KR20230062808A - 샘플링 디바이스 및 시스템 - Google Patents

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KR20230062808A
KR20230062808A KR1020237004458A KR20237004458A KR20230062808A KR 20230062808 A KR20230062808 A KR 20230062808A KR 1020237004458 A KR1020237004458 A KR 1020237004458A KR 20237004458 A KR20237004458 A KR 20237004458A KR 20230062808 A KR20230062808 A KR 20230062808A
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션 하트
콜린 허버트
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루마사이트 엘엘씨
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Abstract

본원에는 평가를 위한 생물학적 샘플의 수동 및 자동 샘플링 및 제조를 가능하게 하는 장치, 시스템 및 이를 사용하는 방법이 제공된다. 샘플은 나노/마이크로/밀리유체 양을 포함하여 임의의 양으로 얻어질 수 있다. 샘플은 현탁액에 있거나 마이크로캐리어와 같은 기질에서 성장하는 세포 및/또는 기타 생물학적 입자를 포함하고 단일 웰 플레이트, 바이알, 플라스크 또는 바이오리액터와 같은 하나 또는 그 초과의 용기에서 얻을 수 있다. 샘플이 전달되는 기기는 광학력 또는 레이저력 사이톨로지와 같은 분석 기기를 포함할 수 있다.

Description

샘플링 디바이스 및 시스템
본 발명의 실시예는 나노/마이크로/밀리유체 샘플링을 포함하는 임의의 양의 수동 및 자동 샘플링을 가능하게 하는 장치, 시스템 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다. 샘플은 하나 또는 그 초과의 용기에서 가져와 평가를 위해 준비되고(prepared) 분석을 위해 별도의 기기로 옮겨진다. 용기는 단일 웰 또는 바이알에서 플라스크, 바이오리액터 또는 기타 용기에 이르는 용기를 포함할 수 있다. 샘플은 현탁 상태이거나 마이크로캐리어와 같은 기질(substrate) 상에서 성장할 수 있는 세포 및/또는 다른 생물학적 입자를 포함할 수 있다. 샘플이 전달되는 기기(instrument)는 광학력 또는 레이저력 사이톨로지(optical force or laser force cytology instrument)와 같은 분석 기기를 포함할 수 있다.
생물의약품 분석에서 생물학적 샘플의 구성은 복잡할 수 있다. 생물학적 매트릭스의 다양성으로 인해 이러한 샘플의 표적 물질 분석은 샘플 처리에 상당한 어려움을 안겨준다. 샘플에는 내인성 물질, 대사 물질 및 오염 물질을 포함하여 분석 물질 외에도 많은 간섭 물질(interfering substance)이 포함되어 있는 경우가 많다. 이상적인 샘플 전처리 기술은 간섭 물질을 최대한 제거하고 광범위한 샘플 및 다양한 분석 장비와 함께 사용하기에 적합해야 한다. 대부분의 샘플은 LFC(Laser Force Cytology) 분석 기기, 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC), 질량 분석(MS) 기기와 같은 분석 기기의 요구 사항을 충족하기 위해 분리, 정제, 농축 및 화학적 수정을 위해 적절하게 처리되어야 한다. 현재 사용되는 방법은 복잡하고 노동 집약적이며 오류가 발생하기 쉽고 경우에 따라 환경에 유해하거나 기술자에게 위험할 수도 있다. 현재 방법은 많은 수의 시약에 대한 요구 사항, 높은 테스트 비용을 포함하여 다른 많은 단점이 있으며 낮은 회수율 및 수준 이하의 정밀도로 더욱 복잡하다. 또한 이러한 방법은 온라인 처리 및 자동화에 도움이 되지 않는다.
따라서 필요한 것은 생물학적 샘플을 얻고 분석 기기와 함께 사용하기 위해 이러한 샘플을 처리 및 제조하기 위한 효율적인 장치, 시스템 및 방법이다. 바람직하게는 이러한 장치, 시스템 및 방법은 구현하기 쉽고, 저렴하고, 효율적이고, 신뢰할 수 있고, 레이저력 사이톨로지와 같은 기기와 호환되어야 한다.
용기로부터 샘플을 얻고, 샘플을 처리하고, 샘플을 분석 기기로 운반하는 것을 포함하는 분석용 샘플을 제조하기 위한 시스템, 방법 및 장치로서, 시스템은 샘플 추출 장치, 하나 또는 그 초과의 제어 밸브, 하나 또는 그 초과의 희석 장치, 하나 또는 그 초과의 혼합 장치, 및 분석 기기 인터페이스가 여기에 제공된다. 일 실시예에서, 분석 기구는 RADIANCE
Figure pct00001
기계를 포함한다.
특정 실시예에서, 본 발명은 마이크로캐리어 분리 장치를 더 포함하며, 여기서 마이크로캐리어 분리 장치는 효소적, 화학적, 열적 또는 기계적 방법의 사용을 포함하는 마이크로캐리어로부터 생물학적 입자를 분리할 수 있다. 본 발명의 추가적인 특징은 생물학적 입자를 다른 샘플 성분으로부터 분리, 정제, 농축, 화학적 변형, 및 오염 제거에 의하여 샘플을 처리하는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명의 새로운 샘플링 시스템을 포함하는 일반적인 설정을 보여주는 개략도를 제공한다: 샘플 함유 용기(예를 들어, 바이오리액터, 100), 샘플 추출 튜브(예를 들어, 멸균 딥 튜브, 102), 제어 밸브(104A), 희석 장치(110), 기기 인터페이스(115)(즉, 미세 유체 또는 미세 유체 칩 또는 유체 매니폴드) 및 분석 기기(113). 또한 폐기물 수거용 용기(112)가 도시되어 있다. 저장소/컨테이너(106B)는 도 1에 포함되어 있으며, 이 저장소/컨테이너는 예를 들어 처리(즉, 희석 또는 세척)를 위한 용액 보유와 같은 다양한 목적을 수행할 수 있다. 특정 실시예에서, 분석 기기(113)는 RADIANCE
Figure pct00002
기계(LumaCyte, LLC. Virginia USA)이다.
도 2는 마이크로캐리어 분리 장치(119)를 추가로 포함하는 본 발명의 신규한 샘플링 시스템을 포함하는 일반적인 설정을 보여주는 개략도를 제공한다. 용기(117)는 선택적으로 마이크로캐리어 효소/화학적 용액을 함유한다.
도 3a 내지 도 3c: 분할(segmented) 흐름을 갖는 본 발명의 새로운 샘플링 시스템을 포함하는 일반적인 설정을 보여주는 개략도를 제공한다. 도 3a는 세분화된 흐름에 대한 일반적인 구성을 보여주며 특히 샘플링 단계를 보여준다: 도 3b는 오염 제거 단계를 포함하는 구성을 제공하고, 도 3c는 세척 유체 또는 세척액이 별도의 용기(106B)로부터 시스템으로 도입되는 특징을 포함하는 구성을 제공한다.
도 4는 샘플이 2개의 바이오리액터(100(i) 및 100(ii))로부터 얻어지는 샘플링 시스템을 포함하는 다중 시스템을 제공한다.
도 5는 제어 시스템(모니터링 시스템과 같은)을 사용하여 프로세스 제어를 위한 피드백으로 모니터링을 가능하게 하는 하나 또는 그 초과의 특징을 포함하는 본 발명의 새로운 샘플링 시스템의 실시예를 제공한다.
도 6은 연속 생산을 입증하는 빌트인(built-in) 이중 바이오리액터 시스템을 포함하는 본 발명의 새로운 샘플링 시스템의 실시예를 제공한다.
도 7은 결합된 희석 장치 및 기기 인터페이스를 포함하는 본 발명의 새로운 샘플링 시스템의 실시예를 제공한다.
도 8은 결합된 희석 장치 및 비분할, 연속 흐름 및 신속한 샘플 제조를 허용하는 기기 인터페이스를 포함하는 본 발명의 새로운 샘플링 시스템의 실시예를 제공하며, 도 8은 구체적으로 4개의 올인원 챔버(all-in-one chamber)를 사용하는 설정을 제공한다.
도 9는 분리된 희석 장치 및 기기 인터페이스를 포함하는 본 발명의 새로운 샘플링 시스템의 실시예를 제공한다.
도 10은 마이크로유체 채널이 있는 마이크로유체 T 혼합 및 희석 장치를 제공한다.
도 11은 마이크로유체 채널이 있는 마이크로유체 T 혼합 및 희석 장치를 제공하며, 여기에서 버퍼 채널은 혼합 교차점에서 서로 오프셋된다.
도 12는 희석 장치가 마이크로유체 멀티플렉서 칩인 희석 장치의 실시예의 개략도를 제공한다.
도 13a 내지 도 13g는 기기 인터페이스의 실시예 및 또한 이를 사용하기 위한 일련의 단계를 제공한다. 도 13a는 특히 샘플링 매니폴드가 웰 플레이트(well plate)에 분배되는 대표적인 개략도를 제공한다. 도 13a는 일련의 3개 밸브를 통해 희석 장치에서 이동하는 희석된 샘플을 보여주고, 밸브의 중간에는 분배 매니폴드(샘플링 매니폴드가 웰 플레이트로 분배(dispenses into)됨)가 포함되고, 도 13b는 희석 장치에서 나오는 유체 스트림이 분석 기기에 도입될 세포를 포함하는 일 실시예를 도시하고, 도 13c는 웰 플레이트가 주입 위치로 이동하는 방법과 모션 플랫폼이 수직 이동을 위한 메커니즘을 통합하는 방법을 보여주고, 도 13d는 다중 매니폴드를 배치할 수 있는 방법을 보여주는 평면도를 보여주고, 다중 매니폴드의 다중 샘플을 직렬(하나의 매니폴드에서 웰 플레이트로 한 번에 하나의 샘플) 또는 병렬(다중 매니폴드에서 하나 또는 그 초과의 웰 플레이트로 동시에 다중 샘플)로 채울 수 있고, 도 13e는 주입 배관이 분배 및 주입 매니폴드 모두를 통과하기에 충분히 작아서 웰 플레이트에서 분석 기기로의 직접적인 유동 경로를 초래하는 일 실시예를 도시하고, 도 13f는 결합된 분배 매니폴드 및 주입 매니폴드를 사용하여 마이크로캐리어로부터 분리된 세포를 분석 기기로 도입하기 위한 시퀀스를 입증하는 실시예를 나타내고, 도 13g는 분리된 세포와 마이크로캐리어의 혼합물로부터 RADIANCE
Figure pct00003
레이저력 사이톨로지(Laser Force Cytology instrument)에 수집된 대표적인 데이터를 보여준다.
도 14는 세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 실시예의 개략도를 제공한다.
도 15a 내지 도 15c는 세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 실시예의 개략도를 제공한다: 도 15a는 결합된 마이크로캐리어 제거 장치의 실시예를 제공하며, 여기서 장치의 입력은 바이오리액터 또는 다른 공급원으로부터 부착된 세포 또는 다른 바이오프로덕트(bioproduct)을 갖는 마이크로캐리어를 포함하고, 마이크로캐리어는 분리 및/또는 부착 방지에 사용되는 물질이 별도의 입력을 통해 도입되는 제거 챔버에 들어가고, 마이크로캐리어는 바이오프로덕트가 마이크로캐리어로부터 분리되는 반응 구역을 통해 이동하고, 도 15b는 마이크로캐리어 및 세포의 침전을 보여주고, 도 15c는 침전 속도의 차이에 기초하여 분리되는 다수의 세포 유형을 보여주는 실시예를 제공한다.
도 16은 수직 디자인을 갖는 세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 실시예의 개략도를 제공한다.
도 17은 세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 실시예의 개략도를 제공한다.
도 18은 마이크로캐리어를 아래로 향하게 하기 위해 레이저를 사용하는 것을 포함하는 세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 실시예의 개략도를 제공한다.
도 19는 세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 실시예의 개략도를 제공한다. 특정 실시예에서, 도 19에 일반적으로 도시된 탈착(detachment) 및 분리(separation) 메카니즘은 마이크로캐리어로부터 세포(또는 생물학적 입자)를 분리하기 위해 사용될 수 있다. 밀도 구배는 유체(또는 밀도 및 상(phase))를 분리하도록 수정 및 맞춤화(customized)될 수 있다.
도 20은 세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 실시예의 개략도를 제공한다. 특정 실시예에서, 장치는 도시된 바와 같이 2개의 층 사이의 밀도 및 상의 차이가 고밀도 수성 "플러그(plug)" 또는 포켓을 생성하여 세포가 들어갈 수 있지만 마이크로캐리어는 들어갈 수 없도록 조작되고 맞춤화된다.
도 21은 세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 실시예의 개략도를 제공한다.
도 22는 자유 세포(306)를 마이크로캐리어(304)로부터 분리하는 데 사용될 수 있는 비나선형 포커싱 방법을 설명하는 실시예의 개략도를 제공한다.
본 발명은 다양한 특징을 갖는 특정 실시예를 참조하여 설명된다. 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 본 발명을 실시함에 있어 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 당업자는 이들 특징이 주어진 애플리케이션 또는 디자인의 요건 및 사양에 기초하여 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 당업자는 본 발명의 실시예의 시스템 및 장치가 본 발명의 임의의 방법과 함께 사용될 수 있고 본 발명의 임의의 방법이 본 발명의 임의의 시스템 및 장치를 사용하여 수행될 수 있음을 인식할 것이다. 다양한 특징을 포함하는 실시예는 또한 그러한 다양한 특징으로 구성되거나 본질적으로 구성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 명세서 및 실행을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 제공된 본 발명의 설명은 단지 예시적인 것이며, 따라서 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 변형은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 다음의 설명에서 설명되거나 도면에 예시된 구성 요소의 구성 및 배열의 세부 사항에 대한 적용에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하거나 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 어법 및 용어는 설명을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안 됨을 이해해야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 이 기술 및 방법론에 포함된 당업자가 일반적으로 이해하거나 사용하는 것과 동일한 의미를 갖는다.
여기에 언급된 내용 및 참고문헌은 2017년 12월 23일에 출원되고 2019년 6월 27일에 WO 2019/125502 A1호로 공개된 PCT/US2017/068373호, 2019년 3월 20일에 출원되고 2019년 9월 26일에 WO 2019/183199 A1호로 공개된 PCT/US2019/023130호, 2019년 4월 8일에 출원되고 2019년 10월 10일에 WO 2019/195836 A1호로 공개된 PCT/US2019/026335호, 2019년 9월 9일에 출원된 미국 가특허 출원 제 62/897,437호, 및 2020년 7월 8일에 출원된 미국 가특허 출원 제 63/049,499호를 포함하며 이 전체가 본원에 포함된다.
본 명세서에 제공된 신규 발명은 레이저력 분석 기기 등과 같은 분석 기계에 의한 평가를 위한 생물학적 샘플의 수동 및 자동 조달 및 제조를 가능하게 하는 장치, 시스템 및 이를 사용하는 방법을 포함한다. 샘플은 바이오리액터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 용기로부터 조달될 수 있으며, 또한 샘플은 나노/마이크로/밀리유체 양을 포함하는 임의의 양으로 조달될 수 있다.
여기에 제공된 신규 장치 및 시스템은 하나 또는 그 초과의 바이오리액터 또는 다른 용기(들)로부터 샘플을 채취한 후 분석 기기에 도입하는 하나 또는 그 초과의 마이크로유체 샘플링 장치를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "바이오리액터(bioreactor)"라는 용어는 "용기(vessel)"라는 용어와 상호 교환적으로 사용되며 플라스크, 병, 시험관, 슬라이드, 백, 마이크로타이터(microtiter) 플레이트, 마이크로타이터 접시, 멀티웰 플레이트, 배양 접시, 투과성 지지체 등과 같이 세포를 저장하거나 처리하는 데 사용되는 모든 용기(세포 배양 포함)를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 시스템은 선택적으로 분석을 위한 샘플 제조를 가능하게 하는 다양한 기능과 용량을 포함할 수 있다. 실시예에서, 시스템은 원하는 농도를 달성하기 위해 특정 버퍼액 또는 유체로 바이오리액터로부터의 세포를 희석하는 능력을 제공한다. 시스템은 또한 선택적으로 마이크로캐리어 또는 다른 적합한 기질에서 성장하는 부착 세포(adherent cells)를 분리하고 이어서 분석 기기에 도입하기 전에 현탁된 세포를 마이크로캐리어로부터 분리하는 기능을 포함할 수 있다.
여기에서 고려되는 장치 및 시스템은 한 위치에서 다른 위치로 샘플의 흐름을 가능하게 하는 프로세스를 지원하는 기능을 포함한다. 본 명세서에서 논의되는 모든 형태의 실시예의 모든 유체는 압력 또는 진공 구동 흐름, 연동 펌프, 주사기 펌프, 다이어프램 펌프 등을 통한 펌핑에 의해 한 위치에서 다른 위치로 이동될 수 있으며, 이에 따라 흐름 방향이 이러한 힘, 밸브 구성 및 관련된 배관(tubing)에 의해 결정된다.
도 1은 시스템의 일 실시예를 제공한다. 멸균 딥 튜브(sterile dip tube;102)와 같은 샘플을 조달하기 위한 추출 장치는 시스템이 샘플에 접근하기 위해 바이오리액터(100)에 배치된다. 샘플링하는 동안, 바이오리액터로부터의 유체는 딥 튜브(102)로 흡인되고 이어서 희석 장치(110)로 흐르기 전에 밸브(104A)를 통과한다. 희석 또는 시약 첨가에 사용되는 용액(106B, 필요한 경우)은 세포를 원하는 목표 농도로 희석하기 위해 밸브(116)를 통해 희석 장치(110)로 흐른다. (106B)의 유속은 목표 농도 범위를 달성하기 위해 당업자에게 공지된 방법에 따라 조정되고 맞춤화될 수 있다. 그런 다음 샘플은, 분석 기기(114)로의 쉽고 활발한(facile and robust) 도입을 허용하는 수단으로 샘플을 제공하도록 설계된 기기 인터페이스(115)로 이동한다. 도 1에서 (110)과 (115) 사이에 표시된 것처럼 시스템은 시약, 버퍼 및 세척 용액을 여러 방향으로 이동할 수 있다. 희석 장치(110) 및 기기 인터페이스(115)는 도 1에 도시된 바와 같이 별도의 장치이거나 두 기능을 모두 수행하는 단일 결합 장치에 함께 결합될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 폐기물(112)은 도 1에 표시된 희석 장치(110)와 필요에 따라 기기 인터페이스(115)에서 배출될 수 있다.
