KR20240005042A - 미생물반응기용 용기 조립체 - Google Patents

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KR20240005042A
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니클라스 프리슈
데이비드 마이어시크
사이먼 새틀러
알렉산더 크레머스
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베크만 컬터, 인코포레이티드
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Abstract

가스 공급 덮개 조립체는 또한 피펫터라고도 칭하는 분배/피펫팅 로봇의 피펫팅 유닛에 대한 동시 안내식 접근과 함께, 일반적으로 몇몇 실시예에서 또한 마이크로플레이트라고도 칭하는 샘플 용기의 기밀 밀봉을 가능하게 한다. 구성요소는 피펫팅 로봇에 대한 기밀 밀봉 및 안내식 접근의 모두를 가능하게 한다. 가스 공급 덮개는 동시에 다수의 목적을 담당하고 이하의 장점: 기밀 밀봉부, 가스 공급 덮개를 갖지 않는 로봇 통합, 가스 공급 덮개를 갖는 로봇 통합, 밀봉 기구, 및 혐기성 운반을 비한정적인 방식으로 제공한다. 샘플 용기의 저장조 위의 체적(예를 들어, 마이크로플레이트의 우물 위의 체적)을 감소시키는 것은 산소와 같은 고농도의 가스의 안전 위험을 감소시킨다는 점에서 유리하다.

Description

미생물반응기용 용기 조립체
본 출원은 PCT 국제 특허 출원으로서 2022년 5월 6일자로 출원되었고, 그 전체 개시내용이 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는, 2021년 5월 7일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/185,650호; 2021년 7월 29일자로 출원된 제63/227,210호; 및 2022년 1월 21일 출원된 제63/301,982호의 이익 및 우선권을 주장한다.
생물학, 약리학 및 의학의 많은 영역에서, 생물학적 시스템은, 다른 예들 중에서도, 적합한 생물학적 균주, 효소 또는 적합한 배양 배지 및 배양 조건의 선택을 위해 스크리닝된다. 이러한 맥락에서, 실험의 병렬화를 통해 달성될 수도 있는 높은 샘플 처리량에 대한 요구가 존재한다.
마이크로플레이트(microplate) 또는 마이크로타이터(microtiter) 플레이트는 소형 시험관으로서 사용되는 다수의 우물(wells)을 갖는 편평한 플레이트이고, 많은 수의 병렬 작업을 달성하는 데 이용될 수 있는 디바이스의 일 예이다. 예시적인 예로서, 각각의 개별 우물은 배지로 채워지고, 배지 내로 세포를 도입하기 위해 접종되고, 진탕 배양기(shaking incubator)를 사용하여 특정 온도에서 배양될 수도 있다. 다른 파라미터 값들 중에서도, pH 값, 용존 산소(DO), 용존 이산화탄소 및 바이오매스의 농도와 같은 프로세스 파라미터는 성장 프로세스 동안 각각의 개별 우물에 대해 연속적으로 측정될 수도 있다.
미생물의 산업적 생성에 있어 소형화 및 병렬화는 최근 수십년 동안 경제적 중요성을 얻었다. 미생물의 배양에 있어서 하나의 과제는 생성되는 세포 배양의 프로세스 파라미터의 실시간 모니터링이다. 영양소의 공급 및 pH를 제어하는 것, 및 바이오매스 성장 및 DO를 모니터링하는 것은 소형 생물반응기에서 세포 배양의 병렬 최적화를 허용하여 활성 물질, 비타민, 펩타이드 또는 단백질의 수율을 최대화한다.
일반적으로, 본 개시내용은 미생물반응기용 용기 조립체에 관한 것이다. 일 구성에서, 용기 조립체는 미생물반응기 내부에서 교반 중에 피펫 팁이 샘플 용기의 우물 내에 삽입될 수 있게 하는 가스 공급 덮개와 샘플 용기 사이의 개선된 밀봉을 제공한다. 다양한 양태가 본 개시내용에 설명되어 있으며, 이는 이하의 양태를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다.
일 양태는 샘플 용기의 기밀 밀봉을 가능하게 하는 구성요소에 관한 것이다. 몇몇 예에서, 구성요소는 마이크로플레이트의 기밀 밀봉을 가능하게 한다.
몇몇 다른 예에서, 샘플 용기의 기밀 밀봉을 가능하게 하는 것에 추가하여, 구성요소는 동시에 피펫 팁에 대한 안내식 접근을 제공한다. 피펫 팁에 대한 기밀 밀봉 및 안내식 접근의 모두를 가능하게 하는 구성요소는 때때로 여기서 "가스 공급 덮개", "덮개 하우징" 또는 "덮개 조립체"라 지칭된다. 가스 공급 덮개는 동시에 다수의 목적을 담당하고 이하의 장점: 기밀 밀봉부, 로봇 통합, 및 혐기성 운반을 비한정적인 방식으로 제공한다.
가스 공급 덮개는 샘플 용기의 우물(예를 들어, 마이크로플레이트의 우물) 위의 헤드스페이스 체적을 상당히 감소시킬 수 있다. 이 체적을 감소시키는 것은 산소와 같은 고농도의 가스의 안전 위험을 감소시킨다는 점에서 유리하다.
가스 공급 덮개는, 샘플 용기 내의 더 높은 O2 농도를 안전하게 허용하는 샘플 용기 내의 감소된 헤드스페이스; 샘플 용기를 교반하는 동안 피펫 팁의 삽입을 안내하는 것을 돕는 안내 요소; 피펫 팁이 삽입될 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되는 슬릿을 갖는 다수의 탄성층; 샘플 용기 및 가스 공급 덮개의 에지 주위에 압력을 최적으로 분배하고 격벽을 허용하는 밀봉 표면; 및 호기성 작업 공간 내에서 혐기성 배양을 위해 단일 유닛으로서 샘플 용기가 운반될 수 있게 하는 밀봉부를 포함하는 여러 장점을 제공한다. 또한, 가스 공급 덮개는, 가스 공급 덮개가 미생물반응기 내에 있는 동안 산소가 샘플 용기의 배양 우물 내로 진입하는 것을 방지하기 때문에, 미생물반응기 내부에서 혐기성 배양을 허용한다.
몇몇 예에서, 적어도 2개의 유형의 가스 공급 덮개가 있다. 제1 유형의 가스 공급 덮개는 제1 세트의 우물 내에 배치된 액체 시약을 제2 세트의 우물(배양용 세포를 가짐)에 결합하는 우물 저부에 마이크로유체 기기를 갖는 마이크로유체 마이크로플레이트와 호환된다. 이들 덮개는 2개의 세트의 우물을 분리하는 격벽을 포함한다. 본 개시내용은 우물을 2개의 세트로 분리하는 단일 격벽을 갖는 것으로서 이 제1 유형의 가스 공급 덮개를 설명하고 있지만, 임의의 적합한 수의 격벽에 의해 분리된 임의의 적합한 수의 우물 세트가 본 개시내용에 의해 고려된다.
제2 유형의 가스 공급 덮개는 호환 가능한 비-마이크로유체 마이크로플레이트(또는 표준 마이크로플레이트)이다. 이들 마이크로플레이트는 우물용 마이크로유체 기기를 갖지 않는다.
마이크로유체 및 비-마이크로유체 마이크로플레이트의 모두는 공급 및 pH 제어가 예를 들어, 5 내지 50 mL/min와 같은 조정 가능한 유량으로 샘플 용기의 직접 질소(예를 들어, 100% N2) 가스 공급 중에 동시에 이루어질 수 있게 한다.
다른 양태는 마이크로플레이트가 호기성 환경에 있을 때 혐기성 또는 미호기성 배양, 샘플링, 공급 및 pH 제어를 가능하게 하는 것에 관한 것이다.
일 양태는 덮개 조립체이며, 상부 외부 표면 및 저부 내부 표면을 갖는 덮개 하우징으로서, 덮개 하우징은 샘플 용기를 커버하도록 구성된, 덮개 하우징; 덮개 하우징 내에 배치된 제1 탄성층; 및 밀봉 표면 - 밀봉 표면이 제1 탄성층에 대해 눌러질 때 기밀 밀봉부를 생성하기 위해 덮개 하우징의 저부 내부 표면으로부터 제1 탄성층을 향해 돌출함 - 을 포함한다.
다른 양태는 덮개 조립체이며, 상부 외부 표면 및 저부 내부 표면을 갖는 덮개 하우징으로서, 덮개 하우징은 샘플 용기를 커버하도록 구성된, 덮개 하우징; 덮개 하우징의 상부 외부 표면으로부터 연장하는 하나 이상의 안내 요소로서, 각각의 안내 요소는 상부 단부로부터 저부 단부까지 연장하는 중공 내부 부분을 갖고, 중공 내부 부분은 저부 단부에서보다 상부 단부에서 더 큰 단면적을 갖고, 각각의 안내 요소는 피펫 팁을 수용하고 안내하도록 구성되는, 하나 이상의 안내 요소; 및 덮개 하우징 내에 배치된 제1 층으로서, 제1 층은 각각의 안내 요소와 정렬된 하나 이상의 제1 개구를 포함하고, 각각의 제1 개구는 피펫 팁이 그를 통해 밀릴 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되도록 구성되는, 제1 층을 포함한다.
또 다른 양태는 용기 조립체이며, 상부 외부 표면 및 저부 내부 표면을 갖는 덮개 하우징으로서, 덮개 하우징은 샘플 용기를 커버하도록 구성된, 덮개 하우징; 덮개 하우징의 상부 외부 표면으로부터 연장하는 하나 이상의 안내 요소로서, 각각의 안내 요소는 상부 단부로부터 저부 단부까지 연장하는 중공 내부 부분을 갖고, 중공 내부 부분은 저부 단부에서보다 상부 단부에서 더 큰 단면적을 갖고, 각각의 안내 요소는 피펫 팁을 수용하고 안내하도록 구성되는, 하나 이상의 안내 요소; 및 덮개 하우징 내에 배치된 제1 층으로서, 제1 층은 각각의 안내 요소와 정렬된 하나 이상의 제1 개구를 갖고, 각각의 제1 개구는 피펫 팁이 그를 통해 밀릴 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되도록 구성되는, 제1 층을 포함하는 덮개 조립체; 및 복수의 우물을 포함하는 샘플 용기를 포함한다.
또 다른 양태는 생물반응기 시스템이며, 가역적으로 밀봉 가능한 샘플 용기 조립체로서, 상부 외부 표면 및 저부 내부 표면을 갖는 덮개 하우징으로서, 덮개 하우징은 샘플 용기를 커버하도록 구성된, 덮개 하우징; 덮개 하우징의 상부 외부 표면으로부터 연장하는 하나 이상의 안내 요소로서, 각각의 안내 요소는 상부 단부로부터 저부 단부까지 연장하는 중공 내부 부분을 갖고, 중공 내부 부분은 저부 단부에서보다 상부 단부에서 더 큰 단면적을 갖고, 각각의 안내 요소는 피펫 팁을 수용하고 안내하도록 구성되는, 하나 이상의 안내 요소; 및 덮개 하우징 내에 배치된 제1 층으로서, 제1 층은 각각의 안내 요소와 정렬된 하나 이상의 제1 개구를 갖고, 각각의 제1 개구는 피펫 팁이 그를 통해 밀릴 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되도록 구성되는, 제1 층을 포함하는 덮개 조립체; 복수의 우물을 포함하는 샘플 용기; 미리 결정된 운동 범위 내에서 샘플 용기 조립체를 이동시킴으로써 샘플 용기 조립체를 진탕하도록 구성된 플랫폼으로서, 미리 결정된 운동 범위는 안내 요소 중 하나 이상의 하나 이상의 상부 단부의 하나 이상의 내경 내에 있는, 플랫폼; 및 샘플 용기 조립체가 진탕되는 동안 하나 이상의 안내 요소를 통해 샘플 용기 내에 삽입을 위해 구성된 하나 이상의 피펫 팁을 갖는 피펫팅 로봇을 포함한다.
다른 양태는 샘플 용기를 밀봉하는 방법이며, 샘플 용기의 상부에 멸균층을 배치하는 단계; 멸균층의 상부에 탄성층을 배치하는 단계; 탄성층의 상부에 덮개 하우징을 누르는 단계; 및 덮개 하우징을 샘플 용기에 해제 가능하게 고정하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 혐기성 세포를 배양하는 방법이며, 방법은 혐기성 환경 내에 샘플 용기를 배치하는 단계; 샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 우물 내에 배치하는 단계; 샘플 용기의 우물 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 우물 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 생물반응기 시스템이 진탕되는 동안 샘플 용기 내에 피펫 팁을 삽입하는 방법이며, 방법은 생물반응기 시스템의 샘플 용기 위에 안내 요소를 배치하는 단계; 생물반응기 시스템을 진탕하는 단계; 안내 요소의 가장 좁은 영역으로 피펫 팁을 안내하기 위해 피펫팅 로봇을 작동하는 단계; 및 안내 요소의 가장 좁은 영역을 통해 샘플 용기 내로 피펫 팁을 안내하는 단계를 포함한다.
다른 양태는 마이크로플레이트용 덮개 조립체이며, 마이크로플레이트는 하나 이상의 우물을 포함하고, 덮개 조립체는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 우물 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성되고, 우물 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 ml이다.
또 다른 양태는 마이크로플레이트의 우물 위의 헤드스페이스 내의 가스 농도를 제어하는 방법이며, 방법은 마이크로플레이트 위에 덮개 조립체를 배치하는 단계로서, 마이크로플레이트는 하나 이상의 우물을 포함하고, 덮개 조립체는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 우물 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성되고, 저장조 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 mL인, 덮개 조립체 배치 단계; 및 가스가 헤드스페이스 내로 유동하게 하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체용 제어 시스템이며, 제어 시스템은 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 획득하도록 구성된 센서; 가스 공급 덮개에 적어도 하나의 가스를 제공하는 가스 공급 시스템; 및 획득된 측정 파라미터를 처리하고 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
다른 양태는 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체를 제어하는 방법이며, 방법은 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하는 단계; 감지된 측정 파라미터를 처리하는 단계; 및 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 컴퓨터 제어기에 의해 실행될 때, 컴퓨터 제어기가 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하고; 감지된 측정 파라미터를 처리하고; 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 유형적이고 비일시적인 방식으로 저장하는, 컴퓨터 프로그램 제품이다.
또 다른 양태는 샘플 용기 위에 기밀 밀봉부를 생성하기 위한 마이크로유체 덮개 조립체이며, 덮개 조립체는 샘플 용기의 외주부를 따라 밀봉부를 생성하기 위해 샘플 용기의 복수의 저장조 위에 배치되도록 구성된 마이크로유체 구조체를 포함하고, 마이크로유체 구조체는 하나 이상의 유체 소스로의 하나 이상의 연결부를 수용하기 위한 하나 이상의 가스 입구; 및 가스 입구를 복수의 저장조의 각각에 결합하도록 구성된 복수의 제1 마이크로유체 채널을 포함하고; 마이크로유체 구조체는 각각의 저장조를 복수의 안내 요소 및 샘플 용기의 저장조 위에 배치된 개구를 갖는 층으로부터 분리한다.
다른 실시예에서, 마이크로유체 구조체는 복수의 저장조의 각각을 개별적으로 밀봉하도록 구성된다. 다른 추가 실시예에서, 복수의 제1 마이크로유체 채널의 각각은 제어된 가스 농도를 복수의 저장조 중 개별적으로 밀봉된 저장조로 운반하도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 복수의 제1 마이크로유체 채널 중 적어도 제1 서브세트는 기체 산소, 질소, 또는 이산화탄소 중 하나 이상을 저장조로 전달하도록 구성된다. 다른 추가 실시예에서, 복수의 제1 마이크로유체 채널의 제2 서브세트는 액체 시약을 저장조로 전달하도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 마이크로유체 구조체는 저장조로부터 이격하여 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 마이크로유체 채널을 더 포함한다. 또 다른 추가 실시예에서, 복수의 안내 요소와 층은 일체형 유닛을 형성한다. 또 다른 추가 실시예에서, 복수의 안내 요소는 층에 결합되는 안내 구조체 상에 배치된다. 다른 추가 실시예에서, 마이크로유체 덮개 조립체는 접착제로 샘플 용기에 접착되도록 구성된다. 다른 추가 실시예에서, 개구는 층 내에 슬릿을 포함한다. 또 다른 추가 실시예에서, 층은 탄성 폴리머 재료를 포함한다.
다른 양태는 샘플 용기 조립체이며, 복수의 저장조를 포함하는 샘플 용기; 및 하나 이상의 가스 입구 및 복수의 마이크로유체 채널을 포함하는 마이크로유체 구조체를 포함하고; 마이크로유체 구조체의 저부 표면은 샘플 용기의 상부 표면에 접착된다. 추가 실시예에서, 복수의 안내 요소는 층의 상부 표면에 접착되는 안내 구조체 상에 배치되고, 마이크로유체 구조체의 상부 표면은 층의 저부 표면에 접착된다.
또 다른 양태는 생물반응기 시스템이며, 복수의 저장조를 포함하는 샘플 용기; 하나 이상의 가스 입구 및 복수의 마이크로유체 채널을 포함하는 마이크로유체 구조체로서, 마이크로유체 구조체의 저부 표면은 샘플 용기의 상부 표면에 접착되는, 마이크로유체 구조체를 포함하는, 샘플 용기 조립체; 마이크로유체 구조체 위에 위치된 하나 이상의 안내 요소; 샘플 용기 조립체를 미리 결정된 운동 범위 내에서 이동시킴으로써 샘플 용기 조립체를 진탕하도록 구성된 진탕 테이블로서, 미리 결정된 운동 범위는 하나 이상의 안내 요소의 하나 이상의 상부 단부의 하나 이상의 내경 내에 있는, 진탕 테이블; 및 샘플 용기 조립체가 진탕되는 동안 하나 이상의 안내 요소를 통해 샘플 용기 내에 하나 이상의 피펫 팁을 삽입하도록 구성된 하나 이상의 피펫터를 포함하는 자동화 피펫터를 포함한다.
추가 실시예에서, 생물반응기 시스템은 진탕 테이블 위에 배치된 상부 챔버, 및 복수의 저장조의 각각을 균일하게 온도 조절하기 위해 상부 챔버 내에 온도 조절된 공기를 지향시키도록 구성된 커버 인레이를 포함한다. 다른 추가 실시예에서, 커버 인레이는 복수의 저장조와 정렬되는 통기 구멍을 포함하고, 통기 구멍은 온도 조절된 공기를 지향시키도록 구성된다. 또 다른 추가 실시예에서, 생물반응기 시스템은 진탕 테이블 아래에 배치된 하부 챔버; 및 하부 챔버 주위로 온도 조절된 공기를 순환시키도록 구성된 하나 이상의 팬을 포함한다. 다른 실시예에서, 생물반응기 시스템은 진탕 테이블 위에 배치된 상부 챔버; 진탕 테이블 아래에 배치된 하부 챔버; 상부 챔버의 공기를 제1 목표 온도로 온도 조절하도록 구성된 하나 이상의 제1 온도 제어 모듈; 및 하부 챔버의 공기를 제2 목표 온도로 온도 조절하도록 구성된 하나 이상의 제2 온도 제어 모듈을 포함한다. 추가 실시예에서, 제1 온도는 생물반응기 시스템 내의 응축을 방지하기 위해 제2 온도보다 더 높게 설정된다.
또 다른 양태는 샘플 용기 조립체를 조립하는 방법이며, 샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 구조체를 부착하는 단계; 마이크로유체 구조체의 상부 표면에 탄성층을 부착하는 단계; 및 탄성층의 상부 표면에 적어도 하나의 안내 요소를 부착하는 단계를 포함한다. 추가 실시예에서, 방법은 샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 구조체를 접착하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 생물반응기 시스템이 진탕되는 동안 샘플 용기 내에 피펫 팁을 삽입하는 방법이며, 방법은 생물반응기 시스템의 샘플 용기에 부착된 마이크로유체 덮개 조립체 위에 안내 요소를 배치하는 단계; 생물반응기 시스템을 진탕하는 단계; 안내 요소의 가장 좁은 영역으로 피펫 팁을 안내하기 위해 로봇 아암을 작동하는 단계; 및 안내 요소의 가장 좁은 영역을 통해 샘플 용기 내로 피펫 팁을 안내하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 혐기성 세포를 배양하는 방법이며, 방법은 혐기성 환경 내에 마이크로유체 구조체가 샘플 용기의 상부 표면에 부착된 샘플 용기를 배치하는 단계; 샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 저장조 내에 배치하는 단계; 샘플 용기의 저장조 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 마이크로타이터 플레이트의 저장조 위의 헤드스페이스 내의 가스 농도를 제어하는 방법이며, 방법은 마이크로타이터 플레이트 위에 마이크로유체 덮개 조립체를 배치하는 단계로서, 마이크로타이터 플레이트는 하나 이상의 저장조를 포함하고, 마이크로유체 덮개 조립체는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 저장조 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성되고, 저장조 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 mL인, 덮개 조립체 배치 단계; 및 가스가 헤드스페이스 내로 유동하게 하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 혐기성 세포를 배양하는 방법이며, 방법은 혐기성 환경 내에 마이크로유체 덮개 조립체를 갖는 샘플 용기를 배치하는 단계; 샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 저장조 내에 배치하는 단계; 샘플 용기의 저장조 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태는 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체용 제어 시스템이며, 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 획득하도록 구성된 센서; 가스 공급 덮개에 적어도 하나의 가스를 제공하는 가스 공급 시스템; 및 획득된 측정 파라미터를 처리하고 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
또 다른 양태는 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체를 제어하는 방법이며, 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하는 단계; 감지된 측정 파라미터를 처리하는 단계; 및 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하는 단계를 포함한다.
다른 양태는 컴퓨터 제어기에 의해 실행될 때, 컴퓨터 제어기가 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하고; 감지된 측정 파라미터를 처리하고; 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 유형적이고 비일시적인 방식으로 저장하는, 컴퓨터 프로그램 제품이다.
또 다른 양태는 타이터 모듈; 및 타이터 모듈과 통합된 세포 건강 및 세포 배지 측정 기능을 포함하는 생물반응기 모듈을 포함하는, 자동 세포 배양 시스템이다.
본 출원의 부분을 형성하는 이하의 도면은 설명된 기술의 예시이고 어떤 방식으로든 본 개시내용의 범주를 한정하도록 의도된 것은 아니다.
도 1은 미생물반응기의 등각도이다.
도 2는 도 1의 미생물반응기의 배양 챔버 내부에 끼워지는 용기 조립체의 평면 등각도이다.
도 3은 용기 조립체의 저면 등각도이다.
도 4는 용기 조립체의 분해 등각도이다.
도 5는 용기 조립체의 분해 정면도이다.
도 6은 용기 조립체의 단면도이다.
도 7은 용기 조립체의 탄성층의 상세도이다.
도 8은 복수의 우물을 포함하는 샘플 용기의 예의 평면도이고, 샘플 용기는 도 2의 용기 조립체의 구성요소이다.
도 9는 용기 조립체의 덮개 하우징의 제1 예의 저면도이다.
도 10은 도 9에 도시되어 있는 덮개 하우징의 저면 등각도이다.
도 11은 덮개 하우징과 샘플 용기의 저면 등각도이다.
도 12는 덮개 하우징의 다른 예의 저면도이다.
도 13은 덮개 하우징의 안내 요소를 통해 삽입된 피펫 팁을 도시하고 있는 도 2의 용기 조립체의 단면도이다.
도 14는 피펫 팁이 용기 조립체로부터 제거된 후의 도 2의 용기 조립체의 단면도이다.
도 15는 용기 조립체의 밀봉 기구의 단면도이고, 밀봉 기구는 개방 위치에서 도시되어 있다.
도 16은 도 15의 밀봉 기구의 다른 단면도이고, 밀봉 기구는 폐쇄 위치에서 도시되어 있다.
도 17은 도 2의 용기 조립체의 덮개 하우징과 샘플 용기 사이의 밀봉부를 도시하고 있는 단면도이다.
도 18은 덮개 하우징의 해제 핀을 도시하고 있는 단면도이다.
도 19는 도 1의 미생물반응기의 베이스의 상부에 위치된 용기 조립체의 예를 도시하고 있는 평면 등각도이다.
도 20은 베이스 상의 도 19의 용기 조립체의 단면도이다.
도 21은 도 19의 베이스의 평면 등각도이다.
도 22는 도 1의 미생물반응기의 베이스의 상부에 위치된 용기 조립체의 다른 예를 도시하고 있는 평면 등각도이다.
도 23은 베이스 상의 도 22의 용기 조립체의 단면도이다.
도 24는 도 22의 베이스의 평면 등각도이다.
도 25는 도 1의 미생물반응기의 컴퓨터 제어 시스템의 예를 개략적으로 도시하고 있다.
도 26은 도 2의 용기 조립체 아래에 광학 센서를 위치설정하기 위한 도 1의 미생물반응기의 기계 시스템의 등각도이다.
도 27은 도 1의 미생물반응기의 배양 챔버를 조명하는 데 사용될 수 있는 발광 다이오드 어레이 모듈(LAM)의 등각도이다.
도 28은 도 1의 미생물반응기 아래에 장착된 LAM의 저면 등각도이다.
도 29는 LAM의 개략도이다.
도 30은 LAM의 냉각 플레이트의 등각도이다.
도 31은 샘플 용기를 냉각시키도록 구성된 덮개 하우징의 예의 저면 등각도이다.
도 32는 도 31의 덮개 하우징의 평면 등각도이다.
도 33은 마이크로유체 밸브 구성을 도시하고 있다.
도 34는 용기 조립체를 사용하여 수행될 수 있는 혐기성 배양의 방법의 예를 도시하고 있다.
도 35는 용기 조립체를 사용하여 수행될 수 있는 혐기성 배양의 방법의 다른 예를 도시하고 있다.
도 36은 용기 조립체 내부의 배양 프로세스 동안 배양 시간에 따른 용존 산소, 바이오매스 이득 및 첨가된 공급 용액을 도시하고 있는 그래프이다.
도 37은 용기 조립체 내부의 배양 프로세스 동안 배양 시간에 따른 pH 및 첨가된 NaOH 체적을 도시하고 있는 그래프이다.
도 38은 용기 조립체 내부의 배양 프로세스 동안 배양 시간에 따른 바이오매스를 도시하고 있는 그래프이다.
도 39는 용기 조립체 내부의 배양 프로세스 동안 배양 시간에 따른 산소 농도, pH 신호 및 첨가된 NaOH 체적을 도시하고 있는 그래프이다.
도 40은 용기 조립체 내부의 배양 프로세스 동안 배양 시간에 따른 바이오매스 및 첨가된 공급물 체적을 도시하고 있는 그래프이다.
도 41은 용기 조립체 내부의 배양 프로세스 동안 배양 시간에 따른 pH, 산소 농도 및 첨가된 NaOH의 체적을 도시하고 있는 그래프이다.
도 42는 예시적인 생물반응기 시스템의 단면도이다.
도 43은 샘플 용기 조립체의 분해 사시도이다.
도 44는 마이크로유체 구조체의 단면도이다.
도 45는 밸브 어레이의 사시도이다.
도 46은 생물반응기 시스템의 측면도이다.
도 47은 생물반응기 시스템의 사시도이다.
도 48a는 생물반응기 시스템의 상부 챔버에 관련된 구성요소의 사시도이다.
도 48b는 생물반응기 시스템의 상부 챔버에 관련된 구성요소의 다른 사시도이다.
도 48c는 생물반응기 시스템의 상부 챔버에 관련된 구성요소의 평면도이다.
도 49a는 생물반응기 시스템의 하부 챔버에 관련된 구성요소의 저면도이다.
도 49b는 생물반응기 시스템의 하부 챔버에 관련된 구성요소의 다른 저면도이다.
도 50은 자동 세포 배양 플랫폼의 블록도이다.
도 51은 샘플 용기 조립체를 조립하는 방법의 예를 도시하고 있다.
도 52는 생물반응기 시스템이 진탕되는 동안 샘플 용기 내에 피펫 팁을 삽입하는 방법의 예를 도시하고 있다.
도 53은 혐기성 세포를 배양하는 방법의 예를 도시하고 있다.
도 54는 혐기성 세포를 배양하는 방법의 다른 예를 도시하고 있다.
도 55는 마이크로타이터 플레이트의 저장조 위의 헤드스페이스 내의 가스 농도를 제어하는 방법의 예를 도시하고 있다.
도 56은 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체를 제어하는 방법의 예를 도시하고 있다.
모든 도면 전체에 걸쳐, 동일한 또는 대응 요소는 일반적으로 동일한 참조 번호에 의해 표시될 수도 있다. 이들 도시되어 있는 실시예는 어떠한 방식으로든 한정으로서가 아니라 본 발명의 예시로서 이해되어야 한다. 도면은 반드시 실제 축척대로 도시되어 있는 것은 아니고, 실시예는 그래픽 기호, 가상선, 도식적 표현 및 단편적인 뷰에 의해 예시될 수도 있다는 것이 또한 이해되어야 한다. 특정 경우에, 본 발명의 이해를 위해 필요하지 않거나 다른 상세를 인지하기 어렵게 만드는 상세는 생략될 수도 있다.
도 1은 미생물반응기(100)의 예의 등각도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 미생물반응기(100)는 배양 챔버(104)를 형성하는 하우징(102)을 포함한다. 미생물반응기(100)는 배양 챔버(104) 내부에서 배양을 실행하면서 바이오매스, pH, 용존 산소(DO), 및 형광과 같은 파라미터를 온라인으로 측정한다. 추가적으로, 미생물반응기(100)는 사용자가 배양 챔버(104) 내부의 진탕 속도, 온도, 가스 농도, 가스 유량, 및 습도를 제어할 수 있게 하는 터치스크린 디스플레이(106)를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 미생물반응기(100)는 이러한 제어를 허용할 수도 있는 개별 컴퓨팅 디바이스에 통신적으로 결합될 수도 있다.
몇몇 양태에서, 미생물반응기(100)는 그 전체가 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 2012년 9월 18일자로 허여된, 발명이 명칭이 "여러 교반식 마이크로반응기 내의 반응 유체의 프로세스 파라미터를 기록하기 위한 방법 및 디바이스(Method and Device for Recording Process Parameters of Reaction Fluids in Several Agitated Microreactors)"인 미국 특허 제8,268,632호, 2014년 9월 9일자로 허여된, 발명의 명칭이 "마이크로반응기(Microreactor)"인 미국 특허 제8,828,337호, 2015년 1월 13일자로 허여된, 발명의 명칭이 "마이크로반응기 어레이, 마이크로반응기 어레이를 포함하는 디바이스, 및 마이크로반응기 어레이를 사용하기 위한 방법(Microreactor Array, Device Comprising a Microreactor Array, and Method for Using a Microreactor Array)"인 미국 특허 제8,932,544호, 및 2019년 9월 24일자로 허여된, 발명의 명칭이 "마이크로반응기 시스템(Microreactor System)"인 미국 특허 제10,421,071호에 설명된 마이크로반응기와 유사한 구성요소, 특징 및 기능을 공유할 수 있다.
도 2 및 도 3은 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104) 내부에 끼워지는 용기 조립체(200)의 등각도이다. 용기 조립체(200)는 샘플 용기(18)에 부착되거나 다른 방식으로 결합될 수 있는 덮개 하우징(8)을 포함한다. 몇몇 예에서, 샘플 용기(18)는 마이크로플레이트 또는 마이크로타이터 플레이트이다. 덮개 하우징(8)은 샘플 용기(18)를 기밀 방식으로 밀봉한다. 덮개 하우징(8)은 안전-필수(safety-critical) 가스가 임의의 농도 및 임의의 유량으로 샘플 용기(18) 내로 공급되고 그로부터 배출될 수 있게 한다.
용기 조립체(200)는 적어도 샘플 용기(18)의 기밀 밀봉부를 포함하는 장점을 제공한다. 샘플 용기(18)의 기밀 밀봉부는 가스가 배양 챔버(104)의 분위기 및 미생물반응기(100)의 다른 성분과 접촉하게 되지 않고 안전-필수 가스의 제어된 도입 및 배출을 가능하게 한다. 이는 샘플 용기(18) 위의 헤드스페이스 내의 가스 농도에 대한 높은 레벨의 제어를 가능하게 한다. 헤드스페이스는 샘플 용기(18)와 덮개 하우징(8)의 저부 내부 표면(28) 사이의 공간이다. 더욱이, 이는 배양 중에 용기 조립체(200) 내에 안전하지 않은 고농도의 산소 또는 다른 가스(예를 들어, 가연성, 독성, 질식 가능 가스 등)를 유지하고 화재 또는 폭발과 같은 안전 위험을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 용기 조립체(200)는 감소된 안전 위험 하에서 헤드스페이스에 최대 100% 순수 산소를 유지하는 것을 허용한다. 추가적으로, 용기 조립체(200)는 종래의 시스템에 비교하여 샘플 용기(18) 위의 헤드스페이스를 더 상당히 감소시킬 수 있다. 이는 또한 예를 들어, 이러한 가스의 전체 체적을 감소시킴으로써 산소와 같은 고농도의 가연성 가스에 의해 제기되는 안전 위험을 감소시키는 데 기여한다. 또한, 배양 챔버(104)를 위한 설계 및 재료의 선택은 더 이상 임계 가스와의 직접 접촉을 고려해야 함으로써 제한되지 않는데, 이는 미생물반응기(100)를 구성하는 데 요구되는 기술적 노력을 감소시킨다.
가스가 제어된 방식으로 샘플 용기(18) 내로 공급되고 그로부터 배출되기 때문에, N2 및 CO2와 같은 질식 잠재성을 갖는 가스의 유동이 필요에 따라 증가될 수 있다. 추가적으로, 덮개 하우징(8)은 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104) 전체보다는, 샘플 용기(18) 위의 헤드스페이스만이 가습되고 가스 공급되어야 하기 때문에 에너지 및 가스 소비를 감소시킨다.
도 4는 용기 조립체(200)의 분해 등각도이다. 도 5는 용기 조립체(200)의 분해 정면도이다. 도 6은 용기 조립체(200)의 단면도이다. 이제 도 2 내지 도 6을 참조하면, 샘플 용기(18)는 세포 배양물 또는 시약을 개별적으로 수납하도록 각각 구성된 우물(61)의 열을 포함한다. 샘플 용기(18)는 덮개 하우징(8)에 의해 완전히 커버되지만, 액체를 우물(61) 내에 공급하거나 우물(61)로부터 프로브를 가져오기 위해 하나 이상의 피펫 팁(도 13에 도시되어 있는 피펫 팁(71) 참조)에 여전히 접근 가능하다. 따라서, 덮개 하우징(8)은 가스 분위기가 용기 조립체(200)로부터 빠져나가는 것을 허용하지 않고 피펫 팁(71)이 용기 조립체(200)에 진입할 수 있게 하는 조립체를 갖는다. 덮개 하우징(8)은 피펫 팁(71)이 각각의 우물에 접근하게 하기 위한 관통 구멍(23)을 각각의 우물(61) 위에 갖는다.
안내 구조체(1)가 덮개 하우징(8)에 해제 가능하게 그리고 가역적으로 결합된다. 안내 구조체(1)는 복수의 안내 요소(2)를 포함한다. 안내 구조체(1)는 안내 구조체(1)를 덮개 하우징(8) 상에 제거 가능하게 부착하기 위해 덮개 하우징(8) 상의 대응 슬롯(10)과 맞물리도록 구조화된 하나 이상의 부착 기구(3)를 더 포함한다.
부착 기구(3)는 덮개 하우징(8)의 외부 표면에 대해 굴곡되고 대응 슬롯(10) 내에 스냅 끼워맞춤되도록 구조화된다. 부착 기구(3)는 사용자가 대응 슬롯(10)으로부터 부착 기구(3)를 맞물림 해제하고, 이에 의해 덮개 하우징(8)으로부터 안내 구조체(1)를 해제할 수 있게 하는 핸들을 포함할 수 있다. 대안적인 예에서, 안내 요소(2)는 덮개 하우징(8)의 일체형 부분을 형성한다.
제1 탄성층(13)이 덮개 하우징(8)과 멸균층(16) 사이에 위치된다. 제2 탄성층(4)이 덮개 하우징(8)과 안내 구조체(1) 사이에 위치된다.
도 7은 제2 탄성층(4)의 상세도이다. 도면은 제1 및 제2 탄성층(13, 4)이 동일한 것으로서 도시하고 있지만, 몇몇 예에서는 그렇지 않다. 이제 도 4 및 도 7을 참조하면, 제1 및 제2 탄성층(13, 4)은 각각 개구(15, 6)를 포함한다. 개구(15, 6)는 선형 형상을 갖는 슬릿으로서 도시되어 있지만, 개구(15, 6)에 대한 대안적인 형상 및 구성도 가능하다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 탄성층(4)의 개구(6)는 관통 구멍(23)과 정렬되고, 제1 탄성층(13)의 개구(15)는 관통 구멍(23)과 정렬된다. 용기 조립체(200)의 구성요소는 피펫 팁(71)이 안내 요소(2)를 통해, 제2 탄성층(4)의 개구(6)를 통해, 덮개 하우징(8)의 관통 구멍(23)을 통해, 그리고 제1 탄성층(13)의 개구(15)를 통해 삽입될 수 있어, 피펫 팁(71)이 멸균층(16)을 관통하여 샘플 용기(18)의 우물(61)에 도달할 수 있게 되도록 배열된다. 몇몇 예에서, 안내 요소(2), 제2 탄성층(4), 덮개 하우징(8) 및 제1 탄성층(13)은 용기 조립체(200)용 가스 공급 덮개를 형성한다.
적어도 제2 탄성층(4)은 덮개 하우징(8)의 상부 외부 표면 상의 핀(21)과 정렬되는 구멍(22)을 포함한다. 제2 탄성층(4) 상의 구멍(22)과 핀(21) 사이의 협력은 제2 탄성층(4)이 덮개 하우징(8)에 대해 고정될 수 있게 한다.
몇몇 예에서, 안내 구조체(1)는 덮개 하우징(8)의 상부 외부 표면 상의 핀(21)과 정렬되는 구멍(22)을 포함한다. 안내 구조체(1) 상의 구멍(22)과 핀(21) 사이의 협력은 안내 구조체(1)가 덮개 하우징(8)에 대해 고정될 수 있게 한다.
적어도 제1 탄성층(13)은 가스가 제1 탄성층(13)을 통과할 수 있게 하는 구멍(14)을 포함한다. 구멍(14)은 개구(15)에 인접하여 위치된다. 도면에 도시되어 있는 예에서, 제2 탄성층(4)은 또한 개구(6)에 인접한 구멍(5)을 포함한다. 명확성을 위해, 구멍(5)은 어떤 목적으로도 역할을 하지 않는다. 구멍(5)은 제1 탄성층(13)의 구멍(14), 덮개 하우징(8)의 관통 구멍(23), 또는 안내 구조체(1)의 안내 요소(2)와 정렬되지 않고, 구멍(5)은 가스가 용기 조립체(200)로부터 빠져나가는 것을 허용하지 않는다. 이에 따라, 용기 조립체(200)는 기밀성이다. 구멍(5)은 제2 탄성층(4) 내에만 존재하여 동일한 부분이 제1 및 제2 탄성층(13, 4)의 모두로서 사용을 위해 제조될 수 있게 된다. 이에 따라, 구멍(5)은 선택적이다. 따라서, 대안적인 예에서, 제2 탄성층(4)은 구멍(5)을 포함하지 않는다.
제1 및 제2 탄성층(13, 4)은 실리콘과 같은 탄성 재료로부터 제조된다. 제1 및 제2 탄성층(13, 4)의 탄성 재료는 용기 조립체(200) 내부의 오염 및 증발을 감소시키고, 용기 조립체(200) 내에서 혼합을 허용하지 않음으로써 가스 농도를 원하는 레벨로 유지하는 데 도움을 줄 수 있다.
제1 및 제2 탄성층(13, 4)은 변형 후 그 크기 및 형상을 복구하는 것이 가능하다는 점에서 탄성이다. 예를 들어, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 개구(15, 6)는 피펫 팁(71)(도 13 참조)이 그를 통해 삽입될 때 개방되도록 구성된 자가 복구식 개구이고, 개구(15, 6)는 피펫 팁(71)이 그로부터 제거될 때 자가 복구되고 폐쇄되도록 구성된다.
본 명세서에 설명된 구성에서는 적어도 2개의 탄성층(즉, 제1 및 제2 탄성층(13, 4))을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 저부 탄성층(예를 들어, 제1 탄성층(13))은 멸균성을 위해 샘플 용기(18) 내의 우물(61)을 커버된 상태로 유지하여 증발을 방지할 수 있다. 상부 탄성층(예를 들어, 제2 탄성층(4))은 추가적인 멸균성을 제공할 수 있고, 덮개 하우징(8)의 헤드스페이스(20)(도 6 참조) 내의 가스 농도를 조절하는 것을 돕기 위해 덮개 하우징(8)의 상부를 밀봉한다(피펫 팁에 의해 관통되지 않을 때 항상 관통 구멍(23)을 커버함). 몇몇 예에서, 임의의 수의 추가의 층이 추가 이점(예를 들어, 증가된 멸균성 및/또는 밀봉)을 위해 사용될 수도 있다.
멸균층(16)은 셀룰로오스 멤브레인, 또는 생체적합성이고 멸균성을 유지하는 것이 가능한 임의의 다른 적합한 층과 같은 멸균 재료로부터 제조된다. 예를 들어, 멸균층(16)은 미생물 및 수증기에 대해 투과성이 아니도록 충분히 작고, 가스에 대해 투과성이도록 충분히 큰 공극 크기를 갖는 직물로부터 제조될 수 있다.
접착제가 샘플 용기(18)의 주연부 주위에 멸균층(16)을 고정하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 예로서, 접착제가 도포기 또는 유사한 수단을 사용하여 멸균층(16) 또는 샘플 용기(18)에 도포될 수 있다. 몇몇 예에서, 전체 멸균층(16)은 샘플 용기(18) 상에 직접 도포될 수 있는 접착제이다.
멸균층(16)은 샘플 용기(18)와 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104) 사이에 멸균 경계를 제공한다. 유리하게는, 배양 챔버(104)는 샘플 용기(18)의 우물(61) 내부의 세포 배양물의 오염을 방지하기 위해 항상 멸균 상태로 유지될 필요는 없다. 추가적으로, 멸균층(16)은 증발을 감소시키는 동시에 O2, N2, CO2, 공기 등가 같은 가스에 또한 투과성일 수 있다.
멸균층(16)은 샘플 용기(18)의 우물(61) 내에서 세포 배양물의 오염을 방지하거나 적어도 감소시키는 데 유용하고(특히 이하에 설명되는 바와 같이 피펫 팁에 의한 제1 관통 이전에), 또한 샘플 용기(18)의 우물(61)을 떠나는 증발을 방지하거나 적어도 감소시키는 데 유용하다. 이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 샘플을 채취하거나 샘플 용기(18)의 우물(61)에 현탁제를 첨가할 때, 피펫 팁(71)은 용기 조립체(200)의 멸균층(16)을 관통한다.
피펫 팁(71)이 멸균층(16)을 관통하는 것으로부터 발생하는 구멍이 전술된 멸균층(16)에 의해 제공되는 효과의 일부를 감소시킬 수도 있지만, 유효성의 감소는 멸균층(16)을 관통하는 피펫 팁(71)으로부터 생성된 구멍이 비교적 작다는 점에서 완화된다. 추가적으로, 하나 이상의 탄성층(예를 들어, 멸균층(16) 위의 제1 및 제2 탄성층(13, 4))은 샘플 용기(18) 내의 우물(61)(예를 들어, 샘플 저장조) 위의 헤드스페이스(20)를 밀봉하는 것을 도울 수 있다. 하나 이상의 탄성층은 또한 멸균층(16)이 관통된 후 오염을 감소시키고, 증발을 더 감소시키는 것을 도울 수 있다.
추가적으로, 하나 이상의 탄성층은 샘플 용기(18) 내의 우물(61) 위의 헤드스페이스(20) 내의 필요한 가스 농도를 제어하고 유지하는 것을 허용하는 기밀 밀봉부를 제공한다. 덮개 하우징(8)은 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 우물(61) 위에 헤드스페이스(20)를 제공하도록 구성된다. 몇몇 예에서, 덮개 하우징(8)에 의해 제공되는 헤드스페이스(20)는 20 mL 내지 400 mL 범위일 수 있다. 몇몇 추가의 예에서, 덮개 하우징(8)에 의해 제공되는 헤드스페이스(20)는, 추가로 설명되는 바와 같이, 격벽을 갖고 마이크로유체 기기를 갖는 플레이트와 함께 작동하도록 구성되는 제1 유형의 가스 공급 덮개에 대해 60 mL 내지 90 mL 범위일 수 있다. 몇몇 추가의 예에서, 덮개 하우징(8)에 의해 제공되는 헤드스페이스(20)는, 추가로 설명되는 바와 같이, 마이크로유체 기기를 갖지 않는 플레이트와 함께 작동하도록 구성되고 따라서 분할되지 않는 제2 유형의 가스 공급 덮개에 대해 80 내지 120 mL의 범위일 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개 하우징(8)은 가스가 샘플 용기(18) 내의 우물(61) 위의 헤드스페이스(20)에 진입 및 진출할 수 있게 하는 가스 포트(11, 12)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 포트(11)는 입구 포트일 수도 있고, 가스 포트(12)는 출구 포트일 수도 있다(또는 그 반대도 마찬가지임). 몇몇 예에서, 가스 입구 포트는 2개 이상의 가스(예를 들어, 산소, 이산화탄소 및 질소)를 혼합하여 헤드스페이스(20)에 가스 혼합물을 공급하기 위한 원하는 농도를 갖는 가스 혼합물을 달성하는 디바이스에 결합될 수도 있다. 가스 출구 포트는 원하는 유량(예를 들어, 일단 원하는 압력이 달성되면 가스 입구의 유량과 일치함)으로 헤드스페이스(20)로부터 가스를 배기하는 데 사용된다. 도시되어 있지는 않지만, 몇몇 예에서, 덮개 하우징은 상이한 가스에 대한 다수의 입구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이는 산소, 이산화탄소, 및 질소를 위한 개별 입구를 포함할 수도 있다.
본 개시내용은 단순화를 위해 가스 입구/포트 및 가스 소스를 언급하고 있지만, 가스 소스는 액체 또는 부분적 액체 형태일 수도 있고, 가스 입구 내로 그리고 대응 채널/파이프를 통해 유동하는 유체는 액체 또는 부분적 액체 형태일 수도 있다는 것이 고려된다.
도 4 및 도 5에 도시되어 있는 예는 2개의 가스 포트: 가스 입구 포트 및 가스 출구 포트를 포함하는 것으로서 덮개 하우징(8)을 도시하고 있다. 이러한 예에서, 덮개 조립체(8)는 비-마이크로유체 용례를 위해 사용될 수 있다. 덮개 하우징(8)이 마이크로유체 용례를 위해 구성될 때와 같은 대안적인 예에서, 이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 덮개 하우징(8)은 저장조 우물로부터 배양 우물로의 시약의 유체 유동을 제어하기 위해 저장조 우물 위의 공간(이러한 공간은 배양 우물 위의 헤드스페이스로부터 분할되어 있음)으로/로부터 가압 가스를 도입하거나 제거하기 위한 추가 가스 포트를 포함할 수 있다. 본 개시내용은 특정 수의 가스 포트를 개시하고 있지만, 임의의 적합한 수의 가스 포트가 고려된다. 예를 들어, 산소용 입구 포트, CO2용 입구 포트, 질소용 입구 포트 등과 같은, 상이한 가스에 대한 추가 가스 포트가 포함될 수도 있다.
몇몇 예에서, 가스 포트는 샘플 용기(18) 내의 우물(61) 위의 헤드스페이스(20)가 0% 내지 100% 범위의 산소 농도를 가질 수 있게 하여, 용기 조립체(200)가 헤드스페이스(20) 내의 광범위한 산소 농도를 허용함으로써 극혐기성 생물로부터 호기성 유기체까지 전체 범위의 세포를 배양하기 위해 사용될 수 있게 된다. 몇몇 예에서, 가스 포트는 헤드스페이스(20)의 산소 농도를 0% 내지 5%, 0% 내지 10%, 또는 0% 내지 20%의 레벨로 조정하는 데 사용될 수 있다.
덮개 하우징(8)은 또한 덮개 하우징(8)을 샘플 용기(18)에 고정하고 밀봉하기 위한 편심 레버(7) 및 밀봉 기구(9)를 포함한다. 편심 레버(7) 및 밀봉 기구(9)는 이하에 더 상세히 설명될 것이다.
도 8은 샘플 용기(18)의 평면도이다. 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 샘플 용기(18)는 여러 열로 배열된 복수의 우물(61)을 포함한다. 도 8에 도시되어 있는 예에서, 샘플 용기(18)는 사용자가 48개의 병렬 배양을 수행할 수 있게 하는 총 48개의 우물을 포함한다. 샘플 용기(18)의 대안적인 크기도 가능하다. 예를 들어, 샘플 용기(18)는 6개, 12개, 24개, 96개, 384개 또는 1536개 우물 중 임의의 하나, 그 사이의 임의 수의 우물, 또는 임의의 적합한 수의 우물을 포함하도록 크기 설정될 수도 있다.
도 8에 추가로 도시되어 있는 바와 같이, 샘플 용기(18)는 우물(61)을 둘러싸는 밀봉 표면(17)을 포함한다. 밀봉 표면(17)은 함께 연계되고 우물(61)의 주연부 주위에 반원형으로 성형된 복수의 만곡된 에지를 포함한다.
도 9는 마이크로유체 기기를 갖는 마이크로플레이트용으로 분할된 덮개 하우징(8)의 제1 예의 저면도이다. 도 10은 마이크로유체 기기를 갖는 마이크로플레이트용으로 분할된 덮개 하우징(8)의 예의 저면 등각도이다. 도 11은 샘플 용기(18)에 대해 마이크로유체를 갖는 마이크로플레이트에 대해 분할된 덮개 하우징(8)의 저면 등각도이다. 도 9 내지 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 밀봉 표면(35)은 덮개 하우징(8)의 저부 내부 표면(28)으로부터 돌출한다. 밀봉 표면(35)은 제1 탄성층(13)(또한 도 6 참조)에 접촉하여 아래로 누르도록 구성되어 있고, 제1 탄성층은 따라서 샘플 용기(18)의 밀봉 표면(17)에 대해 압축되게 되어, 이에 의해 덮개 하우징(8)의 내주부와 샘플 용기(18) 사이에 기밀 밀봉부를 형성한다. 이는 제1 탄성층(13)의 또 다른 장점을 예시한다.
밀봉 표면(35)은 제1 및 제2 오목 영역(32, 34)에 비해 상승되어 있다. 밀봉 표면(35)은 제1 및 제2 오목 영역(32, 34)과 용기 조립체(200)의 외부 사이의 경계 구조로서 작용할 수 있다.
밀봉 표면(35)은 샘플 용기(18)의 밀봉 표면(17)의 형상에 합치하여 밀봉 표면(17)의 에지를 따라 균일한 압력을 인가한다. 밀봉 표면(35)은 최소 내측 침입을 갖고 우물(61)의 에지를 둘러싸도록 구성된다.
밀봉 표면(17, 35) 사이에 기밀 밀봉부를 생성하기 위해 압력의 임계량이 덮개 하우징(8)과 샘플 용기(18) 사이에 필요하다. 밀봉 표면(17, 35) 사이의 접촉 표면적을 증가시키는 것은 기밀 밀봉부를 생성하는 데 필요한 압력의 임계량을 증가시키는데, 이는 샘플 용기(18)의 구조적 완전성을 손상시킬 수 있다. 밀봉 표면(17, 35)의 형상은 덮개 하우징(8)과 샘플 용기(18) 사이에 기밀 밀봉부를 형성하는 데 필요한 압력의 임계량을 최소화하는 우물(61)을 둘러싸는 최적 영역으로 접촉 면적을 감소시킨다.
몇몇 예에서, 샘플 용기(18)는 마이크로유체 샘플 용기이다. 이러한 예에서, 샘플 용기(18)의 열 A 및 B(도 8 참조)는 마이크로유체 펌핑 프로세스를 통해 공급되는 배양용 세포를 갖는 다른 우물 내로 공급할 수 있는 저장조 우물(예를 들어, 배지, 시약, 영양소, pH 조절 액체 또는 임의의 다른 적합한 액체를 수납하는 우물)로서 역할을 할 수 있다. 특정 특성을 갖는 분위기가 배양을 위해 사용되는 우물(61)(본 명세서에서는 "배양 우물"이라 지칭됨) 내에서 생성되는 동안, 펌핑 프로세스가 수행될 수 있도록 압력이 저장조 우물에 인가될 필요가 있을 수도 있다. 즉, 이하에 추가로 설명되는 바와 같이, 가압 가스(예를 들어, 질소)가 저장조 우물 위의 공간 내로 도입되어 압력을 증가시키고 이에 의해 저장조 우물로부터의 유체가 마이크로유체 채널을 통해 배양 우물 내로 운반되게 할 수도 있다. 배양 우물 위의 헤드스페이스 내에 원하는 압력 및 가스 농도를 유지하기 위해, 샘플 용기(18)의 이들 영역은 분리되어야 한다. 따라서, 도 9 내지 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 격벽(33)은 제1 및 제2 오목 영역(32, 34)을 분리하는 데 사용된다.
도 9 내지 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 격벽(33)은 서로로부터 밀봉된 우물(61)의 개별 섹션을 생성하기 위해 덮개 하우징(8)의 저부 내부 표면(28) 상에 있다. 몇몇 예에서, 밀봉 표면(35)과 격벽(33)은 서로 연속적이다.
예시적인 예로서, 격벽(33)은 배양 우물을 위해 지정되는 제1 오목 영역(32)을 형성할 수 있고(명확성을 위해, 제1 오목 영역(32)은 배양 우물 위의 헤드스페이스(20)를 형성하는 것임), 저장조 우물용으로 지정되는 제2 오목 영역(34)을 추가로 형성할 수 있다.
2개의 개별 오목한 영역이 이 예에서 도시되어 있지만, 덮개 하우징(8)은 우물(61)을 더 세분하기 위해 추가 격벽을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 산소와 같은 제1 농도의 가스를 필요로 하는 제1 세트의 배양용 우물은 제1 농도와는 상이한 제2 농도의 가스(예를 들어, 산소)를 필요로 하는 제2 세트의 배양용 우물로부터 다른 격벽에 의해 세분될 수도 있다.
밀봉 표면(35) 및 격벽(33)은 제1 탄성층(13)을 압축하여 이에 의해 원하는 레벨의 밀봉을 제공하기 위해 제1 탄성층(13)에 대해 눌러질 수 있는 강성 재료로부터 제조된다. 몇몇 예에서, 밀봉 표면(35)과 격벽(33)은 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)과 같은 강성 폴리머 재료로부터 제조된다.
도 9에 제공된 예에 도시되어 있는 바와 같이, 덮개 하우징(8)은 각각 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 가스 포트(11, 12)에 각각 연결되는 2개의 개구(36, 37)를 포함한다. 이들 개구 중 하나는 가스를 공급하기 위한 입구이고, 다른 개구는 가스를 배기하기 위한 출구이다. 개구(36, 37)는 제1 오목 영역(32)에 제공되고, 따라서 제어된 농도의 공기, 산소, 질소 또는 CO2를 갖는 가스를 샘플 용기(18) 내의 배양 우물에 공급하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 예에서, 이 가스는 원하는 레벨로 가습될 수도 있다. 제3 개구(38)가 제2 오목 영역(34)에 제공되고, 저장조 우물 위의 헤드스페이스를 가압하고 따라서 저장조 우물로부터의 액체가 마이크로유체 채널을 통해 배양 우물 내로 이동하게 하기 위해, 샘플 용기(18) 내의 저장조 우물에 가압 가스를 공급하도록 덮개 하우징(8)(도 23 참조)의 제3 가스 포트(25)에 연결될 수 있다. 이 예에서, 덮개 조립체(8)는 마이크로유체 용례를 위해 구성된다.
덮개 하우징(8)은 샘플 용기(18)를 환경적으로 밀봉한다. 세포 배양을 위해 원하는 분위기를 형성하는 혼합된 가스는 덮개 하우징(8) 아래로 안내되어 우물(61) 위를 통과한다. 샘플 용기(18)가 샘플 용기(18) 내의 배양 우물에 공급하기 위한 저장조 우물을 포함하는 경우, 저장조 우물은 덮개 하우징(8)의 격벽(33)을 사용하여 배양 우물로부터 밀봉될 수 있다.
격벽(33)은 저장조 우물의 상부에 인가되는 압력이 미생물 배양물을 배양하는 데 사용되는 우물의 상부에 인가되는 압력과 상이할 수 있게 한다. 격벽(33)은 또한 배양 우물 내의 성분과 저장조 우물 위의 가스의 혼합을 방지하는 것을 허용하고, 따라서 배양 우물 위의 헤드스페이스 내의 가스가 조절될 수 있게 한다.
도 9 내지 도 11을 계속 참조하면, 덮개 하우징(8)은 제1 탄성층(13)이 배양 중에 지정된 한계를 넘어 변형되지 않는 것을 보장하기 위해 샘플 용기(18)를 커버하고 있는 제1 탄성층(13)을 아래로 누르는 하나 이상의 포스트(30)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 탄성층(13)은 특정 임계값 초과의 열 및 가스에 노출될 때 외측 방향으로 팽창하고 따라서 변형(일시적으로 또는 영구적으로)하기 쉬울 수도 있는 재료로 제조될 수 있다. 포스트(30)는 세포 배양을 위해 구성된 우물(61)을 커버하는 제1 오목 영역(32) 내의 저부 내부 표면(28)으로부터 돌출된다. 포스트(30)는 우물(61)을 향해 연장되어 배양 중에 우물(61)을 포함하여 전체로서 시스템으로부터 방출되는 열, 가스 또는 다른 힘으로 인해 제1 탄성층(13)이 변형되어 상향으로(예를 들어, 임계량을 넘어) 밀리는 것을 방지하는 것을 돕는다. 몇몇 예에서, 포스트(30)는 격벽(33) 또는 밀봉 표면(35)까지 연장되지 않고, 따라서 밀봉부가 형성될 때 탄성층(13)에 접촉하거나 밀리지 않는다. 오히려, 포스트(30)는 단지 탄성층(13)이 임계량 초과로 변형될 때에만 접촉할 수도 있다.
도 9 내지 도 11은 덮개 하우징(8)의 저부 내부 표면(28) 상에 2개의 포스트를 도시하고 있지만, 대안적인 예에서 덮개 하우징(8)은 단지 하나의 포스트만을 포함할 수도 있거나, 2개 초과의 포스트를 포함할 수도 있다. 따라서, 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 포스트(30)의 배열은 예시적인 예로서 제공되고, 덮개 하우징(8)은 이 특정 배열에 한정되지 않는다.
도 12는 덮개 하우징(8)의 다른 예의 저면도이다. 이 예에서, 덮개 하우징(8)의 저부 내부 표면은 도 9 내지 도 11에 도시되어 있는 격벽(33)을 포함하지 않아, 덮개 하우징(8)의 저부 내부 표면 상에 단지 단일 오목 영역(42)만이 존재하게 된다. 밀봉 표면(45)은 오목 영역(42)을 둘러싼다. 밀봉 표면(45)은 밀봉 표면(35)과 실질적으로 유사하거나 동일하다. 이 예에서, 덮개 하우징(8)의 저부 내부 표면은 오목 영역(42)으로부터 돌출하는 4개의 포스트(40)를 포함한다.
도 12에 도시되어 있는 예에서, 덮개 하우징(8)은 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 가스 포트(11, 12)에 연결되는 2개의 개구(36, 37)를 포함한다. 개구(36, 37)는 각각 입구 가스 포트와 출구 가스 포트(예를 들어, 가스 포트(11, 12)) 중 하나에 대응하고 단일 오목 영역(42)에 제공된다. 개구(36, 37)는 제어된 농도의 공기, 산소, 질소 또는 CO2를 갖는 가스를 배양 우물에 공급하고 가스를 배기하기 위해 사용될 수 있다. 이 예에서, 덮개 조립체(8)는 비-마이크로유체 용례를 위해 구성된다.
도 13은 덮개 하우징(8)의 안내 요소(2)를 통해 삽입된 피펫 팁(71)을 도시하고 있는 용기 조립체(200)의 단면도이다. 이 예에서, 피펫팅 로봇(70)이 피펫 팁(71)의 이동을 제어한다. 도 14는 피펫 팁(71)이 용기 조립체(200)로부터 제거된 후의 용기 조립체(200)의 단면도이다.
피펫팅 로봇(70)이 피펫 팁(71)의 이동을 제어하기 위해 설명되어 있지만, 본 명세서의 개시내용은 샘플 용기(18)의 우물(61) 내에 유체를 샘플링하여 도입하는 것이 또한 수동으로 수행될 수도 있다는 것을 고려한다. 예를 들어, 사용자는 하나 이상의 우물(61)로부터 유체를 샘플링하거나 하나 이상의 우물(61) 내에 유체를 도입하기 위해 하나 이상의 우물(61) 내에 하나 이상의 피펫 팁(71)을 수동으로 삽입할 수도 있다.
도 13 및 도 14에 도시되어 있는 바와 같이, 안내 요소(2)는 샘플 용기(18) 내의 특정 위치(예를 들어, 우물(61))를 향해 피펫 팁(71)을 안내하는 것을 도울 수 있는 중공 내부 부분(60)을 각각 형성한다. 몇몇 예에서, 중공 내부 부분(60)은 용기 조립체(200)의 다양한 층 및 구성요소를 통해 피펫 팁(71)을 안내하는 것을 돕기 위해 원추형 또는 절두원추형 형상을 갖는다. 이는 배양 및/또는 발효 동안 배양 챔버(104) 내부에 있을 때 미생물반응기(100)에 의한 용기 조립체(200)의 교반 또는 진탕 동안 피펫 팁(71)이 삽입 및 제거될 때 특히 유리하다.
용기 조립체(200)의 궤도 진탕 운동 중에, 피펫 팁(71)은 원하는 우물 위의 안내 요소(2) 내에 삽입될 수도 있다. 중공 내부 부분(60)의 직경이 배양 챔버(104) 내부의 교반(예를 들어, 진탕) 직경보다 더 작아지자마자, 피펫 팁(71)과 안내 요소(2) 사이에 직접 접촉이 존재한다. 피펫 팁(71) 및 피펫팅 로봇(70)으로의 연결부의 가요성으로 인해, 피펫 팁(71)은 안내 요소(2)의 가장 좁은 부분으로 그리고 최종적으로 안내 요소(2)를 통해 안내된다. 그 후, 피펫 팁(71)은 샘플 용기(18)의 우물(61)에 도달하기 위해 용기 조립체(200)의 다양한 층 및 구성요소를 통해 밀릴 수 있다.
예를 들어, 피펫 팁(71)은 멸균층(16)에 도달할 때까지 제2 탄성층(4)의 개구(6), 덮개 하우징(8)의 관통 구멍(23), 및 제1 탄성층(13)의 개구(15)를 통과할 수 있다. 피펫 팁(71)은 멸균층(16) 내의 구멍을 관통하고, 그 후 샘플 용기(18) 상의 우물(61)에 도달하기 위해 충분히 강성이다. 이에 따라, 안내 요소(2), 덮개 하우징(8)의 관통 구멍(23), 및 다양한 층은 피펫 팁(71)의 단부를 샘플 용기(18) 위의 안정한 위치에 정확하게 위치시키는 역할을 할 수도 있고, 구멍의 크기는 구멍이 샘플 용기(18)의 진탕으로 인해 확장되지 않도록 샘플 용기(18)가 진탕될 때 피펫 팁(71)의 크기로 제한될 수 있으며, 이에 따라, 피펫 팁(71)이 통과하는 것으로부터 형성된 구멍의 크기가 최소화된다.
더욱이, 안내 요소(2)에 의한 피펫 팁(71)의 정확한 위치설정은, 멸균층(16)이 피펫 팁(71)의 다중 삽입 중에 동일한 우물 위의 다수의 위치에서 관통되지 않는 것을 보장한다. 이는 단일 실험이 단일 우물에 대한 수백 개의 피펫팅 팁 삽입을 포함할 수도 있고, 동일한 우물 위의 멸균층(16) 내의 다수의 구멍이 오염 위험을 증가시킬 수도 있기 때문에 유리한 특징이다.
미생물반응기(100)는 용기 조립체(200)를 궤도 방식으로 이동시키도록 구성된 액추에이터 시스템을 포함한다. 연속적인 진탕은 우물(61)의 통기를 개선하고 우물 내부의 침전을 방지한다. 따라서, 우물 내로 또는 우물 외로 피펫팅하는 동안 진탕을 중단하는 것은 바람직하지 않다. 제1 및 제2 탄성층(13, 4)의 개구(15, 6)가 마모되는 것을 방지하기 위해, 피펫 팁(71)은 개구(15, 6)의 측면이 손상되는 것을 회피하기 위해 개구(15, 6)의 중간부를 타격해야 한다.
피펫 팁(71)을 덮개 하우징(8) 내의 관통 구멍(23) 및 제1 및 제2 탄성층(13, 4) 내의 개구(15, 6)의 중간부로 안내하기 위해, 피펫 팁(71)은 안내 구조체(1)의 안내 요소(2)에 의해 안내된다. 안내 요소(2)는 피펫 팁(71)을 관통 구멍(23)과 개구(15, 6)의 중간부로 안내하고 용기 조립체(200)의 교반 중에 피펫 팁(71)을 이 위치에 중심설정하여 유지하기 위한 깔때기처럼 작용한다. 피펫 팁(71)이 개구(15, 6)로부터 제거된 후, 개구는 제1 및 제2 탄성층(13, 4)의 탄성 특성을 통해 자체로 폐쇄된다.
몇몇 예에서, 미생물반응기(100)의 액추에이터 시스템은 600 RPM 내지 1000 RPM의 범위 내에서, 1 내지 6 mm의 교반 직경을 갖고 궤도 방식으로 용기 조립체(200)를 이동시키도록 구성된다. 몇몇 다른 예에서, 미생물반응기(100)의 액추에이터 시스템은 600 RPM 내지 800 RPM의 범위 내에서, 1 내지 5 mm의 교반 직경을 갖고 궤도 방식으로 용기 조립체(200)를 이동시키도록 구성된다. 몇몇 다른 예에서, 미생물반응기(100)의 액추에이터 시스템은 100 RPM 내지 1000 RPM의 범위 내에서, 1 내지 5 mm의 교반 직경을 갖고 궤도 방식으로 용기 조립체(200)를 이동시키도록 구성된다. 몇몇 다른 예에서, 미생물반응기(100)의 액추에이터 시스템은 600 RPM 내지 800 RPM의 범위 내에서, 3 mm의 교반 직경을 갖고 궤도 방식으로 용기 조립체(200)를 이동시키도록 구성된다. 몇몇 다른 예에서, 미생물반응기(100)의 액추에이터 시스템은 100 RPM 내지 2000 RPM의 범위 내에서, 1 내지 30 mm의 교반 직경을 갖고 궤도 방식으로 용기 조립체(200)를 이동시키도록 구성된다. 다른 예에서, 미생물반응기(100)의 액추에이터 시스템은 0 RPM 내지 2000 RPM의 범위 내에서 궤도 방식으로 용기 조립체(200)를 이동시키도록 구성된다. 몇몇 다른 예에서, 미생물반응기(100)의 액추에이터 시스템은 100 RPM 내지 1500 RPM의 범위 내에서 궤도 방식으로 용기 조립체(200)를 이동시키도록 구성된다. 몇몇 예에서, 교반 직경은 1 내지 6 mm일 수도 있다.
멸균층(16)이 피펫 팁(71)에 의해 관통된 후, 제1 탄성층(13)은 샘플 용기(18)의 우물(61) 위에 밀봉부를 유지한다. 예를 들어, 제1 탄성층(13)은 각각의 우물(61) 위에 개구(15)를 포함하고, 개구(15)는 피펫 팁(71)에 의해 관통되지 않을 때 자체로 자동으로 밀봉될 수 있다는 점에서 "자가 복구"식이다.
제1 및 제2 탄성층(13, 4)은 임의의 적합한 탄성 및 유연성 재료로부터 제조될 수 있다. 몇몇 예에서, 제1 및 제2 탄성층(13, 4)은 적합한 탄성 및 유연성을 제공하는 실리콘 필름이다. 대안적으로, 제1 및 제2 탄성층(13, 4)은 연성 폴리머, 또는 연화제와 혼합된 경성 폴리머로 제조될 수 있다.
피펫 팁(71)은 전술된 안내 요소(2)에 의해 제1 탄성층(13)의 개구(15) 내로 정밀하게 안내된다. 각각의 개구(15)는 피펫 팁(71)의 압력으로 인해 개방되어, 상기 피펫 팁(71)은 도 13에 도시되어 있는 바와 같이 멸균층(16)을 관통하고 우물(61) 내로 침지될 수 있게 된다. 피펫팅 절차가 종료된 후에, 피펫 팁(71)은 우물(61) 외부로 당겨진다. 피펫 팁(71)에 의해 인가되는 압력이 없으면, 제1 탄성층(13)의 개구(15)는 자체적으로 기밀 방식으로 폐쇄되고 따라서 손상될 때 멸균층(16) 위에 밀봉부를 제공한다.
도 13 및 도 14는 제1 및 제2 탄성층(13, 4)의 개구(15)의 자가 복구 특성을 도시하고 있다. 도 13에서, 개구(15, 6)는 피펫 팁(71)을 삽입될 때 개방되고, 도 14에서는, 개구(15, 6)는 피펫 팁(71)이 제거된 후에 폐쇄된다.
관통 구멍(23)은 덮개 하우징(8)의 헤드스페이스(20)로부터 가스가 누설되게 할 수 있다. 따라서, 제2 탄성층(4)은 덮개 하우징(8)의 관통 구멍(23) 위에 도포된다. 몇몇 예에서, 제2 탄성층(4)은 적어도 하나의 측면에서 자가 접착성이다.
제2 탄성층(4)의 개구(6)는 덮개 하우징(8)의 각각의 관통 구멍(23) 위에 정렬된다. 개구(6)는 개구(15)와 같이, 피펫 팁(71)이 그를 통해 밀려질 때 개방되고, 피펫팅 절차 후에, 개구(6)가 자체적으로 폐쇄되어 헤드스페이스(20)를 밀봉하도록 구성되는 점에서 자가 복구식이다.
도 15는 개방 상태에서 밀봉 기구(9)를 도시하고 있는 단면도이다. 도 16은 폐쇄 상태에서 밀봉 기구(9)를 도시하고 있는 단면도이다. 밀봉 기구(9)는 샘플 용기(18)를 손상시키지 않고, 덮개 하우징(8)과 샘플 용기(18) 사이에 기밀 밀봉부를 생성하기 위해 충분한 양의 압력으로 덮개 하우징(8)을 샘플 용기(18) 상으로 누르도록 구성된다.
밀봉 기구(9)는 압입 연결에 의해 밀봉 기구(9) 내부에 장착되는 프레스 슬리브(82)를 포함한다. 프레스 슬리브(82)는 밀봉 기구(9) 내부의 볼 슬리브(81)와 수직으로 정렬된다. 볼 슬리브(81)는 반경방향 안내 볼(83)과 맞물리는 견부(87)에서 종료한다. 견부(87)의 수직 위치에 기초하여, 반경방향 안내 볼(83)은 덮개 하우징(8)과 베이스 포스트(85)(도 19 참조) 사이의 밀봉부를 개방 또는 폐쇄한다.
볼 슬리브(81)는 스프링(80)에 의해 편향되어 개방 위치에서 아래로 눌러진다. 편심 레버(7)가 작동될 때, 견부(87)는 위로 당겨진다. 프레스 슬리브(82)의 직경은 반경방향 안내 볼(83)이 상향으로 당겨질 때 감소되는데, 이는 반경방향 안내 볼(83)이 궤도 진탕 플랫폼(180)(도 19 및 도 21 참조)의 베이스 포스트(85)의 홈(88)을 향해 반경방향으로 변위되게 한다. 이는 덮개 하우징(8)과 베이스 포스트(85) 사이에 형태 끼워맞춤을 생성하고, 이에 의해 덮개 하우징(8)을 베이스 포스트(85)에 부착한다.
추가적으로, 밀봉 기구(9)는 샘플 용기(18)가 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104) 내부에 유지될 때 덮개 하우징(8)이 샘플 용기(18) 상으로 눌러져 샘플 용기(18) 위에 밀봉된 가스 분위기를 생성하게 한다. 발생된 토크로 인해, 편심 레버(7)는 폐쇄 위치에서 자가 로킹된다.
편심 레버(7)가 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동하도록 동작될 때, 반경방향 안내 볼(83)은 프레스 슬리브(82)의 직경이 증가되는 하향으로 밀려, 반경방향 안내 볼(83)이 베이스 포스트(85)로부터 덮개 하우징(8)을 해제하기 위해 홈(88)으로부터 이격하여 반경방향으로 팽창하게 된다. 따라서, 밀봉 기구(9)는 베이스 포스트(85)로부터 덮개 하우징(8)을 부착 및 탈착할 뿐만 아니라, 덮개 하우징(8)을 샘플 용기(18) 상으로 누르고 그로부터 해제하는 쉬운 방법을 제공한다.
덮개 하우징(8)이 샘플 용기(18) 상으로 눌러질 때, 덮개 하우징(8) 내부의 밀봉 표면(35)과 격벽(33), 및 샘플 용기(18) 상의 밀봉 표면(17)의 기하학적으로 독특한 고도에 의해 덮개 하우징(8)과 샘플 용기(18) 사이에 밀봉부가 생성된다. 밀봉 표면(17, 35)의 형상은 덮개 하우징(8)을 샘플 용기(18) 상으로 누르기 위해 필요한 밀봉 기구(9) 및 편심 레버(7)로부터의 압력을 감소시켜, 덮개 하우징(8)이 샘플 용기(18)를 손상시키지 않고 기밀 방식으로 샘플 용기(18)를 밀봉할 수 있게 한다.
도 17은 덮개 하우징(8) 및 샘플 용기(18)의 단면도이다. 덮개 하우징(8)은 덮개 하우징(8)과 샘플 용기(18) 사이에 다른 밀봉부를 제공하기 위해 샘플 용기(18)의 외부 측벽에 맞물리고 그에 대해 자체로 압축되는 밀봉부(90)를 더 포함할 수 있다. 밀봉부(90)는 샘플 용기가 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104) 내에 삽입되기 전에 샘플 용기(18)로부터 가스가 진입하거나 빠져나가는 것을 차단하는 혐기성 밀봉부일 수 있다. 예를 들어, 용기 조립체(200)가 혐기성 챔버로서 사용을 위해 구성되도록, 몇몇 경우에 샘플 용기(18) 내부에 무산소 분위기에 대한 요구가 있을 수 있다. 밀봉부(90)는 산소가 샘플 용기(18)의 우물(61)로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
전술된 내용을 고려하여, 샘플이 혐기성 텐트 내에서 샘플 용기(18)에 추가될 수 있고, 샘플 용기(18)는 배양 및/또는 추가 작업을 위해 혐기성 텐트 외부에 위치될 수도 있는 미생물반응기(100)로 용기 조립체(200)를 가져오기 전에 덮개 하우징(8)으로 밀봉될 수 있다. 이는 사용자가 특수 장비 없이 자유롭게 배양물로 작업을 할 수 있게 한다는 점에서 유리하고, 미생물반응기가 혐기성 텐트 내에 위치될 필요가 없고 이에 의해 더 접근 가능하다는 점에서 또한 유리하다. 이에 따라, 샘플 용기(18)와 덮개 하우징(8) 사이의 혐기성 밀봉부는 옥외 환경에서 용기 조립체(200)의 용이한 운반을 허용한다.
도 18은 용기 조립체(200)의 해제 핀(19)을 도시하고 있는 단면도이다. 도 18에 도시되어 있는 바와 같이, 해제 핀(19)은 각각 O-링(24)에 의해 밀봉되고, 샘플 용기(18)로부터 덮개 하우징(8)을 해제하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 샘플 용기(18)는 덮개 하우징(8)을 파지하고 해제 핀(19) 상에 압력을 인가하여 샘플 용기(18)를 덮개 하우징(8) 외부로 밀거나 꺼냄으로써 덮개 하우징(8)으로부터 해제될 수 있다.
도 19 내지 도 21은 비-마이크로유체 용례를 위해 구성된 용기 조립체(200)의 예를 도시하고 있다. 이 예에서, 용기 조립체(200)는 2개의 편심 레버(7)를 갖는다. 도 19는 궤도 진탕 플랫폼(180)에 장착된 용기 조립체(200)를 도시하고 있고, 도 20은 마이크로유체 가스 채널(151)로의 연결부를 갖고 궤도 진탕 플랫폼(180)에 장착된 용기 조립체(200)의 단면도를 도시하고 있고, 도 21은 용기 조립체(200)가 그에 장착되지 않을 때 궤도 진탕 플랫폼(180)을 도시하고 있다.
도 22 내지 도 24는 마이크로유체 용례를 위한 3개의 가스 포트(11, 12, 25)를 포함하는 용기 조립체(200')의 예의 도면을 도시하고 있다. 도 22는 궤도 진탕 플랫폼(190)에 장착된 용기 조립체(200')를 도시하고 있고, 도 23은 마이크로유체 가스 채널(151)로의 연결부를 갖고 궤도 진탕 플랫폼(190)에 장착된 용기 조립체(200')의 단면도를 도시하고 있고, 도 24는 용기 조립체(200')가 그에 장착되지 않을 때 궤도 진탕 플랫폼(190)을 도시하고 있다. 이 예에서, 레버가 측면에서 오프셋되어 있기 때문에 3개의 편심 레버(7)가 용기 조립체(200') 상에 제공된다. 제3 레버를 제공함으로써, 압력이 전체 조립체 주위에 균일하게 분배될 수 있다. 그렇지 않으면, 오프셋 레버가 압력을 균일하게 분배하지 않을 것이다.
마이크로유체 가스 채널(151)은 배양 우물 내로 공급되는 저장조 우물의 시약의 유동을 제어하는 마이크로유체 밸브를 동작하기 위해 사용된다. 마이크로유체 가스 채널(151)은 마이크로유체 밸브가 압력이 인가될 때 폐쇄되고 압력이 인가되지 않을 때 개방되도록 마이크로유체 밸브를 가압하는 데 사용된다. 마이크로유체 밸브가 개방 및 폐쇄되는 특정 순서를 통해, 정의된 체적의 시약이 배양 우물 내에 공급될 수 있다. 몇몇 예에서, 각각의 마이크로유체 밸브를 개별적으로 제어하는 96개의 마이크로유체 가스 채널(151)이 있다. 이 기술은 그 전체가 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는, 2015년 1월 13일자로 허여된, 발명의 명칭이 "마이크로반응기 어레이, 마이크로반응기 어레이를 포함하는 디바이스, 및 마이크로반응기 어레이를 사용하기 위한 방법(Microreactor Array, Device Comprising a Microreactor Array, and Method for Using a Microreactor Array)"인 미국 특허 제8,932,544호에 더 상세히 설명되어 있다.
도 33은 가압 가스(3310)가 저장조 우물(3302) 위의 헤드스페이스를 가압하여 저장조 우물(3302)로부터의 액체가 유체 덕트(3306) 내로 아래로 이동하게 하는 마이크로유체 밸브 구성(3300)을 도시하고 있다. 마이크로유체 가스 채널(151)로부터 가압 가스(3312)를 공급하는 제어된 순서는 유체 덕트(3306)를 따라 마이크로유체 밸브(3308)가 개방 및 폐쇄되게 한다. 마이크로유체 밸브(3308)의 개방 및 폐쇄는 액체가 배양 우물(3304)에 도달할 때까지 유체 덕트(3306)를 가로질러 이동하게 한다.
미생물 배양물은 성장을 위해 가스 분위기를 필요로 한다. 대부분의 세포에서, 산소는 분위기의 임계 성분이다. 그러나, 순수 산소는 유기체에 유독할 수 있어 다양한 농도의 산소를 갖는 공기와 같은 분위기를 생성하기 위해 종종 질소로 희석되게 된다. 분위기로부터의 CO2는 pH를 조정하거나 광합성을 수행하는 광영양 유기체의 탄소 소스로서 사용될 수 있다. 용기 조립체(200)는 공기, 산소, 질소 및 CO2의 혼합물을 갖는 우물(61)에 대한 분위기를 제공하는 데 사용될 수 있다.
상기에 열거된 가스는 실험 중에 혼합될 수 있다. 몇몇 예에서, 2개의 가스가 혼합될 수 있다. 예를 들어, 분위기의 산소 농도를 증가시키기 위해, 공기가 산소와 혼합될 수 있다. 분위기의 산소 농도를 감소시키기 위해, 공기가 질소와 혼합될 수 있다. 분위기의 CO2 농도를 증가시키기 위해, 공기는 CO2와 혼합될 수 있다. 몇몇 예에서, 단지 2개의 가스만이 한 번에 혼합된다. 대안적인 예에서, 2개 초과의 가스가 혼합될 수 있다.
상기 예에서, 혼합물은 각각의 밸브가 개방 또는 폐쇄되는 시간 사이의 비를 설정하기 위해 펄스폭 변조(PWM) 신호로 제어되는 2개 이상의 밸브에 의해 생성된다. 가스는 가스 입구 포트(예를 들어, 예시 도면에서 가스 포트(11, 12) 중 하나)를 통해 공급된다. 밸브가 개방되어 있는 시간이 더 길수록, 밸브를 통과할 수 있는 가스의 농도가 더 높다. 가스가 혼합된 후, 센서는 분위기 내의 산소 또는 CO2 레벨을 측정할 수 있다. 제어 피드백은 미리 정의된 값에 도달하기 위해 이에 따라 PWM 신호를 조정할 수 있는 제어기이다.
샘플 용기(18) 내의 액체의 손실을 회피하기 위해, 덮개 하우징(8)을 통해 용기 조립체(200) 내로 도입된 가스는 습기로 포화될 수 있다. 이는 세포 배양을 위해 전용된 우물(61) 내의 배지의 증발을 방지한다. 따라서, 가스 포트(11, 12, 25) 중 하나 이상을 통해 최종적으로 공급되는 가스 스트림은 가스 스트림을 가습하기 위해 그 유동을 따라 적합한 지점에서(예를 들어, 가스의 소스와 입구 가스 포트 사이의 소정 지점에서) 물(또는 가스 스트림을 가습하기 위한 다른 적합한 액체)로 채워진 저장조를 통해 유도될 수도 있다. 예를 들어, 가스 입구 포트(예를 들어, 가스 포트(11, 12) 중 하나) 내로 공급되는 가스 스트림은 하나 이상의 가스 소스(예를 들어, 가스 캐니스터)에서 유래할 수도 있고, 다른 가스와 혼합될 수 있으며, 이어서 물 저장조를 통과할 수 있고, 최종적으로 가스 입구 포트 내로 공급될 수 있다. 몇몇 예에서, 튜브는 물을 통과하도록 저장조의 저부까지 가스 스트림을 안내할 수도 있다. 저장조 내의 물의 흡수를 최대화하기 위해, 이는 실온보다 훨씬 높게 설정된 온도로 열 패드에 의해 가열된다. 몇몇 예에서, 추가 가스 포트(25)(저장조 우물 위의 공간 내로 가압 가스를 공급함)는 유사한 프로세스에 의해 가습될 수도 있다. 다른 예에서, 추가 가스 포트(25)는 가습되지 않을 수도 있다.
도 25는 미생물반응기(100)의 컴퓨터 제어 시스템(2500)의 예를 개략적으로 도시하고 있다. 도 25에 도시되어 있는 바와 같이, 컴퓨터 제어 시스템(2500)은 전술된 바와 같이, 미생물반응기(100)의 동작을 제어하도록 동작식으로 결합된 컴퓨터 제어기(240)를 포함한다. 따라서, 컴퓨터 제어기(240)는 전술된 기능을 수행하기 위해 가스 공급부, 가스 밸브, 센서, 액추에이터 및 피펫팅 로봇(집합적으로 242)에 동작식으로 결합된다. 컴퓨터 제어기(240)는 또한 컴퓨터 제어기(240)에 의해 실행될 때, 컴퓨터 제어기(240)가 전술된 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램 제품을 유형적 및 비일시적 방식으로 저장하는 컴퓨터 저장 매체를 포함한다.
다른 실시예는 적어도 하나의 처리 디바이스(컴퓨터 제어기(240)의 프로세서와 같은)에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 처리 디바이스가 전술된 기능 중 하나 이상을 수행하게 하는 데이터 명령을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 예를 들어, 일 실시예는 적어도 하나의 처리 디바이스에 의해 실행될 때, 적어도 하나의 처리 디바이스가 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하고; 감지된 측정 파라미터를 처리하고; 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하게 하는 데이터 명령을 저장하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다.
도 26은 미생물반응기(100)의 기계 시스템(2600)의 예의 등각도이다. 기계 시스템(2600)은 용기 조립체(200)가 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104) 내부에 유지될 때 용기 조립체(200) 아래에 광학 센서(2602)를 위치시키기 위해 미생물반응기(100)에 의해 사용될 수도 있다.
광학 센서(2602)는 샘플 용기(18)의 각각의 우물(61) 아래, 또는 샘플 용기(18)의 우물(61)의 서브세트 아래로 이동되어, 각각의 우물 내의 세포 배양물의 측정값을 얻는다. 광학 센서(2602)의 이동은 2개의 수직 축(예를 들어, X 및 Y 축)을 따라 기계 시스템(2600)에 의해 제어된다. X 및 Y 축을 따라 광학 센서(2602)를 이동시키는 것은 광학 센서(2602)가 샘플 용기(18)의 각각의 우물(61) 아래에 위치될 수 있게 하여 각각의 우물(61)을 광으로 조명하고, 우물(61)로부터 다시 반환되는 산란광을 수용하여 바이오매스, pH, 용존 산소(DO) 및 형광과 같은 하나 이상의 파라미터의 측정값을 얻는다.
제1 모터(2604)는 Y-축을 따른 광학 센서(2602)의 위치를 제어하기 위해 Y-축에 평행한 샤프트(2608)를 따라 활주하도록 액추에이터(2606)에 동력 공급한다. 액추에이터(2606)는 X-축에 평행하고 광학 센서(2602)에 연결된 샤프트(2610)를 지지한다. 액추에이터(2606)는 샤프트(2618)를 따라 광학 센서(2602)를 이동시켜 이에 의해 Y-축을 따른 광학 센서(2602)의 위치를 제어하도록 구성된다.
제2 모터(2612)는 X-축을 따른 광학 센서(2602)의 위치를 제어하기 위해 X-축에 평행한 샤프트(2616)를 따라 활주하도록 액추에이터(2614)에 동력 공급한다. 액추에이터(2614)는 샤프트(2618)를 통해 광학 센서(2602)에 연결되어 샤프트(2610)를 따라 광학 센서(2602)를 이동시켜 이에 의해 X-축을 따른 광학 센서(2602)의 위치를 제어한다.
몇몇 예에서, 제1 및 제2 모터(2604, 2612)는 스텝 모터이다. 도 26에 도시되어 있는 예에서, 제1 및 제2 모터(2604, 2612)는 수직 축을 따른 액추에이터(2606, 2614)의 이동을 제어하기 위해 벨트(2620, 2622)를 각각 당긴다. 각각의 우물(61) 아래에 광학 센서(2602)를 위치설정하기 위해 수직 축을 따라 광학 센서(2602)를 이동시키기 위한 대안적인 예가 고려된다.
도 27은 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104)를 조명하는 데 사용될 수 있는 발광 다이오드 어레이 모듈(LAM)(2700)의 등각도이다. LAM(2700)은 애드온 모듈일 수 있다. LAM(2700)으로부터의 조명은 밝은 햇빛과 유사하다. 광의 스펙트럼 조성은 다양할 수 있다. LAM(2700)은 미생물반응기(100) 내의 광영양 미생물의 높은 처리량 배양을 허용한다.
LAM(2700)은 하우징(2702)을 포함한다. 몇몇 예에서, 하우징(2702)은 알루미늄으로부터 제조된다. 몇몇 예에서, 하우징(2702)의 크기는 대략 35 cm×26 cm×9.75 cm이다. 하우징(2702)에 대한 대안 재료 및 크기 치수가 가능하다.
도 28은 미생물반응기(100) 아래에 장착된 LAM(2700)의 저면 등각도이다. 도 29는 LAM(2700)의 개략도이다. 이제 도 28 및 도 29를 참조하면, LAM(2700)은 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104) 내부의 궤도 진탕 플랫폼(180, 190)(예를 들어, 진탕기) 상에 배치된 샘플 용기(18)(예를 들어, 마이크로플레이트 또는 마이크로타이터 플레이트)의 저부를 균질하게 조명하도록 구성된다.
LAM(2700)은 배양 챔버(104)를 조명하기 위해 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)(2710)의 어레이를 포함하고, 광을 포커싱하는 렌즈(2712) 및 광이 통과할 수 있게 하고, LED(2710) 및 렌즈(2712)의 어레이를 포함하는 LAM(2700)의 내부 구성요소를 보호하는 투명한 석영 플레이트(2714)를 포함할 수 있다.
LED(2710)는 시간 경과에 따라 상당한 양의 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, LAM(2700)은 LAM(2700) 및/또는 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104)를 냉각시키는 데 사용될 수 있는 냉각 플레이트(2716)(도 30 참조)를 포함한다.
도 30은 냉각 플레이트(2716)의 등각도이다. 이제 도 27 및 도 30을 참조하면, 냉각 플레이트(2716)는 출구(2706)를 통해 진출하기 전에 LAM(2700)을 냉각시키기 위해 코일(2718)을 통해 유동하는 액체 냉각제(예를 들어, 물)를 수용하는 입구(2704)를 포함한다. 코일(2718)은 코일(2718)의 표면적을 증가시키고 이에 의해 그를 통해 유동하는 액체 냉각제의 냉각 효과를 증가시키기 위해 구불구불한 형상을 가질 수 있다.
도 31은 샘플 용기(18)(예를 들어, 마이크로플레이트 또는 마이크로타이터 플레이트)를 냉각시키도록 구성된 덮개 하우징(8)의 예의 저면 등각도이다. 도 32는 덮개 하우징(8)의 평면 등각도이다. 이 예에서, 덮개 하우징(8)(예를 들어, 가스 공급 덮개)은, 일 단부에서 안내 요소(2)에 연결되고 샘플 용기(18)의 우물(61) 사이의 간극(62) 내로 하향 연장되는 냉각 핀(29)을 포함한다(도 8 참조). 냉각 핀(29)과 안내 요소(2)는 전도성 재료로 제조될 수 있고 따라서 샘플 용기(18)로부터 열을 빼앗아 용기 조립체(200) 외부의 주위 공기로 확산시키기 위한 히트 싱크로서 작용할 수 있다. 몇몇 예에서, 열을 더 신속하게 소산시키고 냉각 핀(29)과 샘플 용기(18) 사이의 열 접촉을 개선하기 위해, 샘플 용기(18)의 우물(61) 사이의 간극(62)에 탈염수와 같은 액체가 채워질 수 있다.
따라서, 냉각 핀(29)은 샘플 용기(18)와 배양 챔버(104)의 상부 부분 내의 양호하게 온도 조절된 공기 사이에 열 교환을 생성하는 동시에 피펫 팁(71)에 대한 가이드로서 역할을 할 수 있다. 냉각 핀(29)은 샘플 용기(18) 내부의 온도를 허용 가능한 레벨로 유지할 수 있고, 이는 샘플 용기(18) 내에 균일하게 분포된다. 또한, 냉각 핀(29)은 배양 챔버(104)의 상부 및 하부 부분 내부의 온도를 허용 가능한 레벨로 유지하는 것을 도울 수 있다.
도 34는 용기 조립체(200)를 사용하여 수행될 수 있는 혐기성 배양 방법(3400)의 예를 도시하고 있다. 방법(3400)은 배양 우물 위의 헤드스페이스 내의 산소 농도를 혐기성 환경에 있는 동안 임계량 미만인 미리 결정된 산소 범위(예를 들어, 0% 내지 5%, 0% 내지 10%, 그 사이의 임의의 범위)로 조정하는 작업(3402)을 포함한다. 다음, 방법(3400)은 용기 조립체(200)를 밀봉하는 작업(3404)을 포함한다. 전술된 예에 따르면, 용기 조립체(200)는 편심 레버(7)를 사용하여 밀봉될 수 있다.
방법(3400)은 다음에 용기 조립체(200)의 다양한 층 및 구성요소를 통해 배양 우물로부터 샘플링하는 작업(3406)을 포함한다. 예를 들어, 피펫 팁(71)이 안내 요소(2)를 통해, 제2 탄성층(4)의 개구(6)를 통해, 덮개 하우징(8)의 관통 구멍(23)을 통해, 그리고 제1 탄성층(13)의 개구(15)를 통해 삽입될 수 있어, 피펫 팁(71)이 멸균층(16)을 관통하고, 샘플 용기(18)의 배양 우물로부터 샘플을 얻을 수 있게 된다. 몇몇 예에서, 피펫 팁(71)은 피펫팅 로봇(70)에 의해 동작될 수 있다. 대안적으로, 피펫 팁(71)은 수동으로 동작될 수 있다. 작업 3406은 작업 3402에 의해 설정된 바와 같이, 용기 조립체(200)가 배양 우물 위의 헤드스페이스 내에 혐기성 분위기를 유지하는 동안 수행될 수 있다.
몇몇 예에서, 방법(3400)은 용기 조립체(200)의 다양한 층 및 구성요소를 통해 배양 우물에 시약, 배지 또는 pH를 추가하는 작업(3408)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 피펫 팁(71)은 배양 우물에 시약, 배지 또는 pH를 추가하기 위해 작업 3406과 관련하여 상기에 제공된 설명에 따라 삽입될 수 있다. 작업 3406은 용기 조립체(200)가 배양 우물 위의 헤드스페이스 내에 혐기성 분위기를 유지하는 동안 수행될 수 있다.
몇몇 예에서, 방법(3400)은 배양 우물에 공급하거나 배양 우물 내의 pH를 조정하기 위해 통합된 마이크로유체 기기를 통해 저장조 우물로부터 배양 우물로 시약, 배지 또는 pH 조정 용액과 같은 액체를 공급하는 작업(3410)을 포함할 수 있다. 작업 3410은 샘플 용기(18)가 궤도 진탕 플랫폼(180, 190)과 같은 마이크로유체 기기와 통합되는 예에서 수행될 수 있다.
도 35는 용기 조립체(200)를 사용하여 수행될 수 있는 혐기성 배양 방법(3500)의 다른 예를 도시하고 있다. 방법(3500)은 혐기성 환경에서 세포 및 배지를 샘플 용기(18)(예를 들어, 마이크로타이터 플레이트 또는 마이크로플레이트)의 우물(61)에 로딩하는 작업(3502)을 포함한다. 몇몇 예에서, 혐기성 환경은 매우 낮은 산소 농도를 갖는 혐기성 텐트이다.
다음, 방법(3500)은 밀봉부(90)를 사용하여 샘플 용기(18) 상에 덮개 하우징(8)을 밀봉하는 작업(3504)을 포함한다. 전술된 바와 같이, 밀봉부(90)는 산소가 샘플 용기(18)의 우물(61)로 진입하는 것을 방지한다.
다음, 방법(3500)은 혐기성 환경 외부의 용기 조립체(200)를 비혐기성 환경으로 유도하는 작업(3506)을 포함한다. 몇몇 예에서, 비혐기성 환경은 실험실의 일반 환경과 같은 혐기성 텐트 외부에 있는 환경을 칭한다. 몇몇 예에서, 비혐기성 환경은 미생물반응기(100)가 위치되는 곳이다.
다음, 방법(3500)은 용기 조립체(200)를 미생물반응기(100)의 배양 챔버(104) 내에 배치하고 편심 레버(7)를 갖는 밀봉 기구(9)를 사용하여 용기 조립체를 밀봉하는 작업(3508)을 포함한다.
다음, 방법(3500)은 배양 챔버(104) 내부에서 용기 조립체(200)를 연속적으로 또는 반연속적으로 교반하는 작업(3510)을 포함한다. 예를 들어, 용기 조립체(200)는 용기 조립체(200)가 안착되거나 부착되는 궤도 진탕 플랫폼(180, 190)의 운동에 의해 교반될 수 있다.
다음, 방법(3500)은 예로서 배양 우물 내의 액체의 일부를 제거함으로써 피펫 팁(71)으로 용기 조립체(200) 내부의 배양 우물을 샘플링하는 작업(3512)을 포함할 수 있다. 작업 3512는 용기 조립체(200)가 교반되는 동안(작업 3510 참조) 수행될 수 있다. 몇몇 예에서, 피펫 팁(71)은 피펫팅 로봇(70)에 의해 동작된다. 대안적으로, 피펫 팁(71)은 단독으로 또는 다중 피펫 도구를 사용하여 수동으로 동작될 수 있다. 작업 3512는 방법(3400)과 관련하여 전술된 작업 3406과 유사할 수 있다.
다음, 방법(3500)은 피펫 팁(71)으로 시약, 영양소 또는 배지를 배양 우물에 공급하는 작업(3514)을 포함할 수 있다. 작업 3514는 용기 조립체(200)가 교반되는 동안(작업 3510 참조) 수행될 수 있다. 몇몇 예에서, 피펫 팁(71)은 피펫팅 로봇(70)에 의해 동작된다. 대안적으로, 피펫 팁(71)은 수동으로 동작될 수 있다. 작업 3514은 전술된 작업 3408과 유사할 수 있다.
다음, 방법(3500)은 통합된 마이크로유체 기기(예를 들어, 샘플 용기(18)의 저부에 있는 설명된 공압 밸브 시스템)를 통해 시약, 영양소 또는 배지를 배양 우물에 공급하는 작업(3516)을 포함할 수 있다. 작업 3516은 방법(3400)과 관련하여 전술된 작업 3410과 유사할 수 있다.
프로바이오틱스(Probiotics)는 건강 증진 이점과 인체에 생체 기능적 영향을 미치는 살아있는 박테리아이다. 이는 통상적으로 장 내에 바람직한 박테리아의 수를 증가시키고 예를 들어 항생제 치료 후에 장내 세균총을 재생하는 데 사용된다. 이것이 프로바이오틱스 또는 프로바이오틱 영양 보충제에 대한 시장이 가치가 크게 증가된 하나의 이유이다. 인간 장내 미생물군유전체와 그 건강 증진 이점의 연구 분야는 영양 산업에서 특히 중요하다. 따라서, 미생물군유전체 유사 조건 하에서 프로바이오틱스의 배양과 같은, 혐기성 또는 미호기성 배양 기술에 대한 과학적 연구가 필수적이다. 프로바이오틱스는 락토바실러스(Lactobacillus) 또는 비피도박테리움(Bifidobacterium)과 같은 전범위의 혐기성 박테리아를 포함한다. 다양한 프로바이오틱 박테리아 중에서, 비피도박테리움 속(Bifidobacterium spp.)이 가장 널리 사용되고 연구된 프로바이오틱 박테리아 종 중 하나이다. 이들은 호기성 배양 조건 하에서 산소 호흡 및 성장의 불능성으로 인해 절대 혐기성 생물로서 분류되고, 지배적인 인간 장내 미생물군의 주요 구성원이다. 이들은 많은 잠재적인 병원성 박테리아의 성장을 제한하는 젖산 및 아세트산의 방출을 통해 pH를 제어하는 데 중요한 역할을 한다. 모유 수유 유아의 장관 내에서, 비피도박테리움이 우세한 세포종이다. 이는 장 내의 미생물의 80% 초과를 차지한다. 200개 초과의 알려진 락토바실러스의 종이 존재하는데, 이는 미국 식품의약국(FDA)에 의해 일반적으로 안전한 것으로 인정된(generally recognized as safe: GRAS) 젖산 박테리아 내의 가장 크고 가장 다양한 속이다. 락토바실러스 속은 이들의 인가된 건강 잠재성으로 인해 유제품 또는 프로바이오틱스의 발효 개시자 배양물로서 광범위하게 전개되고 연구되어 왔다.
본 출원에서는, 가스 공급 덮개와 조합하여 샘플 용기(18)를 포함하는 용기 조립체(200)를 사용하여 혐기성 배양 실험이 수행될 수 있다. 용기 조립체(200)는 바이오매스, pH 값, 액상의 산소 포화도(DO) 및 다양한 형광 분자 또는 단백질의 형광 강도와 같은 가장 통상적인 배양 파라미터의 온라인 모니터링을 가능하게 하는 미생물 배양의 높은 처리량 스크리닝을 위한 벤치탑 디바이스이다. 높은 처리량을 달성하기 위해, 배양은 각각 48개의 우물을 갖는 SBS/SLAS 표준 포맷 마이크로타이터 플레이트(예를 들어, 샘플 용기(18)) 내에서 수행되는데, 이는 용기 조립체(200) 내의 최대 48개의 배치(batches)의 동시 실행을 허용한다. 더욱이, 프로바이오틱 박테리아인 락토바실러스 카세이(Lactobacillus casei), 락토바실러스 플란타룸(Lactobacillus plantarum) 및 비피도박테리움 비피둠(Bifidobacterium bifidum)의 혐기성 회분식(batch) 및 유가식(fed-batch) 배양을 수행하기 위한 가스 공급 덮개를 사용하는 간단함. 가스 공급 덮개의 주요 장점은, 공급 및 pH 제어가 이제 5 내지 50 mL/min의 조정 가능한 유량으로 샘플 용기(18)의 직접 질소(예를 들어, 100% N2) 가스 공급 중에 동시에 이루어질 수 있다는 것이다.
락토바실러스 균주의 혐기성 배양
락토바실러스 속의 모든 배양 (락토바실러스 카세이 DSM 20011 또는 락토바실러스 플란타룸 DSM 20174)은 37℃ 주위 온도에서 혐기성 조건 하에서 MRS 액체배지(broth)에서 이루어졌다. MRS 액체배지는 배지 내의 잔류 분자 O2를 환원시킴으로써 산화-환원 전위에 대한 환원제로서 역할을 하는 0.5 g/L 시스테인-HCl로 농축되었다. 모든 전배양물(precultures)은 250 mL 삼각 플라스크 내에서 수행되었다. 이를 위해, 20 mL의 준비된 MRS 액체배지가 1 mL의 냉동배양물(cryoculture)로 접종되고 이어서 혐기성 조건 하에서 적어도 24시간 동안 배양되었다. 주요 배양물은 이어서 MRS 액체배지 내에서 ODstart=1로 설정되었다. 후속 미생물반응기 배양은 pH 제어 회분식 및 유가식 배양을 위해 마이크로유체 원형 우물 플레이트 내에서 수행되었다. 배양은 37℃, 600 rpm에서 수행되었고 습도 제어가 가능하였다. 배양 우물의 시작 체적은 2,000 μL로 설정되었고 최대 체적은 2,400 μL로 설정되었다. 바이오매스(이득 3)의 온라인 모니터링과 pH(LG1) 및 용존 산소 DO(RF)의 측정이 미생물반응기(100)에 의해 수행되었다. L. 카세이의 유가식 배양 조건의 더 상세한 개요는 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
미생물반응기 내에서 B. 비피둠의 혐기성 배양
비피도박테리움 비피둠의 모든 배양은 37℃에서 혐기성 조건 하에서 MRS 액체배지 내에서 수행되었다. MRS 액체배지는 배지 내의 잔류 분자 O2를 환원시킴으로써 산화-환원 전위에 대한 환원제로서 역할을 하는 0.5 g/L 시스테인-HCl로 농축되었다. 전배양물 배양은 250 mL 삼각 플라스크에서 이루어졌다. 이를 위해, 20 mL의 MRS 액체배지가 하나의 캡슐의 내용물로 접종되고 이어서 혐기성 조건 하에서 37℃에서 적어도 24 h 동안 배양되었다. 주요 배양물은 이어서 MRS 액체배지 내에서 ODstart=1.0로 설정되었다.
용기 조립체(200)의 주요 배양물의 경우, 바이오매스(이득 3), pH(LG1) 및 DO(RF)의 37℃, 600 rpm에서 pH 제어 회분식 및 유가식 배양, 가능화된 습도 제어, 온라인 모니터링이 수행되었다. B. 비피둠의 유가식 배양 조건의 더 상세한 개요는 표 2에 열거되어 있다.
Figure pct00002
샘플 용기(18) 내의 레이아웃 설정:
모든 유가식 배양은 샘플 용기(18) 내에서 이루어졌다(도 8). 열 A는 1,900 μL의 포도당 공급 용액을 포함하고, 열 B는 1,900 μL의 pH 조정제로 채워져 있다. 소프트웨어는 수용액(3 M NaOH)의 경우 펌프 체적을 0.30 μL로 조정하고 더 점성 공급 용액(500 g/L 포도당)의 경우 0.16 μL로 조정했다.
모든 유가식 실험에서, 공급은 시간 트리거링되었고 공급 프로파일은 4 μL/h의 일정한 공급으로 설정되었다. pH 제어는 pH 6.0으로 설정되었다. 샘플 용기(18) 내의 모든 배양 동안 혐기성 조건은 가스 공급 덮개를 사용하여 달성되었는데, 이는 준비되고 가스 투과성 멸균 실리콘 포일(F-GPRSMF32-1)로 밀봉된 후에 샘플 용기(18)에 부착되었다.
결과
미생물반응기 내에서 락토바실러스 카세이의 유가식 배양
도 36 및 도 37에는, MRS 액체배지 내의 락토바실러스 카세이의 배양 프로세스가 도시되어 있다. 도 36에는, 바이오매스의 온라인 신호 및 용존 산소(DO) 신호, 및 첨가된 공급 용액의 체적(500 g/L 포도당)이 제시되어 있다. 도 37에는, pH의 온라인 값과 NaOH의 연관 체적이 배양 시간에 대해 플롯팅되어 있다.
여기서, 3개의 상이한 프로세스 셋업: 회분식 배양 및 2개의 유가식 배양이 적용되었다. 하나는 7.5시간 후에 공급 시작을 가졌고, 다른 하나는 10시간 후에 공급 시작을 가졌다. 30 mL/min N2의 연속 유량으로, DO는 지속적으로 감소했다. 45분 후, 5% 미만 DO가 도달했고 더 감소되었다. 4.5 시간 후, DO는 0.5% 미만에 도달했고 0%를 향해 계속 강하되었다. 약 6.7시간에 배양물의 정지상(stationary phase)의 개시에 의해, 기하급수적 성장이 정지되었고, 바이오매스 신호는 이 시점에 모든 3개의 배양물 접근법에서 42 a.u.였다. 회분식 배양물은 9.5시간에 최대 44 a.u.까지 더 서서히 성장하고, 이어서 배양의 종료시에 38 a.u.의 최종 바이오매스 신호로 지속적으로 감소한다. 바이오매스 신호의 증가는 공급 용액의 첨가와 상관된다. 공급이 시작되자마자, 바이오매스 신호의 증가가 가시화된다. 7.5 h 유가식 프로세스의 최종 바이오매스 신호는 76.3 a.u.였고, 10 h 유가식 프로세스의 경우, 이는 30시간 후에 65.5 a.u.의 최종 바이오매스 신호를 야기하였다. 첨가된 염기 용액의 값은 성장 상관된다. 성장이 없는 것으로 인해 더 이상 박테리아 산 생성이 이루어지지 않았기 때문에, 정지상의 개시와 함께 3M NaOH의 첨가가 정지되었다. 일정 첨가 공급 용액의 경우, 산 생성이 계속되고, 따라서 pH 6.0의 pH 설정점 값을 유지하기 위해 염기가 더 필요했다.
이 실험은 용기 조립체(200)가 가스 공급 덮개와 pH 제어의 성공적인 적용 및 직접적인 혐기성 가스 공급과 동시에 공급으로 인해 혐기성 배양을 위해 적합한 디바이스인 것을 나타내고 있다.
BioLector XT 디바이스의 혐기성 조건의 기술적 및 생물학적 검증
전체 배양 시간 동안 혐기성 조건을 유지하는 것은 산소 민감 유기체의 배양의 경우에 중요한 요구 사항이다. 다음 실험에서, 가스 공급 덮개의 기술적 기능성을 검증하고 가스 공급 덮개의 기밀성 및 따라서 혐기성 분위기를 입증하기 위해 용기 조립체(200)의 가스 출구에 외부 산소 센서가 설치되었다. 도 38 및 도 39에는, 락토바실러스 플란타룸(L. plantarum)의 회분식 배양의 실험 데이터가 도시되어 있다. 도 38에는, 온라인 바이오매스 신호(이득 3)가 도시되어 있다. 도 39에는, 배양 액체배지 내의 용존 산소의 온라인 신호와 용기 조립체(200)의 가스 출구 내의 산소 농도, 온라인 pH 신호 및 pH 제어를 위한 첨가된 NaOH 체적이 도시되어 있다.
2.86 시간의 지연 시간 후에, 기하급수적 성장이 시작되었다. 최종 바이오매스 신호는 정지상이 개시될 때 7.96시간 후에 155.865 a.u.(OD600 = 9.01 ± 0.07)였다. L. 플란타룸의 성장 중에, 젖산 생성 이루어졌다. 산 형성 성장은 pH 6을 유지하기 위해 첨가된 NaOH 체적과 상관된다. 30 mL/min N2의 연속 유량으로, DO는 지속적으로 감소했다. 39분 후, 5% 미만 DO가 도달했고 더 감소되었다. 4시간 후, DO는 0.5% 미만 더 강하되었고 0%를 향해 계속 강하되었다. 외부 센서는 16시간의 배양 시간 후 0.029%의 최종 산소 농도를 나타냈다.
이 배양 예에 의해, 기술적 기능성은 검증되었지만, 락토바실러스 속이 또한 호기성 조건 하에서도 성장할 수 있고 심지어 산소를 대사할 수 있다는 사실은 용기 조립체(200) 내의 혐기성 배양의 생물학적 검증에 대한 충분한 증거는 아니다. 따라서, 절대 혐기성 비피도박테리움 비피둠이 배양되었다. 이 균주의 성공적인 배양은 용기 조립체(200) 내의 혐기성 배양에 대한 생물학적 검증으로서 역할을 한다. 도 40 및 도 41에는, B. 비피둠의 회분식 뿐만 아니라 유가식 배양의 실험 데이터가 도시되어 있다. 도 40에는, 바이오매스의 온라인 신호 및 첨가된 공급물 체적이 배양 시간에 대해 플롯팅되어 있다. 도 41에는, pH 및 DO의 온라인(광극) 신호, 뿐만 아니라 3 M NaOH의 첨가된 체적 및 용기 조립체(200)의 가스 출구 내의 외부 가스 센서의 산소 신호가 제시되어 있다.
2.4시간의 지연 시간 후에, 기하급수적 성장이 시작되었고 회분식 배양의 경우 바이오매스 신호는 147.57 a.u.(OD600 = 8.3 ± 0.57)의 최종 값에 도달했다. 회분식 배양에 대조적으로, 확장된 기하급수적 성장 단계가 관찰 가능하다. 이 현상은 공급이 이미 6시간 후에 시작되었기 때문에 배지 내의 더 높은 양의 포도당에 의해 발생된다. 23시간 배양 후, 227.3 a.u.(OD600 = 15.93 ± 0.69)의 최대 바이오매스 값이 달성되었다. B. 비피둠의 성장 중에, 젖산 생성이 발생하였고 그 성장이 상관되었는데, 이는 pH를 pH 6으로 유지하기 위해 NaOH의 첨가 곡선에서 관찰 가능하다. 총계로, 193.56 μL의 3 M NaOH이 배양 액체배지 내로 펌핑되었다. 30 mL/min N2의 연속 유량으로, DO는 지속적으로 감소했다.
L. 플란타룸(전술된 바와 같이) 및 B. 비피둠의 배양 이후 최초 16시간 동안 이미 설명된 외부 산소 데이터는 동일한 용기 조립체(200) 실행에서 동시에 얻어졌고, 따라서 샘플 용기(18), 가스 공급 덮개 및 외부 가스 센서가 사용되었다. DO 신호는 18시간부터 약간 증가하는 것이 관찰 가능한데, 이는 하루에 < 0.5% O2의 0% 산소에서의 드리프트를 갖는 산소 광극의 기술적으로 조절된 신호 드리프트에 의해 설명될 수 있다. 외부 산소 센서의 데이터는 23시간 후 용기 조립체(200)의 가스 출구에서 0.029%의 산소의 값을 나타내어, 혐기성 배양 조건이 전체 배양 시간에 걸쳐 유지되는 것을 확인하였다.
결론적으로, 용기 조립체(200) 내에서 성공적으로 수행된 혐기성 유기체의 배양 실험이 개시되어 있다. 마이크로유체 칩 기술 및 가스 공급 덮개를 통한 직접적인 질소 가스 공급과 조합하여, pH 제어, 공급 및 직접 질소 가스 공급의 동시 수행이 소규모 배양에서 수행될 수 있다.
요약하면, 혐기성 가스 공급 덮개와 조합하여 용기 조립체(200) 내의 락토바실러스 속 및 비피도박테리움 비피둠과 같은 프로바이오틱스의 배양의 기술적, 생물학적 검증이 개시되어 있다. 가스 공급 덮개를 통한 샘플 용기(18)의 직접적인 질소 가스 공급과 조합된 마이크로유체 칩 기술은 소규모 배양 시스템에서 pH 제어, 공급 및 직접적인 질소 가스 공급의 동시 수행을 가능하게 한다. 이는 혐기성 박테리아의 배양을 위한 적합한 시스템이다.
도 42는 개별 저장조(또는 몇몇 실시예에서는 저장조의 서브세트)의 정밀한 가스 제어 및 기밀 밀봉을 허용하는 예시적인 생물반응기 시스템(4200)의 단면도이다. 생물반응기 시스템(4200)은 외부 자극에 대한 세포 반응의 분석을 가능하게 한다. 특히, 생물반응기 시스템(4200)은 프로세스 변수에 대한 고도의 제어로 세포 배양을 위해 마이크로유체 기기를 사용한다. 더욱이, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 생물반응기 시스템(4200)은 각각의 세포 배양의 헤드스페이스 내의 가스 분위기(예를 들어, 질소, 산소 및 이산화탄소의 몇몇 조합)의 저장조-특정 조절을 가능하게 한다. 이는 이웃하는 저장조 가스로부터의 오염 없이 각각의 저장조 내의 가스 상태의 정밀한 제어를 허용한다. 이하에 설명된 예시적인 실시예는 개별 저장조의 가스 제어 및 밀봉에 초점을 맞추고 있지만, 본 개시내용은 다른 실시예가 저장조의 서브세트(예를 들어, 2개 이상의 저장조의 서브세트)의 가스 제어 및 밀봉을 가질 수도 있다는 것을 고려한다.
생물반응기 시스템(4200)은 하나 이상의 샘플 용기 조립체(4210)를 포함한다. 각각의 샘플 용기 조립체(4210)는 마이크로유체 덮개 조립체(4212) 및 샘플 용기(4214)를 포함한다. 전술된 것과 유사하게, 샘플 용기(4214)는 세포 배양물 또는 시약을 개별적으로 수납하도록 각각 구성된 저장조(4216) 또는 우물의 열을 포함한다. 추가적으로, 샘플 용기(4214)가 마이크로유체 덮개 조립체(4212)에 의해 커버되더라도, 이는 저장조(4216)를 프로빙하기 위해 하나 이상의 피펫 팁에 대해 접근 가능한 상태로 유지된다. 따라서, 샘플 용기 조립체(4210)는 가스가 빠져나가는 것을 방지하면서 피펫 팁이 샘플 용기(4214)에 진입하는 것을 허용한다.
샘플 용기(4214) 위에 기밀 밀봉부를 생성하는 것에 추가하여, 마이크로유체 덮개 조립체(4212)는 각각의 저장조(4216)를 밀봉한다. 더욱이, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 마이크로유체 덮개 조립체(4212)는 가스 튜브(4230)를 통해 가스를 도입/제거함으로써 각각의 저장조(4216)의 헤드스페이스 내의 가스 농도를 개별적으로 제어하는 것을 가능하게 하는 구조를 포함한다. 각각의 저장조 헤드스페이스 내로 도입되는 각각의 가스의 양은 가스 튜브(4230)와 결합된 밸브 어레이(4250)에 의해 제어된다. 밸브 어레이(4250)는 진탕 테이블(4290) 아래에 배치된 생물반응기 시스템(4200)의 베이스 플레이트(4260)에 부착될 수도 있다. 궤도 진탕 플랫폼(180/190)과 관련하여 전술된 것과 유사하게, 진탕 테이블(4290)은 세포 배양 실험을 위해 샘플 용기 조립체(4210)와 결합되고 그리고/또는 이동시키도록 구성된다. 이에 따라, 가스 튜브(4230)는 가요성 재료를 포함할 수도 있고 그리고/또는 가스 튜브와 간섭하지 않고 진탕 운동을 견디도록 가스 튜브(4230) 내의 굴곡을 허용하기 위해 S-형상으로 배열될 수도 있다.
도 43은 샘플 용기 조립체(4210)의 분해 사시도이다. 특히, 도 43은 안내 요소(2)가 그 위에 배치되어 있는 안내 구조체(1), 안내 구조체(1) 아래에 배치된 탄성층(4310), 및 탄성층(4310) 아래에 배치된 마이크로유체 구조체(4330)를 포함하는 마이크로유체 덮개 조립체(4212)의 구성요소의 예시적인 배열을 도시하고 있다. 탄성층(4310)은 안내 구조체(1)와 마이크로유체 구조체(4330) 사이에 위치된 실리콘 층과 같은 탄성 폴리머 재료의 패널을 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 탄성층(4310)의 각각의 측면은 접착층(4312/4314), 접착 코팅 또는 층, 또는 몇몇 다른 적합한 접착 용례가 제공될 수도 있다. 다른 실시예에서, 탄성층을 체결하는 몇몇 다른 수단(예를 들어, 나사, 걸쇠 또는 몇몇 다른 체결구)이 사용될 수도 있다. 이에 따라, 안내 구조체(1) 및 하나 이상의 안내 요소(2)는 탄성층(4310)의 상부 표면과 부착, 결합 또는 접착되고, 마이크로유체 구조체(4330)는 탄성층(4310)의 저부 표면과 부착, 결합 또는 접착된다. 유리하게는, 안내 구조체(1), 안내 요소(2), 탄성층(4310) 및/또는 마이크로유체 구조체(4330)를 포함하는 마이크로유체 덮개 조립체(4212)의 구성요소는 일회용(예를 들어, 일회 사용 용례를 위한)인 일체형 유닛의 층을 형성할 수도 있다.
