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DE102022115737B3 - Device and method for automated cell cultivation - Google Patents

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DE102022115737B3
DE102022115737B3 DE102022115737.7A DE102022115737A DE102022115737B3 DE 102022115737 B3 DE102022115737 B3 DE 102022115737B3 DE 102022115737 A DE102022115737 A DE 102022115737A DE 102022115737 B3 DE102022115737 B3 DE 102022115737B3
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DE
Germany
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incubator
cell culture
cell
culture bag
volume
Prior art date
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Active
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DE102022115737.7A
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German (de)
Inventor
Edgar Mähringer-Kunz
Nicolas Sobel
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Imstec GmbH
Original Assignee
Imstec GmbH
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Abstract

Das beanspruchte Inkubator-System umfasst einen Inkubator mit einem festgelegten inneren Volumen; mehrere flexible, schwimmend in einem entsprechenden Rahmen eingespannte Zellkulturbeutel für jede der mehreren Zellkulturen; mehrere, mit den jeweiligen Zellkulturbeuteln in Verbindung stehende Prozessschleusen mit manuell oder automatisch betätigbaren inneren und äußeren Schleusentüren; eine mit jedem der flexiblen Zellkulturbeutel verbundene automatische Agitationsvorrichtung; ein inneres und ein äußeres Inkubator-Achssystem zur automatischen Anbindung mehrerer in das Inkubator-System integrierter Hardware-Komponenten an die mehreren Zellkulturen; einen außerhalb des Inkubators auf dem äußeren Inkubator-Achssystem montierten Zellzähler mit einer für jeden Zellkulturbeutel separat vorgesehen Messküvette, wobei der Zellzähler mithilfe des äußeren Inkubator-Achssystems vor den Prozessschleusen positionierbar ist; ein mit dem inneren Inkubator-Achssystem verbundenes automatisches Wägesystem mit Wägezellen; und ein mit jeder der mehreren Zellkulturen verbundenes Nährmittel-Reservoir, wobei jedem Zellkulturbeutel ein eigenes Nährmittel-Reservoir zugeordnet ist.The claimed incubator system comprises an incubator with a fixed internal volume; multiple flexible cell culture bags floating in a respective frame for each of the multiple cell cultures; several process locks connected to the respective cell culture bags, with inner and outer lock doors that can be actuated manually or automatically; an automatic agitation device associated with each of the flexible cell culture bags; an inner and an outer incubator axis system for automatically connecting multiple hardware components integrated into the incubator system to the multiple cell cultures; a cell counter mounted outside the incubator on the outer incubator axis system with a measuring cuvette provided separately for each cell culture bag, wherein the cell counter can be positioned in front of the process locks with the aid of the outer incubator axis system; an automatic weighing system with load cells connected to the inner incubator axis system; and a nutrient reservoir associated with each of the plurality of cell cultures, each cell culture bag being associated with its own nutrient reservoir.

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Inkubator-System zur automatisierten Zellkultivierung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Inkubator-System zur gleichzeitigen automatisierten Kultivierung mehrerer Zellkulturen. Ganz speziell betrifft die Erfindung ein Inkubator-System zur Kultivierung mehrerer Zellkulturen, die identische, kontrollierbare Umgebungsbedingungen aufweisen.The present invention generally relates to an incubator system for automated cell cultivation. In particular, the invention relates to such an incubator system for the simultaneous, automated cultivation of a plurality of cell cultures. The invention relates very specifically to an incubator system for cultivating a number of cell cultures which have identical, controllable environmental conditions.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur gleichzeitigen automatisierten Zellkultivierung mehrerer Zellkulturen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Inkubator-Systems.Furthermore, the present invention also relates to a method for the simultaneous automated cell cultivation of a plurality of cell cultures using the incubator system according to the invention.

Hintergrund der Erfindung/Stand der TechnikBackground of the Invention/Prior Art

In der Biotechnologie existieren mehrere Systeme bzw. Prozesse, um Zellkulturen zu vermehren, d.h., zu kultivieren. Hierbei ist es das Ziel, Zellen einer Ausgangs-Zellkultur die Zellteilung zu ermöglichen, um eine gewünschte Zellkulturgröße (d.h., ein bestimmtes Volumen) und/oder eine gewünschte Zelldichte (bspw. Zellen/ml) zu erhalten. Zellen als biologische Systeme stellen hierbei je nach Typ ganz verschiedene Anforderungen an die Umgebung bzw. an das sie umgebende Medium, bspw. hinsichtlich Temperatur, Luftfeuchte, pH-Wert, Volumen-Oberflächen-Verhältnis, Agitation, etc. Die Einflüsse sind dabei teilweise unterschiedlich:

  • - Temperatur Es ist nachgewiesen, dass bspw. bei Säuger-Zellen eine Temperaturabweichung von weniger als 1°C von der Solltemperatur einen Effekt auf die Zellkultivierung hat. Teilweise wird das bewusst dazu benutzt, ein Wachstum bspw. zu verlangsamen oder die Zellreaktion zu beeinflussen. In Inkubatoren wird dies bspw. mittels Peltier-Elementen, geregelter Warmluft oder einem geregelten Wassermantel eingestellt.
  • - pH-Wert Zellen bzw. Zellkulturen sind pH-Wert-sensitiv. Es existieren verschiedene Möglichkeiten, diesen Wert zu regulieren. Sofern es notwendig ist, wird dem Zellkultur-Medium ein Puffer hinzugefügt, der in Reaktion mit der äußeren Atmosphäre die Regulierung einstellt (bspw. durch die Zugabe von Carbonat in Verbindung mit einer CO2angereicherten Atmosphäre). Eingestellt wird dies systemspezifisch über der Suspension hinzugefügte Puffer und die äußere Atmosphäre, bspw. über den CO2-Gehalt, der z.B. mittels Masseflussreglern eingestellt wird. Es kann aber auch dem Inkubatorvolumen eine vorgefertigte Gasmischung hinzugefügt werden.
  • - Agitation Zellen neigen dazu, zu sedimentieren. Dadurch werden „überschichtete“ Zellen weniger gut mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt. Es existieren verschiedene Ansätze, die Zellen zu agitieren, bspw. die Zell-Suspension mit Gas zu durchspülen und dadurch die Suspension zu durchmischen, es können Rührer benutzt werden oder der ZellkulturBehälter kann geschüttelt oder gewippt werden. Die Art der Agitation hängt sowohl vom Zellkulturbehälter (Beutel, Tank, Hohlfasern, Flasche, etc.) als auch von der Zellkultur selbst ab. So besitzen Säugerzellen keine stabile Zellwand, sondern nur eine Zellmembran. Hierdurch sind sie empfindlich für Scherkräfte, eingebracht durch die Agitationsmethode, die die Zellen schädigen können. Bei einer Wippe (engl. wave reactor) stellen der Kippwinkel und die Frequenz die Freiheitsgrade dar. Andere Methoden werden bspw. über die Geometrie und die Drehzahl des Rührers definiert.
  • - Sauerstoffsättigung Zellen benötigen zum Wachstum eine ausreichende Sauerstoffversorgung. Abgeschlossene Zellkulturbeutel bieten diverse Vorteile, da diese steril verpackt geliefert werden, und sowohl kostengünstig als auch in verschiedenen Volumina einfach verfügbar und nach Gebrauch einfach entsorgbar sind (was Kreuzkontamination verhindert). Der Austausch von Gasen, hier Sauerstoff und CO2, erfolgt dabei mittels Diffusion durch die Beutelwand hindurch. Aus diesem Grund ist eine möglichst große bzw. definierte Oberfläche pro Volumen wichtig und ein entscheidendes Kriterium. Durch die Diffusion der Gasmoleküle durch die Wand des Zellkulturbeutels findet der Gasaustausch bei der Zellkultivierung statt. Ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des Beutels ist daher grundlegend von Vorteil, da dann mehr Fläche für den besagten Austausch zur Verfügung steht. Sollen die Diffusionsprozesse zeitlich gesteuert werden, kann die Kontrolle des Verhältnisses Oberfläche zu Volumen ganz allgemein von Vorteil sein. Das Material des Zellkulturbeutels kann bspw. Polyethylen, PE; Polypropylen, PP; oder Polytetrafluorethylen, PTFE) sein.
In biotechnology, there are several systems or processes to multiply cell cultures, ie to cultivate them. The aim here is to enable cells of an initial cell culture to divide in order to obtain a desired cell culture size (ie a specific volume) and/or a desired cell density (e.g. cells/ml). Depending on the type, cells as biological systems make very different demands on the environment or the medium surrounding them, e.g. with regard to temperature, humidity, pH value, volume-surface ratio, agitation, etc. The influences are sometimes different :
  • - Temperature It has been proven that, for example in mammalian cells, a temperature deviation of less than 1°C from the target temperature has an effect on cell cultivation. This is sometimes used deliberately, for example to slow down growth or to influence the cell reaction. In incubators, this is set, for example, by means of Peltier elements, controlled warm air or a controlled water jacket.
  • - pH value Cells or cell cultures are pH value sensitive. There are various ways to regulate this value. If necessary, a buffer is added to the cell culture medium, which stops regulating in reaction to the external atmosphere (e.g. by adding carbonate in connection with a CO 2 -enriched atmosphere). This is set system-specifically via the buffers added to the suspension and the external atmosphere, for example via the CO 2 content, which is set, for example, by means of mass flow controllers. However, a ready-made gas mixture can also be added to the incubator volume.
  • - Agitation Cells tend to sediment. As a result, "overlayered" cells are less well supplied with nutrients and oxygen. There are various approaches to agitating the cells, for example flushing the cell suspension with gas and thus mixing the suspension, stirrers can be used or the cell culture container can be shaken or rocked. The type of agitation depends both on the cell culture container (bag, tank, hollow fibers, flask, etc.) and on the cell culture itself. Mammalian cells do not have a stable cell wall, only a cell membrane. This makes them sensitive to shear forces introduced by the agitation method, which can damage the cells. In the case of a wave reactor, the tilt angle and the frequency represent the degrees of freedom. Other methods are defined, for example, via the geometry and the speed of the stirrer.
  • - Oxygen saturation Cells need an adequate supply of oxygen to grow. Sealed cell culture bags offer several advantages as they are supplied in sterile packaging, are inexpensive, are readily available in various volumes and are easily disposable after use (which prevents cross-contamination). The exchange of gases, in this case oxygen and CO 2 , takes place by means of diffusion through the bag wall. For this reason, the largest possible or defined surface per volume is important and a decisive criterion. The gas exchange during cell cultivation takes place through the diffusion of the gas molecules through the wall of the cell culture bag. A large surface area to volume ratio of the bag is therefore fundamentally advantageous, since more surface area is then available for said exchange. In general, controlling the surface-to-volume ratio can be beneficial if the diffusion processes are to be time controlled. The material of the cell culture bag can be, for example, polyethylene, PE; Polypropylene, PP; or polytetrafluoroethylene, PTFE).

Sind diese zellspezifischen Bedingungen nicht gegeben bzw. nicht hinreichend erfüllt, stellt sich eine verminderte Zellteilungsrate bzw. ein Zellsterben ein.If these cell-specific conditions are not present or not sufficiently met, a reduced rate of cell division or cell death occurs.

Zwei bekannte und effektiv genutzte Prozesse, um eine Zellkultivierung durchzuführen, sind das Batch- bzw. das Fed-Batch-Verfahren. Im Batch-Verfahren wird die Ausgangszellkultur mit einer gewissen Menge an Nährstoffen in ein bestimmtes Volumen gegeben. Sofern die Umgebungsbedingungen geeignet sind, vermehren sich die Zellen so lange, bis das Nährmedium aufgebraucht ist. Beim Fed-Batch-Verfahren wird das singuläre Batch-Verfahren mehrfach durchlaufen, indem der Zellkultur zu geeigneten Zeitpunkten weitere Nährstoffe zugegeben werden, um einen weiteren Kultivierungs-Zyklus zu durchlaufen. Dieser Prozess endet in der Regel bei Erreichen der gewünschten Kultur-Größe und/oder der gewünschten Zelldichte. Um eine optimale Nährstoffzugabe zu ermitteln, wird in der Regel eine Probe der aktuellen Zellkultur gezogen, welche über bestimmte Verfahren auf die aktuelle Zelldichte und die Zellvitalität schließen lässt. Dabei werden Apparate zur Bestimmung der Zellanzahl und somit der Zelldichte (Anzahl bezogen auf ein definiertes Prüfvolumen) verwendet, diese basieren zumeist auf optischen Messverfahren (bspw. Aufnahme einer mikroskopischen Abbildung mittels einer Digitalkamera mit anschließender automatischer Bildauswertung). Durch die Aufnahme aufeinanderfolgender Bilder kann zudem auf die Zelldynamik bzw. Vitalität geschlossen werden. Viele Systeme lassen sich effektiver durch ein Fed-Batch-Verfahren als durch ein singuläres Batch-Verfahren kultivieren.Two well-known and effectively used processes for cultivating cells are the batch and fed-batch processes. in batch In this method, the starting cell culture is placed in a specific volume with a specific amount of nutrients. If the environmental conditions are suitable, the cells multiply until the nutrient medium is used up. In the fed-batch process, the singular batch process is run through several times by adding further nutrients to the cell culture at suitable times in order to run through another cultivation cycle. This process usually ends when the desired culture size and/or cell density is reached. In order to determine an optimal addition of nutrients, a sample is usually taken from the current cell culture, which allows conclusions to be drawn about the current cell density and cell vitality using certain methods. Apparatuses are used to determine the number of cells and thus the cell density (number in relation to a defined test volume). These are mostly based on optical measuring methods (e.g. recording a microscopic image using a digital camera with subsequent automatic image evaluation). By recording consecutive images, conclusions can also be drawn about the cell dynamics or vitality. Many systems can be cultivated more effectively by a fed batch process than by a single batch process.

Die Kultivierungs-Zyklen eines Fed-Batch-Verfahrens hängen sehr stark vom Einsatzzweck bzw. der Zellkultur selbst ab. Dies bedeutet, dass für eine effektive Kultivierung der jeweilige Zyklus unabhängig von Tageszeit bzw. Wochentag durchgeführt werden muss. Da sich im Laufe der Zellkultivierung auch das Kulturvolumen erhöht, erfordert die Erfüllung der Bedingung eines konstanten bzw. eingestellten Volumen-Oberflächen-Verhältnisses (hier geht es um den für die Zellkultivierung dringend erforderlichen Gasaustausch zwischen Zellkultur im Beutel und der Umgebung - über das möglichst genaue Einstellen des Verhältnisses Oberfläche des Beutels zu Volumen des Beutels lässt sich der Gasaustausch und somit einer der wesentlichen Parameter der Zellkultivierung selbst steuern - vgl. weiter oben) in der Regel die Umfüllung der Zellsuspension in ein größeres Volumen. Hierzu muss das sterile Umfeld aufgebrochen und es müssen neue sterile Verbindungen hergestellt werden. Diese regelmäßigen Arbeiten können derzeit nicht oder nur mit sehr hohem technischen Aufwand automatisiert durchgeführt werden, insbesondere, wenn mehrere Zellkulturen gleichzeitig kultiviert werden sollen. Weiterhin ist eine Zellkultivierung stark von der Ausgangs-Zellkultur abhängig, weswegen eine vorbereitete, standardisierte, sterile Verbindung wirtschaftlich nur schwer abbildbar ist. Dies führt dazu, dass solche Arbeiten manuell mit hohem Aufwand und einem regelmäßig wiederkehrenden Kontaminations-Risiko behaftet sind.The cultivation cycles of a fed-batch process depend very much on the intended use or the cell culture itself. This means that for effective cultivation, the respective cycle must be carried out regardless of the time of day or day of the week. Since the culture volume also increases in the course of cell cultivation, the fulfillment of the condition requires a constant or set volume-to-surface ratio (here it is about the gas exchange between the cell culture in the bag and the environment, which is urgently required for cell cultivation - via the most precise possible By adjusting the ratio of the surface of the bag to the volume of the bag, the gas exchange and thus one of the essential parameters of the cell cultivation itself can be controlled - cf. above), usually the decanting of the cell suspension into a larger volume. To do this, the sterile environment must be broken and new sterile connections must be made. This regular work cannot currently be carried out automatically, or only with a very high level of technical effort, especially if several cell cultures are to be cultivated at the same time. Furthermore, cell cultivation is heavily dependent on the starting cell culture, which is why a prepared, standardized, sterile connection is difficult to reproduce economically. As a result, such manual work is associated with a great deal of effort and a regularly recurring risk of contamination.

Bisher im Stand der Technik beschriebene bzw. kommerziell erhältliche Systeme bieten sowohl automatisierte Zellkultivierungen als auch expandierbare Zellkulturbeutel an.Systems that have been described in the prior art or are commercially available offer both automated cell cultivation and expandable cell culture bags.

So offenbart bspw. die WO 2015/162211 A1 ein automatisches Verfahren zur Erzeugung von genetisch modifizierten T-Zellen, T-Zell-Teilsätzen und/oder T-Zell-Vorläufern mit verschiedenen Schritten, wobei alle Schritte in einem geschlossenen und sterilen Zellkultursystem durchgeführt werden.For example, the WO 2015/162211 A1 an automated method for generating genetically modified T-cells, T-cell subsets and/or T-cell precursors with various steps, all steps being carried out in a closed and sterile cell culture system.

In der WO 2009/072003 A1 wird eine Zentrifugationskammer für Trennverfahren, die zum Kultivieren von Zellen geeignet ist, beschrieben, mit deren Hilfe das Verfahren aus der WO 2015/162211 A1 durchgeführt werden kann.In the WO 2009/072003 A1 a centrifugation chamber for separation methods, which is suitable for culturing cells, is described with the help of which the method from FIG WO 2015/162211 A1 can be carried out.

In der WO 2015/009153 A1 wird ein Bioreaktor-System mit einem Bioreaktor-Container mit variablem Volumen zur Kultivierung von Zellen beschrieben, der einen flexiblen Zellkulturbeutel und eine Quetschrolle beinhaltet, mittels der das Volumen des Zellkulturbeutels verändert werden kann. Des Weiteren weist das Bioreaktor-System Mittel zum behutsamen Agitieren des Zellkulturbeutels auf.In the WO 2015/009153 A1 describes a bioreactor system with a variable volume bioreactor container for culturing cells, which includes a flexible cell culture bag and a squeezing roller, by means of which the volume of the cell culture bag can be changed. Furthermore, the bioreactor system has means for gently agitating the cell culture bag.

Aus der US 2013/0157353 A1 ist ein System zum Vermehren von Stammzellen aus einer groben Biopsie bekannt, umfassend einen Zellkulturbeutel, dessen Arbeitsvolumen mittels eines Walzensytems kontinuierlich variiert werden kann.From the US 2013/0157353 A1 a system for multiplying stem cells from a rough biopsy is known, comprising a cell culture bag whose working volume can be continuously varied by means of a roller system.

Schließlich offenbart die WO 2016/161174 A1 einen automatischen Zellkultur-Inkubator zur autologen Produktion von Säuger-Zellkulturen. Der Inkubator weist dabei eine externe Tür auf, die sich zu einer inneren Kammer öffnen lässt. Innerhalb der inneren Kammer ist eine Mehrzahl von Zellkulturbehältern angeordnet, wobei jeder Behälter einen Kanal aufweist, der es gestattet, Materialien aseptisch in den Behälter einzuführen bzw. aus diesem zu entfernen. Jeder Zellkulturbehälter kann dabei Zellproben von unterschiedlichen Probanden beinhalten. Im Inkubator herrscht dabei eine konstante Temperatur und es existieren keine automatisch expandierenden Zellkulturbeutel, sondern lediglich formstabile Behälter mit durchlässigen Membranen zum Einbringen oder Entnehmen von Material. Das System weist nur einen geringen Automatisierungsgrad auf.Finally revealed the WO 2016/161174 A1 an automated cell culture incubator for the autologous production of mammalian cell cultures. The incubator has an external door that can be opened to an inner chamber. Disposed within the interior chamber are a plurality of cell culture containers, each container having a channel which allows materials to be aseptically introduced into and removed from the container. Each cell culture container can contain cell samples from different subjects. A constant temperature prevails in the incubator and there are no automatically expanding cell culture bags, only dimensionally stable containers with permeable membranes for introducing or removing material. The system has only a low degree of automation.

Nachteilig an den Systemen des Standes der Technik ist vor allem, dass sich diese überwiegend auf eine einzelne Zellkultur zur gleichen Zeit beschränken bzw. bei Verwendung von mehreren Zellkulturbehältern sich diese nicht getrennt voneinander in jeweils geschlossenen Systemen befinden, so dass es zu Kreuzkontaminationen kommen kann. Zudem ist eine Bewahrung der sterilen Barriere während des gesamten Kultivierungsprozesses (auch über mehrere Tage) nicht möglich. Die Systeme des Standes der Technik verfügen zudem über einen geringen Automatisierungsgrad und machen hohe Werkereingriffe notwendig. Zudem ermöglichen Sie nur eine geringe Kontrolle über den Kultivierungsprozess (Erfassung des IST-Zustand, Nachregeln des Nährmediums, Kontrolle des Gasaustauschs, etc.).The main disadvantage of the systems of the prior art is that they are predominantly limited to a single cell culture at the same time or, when using several cell culture containers, they are not located separately from each other in closed systems, so that cross-contamination occurs can. In addition, it is not possible to maintain the sterile barrier during the entire cultivation process (even over several days). The systems of the prior art also have a low degree of automation and require a high level of worker intervention. In addition, they allow only little control over the cultivation process (recording of the actual state, readjustment of the nutrient medium, control of the gas exchange, etc.).

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Inkubator-System zur gleichzeitigen automatisierten Kultivierung mehrerer Zellkulturen so weiterzuentwickeln, dass die geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.The invention is therefore based on the object of further developing an incubator system for the simultaneous automated cultivation of a plurality of cell cultures in such a way that the disadvantages of the prior art described are avoided.

Diese und weitere Aufgaben werden durch das Inkubator-System nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 17 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.These and other objects are solved by the incubator system according to claim 1 and the method according to claim 17. Further advantageous configurations are listed in the dependent claims.

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

  • 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Inkubator-Systems;
  • 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen in einem Rahmen gefassten Zellkulturbeutels mit einem Zellzähler-Kreislauf;
  • 3 eine schematische Schnittzeichnung des teilweise gefülltem Zellkulturbeutels aus 2 mit Quetschrollen und der Nährmittel-Zufuhr; und
  • 4 eine schematische Schnittzeichnung eines Ausschnitts aus 1.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. In it shows
  • 1 a schematic representation of the incubator system according to the invention;
  • 2 a schematic representation of the cell culture bag according to the invention, framed in a frame, with a cell counter circuit;
  • 3 a schematic sectional drawing of the partially filled cell culture bag 2 with squeeze rollers and the nutrient feeder; and
  • 4 a schematic sectional drawing of a section 1 .

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik bietet die Erfindung die Möglichkeit, mehrere Zellkulturen, getrennt in einem jeweils geschlossenen System, zu kultivieren. Hierbei ist sowohl das Batch- als auch Fed-Batch-Verfahren anwendbar. Die Zellkulturen sind dabei nicht auf eine spezielle Art von Zellen, bspw. CAR-T-Zellen, eingeschränkt. Um eine gemeinsame Kultivierung zu ermöglichen, müssen die jeweiligen Zellkulturen identische, ideale Umgebungsbedingungen besitzen (bspw. Temperatur, pH-Wert, Luftfeuchte, etc.). Kern der Erfindung ist die entsprechende Ausrüstung eines Inkubators mit entsprechenden automatisierten Hardware-Komponenten, durch die die jeweiligen Umgebungsbedingungen bereitgestellt werden und eine vollautomatische Zellkultivierung möglich wird, ohne dass die Beutel wie bisher während des Prozesses immer wieder aus dem Inkubator entnommen und manuell manipuliert werden müssen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die in-situ-Integration von Messverfahren in den laufenden Zellkultivierungsprozess, ohne dabei die Gefahr bzw. das Risiko einer Kontamination zu erhöhen. Das innere Volumen des Inkubators, d.h., dessen gesamter Innenbereich, wird dabei mithilfe entsprechender Prozesstechnik hinsichtlich Temperatur, Luftfeuchte sowie Zusammensetzung der Gasatmosphäre genau auf die zu prozessierende(n) Zellkultur(en) eingestellt.Compared to the prior art described, the invention offers the possibility of cultivating several cell cultures separately in a closed system in each case. Both the batch and the fed-batch method can be used here. The cell cultures are not limited to a specific type of cell, such as CAR-T cells. In order to enable joint cultivation, the respective cell cultures must have identical, ideal environmental conditions (e.g. temperature, pH value, humidity, etc.). The core of the invention is the corresponding equipment of an incubator with corresponding automated hardware components, through which the respective environmental conditions are provided and a fully automatic cell cultivation becomes possible without the bags having to be removed from the incubator again and again during the process and manipulated manually . The present invention enables the in situ integration of measurement methods into the ongoing cell cultivation process without increasing the danger or risk of contamination. The inner volume of the incubator, i.e. its entire interior, is adjusted precisely to the cell culture(s) to be processed with the help of appropriate process technology in terms of temperature, humidity and composition of the gas atmosphere.

Beansprucht wird ein Inkubator-System zur gleichzeitigen automatisierten Kultivierung mehrerer Zellkulturen, wobei die mehreren Zellkulturen jeweils in einem geschlossenen System angeordnet sind und identische, kontrollierbare Umgebungsbedingungen aufweisen. Das Inkubator-System umfasst dabei einen Inkubator mit einem festgelegten inneren Volumen; mehrere flexible, schwimmend in einem entsprechenden Rahmen eingespannte Zellkulturbeutel für jede der mehreren Zellkulturen, wobei die jeweiligen Rahmen für die mehreren Zellkulturen in den Inkubator einbringbar sind, und wobei jeder Rahmen an entsprechenden im Inkubator angebrachten Haltepunkten aufnehmbar ist; mehrere, mit den jeweiligen Zellkulturbeuteln in Verbindung stehende Prozessschleusen mit manuell oder automatisch betätigbaren inneren und äußeren Schleusentüren zur Anbindung von Komponenten an jeden bzw. Probeentnahme aus jedem der mehreren flexiblen Zellkulturbeutel; eine mit jedem der flexiblen Zellkulturbeutel verbundene automatische Agitationsvorrichtung, wodurch jeder der mehreren Zellkulturbeutel entweder einzeln oder im Verbund agitierbar ist; ein inneres und ein äußeres Inkubator-Achssystem zur automatischen Anbindung mehrerer in das Inkubator-System integrierter Hardware-Komponenten an die mehreren Zellkulturen; einen außerhalb des Inkubators auf dem äußeren Inkubator-Achssystem montierten Zellzähler zur Messung des Zellkultur-Volumens bzw. der Zelldichte mit einer durch ein Teleskopschienensystem mit dem Inkubator verbundenen, automatisch in den Zellzähler ein- und wieder ausführbaren, für jeden Zellkulturbeutel separat vorgesehenen Messküvette, wobei der Zellzähler mithilfe des äußeren Inkubator-Achssystems vor den Prozessschleusen positionierbar ist; ein mit dem inneren Inkubator-Achssystem verbundenes automatisches Wägesystem mit Wägezellen; und ein mit jeder der mehreren Zellkulturen verbundenes Nährmittel-Reservoir, wobei jedem Zellkulturbeutel ein eigenes Nährmittel-Reservoir zugeordnet ist.An incubator system for the simultaneous, automated cultivation of a number of cell cultures is claimed, with the number of cell cultures each being arranged in a closed system and having identical, controllable environmental conditions. The incubator system comprises an incubator with a fixed internal volume; a plurality of flexible cell culture bags floatingly clamped in a respective frame for each of the plurality of cell cultures, the respective frames for the plurality of cell cultures being insertable into the incubator and each frame being receivable at respective mounting points provided in the incubator; a plurality of process airlocks connected to the respective cell culture bags with manually or automatically operable inner and outer airlock doors for connecting components to or sampling from each of the plurality of flexible cell culture bags; an automatic agitation device connected to each of the flexible cell culture bags whereby each of the plurality of cell culture bags is agitatable either individually or in combination; an inner and an outer incubator axis system for automatically connecting multiple hardware components integrated into the incubator system to the multiple cell cultures; a cell counter mounted outside of the incubator on the outer incubator axis system for measuring the cell culture volume or the cell density with a measuring cuvette connected to the incubator by a telescopic rail system, which can be automatically inserted and removed from the cell counter and is provided separately for each cell culture bag, wherein the cell counter can be positioned in front of the process locks using the external incubator axis system; an automatic weighing system with load cells connected to the inner incubator axis system; and a nutrient reservoir associated with each of the plurality of cell cultures, each cell culture bag being associated with its own nutrient reservoir.

1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Inkubator-Systems 2. Das System 2 besteht aus einem Inkubator 4, d.h., einem Temperiergerät, mit dem in der Biologie kontrollierte Außenbedingungen für verschiedene Entwicklungs- und Wachstumsprozesse geschaffen und erhalten werden können. Der Inkubator 4 besteht aus einem aus dem Stand der Technik bekannten Material und weist ein bestimmtes inneres Volumen auf, das von der gewünschten Kapazität abhängt, d.h., wie viele Kulturen parallel prozessiert werden sollen. 1 shows a schematic representation of the incubator system 2 according to the invention. The system 2 consists of an incubator 4, ie, a temperature control device that can be used in biology to create and maintain controlled external conditions for various development and growth processes. The incubator 4 consists of a material known from the state of the art and has a specific internal volume which depends on the desired capacity, ie how many cultures are to be processed in parallel.

Eine bzw. mehrere Zellkulturen 6 werden in einem flexiblen Zellkulturbeutel 8, welcher in einem Zellkulturbeutel-Rahmen 10 eingespannt ist (vgl. 2 und 3), in den Inkubator 4 eingebracht. Alle vorbereitenden Maßnahmen, wie bspw. das Verbinden des noch leeren Zellkulturbeutels mit den verschiedenen Schlauchverbindungen, werden durch den Bediener vorab, d.h., vor der Befüllung des Zellkulturbeutels 8 mit der jeweiligen Zellkultur 6, durchgeführt. Jeder Rahmen 10 wird von entsprechenden Halte- bzw. Montagepunkten 12 im Inkubator 4 aufgenommen. Das Material der Zellkulturbeutel 8 ist dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, PE; Polypropylen, PP; und Polytetrafluorethylen, PTFE.One or more cell cultures 6 are placed in a flexible cell culture bag 8 which is clamped in a cell culture bag frame 10 (cf. 2 and 3 ), placed in the incubator 4. All preparatory measures, such as connecting the still empty cell culture bag to the various hose connections, are carried out by the operator in advance, ie before the cell culture bag 8 is filled with the respective cell culture 6 . Each frame 10 is received in the incubator 4 by corresponding mounting points 12 . The material of the cell culture bag 8 is selected from the group consisting of polyethylene, PE; Polypropylene, PP; and polytetrafluoroethylene, PTFE.

Um ein passendes Volumen-Oberflächen-Verhältnis für Fed-Batch-Prozesse bereit zu stellen („passend“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass beim Nachfüllen der Nährmittel auch das Beutelvolumen so nachgestellt bzw. angepasst wird, dass das neue Prozessvolumen unter Erhaltung des entsprechenden Volumen-Oberflächenverhältnisses ausreichend dimensioniert ist), sind in den Rahmen 10 Quetschrollen 14 integriert, welche den Zellkulturbeutel 8 in ein jeweils einstellbares Nutz- und ein Reservevolumen teilen. Der Ansatz Nutz- und Reservevolumen des Zellkulturbeutels 8 ergibt sich aus dem Ansatz des Pre-Batch-Verfahrens, im Verlauf der Kultivierung Nährmittel nachzufüllen. Hierzu wird das Nutzvolumen zu Lasten des Reservevolumens entsprechend vergrößert. Dies geschieht mit Hilfe der Quetschrollen 14, die Nutz- und Reservevolumen des Beutels voneinander abgrenzen. Die gewählte Beutelgröße (Volumen) hängt dabei von dem jeweiligen gewünschten Kultivierungsprozess ab. Die vorliegende Erfindung kann mit einer Vielzahl unterschiedlicher, industrieüblicher Beutelgrößen umgehen. Die Quetschrollen 14 werden zum Einstellen eines neuen (vergrößerten) Nutzvolumens angehoben (geöffnet) und mittels einer Aktorik an die neue Position zur Abtrennung zwischen Nutz- und Reservevolumen bewegt. An der neuen Position werden die Quetschrollen 14 anschließend wieder abgesenkt (verriegelt), um die Abtrennung von Nutz- und Reservevolumen des jeweiligen Zellkulturbeutels 8 zu erreichen. Der beschriebene verriegelte Zustand der Quetschrollen 14 wird durch auf mechanische, elektrische, magnetische oder eine entsprechende andere Art erhalten.In order to provide a suitable volume-to-surface ratio for fed-batch processes ("suitable" in this context means that when the nutrients are refilled, the bag volume is also readjusted or adjusted in such a way that the new process volume is maintained while maintaining the corresponding volume -Surface ratio is sufficiently dimensioned), 10 squeezing rollers 14 are integrated into the frame, which divide the cell culture bag 8 into an adjustable usable volume and a reserve volume. The starting point for the useful and reserve volume of the cell culture bag 8 results from the starting point of the pre-batch method of topping up nutrients in the course of the cultivation. For this purpose, the usable volume is correspondingly increased at the expense of the reserve volume. This is done with the help of the squeezing rollers 14, which separate the useful and reserve volume of the bag from one another. The selected bag size (volume) depends on the desired cultivation process. The present invention can accommodate a variety of different bag sizes common to the industry. The squeezing rollers 14 are raised (opened) to set a new (enlarged) usable volume and are moved to the new position for separating usable and reserve volume by means of actuators. At the new position, the squeezing rollers 14 are then lowered (locked) again in order to achieve the separation of the useful and reserve volume of the respective cell culture bag 8 . The described locked state of the pinch rollers 14 is obtained in a mechanical, electrical, magnetic or other corresponding manner.

Damit die Packungsdichte der in den Rahmen 10 aufgenommenen Zellkulturbeutel 8 im Inkubator 4 erhöht werden kann (der nutzbare Raum im Inneren des Inkubators soll bei der vorliegenden Erfindung optimal zur Unterbringung von Beuteln für die Zellkultivierung verwendet werden können), sind darin keine fest installierten und/oder herausnehmbare Ebenen-Bleche oder -gitter integriert, sondern es sind links und rechts an den Seitenwänden in einem entsprechenden Raster Montage- bzw. Haltepunkte 12 zur Aufnahme der Zellkulturbeutel 8 angebracht.So that the packing density of the cell culture bags 8 accommodated in the frame 10 in the incubator 4 can be increased (in the present invention, the usable space inside the incubator should be able to be optimally used for accommodating bags for cell cultivation), there are no permanently installed and/or or removable level metal sheets or grids are integrated, but mounting or holding points 12 for receiving the cell culture bags 8 are attached to the left and right of the side walls in a corresponding grid.

Jeder in den Inkubator 4 eingespannte Zellkulturbeutel 8 weist ein eigenes Nährmittel-Reservoir 36 auf (vgl. 3). Damit auch größere Zellkulturbeutel 8 (bspw. bis 50 Liter) sicher in dem Rahmen 10 gefasst werden können, werden diese durch flexible Stützbänder 16 gehalten (vgl. 2), die in der horizontalen Ebene unterhalb der Zellkulturbeutel 8 liegen, um diese zu stützen - speziell dann, wenn immer mehr Nährmittel nachgefüllt und der Beutel dadurch immer schwerer wird. Für die Stützbänder 16 sind verschiedene Arten der Ausführung denkbar, bspw. zwei gekreuzte („X“-förmige) Bänder, wie in 2 gezeigt, parallel zueinander verlaufende Bänder, sich rechtwinklig oder unter einem beliebigen Winkel kreuzende Bänder („Rauten“), ein Netz o.ä.Each cell culture bag 8 clamped into the incubator 4 has its own nutrient reservoir 36 (cf. 3 ). So that larger cell culture bags 8 (e.g. up to 50 liters) can also be held securely in the frame 10, they are held in place by flexible support straps 16 (cf. 2 ), which are in the horizontal plane below the cell culture bags 8 to support them - especially when more and more nutrients are refilled and the bag is becoming heavier as a result. Various types of design are conceivable for the support straps 16, e.g. two crossed ("X"-shaped) straps, as in 2 shown, bands running parallel to each other, bands crossing at right angles or at any angle (“diamonds”), a net or similar.

