用于获取细胞的系统、方法和控制规则的制作方法
【专利摘要】提供一种获取细胞的方法，其中，方法包括将处理材料和源材料引入到处理环路中。处理环路包括处理室和过滤装置。处理材料和源材料循环通过处理室和过滤装置，其中，处理室具有质量；平衡进入处理室中的处理材料的流入量与过滤装置的渗透物通量，以使处理室的质量保持处于恒定值；以及在收集室中收集细胞。还提供一种细胞获取装置，其用于使用用以在整个过程中平衡处理室的质量的控制规则来处理和获取细胞。
【专利说明】用于获取细胞的系统、方法和控制规则
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于获取细胞的系统、方法和控制规则。
【背景技术】
[0002]对于不同的治疗应用，诸如细胞治疗或组织工程，非常需要从各种源获取细胞。治疗应用的示例包括(但不限于)干细胞的自体或异源移植、移植成熟功能细胞、经改良人类细胞，或者对非人类细胞进行异种移植。这些应用有利于通过使细胞再生来治愈受损组织或器官，以改进病状的状况。
[0003]移植研究有利于开发和实现科学发现，以使用最先进的技术来防止、诊断和治疗疾病，对于移植研究，在改良、激活和扩张之前，一定范围的潜在细胞类型需要隔离。为了满足这个转化市场需要，需要浓缩和清洗细胞，以移除任何杂质。在保藏细胞应用中，在悬浮在包含保藏剂(诸如二甲亚砜(DMSO))的介质中之后，将之前分离的单核细胞(MNC)存储在低温中，对于保藏细胞应用，典型地必须通过稀释过程清洗细胞多次，以在为了再次浓缩和再次悬浮细胞以进行使用之前，最大程度地降低保藏剂浓度。因此，在任何应用(特别是治疗应用或研究目的)中使用之前，对低温保藏细胞进行处理是必要的。
[0004]对于两个示例，应当处理细胞，以进行浓缩和不断清洗，以确保高品质。虽然用于获取细胞的各种方法和系统在本领域中是已知的，但这些系统的品质和数量输出对于治疗应用来说是不够的。因此，用于在无菌条件下用处理设施以降低的基础结构要求和稳定可靠的运行效率获取细胞的系统和方法是非常合乎需要的。
【发明内容】
[0005]本发明的用于获取细胞的方法和装置会产生高品质的细胞样本，它们没有残余杂质或保藏剂。这些方法和装置解决与用于转化应用的细胞或回收自低温保藏细胞的细胞相关联的许多问题。
[0006]在处理环路中从流体材料获取细胞的方法的一个示例，处理环路包括处理室和过滤装置，其中，流体材料具有体积，并且处理室具有总容量，该方法包括:使流体材料循环通过处理环路，以及平衡进入处理室中的流体材料的流入量与过滤装置的渗透物通量，以使处理室中的流体材料的体积保持处于恒定值；通过相对于进入处理室中的流体材料的流入量而增加过滤装置的渗透物通量来浓缩细胞；以及在收集室中收集浓缩的细胞。
[0007]在处理环路中从流体材料获取细胞的方法的另一个示例，处理环路包括处理室和过滤装置，其中，流体材料具有质量，并且处理室具有总容量，该方法包括:使流体材料循环通过处理环路，以及平衡进入处理室中的流体材料的流入量与过滤装置的渗透物通量，以使处理室中的流体材料的质量保持处于恒定值；通过相对于进入处理室中的流体材料的流入量而增加过滤装置的渗透物通量来浓缩细胞；以及在收集室中收集浓缩的细胞。
[0008]在控制细胞获取装置的处理室的质量的方法的至少一个示例中，细胞获取装置包括过滤装置、处理室、操作性地联接到源泵、缓冲剂泵和渗透物泵上的成网络的输入管线和输出管线，方法包括使用源泵或缓冲剂泵的速度、源泵或缓冲剂泵的校准常数，以及处理室的质量的变化速率，来产生关于渗透物泵的流率的估计量；以及使用控制规则设定通过源泵的流率，控制规则包括估计量和反馈项，其中，反馈项包括处理室的质量的变化速率、设定点和反馈增益，以及其中，反馈增益大于零，并且处理室的质量在设定点处恒定。
[0009]细胞获取装置的至少一个实施例包括:处理环路，其包括处理室和过滤装置；操作性地联接到源室、缓冲剂室、废物室和收集室中的一个或多个上的成网络的输入管线和输出管线；以及控制器，其基于处理环路的流入量和渗透物通量来将处理室的质量控制成期望值。
【专利附图】
【附图说明】 [0010]在参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中:
图1是细胞获取装置和相关联的运行本发明的一次性单元的方法的实施例的示意性架构。
[0011]图2是本发明的细胞获取方法的多步骤工艺流的示例的流程图。
[0012]图3是用于处理细胞的本发明的质量流程图的示例的示意图。
[0013]图4是针对低样本体积的用于处理细胞的本发明的一次性原型的示例的图像。
[0014]图5是针对较高样本体积的用于处理细胞的本发明的一次性原型的示例的图像。
[0015]图6是针对较高样本体积的用于处理细胞的本发明的硬件接口和一次性装置的示例的图像。
[0016]在参照附图来阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，相同符号在所有图中表示相同部件，其中。
【具体实施方式】
[0017]提供一种用于从各种源获取细胞的方法的一个或多个示例，其中，方法中的至少一种包括重复的清洗和浓缩步骤。还提供用于处理或获取细胞的装置的一个或多个实施例。控制规则为方法中的一种或多种的另一方面，它使处理室的期望质量保持恒定。方法使得过程能够不依赖于初始细胞样本体积。
[0018]为了更清楚和简洁地描述和指出声明的发明的主题，对在以下描述和所附权利要求中使用的特定用语提供以下定义。在说明书中，特定用语的使用应认为是非限制性示例。
[0019]如本文所用，用语“室”表示能够将流体容纳在其边界内达至少临时时段的任何物体，其具有供材料进入或离开室的至少一个端口。室的一些非限制性示例是处理室、缓冲剂室、源室或收集室。
[0020]如本文所用，用语“处理材料”表示在一个或多个处理期间帮助处理细胞的材料。处理材料的非限制性示例包括缓冲剂、介质或水。
[0021]如本文所用，用语“流入量”表示进入包括处理室的处理环路的材料的质量或体积流率。材料可为处理材料，诸如(但不限于)缓冲剂、介质、或包括细胞的源材料。
[0022]如本文所用，用语“渗透物通量”表示传送通过过滤器膜的孔的材料的质量或体积流率。例如，在典型的中空纤维微过滤系统中，发送到过滤器的一定量的流体被称为过滤器进料流，流过纤维的中心的流体为滞留物，而渗透通过中空纤维过滤装置的膜壁的流体流率被称为“渗透物通量”。用语“渗透物通量”在本文中可互换地用作“废物通量”。
[0023]用语“操作性地联接”表示连接，其中，连接可通过(但不限于)一个或多个管线或管道。例如，过滤装置、一个或多个室或成网络的输入管线和输出管线可通过一个或多个管线或管道联接到源泵或渗透物泵上。在一些实施例中，成网络的输入管线和输出管线操作性地联接到源室、缓冲剂室、废物室和收集室中的一个或多个上。成网络的管线或管道联接到一个或多个室上，以完成获取细胞过程。
[0024]用语“设定点”表示可在细胞获取过程时设定的室的期望体值积或期望质量值。设定点对于细胞获取过程的各种步骤可有所不同。例如，处理室的设定点对于加载步骤、清洗步骤或浓缩步骤可有所不同。设定点确定流体流通往处理室的方向，并且/或者取决于过程要求来调整程序。
[0025]在处理环路中从流体材料获取细胞的方法的一个示例中，处理环路包括处理室和过滤装置，其中，流体材料具有体积，并且处理室具有总容量，方法包括:使流体材料循环通过处理环路，以及平衡进入处理室中的流体材料的流入量与过滤装置的渗透物通量，以使处理室中的流体材料的体积保持处于恒定值；通过相对于进入处理室中的流体材料的流入量而增加过滤装置的渗透物通量来浓缩细胞；以及在收集室中收集浓缩的细胞。
[0026]如注意到的那样，在这个示例中，通过平衡流体材料的流入量与过滤装置的渗透物通量来使流体材料循环通过处理环路，以使处理室中的流体材料的体积保持处于恒定值。在这个步骤中，流体材料可传送通过处理室，然后经处理的流体材料传送通过过滤装置。渗透物通量过滤装置被安排到废物室，并且滞留物可进一步进入处理环路且再次传送通过处理室，之后传送通过过滤装置。流体材料可不断地循环通过处理环路，这取决于应用要求或用户需要。在一些示例中，循环步骤会使流体材料浓缩，并且更特别地，使源材料浓缩。在循环步骤包括过滤时，可通过采用这个步骤来移除存在于细胞样本中的杂质。
[0027]如注意到的那样，可通过相对于进入处理室中的流体材料的流入量而增加过滤装置的渗透物通量来浓缩细胞。如果引入到处理环路中的流体材料的总体积等于或大于处理室的总容量，则需要浓缩流体材料。在一些示`例中，当源材料的体积大于处理室的总容量时，源材料经受浓缩步骤。在这个步骤中，从源材料中移除多余的缓冲剂或介质以及存在于源材料中的任何杂质，并且细胞被浓缩。可取决于应用要求或用户需要来定制细胞的浓缩。
