CN116034155A - 生物反应器系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种细胞培养系统，其包括用于培养细胞的至少一个多层容器，以及包含内部腔室的柜子，所述内部腔室由一个或多个侧壁包封。柜子被构造成在内部腔室中容纳多层容器。多层容器包括在多层容器中的细胞培养空间。柜子可将多层容器的取向从直立取向变成倾斜取向。

Description

生物反应器系统

相关申请的交叉参考

本申请根据35 U.S.C.§119要求2020年8月31日提交的系列号为63/072,517的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。

技术领域

本公开涉及用于培养细胞的系统和方法，具体涉及组合多个细胞培养容器的系统和方法，使得能够实现细胞培养产品的高产率，同时最大程度地减少空间要求和容器的手动处理。

背景技术

许多类型的细胞培养制品被构造成提供用于培养细胞的堆叠或可堆叠单元。例如，T形烧瓶通常被制成具有平坦的顶表面和底表面，以允许堆叠T形烧瓶，从而节约空间。一些改良的T形烧瓶在烧瓶内具有多个平行培养表面以减少与填充和排空有关的时间和精力。其他培养设备是具有多个平行或堆叠的培养表面的多部件组件。在大多数此类堆叠的培养组件的情况中，每个培养层被隔离开以减小下方的培养层上的静水压力。随着堆叠的层数增加，静水压力的潜在影响增加。

一种示例性的细胞培养制品是康宁公司(Corning)的HYPERStack^TM系统。HYPERStack^TM系统包括由单独的堆叠层形成的多个模块，它们可通过柔性管互连，柔性管连接到管连接器。模块互连以填充和排空HYPERStack^TM系统。阀和其他装置可用于控制流体流入和流出HYPERStack^TM系统。HYPERStack^TM的36层容器降低了想进行I期和II期临床试验的用户的进入门槛。然而，当前使用HYPERStack^TM的方案可能是劳动密集型的，并且需要手动操纵。例如，当前用于填充和排空HYPERStack^TM系统的工艺涉及在各种阶段倾斜HYPERStack^TM系统以便产生更好的结果。这种倾斜不仅可能需要用户的注意和手动操纵，而且可在不一致地应用方案的情况下导致不一致的结果。在多个HYPERStack^TM容器用于更大的细胞培养求的情况下，这种手动操纵需要用户在细胞或病毒制造的关键时间点(例如在接种、转染、再喂养和收获期间)增加劳动量。处理容器的每个个体均可在病毒制造过程中导致变化，使得效率降低。在这些操纵步骤期间还可发生容器的损伤。

另外，当客户需要更大的细胞培养(例如，进入或通过III期临床试验)时，HYPERStack^TM系统可能以需要大型占地面积的方式扩展，而空间要求对于一些用户来说可能变得难以处理。在填充和排空期间采用手动操纵HYPERStack^TM系统可加剧空间问题，因为采用手动操纵常导致不能有效地利用多个HYPERStack^TM单元之间的空间。

需要更加受控，要求更少的人工劳动，并且对于放大制造而言在空间上更加节约的细胞培养和病毒制造的系统和方法。

发明内容

根据本公开的实施方式，提供了一种细胞培养系统，该系统包括：用于培养细胞的至少一个多层容器，所述多层容器包括在多层容器中的细胞培养空间；以及具有内部腔室的柜子，所述内部腔室被一个或多个侧壁包封，所述柜子能够将多层容器容纳在内部腔室中。所述柜子可将多层容器的取向从直立取向变成倾斜取向。

作为一些实施方式的一方面，所述系统还包括用于感测细胞培养空间中的性质的至少一个传感器。所述传感器可包括融合监测器和分析物监测器中的至少一种。所述传感器可被集成到多层容器中。在另一方面中，传感器附接于柜子并且被布置成当多层容器位于柜子中时感测细胞培养空间中的性质。

在一些实施方式的另一方面，多层容器包括至少一个传感器窗口，传感器被构造层通过该窗口感测细胞培养空间中的性质。

在一些实施方式中，柜子包括支承表面，每个支承表面被构造成支承所述至少一个多层容器。

根据一些实施方式的方面，所述至少一个多层容器包括多个多层细胞培养模块。所述多个多层细胞培养模块中的至少一些可彼此连接。

多层容器可包括进口和出口，其中，进口被构造成向细胞培养空间供应液体培养基，出口被构造成将液体或气体传入或传出细胞培养空间。作为一些实施方式的一方面，进口被设置在多层容器的下部。出口可被设置在多层容器的上部。

附图说明

图1是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，一种细胞培养设备的透视图。

图2是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，与图1的细胞培养设备一起使用的多个组合堆叠(stackette)层的示意图。

图3是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，呈直立构造的支承着图1的细胞培养设备的多位置支承件的侧视图。

图4是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，图3的多位置支承件的透视图。

图5是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，图4的多位置支承件的平面图。

图6是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，呈倾斜构造的图3的多位置支承件的侧视图。

图7是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，呈倾斜构造的图6的多位置支承件的端视图。

图8是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，一种2D细胞培养模块的截面图。

图9是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，一种3D细胞培养模块的截面图。

图10是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，具有多个细胞培养模块的细胞培养容器。

图11A根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，示出了在填充操作的初始阶段期间，图10的细胞培养容器的侧视图。

图11B根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，示出了在填充操作进行一半时，图11A的细胞培养容器的侧视图。

图11C根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，示出了在填充操作完成后，图11A和11B的细胞培养容器的侧视图。

图12是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，包括容纳有多个细胞培养容器的柜子的细胞培养系统的侧视图。

图13是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，包括柜子和不透气性包壳的细胞培养系统的侧视图。

图14A是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，在推车上处于直立构造的细胞培养系统的侧视示意图。

图14B是根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，在推车上处于倾斜构造的细胞培养系统的侧视示意图。

附图不必按比例绘制。图中使用的相同附图标记表示相同的部分、步骤等。但应理解，在给定的附图中使用附图标记来表示某部件并不会对另一附图中用相同附图标记标出的部件构成限制。另外，使用不同附图标记来表面部件不旨在表示附图标记不同的部件不能是相同或相似的。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参照构成具体实施方式的一部分的附图，其中以说明性方式显示了装置、系统和方法的多个具体的实施方式。应理解，设想了其他实施方式并且可以做出这些实施方式而不会偏离本公开的范围或精神。因此，以下具体实施方式不旨在是限制意义上的。

除非另外说明，本文中使用的所有科技术语的含义具有本领域通用的含义。本文提供的定义是用来帮助理解本文经常用到的某些术语，不对本公开的范围构成限制。

在本说明书和所述权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括具有多个所指对象的实施方式，除非文中有明确的相反表示。如本说明书和所附权利要求书所用，术语“或”一般在其包括“和/或”的意义上使用，除非文中有明确的相反表示。

如在本文中所使用的，“具有”、“具备”、“含有”、“包括”、“包含”、“含”等以其开放含义使用，通常意为“包括但不限于”。

在描述本公开的实施方式时，用来修饰例如组合物中成分的量、浓度、结构尺寸、体积、工艺温度、工艺时间、产率、流速、压力、粘度等数值及它们的范围的“约”指的是数量的变化，该数量的变化可发生在例如：制备材料、组合物、复合物、浓缩物或应用制剂的典型测定和处理步骤中；这些步骤中的无意误差；制造、来源或用来实施所述方法的原料或成分的纯度方面的差异中；以及类似考虑因素中。术语“约”还包括由于组合物或制剂的老化而与特定的初始浓度或混合物不同的量，以及由于混合或加工组合物或制剂而与特定的初始浓度或混合物不同的量。

细胞的体外培养提供了药理学、生理学和毒理学研究所必要的材料。药物筛选技术中的近期进展使药物公司能针对治疗靶标快速筛选庞大的化合物库。这些大规模筛选技术需要体外生长和维持的大量细胞。维持这些大量的细胞要求大体积的细胞生长培养基和试剂，以及大数目和多种类型的实验室细胞培养容器和实验室仪器。这种活动可能是劳动密集型的。

已经开发了细胞培养容器来提供增加的表面积以用于细胞生长同时还提供必要的气体交换。这些系统也使用传统的细胞培养容器——包括普通烧瓶、转瓶、细胞培养皿，和多层细胞生长容器——包括多层烧瓶、多层细胞培养皿、生物反应器、细胞培养袋及类似制品，这可包括被设计用于增强细胞培养参数(包括生长密度和分化因子)的专门表面。已经专门开发用于高产率细胞生长的封闭系统细胞培养制品的实例包括

和

产品[可购自康宁股份有限公司(Corning,Inc.)]，它们具有透气性膜，该膜提供细胞生长表面并允许与周围环境气体交换。

本公开尤其描述了相比于先前的多层容器，以更加受控和/或紧凑的方式进行细胞和细胞衍生产品生产的系统和方法。本文描述了可以提供封装和自动化或半自动化系统的细胞培养系统和方法，其使用一个或多个细胞培养容器进行锚着依赖性、或贴壁的细胞的培养或者三维(“3D”)细胞培养。所述系统和方法能够实现密集的细胞培养占用面积，以节约空间并增加细胞培养生产设施的产率。

根据本公开的实施方式，细胞培养容器可以包括一个或多个细胞培养表面和至少一个端口，所述至少一个端口允许材料流入和流出细胞培养容器。在实施方式中，所述系统被构造成用细胞培养基自动填充一个或多个细胞培养容器，从所述一个或多个细胞培养表面释放在所述一个或多个细胞培养容器中培养的细胞，以及从所述一个或多个细胞培养容器排空(例如收获)培养的细胞。在实施方式中，所述系统是封闭系统。如本文所用，“封闭”系统意为在培养过程期间，细胞培养容器可在不对外部环境开放的情况下操作。实施方式提供了高产率的细胞培养系统和方法，其具有最小空间要求(例如，小的占用面积)和更加受控细胞培养容器的操纵以减小细胞培养条件的变化性。

本公开的实施方式包括细胞培养系统和方法，其包括或使用一个或多个细胞培养容器(例如，至少一个细胞培养容器，不止一个细胞培养容器，两个或更多个细胞培养容器等)，该一个或多个细胞培养容器可以被构造成培养多个锚着依赖性、或贴壁的细胞，或者用于3D细胞培养。在实施方式中，细胞培养容器包括在多个堆叠或多层单元、隔室或模块中的多个平行细胞培养表面(例如，彼此平行的多个细胞培养表面)。尽管如此，根据一些实施方式，几乎任何的细胞培养容器可适于与本文所述的系统一起使用。例如，具有多个堆叠层或者可堆叠形成各个层的任何细胞培养容器可适合用于本文所述的系统。这样的细胞培养容器的实例包括T形烧瓶、TRIPLE-FLASK细胞培养容器[纽恩克国际公司(Nunc.,Intl.)]、HYPERFLASK细胞培养容器(康宁股份有限公司)、CELLSTACK培养室(康宁股份有限公司)，CELLCUBE模块(康宁股份有限公司)、HYPERSTACK细胞培养容器(康宁股份有限公司)、CELLFACTORY培养设备(纽恩克国际公司)，以及如2007年2月8日公开的题为“MULTILAYEREDCELL CULTURE APPARTUS”的WO 2007/015770中所述的细胞培养制品/容器，所述文献通过引用全文纳入本文，只要它们与本申请所披露的内容不冲突。当然，在一些实施方式中，可以使用不具有堆叠层或者一般不可堆叠的细胞培养容器。

多层细胞培养容器可包括细胞培养模块，其包括在细胞培养室中的多个生长或培养表面，通过歧管连接在一起以形成细胞培养容器。所述细胞培养容器可通过歧管进一步连接到另外的细胞培养容器以形成堆叠或水平连接的细胞培养装置。在一些实施方式中，所述歧管可包括作为歧管的整体部分形成的一体式柱结构。柱结构包括进口端口并且提供了至少一部分的来自进口端口的流体流动路径，其与细胞培养模块中的单独的细胞培养室流体连通。歧管和相关的柱结构可以提供其中柱结构可连接到柔性管的封闭系统，以在细胞培养设备的使用期间使细胞培养室与环境隔离。

细胞培养容器可以包括通过歧管连接的多个细胞培养表面。所述多个培养表面以多层构造堆叠。歧管可以包括多个流体连接的端口，所述端口用于隔离单个或成组的细胞培养室。一般地，在细胞培养过程期间，细胞、或生长、培养表面平行于地面放置。为了在细胞培养容器中分配材料(例如，细胞培养基)，可以放置或移动细胞培养容器，使得多个细胞培养表面不平行于地面放置，以使材料可以均匀地分配到所有的室/单元中，并且在全部的多个细胞培养表面上均匀地分配。

细胞培养容器可包括多个细胞培养模块，每个细胞培养模块具有细胞培养空间和/或包括多层细胞生长表面。在另外的实施方式中，细胞培养容器可组合在一起以能够实现大规模细胞生长，并因此能够实现病毒、胞外囊泡、细胞和其他细胞衍生产品的大规模生产。

如本文所述的细胞培养容器或其部分可以由任何合适的材料形成。优选地,旨在接触细胞或培养基的材料可与细胞和培养基相容。通常，细胞培养单元由聚合材料形成。合适的聚合物材料的实例包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚苯乙烯共聚物、含氟聚合物、聚酯、聚酰胺、聚苯乙烯丁二烯共聚物、完全氢化的苯乙烯聚合物、聚碳酸酯PDMS共聚物和聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丙烯共聚物和环烯烃共聚物等。

在一些实施方式中，培养容器(和/或其中的单元/隔室)含有透气、不透液体的膜，以允许在细胞培养室与细胞培养组件的外部之间的气体传递。这样的培养容器可包括毗邻所述膜并且在细胞培养室外部定位的间隔件或间隔层，以允许堆叠的单元之间有空气流动。包含这种堆叠的透气性培养单元的细胞培养设备的一个商购实例是康宁公司的HYPERFLASK细胞培养设备。此类细胞培养单元可以任何合适的方式制造，例如，2008年5月30日提交的题为Assembly of Cell Culture Vessels(细胞培养容器的组件)的系列号为61/130,421的美国专利申请，在不与本公开冲突的程度上，所述申请的全部内容通过引用并入本文。用于形成膜的合适的透气性聚合物材料的实例包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚烯烃、乙烯-乙酸乙烯酯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚砜、聚四氟乙烯(PTFE)或可相容的含氟聚合物、硅酮橡胶或共聚物、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)或这些材料的组合。只要制造以及与细胞生长的相容性允许，可以使用各种聚合物材料。优选地，所述膜具有的厚度允许穿过膜有效地传递气体。例如，聚苯乙烯膜的厚度可以是约0.003英寸(约75微米)，但是各种厚度同样也允许细胞生长。因此，所述膜可以具有任何厚度，优选地，所述厚度在约25微米至250微米之间，或在约25微米至125微米之间。所述膜允许气体在组件的室与外部环境之间自由交换，并且可以采取任何尺寸或形状。在一些实施方式中，透气性膜消除了制氧机的需要，因为氧气可通过透气性基材从周围环境传递。优选地，所述膜对设备的制造、处理和操纵耐用。

本公开的实施方式包括独特的壳体或柜子，其利用柜子的内部腔室容纳一个或多个细胞培养容器，以建立优化的生产系统，该优化的生产系统具有紧凑的占用面积并最大程度地减少了容器的手动处理和操纵。所述柜子的尺寸被设计成一次容纳多个细胞培养容器。在一些实施方式中，可将多个细胞培养预先构造或组合成单个单元，并且柜子的尺寸被设计成容纳这些组合的单元中的一者或多者。在一些实施方式中，所述柜子是便携式的。例如，所述柜子配备有轮子以轻松地搬动和定位。由于是便携式的，所述柜子可随实验室或生产设施放置在方便的位置，并且在方便时(例如，在不需要用户手动交互时)可将多个柜子放置成紧凑的阵列。

为了最大程度地减少细胞培养容器(或组合单元)的手动处理，柜子被设计成进行培养过程期间需要的细胞培养容器的操纵(例如，重新取向或倾斜操作)。这些操纵可以是半自动或全自动的，或者可以涉及用户的手动致动。例如，柜子可以包括用于在细胞培养容器被容纳在内部腔室中时，对细胞培养容器进行倾斜或重新取向的机械或机电装置(如本文所述)。在一些实施方式中，柜子包括杠杆，其可由用户手动致动以倾斜整个柜子，或者至少一部分容纳细胞幅度容器的柜子。这种倾斜操作例如可在填充和排空期间进行，以促进进行本文所述的多层细胞培养容器所需的那些操作。

为了在细胞培养容器中分配材料，例如，细胞培养基、缓冲物、蛋白水解酶等，细胞培养容器可被构造成在操作期间倾斜或重新取向。以一个或多个不同位置对容器进行取向可促进容器中的锚着依赖性或贴壁细胞的培养过程。根据各个实施方式，所述容器可以配备有某种机构，该机构用于在容器被容纳在本文所述的柜子中时，对容器进行重新取向或倾斜。在一些实施方式中，柜子被构造成对容器进行重新取向或倾斜。例如，柜子可以被构造成具有机械抬起装置，例如，延伸活塞、机械壁、杠杆、系链或柜子的内部腔室中的倾斜架。在一些实施方式中，柜子自身的大部分、主要部分或整体重新取向或倾斜，因此使储存在柜子中的一个或多个容器重新取向或倾斜。即，根据各个实施方式，容器的倾斜可以造成容器相对于柜子的取向改变，或者在柜子自身被重新取向的情况中可以维持容器相对于柜子的取向。

容器的可能取向可以包括一个或多个填充位置，一个或多个排空位置，一个或多个培养位置等。所述一个或多个填充位置可以定义为可用于填充(例如，有效地填充)细胞培养容器的位置，类似地，所述一个或多个排空位置可以被定义为可用于排空(例如，有效地排空)细胞培养容器的位置。进一步地，由于针对填充周期的每个阶段可存在不同的最佳填充位置，因此可以存在一个或多个填充位置。例如，在填充周期的早期阶段期间，可以一个或多个特别的或选定的角度来倾斜细胞培养容器，接着在填充周期的随后阶段期间，可以与早期阶段的角度不同的一个或多个特别的或选定的角度来倾斜细胞培养容器，以有效地填充细胞培养容器。进一步地，由于针对排空周期的每个阶段可存在不同的最佳排空位置，因此可以存在一个或多个排空位置。例如，在排空周期的早期部分期间，可以一个或多个特别的或选定的角度来倾斜细胞培养容器，接着在排空周期的随后部分期间，可以与早期阶段的角度不同的一个或多个特别的或选定的角度来倾斜细胞培养容器，以有效地排空细胞培养容器。所述一个或多个培养位置一般可以包括细胞培养、或生长表面与地面平行的位置(例如，为了促进有效的细胞生长)。进一步地，虽然本文描述了一些不同的位置，但是填充位置、排空位置和孵育位置/条件对所用的具体细胞培养容器可以是特定的，由此，本文所述的系统可以不同的方式操作，以适应所使用的具体细胞培养容器。换言之，本文所述的填充位置、排空位置和孵育位置/条件不是本文所述的系统能够实现的唯一位置，进一步地，本文所述的系统可以被构造成适应用于任何具体细胞培养容器的位置。

在一些实施方式中，细胞培养容器和/或柜子被构造成围绕第一轴线和第二轴线移动细胞培养容器，所述第一轴线和第二轴线中的每一者相互垂直并且平行于地面(柜子位于其上)。在实施方式中，柜子可以被构造成沿着垂直轴线垂直移动细胞培养容器，例如，以便将细胞培养容器装载到系统的其他各种设备之中或之上以供使用以及进行卸载。在一些实施方式中，仅采用围绕单个轴线简单倾斜细胞培养容器。

细胞培养容器可以包括至少一个端口，该至少一个端口可以流体连接到流体源，所述流体源可以通过重力馈送或泵送设备馈送到容器的细胞培养空间中。细胞培养容器还可以包括歧管，其将细胞培养容器的每个细胞培养模块或单元流体连接到至少一个端口，使得利用所述至少一个端口可将材料泵送入和泵送出细胞培养容器。

泵送设备可以流体连接到每个细胞培养容器。在至少一个实施方式中，泵送设备可以包括用于每个细胞培养容器的至少一个泵，以例如维持封闭系统，防止在将一个泵用于多个细胞培养容器时发生交叉污染等。换言之，泵送设备可以包括多个泵。进一步地，泵送设备可以包括多个阀，所述多个阀可以用于将一个或多个储器选择性地连接，或者流体连接到泵送设备，以使得位于储器中的材料可以被泵送到细胞培养容器中，以及/或者位于细胞培养容器中的材料可以被泵送到储器中。每个储器可被定义成被构造成容纳材料的不漏流体的器皿或容器。如本文所用的“材料”，例如被泵送到或泵送出细胞培养容器的材料可定义为可以用于细胞培养处理的任何可流动的材料(例如，液体)。例如，材料可以包括细胞培养基(例如，包含要被培养的细胞)、废培养基、蛋白水解酶、淬灭溶液、螯合溶液、缓冲液、转染剂等。

泵送设备和储器可以连接到操纵设备和/或细胞培养系统的任何其他部分，以使得泵送设备和储器在细胞培养系统中是整体的或独立的。

本文所述的细胞培养系统还可以包括温度控制系统。在实施方式中，温度控制系统包括孵育设备。孵育设备一般可以描述为能够孵育细胞培养容器以促进细胞培养容器中的细胞孵育的任何设备。例如，孵育设备可以将30℃至约40℃的热施加于细胞培养容器。在至少一个实施方式中，孵育设备可以完全围绕柜子。在至少另一个实施方式中，孵育设备可以与柜子间隔开，使得其中具有细胞培养容器的柜子被放置或移动到孵育设备中用于孵育，以及/或在孵育后从孵育设备中移出。在一些实施方式中，孵育设备被包含在柜子中，使得柜子通过集成温度控制或孵育设备来控制内部腔室中的温度。

热控制的环境可包括下述周围温度(即，围绕系统的环境的温度)或受控温度：例如，约15至约50℃、15至约45℃、27至约45℃、30至约40℃和35至约38℃，包括居间数值和范围。

在细胞培养系统包括孵育器，并且柜子和细胞培养容器被放置在孵育器中的实施方式中，孵育器可包括一个或多个端口，以能够实现管和/或线(或电源和/或传感器的其他信号载体)的传递。因此，在柜子保持在孵育器中的同时，可以进行细胞培养容器的培养操作(例如，填充和排空)。在一些实施方式中，一个或多个端口可允许从容器传感器到位于孵育器外侧的检测器的连接器的传递，因此，检测器无需被迫承受孵育温度和/或湿度。

如上所述，本公开的实施方式包括细胞培养容器，其具有透气性膜，该膜提供了细胞培养表面。一般来说，被动气体交换可以在细胞生长培养基中产生适当的溶解气体浓度，以满足培养中的细胞的代谢需要。细胞培养基可以依赖于碳酸盐/碳酸氢盐缓冲体系，其与溶解的二氧化碳相互作用以调节细胞培养基的pH。这种方式适用于放置在能够控制二氧化碳气体环境的孵育器中的容器。然而，对于放置在热控制环境中的容器，例如，不具有受控的气体环境的孵育器、实验室、工厂及类似设施，一种成功管理pH的方法是改变生长培养基组成，使其不受二氧化碳调节。许多细胞培养人员不愿意改变生长培养基或缓冲液组成，因此，对在热控制的环境中使用透气性膜容器可能存在偏见。

虽然透气性膜容器(例如

)意在向用户提供简单的被动气体扩散系统，以向细胞供应代谢所需的氧气，但是如果细胞在具有碳酸盐/碳酸氢盐基缓冲体系的培养基中生长，则该透气性膜容器在不包含5％二氧化碳气体的环境中也是不起作用的。热控制的环境(例如温室)是维持在370℃的适当的孵育温度下的大型房间，但是它们缺少典型孵育器的加湿和气体控制。热控制的环境通常用于较大的容器，例如，透气性HYPERStack-36和120分层容器，或者不透气性CellSTACK-10和40分层容器。传统的不透气性堆叠的细胞培养容器，例如CellSTACK-40或Cell Factory(细胞工厂)-40具有顶部空间，该顶部空间允许在孵育期间或之前添加二氧化碳气体，使得它们在气体处理后仍可以在热控制的空间环境中使用具有碳酸盐/碳酸氢盐基缓冲体系的培养基。

由于现有技术的气体透气性膜容器不像传统容器那样具有内部“顶部空间”，因此通过将透气性膜容器封闭在不透气性包壳中，可向容器中的所有透气性膜提供5％的二氧化碳环境。这种包壳可以由任何合适的材料构建，只要其支持不透气性即可。该包壳例如可以是挠性的，例如塑料袋，或者非挠性的，例如刚性侧面的包壳。不透气性包壳例如可以是挠性片、具有可密封的端部的半刚性片、具有可密封的端部的刚性片，以及类似结构，或者它们的组合。

本领域普通技术人员应理解适于形成不透气性包壳的材料类型。例如，对于挠性的袋状包壳，传统材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯可能相对较薄(例如4密耳)，但是不透气。然而，聚丙烯材料可能需要具有更大的厚度(例如8密耳)以降低聚丙烯的透气性。可以使用层压材料来提供某些性质，例如，抗刺穿性，热密封强度以及优异的不透气性。虽然挠性袋状包壳不需要光学透明，但是对于操作人员或用户来说这可能是期望的特征。

根据一些实施方式，不透气性包壳的尺寸被设计成容纳至少一个具有透气性膜的细胞培养容器，如本文所述。可以提供气体进口端口，其穿过不透气性包壳以在外部气体源与包壳中的细胞培养容器之间提供气体连通。在一些实施方式中，所述系统还可在细胞培养容器与外部排放终点之间配备排放端口或路径。不透气性包壳的端口用于在不透气性包壳之中或之上的至少一个传感器监测封闭的细胞培养容器的操作。所述端口例如可以围绕穿透导管气密性密封，即，该导管例如可以是用于载气的管子，承载光学元件的线缆，承载信号的电线，以及类似的功能结构。进入端口可以固定在不透气性包壳袋的壁中，以允许连接用于包壳内外的活性气体交换的管子，以及任选地，例如光纤光缆位置与各种光学传感器的连接。

在袋式包壳中还可存在孔口或开口，以允许用于空气和液体处理的容器端口突出(例如，歧管连接)。所述孔口例如可以是经弹性处理的，以围绕端口产生气密性密封，或者它们可以通过管子或O形环密封，在袋式包壳位于容器上后，可以向端口添加该管子或O形圈。包壳袋可以在容器上滑动并且包壳袋可以使用例如拉绳、束线带或类似的其他紧固装置或方法在例如基底处系紧以围绕容器固定袋式包壳。或者，袋式包壳可以具有例如拉链、钩圈织物(例如

)或磁性封闭装置，以允许围绕容器外部固定袋式包壳。挠性不那么强的不透气性包壳也是可行的，并且可以由例如预成形的部件(例如，经模制的、热成形的、挤出的坯料)构建，预成形的部件的尺寸被适当地设计成包封封闭的容器，并通过其可固定组装的部件。例如，管结构包括气密性主体、基底板、可移除的盖子或帽以及前述的连通和连接端口和孔口。预成形的包壳组件或者包壳的盖子或帽可以包含上述挠性包壳所需的上述气体和感测端口及连接。

在一些实施方式中，所述系统配备有控制器，以及气体源、排气路径和所述至少一个传感器中的至少一者与控制器通信，以控制不透气性包壳中的气体性质(例如，气体组成和浓度)。控制器可以位于不透气性包壳的外部和/或包封细胞培养容器的柜子的外部，或者可以被集成到不透气性包壳或柜子的一者或多者中。

气体源例如可以是下述中的至少一者：二氧化碳(CO₂)、二氧化碳平衡空气、氧气(O₂)、水蒸气(湿度)和类似物质或它们的组合。所述至少一个传感器例如可以是用于感测下述的至少一种传感器：二氧化碳、氧气、pH、湿度或其组合。二氧化碳、氧气、湿度或其组合在不透气性包壳中的相对百分比例如可以为约1％至35％二氧化碳、约1％至50％氧气和约1％至95％湿度。预定的数值范围例如可包括下述中的一者或多者：约1％至约10％的二氧化碳；约1％至约30％的氧气；约10％至约95％的相对湿度；以及约4至约9的酸度(pH)。

本公开的实施方式包括使用本文所述的细胞培养系统(包括具有不透气性包壳的那些)的方法。所述方法可包括：监测例如输送给透气膜容器的气体、气体混合物、湿度、酸度(pH)或其组合中的至少一者的浓度或活性，所述透气性膜容器具有包含在细胞培养系统中的细胞培养物；以及调节气体、气体混合物、湿度、酸度(pH)中的至少一者或其组合。如果监测指示与预定的数值范围有偏差，则控制器调节气体、气体混合物、湿度、酸度(pH)中的至少一者或其组合，以将系统恢复到预定的数值范围。

根据本公开的实施方式，通过提供占用面积紧凑且可以自动化或半自动化处理的高产率细胞培养系统，可以降低高产率细胞培养容器的空间和处理要求。本公开的系统和方法可包括细胞培养设备、包壳(例如，柜子和/或不透气性屏障或包壳)、传感器、流体源、连接和路径(例如，管子、配件、歧管、气体和培养基源、排放出口等)、热和温度控制系统、泵送系统和控制系统。

细胞培养设备包括至少一个细胞培养容器、柜子设备、泵送设备、监测设备和控制设备。所述至少一个细胞培养容器被构造成使用多个平行细胞培养表面来培养细胞，并且所述至少一个细胞培养容器包括至少一个端口，该至少一个端口被构造成允许材料流入和流出所述至少一个细胞培养容器。柜子被构造成将所述至少一个细胞培养容器保持在内部腔室中。柜子还被构造成使所述至少一个细胞培养容器旋转。旋转的类型和程度可依据细胞培养容器的设计，以及容器旋转的培养阶段而变化。在一些实施方式中，旋转是围绕单个轴线的简单旋转，但是在另一些实施方式中，可以是围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线的复杂旋转(例如，其中，第一旋转轴线垂直于第二旋转轴线，并且其中，第一旋转轴线和第二旋转轴线各自平行于地面)。泵送设备流体连接到所述至少一个细胞培养容器的所述至少一个端口，并且被构造成通过所述至少一个端口将材料泵送入及泵送出所述至少一个细胞培养容器。监测设备被构造成监测所述至少一个细胞培养容器、柜子和泵送设备的一个或多个参数。控制设备可操作性地连接到柜子、泵送设备和监测设备，并且被构造成利用柜子的旋转操作来配合移动所述至少一个细胞培养容器，并且利用泵送设备将材料泵送入和泵送出所述至少一个培养容器。

在各个实施方式中，控制设备还被构造成使用监测设备监测所述至少一个细胞培养容器、柜子和泵送设备的一个或多个参数，以及基于监测的一个或多个参数调整所述至少一个细胞培养容器、柜子和泵送设备的一个或多个参数。

本文所述的细胞培养系统可以包括监测设备。一般来说，监测设备可以被构造成监测与细胞培养系统相关的任何一个或多个参数。例如，监测设备可以被构造成监测细胞培养容器、柜子、泵送设备、储器、细胞释放设备、孵育设备等中的一者或多者。进一步地，监测设备可以包括位置传感器、温度传感器、压力传感器、光传感器、填充位置传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器、pH传感器、气体浓度传感器、基于荧光成像的传感器、光学传感器、葡萄糖传感器、乳酸盐/酯传感器、铵传感器、载荷元(例如，用于对细胞培养容器进行称重)、电阻抗传感器、超声阻抗传感器、视觉系统和/或可以用于细胞培养系统的任何其他传感器。监测设备可被细胞培养系统的控制设备使用，以监测细胞培养系统而提供反馈来调整关于细胞培养系统的一个或多个参数。本公开的细胞培养容器和模块可包含用于检测细胞融合和监测代谢物的传感器。在一些实施方式中，可以使用拉曼(Raman)探针，并且拉曼探针的传感器可位于柜子的外部上。

细胞培养系统的控制设备可以包括能够处理数据的一个或多个计算装置。控制设备可以包括，例如，微处理器、可编程逻辑阵列、数据存储器(例如易失性或非易失性储存器和/或存储元件)、输入装置、输出装置等。控制设备可经编程以实施本文所述的方法或方法的部分，并且可以操作性地连接到细胞培养系统的每个元件，以例如监测或调整关于细胞培养系统的每个元件的一个或多个参数。例如，控制设备可以操作性地连接到细胞培养容器、操纵设备、泵送设备、储器、细胞释放设备、孵育设备或监测设备。

如本文所述，“操作性地连接”可以定义为经过连接(例如，有线或无线)使得信息(例如，图像数据、命令等)可以在每个对象之间传输。

在实施方式中，监测设备的位置传感器可以被构造成监测细胞培养容器的位置以及/或者柜子或柜子中的支承表面的位置，例如，监测细胞培养容器围绕平行于地面的第一轴线的旋转，细胞培养容器围绕平行于地面的第二轴线的旋转，细胞培养容器在地面上方的距离等。此类位置数据可以被例如控制设备采用，以确认培养期间细胞培养容器作出的移动。在至少另一个实施方式中，监测设备的温度传感器可被构造成监测细胞培养容器和/或柜子的内侧或外侧的温度，和/或孵育器设备内侧的温度。这种温度数据可用于监测目的和/或调整孵育器设备。

在实施方式中，监测设备的压力传感器可被构造成测量每个细胞培养容器或模块、每个储器和/或孵育设备中的压力。在至少一个实施方式中，填充液位或位置，监测设备的传感器可被构造成监测细胞培养容器或储器中的材料的量(例如，填充液位)。这种填充液位数据可以用于确定细胞培养容器是否已满。在至少一个实施方式中，监测设备的氧气传感器可以被构造成监测细胞培养容器、不透气性包壳、柜子、储器或孵育设备中的氧气浓度，并且监测设备的二氧化碳传感器可被构造成监测细胞培养容器、不透气性包壳、柜子、储器或孵育设备中的二氧化碳浓度。在实施方式中，控制设备可以被构造成基于培养容器的一个或多个监测的参数，利用泵送设备来改变材料被泵送入或泵送出每个培养容器的速率。

在实施方式中，监测设备的光学传感器可以被构造成对细胞培养容器中的材料进行成像(例如，对细胞培养基等进行成像)，并且控制设备可被构造成向用户提供图像。进一步地，用户可以远离系统，例如，使得用户可以在不位于系统本地或附近的情况下查看细胞培养的图像。换言之，细胞培养系统可提供细胞培养物的远程可视化(例如，可以提供细胞融合的远程评估)。进一步地，在细胞从细胞培养表面释放之后，还可使用该远程可视化来检查细胞。实际上，监测设备的光学传感器可以提供远程显微镜来观察细胞培养。

本文所述的细胞培养系统可提供半自动化或全自动化解决方案，以实现用于接种、生长贴壁细胞和从堆叠的细胞培养容器收获贴壁细胞的一个或多个过程。进一步地，本文所述的系统可以将多个离散的部件放在一起并将它们与中央计算控制机整合在一起，该中央计算控制机可以使用一个或多个感测装置向细胞培养人员或用户提供反馈。进一步地，本文所述的一个或多个细胞培养系统可以包括：人机界面(HMI)，其允许用户输入特定于他们的细胞培养需求的数字过程变量；全计算机或可编程逻辑控制(PLC)以控制一个或多个细胞培养参数，例如每个细胞培养容器的填充率、填充压力和填充体积；与填充/排空、平衡和细胞去除阶段期间的泵速调节配合的容器的半自动或全自动定位；手动控制或者半自动或全自动阀门，以控制进入和离开容器的培养基流量；适当定位排放过滤器以避免弄湿；自动压力测试以确保容器完整性；集成安全特征；以及时间、温度、pH、气体浓度和代谢物的过程监测。

本文所述的细胞培养系统的实施方式可以包括监测设备，例如，一个或多个传感器，其可以被构造成监测与细胞培养容器有关的流速、填充体积、温度、压力等。在至少一个实施方式中，细胞培养系统可以被构造成在细胞培养容器中施加和监测压力以确保容器完整性。进一步地，在至少一个实施方式中，细胞培养系统可以包含，或者包括细胞培养容器中和/或周围的温度和气体浓度的控制。

进一步地，在各个实施方式中，本文所述的细胞培养系统可以包括一个或多个人机界面，其可以被构造成允许人类操作人员监测和调整自动化过程以及监测细胞培养条件，例如，pH、气体浓度、代谢物、温度等。进一步地，此类人机界面可以远程定位，例如，使得可以不需要人类操作人员存在于系统本地。

细胞培养系统还可以包括细胞释放设备。一般来说，细胞释放设备可以可操作地释放粘附、附着或锚着于细胞培养容器的细胞培养或生长表面的细胞，例如，在细胞得到了培养后释放。在至少一个实施方式中，细胞释放设备可以包括摇动设备，其被构造成以大于或等于约0.1kHz、约0.5kHz、约1kHz等和/或小于或等于约5kHz、约10kHz、约15kHz、约20kHz等的频率摇动细胞培养容器，以释放粘附于细胞培养容器的细胞培养表面的多个细胞中的至少一部分。在至少一个实施方式中，细胞释放设备可以包括摇动设备，其被构造成以约12毫米(mm)至约26mm的幅度摇动细胞培养容器。进一步地，摇动路径可以相对于细胞培养容器的细胞培养表面以宽范围的角度来取向。例如，摇动设备可以被构造成以圆形路径，垂直、平行于细胞培养表面移动细胞培养容器12，并且线性往复移动。摇动设备可以见述于2011年8月25日提交的标题为“METHODS OF RELEASING CELLS ADHERED TO A CELLCULTURE SURFACE(释放粘附于细胞培养表面的细胞的方法)”的系列号为61/527,164的美国临时专利申请，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文，只要其与本公开不冲突。

摇动设备可以与柜子一体或者分离。例如，摇动设备可以连接到柜子并且被构造成摇动至少一部分的柜子以使得柜子所容纳的细胞培养容器可摇动。在一些实施方式中，摇动设备可以被包含在柜子中并且被构造成摇动柜子中的细胞培养容器，但不摇动整个柜子。例如，在柜子的内部腔室中可以提供支承表面或架子，并且摇动设备可以包括这些架子或架子上提供的设备。进一步地，例如，摇动设备可以与柜子间隔开、远离柜子或者与柜子分离地定位。在该实例中，柜子或摇动设备可以相对于另一者移动，以将摇动设备和细胞培养容器彼此接触地定位，使得摇动设备可以摇动细胞培养容器，从而释放粘附于细胞培养容器的细胞培养表面的多个细胞中的至少一部分。在实施方式中，摇动设备可以被构造成接触，或极靠近细胞培养容器的至少一部分，并且滑动穿过细胞培养容器或相对于细胞培养容器滑动，以在换能器相对于容器滑动时，将摇动能量传递给部分的细胞培养容器。

在实施方式中，摇动设备可以包括柜子中的平台，细胞培养容器可以被放置在该平台上。在细胞培养容器被放置在平台上之后，平台可以摇动，由此摇动细胞培养容器以释放粘附于细胞培养容器的细胞培养表面的多个细胞中的至少一部分。

在实施方式中，细胞释放设备可以包括超声换能设备，其被构造成以大于或等于约1kHz、约10kHz、约15kHz等且小于或等于约20kHz、约30kHz、约40kHz等的频率向细胞培养容器提供超声能。进一步地，超声换能设备可以被构造成向细胞培养容器提供超声能，针对每个细胞培养容器持续约5秒至约30秒并且提供一次或多次。例如，超声换能设备可以见述于2009年5月19日提交，2009年12月3日公开的题为“METHOD FOR ULTRASONIC CELLREMOVAL(用于超声细胞移除的方法)”的公开号为2009/0298153的美国专利申请公开，所述文献的全部内容通过引用并入本文，只要其与本公开不冲突。进一步地，超声换能设备可以被构造成相对于细胞培养容器和/或柜子可移动，以便能够将超声能传递给细胞培养容器的一个或多个室、单元、模块或隔室中的至少一者。例如，超声换能设备可以被构造成接触，或极靠近细胞培养容器的至少一部分，并且滑动穿过细胞培养容器或相对于细胞培养容器滑动，以在换能器相对于容器滑动时，将超声能传递给部分的细胞培养容器。进一步地，例如，超声换能设备可以被构造成定向的，使得其可以使用例如喇叭将超声能量引导或扫过细胞培养容器。

本公开的实施方式包括使用本文所述的细胞培养系统的方法。所述方法可以包括操纵一个或多个细胞培养容器，以及在操纵期间或之后，将材料传递到所述一个或多个细胞培养容器中或从中传递出。例如，细胞培养容器可以被操纵到填充位置中，并且在操纵到填充位置后，所述方法可以开始将材料(例如细胞培养基)从一个或多个储器传递到细胞培养容器。进一步地，例如，细胞培养容器可以被操纵到排空位置中，并且在操纵到排空位置后，所述方法可以开始将材料(例如，废培养基、收获的细胞等)从细胞培养容器传递到一个或多个储器。

用于本文所述的细胞培养系统的填充和排空方法可以包括多个不同的位置，以促进填充和排空方法。因此，所述方法连续、周期性地或在需要的基础上操纵细胞培养容器(例如，进入到一个或多个位置)，同时将材料传递到细胞培养容器或从细胞培养容器传递材料(如从过程到过程的环回箭头所示)。在至少一个实施方式中，可以操纵细胞培养容器，同时，可以传递材料。在实施方式中，一个或多个传感器可以检测培养容器的填充液位，以向控制单元提供反馈，从而在填充或排空过程期间将容器操纵到适当的位置。在填充或排空过程期间可以使用任何合适的传感器来检测容器的填充液位。在实施方式中，载荷传感器或其他质量传感器可以用于测量所述至少一个细胞培养容器中的每一者的质量，例如，用于检测填充液位(例如，来自载荷传感器或其他质量传感器的数据可以用于配合所述至少一个细胞培养容器和/或柜子的移动，并且使用泵送设备将材料泵送入和泵送出所述至少一个培养容器)。在实施方式中，可以沿着培养容器适当定位一个或多个光学传感器、红外传感器等，以检测填充液位。

本公开描述了能够用液体培养基半自动或全自动填充和/或排空细胞培养容器的细胞培养系统。应设想，所述系统的实施方式可包括本文所述的各种部件的不同组合，这些部件包括下述中的一种或多种：细胞培养容器；储存柜子；用于检测细胞培养容器的填充液位的填充传感器；用于在填充期间改变细胞培养容器和/或柜子的取向的致动器；控制器；压力传感器；以及各种连接器、配件、管和歧管。本文所述的实施方式使用填充传感器，以在容器的填充或排空期间监测液体培养基的液位，并且根据填充液位对细胞培养容器重新取向或调整填充速率。本文公开的系统和方法能够实现细胞培养容器的半自动或全自动填充和/或排空。因此，提供的细胞培养系统和方法降低了泄漏、污染和细胞培养系统上的其他胁迫的风险，并且降低了填充或排空程序期间需要的用户监测和关注程度。

在本公开的实施方式中，可使用一个或多个传感器来测量细胞培养容器或歧管中的填充液位。跨细胞培养装置的填充速率可能有所不同，因此，如果用户试图一次填充多个容器，每个细胞培养设备上的传感器可确定每个具体容器的要重新取向或改变流体流量的适当时间。

参考图1，细胞培养设备10包括三个细胞培养模块12、14和16，每个细胞培养模块包含多层细胞培养室18，它们彼此上下堆叠以形成多层细胞培养设备10。每个细胞培养模块12、14和16采用两个歧管20和22。液体可以通过第一歧管20进入和离开细胞培养模块12、14和16。因此，第一歧管20可以被称为流体歧管。空气可以通过第二歧管22进入和离开细胞培养模块12、14和16。因此，第二歧管22可以被称为空气歧管。

细胞培养模块12、14和16可以各自包括多个组合堆叠层24，当堆叠在一起时，该多个组合堆叠层24形成多个细胞培养室18，在该多个细胞培养室18之间具有导管空间(空气空间)25，如图2所示。图2是多个组合堆叠层24的示意图，该多个组合堆叠层24堆叠在一起以形成层状细胞培养室18和细胞培养表面26，细胞培养表面26包括透气、不透液体的膜28，例如，组合堆叠层24包括导管空间25以允许气体在细胞培养室18与细胞培养设备10的外部之间传递。回来参考图1，细胞培养模块12、14和16可以通过间隔件31、33和35彼此分离。间隔件31、33和35可以为单个细胞培养模块12、14和16提供结构支撑。在一些实施方式中，间隔件31和/或33可以由另外的组合堆叠层24替代，以提供总数目更高的细胞培养室18。进一步地，在细胞培养模块12的上方可以提供立管体积，以捕获残余的空气，而不是驻留在细胞培养室18中的空气。

在一些实施方式中，培养模块含有透气、不透液体的膜28，以允许在细胞培养室18之间进行气体传递，以及最终与细胞培养容器的外部气体传递。这样的培养模块可包括毗邻所述膜并且在细胞培养室外部的间隔件或间隔层，以允许堆叠的单元之间有空气流动。包含这种堆叠的透气性培养单元的细胞培养设备的一个商购实例是康宁公司的HYPERStack^TM细胞培养设备。

如上文所提到的，可以使用歧管20和22将细胞培养模块12、14和16连接在一起。歧管20包括侧壁基础结构30和柱结构32，所述柱结构32作为侧壁基础结构30的整体部分形成，从而提供单一的歧管20。柱结构32包括倒钩结构34，并且提供了来自倒钩结构34的流体流动路径的至少部分，该流体流动路径与细胞培养模块12、14和16中的单独的细胞培养室18流体连通。歧管20可以被构造成允许填充和排空细胞培养室18。

歧管22也包括侧壁基础结构30’和柱结构32’，所述柱结构32’作为侧壁基础结构30’的整体部分形成，从而提供单一的歧管22。柱结构32’包括倒钩结构34’，并且提供了从细胞培养模块12、14和16中的单独的细胞培养室18到倒钩结构34’的流体流动路径的至少部分。歧管22可以被构造成通过允许空气进入和离开细胞培养设备10而允许填充和排空细胞培养室18。在一些实施方式中，柱结构32’可以从所示的位置偏移，以控制进入到柱结构32’中的介质流量。

对于典型的填充程序，细胞培养设备10可被放置成使其左侧朝下，面向支承表面或托盘。在该取向中，具有歧管20和22的细胞培养设备10的前部向下倾斜以用于填充开始时的第一填充取向(参见图3的侧视图)。接着开始液体培养基流到细胞培养容器中。例如，利用蠕动泵，培养基可通过倒钩结构34泵送到较低的柱结构32中，或者容器可通过重力诱导的流动来填充。随着液体培养基在细胞培养设备10中并且升高到预定位置处的第一填充液位，细胞培养设备10[以及填充盘(若使用)]重新取向成第二填充位置。在该第二填充取向中，填充可继续直到液体培养基到达细胞培养设备10中的最终填充液位。在到达最终的填充液位后，培养基的流动即停止，并且可关闭或夹紧歧管20、22的进口和出口以关闭系统。此时，细胞培养设备10准备好用于细胞培养。

如上所述，本公开的实施方式包括一种类型的填充托盘或多位置支承件。应理解，该多位置支承件可以被集成到柜子的内部腔室中的支承表面中。例如，多位置支承件可被放置在支承表面上，或者支承表面可采取多位置支承件的形式。实施方式不限于使用所示的多位置支承件。然而，多位置支承件在下文中进行论述并且示于附图，以例示根据一些实施方式所述的细胞培养容器的倾斜操作。多位置支承件的进一步细节可在2020年7月27日提交的第63/056,913号美国临时专利申请中找到，该临时申请的公开内容通过引用纳入本文。

参考图3，使用多位置支承件50，细胞培养设备10可以在细胞培养设备以侧面40放置且倾斜的情况下填充和排空，如图3所示。使用多位置支承件50，细胞培养设备10可以相对于支承构件42或水平面成预定的倾斜角θ₁(例如，在约10度至约12度之间)可靠地以侧面40放置。最靠近流体歧管20的侧面40被放置在多位置支承件50上，以使得流体歧管20比空气歧管22低。如下文将更详细描述的，多位置支承件50可以在直立构造(如图3所示)与倾斜构造之间倾斜，以使得细胞培养设备10相对于水平面成不同的角度定位。

参考图4和5，多位置支承件50以孤立的形式示出并且作为整体式弯曲板形成，其包括底部52、顶部54，相对的端部56和58以及相对的边60和62。在边62处，多位置支承件50包括位置接片64和66，其将细胞培养设备10(图3)的底边缘68与直立站立位置的多位置支承件50接合，并且帮助保持细胞培养设备10在多位置支承件50上就位。在一些实施方式中，细胞培养设备10的底边缘68可以提供有凹陷特征71和73，其尺寸和位置被设计成接收位置接片64和66。位置接片64和66可以包括弯部75，其可用于抓取底边缘68并抑制细胞培养设备10侧向移动离开多位置支承件50。

多位置支承件50包括主基底70，其在多位置支承件50呈如图所示的直立构造的情况下靠在支承构件(例如桌子或实验台)上。提供了主支承表面72，在直立构造中，主支承表面72从主基底70垂直偏移并且支承其上的细胞培养设备10。多位置支承件50还包括中间表面74，其在主基底70与主支承表面72之间延伸。中间表面74在界面76处与主基底70相遇，界面76作为以斜角延伸到多位置支承件50的边60和62的弯部来形成。中间表面74还在界面77处与主支承表面72相遇，界面77作为以斜角延伸到边60和62的弯部来形成。在一些实施方式中，界面76和77相对于边60和62的斜角可以大致相同(例如，相差在5度范围内)或者它们可以不同。

多位置支承件50还包括次级基底79，其在多位置支承件50呈直立构造的情况下靠在支承构件上。提供了次级支承表面78，在直立构造中，次级支承表面78从次级基底79垂直偏移并且支承其上的细胞培养设备10。次级支承表面78和主支承表面72处于相同的平面，该相同的平面与水平面成一角度并且还倾斜向主基底70和次级基底79。多位置支承件50还包括另一中间表面80，其在次级基底79与次级支承表面78之间延伸。中间表面80在界面82处与次级基底79相遇，界面82作为垂直于多位置支承件50的边60和62的弯部来形成。另一中间表面84在主基底70与次级支承表面78之间延伸。中间表面84在界面86处与主基底70相遇，界面86也作为垂直于边60和62延伸的弯部来形成。在端部56处提供了把手特征88。把手特征88还可包括支承凸缘90，在直立构造中，支承凸缘90从次级基底79垂直偏移并且支承其上的细胞培养设备10。端部58提供有支承凸缘94，其从主支承表面72垂直向外延伸并且用于将细胞培养装置10保持在主支承表面72上。

图3例示了处于直立构造的多位置支承件50，其中，在该多位置支承件50上支承着细胞培养设备10。在直立构造中，细胞培养设备10具有尾部100，在相对于水平面成角θ₁(在10度与12度之间)时，尾部100比前部102高。然而，顶部到底部的角度与水平面平行(0度)。该直立构造可以将细胞培养设备10置于初始填充位置以开始填充细胞培养设备10，其中，前部102比尾部100低，由此提供更缓和的填充角度，这可减少流体中发生起泡并且通过空气歧管及与其连接的过滤器抽出空气。

随着细胞培养设备10在多位置支承件50处于直立构造的情况下得到填充，细胞培养设备10中的流体液位向着空气歧管22升高并且向着连接到空气歧管的过滤器升高。过滤器的润湿可减小从细胞培养设备10离开的空气流动速率，由此使内部加压，这可导致细胞培养设备10中具有不期望的环境。为了减少流体到达过滤器的可能性，使多位置支承件50设置有倾斜构造，其中，多位置支承件50连同细胞培养设备10一起旋转而无需抬起多位置支承件50或细胞培养设备10中的任一者。通过向细胞培养设备10的尾部角落110施加力F，多位置支承件50连同细胞培养设备10一起可简单地手动倾斜，这造成多位置支承件50和细胞培养设备10围绕界面76旋转。由于界面76以斜角延伸到多位置支承件50的边60和62，因此，该倾斜改变了前部到尾部的角度以及顶部到底部的角度，从而增加了连接有过滤器的空气歧管的顶部的标高。根据下文所述的实施方式，这种倾斜操作还可通过自动化细胞培养系统进行而不需要手动施加力F。然而，所示和所述的相同的多位置支承件50既可用于手动倾斜也可用于自动化倾斜。

参考图6，多位置支承件50和细胞培养设备10如图所示呈倾斜构造，其中，前部102现在比尾部100高，并且提供了相对于水平面的角θ₂(在11度与13度之间)。如图可见，在倾斜构造中，细胞培养设备10的侧面40与尾部100之间的角落112靠在支承构件上。参考图7，在相对于水平面呈角θ₃(在7度与9度之间)时，顶部116比底部114高。该倾斜构造由此向多位置支承件50和细胞培养设备10提供了θ₂(前部到尾部)和θ₃(顶部到底部)的复合角，这可被称为末端填充位置。一旦细胞培养设备10得到了填充，则离细胞培养设备10的顶部116最近的多位置支承件50的边60可以向上旋转直到细胞培养设备10处于直立站立位置。因此，在整个填充过程中仅使用多位置支承件50即可操纵细胞培养设备10而无需从多位置支承件50抬起细胞培养设备10。按照相反的顺序，可以进行排空细胞培养设备10。

上述多位置支承件可用于操纵细胞培养设备而无需在填充或排空操作期间将细胞培养设备从多位置支承件分开来处理。由于更高的填充和排空速率以及简单快速的角度变化程序，多位置支承件因此可增加工艺效率并节约用户时间。多位置支承件还可以提供清楚简要的控制方案，这可减少失误，降低产品失效和/或损坏的可能性，减少由于方法的托架使用多位置支承件和固定的倾斜角导致的角度变化。提供具有复合倾斜角的多位置支承件减少了润湿附接于空气歧管的过滤器的变化。在一些实施方式中，多位置装置可以由不锈钢形成，其可提供增加的耐久性并符合优质生产规范(GMP)。为了降低制造成本，多位置设备可以由金属制动器上的片材材料形成。可进行修改而不会产生大量的设备更新的成本。

在一些实施方式中，多位置支承件的重新取向可手动进行。在另一些实施方式中，多位置支承件的倾斜是自动的，并且受上述细胞系统的控制系统控制。

图8是根据另一实施方式的细胞培养容器200的截面图。类似于图1和2所示的实施方式，容器200是多层细胞培养容器。在图8中，容器200包含细胞培养空间201，其显示具有10层细胞培养层202，但应理解，实施方式可包括具有更多或更少层数的容器。每一层包括用于生长锚着依赖性或贴壁细胞的聚合物支承表面(层202)和透气性膜204。容器200显示为处于正在被细胞培养过程期间所用的液体培养基206填充的状态。容器200在层202上可提供有二维表面，以用于2D细胞培养。如果用于静态细胞培养(而不是灌注细胞培养)，则容器200可以提供有排放口208，其允许例如废气从容器200中的培养空间逸出。

图9示出了适于3D细胞培养的图8的实施方式的变化形式。具体地，图9示出了细胞培养容器200’，其具有与容器200类似的构造，但是细胞生长表面由透气性膜204’形成。透气性膜204’具有3D表面，该3D表面形成孔或微腔体以用于在其中进行3D细胞培养。

在一些实施方式中，多个图8和9的容器200和200’可堆叠或连接在一起以形成更大的细胞培养容器。在这种情况中，每个容器200和200’起到更大容器中的单独模块的作用。图10示出了包含多个细胞培养模块212a-e的这种容器210(类似于200或200’)的一个实例的前视图。虽然图10示出了五个模块212a-e，但是设想了实施方式在容器210中可以具有更多或更少数目的模块212。在下模块212a中提供了进口214，该进口214流体连接到下模块212a中的细胞培养空间。每个模块212a-e连接到相邻模块，使得所有模块212a-e中的细胞培养空间流体连通。因此，容器210的整个细胞培养空间可通过进口214填充有培养基。在模块212e的出口215处还提供了排放口216，以允许气体离开容器210的细胞培养空间。排放口216可配备有过滤器，并且在静态细胞培养期间用于废气从中通过。例如，当空气被填充容器210的流体替代时，排放口216允许空气从容器210逸出，并且当静态培养期间流体经由进口214从容器210排出时，排放口216还允许空气进入容器210。在灌注培养中，出口215可以连接到用于将液体运载出容器210的细胞培养空间的管子。应注意，进口214和出口215定位在容器210的相对对角的角落中。也就是说，进口214位于容器210的前右下角(如在图10中所见到的)，而出口215位于容器210的后左上角(如在图10中所见到的)。进口214和出口215的相对位置可影响填充和排空过程所需的操纵。图10所示的对角相对放置是一种优选的实施方式，但是也考虑了其他位置。

相比于图1的容器，即，进口(32)和出口或排放口(32’)在容器10的相同侧，对角相对的进口214和215提供的优势在于，当填充和排空时，容器210的操纵被大大简化，并且不需要铺开各个容器并独立地操作它们。如果用户需要，还能够实现灌注流动。

任选地，模块212a-e中的一者或多者可配备传感器218用于测量细胞培养的参数，如本文所述。传感器218例如可用于检测细胞融合或监测代谢物。

在一些实施方式中，图10的容器210可提供大于7,000cm²、大于14,000cm²、大于18,000cm²、大于36,000cm²或者大于或等于50,000cm²的细胞培养表面。例如，在图10的实施方式中，表面积为约50,000cm²，这大于商购的

单元所提供的18,000cm²的表面积。换个角度看，该50,000cm²的实施方式所占的占用面积小于与50,000cm²的表面积相匹配或超过其所需的一定数目的

单元所占的占用面积。此外，操作图10的容器210所需的静水头压力在一些实施方式中可以仅约0.5psi。

图11A-11C示出了容器210的填充过程的三个阶段。容器210显示为位于水平面或平坦表面220上(即，表面220平行于地面)。在通过进口214用培养基222填充期间，容器210倾斜到倾斜角θ，该倾斜角θ定义为容器210的底表面224与支承表面220之间的角度。填充角θ允许容器210在给定的填充压力下填充，同时最大程度地减少容器210的气泡形成，因为随着培养基222的液位升高，空气通过出口215被排出，如图11A-11C所示。由于水平相对地定位进口214和出口215(参见图10)，可使用仅5°的倾斜角θ，或者可使用1°至10°的角度，或者可使用5°至20°的角度，或者可使用10°至45°的角度。

图12示出了使用柜子302来容纳多个细胞培养容器210的细胞培养系统300的一个实施方式。容器210的形式和结构相当于图10和11的容器210，但是柜子302也可以适于与其他类型的容器一起使用。柜子302包括内部腔室304并且可以包括被设置成支承所述一个或多个细胞培养容器210的一个或多个支承表面306。如图所示，在每个支承表面306上可提供多个细胞培养容器210，并且多个支承表面306允许在小的占用面积中具有高密度的细胞培养系统。容器210的进口214汇在一起——在本实例中，通过管子308连接各个进口214。因此，所有的容器210可经由主输入管线310得到培养基的供应，该主输入管线310通过柜子302上的端口312连接到容器210。

在操作时，容器210由用户装载到推车302的内部腔室304中。接着，用户可连接单个支承表面306上的各个容器210，例如通过管子308连接。每个支承表面306上的这些汇集的容器210可通过额外的管子308连接到另一支承表面306上的汇集的容器。主输入管线310连接到新鲜培养基，或者如果重新馈送，连接到废料容器(未画出)。利用阀或夹子可控制流量以单独限制填充到每个架子，从而避免静水压力积聚。推车302例如还包括在容器210的填充或排空期间使用的倾斜能力。推车302还可包括电插头，以用于为柜子302中的系统供电。例如，柜子302可包括机电阀，机电倾斜机构，或者用于维持细胞培养的加热环境的孵育系统，如本文所述。

在一些实施方式中，传感器位于排放口过滤器216之前，并且无线连接到每个容器进口214处的阀，以调节培养基流量达到适当的填充液位并防止过度填充。推车302上的人/机界面(HMI)(或与推车302通信)能够对传感器和阀编程，以能够在不需要手动夹具操纵的情况下填充和排空。

图13根据本公开示出了细胞培养系统350的另一实施方式。类似于图12，在系统350中，提供柜子302以容纳多个细胞培养容器210。参考图13，对应于上文所述的那些的柜子302和容器210的部件和结构将不再赘述。如图所示，柜子302被不透气性包壳352包围，该不透气性包壳装有管子的位置(plumb)以通过端口356接收管子，用于控制柜子302的内部腔室中的气体。不透气性包壳352可以是软面的，或者硬面的，并且可以构建为推车的部分，或者作为单独的整体。通过不透气性包壳352的端口356或额外的端口可用于传感器连接或任何其他监测或控制系统。不透气性包壳可用于保留推车产生的热，以及分配可得到加湿和加热的气体。

根据一些实施方式，多个容器可通过结构构件或轨道连接在一起，以形成组合的容器单元。这些结构构件可包括沿着容器的侧面和角或边缘的轨道。轨道可以具有间隔各个容器同时还提供结构支承及容器间连接的作用。这些轨道还在运输或操作期间保护容器，以防止它们彼此碰撞，同时允许有致密的占用面积。

在细胞培养期间可能需要孵育。在一些实施方式中，柜子302可以包含允许孵化的温度控制系统。在另一些实施方式中，可以移动的柜子302可被移动到孵育器中，使得孵育器容纳整个柜子302。

图14A和14B示出了细胞培养系统的另一实施方式。如本文所述，细胞培养系统可在细胞培养容器在系统的柜子中的同时允许细胞培养容器倾斜。在一些实施方式中，这通过倾斜整个柜子来实现，如图14B所示。例如，在直立构造的支承件或推车402上提供柜子400，如图14A所示。当期望时，推车402还可使整个柜子400倾斜成倾斜构造，如图14B所示。例如，仅5°的倾斜对于本文公开的系统来说可以足够了。这种倾斜可以是培养过程期间需要的唯一操纵，因此推车402和柜子可以具有简单的构造来实现这种倾斜操作。推车402还允许以紧密、高密度形式维持容器，使得不需要像现有的细胞培养容器所需的那样将容器移出孵育器并穿过桌子或推车进行流体交换，而是可在孵育器内完成这些。或者，孵育器而不是推车可包含造成倾斜的特征。任选地，一旦HYPERBioreactor生物反应器准备孵育，则可拆卸推车把手以节约空间。

因此，公开了细胞培养系统和相关方法的实施方式。本领域技术人员应理解，可利用所公开的实施方式之外的实施方式来实践本文所述的细胞培养系统和方法。所公开的实施方式是为了说明而非限制。

示例性实施方案

以下是对所公开的主题的各个实施方案的各个方面的描述。每个方面可以包括所公开的主题的各种特征、特性或优点中的一种或多种。实施方案旨在例示所公开的主题的几个方面，并且不应被认为是对所有可能的实施方案的全面或详尽的描述。

方面1涉及一种细胞培养系统，其包括：被构造用于培养细胞的至少一个多层容器，所述多层容器包括在多层容器中的细胞培养空间；和包括内部腔室的柜子，所述内部腔室通过一个或多个侧壁包封，所述柜子被构造成在内部腔室中容纳多层容器；其中，所述柜子被构造成将多层容器的取向从直立取向变成倾斜取向。

方面2涉及方面1的细胞培养系统，其还包括用于感测细胞培养空间中的性质的至少一个传感器。

方面3涉及方面2的细胞培养系统，其中，传感器包括融合监测器和分析物监测器中的至少一种。

方面4涉及方面2或方面3的细胞培养系统，其中，传感器被集成到多层容器中。

方面5涉及方面2或方面3的细胞培养系统，其中，传感器附接于柜子并且被布置成当多层容器位于柜子中时感测细胞培养空间中的性质。

方面6涉及方面2-5中任一方面的细胞培养系统，其中，多层容器包括至少一个传感器窗口，传感器被构造层通过该窗口感测细胞培养空间中的性质。

方面7涉及方面1-6中任一方面的细胞培养系统，其中，柜子包括多个支承表面，每个支承表面被构造成支承所述至少一个多层容器。

方面8涉及方面1-7中任一方面的细胞培养系统，其中，所述至少一个多层容器包括多个多层细胞培养模块。

方面9涉及方面8的细胞培养系统，其中，多个多层细胞培养模块容器中的至少一些彼此连接。

方面10涉及方面1-9中任一方面的细胞培养系统，其中，多层容器包括进口和出口，进口被构造成向细胞培养空间供应液体培养基，出口被构造成将液体或气体传入或传出细胞培养空间。

方面11涉及方面10的细胞培养系统，其中，进口被设置在多层容器的下部中。

方面12涉及方面10或11的细胞培养系统，其中，出口被设置在多层容器的上部中。

方面13涉及方面12的细胞培养系统，其中，出口相对于进口被设置在多层容器的相对对角处。

方面14涉及方面10-13中任一方面的细胞培养系统，其中，出口包括排放端口，其被构造成允许气体逸出或进入细胞培养空间。

方面15涉及方面10-14中任一方面的细胞培养系统，其中，出口包括过滤器。

方面16涉及方面1-15中任一方面的细胞培养系统，其中，多层容器包括至少18,000cm²的细胞培养表面积。

方面17涉及方面16的细胞培养系统，其中，细胞培养表面积为约50,000cm²。

方面18涉及方面1-17中任一方面的细胞培养系统，其中，在倾斜取向中，多层容器的底部相对于水平面呈约5°的角度。

方面19涉及方面1-18中任一方面的细胞培养系统，其中，倾斜取向包括相对于直立取向成约5°的旋转。

方面20涉及方面7-19中任一方面的细胞培养系统，其中，在多个支承表面的每个支承表面上设置了多个多层容器。

方面21涉及方面20的细胞培养系统，其中，设置在多个支承表面的一个支承表面上的多个多层容器的进口被汇集在一起。

方面22涉及方面20或方面21的细胞培养系统，其中，设置在多个支承表面上的多个多层容器的进口被汇集在一起。

方面23涉及方面1-22中任一方面的细胞培养系统，其中，柜子包括主进口，其流体连接到所述至少一个多层容器的细胞培养空间并且被构造成向细胞培养空间供应液体培养基。

方面24涉及方面23的细胞培养系统，其中，主进口流体连接到多个多层容器。

方面25涉及方面1-24的细胞培养系统，其中，柜子包括被构造成向内部腔室供应气体的气体端口。

方面26涉及方面25的细胞培养系统，其还包括流体连接到气体端口的气体供应源。

方面27涉及方面1-26的细胞培养系统，其还包括被构造成控制内部腔室的温度的温度控制系统。

方面28涉及方面27的细胞培养系统，其中，温度控制系统包括热源和冷却系统中的至少一种。

方面29涉及方面1-28的细胞培养系统，其中，柜子被构造成通过改变柜子的取向来改变多层容器的取向。

方面30涉及方面29的细胞培养系统，其中，多层容器的取向相对于柜子固定。

方面31涉及方面1-30的细胞培养系统，其中，所述一个或多个侧壁包括内部腔室的开口，所述开口的尺寸被设计成允许插入或移除多层容器。

方面32涉及方面31的细胞培养系统，其中，柜子包括覆盖开口的门，所述门被构造成当多层容器位于内部腔室中时，密封内部腔室。

方面33涉及方面1-32的细胞培养系统，其中，柜子包括内部腔室中的不透气性包壳，所述不透气性包壳被构造成包封所述至少一个多层容器。

方面34涉及方面25-33的细胞培养系统，其中，气体端口连接到不透气性包壳中的开口。

方面35涉及方面1-34的细胞培养系统，其还包括被构造成容纳柜子的孵育包壳。

方面36涉及方面35的细胞培养系统，其中，孵育包壳包括一个或多个端口，该一个或多个端口被构造用于下述中的至少一者：向多层容器供应液体培养基和将来自细胞培养系统的传感器的信号传送到孵育包壳的外部。

方面37涉及方面1-28中任一方面的细胞培养系统，其中，多层容器的取向相对于柜子的取向可变。

方面38涉及方面1-37中任一方面的细胞培养系统，其中，多层容器包括将细胞培养空间与内部腔室分离的透气性基材。

方面39涉及方面1-36中任一方面的细胞培养系统，其中，多层容器包括2D贴壁细胞培养膜和3D微腔体膜中的至少一种。

Claims (39)

1.一种细胞培养系统，其包括：

被构造用于培养细胞的至少一个多层容器，所述多层容器包括在多层容器中的细胞培养空间；和

包括内部腔室的柜子，所述内部腔室通过一个或多个侧壁包封，所述柜子被构造成在内部腔室中容纳多层容器；

其中，所述柜子被构造成将多层容器的取向从直立取向变成倾斜取向。

2.如权利要求1所述的细胞培养系统，其还包括用于感测细胞培养空间中的性质的至少一个传感器。

3.如权利要求2所述的细胞培养系统，其中，传感器包括融合监测器和分析物监测器中的至少一种。

4.如权利要求2或权利要求3所述的细胞培养系统，其中，传感器被集成到多层容器中。

5.如权利要求2或权利要求3所述的细胞培养系统，其中，传感器附接于柜子并且被布置成当多层容器位于柜子中时感测细胞培养空间中的性质。

6.如权利要求2-5中任一项所述的细胞培养系统，其中，多层容器包括至少一个传感器窗口，传感器被构造层通过该窗口感测细胞培养空间中的性质。

7.如权利要求1-6中任一项所述的细胞培养系统，其中，柜子包括多个支承表面，每个支承表面被构造成支承所述至少一个多层容器。

8.如权利要求1-7中任一项所述的细胞培养系统，其中，所述至少一个多层容器包括多个多层细胞培养模块。

9.如权利要求8所述的细胞培养系统，其中，多个多层细胞培养模块容器中的至少一些彼此连接。

10.如权利要求1-9中任一项所述的细胞培养系统，其中，多层容器包括进口和出口，进口被构造成向细胞培养空间供应液体培养基，出口被构造成将液体或气体传入或传出细胞培养空间。

11.如权利要求10所述的细胞培养系统，其中，进口被设置在多层容器的下部中。

12.如权利要求10或权利要求11所述的细胞培养系统，其中，出口被设置在多层容器的上部中。

13.如权利要求12所述的细胞培养系统，其中，出口相对于进口被设置在多层容器的相对对角处。

14.如权利要求10-13中任一项所述的细胞培养系统，其中，出口包括排放端口，其被构造成允许气体逸出或进入细胞培养空间。

15.如权利要求10-14中任一项所述的细胞培养系统，其中，出口包括过滤器。

16.如权利要求1-15中任一项所述的细胞培养系统，其中，多层容器包括至少18,000cm²的细胞培养表面积。

17.如权利要求16所述的细胞培养系统，其中，细胞培养表面积为约50,000cm²。

18.如权利要求1-17中任一项所述的细胞培养系统，其中，在倾斜取向中，多层容器的底部相对于水平面呈约5°的角度。

19.如权利要求1-18中任一项所述的细胞培养系统，其中，倾斜取向包括相对于直立取向成约5°的旋转。

20.如权利要求7-19中任一项所述的细胞培养系统，其中，在多个支承表面的每个支承表面上设置了多个多层容器。

21.如权利要求20所述的细胞培养系统，其中，设置在多个支承表面的一个支承表面上的多个多层容器的进口被汇集在一起。

22.如权利要求20或权利要求21所述的细胞培养系统，其中，设置在多个支承表面上的多个多层容器的进口被汇集在一起。

23.如权利要求1-22中任一项所述的细胞培养系统，其中，柜子包括主进口，其流体连接到所述至少一个多层容器的细胞培养空间并且被构造成向细胞培养空间供应液体培养基。

24.如权利要求23所述的细胞培养系统，其中，主进口流体连接到多个多层容器。

25.如权利要求1-24中任一项所述的细胞培养系统，其中，柜子包括被构造成向内部腔室供应气体的气体端口。

26.如权利要求25所述的细胞培养系统，其还包括流体连接到气体端口的气体供应源。

27.如权利要求1-26中任一项所述的细胞培养系统，其还包括被构造成控制内部腔室的温度的温度控制系统。

28.如权利要求27所述的细胞培养系统，其中，温度控制系统包括热源和冷却系统中的至少一种。

29.如权利要求1-28中任一项所述的细胞培养系统，其中，柜子被构造成通过改变柜子的取向来改变多层容器的取向。

30.如权利要求29所述的细胞培养系统，其中，多层容器的取向相对于柜子固定。

31.如权利要求1-30中任一项所述的细胞培养系统，其中，所述一个或多个侧壁包括内部腔室的开口，所述开口的尺寸被设计成允许插入或移除多层容器。

32.如权利要求31所述的细胞培养系统，其中，柜子包括覆盖开口的门，所述门被构造成当多层容器位于内部腔室中时，密封内部腔室。

33.如权利要求1-32中任一项所述的细胞培养系统，其中，柜子包括内部腔室中的不透气性包壳，所述不透气性包壳被构造成包封所述至少一个多层容器。

34.如权利要求25-33中任一项所述的细胞培养系统，其中，气体端口连接到不透气性包壳中的开口。

35.如权利要求1-34中任一项所述的细胞培养系统，其还包括被构造成容纳柜子的孵育包壳。

36.如权利要求35所述的细胞培养系统，其中，孵育包壳包括一个或多个端口，该一个或多个端口被构造用于下述中的至少一者：向多层容器供应液体培养基和将来自细胞培养系统的传感器的信号传送到孵育包壳的外部。

37.如权利要求1-28中任一项所述的细胞培养系统，其中，多层容器的取向相对于柜子的取向可变。

38.如权利要求1-37中任一项所述的细胞培养系统，其中，多层容器包括将细胞培养空间与内部腔室分离的透气性基材。

39.如权利要求1-36中任一项所述的细胞培养系统，其中，多层容器包括2D贴壁细胞培养膜和3D微腔体膜中的至少一种。

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