도 2는 부착 세포(adherent cell)가 바이오리액터 내의 마이크로캐리어에서 성장할 때 사용할 장치의 선택적인 추가를 보여준다. 이 실시예에서, 마이크로캐리어에 부착된 세포를 함유하는 샘플은 바이오리액터(100)로부터 제거되고 먼저 마이크로캐리어 분리 장치(109)로 도입되며, 이는 마이크로캐리어로부터 세포를 분리하고 현탁된 세포 및 마이크로캐리어를 상이한 유체 스트림으로 분리한다. (탈착 단계(detachment step)도 수행하지 않는) 마이크로캐리어 분리 장치는 당업자에게 공지되어 있고 본원에 사용된 바와 같이 세포를 다른 장치로부터 분리하고 분석 목적으로 이용 가능하도록 세포 분리를 가능하게 하는 이러한 모든 장치를 포함한다. 예를 들면 HARVESTAINERTM 시스템(Thermo Fisher Scientific, Massachusetts, USA) 및 분리 후 마이크로캐리어로부터 세포의 대규모 벌크 분리를 위해 설계된 기타 필터 기반 시스템이 있다. 처리 후, 분리된 세포는 희석 장치(110)로 계속 이동하는 반면, 마이크로캐리어는 장치를 빠져나와 폐기물(119)로 들어간다. 세포는 효소적, 화학적, 열적 또는 기계적 방법을 포함하는 여러 가지 방법을 통해 마이크로캐리어로부터 분리될 수 있다. 화학적 및 효소적 방법은 트립신, 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA) 또는 기타 적합한 효소 또는 화학물질과 같은 용액(117)을 마이크로캐리어 분리 장치(109)에 첨가할 것을 요구할 수 있다. 일단 세포가 분리되어 마이크로캐리어로부터 분리되면, 시스템의 나머지 부분은 분석 기기(114)에 도입되기 전에 샘플이 희석 장치(110) 및 기기 인터페이스(115)를 통해 흐르면서 위에서 설명한 대로 기능한다. 마이크로캐리어 분리 장치(109), 희석 장치(110), 폐기물 수집(112), 및 기기 인터페이스(115)는 도 2에 표시된 것처럼 별도의 장치이거나 세 가지 기능을 모두 수행하는 하나의 결합된 장치로 결합될 수 있고, 함께 사용할 때 세 가지 기능을 모두 수행하는 두 개의 장치일 수 있다.
도 1 및 도 2에 제시된 실시예는 연속 샘플링을 허용한다. 이는 시스템이 역류 및 오염을 방지하기 위해 바이오리액터(100)에서 지속적으로 샘플을 제거하고 있음을 의미한다. 제거된 볼륨은 전체 공정에 해로운 영향을 미치지 않을 정도로 충분히 적으며 세포 농도, 공정 설계 및 샘플링 방식에 따라 필요에 따라 조정할 수 있다. 밸브(104A)는 필요에 따라 닫힐 수 있는 능동 제어 밸브이거나 역류 및 오염을 추가로 방지하기 위해 바이오리액터 밖으로의 흐름만 허용하는 수동 일방향 체크 밸브일 수 있다. 도 1 및 도 2 실시예에는 하나의 밸브만이 도시되어 있지만, 필요에 따라 다중 포트/다중 방향 밸브를 포함하는 하나 또는 그 초과의 유형의 다중 밸브가 유체 시스템 전체의 임의의 지점에서 사용될 수 있음이 예상된다. 밸브는 수동으로 제어하거나 전자 또는 컴퓨터 메커니즘을 통해 자동화할 수 있다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c에는 분할된(segmented, 연속적이지 않은) 샘플링 체계가 제공된다. 샘플링 단계에서, 바이오리액터로부터의 샘플은 위에서 언급한 힘에 의해 끌리고 일련의 밸브(104A 및 104B)를 통해 이동한다. 제 1 밸브는 오염 제거 유체(108)를 샘플 라인에 연결하여 샘플 분석 후 세척을 허용한다. 도 3a에서 밸브는 샘플이 통과할 수 있도록 열려 있지만 오염 제거 유체에 대해서는 닫혀 있어 오염 제거 유체가 샘플과 혼합되지 않도록 한다. 그런 다음 샘플은 밸브(104B)를 통해 이동하며, 여기서 샘플은 희석에 사용되는 용액(106A)과 접촉하게 된다. 바이오리액터에서 채취한 샘플의 양을 최소화하고 튜브 라인에 샘플이 침전되는 것을 방지하기 위해, 106A의 희석 용액은 샘플을 희석 장치(110)로 빠르게 이동하도록 의도된다. 여기서, 희석에 사용되는 더 많은 용액(106B)(하나 또는 그 초과의 유형)이 분석 기기(114)에 도입되기 전 기기 인터페이스(115)에 들어가기 전에 샘플을 적절한 농도로 빠르게 희석하기 위해 도입될 수 있다. 폐기물은 샘플 준비 후 희석 장치를 나간다(112). 도 3a 내지 도 3c에는 도시되어 있지 않지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 분할된 샘플링 체제는 마이크로캐리어 분리 장치(109)도 포함하는 마이크로캐리어 시스템과 함께도 사용될 수 있다.
도 3b는 샘플 분석 후 오염 제거 단계의 구성을 보여준다. 제 1의 3방 밸브(104A)는 오염 제거 유체에 대해 열려 있지만 샘플에 대해서는 닫혀 있다. 제 2의 3방 밸브(104B)는 용액(106A)에 대해 닫혀 있지만 라인을 통해 희석 장치(110)로의 오염 제거를 허용하도록 개방되어 있다. 밸브(116)도 폐쇄되어 희석 장치에서 오염 제거 유체가 희석되는 것을 방지한다. 오염 제거 유체는 계속해서 기기 인터페이스(115)를 통해 분석 기구(114)의 주입 포트로 들어간다. 이 시스템에서는 각각의 샘플 사이에 전체 라인을 세척하여 샘플 멸균을 보장하고 오염을 방지한다. 전체 라인이 세척되면 폐기물(112)이 희석 장치(110) 또는 기기 인터페이스(115)에서 나온다.
도 3c는 도 3b를 뒤따르는 세척 단계를 보여준다. 라인에서 오염 제거액(108)을 꺼내고 다음 샘플을 위해 준비된 라인에서 희석액이 라인을 통해 세척한다. 밸브(104A)는 샘플에 대해 폐쇄된 상태를 유지하고 오염제거 유체에 대해 폐쇄된다. 밸브(104B)는 개방되어 106A로부터의 용액이 라인으로 도입되고 희석 장치(110)로 들어간다. 밸브 116도 개방되어 106B의 용액이 희석 장치로 들어가고 다음 샘플을 위해 희석 장치를 철저히 세척한다. 그런 다음 버퍼 유체(106B)는 기기 인터페이스(115)를 통과하여 폐기물(112)로 나가기 전에 라인을 세척하기 위해 분석 기기(114)의 주입으로 이동한다.
다수의 바이오리액터로부터 샘플링하도록 설계된 실시예는 또한 도 1, 도 2, 도 3a, 도 3b, 및 도 3c에서 전술한 개념을 사용하여 구현될 수 있음을 주목해야 한다. 하나의 실시예가 도 4에 도시되어 있는데, 여기서 샘플은 2개의 분리된 바이오리액터(100(i) 및 100(ii))로부터 얻어지고 분석 기기(114)로 도입된다. 도시된 실시예에서, 각각의 개별 리액터로부터의 샘플은 멀티플렉스 기기 인터페이스(125)로 결합되기 전에 별도의 희석 장치(110(i) 및 110(ii))로 흐른다. 다중 기기 인터페이스(125)는 출력을 통해 분석 기기(114)로 순차적으로 향하는 다중 입력으로부터의 흐름을 수용한다. 샘플은 각각의 개별 바이오리액터(110)로부터 정확한 샘플링을 허용하도록 구별되는 상태로 유지된다. 이를 달성하기 위한 특정 설계는 이후에 설명된다. 적절한 물리적 분리 또는 세척 단계를 사용하여 샘플을 뚜렷하고 분리된 상태로 유지한다. 도 4에는 2개의 리액터가 표시되어 있지만 다중 리액터를 연결할 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징은 도 5에 도시된 바와 같은 연속 피드백 모니터링 시스템에서 이전에 기술된 실시예 및 절차를 포함한다. 일 실시예에서, 바이오리액터(100)의 조건은 입력 1(118) 및 입력 2(120), 임의의 수의 입력이 대체 실시예에서 사용될 수 있다. 작동 중에, 분석 기기(114)는 바이오리액터 내의 조건을 조정하기 위해 바이오리액터의 상태를 모니터링하며, 이는 입력 1(118) 및/또는 입력 2(120)로부터의 입력 흐름을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 분석 기기로부터의 측정치는 제어 시스템(122)으로 보내지며, 이는 필요에 따라 바이오리액터(100)로 변경을 지시한다. 제어 시스템은 하나 또는 그 초과의 장치로부터 수집된 데이터에 기초하여 바이오리액터에 대한 또는 바이오리액터 내의 변화를 수동 또는 자동으로 조정할 수 있는 컴퓨터와 같은 모니터링 구성요소를 포함한다. 이러한 변화에는 영양분을 도입하기 위한 시약 또는 기타 용액의 도입, pH 조정, 세포 배양 조건의 수정 또는 세포 상태의 변화뿐만 아니라 가스 농도 또는 살포 속도(sparging rate), 온도 또는 혼합 속도를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이 양태는 실시간 생산 라인 모니터링 및 조정을 가능하게 하여 바이오리액터가 생산 시간, 효율성, 품질 또는 이들의 조합을 증가시키기 위해 보다 정확한 방식으로 작동되도록 한다. 다중 바이오프로덕트를 도입할 수 있으며 이 설정에서 다중 바이오리액터를 사용할 수 있다. 이 설정은 배치(batch), 공급 배치(fed-batch) 또는 연속 작동 모드에서도 작동할 수 있다.
