專利名稱：：用于原位測(cè)量的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于實(shí)現(xiàn)原位(insitu)測(cè)量的裝置、系統(tǒng)和方法，并且具體地涉及能夠從流體塊(bulkfluid)隔離樣本以測(cè)量流體塊的特性而不受到流體塊擾動(dòng)的不必要影響的裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：由于它們的非常多種的應(yīng)用，原位測(cè)量和在實(shí)現(xiàn)原位測(cè)量中探針的使用成為目前非常關(guān)注的主題。無論它是用于監(jiān)控細(xì)胞培養(yǎng)、水生系統(tǒng)、或生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)中的參數(shù)的精確測(cè)量都有利于檢測(cè)自然的、空間的和/或時(shí)間的變化。這種類型的任務(wù)是理想地原位執(zhí)行，因?yàn)閺南到y(tǒng)移取樣本、存儲(chǔ)和/或傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)方法升高了系統(tǒng)條件的污染和不準(zhǔn)確測(cè)量的風(fēng)險(xiǎn)。在生物反應(yīng)器過程中，例如，監(jiān)控細(xì)胞的生理狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)的能力本質(zhì)上是控制和保持所需條件下的系統(tǒng)。在細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境中，代謝狀態(tài)的跟蹤對(duì)于例如設(shè)計(jì)供給策略、按比例增加的進(jìn)程和最佳收獲時(shí)間的計(jì)算等非常重要。通常使用的細(xì)胞代謝活動(dòng)的指示器是攝氧速率或OUR。一種測(cè)量OUR的傳統(tǒng)方法，已知被稱作動(dòng)力學(xué)方法，需要停止所有氣體供給然后監(jiān)控隨著時(shí)間的耗氧量。這使細(xì)胞感覺不適并且對(duì)對(duì)細(xì)胞造成重大的干擾，從而影響細(xì)胞增殖，導(dǎo)致可能地錯(cuò)誤讀數(shù)，并且不允許延長(zhǎng)連續(xù)的、實(shí)時(shí)的監(jiān)控的周期。另一傳統(tǒng)的方法，在圖1A中示出，包括從生物反應(yīng)器抽取樣本并6且將樣本傳輸?shù)脚鋫溆斜O(jiān)控和控制系統(tǒng)的外部容器。在外部容器中諸如pH值、溫度、通風(fēng)等的條件必須可調(diào)節(jié)并且可控制，以反映生物反應(yīng)器的這些條件，為了獲得精確的和可靠的讀數(shù)。但是，復(fù)制這些狀態(tài)是有挑戰(zhàn)的并且耗時(shí)的。根據(jù)上述內(nèi)容，非常需要用于可減少系統(tǒng)干擾的影響的原位測(cè)量的裝置和方法。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，公開了用于原位測(cè)量的裝置，該裝置包括主體、分離器、固定器和一個(gè)或多個(gè)探針。所述主體被成形為用于插入流體塊并且包括內(nèi)部和用于在內(nèi)部和流體塊之間流體連通的一個(gè)或多個(gè)孔。所述分離器接收在主體內(nèi)部并且在離所述一個(gè)或多個(gè)孔遠(yuǎn)的打丌位置和鄰近所述一個(gè)或多個(gè)孔的關(guān)閉位置之間可移動(dòng)。安裝在所述分離器內(nèi)的所述固定器包括腔壁。所述腔壁、分離器和主體內(nèi)部一起限定樣本腔。一個(gè)或多個(gè)探針被固定器接收，它們的端部延伸到樣本腔內(nèi)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用于原位測(cè)量的系統(tǒng)包括上述的裝置、包含流體塊的容器和安裝在容器上的收縮組件。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，公開了執(zhí)行原位測(cè)量的方法，包括首先當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，將本發(fā)明的裝置的主體與流體塊接觸，然后使用一個(gè)或多個(gè)探針測(cè)量流體塊的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，執(zhí)行原位測(cè)量的方法包括當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，將本發(fā)明的裝置的主體與流體塊接觸；通過移動(dòng)分離器至關(guān)閉位置將樣本腔內(nèi)流體塊的樣本隔離；以及使用一個(gè)或多個(gè)探針測(cè)量樣本的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，執(zhí)行原位測(cè)量的方法包括當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，將在此公開的系統(tǒng)中的裝置的主體與流體塊接觸，以及使用一個(gè)或多個(gè)探針測(cè)量流體塊的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，執(zhí)行原位測(cè)量的方法包括當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，將在此公開的系統(tǒng)中的裝置的主體與流體塊接觸；通過將分離器移動(dòng)至關(guān)閉位置隔離在樣本腔內(nèi)的流體塊的樣本；以及使用一個(gè)或多個(gè)探針測(cè)量流體塊的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。本發(fā)明的方法和裝置還具有其它的特征和優(yōu)點(diǎn)，由結(jié)合在此的附圖和下列本發(fā)明的詳細(xì)說明，所述特征和優(yōu)點(diǎn)將明顯或者被更詳細(xì)地闡述，所述附圖和本發(fā)明的詳細(xì)說明一起用于解釋本發(fā)明的某些原理。圖l提供了作為圖1A在左邊示出的傳統(tǒng)的測(cè)量0UR的方法和作為圖1B在右邊示出的并列放置的本發(fā)明的原位方法的示例性實(shí)施例的概念圖。圖2A和2C分別以分解圖和裝配圖示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，而圖2B和2D分別以分解圖和裝配圖示出了帶有市場(chǎng)上可買到的收縮外殼的本發(fā)明的示例性實(shí)施例。圖3是本發(fā)明的示例性實(shí)施例的多個(gè)部件的放大圖。圖4是本發(fā)明的示例性實(shí)施例的前透視圖。圖5提供了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)示意圖。圖5A是前截面圖，而圖5B和圖5C分別是處于打開和關(guān)閉位置的本發(fā)明的樣本腔部分的側(cè)向截面圖。圖6是本發(fā)明的裝置的側(cè)向截面圖，所述裝置安裝在容器壁的端口上并且配備有線性平臺(tái)和步進(jìn)電機(jī)。圖7是與本發(fā)明的裝置聯(lián)合使用的示例性部件的放大圖。圖8提供了本發(fā)明的裝置的側(cè)向截面圖，而圖8A示出了穿過容器壁安裝在適當(dāng)位置的裝置，以及圖8B示出了從容器壁收縮的裝置。圖9是處于關(guān)閉位置的本發(fā)明的裝置的外部側(cè)視圖。圖IO是處于打開位置的本發(fā)明的裝置的外部側(cè)視圖。圖11是在收縮過程中將顯示出的本發(fā)明的裝置的外部側(cè)視圖。圖12是具有高壓滅菌蓋的本發(fā)明的裝置的外部側(cè)視圖。圖13是在以18X106cellS/mL的細(xì)胞密度的灌注過程期間提取的四個(gè)攝氧速率測(cè)量的曲線圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將具體參考本發(fā)明的多種實(shí)施例，這些實(shí)施例的例子被在附圖中示出并且在下面描述。盡管將結(jié)合示例性實(shí)施例來描述本發(fā)明，但是將理解，本發(fā)明的描述不是想要將本發(fā)明限于那些示例性實(shí)施例。相反，本發(fā)明想要覆蓋的不僅是示例性實(shí)施例，并且還有各種替代、修改、等同物和其它實(shí)施例，它們可以包括在由所附加的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。盡管將參考具有適合用于細(xì)胞培養(yǎng)的特征的裝置來描述本發(fā)明，但是將理解，所述裝置和系統(tǒng)能被用于生物反應(yīng)器范圍之外的任何流體環(huán)境的原位測(cè)量。如在這里使用的，術(shù)語"流體塊"指一定體積的流體，樣本可以從該一定體積的流體中被隔離并被分析。這里描述的實(shí)施例提供了用于原位測(cè)量的裝置、系統(tǒng)和方法，所述裝置、系統(tǒng)和方法隔離例如在反應(yīng)器、水生系統(tǒng)或生態(tài)系統(tǒng)中的流體塊的樣本。然后，能夠在沒有來自流體塊干擾的噪音的情況下測(cè)量樣本特性。參考圖1A，圖1A示出了傳統(tǒng)測(cè)量OUR的概念圖，在反應(yīng)器中的流體樣本通常被從系統(tǒng)移取并傳輸?shù)酵獠咳萜?，在該外部容器中測(cè)量諸如OUR的參數(shù)。能夠被測(cè)量的其它參數(shù)包括(但不限于)硝化速率、反硝化速率等等。在外部容器中的條件，諸如溫度、攪拌和通風(fēng)等，必須被精確地控制以與反應(yīng)器中的條件相符。如前面討論的，從系統(tǒng)的移取存在多種挑戰(zhàn)和缺陷。本發(fā)明通過提出用于原位測(cè)量的裝置、系統(tǒng)和方法提供了解決方案以避免必須移取和傳輸?shù)椒蛛x受控系統(tǒng)。通過使用下面將描述的裝置將培養(yǎng)基或流體塊的樣本隔離在反應(yīng)器內(nèi)的分隔室中，實(shí)現(xiàn)該方案。因?yàn)榱黧w樣本保留在反應(yīng)器內(nèi)，所以不需要附加的控制。本發(fā)明的裝置還能夠被移動(dòng)到關(guān)閉位置，其使得該裝置能夠起到傳統(tǒng)的傳感器的作用，檢測(cè)諸如pH值、溫度、溶解氧等的參數(shù)，并且測(cè)量培養(yǎng)基在反應(yīng)器中的變化。在如圖2中所示的示例性實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置包括主體30、分離器32、探針固定器33,以及一個(gè)或多個(gè)探針35。在一些實(shí)施例中，所述裝置還可包括控制所述分離器運(yùn)動(dòng)的線性平臺(tái)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)37、控制所述固定器移動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)和齒輪箱39、連接到所述主體一端的端蓋40和/或收縮外殼42。所述主體被成形為具有一個(gè)或多個(gè)孔44，當(dāng)所述孔不被阻擋時(shí)，允許在外殼的內(nèi)部和其周圍環(huán)境之間流體連通。在所示的實(shí)施例中，主體包括三個(gè)孔，但是，人們將理解，可以使用各種幾何形狀和尺寸的一個(gè)或多個(gè)孔。主體、分離器和固定器可以是由氣體和/或液體不能滲透的材料構(gòu)造，諸如金屬、合金、合成橡膠、塑料、聚氨酯或復(fù)合材料。人們將理解這些部件可以是由這些材料和/或其它合適的材料的任意組合構(gòu)造。所述主體可以是單個(gè)的整體成形體或者可以包括裝配到一起的多個(gè)零件，如在圖2B和圖2D中所示例的，圖中示出了在主體30的遠(yuǎn)端處擰上的或者另外也可移去的端蓋40。盡管考慮如圖2中示出的帶有可移去的端蓋40的主體能夠比整體成形的主體更容易進(jìn)行機(jī)加工，但是本發(fā)明不限于任何具體的結(jié)構(gòu)并且人們將理解主體和其它部件可以具有多種構(gòu)造。參考圖2—5，分離器32設(shè)置在主體30內(nèi)部并且在主體30內(nèi)可移動(dòng)。在所示的實(shí)施例中，分離器32在如圖5B和IO中所示的打開位置和在如圖5C和9中所示的關(guān)閉位置之間沿軸向移動(dòng)。當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，主體內(nèi)部與流體塊流體連通，如通過表示流體移動(dòng)通過孔44的箭頭示出。當(dāng)分離器處于關(guān)閉位置時(shí)，孔被密封以使主體內(nèi)部與流體塊流體隔離，如通過在圖5C中上部孔處的彎箭頭所示。因此，在一些實(shí)施例中，所述裝置具有兩個(gè)模式或位置如在圖5B中所示的打開模式以及如在圖5C中所示的關(guān)閉模式。所述裝置能夠在任一模式下使用，這取決于對(duì)正被收集的具體數(shù)據(jù)來說是否需要樣本從流體塊流體隔離。還參考圖1B，舉例來說(但不限于)，打開模式可適合用于測(cè)量溶解氧(DO)、溶解二氧化碳、溫度、pH值或細(xì)胞密度，而關(guān)閉模式適合用于測(cè)量OUR或硝化作用。在圖5B和5C中所示的任一模式下，通過將在下面描述的固定器的腔壁47、主體的內(nèi)部以及分離器限定了樣本腔46(由點(diǎn)劃線示出)。再次參考圖2A—5C，所述裝置的示例性實(shí)施例還包括諸如所示的固定管的固定器33，該固定器在相對(duì)于分離器32內(nèi)部容納一個(gè)或多個(gè)傳感探針35。為了在樣本上收集數(shù)據(jù)，所述一個(gè)或多個(gè)探針延伸入樣本腔46，該樣本腔可與流體塊流體隔離或者不能與流體塊流體隔離，這取決于所述裝置是處于關(guān)閉位置還是打開位置。本發(fā)明使用的一個(gè)或多個(gè)探針可以是定制的探針或任何市場(chǎng)上可買到的探針，舉例來說(但不限于)，基于熒光的光學(xué)探針、電化學(xué)探針、溶解氧探針、溶解二氧化碳探針、或它們多個(gè)的組合。也可以采用用于其它代謝物諸如葡萄糖、谷氨酰胺、谷胺酸鹽、乳酸鹽、或氨、以及其它氣體的探針。如在圖4和5A中所示的，一個(gè)或多個(gè)探針35可以相對(duì)于固定器、分離器和/或主體的中心軸線偏心地安裝。圖4示出圍繞中心對(duì)稱地設(shè)置的兩個(gè)探針。圖5A示出單個(gè)的偏心探針。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于探針的任何數(shù)量或布置。還參考圖6，主體可以被連接到步進(jìn)電機(jī)39和齒輪箱49,以使固定器可繞中心軸線旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)或多個(gè)偏心探針的情況下，能夠使用探針(或多個(gè)探針)在樣本腔內(nèi)攪動(dòng)、攪拌或以另外的方式處理樣本。