[0028]如注意到的那样，在浓缩细胞之后，将细胞收集在收集室中。如之前提到的那样，在浓缩的细胞中显著减少杂质，诸如可用于冷冻储藏的DMSO或丙三醇。在过程中的这个点处，细胞现在在最小体积的介质或缓冲剂中。在获取程序之后经清洗的浓缩细胞可直接用于任何基于细胞的应用。
[0029]在一个或多个示例中，流体材料包括源材料、处理材料或它们的组合。源材料和处理材料中的各个都具有总体积。源材料和处理材料的总体积的组合是流体材料的总体积。处理材料选自液体介质、缓冲剂或它们的组合。源材料可包括在液体介质、缓冲剂或它们的组合中的细胞。如注意到的那样，处理材料典型地包括介质或缓冲剂中的至少一个，而对于整个程序，使用的介质是液体介质，并且使用的缓冲剂是缓冲剂溶液。处理材料主要用于在细胞传送通过处理环路时清洗细胞。在一些示例中，可通过入口端口将处理材料引入处理室中。处理材料可自动输送到室。在细胞获取方法期间，源材料典型地存储在室中，并且该室被称为源室。典型地在细胞获取程序时存储处理材料的室被称为缓冲剂室。
[0030]获取细胞的方法的一个示例进一步包括将源材料的总体积加载到处理环路，其中，源材料的总体积小于或等于处理室的总容量。在一个特定示例中，源材料的总体积可等于处理室的总容量，其中，源材料的总体积从源室转移到处理室。在另一个示例中，源材料的总体积可小于处理室的总容量，其中，源材料的总体积从源室转移到处理室，并且过程被称为源材料的加载，更特别地，源材料的完全加载。在这个示例中，源材料的总体积被泵送到处理室中。在一些示例中，源材料首先倒入源室中，其中，源室典型地在获取程序期间存储源材料。然后源材料通过入口端口加载到处理环路。
[0031]在方法的一些示例中，处理室具有期望容积。处理室的期望容积典型地小于或等于处理室的总容量。在一个示例中，当源材料的总体积大于处理室的期望容积时，方法进一步包括浓缩源材料。在这个示例中，源材料以连续过程或间歇过程转移到处理室。在一个示例中，处理室的期望容积等于处理室的总容量。在这个示例中，如果源材料的总体积大于处理室的总容量(或期望容积)，则源材料的总体积的一部分转移到处理室，并且过程可为间歇地加载源材料。在同一示例中，在源材料转移到处理环路的同时，加载过程可为连续的，并且该过程在连续处理步骤和浓缩步骤之后。在这种情况下，在转移体积小于期望处理室的体积时，控制源材料的转移到处理环路的体积。控制源材料的加载流率可实现这个状况。在这个示例中，源材料可在加载时同时浓缩。
[0032]获取细胞的方法的一个示例进一步包括通过将处理材料引入处理环路中以及平衡处理材料的流入量与过 滤装置的渗透物通量以使存在于处理室中的流体材料的体积保持处于恒定值，来清洗细胞。可通过使处理材料以连续的方式重复地流入以及/或者平衡处理材料的流入量与过滤装置的渗透物通量以使存在于处理室中的流体材料的体积保持处于恒定值，来清洗细胞。
[0033]为了稀释存在于源材料中的杂质，将处理材料泵送到处理室中，然后将处理材料泵送到过滤装置。在这个步骤中，源材料和处理材料进一步循环通过处理环路。源材料不断传送通过同一路径，而处理材料同时被引入到处理环路。将缓冲剂溶液或介质引入处理环路，以清洗细胞，或者稀释源材料，以及通过过滤流体来移除各种杂质。源材料和处理材料典型地传送通过过滤装置，以过滤掉存在于样本中的不合需要的杂质和多余的处理材料，以在使用之前净化细胞。在一些示例中，包括细胞的介质可包括保藏溶液，例如DMSO或丙三醇，并且介质可被缓冲剂溶液或液体介质稀释，它们可不包含任何这种保藏剂。例如，移除残余杂质会降低存在于低温保藏源材料中的可溶添加剂(诸如DMS0)的浓度。在一些应用中，在使用之前以超过100倍稀释降低DMSO的浓度是合乎需要的。在过滤程序期间，过滤渗透物传送通过渗透物泵，并且进入废物管线中，从而从源材料中提取多余介质或残余杂质，并且处理材料传送通过过滤器。
[0034]在一些示例中，通过相对于进入处理室中的处理材料和源材料的流入量而增加过滤装置的渗透物通量来浓缩细胞。在这些示例中，可通过控制处理材料流来增加渗透物通量。在一个示例中，(a)处理材料的流入量可设定成零，使得细胞仅在这个步骤中浓缩。在另一个示例中，(b)处理材料的流入量可设定成小于渗透物速率的值，使得该步骤可为浓缩细胞和清洗细胞的组合。在这个示例中，处理室中的流体材料的期望容积在本文被称为设定点。取决于过程要求，设定点在各种条件下可改变。例如(b)，要求设定点稳定地改变。在这个示例中，使用控制规则将缓冲剂速率的流入量设定成渗透物速率的一定百分比。可通过使细胞不断传送通过处理环路来进一步浓缩细胞，然后在收集室中收集浓缩的细胞。
