培养系统及用于培养容器的容器附件技术方案

本发明专利技术涉及一种培养系统，包括：用于容纳培养基的培养容器，其中，该培养容器具有颈部和延伸穿过颈部的开口；以及容器附件，该容器附件能放置到培养容器的颈部上，以便封闭培养容器的开口，其中，容器附件具有内侧和外侧，当容器附件放置在培养容器的颈部上时，内侧面向培养容器的内部，而外侧面向培养容器的外部，容器附件包括至少一个传感器单元或用于安装传感器单元的端口和/或包括至少一个配液单元或用于安装配液单元的端口，其中，传感器单元至少局部地布置或能布置在容器附件的内侧上，以便能够在培养容器的内部中进行参数测量，且配液单元至少局部地布置或能布置在容器附件的内侧上，以便能够向培养容器的内部中进行液体分配。

【技术实现步骤摘要】
培养系统及用于培养容器的容器附件
本专利技术涉及一种具有用于特别是手持式培养容器、例如用于摇瓶的容器附件的培养系统。
技术介绍
生物反应器和摇瓶用于培养微生物和动植物细胞，因此为生物技术生产工艺开辟了广泛的应用领域。通常需要进一步优化这类工艺。特别是针对生物制药而言，需要推动提高产品产率，从而增加利润。可以采用多种多样的方法来操控和监控生产工艺、提高产品产率并降低成本。一般而言，可以通过确定底物和产物的浓度来操控和监控工艺。但这样十分耗时，一般需要资源密集的离线分析。由于采样的缘故，还伴随着不可忽视的污染风险。如果采用常规生物反应器，则可以通过对关键参数进行实时工艺控制来优化工艺控制，从而优化产率。为了提高产品产率，特别有利的是原位监测诸如温度、代谢或成品形成的相关物质等参数以及实时调节培养条件。相比之下，如果采用摇瓶或其他手持式培养容器，则目前仍需进行采样，而这可能因打开培养单元时的操纵而存在污染的风险。采样还十分耗时，基于离线分析来确定底物和产物的浓度也很耗时。采样还可能意味着因摇振培养箱中断混合而阻止传质，特别是溶解气体的传质，从而抑制培养。另外，受制于离线分析的持续时间，pH校正或底物添加(原料)在数小时的反应时间内可能受到干扰。此外，每次打开摇瓶时都会增加污染的风险。新陈代谢一般会产生pH值降低的代谢物。偶尔尝试通过缓冲介质来抵消这种情况。特别是在工艺开发过程中，在缓冲量耗尽时可能需要进行pH监控和加料来调节pH值。培养开始时不应任意浓缩培养基成分，因为这会导致不理想的底物抑制。采用摇瓶时，为了减少采样数，可能存在从胶斑例如关于pH和pO2测量透射光密度和亮度的方法。但摇瓶壁的光学性能(例如透射、散射)会限制这种原理。还应指出，通过光密度检测细胞生长要求恒定的消光系数。然而，这一系数在培养期间随培养基组合物的变化而变化。这样就会在生命细胞与裂解细胞之间产生差异。在胶斑的情况下，所谓的“浸析”和“漂变”也会增加限制作用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是使用摇瓶或其他手持式培养容器能够获得与生物反应器同样的培养性能，同时尽量减少对外设的要求，例如免需无菌工作台。本专利技术目的的总体方面在于，生物技术生产工艺更具成本效益，并且应用更为灵活。为此，本专利技术公开一种培养系统，该培养系统包括用于容纳培养基的培养容器、特别是手持式培养容器以及能放置到培养容器上的容器附件。培养容器优选构造为摇瓶，并具有颈部以及延伸穿过颈部的开口。开口优选形成进入培养容器内部的唯一通道，即，开口优选并非培养容器上的附加端口。容器附件可以放置到培养容器的颈部上，以便封闭培养容器的开口，特别是以无菌方式进行封闭。当容器附件放置到培养容器的颈部上时，容器附件的内侧面向培养容器的内部，即特别是无菌区域，而容器附件的外侧面向培养容器的外部，即特别是非无菌区域。所述容器附件的特征在于，其包括至少一个传感器单元或用于安装传感器单元的端口和/或包括配液单元或用于安装配液单元的端口。必要时包括的传感器单元至少局部地布置或能布置在容器附件的内侧上，以便能够在培养容器的内部中进行参数测量。传感器单元可以例如固定附接至容器附件的内侧。另一方面，传感器单元还能布置或安装在培养容器的内侧上，以便特别是可以例如通过在容器附件的相应端口中安装传感器组件或多传感器组件而进行模块化交换。就此而言，特别是参阅德国专利申请DE102019117446.5，其通过引用并入本文。必要时包括的配液单元同样至少局部地布置或能布置在容器附件的内侧上，以便能够向培养容器的内部中进行液体分配。配液单元又可以例如固定附接至容器附件，特别是完全或至少部分地固定附接至其内侧，从而能够将液体分配到容器的内部中。另一方面，配液单元也能至少部分地、即至少以配液单元的部分区域布置或安装在培养容器的内侧上，以便特别是可以例如通过将配液单元安装在容器附件的相应端口中而进行模块化交换。可以通过传感器单元实时记录并必要时处理用于工艺控制的关键参数，而配液单元可以进行主动校正，例如pH校正或供料速率。如果参数与额定值的偏差超出干预极限，则可以例如触发主动执行器，例如pH校正或供料速率。容器附件包括传感器单元或相应的端口和/或配液单元或相应的端口，这样就能允许传感器和/或执行器的整合，从而特别是能够实现具有闭合控制回路的自主培养系统，以便优化培养条件。在既包括传感器单元又包括配液单元的情况下，则产生CAP系统(受控调整工艺)，该系统特别是允许在系统中按需使用传感器和执行器。根据本专利技术，即例如利用特别是包括手持式培养容器或摇瓶的CAP培养系统，尤其是与常规生物反应器相比，大幅降低对外设的要求。有时摇振培养箱和高压灭菌器便已足矣。甚至可能不再需要无菌工作台，特别是可以提供无菌连接器，参阅下文详述。上述方面可提高成本效益，并能实现更广泛又更灵活的应用。根据本专利技术，能够使得培养条件持续地保持在最佳范围内。可以即刻抵消参数偏差。本专利技术提供了一种性能与生物反应器相当的培养系统。原则上，所述培养容器可以采取任何形式，例如采取具有直侧壁的常规生物反应器的形式(必要时具有阻流件)。但优选手持式培养容器，特别是摇瓶。这样选择的原因例如是可用性和设计性，其中设计特征可以是传质和传热，这尤其会受到挡板数的影响。培养容器具有颈部，该颈部优选呈环形、特别是呈圆环形构造。相应地，容器附件可以具有环形、特别是圆环形的间隙，用于容纳培养容器的颈部。容器附件可以进一步具有外颈圈，该外颈圈属于容器附件的外侧，并且当容器附件放置到培养容器的颈部上时，该外颈圈径向围绕培养容器的颈部。容器附件也可以具有内突部，该内突部属于容器附件的内侧，并且当容器附件放置到培养容器的颈部上时，该内突部伸入到延伸穿过培养容器的颈部的开口中。可以规定，容器附件的外颈圈与内突部整体成型。换而言之，外颈圈特别是构造成不能相对于内突部转动。培养容器可以具有呈平面构造的底部，用于搁置在基底上。特别是当培养容器搁置在基底上时，培养容器的颈部可以例如垂直向上。相应地，容器附件能自上而下地垂直放置到培养容器的颈部上并优选进一步构造成在重力作用下保持在培养容器的颈部上。能放置在培养容器上的容器附件优选具有止挡面，当容器附件放置在培养容器上时，该止挡面抵接至培养容器上。止挡面特别是位于容器附件中设有的间隙、特别是环形间隙的内部中，该间隙用于容纳培养容器的颈部。换而言之，当容器附件放置在培养容器上时，容器附件特别是以其止挡面支撑在颈部的前端上。培养容器的容积特别是小于2801毫升，优选小于1801毫升，更优选小于501毫升，再更优选小于251毫升，尤其优选小于126毫升。另外，培养容器的直径可以小于22厘米或小于21厘米，优选小于14厘米或小于12厘米，特别优选小于9厘米或小于8厘米。培养容器的高度可以小于31厘米，优选小于23厘米，更优选小于19厘米，特别优选小于17厘米，尤其优选小于14厘米。