用于培养基再水合的系统、方法和设备技术方案

本发明专利技术的实施例集合涉及用于从干燥培养基保湿和混合液体培养基的系统、方法和设备。这类系统、方法和设备可用于生物技术工业中，因为其可用于在不存在于使用混合贮槽和反应器的更常规的培养基再水合系统中发现的操作员错误问题的情况下提供呈可快速再水合形式的预先封装的干燥培养基。

System, method and apparatus for culture medium rehydration

The embodiment of the present invention relates to systems, methods and apparatus for moisturizing and mixing liquid media from a dry medium. This kind of system, method and device can be used in the biotechnology industry, because it can be used to provide a fast pre packaging drying medium and hydrated forms in the absence of operator error problem in the medium of more conventional mixed tank reactor and rehydration system found in the case.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及培养基再水合系统并且更具体地说，涉及用于从干燥培养基保湿和混合液体培养基的系统、设备和/或方法。
技术介绍
细胞培养基是合成和天然生物组分的复杂混合物，且提供细胞繁殖所需的养分。其通常通过在混合容器中充分混合呈干燥或脱水大容量存储体形式(例如粉末、颗粒等)的细胞培养基与适合的溶剂(例如无菌水、缓冲剂等)以产生液体细胞培养基来制备。混合系统通常可分类成两个主要类型；可重复使用型和单次使用型混合系统。可重复使用的混合系统通常由固定的刚性箱体(适用于较大体积)或移动式刚性箱体(用于较小体积)组成，所述箱体具有安装到传动轴和发动机的混合叶轮。由操作员将干燥培养基称量到所制备的培养基体积的指定重量。操作员用水填充箱体达到适合的含量，添加干燥培养基，并且开启混合器保持指定时间段(通常30-60分钟)，直到培养基的混合(水合作用)完成。在混合培养基之后，其通过过滤器(以移除污染物)泵送到无菌生物反应器或无菌保存容器中。一旦箱体清空，必须使用通过验证的清洗方案清洗箱体和混合装置，其有时需要使用苛性碱溶液。因此，这种类型的系统未被设计成“即插即用(plug and go)”，因为其需要操作员进行大量初始制备和后清洗。单次使用型混合系统通常由含有驱动马达、电脑和刚性外壳的硬件的固定件组成，所述外壳容纳单次使用型混合袋或衬垫。按与如上所述相同的方式制备干燥培养基和水。然而，在水填充混合袋/衬垫之前，必须将袋/衬垫适当地置放于刚性外壳中并且附着到驱动马达。一旦袋子安放在适当位置并且用水和干燥培养基填充，启动驱动马达，其开始混合循环。混合循环进行某一时间周期(通常30至60分钟)直到混合完成。一旦混合完成，将培养基通过过滤器泵送到无菌生物反应器或无菌保存容器中。一旦混合袋/衬垫已清空，将其从刚性外壳移除并且扔掉。然而，迄今为止，建立超过一个系统(袋子或胶囊)是困难和/或费时的，并且在一些情况下，可能不易于按比例放大以产生较高体积批料。并且，主体干燥粉末的操作员测量和操作使培养基暴露于可能的污染物，因为大部分细胞制备、生物药品和研究应用的严格无菌要求，其有时引起最终再水合培养基被丢弃。同样，需要便利、单次使用型混合系统，其有成本效益、无需使用者在前端执行若干繁重的系统设置步骤，并且其可被设计成“即插即用”系统。此提供生物处理期间增加的灵活性和模块性，其可降低消费者的资金设备成本。附图说明为了更完整地理解本文所公开的原理和其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，其中：图1是根据各种实施例的用于从呈干燥大容量存储体形式(例如粉末、颗粒等)的培养基(‘干燥培养基’)制备液体培养基的培养基混合容器100的示意图。图2是根据各种实施例的培养基混合容器系统的示意图。图3A-D是根据各种实施例的第一培养基混合容器系统的说明。图4A-D是根据各种实施例的第二培养基混合容器系统的说明。图5A-F是根据各种实施例的第三培养基混合容器系统的说明。图6A-B是根据各种实施例的可扩展的多容器培养基再水合系统的实施方案的示意图。图7A是根据各种实施例的可扩展的培养基混合系统的示意图。图7B是根据各种实施例的可扩展的培养基混合系统的示意图，其具有外部流体分配管线压力调节器。图7C是根据各种实施例的可扩展的培养基混合系统的示意图，且具有出口歧管下游的外部主压力调节器。图7D是根据各种实施例的可扩展的培养基混合系统的示意图，其具有内部流体分配管线压力调节器。图8是根据各种实施例的培养基混合容器系统的示意图。图9是根据各种实施例的例示性流程图，且展示用于再水合培养基的方法900。应理解，图式不一定按比例绘制，图式中的物件也不一定关于彼此按比例绘制。图式是打算使得对本文所公开的设备、系统以及方法的各种实施例明晰和理解的描绘。只要可能，将在整个图式中使用相同元件符号来指代相同或相似部分。此外，应了解，附图并不打算以任何方式限制本专利技术教示的范围。具体实施方式用于从干燥培养基保湿、混合和/或制备液体培养基的系统、方法和设备的实施例描述于随附说明和图式中，其包括展示例1和2。图式中，陈述许多特定细节以提供对某些实施例的彻底理解。然而，所属领域的技术人员将了解，某些实施例可在无这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，结构和装置以框图形式展示。此外，所属领域的技术人员可以易于了解的是呈现和执行方法的特定序列是说明性的并且预期所述序列可以变化并且仍保持在某些实施例的精神和范围内。虽然结合各种实施例来描述本专利技术教示，但是并不打算将本专利技术教示限制于这类实施例。相反，如所属领域的技术人员应了解，本专利技术教示涵盖各种替代方案、修改和等效物。此外，在描述各种实施例时，本说明书可能将方法和/或过程呈现为特定顺序的步骤。然而，在方法或过程不依赖于本文阐述的步骤的特定顺序的程度上，方法或过程不应限于所描述的步骤的特定顺序。如所属领域的一般技术人员将了解，步骤的其它顺序可以是可能的。因此，在说明书中阐述的步骤的特定顺序不应理解为对权利要求书的限制。此外，针对方法和/或过程的权利要求书不应限于以书写的顺序进行其步骤，并且所属领域的技术人员可以易于了解的是顺序可以变化并且仍保持在各种实施例的精神和范围内。为了使本专利技术可以更易于理解，首先定义某些术语。在整个具体实施方式中阐述其它定义。如本文中所使用的术语“干燥粉末培养基”或DPM指使用多种研磨技术制备的干燥培养基，包括(但不限于)：FITZMILLTM、JET MILLTM、针磨机、球磨机、锥形研磨机等，其中粒度在10微米到150微米范围内。如本申请案中所使用的术语“高级造粒技术”或AGT指制备细胞培养基的方法，且涉及在敏感性组分不会失去其功效的条件型，在水的平缓、快速蒸发情况下将一或多种水性溶液喷雾到空气悬浮粉末培养基组分上，产生成团颗粒和喷雾成分遍及成团颗粒的均匀分布。粒化粉末(AGT)论述于菲克(Fike)等人，细胞技术学《Cytotechnology》，2006，36：33-39，和以下申请人的专利和/或专利申请案中：2002年5月7日颁布的U.S.P.N.6,383,810；2009年8月11日颁布的U.S.P.N.7,572,632；和2007年1月31日申请的美国专利申请案第11/669,827号，其公开内容以全文引用的方式并入本文中。简单来说，出于例如大粒度、在操作时的细灰尘量降低、高可湿性、在溶剂中的短溶解时间、自动pH值和自动容积渗透浓度维持等特性，AGT培养基是工业中高度需要的干燥、粉末培养基。如本申请案中所使用的术语“敏感化合物”或“敏感性化合物”或“不稳定化合物”是指受保护避免降解或与干燥形式的培养基中的“反应性物质”反应的物质、化学物质或化合物。细胞培养基中这类化合物的实例包括(但不限于)：乙醇胺、维生素、细胞激素、生长因子、激素等。在本申请案中，术语“封装剂”有时可称为“螯合剂”，并且是指细胞培养基或馈料中敏感化学物质或组分的封装、保护、分离或螯合，避免可增强降解的条件，或与以下物质的反应性：其它反应性化学物质(如氨基酸)、微量金属元素(如锰、铜等)、无机缓冲剂(如碳酸氢钠)和其它磷酸钠；以及有机缓冲剂，如MOPS、HEPES、PIPES等，其可与敏感化合物缓慢反应，由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种培养基混合容器，其包含：柔性部分，其含有可支持细胞的活体外培养的干燥培养基；流体入口，其以流体方式与所述柔性部分耦合，其中所述流体入口包括面向所述柔性部分内部的喷嘴并且经配置以供应混合流体，以便实质上溶解所述干燥培养基；流体出口，其以流体方式与所述柔性部分耦合，其中所述流体出口包括过滤器元件，其经配置以阻止超出预定尺寸的干燥培养基离开所述柔性部分；排气管，其与所述柔性部分可操作地耦合并且经配置以从所述柔性部分抽出空气；和填充端口，其与所述柔性部分可操作地耦合并且经配置以在所述柔性部分填充有所述干燥培养基之后气密密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 US 61/943,1071.一种培养基混合容器，其包含：柔性部分，其含有可支持细胞的活体外培养的干燥培养基；流体入口，其以流体方式与所述柔性部分耦合，其中所述流体入口包括面向所述柔性部分内部的喷嘴并且经配置以供应混合流体，以便实质上溶解所述干燥培养基；流体出口，其以流体方式与所述柔性部分耦合，其中所述流体出口包括过滤器元件，其经配置以阻止超出预定尺寸的干燥培养基离开所述柔性部分；排气管，其与所述柔性部分可操作地耦合并且经配置以从所述柔性部分抽出空气；和填充端口，其与所述柔性部分可操作地耦合并且经配置以在所述柔性部分填充有所述干燥培养基之后气密密封。2.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述阀门安置在与所述流体出口相对的一侧上。3.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述干燥培养基包含聚集培养基粉末。4.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述干燥培养基包含尺寸在约300微米至约15，000微米之间的粒子。5.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述培养基包含尺寸在约150微米至约300微米之间的粒子。6.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述柔性部分包含对除菌辐射具有抗性的材料。7.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴经配置以供应混合流体，以便实质上溶解单向传递的所述干燥培养基。8.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴经配置以产生至少约2份再循环流体：1份供应器混合流体的夹带比。9.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴经配置以产生至少约4份再循环流体：1份供应器混合流体的夹带流体比。10.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴经配置以使由所述干燥培养基的混合产生的泡沫最少的方式供应流体。11.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴的孔直径在约1mm至约10mm之间。12.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴的孔直径在约3mm至约6mm之间。13.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴的孔直径在约6mM至约10mm之间。14.根据权利要求11所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴经配置以至少10W的流动能量向所述柔性部分中供应流体。15.根据权利要求12所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴经配置以至少15W的流动能量向所述柔性部分中供应流体。16.根据权利要求13所述的培养基混合容器，其中所述喷嘴经配置以至少10W的流动能量向所述柔性部分中供应流体。17.根据权利要求11所述的培养基混合容器，其中来自所述孔的混合流体的平均速度在约7m/s与约19m/s之间。18.根据权利要求12所述的培养基混合容器，其中来自所述孔的混合流体的平均速度在约14m/s与约19m/s之间。19.根据权利要求13所述的培养基混合容器，其中离开所述喷嘴的流体的平均速度在约7m/s与约14m/s之间。20.根据权利要求11所述的培养基混合容器，其中所述混合流体以约1LPM至约75LPM之间的速率提供至所述流体供应管。21.根据权利要求12所述的培养基混合容器，其中所述混合流体以约5LPM至约35LPM之间的速率提供至所述流体供应管。22.根据权利要求13所述的培养基混合容器，其中所述混合流体以约10LPM至约15PM之间的速率提供至所述流体供应管。23.根据权利要求11所述的培养基混合容器，其中所述混合流体以约1PSI至约60PSI之间的压力提供至所述流体供应管。24.根据权利要求12所述的培养基混合容器，其中所述混合流体以约10PSI至约40PSI之间的压力提供至所述流体供应管。25.根据权利要求13所述的培养基混合容器，其中所述混合流体以约5PSI至约15PSI之间的压力提供至所述流体供应管。26.根据权利要求1所述的培养基混合容器，其中所述过滤器元件是聚合物膜。27.一种培养基混合系统，其包含：刚性容器，其具有容器空腔，所述容器空腔具有第一容积能力，和柔性培养基容器，其具有小于所述第一容积能力的第二容积能力，所述刚性容器具有内壁，其经配置以向所述柔性培养基容器提供横向支撑，其中所述柔性培养基容器经配置以含有干燥培养基；流体供应管，其以流体方式连接至所述柔性培养基容器并且经配置以向所述柔性培养基容器供应混合流体；流体分配管，其以流体方式连接至所述柔性培养基容器并且经配置以分配来自所述柔性培养基容器的溶解的培养基；和流体稀释管，其以流体方式连接至所述流体分配管并且经配置以供应额外的混合流体，以便进一步稀释所述流体分配管中的所述溶解的培养基。28.根据权利要求27所述的培养基混合系统，其中所述流体供应管借助于流体入口连接至柔性培养基容器，所述流体入口包括面向所述柔性部分的内部的喷嘴，其中所述喷嘴经配置以供应所述混合流体，以便实质上溶解所述柔性部分中所含的干燥培养基。29.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述喷嘴的孔直径在约1mm至约10mm之间。30.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述喷嘴的孔直径在约3mm至约6mm之间。31.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述喷嘴的孔直径在约6mm至约10mm之间。32.根据权利要求29所述的培养基混合系统，其中所述喷嘴经配置以至少10W的流动能量向所述柔性部分中供应流体。33.根据权利要求30所述的培养基混合系统，其中所述喷嘴经配置以至少15W的流动能量向所述柔性部分中供应流体。34.根据权利要求31所述的培养基混合系统，其中所述喷嘴经配置以至少10W的流动能量向所述柔性部分中供应流体。35.根据权利要求29所述的培养基混合系统，其中来自所述孔的混合流体的平均速度在约7m/s与约19m/s之间。36.根据权利要求30所述的培养基混合系统，其中来自所述孔的混合流体的平均速度在约14m/s与约19m/s之间。37.根据权利要求31所述的培养基混合系统，其中离开所述喷嘴的流体的平均速度在约7m/s与约14m/s之间。38.根据权利要求29所述的培养基混合系统，其中所述混合流体以约1LPM至约75LPM之间的速率提供至所述流体供应管。39.根据权利要求30所述的培养基混合系统，其中所述混合流体以约5LPM至约35LPM之间的速率提供至所述流体供应管。40.根据权利要求31所述的培养基混合系统，其中所述混合流体以约10LPM至约15PM之间的速率提供至所述流体供应管。41.根据权利要求29所述的培养基混合系统，其中所述混合流体以约1PSI至约60PSI之间的压力提供至所述流体供应管。42.根据权利要求30所述的培养基混合系统，其中所述混合流体以约10PSI至约40PSI之间的压力提供至所述流体供应管。43.根据权利要求31所述的培养基混合系统，其中所述混合流体以约5PSI至约15PSI之间的压力提供至所述流体供应管。44.根据权利要求27所述的培养基混合系统，其更包括过滤器元件，其以流体方式连接至所述流体分配管并且经配置以使从所述柔性培养基容器分配的溶解的培养基灭菌。45.根据权利要求44所述的培养基混合系统，其更包括时间延迟自动阀，其以流体方式连接至所述流体供应管并且经配置以根据一或多个预定义时间间隔来调节供应至所述流体供应管的所述混合流体的流动速率。46.根据权利要求45所述的培养基混合系统，其中所述时间延迟自动阀进一步经配置以根据一或多个预定义时间间隔来调节供应至所述流体稀释管的所述混合流体的流动速率。47.根据权利要求44所述的培养基混合系统，其更包括：自动阀，其以流体方式连接至所述流体稀释管并且经配置以控制供应至所述流体稀释管的所述混合流体的流动速率；和系统控制组件，其与所述自动阀联通。48.根据权利要求47所述的培养基混合系统，其更包括与所述系统控制组件联通的流体压力转换器元件，其中所述流体压力转换器元件以流体方式连接至位于所述过滤器元件上游的所述流体分配管并且经配置以测量所述流体分配管中的流体压力，其中所述系统控制组件经配置以向所述自动阀提供指令，以便在由所述流体压力转换器元件测量的流体压力超出预定设置时调节供应至所述流体稀释管的所述混合流体的流动速率。49.根据权利要求48所述的培养基混合系统，其中所述调节是提高供应至所述流体稀释管的混合流体的流动速率。50.根据权利要求48所述的培养基混合系统，其中所述调节是降低供应至所述流体稀释管的混合流体的流动速率。51.根据权利要求48所述的培养基混合系统，其中所述自动阀进一步经配置以控制供应至所述流体供应管的混合流体的流动速率，并且所述系统控制组件进一步经配置以向所述自动阀提供指令，以便在由所述流体压力转换器元件测量的流体压力超出预定设置时调节供应至所述流体供应管的混合流体的流动速率。52.根据权利要求48所述的培养基混合系统，其中所述流体稀释管、所述过滤器元件、所述流体压力转换器元件、所述自动阀以及所述系统控制组件位于所述容器空腔的外部。53.根据权利要求48所述的培养基混合系统，其中所述流体稀释管、所述过滤器元件、所述背压感测器元件、所述自动阀以及所述系统控制组件位于所述容器空腔的内部。54.根据权利要求47所述的培养基混合系统，其更包括与所述系统控制组件联通的传导性感测器元件。55.根据权利要求54所述的培养基混合系统，其中所述传导性感测器元件以流体方式与所述流体分配管耦合并且经配置以测量所述流体分配管中所述溶解的培养基的浓度，其中所述系统控制组件进一步经配置以向所述自动阀提供指令，以便基于由所述传导性感测器元件测量的所述溶解的培养基浓度来调节由所述流体稀释管供应的混合流体的流动速率。56.根据权利要求55所述的培养基混合系统，其中所述自动阀进一步经配置以控制供应至所述流体供应管的混合流体的流动速率，并且所述系统控制组件进一步经配置以向所述自动阀提供指令，以便基于由所述传导性感测器元件测量的所述溶解的培养基浓度来调节供应至所述流体供应管的混合流体的流动速率。57.根据权利要求56所述的培养基混合系统，其中所述流体稀释管、所述过滤器元件、所述传导性感测器元件、所述自动阀以及所述系统控制组件位于所述容器空腔的外部。58.根据权利要求56所述的培养基混合系统，其中所述流体稀释管、所述过滤器元件、所述传导性感测器元件、所述自动阀以及所述系统控制组件位于所述容器空腔的内部。59.根据权利要求47所述的培养基混合系统，其更包括与所述系统控制组件联通的光学感测器元件。60.根据权利要求59所述的培养基混合系统，其中所述光学感测器元件与所述流体分配管耦合并且经配置以测量所述流体分配管中所述溶解的培养基的浓度，其中所述系统控制组件进一步经配置以向所述自动阀提供指令，以便基于由所述光学感测器元件测量的所述溶解的培养基的浓度来调节由所述流体稀释管供应的混合流体的流动速率。61.根据权利要求60所述的培养基混合系统，其中所述流体稀释管、所述过滤器元件、所述光学感测器元件、所述自动阀以及所述系统控制组件位于所述容器空腔的外部。62.根据权利要求60所述的培养基混合系统，其中所述流体稀释管、所述过滤器元件、所述光学感测器元件、所述自动阀以及所述系统控制组件位于所述容器空腔的内部。63.