추가 실시예에서, 장치 및 시스템은 빌트인 이중 바이오리액터 시스템을 추가로 포함한다. 일 실시예가 도 6에 도시되어 있는데, 여기에서 제 1 바이오리액터(124)는 분석 기기(114)가 연결된 제 2 바이오리액터(92)에 대한 입력으로 작용한다. 작동 중에 분석 기기(114)는 바이오리액터(92) 내의 조건과 발생하는 모든 변화를 모니터링한다. 그 다음 측정치 및 정보는 서로 간의 상호 작용을 조정하기 위해 바이오리액터와 통신하는 컴퓨터(122)로 전송될 수 있다. 분석 기기는 각각 하나의 소스 바이오리액터(124)에 연결되거나 각각 자체의 개별 소스 바이오리액터에 연결되는 다중 바이오리액터와 짝을 이룰 수 있다. 샘플링, 오염 제거 및 세척 절차는 이전에 자세히 설명한 단계와 유사하다. 이 설정은 배치, 공급 배치 또는 연속 작동 모드에서도 작동할 수 있다.
도 7은 결합된 희석 장치(110) 및 기기 인터페이스(115)의 일 실시예를 나타낸다. 챔버 바닥에 3개의 포트가 있는 올인원 챔버(128)이다. 희석 포트(144)는 2방 밸브(116)를 통해 (106B)의 유체가 빠른 희석을 위해 챔버를 채울 수 있도록 한다. 폐기물 포트(148)는 챔버의 유체가 챔버를 빠져나가 폐기물(112)로 가게 한다. 주입 포트(146)는 바이오리액터(102)로부터의 샘플과 (필요한 경우) 급속 이동 버퍼 유체(106A)가 밸브(104B)에서 만나 챔버로 들어갈 수 있도록 한다. 샘플링 단계 동안 폐기물 밸브(126)가 닫혀 유체가 챔버를 떠나는 것을 방지한다. 샘플 및 희석 용액은 각각의 포트에서 들어가고 적절한 농도에 도달할 때까지 챔버를 채운다. 일단 정확한 농도에 도달하면 유체는 분석 기기(114)로 들어가고, 여기에서 현재 바이오리액터 조건에 대해 샘플이 분석된다. 샘플 분석 후 폐기물 밸브(126)가 열려 나머지 유체가 폐기물로 배출된다. 버퍼 용액으로부터 밸브뿐만 아니라 폐기 밸브는 다시 한 번 닫힌다(도 3a 내지 도 3c, 106A 및 B). 오염 제거 유체(108)는 올인원 챔버로 유입되어 챔버를 채운 다음 분석 장비로 유입되어 다음 실행을 준비하기 위해 라인을 세척 및 멸균한다. 챔버에 남은 오염 제거 유체는 밸브(126)를 열어 폐기물(112)로 배출된다. 다음으로 밸브(126)가 다시 닫히고 버퍼 유체에 대한 밸브가 열리고 올인원 챔버가 버퍼(buffer)로 채워져 오염 제거 유체를 씻어낸다. 그런 다음 버퍼 유체는 폐기물(112)을 통해 올인원 챔버에서 배출되기 전에 일정 기간 동안 분석 기기로 이동한다. 올인원 챔버(128)는, 적절한 볼륨의 유체를 함유할 수 있고 희석된 샘플이 챔버를 떠나 분석 기기(114)로 들어갈 수 있는 한, 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
다수의 바이오리액터를 사용하는 구성에서, 상응하는 수의 올인원 챔버(128)가 있으며, 모두 동일한 재료에 수용되거나 필요에 따라 서로 분리될 수 있다. 각각의 올인원 챔버는 모든 바이오리액터, 밸브, 희석 장치, 및 튜브가 하나의 분석 장비에 도달하도록 도 3a가 해당 횟수만큼 반복되는 방식으로 자체 바이오리액터에 연결된다. 각각의 바이오리액터는 자체 유체 세트(106A, 106B, 108)를 가지고 있어 유체 이동의 무균성과 효율성을 보장한다. 올인원 챔버에서, 각각의 버퍼 포트(144)는 자체 버퍼(106B)에 연결되고, 각각의 주입 포트(146)는 자체 바이오리액터 딥 튜브(102) 및 급속 이동 버퍼(106A)에 자체 3방 밸브(104B)를 통해 연결되고, 각각의 폐기물 포트(148)는 공동 폐기물(112)로 이어진다. 이러한 구성은 비분할, 연속 흐름 및 신속한 샘플 준비를 허용하여 대기 시간을 방지한다. 도 8은 4개의 올인원 챔버를 사용하는 그러한 설정의 일 실시예를 제공한다. 도시된 묘사에서, 올인원 챔버(128-2)는 특정 챔버로부터의 샘플이 측정을 위해 분석 기구(114)로 들어가는 샘플링 단계에서 도시된다. 올인원 챔버(128-1)는 (128-2)의 챔버 이전에 실행된 샘플을 나타낸다. 올인원 챔버(128-1)는 위에서 설명하고 도 3B에 도시된 대로 오염 제거 및 세척 절차를 거친다. 올인원 챔버(128-3)는 다음 샘플 분석을 준비하고 있다. 폐기물 밸브(126-3)가 닫히고 바이오리액터 3의 샘플(102B-3)과 함께 버퍼(106A-3 및 106B-3)가 올인원 챔버로 들어간다. 이전 샘플이 실행(run)되는 동안 적절한 희석이 이루어지므로, (128-2)의 샘플이 완료되면, 분석 기기가 즉시 (128-3)에서 측정을 시작할 수 있다. 올인원 챔버(128-n)는 시스템의 다른 모든 올인원 챔버를 나타낸다. 폐기물(112-n)과 버퍼(106A-n) 및 (106B-n)용 밸브가 열려 일체형 챔버를 통해 일정한 흐름이 가능하다. 이 일정한 흐름 절차는 올인원 챔버(128-n)를 통해 1 내지 n개의 바이오리액터에 대해 수행할 수 있으며 유체 흐름의 단절을 제거하여, 샘플이 통과할 수 있는 허용 가능한 환경을 유지한다. 샘플링 속도를 높이고 샘플과 열악한 환경 사이의 접촉을 줄이기 위하여, 버퍼의 일정한 흐름은 또한 선택적 특정 바이오리액터에서 각각의 샘플 후 오염 제거 유체를 이용한다. 오염 제거 유체(108)는 시스템을 오염 제거하기 위해 바이오리액터 실행의 마지막에 사용될 수 있다. 샘플은 튜브 등과 같은 연결 메커니즘에 의해 각각의 샘플링 챔버에서 분석 기기로 운반된다. 특정 실시예에서, 다중 포트 밸브의 사용을 통해 연결이 용이해진다.
버퍼를 지속적으로 흐르게 하고 끝까지 오염 제거 유체를 사용하지 않는 시스템에서 바이오리액터(100)의 샘플은 특정 올인원 챔버(128)로 지속적으로 끌릴수 수도 있다. 지속적으로 샘플을 끌어내고 밸브(104A) 및 (104B)를 열어두면 특정 바이오리액터의 측정 사이에, 딥 튜브(102)에서 끌어낸 샘플이 바이오리액터로 다시 떨어지지 않아, 전체 리액터가 오염되지 않는다. 위에 나열된 유체력을 사용하여 분석 기기에서 현재 샘플링하지 않는 올인원 챔버로의 샘플 및 버퍼 유속을 최소화하여 리소스를 낭비하지 않도록 할 수 있다. 샘플링 무결성을 보장하기 위해 정밀하고 정확하게 실시간으로 조정하기 위해 모든 유체 유속은 가변적일 수 있다.
도 7 및 도 8에 기술된 실시예는 결합된 희석 장치(110) 및 기기 인터페이스(115)와 반대로 희석 장치(110)로서 사용될 수도 있다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 희석 장치로 사용되는 경우, 샘플은 희석 장치(110)에서 나와 분석 기기(114)에 도입되기 전에 별도의 기기 인터페이스(115)로 들어간다. 이 인터페이스는 샘플에 대한 다른 조작을 수행하는 데 사용할 수 있고, 여기에는 액적 또는 플러그를 사용하여 샘플을 분할하거나 분석 기기와 적절하게 인터페이스하기 위해 필요에 따라 다른 조작을 수행하는 것이 포함된다. 이에 대한 일 실시예가 도 9에 도시되어 있다.
희석 장치(110)의 또 다른 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 도 10은 적절한 샘플 농도로의 정확한 희석에 필요한 임의의 마이크로 크기 및 형태의 마이크로유체 채널을 갖는 마이크로유체 T 혼합 및 희석 장치를 보여주는 개략도이다. 이 도면에서, 딥 튜브(102)의 샘플은 샘플 도입 채널(134)을 통해 마이크로 유체 T 혼합기로 들어간다. 필요에 따라 빠른 샘플 이동 및 희석에 사용되는 버퍼(106A 또는 106B)는 장치(136)의 어느 한쪽(either side)에 있는 버퍼 채널에 의해 들어가 혼합 교차점(160)에서 서로 일렬로 샘플과 (대략) 수직으로 충돌한다. 많은 양의 버퍼와 적은 양의 샘플이 직각으로 충돌하면 층류 경로(laminar flow paths)가 방해받고 혼합되며 샘플이 원하는 농도로 희석된다. 그런 다음 샘플은 분석 기기(114)에 들어가기 전에 분석 기기(114) 또는 기기 인터페이스(115)로 직접 흐른다. 오염제거 유체(108)는 위에서 설명한 오염제거 절차 동안 어떻게 오염제거 유체가 마이크로유체 T 믹서에 들어가 세척할 수 있는지를 보여주기 위해 버퍼 채널(136) 중 하나에 대한 선택적 공급원으로 나열된다.