Um noch größere Zellkultur-Volumen (> 50 Liter) prozessieren zu können, kann die jeweilige Zellkultur ab einem einstellbaren Volumen (Zwischenvolumen - die Einstellung dieses Volumens (Parametrierung) erfolgt dabei über die Steuerung des Systems) automatisch in einen bisher leeren, entsprechend größeren Zellkulturbeutel 8, welcher bereits im Inkubator eingespannt und steril mit dem Ausgangs-Zellkulturbeutel verbunden ist, umgepumpt werden (Kaskadierung). Der Prozess der Kaskadierung erfolgt automatisch durch die Systemsteuerung beim Erreichen des eingestellten Werts für das Zwischenvolumen. Als Ausgangs-Zellkulturbeutel wird hierbei der erste Zellkulturbeutel 8 im Rahmen der Kaskadierung bezeichnet, üblicherweise der an der obersten Position des Inkubators 4 eingespannte Beutel. Der Ausgangsbeutel sowie die ihm in der Kaskadierungsreihe nachfolgenden Beutel sind bereits beim Start des Kultivierungsprozesses über entsprechende Schlauchverbindungen, Ventile und eine Pumpe miteinander verbunden (vgl. 2) und werden gemeinsam untereinander in den Inkubator in die Rahmen 10 eingelegt.In order to be able to process even larger cell culture volumes (> 50 liters), the respective cell culture can be automatically transferred from an adjustable volume (intermediate volume - the setting of this volume (parameterization) is carried out via the system control) into a previously empty, correspondingly larger cell culture bag 8, which is already clamped in the incubator and connected in a sterile manner to the starting cell culture bag, can be pumped around (cascading). The cascading process is carried out automatically by the system control when the set value for the intermediate volume is reached. The first cell culture bag 8 in the context of the cascading, usually the bag clamped in the uppermost position of the incubator 4, is referred to as the starting cell culture bag. The initial bag and the bags following it in the cascading series are already connected to one another at the start of the cultivation process via appropriate hose connections, valves and a pump (cf. 2 ) and are placed together in the frame 10 in the incubator.

Der Kaskadierungsprozess selbst startet wie oben beschrieben automatisch beim Erreichen des eingestellten Zwischenvolumens im Ausgangsbeutel.As described above, the cascading process itself starts automatically when the set intermediate volume in the initial bag is reached.

Beim Umpumpen wird vollautomatisch ein Ventil zwischen Ausgangsbeutel und nachfolgendem (größerem, zunächst leeren) Beutel geöffnet und die gesamte im Ausgangsbeutel enthaltene Flüssigkeit inkl. Der darin enthaltenen Zellkultur(en) in den nachfolgenden Beutel umgepumpt. Danach wird das Ventil wieder geschlossen und der Kultivierungsprozess wird in dem nachfolgenden größeren Beutel weiter- bzw. zu Ende geführt. Dieser Vorgang ist generell auch für mehrere Zellkulturen parallel möglich, d.h., es ist möglich, mehrere sog. Kaskaden in einem Inkubator unterzubringen. Jede dieser Kaskaden stellt ein eigenes, abgeschlossenes System zur Kultivierung der jeweiligen Zellkultur dar. Limitierend ist dabei lediglich die Größe des Inkubator-Innenraums und die Tragkraft des inneren Inkubator-Achssystems.When pumping over, a valve between the starting bag and the following one is fully automatic (larger, initially empty) bag is opened and the entire liquid contained in the starting bag, including the cell culture(s) contained therein, is pumped into the following bag. The valve is then closed again and the cultivation process is continued or completed in the following larger bag. This process is generally also possible for several cell cultures in parallel, ie it is possible to accommodate several so-called cascades in one incubator. Each of these cascades represents its own, closed system for cultivating the respective cell culture. The only limitations are the size of the incubator interior and the load-bearing capacity of the inner incubator axis system.

Die Zellkulturbeutel-Rahmen 10 bzw. deren Zu- und Abführungen weisen neben den Quetschrollen 14 zur Nutzvolumenänderung auch Quetschventile auf (bspw. das in 3 gezeigte Quetschventil 48 zwischen Nährmittel-Reservoir 36 und dem jeweiligen Zellkulturbeutelrahmen 10), die im Normalzustand, d.h., zu allen Zeiten außer beim Nachfüllen von Nährmittel ohne äußeren Einfluss einer externen Betätigung, wie bspw. durch einen Magnetschalter, eine pneumatische Achse, einen Elektroantrieb oder dgl., immer geschlossen sind (sogenannte „normalgeschlossene“ („normally closed“,(nc)-Ventile). Diese Quetschventile verschließen sicher die zur Flüssigkeitsführung genutzten Schläuche bzw. Schlauchsysteme 18 (vgl. 2, Ventile hier nicht gezeigt), um einen ungewollten Flüssigkeitsfluss zu verhindern. Sie können sowohl aktiv (elektrisch oder pneumatisch) als auch passiv für eine Ansteuerung durch einen äußeren Aktuator ausgeführt sein. Passiv bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Mechanik zum Öffnen bzw. Schließen über keinen eigenen (permanenten) Antrieb verfügt. Die Mechanik ist also entweder geöffnet oder geschlossen, kann diesen jeweiligen Zustand aber nicht eigenständig wechseln. Zum Wechseln des jeweiligen Zustands muss ein eigener aktiver Antrieb von außen angekoppelt werden. Sowohl bei einer aktiven als auch bei einer passiven Betätigung kann ein Lagesignal für eine ständige Ventilüberwachung integriert sein.The cell culture bag frame 10 and its inlets and outlets have pinch valves (e.g. the in 3 shown pinch valve 48 between the nutrient reservoir 36 and the respective cell culture bag frame 10), which in the normal state, i.e. at all times except when refilling nutrient without external influence of an external actuation, such as by a magnetic switch, a pneumatic axis, an electric drive or The like., are always closed (so-called “normally closed” (nc) valves). These pinch valves securely close the hoses or hose systems 18 used to convey liquid (cf. 2 , valves not shown here) to prevent unwanted fluid flow. They can be both active (electrical or pneumatic) and passive for activation by an external actuator. In this context, passive means that the mechanism for opening and closing does not have its own (permanent) drive. The mechanism is either open or closed, but cannot change this state independently. To change the respective state, a separate active drive must be coupled from the outside. A position signal for constant valve monitoring can be integrated for both active and passive actuation.

Die Zellkulturbeutel 8 sind, wie bereits erwähnt, jeweils mit mehreren Zu- bzw. Abläufen (Schlauchsystem 18, vgl. 2) versehen. Um eine Kontamination der Zellkulturen 6 zu verhindern, werden die Schläuche bzw. das Schlauchsystem 18, die bzw. das steril mit den Zellkulturbeuteln 8 verbunden sind bzw. ist, erst bei Gebrauch freigegeben, d.h., erst durch das Öffnen des entsprechenden Quetschventils (aktiv oder passiv) kann die Nährflüssigkeit oder auch (wie beim Kaskadierungsprozess) die die Zellkulturen enthaltende Flüssigkeit in bzw. durch den durch das jeweilige Quetschventil zuvor abgetrennten Schlauch fließen. Somit kommt die Flüssigkeit erst dann mit der Zellkultur-Suspension in Kontakt, wenn sie tatsächlich benötigt wird. Nach Gebrauch kann das jeweilige Quetschventil das Schlauchsystem 18 wieder sicher verschließen. Zu- und Abläufe (Schlauchsystem 18) folgen dabei in Verbindung mit den genannten Quetschventilen dem Single-Use-Gedanken, wobei sich diese Bezeichnung auf eine Zellkultur im Rahmen ihres Kultivierungsprozesses bezieht. Im Rahmen dieses mehrtägigen Prozesses kann es nötig sein, mehrfach Nährflüssigkeit aus dem entsprechenden Reservoir nachzufüllen. So lange der jeweilige Kultivierungsprozess abläuft, bleiben alle vorstehend genannten Komponenten in Gebrauch. Erst nach Abschluss des Kultivierungsprozesses und dem Umfüllen der dabei entstandenen Zellkultur in ein anderes Behältnis werden die Single-use-Komponenten entsorgt.As already mentioned, the cell culture bags 8 each have several inlets and outlets (hose system 18, cf. 2 ) Mistake. In order to prevent contamination of the cell cultures 6, the hoses or the hose system 18, which are or are sterilely connected to the cell culture bags 8, are only released when they are used, i.e. only by opening the corresponding pinch valve (active or passive), the nutrient liquid or also (as in the cascading process) the liquid containing the cell cultures can flow into or through the hose previously separated by the respective pinch valve. This means that the liquid only comes into contact with the cell culture suspension when it is actually needed. After use, the respective pinch valve can securely close the hose system 18 again. Inflows and outflows (hose system 18) follow the single-use idea in connection with the pinch valves mentioned, this designation referring to a cell culture as part of its cultivation process. As part of this process, which lasts several days, it may be necessary to top up the nutrient liquid from the relevant reservoir several times. As long as the respective cultivation process is ongoing, all of the above components remain in use. The single-use components are only disposed of after the cultivation process has been completed and the resulting cell culture transferred to another container.

Über jeweils zwei steril miteinander verbundene Schläuche des Schlauchsystems 18 (2) ist eine Messküvette 20 im geschlossenen Kreislauf an den jeweiligen Zellkulturbeutel 8 angeschlossen. Die Messküvette 20 ist ein transparentes Gefäß, welches ein definiertes Volumen an Zellkultur-Flüssigkeit aufnehmen kann. Durch das Schlauchsystem 18 kann die Flüssigkeit mit den Zellkulturen 6 zu- und abgeführt werden. Die Messküvette 20 ist mit einem Zellzähler 22 (zu dessen Anordnung im Inkubator-System 2 vgl. weiter unten) zur Überwachung der Zellkulturen 6, d.h., zur Messung des jeweiligen Zellkultur-Volumens bzw. der Zelldichte (vgl. weiter oben), verbindbar. Die Messküvette 20 ist transparent ausgeführt, damit die darin enthaltene Zellkultur-Flüssigkeit mit Hilfe des Zellzählers 22 ausgewertet werden kann.Via two sterile hoses of the hose system 18 ( 2 ) a measuring cuvette 20 is connected to the respective cell culture bag 8 in a closed circuit. The measuring cuvette 20 is a transparent vessel that can hold a defined volume of cell culture liquid. The liquid with the cell cultures 6 can be supplied and removed through the hose system 18 . The measuring cuvette 20 can be connected to a cell counter 22 (for its arrangement in the incubator system 2 cf. below) for monitoring the cell cultures 6, ie for measuring the respective cell culture volume or cell density (cf. above). The measuring cuvette 20 is transparent so that the cell culture liquid contained therein can be evaluated using the cell counter 22 .

In dem o.g. geschlossenen Kreislauf ist neben der Messküvette 20 auch eine Pumpe 24 (Membran- oder peristaltische Pumpe) integriert, welche die Zellkultur-Suspension in der Messküvette 20 umwälzt. Um eine stabile Messung des Zellkultur-Volumens bzw. der Zelldichte und somit eine entsprechende Überwachung der Zellen bzw. des Zellkultivierungsprozesses sicherzustellen, wird die Zellkultur-Suspension vor der Messung zur Erneuerung umgewälzt und die Pumpe 24 zur Messung deaktiviert sowie die jeweiligen Quetschventile im Rahmen 10 geschlossen.In addition to the measuring cuvette 20, a pump 24 (membrane or peristaltic pump) is also integrated in the above-mentioned closed circuit, which circulates the cell culture suspension in the measuring cuvette 20. In order to ensure a stable measurement of the cell culture volume or the cell density and thus a corresponding monitoring of the cells or the cell cultivation process, the cell culture suspension is circulated before the measurement for renewal and the pump 24 is deactivated for the measurement as well as the respective pinch valves in the frame 10 closed.

Produkt- bzw. Zellkultur-berührende Oberflächen, also alle Schläuche 18, die Messküvette 20, das jeweilige Nährstoff-Reservoir 36 (vgl. 3) und die Zellkulturbeutel 8 sind zur einmaligen Zellkultivierung nutzbar, was bedeutet, dass alle produktberührenden Komponenten steril ausgeführt sind und nur einmal verwendet werden. Nach Abschluss des Zellkultivierungsprozesses werden die Komponenten entsorgt und durch neue ersetzt. Dieser Single-Use-Ansatz stellt sicher, dass keine Kreuzkontamination zwischen verschiedenen Zellkulturen stattfinden kann. Die Antriebskomponente der Pumpe 24 kann jedoch wiederverwendet werden, da bei Verwendung einer peristaltischen Pumpe der eigentliche Fördermechanismus nicht in Berührung mit den gepumpten Medien kommt (der das Medium führende Schlauch wird sozusagen „gewalkt“).Surfaces that come into contact with the product or cell culture, i.e. all hoses 18, the measuring cuvette 20, the respective nutrient reservoir 36 (cf. 3 ) and the cell culture bags 8 can be used for one-time cell cultivation, which means that all components that come into contact with the product are sterile and are only used once. After the completion of the cell cultivation process, the components are discarded and replaced with new ones. This single-use approach ensures no cross-contamination nation can take place between different cell cultures. However, the drive component of the pump 24 can be reused, since when using a peristaltic pump the actual delivery mechanism does not come into contact with the pumped media (the tube carrying the medium is “flexed”, so to speak).

Jede Öffnung des Inkubators 4, welche die innere Umgebungsbedingungen bzw. Atmosphäre verändert, kann Einfluss auf die Zellkulturen haben. In vielen Prozessen müssen aber immer wieder Proben der Zellkulturen genommen werden, um weitergehende Untersuchungen durchführen zu können. Um eine Zellkultur entnehmen zu können und gleichzeitig die inneren Umgebungsbedingungen konstant zu halten, ist für jede in einem entsprechenden Zellkulturbeutel 8 eingebrachte Zellkultur 6 eine Prozessschleuse 26 in der Inkubator-Wand vorgesehen. Die Prozessschleuse 26 weist eine innere und eine äußere Schleusentür 28 bzw. 30 (sogenannte Doppelschleuse - vgl. 4) auf. Dem Fachmann ist klar, dass auch eine Einfachschleuse mit nur einer Schleusentür verwendet werden kann. Wenn die innere Schleusentür 28 geschlossen ist, ist die Prozessschleuse 26 von außen über die geöffnete äußere Schleusentür 30 zugänglich, um bereitgestellte Schlauchverbindungen oder ähnliches anschließen zu können. Die Schleuse bildet also die Schnittstelle zu dem ansonsten abgeschlossenen Zellkultivier-System im Innern des Inkubators 4. Es können hier Schlauchverbindungen, Ventile und ähnliche Komponenten angeschlossen werden, ohne dass wie bei herkömmlichen Systemen das Innere des Inkubators 4 während dieser Zeit den Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist. Sobald die äußere Schleusentür 30 wieder geschlossen ist, wird die Atmosphäre der Prozessschleuse 26 der Inkubator-Atmosphäre automatisch angeglichen, indem die Schleusenkammer mit dem Inneren des Inkubators 4 in Kontakt gebracht wird, so dass sich eine Angleichung bzgl. Temperatur/Feuchte und Gasatmosphäre einstellt.Any opening of the incubator 4 that changes the internal environmental conditions or atmosphere can affect the cell cultures. In many processes, however, samples of the cell cultures have to be taken again and again in order to be able to carry out further investigations. In order to be able to remove a cell culture and at the same time keep the internal environmental conditions constant, a process lock 26 is provided in the incubator wall for each cell culture 6 introduced into a corresponding cell culture bag 8 . The process lock 26 has an inner and an outer lock door 28 and 30 (so-called double lock—cf. 4 ) on. It is clear to the person skilled in the art that a single lock with only one lock door can also be used. When the inner sluice door 28 is closed, the process sluice 26 is accessible from the outside via the open outer sluice door 30 in order to be able to connect provided hose connections or the like. The lock thus forms the interface to the otherwise closed cell cultivation system inside the incubator 4. Hose connections, valves and similar components can be connected here without the inside of the incubator 4 being exposed to the ambient conditions during this time, as is the case with conventional systems. As soon as the outer lock door 30 is closed again, the atmosphere of the process lock 26 is automatically adjusted to the incubator atmosphere by bringing the lock chamber into contact with the inside of the incubator 4, so that the temperature/humidity and gas atmosphere are adjusted.

Die Schleusentüren 28, 30 können sowohl manuell als auch automatisch betätigbar ausgeführt sein. Der Inkubator sowie die Schleusen werden über eine externe Systemsteuerung kontrolliert. Zum Austausch mit dem Werker (Anzeigen von Informationen, Zurverfügungstellen von Bedienelementen) wird ein an die Steuerung angeschlossenes Human-Machine-Interfaces (HMI) verwendet.The lock doors 28, 30 can be designed to be operated both manually and automatically. The incubator and the locks are controlled by an external system control. A human-machine interface (HMI) connected to the controller is used to exchange information with the worker (display information, make operating elements available).

Um die Zellkulturen 6 agitieren, d.h., die Flüssigkeit in den Zellkulturbeuteln 8 in Bewegung versetzen zu können, sind die Zellkulturbeutel-Rahmen 10 schwimmend aufgehängt. Hierdurch ist es möglich, die Zellkulturen 6 einzeln oder im Verbund mittels wippender Bewegungen über die Agitationsvorrichtung (nicht gezeigt) zu agitieren (bspw. mittels eines Drehantriebs mit einer Excenterscheibe), um eine Zellagglomeration zu verhindern. Hierbei können Amplitude (Größe der Verkippung), Frequenz (Anzahl der Kippbewegungen pro Zeiteinheit) und Pause-Zeiten (entweder permanentes Wippen oder Unterbrechung des Wippvorgangs nach jedem Wippzyklus) des Antriebs, der die Wippbewegung ausführt über eine übergeordnete Steuerung parametrisiert werden.In order to agitate the cell cultures 6, i.e. to be able to set the liquid in the cell culture bags 8 in motion, the cell culture bag frames 10 are suspended in a floating manner. This makes it possible to agitate the cell cultures 6 individually or in combination by means of rocking movements via the agitation device (not shown) (e.g. by means of a rotary drive with an eccentric disc) in order to prevent cell agglomeration. The amplitude (size of the tilting), frequency (number of tilting movements per time unit) and pause times (either permanent rocking or interruption of the rocking process after each rocking cycle) of the drive that executes the rocking movement can be parameterized via a higher-level controller.

Einzelne Zellkulturbeutel-Rahmen 10 können wahlweise aus der wippenden Bewegung ausgeklammert werden, bspw. um einen Wiege-Prozess durchzuführen (vgl. weiter unten). Dazu verfügt entweder jeder Zellkulturbeutel-Rahmen 10 über einen eigenen Wippantrieb, der individuell aktiviert bzw. deaktiviert werden kann, oder es existiert nur ein zentraler Wippantrieb, an den alle Zellkulturbeutel-Rahmen individuell an- oder abgekoppelt werden können.Individual cell culture bag frames 10 can optionally be excluded from the seesaw movement, for example in order to carry out a weighing process (cf. further below). For this purpose, either each cell culture bag frame 10 has its own rocker drive that can be individually activated or deactivated, or there is only one central rocker drive to which all cell culture bag frames can be individually coupled or uncoupled.

Das erfindungsgemäße Inkubator-System 2 ist mit einem inneren 32 und einem äußeren Inkubator-Achssystem 44 ausgestattet, welches jeweils erlaubt, Hardware-Komponenten mehrfach für unterschiedliche Zellkulturen 6 zu nutzen. Das innere Inkubator-Achssystem 32 ist dabei innerhalb und das äußere Inkubator-Achssystem 44 außerhalb des Inkubators 4 angeordnet. Im inneren Inkubator-Achssystem 32 sind folgende Komponenten integriert:

  • - Antriebssystem und Kupplungen für die Quetschrollen 14 zur Teilung des Zellkulturbeutels 8 in ein Nutz- und Reservevolumen;
  • - Wägezellen 34 (vgl. weiter unten), welche den im Rahmen 10 gefassten Zellkulturbeutel 8 wiegen können. Hierdurch kann gewichtsgesteuert auf 1 ml genau bspw. Nährmedium dem Zellkultur-Volumen hinzugefügt, bzw. Zellkultur-Suspension abgepumpt werden. Die Wägezellen 34 enthalten einen (unter Einfluss der zu bestimmenden Masse) verformbaren Federkörper. Die bei Belastung mit dem Gewicht auftretende Verformung wird mit Hilfe elektrischer oder optischer Sensoren sehr präzise gemessen. Über eine entsprechende Kalibrierung wird aus der mechanischen Verformung die Masse bzw. Gewichtskraft des Objektes (hier der Zellkulturbeutel 8) ermittelt.
  • - Aktuatoren (nicht gezeigt), um passive Quetschventile, d.h., Quetschventile, die die Schläuche abklemmen, wenn sie geschlossen sind, im Zellkulturbeutel-Rahmen 10 zu betätigen;
  • - Komponenten zur maschinenlesbaren Identifikation von Zellkulturbeuteln zur GMP (Good Manufacturing Practice) - gerechten Dokumentation, bspw. im medizinischen Sektor.
The incubator system 2 according to the invention is equipped with an inner 32 and an outer incubator axis system 44, each of which allows hardware components to be used multiple times for different cell cultures 6. The inner incubator axis system 32 is arranged inside and the outer incubator axis system 44 outside of the incubator 4 . The following components are integrated in the inner incubator axis system 32:
  • - Drive system and couplings for the squeezing rollers 14 for dividing the cell culture bag 8 into a useful and reserve volume;
  • - Weighing cells 34 (cf. below), which can weigh the cell culture bag 8 held in the frame 10 . In this way, nutrient medium can be added to the cell culture volume or the cell culture suspension can be pumped out, for example, weight-controlled to within 1 ml. The load cells 34 contain a spring body that is deformable (under the influence of the mass to be determined). The deformation that occurs when the weight is loaded is measured very precisely using electrical or optical sensors. The mass or weight of the object (here the cell culture bag 8) is determined from the mechanical deformation via a corresponding calibration.
  • - actuators (not shown) to operate passive pinch valves, ie pinch valves that pinch off the tubing when closed, in the cell culture bag frame 10;
  • - Components for machine-readable identification of cell culture bags for GMP (Good Manufacturing Practice) - compliant documentation, e.g. in the medical sector.

Auf dem äußeren Inkubator-Achssystem 44 ist der Zellzähler 22 (zu dessen Funktion vgl. weiter oben) angeordnet und somit in das Inkubator-System 2 integriert.The cell counter 22 (for its function cf. further above) is arranged on the outer incubator axis system 44 and is thus integrated into the incubator system 2 .

Es existieren verschiedene Verfahren zur Zellzählung, hauptsächlich basierend auf optischen Messmethoden. Die vorliegende Erfindung geht bevorzugt von einem Messmikroskop aus, welches ein hochauflösendes Bild von der Zellkulturprobe in der Messküvette aufnimmt und anschließend auswertet (Anzahl Zellen, Dichte Zellen im Prüfvolumen, aus zeitlichem Verlauf (mehrere Bildaufnahmen nacheinander) auch Zellaktivität). Dabei wird die Zeit, in der die Messküvette 20 aus dem Inkubator 4 in den Zellzähler 22 positioniert werden muss, auf die Zeit zur Bildaufnahme reduziert. Die Messküvette 20 kann direkt danach in den Inkubator 4 zurück transferiert werden, die Auswertung erfolgt asynchron. Die normale Position der Messküvette 20, d.h., immer wenn keine Zellzählung vorgenommen wird (Grundstellung), befindet sich somit im Inneren des Inkubators hinter der inneren Schleusentür 28. Wenn ein Messvorgang durchgeführt werden muss, wird die innere Schleusentür 28 geöffnet, die Messküvette 20 in das Innere der Schleuse bewegt und anschließend die innere Schleusentür 28 geschlossen. Erst dann öffnet sich die äußere Schleusentür 30 und die Messküvette 20 wird nach außen zum Zellzähler 22 bewegt.There are various cell counting methods, mainly based on optical measuring methods. The present invention is preferably based on a measuring microscope, which takes a high-resolution image of the cell culture sample in the measuring cuvette and then evaluates it (number of cells, cell density in the test volume, cell activity over time (several image recordings in succession)). The time in which the measuring cuvette 20 has to be positioned from the incubator 4 into the cell counter 22 is reduced to the time required for image recording. The measuring cuvette 20 can then be transferred back into the incubator 4 immediately afterwards, and the evaluation is carried out asynchronously. The normal position of the measuring cuvette 20, i.e. whenever no cell count is being carried out (basic position), is inside the incubator behind the inner lock door 28. If a measurement process has to be carried out, the inner lock door 28 is opened, the measuring cuvette 20 in moves the interior of the lock and then the inner lock door 28 is closed. Only then does the outer lock door 30 open and the measuring cuvette 20 is moved outwards to the cell counter 22 .

Der Zellzähler 22 basiert bevorzugt auf einem Lichtmikroskop (es besteht auch die Möglichkeit, auf Lasertechnik basierende Verfahren zu verwenden) und kann für mehrere Zellkulturen 6 genutzt werden. Die Anordnung auf dem außerhalb des Inkubators 4 montierten Achsensystem 44 erlaubt es, den Zellzähler 22 automatisch vor den jeweiligen Prozessschleusen 26 in der Inkubator-Wand zu positionieren.The cell counter 22 is preferably based on a light microscope (there is also the possibility of using methods based on laser technology) and can be used for a number of cell cultures 6 . The arrangement on the axis system 44 mounted outside of the incubator 4 allows the cell counter 22 to be automatically positioned in front of the respective process locks 26 in the incubator wall.

Innerhalb der Prozessschleuse 26 wird die Messküvette 20 auf einem Teleskopschienensystem (nicht gezeigt) geführt, welches aktiv (mit eigenem permanent verbauten Antrieb zum Ein- und Ausfahren der Messküvette 20 auf der Teleskopschiene) oder passiv (die Messküvette 20 sitzt auf der beweglichen Teleskopschiene - wenn die Küvette in den Schleusenbereich bewegt werden soll, muss zunächst ein Antrieb an die Teleskopschiene angekoppelt werden) ausgefahren werden kann, um die Messküvette 20 in den Zellzähler 22 einzuführen. Nach der Messung wird die Messküvette 20 über das Teleskopschienensystem wieder aus dem Zellzähler 22 zurückgefahren und die äußere Schleusentür 30 geschlossen.Within the process lock 26, the measuring cuvette 20 is guided on a telescopic rail system (not shown), which is active (with its own permanently installed drive for moving the measuring cuvette 20 in and out on the telescopic rail) or passively (the measuring cuvette 20 sits on the movable telescopic rail - if the cuvette is to be moved into the lock area, a drive must first be coupled to the telescopic rail) can be extended in order to introduce the measurement cuvette 20 into the cell counter 22. After the measurement, the measuring cuvette 20 is moved back out of the cell counter 22 via the telescopic rail system and the outer lock door 30 is closed.

In der Regel benötigt die Auswertung der Messung ein Vielfaches der Zeit, die die eigentliche Messung benötigt. Durch das erfindungsgemäße System kann die Zeit, in welcher die Messküvette 20 mit der darin befindlichen Zellkultur-Suspension sich im Bereich der Schleuse 26 in einer nicht optimalen Umgebung (verglichen mit der Umgebung innerhalb des Inkubators) befindet, minimiert werden. Die Auswertung kann durchgeführt werden, wenn die Messküvette 20 schon wieder vom Zellzähler 22 getrennt ist und sich innerhalb des Inkubators 4 befindet. Die Messküvette wird nur zur Bildaufnahme zur Durchführung der Zellzählung vom Inneren des Inkubators in den Schleusenbereich - und weiter zum Zellzähler 22 - gebracht. Hier wird dann mit Hilfe des Zellzählers 22 die notwendige Messung vorgenommen, anschließend wird die Messküvette 20 wieder in den Inkubator-Innenraum (hinter die innere Schleusentür 28) zurückgeführt. In der Schleuse selbst befinden sich keine Komponenten - sie dient lediglich der Durchführung der Teleskopschiene sowie der zur Messküvette 20 führenden Schläuche (Schlauchsystem 18) während des Zählvorgangs.As a rule, the evaluation of the measurement requires a multiple of the time that the actual measurement requires. The system according to the invention makes it possible to minimize the time in which the measuring cuvette 20 with the cell culture suspension it contains is in a non-optimal environment in the area of the lock 26 (compared to the environment inside the incubator). The evaluation can be carried out when the measuring cuvette 20 has already been separated from the cell counter 22 and is inside the incubator 4 . The measuring cuvette is brought from the inside of the incubator into the lock area—and further to the cell counter 22—only for image recording in order to carry out the cell count. The necessary measurement is then carried out here with the aid of the cell counter 22, after which the measurement cuvette 20 is returned to the interior of the incubator (behind the inner lock door 28). There are no components in the sluice itself - it is only used for the passage of the telescopic rail and the hoses (hose system 18) leading to the measuring cuvette 20 during the counting process.

Diese Anordnung, bei der sich der Zellzähler 22 außerhalb des Inkubators 4 befindet, erlaubt den Betrieb bei optimalen LaborBedingungen, ohne dass die Zellkultur 6 oder die Isolator-Atmosphäre, d.h., die Gasatmosphäre im Inneren des Inkubators 4 kontaminiert wird.This arrangement, in which the cell counter 22 is located outside the incubator 4, allows operation under optimal laboratory conditions without the cell culture 6 or the isolator atmosphere, i.e. the gas atmosphere inside the incubator 4, being contaminated.

Der Inkubator 4 verfügt in seinem Innenraum über ein inneres Inkubator-Achssystem 32 zur automatischen Positionierung mehrerer Endeffektoren 46 in drei Achsen (im Folgenden als x-, y- und z-Achse bezeichnet, vgl. 1). Bevorzugt werden vier Endeffektoren 46 verwendet (in der 1 sind davon lediglich zwei gezeigt), die sich vorteilhafterweise an den unteren Ecken des inneren Inkubator-Achssystems 32 befinden und an den vier Ecken der Zellkulturbeutel-Rahmen 10 ansetzen und auf diese Weise dem sicheren Anheben der jeweiligen zu wiegenden Zellkulturbeutel-Rahmen 10 auf beiden Seiten dienen. Auf die Endeffektoren 46 sind Wägezellen 34 aufgesetzt, mit deren Hilfe die Masse der jeweiligen Zellkulturbeutel 8 inkl. des Rahmens 10, in dem der Zellkulturbeutel 8 eingesetzt ist, ermittelt werden. Dabei ist jedem Endeffektor 46 eine Wägezelle 34 zugeordnet, so dass vorzugsweise die Anzahl der Endeffektoren 46 mit der Anzahl der Wägezellen 34 übereinstimmt. Zur Wägung eines Zellkulturbeutels 8 (mit Rahmen 10) werden die Endeffektoren 46 mit Hilfe des inneren Inkubator-Achssystem 32 dem jeweiligen Zellkulturbeutel-Rahmen 10 zugestellt, der Rahmen 10 angehoben, die Wägung durchgeführt und anschließend der Rahmen 10 wieder abgesenkt. Vor der erstmaligen Befüllung des Zellkulturbeutels 8, d.h., vor dem Start des ersten Pre-Batch-Prozesses, wird das Netto-Gewicht (leerer Zellkulturbeutel 8 inklusive Rahmen 10) ermittelt und in der Steuerung des Systems gespeichert. Wenn eine bestimmte Menge Nährlösung aus dem Reservoir 36 in den entsprechenden Zellkultur-Beutel 8 gepumpt werden muss, so werden die Endeffektoren 46, wie oben beschrieben, mit Hilfe des inneren Inkubator-Achssystems 32 unterhalb des entsprechenden Zellkulturbeutel-Rahmens 10 positioniert. Die aus den jeweiligen Zellkulturbeuteln 8 und zugehörigen Rahmen 10 bestehenden Einheiten werden dann durch eine weitere Bewegung des inneren Inkubator-Achssystems 32 in z-Richtung auf beiden Seiten aus der Halterung gehoben. Die Wägezellen 34 werden anschließend durch die Systemsteuerung ausgelesen und somit die Masse der aus Zellkulturbeutel 8 und Rahmen 10 bestehenden Einheit ermittelt. Wie oben beschrieben wird nun das Quetschventil 48 zu dem Zellkulturbeutel 8 geöffnet und so lange Nährmittel aus dem angeschlossenen Reservoir 36 in den jeweiligen Zellkulturbeutel 8 gepumpt, bis das errechnete Zielgewicht erreicht ist (vgl. 3 und weiter unten). Während der gesamten Zuführung von Nährmedium aus dem Reservoir 36 ist der jeweilige Zellkulturbeutel in seinem Rahmen 10 somit durch das innere Inkubator-Achssystem 32 ausgehoben und die Masse des Zellkulturbeutels 8 in seinem Rahmen 10 wird durch das Auslesen der Wägezellen 34 durch die Systemsteuerung fortlaufend bestimmt bzw. kontrolliert.In its interior, the incubator 4 has an inner incubator axis system 32 for the automatic positioning of a plurality of end effectors 46 in three axes (hereinafter referred to as the x, y and z axis, cf. 1 ). Four end effectors 46 are preferably used (in FIG 1 only two of them are shown), which are advantageously located at the lower corners of the inner incubator axis system 32 and attach to the four corners of the cell culture bag frame 10 and in this way the respective cell culture bag frame 10 to be weighed is safely raised on both sides serve. Load cells 34 are placed on the end effectors 46 and are used to determine the mass of the respective cell culture bag 8 including the frame 10 in which the cell culture bag 8 is inserted. In this case, each end effector 46 is assigned a load cell 34 so that the number of end effectors 46 preferably corresponds to the number of load cells 34 . To weigh a cell culture bag 8 (with frame 10), the end effectors 46 are delivered to the respective cell culture bag frame 10 with the aid of the inner incubator axis system 32, the frame 10 is raised, the weighing is carried out and then the frame 10 is lowered again. Before the cell culture bag 8 is filled for the first time, ie before the start of the first pre-batch process, the net weight (empty cell culture bag 8 including the frame 10) is determined and stored in the system controller. When a certain amount of nutrient solution from the Reservoir 36 has to be pumped into the corresponding cell culture bag 8, the end effectors 46, as described above, are positioned below the corresponding cell culture bag frame 10 with the aid of the inner incubator axis system 32. The units consisting of the respective cell culture bags 8 and associated frames 10 are then lifted out of the holder on both sides by a further movement of the inner incubator axis system 32 in the z-direction. The load cells 34 are then read out by the system controller and the mass of the unit consisting of the cell culture bag 8 and the frame 10 is thus determined. As described above, the pinch valve 48 for the cell culture bag 8 is now opened and nutrients are pumped from the connected reservoir 36 into the respective cell culture bag 8 until the calculated target weight is reached (cf. 3 and below). During the entire supply of nutrient medium from the reservoir 36, the respective cell culture bag is thus lifted in its frame 10 by the inner incubator axis system 32 and the mass of the cell culture bag 8 in its frame 10 is continuously determined or calculated by the system controller by reading out the load cells 34 .controlled.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es für die Durchführung der Kultivierung in einem Fed-Batch-Prozess von Zeit zu Zeit notwendig, den Zellkulturen 6 ein Nährmedium zuzuführen. Nährmedien müssen, um eine erhöhte Lagerfähigkeit zu erzielen, überwiegend kühl aufbewahrt werden. Um die Zellkulturen 6 regelmäßig mit Nährmedium versorgen zu können, wird ein gekühltes, in Bezug auf das Volumen ausreichendes Nährmediums-Reservoir 36 (vgl. 3) in einer direkten 1:1-Verbindung steril mit der jeweiligen Zellkultur 6 verbunden. Quetschventile 48 verhindern dabei einen unkontrollierten Zufluss; um der Zellkultur gewichtsgesteuert Nährmedium hinzuzufügen, kann eine peristaltische Pumpe 38 genutzt werden. Die 1:1-Verbindung verhindert dabei eine Kreuzkontaminationen zwischen verschiedenen Zellkulturen 6.As already mentioned above, it is necessary from time to time to supply a nutrient medium to the cell cultures 6 in order to carry out the cultivation in a fed-batch process. In order to achieve a longer shelf life, culture media must be kept cool for the most part. In order to be able to regularly supply the cell cultures 6 with nutrient medium, a cooled nutrient medium reservoir 36 of sufficient volume (cf. 3 ) in a direct 1:1 connection sterile connected to the respective cell culture 6. Pinch valves 48 prevent an uncontrolled inflow; a peristaltic pump 38 can be used to add nutrient medium to the cell culture in a weight-controlled manner. The 1:1 connection prevents cross-contamination between different cell cultures 6.

Um einen thermischen Schock der Zellkulturen 6 zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Nährmedium in einer Wärmestrecke 40 auf Inkubator-Temperatur zu temperieren (vgl. 3).In order to prevent a thermal shock of the cell cultures 6, the invention provides for the nutrient medium to be heated to the incubator temperature in a heating section 40 (cf. 3 ).

Der Prozess der Zellkultivierung läuft wie folgt ab:

  • Zur Vorbereitung des Prozesses wird zunächst das Nährmediums-Reservoir 36 in einen Kälteschrank eingebracht und eine entsprechende Schlauchverbindung nach außen geführt. Nun wird die Schlauchverbindung des Nährmediums-Reservoirs 36 in ein Quetschventil 48, die peristaltische Pumpe 38 und die Wärmestrecke 40 eingelegt bzw. eingeführt (vgl. 3). Der expandierbare Zellkulturbeutel 8 wird anschließend auf einem Tischarbeitsplatz in den Zellkulturbeutel-Rahmen 10 eingespannt, wobei dieser auf einer Wägevorrichtung (bspw. Wägezellen) ruht. Der geschlossene Kreislauf der Messküvette 20 (Küvette incl. Zuführ- und Ablaufschlauch, vgl. weiter oben) für den Zellzähler 22 ist dabei bereits steril mit dem Zellkulturbeutel 8 verbunden. Gewichtsgesteuert (vgl. die Beschreibung des Wägesystems weiter oben) wird anschließend der Zellkulturbeutel 8 mit der initialen Zellkultur 6 über eine sterile Verbindung befüllt. Die beiden Quetschrollen 14, die das Gesamtvolumen des Zellkulturbeutels 8 in ein Nutz- und ein Reserve-Volumen teilen, werden dabei über eine externe übergeordnete Steuerung (das hier beschriebene Gesamtsystem verfügt über einen externen Schaltschrank, in dem alle elektrotechnischen Komponenten untergebracht sind. Hierzu zählt auch die Systemsteuerung bspw. eine speicherprogrammierbare Steuerung) entsprechend des Gewichtssignals aus der Wägevorrichtung (entspricht dem Zellkultur-Suspensions-Volumen) angesteuert, um das gewünschte Nutzvolumen bereitzustellen. Anschließend wird das initiale Zellkultur-Volumen im Zellkulturbeutel 8 über das Schließen des Quetschventils 48 steril vom Nährmediums-Reservoir 36 abgetrennt.
The process of cell cultivation is as follows:
  • To prepare for the process, the nutrient medium reservoir 36 is first placed in a cold cabinet and a corresponding hose connection is routed to the outside. The hose connection of the nutrient medium reservoir 36 is now inserted or introduced into a pinch valve 48, the peristaltic pump 38 and the heating section 40 (cf. 3 ). The expandable cell culture bag 8 is then clamped into the cell culture bag frame 10 on a table workstation, with the frame resting on a weighing device (for example load cells). The closed circuit of the measuring cuvette 20 (cuvette including the feed and drain hose, see above) for the cell counter 22 is already sterilely connected to the cell culture bag 8 . The cell culture bag 8 is then filled with the initial cell culture 6 via a sterile connection under weight control (cf. the description of the weighing system further above). The two squeezing rollers 14, which divide the total volume of the cell culture bag 8 into a useful volume and a reserve volume, are controlled via an external higher-level control (the overall system described here has an external control cabinet in which all electrical components are housed. This includes the system controller (e.g. a programmable logic controller) is also controlled according to the weight signal from the weighing device (corresponds to the cell culture suspension volume) in order to provide the desired usable volume. The initial cell culture volume in the cell culture bag 8 is then separated in a sterile manner from the nutrient medium reservoir 36 by closing the pinch valve 48 .

Das innere Inkubator-Achssystem 32 verfügt zusätzlich über ein integriertes Wegemesssystem (nicht gezeigt). Hierdurch lässt sich das Inkubator-Achssystem mit einer sehr hohen Genauigkeit positionieren, bspw. um über das Verschieben der Quetschrollen 14 das neue Nutzvolumen einzustellen.The inner incubator axis system 32 also has an integrated path measuring system (not shown). As a result, the incubator axis system can be positioned with a very high level of accuracy, for example in order to set the new usable volume by moving the squeezing rollers 14 .

Der vorgefüllte Zellkulturbeutel 8 wird nunmehr in den Inkubator 4 eingebracht, die Messküvette 20 auf der Teleskopschiene der zugehörigen Prozessschleuse 26 montiert und die sterile Verbindung zur Leitung des Nährmediums-Reservoirs 36 hergestellt.The pre-filled cell culture bag 8 is now introduced into the incubator 4, the measuring cuvette 20 is mounted on the telescopic rail of the associated process lock 26 and the sterile connection to the line of the nutrient medium reservoir 36 is established.

Im darauffolgenden eigentlichen Kultivierungsprozess werden zunächst, sofern prozesstechnisch vorgesehen, die im Inkubator 4 befindlichen Zellkulturen 6 kontinuierlich über die Agitations-Vorrichtung (beispielhaft mittels einer Wippbewegung) agitiert. Diese Funktion kann frei parametrisiert bzw. auch für spezielle Zellkulturen ausgeschaltet werden.In the subsequent actual cultivation process, the cell cultures 6 located in the incubator 4 are first agitated continuously via the agitation device (example by means of a seesaw movement), if provided for in terms of process technology. This function can be freely parameterized or switched off for special cell cultures.

Der Zustand der jeweiligen Zellkultur 6 wird über den Zellzähler 22 ermittelt. Hierfür wird der externe Zellzähler 22 auf dem äußeren Inkubator-Achssystem 44 der jeweiligen Prozessschleuse 26 zugestellt, diese geöffnet und die Messküvette 20 automatisch in den Zellzähler 22 eingeführt. Nach der Zellzählung bzw. der Bildaufnahme (vgl. weiter oben) wird die Messküvette 20 wieder in den Inkubator-Innenraum zurückgeführt und beide Schleusentüren 28, 30 geschlossen. Aufgrund der Zellkultur-Überwachung wird anschließend die nächste Rate an Nährmediums-Zufuhr bestimmt. Diese wird dann wie folgt gewichtsgesteuert zugeführt.The condition of the respective cell culture 6 is determined via the cell counter 22 . For this purpose, the external cell counter 22 on the outer incubator axis system 44 is delivered to the respective process lock 26, which is opened and the measuring cuvette 20 automatically introduced into the cell counter 22. After the cell count or the image recording (see above), the measuring cuvette 20 is returned to the interior of the incubator and both lock doors 28, 30 are closed. Based on the cell culture monitoring, the next rate of nutrient medium supply is then determined. This is then fed weight-controlled as follows.

Zunächst wird das innere Inkubator-Achsensystem 32 der jeweiligen Zellkultur 6 zugestellt und der Zellkulturbeutel-Rahmen 10 mittel der Endeffektoren 46 zur Wägung durch die auf den Endeffektoren 46 angebrachten Wägezellen 34 angehoben. Das Nährmedium wird dann so lange durch die peristaltische Pumpe 38 in den Zellkulturbeutel 8 gepumpt, bis die Zielmenge erreicht ist. Das Nährmedium wird dabei, wie bereits angedeutet, durch einen im Leitungsweg angeordneten Wärmetauscher (Wärmestrecke 40 in 3) auf Inkubator-Temperatur gebracht. Das innere Inkubator-Achsensystem 32 setzt anschließend den Zellkulturbeutel-Rahmen 10 wieder ab. Nun kann die nächste Zellkultur 6 im Inkubator 4 prozessiert werden.First, the inner incubator axis system 32 is delivered to the respective cell culture 6 and the cell culture bag frame 10 is raised by means of the end effectors 46 for weighing by the load cells 34 mounted on the end effectors 46 . The nutrient medium is then pumped into the cell culture bag 8 by the peristaltic pump 38 until the target amount is reached. As already indicated, the nutrient medium is heated by a heat exchanger (heating section 40 in 3 ) brought to incubator temperature. The inner incubator axis system 32 then sets the cell culture bag frame 10 down again. The next cell culture 6 can now be processed in the incubator 4 .

Dieser Kultivierungsprozess wird im Fed-Batch-Verfahren so lange wiederholt, bis das gewünschte Zellkultur-Volumen und/oder die gewünschte Zell-Dichte erreicht wurde.This cultivation process is repeated using the fed-batch method until the desired cell culture volume and/or cell density has been reached.

Die erfindungsgemäße Automatisierung erlaubt eine lückenlose Datenüberwachung und -abmeldung, um GMP-konforme Reports für den Zellkultivierungsprozess zu erzeugen, wobei „Datenabmeldung“ bedeutet, dass die aktuellen Daten aus der Systemsteuerung in einer angeschlossenen Datenbank oder auch in einem übergeordneten Software-System (Leitstand, MES oder ERP) abgespeichert werden und somit für spätere Auswertungen und Reports zur Verfügung stehen.The automation according to the invention allows seamless data monitoring and logging off in order to generate GMP-compliant reports for the cell cultivation process, with "data logging off" meaning that the current data from the system control is stored in a connected database or in a higher-level software system (control station, MES or ERP) and are therefore available for later evaluations and reports.

Die Automatisierung des erfindungsgemäßen Inkubator-Systems umfasst folgende Bereiche:

  • - Automatisierte Zellkultivierung
    • ◯ Kontrollieren und Regeln der Umgebungsbedingungen Temperatur (über Heizung) und CO2-Konzentration (Bestimmung des CO2-Gehaltes in der Inkubatoratmosphäre mittels Sensor, bei Bedarf Erhöhung des CO2-Gehaltes durch Öffnen eines Ventils und Zuführung von CO2 aus einem angeschlossenen Reservoir, bspw. einer Gasflasche);
    • ◯ Automatisierte Zellmessung und Auswertung im Zellzähler 22 nach rezeptierten Einstellungen, global für alle Zellkulturen 6 oder individuell (Intervall der Zeitmessung, Messprotokoll, Auswertung der Ergebnisse zum Ableiten weiterer Maßnahmen, bspw. Zuführung von Nährmedium);
    • ◯ Automatisiertes Zuführen von Nährmedium, gewichtskontrolliert, entsprechend rezeptiver Einstellungen (bspw. basierend auf der Zellmessung oder entsprechend eines Intervalls) bei gleichzeitiger Einstellung des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses;
    • ◯ Automatisierte Zell-Agitation entsprechend rezeptiver Einstellungen (Intervall, Frequenz, Amplitude);
    • ◯ Meldung von Abweichungen und Störungen an eine Kundenschnittstelle zu höheren Überwachungssytemen, soweit vorhanden
  • - Datenerhebung und Reporting entsprechend GMP-Normen
  • - Sichere Speicherung von Los- und Prozessdaten, Rezeptwerten und -änderungen, bspw. Umgebungsbedingungen, Ergebnisse der Zellmessungen, Zuführung von Nährmedium
  • - Protokollierung von Abweichungen und Compliance-Problemen, sofern von der Anlage detektierbar
  • - ggf. Report-Generierung in Werker-lesbarer Form, d.h., menschenlesbarer Text
The automation of the incubator system according to the invention includes the following areas:
  • - Automated cell cultivation
    • ◯ Controlling and regulating the ambient conditions, temperature (via heating) and CO 2 concentration (determining the CO 2 content in the incubator atmosphere using a sensor, if necessary increasing the CO 2 content by opening a valve and supplying CO 2 from a connected reservoir e.g. a gas bottle);
    • ◯ Automated cell measurement and evaluation in the cell counter 22 according to prescribed settings, globally for all cell cultures 6 or individually (interval of time measurement, measurement protocol, evaluation of the results to derive further measures, e.g. supply of culture medium);
    • ◯ Automated supply of nutrient medium, weight-controlled, according to receptive settings (e.g. based on cell measurement or according to an interval) with simultaneous setting of the surface-to-volume ratio;
    • ◯ Automated cell agitation according to receptive settings (interval, frequency, amplitude);
    • ◯ Notification of deviations and faults to a customer interface to higher monitoring systems, if available
  • - Data collection and reporting according to GMP standards
  • - Secure storage of batch and process data, recipe values and changes, e.g. environmental conditions, results of cell measurements, supply of culture medium
  • - Logging of deviations and compliance problems, if detectable by the plant
  • - If necessary, report generation in worker-readable form, ie human-readable text

BezugszeichenlisteReference List

22
Inkubator-Systemincubator system
44
Inkubatorincubator
66
Zellkulturencell cultures
88th
flexible Zellkulturbeutelflexible cell culture bags
1010
Zellkulturbeutel-RahmenCell Culture Bag Frame
1212
Halte- bzw. MontagepunkteHolding or mounting points
1414
Quetschrollenpinch rollers
1616
flexible Stützbänderflexible support bands
1818
Schlauchsystemhose system
2020
Messküvettemeasuring cuvette
2222
Zellzählercell counter
2424
Pumpepump
2626
Prozessschleusenprocess locks
2828
innere Schleusentürinner lock door
3030
äußere Schleusentürouter lock door
3232
inneres Inkubator-Achssysteminternal incubator axis system
3434
Wägezellenload cells
3636
Nährmediums-Reservoirculture medium reservoir
3838
Pumpepump
4040
Wärmestreckethermal section
4444
äußeres Inkubator-Achssystemexternal incubator axis system
4646
Endeffektorend effector
4848
Quetschventilpinch valve

Claims (23)