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述流体供应管直接连接至所述流体入口。64.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述流体入口连接至第一配接器并且所述流体供应管连接至与所述第一配接器流体联通的第二配接器。65.根据权利要求27所述的培养基混合系统，其中所述流体分配管直接连接至所述流体出口。66.根据权利要求27所述的培养基混合系统，其中所述流体出口连接至第一配接器并且所述流体分配管连接与所述第一配接器流体联通的第二配接器。67.根据权利要求27所述的培养基混合系统，其中所述刚性容器经定向使得所述阀安置在相对于所述流体出口升高的位置。68.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述干燥培养基包含聚集培养基粉末。69.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述干燥培养基包含尺寸在约300微米至约15，000微米之间的粒子。70.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述培养基包含尺寸在约150微米至约300微米之间的粒子。71.根据权利要求28所述的培养基混合系统，其中所述喷嘴经配置以供应混合流体，以便溶解单向传递的所述干燥培养基。72.根据权利要求44所述的培养基混合系统，其更包括压力调节器，其以流体方式连接至位于所述过滤器元件上游的所述流体分配管，并且经配置以在所述流体分配管中的流体压力超出预定设置时降低由所述流体分配管分配的所述溶解的培养基的流动速率。73.一种培养基混合系统，其包含：入口歧管，其以流体方式连接至流体供应源；出口歧管，其经配置以将溶解的培养基分配至流体分配管中；至少两个刚性容器，各自包括具有第一容积能力的容器空腔，和柔性培养基容器，其具有与所述第一容积能力相同或大于所述第一容积能力的第二容积能力，每个所述刚性容器具有内壁，其经配置以向所述柔性培养基容器供应横向支撑，其中所述柔性培养基容器经配置以含有干燥培养基并且以流体方式连接至所述入口歧管和出口歧管；以及流体稀释管，其以流体方式连接至所述流体供应源和所述出口歧管，所述流体稀释管经配置以供应流体，以便进一步稀释由所述出口歧管分配的所述溶解的培养基。74.根据权利要求73所述的培养基混合系统，其更包括过滤器元件，其以流体方式连接至所述流体分配管并且经配置以使由所述出口歧管分配的溶解的培养基灭菌。75.根据权利要求73所述的培养基混合系统，其更包括时间延迟自动阀，其以流体方式连接至所述流体供应源并且经配置以根据一或多个预定义时间间隔来调节供应至所述入口歧管的所述混合流体的流动速率。76.根据权利要求75所述的培养基混合系统，其中所述时间延迟自动阀进一步经配置以根据一或多个预定义时间间隔来调节供应至所述出口歧管的所述混合流体的流动速率。77.根据权利要求73所述的培养基混合系统，其更包括：自动阀，其以流体方式连接至所述流体供应源并且经配置以控制供应至所述出口歧管的所述混合流体的流动速率；和系统控制组件，其与自动阀联通。78.根据权利要求77所述的培养基混合系统，其更包括与所述系统控制组件联通的流体压力转换器元件，其中所述流体压力转换器元件以流体方式连接至位于所述过滤器元件上游的所述流体分配管并且经配置以测量所述流体分配管中的流体压力，其中所述系统控制组件经配置以向所述自动阀提供指令，以便在由所述流体压力转换器元件测量的流体压力超出预定设置时调节供应至所述出口歧管的所述混合流体的流动速率。79.根据权利要求78所述的培养基混合系统，其中所述调节是提高供应至所述流体稀释管的混合流体的流动速率。80.根据权利要求78所述的培养基混合系统，其中所述调节是降低供应至所述流体稀释管的混合流体的流动速率。81.根据权利要求78所述的培养基混合系统，其中所述自动阀进一步经配置以控制供应至所述入口歧管的混合流体的流动速率，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉巴格，R·摩尔，D·艾勒斯，R·哈塞特，P·雷扎切，K·尼尔森，N·安德森，T·多泽，E·克拉克，
申请(专利权)人：生命科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US