[0035]在一些示例中，获取细胞的方法包括在引入源材料之前或之后，或者以逐步步骤或者以交替步骤，将处理材料引入处理环路中，以冲洗处理环路。在一些示例中，在源材料的总体积转移到处理环路，以及处理材料的冲洗体积转移到处理环路之前，将处理材料引入源室，以冲洗室。在一个或多个示例中，在冲洗处理环路之后，源材料泵送到处理环路中，并且传送通过处理室，之后传送通过过滤装置。然后源材料循环通过处理室和过滤装置，从而使存在于处理室中的流体材料的体积保持恒定。
[0036]处理环路可操作性地联接到源室和缓冲剂室上。通往源室和缓冲剂室的连接包括用以确定液体在管道中的存在的光学传感器。方法进一步包括将无菌空气直接或间接引入源室、缓冲剂室或两者的组合。在一个示例中，将无菌空气直接引入源室、缓冲剂室或它们两者。也可间接引入无菌空气，其中，通过一个或多个连接管、转接器或任何其它连接器件将无菌空气引入室。
[0037]用于获取细胞的流体材料在不同的情况下可有所不同。当两种不同的流体材料用于具有相同密度的两种不同情况时，典型地，确切体积的各种流体材料具有相同质量。在备选实施例中，当两种流体材料具有不同密度时，相同体积的各种流体材料具有不同的质量。在这个实施例中，方法大体考虑存在于处理室中的源材料、处理材料或流体材料的总质量，而非总体积。
[0038]一种在处理环路中从流体材料获取细胞的方法一个示例，处理环路包括处理室和过滤装置，其中，流体材料具有质量，并且处理室具有总容量，方法包括:使流体材料循环通过处理环路，以及平衡进入处理室中的流体材料的流入量与过滤装置的渗透物通量，以使处理室中的流体材料的质量保持处于恒定值；通过相对于进入处理室中的流体材料的流入量而增加过滤装置的渗透物通量来浓缩细胞；以及在收集室中收集浓缩细胞。方法进一步包括在循环流体材料之前，将源材料的总质量加载到处理环路，其中，源材料的总质量小于或等于处理室的总容量。
[0039]如注意到的那样，处理室具有小于或等于处理室的总容量的期望质量。方法进一步包括浓缩源材料，其中，源材料的质量大于处理室的期望质量。方法进一步包括通过引入处理材料以及平衡处理材料的流入量与过滤装置的渗透物通量以使处理室中的流体材料的质量保持处于恒定值，来清洗细胞。
[0040]使用例如图1中示出的装置架构2来获取细胞的方法能够适用于大范围的样本体积，对相关联的硬件(诸如泵、阀促动器或传感器)的要求有最小影响。在系统中利用一个或多个蠕动泵来阻止流体或空气在成网络的输入管线和输出管线中移动。它消除了对用额外的夹具阻止流体流的需要。如注意到的那样，一次性装置(disposable)由中央处理环路4(图1)和成网络的输入管线/输出管线组成，并且处理环路包括处理室6和中空纤维过滤器8。在细胞获取程序期间，细胞被收集，并且在处理环路4中再循环。输入管和输出管网络以一个或多个连接器件终止。在一些实施例中，连接器件可包括(但不限于)转移钉(spike)、鲁尔连接件或无菌管道焊接。在一个实施例中，连接器件可为转移钉。在一些实施例中，输入管和输出管网络以转移钉终止，以连接到缓冲剂袋18、源袋20、废物袋22和收集袋24上，它们可为一次性的，并且单独出售。这样使输入袋(缓冲剂袋10和源袋12)和输出袋(废物袋14和收集袋16)与一次性中心筒分开的原因是使得系统能够处理大范围的预期样本和处理条件，诸如样本体积或残余物减少倍数。缓冲剂袋10和源袋12连接到管道的分别与光学传感器34和36对接的区段上，以确定液体在管线中的存在。
[0041 ] 在转移钉之后，在管道上存在人工夹紧阀。在人工夹紧阀26和28之后，在缓冲剂和源管上存在流体传感器34和36。在一些实施例中，流体传感器为光学传感器。泵38、40和44可分别包括夹紧阀26、28和30的功能。为了将无菌空气引入到管组，源和缓冲剂管可包括具有图1中的空气过滤器21和23的可选阀。在一些实施例中，废物和收集管可分别包括人工夹紧阀30和32。
[0042]在非限制性示例中，引入无菌空气的构件可为三通接头，其具有由0.22Mm空气过滤器终止的单向阀(21、23)。空气引入机构确保在源或缓冲剂袋中不存在空气的情况下，相关联的管仍然装有空气，从而通过用流体传感器检测空气来表示相关联的袋的排空。输入和输出管线可具有人工夹紧阀，以在将输入和输出管线安装到硬件系统中和从硬件系统中移除它们的期间控制流。人工夹紧阀允许操作者将一次性套件连接到外袋上，以及防止任何不合需要的流体流。没有人工夹紧阀，如果套件在插入装置中之前连接到袋上，则流体可基于重力或压力而流动。只有一旦套件插入且门关闭时，流体流才会停止，因为泵起止回阀的作用。因而，如果操作者在插入套件和关闭硬件系统的门之前连接一次性套件，则人工夹紧阀是合乎需要的。
[0043]如图1中示出的那样，一次性装置包含一个用以控制处理环路中的流向的回转阀48。回转阀48改变位置以排空处理环路。在将一次性单元安装到硬件系统中之后，蠕动泵38、40、42和44在四个位置处与一次性管道接合，流体传感器34和36与源和缓冲剂管道接合，过滤器单元8与硬件系统接合，处理室6附连到测压元件传感器46上，并且回转阀48与促动器(马达)接合，如图1中显示的那样。可在泵位置处或泵位置附近使用硅树脂管道来提供提高的稳定可靠性和流率准确性。当蠕动泵接合且不动时，泵转子阻止流体流。在泵接合之后，人工夹紧阀可打开，而不改变液体在系统中的位置。使用单个测压元件46 (如图1中显示的那样)针对大范围的样本体积监测处理室的质量。如图1中示出的那样用于获取细胞的过程的结构不依赖于样本体积。
[0044] 用图2中示出的流程图描述获取细胞的方法的示例性实施例。在一些示例中可删除描绘的流程图的一个或多个步骤，或者在一些方法示例中，可对现有流程图添加一个或多个步骤，这取决于过程要求或用户需要。在过程开始之前，所有的室、处理环路、成网络的输入和输出管线或端口都彼此连接，以形成完整单元，并且封闭在硬件系统中，如图2的步骤I中显示的那样。将一个或多个夹紧阀附连到各个管线上，或者附连到各个室的端部处，以在细胞处理时或在过程开始之前控制液体流。当过程开始时，释放夹紧阀，以允许有流体流。为了在处理之前冲洗系统，可使处理材料(缓冲剂或介质)传送通过处理环路，并且可将处理材料弃置到废物室中，如图2的步骤2中示出的那样。将细胞样本加载到源室上，并且将其引导到处理环路，如图2的步骤3中显示的那样。在流入量和渗透物平衡的情况下，流体不断传送通过处理环路的相同路径，直到加载了整个细胞样本体积。
[0045]在一些示例中，在初始排空源室之后，将处理材料引入到源室中，以冲洗室，但冲洗源室是可选的。通过协调源和缓冲剂泵速率和流向来将处理材料转移到源室。为了确保仅将处理材料泵送到源室中，将缓冲剂泵速率设定成等于或大于源泵速率。另外，在缓冲剂连接和处理环路之间将源泵连接到处理环路上。照这样，不需要用额外的回转阀控制流。在冲洗源室之后，缓冲剂传送通过同一通路，以重复循环，如图2的步骤4a_b中显示的那样。
[0046]在一些示例中，合乎需要的是在清洗(稀释步骤)之前减小处理材料和源材料的体积，并且从而潜在地减少实现期望水平的残余物降低所需的时间。由于重复过滤，处理材料的体积减少且源材料浓缩(如图2的流程图中的步骤5显示的那样)。根据一些实施例，浓缩细胞的方法包括以下步骤:平衡进入处理室中的处理材料的流入量与过滤装置的渗透物通量，以使处理室的质量保持处于恒定值。在方法的这个示例中，处理室具有质量，并且处理室的质量在整个过程期间保持恒定。可通过平衡通往处理环路的进入流体的质量(处理材料的流入量)与从处理环路流出的流体的质量(过滤装置的渗透物通量)，来使处理室的期望质量保持恒定。
[0047]在浓缩之后，通过用处理材料稀释不断清洗细胞(图2的步骤6)。为了使处理室的质量保持处于恒定值，通过控制处理室中的流体的体积来平衡进入处理环路中的处理材料的流入量与过滤装置的渗透物通量。在清洗步骤之后，可通过移除多余的处理材料进行重复过滤来浓缩源材料(图2的步骤7)。在细胞收集在收集室中之后从介质获取细胞(图2的步骤8)。在一些示例中，然后通过引入额外的处理材料来冲洗包括处理室的处理环路，然后将这个冲洗的材料收集在收集室中(图2的步骤9a、9b)。细胞获取程序的加载和清洗步骤通过控制进入处理环路的流体流(源和/或缓冲剂泵速率)和离开处理环路的流体流(废物泵速率)，来将处理室的质量调整为各种设定点(处理室的期望质量)。
[0048]在这个示例中，在加载样本期间，将处理室中的液体的质量控制为设定点，这被称为第一设定点。第一设定点是处理室的质量。在一个示例中，假设第一设定点为SP1。通过引入来自缓冲剂室的进入处理材料，或来自源室的源材料，来补偿过滤器渗透物通量引起的流体材料损失。在这个示例中，如果第一设定点“SP1”大于处理室中存在的流体的质量(包括细胞和/或缓冲剂或介 质，即，来自之前的冲洗或加载步骤)和源室中的流体的估计质量(假定为“mp”)，因此在这种情况下，SPl>mp。在这个示例中，源室中存在的整个流体可转移到处理室，而不浓缩细胞。如果整个源材料量(存在于源室中)转移到处理室，则处理室中的现有流体(例如，用于冲洗的流体)的质量和源材料的估计质量必须小于或等于设定点。此过程继续，直到源室被排空，并且处理室的质量小于或等于第一设定点。当安装在操作性地连接到源室上的管线上的光学传感器检测到管线中存在空气时，流体从源室转移到处理环路的过程完成。
[0049]在另一个示例中，SPl可小于处理室中的流体的开始质量的质量和源室的源材料的估计质量的总和。在这个特定示例中，可将来自源室的源材料直接添加到处理环路，直到处理室中的流体的质量等于SP1。必须浓缩源室中的其余源材料和处理室中的流体。还加载其余源材料，并且处理室的质量同时保持为SPl。然后通过重复过滤来浓缩细胞，其中，来自源室的源材料的流入量与过滤装置的渗透物通量平衡，以使处理室的质量保持为SP1。
[0050]在这个示例中，用期望量的缓冲剂溶液冲洗源室。如果处理室的质量mp小于第一设定点SP1，并且存在于源室中的冲洗(缓冲剂)溶液的质量小于SPl和mp之间的差，则将用于冲洗源室的整个缓冲剂溶液或介质转移到处理室，而不浓缩细胞。冲洗步骤可重复多次。在处理室的质量1^等于SPl的示例中，典型地必须不断过滤处理环路中的源材料，从而再次平衡源室中的冲洗材料的流入量与渗透物通量。[0051]在一个示例中，当源室被清洁且排空时，处理室中的流体的质量可进一步减少到另一个设定点，这被称为“第二设定点”，其中，第二设定点是过程室的减小的质量，例如如果假设第二设定点为SP2，则SP2〈SP1。为了将处理室的质量从SPl减小到SP2，通过重复过滤来减少处理环路中的流体材料，其中，流体从处理室流出，通过过滤器，回到处理室。在这个体积调节程序期间未添加额外的材料(缓冲剂或源)。
[0052]将缓冲剂或介质引入到处理环路，以及循环通过处理室和过滤装置的程序使得能够进行清洗程序。在此步骤期间，过滤器渗透物通量与进入介质或来自缓冲剂室的缓冲剂的流量匹配。这个新介质或缓冲剂会稀释源材料中的可溶残余物。操作者确定存在于源材料中的残余物整体减少量，例如减少到1/100。
[0053]一旦清洗程序完成，处理环路中的处理材料的体积可减小到其最小体积而到达新设定点，这被称为“第三设定点”SP3。在这个示例中，在整个方法期间的所有三个设定点的状况为SP3〈SP2〈SP1。类似于质量从SPl减小到SP2，通过重复过滤来减少处理环路中的流体材料，其中，流体从处理室流出，通过过滤器，并且回到处理室。在这个体积调节程序期间未添加额外的材料(缓冲剂或源)。
[0054]将处理材料和源材料转移到收集室的步骤开始于促动回转阀，以将处理材料从处理环路转向到收集室。使用图1中的处理环路泵42来通过过滤器将流体从处理室泵送到回转阀48且泵送到收集室中。为了阻止在收集步骤期间有额外过滤，可使渗透物泵44停止。一旦处理环路为空，回转阀促动来隔离收集室。可用诸如缓冲剂或介质的处理材料冲洗处理环路。可直接收集这个冲洗体积，或者可在额外的收集步骤之前浓缩这个冲洗体积。处理环路和成网络的输入和输出管线可容纳在硬件系统中，硬件系统是具有一个或多个门的封闭室。源室、缓冲剂室、废物室和收集室中的一个或多个可在硬件系统附近。在打开硬件系统的门之前，将人工夹具附连到源室、缓冲剂室、废物室和收集室上，以阻止液体从那些室中泄漏或溢出。然后使收集室与一次性装置的其余部分分开，并且保存和保藏来自收集室的经清洗和浓缩的细胞供进一步使用。从源材料中排出多余介质、不合需要的颗粒和/或杂质，并且在传送通过处理`环路之后，将它们弃置到废物室中。在一个示例中，在程序之后丢弃包括处理环路和成网络的输入和输出管线的一次性装置。
[0055]用于控制细胞获取装置的处理室的质量的方法之一包括:使用源泵或缓冲剂泵的速度、源泵或缓冲剂泵的校准常数，以及处理室的质量的变化速率，来产生关于渗透物泵的流率的估计量。方法进一步包括使用控制规则来设定通过源泵或缓冲剂泵的流率，控制规则包括估计量和反馈项。反馈项包括处理室的质量的变化速率、设定点和反馈增益，以及其中，反馈增益大于零，并且处理室的质量在设定点处恒定。在这个示例中，获取装置包括过滤装置、处理室、操作性地联接到源泵、缓冲剂泵和渗透物泵上的成网络的输入和输出管线。
[0056]图3中描绘的系统的质量流分析显示，为了使处理室的质量保持恒定，通过源泵的质量流率必须等于废物泵的质量流率其中，公式可表示为:
fsW = fr(i)?Vl (I)
但是，由于过滤器可能阻塞，以及影响过滤器的渗透物通量的其它现象导致渗透物泵流率即使在废物泵速度固定时也随着时间推移而改变，使这个简单实现复杂化。因此，无法使用速度轻易地计算废物泵流率。在一些实施例中，泵速度可为线速度，或者可为旋转速度。大范围的源体积意味着大范围的废物体积，从而使得直接测量源和废物室的质量不实际。此外，无法精确地控制瞬间源泵流率t (t);而是可设定期望流率。
[0057]为了克服这些限制，通过产生估计量来平衡处理室的质量，以使用源泵速度 源栗校准常数和处理室通量dm^tydt (它们都是已知的常数或测得变量)正确
地估计废物泵流率。估计废物通量由以下给出
【权利要求】
1.一种在处理环路中从流体材料获取细胞的方法，所述处理环路包括处理室和过滤装置，其中，所述流体材料具有体积，并且所述处理室具有总容量，所述方法包括: 使所述流体材料循环通过所述处理环路，并且平衡进入所述处理室中的所述流体材料的流入量与所述过滤装置的渗透物通量，以使所述处理室中的所述流体材料的体积保持处于恒定值； 通过相对于进入所述处理室中的所述流体材料的流入量而增加所述过滤装置的渗透物通量，来浓缩所述细胞；以及 在收集室中收集浓缩的细胞。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体材料包括源材料、处理材料或它们的组合，以及其中，所述源材料具有总体积，并且所述处理材料具有总体积。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述处理材料选自液体介质、缓冲剂或它们的组合。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述源材料包括在液体介质或缓冲剂中的细胞。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述源材料的总体积加载到所述处理环路，其中，所述源材料的总体积小于或等于所述处理室的总容量。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述处理室具有小于或等于所述处理室的总容量的期望容积，所述方法进一步包括浓缩所述源材料，其中，所述源材料的总体积大于所述处理室的期望容积。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括通过引入所述处理材料以及平衡所述处理材料的流入量与所述过滤装置的渗透物通量以使所述处理室中的所述流体材料的体积保持处于恒定值，来清`洗所述细胞。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括在引入所述源材料之前或之后，将所述处理材料引入到所述处理环路，以冲洗所述处理环路。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤装置是中空纤维过滤器，其具有范围为大约0.1至IMm的孔径，以及200至2000Mm的纤维内径和4至400的纤维数。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理环路进一步联接到源室和缓冲剂室上，并且与所述源室和缓冲剂室的连接包括用以确定液体在所述管道中的存在的光学传感器。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括将无菌空气直接或间接引入所述源室、缓冲剂室或两者的组合。
12.一种在处理环路中从流体材料获取细胞的方法，所述处理环路包括处理室和过滤装置，其中，所述流体材料具有质量，并且所述处理室具有总容量，所述方法包括: 使所述流体材料循环通过所述处理环路，并且平衡进入所述处理室的所述流体材料的流入量与所述过滤装置的渗透物通量，以使所述处理室中的所述流体材料的质量保持处于恒定值； 通过相对于进入所述处理室中的所述流体材料的流入量而增加所述过滤装置的渗透物通量，来浓缩所述细胞；以及 在收集室中收集浓缩的细胞。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述流体材料包括源材料、处理材料或它们的组合，以及其中，所述源材料具有总质量，并且所述处理材料具有总质量。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述源材料包括在液体介质或缓冲剂中的细胞，并且具有总质量。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括在使所述流体材料循环之前，将所述源材料的所述总质量加载到所述处理环路，其中，所述源材料的总质量小于或等于所述处理室的总容量。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述处理室具有小于或等于所述处理室的总容量的期望质量，所述方法进一步包括浓缩所述源材料，其中，所述源材料的质量大于所述处理室的期望质量。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括通过引入所述处理材料以及平衡所述处理材料的流入量与所述过滤装置的渗透物通量以使所述处理室中的所述流体材料的质量保持处于恒定值，来清洗所述细胞。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括在引入所述源材料之前或之后，将所述处理材料引入到所述处理环路，以冲洗所述处理环路。
19.一种控制细胞获取装置的处理室的质量的方法，所述细胞获取装置包括过滤装置、所述处理室、操作性地联接到源泵、缓冲剂泵和渗透物泵上的成网络的输入管线和输出管线，所述方法包括: 使用所述源泵或缓冲剂泵的速度，所述源泵或缓冲剂泵的校准常数，以及所述处理室的质量的变化速率，来产生关于所述渗透物泵的流率的估计量；以及 使用控制规则来设定通过所述源或缓冲剂泵的流率，所述控制规则包括所述估计量和反馈项， 其中，所述反馈项包括所述处理室的质量的变化速率、设定点和反馈增益，以及其中，所述反馈增益大于零，并且所述处理室的质量在所述设定点处恒定。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述反馈项最大程度地减小渗透物通量、源或缓冲剂泵通量、电噪声、机械噪声和它们的组合的一个或多个估计误差。
21.一种细胞获取装置，包括: 包括处理室和过滤装置的处理环路； 成网络的输入管线和输出管线，其操作性地联接到源室、缓冲剂室、废物室和收集室中的一个或多个上，以及 控制器，其基于所述处理环路的流入量和渗透物通量而将所述处理室的质量控制在期望值处。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述处理室的容积不依赖于包含细胞的流体的初始样本体积。
23.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述过滤装置是中空纤维过滤器，其具有范围为大约0.1至IMm的孔径，200至2000Mm的纤维内径，以及4至100的纤维数。
24.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，与所述源和缓冲剂室的连接包括用以确定液体在所述管道中的存在的光学传感器。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，一个或多个蠕动泵在停止时被用来阻止流体 或空气在所述成网络的输入管线和输出管线中的移动。
【文档编号】C12M3/00GK103687937SQ201280037432
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年7月2日 优先权日:2011年7月29日
【发明者】P.A.肖埃马克, A.M.利奇, W.B.格里芬, S.拉库夫, J.罗伊 申请人:通用电气公司