필터에 진입하는 용액의 전도도를 감시하는 것은, 혼합 제어기(100)가 제1 혼합 챔버(12)를 나오는 용액의 농도를 간접적으로 감시하는 것을 허용한다. 용액의 전도도가 미리 정해진 전도도에 도달할 때, 혼합 제어기(100)는 상부 유입구 밸브(52)를 폐쇄하고 그리고 하부 포트 밸브(62)를 개방한다(212). 예를 들어, 일 실시예에서, 필터에 진입하는 용액의 전도도가 6mS/cm 이하일 때, 혼합 제어기(100)는 상부 유입구 밸브(52)를 폐쇄하고 그리고 하부 포트 밸브(62)를 개방한다. 이에 따라, 제1 혼합 챔버(12)로의 물 유동은 상부 포트(22)로부터 하부 포트(24)로 전환하여, 도 4a에서 도시되는 바와 같이 혼합 장치(10)를 다시 단계(204)의 조건으로 복귀시킨다. 용액 전도도가 6mS/cm에 도달할 때 상부 포트(22)로부터 하부 포트(24)로 물의 유동을 전환하는 것은, (예컨대, 물 소스에서 제공되는 고정된 양의 물이, 고갈된 물이 충분히 농축된 용액으로 혼합되지 않게 고갈되지 않도록)제1 혼합 챔버(12)에서의 용액 혼합에서의 충분한 농도의 용질들(예컨대, 분말화된 배지들)이 유지되는 것을 보장하는 것을 돕는다.
[0061] 상부 필터 유입구 튜브(34)에서의 압력 및 필터(16)에 진입하는 용액의 전도도를 감시하는 것 이외에도, 혼합 제어기(100)는, (예컨대, 체적 센서(94)에 의해) 자동화 방법(200)의 실행 동안 소모된 물의 체적을 추가적으로 연속적으로 감시한다. 일단 총 미리 정해진 체적의 물이 소모된다면, 혼합 제어기(100)는 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고, 제2 챔버 유입구 밸브(70)를 개방하고, 그리고 제2 챔버 유출구 밸브(68)를 개방한다(214). 예를 들어, 일 실시예에서, 일단 소모된 물의 총 체적이 800L 이상이라면, 혼합 제어기(100)는 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고, 제2 챔버 유입구 밸브(70)를 개방하고, 그리고 제2 챔버 유출구 밸브(68)를 개방한다. 도 4e에서 도시되는 바와 같이, 물은 또한, 물 소스로부터 물 유입구 튜브(48)를 통해 그리고 제2 챔버 튜브(56)로 유동한다. 제2 챔버 튜브(56)로부터, 물은 제2 혼합 챔버(14)로 제2 챔버 하부 포트(66)를 통해 유동하며, 여기서 물은 제2 혼합 챔버(14)에서 탄산수소나트륨 분말과 혼합한다. 일단 제2 혼합 챔버(14)가 물로 채워진다면, 물 및 중탄산염의 용액은 제2 챔버 최상부 포트(64) 밖으로 그리고 제2 챔버 유출구(60)로 푸시된다. 그 후, 중탄산염 용액은 제2 챔버 유출구(60)로부터 하부 유동 튜브(54)로 유동하고, 최종적으로 하부 포트(24)에 의해 제1 혼합 챔버(12)에 진입한다. 일단 중탄산염 용액이 제1 혼합 챔버(12)에 진입했다면, 중탄산염 용액은 물 및 물에 보유된 분말화된 배지들과 혼합한다. 이러한 방식으로, 탄산수소나트륨 분말 (및/또는 제2 혼합 챔버(14) 내에 보유된 임의의 다른 첨가제들)은, 제1 혼합 챔버(12)에서의 용액에 추가되기 전에 별도로 용해된다.
[0062] 혼합 제어기(100)는 밸브들을 미리 정해진 양의 시간 동안 이러한 구성으로 유지시킨다. 미리 정해진 양의 시간이 경과한 후에, 혼합 제어기(100)는 제2 챔버 유입구 밸브(70)를 폐쇄하고, 제2 챔버 유출구 밸브(68)를 폐쇄하고, 그리고 하부 포트 밸브(62)를 개방한다(216). 예를 들어, 일 실시예에서, 혼합 제어기(100)는 제2 챔버 유입구 밸브(70)를 폐쇄하고, 제2 챔버 유출구 밸브(68)를 폐쇄하고, 그리고 일단 적어도 5분이 지난다면, 하부 포트 밸브(62)를 개방한다. 이는 제2 혼합 챔버(14)를 통하는 물 유동을 정지시키고 그리고 하부 포트(24)를 통해 물 소스로부터 제1 혼합 챔버(12)로의 물 유동을 다시 열어서, 도 4a에서 도시되는 바와 같이 단계들(204 및 212)의 구성으로 혼합 장치(10)를 복귀시킨다.
[0063] 최종적으로, 일단 혼합 제어기(100)가, (예컨대, 체적 센서(94)에 의해) 소모된 물의 총 체적이 미리 정해진 총 체적에 도달했는지를 결정한다면, 혼합 제어기(100)는 물 소스 및 상부 필터 유입구 밸브(80)를 폐쇄한다.
자동화 방법(200)은 자동화 시스템으로부터 조제된 액체 생물공정 용액을 비우기 위해 압축 공기 소스를 개방하는 단계를 포함할 수 있다. 혼합 제어기(100)는, 자동화 장치로부터 조제된 액체 생물공정 용액을 비우기 위해 상기 압축 공기 소스를 개방하도록 구성될 수 있다. 혼합 제어기(100)는 추가적으로, 압축 공기 밸브(44) 및 물 우회 밸브(78)를 개방한다(218). 예를 들어, 일 실시예에서, 혼합 제어기(100)는 물 소스 및 상부 필터 유입구 밸브(80)를 폐쇄하고 그리고, 일단 1,000L의 물이 혼합 공정 동안 소모되었다면, 압축 공기 밸브(44) 및 물 우회 밸브(78)를 개방한다. 일단 이것이 발생한다면, 압축 공기는 압축 공기 진입부(42)에 의해 압축 공기 소스로부터 압축 공기 유입구(38)로 유동한다. 압축 공기 유입구(38)로부터, 압축 공기는 최상부 유입구/유출구(30)에 의해 그리고 최상부 포트(20)를 통해 공통의 유입구(32)로 그리고 제1 혼합 챔버(12)로 유동한다. 제1 혼합 챔버(12)로 유동하는 압축 공기는 챔버(12)에 남아있는 용액이 하부 포트(24)를 통해, 챔버(12) 밖으로 그리고 하부 유동 튜브(54)로 배출된다. 그 후, 배출된 용액은 하부 유동 튜브(54)를 통해, 하부 필터 튜브(58)로 그리고 여과 튜빙 부분(72)에 의해 필터(16)로 유동한다. 여과된 후, 용액은 유출구(74)를 통해 그리고 장치 출구(76)에 커플링되는 수집 용기로 유동한다. 이러한 방식으로, 압축 공기는 장치(10) 밖으로 그리고 수집 용기로 제1 혼합 챔버(12)에 유지하는 용액을 비우는 데 사용될 수 있어, (예컨대, 조제된 액체 배지들의 1,000L의) 목표 체적 수율을 가지는 수집 용기 내용물들을 초래한다.
[0064] 자동 방법(200)의 임의의 단계 동안, 보충물은 제1 혼합 챔버(12)에 혼합되는 용액에 추가될 수 있다. 도 4g는 제1 혼합 챔버(12)로의 주어진 보충물의 유동을 예시한다. 보충물은 보충물 진입부(40)에 의해 장치(10)의 보충물 유입구(36)로 유동하고 그리고 공통적인 유입구(32)로 보충물 유입구(36)의 튜빙을 따른다. 제1 혼합 챔버(12)에서의 용액 혼합이 여전히 챔버(12)에 보유된다면, 보충물은 공통의 유입구(32)로부터 최상부 유입구/유출구(30)로 그리고 최상부 포트(20)에 의해 제1 혼합 챔버(12)로 유동한다. 제1 혼합 챔버(12)에서의 용액 혼합이 챔버(12)를 채우고 그리고 최상부 포트(20) 밖으로 유동하고 있다면, 보충물은 상부 필터 유입구 튜브(34)에서 챔버(12) 밖으로 유동하는 용액과 혼합한다.
[0065] 그러나, 전술된 자동화 방법(200)이 분말화된 세포 배양 배지들의 재구성에 관한 것이지만, 혼합 장치(10)의 실시예들이 다양한 건식 재료들을 액체들로, 예컨대 다양한 생물공정 분말들을 생물공정 용액들로 재구성하기 위해 자동화 방법 실시예들과 함께 사용될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 채택되는 액체 용매들이 물, 알콜들, 또는 다른 유기물들일 수 있는 것이 추가적으로 고려된다. 용해도 특성들, 사용될 용매, 요구되는 양, 및 용매와 재구성되는 화학물질들 사이의 화학적 상호작용들은, 분말들을 재구성하는 데 사용되는 자동화 방법의 실시예들, 및 주어진 자동화 방법 실시예와 사용되는 혼합 장치(10)의 구성에 가이드라인들(guidelines)을 제공하는 역할을 할 것이다. 더욱이, 비록 본원에 설명되는 바람직한 실시예들이 이들의 건식 재료들을 재구성하는 목적을 위해 액체들을 건식 재료들에 추가하지만, 혼합 장치가 농축된 액체의 재구성 또는 액체 및 분말의 순차적인 조합을 위해 동일하게 양호하게 작동할 수 있는 것이 고려된다.
[0066] 다양한 수정된 형태들의 기술은 상이한 최종 용도들을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 혼합 장치(10)는 제1 혼합 챔버(12)만을 포함할 수 있다. 분말화된 배지들 및 2차 첨가제, 예컨대 탄산수소나트륨 둘 모두는 제1 혼합 챔버(12)에 함께 제공될 수 있다. 따라서, 단지 하나의 챔버만이 유체들에서 고형물들을 용해하기 위해 필요하다. 다른 예로서, 혼합 장치(10)는 (예컨대, 부가의 2차 첨가제들을 별도로 혼합하기 위해) 제1 혼합 챔버(12) 및 제2 혼합 챔버(14) 이외에도 하나 이상의 부가의 혼합 챔버들을 포함할 수 있다
[0067] 이전의 설명은 본원에 개시된 시스템들, 디바이스들, 및 방법들의 특정한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 이전의 내용이 문맥에서 얼마나 자세히 나타나 있더라도, 디바이스들 및 방법들이 많은 방식들로 실시될 수 있는 것이 이해될 것이다. 위에서 또한 언급된 것과 같이, 기술의 특정한 특징들 또는 양태들을 설명할 때의 특정한 전문 용어의 사용이, 전문 용어가 연관되는 기술의 특징들 또는 양태들의 임의의 특정한 특성들을 포함하는 것으로 전문 용어가 제한되는 것으로 본원에서 재규정되는 것을 암시하는 것으로 취해지지 않아야 하는 것이 유의되어야 한다. 따라서, 개시의 범주는 첨부된 청구항들 및 이의 임의의 동등물들에 따라 해석되어야 한다.
[0068] 다양한 수정들 및 변경들이 설명된 기술의 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 이러한 수정들 및 변경들은 첨부된 청구항들에 의해 규정되는 바와 같이, 실시예들의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다. 일 실시예들에서 포함되는 부품들이 다른 실시예들과 상호교환가능하며; 묘사된 실시예로부터 하나 이상의 부품들이 임의의 조합으로 다른 묘사된 실시예들과 함께 포함될 수 있는 것이 당업자에 의해 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 본원에 설명되고 그리고/또는 도면들에서 묘사되는 다양한 컴포넌트들 중 임의의 컴포넌트는 조합될 수 있고, 상호교환될 수 있거나, 다른 실시예들로부터 배제될 수 있다.
[0069] 본원에서의 실시예들은 도면들을 참조로 하여 설명되었다. 도면들은 본원에 설명되는 시스템들 및 방법들을 구현하는 특정한 실시예들의 특정한 상세들을 예시한다. 그러나, 도면과 함께 실시예들을 설명하는 것은 도면들에 존재할 수 있는 임의의 제한들을 본 개시에 도입하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
[0070] 본원에서의 임의의 복수 용어 및/또는 단일 용어의 사용에 대해, 당업자는, 문맥 및/또는 적용에 대해 적합한 바와 같이, 복수로부터 단수로 그리고/또는 단수로부터 복수로 해석할 수 있다. 다양한 단수/복수 치환들은 명료성을 위해 본원에 분명하게 제시될 수 있다.
[0071] 일반적으로, 본원에 및 특히 첨부된 청구항들에서 사용되는 용어들이 일반적으로 “개방(open)” 용어들(예컨대, 용어 “포함한다(including)”는 “포함한다(하지만, 이에 제한되지 않음)”로서 해석되어야 하며, 용어들 ”포함하다(comprising)” 및 “갖는다(having)”는 “적어도 포함한다” 및 “적어도 갖는다”로서 각각 해석되어야 하며, “포함한다”는 “포함한다(하지만, 이에 제한되지 않음)”, 등으로서 해석되어야 함)로서 의도되는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 특정한 수의 도입된 청구항 설명이 의도된다면, 이러한 의도가 청구항에 명시적으로 용인될 것이며 그리고 이러한 설명의 부재시에 이러한 의도가 존재하는 것이 당업자에 의해 추가적으로 이해될 것이다. 예를 들어, 이해를 위한 보조로서, 다음의 첨부된 청구항들은 청구항 설명들을 도입하기 위해 도입 문구들 “적어도 하나” 및 “하나 이상”의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 문구들의 사용은, 심지어 동일한 청구항이 도입 문구들 “하나 이상” 또는 “적어도 하나” 및 단수형을 포함할 때, 단수형에 의한 청구항 설명의 도입이 단지 하나의 이러한 설명을 포함하는 실시예들에 이러한 도입된 청구항 설명을 포함하는 임의의 특정한 청구항을 제한하는 것을 암시하도록 해석되지 않아야 한다. 일반적으로, 단수형은 “적어도 하나” 또는 “하나 이상”을 의미하는 것으로 해석되어야 하며; 동일한 것이 청구항 설명들을 도입하는 데 사용되는 단수형의 사용에 대해서도 유효한다.
[0072] 게다가, “A, B, 및 C 등 중 적어도 하나”와 유사한 관례가 사용되는 이러한 예들에서, 일반적으로 이러한 구성은 당업자가 관례를 이해한다는 의미에서 의도된다(예컨대, “A, B, 및 C 중 적어도 하나를 가지는 시스템은 오직 A, 오직 B, 오직 C, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C가 함께, 그리고/또는 A, B, 및 C 함께 등을 가지는 시스템들을 포함할 것임(하지만 이에 제한되지 않음)). “A, B, 또는 C 등 중 적어도 하나”와 유사한 관례가 사용되는 이러한 예들에서, 일반적으로 이러한 구성은 당업자가 관례를 이해한다는 의미에서 의도된다(예컨대, “A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 가지는 시스템은 오직 A, 오직 B, 오직 C, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C가 함께, 그리고/또는 A, B, 및 C 함께 등을 가지는 시스템들을 포함할 것임(하지만 이에 제한되지 않음)). 설명, 청구항들, 또는 도면들에서, 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 하나, 또는 둘 모두의 용어들을 포함하는 가능성을 고려하는 것이 이해되어야 하든지 아니든지, 사실상 이접적인(disjunctive) 단어 및/또는 문구가 2개 초과의 대안적인 용어들을 나타내는 것이 임의의 당업자에 의해 추가적으로 이해될 것이다. 예를 들어, 문구 “A 또는 B”는 “A” 또는 “B” 또는 “A 및 B”의 가능성들을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
[0073] 본 개시의 목적을 위해, 용어 “커플링된다(coupled)”는 서로에 대한 2개의 부재들의 직접적 또는 간접적 결합을 의미한다. 이러한 결합은 사실상 정적이거나 이동가능할 수 있다. 이러한 결합은 서로와 단일 통합 본체로서 일체로 형성되는 2개의 부재들 또는 2개의 부재들 및 임의의 부가적인 중간 부재들, 또는 서로에 대해 부착되는 2개의 부재들 또는 2개의 부재들 및 임의의 부가적인 중간 부재들로 달성될 수 있다. 이러한 결합은 사실상 영구적일 수 있거나 제거가능할 수 있거나 사실상 해제가능할 수 있다.
[0074] 본원에 논의되는 기술은 다수의 적용들을 가지며, 그리고 기술의 특정한 실시예들이 상세히 설명되지만, 개시된 실시예들이 본원에 논의된 주어진 설계 고려 사항들에 따라 수정될 수 있는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이전의 설명은 제한하는 것보다 오히려 예시적인 것으로 고려될 수 있으며, 그리고 본 발명의 진정한 범주는 다음의 청구항들에서 규정되는 것이다.

Claims (24)

  1. 액체 생물공정 용액(liquid bioprocess solution)으로 재구성되도록 건식 재료(dry ingredient)를 제공하는 단계; 및
    상기 건식 재료으로부터 상기 액체 생물공정 용액을 자동으로 조제하기 위해, 처리 회로(processing circuit)에 의해, 자동화 시스템(automated system)을 제어하는 단계로서, 상기 자동화 시스템은, 유체가 적어도 하나의 혼합 챔버(mixing chamber)로 들어가게 하기 위한 상부 포트 및 하부 포트를 갖는 상기 적어도 하나의 혼합 챔버, 상기 시스템 내에서의 유체 유동을 위한 튜빙(tubing)의 어레이(array), 및 상기 튜빙 내에 제공되고 그리고 상기 처리 회로에 의해 제어되는 복수의 밸브들(valves)을 포함하는, 자동화 시스템을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 자동화 시스템을 제어하는 단계는, 일련의 순차적인 혼합 단계들을 수행하기 위해 상기 처리 회로에 의해 상기 자동화 시스템을 제어하는 단계를 포함하며, 상기 일련의 순차적인 혼합 단계들은 상기 액체 생물공정 용액의 조제를 유발하고,
    상기 일련의 순차적인 혼합 단계들은:
    유체를 상기 하부 포트를 통해 상기 적어도 하나의 혼합 챔버로 제공하기 위해, 상기 하부 포트와 연관된 하부 포트 밸브(62)를 개방하는 단계; 및
    유체를 상기 상부 포트를 통해 상기 적어도 하나의 혼합 챔버로 제공하기 위해, 소정의 시간의 경과 후에, 상기 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 상기 상부 포트와 연관된 상부 유입구 밸브(52)를 개방하는 단계를 포함하는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    조제되는 상기 액체 생물공정 용액은 세포 배양 배지(cell culture media)이거나, 또는 완충제 용액인,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 건식 재료는 분말화되거나(powdered), 또는 입자화되는(granulated),
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 액체 생물공정 용액의 조제 동안 상기 액체 생물공정 용액의 하나 이상의 물성들에 대한 하나 이상의 측정값들을 취하는 단계를 더 포함하며, 상기 하부 포트 밸브(62)를 개방하는 단계, 및 상기 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 상기 상부 유입구 밸브(52)를 개방하는 단계의 각각의 단계는 측정값 임계치 미만으로 감소하거나, 상기 측정값 임계치와 동일하거나 상기 측정값 임계치를 초과하는 측정값 중 적어도 하나에 의해 트리거링되는(triggered),
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 측정값들은 압력, 전도도, 상기 조제 동안 소모되는 물의 체적, 유량, 또는 경과된 시간 중 적어도 하나를 포함하는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 포트 밸브(62)를 개방하는 단계, 및 상기 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 상기 상부 유입구 밸브(52)를 개방하는 단계의 각각의 단계는, 상기 자동화 시스템 내에 유체 유동을 제어하기 위해 상기 처리 회로에 의해, 상기 복수의 밸브들 중 적어도 하나를 개방하거나 폐쇄하는 단계를 포함하는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 자동화 시스템은, 각각의 유입구가 상기 자동화 시스템으로 유체의 유동을 유도하도록 구성되는, 상기 튜빙으로의 2개 이상의 유입구들을 더 포함하는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  8. 액체 생물공정 용액으로 재구성되도록 건식 재료를 제공하는 단계;
    자동화 시스템 ─ 상기 자동화 시스템은, 유체가 적어도 하나의 혼합 챔버로 들어가게 하기 위한 상부 포트 및 하부 포트를 갖는 상기 적어도 하나의 혼합 챔버, 상기 시스템 내에서의 유체 유동을 위한 튜빙의 어레이, 상기 튜빙 내에 제공되는 복수의 밸브들, 및 상기 튜빙으로의 하나 이상의 유입구들을 포함함 ─ 을 제공하는 단계;
    상기 하나 이상의 유입구들 중 하나에 정제수 소스(purified water source)를 커플링하는 단계; 및
    각각의 혼합 단계가 상기 자동화 시스템 내에서 유체 유동을 제어하기 위해 상기 복수의 밸브들 중 적어도 하나를 개방하거나 폐쇄하는 것을 포함하는, 일련의 순차적인 혼합 단계들을 수행하는 단계; 및 상기 액체 생물공정 용액의 조제 동안, 상기 액체 생물공정 용액의 압력, 전도도(conductivity), 또는 유량, 상기 조제 동안 소모된 물의 체적, 또는 경과된 시간을 포함하는 하나 이상의 측정값들을 취하는 단계에 의해, 상기 건식 재료로부터 액체 생물공정 용액을 조제하기 위해 처리 회로에 의해 상기 자동화 시스템을 제어하는 단계로서, 상기 일련의 순차적인 혼합 단계들이 적어도:
    유체를 상기 하부 포트를 통해 상기 적어도 하나의 혼합 챔버로 제공하기 위해, 상기 하부 포트와 연관된 하부 포트 밸브(62)를 개방하는 단계; 및