마이크로유체 덮개 조립체(4212)가 조립되고 그리고/또는 샘플 용기(4214)의 상부에 배치된 상태로, 마이크로유체 구조체(4330)는 저장조(4216) 위에 배치되어 샘플 용기(4214)의 외주부를 따라 밀봉부를 생성한다. 탄성층(4310)은 각각의 저장조(4216)와 정렬되는 슬릿(4311) 또는 개구를 포함한다(탄성층(13, 4)에 관련하여 더 상세히 설명된 바와 같이). 유사하게, 그리고 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 마이크로유체 구조체(4330)는 슬릿(4311) 및 저장조(4216)와 대응하는 정렬을 갖는 관통 구멍(4331)을 포함한다. 이 배열은 저장조(4216)에 접근하기 위해 피펫 팁이 대응 슬릿(4311) 및 관통 구멍(4331)을 통해 삽입되는 것을 여전히 가능하게 하면서 각각의 저장조(4216)를 유리하게 밀봉한다.
몇몇 실시예에서, 마이크로유체 덮개 조립체(4212)는 접착제(4316)로 샘플 용기(4214)에 접착되도록 구성된다. 일 실시예에서, 마이크로유체 덮개 조립체(4212)의 저부 표면(또는 마이크로유체 구조체(4330)의 저부 표면)은 샘플 용기(4214)의 상부 표면에 접착된다. 몇몇 실시예에서, 접착제(4316)는 마이크로유체 덮개 조립체(4212)의 저부면(또는 마이크로유체 구조체(4330)의 저부면)과 샘플 용기(4214)의 외주부의 상부면을 부착, 결합, 접착 및/또는 밀봉하기 위한 자외선 경화 접착제를 포함한다. 따라서, 샘플 용기 조립체(4210)는 각각의 저장조(4216) 내에서 세포 배양을 허용하는 단일 밀봉 유닛을 형성할 수도 있다. 유리하게는, 샘플 용기 조립체(4210)는 증가된 멸균성을 허용하는 통합된 일회용 디바이스로서 형성될 수도 있기 때문에 포유류 세포 배양과 같은 높은 멸균성 요구를 갖는 용례에 적합하다. 샘플 용기 조립체(4210)는 정밀한 개별 우물 제어(예를 들어, pH 및 가스)를 허용하기 때문에 포유류 세포 배양에도 또한 적합하다.
마이크로유체 구조체(4330)는 그 저부 표면 상의 가스 입구(도 43에는 도시되어 있지 않음)를 통해 가스 튜브(4230)로부터 가스를 수용하도록 구성된다. 마이크로유체 구조체(4330)의 가스 수용 부분 또는 영역은 조립된 형태로 샘플 용기 조립체(4210)의 구조 본체 외부(또는 샘플 용기(4214)의 주연부 외부)로 연장된다. 몇몇 실시예에서, 마이크로유체 구조체(4330)의 이 영역에서, 저부 표면은 멸균 필터(4390)를 그에 부착, 결합 또는 접착하기 위한 접착 부재(4370)가 제공된다. 멸균 필터(4390)는 마이크로유체 구조체(4330)로 진입하는 가스를 멸균하여 가스의 오염을 방지하도록 구성된다. 접착 부재(4370)는 대응하는 가스 튜브(4230)로부터의 마이크로유체 구조체(4330) 내로 가스를 허용하기 위한 가스 개구(4372)를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 멸균층(4390)은 미생물을 필터링하는 동안(예를 들어, 200 nm 공극을 통해) 가스 분자가 통과할 수 있게 하도록 구성된 공극을 갖는 가스 투과성 필름(예를 들어, 플라스틱 필름)을 포함한다.
마이크로유체 구조체(4330)와 샘플 용기(4214)는 기밀 밀봉부를 형성하도록 접착될 수도 있다. 이들 구성요소는 함께 접착될 때 간극을 남기지 않고, 따라서 기밀 밀봉부를 형성하도록 제조될 수도 있다. 이 방식으로, 샘플 용기(4214)의 각각의 우물은 마이크로유체 구조체(4330)에 의해 개별적으로 밀봉될 수도 있다. 다른 실시예에서, 개스킷 또는 다른 밀봉 요소가 기밀 밀봉부를 형성하기 위해 마이크로유체 구조체(4330)와 샘플 용기(4214) 사이에 배치될 수도 있다.
도 44는 마이크로유체 구조체(4330)의 단면도이다. 도 44는 마이크로유체 구조체(4330)가 가스 입구(4412)로부터 가스 출구(4414)로 가스를 운반하도록 각각 구성된 마이크로유체 채널(4410)을 포함하는 것을 도시하고 있다. 가스 입구(4412)는 마이크로유체 구조체(4330)의 저부 표면에 개구를 포함하고 대응하는 가스 튜브(4230)를 통해 가스를 수용하도록 구성된다. 가스 출구(4414)는 마이크로유체 구조체(4330)의 저부 표면에 개구를 포함하고 대응하는 저장조(4216)에 가스를 제공하도록 구성된다. 마이크로유체 구조체(4330)는 저장조 위에 고정되고 따라서 마이크로유체 채널(4410)을 통해 정확한 양의 하나 이상의 가스를 각각의 저장조(4216)에 공급하는 동안 각각의 저장조(4216)를 개별적으로 밀봉하도록 구성된다.
예를 들어, 마이크로유체 구조체(4330)가 총 24개의 저장조(4216)의 각각에 3개의 가스(예를 들어, 질소, 산소 및 이산화탄소)의 정확한 조합을 제공하도록 구성된 것으로 가정한다. 따라서, 마이크로유체 구조체(4330)는 저장조(4216)의 헤드스페이스와 정렬되도록 24개의 관통 구멍(4331)을 포함한다. 추가적으로, 이 예에서, 마이크로유체 구조체(4330)는 각각의 관통 구멍(4331) 또는 저장조(4216)에 대해 3개의 마이크로유체 채널(4410)(예를 들어, 질소, 산소 및 이산화탄소에 대해 각각 하나의 채널)을 포함한다. 이에 따라, 마이크로유체 구조체(4330)는 72개의 마이크로유체 채널(4410)(대응하는 가스 입구(4412) 및 가스 출구(4414)를 가짐)을 포함하고 각각의 저장조(4216)에 질소, 산소 및 이산화탄소의 독립적인 제어를 제공하도록 구성된다. 그러나, 상이한 수의 저장조(4216) 및/또는 각각의 저장조(4216)에 대한 가스의 조합에 대한 대안적인 구성이 고려된다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
마이크로유체 구조체(4330)는 또한 샘플 용기 조립체(4210)의 다른 구성요소와의 정렬을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 인덱싱 구멍(4460)을 포함할 수도 있다. 일반적으로, 마이크로유체 구조체(4330)가 샘플 용기(4214)와 결합되거나 정렬된 상태로, 가스 입구(4412)는 샘플 용기(4214)의 주연부 외부에 배치되고 가스 출구(4414)는 샘플 용기(4214)의 주연부 내부에 배치된다. 가스를 동일한 저장조(4216)로 운반하는 마이크로유체 채널(4410)의 서브그룹은 마이크로유체 구조체(4330)의 평면에서 서로 인접하게 배치될 수도 있다. 마이크로유체 채널(4410)의 서브그룹은 또한 가스 조합을 저장조(4216)에 제공하기 위해 관통 구멍(4331)에서 또는 근접하여 함께 병합 및/또는 종료될 수도 있다.
일 실시예에서, 마이크로유체 구조체(4330)는 가스 입구(4412)를 복수의 저장조(4216)의 각각에 결합하도록 구성된 복수의 제1 마이크로유체 채널을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 복수의 제1 마이크로유체 채널의 제1 서브세트는 기체 산소, 질소 또는 이산화탄소 중 하나 이상을 저장조(4216)로 전달하도록 구성되고, 복수의 제1 마이크로유체 채널의 제2 서브세트는 액체 시약을 저장조(4216)에 전달하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 마이크로유체 구조체(4330)는 저장조(4216)로부터 이격하여 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 마이크로유체 채널을 포함한다. 또 추가 실시예에서, 마이크로유체 구조체(4330)는 일회 사용 용례를 위해 샘플 용기(4214)에 접착되는 사출 성형 플라스틱을 포함한다. 때때로 가스 공급 칩이라 칭하는 마이크로유체 구조체(4330)는 편평한 상부 및 저부 표면을 갖는 평면형인 본체를 포함할 수도 있다.
도 45는 밸브 어레이(4250)의 사시도이다. 밸브 어레이(4250)는 밸브 베이스(4530) 상에 위치된 밸브의 그리드 또는 열(4520)을 포함한다. 각각의 밸브(4520)는 밸브(4520)와 결합된 대응 가스 튜브(4230)를 통해 전달될 가스의 정확한 양을 제어하도록 구성된다. 밸브 어레이(4250)는 하나 이상의 가스 소스(도시되어 있지 않음)로부터 가스를 수용하도록 각각 구성된 하나 이상의 가스 포트(4540)를 포함한다. 이전에 언급된 바와 같이, 소스에서의 유체는 기체 또는 액체 형태일 수도 있다. 상기 예를 계속하면, 밸브 어레이(4250)는 질소, 산소 및 이산화탄소의 각각에 대해 하나씩, 3개의 가스 포트(4540)를 포함할 수도 있다. 그리고, 각각의 가스 포트(4540)는 24개의 밸브(4520)의 열로의 가스의 공급을 제공할 수도 있다. 밸브 어레이(4250)의 밸브(4520)(예를 들어, 총 72개)는 마이크로유체 구조체(4330)의 마이크로유체 채널(4410) 및 가스 튜브(4230)와 대응하고 유체적으로 결합될 수도 있다. 따라서, 이 예에서, 밸브(4520)의 각각의 컬럼 또는 서브그룹(예를 들어, 3개의 밸브(4520)의 컬럼)은 24개의 저장조(4216) 각각에 대한 정확한 양의 질소, 산소 및 이산화탄소를 제어할 수도 있다.
도 46은 생물반응기 시스템(4200)의 측면도이다. 여기에 도시되어 있는 바와 같이, 생물반응기 시스템(4200)은 가스 튜브(4230)를 수용하거나 결합하도록 구성된 튜브 포트(4652)를 갖는 커넥터 요소(4650)를 포함할 수도 있다. 커넥터 요소(4650)는 마이크로유체 구조체(4330)의 가스 입구(4412)와 가스 튜브(4230)를 유체적으로 결합하기 위한 내부 통로(도 42 참조)를 갖는 구조적 하우징을 포함한다. 커넥터 요소(4650)의 저부 부분은 진탕 테이블(4290)에 부착 또는 결합될 수도 있고, 튜브 포트(4652)는 진탕 테이블(4290) 아래에 배치될 수도 있다. 커넥터 요소(4650)의 상부 부분 또는 상부 단부는 가스 입구(4412)에 가스를 제공하기 위해 마이크로유체 구조체(4330)와 결합될 수도 있다. 즉, 샘플 용기(4214)와 커넥터 요소(4650)는, 진탕 테이블(4290) 상에서 서로 인접하여 위치될 때, 가스 입구(4412)를 갖는 마이크로유체 구조체(4330)의 부분이 커넥터 요소(4650)의 상부 표면(4654) 위에 배치되도록 대응 높이를 가질 수도 있다.
생물반응기 시스템(4200)은 또한 샘플 용기 조립체(4210)를 고정 및/또는 밀봉하기 위한 하나 이상의 고정 요소(4670)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 밀봉부(4680) 또는 탄성 부재가 커넥터 요소(4650)와 마이크로유체 구조체(4330) 사이에 제공된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 밀봉부(4680)는 마이크로유체 구조체(4330)와 샘플 용기(4214) 사이에 제공된다. 고정 요소(4670)는 샘플 용기 조립체(4210) 및/또는 커넥터 요소(6450)의 구성요소 사이의 기밀 연결을 위해 밀봉부(4680)를 압축하는 클램핑 기구를 제공한다.
도 47은 생물반응기 시스템(4200)의 사시도이다. 특히, 도 47은 세포 배양 실험을 위해 진탕 테이블(4290)에 결합된 4개의 샘플 용기 조립체(4210)를 포함하는 생물반응기 시스템(4200)의 예를 도시하고 있다(2개의 샘플 용기 조립체는 전경에 가시화되어 있고 2개의 다른 샘플 용기 조립체의 부분은 배경에 가시화되어 있음). 좌측 전경의 샘플 용기 조립체는 제자리에 클램핑되어 있는 조립체를 나타내고, 우측 전경의 샘플 용기 조립체는 조립체의 분해도를 나타내고 있다(순수히 예시의 목적으로). 각각의 샘플 용기 조립체(4210)는 진탕 테이블(4290)에 부착된 각각의 커넥터 요소(4650)와 결합된다. 커넥터 요소(4650)는 커넥터 요소(4650)의 상부 표면(4654)으로부터 상향으로 연장하는 하나 이상의 포스트(4750)를 포함한다. 포스트(4750)는 커넥터 요소(4650)의 하나 이상의 포스트 가이드(4782)와 결합된다.
커넥터 요소(4650)의 상부 표면(4654)은 또한 마이크로유체 구조체(4330)의 가스 입구(4412)와 정렬되고 유체적으로 결합되도록 구성된 가스 경로(4710)를 포함한다. 커넥터 요소(4650)의 상부 표면(4654)과 마이크로유체 구조체(4330)의 저부 표면 사이에 위치되는 밀봉부(4680)는 대응하는 정렬된 가스 경로를 포함할 수도 있다. 커넥터 요소(4650)에 관련하여 마이크로유체 구조체(4330)를 정렬한 후, 고정 요소(4670)는 마이크로유체 구조체(4330) 위에 설치되어 포스트 가이드(4782)를 포스트(4750)와 정합시킨다. 고정 요소(4670)의 레버(4784)는 고정 요소(4670)를 커넥터 요소(4650)에 클램핑하도록 작동되어, 따라서 가스 경로를 마이크로유체 구조체(4330)에 밀봉하는 압력을 제공한다.
효율적인 세포 배양을 허용하기 위해 정확한 온도 제어를 갖는 것이 중요할 수도 있다. 이는 포유류 세포의 경우 특히 그러할 수도 있다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 생물반응기 시스템(4200)은 샘플 용기 조립체(4210) 위 및/또는 아래에 하나 이상의 챔버를 포함할 수도 있고, 이들 챔버 내의 온도는 샘플 용기 조립체 내의 온도를 조절하도록 제어될 수도 있다. 도 48a는 생물반응기 시스템(4200)의 상부 챔버(4802)에 관련된 구성요소의 사시도이다. 도 48b는 생물반응기 시스템(4200)의 상부 챔버(4802)에 관련된 구성요소의 다른 사시도이다. 도 48c는 생물반응기 시스템(4200)의 상부 챔버(4802)에 관련된 구성요소의 평면도이다.
도 48a 및 도 48c에 도시되어 있는 바와 같이, 생물반응기 시스템(4200)은 샘플 용기 조립체(4210) 위에 배치된 커버 인레이(4810)(도 48b에는 도시되어 있지 않은 커버 인레이(4810))를 포함할 수도 있다. 생물반응기 시스템(4200)은 하나 이상의 팬(4820) 및 온도 제어 모듈(4830)을 포함한다. 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 팬 및 온도 제어 모듈(4830)은 샘플 용기 조립체(4210) 사이에 열을 균일하고 정밀하게 분배하기 위해 가열된 공기를 상부 챔버 주위로 그리고 최종적으로 샘플 용기 조립체(4210) 위로 이동시키는 기류를 생성하는 데 사용될 수도 있다.
도시되어 있는 예에서, 커버 인레이(4810)는 상부 챔버(4802)의 덮개 또는 샘플 용기 조립체(4210)가 배치되고 진탕되는 환경을 형성한다. 커버 인레이(4810)는 샘플 용기 조립체(4210)의 각각의 저장조(4216)에 대응하거나 위에 정렬되는 통기 구멍(4814)의 하나 이상의 유입 어레이(4812) 또는 그리드를 포함한다. 예를 들어, 각각 24개의 저장조(4216)를 갖는 4개의 샘플 용기 조립체(4210)의 포맷의 경우, 커버 인레이(4810)는 각각 24개의 통기 구멍(4814)을 갖는 4개의 유입 어레이(4812)를 포함할 수도 있다.
팬(4820)은 상부 챔버(4802)로부터 공기를 흡입하고 온도 제어 모듈(4830)을 향해 공기를 밀어내도록 구성된다. 팬(4820)은 상부 챔버(4802)의 에지 또는 코너 측벽에 배치된 반경방향 팬을 포함할 수도 있다. 온도 제어 모듈(4830)은 목표 공기 온도를 유지하기 위해 그 표면 온도를 변경함으로써 공기를 가온하거나 냉각하도록 구성된다. 예를 들어, 온도 제어 모듈(4830)은 히트 싱크와 결합된 펠티에 모듈을 포함할 수도 있고 상부 챔버(4802)의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 온도 센서, 배양물의 온도를 측정하기 위한 하나 이상의 광학 센서, 및/또는 온도 측정값에 기초하여 펠티에 모듈의 전력을 조정하기 위한 온도 제어기를 포함하거나 연결될 수도 있다. 온도 제어 모듈(4830)은 팬(4820) 사이의 상부 챔버(4802)의 일 단부 또는 측면에 배치될 수도 있다.
공기가 온도 제어 모듈(4830)을 통해 온도 조절된 후, 이는 온도 조절된 공기 통로(4840)를 통해 그리고 커버 인레이(4810) 위로 밀어 올려진다(예를 들어, 도 48c에서 통기 구멍(4814)을 향해 가리키는 화살표 참조). 이 온도 조절된 공기는 이어서 유입 어레이(4812)의 각각의 통기 구멍(4814)을 통해 하향으로 밀리고, 이 유입 어레이는 샘플 용기 조립체(4210)의 각각의 저장조 위로 온도 조절된 공기를 채널링한다(예를 들어, 도 48b의 안내 요소(2)를 향해 하향을 가리키는 화살표 참조). 통기 구멍(4814)의 유입 어레이(4812)는 지향된 기류가 샘플 용기 조립체(4210)의 원하는 위치 상에(예를 들어, 각각의 저장조 위에) 부딪치는 것을 보장한다. 이 설명된 구성은, 설명된 구성이 각각의 저장조에 균일한 가열을 제공할 수 있다는 점에서 이러한 지향성 기류를 채용하지 않는 대안적인 구성에 비해 유리하다.
일단 공기가 샘플 용기 조립체 위를 통과하면, 이는 이어서 샘플 용기 조립체로부터 이격하여 지향될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 도 48c에 도시되어 있는 바와 같이, 공기는 생물반응기 시스템(4200)의 측벽을 따라 유출부(4890)를 통해 온도 제어 모듈(4830)로 다시 재순환될 수도 있다. 이 예에서, 팬(4820)은 이들 경로를 통해 공기를 흡입하고 다시 온도 제어 모듈(4830) 위로 통과시켜 공기 온도가 다시 온도 조절될(예를 들어, 원하는 온도로 가열/냉각됨) 수 있게 함으로써 음압을 생성하도록 구성된다. 팬(4820)으로부터의 연속적인 음압은 이어서 이 온도 조절된 공기가 다시 커버 인레이(4810) 위로 유동하게 하고 다시 한 번 통기 구멍(4814)을 통해 하향으로 밀려 샘플 용기 조립체(4210)을 가열/냉각할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 생물반응기 시스템(4200)은 상부 챔버(4802)의 목표 온도 및/또는 배양 우물 내부의 온도를 섭씨 1도 또는 0.5도 이내로 유지할 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 통기 구멍(4814)의 직경은 상부 챔버(4802)의 원하는 온도 분포에 따라 변경된다. 예를 들어, 상부 챔버(4802)의 상이한 부분에 대한 가변 길이의 공기 이동 거리에 의해 일반적으로 발생하는 온도 불균질성은 통기 구멍(4814)의 직경을 변경함으로써 균형화될 수도 있다. 이는 상부 챔버(4802)의 상이한 영역에 상이한 강도를 갖는 온도 조절된 공기의 스트림이 공급될 수 있게 한다. 추가적으로, 도 48a 내지 도 48c에는 도시되어 있지 않지만, 커버 인레이(4810) 위에 배치된 커버 또는 활주 도어가 생물반응기 시스템(4200)을 에워싸기 위해 제공될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
몇몇 실시예에서, 생물반응기 시스템(4200)은 대안적으로 또는 추가적으로 하부 챔버를 포함할 수도 있다. 도 49a는 샘플 용기 조립체(4210) 아래의 챔버인 생물반응기 시스템(4200)의 하부 챔버(4902)에 관련된 구성요소의 저면도이다. 도 49b는 생물반응기 시스템의 하부 챔버에 관련된 구성요소의 다른 저면도이다. 상부 챔버(4802)를 온도 조절하는 것에 추가적으로 또는 대안적으로, 생물반응기 시스템(4200)은 하부 챔버(4902) 또는 진탕 테이블(4290) 아래의 환경을 온도 조절하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 하부 챔버(4902)는 진탕 테이블(4290) 바로 아래에 배치될 수도 있고, 샘플 용기 조립체(4210)는 진탕 테이블(4290)의 상부에 서 있을 수도 있다. 이 예에서, 2개의 온도 제어 모듈(4830)이 하부 챔버(4902)의 대향 단부 또는 측벽에 제공된다. 추가적으로, 각각의 측벽은 온도 제어 모듈(4830)의 양 측면에 팬(4820)을 포함한다.
도 49a에 도시되어 있는 예에서, 팬(4820)은 하부 챔버(4902)의 중간부로부터 공기를 흡입하고, 공기를 온도 제어 모듈(4830)을 가로질러 또는 통해 통과시키고, 온도 조절된 공기를 그 측면을 따라 하부 챔버(4902) 내로 다시 송풍하도록 구성된다. 이는 도 49a에 화살표에 의해 도시되어 있는 바와 같이, 하부 챔버의 양 대향 측벽 상에서 동시에 수행될 수도 있다. 도 49b에 도시되어 있는 예에서, 팬(4820)은 공기가 하부 챔버(4902) 주위로 유동하거나 순환하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 가열된 공기가 하부 챔버(4902)를 횡단하고 도중에 열을 손실함에 따라, 냉각된 공기는 안으로 당겨지고, 재가열을 위해 온도 제어 모듈(4830) 위로 통과되고, 하부 챔버(4902) 내에서 재순환된다(예를 들어, 도 49b에 도시되어 있는 시계 방향). 온도 제어 모듈(4830) 및 팬(4820)은 유사하게 하부 챔버(4902)를 냉각시킬 수도 있다. 유리하게는, 조절된 기류는 샘플 용기 조립체(4210) 아래의 하부 측면 또는 영역을 가열하거나 냉각할 수도 있다.
일 실시예에서, 생물반응기 시스템(4200)은 상부 챔버(4802)와 하부 챔버(4902)의 모두를 온도 조절하도록 구성된다. 유리하게는, 생물반응기 시스템(4200)의 증발 속도는 상부 챔버(4802) 및 하부 챔버(4902)의 온도를 개별적으로 조정함으로써 제어된다. 예를 들어, 목표 배양 온도(예를 들어, 대략 섭씨 37도)를 달성하기 위해, 상부 챔버(4802)는 목표 온도보다 약간 더 높은 제1 온도(예를 들어, 대략 섭씨 39도)로 설정될 수도 있고, 하부 챔버(4902)는 생물반응기 시스템(4200)의 구성요소 내에 수납된 물로 인한 응축을 방지하기 위해 목표 온도보다 약간 더 낮은 제2 온도(예를 들어, 대략 섭씨 36도)로 설정될 수도 있다.
도 50은 자동 세포 배양 플랫폼(5000)의 블록도이다. 자동 세포 배양 플랫폼(5000)은 생물반응기 모듈(5010)(예를 들어, 생물반응기 시스템(4200)), 생존율 모듈(5020), 타이터 모듈(5030), 자동화 액체 처리기(5040), 소모품(5050) 및 시스템 제어기(5060)를 포함한다. 따라서, 자동 세포 배양 플랫폼(5000)은 통합된 세포 건강, 타이터 및 세포 배지 측정 기능을 포함한다. 추가적으로, 자동 세포 배양 플랫폼(5000)은 포유류 세포주 전개 및 프로세스 전개에서 실험 설계를 소형화하여 실험을 가속화하고 실습 시간을 감소시키도록 구성된다.
전술된 바와 같이, 생물반응기 모듈(5010)(예를 들어, 생물반응기 시스템(4200))은 단일 시스템에서 증가된 수의 샘플을 지원하기 위해 적어도 반응 저장조(예를 들어, 5 mL 저장조)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 각각 24개의 5 mL 우물을 갖는 4개의 일회용 마이크로타이터 플레이트가 진탕 플랫폼(예를 들어, 200 내지 800 RPM에서 3 mm 직경 원형 궤도) 상에 수용한다. 각각의 우물은 pH와 DO2를 측정하기 위한 통합 광극을 포함할 수도 있다. 생물반응기 모듈(5010)은 또한 각각의 우물을 측정하기 위한 광학 측정 시스템을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 생물반응기 모듈(5010)은 가스 공급 덮개(예를 들어, 마이크로유체 구조체(4330))를 갖는 샘플 용기 조립체(4210)용 제어 시스템을 포함하거나 연결될 수도 있다. 제어 시스템은 샘플 용기 조립체(4210)와 연관된 측정 파라미터를 획득하도록 구성된 센서, 가스 공급 덮개에 적어도 하나의 가스를 제공하는 가스 공급 시스템, 및 획득된 측정 파라미터를 처리하고 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급을 제어하도록 구성된 제어기를 포함할 수도 있다.
생존율 모듈(5020)은 우물로부터 채취한 표본에 대한 세포 농도 및 생존율의 측정값을 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 자동화 액체 처리기(5040)는 생물반응기 모듈(5010)의 저장조로부터 샘플을 흡인하여 이를 샘플의 단백질 농도를 측정할 수도 있는 생존율 모듈(5020)에 도입할 수도 있다. 다른 예로서, 샘플은 자동 세포 배양 플랫폼(5000)의 데크로부터 시약 튜브 또는 시약 우물로부터 흡인될 수도 있다(즉, 샘플은 생물반응기 모듈(5010)로부터 나올 필요는 없음). 타이터 모듈(5030)은 단백질 농도(예를 들어, 면역글로불린 G(IgG) 농도)를 측정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 자동화 액체 처리기(5040)는 생물반응기 모듈(5010)의 저장조로부터 샘플을 흡인하여 이를 샘플의 단백질 농도를 측정할 수도 있는 타이터 모듈(5030)에 도입할 수도 있다. 다른 예로서, 샘플은 자동 세포 배양 플랫폼(5000)의 데크로부터 시약 튜브 또는 시약 우물로부터 흡인될 수도 있다(즉, 샘플은 생물반응기 모듈(5010)로부터 나올 필요는 없음). 임의의 적합한 타이터 측정 방법이 채용될 수도 있다(예를 들어, 샘플의 형광 편광 측정값). 자동화 액체 처리기(5040)는 세포 배양 저장조(예를 들어, 샘플 용기 조립체(4210)의)를 샘플링하거나 세포 배양 저장조에 시약을 공급/추가하기 위한 하나 이상의 고정 프로브 및/또는 하나 이상의 일회용 프로브를 포함할 수도 있다. 소모품(5050)은 가스 공급부(예를 들어, 질소, 산소 및 이산화탄소), 개별 가스 공급을 지원하기 위해 일회용인 생물반응기 마이크로타이터 플레이트(예를 들어, 샘플 용기 조립체(4210)), 타이터 모듈(5030)용 시약, 생존율 모듈(5020)용 시약, 팁 세정용 시약 및/또는 다른 세포 성장 시약(예를 들어, 고객이 제공하는 세포 성장 배지) 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
시스템 제어기(5060)는 자동 세포 배양 플랫폼(5000)의 동작을 제어하도록 동작식으로 결합된다. 따라서, 시스템 제어기(5060)는 본 명세서에 설명된 기능을 수행하기 위해, 생물반응기 모듈(5010), 생존율 모듈(5020), 타이터 모듈(5030) 및/또는 자동화 액체 처리기(5040), 뿐만 아니라 각각의 기본 구성요소에 동작식으로 결합될 수도 있다. 시스템 제어기(5060)는 또한 시스템 제어기(5060)에 의해 실행될 때, 시스템 제어기(5060)의 프로세서가 본 명세서에 설명된 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램 제품을 유형적 및 비일시적 방식으로 저장하는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수도 있다. 추가적으로, 시스템 제어기(5060)는 사용자 입력을 수신하기 위한 컴퓨터 상호작용 요소(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치스크린, 그래픽 사용자 인터페이스 등)를 포함할 수도 있다.
도 51은 샘플 용기 조립체(4210)를 조립하는 방법(5100)의 예를 도시하고 있다. 방법(5100)은 마이크로유체 구조체(4330)를 샘플 용기(4214)의 상부 표면에 부착하는 작업(5102)을 포함할 수 있다. 작업 5102는 샘플 용기(4214)의 상부 표면에 마이크로유체 구조체(4330)를 접착하는 것을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5100)은 마이크로유체 구조체(4330)의 상부 표면에 탄성층(예를 들어, 탄성층(4310))을 부착하는 작업(5104)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5100)은 적어도 하나의 안내 요소(2)를 탄성층의 상부 표면에 부착하는 작업(5106)을 포함할 수 있다.
도 52는 생물반응기 시스템이 진탕되는 동안 샘플 용기 내에 피펫 팁을 삽입하는 방법(5200)의 예를 도시하고 있다. 방법(5200)은 생물반응기 시스템(4200)의 샘플 용기(4214)에 부착된 마이크로유체 덮개 조립체(4212) 위에 안내 요소(2)를 배치하는 작업(5202)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5200)은 생물반응기 시스템(4200)을 진탕하는 작업(5204)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 작업(5204)은 샘플 용기 조립체(4210)를 미리 결정된 운동 범위 내에서 이동시킴으로써 샘플 용기 조립체(4210)를 진탕하도록 진탕 테이블(4290)을 동작시키는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 미리 결정된 운동 범위는 하나 이상의 안내 요소(2)의 하나 이상의 상부 단부의 하나 이상의 내경 내에 있다.
다음, 방법(5200)은 안내 요소(2)의 가장 좁은 영역으로 피펫 팁(71)을 안내하기 위해 로봇 아암(예를 들어, 피펫팅 로봇(70)의)을 작동하는 작업(5206)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5200)은 안내 요소(2)의 가장 좁은 영역을 통해 샘플 용기(4214) 내로 피펫 팁(71)을 안내하는 작업(5208)을 포함할 수 있다. 따라서, 방법(5200)에서, 하나 이상의 피펫터를 포함하는 자동화 피펫터는 샘플 용기 조립체(4210)가 진탕되는 동안 하나 이상의 안내 요소(2)를 통해 샘플 용기(4214) 내에 하나 이상의 피펫 팁(71)을 삽입하도록 구성된다.
도 53은 혐기성 세포를 배양하는 방법(5300)의 예를 도시하고 있다. 방법(5300)은 마이크로유체 구조체(4330)가 샘플 용기(4214)의 상부 표면에 부착된 상태로 샘플 용기(4214)를 혐기성 환경 내에 배치하는 작업(5302)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5300)은 샘플 용기(4214)가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기(4214)의 하나 이상의 저장조(4216) 내에 배치하는 작업(5304)을 포함할 수 있다. 안내 구조체(1)와 안내 요소(2)가 아직 부착되지 않을 수도 있기 때문에, 작업(5304)은 큰 피펫으로 수행될 수도 있다.
다음, 방법(5300)은 샘플 용기의 저장조(4216) 위에 덮개 조립체(예를 들어, 마이크로유체 덮개 조립체(4212)의 구성요소)를 배치함으로써 샘플 용기(4214)의 저장조(4216) 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 작업(5306)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5300)은 밀봉된 샘플 용기를 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 운반하는 작업(5308)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5300)은 세포 배양을 완료한 후 일회 사용 용례로서 밀봉된 샘플을 폐기하는 작업(5310)을 포함할 수 있다.
도 54는 혐기성 세포를 배양하는 방법(5400)의 다른 예를 도시하고 있다. 방법(5400)은 마이크로유체 덮개 조립체(4212)를 갖는 샘플 용기(4214)를 혐기성 환경 내에 배치하는 작업(5402)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5400)은 샘플 용기(4214)가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기(4214)의 하나 이상의 저장조(4216) 내에 배치하는 작업(5404)을 포함할 수 있다.
다음, 방법(5400)은 샘플 용기의 저장조 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 작업(5406)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5400)은 밀봉된 샘플 용기를 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 운반하는 작업(5408)을 포함할 수 있다.
도 55는 마이크로타이터 플레이트의 저장조 위의 헤드스페이스 내의 가스 농도를 제어하는 방법(5500)의 예를 도시하고 있다. 방법(5500)은 마이크로타이터 플레이트(예를 들어, 샘플 용기(4214)) 위에 마이크로유체 덮개 조립체(4214)를 배치하는 작업(5502)을 포함할 수 있고, 마이크로타이터 플레이트는 하나 이상의 저장조(4216)를 포함한다. 일 실시예에서, 마이크로유체 덮개 조립체(4214)는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 저장조(4216) 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 저장조 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 mL이다. 다음, 방법(5500)은 가스가 헤드스페이스 내로 유동하게 하는 작업(5404)을 포함할 수 있다.
도 56은 가스 공급 덮개(예를 들어, 마이크로유체 구조체(4330))로 샘플 용기 조립체를 제어하는 방법(5600)의 예를 도시하고 있다. 방법(5600)은 샘플 용기 조립체(4210)와 연관된 측정 파라미터를 감지하는 작업(5602)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5600)은 감지된 측정 파라미터를 처리하는 작업(5604)을 포함할 수 있다. 다음, 방법(5600)은 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하는 작업(5606)을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 추가적인 양태는 이하의 항에 열거되어 있다:
항 1. 덮개 조립체이며, 상부 외부 표면 및 저부 내부 표면을 갖는 덮개 하우징으로서, 덮개 하우징은 샘플 용기를 커버하도록 구성된, 덮개 하우징; 덮개 하우징 내에 배치된 제1 탄성층; 및 밀봉 표면이 제1 탄성층에 대해 눌러질 때 기밀 밀봉부를 생성하기 위해 덮개 하우징의 저부 내부 표면으로부터 제1 탄성층을 향해 돌출하는 밀봉 표면을 포함하는, 덮개 조립체.
항 2. 제1항에 있어서, 제1 탄성층은 각각의 안내 요소와 정렬된 하나 이상의 제1 개구를 포함하고, 각각의 제1 개구는 피펫 팁이 그를 통해 밀릴 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되도록 구성되는, 덮개 조립체.
항 3. 덮개 조립체이며, 상부 외부 표면 및 저부 내부 표면을 갖는 덮개 하우징으로서, 덮개 하우징은 샘플 용기를 커버하도록 구성된, 덮개 하우징; 덮개 하우징의 상부 외부 표면으로부터 연장하는 하나 이상의 안내 요소로서, 각각의 안내 요소는 상부 단부로부터 저부 단부까지 연장하는 중공 내부 부분을 갖고, 중공 내부 부분은 저부 단부에서보다 상부 단부에서 더 큰 단면적을 갖고, 각각의 안내 요소는 피펫 팁을 수용하고 안내하도록 구성되는, 하나 이상의 안내 요소; 및 덮개 하우징 내에 배치된 제1 층으로서, 제1 층은 각각의 안내 요소와 정렬된 하나 이상의 제1 개구를 포함하고, 각각의 제1 개구는 피펫 팁이 그를 통해 밀릴 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되도록 구성되는, 제1 층을 포함하는, 덮개 조립체.
항 4. 제3항에 있어서, 밀봉 표면이 제1 층에 대해 눌러질 때 기밀 밀봉부를 생성하기 위해 덮개 하우징의 저부 내부 표면으로부터 제1 층을 향해 돌출하는 밀봉 표면을 더 포함하는, 덮개 조립체.
항 5. 제4항에 있어서, 밀봉 표면은 덮개 하우징의 저부 내부 표면 상의 제2 오목 영역으로부터 덮개 하우징의 저부 내부 표면 상의 제1 오목 영역을 분할하는 격벽을 포함하는, 덮개 조립체.
항 6. 제5항에 있어서, 밀봉 표면과 격벽은 서로 연속적인, 덮개 조립체.
항 7. 제5항에 있어서, 덮개 하우징의 제1 오목 영역에 연결되고 가압 가스를 수용하도록 구성된 제1 가스 포트를 더 포함하는, 덮개 조립체.
항 8. 제7항에 있어서, 제2 오목 영역으로부터 하나 이상의 가스를 수용하거나 제거하도록 구성된 제2 및 제3 가스 포트를 더 포함하는, 덮개 조립체.
항 9. 제5항에 있어서, 덮개 하우징의 저부 내부 표면과 제1 층 사이의 추가 오목 영역을 분리하도록 구성된 하나 이상의 추가 격벽을 더 포함하는, 덮개 조립체.
항 10. 제4항에 있어서, 밀봉 표면은 강성 재료로 제조되는, 덮개 조립체.
항 11. 제4항에 있어서, 밀봉 표면은 PEEK로 제조되는, 덮개 조립체.
항 12. 제3항에 있어서, 제1 층의 저부 측면 상에 배치된 멸균층을 더 포함하고, 멸균층은 피펫 팁에 의해 관통되도록 구성되는, 덮개 조립체.
항 13. 제3항에 있어서, 각각의 안내 요소의 저부 단부와 덮개 하우징의 상부 외부 표면 사이에 배치된 제2 층을 더 포함하고, 제2 층은 각각의 안내 요소 및 제1 개구와 정렬된 하나 이상의 제2 개구를 갖고, 덮개 하우징 내의 하나 이상의 관통 구멍으로의 접근을 제공하고, 각각의 제2 개구는 피펫 팁이 제2 개구를 통해 밀릴 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되도록 구성되는, 덮개 조립체.
항 14. 제3항에 있어서, 덮개 하우징의 저부 내부 표면으로부터 제1 층을 향해 연장하는 하나 이상의 포스트를 더 포함하는, 덮개 조립체.
항 15. 제3항에 있어서, 하나 이상의 안내 요소는 덮개 하우징의 일체형 부분을 형성하는, 덮개 조립체.
항 16. 제15항에 있어서, 하나 이상의 안내 요소는 덮개 하우징의 상부 외부 표면에 제거 가능하게 결합되는, 덮개 조립체.
항 17. 제15항에 있어서, 중공 내부 부분은 원추형 또는 절두원추형 형상을 갖는, 덮개 조립체.
항 18. 제15항에 있어서, 하나 이상의 제1 개구는 슬릿인, 덮개 조립체.
항 19. 제18항에 있어서, 슬릿은 자가 복구성인, 덮개 조립체.
항 20. 제3항에 있어서, 제1 층은 탄성 폴리머 재료인, 덮개 조립체.
항 21. 제3항에 있어서, 제1 층은 실리콘으로부터 제조되는, 덮개 조립체.
항 22. 용기 조립체이며, 상부 외부 표면 및 저부 내부 표면을 갖는 덮개 하우징으로서, 덮개 하우징은 샘플 용기를 커버하도록 구성된, 덮개 하우징; 덮개 하우징의 상부 외부 표면으로부터 연장하는 하나 이상의 안내 요소로서, 각각의 안내 요소는 상부 단부로부터 저부 단부까지 연장하는 중공 내부 부분을 갖고, 중공 내부 부분은 저부 단부에서보다 상부 단부에서 더 큰 단면적을 갖고, 각각의 안내 요소는 피펫 팁을 수용하고 안내하도록 구성되는, 하나 이상의 안내 요소; 및 덮개 하우징 내에 배치된 제1 층으로서, 제1 층은 각각의 안내 요소와 정렬된 하나 이상의 제1 개구를 갖고, 각각의 제1 개구는 피펫 팁이 그를 통해 밀릴 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되도록 구성되는, 제1 층을 포함하는 덮개 조립체; 및 복수의 우물을 포함하는 샘플 용기를 포함하는, 용기 조립체.
항 23. 제22항에 있어서, 샘플 용기의 제1 부분은 하나 이상의 제1 우물을 포함하고 샘플 용기의 제2 부분은 하나 이상의 제2 우물을 포함하고, 하나 이상의 제1 우물은 유체 시약을 수납하도록 구성되고 하나 이상의 제2 우물은 하나 이상의 세포를 포함하는 유체 샘플을 수납하도록 구성되고, 제1 우물 중 하나 이상은 하나 이상의 유체 채널을 통해 제2 우물 중 하나 이상에 유체 결합되고; 덮개 조립체는 덮개 조립체가 샘플 용기에 대해 압축될 때 샘플 용기 주위에 기밀 밀봉부를 제공하는, 용기 조립체.
항 24. 제23항에 있어서, 기밀 밀봉부는 샘플 용기 상의 제1 밀봉 표면 및 제1 밀봉 표면에 대해 누르는 덮개 조립체 상의 제2 밀봉 표면을 갖고, 이에 의해 양 밀봉 표면은 덮개 하우징의 저부 내부 표면에 수직으로 작용하는, 용기 조립체.
항 25. 제23항에 있어서, 편심 레버 및 반경방향 안내 볼을 포함하는 볼 슬리브를 더 포함하는, 용기 조립체.
항 26. 생물반응기 시스템이며, 가역적으로 밀봉 가능한 샘플 용기 조립체로서, 상부 외부 표면 및 저부 내부 표면을 갖는 덮개 하우징으로서, 덮개 하우징은 샘플 용기를 커버하도록 구성된, 덮개 하우징; 덮개 하우징의 상부 외부 표면으로부터 연장하는 하나 이상의 안내 요소로서, 각각의 안내 요소는 상부 단부로부터 저부 단부까지 연장하는 중공 내부 부분을 갖고, 중공 내부 부분은 저부 단부에서보다 상부 단부에서 더 큰 단면적을 갖고, 각각의 안내 요소는 피펫 팁을 수용하고 안내하도록 구성되는, 하나 이상의 안내 요소; 및 덮개 하우징 내에 배치된 제1 층으로서, 제1 층은 각각의 안내 요소와 정렬된 하나 이상의 제1 개구를 갖고, 각각의 제1 개구는 피펫 팁이 그를 통해 밀릴 때 개방되고 피펫 팁이 제거될 때 폐쇄되도록 구성되는, 제1 층을 포함하는 덮개 조립체; 복수의 우물을 포함하는 샘플 용기; 미리 결정된 운동 범위 내에서 샘플 용기 조립체를 이동시킴으로써 샘플 용기 조립체를 진탕하도록 구성된 플랫폼으로서, 미리 결정된 운동 범위는 안내 요소 중 하나 이상의 하나 이상의 상부 단부의 하나 이상의 내경 내에 있는, 플랫폼; 및 샘플 용기 조립체가 진탕되는 동안 하나 이상의 안내 요소를 통해 샘플 용기 내에 삽입을 위해 구성된 하나 이상의 피펫 팁을 갖는 피펫팅 로봇을 포함하는, 생물반응기 시스템.
항 27. 제26항에 있어서, 플랫폼은 궤도 방식으로 샘플 용기 조립체를 이동시키도록 구성되는, 생물반응기 시스템.
항 28. 제26항에 있어서, 플랫폼은 600 RPM 내지 1000 RPM 범위 내에서 궤도 방식으로 샘플 용기 조립체를 이동시키도록 구성되는, 생물반응기 시스템.
항 29. 제26항에 있어서, 플랫폼은 600 RPM 내지 800 RPM 범위 내에서 궤도 방식으로 샘플 용기 조립체를 이동시키도록 구성되는, 생물반응기 시스템.
항 30. 제26항, 제28항, 또는 제29항에 있어서, 샘플 용기 조립체의 궤도 이동의 교반 직경은 1 mm 내지 5 mm 범위 내에 있는, 생물반응기 시스템.
항 31. 샘플 용기를 밀봉하는 방법이며, 샘플 용기의 상부에 멸균층을 배치하는 단계; 멸균층의 상부에 탄성층을 배치하는 단계; 탄성층의 상부에 덮개 하우징을 누르는 단계; 및 덮개 하우징을 샘플 용기에 해제 가능하게 고정하는 단계를 포함하는, 방법.
항 32. 제31항에 있어서, 편심 레버 및 반경방향 안내 볼을 포함하는 볼 슬리브를 작동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 33. 제31항에 있어서, 덮개 하우징으로부터 샘플 용기를 해제하기 위해 해제 핀을 작동시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 34. 혐기성 세포를 배양하는 방법이며, 혐기성 환경 내에 샘플 용기를 배치하는 단계; 샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 우물 내에 배치하는 단계; 샘플 용기의 우물 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 우물 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 포함하는, 방법.
항 35. 제34항에 있어서, 밀봉된 샘플 용기는 비혐기성 환경에 배치된 미생물반응기 내에 배치되는, 방법.
항 36. 제34항에 있어서, 샘플 용기 및 덮개 조립체는 하나 이상의 우물 위에 헤드스페이스를 형성하고, 방법은 헤드스페이스 내의 산소 농도를 0% 내지 5%로 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 37. 제34항에 있어서, 샘플 용기 및 덮개 조립체는 하나 이상의 우물 위에 헤드스페이스를 형성하고, 방법은 헤드스페이스 내의 산소 농도를 0% 내지 10%로 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 38. 제34항에 있어서, 샘플 용기 및 덮개 조립체는 하나 이상의 우물 위에 헤드스페이스를 형성하고, 방법은 헤드스페이스 내의 산소 농도를 0% 내지 20%로 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 39. 생물반응기 시스템이 진탕되는 동안 샘플 용기 내에 피펫 팁을 삽입하는 방법이며, 방법은 생물반응기 시스템의 샘플 용기 위에 안내 요소를 배치하는 단계; 생물반응기 시스템을 진탕하는 단계; 안내 요소의 가장 좁은 영역으로 피펫 팁을 안내하기 위해 피펫팅 로봇을 작동하는 단계; 및 안내 요소의 가장 좁은 영역을 통해 샘플 용기 내로 피펫 팁을 안내하는 단계를 포함하는, 방법.
항 40. 제39항에 있어서, 피펫 팁을 통해 샘플 용기로부터 소정 체적의 유체를 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 41. 제39항에 있어서, 피펫 팁을 통해 샘플 용기에 소정 체적의 유체를 첨가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 42. 마이크로플레이트용 덮개 조립체이며, 마이크로플레이트는 하나 이상의 우물을 포함하고, 덮개 조립체는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 우물 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성되고, 우물 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 ml인, 덮개 조립체.
항 43. 제42항에 있어서, 헤드스페이스는 60 ml 내지 90 ml인, 덮개 조립체.
항 44. 마이크로플레이트의 우물 위의 헤드스페이스 내의 가스 농도를 제어하는 방법이며, 방법은 마이크로플레이트 위에 덮개 조립체를 배치하는 단계로서, 마이크로플레이트는 하나 이상의 우물을 포함하고, 덮개 조립체는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 우물 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성되고, 저장조 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 mL인, 덮개 조립체 배치 단계; 및 가스가 헤드스페이스 내로 유동하게 하는 단계를 포함하는, 방법.
항 45. 제44항에 있어서, 가스의 농도를 측정하는 단계; 및 측정된 농도에 기초하여 가스 유동을 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 46. 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체용 제어 시스템이며, 제어 시스템은 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 획득하도록 구성된 센서; 가스 공급 덮개에 적어도 하나의 가스를 제공하는 가스 공급 시스템; 및 획득된 측정 파라미터를 처리하고 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 제어 시스템.
항 47. 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체를 제어하는 방법이며, 방법은 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하는 단계; 감지된 측정 파라미터를 처리하는 단계; 및 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
항 48. 컴퓨터 제어기에 의해 실행될 때, 컴퓨터 제어기가 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하고; 감지된 측정 파라미터를 처리하고; 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 유형적이고 비일시적인 방식으로 저장하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
항 49. 샘플 용기 위에 기밀 밀봉부를 생성하기 위한 마이크로유체 덮개 조립체이며, 덮개 조립체는 샘플 용기의 외주부를 따라 밀봉부를 생성하기 위해 샘플 용기의 복수의 저장조 위에 배치되도록 구성된 마이크로유체 구조체를 포함하고, 마이크로유체 구조체는 하나 이상의 유체 소스로의 하나 이상의 연결부를 수용하기 위한 하나 이상의 가스 입구; 및 가스 입구를 복수의 저장조의 각각에 결합하도록 구성된 복수의 제1 마이크로유체 채널을 포함하고; 마이크로유체 구조체는 각각의 저장조를 복수의 안내 요소 및 샘플 용기의 저장조 위에 배치된 개구를 갖는 층으로부터 분리하는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 50. 제49항에 있어서, 마이크로유체 구조체는 복수의 저장조의 각각을 개별적으로 밀봉하도록 구성되는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 51. 제50항에 있어서, 복수의 제1 마이크로유체 채널의 각각은 제어된 가스 농도를 복수의 저장조 중 개별적으로 밀봉된 저장조로 운반하도록 구성되는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 52. 제49항에 있어서, 복수의 제1 마이크로유체 채널 중 적어도 제1 서브세트는 기체 산소, 질소, 또는 이산화탄소 중 하나 이상을 저장조로 전달하도록 구성되는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 53. 제52항에 있어서, 복수의 제1 마이크로유체 채널의 제2 서브세트는 액체 시약을 저장조로 전달하도록 구성되는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 54. 제49항에 있어서, 저장조로부터 이격하여 가스를 전달하도록 구성된 복수의 제2 마이크로유체 채널을 더 포함하는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 55. 제49항에 있어서, 복수의 안내 요소와 층은 일체형 유닛을 형성하는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 56. 제49항에 있어서, 복수의 안내 요소는 층에 결합되는 안내 구조체 상에 배치되는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 57. 제49항에 있어서, 마이크로유체 덮개 조립체는 접착제로 샘플 용기에 접착되도록 구성되는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 58. 제49항에 있어서, 개구는 층 내에 슬릿을 포함하는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 59. 제49항에 있어서, 층은 탄성 폴리머 재료를 포함하는, 마이크로유체 덮개 조립체.
항 60. 샘플 용기 조립체이며, 복수의 저장조를 포함하는 샘플 용기; 및 하나 이상의 가스 입구 및 복수의 마이크로유체 채널을 포함하는 마이크로유체 구조체를 포함하고; 마이크로유체 구조체의 저부 표면은 샘플 용기의 상부 표면에 접착되는, 샘플 용기 조립체.
항 61. 제60항에 있어서, 복수의 안내 요소는 층의 상부 표면에 접착되는 안내 구조체 상에 배치되고, 마이크로유체 구조체의 상부 표면은 층의 저부 표면에 접착되는, 샘플 용기 조립체.
항 62. 생물반응기 시스템이며, 복수의 저장조를 포함하는 샘플 용기; 하나 이상의 가스 입구 및 복수의 마이크로유체 채널을 포함하는 마이크로유체 구조체로서, 마이크로유체 구조체의 저부 표면은 샘플 용기의 상부 표면에 접착되는, 마이크로유체 구조체를 포함하는, 샘플 용기 조립체; 마이크로유체 구조체 위에 위치된 하나 이상의 안내 요소; 샘플 용기 조립체를 미리 결정된 운동 범위 내에서 이동시킴으로써 샘플 용기 조립체를 진탕하도록 구성된 진탕 테이블로서, 미리 결정된 운동 범위는 하나 이상의 안내 요소의 하나 이상의 상부 단부의 하나 이상의 내경 내에 있는, 진탕 테이블; 및 샘플 용기 조립체가 진탕되는 동안 하나 이상의 안내 요소를 통해 샘플 용기 내에 하나 이상의 피펫 팁을 삽입하도록 구성된 하나 이상의 피펫터를 포함하는 자동화 피펫터를 포함하는, 생물반응기 시스템.
항 63. 제62항에 있어서, 진탕 테이블 위에 배치된 상부 챔버; 및 복수의 저장조의 각각을 균일하게 온도 조절하기 위해 상부 챔버 내에 온도 조절된 공기를 지향시키도록 구성된 커버 인레이를 더 포함하는, 생물반응기 시스템.
항 64. 제63항에 있어서, 커버 인레이는 복수의 저장조와 정렬되는 통기 구멍을 포함하고, 통기 구멍은 온도 조절된 공기를 지향시키도록 구성되는, 생물반응기 시스템.
항 65. 제62항에 있어서, 진탕 테이블 아래에 배치된 하부 챔버; 및 하부 챔버 주위로 온도 조절된 공기를 순환시키도록 구성된 하나 이상의 팬을 더 포함하는, 생물반응기 시스템.
항 66. 제62항에 있어서, 진탕 테이블 위에 배치된 상부 챔버; 진탕 테이블 아래에 배치된 하부 챔버; 상부 챔버의 공기를 제1 목표 온도로 온도 조절하도록 구성된 하나 이상의 제1 온도 제어 모듈; 및 하부 챔버의 공기를 제2 목표 온도로 온도 조절하도록 구성된 하나 이상의 제2 온도 제어 모듈을 더 포함하는, 생물반응기 시스템.
항 67. 제66항에 있어서, 제1 온도는 생물반응기 시스템 내의 응축을 방지하기 위해 제2 온도보다 더 높게 설정되는, 생물반응기 시스템.
항 68. 샘플 용기 조립체를 조립하는 방법이며, 샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 구조체를 부착하는 단계; 마이크로유체 구조체의 상부 표면에 탄성층을 부착하는 단계; 및 탄성층의 상부 표면에 적어도 하나의 안내 요소를 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
항 69. 제68항에 있어서, 샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 구조체를 접착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 70. 생물반응기 시스템이 진탕되는 동안 샘플 용기 내에 피펫 팁을 삽입하는 방법이며, 방법은 생물반응기 시스템의 샘플 용기에 부착된 마이크로유체 덮개 조립체 위에 안내 요소를 배치하는 단계; 생물반응기 시스템을 진탕하는 단계; 안내 요소의 가장 좁은 영역으로 피펫 팁을 안내하기 위해 로봇 아암을 작동하는 단계; 및 안내 요소의 가장 좁은 영역을 통해 샘플 용기 내로 피펫 팁을 안내하는 단계를 포함하는, 방법.
항 71. 혐기성 세포를 배양하는 방법이며, 혐기성 환경 내에 마이크로유체 구조체가 샘플 용기의 상부 표면에 부착된 샘플 용기를 배치하는 단계; 샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 저장조 내에 배치하는 단계; 샘플 용기의 저장조 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 포함하는, 방법.
항 72. 마이크로타이터 플레이트의 저장조 위의 헤드스페이스 내의 가스 농도를 제어하는 방법이며, 방법은 마이크로타이터 플레이트 위에 마이크로유체 덮개 조립체를 배치하는 단계로서, 마이크로타이터 플레이트는 하나 이상의 저장조를 포함하고, 마이크로유체 덮개 조립체는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 저장조 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성되고, 저장조 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 mL인, 덮개 조립체 배치 단계; 및 가스가 헤드스페이스 내로 유동하게 하는 단계를 포함하는, 방법.
항 73. 혐기성 세포를 배양하는 방법이며, 혐기성 환경 내에 마이크로유체 덮개 조립체를 갖는 샘플 용기를 배치하는 단계; 샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 저장조 내에 배치하는 단계; 샘플 용기의 저장조 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 포함하는, 방법.
항 74. 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체용 제어 시스템이며, 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 획득하도록 구성된 센서; 가스 공급 덮개에 적어도 하나의 가스를 제공하는 가스 공급 시스템; 및 획득된 측정 파라미터를 처리하고 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 제어 시스템.
항 75. 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체를 제어하는 방법이며, 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하는 단계; 감지된 측정 파라미터를 처리하는 단계; 및 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
항 76. 컴퓨터 제어기에 의해 실행될 때, 컴퓨터 제어기가 가스 공급 덮개를 갖는 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하고; 감지된 측정 파라미터를 처리하고; 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 덮개로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 유형적이고 비일시적인 방식으로 저장하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
항 77. 타이터 모듈; 및 타이터 모듈과 통합된 세포 건강 및 세포 배지 측정 기능을 포함하는 생물반응기 모듈을 포함하는, 자동 세포 배양 시스템.
항 A1. 시스템이며, 저장조를 갖는 샘플 용기 위에 기밀 밀봉부를 생성하도록 구성된 마이크로유체 덮개 조립체를 포함하고, 마이크로유체 덮개 조립체는 안내 요소; 안내 요소 아래에 정렬되도록 구성된 개구를 갖는 층; 및 층의 개구 아래에 정렬되도록 구성된 관통 구멍을 갖는 마이크로유체 구조체를 포함하고, 마이크로유체 구조체는 하나 이상의 유체 소스와 유체적으로 결합되도록 구성된 가스 입구; 및 샘플 용기의 저장조에 가스 입구를 유체적으로 결합하도록 구성된 마이크로유체 채널을 포함하는, 시스템.
항 A2. 제A1항에 있어서, 마이크로유체 구조체는 샘플 용기의 저장조의 각각을 개별적으로 밀봉하도록 구성되는, 시스템.
항 A3. 제A2항에 있어서, 각각의 마이크로유체 채널은 제어된 가스 농도를 복수의 저장조 중 개별적으로 밀봉된 저장조로 운반하도록 구성되는, 시스템.
항 A4. 제A1항에 있어서, 마이크로유체 채널의 제1 서브세트는 기체 산소, 질소, 또는 이산화탄소 중 하나 이상을 저장조로 전달하도록 구성되는, 시스템.
항 A5. 제A4항에 있어서, 마이크로유체 채널의 제2 서브세트는 액체 시약을 저장조로 전달하도록 구성되는, 시스템.
항 A6. 제A1항에 있어서, 마이크로유체 구조체는 저장조로부터 이격하여 가스를 전달하도록 구성된 추가적인 마이크로유체 채널을 더 포함하는, 시스템.
항 A7. 제A1항에 있어서, 안내 요소와 층은 일체형 유닛을 형성하는, 시스템.
항 A8. 제A1항에 있어서, 안내 요소는 층에 결합되는 안내 구조체 상에 배치되는, 시스템.
항 A9. 제A1항에 있어서, 마이크로유체 덮개 조립체는 접착제로 샘플 용기에 접착되도록 구성되는, 시스템.
항 A10. 제A1항에 있어서, 개구는 층 내에 슬릿을 포함하는, 시스템.
항 A11. 제A1항에 있어서, 층은 탄성 폴리머 재료를 포함하는, 시스템.
항 A12. 제A1항에 있어서, 샘플 용기 조립체를 더 포함하고, 샘플 용기 조립체는 저장조를 포함하는 샘플 용기; 및 마이크로유체 구조체를 포함하고, 마이크로유체 구조체의 저부 표면은 샘플 용기의 상부 표면에 접착되는, 시스템.
항 A13. 제A12항에 있어서, 마이크로유체 구조체의 상부 표면은 층의 저부 표면에 접착되는, 시스템.
항 A14. 제A12항에 있어서, 생물반응기 시스템을 더 포함하고, 생물반응기 시스템은 샘플 용기 조립체; 샘플 용기 조립체를 미리 결정된 운동 범위 내에서 이동시킴으로써 샘플 용기 조립체를 진탕하도록 구성된 진탕 테이블로서, 미리 결정된 운동 범위는 안내 요소의 상부 단부의 내경 내에 있는, 진탕 테이블; 및 샘플 용기 조립체가 진탕되는 동안 안내 요소를 통해 샘플 용기 내에 하나 이상의 피펫 팁을 삽입하도록 구성된 하나 이상의 피펫터를 포함하는 자동화 피펫터를 포함하는, 시스템.
항 A15. 제A14항에 있어서, 생물반응기 시스템은 진탕 테이블 위에 배치된 상부 챔버; 및 각각의 저장조를 균일하게 온도 조절하기 위해 상부 챔버 내에 온도 조절된 공기를 지향시키도록 구성된 커버 인레이를 더 포함하는, 시스템.
항 A16. 제A15항에 있어서, 커버 인레이는 저장조와 정렬되는 통기 구멍을 포함하고, 통기 구멍은 온도 조절된 공기를 지향시키도록 구성되는, 시스템.
항 A17. 제14항에 있어서, 생물반응기 시스템은 진탕 테이블 아래에 배치된 하부 챔버; 및 하부 챔버 주위로 온도 조절된 공기를 순환시키도록 구성된 하나 이상의 팬을 더 포함하는, 시스템.
항 A18. 제A14항에 있어서, 생물반응기 시스템은 진탕 테이블 위에 배치된 상부 챔버; 진탕 테이블 아래에 배치된 하부 챔버; 상부 챔버의 공기를 제1 목표 온도로 온도 조절하도록 구성된 하나 이상의 제1 온도 제어 모듈; 및 하부 챔버의 공기를 제2 목표 온도로 온도 조절하도록 구성된 하나 이상의 제2 온도 제어 모듈을 더 포함하는, 시스템.
항 A19. 제A18항에 있어서, 제1 온도는 생물반응기 시스템 내의 응축을 방지하기 위해 제2 온도보다 더 높게 설정되는, 시스템.
항 A20. 제A14항에 있어서, 타이터 모듈; 및 생물반응기 시스템을 포함하는 자동 세포 배양 시스템을 더 포함하고, 생물반응기 시스템은 타이터 모듈과 통합된 세포 건강 및 세포 배지 측정 기능을 포함하는, 시스템.
항 A21. 제A12항에 있어서, 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 획득하도록 구성된 센서; 마이크로유체 구조에 적어도 하나의 가스를 제공하도록 구성된 가스 공급 시스템; 및 획득된 측정 파라미터를 처리하고 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 시스템을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는 제어 시스템을 더 포함하는, 시스템.
항 A22. 샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 구조체를 부착하는 단계; 마이크로유체 구조체의 상부 표면에 탄성층을 부착하는 단계; 및 탄성층의 상부 표면에 적어도 하나의 안내 요소를 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
항 A23. 제A22항에 있어서, 샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 구조체를 접착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 A24. 제A22항에 있어서, 샘플 용기를 진탕하는 단계; 적어도 하나의 안내 요소의 가장 좁은 영역으로 피펫 팁을 안내하기 위해 로봇 아암을 작동시키는 단계; 및 적어도 하나의 안내 요소의 가장 좁은 영역을 통해 샘플 용기 내로 피펫 팁을 안내하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 A25. 제A22항에 있어서, 마이크로유체 구조체가 샘플 용기의 상부 표면에 부착된 상태로 샘플 용기를 혐기성 환경 내에 배치하는 단계; 샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 저장조 내에 배치하는 단계; 샘플 용기의 저장조 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 A26. 제A22항에 있어서, 샘플 용기 위에 마이크로유체 덮개 조립체를 배치하는 단계로서, 샘플 용기는 저장조를 포함하고, 마이크로유체 덮개 조립체는 마이크로유체 구조체, 탄성층, 및 적어도 하나의 안내 요소를 포함하고, 마이크로유체 덮개 조립체는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 저장조 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성되고, 저장조 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 mL인 마이크로유체 덮개 조립체 배치 단계; 및 가스가 헤드스페이스 내로 유동하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 A27. 제A26항에 있어서, 혐기성 환경 내에 샘플 용기를 배치하는 단계; 샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 저장조 내에 배치하는 단계; 샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 덮개 조립체를 부착함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및 세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 더 포함하는, 방법.
항 A28. 제A22항에 있어서, 샘플 용기 및 마이크로유체 구조체를 포함하는 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하는 단계; 감지된 측정 파라미터를 처리하는 단계; 및 처리된 측정 파라미터에 기초하여 마이크로유체 구조체로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
본 발명은 상세하게 도시되고 설명된 현재 바람직한 실시예와 관련하여 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범주로부터 결코 벗어나지 않고 다양한 수정 및 구조적 변화가 이루어질 수도 있기 때문에 개시되어 있는 상세에 한정되도록 의도되지는 않는다. 실시예는 본 발명의 원리 및 그 실용적인 용례를 설명하여, 이에 의해 통상의 기술자가 고려된 특정 사용에 적합한 것으로서 다양한 수정을 갖고 본 발명 및 다양한 실시예를 가장 양호하게 이용하는 것을 가능하게 하기 위해 선택되고 설명되었다.

Claims (28)

  1. 시스템이며,
    저장조를 갖는 샘플 용기 위에 기밀 밀봉부를 생성하도록 구성된 마이크로유체 덮개 조립체를 포함하고, 마이크로유체 덮개 조립체는:
    안내 요소;
    안내 요소 아래에 정렬되도록 구성된 개구를 갖는 층; 및
    층의 개구 아래에 정렬되도록 구성된 관통 구멍을 갖는 마이크로유체 구조체를 포함하고, 마이크로유체 구조체는:
    하나 이상의 유체 소스와 유체적으로 결합되도록 구성된 가스 입구; 및
    샘플 용기의 저장조에 가스 입구를 유체적으로 결합하도록 구성된 마이크로유체 채널을 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 마이크로유체 구조체는 샘플 용기의 저장조의 각각을 개별적으로 밀봉하도록 구성되는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 마이크로유체 채널은 제어된 가스 농도를 복수의 저장조 중 개별적으로 밀봉된 저장조로 운반하도록 구성되는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 마이크로유체 채널의 제1 서브세트는 기체 산소, 질소, 또는 이산화탄소 중 하나 이상을 저장조로 전달하도록 구성되는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 마이크로유체 채널의 제2 서브세트는 액체 시약을 저장조로 전달하도록 구성되는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 마이크로유체 구조체는 저장조로부터 이격하여 가스를 전달하도록 구성된 추가적인 마이크로유체 채널을 더 포함하는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 안내 요소와 층은 일체형 유닛을 형성하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 안내 요소는 층에 결합되는 안내 구조체 상에 배치되는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 마이크로유체 덮개 조립체는 접착제로 샘플 용기에 접착되도록 구성되는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 개구는 층 내에 슬릿을 포함하는, 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 층은 탄성 폴리머 재료를 포함하는, 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    샘플 용기 조립체를 더 포함하고, 샘플 용기 조립체는:
    저장조를 포함하는 샘플 용기; 및
    마이크로유체 구조체를 포함하고, 마이크로유체 구조체의 저부 표면은 샘플 용기의 상부 표면에 접착되는, 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 마이크로유체 구조체의 상부 표면은 층의 저부 표면에 접착되는, 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    생물반응기 시스템을 더 포함하고, 생물반응기 시스템은:
    샘플 용기 조립체;
    샘플 용기 조립체를 미리 결정된 운동 범위 내에서 이동시킴으로써 샘플 용기 조립체를 진탕하도록 구성된 진탕 테이블로서, 미리 결정된 운동 범위는 안내 요소의 상부 단부의 내경 내에 있는, 진탕 테이블; 및
    샘플 용기 조립체가 진탕되는 동안 안내 요소를 통해 샘플 용기 내에 하나 이상의 피펫 팁을 삽입하도록 구성된 하나 이상의 피펫터를 포함하는 자동화 피펫터를 포함하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 생물반응기 시스템은:
    진탕 테이블 위에 배치된 상부 챔버; 및
    각각의 저장조를 균일하게 온도 조절하기 위해 상부 챔버 내에 온도 조절된 공기를 지향시키도록 구성된 커버 인레이를 더 포함하는, 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 커버 인레이는 저장조와 정렬되는 통기 구멍을 포함하고, 통기 구멍은 온도 조절된 공기를 지향시키도록 구성되는, 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 생물반응기 시스템은:
    진탕 테이블 아래에 배치된 하부 챔버; 및
    하부 챔버 주위로 온도 조절된 공기를 순환시키도록 구성된 하나 이상의 팬을 더 포함하는, 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 생물반응기 시스템은:
    진탕 테이블 위에 배치된 상부 챔버;
    진탕 테이블 아래에 배치된 하부 챔버;
    상부 챔버의 공기를 제1 목표 온도로 온도 조절하도록 구성된 하나 이상의 제1 온도 제어 모듈; 및
    하부 챔버의 공기를 제2 목표 온도로 온도 조절하도록 구성된 하나 이상의 제2 온도 제어 모듈을 더 포함하는, 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 제1 온도는 생물반응기 시스템 내의 응축을 방지하기 위해 제2 온도보다 더 높게 설정되는, 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    자동 세포 배양 시스템을 더 포함하고, 자동 세포 배양 시스템은:
    타이터 모듈; 및
    생물반응기 시스템으로서, 생물반응기 시스템은 타이터 모듈과 통합된 세포 건강 및 세포 배지 측정 기능을 포함하는, 생물반응기 시스템을 더 포함하는, 시스템.
  21. 제12항에 있어서,
    제어 시스템을 더 포함하고, 제어 시스템은:
    샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 획득하도록 구성된 센서;
    마이크로유체 구조체에 적어도 하나의 가스를 제공하도록 구성된 가스 공급 시스템; 및
    획득된 측정 파라미터를 처리하고 처리된 측정 파라미터에 기초하여 가스 공급 시스템을 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.
  22. 방법이며,
    샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 구조체를 부착하는 단계;
    마이크로유체 구조체의 상부 표면에 탄성층을 부착하는 단계; 및
    탄성층의 상부 표면에 적어도 하나의 안내 요소를 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 구조체를 접착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    샘플 용기를 진탕하는 단계;
    적어도 하나의 안내 요소의 가장 좁은 영역으로 피펫 팁을 안내하기 위해 로봇 아암을 작동시키는 단계; 및
    적어도 하나의 안내 요소의 가장 좁은 영역을 통해 샘플 용기 내로 피펫 팁을 안내하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    마이크로유체 구조체가 샘플 용기의 상부 표면에 부착된 상태로 혐기성 환경 내에 샘플 용기를 배치하는 단계;
    샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 저장조 내에 배치하는 단계;
    샘플 용기의 저장조 위에 덮개 조립체를 배치함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및
    세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    샘플 용기 위에 마이크로유체 덮개 조립체를 배치하는 단계로서, 샘플 용기는 저장조를 포함하고, 마이크로유체 덮개 조립체는 마이크로유체 구조체, 탄성층, 및 적어도 하나의 안내 요소를 포함하고, 마이크로유체 덮개 조립체는 세포 배양 동안 가스 교환을 허용하기 위해 저장조 위에 헤드스페이스를 제공하도록 구성되고, 저장조 위의 헤드스페이스는 20 mL 내지 400 mL인, 마이크로유체 덮개 조립체 배치 단계; 및
    가스가 헤드스페이스 내로 유동하게 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    혐기성 환경 내에 샘플 용기를 배치하는 단계;
    샘플 용기가 혐기성 환경에 있는 동안 혐기성 세포를 포함하는 샘플을 샘플 용기의 하나 이상의 저장조 내에 배치하는 단계;
    샘플 용기의 상부 표면에 마이크로유체 덮개 조립체를 부착함으로써 샘플 용기의 저장조 주위에 기밀 밀봉부를 생성하는 단계; 및
    세포 배양을 위해 비혐기성 환경으로 밀봉된 샘플 용기를 운반하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  28. 제22항에 있어서,
    샘플 용기 및 마이크로유체 구조체를 포함하는 샘플 용기 조립체와 연관된 측정 파라미터를 감지하는 단계;
    감지된 측정 파라미터를 처리하는 단계; 및
    처리된 측정 파라미터에 기초하여 마이크로유체 구조체로의 적어도 하나의 가스의 가스 공급을 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
KR1020237042146A 2021-05-07 2022-05-06 미생물반응기용 용기 조립체 KR20240005042A (ko)

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