생물학적 물질을 처리하기 위한 고효율 방법 및 시스템

생물학적 물질을 처리하기 위한 고효율 방법 및 시스템 {HIGH-THROUGHPUT METHODS AND SYSTEMS FOR PROCESSING BIOLOGICAL MATERIALS}

본 발명은 일반적으로 복잡한 생물학적 물질을 하위 성분으로 처리하기 위한, 고효율 카세트를 구비한 자동화된 시스템에 관한 것이다.

많은 종래의 혈구 분리 절차는 예비 적혈구 고갈 및 시료 체적 감소를 요구한다. 이는 희소 세포의 최대 수율이 저장 제한으로 인한 감소된 체적 및/또는 직접 이식에 대해 필요한 작은 체적 요건에서 요구되는, 장기간 세포 은행 및 재생 의학 용도에 대해 일반적으로 요구되는 처리 단계이다. 오늘날, 혈구 함유 시료(예컨대, 제대혈, 골수, 말초 혈액)를 처리하기 위한 가장 일반적인 기술은 분리를 개선하기 위해 밀도 구배 매체를 사용하거나 사용하지 않고서 원심 분리를 사용하는 밀도 구배 침전을 포함한다. 자동화된 원심분리 기반 시스템이 고효율 시료 처리에 대한 증가하는 필요를 만족시키기 위해 제대혈 및 골수 시료의 폐쇄 시스템 처리를 위해 최근에 개발되었다. 수동 기술에 비교하여 처리량을 크게 개선하였지만, 원심분리 기반 장치는 원심분리기 버킷의 중량 및 고정된 물리적 치수로 인해 제한된 유연성 및 휴대성을 갖는다.

이러한 기술 및 장치는 또한 낮은 시료 처리량 및 지루한 수동 작업과 관련된다. 현재의 원심분리 기반 시스템은 노동 집약적인 처리전 설정을 요구한다. 예를 들어, 작업자는 원심분리 기반 장치 내의 매우 한정된 공간 내에서 튜브를 안내하거나 장입하고 부품들을 위치시켜야 한다. 이러한 접근은 꼬인 튜브 및 부적절한 설치로 인해 시료 누출 및 장치 고장을 일으키는 경향이 있다.

방법 및 시스템의 하나 이상의 실시예는 높은 (줄기 세포와 같은) 목표 세포 회수율 및 하류측 세포 치료 용도에 대한 생존성을 달성하면서, 전혈과 같은 생물학적 물질을 처리하기 위한 기능적으로 폐쇄되고 멸균된 고효율 시스템에 대한 필요를 해결한다. 시스템의 하나 이상의 실시예들은 동기식으로 또는 비동기식으로 작동하도록 구성될 수 있다.

생물학적 물질은 멸균 또는 무균 방법을 통해 특수화된 1회용 처리 세트에 추가될 수 있다. 처리 세트는 목표 세포 분리 및/또는 시료 농축과 같은 일정 목표를 위해 생물학적 물질을 조작하기 위한 기계와 함께 기능하도록 최적화된다. 고효율 시료 처리를 달성하기 위해, 세포 처리 시스템은 회수를 위한 최종 목표 사양을 유지하면서, 빠른 시료 처리에 대해 최적화될 수 있다. 1회용 처리 세트의 복잡성이 증가하면, 준비 및 장입을 위한 테크니션 시간이 처리 능력에 대해 상당한 영향을 가질 수 있다. 본 발명의 시스템의 하나 이상의 실시예는 1회용품의 기계 내로의 용이한 장입을 가능케 하는 특징부를 구비한 (1회용 처리 세트를 포함하는) 즉시 운반 가능한 패키지의 장점을 제공한다. 이와 같이, 시스템은 테크니션 준비 및 장입 시간을 최소화하고, 또한 관련 기계가 시스템의 1회용 구성요소와 상호 작용하도록 허용하는 특징부를 제공한다.

시스템의 다양한 실시예는 단순화된 유체 경로를 제공하고 (예컨대, 1회용품 비용 및 사공간을 감소시키고, 세포 회수 잠재력을 개선하고); 멸균 1회용 세트의 배치 및 작동을 위해 1회용 트레이 및 정합 경질 카세트를 사용하고, 이는 수동 단계의 수를 부분적으로 감소시키며 작업자 시간을 실질적으로 감소시키고; (예컨대, 시료 처리량을 개선하기 위해) 하나의 자동화 시스템 내에서의 다중 채널의 비동기식, 병렬 작동을 가능케 한다. 생물학적 물질을 처리하기 위한 본 발명의 고효율 시스템의 일 실시예는 생물학적 물질을 담아서 2개 이상의 구분된 하위 물질로 분리되는 것을 가능케 하는 용기; 용기로부터 하위 물질들 중 하나 이상을 수납하기 위한 하나 이상의 리셉터클; 여과 장치; 하나 이상의 하위 물질을 적어도 용기와 여과 장치 사이에서 이송하는 도관; 및 제1 맞물림 구조물을 포함하는, 기능적으로 폐쇄된 유체 경로 하위 시스템을 지지하는 트레이; 및 하위 물질들 중 하나 이상을 도관을 거쳐 적어도 용기와 여과 장치 사이에서 이동시키기 위한 펌핑 장치; 제1 맞물림 구조물에 대응하는 제2 맞물림 구조물; 처리 유닛에 대해 고정된 위치에 트레이를 적어도 일시적으로 유지하기 위한 잠금 메커니즘; 하나 이상의 명령에 응답하여 펌핑 장치를 자동으로 시작 및 정지시키는 제어 장치를 포함하는 처리 유닛을 포함한다. 리셉터클들 중 하나는 (예컨대, 시약을 위한) 공급 리셉터클, 폐여과액 리셉터클, 및 목표 잔류물 리셉터클을 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다.

제1 맞물림 구조물은 용기, 여과 장치, 및 리셉터클 중 하나 이상 사이에서 물질 또는 하나 이상의 하위 물질을 선택적으로 유도하기 위해 도관과 유체 연통하는 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있고, 제어 장치는 밸브를 자동으로 개방 및 폐쇄한다. 펌핑 장치는 용기, 여과 장치, 및 리셉터클 중 하나 이상 사이에서 물질 또는 하나 이상의 하위 물질의 이동을 용이하게 하도록, 도관과 간헐적으로 접촉하도록 구성될 수 있고, 펌핑 장치는 복수의 이격된 접촉 지점을 포함하고, 접촉 지점들 중 적어도 하나는 펌프가 작동될 때 임의의 주어진 시점에서 도관과 접촉한다.

시스템은 펌핑 장치에 대응하는 슈(shoe)를 추가로 포함할 수 있고, 이들 사이에 도관의 일 부분이 위치되고, 슈는 펌핑 장치의 만곡된 표면에 대응하는 만곡된 표면을 갖는다. 펌핑 장치는 복수의 이격된 접촉 지점들이 위치되는 주연부를 갖는 회전식 원형 구성요소를 포함할 수 있고, 이중 적어도 하나는 펌프 헤드가 슈와 맞물릴 때 임의의 주어진 시점에서 도관과 접촉한다. 예를 들어, 원형 구성요소는 주연부 둘레에서 서로부터 실질적으로 등거리로 위치된 3개의 접촉 지점을 포함할 수 있다.

시스템은 처리 유닛에 대해 실질적으로 고정된 위치에 트레이를 지지하도록 구성된 카세트를 추가로 포함할 수 있고, 슈는 카세트 내에 위치된다. 카세트는 하우징 유닛에 대해 실질적으로 고정된 위치에, 트레이, 용기, 하나 이상의 리셉터클, 도관 중 하나 이상, 또는 이들의 조합을 유지하기 위해 트레이 내의 하나 이상의 대응하는 표면 특징부와 정합하는 하나 이상의 표면 특징부를 포함할 수 있다. 시스템은 물질 또는 하위 물질의 하나 이상의 특징을 감지하기 위한 센서를 추가로 포함할 수 있고, 카세트의 표면 특징부들 중 적어도 하나는 센서에 대한 일정 위치에 용기의 적어도 일 부분을 유지하고, 센서는 하우징 유닛 내에 위치된다.

유체 경로 하위 시스템의 제1 맞물림 구조물은 용기, 여과 장치, 및 리셉터클 중 하나 이상 사이에서 물질 또는 하나 이상의 하위 물질을 선택적으로 유도하기 위해 도관과 유체 연통하는 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있고; 처리 유닛의 제2 맞물림 구조물은 구동 조립체를 포함하고; 제어 장치는 밸브를 개방 및 폐쇄하기 위해 구동 하위 시스템을 자동으로 제어한다.

시스템의 잠금 메커니즘은 x, y, 및 z 축을 따라 트레이를 처리 유닛과 정렬시키는 하나 이상의 정렬 구성요소를 포함할 수 있고, 정렬 구성요소들 중 하나 이상은 핀 및 대응하는 보어를 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다.

제1 맞물림 구조물 및 제2 맞물림 구조물은 대응하는 도브테일 특징부를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 맞물림 구조물은 위치에 있어서 작은 정합 오정렬을 보상하도록 구성되고, 제어 시스템은 밸브와 구동 조립체 사이의 임의의 백래시를 보상하기 위한 특징부, 및 기준 지점에 대한 제1 맞물림 구조물의 밸브의 위치를 조정하기 위한 복원 특징부를 포함한다.

처리 유닛은 하우징 유닛 내에 대응하는 개수의 트레이를 지지 및 위치시키기 위한 복수의 가이드를 포함할 수 있고, 복수의 유체 경로 하위 시스템은 비동기식으로 작동하도록 구성될 수 있다.

트레이에 의해 지지되는 기능적으로 폐쇄된 유체 경로 하위 시스템과 함께 작동하도록 구성되고, 생물학적 물질을 담아서 2개 이상의 구분된 하위 물질로 분리되는 것을 가능케 하기 위한 용기, 용기로부터 하위 물질들 중 하나 이상을 수납하기 위한 하나 이상의 리셉터클, 여과 장치, 하나 이상의 하위 물질을 용기와 여과 장치 사이에서 이송하는 도관, 및 제1 맞물림 구조물을 포함하는, 생물학적 물질을 처리하기 위한 본 발명의 자동화된 고효율 시스템의 다른 실시예는 하위 물질들 중 하나 이상을 도관을 거쳐 적어도 용기와 여과 장치 사이에서 이동시키기 위한 펌핑 장치; 제1 맞물림 구조물에 대응하는 제2 맞물림 구조물; 처리 유닛에 대해 고정된 위치에 지지 구조물을 적어도 일시적으로 유지하기 위한 잠금 메커니즘; 및 하나 이상의 명령에 응답하여 펌핑 장치를 자동으로 켜고 끄는 제어 장치를 포함하는 처리 유닛을 포함한다.

펌핑 장치는 용기, 여과 장치, 및 리셉터클 중 하나 이상 사이에서 물질 또는 하나 이상의 하위 물질의 이동을 용이하게 하도록, 도관과 간헐적으로 접촉하도록 구성될 수 있고, 펌핑 장치는 복수의 이격된 접촉 지점을 포함하고, 접촉 지점들 중 적어도 하나는 펌프가 작동할 때 임의의 주어진 시점에서 도관과 접촉한다. 시스템은 펌핑 장치의 만곡된 표면에 대응하는 만곡된 표면을 갖는 슈를 추가로 포함하고, 이들 사이에 도관의 일 부분이 위치된다. 펌핑 장치는 복수의 이격된 접촉 지점들이 서로로부터 실질적으로 등거리로 위치되는 주연부를 갖는 회전식 원형 구성요소를 포함할 수 있고, 접촉 지점들 중 적어도 하나는 펌프가 작동할 때 임의의 주어진 시점에서 도관과 접촉한다.

시스템은 처리 유닛에 대해 실질적으로 고정된 위치에 트레이를 지지하도록 구성된 카세트를 추가로 포함할 수 있고, 슈는 카세트 내에 위치된다. 카세트는 처리 유닛에 대해 실질적으로 고정된 위치에, 트레이, 용기, 하나 이상의 리셉터클, 도관 중 하나 이상, 또는 이들의 조합을 유지하기 위해 트레이 내의 하나 이상의 대응하는 표면 특징부와 정합하는 하나 이상의 표면 특징부를 포함할 수 있다. 시스템은 물질 또는 하위 물질의 하나 이상의 특징을 감지하기 위한 하나 이상의 센서를 추가로 포함할 수 있고, 트레이의 표면 특징부들 중 적어도 하나는 센서에 대한 일정 위치에 용기의 적어도 일 부분을 유지한다.

이러한 실시예의 제1 맞물림 구조물은 밸브를 포함할 수 있고, 제2 맞물림 구조물은 구동 조립체를 포함하며, 위치에 있어서 작은 정합 오정렬을 보상하도록 구성된다. 제어 시스템은 또한 밸브와 구동 조립체 사이의 임의의 백래시를 보상하기 위한 특징부, 및 기준 지점에 대한 밸브의 위치를 결정하기 위한 복원 특징부를 포함할 수 있다.

생물학적 물질을 처리하기 위한 본 발명의 고효율 방법의 일례는 a) 트레이 내에 수용된 기능적으로 폐쇄된 유체 경로 하위 시스템과 유체 연통하는 포트에 생물학적 물질을 담은 공급원을 연결하는 단계로서, 유체 경로 하위 시스템은 적어도 하나의 제1 맞물림 장치, 하나 이상의 포트를 구비한 적어도 하나의 밸브, 생물학적 물질을 담아서 2개 이상의 구분된 하위 물질로 분리되는 것을 가능케 하기 위한 용기, 용기로부터 하위 물질들 중 하나 이상을 수납하기 위한 하나 이상의 리셉터클, 여과 장치, 및 하나 이상의 하위 물질을 용기와 여과 장치 사이에서 이송하는 도관을 포함하는, 유체 경로 하위 시스템과 유체 연통하는 포트에 생물학적 물질을 담은 공급원을 연결하는 단계; b) 카세트 내에 트레이를 위치시키는 단계; c) 하위 물질들 중 하나 이상을 도관을 거쳐 적어도 용기와 여과 장치 사이에서 이동시키기 위한 펌핑 장치; 밸브 포트를 개방 및 폐쇄하기 위한 제1 맞물림 구조물에 대응하는 하나 이상의 제2 맞물림 구조물; 및 처리 유닛에 대해 고정된 위치에 카세트를 적어도 일시적으로 유지하기 위한 잠금 메커니즘을 포함하는 처리 유닛 내로 카세트를 삽입하는 단계; d) 제1 맞물림 구조물을 제2 맞물림 구조물과 맞물리는 단계; 및 e) 생물학적 물질을 유체 경로 하위 시스템을 통해 이동시키기 위해, 펌핑 장치를 자동으로 시작 및 정지시키고, 밸브 포트를 자동으로 개방 및 폐쇄하는 제어 장치를 활성화하는 단계를 포함한다. 방법은 각각의 공급원을 분리된 추가의 트레이 및 카세트와 연결하면서, 생물학적 물질의 하나 이상의 추가의 공급원에 대해 단계 a) 내지 e)를 비동기식으로 반복하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

현재의 방법과 달리, 본 발명의 방법 및 시스템은 사용자가 분리된 원심분리기를 구입하여 사용할 것을 요구하지 않으면서, 복잡한 생물학적 물질의 자동화된 처리를 가능케 한다. 본 발명의 방법 및 시스템은 또한 사용자-규정된 최종 체적으로 시료를 농축시키고, 멀티플렉싱 처리(예컨대, 처리/실행되는 시료의 개수를 증가/감소시키는 것)에서 사용하기 위해, 시작 체적의 범위를 조작하도록 쉽게 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 그리고 다른 특징, 태양, 및 장점은 다음의 상세한 설명이 유사한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 표시하는 첨부된 도면을 참조하여 읽힐 때 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 시스템의 일 실시예를 사용하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 처리 유닛의 일 실시예의 사시도이다.
도 3a 및 3b는 각각 빈 트레이, 및 트레이의 기능적으로 폐쇄된 내측 구성요소를 포함하는 트레이의 실시예의 사시도 및 이미지이다.
도 4a-4c는 트레이의 폐쇄 시스템의 구성요소에 대한 처리 유닛의 펌프의 일 실시예의 위치를 각각 도시하는, 트레이의 기능적으로 폐쇄된 시스템 내로 통합된 필터 장치의 3개의 실시예의 개략도이다. 도 4a는 필터 하우징 내에 중공 섬유를 포함하는 필터 장치를 도시하고, 도 4b는 백 내의 직선 배열의 하우징이 없는 중공 섬유를 포함하는 필터 장치를 도시하고, 도 4c는 백 내의 U-형상 배열의 하우징이 없는 중공 섬유를 포함하는 필터 장치를 도시한다.
도 5a는 본 발명의 트레이의 기능적으로 폐쇄된 시스템의 일 실시예의 분해 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 트레이의 시스템의 사시도이고, 도 5c는 도 5a의 트레이의 저면 및 측면의 사시도이다.
도 6a는 시스템의 미장입 카세트의 일 실시예의 사시도이고, 도 6b는 도 5a에 도시된 트레이의 기능적으로 폐쇄된 시스템이 장입된 도 6a의 카세트의 분해 사시도이다.
도 7은 시스템의 처리 유닛의 일 실시예 내로 하나는 완전히 장입되고 다른 하나는 부분적으로 장입되어 있는, 도 6b에 도시된 장입된 카세트의 예를 도시하는 본 발명의 시스템의 개략적인 부분도이다.
도 8a는 도 6a에 도시된 카세트 내에 제공된 펌프 슈와 맞물리는 처리 유닛의 펌프의 일 실시예의 사시도이고, 도 8b는 도 6a에 도시된 카세트의 펌프 슈의 확대된 사시도이다.
도 9a는 처리 유닛의 대응하는 정합 밸브 구동 유닛 조립체의 일 실시예와 맞물리는 유체 경로 하위 시스템의 다중 포트 분로기의 일 실시예의 측면도이고, 9b는 도 9a의 밸브 및 구동 유닛의 맞물림 하위 구조물의 분해 사시도이고, 도 9c는 도 9b의 정합 구조물의 도브테일 특징부의 측면도이고, 도 9d 및 9e는 정합 구조물의 회전 맞물림 작용 및 축방향 오정렬을 허용하기 위한 갭 공차를 도시하는, 중심을 통한 개략적인 단면도이다.
도 10a는 각각 3개 및 4개의 롤러를 구비한 펌프 헤드를 사용한 펌프 헤드의 RPM 단위의 회전 속도에 대한 유량을 도시하는 그래프이고, 도 10b 및 10c는 각각 255 RPM 및 14.5 RPM에서의 3개 및 4개의 롤러를 구비한 펌프를 사용한 튜브 (도관) 압축에 대한 유량을 도시하는 막대 그래프이다.
도 11a는 처리 백(용기)의 최하위 부분 부근에 위치된 시스템의 센서의 일 실시예의 사시 측면도이고, 도 11b는 도 11a에 도시된 실시예의 단면도이다.
도 12a - 12c는 각각 농축, 적혈구 침강 및 적혈구 추출에 대해 시간에 따른 광학 센서 출력의 예를 도시하는 그래프이다.
도 13은 트레이의 기능적으로 폐쇄된 시스템의 밸브들 중 2개에 대한 처리 유닛의 펌프의 일 실시예의 위치, 및 처리 백에 대한 센서의 일 실시예의 위치를 도시하는, 트레이의 기능적으로 폐쇄된 시스템의 다른 실시예의 개략도이다.

본 발명의 보호 대상을 더 명확하고 간결하게 설명하고 지시하기 위해, 다음의 정의가 다음의 설명 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 구체적인 용어에 대해 제공된다. 명세서 전체에 걸쳐, 구체적인 용어의 예시는 비제한적인 예로서 간주되어야 한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "트레이"라는 용어는 복수의 구성요소를 적어도 일시적으로 지지할 수 있는 임의의 대상을 지칭한다. 트레이는 다양한 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 트레이는 멸균 및 1회 사용 1회용 제품에 대해 적합한 비용 효과적인 재료로 만들어질 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "기능적으로 폐쇄된 유체 경로 하위 시스템"이라는 용어는 (예컨대, 내부적으로 멸균된 생물 의학적 유체 경로를 유지하기 위해) 폐쇄 유체 경로의 완결성을 훼손하지 않고서, 하위 시스템으로부터 유체 또는 공기를 추가하거나 제거하기 위해, 입구 및 출구 포트를 가질 수 있는 폐쇄 유체 경로를 구성하는 복수의 구성요소를 지칭하고, 여기서 포트는, 예를 들어, 유체 또는 공기가 하위 시스템으로부터 추가되거나 제거될 때 멸균 완결성을 유지하기 위해 각각의 포트에서 필터 또는 멤브레인(예컨대, 0.2 ㎛ 평균 기공 크기)을 포함할 수 있다. 구성요소는 주어진 실시예에 의존하여, 하나 이상의 도관, 밸브(예컨대, 다중 포트 분로기), 용기, 리셉터클, 및 포트를 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "용기"라는 용어는 적어도 하나의 개방부 또는 접근 포트를 갖는 적어도 일시적인 기간 동안 그의 한도 내에 액체를 담을 수 있는 임의의 대상을 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, "생물학적 물질"이라는 용어는 하위 물질로 (예컨대, 응집에 의해) 분리될 수 있는 생물학적 특성의 임의의 물질을 지칭한다. 생물학적 물질의 비제한적인 예는 전혈, 말초 혈액, 제대혈, 및 골수를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다. 예를 들어, 그러한 혈구 시료는 RBC의 응집 및 침전/제거에 의해 분리될 수 있고, 유핵 세포는 혈장 용액 내에 남는다. 유핵 세포는 WBC 및 희소 줄기 세포를 포함한다.

생물학적 물질을 처리하기 위한 본 발명의 고효율 시스템의 일 실시예는 대체로 생물학적 물질을 담아서 2개 이상의 구분된 하위 물질로 분리되는 것을 가능케 하기 위한 용기; 용기로부터 하위 물질들 중 하나 이상을 수납하기 위한 하나 이상의 리셉터클; 여과 장치; 하나 이상의 하위 물질을 용기와 여과 장치 사이에서 이송하는 도관; 및 밸브 및/또는 다중 포트 분로기와 같지만 이들로 제한되지 않는 하나 이상의 맞물림 구조물을 포함하는, 기능적으로 폐쇄된 유체 경로 하위 시스템을 지지하는 트레이를 포함한다. 이러한 실시예의 시스템의 하우징 또는 처리 유닛은 하위 물질들 중 하나 이상을 도관을 거쳐 용기와 여과 장치 사이에서 이동시키기 위한 펌핑 장치; 하위 시스템의 밸브를 개방 및 폐쇄하기 위한 제1 맞물림 구조물에 대응하는 하나 이상의 제2 맞물림 구조물을 포함한다. 폐쇄된 하위 시스템은 유체 경로의 완결성뿐만 아니라 유체 경로 하위 시스템의 내부 멸균 환경의 완결성을 유지하기 위해 폐쇄되는 멸균 하위 시스템일 수 있다. 시스템은 또한 하우징 유닛에 대해 고정된 위치에 유체 경로 하위 시스템을 적어도 일시적으로 유지하기 위한 잠금 메커니즘; 및 하나 이상의 명령에 응답하여 펌핑 장치를 자동으로 켜고 끄며, 밸브/다중 포트 분로기를 제어하는 제어 장치를 포함한다. 시스템의 실시예들 중 하나 이상이 또한 처리 유닛 내에서 트레이를 지지하기 위한 카세트를 포함할 수 있다. 시스템의 실시예들 중 하나 이상과 함께 사용될 수 있는 카세트의 예가 2009년 12월 11일자로 출원된, 발명의 명칭이 '복잡한 생물학적 물질을 처리하기 위한 1회용 유체 경로 시스템 및 방법'인 미국 특허 출원 제12/636,112호에 설명되어 있다.

도 1은 본 발명의 시스템의 일 실시예를 사용하는 고효율 방법의 일례의 흐름도이다. 도 1에서 시스템(8)으로서 전체적으로 도시되고 지칭되는 시스템의 실시예는 트레이(10), 트레이 지지 카세트(12), 및 처리 유닛(14)을 포함한다. 트레이(10)는 처리 백(22), 튜브(18), 및 예를 들어 농축된 세포 물질을 포착 및 저장하기 위한 리셉터클(20)을 포함하는 기능적으로 폐쇄된 유체 경로 하위 시스템과 함께 도시되어 있다. 이러한 예에서, 리셉터클(20)은 멸균 혈액 물질이 저온으로 저장되도록 저장하기에 적합한 저온 용기이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제거 가능한 커버가 기능적으로 폐쇄되고 멸균된 유체 경로 하위 시스템을 포함하는 트레이(10)의 내측 구성요소에 대한 접근을 제공하기 위해 트레이(10)에서 벗겨져서, 처리되어야 하는 생물학적 물질을 담고 있는 백(16)이 폐쇄된 하위 시스템 내의 포트를 거쳐 폐쇄된 하위 시스템에 연결될 수 있다. 백(16)이 트레이(10) 내부에 연결되어 위치된 후에, 트레이(10)가 카세트(12) 내부에 위치된다. 카세트(12)는 이러한 실시예에서, 트레이(10)에 대한 구조적 지지를 부분적으로 제공한다. 트레이(10)는, 이러한 실시예에서, 1회 사용 1회용 제품에 대해 적합한, 얇고 비용 효과적인 재료로부터 만들어진다. 그러한 재료는 처리 유닛(14) 내의 대응하는 구조물과 예측 가능하게 정합하기에 적합한 공차를 보장하기에 충분하게 구조적으로 강하거나 일관되지 않을 수 있다. 이러한 실시예에서, 카세트(12)는 또한 트레이(10)가 처리 유닛(14) 내에 직립 위치로 장입되는 것을 가능케 한다.

카세트(12) 내로 트레이(10)를 위치시킨 후에, 커버가 트레이의 구성요소를 유지하는 것을 돕기 위해, 카세트 및 트레이의 개방 측면 위에 위치될 수 있다. 카세트는 그 다음 트레이 및/또는 카세트 상의 맞물림 구조물에 대응하는 맞물림 구조물을 각각 구비한 복수의 격실(24)을 포함하는 처리 유닛(14) 내로 장입된다. 개방부(26, 28)가 각각 카세트(12) 및 트레이(10) 내에 제공되고, 이를 통해 펌프(예컨대, 연동 펌프)가 슈(30)에 접근하여 맞물릴 수 있다. 슈(30)는, 이러한 실시예에서, 트레이(10) 내에 위치된다. 그러나, 슈는 트레이가 만들어지는 재료의 유형 및 시스템의 구성에 의존하여, 카세트 내에 위치될 수 있다.

카세트가 장입되고, (예컨대, 시스템에 의해 자동으로) 트레이/카세트 및 처리 유닛의 대응하는 맞물림 구조물들이 맞물리고 카세트 및 처리 유닛의 대응하는 잠금 구조물(예컨대, 래치 핸들 및/또는 정렬 조립체)들이 맞물린 후에, 생물학적 물질의 처리가 기능적으로 폐쇄된 유체 경로 하위 시스템이 처리 유닛의 펌프와 고정되어 작동 가능하게 배열되면, 작업자에 의해 (예컨대, 키패드(34)를 누름으로써) 또는 시스템에 의해 자동으로 개시될 수 있다. 처리 유닛은 또한 시스템에 보안을 제공하고 그의 구성요소의 청결 및 완결성을 유지하기 위해 커버 또는 도어(32)를 포함할 수 있다. 복수의 격실(24)이 장입될 수 있고, 처리는 시스템 및 작동 조건에 의존하여, 동기식으로 또는 비동기식으로 실행된다.

시스템이 맞춰질 수 있는 격실 및 트레이의 개수 및 처리의 비동기식 여부는 생물학적 물질의 백을 트레이 내의 기능적으로 폐쇄된 하위 시스템에 연결하고, 이를 카세트 내로 장입하고, 카세트를 처리 유닛 내로 삽입하고, 그 다음 카세트를 취출하고, 저온 백을 제거하여 저장하고, 1회용품과 트레이 및 그의 내용물을 폐기하기 위해, 가능한 작업자의 수 및 주어진 작업자의 효율에 의존할 것이다.

시스템의 일 실시예의 비제한적인 예로서, 시스템은 시스템의 각각의 격실(트레이로 장입된 격실)들이 서로 독립적으로 작동될 수 있는 비동기식 격실들을 구비한 모듈형이다. 시스템이 단지 1명의 작업자만을 갖는, 방법 또는 시스템의 임의의 실시예를 제한하지 않고서, 단지 예시의 목적으로 가정되는 비동기식 시스템의 처리량은 다음의 방정식에 의해 결정될 수 있다:

1. 처리량 요건(시료/시간) = 60/Tmanual, 여기서 Tmanual은 분 단위의 작업자 장입/취출 시간이다.

2. 최적 채널 카운트 N = ceil[Tauto/Tmanual] + 1, 여기서 Tauto는 분 단위의 자동화 처리 시간이다.

3. 유휴 시간 = Tidle (채널 카운트 ≥ N) = Tmanual × (채널 카운트 - 1) - Tauto

방정식 1은 다채널 시스템에서, 최대 이론 처리량이 시료당 작업자에 의해 요구되는 실제 시간에 반비례함을 표시한다. 구체적으로, (자동화 처리 시간에 의해 더해진 시간이 추가의 비동기식 처리 채널을 포함함으로써 구성될 수 있거나, 역으로, 무한한 개수의 평행 비동기식 채널이 있으면, 처리량이 임의의 주어진 시점에서 작업자가 장입, 취출할 수 있는 시료의 개수에 의해 제한되므로) 처리량 요건은 수동 작업자 시간에만 의존하고 자동화 처리 시간에는 의존하지 않는다.

방정식 2는 방정식 1의 요건에 도달하기 위해 요구되는 비동기식 채널의 개수가 다음의 정수로 올림된 (즉, "ceil" 함수) 실제 (또는 수동) 시간 + 1에 의해 나누어진 시료당 자동화 처리 시간의 비율과 동일함을 표시한다. 또한, 이러한 방정식으로부터 아는 바와 같이, 자동화 처리 시간을 감소시키는 것은 처리량 요건에 도달하기 위해 요구되는 채널의 개수와 시스템 비용을 감소시키지만 (처리 시간 감소는 채널 카운트를 1만큼 낮추기에 충분히 커야 한다).

방정식 3은 방정식 2에 의해 주어진 채널의 최적 개수보다 더 크거나 (동일한) 시스템에 대한 수동 개입을 대기할 때의 각각의 채널에 의해 소모되는 유휴 시간을 제공한다. 구체적으로, 방정식 2에 의해 주어지는 최적 카운트를 넘어 채널의 개수를 증가시킬 때, 처리량은 증가하지 않고, 각각의 처리 채널에 의해 유휴 상태로 소모되는 시간 (및 시스템 비용)을 증가시킬 뿐이다. 최적 채널 카운트보다 많이 구비한 시스템을 갖는 것은 명확하게 차선의 해결책이다. 예를 들어, 3분의 작업자 장입 시간, 40분의 총 자동화 처리 시간, 및 3분의 작업자 취출 시간을 갖는 시스템에서, 시스템 처리량 요건은 10 시료/시간이고, 이러한 처리량 요건에 도달하기 위한 채널의 이상적인 (최소) 개수는 N = 8이다.

그렇지 않으면, 수동 장입 및 취출 작업을 사용하는 방법 및 시스템의 비동기식 실시예에 의해 처리될 수 있는 처리 유닛 내의 격실의 개수 또는 트레이의 개수에 대한 기능적 제한은 없다. 처리되어야 하는 생물학적 물질에 의존하여, 방법 및 시스템은 트레이, 카세트, 및 목표 잔류물 리셉터클 또는 저온 백의 자동화된 장입 및 취출을 포함하도록 구성될 수 있다.

도 2는 유닛(40)으로서 전체적으로 도시되고 지칭되는 처리/하우징 유닛의 다른 실시예를 도시한다. 유닛(40)은 메인 하우징(42)과, 2개의 모듈형 하우징(44)을 포함한다. 그러한 모듈형 하위 유닛은 원래의 처리 시스템 및 미래의 확장에 대한 옵션의 비용, 구매자의 양적 요구, 작동 공간의 크기, 시스템을 작동시키기 위해 가능한 인원수, 및/또는 선택적 또는 개선된 설계 및 기능적 특징을 제공하는 더 많은 하위 유닛의 추가를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다양한 이유로 필요할 수 있다.

도 3a 및 3b는 각각 빈 트레이(50)와, 생물학적 물질 백, 용기(처리 백), 여과 장치(하우징 내의 중공 섬유 필터), 목표 잔류물을 위한 리셉터클(저온 백), 및 이러한 실시예에서, 트레이 내의 기능적으로 폐쇄된 시스템의 다양한 구성요소들 사이에서 생물학적 물질을 이송하기 위한 도관을 포함하는 트레이(68)의 기능적으로 폐쇄된 내측 구성요소들을 포함하는 트레이(50)와 실질적으로 유사한 트레이(68)의 일 실시예의 도면 및 이미지이다.

시스템의 트레이 및 트레이의 표면 특징부는 사출 성형 공정에 의해 형성될 수 있다. 트레이(50)로서 도시된 실시예는, 이러한 실시예에서 전형적인 생물학적 물질 백의 상부 및 바닥 내의 지지 구멍에 대응하는 펙(52: peg), 처리 용기의 상부 내의 2개의 지지 구멍에 대응하는 펙(54)을 포함한 트레이 내에서 기능적으로 폐쇄된 시스템의 구성요소들을 제 위치에 유지하기 위한 복수의 표면 특징부를 포함한다. 펙(60)이 처리 백의 바닥 부근의 구멍에 대응하고, 이러한 실시예에서, 처리 백으로의 처리 유닛 접근부 내에 광학 센서를 제공하기 위해, 트레이 및 대응하여 트레이를 위한 카세트 내의 개방부(62) 또는 창 내에 처리 백의 바닥을 위치시킨다. 트레이(50)는 트레이 내에서 수직 위치로 필터 장치를 유지하기 위한 소형 채널 시트(56), 및 트레이를 위한 카세트 내의 슈와 처리 유닛 내에 위치된 펌프 헤드 사이에 위치되도록 개방부(64) 내에 도관의 일 부분을 위치시키기 위한 시트(66)를 추가로 포함한다. 트레이(50)는 또한, 이러한 실시예에서, 처리 유닛 내의 대응하는 정합 구조물과 정합하도록 구성된 기능적으로 폐쇄된 하위 시스템의 2개의 밸브를 안착시키기 위한 2개의 정합 구조물(58)을 포함한다.

도 4a-4c는, 이러한 실시예에서 트레이의 기능적으로 폐쇄된 시스템 내로 통합된 필터 장치의 유형에 있어서 상이한 기능적으로 폐쇄된 하위 시스템의 3개의 실시예를 도시한다. 각각의 도면은 또한 트레이의 폐쇄 시스템의 구성요소에 대한 처리 유닛의 펌프의 일 실시예의 위치를 도시하기 위해 펌프를 도시하지만, 펌프 헤드는, 이러한 실시예에서, 실제로 백 세트의 일부가 아닌 처리 유닛 내에 있을 것이다. 도 4a는 필터 하우징 내의 중공 섬유(예컨대, TFF)를 포함하는 필터 장치(70)를 도시하고, 도 4b는 백 내의 수직으로 직선인 배열의 하우징이 없는 중공 섬유를 포함하는 필터 장치(74)를 도시하고, 도 4c는 백 내의 U-형상 배열의 하우징이 없는 중공 섬유를 포함하는 필터 장치(72)를 도시한다.

도 5a 및 5b는 트레이(80)로서 전체적으로 도시되고 지칭되는 트레이의 기능적으로 폐쇄된 유체 경로 하위 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 지지 펙은 트레이(80)가 위치되어야 하는 카세트(88)(도 6a 및 6b) 내에 형성되고, 트레이(80)는 트레이가 카세트 내로 위치될 때 카세트의 지지 펙이 통과되는 개방부(84)를 갖는다. 카세트(88)의 지지 펙은 트레이(80) 내의 기능적으로 폐쇄된 하위 시스템의 구성요소를 지지하기 위한, 도 3a에 도시된 트레이(50) 내의 지지 펙과 유사한 목적을 수행하고, 구성요소들 내에 제공되는 구멍을 유사하게 통과한다. 도 5c는 트레이의 외부에 위치된 트레이의 정합 구조물(82)의 부분을 도시하고, 트레이의 바닥 내의 개방부(84) - 이를 통해 예를 들어 성형 공정 중에 트레이의 상승된 표면 특징부(예컨대, 지지 펙)가 형성됨 - 를 도시한다.

도 6a는 시스템의 미장입 카세트(88)의 다른 실시예를 도시하고, 도 6b는 도 5a에 도시된 트레이(80)의 기능적으로 폐쇄된 시스템과 함께 카세트(88)를 분해도로 도시한다. 카세트(88)는 트레이(80)의 백 세트의 상부 내의 구멍을 통과하는 복수의 지지 펙(90)과, 처리 백으로의 처리 유닛 접근부 내에 광학 센서를 제공하는 개방부(98) 내에 처리 백의 최하부 코너를 위치시키기 위해 처리 백의 바닥 부근의 구멍을 통과하는 지지 펙(102)을 포함한다. 카세트(88)는 또한 트레이(80) 내의 밸브 및 정합 구조물을 지지하기 위한 슈(86) 및 밸브 시트(92)를 포함한다. 카세트(88)는 또한 밸브 시트(92)와 일치하는 카세트의 측면 내의 개방부(94)를 갖고, 이를 통해 트레이(80)의 114(도 5b) 내에 안착된 구성요소가 처리 기계에 의해 접근될 수 있다. 카세트(88)는 또한 z 방향(카세트 삽입 축)으로 처리 유닛 내에서 카세트(88)를 유지하기 위해 처리 유닛 상의 래치 핸들(105)과 맞물리기 위한 캠 표면(96), 및 카세트가 처리 유닛의 격실 또는 채널 내로 삽입될 때 카세트(88)를 제 위치에 유지하고 안내하기 위한 처리 유닛 내의 채널 또는 레일에 대응하는 안내 레일(100)을 갖는다.

트레이(80)와 같은 트레이가 카세트(88) 내로 위치되고, 커버(예컨대, 투명 커버(104))가 래치(106)에 의해 제 위치에 래칭된 후에, 트레이/카세트 하위 유닛은 처리 유닛 내로 삽입된다. 이러한 삽입은 처리 유닛(110) 내로 이미 완전히 장입된 하나의 트레이/카세트 하위 유닛(108) 및 시스템의 처리 유닛 내로 부분적으로 장입된 다른 트레이/카세트 유닛(116)을 도시하는 도 7에 도시되어 있다. 하위 유닛(116)이 그의 안내 레일 및 처리 유닛(110) 내의 대응하는 안내 레일을 따라 활주할 때, 이는 궁극적으로 트레이/카세트 하위 유닛(116)의 대응하는 맞물림 구조물에 의해 처리 유닛의 제2 맞물림 구조물(114)과 맞물릴 것이다. 맞물림 구조물은 밸브 구동 조립체를 포함한다.

병렬로, 하위 유닛(116)이 삽입되는 격실의 펌프 헤드는 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 펌프 헤드와 슈 사이의 튜브 경로(122) 내에 위치되어야 하는 튜브의 일 부분과 부딪치는 하위 유닛(116)의 슈(118)와 맞물릴 것이다. 도 8a에 도시된 실시예에서, 펌프 헤드(112)는 원형 연동 펌프 헤드(112)의 주연부 둘레에서 서로로부터 120°로 위치된 3개의 접촉 지점(롤러(120))을 포함한다. 120° 이격된 3개의 롤러를 가짐으로써, 그리고 슈가 0.677×π×R보다 더 큰 원호 길이(R은 접촉 지점 경로의 반경임)를 갖는 경우에, 이러한 실시예에서, 이는 공정 중의 임의의 주어진 시점에서, 롤러들 중 적어도 하나가 트레이 내의 기능적으로 폐쇄된 하위 시스템의 도관(122)(튜브)과 접촉하도록 보장한다. 펌프-루프 튜브의 압축 거리(이러한 예에서, 예컨대 공칭 2.41 mm(0.095 인치))는 카세트 정렬 핀과 펌프 모터의 상대 위치에 의해 설정된다.

도 8a에 도시된 실시예에서, 2개의 정렬 핀들 중 하나인 핀(124)이 처리 유닛 내에서 하위 유닛(예컨대, 116)을 적절하게 위치시키기 위해 사용된다. 제2 정렬 핀(128)이 도 7에 도시되어 있다. 도 8b 또한 처리 유닛 내에서 카세트를 위치시키기 위해 (예컨대, 정렬 조립체와 함께) 핀(124)을 안착시키기 위한 정렬 특징부(126)를 도시한다. 이러한 실시예에서, 핀(124, 126)들은 함께 x, y, 및 z 축으로 처리 유닛 내에서 카세트를 정렬시킨다. 래치 핸들(105)이 캠 표면(96)과 맞물릴 때, 또한 z 방향으로 처리 유닛 내에서 카세트를 고정시키도록 역할한다.

도 9a 내지 9e는 유체 경로 하위 시스템의 다중 포트 분로기와 처리 유닛의 회전식 다중 포트 분로기 구동 조립체 사이의 맞물림의 세부를 도시한다. 도 9a 및 9b는 1회용 백 세트 스톱콕(stopcock)과 처리 유닛의 맞물림 구동 헤드와의 맞물림을 도시한다. 밸브와 구동부는 복수의 축을 따라 카세트 정렬 핀을 사용하여 정렬된다. 그러나, 스톱콕 구동 탭의 정확한 배향이 변할 수 있기 때문에, 맞물림 구동 헤드는, 이러한 실시예에서, 임의의 탭/구동부 오정렬을 허용하도록 모터 샤프트 상에 스프링 장착된다. 구동부의 초기화 시에, 맞물림 구동부 헤드는 슬롯과 탭이 정렬될 때까지 회전하고, 이때 스프링은 스톱콕 밸브의 토크 전달 및 회전을 허용하도록 탭 및 구동부 헤드와 완전히 맞물린다.

도 9c 내지 9e는 처리 유닛 상의 정합 구조물의 슬롯 형성된 구동부 헤드와 트레이의 정합 구조물/밸브 상의 정합 탭의 세부를 도시한다. 도 9c 내지 9e에 도시된 실시예는 도브테일 테이퍼를 구비한 슬롯 구동부 구성을 포함한다. 이러한 유형의 슬롯 구동부 구성은 스프링 장입식 슬롯 형성 구동부 헤드 및 밸브 본체 상의 정합 탭을 포함한다. 도 9d 및 9e에 도시된 나비 구동부 헤드 구성은 정합 구조물들 사이의 임의의 백래시를 최소화하면서 최대 표면 접촉 맞물림을 생성하고, 동시에 축방향 맞물림을 허용하도록 슬롯과 탭 사이에 충분한 갭을 허용한다. 임의의 백래시는 제어 시스템 및 약간 과감쇠된 운동에 의해 부분적으로 보상된다. 테이퍼진 도브테일은 토크 전달 중에 임의의 캠아웃(cam-out)을 방지한다. 비제한적이며 단지 예시적인 목적의, 이러한 실시예에서의 맞물림 공차는 ±11.5°의 백래시에서 ±0.011 인치이다. 정합 탭은 트레이 내의 기능적으로 폐쇄된 하위 시스템의 밸브 삽입물과 고정된다 (예컨대, 일체이다).

비제한적인 예로서, 도 10a 내지 10c는 튜브 유형, 펌프 헤드의 RPM 단위의 회전 속도, 튜브의 압축, 및 튜브를 통한 물질의 유량 사이의 가능한 관계를 도시한다. 예를 들어, 도 10a는 각각 3개 및 4개의 롤러를 구비한 펌프 헤드를 사용한 펌프 헤드의 RPM 단위의 회전 속도에 대한 유량을 도시하는 그래프이고, 도 10b 및 10c는 각각 255 RPM의 속도 및 14.5 RPM의 낮은 속도에서 3개 및 4개의 롤러를 구비한 펌프를 사용한 튜브 (도관) 압축에 대한 유량을 도시하는 막대 그래프이다.

도 11a 및 11b는 트레이 내의 폐쇄된 하위 시스템의 처리 백에 대한 일정 위치의 센서의 일 실시예의 세부를 도시한다. 센서 또는 센서들은 용기 내의 주어진 위치(예컨대, 높이)에서의 하위 물질의 존재 및 농도; 온도, 탁도, pH, 습도, 및 압력과 같지만 이들로 제한되지 않는 용기 내의 환경 조건; 및 생물학적 물질 또는 하위 물질의 양 또는 특징을 감지하기 위해 사용될 수 있지만, 그를 감지하는 것으로 제한되지 않는다. 센서는 광학 센서, 초음파 센서, 용량성 센서, 압전 센서, 움직임 센서, RFID 센서, 전자기 센서 및 부하 센서일 수 있지만, 이들로 제한되지 않는다.

도 11a 및 11b에 도시된 센서의 실시예인 센서(132)는 처리 백(130)(용기)의 최하위 부분(134) 부근에 위치된다. 광학 센서와 같은 센서가 복수의 처리 단계에 대해 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 센서는 1회용 백 세트를 검출하고, 처리 백 내의 물질의 경계 층(예컨대, RBC/WBC 경계 층 및/또는 농축 유체/공기 경계 층)을 결정하도록 사용될 수 있다.

실시예들 중 하나 이상은 단일점 체적 센서로서 기능할 수 있는 광학 센서를 포함하고, 주어진 경계 층이 센서를 횡단할 때, (센서 아래의) 처리 백 내의 물질의 체적 및 펌프 루프가 공지된다. 예를 들어, 혈액 물질을 처리하기 위한 시스템에서, 동일한 트리거 수준이 모든 혈액 시료에 대해 사용될 수 있다.

센서로부터의 아날로그 출력 전압 데이터가 또한 처리 작업을 검증하기 위해 사용될 수 있는 추가의 정보를 포함한다. 하나보다 많은 광학 센서가 (예컨대, 여분으로) 시스템 내로 통합될 수 있다. 2차 센서가, 예를 들어, 4가지 상태(예컨대, 백 없음, 백 있음, RBC/WBC 경계 층, 농축 유체 경계 층)에 대응하는 (미리 설정된 비교기 수준을 사용하는) 4개의 디지털 신호를 제공하도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 아래의 표 참조.

수준 센서 출력(V)

혈액 0.015

혈액/덱스트란 0.024

RBC 0.013

WBC/혈장 0.450

농축 시료 0.100

처리 백 자체 2.100

장애물 없음 4.000

도 12a - 12c는 각각 농축, 적혈구 세포 침강, 및 적혈구 세포 추출에 대한 시간에 따른 출력을 도시하는, 혈액을 처리하기 위한 시스템 내에서 사용되는 센서의 일례의 출력의 그래프이다.

도 13은 트레이의 기능적으로 폐쇄된 시스템의 밸브들 중 2개(흡입 밸브(148) 및 필터 밸브(150))에 대한 처리 유닛의 펌프(160)(예컨대, 연동 펌프)의 일 실시예의 위치, 및 처리 백(142)에 대한 센서(146)의 일 실시예의 위치를 도시하는, 트레이의 기능적으로 폐쇄된 시스템의 다른 실시예의 개략도이다. 시스템은 또한 필터 장치(156), 투과물 백(144), 및 공급 백(154)을 포함한다. 하나 이상의 다른 실시예에서, 공급 백은 2중 용도 구성요소일 수 있다. 예를 들어, 시약이 처리 백 내로 도입 (공급 백으로부터 전달)되면, 부분적으로 비어 있거나 비어 있는 백은 침전된 물질(예컨대, 혈액 시료로부터 제거된 RBC)에 대한 리셉터클로서 사용될 수 있다. 도 13에 도시된 실시예는 또한 생물학적 물질 백에 대한 공기 필터(158, 159) 및 연결 포트(160)를 포함한다.

시스템은 사용자가 시스템 내로 정보를 입력하고, 주어진 처리 실행 또는 복수의 실행에 대한 정보 및 데이터에 접근하여 이를 표시하고, 정보 및 데이터를 컴파일링하고, 그리고/또는 보고서를 생성하는 것을 가능케 하기 위한 입력 장치 및 표시 장치를 추가로 포함할 수 있다.

시스템의 실시예들 중 하나 이상은 생물학적 물질을 처리하기 위한 본 발명의 고효율 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 전체적으로 도시된 하나의 그러한 방법은 a) 유체 경로 하위 시스템을 지지하기 위한 트레이와, 밸브 또는 다중 포트 분로기를 포함하는 제1 맞물림 장치, 생물학적 물질을 담아서 2개 이상의 구분된 하위 물질로 분리되는 것을 가능케 하기 위한 용기, 용기로부터 생물학적 하위 물질들 중 하나 이상을 수납하기 위한 하나 이상의 리셉터클, 여과 장치, 및 하나 이상의 하위 물질을 용기와 여과 장치 사이에서 이송하는 도관을 포함하는, 기능적으로 폐쇄되고 멸균된 유체 경로 하위 시스템과 유체 연통하는 포트에 생물학적 물질을 담은 공급원을 연결하는 단계, b) 카세트 내에 트레이를 위치시키는 단계, c) 하위 물질들 중 하나 이상을 도관을 거쳐 용기와 여과 장치 사이에서 이동시키기 위한 펌핑 장치, 밸브 또는 다중 포트 분로기와 � �호 작용하는 구동 조립체, 및 구동 조립체를 다중 포트 분로기에 연결하기 위한 제1 맞물림 구조물에 대응하는 제2 맞물림 구조물, 및 처리 유닛에 대해 고정된 위치에 카세트를 적어도 일시적으로 유지하기 위한 잠금 메커니즘을 포함하는 처리 유닛 내로 카세트를 삽입하는 단계; d) 처리 유닛 내로 카세트를 삽입함으로써 제1 맞물림 구조물을 제2 맞물림 구조물과 맞물리는 단계; 및 e) 펌핑 장치를 자동으로 개시하고, 생물학적 물질이 여과 장치를 통해 유동하게 하고 하나 이상의 하위 물질이 리셉터클들 중 하나 이상 내로 유동하게 하도록 트레이 내의 하나 이상의 밸브를 자동으로 개방 및 폐쇄하고, 처리가 완료될 때 펌핑 장치를 자동으로 정지시키는 단계를 포함한다. 방법은 각각의 공급원을 분리된 추가의 트레이 및 카세트와 연결하면서, 생물학적 물질의 하나 이상의 추가의 공급원에 대해 단계 a) 내지 e)를 비동기식으로 반복하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

시스템의 실시예들 중 하나 이상은 2개 이상의 하위 물질의 상대 중량에 적어도 부분적으로 기초하여 물질을 응집된 하위 물질로 분리하도록 구성될 수 있다. 하위 물질들은 침전 층으로 분리되고, 침전 층들 중 하나 이상으로부터 흡출되거나 달리 추출된다. 응집제가 처리 용기 내에서 물질(예컨대, 전혈)과 혼합되면, 혼합물은 전형적으로 그의 다양한 침전 층으로 침강되기 위해 시간을 필요로 한다. 예를 들어, 덱스트란 및 구연산나트륨과 혼합된 전혈 또는 제대혈에 대해, 침강은 20분 이내에 발생해야 한다.

방법 및 시스템은 다양한 생물학적 물질을 분리하거나 달리 처리하기 위해 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 방법 및 시스템은 혈액 또는 골수의 시료와 같은, 생물학적 물질로부터 유핵 세포를 농축시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 처리는 혈액 및 골수를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 세포 시료로부터, 희소 줄기 세포와 같지만 이로 제한되지 않는 유핵 세포의 분리 및 농후화를 포함할 수 있다. 트레이는 농후화제(예컨대, 구연산나트륨, 숙신산나트륨)를 첨가하거나 첨가하지 않고서 적혈구 응집제(예컨대, 덱스트란)와 같은 침강 용액과 혈액 시료를 접촉시키기에 적합한 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 예의 농후화제는 RBC 침전 속도를 향상시키고 그리고/또는 침전에 이어지는 최종 RBC 충진 체적을 감소시키기 위해 추가된다. 이후에, 응집된 RBC는 배수, 배출, 또는 다른 적합한 전달 수단에 의해 혈장 및 유핵 세포를 함유하는 상위 분획으로부터 제거된다. 제2 단계는 RBC 고갈 시료를 여과함으로써 체적 감소 및 유핵 세포 농축을 포함한다. 사용될 수 있는 여과 장치의 일례는 중공 섬유 여과 카트리지(미국 뉴저지주 피스카타웨이 소재의 제네럴 일렉트릭 헬쓰케어(General Electric Healthcare))이다. 그러한 세포를 처리하기 위한 방법 또는 시스템의 사용은 높은 세포 회수율(예컨대, 최소 세포 포획), 최소 세포 손상, 및 빠른 처리 시간을 제공한다. 방법 및 시스템은 제대혈 및 다른 세포 시료 물질과 같지만 이들로 제한되지 않는 복잡한 생물학적 물질의 멸균 처리를 위해 구성될 수 있다.

본 발명의 소정의 특징만이 본원에서 도시되고 설명되었지만, 많은 변형 및 변화가 본 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 사상 내에 드는 모든 그러한 변형 및 변화를 포함하도록 의도됨을 이해하여야 한다.