本發(fā)明的這個(gè)特征提供下述優(yōu)點(diǎn)，即保持細(xì)胞或其它的樣本組分懸浮并防止氣體，例如02、C02等的濃度梯度，或代謝物的濃度梯度的形成。在一些實(shí)施例中，任何數(shù)目的攪拌器諸如槳狀物等可以被連接到探針的一個(gè)或多個(gè)上，或被另外地安裝在樣本腔內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，不管探針的數(shù)目或者探針是否居中或偏心地安裝，都可以設(shè)置攪拌器(或多個(gè)攪拌器)。在一些實(shí)施例中，如在圖6和8中所示，分離器連接到線性平臺(tái)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這提供了分離器在圖10的打開位置/模式和圖9的關(guān)閉位置/模式之間的軸向移動(dòng)。線性平臺(tái)可以由多種材料制成，所述材料包括(但不限于)，例如鋼、非活性金屬、聚合物等?，F(xiàn)在參考圖8B和11，本發(fā)明的裝置能夠適合與收縮系統(tǒng)51—起使用。收縮系統(tǒng)可以包括本發(fā)明的裝置、容納流體塊的容器53、以及安裝到容器上的收縮組件。收縮組件包括收縮外殼42，其中主體30被成形為用于通過收縮外殼可移動(dòng)地且密封地插入流體塊。如在圖9一11中所示，收縮外殼可以包括一個(gè)或多個(gè)汽口54，通過該汽口能夠噴射用于殺菌目的的蒸汽。參考圖3和9，在一些實(shí)施例中，所述裝置可從線性平臺(tái)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)和齒輪箱或任何通過其實(shí)現(xiàn)分離器和固定器的移動(dòng)的其它機(jī)構(gòu)上拆卸，在所述裝置的一端上留有暴露的開口。然后，在所述裝置的暴露端能夠放置用于高壓滅菌或就地消毒(SIP)程序的高壓滅菌蓋56。在一些實(shí)施例中，所述蓋能夠被放置在主體上離所述孔遠(yuǎn)的一部分上。由于它的耐熱性或抗壓性，所述蓋可以由鋼、玻璃或本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它材料制成。能夠使用任何定制的或市場(chǎng)上可買到的收回組件，包括(但不限于)，MettlerToledo1!11^0@收縮組件和本領(lǐng)域內(nèi)已知的其它收縮組件。本發(fā)明與收縮系統(tǒng)一起使用的適用性特別有利于通常運(yùn)行三個(gè)月或更長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)期灌注過程。本發(fā)明的收縮方面允許在沒有重大過程間斷的情況下探針的交換、調(diào)節(jié)、保持或替換，例如以移動(dòng)有缺陷/斷裂的探針或?qū)闃颖镜牟煌瑓?shù)進(jìn)行測(cè)試。12在一些實(shí)施例中，所述裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)O形環(huán)以在本發(fā)明的兩個(gè)或多個(gè)部件之間的任何接觸面處提供機(jī)械的或流體的密封。O形環(huán)能被放置在端蓋40和主體30之間、分離器32和靠近孔44的主體30的末端之間、或分離器32和固定器33之間。雖然在附圖中示出主體、分離器、固定器和一個(gè)或多個(gè)探針為管狀結(jié)構(gòu)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這些部件可以采用能夠使用的任何形狀或形式，它們的橫截面為，例如規(guī)則的橢圓形的、圓形的、多邊形的等等，或者不規(guī)則的。在使用中，所述裝置被插入流體塊，諸如在生物反應(yīng)器內(nèi)的培養(yǎng)基。在所示的實(shí)施例中，所述裝置通過反應(yīng)器或容器壁的端口插入，但是，人們將理解，所述裝置可以被成形為用于直接插入流體塊，諸如河、湖或濕地、水生培養(yǎng)罐、農(nóng)業(yè)給水和海水。在插入流體塊之后，分離器可以被放置在打開位置(圖5B)或關(guān)閉位置(圖5C)。當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，所述流體塊的一部分將通過所述孔流入所述樣本腔，允許測(cè)量流體塊中的參數(shù)諸如pH值、溫度、溶解氧等。對(duì)一些使用，當(dāng)分離器處于關(guān)閉位置時(shí)收集數(shù)據(jù)，因此在樣本腔中的樣本與流體塊流體隔離。在關(guān)閉模式時(shí)探針?biāo)占臄?shù)據(jù)可以適合用于評(píng)估反應(yīng)器內(nèi)的細(xì)胞的生理狀態(tài)以及用于測(cè)量參數(shù)諸如培養(yǎng)細(xì)胞的硝化作用或攝氧速率。本發(fā)明有許多的應(yīng)用，包括同時(shí)或依次使用溶解二氧化碳探針和溶解氧探針，以確定培養(yǎng)物中的細(xì)胞的呼吸商。所述溶解二氧化碳探針隨著時(shí)間測(cè)量pC02以計(jì)算二氧化碳釋放速率(CER)。然后CER能和由溶解氧探針確定的OUR結(jié)合使用來確定呼吸商(RQ)。本發(fā)明也能夠用于監(jiān)控在培養(yǎng)物中細(xì)胞的健康和生理狀態(tài)。例如，在以平穩(wěn)狀態(tài)運(yùn)行的過程中細(xì)胞密度應(yīng)該保持相對(duì)恒定。耗氧速率同樣應(yīng)該保持恒定。在該情況下，所檢測(cè)的耗氧速率的波動(dòng)能夠發(fā)出意外的或不是所要求的細(xì)胞密度變化的信號(hào)，并因此允許進(jìn)行修正測(cè)量。在期望細(xì)胞密度改變的其它情況下，由OUR測(cè)量所檢測(cè)的細(xì)胞密度的不變(stasis)可能表示其它問題，并且準(zhǔn)許進(jìn)行較徹底地調(diào)查原因。因?yàn)楸景l(fā)明的裝置具有打開模式，因此它能夠在用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)物、原核和真核發(fā)酵、水生系統(tǒng)、生態(tài)研究的反應(yīng)器中，或任何其它環(huán)境中用作增強(qiáng)傳感器。例子提供下列說明以闡述本發(fā)明的實(shí)施例的操作，但不是為了限制。實(shí)驗(yàn)選擇合適的探針，并且將探針安裝在所述系統(tǒng)中，檢査所有O形環(huán)和零件的狀態(tài)并且將高壓滅菌蓋連接到該系統(tǒng)，這是在高壓滅菌中進(jìn)行。在高壓滅菌處理之后，能夠從所述裝置移走高壓滅菌蓋并且電機(jī)安裝在其位置。然后所述裝置隨著如所需要另外的控制設(shè)備(pH值探針、溫度探針等)一起被安裝到容器/發(fā)酵罐上。探針(或多個(gè)探針)被連接到適當(dāng)?shù)淖兯推?，即，DO變送器，并且它們的信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)采集或SCADA系統(tǒng)(由SanFrancisco的JovaSolutions生產(chǎn)的FermWorksTM2.1)。移動(dòng)探針和分離器的步進(jìn)電機(jī)被連接到步進(jìn)電機(jī)控制器(SanFrancisco的JovaSolutions生產(chǎn)的2xTIMS0201)和已初始化的控制軟件。在該設(shè)置中，TIMS0201通過USB被連接到過程控制計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)使發(fā)酵罐運(yùn)行并且運(yùn)行在用于FermWorks的插入程序中的控制程序。為系統(tǒng)操作設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)。這些參數(shù)包括振蕩/混合頻率、分離器的打開和關(guān)閉位置、測(cè)量頻率(在自動(dòng)模式下的每小時(shí)測(cè)量的數(shù)量)。然后校準(zhǔn)本系統(tǒng)的DO探針，通過分別將氮和空氣噴灑到反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)0%和100%空氣飽和。執(zhí)行發(fā)酵程序?qū)⑴囵B(yǎng)基和細(xì)胞添加到反應(yīng)器并開始用于臨界參數(shù)的SCADA控制循環(huán)，該臨界參數(shù)包括溶解氧(DO)、pH值、溫度并進(jìn)行攪拌。在關(guān)閉模式的測(cè)量之前允許使參數(shù)/條件穩(wěn)定以避免否則歪曲讀數(shù)。通過由控制程序移動(dòng)分離器和關(guān)閉樣本腔來啟動(dòng)在關(guān)閉模式下的測(cè)量。通過步進(jìn)電機(jī)控制軟件，使探針固定器按需要沿順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)以及轉(zhuǎn)動(dòng)探針(或多個(gè)探針)實(shí)現(xiàn)混合樣本。隨著時(shí)間記錄探針信號(hào)，例如耗氧量的改變。當(dāng)探針信號(hào)達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，打開樣本腔并將樣本釋放回到流體塊中。在進(jìn)行另一測(cè)量之前，停止固定器的旋轉(zhuǎn)并允許探針(或多個(gè)探針)的讀數(shù)穩(wěn)定。通過控制軟件來對(duì)另外的測(cè)量計(jì)時(shí)。從相對(duì)于實(shí)際的細(xì)胞密度隨著時(shí)間測(cè)量的耗氧量來計(jì)算攝氧速率。在四周周期的灌注過程期間進(jìn)行了所有測(cè)量，在表1中提供了該測(cè)量的條件。在圖13中繪制的結(jié)果示出了通過本發(fā)明的測(cè)量的良好再現(xiàn)性。表2示出了在根據(jù)測(cè)試周期內(nèi)的十三天中的測(cè)量計(jì)算的OUR以及與每個(gè)測(cè)量相關(guān)聯(lián)的相對(duì)誤差。平均相對(duì)誤差為5.5%。為了比較，使用本領(lǐng)域已知的整體質(zhì)量平衡(GMB)法來評(píng)估在15.5X106cells/mL的細(xì)胞密度下的實(shí)驗(yàn)的一個(gè)的OUR。與通過本發(fā)明的原位裝置測(cè)量的大約2.0pmol/celld的OUR對(duì)比，GMB法產(chǎn)生大約2.2pmol/celld的評(píng)估OUR。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>當(dāng)結(jié)合目前考慮作為實(shí)際的示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明時(shí)，應(yīng)該理解本發(fā)明不是限于所公開的實(shí)施例，相反，而是想要覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效設(shè)置。權(quán)利要求1.一種用于原位測(cè)量的裝置，包括主體，該主體被成形為用于插入流體塊，所述主體包括內(nèi)部和用于在所述內(nèi)部與所述流體塊之間流體連通的一個(gè)或多個(gè)孔；分離器，該分離器接收在所述主體內(nèi)部，所述分離器在離所述一個(gè)或多個(gè)孔遠(yuǎn)的打開位置和鄰近所述一個(gè)或多個(gè)孔的關(guān)閉位置之間可移動(dòng)；固定器，該固定器安裝在所述分離器內(nèi)并且包括腔壁，所述腔壁、所述分離器和所述主體內(nèi)部限定樣本腔；以及一個(gè)或多個(gè)探針，它們由所述固定器接收并且包括各自的探針端，所述探針端延伸到樣本腔內(nèi)。2.如權(quán)利要求l所述的裝置，其中，當(dāng)所述分離器處于所述打開位置時(shí)，所述樣本腔與所述流體塊流體連通，并且當(dāng)所述分離器處于所述關(guān)閉位置時(shí)，所述樣本腔與所述流體塊流體密封。3.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述一個(gè)或多個(gè)孔被成形為，當(dāng)所述分離器處于所述打開位置時(shí)，允許所述流體塊在所述一個(gè)或多個(gè)探針端周圍自由流動(dòng)，并且當(dāng)所述分離器處于所述關(guān)閉位置時(shí)防止流體塊自由流動(dòng)。4.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述一個(gè)或多個(gè)探針中的至少一個(gè)探針被相對(duì)于所述固定器偏心地安裝。5.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，還包括一個(gè)或多個(gè)攪拌器，所述一個(gè)或多個(gè)攪拌器在所述腔內(nèi)用于攪拌所述樣本腔內(nèi)的流體。6.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述固定器可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述分離器內(nèi)，以使所述至少一個(gè)偏心的探針端在所述樣本腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因而形成所述一個(gè)或多個(gè)攪拌器的所述至少一個(gè)。7.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述一個(gè)或多個(gè)探針中的至少一個(gè)是基于熒光的光學(xué)探針。8.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述一個(gè)或多個(gè)探針中的至少一個(gè)是電化學(xué)探針。9.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述一個(gè)或多個(gè)探針中的一個(gè)是溶解氧探針。10.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述一個(gè)或多個(gè)探針中的一個(gè)是二氧化碳探針。11.如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中，所述主體被成形以用于插入生物反應(yīng)器的端口，所述生物反應(yīng)器包含所述流體塊。12.—種用于原位測(cè)量的系統(tǒng)，包括前述任一權(quán)利要求所述的裝置；包含所述流體塊的容器；以及安裝在所述容器上的收縮組件。13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述收縮組件包括收縮外殼，并且其中，所述主體被成形為用于通過所述收縮外殼可移動(dòng)地并且密封地插入所述流體塊。14.如權(quán)利要求12和13中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述收縮外殼包括用于傳導(dǎo)蒸汽的一個(gè)或多個(gè)汽口。15.如權(quán)利要求12—14中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括在所述收縮外殼的端部的高壓滅菌蓋。16.—種執(zhí)行原位測(cè)量的方法，包括當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，將權(quán)利要求l一ll中的任一項(xiàng)所述的裝置的主體與流體塊接觸；使用所述一個(gè)或多個(gè)探針來測(cè)量所述流體塊的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述流體塊在生物反應(yīng)器內(nèi)。18.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，所述至少一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括在所述流體塊中溶解氧的測(cè)量值。19.一種執(zhí)行原位測(cè)量的方法，包括當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，將權(quán)利要求1_11中的任一項(xiàng)所述的裝置的主體與所述流體塊接觸；通過將所述分離器移動(dòng)到關(guān)閉位置以隔離在所述樣本腔內(nèi)的所述流體塊的樣本；以及使用所述一個(gè)或多個(gè)探針測(cè)量所述樣本的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述流體塊在生物反應(yīng)器內(nèi)。21.如權(quán)利要求19一20中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述樣本包含細(xì)胞并且所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)表示所述細(xì)胞的生物狀態(tài)。22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括所述細(xì)胞的攝氧速率。23.如權(quán)利要求19一21中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括，在所述接觸步驟之后，使所述固定器圍繞軸線旋轉(zhuǎn)以攪拌所述樣本。24.—種執(zhí)行原位測(cè)量的方法，包括當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，將權(quán)利要求12—15中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)中的裝置的主體與所述流體塊接觸；使用所述一個(gè)或多個(gè)探針來測(cè)量所述流體塊的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述流體塊在生物反應(yīng)器內(nèi)。26.—種執(zhí)行原位測(cè)量的方法，包括當(dāng)分離器處于打開位置時(shí)，將權(quán)利要求12—15中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)中的裝置的主體與所述流體塊接觸；通過移動(dòng)所述分離器到關(guān)閉位置以隔離在所述樣本腔內(nèi)的所述流體塊的樣本；使用所述一個(gè)或多個(gè)探針來測(cè)量所述樣本的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述流體塊在生物反應(yīng)器內(nèi)。28.如權(quán)利要求26或27所述的方法，其中，所述樣本包括細(xì)胞并且所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)中的至少一個(gè)表示所述細(xì)胞的生理狀態(tài)。29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)參數(shù)包括所述細(xì)胞的攝氧速率。30.如權(quán)利要求26—29中任一項(xiàng)所述的方法，還包括，在所述接觸步驟之后使所述固定器圍繞軸線旋轉(zhuǎn)以攪拌所述樣本。全文摘要本發(fā)明涉及用于執(zhí)行原位測(cè)量的裝置、系統(tǒng)和方法，并且，具體地涉及能夠從流體塊隔離樣本以測(cè)量流體塊的特性而不受到流體塊擾動(dòng)的不必要的影響的裝置、系統(tǒng)和方法。文檔編號(hào)G01N29/00GK101529240SQ200780014412公開日2009年9月9日申請(qǐng)日期2007年4月23日優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日發(fā)明者克勞斯·邁克爾·約里斯申請(qǐng)人:拜爾保健股份有限公司