RU2774881C2 - System for determining interaction between test atmosphere and respiratory tract model (options) and its use (options), method for modeling such an interaction (options), pump (options), connecting structure, aerosol generating device and method for determining test atmosphere impact (options) - Google Patents
System for determining interaction between test atmosphere and respiratory tract model (options) and its use (options), method for modeling such an interaction (options), pump (options), connecting structure, aerosol generating device and method for determining test atmosphere impact (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774881C2 RU2774881C2 RU2020106127A RU2020106127A RU2774881C2 RU 2774881 C2 RU2774881 C2 RU 2774881C2 RU 2020106127 A RU2020106127 A RU 2020106127A RU 2020106127 A RU2020106127 A RU 2020106127A RU 2774881 C2 RU2774881 C2 RU 2774881C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pump
- gas
- test atmosphere
- valve
- chamber
- Prior art date
Links
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 title claims abstract description 249
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 title claims abstract description 47
- 230000003993 interaction Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 claims abstract description 147
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 claims abstract description 54
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000006143 cell culture media Substances 0.000 claims description 65
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 24
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 16
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 14
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 10
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 abstract description 28
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 abstract description 28
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 215
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 57
- 210000004072 Lung Anatomy 0.000 description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 23
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 21
- 230000000391 smoking Effects 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 210000000214 Mouth Anatomy 0.000 description 17
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 16
- 210000001519 tissues Anatomy 0.000 description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- 239000003570 air Substances 0.000 description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 9
- 238000010192 crystallographic characterization Methods 0.000 description 9
- 210000003300 Oropharynx Anatomy 0.000 description 8
- 239000002609 media Substances 0.000 description 8
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 6
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 6
- 210000002919 epithelial cells Anatomy 0.000 description 6
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 210000000981 Epithelium Anatomy 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 4
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 3
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000003278 mimic Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 3
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 3
- 238000003380 quartz crystal microbalance Methods 0.000 description 3
- 230000000241 respiratory Effects 0.000 description 3
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 3
- 235000019505 tobacco product Nutrition 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000621 Bronchi Anatomy 0.000 description 2
- 210000003123 Bronchioles Anatomy 0.000 description 2
- YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N Catechol Chemical compound OC1=CC=CC=C1O YCIMNLLNPGFGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000002744 Extracellular Matrix Anatomy 0.000 description 2
- 210000002175 Goblet Cells Anatomy 0.000 description 2
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N Hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000867 Larynx Anatomy 0.000 description 2
- 230000036091 Metabolic activity Effects 0.000 description 2
- FLAQQSHRLBFIEZ-UHFFFAOYSA-N N-Methyl-N-nitroso-4-oxo-4-(3-pyridyl)butyl amine Chemical compound O=NN(C)CCCC(=O)C1=CC=CN=C1 FLAQQSHRLBFIEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 description 2
- 229960002715 Nicotine Drugs 0.000 description 2
- 210000003800 Pharynx Anatomy 0.000 description 2
- GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N Resorcinol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1 GHMLBKRAJCXXBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000003437 Trachea Anatomy 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 210000004102 animal cell Anatomy 0.000 description 2
- 210000000270 basal cell Anatomy 0.000 description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N benzohydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000000424 bronchial epithelial cell Anatomy 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 2
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 2
- 230000001413 cellular Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 210000000254 ciliated cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 2
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 239000001963 growth media Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic Effects 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic Effects 0.000 description 2
- 239000005445 natural product Substances 0.000 description 2
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930015196 nicotine Natural products 0.000 description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 2
- 210000000056 organs Anatomy 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 2
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RUFPHBVGCFYCNW-UHFFFAOYSA-N 1-Naphthylamine Chemical compound C1=CC=C2C(N)=CC=CC2=C1 RUFPHBVGCFYCNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 1-butanal Chemical compound CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBIJLHTVPXGSAM-UHFFFAOYSA-N 2-Naphthylamine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N)=CC=C21 JBIJLHTVPXGSAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MUNOBADFTHUUFG-UHFFFAOYSA-N 3-phenylaniline Chemical group NC1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 MUNOBADFTHUUFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DMVOXQPQNTYEKQ-UHFFFAOYSA-N 4-Aminobiphenyl Chemical group C1=CC(N)=CC=C1C1=CC=CC=C1 DMVOXQPQNTYEKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100001249 ALB Human genes 0.000 description 1
- 101710027066 ALB Proteins 0.000 description 1
- 229940116904 ANTIINFLAMMATORY THERAPEUTIC RADIOPHARMACEUTICALS Drugs 0.000 description 1
- 229940064005 Antibiotic throat preparations Drugs 0.000 description 1
- 229940083879 Antibiotics FOR TREATMENT OF HEMORRHOIDS AND ANAL FISSURES FOR TOPICAL USE Drugs 0.000 description 1
- 229940042052 Antibiotics for systemic use Drugs 0.000 description 1
- 229940042786 Antitubercular Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N Benz[a]pyrene Chemical compound C1=C2C3=CC=CC=C3C=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010006322 Breath holding Diseases 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 210000004081 Cilia Anatomy 0.000 description 1
- MLUCVPSAIODCQM-NSCUHMNNSA-N Crotonaldehyde Chemical compound C\C=C\C=O MLUCVPSAIODCQM-NSCUHMNNSA-N 0.000 description 1
- 108010015742 Cytochrome P-450 Enzyme System Proteins 0.000 description 1
- 102000003849 Cytochrome P450 Human genes 0.000 description 1
- 210000001671 Embryonic Stem Cells Anatomy 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 229950003499 FIBRIN Drugs 0.000 description 1
- BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N Fibrin Chemical compound CNC(=O)CNC(=O)CN BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000009123 Fibrin Human genes 0.000 description 1
- 108010073385 Fibrin Proteins 0.000 description 1
- 102000016359 Fibronectins Human genes 0.000 description 1
- 108010067306 Fibronectins Proteins 0.000 description 1
- 229920002683 Glycosaminoglycan Polymers 0.000 description 1
- 229940093922 Gynecological Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 210000004263 Induced Pluripotent Stem Cells Anatomy 0.000 description 1
- RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N M-Cresol Chemical compound CC1=CC=CC(O)=C1 RLSSMJSEOOYNOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108020004999 Messenger RNA Proteins 0.000 description 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- BXYPVKMROLGXJI-UHFFFAOYSA-N N'-Nitrosoanabasine Chemical compound O=NN1CCCCC1C1=CC=CN=C1 BXYPVKMROLGXJI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBDSNSPWDDZRQK-SNVBAGLBSA-N N'-Nitrosoanatabine Chemical compound O=NN1C=CCC[C@@H]1C1=CC=CN=C1 DBDSNSPWDDZRQK-SNVBAGLBSA-N 0.000 description 1
- XKABJYQDMJTNGQ-VIFPVBQESA-N N-Nitrosonornicotine Chemical compound O=NN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 XKABJYQDMJTNGQ-VIFPVBQESA-N 0.000 description 1
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001989 Nasopharynx Anatomy 0.000 description 1
- 238000000636 Northern blotting Methods 0.000 description 1
- 210000001331 Nose Anatomy 0.000 description 1
- QWVGKYWNOKOFNN-UHFFFAOYSA-N O-Cresol Chemical compound CC1=CC=CC=C1O QWVGKYWNOKOFNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940074726 OPHTHALMOLOGIC ANTIINFLAMMATORY AGENTS Drugs 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- IWDCLRJOBJJRNH-UHFFFAOYSA-N P-Cresol Chemical compound CC1=CC=C(O)C=C1 IWDCLRJOBJJRNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000288906 Primates Species 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 238000002105 Southern blotting Methods 0.000 description 1
- 241000282898 Sus scrofa Species 0.000 description 1
- 229940024982 Topical Antifungal Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 231100000765 Toxin Toxicity 0.000 description 1
- 241000822135 Ula Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N acrylaldehyde Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005917 acylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- -1 aerosolizers Substances 0.000 description 1
- 210000001552 airway epithelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 229940050528 albumin Drugs 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 239000002260 anti-inflammatory agent Substances 0.000 description 1
- 108090001123 antibodies Proteins 0.000 description 1
- 102000004965 antibodies Human genes 0.000 description 1
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 1
- 108091007172 antigens Proteins 0.000 description 1
- 102000038129 antigens Human genes 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000007640 basal medium Substances 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 238000002306 biochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal Effects 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000339 bright-field microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000001680 brushing Effects 0.000 description 1
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000024881 catalytic activity Effects 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000003915 cell function Effects 0.000 description 1
- 230000012292 cell migration Effects 0.000 description 1
- 230000036978 cell physiology Effects 0.000 description 1
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000512 collagen gel Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000036267 drug metabolism Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000034964 establishment of cell polarity Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000037320 fibronectin Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000002538 fungal Effects 0.000 description 1
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003906 humectant Substances 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 238000010166 immunofluorescence Methods 0.000 description 1
- 238000003364 immunohistochemistry Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000007901 in situ hybridization Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229940079866 intestinal antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002106 messenger RNA Polymers 0.000 description 1
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000010369 molecular cloning Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002515 oligonucleotide synthesis Methods 0.000 description 1
- 229940005935 ophthalmologic Antibiotics Drugs 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogens Species 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002831 pharmacologic agent Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920003250 poly(2-hydroxyethyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002338 polyhydroxyethylmethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000023 polynucleotide Polymers 0.000 description 1
- 239000002157 polynucleotide Substances 0.000 description 1
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 1
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 1
- NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N propionic aldehyde Chemical compound CCC=O NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001243 protein synthesis Methods 0.000 description 1
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 238000002603 single-photon emission computed tomography Methods 0.000 description 1
- 210000001082 somatic cell Anatomy 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival Effects 0.000 description 1
- 238000004114 suspension culture Methods 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic Effects 0.000 description 1
- 239000003053 toxin Substances 0.000 description 1
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000001262 western blot Methods 0.000 description 1
- 230000002034 xenobiotic Effects 0.000 description 1
- 239000002676 xenobiotic agent Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится, среди прочего, к устройствам, системам, способам и применениям, относящимся к моделированию структуры и/или функций дыхательных путей и их дыхательных характеристик. Настоящее изобретение применимо для исследования взаимодействий между испытательными веществами (например, вдыхаемыми веществами в атмосферах испытания) и дыхательными путями. В частности, настоящее изобретение связано с моделированием дыхательных путей человека.The present invention relates, inter alia, to devices, systems, methods and applications related to the modeling of the structure and/or functions of the airways and their respiratory characteristics. The present invention is applicable to the study of interactions between test substances (eg inhaled substances in test atmospheres) and the respiratory tract. In particular, the present invention relates to the simulation of the human respiratory tract.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Дыхательная система проходит от носа и верхних дыхательных путей к альвеолярной поверхности легких, где происходит газообмен. Вдыхаемые аэрозоли движутся ото рта через верхние дыхательные пути и со временем попадают в альвеолы. По мере того, как аэрозоль проходит глубже в дыхательные пути, адсорбируется больше растворимых газов и аэрозольные частицы оседают глубоко в воздухоносных путях и альвеолах. В частности, одним интересующим нас аэрозолем в контексте настоящего изобретения является дым - такой как табачный дым - поскольку можно изучать воздействие дыма на модель или посредством модели дыхательных путей.The respiratory system runs from the nose and upper respiratory tract to the alveolar surface of the lungs, where gas exchange occurs. Inhaled aerosols move from the mouth through the upper respiratory tract and eventually enter the alveoli. As the aerosol travels deeper into the airways, more soluble gases are adsorbed and the aerosol particles settle deep in the airways and alveoli. In particular, one aerosol of interest to us in the context of the present invention is smoke - such as tobacco smoke - since it is possible to study the effect of smoke on or through a respiratory tract model.
Существующие системы воздействия аэрозолем (см., например, публикацию WO 2016118935 А1) наиболее часто полагаются на непрерывный, однонаправленный поток аэрозоля или на пассивное осаждение. Непрерывные потоки аэрозоля создаются положительным или отрицательным давлением, и аэрозоли направлены перпендикулярно к системе для биологических испытаний или проходят параллельно плоскости системы биологических испытаний. Эффективность доставки дозы в таком режиме воздействия в основном зависит от геометрической формы камеры для воздействия и скорости потока аэрозоля для испытания. Тем не менее, рот, время задержки дыхания и динамические модели потока, встречающиеся во время дыхания человека (то есть, вдоха и выдоха) нельзя смоделировать с помощью современных систем воздействия аэрозолем. Следовательно, мало шансов достичь доставки дозы, характерной для ситуации in vivo, особенно относительной доставки составляющих аэрозоля в форме частиц и газа. Кроме этого, фильтрующее действие проводящих воздухоносных путей не может быть смоделировано характерным образом. Таким образом, при использовании современных систем воздействия аэрозолем, применяют аэрозоль с одинаковым распределением размеров аэрозольных частиц, например, с культурами бронхиальных клеток и носовых культур. Тем не менее, в живых организмах, более крупные аэрозольные частицы в основном взаимодействуют и удаляются из аэрозоля в верхних дыхательных путях, в то время как более глубокие области дыхательных путей, в основном подвергаются воздействию менее крупных аэрозольных частиц и газообразных составляющих. Кроме этого, в системах воздействия с непрерывным потоком, разбавление аэрозоля достигается путем непрерывного добавления разбавляющего воздуха к аэрозолю выше по потоку вблизи от камер для воздействия. Тем не менее, если необходимо моделировать характеристики курения, как в биологическом организме, этот режим разбавления не является характерным для организма, поскольку он не учитывает период задержки во рту, во время которого аэрозолю с высокой плотностью позволяют задержаться на несколько секунд перед втягиванием в дыхательные пути вместе с большим объемом разбавляющего воздуха.Existing aerosol exposure systems (see, for example, WO 2016118935 A1) most often rely on continuous, unidirectional aerosol flow or passive settling. Continuous aerosol streams are generated by positive or negative pressure and the aerosols are directed perpendicular to the biological testing system or run parallel to the plane of the biological testing system. The efficiency of dose delivery in this mode of exposure mainly depends on the geometric shape of the exposure chamber and the flow rate of the test aerosol. However, the mouth, breath-hold time, and dynamic flow patterns encountered during human breathing (i.e., inhalation and exhalation) cannot be modeled with current aerosol exposure systems. Therefore, there is little chance of achieving dose delivery typical of the in vivo situation, especially the relative delivery of particulate and gas aerosol constituents. In addition, the filtering action of the conducting airways cannot be modeled in a characteristic manner. Thus, when using modern aerosol exposure systems, an aerosol with the same size distribution of aerosol particles is used, for example, with cultures of bronchial cells and nasal cultures. However, in living organisms, larger aerosol particles are mainly interacted with and removed from the aerosol in the upper respiratory tract, while the deeper regions of the respiratory tract are mainly exposed to smaller aerosol particles and gaseous constituents. In addition, in continuous flow treatment systems, dilution of the aerosol is achieved by continuously adding dilution air to the aerosol upstream in the vicinity of the exposure chambers. However, if it is necessary to simulate the characteristics of smoking as in a biological organism, this dilution regimen is not organism-specific because it does not take into account the retention period in the mouth, during which the high-density aerosol is allowed to linger for a few seconds before being drawn into the respiratory tract. together with a large volume of dilution air.
При пассивном осаждении аэрозоля аэрозоль для испытания впрыскивают в камеру, на дне которой находятся системы для биологических испытаний. После впрыска аэрозоля, аэрозолю позволяют осесть на систему для испытаний, обычно посредством силы тяжести. Электростатическое притяжение аэрозольных частиц к системе для испытаний может использоваться для увеличения осаждения аэрозольных частиц. Наноразмерные аэрозольные частицы, в частности, могут требовать электростатического притяжения из-за своей низкой эффективности осаждения. Воздействия сложных аэрозолей, содержащих аэрозольные частицы с разными размерами и плотностями, а также газообразные составляющие, нельзя осуществить в системах с пассивным осаждением аэрозоля, поскольку дифференциальная относительная доставка больших аэрозольных частиц, маленьких аэрозольных частиц и газообразных составляющих аэрозоля не является характерной для процессов, происходящих в живом организме.In passive aerosol deposition, the test aerosol is injected into a chamber at the bottom of which the biological test systems are located. After injection of the aerosol, the aerosol is allowed to settle onto the test system, usually by gravity. The electrostatic attraction of aerosol particles to the test system can be used to increase the deposition of aerosol particles. Nanosized aerosol particles, in particular, may require electrostatic attraction due to their low deposition efficiency. The effects of complex aerosols containing aerosol particles with different sizes and densities, as well as gaseous components, cannot be carried out in systems with passive aerosol deposition, since the differential relative delivery of large aerosol particles, small aerosol particles and gaseous aerosol components is not characteristic of processes occurring in living organism.
В данной области техники по-прежнему существует потребность в усовершенствованных моделирующих системах для изучения дыхательных путей. There is still a need in the art for improved airway simulation systems.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
В первом аспекте предоставлена система для определения взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей, причем указанная система содержит: (a) первый насос, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания первого объема газа, содержащего атмосферу испытания; (ii) первый канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа и содержащий клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, при этом в открытом положении указанный клапан способен открываться в направлении атмосферы испытания или окружающего воздуха; (iii) второй канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа и содержащий клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; (iv) пластину поршня в камере, причем указанная пластина поршня содержит один или более просветов для поступления или притока газа в камеру, при этом один или более, или каждый, из просветов включают в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа; и (v) двигатель для управления работой первого насоса; (b) второй насос, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания второго объема газа, при этом первый и второй объемы газа отличаются друг от друга; (ii) канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа; и (iii) двигатель для управления работой второго насоса; (c) соединительную конструкцию, используемую для передачи газа из первого насоса во второй насос; и (d) одно или более отверстий в первом насосе или втором насосе или стенках соединительной конструкции или в сочетании двух или более указанных вариантов, причем указанные отверстия способны вмещать в себя модуль для содержания среды для культивирования клеток или выполненный с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или модуль для слежения за условиями в камере или выполненный с возможностью слежения за условиями в камере, или модуль для отбора проб газа или выполненный с возможностью отбора проб газа, или модуль для определения характеристик газа или выполненный с возможностью определения характеристик газа.In a first aspect, a system is provided for determining the interaction between a test atmosphere and a model airway, said system comprising: (a) a first pump comprising: (i) a chamber configured to contain a first volume of gas containing the test atmosphere; (ii) a first channel capable of receiving and discharging gas and containing a valve for adjusting the flow of gas passing through the first channel, wherein said valve is movable between open and closed positions, while in the open position, said valve is able to open in the direction test atmosphere or ambient air; (iii) a second channel configured to receive and release gas and containing a valve for adjusting the flow of gas passing through the second channel, and the specified valve is movable between open and closed positions; (iv) a piston plate in the chamber, said piston plate having one or more lumens for gas entry or inflow into the chamber, wherein one or more, or each, of the lumen includes a valve movable between open and closed positions and capable of regulating the supply or inflow of gas; and (v) a motor for controlling the operation of the first pump; (b) a second pump comprising: (i) a chamber configured to contain a second volume of gas, wherein the first and second volumes of gas are different from each other; (ii) a channel configured to receive and release gas; and (iii) a motor for controlling the operation of the second pump; (c) a connection structure used to transfer gas from the first pump to the second pump; and (d) one or more openings in the first pump or the second pump or the walls of the connecting structure, or a combination of two or more of these options, and these openings are capable of receiving a module for containing cell culture medium or configured to store cell culture medium , or a module for monitoring conditions in a chamber or configured to monitor conditions in a chamber, or a module for sampling a gas or configured to sample a gas, or a module for determining the characteristics of a gas or configured to characterize a gas.
Подходящим образом, насосы представляют собой поршневые насосы, содержащие пластину поршня и основу.Suitably, the pumps are piston pumps comprising a piston plate and a base.
Подходящим образом, соединительная конструкция является полой. Suitably, the connecting structure is hollow.
Подходящим образом, соединительная конструкция является разветвленной.Suitably, the connecting structure is branched.
Подходящим образом, одна конечная ветвь соединительной конструкции соединена со вторым насосом и одна или более других конечных ветвей присоединены к отдельному насосу, причем каждый отдельный насос содержит: (i) камеру для содержания объема газа, причем этот объем газа идентичен второму объему газа во втором насосе; (ii) канал для приема и выпуска газа и для присоединения к соединительной конструкции; и (iii) двигатель для управления работой насоса. Suitably, one end branch of the connecting structure is connected to the second pump and one or more other end branches are connected to a separate pump, each separate pump comprising: (i) a chamber for containing a volume of gas, this volume of gas being identical to the second volume of gas in the second pump ; (ii) a conduit for receiving and discharging gas and for connection to the connecting structure; and (iii) a motor for driving the pump.
Подходящим образом, каждый отдельный насос идентичен второму насосу. Suitably, each individual pump is identical to the second pump.
Подходящим образом, система содержится в кожухе, подходящим образом - в кожухе с регулируемой температурой. Suitably, the system is contained in a housing, suitably in a temperature controlled housing.
Подходящим образом, температуру кожуха регулируют с помощью термостата. Suitably, the jacket temperature is controlled by a thermostat.
Подходящим образом, температура в кожухе составляет приблизительно 37 °C.Suitably, the temperature in the casing is approximately 37°C.
Подходящим образом, разные объемы первого и второго насосов представляют внутренний объем разных отделов дыхательных путей, подходящим образом дыхательных путей человека. Suitably, the different volumes of the first and second pumps represent the internal volume of different parts of the airways, suitably of the human airways.
Подходящим образом, объемы отдельных насосов представляют внутренний объем разных отделов дыхательных путей, подходящим образом дыхательных путей человека. Suitably, the volumes of the individual pumps represent the internal volume of the various sections of the airways, suitably the human airways.
Подходящим образом, рабочий объем первого и второго насосов по меньшей мере равен максимальному достижимому впускаемому объему в соответствующем отделе дыхательных путей. Suitably, the working volume of the first and second pumps is at least equal to the maximum achievable inlet volume in the corresponding section of the respiratory tract.
Подходящим образом, рабочий объем отдельных насосов по меньшей мере равен максимальному достижимому впускаемому объему в соответствующем отделе дыхательных путей. Suitably, the working volume of the individual pumps is at least equal to the maximum achievable inlet volume in the corresponding section of the respiratory tract.
Подходящим образом, давление нагнетания двигателя или насоса может соответствовать атмосферному давлению или быть выше или ниже атмосферного давления. Suitably, the discharge pressure of the motor or pump may be at atmospheric pressure, or above or below atmospheric pressure.
Подходящим образом, рабочий объем первого насоса составляет от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до 100 мл.Suitably, the working volume of the first pump is from about 0 to 100 ml, or from about 1 to 100 ml.
Подходящим образом, рабочий объем второго насоса составляет от приблизительно 0 до 4000 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 4000 мл. Suitably, the working volume of the second pump is from about 0 to 4000 ml, or from about 1 to about 4000 ml.
Подходящим образом, насосы содержат нержавеющую сталь.Suitably, the pumps comprise stainless steel.
Подходящим образом, камера представляет собой цилиндр. Suitably, the chamber is a cylinder.
Подходящим образом, камера содержит стекло. Suitably, the chamber comprises glass.
Подходящим образом, объем камеры первого насоса меньше объема камеры второго насоса.Suitably, the volume of the chamber of the first pump is less than that of the chamber of the second pump.
Подходящим образом, объем камеры первого насоса представляет объем полости рта и ротоглотки.Suitably, the chamber volume of the first pump represents the volume of the oral cavity and oropharynx.
Подходящим образом, объем камеры второго насоса представляет объем полости легкого или его части.Suitably, the volume of the chamber of the second pump represents the volume of the cavity of the lung or part thereof.
Подходящим образом, объем соединительной конструкции представляет объем проводящих воздухоносных путей легкого, подходящим образом человеческого легкого.Suitably, the volume of the connecting structure represents the volume of the conducting airways of the lung, suitably the human lung.
Подходящим образом, система дополнительно содержит компьютерный контроллер, способный синхронизировать работу системы. Suitably, the system further comprises a computer controller capable of synchronizing the operation of the system.
Подходящим образом, один или более из первого насоса или второго насоса или соединительной конструкции содержат один или более модулей, содержащих микровесы на кристалле кварца. Suitably, one or more of the first pump or second pump or connection structure comprises one or more modules containing a quartz crystal microbalance.
Подходящим образом, отверстия в первом насосе или втором насосе или стенках соединительной конструкции являются резьбовыми или безрезьбовыми. Suitably, the openings in the first pump or the second pump or the walls of the connecting structure are threaded or non-threaded.
Подходящим образом, одно или более отверстий содержат модуль. Suitably, one or more holes contain the module.
Подходящим образом, один или более модулей приспособлены для содержания среды для культивирования клеток или выполнены с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или приспособлены для слежения за условиями в камере, или приспособлены для слежения за условиями в камере, или приспособлены для отбора проб газа, или приспособлены для определения характеристик газа.Suitably, one or more modules are adapted to contain cell culture medium, or are configured to store cell culture medium, or are adapted to monitor chamber conditions, or are adapted to monitor chamber conditions, or are adapted to take gas samples, or adapted to characterize the gas.
Подходящим образом, модули расположены на основе пластины поршня первого и/или второго насоса и/или в стенках соединительной конструкции. Suitably, the modules are located on the basis of the piston plate of the first and/or second pump and/or in the walls of the connecting structure.
Подходящим образом, один или более модулей содержат среду для культивирования клеток. Suitably, one or more modules contain a cell culture medium.
Подходящим образом, среда для культивирования клеток содержит культуру клеток или контактирует с ней, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. Suitably, the cell culture medium contains or is in contact with the cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
Подходящим образом, модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. Suitably, modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected thereto.
Подходящим образом, модули расположены в горизонтальной плоскости в одном или более из перечисленного: первый насос или второй насос, или стенки соединительной конструкции. Suitably, the modules are located in a horizontal plane in one or more of the following: the first pump or the second pump, or the walls of the connecting structure.
Подходящим образом, соединительная конструкция содержит нержавеющую сталь. Suitably, the connecting structure comprises stainless steel.
Подходящим образом, камера первого насоса имеет объем, составляющий приблизительно 100 мл.Suitably, the first pump chamber has a volume of approximately 100 ml.
Подходящим образом, камера второго насоса имеет объем, составляющий от приблизительно 1 литра до приблизительно 4 литров. Suitably, the chamber of the second pump has a volume of from about 1 liter to about 4 liters.
В дополнительном аспекте, предоставлен насос для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа и содержащую основу и одно или более отверстий, способных вмещать один или более модулей для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа; (ii) первый канал для приема и выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий первый клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный первый клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, причем в открытом положении указанный клапан может открываться в направлении атмосферы испытания или окружающего воздуха; и (iii) второй канал для приема и выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий второй клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; и (iv) пластину поршня в камере, причем указанная пластина поршня содержит один или более просветов для поступления или притока газа в камеру при этом один или более, или каждый, из просветов включают в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа.In a further aspect, a gas volume displacement pump is provided, comprising: (i) a chamber configured to contain a gas volume and comprising a base and one or more openings capable of receiving one or more modules for containing or storing cell culture medium, or for monitoring the conditions in the chamber, or for sampling the gas, or for characterizing the gas; (ii) a first channel for receiving and discharging gas when it is contained in the chamber, and containing a first valve for adjusting the flow of gas passing through the first channel, wherein said first valve is movable between open and closed positions, and in the open position, said the valve may open towards the test atmosphere or ambient air; and (iii) a second passage for receiving and discharging gas when contained in the chamber and containing a second valve for adjusting the flow of gas passing through the second passage, said valve being movable between open and closed positions; and (iv) a piston plate in the chamber, said piston plate having one or more lumens for gas entry or flow into the chamber, wherein one or more, or each, of the lumen includes a valve movable between open and closed positions. and capable of regulating the flow or inflow of gas.
Подходящим образом, насос представляет собой поршневой насос.Suitably, the pump is a piston pump.
Подходящим образом, одно или более отверстий в камере являются резьбовыми или безрезьбовыми.Suitably, one or more openings in the chamber are threaded or non-threaded.
Подходящим образом, одно или более отверстий содержат модуль. Suitably, one or more holes contain the module.
Подходящим образом, модуль является резьбовым или безрезьбовым. Suitably, the module is threaded or threadless.
Подходящим образом, один или более модулей приспособлены для содержания среды для культивирования клеток или выполнены с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или приспособлены для слежения за условиями в камере, или приспособлены для слежения за условиями в камере, или приспособлены для отбора проб газа, или приспособлены для определения характеристик газа.Suitably, one or more modules are adapted to contain cell culture medium, or are configured to store cell culture medium, or are adapted to monitor chamber conditions, or are adapted to monitor chamber conditions, or are adapted to take gas samples, or adapted to characterize the gas.
Подходящим образом, модули расположены на основе насоса. Suitably, the modules are located on the base of the pump.
Подходящим образом, один или более модулей содержат среду для культивирования клеток. Suitably, one or more modules contain a cell culture medium.
Подходящим образом, среда для культивирования клеток содержит культуру клеток или контактирует с ней, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. Suitably, the cell culture medium contains or is in contact with the cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
Подходящим образом, модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. Suitably, modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected thereto.
Подходящим образом, модули расположены в горизонтальной плоскости в одном или более из перечисленного: первый насос, или второй насос, или стенки соединительной конструкции. Suitably, the modules are located in a horizontal plane in one or more of the following: the first pump, or the second pump, or the walls of the connecting structure.
Подходящим образом, модуль содержит микровесы на кристалле кварца. Suitably, the module contains a microbalance on a quartz crystal.
Подходящим образом, насос дополнительно содержит двигатель. Suitably, the pump further comprises a motor.
Подходящим образом, давление нагнетания соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. Suitably, the discharge pressure corresponds to atmospheric pressure or pressure above or below atmospheric pressure.
Подходящим образом, рабочий объем насоса составляет от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл. Suitably, the pump displacement is from about 0 to 100 ml, or from about 1 to about 100 ml.
Подходящим образом, насос содержит нержавеющую сталь.Suitably, the pump comprises stainless steel.
Подходящим образом, камера представляет собой цилиндр. Suitably, the chamber is a cylinder.
Подходящим образом, камера содержит стекло. Suitably, the chamber comprises glass.
Подходящим образом, камера насоса имеет объем, составляющий приблизительно 100 мл. Suitably, the pump chamber has a volume of approximately 100 ml.
В дополнительном аспекте предоставлен поршневой насос для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа и содержащую пластину поршня, содержащую один или более просветов для поступления или притока газа в камеру, при этом один или более, или каждый, из просветов включают в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа; (ii) первый канал для приема газа, и содержащий первый клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный первый клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; и (iii) второй канал для выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий второй клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. Подходящим образом, камера включает в себя основу и содержит одно или более отверстий.In a further aspect, a piston pump is provided for displacing a volume of gas, comprising: (i) a chamber configured to contain a volume of gas and containing a piston plate containing one or more gaps for gas inflow or inflow into the chamber, with one or more, or each , of the lumens include a valve movable between open and closed positions and capable of controlling the flow or flow of gas; (ii) a first channel for receiving gas, and containing a first valve for adjusting the flow of gas passing through the first channel, and the specified first valve is movable between open and closed positions; and (iii) a second passage for venting gas when contained in the chamber and comprising a second valve for adjusting the flow of gas passing through the second passage, said valve being movable between open and closed positions. Suitably, the chamber includes a base and includes one or more openings.
Подходящим образом, отверстия являются резьбовыми или безрезьбовыми. Suitably, the holes are threaded or non-threaded.
Подходящим образом, отверстия содержат модуль в одном или более отверстиях. Suitably, the holes contain the module in one or more holes.
Подходящим образом, модуль является резьбовым или безрезьбовым. Suitably, the module is threaded or threadless.
Подходящим образом, модуль приспособлен для содержания или хранения среды для культивирования клеток или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа.Suitably, the module is adapted to contain or store the cell culture medium, or to monitor the conditions in the chamber, or to sample the gas, or to characterize the gas.
Подходящим образом, один или несколько модулей содержат среду для культивирования клеток. Suitably, one or more modules contain a cell culture medium.
Подходящим образом, среда для культивирования клеток содержит культуру клеток, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. Suitably, the cell culture medium comprises a cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
Подходящим образом, модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. Suitably, modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected thereto.
Подходящим образом, модуль содержит микровесы на кристалле кварца. Suitably, the module contains a microbalance on a quartz crystal.
Подходящим образом, соединительная конструкция соединена со вторым каналом. Suitably, the connecting structure is connected to the second channel.
Подходящим образом, соединительная конструкция является полой. Suitably, the connecting structure is hollow.
Подходящим образом, насос дополнительно содержит двигатель. Suitably, the pump further comprises a motor.
Подходящим образом, давление нагнетания насоса соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. Suitably, the pump discharge pressure corresponds to atmospheric pressure or pressure above or below atmospheric pressure.
Подходящим образом, рабочий объем насоса составляет от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл. Suitably, the pump displacement is from about 0 to 100 ml, or from about 1 to about 100 ml.
Подходящим образом, насос содержит нержавеющую сталь.Suitably, the pump comprises stainless steel.
Подходящим образом, камера представляет собой цилиндр. Suitably, the chamber is a cylinder.
Подходящим образом, камера содержит стекло. Suitably, the chamber comprises glass.
Подходящим образом, камера насоса имеет объем, составляющий приблизительно 100 мл. Suitably, the pump chamber has a volume of approximately 100 ml.
В дополнительном аспекте предоставлен насос для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа, причем указанная камера содержит основу и один или более модулей для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа; и (ii) канал, используемый для приема и выпуска газа. In a further aspect, a gas volume displacement pump is provided, comprising: (i) a chamber configured to contain a gas volume, said chamber comprising a base and one or more modules for containing or storing cell culture medium, or for monitoring conditions in the chamber , or for gas sampling, or for gas characterization; and (ii) a conduit used to receive and release the gas.
Подходящим образом, насос представляет собой поршневой насос.Suitably, the pump is a piston pump.
Подходящим образом, модули расположены в основе камеры. Suitably, the modules are located at the base of the chamber.
Подходящим образом, модули являются резьбовыми или безрезьбовыми. Suitably, the modules are threaded or non-threaded.
Подходящим образом, модули приспособлены для содержания среды для культивирования клеток, или выполнены с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или приспособлены для слежения за условиями в камере, или приспособлены для слежения за условиями в камере, или приспособлены для отбора проб газа, или приспособлены для определения характеристик газа.Suitably, the modules are adapted to contain cell culture medium, or are configured to store cell culture medium, or are adapted to monitor chamber conditions, or are adapted to monitor chamber conditions, or are adapted to gas sampling, or are adapted to determination of gas characteristics.
Подходящим образом, один или более модулей содержат среду для культивирования клеток. Suitably, one or more modules contain a cell culture medium.
Подходящим образом, среда для культивирования клеток содержит культуру клеток или контактирует с ней, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. Suitably, the cell culture medium contains or is in contact with the cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
Подходящим образом, модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. Suitably, modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected thereto.
Подходящим образом, модуль содержит микровесы на кристалле кварца. Suitably, the module contains a microbalance on a quartz crystal.
Подходящим образом, соединительная конструкция соединена с каналом. Suitably, the connecting structure is connected to the channel.
Подходящим образом, соединительная конструкция является полой. Suitably, the connecting structure is hollow.
Подходящим образом, насос дополнительно содержит двигатель. Suitably, the pump further comprises a motor.
Подходящим образом, давление нагнетания соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. Suitably, the discharge pressure corresponds to atmospheric pressure or pressure above or below atmospheric pressure.
Подходящим образом, рабочий объем насоса составляет от приблизительно 0 до 1000 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл. Suitably, the pump displacement is from about 0 to 1000 ml, or from about 1 to about 100 ml.
Подходящим образом, насос содержит нержавеющую сталь.Suitably, the pump comprises stainless steel.
Подходящим образом, камера представляет собой цилиндр. Suitably, the chamber is a cylinder.
Подходящим образом, камера содержит стекло. Suitably, the chamber comprises glass.
Подходящим образом, объем камеры представляет объем полости легкого или его части.Suitably, the volume of the chamber represents the volume of the cavity of the lung or part thereof.
В дополнительном аспекте, предоставлена соединительная конструкция, приспособленная для соединения по меньшей мере двух насосов для передачи газа между ними, причем указанная соединительная конструкция содержит полый канал и одно или более резьбовых или безрезьбовых отверстий в стенках соединительной конструкции. In a further aspect, a connection structure is provided adapted to connect at least two pumps for transferring gas between them, said connection structure comprising a hollow channel and one or more threaded or non-threaded holes in the walls of the connection structure.
Подходящим образом, резьбовые отверстия содержат резьбовой модуль в одном или более отверстиях, причем указанный модуль приспособлен для содержания среды для культивирования клеток или выполнен с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или приспособлен для слежения за условиями в камере, или приспособлен для слежения за условиями в камере, или приспособлен для отбора проб газа, или приспособлен для определения характеристик газа. Suitably, the threaded holes comprise a threaded module in one or more holes, said module being adapted to contain the cell culture medium, or configured to store the cell culture medium, or adapted to monitor the conditions in the chamber, or adapted to monitor the conditions in the cell. chamber, or adapted for gas sampling, or adapted for gas characterization.
Подходящим образом, один или более модулей содержат среду для культивирования клеток. Suitably, one or more modules contain a cell culture medium.
Подходящим образом, среда для культивирования клеток содержит культуру клеток или контактирует с ней, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. Suitably, the cell culture medium contains or is in contact with the cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
Подходящим образом, модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. Suitably, modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected thereto.
Подходящим образом, соединительная конструкция является полой. Suitably, the connecting structure is hollow.
Подходящим образом, соединительная конструкция является разветвленной.Suitably, the connecting structure is branched.
Подходящим образом, каждая конечная ветвь соединительной конструкции может быть соединена с отдельным насосом.Suitably, each terminal branch of the connection structure may be connected to a separate pump.
Подходящим образом, соединительная конструкция представляет объем проводящих воздухоносных путей легкого, подходящим образом человеческого легкого.Suitably, the connecting structure represents the volume of the conducting airways of the lung, suitably the human lung.
Подходящим образом, модули расположены в горизонтальной плоскости в стенках соединительной конструкции. Suitably, the modules are arranged in a horizontal plane in the walls of the connecting structure.
Подходящим образом, модули приспособлены для того, чтобы содержать культуру клеток, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. Suitably, the modules are adapted to contain a cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
Подходящим образом, модуль представляет собой камеру для содержания культуры клеток, причем указанная камера содержит микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. Suitably, the module is a cell culture chamber, said chamber comprising a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected thereto.
Подходящим образом, модули приспособлены для слежения за условиями в соединительной конструкции и/или для отбора проб газа, и/или для определения характеристик газа. Suitably, the modules are adapted to monitor conditions in the connection structure and/or to take gas samples and/or to characterize the gas.
Подходящим образом, соединительная конструкция содержит нержавеющую сталь. Suitably, the connecting structure comprises stainless steel.
Также описана система, содержащая насосы, описанные в настоящем документе. Also described is a system containing the pumps described in this document.
Подходящим образом, система дополнительно содержит соединительную конструкцию, как описано в настоящем документе.Suitably, the system further comprises a connecting structure as described herein.
Подходящим образом, насосы соединены с помощью соединительной конструкции. Suitably, the pumps are connected by a connecting structure.
В дополнительном аспекте предоставлен способ моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей, включающий применение системы, описанной в настоящем документе.In a further aspect, a method is provided for modeling the interaction between a test atmosphere and a model airway, including using the system described herein.
Также описано применение системы, описанной в настоящем документе, для моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей.Also describes the use of the system described in this document to simulate the interaction between the test atmosphere and the model of the respiratory tract.
Также описан способ определения воздействия атмосферы испытания на культуру клеток, содержащуюся в модели дыхательных путей, включающий применение системы, описанной в настоящем документе.Also described is a method for determining the effect of the test atmosphere on a cell culture contained in a model respiratory tract, including the use of the system described in this document.
Также описано использование системы, описанной в настоящем документе, для определения воздействия атмосферы испытания на культуру клеток, содержащуюся в модели дыхательных путей.Also described is the use of the system described herein to determine the effect of the test atmosphere on a cell culture contained in a model airway.
В дополнительном аспекте раскрыт способ определения воздействия атмосферы испытания на культуру клеток, содержащуюся в модели дыхательных путей, включающий следующие этапы: (a) обеспечение системы, описанной в настоящем документе, причем система содержит культуру клеток в одном или более модулях; и (b) сравнение культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания, при этом разница между культурой клеток до и/или после воздействия на клетки атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток.In a further aspect, a method for determining the effect of a test atmosphere on a cell culture contained in a model airway is disclosed, comprising the steps of: (a) providing the system described herein, the system comprising the cell culture in one or more modules; and (b) comparing the cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere, wherein the difference between the cell culture before and/or after exposure of the cells to the test atmosphere is indicative of whether the test atmosphere is affecting the cell culture.
Дополнительный аспект относится к способу моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей в системе, описанной в настоящем документе, включающему следующие этапы: (a) при открытом первом клапане первого насоса и закрытом втором клапане первого насоса обеспечение газа, содержащего атмосферу испытания, в первом насосе через первый канал; (b) закрывание первого клапана и открывание второго клапана первого насоса и закрывание клапанов на пластине поршня первого насоса; (c) приведение в действие второго насоса для втягивания атмосферы испытания в соединительную конструкцию и продувание камеры первого насоса и соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) открывание первого клапана первого насоса в направлении к окружающему воздуху и создание герметичного соединения между первым каналом и вторым каналом первого насоса; и (e) через определенный период времени использование второго насоса для смещения атмосферы испытания через соединительную конструкцию и через первый клапан первого насоса.A further aspect relates to a method for modeling the interaction between a test atmosphere and a model airway in the system described herein, comprising the steps of: (a) with the first valve of the first pump open and the second valve of the first pump closed, providing a gas containing the test atmosphere in the first pump through the first channel; (b) closing the first valve and opening the second valve of the first pump and closing the valves on the piston plate of the first pump; (c) actuating the second pump to draw the test atmosphere into the connection structure and blowing the first pump chamber and connection structure with ambient air; (d) opening the first valve of the first pump towards ambient air and creating a tight connection between the first channel and the second channel of the first pump; and (e) after a certain period of time, using the second pump to move the test atmosphere through the connecting structure and through the first valve of the first pump.
Дополнительно описан способ определения воздействия атмосферы испытания на модель дыхательных путей в системе, описанной в настоящем документе, включающий следующие этапы: (a) при открытом первом клапане первого насоса и закрытом втором клапане первого насоса обеспечение газа, содержащего атмосферу испытания, в первом насосе через первый канал; (b) закрывание первого клапана и открывание второго клапана первого насоса и закрывание клапанов на пластине поршня первого насоса; (c) приведение в действие второго насоса для втягивания атмосферы испытания через соединительную конструкцию и продувание камеры первого насоса и соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) открывание первого клапана первого насоса в направлении к окружающему воздуху и создание герметичного соединения между первым каналом и вторым каналом первого насоса; и (e) через определенный период времени использование второго насоса для смещения атмосферы испытания через соединительную конструкцию и через первый клапан первого насоса; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в одном или более модулях, расположенных в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов, и указанный способ включает дополнительный этап определения влияния атмосферы испытания на культуру клеток, при этом отличие культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток. Additionally, a method is described for determining the effect of a test atmosphere on a model airway in the system described herein, comprising the following steps: (a) with the first valve of the first pump open and the second valve of the first pump closed, providing a gas containing the test atmosphere in the first pump through the first channel; (b) closing the first valve and opening the second valve of the first pump and closing the valves on the piston plate of the first pump; (c) actuating the second pump to draw the test atmosphere through the connecting structure and blowing the first pump chamber and the connecting structure with ambient air; (d) opening the first valve of the first pump towards the ambient air and creating a tight connection between the first channel and the second channel of the first pump; and (e) after a certain period of time, using the second pump to move the test atmosphere through the connecting structure and through the first valve of the first pump; wherein the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in one or more modules located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options, and this method includes the additional step of determining the effect of the test atmosphere on cell culture, wherein the difference in cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere is an indication that the test atmosphere affects the cell culture.
Подходящим образом, модули приспособлены для слежения за условиями системы и/или для отбора проб газа, и/или для определения характеристик газа и указанный способ содержит получение одного или более измерений из модулей. Suitably, the modules are adapted to monitor system conditions and/or to take gas samples and/or to characterize the gas, and said method comprises obtaining one or more measurements from the modules.
Также раскрыт способ моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей, включающий следующие этапы: (a) обеспечение атмосферы испытания в камере первого насоса; (b) отведение атмосферы испытания из первого насоса в соединительную конструкцию, соединяющую первый насос со вторым насосом; (c) продувание первого насоса и по меньшей мере части соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) удерживание атмосферы испытания во втором насосе и соединительной конструкции в течение определенного периода времени; (e) смещение атмосферы испытания в соединительную конструкцию и первый насос с помощью второго насоса; и (f) выполнение одного или более циклов накачивания окружающего воздуха во второй насос; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов. Also disclosed is a method for simulating the interaction between a test atmosphere and a model airway, comprising the steps of: (a) providing a test atmosphere in a first pump chamber; (b) venting the test atmosphere from the first pump to a connection structure connecting the first pump to the second pump; (c) blowing the first pump and at least part of the connection structure with ambient air; (d) holding the test atmosphere in the second pump and connection structure for a specified period of time; (e) displacement of the test atmosphere into the connecting structure and the first pump by means of the second pump; and (f) performing one or more cycles of pumping ambient air into the second pump; while the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options.
Подходящим образом, этап (d) включает удержание атмосферы испытания во втором насосе и части соединительной конструкции, которая все еще содержит атмосферу испытания, в течение определенного периода времени. Suitably, step (d) includes holding the test atmosphere in the second pump and the part of the connecting structure that still contains the test atmosphere for a certain period of time.
Подходящим образом, насосы представляют собой поршневые насосы, содержащие пластину поршня и основу.Suitably, the pumps are piston pumps comprising a piston plate and a base.
Подходящим образом, первый насос является таким, как определено в вариантах осуществления настоящего изобретения.Suitably, the first pump is as defined in the embodiments of the present invention.
Подходящим образом, второй насос является таким, как определено в вариантах осуществления настоящего изобретения.Suitably, the second pump is as defined in the embodiments of the present invention.
Подходящим образом, соединительная конструкция является такой, как определено в вариантах осуществления настоящего изобретения.Suitably, the connection structure is as defined in the embodiments of the present invention.
Подходящим образом, способ осуществляют в кожухе, подходящим образом в кожухе с регулируемой температурой. Suitably, the process is carried out in a casing, suitably in a temperature controlled casing.
Подходящим образом, температуру кожуха регулируют с помощью термостата. Suitably, the jacket temperature is controlled by a thermostat.
Подходящим образом, температура в кожухе составляет приблизительно 37 °C.Suitably, the temperature in the casing is approximately 37°C.
Подходящим образом, разные объемы первого и второго насосов представляют внутренний объем разных отделов дыхательных путей, подходящим образом дыхательных путей человека. Suitably, the different volumes of the first and second pumps represent the internal volume of different parts of the airways, suitably of the human airways.
Подходящим образом, рабочий объем первого и второго насосов по меньшей мере равен максимальному достижимому впускаемому объему в соответствующем отделе дыхательных путей. Suitably, the working volume of the first and second pumps is at least equal to the maximum achievable inlet volume in the corresponding section of the respiratory tract.
Подходящим образом, давление нагнетания соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. Suitably, the discharge pressure corresponds to atmospheric pressure or pressure above or below atmospheric pressure.
Подходящим образом, рабочий объем первого насоса составляет от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл.Suitably, the displacement of the first pump is from about 0 to 100 ml, or from about 1 to about 100 ml.
Подходящим образом, рабочий объем второго насоса составляет от приблизительно 0 до 4000 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 4000 мл. Suitably, the working volume of the second pump is from about 0 to 4000 ml, or from about 1 to about 4000 ml.
Подходящим образом, объем камеры первого насоса меньше объема камеры второго насоса.Suitably, the chamber volume of the first pump is smaller than that of the second pump chamber.
Подходящим образом, объем камеры первого насоса представляет объем полости рта и ротоглотки, подходящим образом полости рта и ротоглотки человека.Suitably, the chamber volume of the first pump represents the volume of the oral cavity and oropharynx, suitably of the human oral cavity and oropharynx.
Подходящим образом, объем камеры второго насоса представляет объем полости легкого или его части, подходящим образом полости человеческого легкого или его части.Suitably, the volume of the chamber of the second pump represents the volume of the cavity of the lung or part thereof, suitably the cavity of the human lung or part thereof.
Подходящим образом, соединительная конструкция представляет объем проводящих воздухоносных путей легкого, подходящим образом человеческого легкого.Suitably, the connecting structure represents the volume of the conducting airways of the lung, suitably the human lung.
Подходящим образом, культура клеток расположена на основе пластины поршня первого и/или второго насоса, и/или в стенках соединительной конструкции. Suitably, the cell culture is located at the base of the piston plate of the first and/or second pump and/or in the walls of the connecting structure.
Подходящим образом, культура клеток представляет собой 2- или 3-мерную культуру. Suitably, the cell culture is a 2- or 3-dimensional culture.
Подходящим образом, указанный способ дополнительно содержит отслеживание условий и/или отбор проб газа, и/или определение характеристик газа в одном или более из первого насоса или второго насоса или соединительной конструкции, используя один или более модулей, содержащихся в них.Suitably, said method further comprises monitoring and/or gas sampling and/or characterizing the gas in one or more of the first pump or second pump or connection structure using one or more of the modules contained therein.
Подходящим образом, камера, содержащая культуру клеток дополнительно содержит микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. Suitably, the cell culture chamber further comprises a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected to it.
Подходящим образом, соединительная конструкция содержит нержавеющую сталь. Suitably, the connecting structure comprises stainless steel.
Подходящим образом, камера первого насоса имеет объем, составляющий приблизительно 100 мл.Suitably, the first pump chamber has a volume of approximately 100 ml.
Подходящим образом, камера второго насоса имеет объем, составляющий от приблизительно 1 литра до приблизительно 4 литров. Suitably, the chamber of the second pump has a volume of from about 1 liter to about 4 liters.
В дополнительном аспекте описан способ определения воздействия атмосферы испытания на модель дыхательных путей, включающий следующие этапы: (a) обеспечение атмосферы испытания в камере первого насоса; (b) отведение атмосферы испытания из первого насоса в соединительную конструкцию, соединяющую первый насос со вторым насосом; (c) продувание первого насоса и по меньшей мере части соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) удерживание атмосферы испытания во втором насосе и соединительной конструкции в течение определенного периода времени; (e) смещение атмосферы испытания через соединительную конструкцию и первый насос с помощью второго насоса; и (f) выполнение одного или более циклов накачивания окружающего воздуха во второй насос; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в одном или более модулях, расположенных в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов, и указанный способ включает дополнительный этап определения влияния атмосферы испытания на культуру клеток, при этом отличие культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток. In a further aspect, a method for determining the effect of a test atmosphere on a simulated airway is described, comprising the steps of: (a) providing a test atmosphere in a first pump chamber; (b) withdrawing the test atmosphere from the first pump to a connection structure connecting the first pump to the second pump; (c) blowing the first pump and at least part of the connection structure with ambient air; (d) holding the test atmosphere in the second pump and connection structure for a specified period of time; (e) displacement of the test atmosphere through the connecting structure and the first pump with the help of the second pump; and (f) performing one or more cycles of pumping ambient air into the second pump; wherein the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in one or more modules located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options, and this method includes the additional step of determining the effect of the test atmosphere on cell culture, wherein the difference in cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere is an indication that the test atmosphere affects the cell culture.
Подходящим образом, модули приспособлены для слежения за условиями системы и/или для отбора проб газа, и/или для определения характеристик газа и указанный способ содержит получение одного или более измерений из модулей. Suitably, the modules are adapted to monitor system conditions and/or to take gas samples and/or to characterize the gas, and said method comprises obtaining one or more measurements from the modules.
Также описано устройство, выполненное с возможностью или приспособленное для осуществления способа (способов), описанных в настоящем документе.Also described is a device capable of or adapted to carry out the method(s) described herein.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фиг. 1 изображена система 10 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, при этом также изображены: первый насос 40 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; второй насос 80 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; и соединительная конструкция 50 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. In FIG. 1 shows a
На фиг. 2 и 3 изображены модули 113, 213 согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. In FIG. 2 and 3
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯADVANTAGES OF THE INVENTION
Поскольку процессы, влияющие на физико-химические свойства атмосферы испытания в дыхательных путях, а также режим их взаимодействия (например, доставка дозы) моделируют с помощью физических и функциональных свойств системы, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может быть получена информация о дозировке, имеющая клиническое значение. Because the processes that affect the physicochemical properties of the airway test atmosphere, as well as their mode of interaction (e.g., dose delivery) are modeled using the physical and functional properties of the system, according to embodiments of the present invention, dosage information of clinical relevance can be obtained. .
Влияние одной или более атмосфер испытания на один или более отделов дыхательных путей может быть изучено согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. The effect of one or more test atmospheres on one or more airways can be studied in accordance with embodiments of the present invention.
Влияние одной или более атмосфер испытания на один или более отделов дыхательных путей может быть изучено одновременно или поэтапно, при необходимости, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. The effect of one or more test atmospheres on one or more airways can be studied simultaneously or in stages, if necessary, according to embodiments of the present invention.
Модули, которые могут использоваться в системе, предлагают гибкость применительно к открытой системе для испытаний, ожидаемым результатам экспериментов и параметров воздействия, которые необходимо отслеживать согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. The modules that can be used in the system offer flexibility in terms of an open system for testing, the expected results of experiments, and the exposure parameters that need to be monitored according to embodiments of the present invention.
Модули можно заново спроектировать или изменить согласно конкретным требованиям, без необходимости в изменении общей конструкции и функции системы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Modules can be redesigned or modified according to specific requirements, without the need to change the overall design and function of the system according to embodiments of the present invention.
Для многих применений, генерирование аэрозоля приводится в действие самой системой, что означает, что генераторы аэрозоля/курительные машины не требуются согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Это может упростить конструкцию системы. For many applications, aerosol generation is driven by the system itself, which means that aerosol generators/smoking machines are not required according to embodiments of the present invention. This can simplify the design of the system.
В некоторых вариантах осуществления система может быть модульной по своей природе. Это означает, что различные компоненты, такие как насосы и соединительная конструкция, например, при необходимости можно легко заменять по отдельности. Это может облегчить частичный редизайн, усовершенствование или замену деталей системы согласно конкретным требованиям.In some embodiments, the system may be modular in nature. This means that various components such as pumps and connection structure, for example, can be easily replaced individually if necessary. This can facilitate partial redesign, improvement or replacement of parts of the system according to specific requirements.
Рот, время задержки дыхания и динамические модели потока, встречающиеся во время дыхания, могут быть смоделированы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. The mouth, breath holding time, and dynamic flow patterns encountered during breathing may be modeled according to embodiments of the present invention.
Настоящее изобретение, согласно некоторым вариантам осуществления, может учитывать период задержки во рту, во время которого аэрозолю с высокой плотностью позволяют задержаться на несколько секунд перед втягиванием в дыхательные пути вместе с большим объемом разбавляющего воздуха.The present invention, in some embodiments, may allow for a holding period in the mouth during which the high density aerosol is allowed to linger for a few seconds before being drawn into the airways along with a large volume of dilution air.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
При осуществлении на практике настоящего изобретения используют, в определенных вариантах осуществления, традиционные методики инженерии, микробиологии, клеточной биологии и биохимии. Биологические методики полностью объяснены в литературе, такой как Molecular Cloning: A Laboratory Manual, второе издание (Sambrook et al., 1989) Cold Spring Harbor Press; Oligonucleotide Synthesis (MJ. Gait, ed., 1984); Methods in Molecular Biology, Humana Press; Cell Biology: A Laboratory Notebook (J. E. CeIMs, ed., 1998) Academic Press; Animal Cell Culture (R.I. Freshney, ed., 1987); Introduction to Cell and Tissue Culture (J. P. Mather and P.E. Roberts, 1998) Plenum Press; Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures (A. Doyle, IB. Griffiths, and D.G. Newell, eds., 1993-8) J. Wiley and Sons; Methods in Enzymology (Academic Press, Inc.); Current Protocols in Molecular Biology (F.M. Ausubel et al., eds., 1987); PCR: The Polymerase Chain Reaction, (Mullis et al., eds., 1994). Процедуры, в которых используются коммерчески доступные наборы и реагенты, обычно будут применяться в соответствии с протоколами, определенными производителем, если не указано иное.In the practice of the present invention, conventional techniques of engineering, microbiology, cell biology, and biochemistry are used, in certain embodiments. Biological techniques are fully explained in literature such as Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition (Sambrook et al., 1989) Cold Spring Harbor Press; Oligonucleotide Synthesis (MJ. Gait, ed., 1984); Methods in Molecular Biology, Humana Press; Cell Biology: A Laboratory Notebook (J. E. CeIMs, ed., 1998) Academic Press; Animal Cell Culture (R.I. Freshney, ed., 1987); Introduction to Cell and Tissue Culture (J. P. Mather and P. E. Roberts, 1998) Plenum Press; Cell and Tissue Culture: Laboratory Procedures (A. Doyle, IB. Griffiths, and D. G. Newell, eds., 1993-8) J. Wiley and Sons; Methods in Enzymology (Academic Press, Inc.); Current Protocols in Molecular Biology (F.M. Ausubel et al., eds., 1987); PCR: The Polymerase Chain Reaction, (Mullis et al., eds., 1994). Procedures that use commercially available kits and reagents will generally be performed according to the protocols specified by the manufacturer, unless otherwise specified.
Используемым в данном документе техническим терминам и выражениям следует придавать значение, которое обычно применяется к ним в данной области. Все определения терминов, используемые в данном тексте, применяются ко всему содержанию настоящей заявки. The technical terms and expressions used in this document should be given the meaning normally applied to them in the art. All definitions of terms used in this text apply to the entire content of this application.
Термин «содержащий» не исключает другие элементы или этапы. The term "comprising" does not exclude other elements or steps.
Форма единственного числа не исключает множественное число. The singular form does not exclude the plural.
Термин «и/или» означает, например, (a) или (b) или и (а), и (b).The term "and/or" means, for example, (a) or (b) or both (a) and (b).
Термины «содержащий», «содержит» и «в состав входят», используемые в данном документе, являются синонимами «включающий», «включает» или «содержащий в себе», «содержит в себе» и являются включающими или неограничивающими и не исключают дополнительных, не перечисленных представителей, элементов или стадий способа. Термин «состоящий из» означает, что дополнительные компоненты исключены и имеются только упомянутые элементы и ничего больше.The terms “comprising,” “comprises,” and “comprises” as used herein are synonymous with “comprising,” “comprises,” or “comprising,” “comprises,” and are inclusive or non-limiting and do not exclude additional , not listed representatives, elements or steps of the method. The term "consisting of" means that the additional components are excluded and there are only the mentioned elements and nothing else.
Предусматривается, что термин «приблизительно», используемый в данном документе в отношении измеряемого значения, такого как параметр, количество, временной срок и т. п., охватывает изменчивость указанного значения и отклонения от него, в частности отклонения на ±10% или менее, предпочтительно на ±5% или менее, более предпочтительно на ±1% или менее и еще более предпочтительно на ±0,1% или менее от указанного значения, если такие изменения являются допустимыми при осуществлении настоящего изобретения. Следует понимать, что значение, к которому относится модификатор «приблизительно», также конкретно и предпочтительно раскрыто само по себе.The term "approximately" as used herein in relation to a measurable value, such as a parameter, amount, time period, etc., is intended to cover the variability of the specified value and deviations from it, in particular deviations of ± 10% or less, preferably ±5% or less, more preferably ±1% or less, and even more preferably ±0.1% or less of the specified value, if such changes are acceptable in the practice of the present invention. It should be understood that the meaning to which the modifier "about" refers is also specifically and preferably disclosed on its own.
Перед более подробным обсуждением вариантов осуществления будет предоставлен первый обзор. Варианты осуществления предоставляют устройства и способы, которые могут иметь различные варианты применения для изучения дыхательных путей. Например, варианты осуществления находят применение в изучении осаждения и/или конденсации одного или более составляющих, присутствующих в атмосфере испытания, на внутренних поверхностях устройства, включая их повторное испарение. Варианты осуществления также обеспечивают оценку атмосфер испытания, которые могут быть исследованы во время их прохождения через устройство с целью изучения изменений концентрации аэрозоля и/или роста аэрозольных частиц и/или уменьшения аэрозольных частиц. Влияние атмосфер испытания на системы для биологических испытаний, присутствующих внутри устройства/системы, может быть изучено в вариантах осуществления настоящего изобретения.Before a more detailed discussion of the embodiments, a first overview will be provided. Embodiments provide devices and methods that may have a variety of uses for studying the respiratory tract. For example, embodiments find use in studying the deposition and/or condensation of one or more constituents present in the test atmosphere on the internal surfaces of the device, including their re-evaporation. Embodiments also provide an evaluation of the test atmospheres that can be examined during their passage through the device in order to study changes in aerosol concentration and/or growth of aerosol particles and/or reduction of aerosol particles. The effect of test atmospheres on biological test systems present within the device/system can be studied in embodiments of the present invention.
СистемаSystem
В одном аспекте описана система 10 для определения взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей, причем указанная система содержит: (a) первый насос, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания первого объема газа, содержащего атмосферу испытания; (ii) первый канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа и содержащий клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, причем в открытом положении указанный клапан способен открываться в направлении атмосферы испытания или окружающего воздуха; (iii) второй канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа и содержащий клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; и (iv) двигатель для управления работой первого насоса; второй насос, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания второго объема газа, при этом первый и второй объемы газа отличаются друг от друга; (ii) канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа; (iii) пластину поршня в камере, причем указанная пластина поршня содержит один или более просветов для поступления или притока газа в камеру при этом один или более, или каждый, из просветов включают в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа; и (iv) двигатель для управления работой второго насоса; (c) соединительную конструкцию, используемую для передачи газа из первого насоса во второй насос; и (d) одно или более отверстий в первом насосе или втором насосе или стенках соединительной конструкции или в сочетании двух или более указанных вариантов, причем указанные отверстия способны вмещать в себя модуль для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа.In one aspect, a system 10 is described for determining the interaction between a test atmosphere and a model airway, said system comprising: (a) a first pump comprising: (i) a chamber configured to contain a first volume of gas containing the test atmosphere; (ii) a first passage capable of receiving and discharging gas and comprising a valve for adjusting the flow of gas passing through the first passage, said valve being movable between open and closed positions, said valve being capable of opening towards the atmosphere in the open position test or ambient air; (iii) a second channel configured to receive and release gas and containing a valve for adjusting the flow of gas passing through the second channel, and the specified valve is movable between open and closed positions; and (iv) a motor for controlling the operation of the first pump; a second pump comprising: (i) a chamber configured to contain a second gas volume, wherein the first and second gas volumes are different from each other; (ii) a channel configured to receive and release gas; (iii) a piston plate in the chamber, said piston plate having one or more lumens for gas entry or flow into the chamber, wherein one or more, or each, of the lumens includes a valve movable between open and closed positions, and able to regulate the flow or inflow of gas; and (iv) a motor for controlling the operation of the second pump; (c) a connection structure used to transfer gas from the first pump to the second pump; and (d) one or more openings in the first pump or the second pump or the walls of the interconnecting structure, or a combination of two or more of these options, which openings are capable of receiving a module for containing or storing cell culture medium, or for monitoring conditions in chamber, or for gas sampling, or for gas characterization.
Газ может представлять собой атмосферу испытания или он может содержать атмосферу испытания.The gas may be the test atmosphere or it may contain the test atmosphere.
На фиг. 1 изображена система 10 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Система 10 включает в себя по меньшей мере два насоса 40, 80. Два или более насосов 40, 80 соединены друг с другом. В некоторых вариантах осуществления два или более насосов 40, 80 соединены друг с другом посредством разветвленной полой конструкции 50. Каждый насос 40, 80 может приводиться в действие собственным отдельным двигателем 41, 81 или два или более насосов могут приводиться в действие одним и тем же двигателем 41, 81, при необходимости. Вся система 10 может быть расположена в климатическом кожухе 11, оснащенном термостатом 12 для регулировки температуры в кожухе 11. Камеры насосов 40, 80 могут быть выполнены таким образом, чтобы представлять внутренние объемы разных отделов дыхательных путей - таких как дыхательные пути человека или животного. Эти могут быть выполнены с возможностью обеспечения рабочего объема, который по меньшей мере равен максимальному достижимому впускаемому объему в соответствующем отделе дыхательных путей. В частности, один (первый) насос 40 может представлять объем полости рта и ротоглотки, такой как полость рта и ротоглотки человека или животного. Другой второй насос 80 может представлять объем полости легкого или его частей, такой как полость отдельных долей легкого или меньших элементов, в частности, полости легкого человека или животного или его частей. Разветвленная полая соединительная конструкция 50 может представлять размеры проводящих воздухоносных путей, таких как одно или более из перечисленного: полость носоглотки, гортанная часть глотки, гортань, трахея, бронхи и бронхиолярные структуры до дыхательных бронхиол, в частности, проводящих воздухоносных путей человека или животного. Разветвленная полая соединительная конструкция 50 может представлять размеры проводящих воздухоносных путей, включая полость носоглотки, гортанную часть глотки, гортань, трахею, бронхи и бронхиолярные структуры до дыхательных бронхиол. Размеры, например, величины диаметра и длины, а также схема разветвления разных вспомогательных частей соединительной конструкции 50 может напоминать древовидную структуру проводящих воздухоносных путей.In FIG. 1 depicts a
Как изображено на фиг. 1, разветвленная полая конструкция 50 может быть соединена с центральным отверстием 43, 83 в основе 44, 84 камеры 42, 82 каждого насоса 40, 80. В некоторых вариантах осуществления несколько отверстий, выемок или гнезд 51 могут присутствовать на основе 44, 84 камеры (камер) 42, 82, которые могут быть расположены симметрично вокруг центрального отверстия 43, 83. Расположенный непосредственно в месте соединения между насосом 40 и соединительной конструкцией 50, клапан 44a может использоваться для обеспечения герметизации насоса 40 от всех других частей системы.As shown in FIG. 1, a branched
Насос 40, представляющий полость рта, может иметь одно или более отверстий 43, через которые атмосфера (атмосферы) испытания и разбавляющий воздух могут выходить из насоса 40 к разветвленной полой конструкции 50. Точка входа и выхода атмосферы 90 испытания обычно расположена на пластине 45 поршня насоса 40, подходящим образом в ее центре. Она может проходить сквозь полую ось 46 поршня, поверх которой может находиться клапан 44a, такой как трехходовой клапан. В вариантах осуществления клапан 44a можно закрывать или открывать по направлению к источнику атмосферы испытания или окружающему воздуху. Группа из одного или более (например, множества) просветов 47, через которые окружающий воздух может поступать в систему, расположена на пластине 45 поршня и необязательно имеет радиальное расположение. Один или более клапанов 48 (например, множество) на одном или более, или всех, просветах могут использоваться для обеспечения открывания или закрывания одного или более из этих просветов 47. В некоторых вариантах осуществления каждый просвет 47 регулируется клапаном 48. В некоторых вариантах осуществления группа из одного или более (например, множества) просветов, через которые окружающий воздух может поступать в систему, может расположена на пластине поршня 84 второго насоса, необязательно в радиальном расположении. Один или более клапанов (например, множество) могут использоваться для обеспечения открывания или закрывания одного или более из этих просветов. В некоторых вариантах осуществления каждый просвет регулируется клапаном. В некоторых вариантах осуществления группа из одного или более (например, множества) просветов, через которые окружающий воздух может поступать в систему, может быть расположена на пластине поршня первого и второго насоса, необязательно в радиальном расположении. Преимущественным образом, разветвленную полую конструкцию 50 можно отсоединить от насосов 40, 80. Преимущественным образом, разветвленную полую конструкцию 50 можно разобрать на составные части. Это может обеспечить легкий доступ для размещения или извлечения испытательных систем и/или для очистки. The
Основания 44, 84 насосов 40, 80 можно извлечь для размещения/извлечения испытательных систем и для очистки.The
В основе 44, 84 каждого насоса 40, 80, а также в разных частях соединительной конструкции 50, могут быть расположены отверстия, выемки или гнезда 51, такие как резьбовые или безрезьбовые отверстия, резьбовые или безрезьбовые выемки или резьбовые или безрезьбовые гнезда 113, 213. Отверстия, выемки или гнезда 51 могут иметь различные местоположения, например, на основах 44, 84 одного или более насосов 40, 80, или они могут быть расположены вокруг центрального отверстия 43, 83 или в разветвленной полой конструкции 50 в различных выбранных местоположениях, подходящим образом на нижней стороне разветвленной полой конструкции 50 или в любом сочетании перечисленного.In the
Отверстия, выемки или гнезда 51 могут использоваться для обеспечения монтажа разных модулей 112, 212 или приспособлений в них или на них, которые могут использоваться для слежения за работой системы 10 и/или для проведения экспериментов и/или для сбора образцов и т. п. Примеры таких модулей 112, 212 или приспособлений показаны на фиг. 2 и фиг. 3 и описаны в настоящем документе. Holes, recesses or
Преимущественным образом, насосы 40, 80, используемые в системе 10, таким образом могут функционировать не только для транспортировки атмосфер испытания, но они также могут функционировать как камеры для воздействия. Advantageously, the
На фиг. 2 и 3 изображен вариант осуществления настоящего изобретения, в котором отверстия, выемки или гнезда 51 имеют необязательную форму резьбовых отверстий, выемок или гнезд 112, 212. Одно или более отверстий, выемок или гнезд 51 может содержать один или более модулей 112, 212. Использование резьбы облегчает простую установку и замену модуля (модулей) 112, 212. Использование резьбы в отверстиях, выемках или гнездах 51 является необязательным, поскольку модули могут быть выполнены таким образом, чтобы их можно быть вставлять или вдвигать в отверстия, выемки или гнезда 51 образуя герметичное взаимодействие между ними. Модули могут иметь плотную посадку. Уплотнение может быть обеспечено путем использования кольцевых прокладок и т. п. In FIG. 2 and 3 depict an embodiment of the present invention in which holes, recesses or
Используемые модули 112, 212 могут быть приспособлены для различных целей в зависимости от требований конфигурируемой системы. Например, модули 112, 212 могут быть приспособлены для содержания или хранения среды для культивирования клеток или для слежения за условиями в камере 42, 82 или для отбора образцов газа или жидкости или для определения характеристик газа и т. п. Модули 112, 212 могут быть расположены на основе 44, 84 первого 40 и/или второго 80 насоса, и/или в стенках соединительной конструкции 50. В одном конкретном варианте осуществления один или более модулей 112, 212 могут быть выполнены с возможностью содержания или хранения среды для культивирования клеток. Согласно этому варианту осуществления, один или более модулей 112, 212 могут представлять собой емкости, способные удерживать жидкость или раствор. Среда для культивирования клеток может содержать культуру клеток, такую как 2- или 3-мерная культура клеток, или может контактировать с ней. В некоторых вариантах осуществления модуль (модули) 113, 213, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. Модули 113, 213 в общем будут расположены в горизонтальной плоскости в одном или более из перечисленного: первый насос 40, или второй насос 80, или стенки соединительной конструкции 50. The
Как видно на фиг. 2 и 3, отверстия, выемки или гнезда 51 необязательно могут быть выполнены с возможностью содержания резьбовой выемки или гнезда 112, 212. Резьбовая выемка или гнездо 113, 213 может содержать один или более датчиков 114, 214 одного или более приспособлений 116, 216. Такое приспособление 116, 216 может использоваться для отслеживания внутренних условий системы или для определения характеристик атмосферы испытания или для отбора образцов и т. п. Работой приспособления (приспособлений) 116, 216 может управлять компьютер 117, 217. Резьбовая выемка или гнездо 113, 213 и/или модули 112, 212 могут быть приспособлены для использования в качестве культивационной камеры 115, 215, в которую можно поместить системы для биологических испытаний (например, органотипические культуры клеток эпителия дыхательных путей человека, как описано в настоящем документе), для воздействия атмосферой испытания. Резьбовые отверстия, выемки или гнезда 113, 213 могут быть приспособлены для содержания улавливающих средств, в которых может происходить отбор образцов атмосферы испытания для анализов. Отбор образцов среды для культивирования клеток или улавливающего средства во время воздействия атмосферой испытания, можно получить разными способами, в том числе путем использования системы 211 микрофлюидного насоса. Могут использоваться модули 112, 212, содержащие микровесы на кристалле кварца (QCM, 219). Модули 112, 212, на которых могут быть установлены датчики 214, камеры 215 или QCM 219, можно вставить в любую камеру 42, 82 или внутреннюю часть разветвленной полой конструкции 50 системы. Работой одного или нескольких QCM 219 может управлять компьютер 220. Система 10 может полностью или частично управляться компьютером 13, при необходимости. Система 10 может быть частично или полностью автоматизированной. As seen in FIG. 2 and 3, holes, recesses or
Система 10 может содержать один или более (например, множество) первых насосов. Система 10 может содержать один или более (например, множество) вторых насосов. Система 10 может содержать один или более (например, множество) первых насосов и один или более вторых насосов.
Первый насосFirst pump
В одном аспекте описан насос, подходящим образом поршневой насос, для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа и содержащую основу и одно или более отверстий, способных вмещать модуль для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа; (ii) первый канал для приема и выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий первый клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный первый клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, причем в открытом положении указанный клапан может открываться в направлении атмосферы испытания или окружающего воздуха; (iii) второй канал для приема и выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий второй клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; и (iv) пластину поршня в камере, причем указанная пластина поршня содержит один или более просветов для поступления или притока газа в камеру при этом один или более, или каждый, из просветов включают в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа.In one aspect, a pump, suitably a piston pump, for displacing a volume of gas is described, comprising: (i) a chamber configured to contain a volume of gas and comprising a base and one or more openings capable of accommodating a module for containing or storing cell culture medium, or to monitor the conditions in the chamber, or to take samples of the gas, or to characterize the gas; (ii) a first channel for receiving and discharging gas when it is contained in the chamber, and containing a first valve for adjusting the flow of gas passing through the first channel, wherein said first valve is movable between open and closed positions, and in the open position, said the valve may open towards the test atmosphere or ambient air; (iii) a second passage for receiving and discharging gas when contained in the chamber and containing a second valve for adjusting the flow of gas passing through the second passage, said valve being movable between open and closed positions; and (iv) a piston plate in the chamber, said piston plate having one or more lumens for gas entry or flow into the chamber, wherein one or more, or each, of the lumen includes a valve movable between open and closed positions. and capable of regulating the supply or inflow of gas.
Также описан поршневой насос для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа и содержащую пластину поршня, содержащую один или более просветов для поступления или притока газа в камеру, при этом один или более, или каждый, из просветов включают в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа; (ii) первый канал для приема газа, содержащий первый клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный первый клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; и (iii) второй канал для выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий второй клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями.Also described is a piston pump for displacing a volume of gas, comprising: (i) a chamber configured to contain a volume of gas and containing a piston plate containing one or more gaps for the entry or inflow of gas into the chamber, with one or more, or each, of the lumens include a valve movable between open and closed positions and capable of controlling the flow or flow of gas; (ii) a first gas receiving passage comprising a first valve for adjusting the flow of gas passing through the first passage, said first valve being movable between open and closed positions; and (iii) a second passage for venting gas when contained in the chamber and comprising a second valve for adjusting the flow of gas passing through the second passage, said valve being movable between open and closed positions.
Как изображено на фиг. 1, система 10 может содержать первый насос 40 для смещения объема газа. Первый насос 40 описан в данном тексте как отдельный аспект настоящего изобретения и его использование не ограничено использованием в системе 10, описанной в настоящем документе. As shown in FIG. 1,
Первый насос может быть первичным насосом, названным так из-за своего местоположения в системе в качестве точки входа для газа. Он содержит камеру 42 (например, цилиндр), выполненную с возможностью содержания объема газа, и содержит основу 44 и одно или более отверстий 43, способных вмещать модуль, такой как резьбовой или безрезьбовой модуль 113, 213, в выемке или гнезде 112, 212, как изображено на фиг. 2 и 3 и как описано в настоящем документе. Он также содержит первый канал 90 для приема и выпуска газа, когда он содержится в камере 42, и содержит первый клапан 44a, такой как трехходовой клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу 90, причем указанный первый клапан 44a выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, причем в открытом положении клапан 44a может открываться в направлении атмосферы испытания или окружающего воздуха. Он также содержит второй канал 43 для приема и выпуска газа, когда он содержится в камере 42. Подходящим образом, второй канал 43 выполнен в виде отверстия. В месте соединения между насосом 40 и соединительной конструкцией 50, второй клапан 49, расположенный у второго канала 43, позволяет герметизировать насос 40 от всех других частей системы. Второй клапан 49 может использоваться для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу 43, причем указанный второй клапан 49 выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. Как видно на фиг. 1, насос 40 может представлять собой поршневой насос, содержащий пластину 45 поршня. Одно или более из отверстий, выемок или гнезд 51 в камере 42 могут быть резьбовыми 112, 212 или безрезьбовыми. Одно или более из отверстий, выемок или гнезд 51 в камере 42 могут содержать модуль 113, 213, такой как резьбовой или безрезьбовой модуль 113, 213, как описано в настоящем документе. Насос 40 дополнительно содержит двигатель 41 для управления работой насоса. Давление нагнетания двигателя 41 может соответствовать атмосферному давлению или быть выше или ниже атмосферного давления, при необходимости. В некоторых вариантах осуществления давление нагнетания двигателя 41 может быть выше или ниже атмосферного давления для смещения атмосферы испытания. Рабочий объем насоса 40 может составлять от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл. Камера 42 насоса 40 может иметь объем до приблизительно 100 мл. Насос 40 может быть изготовлен из различных материалов, известных в данной области техники, таких как нержавеющая сталь. Подходящим образом, камера 42 представляет собой цилиндр. Подходящим образом, камера 42 может быть изготовлена из стекла. Пластина 45 поршня насоса 40 содержит один или более просветов 47 для поступления или притока газа. Один или более просветов 47 могут включать в себя клапан 48, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа.The first pump may be the primary pump, so named because of its location in the system as the entry point for the gas. It comprises a chamber 42 (e.g. a cylinder) configured to contain a volume of gas and includes a base 44 and one or
Как также изображено на фиг. 1, насос 40 может представлять собой поршневой насос для смещения объема газа. Поршневой насос содержит камеру 42 (например, цилиндр, такой как стеклянный цилиндр), выполненную с возможностью содержания объема газа и содержащую пластину 45 поршня, содержащую один или более просветов 47 для поступления или притока газа в камеру 42. Один или более из просветов 47 или каждый из просветов 47 содержат клапан 48 для регулировки поступления или притока газа сквозь просветы 47. As also shown in FIG. 1, pump 40 may be a piston pump for displacing a volume of gas. The piston pump includes a chamber 42 (for example, a cylinder, such as a glass cylinder) configured to contain a volume of gas and containing a
Он может включать в себя первый канал 90 для приема газа и первый клапан 44a - такой как трехходовой клапан - для регулировки потока газа через первый канал 90. Первый клапан 44a выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. Он также включает в себя второй канал 43 для выпуска газа, когда он содержится в камере 42, причем второй канал 43 необязательно содержит второй клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу 43, причем клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями. Камера 42 может включать в себя основу 44a и одно или более отверстий 43. Основа может дополнительно включать в себя одно или более отверстий, выемок или гнезд 51, которые могут быть резьбовыми 119 или безрезьбовыми и/или они могут содержать модуль 113, 213, как описано в настоящем документе. Соединительная конструкция 50 - такая как полая соединительная конструкция - может быть соединена со вторым каналом 43. Насос 40 может дополнительно содержать двигатель 41, в котором давление нагнетания соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. Рабочий объем насоса 40 может составлять от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл. Камера 42 насоса 40 может иметь объем, составляющий приблизительно 100 мл. It may include a first
Предусмотрена система, содержащая два или более первых насосов. Также предусмотрено использование двух или более первых насосов в системе для определения взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей. A system is envisaged comprising two or more first pumps. It is also contemplated to use two or more first pumps in the system to determine the interaction between the test atmosphere and the airway model.
Также предусмотрен способ культивирования клетки в первом насосе. Также описано использование первого насоса для культивирования клетки. Also provided is a method for culturing the cell in the first pump. The use of the first cell culture pump is also described.
Второй насосSecond pump
В дополнительном аспекте описан насос для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа, причем указанная камера содержит основу и один или более модулей для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа; и (ii) канал, используемый для приема и выпуска газа. Как изображено на фиг. 1, система может содержать второй насос 80 для смещения объема газа, содержащий камеру 82 - такую как цилиндр - выполненную с возможностью содержания объема газа, причем указанная камера 82 содержит основу 84 и один или более модулей 113, 213 для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере 82, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа и т. п. Второй насос может представлять собой вторичный насос. In a further aspect, a gas volume displacement pump is described, comprising: (i) a chamber configured to contain a gas volume, said chamber comprising a base and one or more modules for containing or storing cell culture medium, or for monitoring conditions in the chamber. , or for gas sampling, or for gas characterization; and (ii) a conduit used to receive and release the gas. As shown in FIG. 1, the system may comprise a second gas
Второй насос 80 описан в данном тексте как отдельный аспект настоящего изобретения и его использование не ограничено использованием в системе 10, описанной в настоящем документе. The
Второй насос 80 дополнительно включает в себя канал 83, используемый для приема и выпуска газа. Как изображено на фиг. 1, второй насос 80 может представлять собой поршневой насос, содержащий пластину 83 поршня. Пластина 83 поршня может не содержать каких-либо просветов или отверстий. Модули 113, 213, такие как резьбовые или безрезьбовые модули 113, 213, как описано в настоящем документе, могут быть расположены в основе 84 камеры 82. Соединительная конструкция 50 - такая как полая соединительная конструкция - может быть соединена с каналом 83. Второй насос 80 дополнительно содержит двигатель 81. Давление нагнетания второго насоса 80 будет в общем соответствовать атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. Рабочий объем насоса может составлять от приблизительно 0 до приблизительно 1000 мл, или от приблизительно 0 до приблизительно 4000 мл, или от приблизительно 1 до приблизительно 1000 мл, или от приблизительно 1 до приблизительно 4000 мл. Объем камеры 82 может представлять объем полости легкого или его части. В некоторых вариантах осуществления группа из одного или более (например, множества) просветов, через которые окружающий воздух может поступать в систему, может расположена на пластине поршня 84, необязательно в радиальном расположении. Один или более клапанов (например, множество) могут использоваться для обеспечения открывания или закрывания одного или более из этих просветов. В некоторых вариантах осуществления каждый просвет регулируется клапаном. The
Предусмотрена система, содержащая два или более вторых насосов. Также предусмотрено использование двух или более вторых насосов в системе для определения взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей. A system comprising two or more second pumps is contemplated. It is also contemplated to use two or more second pumps in the system to determine the interaction between the test atmosphere and the airway model.
Также предусмотрен способ культивирования клетки во втором насосе. Также описано использование второго насоса для культивирования клетки. A method for culturing a cell in a second pump is also provided. The use of a second cell culture pump is also described.
Соединительная конструкцияConnecting structure
Также описана соединительная конструкция, используемая для переноса или транспортировки газа между двумя или более насосами. Соединительная конструкция может представлять собой трубу, или трубку, или трубопровод, или тому подобное, по которому можно проводить или транспортировать газ. Соединительная конструкция может быть приспособлена для соединения по меньшей мере двух насосов с целью переноса или транспортировки газа между ними. Соединительная конструкция может соединять первый насос у второго канала первого насоса, описанного в настоящем документе, и канал второго насоса, описанный в настоящем документе. Соединительная конструкция может содержать полый канал и одно или более отверстий - таких как резьбовые или безрезьбовые отверстия - в стенках соединительной конструкции. Соединительная конструкция может использоваться в системах и способах, описанных в настоящем документе. Система может содержать соединительную конструкцию, приспособленную для соединения по меньшей мере двух насосов для передачи газа между ними. Also described is a connection structure used to transfer or transport gas between two or more pumps. The connecting structure may be a pipe, or tube, or conduit, or the like, through which gas can be conducted or transported. The connection structure may be adapted to connect at least two pumps for the purpose of transferring or transporting gas between them. The connection structure may connect the first pump at the second passage of the first pump described herein and the passage of the second pump described herein. The connection structure may include a hollow channel and one or more holes - such as threaded or non-threaded holes - in the walls of the connection structure. The connection structure may be used in the systems and methods described herein. The system may include a connecting structure adapted to connect at least two pumps to transfer gas between them.
Один вариант осуществления соединительной конструкции 50 показан на фиг. 1. Соединительная конструкция будет в общем содержать полый канал. Она обычно будет разветвленной. В вариантах осуществления каждая конечная ветвь соединительной конструкции может быть соединена с отдельными насосами 40, 80, когда система ее содержит. Соединительная конструкция 50 может содержать одно или более отверстий - в частности, резьбовых или безрезьбовых отверстий - в стенках соединительной конструкции. Резьбовые или безрезьбовые отверстия могут содержать модуль 112, 212. Модуль 112, 212 может быть приспособлен для содержания среды для культивирования, и/или для слежения за условиями системы, и/или для отбора проб газа, и/или для определения характеристик газа, как описано в настоящем документе. В некоторых вариантах осуществления соединительная конструкция может быть разветвленной с двумя или более ветвями. Каждая конечная ветвь соединительной конструкции может быть соединена с отдельным насосом. Соединительная конструкция может представлять объем проводящих воздухоносных путей легкого. Соединительная конструкция 50 может быть изготовлена из различных материалов. В некоторых вариантах осуществления предпочтительно использовать нержавеющую сталь. One embodiment of the connecting
Также предусмотрен способ культивирования клетки, содержащий соединительную конструкцию. Также описано использование соединительной конструкции для культивирования клетки. Also provided is a method for culturing a cell, containing a connecting structure. The use of a connecting structure for cell culture is also described.
Работа и функция системыOperation and function of the system
Система может полностью или частично управляться компьютером, при необходимости. Это может позволить синхронизировать работу некоторых или всех насосов и клапанов. Это может позволить синхронизировать работу некоторых или всех элементов системы. Компьютер можно использовать для настройки длины хода одного или более насосов и/или скорости хода одного или более насосов. Компьютер можно использовать для регулировки температуры системы. The system can be fully or partially controlled by a computer, as required. This may allow the operation of some or all of the pumps and valves to be synchronized. This may allow the operation of some or all elements of the system to be synchronized. The computer can be used to set the stroke length of one or more pumps and/or the stroke speed of one or more pumps. The computer can be used to adjust the system temperature.
Далее будет описана работа варианта осуществления системы 10, изображенного на фиг. 1. В состоянии покоя, поршень первого насоса 40 находится в нижнем положении, при этом второй насос 80 находится в положении для удержания определенного объема газа в камере 82, и клапаны 48, 49 закрыты. Атмосфера испытания втягивается в насос 40, который может представлять полость рта. Эта поступающая атмосфера может приводиться в движение насосом 40 и может входить в камеру 42 через полую ось 46 поршня. Полая ось 46 поршня может быть непосредственно соединена с источником атмосферы испытания. Когда насос 40 завершил движение вверх, клапан 44a, который может представлять собой трехходовой клапан, в центральном отверстии на верхней части полой оси 46 поршня закрывается, и клапаны 48, регулирующие поступление окружающего воздуха через просветы 47 в пластине 45 поршня и клапан 49 у впускного отверстия соединительной конструкции 50, открываются.Next, the operation of the embodiment of the
Атмосферу испытания выкачивают из камеры 42, которая может представлять полость рта, через соединительную конструкцию 50, которая может представлять проводящие воздухоносные пути. Этот процесс может приводиться в действие движением вверх второго насоса 80, который может представлять полость легкого или его части. Поскольку общий рабочий объем второго насоса 80 может быть кратным объему насоса 40, камеры 42 насоса 40, а также по меньшей мере части соединительной конструкции 50 можно продувать окружающим воздухом, который может входить в первый насос 40 через просветы 47 в пластине 45 поршня.The test atmosphere is pumped out of the
В первом насосе 40, клапан 44a на верхней части оси 46 поршня может открываться в направлении к окружающей среде. Клапаны 48 на пластине 45 поршня могут закрываться и насос 40 выполняет опускание поршня. В нижнем положении поршня, этот насос 40 может образовывать герметичное соединение между полой осью 46 поршня и отверстием 43 в основе 44. Герметичное соединение может быть получено с помощью прокладки 53. Прокладка 53 может быть расположена на основе 44 или на пластине 45 поршня. После определенного «периода задержки дыхания», второй насос 80 может выполнять опускание поршня, тем самым смещая атмосферу испытания через соединительную конструкцию 50 и через ось 46 поршня первого насоса 40, непосредственно в окружающую среду. Когда поршень насоса 40 остается в нижнем положении и клапан 44a остается открытым в направлении к окружающей среде, второй насос (насосы) 80 может осуществлять один или более (например, несколько) циклов дыхания окружающим воздухом перед тем, как клапан 44a снова откроется в направлении к источнику атмосферы испытания и начнется следующий цикл вдыхания атмосферы испытания.In the
В дополнительном аспекте предоставлен способ, включающий следующие этапы: (a) обеспечение насоса - такого как первый насос, описанный в настоящем документе - содержащего камеру; (b) отведение газа - такого как атмосфера испытания - из насоса в соединительную конструкцию, соединяющую насос с другим насосом - таким как второй насос, описанный в настоящем документе; (c) продувание насоса, предоставленного на этапе (a), и по меньшей мере части соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) удерживание газа в другом насосе и соединительной конструкции в течение предопределенного периода времени; (e) смещение газа в соединительную конструкцию и насос, предоставленный на этапе (a), используя другой насос; и (f) выполнение одного или более циклов прокачки окружающего воздуха в другой насос. In a further aspect, a method is provided comprising the steps of: (a) providing a pump - such as the first pump described herein - comprising a chamber; (b) venting gas - such as the test atmosphere - from the pump to a connection structure connecting the pump to another pump - such as the second pump described herein; (c) purging the pump provided in step (a) and at least a portion of the connection structure with ambient air; (d) holding the gas in another pump and connection structure for a predetermined period of time; (e) displacing the gas into the connection structure and the pump provided in step (a) using a different pump; and (f) performing one or more cycles of pumping ambient air into another pump.
В дополнительном аспекте предоставлен способ, включающий следующие этапы: (a) обеспечение газа - такого как атмосфера испытания - в камеру насоса - такого как первый насос, описанный в настоящем документе; (b) отведение газа из насоса, описанного на этапе (a), в соединительную конструкцию, соединяющую насос с другим насосом - таким как второй насос, описанный в настоящем документе; (c) продувание насоса, предоставленного на этапе (a), и по меньшей мере части соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) удерживание газа в другом насосе и соединительной конструкции в течение предопределенного периода времени; (e) смещение газа через соединительную конструкцию и насос, предоставленный на этапе (a), используя другой насос; и (f) выполнение одного или более циклов прокачки окружающего воздуха в другой насос.In a further aspect, a method is provided comprising the steps of: (a) providing a gas - such as a test atmosphere - to a pump chamber - such as the first pump described herein; (b) diverting gas from the pump described in step (a) to a connection structure connecting the pump to another pump, such as the second pump described herein; (c) purging the pump provided in step (a) and at least a portion of the connecting structure with ambient air; (d) holding the gas in another pump and connection structure for a predetermined period of time; (e) displacing the gas through the connection structure and the pump provided in step (a) using a different pump; and (f) performing one or more cycles of pumping ambient air into another pump.
Генерирование атмосферы испытания Test atmosphere generation
Атмосферы испытания - такие как аэрозоли - которые необходимо изучить с помощью описанной системы 10 и способов, можно генерировать различными способами. Для многих применений, например, для тестирования табачных изделий или обычных медицинских ингаляторов и т. п., генерирование атмосферы испытания может приводиться в действие самой системой, то есть, сами первичные или вторичные насосы создают отрицательное давление, необходимое для генерирования и экстракции испытательного аэрозоля, что означает, что использование генераторов аэрозоля/курительных машин преимущественным образом не требуется. Test atmospheres - such as aerosols - to be studied using the described
Атмосфера испытания может представлять собой взятую из окружающей среды пробу газов или аэрозолей, например для слежения за качеством комнатного воздуха, воздействиями, связанными с характером работы, или загрязнением окружающей среды вблизи промышленных участков. В этом конкретном случае, атмосферу испытания не генерируют, а берут в виде образца с помощью системы.The test atmosphere may be a sample of gases or aerosols taken from the environment, for example, to monitor indoor air quality, work-related exposures, or environmental pollution near industrial sites. In this particular case, the test atmosphere is not generated but sampled by the system.
Атмосфера испытания может представлять собой аэрозоль, такой как дым или она может быть получена из дыма. Используемый в данном документе термин «дым» используют для описания типа аэрозоля, получаемого с помощью курительных изделий, таких как сигареты, или при сжигании материала, образующего аэрозоль. Дым содержит различные средства, которые в случае необходимости могут быть предоставлены в виде отдельных соединений для исследования. Примеры таких средств включают сухое дисперсное вещество, не содержащее никотина, монооксид углерода, формальдегид, ацетальдегид, ацетон, акролеин, пропионовый альдегид, кротоновый альдегид, метилэтилкетон, бутиральдегид, бенз[a]пирен, фенол, м-крезол, o-крезол, п-крезол, катехол, резорцин, гидрохинон, 1,3-бутадиен, изопрен, акрилонитрил, бензол, толуол, пиридин, хинолин, стирол, N'-нитрозонорникотин (NNN), N′-нитрозоанатабин (NAT), N′-нитрозоанабазин (NAB), 4-(метилнитрозамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанон (NNK), 1-аминонафталин, 2-аминонафталин, 3-аминобифенил, 4-аминобифенил, монооксид азота (NO), оксид азота (NOx), цианистоводородную кислоту, аммиак, мышьяк, кадмий, хром, свинец, никель, селен и ртуть.The test atmosphere may be an aerosol such as smoke, or it may be derived from smoke. As used herein, the term "smoke" is used to describe the type of aerosol produced by smoking articles such as cigarettes or by burning an aerosol-forming material. The smoke contains various agents, which, if necessary, can be provided in the form of separate compounds for research. Examples of such agents include nicotine-free dry particulate matter, carbon monoxide, formaldehyde, acetaldehyde, acetone, acrolein, propionaldehyde, crotonaldehyde, methyl ethyl ketone, butyraldehyde, benz[a]pyrene, phenol, m-cresol, o-cresol, p -cresol, catechol, resorcinol, hydroquinone, 1,3-butadiene, isoprene, acrylonitrile, benzene, toluene, pyridine, quinoline, styrene, N'-nitrosonornicotine (NNN), N'-nitrosoanatabine (NAT), N'-nitrosoanabasine ( NAB), 4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone (NNK), 1-aminonaphthalene, 2-aminonaphthalene, 3-aminobiphenyl, 4-aminobiphenyl, nitric monoxide (NO), nitric oxide (NOx ), hydrocyanic acid, ammonia, arsenic, cadmium, chromium, lead, nickel, selenium and mercury.
Когда аэрозоль представляет собой дым, система 10 необязательно может быть соединена с курительной машиной. Подходящим образом, курительная машина держит и поджигает сигареты, при этом насосы предоставлены системой или представляют собой насосы согласно настоящему изобретению. Можно использовать определенное количество затяжек на сигарету и определенное количество затяжек за минуту воздействия и варьировать количество сигарет для приспособления к времени воздействия. Эталонные сигареты, такие как эталонные сигареты 3R4F, можно применять в качестве источника дыма и курить на курительной машине в базовом соответствии с режимом курения, установленным Международной организацией по стандартизации (ISO 2000). When the aerosol is smoke, the
Также предусмотрено использование контрольной атмосферы, такой как атмосфера, не содержащая атмосферу испытания. Использование контрольной атмосферы может помочь определить влияние атмосферы испытания в сравнении с контрольной атмосферой.It is also envisaged to use a control atmosphere, such as an atmosphere that does not contain a test atmosphere. The use of a control atmosphere can help determine the effect of the test atmosphere versus the control atmosphere.
Система 10 может быть соединена с курительной машиной посредством подходящего трубопровода, образующего путь для потока дыма в систему 10. Дым может передаваться по трубопроводу с помощью газа-носителя, такого как воздух, или без него. При использовании газа-носителя, трубопровод предпочтительно содержит впускное отверстие для введения газа-проводника в трубопровод, для его смешивания с потоком дыма. Трубопровод может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для введения или впрыска стандартного эталона в систему 10, такого как никотин, в целях калибровки. Поток дыма обычно будет контролировать система или насосы согласно настоящему изобретению.The
Курительная машина может быть линейной или ротационной курительной машиной. Подходящим образом, курительная машина используется для курения множества курительных изделий одновременно, так что совокупный дым от множества курительных изделий можно собрать и проанализировать. Курительные машины, подходящие для использования в настоящем изобретении, хорошо известны специалисту в данной области.The smoking machine may be a linear or rotary smoking machine. Suitably, the smoking machine is used to smoke a plurality of smoking articles at the same time, so that the total smoke from the plurality of smoking articles can be collected and analyzed. Smoking machines suitable for use in the present invention are well known to those skilled in the art.
Система 10 и способ, описанные в настоящем документе, могут использоваться для выполнения анализа основного потока дыма, создаваемого курительным изделием во время испытания на курение. «Основной поток дыма» относится к дыму, который втягивается через курительное изделие и который вдыхает потребитель при использовании.The
Источником атмосферы испытания может быть «устройство, генерирующее аэрозоль», представляющее собой устройство, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Примером аэрозоля является дым. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать один или более компонентов, подходящих для генерирования аэрозоля из субстрата, генерирующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, которое представляет собой устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагреватель, который за счет подачи электропитания нагревает субстрат, образующий аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Устройство, генерирующее аэрозоль может представлять собой нагреваемое газом устройство, генерирующее аэрозоль, устройство, нагреваемое углеродсодержащим источником тепла, другой экзотермической химической реакцией, или теплопоглощающим устройством. Другие способы, подходящие для генерирования аэрозоля, хорошо известны в данной области техники. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой устройство, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, с генерированием аэрозоля, который может непосредственно вдыхаться в легкие пользователя через рот пользователя. The source of the test atmosphere may be an "aerosol generating device", which is a device that interacts with an aerosol generating substrate to generate an aerosol. An example of an aerosol is smoke. The aerosol generating substrate may be part of the aerosol generating article. The aerosol generating device may comprise one or more components suitable for generating an aerosol from an aerosol generating substrate. The aerosol generating device may be an electrically heated aerosol generating device, which is an aerosol generating device comprising a heater that, by energizing, heats the aerosol generating substrate of the aerosol generating articles to generate the aerosol. The aerosol generating device may be a gas heated aerosol generating device, a device heated by a carbonaceous heat source, another exothermic chemical reaction, or a heat sink device. Other methods suitable for generating an aerosol are well known in the art. The aerosol generating device may be a device that interacts with the aerosol generating substrate of the aerosol generating article to generate an aerosol that can be directly inhaled into the user's lungs through the user's mouth.
Другим примером «устройства, генерирующего аэрозоль» является приспособление для ингаляций (ингалятор), который обычно используют для доставки аэрозоля, содержащего активный ингредиент, такой как соединение с активным медицинским эффектом. Такое приспособление для ингаляции обычно используют для доставки аэрозольных медикаментов в дыхательные пути. Они могут использоваться для лечения респираторных и других заболеваний. Такие ингаляторы хорошо известны в данной области техники и обычно относятся к типу, распыляющему отмеренные дозы под давлением, к типу, распыляющему сухой порошок, или к небулайзерам. Обычно, медикамент имеет форму находящегося под давлением состава, содержащего мелкие частицы одного или более медицинских соединений, находящихся во взвешенном состоянии в сжиженном распыляющем веществе, или форму раствора одного или более соединений, растворенных в системе из распыляющего вещества и вспомогательного растворителя. Такие составы хорошо известны в данной области техники. Another example of an "aerosol generating device" is an inhalation device (inhaler) which is commonly used to deliver an aerosol containing an active ingredient, such as a compound with an active medical effect. Such an inhalation device is typically used to deliver aerosolized medicaments to the respiratory tract. They can be used to treat respiratory and other ailments. Such inhalers are well known in the art and are generally of the pressurized metered dose type, dry powder type, or nebulizers. Typically, the medicament is in the form of a pressurized formulation containing fine particles of one or more medicinal compounds suspended in a liquefied nebulizer, or in the form of a solution of one or more compounds dissolved in a nebulizer and co-solvent system. Such formulations are well known in the art.
В контексте данного документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, способному высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на подложку или опору путем адсорбции, нанесения покрытия, пропитки или иным способом. Субстрат, образующий аэрозоль, для удобства может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль, или курительного изделия. В некоторых применениях субстрат, образующий аэрозоль, содержится в изделии, генерирующем аэрозоль, например стержневидном изделии, генерирующем аэрозоль, таком как нагреваемое изделие, генерирующее аэрозоль, или нагреваемая сигарета. Изделие, генерирующее аэрозоль, имеет подходящий размер и форму для взаимодействия с устройством, генерирующим аэрозоль, с тем чтобы обеспечить контакт субстрата, образующего аэрозоль, с нагревателем.In the context of this document, the term "aerosol-forming substrate" refers to a substrate capable of releasing volatile compounds that can form an aerosol. Such volatile compounds can be released by heating the aerosol-forming substrate. The aerosol-forming substrate may be applied to the substrate or support by adsorption, coating, impregnation, or otherwise. The aerosol generating substrate may conveniently be part of an aerosol generating or smoking article. In some applications, the aerosol generating substrate is contained in an aerosol generating article, for example a rod-shaped aerosol generating article such as a heated aerosol generating article or a heated cigarette. The aerosol generating article is of a suitable size and shape to interact with the aerosol generating device so as to contact the aerosol generating substrate with the heater.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать соединения с активным медицинским эффектом или медикаменты, такие как антибиотики или противовоспалительные вещества, которые можно доставит пациенту через дыхательные пути. Многочисленные приспособления для ингаляции (ингаляторы) являются известными и их выписывают на постоянной основе для лечения различных заболеваний, связанных или не связанных с дыхательными путями.The aerosol-forming substrate may contain compounds with an active medical effect or drugs, such as antibiotics or anti-inflammatory agents, which can be delivered to the patient through the respiratory tract. Numerous inhalation devices (inhalers) are known and prescribed on an ongoing basis for the treatment of various diseases related or not related to the respiratory tract.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать, например, табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. В некоторых вариантах осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал, например, формованный табачный лист. В контексте данного документа термин «гомогенизированный табачный материал» относится к материалу, образованному в результате агломерирования табака в виде частиц. Гомогенизированный табак может иметь форму листа. Содержание вещества для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять более 5% в пересчете на сухой вес. В качестве альтернативы, содержание вещества для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять от 5% до 30% в пересчете на сухой вес. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть образованы путем агломерирования табака в виде частиц, полученного путем помола или иного измельчения одного из или обоих слоев табачного листа и стеблей табачного листа. В качестве альтернативы или дополнения, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более из следующего: табачная пыль, табачная мелочь и другие табачные отходы в виде частиц, образующиеся, например, при обработке, перемещении и отгрузке табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более собственных связующих, т. е. табачных эндогенных связующих, одно или более внешних связующих, т. е. табачных экзогенных связующих, или их сочетание, что способствует агломерации сыпучего табака; альтернативно или дополнительно листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, вещества для образования аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их комбинации.The aerosol forming substrate may contain nicotine. The aerosol forming substrate may contain tobacco. The aerosol-forming substrate may comprise, for example, a tobacco-containing material containing volatile tobacco flavor compounds that are released from the aerosol-forming substrate upon heating. In some embodiments, the aerosol forming substrate may comprise a homogenized tobacco material, such as a molded tobacco sheet. In the context of this document, the term "homogenized tobacco material" refers to a material formed by agglomeration of tobacco in the form of particles. The homogenized tobacco may be in the form of a leaf. The aerosolizing agent content of the homogenized tobacco material may be greater than 5% on a dry weight basis. Alternatively, the aerosolizing agent content of the homogenized tobacco material may be from 5% to 30% on a dry weight basis. Sheets of homogenized tobacco material may be formed by agglomerating particulate tobacco obtained by grinding or otherwise grinding one or both of the tobacco leaf layers and tobacco leaf stems. Alternatively or in addition, the sheets of homogenized tobacco material may contain one or more of the following: tobacco dust, tobacco fines, and other particulate tobacco waste generated, for example, during processing, handling and shipping of tobacco. Sheets of homogenized tobacco material may contain one or more intrinsic binders, ie, tobacco endogenous binders, one or more external binders, ie, tobacco exogenous binders, or a combination thereof, which aids in agglomeration of bulk tobacco; alternatively or additionally, the homogenized tobacco material sheets may contain other additives, including, but not limited to, tobacco and non-tobacco fibers, aerosolizers, humectants, plasticizers, flavorants, fillers, aqueous and non-aqueous solvents, and combinations thereof.
Культуры клетокCell cultures
Культуры клеток для использования в настоящем изобретении включают в себя 2-мерные и 3-мерные культуры клеток. Как описано в настоящем документе, культура клеток будет, в общем, содержаться или культивироваться в одном или более модулях одного или более насосов и/или соединительной конструкции. Культуру клеток будут подвергать воздействию атмосферы испытания, так чтобы можно было определить влияние атмосферы испытания на культуру клеток. Подходящим образом, две или более культуры клеток будут находиться в разных местах вокруг одного или более насосов и/или соединительной конструкции и/или системы, так чтобы можно было определить влияние атмосферы испытания на культуры клеток в этих разных местоположениях, которые имитируют дыхательные пути. 2-мерные культуры клеток включают в себя выращивание клеток в плоских слоях на пластиковых поверхностях, что позволяет изучать несколько аспектов клеточной физиологии и ответные реакции на стимулы, такие как атмосфера (атмосферы) испытания, но они не отражают реальной структуры и архитектуры органа. В 2-мерных монослоях внеклеточный матрикс, межклеточные взаимодействия и взаимодействия клеток с матриксом, которые являются существенными для дифференцировки, пролиферации и клеточных функций, утрачиваются. В 3-мерных системах для культивирования может образовываться функциональная ткань с характерными особенностями, сходными с наблюдаемыми in vivo. По сравнению с 2-мерными системами культивирования 3-мерное культивирование клеток обеспечивает взаимодействие клеток с их окружающей средой во всех трех измерениях и является физиологически более значимой. Такие клетки могут демонстрировать улучшенные жизнеспособность, пролиферацию, дифференцировку, морфологические характеристики, реакции на стимулы, метаболизм лекарственных средств, экспрессию генов и синтез белка и т. п. В ходе 3-мерного культивирования клеток могут образовываться специфические тканеподобные структуры и имитироваться функции и реакции реальных тканей физиологически более значимо, чем в традиционных 2-мерных клеточных монослоях. Коммерчески доступными являются несколько 3-мерных тканей, имитирующих органы человека. Например, 3-мерные органотипические ткани легкого, которые представляют особый интерес в контексте настоящего изобретения, можно получать c применением первичных клеток человека, выращиваемых на границе раздела жидкой и воздушной сред (ALI), где эти клетки будут дифференцироваться и образовывать функциональную ткань. Эти 3-мерные ткани по морфологическим и метаболическим характеристикам имеют близкое сходство с бронхиальными тканями человека. Они состоят из базальных, бокаловидных и реснитчатых клеток, расположенных в виде псевдомногослойной структуры. Подобно легкому, присутствуют активно бьющиеся реснички, позволяющие изучать их функцию и активность. В этих 3-мерных ALI-культурах были обнаружены сходные уровни мРНК, кодирующей ферменты, метаболизирующие ксенобиотики, по сравнению с легкими человека. Кроме того, эти ткани можно поддерживать in vitro в течение продолжительного периода времени. Эта 3-мерная модель ткани легкого является подходящей моделью для исследования влияний атмосфер испытания и т. п. согласно настоящему изобретению. Cell cultures for use in the present invention include 2-dimensional and 3-dimensional cell cultures. As described herein, a cell culture will generally be contained or cultured in one or more modules of one or more pumps and/or a connector structure. The cell culture will be exposed to the test atmosphere so that the effect of the test atmosphere on the cell culture can be determined. Suitably, two or more cell cultures will be located at different locations around one or more pumps and/or connectors and/or system so that the effect of the test atmosphere on the cell cultures at these different locations that mimic the respiratory tract can be determined. 2D cell cultures involve growing cells in flat layers on plastic surfaces, which allows the study of several aspects of cell physiology and responses to stimuli such as test atmosphere(s), but they do not reflect the actual structure and architecture of an organ. In 2-dimensional monolayers, the extracellular matrix, intercellular interactions, and cell-matrix interactions that are essential for differentiation, proliferation, and cellular functions are lost. In 3-dimensional culture systems, functional tissue with characteristics similar to those observed in vivo can be formed. Compared to 2D culture systems, 3D cell culture allows cells to interact with their environment in all three dimensions and is physiologically more significant. Such cells can show improved viability, proliferation, differentiation, morphological characteristics, responses to stimuli, drug metabolism, gene expression and protein synthesis, etc. During 3D cell culture, specific tissue-like structures can form and mimic the functions and responses of real cells. tissues is physiologically more significant than in traditional 2-dimensional cell monolayers. Several 3D tissues that mimic human organs are commercially available. For example, 3-dimensional organotypic tissues of the lung, which are of particular interest in the context of the present invention, can be obtained using primary human cells grown at the fluid-air interface (ALI), where these cells will differentiate and form a functional tissue. These 3-dimensional tissues are morphologically and metabolically similar to human bronchial tissues. They consist of basal, goblet, and ciliated cells arranged in a pseudostratified structure. Like the lung, actively beating cilia are present, allowing their function and activity to be studied. Similar levels of mRNA encoding enzymes that metabolize xenobiotics were found in these 3D ALI cultures compared to human lungs. In addition, these tissues can be maintained in vitro for an extended period of time. This 3D lung tissue model is a suitable model for investigating the effects of test atmospheres and the like according to the present invention.
Термин «3-мерная культура клеток» включает в себя любой способ, обеспечивающий культуру клетки в 3 измерениях, с применением или без применения матрицы или подложки. Был разработан ряд разных способов 3-мерного культивирования клеток, в том числе сфероидные культуры и органотипические культуры. The term "3-dimensional cell culture" includes any method that provides cell culture in 3 dimensions, with or without the use of a matrix or substrate. A number of different 3D cell culture methods have been developed, including spheroid cultures and organotypic cultures.
Сфероидыspheroids
Термин «сфероид» предполагает значение, обычно понимаемое в данной области техники, которое представлено одиночной клеткой, делящейся с образованием 3-мерной шарообразной структуры, либо 3-мерным агрегатом нескольких клеток с применением или без применения матрицы или подложки для поддержания роста клеток в 3 измерениях в сфероиде. 3-мерный сфероид может представлять собой адгезивный сфероид или сфероид, растущий в суспензии. Для использования в настоящем изобретении доступно несколько разных систем для культивирования сфероидов, в том числе сфероидов, растущих в виде агрегатов, например, на планшетах NanoCulture, в суспензионной культуре, на гелях, на пластмассовом материале, покрытом поли-HEMA, посредством инкапсуляции клеток или в виде агрегатов с помощью системы «висячей капли». Другие способы включают применение флаконов с перемешиванием, ротационных систем, способов с применением планшетов с вогнутыми лунками и культивирования в жидкой среде в неадгезивных условиях. Биореакторы также можно адаптировать для применения в 3-мерной сфероидной культуре клеток. В одном варианте осуществления применяемый способ представляет собой систему «висячей капли», такую как система «висячей капли» GravityPLUS (InSphero). Этот способ предусматривает применение планшета GravityTRAP ULA, который является титрационным микропланшетом с неадгезивным покрытием, предназначенным для получения сфероидов. Созревание сфероида, как правило, происходит в течение 2-5 дней после посева в зависимости от типа клеток и условий культивирования. Сфероиды предпочтительно культивируют в объеме 100 мкл или больше, или 200 мкл или больше, или 300 мкл или больше. Сфероиды предпочтительно культивируют в микропланшетах Corning® для сфероидов. The term "spheroid" has the meaning commonly understood in the art, which is represented by a single cell dividing to form a 3-dimensional spheroid structure, or a 3-dimensional aggregate of multiple cells with or without the use of a matrix or support to support cell growth in 3 dimensions. in a spheroid. The 3-dimensional spheroid can be an adhesive spheroid or a suspension-growing spheroid. Several different systems are available for culturing spheroids for use in the present invention, including spheroids grown as aggregates, for example, on NanoCulture plates, in suspension culture, on gels, on poly-HEMA-coated plastic material, by cell encapsulation, or in the form of aggregates using the "hanging drop" system. Other methods include the use of shake bottles, rotary systems, concave well plate methods, and liquid culture under non-adhesive conditions. Bioreactors can also be adapted for use in 3D spheroid cell culture. In one embodiment, the method employed is a hanging drop system, such as the GravityPLUS hanging drop system (InSphero). This method involves the use of a GravityTRAP ULA plate, which is a non-adhesive coated microtiter plate designed to produce spheroids. Spheroid maturation usually occurs within 2–5 days after seeding, depending on cell type and culture conditions. The spheroids are preferably cultured in a volume of 100 µl or more, or 200 µl or more, or 300 µl or more. The spheroids are preferably cultured in Corning microplates.® for spheroids.
Матрицы или подложки для 3-мерного культивирования клеток можно применять для культивирования сфероидов. Они часто представляют собой пористые субстраты, которые могут поддерживать рост и дифференцировку клеток в 3 измерениях. Были разработаны разнообразные материалы для получения 3-мерных подложек, различающиеся по внешнему виду, пористости, проницаемости, механическим характеристикам и наномасштабным морфологическим характеристикам поверхности. Примеры таких материалов включают коллагеновые гели, губчатые материалы или биогели; фибрин; фибронектин; ламинин; альгинаты, гидрогели; сшитый гликозаминогликан; полимерные подложки, синтетические подложки; пептидные подложки и хитозановые композитные подложки. 3D cell culture arrays or supports can be used to culture spheroids. They are often porous substrates that can support cell growth and differentiation in 3 dimensions. A variety of materials have been developed to obtain 3D substrates, differing in appearance, porosity, permeability, mechanical characteristics, and nanoscale surface morphological characteristics. Examples of such materials include collagen gels, sponge materials or biogels; fibrin; fibronectin; laminin; alginates, hydrogels; cross-linked glycosaminoglycan; polymer substrates, synthetic substrates; peptide supports; and chitosan composite supports.
3-мерные сфероиды более близко напоминают ткань in vivo в том, что касается их клеточной коммуникации и формирования внеклеточных матриксов. Эти матриксы помогают клеткам перемещаться в пределах сфероида подобно тому, как клетки перемещаются в живой ткани. Таким образом, сфероиды представляют собой намного улучшенные модели дифференцировки, выживания, миграции клеток, поляризации клеток, экспрессии генов и роста. 3D spheroids more closely resemble in vivo tissue in terms of their cellular communication and formation of extracellular matrices. These matrices help cells move within the spheroid, similar to how cells move in living tissue. Thus, spheroids represent much improved models of differentiation, survival, cell migration, cell polarization, gene expression, and growth.
Сфероиды можно собирать и изучать с помощью различных способов, хорошо известных из уровня техники, в том числе колориметрического, флуоресцентного и люминесцентного анализов с измерениями с помощью планшета-ридера, или их можно без труда наблюдать с помощью микроскопии. Дополнительные методики включают вестерн-, нозерн- или Саузерн-блоттинг, гистологические методики (например, иммуногистохимический анализ, гибридизацию in situ, иммунофлуоресценцию) и т. п. Также рассматривается применение способов оптической визуализации, таких как методики инвертированной светлопольной микроскопии, флуоресцентной микроскопии, однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), позитронно-эмиссионной томографии (PET), магнитно-резонансной визуализации (MRI) и люминесцентной визуализации по методу Черенкова (CLI). The spheroids can be collected and studied using various methods well known in the art, including colorimetric, fluorescent and luminescent assays with measurements using a plate reader, or they can be easily observed using microscopy. Additional techniques include Western, Northern, or Southern blotting, histological techniques (e.g., immunohistochemistry, in situ hybridization , immunofluorescence), and the like. Optical imaging techniques such as inverted brightfield microscopy, fluorescence, single photon emission computed tomography (SPECT), positron emission tomography (PET), magnetic resonance imaging (MRI), and Cherenkov luminescent imaging (CLI).
Пути применения 3-мерных сфероидов включают изучение пролиферации клеток и тканей in vitro в среде, которая наиболее приближена к обнаруживаемой in vivo, скрининг соединений и атмосфер испытания, токсикологические анализы и клинические испытания и т. п.Applications for 3D spheroids include the study of cell and tissue proliferation in vitro in an environment that is closest to that found in vivo , screening of compounds and test atmospheres, toxicological assays and clinical trials, etc.
Применение сфероидов в 3-мерном культивировании клеток в целом рассмотрено в Expert Opin. Drug Discov. (2015) 10, 519-540. In vitro, сфероидные клетки легкого могут распространяться в большом количестве и могут образовывать структуры, подобные альвеолам, и приобретать зрелые фенотипы легочного эпителия.The use of spheroids in 3D cell culture is generally reviewed in Expert Opin. Drug Discov . (2015) 10, 519-540. In vitro , lung spheroid cells can proliferate and can form alveolar-like structures and acquire mature lung epithelial phenotypes.
Источники клетокCell Sources
Легочные клетки и линии клеток для применения в настоящем изобретении можно выделять из ткани или жидкости с помощью способов, хорошо известных из уровня техники. Их можно получить в результате дифференцировки из стволовых клеток, таких как эмбриональные стволовые клетки или индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, или непосредственно получить в результате дифференцировки из соматических клеток. Клетки и линии клеток могут быть получены от субъектов-людей или субъектов-животных или из клеток человека или животного, в том числе любого из ряда видов млекопитающих, предпочтительно человека, но в том числе крысы, мыши, свиньи, кролика и приматов, отличных от человека, и т. п., или происходить из них. Клетки и линии клеток можно получать из коммерческих источников. В некоторых вариантах осуществления желательно использовать человеческие клетки. Lung cells and cell lines for use in the present invention can be isolated from tissue or fluid using methods well known in the art. They can be obtained by differentiation from stem cells, such as embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells, or directly obtained by differentiation from somatic cells. Cells and cell lines can be derived from human or animal subjects, or from human or animal cells, including any of a number of mammalian species, preferably human, but including rat, mouse, pig, rabbit, and primates other than human, etc., or originate from them. Cells and cell lines can be obtained from commercial sources. In some embodiments, it is desirable to use human cells.
Одним типом клеток, представляющим интерес, являются клетки легкого, в том числе клетки легочного эпителия. Клетки бронхиального эпителия и/или эпителия дыхательных путей являются особенно применимыми в настоящем изобретении. Клетки бронхиального эпителия человека можно собирать посредством браш-биопсии легких донора в ходе процедуры бронхоскопии. В одном варианте осуществления клетки легкого представляют собой нормальные клетки бронхиального эпителия человека (NHBE). Клетки легочного эпителия можно культивировать в виде монослоя недифференцированных клеток, или из них можно дополнительно сформировать органотипическую ткань, подобную легочному эпителию, на границе раздела жидкой и воздушной сред. Можно получать установившиеся линии клеток на границе раздела жидкой и воздушной сред с помощью следующей методики. Вкратце, клетки эпителия можно культивировать во флаконе для увеличения числа клеток. После периода инкубирования клетки отделяют от флакона, подсчитывают и высевают на вкладыши. На этих вкладышах клетки инкубируют со средой на апикальной и базальной сторонах. В этой фазе обеспечивается то, что клетки будут делиться и полностью покроют вкладыш с образованием эпителия. Затем среду с апикальной стороны удаляют, среду с базальной стороны сохраняют и заменяют более полной средой. Культуры инкубируют таким образом в течение дополнительного периода времени. За это время клетки дифференцируются в 3 типа клеток: базальные, бокаловидные и реснитчатые клетки. В конце созревания культуры готовы к применению. Применение границы раздела жидкой и воздушной сред для культивирования клеток эпителия носовой полости человека описано в J Vis Exp. 2013; (80): 50646.One cell type of interest is lung cells, including lung epithelial cells. Bronchial and/or respiratory epithelial cells are particularly useful in the present invention. Human bronchial epithelial cells can be collected by brushing a donor lung biopsy during a bronchoscopy procedure. In one embodiment, the lung cells are normal human bronchial epithelial cells (NHBE). Lung epithelial cells can be cultured as a monolayer of undifferentiated cells, or they can be further formed into an organotypic tissue similar to lung epithelium at the interface between liquid and air. It is possible to obtain established cell lines at the liquid-air interface using the following technique. Briefly, epithelial cells can be cultured in a flask to increase cell numbers. After the incubation period, the cells are separated from the flask, counted, and plated on inserts. On these inserts, cells are incubated with media on the apical and basal sides. This phase ensures that the cells will divide and completely cover the liner to form the epithelium. The apical medium is then removed, the basal medium is retained and replaced with a more complete medium. Cultures are incubated in this manner for an additional period of time. During this time, cells differentiate into 3 cell types: basal, goblet, and ciliated cells. At the end of maturation cultures are ready for use. The use of an air-liquid interface for culturing human nasal epithelial cells is described in J Vis Exp. 2013; (80): 50646.
Клетки легочного эпителия можно получать от субъектов-людей или субъектов-животных с разными патологиями, в том числе субъектов, классифицированных как курящие или некурящие. Lung epithelial cells can be obtained from human or animal subjects with various pathologies, including subjects classified as smokers or non-smokers.
ИсследованияResearch
Настоящее изобретение может быть использовано для различных применений с целью изучения влияния атмосферы (атмосфер) испытания на модель дыхательных путей. Например, настоящее изобретение может быть использовано в исследовании in vitro ингаляционной токсикологии, исследовании динамики аэрозоля в дыхательных путях (например, осаждения аэрозольных частиц и абсорбирования газов в культуры клеток) или исследования метаболической активности или транспортировки атмосферы (атмосфер) испытания (например, молекул аэрозоля) через эпителий дыхательных путей. Настоящее изобретение может быть использовано для испытания влияния аэрозоля (аэрозолей), дыма или табачных изделий или влияния ингаляторов, таких как медицинские ингаляторы. Настоящее изобретение может быть использовано для испытания влияния аэрозоля (аэрозолей), дыма или табачных изделий или влияния медицинских ингаляторов на клетки одной или более частей дыхательных путей. The present invention can be used for various applications to study the effect of the test atmosphere(s) on the airway model. For example, the present invention can be used in an in vitro study of inhalation toxicology, a study of aerosol dynamics in the respiratory tract (e.g., deposition of aerosol particles and absorption of gases in cell cultures), or a study of metabolic activity or transport of atmosphere(s) tests (e.g., aerosol molecules) through the epithelium of the respiratory tract. The present invention can be used to test the effect of aerosol(s), smoke or tobacco products, or the effect of inhalers such as medical inhalers. The present invention can be used to test the effect of aerosol(s), smoke or tobacco products, or the effect of medical inhalers on cells in one or more parts of the respiratory tract.
Один аспект относится к способу определения воздействия атмосферы испытания на культуру клеток - такую как одна или более культур клеток - содержащуюся в модели дыхательных путей, включающему следующие этапы: (a) обеспечение системы, описанной в настоящем документе, причем система содержит культуру клеток в одном или более модулях; и (b) сравнение культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания, при этом разница между культурой клеток до и/или после воздействия на клетки атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток. One aspect relates to a method for determining the exposure of a test atmosphere to a cell culture—such as one or more cell cultures—contained in a model airway, comprising the steps of: (a) providing the system described herein, the system comprising the cell culture in one or more modules; and (b) comparing the cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere, wherein the difference between the cell culture before and/or after exposure of the cells to the test atmosphere is indicative of whether the test atmosphere is affecting the cell culture.
В варианте осуществления, где отличия в культуре клеток определяют после воздействия атмосферы испытания на клетки, культуру клеток, подвергаемую воздействию атмосферы испытания, можно сравнить с культурой клеток, которая не была подвержена воздействию атмосферы испытания, или с культурой клеток, которая подвергается воздействию контрольной атмосферы, такой как атмосфера, не содержащая атмосферу испытания. Согласно этому варианту осуществления, различие между культурой клеток, подвергаемой воздействию атмосферы испытания, и культурой клеток, не подвергаемой воздействию атмосферы испытания, или различие между культурой клеток, подвергаемой воздействию атмосферы испытания, и культурой клеток, подвергаемой воздействию контрольной атмосферы - такой как атмосфера, не содержащая атмосферу испытания - является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток.In an embodiment where cell culture differences are determined after cells are exposed to the test atmosphere, the cell culture exposed to the test atmosphere can be compared to a cell culture that has not been exposed to the test atmosphere, or to a cell culture that has been exposed to a control atmosphere, such as an atmosphere containing no test atmosphere. According to this embodiment, the difference between a cell culture exposed to a test atmosphere and a cell culture not exposed to a test atmosphere, or a difference between a cell culture exposed to a test atmosphere and a cell culture exposed to a control atmosphere such as an atmosphere, is not containing the test atmosphere - is an indication that the test atmosphere affects the cell culture.
Другой аспект относится к способу моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей в системе, описанной в настоящем документе, включающему следующие этапы: (a) при открытом первом клапане первого насоса и закрытом втором клапане первого насоса обеспечение газа, содержащего атмосферу испытания, в первом насосе через первый канал; (b) закрывание первого клапана и открывание второго клапана первого насоса и закрывание клапанов на пластине поршня первого насоса; (c) приведение в действие второго насоса для втягивания атмосферы испытания в соединительную конструкцию и продувание камеры первого насоса и соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) открывание первого клапана первого насоса в направлении к окружающему воздуху и создание герметичного соединения между первым каналом и вторым каналом первого насоса; и (e) через определенный период времени использование второго насоса для смещения атмосферы испытания через соединительную конструкцию и через первый клапан первого насоса.Another aspect relates to a method for modeling the interaction between a test atmosphere and a model airway in the system described herein, comprising the steps of: (a) with the first valve of the first pump open and the second valve of the first pump closed, providing a gas containing the test atmosphere in the first pump through the first channel; (b) closing the first valve and opening the second valve of the first pump and closing the valves on the piston plate of the first pump; (c) actuating the second pump to draw the test atmosphere into the connection structure and blowing the first pump chamber and connection structure with ambient air; (d) opening the first valve of the first pump towards the ambient air and creating a tight connection between the first channel and the second channel of the first pump; and (e) after a certain period of time, using the second pump to move the test atmosphere through the connecting structure and through the first valve of the first pump.
Другой аспект относится к способу определения воздействия атмосферы испытания на модель дыхательных путей в системе, описанной в настоящем документе, включающему следующие этапы: (a) при открытом первом клапане первого насоса и закрытом втором клапане первого насоса обеспечение газа, содержащего атмосферу испытания, в первом насосе через первый канал; (b) закрывание первого клапана и открывание второго клапана первого насоса и закрывание клапанов на пластине поршня первого насоса; (c) приведение в действие второго насоса для втягивания атмосферы испытания через соединительную конструкцию и продувание камеры первого насоса и соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) открывание первого клапана первого насоса в направлении к окружающему воздуху и создание герметичного соединения между первым каналом и вторым каналом первого насоса; и (e) через определенный период времени использование второго насоса для смещения атмосферы испытания через соединительную конструкцию и через первый клапан первого насоса; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в одном или более модулях, расположенных в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов, и указанный способ включает дополнительный этап определения влияния атмосферы испытания на культуру клеток, при этом отличие культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток. Another aspect relates to a method for determining the effect of a test atmosphere on a simulated airway in the system described herein, comprising the steps of: (a) with the first valve of the first pump open and the second valve of the first pump closed, providing a gas containing the test atmosphere to the first pump through the first channel; (b) closing the first valve and opening the second valve of the first pump and closing the valves on the piston plate of the first pump; (c) actuating the second pump to draw the test atmosphere through the connecting structure and blowing the first pump chamber and the connecting structure with ambient air; (d) opening the first valve of the first pump towards the ambient air and creating a tight connection between the first channel and the second channel of the first pump; and (e) after a certain period of time, using the second pump to move the test atmosphere through the connecting structure and through the first valve of the first pump; wherein the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in one or more modules located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options, and this method includes the additional step of determining the effect of the test atmosphere on cell culture, wherein the difference in cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere is an indication that the test atmosphere affects the cell culture.
В варианте осуществления, где отличия в культуре клеток определяют после воздействия атмосферы испытания на клетки, культуру клеток, подвергаемую воздействию атмосферы испытания, можно сравнить с культурой клеток, которая не была подвержена воздействию атмосферы испытания, или с культурой клеток, которая подвергается воздействию контрольной атмосферы, такой как атмосфера, не содержащая атмосферу испытания. Согласно этому варианту осуществления, различие между культурой клеток, подвергаемой воздействию атмосферы испытания, и культурой клеток, не подвергаемой воздействию атмосферы испытания, или различие между культурой клеток, подвергаемой воздействию атмосферы испытания, и культурой клеток, подвергаемой воздействию контрольной атмосферы - такой как атмосфера, не содержащая атмосферу испытания - является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток.In an embodiment where cell culture differences are determined after cells are exposed to the test atmosphere, the cell culture exposed to the test atmosphere can be compared to a cell culture that has not been exposed to the test atmosphere, or to a cell culture that has been exposed to a control atmosphere, such as an atmosphere containing no test atmosphere. According to this embodiment, the difference between a cell culture exposed to a test atmosphere and a cell culture not exposed to a test atmosphere, or a difference between a cell culture exposed to a test atmosphere and a cell culture exposed to a control atmosphere such as an atmosphere, is not containing the test atmosphere - is an indication that the test atmosphere affects the cell culture.
Дополнительный аспект относится к способу моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей, включающему следующие этапы: (a) обеспечение атмосферы испытания в камере первого насоса; (b) отведение атмосферы испытания из первого насоса в соединительную конструкцию, соединяющую первый насос со вторым насосом; (c) продувание первого насоса и по меньшей мере части соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) удерживание атмосферы испытания во втором насосе и соединительной конструкции в течение определенного периода времени; (e) смещение атмосферы испытания в соединительную конструкцию и первый насос с помощью второго насоса; и (f) выполнение одного или более циклов накачивания окружающего воздуха во второй насос; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов. An additional aspect relates to a method for modeling the interaction between the test atmosphere and the airway model, including the following steps: (a) providing a test atmosphere in the first pump chamber; (b) withdrawing the test atmosphere from the first pump to a connection structure connecting the first pump to the second pump; (c) blowing the first pump and at least part of the connection structure with ambient air; (d) holding the test atmosphere in the second pump and connection structure for a specified period of time; (e) displacement of the test atmosphere into the connecting structure and the first pump by means of the second pump; and (f) performing one or more cycles of pumping ambient air into the second pump; while the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options.
Дополнительный аспект относится к способу определения воздействия атмосферы испытания на модель дыхательных путей, включающему следующие этапы: (a) обеспечение атмосферы испытания в камере первого насоса; (b) отведение атмосферы испытания из первого насоса в соединительную конструкцию, соединяющую первый насос со вторым насосом; (c) продувание первого насоса и по меньшей мере части соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) удерживание атмосферы испытания во втором насосе и соединительной конструкции в течение определенного периода времени; (e) смещение атмосферы испытания через соединительную конструкцию и первый насос с помощью второго насоса; и (f) выполнение одного или более циклов накачивания окружающего воздуха во второй насос; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в одном или более модулях, расположенных в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов, и указанный способ содержит дополнительный этап определения влияния атмосферы испытания на культуру клеток, при этом отличие культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток. В варианте осуществления, где отличия в культуре клеток определяют после воздействия атмосферы испытания на клетки, культуру клеток, подвергаемую воздействию атмосферы испытания, можно сравнить с культурой клеток, которая не была подвержена воздействию атмосферы испытания, или с культурой клеток, которая подвергается воздействию контрольной атмосферы, такой как атмосфера, не содержащая атмосферу испытания. Согласно этому варианту осуществления, различие между культурой клеток, подвергаемой воздействию атмосферы испытания, и культурой клеток, не подвергаемой воздействию атмосферы испытания, или различие между культурой клеток, подвергаемой воздействию атмосферы испытания, и культурой клеток, подвергаемой воздействию контрольной атмосферы - такой как атмосфера, не содержащая атмосферу испытания - является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток. An additional aspect relates to a method for determining the effect of the test atmosphere on the airway model, including the following steps: (a) providing a test atmosphere in the chamber of the first pump; (b) withdrawing the test atmosphere from the first pump to a connection structure connecting the first pump to the second pump; (c) blowing the first pump and at least part of the connection structure with ambient air; (d) holding the test atmosphere in the second pump and connection structure for a specified period of time; (e) displacement of the test atmosphere through the connecting structure and the first pump with the help of the second pump; and (f) performing one or more cycles of pumping ambient air into the second pump; wherein the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in one or more modules located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options, and this method contains the additional step of determining the effect of the test atmosphere on cell culture, wherein the difference in cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere is an indication that the test atmosphere affects the cell culture. In an embodiment where cell culture differences are determined after cells are exposed to the test atmosphere, the cell culture exposed to the test atmosphere can be compared to a cell culture that has not been exposed to the test atmosphere, or to a cell culture that has been exposed to a control atmosphere, such as an atmosphere containing no test atmosphere. According to this embodiment, the difference between a cell culture exposed to a test atmosphere and a cell culture not exposed to a test atmosphere, or a difference between a cell culture exposed to a test atmosphere and a cell culture exposed to a control atmosphere such as an atmosphere, is not containing the test atmosphere - is an indication that the test atmosphere affects the cell culture.
Влияние атмосферы (атмосфер) испытания могут быть изучены в присутствии одного или более средств. Средство (средства) может включать без ограничения лекарственное средство, токсин, патоген, белок, нуклеиновую кислоту, антиген, антитело и химическое соединение, и т.д. Примеры эффектов, которые можно измерять, включают поглощение кислорода, выработку диоксида углерода, жизнеспособность клеток, экспрессию белка, активность фермента, проникновение, функцию барьера проницаемости, выработку сурфактанта, реакцию на воздействие цитокинов, функции транспортеров, экспрессию цитохрома P450, секрецию альбумина, токсикологию и т. п. The effect of the test atmosphere(s) may be studied in the presence of one or more agents. The agent(s) may include, without limitation, a drug, toxin, pathogen, protein, nucleic acid, antigen, antibody, and chemical compound, etc. Examples of effects that can be measured include oxygen uptake, carbon dioxide production, cell viability, protein expression, enzyme activity, permeation, permeation barrier function, surfactant production, cytokine response, transporter functions, cytochrome P450 expression, albumin secretion, toxicology, and etc.
Параллельно можно проводить несколько анализов с разными концентрациями атмосферы испытания и/или средства с получением дифференциальной реакции на различные концентрации. Several assays can be run in parallel with different concentrations of test atmosphere and/or agent to obtain a differential response to different concentrations.
Средство может представлять собой любое тестируемое соединение, представляющее интерес, и включает в себя малые органические соединения, полипептиды, пептиды, относительно высокомолекулярные углеводы, полинуклеотиды, жирные кислоты и липиды, аэрозоль или один или несколько компонентов аэрозоля и т. п. Тестируемые соединения можно подвергать скринингу по отдельности или в группах или комбинаторных библиотеках соединений. Тестируемые соединения можно получать из широкого разнообразия источников, в том числе из библиотек синтетических или природных соединений. Можно применять библиотеки природных соединений в виде бактериальных, грибных, растительных и животных экстрактов. Природные или полученные синтетическим путем библиотеки и соединения, модифицированные посредством традиционных химических, физических и биохимических способов, можно применять для получения комбинаторных библиотек. Известные фармакологические средства можно подвергать направленным или случайным химическим модификациям, таким как ацилирование, алкилирование, этерификация, превращение в кислотную форму, с получением структурных аналогов для скрининга. The agent may be any test compound of interest and includes small organic compounds, polypeptides, peptides, relatively high molecular weight carbohydrates, polynucleotides, fatty acids and lipids, an aerosol or one or more components of an aerosol, etc. Test compounds can be subjected to screening individually or in groups or combinatorial libraries of compounds. Test compounds can be obtained from a wide variety of sources, including libraries of synthetic or natural compounds. You can use libraries of natural compounds in the form of bacterial, fungal, plant and animal extracts. Natural or synthetically derived libraries and compounds modified by conventional chemical, physical, and biochemical methods can be used to generate combinatorial libraries. Known pharmacological agents can be subjected to targeted or random chemical modifications, such as acylation, alkylation, esterification, conversion to an acid form, to obtain structural analogues for screening.
Одна или несколько переменных величин, которые можно измерять, включают элементы клеток, субклеточный материал, субклеточные компоненты или клеточные продукты. В качестве примера, может быть измерена токсикология атмосферы испытания. Может быть измерена динамика аэрозоля в дыхательных путях (например, осаждение аэрозольных частиц и абсорбция газов в культуры клеток). В качестве дополнительного примера, может быть изучена метаболическая активность и/или перенос молекул через эпителий дыхательных путей. One or more variables that can be measured include cell elements, subcellular material, subcellular components, or cellular products. As an example, the toxicology of the test atmosphere can be measured. Airway aerosol dynamics (eg, deposition of aerosol particles and absorption of gases into cell cultures) can be measured. As a further example, metabolic activity and/or transport of molecules across the airway epithelium can be studied.
КомпьютерA computer
Также раскрыта компьютерная программа, которая при выполнении компьютером/процессором может применяться для управления компьютером с целью выполнения одного или более способов, описанных в настоящем документе.Also disclosed is a computer program that, when executed by a computer/processor, can be used to control a computer to perform one or more of the methods described herein.
Специалисту в данной области будет легко понятно, что этапы разных вышеописанных способов могут быть выполнены запрограммированными компьютерами. В данном контексте, предполагается, что некоторые варианты осуществления также включают в себя приспособление для хранения программ, например, цифровые накопители данных, которые могут быть прочитаны машинами или компьютерами и могут содержать выполняемые машинами или выполняемые компьютерами программные команды, при этом указанные команды выполняют один или все этапы указанных вышеописанных способов. Приспособления для хранения программ могут представлять собой, например, цифровые запоминающие устройства, магнитные накопители, такие как магнитные диски и магнитные пленки, жесткие диски или оптические носители цифровых данных. Также предполагается, что варианты осуществления включают в себя компьютеры, запрограммированные на выполнение некоторых или всех этапов вышеописанных способов. One skilled in the art will readily appreciate that the steps of the various methods described above may be performed by programmed computers. In this context, it is contemplated that some embodiments also include a program storage device, such as digital storage media, that can be read by machines or computers and may contain machine-executable or computer-executable program instructions, said instructions executing one or all steps in the above methods. Program storage devices may be, for example, digital storage devices, magnetic storage devices such as magnetic disks and magnetic tapes, hard disks or optical digital data carriers. It is also contemplated that embodiments include computers programmed to perform some or all of the steps of the methods described above.
Функции различных компонентов, включая процессоры или логические схемы, могут быть обеспечены путем использования выделенного аппаратного обеспечения, а также аппаратного обеспечения, способного выполнять программное обеспечение, в сочетании с подходящим программным обеспечением. Когда функции обеспечены процессором, они могут быть обеспечены одним выделенным процессором, одним совместно используемым процессором или множеством отдельных процессоров, некоторая часть которых может использоваться совместно. Более того, явное использование термина «процессор» или «контроллер» или «логическая схема» не должно расцениваться как относящееся исключительно к аппаратному обеспечению, способному выполнять программное обеспечение, и может неявным образом включать в себя, без ограничения, процессор цифровой обработки сигналов (DSP), сетевой процессор, специализированную интегральную схему (ASIC), программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA), постоянное запоминающее устройство (ROM) для хранения программного обеспечения, оперативное запоминающее устройство (RAM), и энергонезависимое устройство для хранения данных. Также может быть включено другое аппаратное обеспечение, традиционное и/или изготовленное по индивидуальному заказу. Подобным образом, все переключатели, изображенные на фигурах, являются лишь концептами. Их функцию можно выполнять путем использования программных логических компонентов, выделенных логических компонентов, путем взаимодействия программного управления и выделенного логического компонента, или даже вручную, причем конкретная методика может быть выбрана ее реализатором, как в частности можно понять из контекста. The functions of various components, including processors or logic circuits, can be provided by using dedicated hardware as well as hardware capable of running software in combination with suitable software. When the functions are provided by a processor, they may be provided by a single dedicated processor, a single shared processor, or multiple separate processors, some of which may be shared. Moreover, explicit use of the term "processor" or "controller" or "logic circuit" should not be construed as referring solely to hardware capable of executing software, and may implicitly include, without limitation, a Digital Signal Processor (DSP). ), a network processor, an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), a read only memory (ROM) for storing software, a random access memory (RAM), and a non-volatile data storage device. Other hardware, conventional and/or custom, may also be included. Likewise, all switches depicted in the figures are only concepts. Their function can be performed through the use of software logic components, dedicated logic components, through the interaction of program control and a dedicated logic component, or even manually, and the particular technique can be chosen by its implementer, as in particular can be understood from the context.
Дополнительные аспекты настоящего изобретения изложены в следующих пронумерованных пунктах: Additional aspects of the present invention are set forth in the following numbered paragraphs:
1. Система для определения взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей, причем указанная система содержит: (a) первый насос, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания первого объема газа, содержащего атмосферу испытания; (ii) первый канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа и содержащий клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, при этом в открытом положении указанный клапан способен открываться в направлении атмосферы испытания или окружающего воздуха; (iii) второй канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа и содержащий клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; (iv) пластину поршня, содержащую множество отверстий, выполненных в ней, причем одно или более из отверстий содержат клапаны, приспособленные для регулировки потока газа, проходящего через отверстия; и (v) двигатель для управления работой первого насоса; (b) второй насос, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания второго объема газа, при этом первый и второй объемы газа отличаются друг от друга; (ii) канал, выполненный с возможностью приема и выпуска газа; и (iii) двигатель для управления работой второго насоса; (c) соединительную конструкцию, используемую для передачи газа из первого насоса во второй насос; и (d) одно или более отверстий в первом насосе или втором насосе или стенках соединительной конструкции или в сочетании двух или более указанных вариантов, причем указанные отверстия способны вмещать в себя модуль для содержания среды для культивирования клеток или выполненный с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере или выполненный с возможностью слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа или выполненный с возможностью отбора проб газа, или для определения характеристик газа или выполненный с возможностью определения характеристик газа.1. A system for determining the interaction between the test atmosphere and the model of the respiratory tract, and the specified system contains: (a) the first pump containing: (i) a chamber configured to contain the first volume of gas containing the test atmosphere; (ii) a first channel capable of receiving and discharging gas and containing a valve for adjusting the flow of gas passing through the first channel, wherein said valve is movable between open and closed positions, while in the open position, said valve is able to open in the direction test atmosphere or ambient air; (iii) a second channel configured to receive and release gas and containing a valve for adjusting the flow of gas passing through the second channel, and the specified valve is movable between open and closed positions; (iv) a piston plate containing a plurality of holes made in it, and one or more of the holes contain valves adapted to regulate the flow of gas passing through the holes; and (v) a motor for controlling the operation of the first pump; (b) a second pump comprising: (i) a chamber configured to contain a second volume of gas, wherein the first and second volumes of gas are different from each other; (ii) a channel configured to receive and release gas; and (iii) a motor for controlling the operation of the second pump; (c) a connection structure used to transfer gas from the first pump to the second pump; and (d) one or more openings in the first pump or the second pump or the walls of the connecting structure, or a combination of two or more of these options, and these openings are capable of receiving a module for containing cell culture medium or configured to store cell culture medium , or to monitor the conditions in the chamber, or configured to monitor the conditions in the chamber, or for gas sampling or configured to take gas samples, or to characterize the gas, or configured to characterize the gas.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что насосы представляют собой поршневые насосы, содержащие пластину поршня и основу.2. The system according to claim. 1, characterized in that the pumps are piston pumps containing a piston plate and a base.
3. Система по п. 1 или п. 1, отличающаяся тем, что соединительная конструкция является полой. 3. The system according to claim 1 or claim 1, characterized in that the connecting structure is hollow.
4. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что соединительная конструкция является разветвленной.4. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting structure is branched.
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что одна конечная ветвь соединительной конструкции соединена со вторым насосом и одна или более других конечных ветвей присоединены к отдельному насосу, причем каждый отдельный насос содержит: (i) камеру для содержания объема газа, причем этот объем газа идентичен второму объему газа во втором насосе; (ii) канал для приема и выпуска газа и для присоединения к соединительной конструкции; и (iii) двигатель для управления работой насоса. 5. The system according to claim 4, characterized in that one end branch of the connecting structure is connected to a second pump and one or more other end branches are connected to a separate pump, each individual pump comprising: (i) a chamber for containing a volume of gas, this the volume of gas is identical to the second volume of gas in the second pump; (ii) a conduit for receiving and discharging gas and for connection to the connecting structure; and (iii) a motor for driving the pump.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что каждый отдельный насос идентичен второму насосу. 6. System according to claim 5, characterized in that each individual pump is identical to the second pump.
7. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система содержится в кожухе, подходящим образом-в кожухе с регулируемой температурой. 7. A system according to any one of the preceding claims, characterized in that the system is contained in a housing, suitably in a temperature controlled housing.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что температуру кожуха регулируют с помощью термостата. 8. The system according to claim. 7, characterized in that the temperature of the casing is regulated by a thermostat.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что температура в кожухе составляет приблизительно 37 °C.9. System according to claim 8, characterized in that the temperature in the casing is approximately 37 °C.
10. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что разные объемы первого и второго насосов представляют внутренний объем разных отделов дыхательных путей, подходящим образом дыхательных путей человека. 10. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the different volumes of the first and second pumps represent the internal volume of different parts of the respiratory tract, suitably the human respiratory tract.
11. Система по любому из пп. 6-10, отличающаяся тем, что объемы отдельных насосов представляют внутренний объем разных отделов дыхательных путей, подходящим образом дыхательных путей человека. 11. The system according to any one of paragraphs. 6-10, characterized in that the volumes of the individual pumps represent the internal volume of different sections of the respiratory tract, suitably the human respiratory tract.
12. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что рабочий объем первого и второго насосов по меньшей мере равен максимальному достижимому впускаемому объему в соответствующем отделе дыхательных путей. 12. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the working volume of the first and second pumps is at least equal to the maximum achievable inlet volume in the corresponding section of the respiratory tract.
13. Система по любому из пп. 5-12, отличающаяся тем, что рабочий объем отдельных насосов по меньшей мере равен максимальному достижимому впускаемому объему в соответствующем отделе дыхательных путей. 13. The system according to any one of paragraphs. 5-12, characterized in that the working volume of the individual pumps is at least equal to the maximum achievable inlet volume in the corresponding section of the respiratory tract.
14. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что давление нагнетания двигателя или насоса может соответствовать атмосферному давлению или быть выше или ниже атмосферного давления. 14. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the discharge pressure of the motor or pump can be at atmospheric pressure or above or below atmospheric pressure.
15. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что рабочий объем первого насоса составляет от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до 100 мл.15. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the working volume of the first pump is from about 0 to 100 ml or from about 1 to 100 ml.
16. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что рабочий объем второго насоса составляет от приблизительно 0 до 4000 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 4000 мл. 16. A system according to any one of the preceding claims, characterized in that the working volume of the second pump is from about 0 to 4000 ml, or from about 1 to about 4000 ml.
17. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что насосы содержат нержавеющую сталь или состоят из нее.17. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the pumps comprise or consist of stainless steel.
18. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что камера представляет собой цилиндр. 18. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the chamber is a cylinder.
19. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что камера содержит стекло. 19. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the chamber contains glass.
20. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что объем камеры первого насоса меньше объема камеры второго насоса.20. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the volume of the chamber of the first pump is less than that of the chamber of the second pump.
21. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что объем камеры первого насоса представляет объем полости рта и ротоглотки.21. The system according to any of the preceding claims, characterized in that the volume of the chamber of the first pump represents the volume of the oral cavity and oropharynx.
22. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что объем камеры второго насоса представляет объем полости легкого или его части.22. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the volume of the chamber of the second pump represents the volume of the cavity of the lung or part thereof.
23. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что объем соединительной конструкции представляет объем проводящих воздухоносных путей легкого, подходящим образом человеческого легкого.23. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the volume of the connecting structure represents the volume of the conducting airways of the lung, suitably the human lung.
24. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что пластина поршня первого насоса содержит один или более просветов для поступления или притока газа. 24. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the piston plate of the first pump contains one or more gaps for the entry or flow of gas.
25. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что каждый из одного или более просветов включает в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа.25. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that each of the one or more lumens includes a valve movable between open and closed positions and capable of controlling the flow or flow of gas.
26. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит компьютерный контроллер, способный синхронизировать работу системы. 26. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the system further comprises a computer controller capable of synchronizing the operation of the system.
27. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что один или более из первого насоса или второго насоса или соединительной конструкции содержат один или более модулей, содержащих микровесы на кристалле кварца. 27. A system according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more of the first pump or the second pump or connection structure comprises one or more modules containing a quartz crystal microbalance.
28. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что отверстия в первом насосе или втором насосе или стенках соединительной конструкции являются резьбовыми или безрезьбовыми. 28. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the openings in the first pump or the second pump or the walls of the connecting structure are threaded or non-threaded.
29. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что одно или более отверстий содержат модуль. 29. System according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more holes contain a module.
30. Система по п. 29, отличающаяся тем, что один или более модулей приспособлены для содержания среды для культивирования клеток или выполнены с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или приспособлены для слежения за условиями в камере или приспособлены для слежения за условиями в камере или приспособлены для отбора проб газа или приспособлены для определения характеристик газа.30. The system of claim 29, wherein the one or more modules are adapted to contain the cell culture medium, or are configured to store the cell culture medium, or are adapted to monitor conditions in the chamber, or are adapted to monitor conditions in the chamber, or adapted for gas sampling or adapted for gas characterization.
31. Система по п. 29 или 30, отличающаяся тем, что модули расположены на основе пластины поршня первого и/или второго насоса и/или в стенках соединительной конструкции. 31. The system according to claim 29 or 30, characterized in that the modules are located on the basis of the piston plate of the first and/or second pump and/or in the walls of the connecting structure.
32. Система по любому из пп. 29-31, отличающаяся тем, что один или более модулей содержат среду для культивирования клеток. 32. The system according to any one of paragraphs. 29-31, characterized in that one or more modules contain a cell culture medium.
33. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что среда для культивирования клеток содержит культуру клеток или контактирует с ней, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. 33. The system according to any one of the preceding claims, characterized in that the cell culture medium contains or is in contact with the cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
34. Система по любому из пп. 29-32, отличающаяся тем, что модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно-микрофлюидный насос, соединенный с ним. 34. The system according to any one of paragraphs. 29-32, characterized in that the modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and an optional microfluidic pump connected to it.
35. Система по любому из пп. 29-34, отличающаяся тем, что модули расположены в горизонтальной плоскости в одном или более из перечисленного: первый насос или второй насос, или стенки соединительной конструкции. 35. The system according to any one of paragraphs. 29-34, characterized in that the modules are located in a horizontal plane in one or more of the following: the first pump or the second pump, or the walls of the connecting structure.
36. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что соединительная конструкция содержит нержавеющую сталь. 36. A system according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting structure comprises stainless steel.
37. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что камера первого насоса имеет объем, составляющий приблизительно 100 мл.37. A system according to any one of the preceding claims, characterized in that the first pump chamber has a volume of approximately 100 ml.
38. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что камера второго насоса имеет объем, составляющий от приблизительно 1 литра до приблизительно 4 литров. 38. A system according to any one of the preceding claims, characterized in that the second pump chamber has a volume of from about 1 liter to about 4 liters.
39. Насос для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа и содержащую основу и одно или более отверстий, способных вмещать один или более модулей для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа; (ii) первый канал для приема и выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий первый клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный первый клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями, причем в открытом положении указанный клапан может открываться в направлении атмосферы испытания или окружающего воздуха; и (iii) второй канал для приема и выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий второй клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; и (iv) пластину поршня, содержащую множество отверстий, выполненных в ней, причем одно или более из отверстий содержат клапаны, приспособленные для регулировки потока газа, проходящего через отверстия.39. A pump for displacing a volume of gas, comprising: (i) a chamber configured to contain a volume of gas and containing a base and one or more openings capable of accommodating one or more modules for containing or storing cell culture medium, or for monitoring conditions in a chamber, or for gas sampling, or for gas characterization; (ii) a first channel for receiving and discharging gas when it is contained in the chamber, and containing a first valve for adjusting the flow of gas passing through the first channel, wherein said first valve is movable between open and closed positions, and in the open position, said the valve may open towards the test atmosphere or ambient air; and (iii) a second passage for receiving and discharging gas when contained in the chamber and containing a second valve for adjusting the flow of gas passing through the second passage, said valve being movable between open and closed positions; and (iv) a piston plate containing a plurality of holes made therein, wherein one or more of the holes contain valves adapted to control the flow of gas passing through the holes.
40. Насос по п. 39, отличающийся тем, что насос представляет собой поршневой насос, содержащий пластину поршня.40. The pump according to claim 39, characterized in that the pump is a piston pump containing a piston plate.
41. Насос по п. 39 или 40, отличающийся тем, что одно или более отверстий в камере являются резьбовыми или безрезьбовыми.41. The pump according to claim 39 or 40, characterized in that one or more holes in the chamber are threaded or threadless.
42. Насос по любому из пп. 39-41, отличающийся тем, что одно или более отверстий содержат модуль. 42. The pump according to any one of paragraphs. 39-41, characterized in that one or more holes contain a module.
43. Насос по п. 42, отличающийся тем, что модуль является резьбовым или безрезьбовым. 43. The pump according to
44. Насос по п. 42 или 43, отличающийся тем, что один или более модулей приспособлены для содержания среды для культивирования клеток или выполнены с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или приспособлены для слежения за условиями в камере или приспособлены для слежения за условиями в камере, или приспособлены для отбора проб газа или приспособлены для определения характеристик газа.44. The pump according to claim. 42 or 43, characterized in that one or more modules are adapted to contain the cell culture medium or are configured to store the cell culture medium, or adapted to monitor conditions in the chamber or adapted to monitor conditions in chamber, or adapted for gas sampling or adapted for gas characterization.
45. Насос по любому из пп. 42-44, отличающийся тем, что модули расположены на основе насоса. 45. The pump according to any one of paragraphs. 42-44, characterized in that the modules are located on the basis of the pump.
46. Насос по любому из пп. 42-45, отличающийся тем, что один или несколько модулей содержат среду для культивирования клеток. 46. The pump according to any one of paragraphs. 42-45, characterized in that one or more modules contain a medium for culturing cells.
47. Насос по п. 46, отличающийся тем, что среда для культивирования клеток содержит культуру клеток или контактирует с ней, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. 47. The pump according to claim 46, characterized in that the cell culture medium contains or is in contact with the cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
48. Насос по любому из пп. 44-47, отличающийся тем, что модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. 48. The pump according to any one of paragraphs. 44-47, characterized in that the modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected to it.
49. Насос по любому из пп. 42-48, отличающийся тем, что модули расположены в горизонтальной плоскости в одном или более из перечисленного: первый насос или второй насос, или стенки соединительной конструкции. 49. The pump according to any one of paragraphs. 42-48, characterized in that the modules are located in a horizontal plane in one or more of the following: the first pump or the second pump, or the walls of the connecting structure.
50. Насос по любому из пп. 43-49, отличающийся тем, что модуль содержит микровесы на кристалле кварца. 50. The pump according to any one of paragraphs. 43-49, characterized in that the module contains a microbalance on a quartz crystal.
51. Насос по любому из пп. 39-50, отличающийся тем, что насос дополнительно содержит двигатель. 51. The pump according to any one of paragraphs. 39-50, characterized in that the pump additionally contains a motor.
52. Насос по любому из пп. 39-51, отличающийся тем, что давление нагнетания соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. 52. The pump according to any one of paragraphs. 39-51, characterized in that the discharge pressure corresponds to atmospheric pressure or pressure above or below atmospheric pressure.
53. Насос по любому из пп. 39-52, отличающийся тем, что рабочий объем насоса составляет от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл. 53. The pump according to any one of paragraphs. 39-52, characterized in that the working volume of the pump is from about 0 to 100 ml, or from about 1 to about 100 ml.
54. Насос по любому из пп. 39-53, отличающийся тем, что насос содержит нержавеющую сталь.54. The pump according to any one of paragraphs. 39-53, characterized in that the pump contains stainless steel.
55. Насос по любому из пп. 39-54, отличающийся тем, что камера представляет собой цилиндр. 55. The pump according to any one of paragraphs. 39-54, characterized in that the chamber is a cylinder.
56. Насос по любому из пп. 39-55, отличающийся тем, что камера содержит стекло. 56. The pump according to any one of paragraphs. 39-55, characterized in that the chamber contains glass.
57. Насос по любому из пп. 39-56, отличающийся тем, что камера насоса имеет объем, составляющий приблизительно 100 мл. 57. The pump according to any one of paragraphs. 39-56, characterized in that the pump chamber has a volume of approximately 100 ml.
58. Насос по любому из пп. 39-57, отличающийся тем, что пластина поршня насоса содержит один или более просветов для поступления или притока газа. 58. The pump according to any one of paragraphs. 39-57, characterized in that the pump piston plate contains one or more gaps for gas inflow or inflow.
59. Насос по п. 58, отличающийся тем, что один или более просветов включают в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа.59. The pump of claim. 58, characterized in that one or more gaps include a valve that is movable between open and closed positions and is able to regulate the flow or flow of gas.
60. Поршневой насос для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа и содержащую пластину поршня, содержащую один или более просветов для поступления или притока газа в камеру, при этом один или более, или каждый, из просветов включают в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа; (ii) первый канал для приема газа, и содержащий первый клапан для регулировки потока газа, проходящего по первому каналу, причем указанный первый клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями; и (iii) второй канал для выпуска газа, когда он содержится в камере, и содержащий второй клапан для регулировки потока газа, проходящего по второму каналу, причем указанный клапан выполнен с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями.60. A piston pump for displacing a volume of gas, comprising: (i) a chamber configured to contain a volume of gas and containing a piston plate containing one or more gaps for the entry or flow of gas into the chamber, with one or more, or each, of the lumens include a valve movable between open and closed positions and capable of controlling the flow or flow of gas; (ii) a first channel for receiving gas, and containing a first valve for adjusting the flow of gas passing through the first channel, and the specified first valve is movable between open and closed positions; and (iii) a second passage for venting gas when contained in the chamber and comprising a second valve for adjusting the flow of gas passing through the second passage, said valve being movable between open and closed positions.
61. Насос по п. 60, отличающийся тем, что камера включает в себя основу и содержит одно или более отверстий.61. The pump according to claim 60, characterized in that the chamber includes a base and contains one or more holes.
62. Насос по п. 61, отличающийся тем, что отверстия являются резьбовыми или безрезьбовыми. 62. The pump according to claim 61, characterized in that the holes are threaded or threadless.
63. Насос по п. 60 или 61, отличающийся тем, что отверстия содержат модуль в одном или более отверстиях. 63. The pump according to claim 60 or 61, characterized in that the holes contain a module in one or more holes.
64. Насос по п. 63, отличающийся тем, что модуль является резьбовым или безрезьбовым. 64. The pump according to claim 63, characterized in that the module is threaded or threadless.
65. Насос по п. 63 или 64, отличающийся тем, что модуль приспособлен для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа65. The pump according to claim. 63 or 64, characterized in that the module is adapted to contain or store the medium for culturing cells, or to monitor conditions in the chamber, or for gas sampling, or for characterizing the gas
66. Насос по любому из пп. 63-65, отличающийся тем, что один или несколько модулей содержат среду для культивирования клеток. 66. The pump according to any one of paragraphs. 63-65, characterized in that one or more modules contain a medium for cell cultivation.
67. Насос по п. 66, отличающийся тем, что среда для культивирования клеток содержит культуру клеток, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. 67. The pump according to claim 66, wherein the cell culture medium contains a cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
68. Насос по любому из пп. 63-67, отличающийся тем, что модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. 68. The pump according to any one of paragraphs. 63-67, characterized in that the modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected to it.
69. Насос по любому из пп. 63-67, отличающийся тем, что модуль содержит микровесы на кристалле кварца. 69. The pump according to any one of paragraphs. 63-67, characterized in that the module contains a microbalance on a quartz crystal.
70. Насос по любому из пп. 60-69, отличающийся тем, что соединительная конструкция соединена со вторым каналом. 70. The pump according to any one of paragraphs. 60-69, characterized in that the connecting structure is connected to the second channel.
71. Насос по любому из п. 70, отличающийся тем, что соединительная конструкция является полой. 71. The pump according to any one of paragraph 70, characterized in that the connecting structure is hollow.
Подходящим образом, насос дополнительно содержит двигатель. Suitably, the pump further comprises a motor.
72. Насос по любому из пп. 60-71, отличающийся тем, что давление нагнетания насоса соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. 72. The pump according to any one of paragraphs. 60-71, characterized in that the pump discharge pressure corresponds to atmospheric pressure or pressure above or below atmospheric pressure.
73. Насос по любому из пп. 60-72, отличающийся тем, что рабочий объем насоса составляет от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл. 73. The pump according to any one of paragraphs. 60-72, characterized in that the working volume of the pump is from about 0 to 100 ml or from about 1 to about 100 ml.
74. Насос по любому из пп. 60-73, отличающийся тем, что насос содержит нержавеющую сталь.74. The pump according to any one of paragraphs. 60-73, characterized in that the pump contains stainless steel.
75. Насос по любому из пп. 60-74, отличающийся тем, что камера представляет собой цилиндр. 75. The pump according to any one of paragraphs. 60-74, characterized in that the chamber is a cylinder.
76. Насос по любому из пп. 60-75, отличающийся тем, что камера содержит стекло. 76. The pump according to any one of paragraphs. 60-75, characterized in that the chamber contains glass.
77. Насос по любому из пп. 60-76, отличающийся тем, что камера насоса имеет объем, составляющий приблизительно 100 мл. 77. The pump according to any one of paragraphs. 60-76, characterized in that the pump chamber has a volume of approximately 100 ml.
78. Насос для смещения объема газа, содержащий: (i) камеру, выполненную с возможностью содержания объема газа, причем указанная камера содержит основу и один или более модулей для содержания или хранения среды для культивирования клеток, или для слежения за условиями в камере, или для отбора проб газа, или для определения характеристик газа; и (ii) канал, используемый для приема и выпуска газа. 78. A gas volume displacement pump, comprising: (i) a chamber configured to contain a gas volume, said chamber comprising a base and one or more modules for containing or storing cell culture medium, or for monitoring conditions in the chamber, or for gas sampling, or for gas characterization; and (ii) a conduit used to receive and release the gas.
79. Насос по п. 78, отличающийся тем, что насос представляет собой поршневой насос, содержащий пластину поршня.79. The pump according to claim 78, characterized in that the pump is a piston pump containing a piston plate.
80. Насос по п. 79, отличающийся тем, что, пластина поршня не содержит каких-либо просветов или отверстий. 80. The pump according to claim 79, characterized in that the piston plate does not contain any gaps or holes.
81. Насос по любому из пп. 78-80, отличающийся тем, что модули расположены в основе камеры. 81. The pump according to any one of paragraphs. 78-80, characterized in that the modules are located at the base of the chamber.
82. Насос по любому из пп. 78-81, отличающийся тем, что модули являются резьбовыми или безрезьбовыми. 82. The pump according to any one of paragraphs. 78-81, characterized in that the modules are threaded or threadless.
83. Насос по любому из пп. 78-82, отличающийся тем, что модули приспособлены для содержания среды для культивирования клеток или выполнены с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или приспособлены для слежения за условиями в камере или приспособлены для слежения за условиями в камере, или приспособлены для отбора проб газа или приспособлены для определения характеристик газа.83. The pump according to any one of paragraphs. 78-82, characterized in that the modules are adapted to contain the cell culture medium, or are configured to store the cell culture medium, or are adapted to monitor the conditions in the chamber, or are adapted to monitor the conditions in the chamber, or are adapted to take gas samples, or adapted to characterize the gas.
84. Насос по любому из пп. 78-83, отличающийся тем, что один или несколько модулей содержат среду для культивирования клеток. 84. The pump according to any one of paragraphs. 78-83, characterized in that one or more modules contain a medium for culturing cells.
85. Насос по п. 84, отличающийся тем, что среда для культивирования клеток содержит культуру клеток или контактирует с ней, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. 85. The pump according to
86. Насос по п. 84 или 85, отличающийся тем, что модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток, дополнительно содержат микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. 86. The pump according to claim 84 or 85, characterized in that the modules adapted to contain or store the cell culture medium further comprise a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected to it.
87. Насос по любому из пп. 78-82, отличающийся тем, что модуль содержит микровесы на кристалле кварца. 87. The pump according to any one of paragraphs. 78-82, characterized in that the module contains a microbalance on a quartz crystal.
88. Насос по любому из пп. 78-87, отличающийся тем, что соединительная конструкция соединена с каналом. 88. The pump according to any one of paragraphs. 78-87, characterized in that the connecting structure is connected to the channel.
89. Насос по любому из пп. 78-88, отличающийся тем, что соединительная конструкция является полой. 89. The pump according to any one of paragraphs. 78-88, characterized in that the connecting structure is hollow.
90. Насос по любому из пп. 78-89, отличающийся тем, что насос дополнительно содержит двигатель. 90. The pump according to any one of paragraphs. 78-89, characterized in that the pump additionally contains a motor.
91. Насос по любому из пп. 78-90, отличающийся тем, что давление нагнетания соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. 91. The pump according to any one of paragraphs. 78-90, characterized in that the discharge pressure corresponds to atmospheric pressure or pressure above or below atmospheric pressure.
92. Насос по любому из пп. 78-91, отличающийся тем, что рабочий объем насоса составляет от приблизительно 0 до 1000 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл. 92. The pump according to any one of paragraphs. 78-91, characterized in that the displacement of the pump is from about 0 to 1000 ml, or from about 1 to about 100 ml.
93. Насос по любому из пп. 78-92, отличающийся тем, что насос содержит нержавеющую сталь.93. The pump according to any one of paragraphs. 78-92, characterized in that the pump contains stainless steel.
94. Насос по любому из пп. 78-93, отличающийся тем, что камера представляет собой цилиндр. 94. The pump according to any one of paragraphs. 78-93, characterized in that the chamber is a cylinder.
95. Насос по любому из пп. 78-94, отличающийся тем, что камера содержит стекло. 95. The pump according to any one of paragraphs. 78-94, characterized in that the chamber contains glass.
96. Насос по любому из пп. 78-95, отличающийся тем, что объем камеры представляет объем полости легкого или его части.96. The pump according to any one of paragraphs. 78-95, characterized in that the volume of the chamber represents the volume of the cavity of the lung or part thereof.
97. Соединительная конструкция, приспособленная для соединения по меньшей мере двух насосов для передачи газа между ними, причем указанная соединительная конструкция содержит полый канал и одно или более резьбовых или безрезьбовых отверстий в стенках соединительной конструкции. 97. A connection structure adapted to connect at least two pumps for transferring gas between them, said connection structure comprising a hollow channel and one or more threaded or non-threaded holes in the walls of the connection structure.
98. Соединительная конструкция по п. 97, отличающаяся тем, что резьбовые отверстия содержат резьбовой модуль в одном или более отверстиях, причем указанный модуль приспособлен для содержания среды для культивирования клеток или выполнен с возможностью хранения среды для культивирования клеток, или приспособлен для слежения за условиями в камере, или приспособлен для слежения за условиями в камере, или приспособлен для отбора проб газа, или приспособлен для определения характеристик газа. 98. The connecting structure according to claim 97, characterized in that the threaded holes contain a threaded module in one or more holes, and the specified module is adapted to contain the cell culture medium or is configured to store the cell culture medium, or is adapted to monitor conditions in the chamber, or adapted to monitor the conditions in the chamber, or adapted to take gas samples, or adapted to characterize the gas.
99. Соединительная конструкция по п. 98, отличающаяся тем, что один или несколько модулей содержат среду для культивирования клеток. 99. The connection structure according to claim 98, characterized in that one or more modules contain a cell culture medium.
100. Соединительная конструкция по п. 99, отличающаяся тем, что среда для культивирования клеток содержит культуру клеток или контактирует с ней, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. 100. The connector structure according to claim 99, characterized in that the cell culture medium contains or is in contact with the cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
101. Соединительная конструкция по любому из пп. 98-100, отличающаяся тем, что модули, приспособленные для содержания или хранения среды для культивирования клеток дополнительно содержат микрофлюидный 101. Connecting structure according to any one of paragraphs. 98-100, characterized in that the modules adapted to contain or store the cell culture medium additionally contain a microfluidic
102. Соединительная конструкция по любому из пп. 97-102, отличающаяся тем, что канал и необязательно микрофлюидный насос присоединены к ней. 102. Connecting structure according to any one of paragraphs. 97-102, characterized in that the channel and optionally a microfluidic pump are attached to it.
103. Соединительная конструкция по любому из пп. 97-102, отличающаяся тем, что соединительная конструкция является полой. 103. Connecting structure according to any one of paragraphs. 97-102, characterized in that the connecting structure is hollow.
104. Соединительная конструкция по любому из пп. 97-103, отличающаяся тем, что соединительная конструкция является разветвленной.104. Connecting structure according to any one of paragraphs. 97-103, characterized in that the connecting structure is branched.
105. Соединительная конструкция по п. 104, отличающаяся тем, что каждая конечная ветвь соединительной конструкции может быть соединена с отдельным насосом.105. The connecting structure according to claim 104, characterized in that each end branch of the connecting structure can be connected to a separate pump.
106. Соединительная конструкция по любому из пп. 97-105, отличающаяся тем, что соединительная конструкция представляет объем проводящих воздухоносных путей легкого, подходящим образом человеческого легкого.106. Connecting structure according to any one of paragraphs. 97-105, characterized in that the connecting structure represents the volume of the conducting airways of the lung, suitably the human lung.
107. Соединительная конструкция по любому из пп. 98-106, отличающаяся тем, что модули расположены в горизонтальной плоскости в стенках соединительной конструкции. 107. Connecting structure according to any one of paragraphs. 98-106, characterized in that the modules are located in a horizontal plane in the walls of the connecting structure.
108. Соединительная конструкция по любому из пп. 98-107, отличающаяся тем, что модули приспособлены для того, чтобы содержать культуру клеток, подходящим образом 2- или 3-мерную культуру клеток. 108. Connecting structure according to any one of paragraphs. 98-107, characterized in that the modules are adapted to contain a cell culture, suitably a 2- or 3-dimensional cell culture.
109. Соединительная конструкция по любому из пп. 98-108, отличающаяся тем, что модуль представляет собой камеру для содержания культуры клеток, причем указанная камера содержит микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. 109. Connecting structure according to any one of paragraphs. 98-108, characterized in that the module is a chamber for containing a cell culture, and said chamber contains a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected to it.
110. Соединительная конструкция по любому из пп. 98-103, отличающаяся тем, что модули приспособлены для слежения за условиями в соединительной конструкции и/или для отбора проб газа и/или для определения характеристик газа. 110. Connecting structure according to any one of paragraphs. 98-103, characterized in that the modules are adapted to monitor conditions in the connecting structure and/or to take gas samples and/or to characterize the gas.
111. Соединительная конструкция по любому из пп. 97-110, отличающаяся тем, что соединительная конструкция содержит нержавеющую сталь. 111. Connecting structure according to any one of paragraphs. 97-110, characterized in that the connecting structure contains stainless steel.
112. Система, содержащая один или более насосов, определенных в любом из пп. 39-96. 112. A system containing one or more pumps, as defined in any of paragraphs. 39-96.
113. Система по п. 112, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит соединительную конструкцию, определенную в любом из пп. 97-111.113. The system according to p. 112, characterized in that the system further comprises a connecting structure, defined in any of paragraphs. 97-111.
114. Система по п. 112 или п. 112, отличающаяся тем, что насосы соединены с помощью соединительной конструкции. 114. The system according to item 112 or item 112, characterized in that the pumps are connected using a connecting structure.
115. Способ моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей, включающий применение системы по любому из пп. 1-38.115. A method for modeling the interaction between the test atmosphere and the model of the respiratory tract, including the use of a system according to any one of paragraphs. 1-38.
116. Применение системы по любому из пп. 1-38 для моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей.116. The use of the system according to any one of paragraphs. 1-38 to simulate the interaction between the test atmosphere and the airway model.
117. Способ определения воздействия атмосферы испытания на культуру клеток, содержащуюся в модели дыхательных путей, включающий применение системы по любому из пп. 1-38.117. A method for determining the impact of the test atmosphere on a cell culture contained in a model of the respiratory tract, including the use of a system according to any one of paragraphs. 1-38.
118. Применение системы по любому из пп. 1-38 для определения воздействия атмосферы испытания на культуру клеток, содержащуюся в модели дыхательных путей118. The use of the system according to any one of paragraphs. 1-38 to determine the effect of the test atmosphere on the cell culture contained in the airway model
119. Способ определения воздействия атмосферы испытания на культуру клеток, содержащуюся в модели дыхательных путей, включающий следующие этапы: (a) обеспечение системы, описанной в настоящем документе, причем система содержит культуру клеток в одном или более модулях; и (b) сравнение культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания, при этом разница между культурой клеток до и/или после воздействия на клетки атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток.119. A method for determining the effect of a test atmosphere on a cell culture contained in a model respiratory tract, comprising the following steps: (a) providing the system described herein, the system containing the cell culture in one or more modules; and (b) comparing the cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere, wherein the difference between the cell culture before and/or after exposure of the cells to the test atmosphere is indicative of whether the test atmosphere is affecting the cell culture.
120. Способ моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей в системе, описанной в настоящем документе, включающий следующие этапы: (a) при открытом первом клапане первого насоса и закрытом втором клапане первого насоса обеспечение газа, содержащего атмосферу испытания, в первом насосе через первый канал; (b) закрывание первого клапана и открывание второго клапана первого насоса и закрывание клапанов на пластине поршня первого насоса; (c) приведение в действие второго насоса для втягивания атмосферы испытания в соединительную конструкцию и продувание камеры первого насоса и соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) открывание первого клапана первого насоса в направлении к окружающему воздуху и создание герметичного соединения между первым каналом и вторым каналом первого насоса; и (e) через определенный период времени использование второго насоса для смещения атмосферы испытания через соединительную конструкцию и через первый клапан первого насоса.120. A method for modeling the interaction between a test atmosphere and a model airway in the system described herein, comprising the following steps: (a) with the first valve of the first pump open and the second valve of the first pump closed, providing gas containing the test atmosphere to the first pump through first channel; (b) closing the first valve and opening the second valve of the first pump and closing the valves on the piston plate of the first pump; (c) actuating the second pump to draw the test atmosphere into the connection structure and blowing the first pump chamber and connection structure with ambient air; (d) opening the first valve of the first pump towards the ambient air and creating a tight connection between the first channel and the second channel of the first pump; and (e) after a certain period of time, using the second pump to move the test atmosphere through the connecting structure and through the first valve of the first pump.
121. Способ определения воздействия атмосферы испытания на модель дыхательных путей в системе, описанной в настоящем документе, включающий следующие этапы: (a) при открытом первом клапане первого насоса и закрытом втором клапане первого насоса обеспечение газа, содержащего атмосферу испытания, в первом насосе через первый канал; (b) закрывание первого клапана и открывание второго клапана первого насоса и закрывание клапанов на пластине поршня первого насоса; (c) приведение в действие второго насоса для втягивания атмосферы испытания через соединительную конструкцию и продувание камеры первого насоса и соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) открывание первого клапана первого насоса в направлении к окружающему воздуху и создание герметичного соединения между первым каналом и вторым каналом первого насоса; и (e) через определенный период времени использование второго насоса для смещения атмосферы испытания через соединительную конструкцию и через первый клапан первого насоса; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в одном или более модулях, расположенных в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов, и указанный способ включает дополнительный этап определения влияния атмосферы испытания на культуру клеток, при этом отличие культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток. 121. A method for determining the effect of a test atmosphere on a model airway in the system described herein, comprising the following steps: (a) with the first valve of the first pump open and the second valve of the first pump closed, providing gas containing the test atmosphere in the first pump through the first channel; (b) closing the first valve and opening the second valve of the first pump and closing the valves on the piston plate of the first pump; (c) actuating the second pump to draw the test atmosphere through the connecting structure and blowing the first pump chamber and the connecting structure with ambient air; (d) opening the first valve of the first pump towards ambient air and creating a tight connection between the first channel and the second channel of the first pump; and (e) after a certain period of time, using the second pump to move the test atmosphere through the connecting structure and through the first valve of the first pump; wherein the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in one or more modules located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options, and this method includes the additional step of determining the effect of the test atmosphere on cell culture, wherein the difference in cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere is an indication that the test atmosphere affects the cell culture.
122. Способ по п. 121, отличающийся тем, что модули приспособлены для слежения за условиями системы и/или для отбора проб газа, и/или для определения характеристик газа, и указанный способ содержит получение одного или более измерений из модулей. 122. The method of claim 121, wherein the modules are adapted to monitor system conditions and/or to take gas samples and/or to characterize the gas, and said method comprises obtaining one or more measurements from the modules.
123. Способ моделирования взаимодействия между атмосферой испытания и моделью дыхательных путей, включающий следующие этапы: (a) обеспечение атмосферы испытания в камере первого насоса; (b) отведение атмосферы испытания из первого насоса в соединительную конструкцию, соединяющую первый насос со вторым насосом; (c) продувание первого насоса и по меньшей мере части соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) удерживание атмосферы испытания во втором насосе и соединительной конструкции в течение определенного периода времени; (e) смещение атмосферы испытания в соединительной конструкции и первом насосе с помощью второго насоса; и (f) выполнение одного или более циклов накачивания окружающего воздуха во второй насос; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов. 123. A method for modeling the interaction between the test atmosphere and the model of the respiratory tract, including the following steps: (a) providing a test atmosphere in the first pump chamber; (b) withdrawing the test atmosphere from the first pump to a connection structure connecting the first pump to the second pump; (c) blowing the first pump and at least part of the connection structure with ambient air; (d) holding the test atmosphere in the second pump and connection structure for a specified period of time; (e) displacement of the test atmosphere in the connecting structure and the first pump by means of the second pump; and (f) performing one or more cycles of pumping ambient air into the second pump; while the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options.
124. Способ по п. 123, отличающийся тем, что этап (d) включает удержание атмосферы испытания во втором насосе и части соединительной конструкции, которая все еще содержит атмосферу испытания, в течение определенного периода времени. 124. The method of claim. 123, wherein step (d) includes holding the test atmosphere in the second pump and the part of the connecting structure that still contains the test atmosphere for a certain period of time.
125. Способ по п. 123 или 124, отличающийся тем, что насосы представляют собой поршневые насосы, содержащие пластину поршня и основу.125. The method according to claim 123 or 124, characterized in that the pumps are piston pumps containing a piston plate and a base.
126. Способ по любому из пп. 123-125, отличающийся тем, что первый насос представляет собой насос, описанный в любом из пп. 39-77.126. The method according to any one of paragraphs. 123-125, characterized in that the first pump is the pump described in any one of paragraphs. 39-77.
127. Способ по любому из пп. 123-126, отличающийся тем, что второй насос представляет собой насос, описанный в любом из пп. 78-96.127. The method according to any one of paragraphs. 123-126, characterized in that the second pump is the pump described in any one of paragraphs. 78-96.
128. Способ по любому из пп. 123-127, отличающийся тем, что соединительная конструкция представляет собой соединительную конструкцию, описанную в любом из пп. 97-111.128. The method according to any one of paragraphs. 123-127, characterized in that the connecting structure is a connecting structure described in any of paragraphs. 97-111.
129. Способ по любому из пп. 123-128, отличающийся тем, что способ осуществляют в кожухе, подходящим образом в кожухе с регулируемой температурой. 129. The method according to any one of paragraphs. 123-128, characterized in that the method is carried out in a casing, suitably in a temperature controlled casing.
130. Способ по любому из пп. 123-129, отличающийся тем, что температуру кожуха регулируют с помощью термостата. 130. The method according to any one of paragraphs. 123-129, characterized in that the temperature of the casing is controlled by a thermostat.
131. Способ по любому из пп. 123-130, отличающийся тем, что температура в кожухе составляет приблизительно 37 °C.131. The method according to any one of paragraphs. 123-130, characterized in that the temperature in the casing is approximately 37 °C.
132. Способ по любому из пп. 123-131, отличающийся тем, что разные объемы первого и второго насосов представляют внутренний объем разных отделов дыхательных путей, подходящим образом дыхательных путей человека. 132. The method according to any one of paragraphs. 123-131, characterized in that the different volumes of the first and second pumps represent the internal volume of different sections of the respiratory tract, suitably the human respiratory tract.
133. Способ по любому из пп. 123-132, отличающийся тем, что рабочий объем первого и второго насосов по меньшей мере равен максимальному достижимому впускаемому объему в соответствующем отделе дыхательных путей. 133. The method according to any one of paragraphs. 123-132, characterized in that the working volume of the first and second pumps is at least equal to the maximum achievable inlet volume in the corresponding section of the respiratory tract.
134. Способ по любому из пп. 123-133, отличающийся тем, что давление нагнетания соответствует атмосферному давлению или давлению выше или ниже атмосферного давления. 134. The method according to any one of paragraphs. 123-133, characterized in that the discharge pressure corresponds to atmospheric pressure or pressure above or below atmospheric pressure.
135. Способ по любому из пп. 123-134, отличающийся тем, что рабочий объем первого насоса составляет от приблизительно 0 до 100 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 100 мл.135. The method according to any one of paragraphs. 123-134, characterized in that the working volume of the first pump is from about 0 to 100 ml, or from about 1 to about 100 ml.
136. Способ по любому из пп. 123-135, отличающийся тем, что рабочий объем второго насоса составляет от приблизительно 0 до 4000 мл или от приблизительно 1 до приблизительно 4000 мл. 136. The method according to any one of paragraphs. 123-135, characterized in that the working volume of the second pump is from about 0 to 4000 ml or from about 1 to about 4000 ml.
137. Способ по любому из пп. 123-136, отличающийся тем, что объем камеры первого насоса меньше объема камеры второго насоса.137. The method according to any one of paragraphs. 123-136, characterized in that the volume of the chamber of the first pump is less than the volume of the chamber of the second pump.
138. Способ по любому из пп. 123-137, отличающийся тем, что объем камеры первого насоса представляет объем полости рта и ротоглотки, подходящим образом полости рта и ротоглотки человека.138. The method according to any one of paragraphs. 123-137, characterized in that the volume of the chamber of the first pump represents the volume of the oral cavity and oropharynx, suitably of the human oral cavity and oropharynx.
139. Способ по любому из пп. 123-138, отличающийся тем, что объем камеры второго насоса представляет объем полости легкого или его части, подходящим образом полости человеческого легкого или его части.139. The method according to any one of paragraphs. 123-138, characterized in that the volume of the chamber of the second pump represents the volume of the cavity of the lung or part thereof, suitably the cavity of the human lung or part thereof.
140. Способ по любому из пп. 123-139, отличающийся тем, что соединительная конструкция представляет объем проводящих воздухоносных путей легкого, подходящим образом человеческого легкого.140. The method according to any one of paragraphs. 123-139, characterized in that the connecting structure represents the volume of the conducting airways of the lung, suitably the human lung.
141. Способ по любому из пп. 123-140, отличающийся тем, что пластина поршня содержит один или более просветов для поступления или притока газа в камеру. 141. The method according to any one of paragraphs. 123-140, characterized in that the piston plate contains one or more gaps for the entry or flow of gas into the chamber.
142. Способ по любому из пп. 123-141, отличающийся тем, что каждый из одного или более просветов включает в себя клапан, выполненный с возможностью перемещения между открытым и закрытым положениями и способный регулировать поступление или приток газа.142. The method according to any one of paragraphs. 123-141, characterized in that each of the one or more lumens includes a valve movable between open and closed positions and capable of controlling the flow or flow of gas.
143. Способ по любому из пп. 123-142, отличающийся тем, что культура клеток расположена на основе пластины поршня первого и/или второго насоса и/или в стенках соединительной конструкции. 143. The method according to any one of paragraphs. 123-142, characterized in that the cell culture is located on the basis of the piston plate of the first and/or second pump and/or in the walls of the connecting structure.
143. Способ по любому из пп. 122-142, отличающийся тем, что культура клеток представляет собой 2- или 3-мерную культуру. 143. The method according to any one of paragraphs. 122-142, characterized in that the cell culture is a 2- or 3-dimensional culture.
144. Способ по любому из пп. 122-143, отличающийся тем, что способ дополнительно включает отслеживание условий и/или отбор проб газа, и/или определение характеристик газа в одном или более из первого насоса или второго насоса или соединительной конструкции, используя один или более модулей, содержащихся в них.144. The method according to any one of paragraphs. 122-143, characterized in that the method further comprises monitoring conditions and/or gas sampling and/or gas characterization in one or more of the first pump or second pump or connection structure using one or more modules contained therein.
145. Способ по любому из пп. 122-144, отличающийся тем, что камера, содержащая культуру клеток, дополнительно содержит микрофлюидный канал и необязательно микрофлюидный насос, соединенный с ним. 145. The method according to any one of paragraphs. 122-144, characterized in that the chamber containing the cell culture further comprises a microfluidic channel and optionally a microfluidic pump connected to it.
145. Способ по любому из пп. 122-145, отличающийся тем, что соединительная конструкция содержит нержавеющую сталь. 145. The method according to any one of paragraphs. 122-145, characterized in that the connecting structure contains stainless steel.
146. Способ по любому из пп. 122-145, отличающийся тем, что камера первого насоса имеет объем, составляющий приблизительно 100 мл.146. The method according to any one of paragraphs. 122-145, characterized in that the first pump chamber has a volume of approximately 100 ml.
147. Способ по любому из пп. 122-146, отличающийся тем, что камера второго насоса имеет объем, составляющий от приблизительно 1 литра до приблизительно 4 литров. 147. The method according to any one of paragraphs. 122-146, characterized in that the chamber of the second pump has a volume of from about 1 liter to about 4 liters.
148. Способ определения воздействия атмосферы испытания на модель дыхательных путей, включающий следующие этапы: (a) обеспечение атмосферы испытания в камере первого насоса; (b) отведение атмосферы испытания из первого насоса в соединительную конструкцию, соединяющую первый насос со вторым насосом; (c) продувание первого насоса и по меньшей мере части соединительной конструкции окружающим воздухом; (d) удерживание атмосферы испытания во втором насосе и соединительной конструкции в течение определенного периода времени; (e) смещение атмосферы испытания через соединительную конструкцию и первый насос с помощью второго насоса; и (f) выполнение одного или более циклов накачивания окружающего воздуха во второй насос; при этом атмосфера испытания вступает в контакт с культурой клеток, расположенной в одном или более модулях, расположенных в первом насосе или соединительной конструкции, или втором насосе, или в сочетании двух или более указанных вариантов, и указанный способ включает дополнительный этап определения влияния атмосферы испытания на культуру клеток, при этом отличие культуры клеток до и/или после воздействия атмосферы испытания является показателем того, что атмосфера испытания влияет на культуру клеток. 148. The method of determining the impact of the test atmosphere on the model of the respiratory tract, including the following steps: (a) providing a test atmosphere in the chamber of the first pump; (b) venting the test atmosphere from the first pump to a connection structure connecting the first pump to the second pump; (c) blowing the first pump and at least part of the connection structure with ambient air; (d) holding the test atmosphere in the second pump and connection structure for a specified period of time; (e) displacement of the test atmosphere through the connecting structure and the first pump with the help of the second pump; and (f) performing one or more cycles of pumping ambient air into the second pump; wherein the test atmosphere comes into contact with the cell culture located in one or more modules located in the first pump or connecting structure, or the second pump, or a combination of two or more of these options, and this method includes the additional step of determining the effect of the test atmosphere on cell culture, wherein the difference in cell culture before and/or after exposure to the test atmosphere is an indication that the test atmosphere affects the cell culture.
149. Способ по п. 148, отличающийся тем, что модули приспособлены для слежения за условиями системы и/или для отбора проб газа, и/или для определения характеристик газа и указанный способ содержит получение одного или более измерений из модулей. 149. The method according to p. 148, characterized in that the modules are adapted to monitor the conditions of the system and / or to sample the gas, and / or to characterize the gas, and this method includes obtaining one or more measurements from the modules.
Любая публикация, цитируемая или описанная в данном документе, предоставляет соответствующую информацию, раскрытую до даты подачи настоящей заявки. Заявления, сделанные в данном документе, не должны быть истолкованы как признание того, что авторы настоящего изобретения не имеют оснований для его противопоставления таким раскрытиям как более раннего. Все публикации, упомянутые в вышеприведенном описании, включены в данный документ посредством ссылки. Различные модификации и варианты настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники без отступления от объема и сущности настоящего изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано применительно к конкретным предпочтительным вариантам осуществления, следует понимать, что заявленное изобретение не должно неправомерно ограничиваться такими конкретными вариантами осуществления. Действительно, различные модификации описанных вариантов осуществления настоящего изобретения, которые очевидны специалистам в соответствующей области техники, должны быть включены в объем представленной ниже формулы изобретения.Any publication cited or described in this document provides relevant information disclosed prior to the filing date of this application. The statements made herein are not to be construed as an admission that the inventors of the present invention have no basis for setting it apart from such disclosures as before. All publications mentioned in the above description are incorporated into this document by reference. Various modifications and variations of the present invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the present invention. Although the present invention has been described in connection with specific preferred embodiments, it should be understood that the claimed invention should not be unduly limited to such specific embodiments. Indeed, various modifications of the described embodiments of the present invention, which are obvious to experts in the relevant field of technology, should be included in the scope of the following claims.
Claims (64)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP17181667 | 2017-07-17 | ||
EP17181667.1 | 2017-07-17 | ||
PCT/EP2018/069091 WO2019016094A1 (en) | 2017-07-17 | 2018-07-13 | Simulated respiratory tract |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020106127A RU2020106127A (en) | 2021-08-17 |
RU2020106127A3 RU2020106127A3 (en) | 2021-08-30 |
RU2774881C2 true RU2774881C2 (en) | 2022-06-24 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4167070A (en) * | 1978-10-06 | 1979-09-11 | Burt B | Educational lung simulator |
US5597310A (en) * | 1995-05-15 | 1997-01-28 | Edde; Pierre | Teaching model of the bronchial and lungs useful for teaching the biology of those organs |
RU69518U1 (en) * | 2007-08-30 | 2007-12-27 | Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН | DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS |
WO2016118935A1 (en) * | 2015-01-24 | 2016-07-28 | Innovosciences, Llc | Respiratory system simulator |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4167070A (en) * | 1978-10-06 | 1979-09-11 | Burt B | Educational lung simulator |
US5597310A (en) * | 1995-05-15 | 1997-01-28 | Edde; Pierre | Teaching model of the bronchial and lungs useful for teaching the biology of those organs |
RU69518U1 (en) * | 2007-08-30 | 2007-12-27 | Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН | DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS |
WO2016118935A1 (en) * | 2015-01-24 | 2016-07-28 | Innovosciences, Llc | Respiratory system simulator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102642191B1 (en) | simulation respirator | |
Rothen-Rutishauser et al. | In vitro models of the human epithelial airway barrier to study the toxic potential of particulate matter | |
CN111032853B (en) | Cell culture plates, devices and methods for in vitro exposure | |
CN111836878B (en) | Improved cell culture apparatus | |
US11981926B2 (en) | Cell culture | |
US20220093007A1 (en) | Perforated structure | |
RU2774881C2 (en) | System for determining interaction between test atmosphere and respiratory tract model (options) and its use (options), method for modeling such an interaction (options), pump (options), connecting structure, aerosol generating device and method for determining test atmosphere impact (options) | |
RU2810805C2 (en) | Perforated construction | |
BR112020000828B1 (en) | SYSTEM FOR DETERMINING THE INTERACTION BETWEEN A TEST ATMOSPHERE AND A SIMULATED RESPIRATORY TRACT, USE OF THE SYSTEM, METHOD FOR DETERMINING THE EFFECT OF A TEST ATMOSPHERE ON A CELL CULTURE, AND METHOD FOR SIMULATING THE INTERACTION BETWEEN A TEST ATMOSPHERE AND A RESPIRATORY TRACT SIMULATED | |
WO2024013100A1 (en) | Distal airway and alveoli model |