能放置在培养容器上的容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种培养系统(10)，其包括：/n用于容纳培养基的培养容器(50)，特别是手持式培养容器，优选构造为摇瓶的培养容器，其中，所述培养容器具有颈部(52)和延伸穿过所述颈部的开口(54)；以及/n容器附件(100)，所述容器附件能放置到所述培养容器(50)的颈部(52)上，以便封闭、特别是以无菌方式封闭所述培养容器的开口(54)，其中，所述容器附件(100)具有内侧(102)和外侧(104)，其中，当所述容器附件(100)放置在所述培养容器的颈部(52)上时，所述内侧(102)面向所述培养容器的内部，而所述外侧(104)面向所述培养容器的外部，/n其中，所述容器附件(100)包括至少一个传感器单元(112)或用于安装传感器单元的端口(110)，其中，所述传感器单元(112)至少局部地布置或能布置在所述容器附件的内侧(102)上，以便能够在所述培养容器(50)的内部中进行参数测量，和/或/n其中，所述容器附件(100)包括至少一个配液单元(122)或用于安装配液单元的端口(120)，其中，所述配液单元(122)至少局部地布置或能布置在所述容器附件的内侧(102)上，以便能够向所述培养容器(50)的内部中进行液体分配。/n...

【技术特征摘要】
20190627 DE 102019117446.51.一种培养系统(10)，其包括：
用于容纳培养基的培养容器(50)，特别是手持式培养容器，优选构造为摇瓶的培养容器，其中，所述培养容器具有颈部(52)和延伸穿过所述颈部的开口(54)；以及
容器附件(100)，所述容器附件能放置到所述培养容器(50)的颈部(52)上，以便封闭、特别是以无菌方式封闭所述培养容器的开口(54)，其中，所述容器附件(100)具有内侧(102)和外侧(104)，其中，当所述容器附件(100)放置在所述培养容器的颈部(52)上时，所述内侧(102)面向所述培养容器的内部，而所述外侧(104)面向所述培养容器的外部，
其中，所述容器附件(100)包括至少一个传感器单元(112)或用于安装传感器单元的端口(110)，其中，所述传感器单元(112)至少局部地布置或能布置在所述容器附件的内侧(102)上，以便能够在所述培养容器(50)的内部中进行参数测量，和/或
其中，所述容器附件(100)包括至少一个配液单元(122)或用于安装配液单元的端口(120)，其中，所述配液单元(122)至少局部地布置或能布置在所述容器附件的内侧(102)上，以便能够向所述培养容器(50)的内部中进行液体分配。


2.根据权利要求1所述的培养系统(10)，
其中，所述培养容器的颈部(52)呈环形、特别是呈圆环形构造，和/或
其中，所述容器附件(100)具有环形、特别是圆环形的间隙(106)，用于容纳所述培养容器的颈部(52)，和/或
其中，所述容器附件(100)具有外颈圈(105)，所述外颈圈属于所述容器附件的外侧(104)，并且当所述容器附件(100)放置到所述培养容器的颈部(52)上时，所述外颈圈径向围绕所述培养容器(50)的颈部(52)，和/或
其中，所述容器附件(100)具有内突部(103)，所述内突部属于所述容器附件(100)的内侧(102)，并且当所述容器附件放置到所述培养容器(50)的颈部(52)上时，所述内突部伸入到延伸穿过所述培养容器的颈部(52)的开口(54)中，且
其中，所述容器附件的外颈圈(105)与内突部(103)优选整体成型。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的培养系统(10)，
其中，所述培养容器(50)具有呈平面构造的底部(60)，用于搁置在基底上，和/或
其中，特别是当所述培养容器搁置在基底上时，所述培养容器(50)的颈部(52)垂直向上，和/或
其中，所述容器附件(100)能自上而下地垂直放置到所述培养容器(50)的颈部(52)上并优选构造成在重力作用下保持在所述培养容器(50)的颈部(52)上。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的培养系统(10)，
其中，所述培养容器(50)的容积小于2801毫升，优选小于1801毫升，更优选小于501毫升，再更优选小于251毫升，特别优选小于126毫升，和/或
其中，所述培养容器(50)的直径小于22厘米或小于21厘米，优选小于14厘米或小于12厘米，特别优选小于9厘米或小于8厘米，和/或
其中，所述培养容器(50)的高度小于31厘米，优选小于23厘米，更优选小于19厘米，特别优选小于17厘米，尤其优选小于14厘米，和/或
其中，所述容器附件(100)具有特别是位于所述间隙(106)的上端处的止挡面(108)，当所述容器附件(100)放置在所述培养容器(50)上时，所述止挡面抵接至培养容器(50)上，且其中，所述容器附件(100)自所述止挡面起测得的高度小于10厘米，优选小于5厘米，更优选小于4厘米，再更优选小于3厘米，特别优选小于2厘米，尤其优选小于1厘米。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的培养系统(10)，
其中，所述容器附件(100)的至少一个配液单元(122)包括用于液体存储的储液器(140)，其中，所述储液器包括具有用于液体分配的出流口(144)的储液器下段(142)以及优选包括具有用于返流气体的返流口(148)的储液器上段(146)，且
其中，所述储液器下段(142)优选布置或能布置在所述容器附件(100)的内侧(102)上，以便能够通过所述出流口(144)向所述培养容器(50)的内部中进行液体分配，且
其中，所述储液器上段(146)优选布置或能布置在所述容器附件(100)的外侧(104)上并特别优选构造成更宽，以当所述配液单元(122)和/或所述储液器(140)安装在所述容器附件的端口处时，形成止挡部(147)；
优选地其中，所述容器附件(100)和/或所述配液单元(122)在所述储液器上段(146)的返流口(148)与所述容器附件的内侧之间具有特别是包含软管(160)的连接部，以当所述容器附件放置在所述培养容器的颈部上时，能够从所述培养容器的内部中特别是以无菌方式返流气体。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的培养系统(10)，
其中，所述储液器、特别是储液器上段(146)具有用于补填液体的补液口(149)，且
其中，所述容器附件(100)和/或所述配液单元(122)优选在所述储液器的补液口(149)与布置或能布置在所述容器附件的外侧上的阀(164)之间具有特别是包含软管(162)的连接部，以便能够向所述储液器中特别是以无菌方式补填液体，且
其中，所述容器附件(100)和/或所述配液单元(122)优选具有用于以能脱离的方式固定所述阀(164)的保持部(163)。


7.根据权利要1-6求中任一项所述的培养系统(10)，
其中，所述容器附件(100)在所述容器附件的内侧(102)与布置或能布置在所述容器附件的外侧(104)上的阀(174)之间具有特别是包含软管(170)的连接部，以当所述容器附件放置在所述培养容器的颈部上时，能够从所述培养容器的内部中特别是以无菌方式进行加料或取料，且
其中，所述容器附件(100)优选具有用于以能脱离的方式固定所述阀(174)的保持部(173)。


8.根据权利要求1-7中任一项所述的培养系统(10)，
其中，所述容器附件的至少一个传感器单元(112)构造为生物传感器单元，用于分析物特异性的参数测量，和/或
其中，所述容器附件的特别是未构造为生物传感器单元的至少一个或另外一个传感器单元(112)构造为发光体单元，用于基于发光的参数测量，和/或
其中，所述容器附件的至少一个或另外一个传感器单元(112)构造为交变场单元，用于基于介电性的参数测量，和/或
其中，所述容器附件的至少一个或另外一个传感器单元(112)构造为晶体管单元，用于基于场效应的参数测量，和/或
其中，所述至少一个传感器单元(112)布置或能布置在传感器组件(114)、特别是多传感器组件的壳体前段处，使得所述至少一个传感器单元(112)能布置在所述容器附件(100)的内侧(102...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·奥特，C·科尔伯格，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE