用于悬浮在流体中的浓缩颗粒回收的系统、方法和控制器技术方案

实施例提供了一种与浓缩器系统一起使用的流体回收系统和方法，浓缩器系统用于浓缩悬浮在流体中的颗粒，并且其中该悬浮从自浓缩器系统抽出的流体流中回收。控制器被配置为控制阀致动以基于流体体积运动将从浓缩器腔室抽出的浓缩物通过回收管引导至储存器。该系统可以使用密度传感器来检测流体回收管中流体的密度转变，以识别通过回收管的流体悬浮物中一部分浓缩颗粒的前缘和尾缘，并基于以最小稀释最大化颗粒回收的目标来致动回收阀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于悬浮在流体中的浓缩颗粒回收的系统、方法和控制器
本专利技术的
是一种从用于浓缩流体悬浮物中的颗粒的设备回收流体的系统、方法和控制器，该系统的应用实例是与用于生物和其他小颗粒分离应用的逆流离心设备一起操作。
技术介绍
再生医学和先进的细胞疗法是新兴的医学治疗技术，其建立在对人源活细胞的操纵上，以创建构建体，传递免疫原性应答或刺激患者体内的修复应答。尽管这些技术中的一些可以从单一细胞源(同种异体产品)向多个患者输送许多剂量，但人们日益认识到，处理和输送源自患者或相配供体的细胞是安全且有效的。为了生产患者或匹配供体专用的细胞产品(自体产品)，通常需要进行小批量处理。传统的离心技术需要将包含产品的容器手动移入和移出离心装置。传统的离心机系统会使细胞沉淀在容器末端并形成小粒。进入容器以添加或移除产品需要打开容器作为开放的处理步骤，或者将其联接至无菌路径以及断开与无菌路径的连接。可以使用带有通过旋转系统的集成流体流的逆流离心来避免这些相互作用。逆流离心是一种通过支撑介质的流动来抵消在离心加速度下的流体中颗粒的沉降速度的技术。从而将颗粒悬浮在流化床中。在细胞疗法的情况下，流化床是悬浮在介质流体中的细胞的浓缩物。细胞作为悬浮在流体中的细胞浓缩物而不是使用传统离心法产生的沉淀，而被回收。逆流离心是如此温和，从而可以培养细胞，使其在流化床状态下扩张。相对于传统沉淀，细胞聚集可以大大减少。此外，由于不同的密度和形态特征，该技术能够使死细胞与活细胞分离，从而使逆流离心成为目前唯一可用于增加细胞群体生存力的技术。在离心加速度下将流体流径向向内输送到细胞或颗粒会产生逆流情况。每个颗粒经历的离心加速度与该颗粒距旋转中心的径向距离成比例。为了形成流化颗粒床，需要针对每个旋转半径调整抵消的流率。这是通过将腔室通常成形为带有尖端的圆锥来实现的，圆锥的尖端沿径向指向外。逆流流体流通过圆锥尖端输入。该流体流以相对较高的速度进入圆锥的尖端，并且由于圆锥的横截面增大，输入流体流的速度随着其沿径向向内前进而逐渐减小。悬浮在介质流体中的浓缩颗粒通过使流体流反向并从圆锥分离腔室的尖端抽出浓缩颗粒悬浮物流体来回收。流化床中浓缩细胞悬浮物的体积将取决于细胞的数量和流化床密度，并且该体积可能非常小。为每位患者批量生产复杂的医疗产品正在产生对可在单次使用功能封闭系统中操纵细胞产品的装置的需求。逆流离心具有许多优点，并且目前在许多可商购获得的专用功能封闭系统中使用。但是，可商购获得的逆流离心机系统通常使用比自体细胞疗法所需的更大的体积来操作。需要回收非常少量的浓缩流体，以实现自体细胞疗法的实际商业变现。存在对于一种能够可靠地用于单次使用小批量处理和准确的小体积回收的设备的需要，以能够生产这种患者专用细胞产品。自体产品可包括非常少量的输入和输出细胞产品。成功的处理需要能够以最小的损失处理小细胞群体的方法以及能够以最少的操作次数完成所有处理的能力。细胞产品方案的最终步骤通常需要了解细胞群体，以指导最终的配制步骤准备好进行填充和完成。试剂量和最终产品可以在1到2毫升之间的范围中，需要密切注意流体的体积控制。通过使用功能封闭的处理方法(该方法在袋和管内部包含该产品，以避免暴露于外部环境)在共同的低级空间中进行并行批处理，进一步促进为多个患者处理患者专用的产品。需要无菌操作的产品通过在单次使用容器中进行处理而受益。关键好处是在批量处理开始之前，作为单次使用产品供应链的一部分，对处理系统的无菌性进行了资格预审。这避免了与就地灭菌和验证方法相关联的成本和延迟。本专利技术描述了设备、传感器、控制策略和处理容器，它们有助于操纵已经在单次使用逆流离心系统中作为流化床浓缩的小细胞群体。
技术实现思路
第一方面提供了一种流体回收系统，该流体回收系统配置成与浓缩器设备操作性地接合，该浓缩器设备包括：具有与泵送机构成直线连接的第一流体路径和第二流体路径的浓缩腔室，从而为了从浓缩腔室中回收浓缩流体，在流体通过第二流体路径离开该浓缩腔室到达流体回收管时，该流体通过第一流体路径进入该浓缩腔室；回收阀组件和阀致动器，其配置为将流体流从流体回收管切换至两个或更多个输出流体管中的一个，至少一个流体输出管提供流体捕获路径，且至少一个流体输出管提供非捕获路径；该流体回收系统包括：密度传感器，其配置成当与浓缩器设备操作性地接合时，检测在回收阀组件之前的回收管中的流体的密度；和控制器，配置为：监测流体泵送机构的操作，以确定流体回收管中流体的动态流体体积运动，监测密度传感器以识别：流体回收管中流体的从第一密度到第二密度的第一密度转变，第二密度高于第一密度，该密度转变指示通过回收管的流体中的一部分浓缩颗粒的前缘；和从第二密度到第三密度的第二密度转变，第三密度低于第二密度，该密度转变指示通过回收管的流体中的一部分浓缩颗粒的尾缘；以及基于浓缩腔室出口和回收阀组件之间的流体体积，确定用于将流体回收管中的流体流切换至流体捕获路径的第一控制事件；基于第一密度转变、第二密度转变和动态流体体积运动的检测，确定包含用于回收的目标材料的悬浮物的体积，确定用于将流体回收管中的流体流从流体捕获路径切换到非捕获路径的第二控制事件，以捕获包含用于回收的目标材料的悬浮物的体积；和根据第一控制事件控制阀致动器的操作以在非捕获路径和流体捕获路径之间切换，并根据第二控制事件来控制阀致动器的操作以在流体捕获路径和非捕获路径之间切换流体流。在一些实施例中，控制器还被配置为操作泵送机构以控制动态流体体积运动。在一些实施例中，泵送机构是蠕动泵，并且控制器配置成基于并监测泵的旋转位置和/或泵管的校准来监测动态流体体积运动。在一些实施例中，控制器还被配置为基于对旋转泵位置的了解来控制动态流体体积运动。在一些实施例中，控制器还被配置为基于对泵阻塞构件的旋转位置的了解来控制动态流体体积运动。在一些实施例中，控制器被配置为基于在收集开始触发之前相对于流体中的颗粒浓缩物的前缘计算出的体积和密度传感器与阀组件之间的回收管中的流体体积，来确定用于阀致动器的操作的第一控制事件。在一个实施例中，收集开始触发与收集阈值密度有关。在其中密度传感器是光学密度传感器的实施例中，基于管中的流体的透射率来确定密度。阈值密度是相对于“管中透明流体”透射率基准的透射率，并且控制器被配置为累积基准透射率，该基准透射率便于将基于透射率的阈值水平作为比率进行比较，而无需对传感器进行绝对校准。控制器可以被配置为基于“收集停止”触发之前相对于浓缩流体的尾缘计算出的体积以及在密度传感器和阀组件之间的回收管中的流体的体积，来确定用于阀致动器的操作的第二控制事件。在一个示例中，收集停止触发与基准密度(或光学传感器实施例的透射率)的浓缩物稀释阈值密度有关，并且控制器配置成分析第二密度转变以基于浓缩物稀释阈值密度确定用于阀致动器的操作的第二控制事件。在一些实施例中，浓缩物稀释阈值的选择可以使递送至流体捕获路径的细胞密度最大化。在一些实施例中，控制器还被配置成基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体回收系统，其配置成与浓缩器设备操作性地接合，所述浓缩器设备包括：具有与泵送机构成直线连接的第一流体路径和第二流体路径的浓缩腔室，从而为了从所述浓缩腔室回收浓缩流体，当流体经由所述第二流体路径离开所述浓缩腔室到达流体回收管时，所述流体通过所述第一流体路径进入所述浓缩腔室；以及回收阀组件和阀致动器，所述回收阀组件和阀致动器被配置为将来自所述流体回收管的流体流切换到两个或更多个输出流体管中的一个，至少一个流体输出管提供流体捕获路径，且至少一个流体输出管提供非捕获路径；/n所述流体回收系统包括：/n密度传感器，所述密度传感器配置成当与所述浓缩器设备操作性地接合时，检测在所述回收阀组件之前的回收管中的流体的密度；和/n控制器，所述控制器配置为：/n监测流体泵送机构的操作，以确定所述流体回收管中流体的动态流体体积运动，/n监测所述密度传感器以识别：/n所述流体回收管中的流体从第一密度到第二密度的第一密度转变，所述第二密度高于所述第一密度，所述密度转变指示所述流体中通过所述回收管的一部分浓缩颗粒的前缘；和/n从所述第二密度到第三密度的第二密度转变，所述第三密度低于所述第二密度，该密度转变指示通过所述回收管的流体中的一部分浓缩颗粒的尾缘；以及/n基于所述浓缩腔室出口和所述回收阀组件之间的流体体积，确定用于将所述流体回收管中的流体流切换至流体捕获路径的第一控制事件；/n基于所述第一密度转变、所述第二密度转变和动态流体体积运动的检测，确定包含用于回收的目标材料的悬浮物的体积，确定用于将所述流体回收管中的流体流从所述流体捕获路径切换到非捕获路径的第二控制事件，以捕获包含用于回收的目标材料的悬浮物的体积；和/n根据所述第一控制事件控制所述阀致动器的操作以在非捕获路径和流体捕获路径之间切换，以及根据所述第二控制事件来控制所述阀致动器的操作以在所述流体捕获路径和非捕获路径之间切换流体流。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180122 AU 2018900191;20181019 AU 20189039591.一种流体回收系统，其配置成与浓缩器设备操作性地接合，所述浓缩器设备包括：具有与泵送机构成直线连接的第一流体路径和第二流体路径的浓缩腔室，从而为了从所述浓缩腔室回收浓缩流体，当流体经由所述第二流体路径离开所述浓缩腔室到达流体回收管时，所述流体通过所述第一流体路径进入所述浓缩腔室；以及回收阀组件和阀致动器，所述回收阀组件和阀致动器被配置为将来自所述流体回收管的流体流切换到两个或更多个输出流体管中的一个，至少一个流体输出管提供流体捕获路径，且至少一个流体输出管提供非捕获路径；
所述流体回收系统包括：
密度传感器，所述密度传感器配置成当与所述浓缩器设备操作性地接合时，检测在所述回收阀组件之前的回收管中的流体的密度；和
控制器，所述控制器配置为：
监测流体泵送机构的操作，以确定所述流体回收管中流体的动态流体体积运动，
监测所述密度传感器以识别：
所述流体回收管中的流体从第一密度到第二密度的第一密度转变，所述第二密度高于所述第一密度，所述密度转变指示所述流体中通过所述回收管的一部分浓缩颗粒的前缘；和
从所述第二密度到第三密度的第二密度转变，所述第三密度低于所述第二密度，该密度转变指示通过所述回收管的流体中的一部分浓缩颗粒的尾缘；以及
基于所述浓缩腔室出口和所述回收阀组件之间的流体体积，确定用于将所述流体回收管中的流体流切换至流体捕获路径的第一控制事件；
基于所述第一密度转变、所述第二密度转变和动态流体体积运动的检测，确定包含用于回收的目标材料的悬浮物的体积，确定用于将所述流体回收管中的流体流从所述流体捕获路径切换到非捕获路径的第二控制事件，以捕获包含用于回收的目标材料的悬浮物的体积；和
根据所述第一控制事件控制所述阀致动器的操作以在非捕获路径和流体捕获路径之间切换，以及根据所述第二控制事件来控制所述阀致动器的操作以在所述流体捕获路径和非捕获路径之间切换流体流。


2.根据权利要求1所述的流体回收系统，其中，所述控制器还被配置为操作所述泵送机构以控制所述动态流体体积运动。


3.根据前述权利要求中任一项所述的流体回收系统，其中，所述泵送机构是蠕动泵，并且所述控制器被配置为基于并监测所述泵的旋转位置和/或所述泵管的校准来监测所述动态流体体积运动。


4.根据权利要求3所述的流体回收系统，其中，所述控制器还被配置为基于对所述旋转泵位置的了解来控制动态流体体积运动。


5.根据权利要求3所述的流体回收系统，其中，所述控制器还被配置为基于对泵阻塞构件的旋转位置的了解来控制动态流体体积运动。


6.根据权利要求3所述的流体回收系统，其中，在所述传感器能够观察到浓缩物之前，表示浓缩物前缘阈值密度的所述第一密度转变的检测与回收事件开始时确定的参考密度有关。


7.根据权利要求6所述的流体回收系统，其中，通过识别流体中的浓缩物的最大密度来开启浓缩物体积开始触发，所述控制器被配置成在出现所述最大浓度时分析所述第一密度转变以确定所述动态流体体积，并确定用于所述阀致动器的操作的所述第一控制事件，以与输出阀处最大浓度的到达匹配。


8.根据权利要求6或7所述的流体回收系统，其中，所述控制器被配置为在观察到额外的浓缩颗粒团块时覆盖基于密度的体积确定，并且可选地扩展目标回收体积，直到回收所有目标材料。


9.根据权利要求6至8中任一项所述的流体回收系统，其中，收集停止触发与最大检测密度的稀释阈值密度有关，并且所述控制器被配置成分析所述第二密度转变以基于稀释阈值密度确定用于所述阀致动器的操作的所述第二控制事件。


10.根据权利要求8或9所述的流体回收系统，其中，选择所述收集阈值密度和稀释阈值密度以最小化所述浓缩物之前的流体对所述输出产品的稀释。


11.根据前述权利要求中任一项所述的流体回收系统，其中，所述控制器还被配置为基于回收的浓缩物体积确定颗粒计数，并且基于颗粒特征和操作参数确定所述浓缩物的颗粒密度估计。


12.根据权利要求11所述的流体回收系统，其中，基于所述浓缩物前缘和尾缘检测以及第一控制事件和第二控制事件来确定回收的浓缩物体积。


13.根据权利要求11或12所述的流体回收系统，其中，所述控制器被配置为：
访问多个历史处理信息数据集的数据存储，每个数据集包括用于该处理的输出颗粒密度、颗粒特征数据和操作参数数据；
针对颗粒特征和操作条件，识别一个或多个相关的历史处理信息数据集；和
从识别的历史处理数据集确定颗粒密度估计。


14.根据权利要求13所述的流体回收系统，其中，每个历史数据集至少包括确定的颗粒密度，所述控制器被配置为将密度传感器输出与识别的历史处理数据进行比较，以验证当前处理的数据集与识别的历史处理数据集之间的相关性。


15.根据前述权利要求中任一项所述的流体回收系统，其中，所述控制器还被配置为基于所述浓缩腔室和阀组件之间的流体体积和动态流体体积运动来确定第一控制事件，以引起所述阀致动器的致动，以便在没有基于密度传感器的收集触发的情况下基于体积而切换至收集路径。


16.根据权利要求15所述的流体回收系统，其中，所述控制器还被配置为在没有基于密度传感器的收集触发的情况下，基于指定的体积来确定第二控制事件。


17.一种浓缩器设备，包括：
泵送机构；
浓缩腔室，所述浓缩腔室具有与泵送机构成直线连接的第一流体路径和第二流体路径，以将流体引入所述浓缩腔室，从而为了从所述浓缩腔室回收浓缩流体，当流体经由所述第二流体路径离开所述浓缩腔室时，所述流体经由所述第一流体路径进入所述浓缩腔室；
流体回收管，所述流体回收管连接至所述浓缩腔室的所述第二流体路径；
回收阀组件和阀致动器，所述回收阀组件和阀致动器配置为将来自所述流体回收管的流体流切换到两个或更多个输出流体管中的一个，至少一个流体输出管提供流体捕获路径，且至少一个流体输出管提供非捕获路径；
密度传感器，所述密度传感器配置成当与所述浓缩器设备操作性地接合时，检测在所述回收阀组件之前的回收管中的流体的密度；和
控制器，所述控制器配置为：
控制流体泵送机构的操作，以控制所述流体回收管中流体的动态流体体积运动，
监测所述密度传感器以识别：
所述流体回收管中的流体从第一密度到第二密度的第一密度转变，所述第二密度高于所述第一密度，该密度转变指示通过所述回收管的流体中的一部分浓缩颗粒的前缘；和
从所述第二密度到第三密度的第二密度转变，所述第三密度低于所述第二密度，该密度转变指示通过所述回收管的流体中的一部分浓缩颗粒的尾缘；和
基于所述浓缩腔室出口和回收阀组件之间的流体体积，确定用于将所述流体回收管中的流体流切换至所述流体捕获路径的第一控制事件；
基于所述第一密度转变、所述第二密度转变和动态流体体积运动的检测，确定包含用于回收的目标材料的悬浮物的体积；
确定第二控制事件，以将所述流体回收管中的流体流从所述流体捕获路径切换到非捕获路径，以捕获包含用于回收的目标材料的悬浮物的体积；和
根据所述第一控制事件控制所述阀致动器的操作以在非捕获路径和流体捕获路径之间切换，以及根据所述第二控制事件来控制所述阀致动器的操作，以便在所述流体捕获路径和非捕获路径之间切换。


18.根据权利要求17所述的浓缩器设备，其中，所述浓缩器设备是逆流离心机，并且所述控制器还被配置为控制浓缩腔室旋转和所述泵送机构以：
在分离操作阶段期间，引起沿逆流方向的流体流动，以使流体通过所述第二流体路径进入浓缩腔室，从而由于所述浓缩腔室的旋转和逆流流体流而产生的离心力使所述流体中的颗粒浓缩成为流化床，以提供浓缩流体，以及
在回收操作阶段期间，当流体通过所述第二流体路径从所述浓缩腔室抽出时，导致流体沿回收方向流动，从而导致流体通过所述第一流体路径进入所述腔室，由此所述流体流和由于所述浓缩腔室的旋转引起的离心力使浓缩流体的流化床移动到所述第二流体路径，并通过所述流体回收管从所述浓缩腔室抽出。


19.根据权利要求18所述的浓缩器设备，其中，所述控制器配置成使所述腔室旋转和泵送机构的操作减慢，从而在所述回收操作阶段之前维持所述流化床逆流条件的稳定性。


20.根据权利要求19所述的浓缩器设备，其中，所述逆流离心机是紧凑的逆流离心机系统，所述逆流离心机系统包括：
可重用子系统；和
单次使用的可更换子系统，
所述可重用子系统包括：
旋转的马达头；
蠕动泵；
阀组件；和
容纳所述旋转头、蠕动泵和阀操作组件的壳体，以及
所述单次使用的可更换子系统包括：
分离腔室，所述分离腔室配置成用于低流体体积和小半径旋转，包括连接到颈部部分的基本圆锥流体封闭部分，并具有汲取管，该汲取管从所述圆锥尖端经过所述颈部居中地延伸通过所述圆锥流体封闭件，以提供通向所述圆锥流体封闭件的尖端的流体路径，所述颈部部分进一步包括洗脱流体路径；
流体输送歧管，所述流体输送歧管包括：第一流体端口和第二流体端口，该第一流体端口和第二流体端口配置为与分离腔室流体连通；多个流体路径，该多个流体路径配置为连接到外部流体供应部件，以用于向第一流体端口和第二流体端口或从第一流体端口和第二流体端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·詹姆斯，S·威尔森，I·菲茨帕特里克，
申请(专利权)人：西诺吉产品私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU