用于培养固有细胞的细胞培养设备以及具有细胞培养容器的流体供应接口的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对细胞培养设备的改进，该细胞培养设备具有至少一个用于在其内收纳和供应，即特别是用于具有增殖目的的培养固有细胞的细胞培养容器，一个用于为细胞培养容器内的固有细胞供应营养成分的培养介质储藏容器，一个用于利用清洗液清洗流体流动路径或/和流动腔的清洗液储藏容器以及一个用于与细胞培养容器连接的流体供应接口。
[0002]另外，本专利申请特别是涉及用于为不同的细胞培养容器内存在的细胞培养供应培养介质的所述细胞培养设备用流体供应接口。另外，本专利申请涉及细胞培养容器，该细胞培养容器构造成用于暂时与流体供应接口流体力学地联接，以便在流体供应接口与一个细胞培养容器流体力学地联接时然后将新鲜的培养介质导入细胞培养容器内，和将通常经过消耗的或至少陈旧的培养介质从细胞培养容器中导出。
【背景技术】
[0003]迄今为止，在现有技术中为了培养细胞一方面使用在技术上费用很高的和为它们的各个目的专用的生物反应器，这些生物反应器通常具有一个反应室，该反应室可以通过一个整合在生物反应器内的加热装置加热并且其内含物质通过一个固定安装在生物反应器上的搅拌装置可搅动或可混合。
[0004]在这样的生物反应器上通常设置有一个培养介质储藏容器，该培养介质储藏容器通过管道与作为细胞培养的核心部分的反应室固定连接。一个另外的管道可以从反应室通向一个排污储存容器或一个废物处理储存容器。这个管道通常还与反应室固定连接。那就是说反应室的数量与培养介质储藏容器的数量之间存在着1:1的关系。
[0005]在培养固有细胞时，在现有技术中另一方面经常使用用后即扔细胞培养容器或一次性细胞培养容器，它们通常为了观察培养的细胞由透视的塑料制成并且是完全被动的，即构造成没有对容器容积施加热(加热/冷却)或机械(搅拌)影响的功能设备。如果这样的一次性细胞培养容器需要事先决定的调温的话，必须在一个为此构造的培养箱或类似的设备内实施这个调温。对收纳在这样的一次性细胞培养容器的容器容积内的液体的混合利用一次性细胞培养容器也由于缺少设置在其上的搅拌器而不能实现或者在最好的情况下可以通过摇动容器得以实现。
[0006]现有技术的一次性细胞培养容器通常作为唯一的入口具有一个设置有外螺纹的颈部接头，该颈部接头可以利用一个旋盖以传统的方式封闭。通过该颈部接头可以对一次性细胞培养容器进行填充、清空和在期望的情况下也可以进行通风。
[0007]细胞培养设备中的上述生物反应器的缺点是其对事先决定的使用场合的高度专门化，因而在培养仅仅略微不同的培养细胞时就可能需要提供不同的生物反应器。
[0008]在生物反应器中，在使用后为了避免污染以后进行的培养要么为了后续使用的必要的清洗费用很高要么生物反应器尽管其比较高的购置费用而在唯一的使用之后就停止使用并废弃。两者均显著提高与在这样的生物反应器中进行细胞培养相关的成本。
[0009]尽管在使用所述一次性细胞培养容器时与此相关的购置费用和运行费用与前面探讨的生物反应器相比明显较低。然而这样的一次性细胞培养容器经常具有小于一升的有效容积并且由此只面向手动运行的实验室规模，这使得可以利用这种一次性细胞培养容器获得的收益非期望程度得低。众所周知的一次性细胞培养容器由于唯一可用的和可以利用螺旋盖封闭的入口不适合于自动化和因此不适合用于工业规模的细胞培养。
【发明内容】
[0010]因此本发明的目的在于，克服在培养固有细胞方面现有技术的所述缺点并且提出一种技术理论，该理论允许在比较低的成本(此处基数应该为获得的细胞材料的每重量单位的成本)和比较高的收益的情况下培养固有的细胞。
[0011]本发明借助三个观点实现这个目的，这些观点通过一个共同的发明思想联系起来并且这些观点相互作用并涉及一个和同一个细胞培养设备的不同的方面。
[0012]根据本发明的第一观点，上述目的通过一个用于为不同的细胞培养容器内存在的细胞培养供应培养介质的细胞培养设备用流体供应接口得以实现，其中本发明的流体供应接口包括:
[0013]一个界定流动腔的壳体；
[0014]用于使第一流体管道与壳体输送流体地连接的第一连接结构；
[0015]与第一连接结构分开构造的、用于使第二流体管道与壳体输送流体地连接的第二连接结构；
[0016]与最先的两个连接结构分开构造的、用于将壳体与第三流体管道输送流体地连接的第三连接结构；
[0017]一个与连接结构分开构造的联接结构，该联接结构构造成用于与细胞培养容器的相应的相对联接结构根据运行能够建立地和能够分离地、输送流体地配合嵌接；
[0018]第一流体流动路径，该流体流动路径为了将第一流体从外部导入流动腔内在该流动腔与第一连接结构之间延伸；
[0019]第二流体流动路径，该流体流动路径为了将与第一流体不同的第二流体从外部导入流动腔内在该流动腔与第二连接结构之间延伸；
[0020]第三流体流动路径，该流体流动路径为了将流体从流动腔中导出在该流动腔与第三连接结构之间延伸；和
[0021]联接流动路径，该联接流动路径为了通过联接结构将流体从流动腔中导出或/和导入这个流动腔内在该流动腔与联接结构之间延伸，
[0022]其中第一、第二和第三流体流动路径分别具有一个阀门配置组件，该阀门配置组件在没有从该阀门配置组件直到壳体的外侧面连续贯穿的、传输信号的或/和传输能量的实体连接的情况下完全-除了各个流体流动路径之外-由壳体包围地收纳在这个壳体内，
[0023]其中每个阀门配置组件配属有一个带有产生电场或/和磁场或/和电磁场的信号装置的控制配置组件，所述信号装置的场无接触地作用在阀门配置组件的相应地场灵敏的相对信号装置上，其中每个阀门配置组件借助作用在它的相对信号装置上的场能够在一个闭锁位置-在该闭锁位置内阀门配置组件中断它设置在其内的流体流动路径内的流体流动-与一个通过位置-在该通过位置中阀门配置组件允许流体流动-之间转换。
[0024]通过所述连接结构可以将流体导入流体供应接口的壳体和因此流动腔中并且从这个流动腔中导出。这些流体例如可以是培养介质和清洗液。另外，通过连接结构之一可以将流体从壳体中，即从在壳体内界定的流动腔中导出。
[0025]流体供应接口利用至少一个联接结构可以与细胞培养容器输送流体地联接。由此可以使一个和同一个流体供应接口依次与多个细胞培养容器中的各一个输送流体地配合嵌接并且因此获得将流体从流体供应接口的流动腔中导入分别联接的细胞培养容器中或者从这个细胞培养容器中导出到流体供应接口的流动腔中的可能性。例如可以从一个与联接结构输送流体地联接的细胞培养容器中将经过消耗的或不再新鲜的培养介质通过联接流动路径从细胞培养容器中导出到流动腔中并且由这个流动腔通过上述第三流体流动路径从流动腔中穿过第三连接结构引到一个排出口或一个储存容器。
[0026]如在下面将详细阐述的那样，通过三个彼此分开构造的连接结构创造了先决条件:使流体供应接口与不同的细胞培养容器接触，而不必担心在一个具有污染了的内含物质的细胞培养容器的情况中后续联接的细胞培养容器的交叉污染。因为可以穿过第一连接结构例如将培养介质通过第一流体流动路径从一个培养介质储藏容器中导入流动腔中并且从这个流动腔中进一步通过联接流动路径继续导入一个输送流体地联接的细胞培养容器中。控制配置组件可以非接触地通过产生场的信号装置使相应的阀门配置组件在闭锁位置与通过位置之间转换，而无需为此机械地干涉阀门配置组件的阀体或/和阀座。
[0027]如上面已经叙述的那样，同样可以穿过联接结构顺着联接流动路径将细胞培养容器内的不再需要的培养介质从这个细胞培养容器中导出到流动腔中并且通过第三流体流动路径从该流动腔中排出到一个排出容器或储存容器。
[0028]通过设置具有构造在那里的第二流体流动路径的第二连接结构例如可以将清洗液从一个与所述第二连接结构输送流体地连接的清洗液储藏容器中导入流动腔中并且通过第三流体流动路径从这个流动腔中导出。由此可以利用清洗液通过如下方式清洁冲洗流动腔，即清洗液从第二连接结构穿过流动腔流向第三连接结构。
[0029]通过第一、第二和第三连接结构的适当的位置可以保障:清洁冲洗遍及所有流体流动路径，主要是那些用于将新鲜的培养介质导入细胞培养容器内所需要的流体流动路径。
[0030]对于在通过一个和同一个流体供应接口供应不同的细胞培养容器时的非预期的交叉污染来说直接将新鲜的培养介质导入与联接结构联接的细胞培养容器是严重的，因为污染的材料只能通过联接流动路径到达迄今为止完美的细胞培养容器中。与此相反，将培养介质从细胞培养容器中导出只要将从细胞培养容器中导出的培养介质清除或分开地保存的话就没有那么严重。
[0031]阀门配置组件可以-上面同样已经指出-有益地、无接触地通过一个与阀门配置组件的一个相应地场灵敏的相对信号装置共同作用的、产生场的信号装置在闭锁位置与通过位置之间转换。由此阀门配置组件可以与外界密封地封闭。由此阀门配置组件或者该阀门配置组件的构件只与流体接触，这些流体可以顺着它们各自的流体流动路径流动。通过借助产生场的信号装置和相应地场灵敏的相对信号装置的转换在没有与外部连接防止污染的情况下排除了阀门配置组件来自外部的污染。
[0032]如果在这个专利申请中表明如下的话，即阀门配置组件在没有从该阀门配置组件直到壳体的外侧面连续贯穿的、传输信号的或/和传输能量的实体连接的情况下收纳在这个壳体内，那么这一点包括通过连杆或/和传动机构、螺旋传动或螺杆传动等的机械的信号传输或/和能量传输的情况，利用它们可以从壳体之外将阀门配置组件的阀体从它的阀座上抬起和重新放在这个阀座上。同样连续贯穿的、传输信号的或/和传输能量的实体连接的概念包括从壳体的外侧面到阀门配置组件或阀门传动的贯穿延伸的导线，利用这些导线可以将电能引向电驱动装置，利用该驱动装置又可以驱动阀门配置组件的阀体在闭锁位置与通过位置之间运动。
[0033]因此为了避免外部对连接结构的阀门配置组件的任何影响壳体应该将每个阀门配置组件连同阀座和阀体完全包围，而这个包围不应被实体的、传输信号的或/和传输能量的连接中断。通过壳体对阀门配置组件的完全包围的唯一的例外是配属给阀门配置组件的流体流动路径，这些流体流动路径为了在那里使顺着各个流体流动路径的流体流动成为可能必须去掉壳体的材料。
[0034]通过控制配置组件的相应的控制可以使流体供应接口例如如下地转换，即首先在建立联接结构与细胞培养容器的相应的相对联接结构的输送流体的配合嵌接之后通过第二和第三流体流动路径利用清洗液对流动腔进行冲洗。因此还可以对细胞培养容器的相应的相对联接结构上的可能的阀门配置组件进行清洗。
[0035]然后可以通过联接流动路径和第三流体流动路径将培养介质从细胞培养容器中导出。然后可以通过第二和第三流体流动路径再次利用清洗液对流体供应接口的流动腔进行冲洗并且因此导致再次对流动腔的清洗。
[0036]然后可以通过第一和第三流体流动路径对流体供应接口的流动腔，可能的情况下在进一步的清洁冲洗之后利用新鲜的培养介质进行冲洗，以便从流体供应接口中移除可能的残余清洗液。
[0037]然后又可以通过第一流体流动路径和联接流动路径将新鲜的培养介质导入各联接的细胞培养容器中。
[0038]然后可以将现在获得了新鲜的培养介质的细胞培养容器与流体供应接口，可能的情况下在利用清洗液通过第二和第三流体流动腔进一步清洁冲洗后断开联接并将另一个细胞培养容器联接在这个流体供应接口上。然后可以再次进行上述冲洗措施和导入或导出措施。可以为任意多的细胞培养容器重复这一点，因而可以实现多个细胞培养容器与一个培养介质储藏容器之间的η:1的数量关系。
[0039]然而原则上也可以考虑:只将新鲜的培养介质导入一个细胞培养容器中或者只将其内已经存在的培养介质从细胞培养容器中导出。决定性的是:通过相应的冲洗过程可以在与不同的细胞培养容器的输送流体的配合嵌接之间对流体供应接口利用清洗液进行充分的冲洗和清洗，以便由此排除否则在将一个和同一个流体供应接口与不同的细胞培养容器联接时令人担心的交叉污染。
[0040]为了简化对流体供应接口的流动腔的尽可能有效的清洗，根据本发明的有益的发展设计可以规定:流动腔至少在构造成用于将流体供应接口与清洗液储藏容器连接的连接结构-优选这是第二连接结构-与构造成用于将流体供应接口与一个排出口或一个废物存储容器等连接的连接结构-优选这是第三连接结构-之间基本上直线地延伸。为了避免楔形区域(Zwickelbereich)流动腔优选构造成基本上圆柱体的。然而圆柱体的构造在那些第一、第二或第三流体流动路径或联接流动路径通入流动腔内的区域内可以偏离理想的圆柱体形状。
[0041]为了作为对上述功能的补充扩大在此探讨的流体供应接口的功能范围，例如为了从一个细胞培养容器中采集介质样本的可能性，根据本发明的一个发展设计可以规定:流体供应接口另外包括:
[0042]一个与其余的三个连接结构分开构造的、用于使壳体与第四流体管道输送流体地连接的第四连接结构和
[0043]第四流体流动路径，该流体流动路径为了将流体从流动腔中导出在该流动腔与第四连接结构之间延伸。
[0044]第四流体流动路径例如可以通向一个采样容器或一个采样出口(Probeentnahmeauslass)，在该采样出口处收集从细胞培养容器中采集的、用于继续处理的介质样品。通过这样的采样例如可以借助对从细胞培养容器中采集的培养介质的化学分析确定这个培养介质是否充分纯净，在其内培养的培养细胞是否具有意料中的生命周期等更多内容。
[0045]优选第四流体流动路径也具有一个阀门配置组件，如第一、第二和第三流体流动路径同样具有它那样。为了避免不必要的重复，关于第四流体流动路径的阀门配置组件的构造以及与此相关联的技术优点参见对第一、第二和第三流体流动路径的阀门配置组件的上述以及后续的说明，这些说明同样适用于第四流体流动路径的阀门配置组件。
[0046]第一至第四连接结构中的一个或多个可以构造成可分离的连接结构，在这些连接结构上一个流体管道能够与流体供应接口的壳体可分离地连接，例如通过可分离的插接连接，如它在现有技术中众所周知的那样。然后当不同的流体管道应在不同的时间与一个或多个连接结构输送流体地连接时，这一点是有益的。然而这一点在此处探讨的用于为不同的细胞培养容器供应培养介质的细胞培养设备用流体供应接口的优选的应用中一般来说不是这个情况。出于高运行可靠性的原因和特别是为了改善卫生，因此优选第一至第四连接结构中的每一个构造成一个持续连接结构(Daueranschlussformat1n)，在这些持续连接结构上第一至第四流体管道根据运行持续地与流体供应接口的壳体输送流体地连接。例如可以通过对连接结构和流体管道的螺栓连接，在必要时在中间设置密封件的情况下，或通过对它们的粘合、熔焊、钎焊等实现这样的连接结构。
[0047]其中“根据运行持续地、输送流体地连接”是指:除了在故障情况或维护情况中没有规定将之前与连接结构连接的流体管道在流体供应接口的惯常的运行寿命(Betriebslebenszeit)期间再次从这个连接结构上分离。这一点与联接结构正相反，该联接结构根据运行直接构造成用于经常与细胞培养容器的一个相对联接结构输送流体地联接和与这个相对联接结构再次分离。
[0048]可以通过设置多个联接结构和通过将它们的功能分离实现进一步提高在本专利申请的流体供应接口内可以实现的卫生。这样，例如之前探讨的联接结构可以是第一联接结构，通过该联接结构例如在流体供应接口的运行中只将新鲜的培养介质导入与其联接的细胞培养容器中。另外，流体供应接口可以具有一个与这个第一联接结构分开构造的第二联接结构，通过该联接结构例如在建立配合嵌接的情况下只将培养介质从一个联接的细胞培养容器中导出。
[0049]因此一般情况下根据本发明的一个有益的发展设计为了改善卫生而起作用的是:上述联接结构可以是第一联接结构，流体供应接口可以具有一个与第一联接结构分开构造的第二联接结构，该联接结构构造成用于与细胞培养容器的相应的第二相对联接结构根据运行能够建立地和能够分离地、输送流体地配合嵌接，和流体供应接口然后可以具有第二联接流动路径，该联接流动路径为了通过第二联接结构将流体从流动腔中导出或/和导入这个流动腔在该流动腔与第二联接结构之间延伸。
[0050]一个如上所述有益地进一步发展的流体供应接口的两个联接结构的上述有益的功能分离可以通过如下方式在可实现的卫生标准方面进一步得到改善，即流体供应接口具有一个在第一联接结构与第二联接结构之间延伸的连接流动路径并且该流体供应接口在这个连接流动路径内具有一个隔离阀门配置组件，该隔离阀门配置组件在没有从该隔离阀门配置组件直到壳体的外侧面连续贯穿的、传输信号的或/和传输能量的实体连接的情况下完全-除了连接流动路径之外-由壳体包围地收纳在这个壳体内，
[0051 ] 其中隔离阀门配置组件配属有一个带有产生电场或/和磁场或/和电磁场的信号装置的控制配置组件，所述信号装置的场无接触地作用在隔离阀门配置组件的相应地场灵敏的相对信号装置上，其中隔离阀门配置组件借助作用在它的相对信号装置上的场能够在一个闭锁位置-在该闭锁位置内隔离阀门配置组件中断连接流动路径内的流体流动-与一个通过位置-在该通过位置中隔离阀门配置组件允许流体流动-之间转换。通过隔离阀门配置组件将培养介质导入一个联接的细胞培养容器中和将培养介质从这个细胞培养容器中导出可以在功能上和在空间上流体力学地完全彼此分离。由此在隔离阀门配置组件的相应的转换中流体供应接口的流动腔可以分成两个分流动腔，在这些分流动腔中在相应地操纵隔离阀门配置组件时只有清洗液和新鲜的培养介质可以流过一个分流动腔和从细胞培养容器中流出的用过的培养介质、清洗液和在冲净清洗液时同样新鲜的培养介质可以流过另外的分流动腔。由此可以避免由于另外的、之前联接的细胞培养容器的之前排出的用过的培养介质的污染对为细胞培养容器供应新鲜培养介质的干扰。
[0052]为了清洗流动腔，可以将隔离阀门配置组件转换到它的通过位置中，因而清洗液或/和新鲜的培养介质为了清洗和同样为了接下来通过新鲜的培养介质将清洗液冲净可以流过整个流动腔。
[0053]有益于避免非预期的旁通流动的是:连接流动路径为唯一的在第一与第二联接结构之间延伸的流体流动路径。这一点还有利于避免在时间上依次联接的细胞培养容器的非预期的交叉污染。
[0054]可以通过如下方式进一步支持两个联接结构的和配属给它们的联接流动路径的合理的功能分离，即隔离阀门配置组件如下地设置，即第一和第二流体流动路径通过它能够与第二联接流动路径，但不能与第一联接流动路径分离，和第三流体流动路径通过它能够与第一联接流动路径，但不能与第二联接流动路径分离。在这种情况中每个分流动腔具有一个联接流动路径和至少一个流体流动路径，因为各一个联接结构和至少一个连接结构输送流体地联接在每个分流动腔上。
[0055]更确切地说优选第一和第二流体流动路径通入一个分流动腔中和第三流体流动路径通入各另外的分流动腔中。
[0056]然后，如果遵守流体流动路径的或配属给它们的连接结构的上述配置的话，即例如将新鲜的培养介质通过第一联接流动路径导入流动腔中，将清洗液通过第二流体流动路径导入流动腔中和将流体通过第三流体流动路径从流动腔中导出，一个分流动腔可以用于将新鲜的培养介质导入一个联接的细胞培养容器中和各另一个分流动腔可以用于将使用过的培养介质从联接的细胞培养容器中导出，其中由隔离阀门配置组件有益于卫生地将这两个功能彼此分离。
[0057]然后，如果前述具有第四流体流动路径的第四连接结构构造在流体供应接口上的话，第四流体流动路径有益地如同样设置用于将流体从流动腔中导出的第三流体流动路径那样通入同一个分流动腔中。通过这种方式此外实现了流体流动路径与联接流动路径在两个通过隔离阀门配置组件构成的分流动腔内的对称的分布。
[0058]由于在将流体从一个与流体供应接口联接的细胞培养容器中导出时导出的流体流动