다중 바이오리액터의 경우 다중 마이크로유체 T 혼합기(도 10)를 병렬로 사용하거나 마이크로유체 T 혼합기가 다중 혼합 교차점(160)에서 다중 버퍼 채널(136)에서 교차하는 다중 샘플 도입 채널(134)을 가질 수 있다.
도 11은 희석 장치(110)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 마이크로유체 오프셋 T 혼합기는 도 10의 것과 유사하지만 버퍼 채널은 샘플이 층류 라인을 방해하기 위해 급속한 흔들림을 경험할 수 있도록 충분히 가까운 거리만큼 혼합 교차점(162)에서 서로 오프셋된다. 이 구성은 샘플이 분석 기기(114)에 들어가기 전에 잠재적으로 더 큰 효율성으로 혼합 및 희석을 보장할 수 있다. 본 발명의 다른 구성과 마찬가지로, 도 11에 도시된 채널은 평가되는 샘플의 특성에 따라, 그리고 흐름, 분석 파라미터 및 평가되는 특성과 같은 다른 고려사항에 따라 크기, 모양 및 배치와 관련하여 수정될 수 있다. .
다중 바이오리액터의 경우, 다중 마이크로유체 오프셋 T 혼합기(10)가 병렬로 사용되거나 마이크로유체 오프셋 T 혼합기가 다중 오프셋 혼합 교차점(162)에서 다중 오프셋 버퍼 채널(136)에서 교차하는 다중 샘플 도입 채널(134)을 가질 수 있다.
도 12는 희석 장치(110)의 다른 실시예를 나타내며, 여기서 희석 장치는 마이크로유체 멀티플렉서(multiplexor) 칩이다. 이 실시예에서, 다수의 바이오리액터로부터의 샘플은 모두 하나의 혼합 및 희석 위치(142)로 수렴하는 다수의 샘플 도입 채널(134)을 통해 멀티플렉서 칩으로 들어간다. 샘플 도입 채널의 소스는 밸브(104B)로 표시되는데, 이는 샘플, 버퍼(106A) 및 오염 제거 유체(108)가 모두 밸브(104B)를 통해 칩에 도달하기 때문이다. 현재 샘플링하고 있지 않은 바이오리액터의 경우, 다른 샘플이 역류하여 다른 라인을 오염시키는 것을 방지하기 위해 해당 칩 도입 밸브(140)가 닫힌다. 하나의 바이오리액터로부터의 샘플은 버퍼(106A)에 의해 칩 위로 밀어지고 혼합 및 희석 위치(142)로 이동하며 여기서 버퍼(106B)는 샘플을 희석하고 혼합하기 위해 포트 또는 버퍼 채널을 통해 빠르게 들어간다. 그런 다음 희석된 샘플은 멀티플렉서 칩에서 나온 다음 측정을 위해 직접 분석 기기(114)에 들어가거나 분석 기기(114)에 도입되기 전에 먼저 기기 인터페이스(115)에 들어간다. 위에서 설명한 샘플 분석, 오염 제거 및 세척 절차에 따라 도입 채널(134)을 통해 정확한 유체를 허용함으로써 다음 샘플을 위해 멀티플렉서 칩을 세척하고 준비한다.
기기 인터페이스(115)의 일 실시예가 도 13a 내지 도 13d에 도시되어 있으며, 이는 그 사용 단계의 순서를 나타낸다. 도 13a에 도시된 일 실시예에서, 희석 장치(110)로부터의 희석된 샘플은 3개의 밸브(202A, 204 및 202B)를 통해 이동하며, 밸브의 중앙에는 분배 매니폴드(206)가 포함되어 있다. 샘플링하지 않는 동안 희석 장치(110)의 유체 스트림은 일정한 흐름 프로세스 동안 폐기물(112)로 이동한다. 분배 매니폴드에는 일반적으로 3방 밸브(204)에 의해 흐름이 차단되는 분배 니들 또는 튜브(208)가 있다. (110)의 유체 스트림은 장치를 통해 유체의 일정한 흐름을 유지하거나 이전 샘플을 헹구기 위해 주로 희석 유체일 수 있다. 샘플링하는 동안 (110)의 유체 스트림에는 분석 기기(114)에 도입될 세포가 포함된다. 이에 대한 일 실시예가 도 13b에 도시되어 있으며, 밸브(204)는 분배 니들(208)로 열리고 폐기물에 대한 밸브(202B)는 닫혀 희석 장치(110)에서 희석된 샘플이 웰 플레이트(212)로 분배된다. 일 실시예에서, 분배 매니폴드(206)는 압력 구동 유동 또는 주사기, 연동 펌프 또는 다이어프램 펌프와 같은 자체 펌핑 시스템을 포함하거나 부착했을 수 있다. 웰 플레이트(212)는 384, 192, 96, 48, 24, 12 또는 6과 같은 임의의 개수의 웰일 수 있고 맞춤형 또는 표준 형상일 수 있다. 웰 플레이트(212)는 모션의 3차원 축선을 허용하는 모션 플랫폼(218)에 배치되고 고정된다. 지정된 부피의 희석된 샘플이 희석 매니폴드(206)에서 개별 웰로 분배되면 웰 플레이트는 모션 플랫폼을 통해 경로(222)를 따라 주입 바늘(216)이 특정 샘플에 잠기도록 분석 기구(114)의 바닥 또는 아래에 위치한 주입 매니폴드(214)로 이동한다. 도 13c는 웰 플레이트가 주입 위치로 어떻게 이동하는지와 모션 플랫폼이 수직 모션(220)을 위한 메커니즘을 통합하는 것을 보여준다. 그런 다음 샘플은 측정을 위해 분석 기기(114)로 진행된다. 샘플을 웰 플레이트에 채운 후, 밸브(204)는 분배 니들에 대해 닫히고 밸브(202B)는 폐기물 쪽으로 열려 일정한 흐름 프로세스를 재개한다. 후속 샘플은 웰 플레이트 내의 임의의 위치에 유사한 방식으로 분배될 수 있다. 모션 플랫폼(218)은 분배 매니폴드(206)와 주입 매니폴드(214) 모두에 의해 플레이트의 웰 중 어느 하나에 접근할 수 있게 한다.
다수의 바이오리액터가 있는 구성(예를 들어, 바이오리액터의 수가 N임)에서, 상응하는 수의 분배 매니폴드(206)(예를 들어, 분배 매니폴드의 수가 M임)가 있으며, M은 구성 및 설정에 따라 N과 같거나 다른 번호이다. 도 13d는 다중 매니폴드에서 다중 샘플이 직렬(하나의 매니폴드에서 웰 플레이트로 한 번에 하나의 샘플) 또는 병렬(다중 샘플 다중 매니폴드에서 하나 또는 그 초과의 웰 플레이트로 동시에)로 채워지도록 다중 매니폴드가 위치될 수 있는 방식을 나타내는 평면도를 도시한다. 도 13d는 또한 분배 매니폴드와 주입 매니폴드(214) 사이의 모션 플랫폼(218)에 의한 웰 플레이트(212)의 이동 경로(222)의 평면도를 도시한다.
도 13a 내지 도 13d에 도시된 실시예는 또한 다중 웰 플레이트의 사용을 포함할 수 있다. 본 실시예는 또한 연속 마이크로유체 샘플링 장치의 적절한 기능 및 형태에 필요한 다양한 매니폴드, 웰 플레이트 및 주입 및 분배 바늘과 같은 임의의 구성요소의 움직임의 사용을 포함한다.
도 13a 내지 도 13d에 도시된 실시예는 분배 매니폴드(206) 및 주입 매니폴드(214)에 대한 2개의 개별 위치를 도시한다. 그러나, 대안적인 실시예는 도 13e에 도시된 바와 같이 분석 기기 내부(또는 외부)의 단일 연결 위치로 그것들을 결합할 것이다. 이 경우, 샘플은 바이오리액터에서 분배 매니폴드를 통해 웰 플레이트로 추출된다. 주입 경로 또는 튜브(tubing;380)는 분배 매니폴드와 주입 매니폴드 모두를 통해, 분석 기기로부터 이동한다. 도 13e에 도시된 바와 같이, 주입 튜브가 분배(206) 및 주입(214) 매니폴드 모두를 통과할 만큼 충분히 작은 일 실시예가 존재하여, 웰 플레이트로부터 분석 기기로의 직접적인 흐름 경로를 생성한다. 즉, (밸브 202A 및 202B를 통해) 분배 매니폴드 측에서 나오는 유체는 주입 튜브의 유체와 접촉하지 않는다. 이것은 두 개의 개별 흐름 경로를 유지하고 분석 기기로의 샘플 주입 흐름 경로를 방해하지 않고 웰로부터 시약(reagent)을 분배하거나 제거할 수 있기 때문에 중요하다. 기밀 피팅(Air-tight fitting) 또는 포트(390)는 밀봉 또는 별도의 흐름을 생성하기 위해 필요에 따라 부착될 수 있다. 도 13e의 실시예는 예시된 실시예에서 매니폴드의 상단과 하단을 통해 이동하는 주입 배관(380) 외에 시약 또는 샘플이 들어가기 위한 두 개의 포트(왼쪽 및 오른쪽에 표시됨)를 묘사한다. 그러나, 추가 실시예는 주입 배관에 더하여 단지 하나의 포트로 존재할 수 있거나, 주입 배관에 더하여 2개 이상의 포트로 존재할 수 있거나, 주입 또는 추가 포트의 위치를 조정할 수 있다.
도 13f는 도 13e에 도시된 실시예와 유사하게 결합된 분배 매니폴드(206) 및 주입 매니폴드(214)를 사용하여 마이크로캐리어로부터 분리된 세포를 분석 기기로 도입하기 위한 시퀀스를 도시한다. 제 1 단계에서, 세포가 부착된 마이크로캐리어(312)가 분배 매니폴드를 통해 바이오리액터(100) 또는 다른 외부 소스로부터 웰 플레이트(212)로 분배된다. 이어서, 세포가 있는 마이크로캐리어를 침전(settle)시킨 후 상층액(supernatant solution)을 제거한다. 그런 다음 분배 매니폴드를 통해 웰 플레이트에 다른 용액을 추가한다. 도 13f의 양방향 화살표로 표시된 것처럼 원하는 만큼 흡인(aspiration) 및 분배 주기를 실행할 수 있다. 이러한 주기가 완료된 후 세포를 분리하도록 설계된 시약을 웰 플레이트에 추가하고 일정 시간 동안 배양한다. 이 배양(incubation) 동안 필요에 따라 혼합이 발생할 수 있다. 배양 기간의 끝에서, 세포(306)는 이제 코팅되지 않은/베어(bare) 마이크로캐리어(304)로부터 분리될 것이다. 그 후, 결합된 용액을 혼합할 수 있다. 짧은 침전 기간 후 마이크로캐리어는 웰 플레이트의 바닥에 위치하지만 두 종(species) 사이의 침전 속도의 큰 차이를 감안할 때 세포는 잘 혼합된다. 이는 주입 바늘(216)이 마이크로캐리어가 아닌 세포를 우선적으로 샘플링하도록 허용할 것이다. 밸브가 도 13f에 표시되어 있지만, 도 13e에 설명된 매니폴드와 같은, 다른 설계, 또는 구조는 샘플링 용기에서 웰 플레이트로 그리고 분석 기기에서 웰 플레이트로 이동하는 다양한 흐름 스트림을 우선적으로 유도 및/또는 격리하는 데 사용될 수 있다.
도 13g는 분리된 세포와 마이크로캐리어의 혼합물에서 RADIANCE
Figure pct00004
Laser Force Cytology 기기에서 수집된 대표적인 데이터를 보여준다. Vero 세포는 무혈청(serum-free) 또는 혈청 배지의 마이크로캐리어에서 성장하였다. 하베스트 시, 세포를 마이크로캐리어로부터 수동으로 분리한 다음 세포와 마이크로캐리어의 혼합물을 RADIANCE®로 분석하기 위해 96-웰 플레이트에 로딩하였다. 도 13g-i 내지 도 13g-iv는 속도, 크기, 이심률(eccentricity) 및 300개 세포의 목표 수에 도달하기 위한 평균 획득 시간을 포함하여 다중 RADIANCE
Figure pct00005
측정에서 두 배지 조건에 대한 다중 웰의 모집단 전체 평균(population wide averages)을 보여준다. 도 13g-v. 두 배지 조건에 대한 대표적인 크기 대 속도 산점도(scatter plot)를 보여준다. 각각의 기호는 단일 셀의 데이터를 나타낸다.
바이오리액터 샘플 취급 절차의 일부로서, 본 발명은 또한 세포(109)로부터 마이크로캐리어를 제거하는 데 필요한 장치를 포함하며, 이러한 실시예의 개략도는 도 14에 도시되어 있다. 이 장치는 본 명세서에 기술된 샘플링 시스템의 실시예의 임의의 실시예 또는 바이오리액터 또는 정제에서 샘플의 바이오프로덕트 분석에서 사용자를 돕기 위한 독립형 장치와 함께 사용될 수 있다. 장치의 두 가지 실시예에 대한 개략도가 도시되어 있다(도 14(A) 및 도 14(B)). 두 실시예에서, 장치에 대한 입력은 마이크로캐리어에 부착된 세포로 구성되지만, 제 1 장치에서는 마이크로캐리어로부터 셀의 탈착(detachment)은, 탈착된 셀과 빈 마이크로캐리어의 물리적 분리(separation)로부터 물리적 별도 흐름 스트림으로 별도의 하위-장치(sub-device ; 220)에서 발생한다. 따라서, 탈착 장치(detachment device ; 220)의 출력은 마이크로캐리어와 산재된 자유 세포의 하나의 스트림이다. 탈착 하위 장치(220)의 출력은 분리 하위 장치(separation sub-device ; 230)의 입력이 되고, 그 출력은 하나의 채널 또는 튜브에 있는 세포와 다른 채널 또는 튜브에 있는 마이크로캐리어가 된다. 장치의 제 2 실시예에서, 탈착 및 분리는 동일한 장치(240)에서 발생하며, 그 출력은 하나의 채널 또는 튜브에 있는 세포이고 다른 채널 또는 튜브에 있는 마이크로캐리어이다. 임의의 마이크로캐리어 제거 장치 실시예에서, 마이크로캐리어로부터 세포의 탈착 모드는 화학적, 생화학적(트립신과 같은 효소 또는 유사한 기능성 프로테아제와 같은), 기계적, 열적, 광학적, 전기적, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 또한, 탈착된 세포를 마이크로캐리어로부터 물리적으로 분리하는 분리력은 광학적, 중력적, 전기적, 자기적, 유체적, 기계적 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 샘플링에 사용되는 일 실시예에서, 세포의 출력 스트림은 궁극적으로 분석 기기(114)로 도입될 것이다. 그러나, 대안적인 실시예는 세포 스트림 또는 마이크로캐리어 스트림을 임의의 수의 분석, 정제 또는 수집 장치/기기로 향하게 할 수 있다. 또한, 동일한 마이크로캐리어에서 공동 배양되거나 다른 마이크로캐리어에서 배양된 다중 세포 유형이 포함될 수 있다. 이 상황에서 크기, 밀도, 유전 전위, 광학적, 자기적 또는 기타 수단을 기반으로 탈착된 셀을 분리하기 위해 추가 요소가 도입될 수 있다.
결합된 마이크로캐리어 제거 장치의 하나의 특정 실시예가 도 15a에 도시되어 있다. 장치의 입력은 바이오리액터(100) 또는 다른 공급원으로부터 부착된 세포 또는 다른 바이오프로덕트를 갖는 마이크로캐리어(312)를 포함한다. 마이크로캐리어(312)는 넓은 도입 채널(314)을 통해 제거 챔버에 들어가며, 선택적으로 트립신 또는 탈착 및/또는 항-접착(anti-adhesion)에 사용되는 임의의 물질이 별도의 입력(302)을 통해 도입된다. 마이크로캐리어는 그 다음 바이오프로덕트가 마이크로캐리어로부터 분리되는 반응 구역(308)을 통해 이동한다. 반응 구역(308)은 도 15에 나타낸 것보다 비교적 길거나 짧을 수 있으며, 곡선은 이를 나타내기 위한 것이다. 반응 구역(308)의 길이 및 치수는 시간, 채널 길이, 관성 포커싱(inertial focusing) 또는 이들의 조합과 상관관계가 있을 수 있다. 도 15에 수평으로 도시되어 있지만, 반응 구역은 도 16에 도시된 바와 같이 수직(중력 방향과 평행)이거나 세포의 효율적인 분리를 용이하게 하기 위해 중력에 대해 각도를 이룰 수 있다. 반응 구역(308)의 끝에서, 전부는 아니지만 대부분의 세포/바이오프로덕트(306)가 마이크로캐리어(304)로부터 탈착되어 동일한 채널에서 함께 흐르게 된다. 그들이 분리 챔버(320)에 들어갈 때, 마이크로캐리어(304)는 더 큰 크기 때문에 세포(306)로부터 분리된다. 챔버(320)의 치수는 마이크로캐리어가 더 높은 침전 속도의 결과로 폐기물 채널(119)로 떨어지는 반면 자유 세포는 희석 장치(110) 또는 다른 별도 장치로 이동하도록 되어 있다.
도 15b는 장치의 또 다른 실시예를 보여주며, 세포도 침전되어 들어온 것보다 낮은 위치에서 희석 장치(110) 또는 다른 별도의 장치로 이동하기 ‹š문에, 거의 없거나 적은 세포를 함유하는 추가 수평 채널(307)을 포함한다.
도 15c는 (306)과 특성이 다른 추가적인 세포 유형(305)이 (306)과 함께 마이크로캐리어 상에서 성장되는 또 다른 실시예를 보여준다. 도 15c는 동일한 마이크로캐리어에서 함께 성장한 세포를 보여주지만 완전히 분리된 마이크로캐리어에서 성장할 수 있고 장치가 유사한 방식으로 작동할 수도 있다. 세포 유형(305)은 또한 표적 프로덕트(target product)의 증가된 생산, 또는 바이오리액터에서의 개선된 생존력(viability)과 같은 일부 바람직한 방식으로 상이한 특성을 갖는 (306)의 하위 집단일 수 있다. 이 실시예에서, 침전 속도의 차이에 기초하여 다중 세포 유형 및 집단을 분리하기 위해 하나 또는 그 초과의 추가 세포 채널(309)이 포함된다.
수직 반응 구역(308)을 포함하는 추가 실시예가 도 16에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 분리 챔버(320)는 여전히 수평이고, 마이크로캐리어(304)가 세포(306)보다 별도의 흐름 스트림에 떨어지도록 구성되며, 이는 마이크로캐리어가 서로 다른 출구 채널로 분리되도록 허용하고, 이는 이 실시예에서 마이크로캐리어 폐기물(119)과 희석 장치(110)으로이다.
도 17은 반응 구역(308)이 수직이지만 분리된 세포(306) 및 마이크로캐리어(304)가 분리 구역(320)에 들어갈 때 인가된 힘(325)이 자유 세포가 희석 장치(110) 또는 다른 별도의 장치로 이동하는 동안 마이크로캐리어(304)를 별도의 유체 흐름 및 폐기물(119)로 우선적으로 밀어넣는 데 사용된다. 이러한 분리는 세포(306) 및 마이크로캐리어(304)가 힘 상호 작용 구역(330)을 통과하고 차동 힘(differential force)을 경험할 때 발생한다. 예시된 실시예는 빔(beam)의 형상에 기초하여 힘 상호작용 구역(330)을 생성하는 광학적 힘을 도시한다. 그러나 힘은 전기적, 자기적, 유체적, 기계적 또는 이들의 조합일 수도 있다. 도시된 바와 같이, 힘(325)은 수평으로 작용하여 세포(306) 및 마이크로캐리어(304)가 분리 구역(320)에 들어갈 때 이들의 유체 흐름에 반대된다. 그러나 힘은 수직 흐름에서 수평 흐름으로 전환하기 전이나 전환할 때 이러한 종(species)에 작용할 수 있으므로, 따라서 힘(325)은 수직으로 또는 경사지게 작용한다.
이것의 또 다른 실시예가 도 18에 도시되어 있는데, 여기서 힘(325)은 흐름에 대한 경사지게 뿐만 아니라 흐름의 방향으로도 작용하여 마이크로캐리어(304)를 더 낮은 유체 스트림으로 밀어내고 이어서 챔버 바닥을 통해서 폐기물(119)로 밀어낸다. 본 실시예에서, 분리 효율을 최대화하기 위해 필요에 따라 각도를 변경할 수 있다.
마이크로캐리어 분리 장치의 또 다른 실시예는 도 19에 도시되어 있다. 이전에 기술된 바와 같이 수평 또는 수직일 수 있는 반응 구역(308)에 이어, 자유 세포(306) 및 마이크로캐리어(304)가 분리 구역으로 들어가고, 여기서, 세포(306) 및 마이크로캐리어(304)를 운반하는 상부 채널과 만나 결합하는 하부 채널로부터 밀도가 더 높은 유체(350)가 도입된다. (350)의 밀도는 세포(306) 및 마이크로캐리어(304)가 이동하는 유체의 밀도보다 높을 것이며, 둘 사이의 밀도 차이로 인해 더 높은 밀도 종(예시된 바와 같이 이것은 세포이지만 실제로는 세포 또는 마이크로캐리어 중 하나일 수 있음)이 밀도 구배(360) 아래로 떨어지는 반면, 낮은 밀도 종은 채널의 상부 부분에 남아 있다. 분리가 발생할 수 있는 특정 길이의 채널 후에, 밀도가 더 높은 종은 아래쪽 채널을 통해 나가고 밀도가 더 낮은 종은 위쪽 채널을 통해 나간다. 예시된 바와 같이, 낮은 밀도 마이크로캐리어는 119로 이동하는 반면, 높은 밀도 세포는 희석 장치(110) 또는 다른 별도의 장치로 이동한다. 뚜렷한 경계면으로 설명되어 있지만, 밀도 구배는 유체의 조성과 장치 내의 기하학적 구조 및 작동 조건에 따라 구별되는 것보다는 더 연속적일 수도 있다.
도 19에 도시된 장치와 유사하게 기능하는 다른 실시예가 도 20에 도시되어 있다. 그러나, 오일 또는 수성 2-상 시스템(aqueous two-phase system;ATPS)과 같은 별도의 상의 고밀도 액체를 통과하여 이동함으로써 고밀도 유체(350)가 개별 플러그 또는 액적(365)으로 분해된다. 장치의 상부 및 하부 채널이 만나면, 밀도와 상 차이 모두로 인해 고밀도 유체가 불연속(discrete) 섹션에 남아 있고, 세포(306)가 유체 플러그 또는 액적(365)으로 떨어질 수 있지만 상 차이로 인해 (355)에 들어가는 것이 방지된다. 플러그 또는 액적(365)의 크기는 또한 크기 배제로 인해 마이크로캐리어(304)도 떨어지는 것을 방지하기에 충분히 작게 조정될 수 있다.
세포로부터 마이크로캐리어를 제거하기 위한 장치의 또 다른 실시예가 도 21에 도시되어 있다. 이전에 기술된 바와 같이 수평 또는 수직일 수 있는 반응 구역(308)에 이어 자유 세포(306) 및 마이크로캐리어(304)가 채널 내로 유동하고 크기 배제(size exclusion)를 기반으로 세포만 통과할 수 있는 선택적 장벽(370)을 만난다. 이 장벽은 세포(306)가 통과할 수 있도록 적절한 크기의 구멍이 있는 메쉬 또는 멤브레인일 수 있거나 세포(306)만 통과하도록 하는 방식으로 간격을 둔 일련의 기둥 또는 기타 물리적 장벽일 수도 있다. 마이크로캐리어(304)는 크기가 훨씬 더 크기 때문에 장벽을 통해 이동할 수 없으며, 대신 침전으로 인해 장벽 아래로 미끄러져 폐기물 채널(119)을 통해 장치를 빠져나간다. 세포(306)는 장벽(370)을 통해 희석 장치(110) 또는 다른 별도 장치로 이동한다. 장치를 통한 흐름은 장벽(370)에 달라붙은 임의의 마이크로캐리어(304)를 제거하기 위해 연속적이거나 맥동적(pulsatile)일 수 있다.
마이크로캐리어(304)로부터 자유 세포(306)를 분리하는 데 사용할 수 있는 또 다른 실시예가 도 22에 도시되어 있다. 이전에 기술된 바와 같이 수평 또는 수직일 수 있는 반응 구역(308) 다음에, 자유 세포(306) 및 마이크로캐리어(304)는 채널의 곡률 및/또는 채널 단면의 형상의 결과로 생성된 관성력에 기초하여 세포를 분리하도록 설계된 채널 또는 일련의 채널로 흐른다. 채널이 회전함에 따라 마이크로캐리어(304)는 다른 유체층으로 이동하여 폐기물(119)로 흐를 수 있는 별도의 채널로 분리될 수 있다. 세포(306)는 별도의 층에 남아 희석 장치(110) 또는 다른 별도 장치로 이동할 것이다. 관성력은, . 관성 분리의 효율을 개선시키고 더 넓은 다양한 흐름 조건에서 작동할 수 있도록 하는 방식으로 채널(325)을 오버랩핑하는 빔과 함께 레이저(320)를 사용하는 광학적 힘, 기계적, 자기적 또는 전기적 힘과 같은 별도의 힘과 결합될 수 있다.
용기에서 샘플을 얻고, 샘플을 처리하고, 샘플을 분석 기기로 운반하는 단계를 포함하는 분석을 위한 생물학적 샘플 제조를 위한 새로운 시스템 및 방법이 여기에 제공된다. 이 시스템은 용기에서 샘플을 추출하기 위한 수단, 하나 또는 그 초과의 제어 밸브, 하나 또는 그 초과의 시약 첨가, 희석 또는 농축 메커니즘, 하나 또는 그 초과의 혼합 메커니즘 및 분석 기기 인터페이스를 포함한다.
새로운 시스템 및 방법은 세포, 세포 단편, 세포 성분, 바이러스, 박테리아, 미생물, 병원균, 거대분자, 당, 유전 물질, 핵산, DNA, RNA, 전사 인자, 아미노산, 펩타이드, 단백질, 지질, 효소, 대사산물, 항체 또는 수용체를 포함하는 생물학적 샘플의 평가를 위해 사용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 본원에서 고려되는 바와 같이, 생물학적 샘플이 제거되는 용기는 당업자에게 공지되어 있고, 바이오리액터, 플라스크, 병, 시험관, 슬라이드, 백, 마이크로타이터 플레이트, 마이크로타이터 접시, 다중-웰 플레이트, 배양 접시, 투과성 지지체 등을 포함한다. 다양한 실시예에서, 분석 기기는 레이저력 분석 기기, 시퀀싱 기기, PCR 분석 기기, 고성능 기체 또는 액체 크로마토그래피(HPLC) 또는 질량 분석기(MS) 기기를 포함할 수 있으며; 특정한 특정 실시예에서, 분석 기구는 RADIANCE
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기계(LumaCyte, LLC. Virginia USA)를 포함한다. 시스템의 추가 기능에는 멸균 딥 튜브 및/또는 마이크로캐리어 분리 장치를 포함하는 샘플 추출 장치가 포함된다. 당업자에게 공지된 바와 같이, 마이크로캐리어는 바이오리액터에서 부착 세포/생물학적 입자의 성장을 가능하게 하는 지지 매트릭스이다; 본 명세서에 기술된 시스템은 유체, 효소, 생물학적, 화학적, 전기적, 자기적, 열적, 광학적, 기계적 또는 중력적 방법의 사용을 포함하는 마이크로캐리어로부터 부착 세포/생물학적 입자의 분리를 가능하게 한다. 특정 실시예에서, 마이크로캐리어는 다양한 방법에 의해 생물학적 입자로부터 분리되는데, 이는 다음을 포함하나 이에 제한되지는 않는다: 수평 채널에서 중력에 의해, 다양한 밀도의 유체를 사용하여 세포 사이의 밀도 차이로 인해 , 다양한 출구 위치를 갖는 수직 채널에서 능동력을 사용하여, 다양한 출구 위치를 갖는 수평 채널에서 능동력을 사용하여, 메쉬, 경사진 메쉬, 기둥 또는 기타 구조를 사용하여 크기에 기반하여, 여기에서 흐름은 연속적이거나 박동성인, 및/또는 관성 유체력을 사용하여 크기에 기반하여 또는 분리 효율을 향상시키기 위하여 관성 및 기타(예: 광학 또는 전기)를 결합하여.
여기에서 고려된 시스템 및 방법은 다른 샘플 구성 요소의 생물학적 입자 처리를 허용하여 정화, 오염 제거, 농축 및 화학적 변형을 가능하게 한다.
여기에서 고려되는 바와 같이, 생물학적 샘플은 압력 또는 진공 구동 흐름, 연동(peristaltic) 펌프, 주사기 펌프 또는 다이어프램 펌프를 통한 펌핑을 사용하여 용기에서 분석 기기로 운반되며, 흐름 방향은 당업자에게 공지된, 예를 들어 밸브 구성 및/또는 튜브를 포함하는, 메커니즘에 의해 결정될 수 있다.
샘플링은 연속적이거나 분할될 수 있으며, 특정 실시예에서 시스템은 샘플이 하나 또는 그 초과의 바이오리액터로부터 얻어지는 샘플링 시스템으로 구성된 멀티플렉스 시스템을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 희석, 혼합 및 인터페이스는 동일한 장치에서 발생한다.
특정 실시예에서, 여기에서 고려되는 시스템 및 방법은 제어 시스템을 사용하여 공정 제어를 위한 피드백으로 모니터링을 가능하게 하는 하나 또는 그 초과의 특징을 포함한다.
특정 실시예의 추가적인 특징은 마이크로유체 채널을 갖는 마이크로유체 T 혼합 및 희석 장치를 포함할 수 있다; 이러한 실시예는 베이스 t, 오프셋 t, 병렬 t, 다중 이산 입력을 갖는 t, 하나로 결합되는 멀티플렉스 입력을 갖는 t를 더 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 시스템 및 방법은 샘플링 매니폴드 칩/컵 및 오토샘플러에 대한 인터페이스(및 변형)를 추가로 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 생물학적 입자라는 용어는 세포, 세포 단편, 세포 성분, 바이러스, 박테리아, 미생물, 병원체, 거대분자, 당, 유전 물질, 핵산, DNA, RNA, 전사 인자, 아미노산, 펩티드, 단백질, 지질, 효소, 대사산물, 항체, 수용체, 관심 분석물 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 생물학적 샘플에는 연구 목적을 위해 수집된 것이든지 또는 진단, 치료 또는 수술 절차에서 남은 표본으로서, 혈액, 소변, 조직, 장기, 타액, DNA/RNA, 머리카락, 깎인 손톱 또는 기타 세포나 체액과 같은 살아있는 유기체에서 파생된 표본이 포함된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "마이크로유체 채널(microfluidic channel)"이라는 용어는 장치의 개구부, 오리피스, 간극, 도관, 통로, 챔버 또는 홈을 포함하며, 여기서 마이크로유체 채널은 하나 또는 그 초과의 생물학적 입자의 통과 또는 분석을 허용하는 충분한 치수를 갖는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 본 발명에 사용하기에 적합한 시약 및 용액은 생물학적 샘플을 분석하고 처리하는 데 필요한 모든 물질을 포함한다. 이러한 시약 및 용액의 예에는 효소, 형광단(fluorophores), 올리고뉴클레오티드, 프라이머, 바코드, 버퍼제, 데옥시뉴클레오티드 트리포스페이트, 세제, 용해제, 환원제, 킬레이트제, 산화제, 나노입자, 항체, 효소, 온도-민감성 효소, pH 민감성 효소, 감광성 효소, 역전사효소, 프로테아제, 리가아제, 폴리머라아제, 제한 효소, 트랜스포사아제, 뉴클레아제, 프로테아제 억제제 및 뉴클레아제 억제제를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
이해되는 바와 같이, 본 명세서에 기술된 채널 및/또는 연결 세그먼트는 저장소, 튜브, 매니폴드 또는 다른 시스템의 유체 구성요소를 포함하는 구성요소를 받는 다양한 유체 공급원 또는 수용 구성요소 중 임의의 것에 결합될 수 있다. 또한, 채널 구조는 다양한 기하학적 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 마이크로유체 채널 구조는 하나 또는 그 초과의 채널 접합부를 가질 수 있고 마이크로유체 채널 구조는 2, 3, 4 또는 5개(또는 그 초과)의 채널 세그먼트를 가질 수 있다. 또한, 유체는 하나 또는 그 초과의 유체 흐름 유닛을 통해 하나 또는 그 초과의 채널 또는 저장소를 따라 흐르게 배향될 수 있다. 유체 흐름 유닛은 압축기(예: 정압 제공), 펌프(예: 음압 제공), 액추에이터 등을 포함하여 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 유체는 적용된 압력 차이, 원심력, 동전기적 펌핑, 진공, 모세관 또는 중력 흐름 등을 통해 제어될 수도 있다.

Claims (25)

  1. a. 용기에서 샘플을 얻는 단계,
    b. 상기 샘플을 처리하는 단계, 및
    c. 상기 샘플을 분석 기기로 운반하는 단계를 포함하여 분석용 생물학적 샘플을 준비하기 위한 시스템으로서,
    상기 시스템은:
    용기로부터 샘플을 추출하기 위한 수단,
    하나 또는 그 초과의 제어 밸브,
    하나 또는 그 초과의 시약 첨가, 희석 또는 농축 메커니즘,
    하나 또는 그 초과의 혼합 메커니즘, 및
    분석 기기 인터페이스를 포함하는, 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    생물학적 샘플은 세포, 세포 단편, 세포 성분, 바이러스, 박테리아, 미생물, 병원균, 거대분자, 당, 유전 물질, 핵산, DNA, RNA, 전사 인자, 아미노산, 펩타이드, 단백질, 지질, 효소, 대사산물, 항체, 또는 수용체를 포함하는, 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 용기는 바이오리액터, 플라스크, 병, 시험관, 슬라이드, 백, 마이크로타이터(microtiter) 플레이트, 마이크로타이터 접시, 다중-웰 플레이트, 배양 접시, 또는 투과성 지지체를 포함하는, 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석 기기는 레이저력 분석 기기, 시퀀싱 기기, PCR 분석 기기, 고성능 가스 또는 액체 크로마토그래피(HPLC) 또는 질량 분석(MS) 기계를 포함하는, 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 분석 기기는 RADIANCE® 기기를 포함하는, 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플 추출 장치는 멸균 딥 튜브(sterile dip tube)를 포함하는, 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    마이크로캐리어 분리 장치를 더 포함하는, 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마이크로캐리어 분리 장치는 유체, 효소, 생물학적, 화학적, 전기적, 자기적, 열적, 광학적, 기계적 또는 중력 방법의 사용을 포함하여 마이크로캐리어로부터 생물학적 입자를 분리할 수 있는, 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플을 처리하는 단계는 다른 샘플 성분으로부터 생물학적 입자의 분리, 정제, 농축, 및 화학적 변형을 포함하는, 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    오염 제거 단계를 더 포함하는, 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플은 연동 펌프, 주사기 펌프 또는 다이어프램 펌프를 통한 펌핑, 압력 또는 진공 구동 흐름을 사용하여 용기에서 분석 기기로 운반되는, 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유동 방향은 밸브 구성 및 배관(tubing)에 의해 추가로 결정되는, 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 샘플링은 연속적이거나 상기 샘플링은 분할된, 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템이 하나 초과의 바이오리액터로부터 샘플을 얻는 샘플링 시스템을 포함하는 멀티플렉스(multiplex) 시스템인, 시스템.
  15. 제 2 항에 있어서,
    희석, 혼합 및 인터페이스가 동일한 장치에서 발생하는, 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    제어 시스템을 사용하여 프로세스 제어를 위한 피드백으로 모니터링을 가능하게 하는 하나 또는 그 초과의 특징을 더 포함하는, 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    마이크로유체 채널을 갖는 마이크로유체 T 혼합 및 희석 장치를 더 포함하는, 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    베이스 t, 오프셋 t, 병렬 t, 다중 이산(discrete) 입력을 갖는 t, 하나로 결합되는 멀티플렉스 입력을 갖는 t를 포함하는. 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    샘플링 매니폴드 칩/컵 및 오토샘플러(및 변형)에 대한 인터페이스를 더 포함하는, 시스템.
  20. 제 8 항에 있어서,
    마이크로캐리어는 수평 채널에서 중력에 의해 생물학적 입자로부터 분리되는, 시스템.
  21. 제 8 항에 있어서,
    마이크로캐리어는 다양한 밀도의 유체를 사용하여 세포 사이의 밀도 차이로 인해 생물학적 입자로부터 분리되는, 시스템.
  22. 제 8 항에 있어서,
    마이크로캐리어는 다양한 출구 위치를 갖는 수직 채널에서 능동력을 사용하여 생물학적 입자로부터 분리되는, 시스템.
  23. 제 8 항에 있어서,
    마이크로캐리어는 다양한 출구 위치를 갖는 수평 채널에서 능동력을 사용하여 생물학적 입자로부터 분리되는, 시스템.
  24. 제 8 항에 있어서,
    마이크로캐리어는 메쉬, 경사진 메쉬, 기둥, 또는 기타 구조를 사용하여 크기에 기반하여 생물학적 입자로부터 분리되고, 흐름은 연속적이거나 박동성인, 시스템.
  25. 제 8 항에 있어서,
    마이크로캐리어는 분리 효율을 개선하기 위해 관성 유체력 또는 관성과 기타(예를 들어, 광학적 또는 전기적)를 사용하여 크기에 기반하여 생물학적 입자로부터 분리되는, 시스템.
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