    유체를 상기 상부 포트를 통해 상기 적어도 하나의 혼합 챔버로 제공하기 위해, 소정의 시간의 경과 후에, 상기 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 상기 상부 포트와 연관된 상부 유입구 밸브(52)를 개방하는 단계를 포함하는, 상기 자동화 시스템을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 하부 포트 밸브(62)를 개방하는 단계, 및 상기 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 상기 상부 유입구 밸브(52)를 개방하는 단계의 각각의 단계는, 측정값 임계치 미만으로 감소하거나, 상기 측정값 임계치와 동일하거나, 상기 측정값 임계치를 초과하는 측정값 중 적어도 하나에 의해 트리거링되는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 액체 생물공정 용액은 세포 배양 배지이거나, 또는 완충제 용액인,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 건식 재료는 분말화되거나, 또는 입자화되는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 자동화 시스템은 2개 이상의 유입구들을 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 2개 이상의 유입구들 중 하나에 압축 공기 소스를 커플링하는 단계; 및
    상기 자동화 시스템으로부터 조제된 액체 생물공정 용액을 비우기 위해 상기 압축 공기 소스를 개방하는 단계를 더 포함하는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 자동화 시스템은 상기 건식 재료를 보유하는 적어도 제1 혼합 챔버 및 첨가제를 보유하는 제2 혼합 챔버를 포함하며, 그리고 상기 하부 포트 밸브(62)를 개방하는 단계, 및 상기 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 상기 상부 유입구 밸브(52)를 개방하는 단계 중 적어도 하나는, 상기 첨가제가 상기 제1 혼합 챔버에 추가되기 전에 상기 제2 혼합 챔버에서 정제수와 혼합되는 것을 유발시키는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 방법.
  13. 유체가 적어도 하나의 혼합 챔버로 들어가게 하기 위한 상부 포트 및 하부 포트를 갖는, 상기 적어도 하나의 혼합 챔버;
    튜빙의 어레이;
    상기 튜빙 내에 제공되는 복수의 밸브들; 및
    적어도 프로세서 및 지시들이 저장되는 메모리를 포함하는 혼합 제어기를 포함하며, 상기 혼합 제어기는 건식 재료로부터 액체 생물공정 용액을 조제하기 위해 복수의 밸브들을 제어하도록 구성되며,
    상기 복수의 밸브들을 제어하는 것은 적어도:
    유체를 상기 하부 포트를 통해 상기 적어도 하나의 혼합 챔버로 제공하기 위해, 상기 하부 포트와 연관된 하부 포트 밸브(62)를 개방하는 단계; 및
    유체를 상기 상부 포트를 통해 상기 적어도 하나의 혼합 챔버로 제공하기 위해, 소정의 시간의 경과 후에, 상기 하부 포트 밸브(62)를 폐쇄하고 상기 상부 포트와 연관된 상부 유입구 밸브(52)를 개방하는 단계를 포함하는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 액체 생물공정 용액의 조제 동안 상기 액체 생물공정 용액의 하나 이상의 물성들에 대한 하나 이상의 측정값들을 취하도록 구성되는 하나 이상의 센서들을 더 포함하며, 상기 혼합 제어기는 측정값 임계치 미만으로 감소하거나, 상기 측정값 임계치와 동일하거나, 상기 측정값 임계치를 초과하는 측정값 중 적어도 하나에 응답하여 상기 복수의 밸브들을 제어하도록 구성되는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서들은 압력 센서, 전도도 센서, 체적 센서, 또는 타이머(timer) 중 적어도 하나를 포함하는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    각각의 유입구가 상기 자동화 장치로 유체의 유동을 유도하도록 구성되는, 상기 튜빙으로의 2개 이상의 유입구들을 더 포함하는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 유입구들 중 하나는 압축 공기 소스에 커플링되도록 구성되며, 그리고 상기 혼합 제어기는, 상기 자동화 장치로부터 조제된 액체 생물공정 용액을 비우기 위해 상기 압축 공기 소스를 개방하도록 추가적으로 구성되는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 장치.
  18. 제13 항에 있어서,
    상기 자동화 장치는 상기 건식 재료를 보유하는 적어도 제1 혼합 챔버 및 첨가제를 보유하는 제2 혼합 챔버를 포함하며, 상기 혼합 제어기는, 상기 첨가제가 상기 제2 혼합 챔버에서 정제수와 혼합되고 그리고 후속하여 상기 제1 혼합 챔버에 추가되도록, 상기 복수의 밸브들을 제어하도록 구성되는,
    액체 생물공정 용액을 조제하기 위한 자동화 장치.
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