Inkubator-System (2) zur gleichzeitigen automatisierten Kultivierung mehrerer Zellkulturen (6), wobei die mehreren Zellkulturen (6) jeweils in einem geschlossenen System angeordnet sind und identische, kontrollierbare Umgebungsbedingungen aufweisen, umfassend - einen Inkubator (4) mit einem festgelegten inneren Volumen; - mehrere flexible, schwimmend in einem entsprechenden Rahmen (10) eingespannte Zellkulturbeutel (8) für jede der mehreren Zellkulturen (6), wobei die jeweiligen Rahmen (10) für die mehreren Zellkulturen (6) in den Inkubator (4) einbringbar sind, und wobei jeder Rahmen (10) an entsprechenden im Inkubator (4) angebrachten Halte- bzw. Montagepunkten (12) aufnehmbar ist; - mehrere, mit den jeweiligen Zellkulturbeuteln (8) in Verbindung stehende Prozessschleusen (26) mit manuell oder automatisch betätigbaren inneren (28) und äußeren (30) Schleusentüren zur Anbindung von Komponenten an bzw. zur Probeentnahme aus jedem der mehreren flexiblen Zellkulturbeutel (8); - eine mit jedem der flexiblen Zellkulturbeutel (8) verbundene automatische Agitationsvorrichtung, wodurch jeder der mehreren Zellkulturbeutel (8) entweder einzeln oder im Verbund agitierbar ist; - ein inneres (32) und ein äußeres (44) Inkubator-Achssystem zur automatischen Zustellung mehrerer in das Inkubator-System (2) integrierter Hardware-Komponenten zu den mehreren Zellkulturen (6); - einen außerhalb des Inkubators (4) auf dem äußeren Inkubator-Achssystem (44) montierten Zellzähler (22) zur Messung des Zellkultur-Volumens bzw. der Zelldichte mittels einer durch ein Teleskopschienensystem mit dem Inkubator (4) verbundenen, automatisch in den Zellzähler (22) ein- und wieder ausführbaren, für jeden Zellkulturbeutel (8) separat vorgesehenen Messküvette (20), wobei der Zellzähler (22) mithilfe des äußeren Inkubator-Achssystems (44) vor den automatisch betätigbaren Prozessschleusen (26) positionierbar ist; - ein mit dem inneren Inkubator-Achssystem (32) verbundenes automatisches Wägesystem mit Wägezellen (34); und - ein mit jeder der mehreren Zellkulturen (6) verbundenes Nährmittel-Reservoir (36), wobei jedem Zellkulturbeutel ein eigenes Nährmittel-Reservoir (36) zugeordnet ist.Incubator system (2) for the simultaneous, automated cultivation of a plurality of cell cultures (6), the plurality of cell cultures (6) each being arranged in a closed system and having identical, controllable environmental conditions, comprising - an incubator (4) with a fixed internal volume; - several flexible cell culture bags (8) clamped floating in a corresponding frame (10) for each of the several cell cultures (6), wherein the respective frames (10) for the several cell cultures (6) can be introduced into the incubator (4), and each frame (10) being receivable at respective mounting points (12) provided in the incubator (4); - Several process locks (26) connected to the respective cell culture bags (8) with manually or automatically operable inner (28) and outer (30) lock doors for connecting components to or for sampling from each of the several flexible cell culture bags (8) ; - an automatic agitation device connected to each of the flexible cell culture bags (8), whereby each of the plurality of cell culture bags (8) can be agitated either individually or in combination; - an inner (32) and an outer (44) incubator axis system for the automatic delivery of a plurality of hardware components integrated into the incubator system (2) to the plurality of cell cultures (6); - a cell counter (22) mounted outside the incubator (4) on the outer incubator axis system (44) for measuring the cell culture volume or cell density by means of a cell counter (4) connected to the incubator (4) by a telescopic rail system and automatically integrated into the cell counter ( 22) measuring cuvette (20) that can be inserted and removed separately for each cell culture bag (8), wherein the cell counter (22) can be positioned in front of the automatically operable process locks (26) with the aid of the external incubator axis system (44); - an automatic weighing system with load cells (34) connected to the internal incubator axis system (32); and - A nutrient reservoir (36) connected to each of the plurality of cell cultures (6), each cell culture bag being assigned its own nutrient reservoir (36). Inkubator-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellkulturbeutel (8) mit weiteren Zusatzgeräten über Schlauchverbindungen verbindbar sind.incubator system claim 1 , characterized in that the cell culture bags (8) can be connected to other additional devices via hose connections. Inkubator-System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Zusatzgeräten um Analysegeräte oder Geräte zum Einbringen von Material handelt.incubator system claim 2 , characterized in that the additional devices are analysis devices or devices for introducing material. Inkubator-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein übergeordnetes externes Steuersystem zur Erfassung und Bestimmung von Daten sowie zur Steuerung verschiedener Hardware-Komponenten aufweist.Incubator system according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that it has a higher-level external control system for acquiring and determining data and for controlling various hardware components. Inkubator-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Agitationsvorrichtung aus einer Wipp-Vorrichtung besteht.Incubator system according to one of the preceding claims, characterized in that the agitation device consists of a seesaw device. Inkubator-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zellkulturbeutel-Rahmen individuell über einen eigenen Wippantrieb verfügt.incubator system claim 5 , characterized in that each cell culture bag frame individually has its own rocker drive. Inkubator-System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Wippantrieb für alle Zellkulturbeutel-Rahmen (10) vorgesehen ist.incubator system claim 5 , characterized in that a central rocking drive is provided for all cell culture bag frames (10). Inkubator-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Rahmen (10), in den die flexiblen Zellkulturbeutel (8) jeweils integriert sind, zwei Quetschrollen (14) zur Unterteilung des Zellkulturbeutels (8) in unterschiedliche Volumina aufweist.Incubator system according to one of the preceding claims, characterized in that each of the frames (10) into which the flexible cell culture bags (8) are integrated has two squeezing rollers (14) for dividing the cell culture bag (8) into different volumes. Inkubator-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Rahmen (10), in den die Zellkulturbeutel (8) jeweils integriert sind, an seiner Unterseite flexible Stützbänder (16) aufweist.Incubator system according to one of the preceding claims, characterized in that each of the frames (10) into which the cell culture bags (8) are integrated has flexible support straps (16) on its underside. Inkubator-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zellzähler (22) auf einer Lichtmikroskopmessung basiert.Incubator system according to one of the preceding claims, characterized in that the cell counter (22) is based on a light microscope measurement. Inkubator-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Inkubator-Achssystem (32) an seinen bodenseitigen Enden Endeffektoren zur Anhebung bzw. Absenkung der Zellkulturbeutel-Rahmen (8) aufweist.Incubator system according to one of the preceding claims, characterized in that the inner incubator axis system (32) has end effectors at its bottom ends for raising or lowering the cell culture bag frame (8). Inkubator-System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Endeffektoren (46) jeweils Wägezellen (34) zur Wägung der in den entsprechenden Rahmen (10) eingespannten Zellkulturbeutel (8) aufgesetzt sind.incubator system claim 11 , characterized in that weighing cells (34) for weighing the cell culture bags (8) clamped in the corresponding frame (10) are placed on the end effectors (46). Inkubator-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Inkubator-Achssystem (32) mit Komponenten zur maschinenlesbaren Identifikation der Zellkulturbeutel (8) ausgestattet ist.Incubator system according to one of the preceding claims, characterized in that the outer incubator axis system (32) with Components for machine-readable identification of the cell culture bag (8) is equipped. Inkubator-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nährmediums-Reservoir (36) kühlbar ist.Incubator system according to one of the preceding claims, characterized in that the nutrient medium reservoir (36) can be cooled. Inkubator-System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Nährmedium auf einer Zulauf- bzw. Wärmestrecke (40) zu den verschiedenen Zellkulturen (6) auf die Inkubator-Temperatur temperierbar ist.incubator system Claim 14 , characterized in that the nutrient medium can be heated to the incubator temperature on an inflow or heating section (40) to the various cell cultures (6). Inkubator-System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Komponenten, die Produkt- bzw. Zellkultur-berührenden Oberflächen aufweisen, um sogenannte Single-Use-Komponenten handelt.Incubator system according to one of the preceding claims, characterized in that the components which have surfaces which come into contact with the product or cell culture are so-called single-use components. Verfahren zur gleichzeitigen automatisierten Kultivierung mehrerer Zellkulturen mit einem Inkubator-System (2) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Befüllen eines expandierbaren Zellkulturbeutels (8) mit einer initialen Zellkultur (6) und Aufteilen des Gesamtvolumens des Zellkulturbeutels (8) in ein Nutz- und ein Prozessvolumen mittel der Quetschrollen (14); b) Einspannen des flexiblen Zellkulturbeutels (8) in den Zellkulturbeutel-Rahmen (10); c) Einbringen des Zellkulturbeutel-Rahmens (10) in den Inkubator (4) ; d) ggf. Wiederholen der Schritte a) bis c) für weitere Zellkulturen (6): e) Überwachen der eingebrachten Zellkulturen durch Einführen der Messküvette (20) in den Zellzähler (22), Messen des Zellkultur-Volumens bzw. der Zelldichte der Zellkulturen (6), und Wiederausführen der Messküvette (20) aus dem Zellzähler (22); f) Bestimmung der Menge der nächsten Nährmittelflüssigkeits-Zugabe auf Basis der Überwachung in Punkt e); g) Zuführung der in Schritt f) bestimmten Menge an Nährmittel in den jeweiligen flexiblen Zellkulturbeutel (8); und h) Wiederholung der Schritte e) und f) bis zum Erreichen des gewünschten Zellkultur-Volumens bzw. der gewünschten Zellkultur-Dichte.Method for the simultaneous automated cultivation of several cell cultures with an incubator system (2) according to one or more of Claims 1 until 16 , characterized by the following steps: a) filling an expandable cell culture bag (8) with an initial cell culture (6) and dividing the total volume of the cell culture bag (8) into a useful volume and a process volume by means of the squeezing rollers (14); b) clamping the flexible cell culture bag (8) in the cell culture bag frame (10); c) introducing the cell culture bag frame (10) into the incubator (4); d) if necessary, repeating steps a) to c) for further cell cultures (6): e) monitoring the introduced cell cultures by inserting the measuring cuvette (20) into the cell counter (22), measuring the cell culture volume or the cell density of the cell cultures (6), and re-ejecting the measurement cuvette (20) from the cell counter (22); f) determining the amount of the next nutrient liquid addition based on the monitoring in point e); g) feeding the amount of nutrient determined in step f) into the respective flexible cell culture bag (8); and h) repeating steps e) and f) until the desired cell culture volume or cell culture density is reached. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die im Inkubator (4) befindlichen Zellkulturen (6) kontinuierlich agitiert werden.procedure after Claim 17 , characterized in that the cell cultures (6) located in the incubator (4) are continuously agitated. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung in Schritt e) mittels eines Lichtmikroskops oder durch Laserverfahren erfolgt.procedure after Claim 17 or 18 , characterized in that the monitoring in step e) takes place by means of a light microscope or by laser methods. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung der Nährflüssigkeitsmenge in Schritt g) gewichtsgesteuert durch Wägung des jeweiligen Zellkulturbeutel-Rahmens (10) durchgeführt wird.Procedure according to one of claims 17 until 19 , characterized in that the supply of the amount of nutrient liquid in step g) is weight-controlled by weighing the respective cell culture bag frame (10). Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Wägung des Zellkulturbeutel-Rahmens (10) dieser mittels der Endeffektoren (46) und der darauf montierten Wägezellen (34) mit Hilfe des inneren Inkubator-Achssystems (32) angehoben und nach erfolgter Wägung wieder abgesenkt wird.procedure after claim 20 , characterized in that for weighing the cell culture bag frame (10) this is raised by means of the end effectors (46) and the load cells (34) mounted thereon with the aid of the inner incubator axis system (32) and is lowered again after weighing has taken place. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellkulturbeutel (8) mit weiteren Zusatzgeräten über Schlauchverbindungen verbunden werden.Procedure according to one of claims 17 until 21 , characterized in that the cell culture bags (8) are connected to other additional devices via hose connections. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellkultur (6) bei Erreichen eines voreingestellten Volumens in einen bereits in den Inkubator (4) eingespannten, leeren, größeren Zellkulturbeutel (8) umgepumpt wird (Kaskadierung).Procedure according to one of claims 17 until 22 , characterized in that the cell culture (6) is pumped (cascading) into an empty, larger cell culture bag (8) already clamped in the incubator (4) when a preset volume is reached.
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