用于连接或填充的装置及方法
【专利说明】用于连接或填充的装置及方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请援引美国法典第35卷第119节要求具有相似标题的于2012年5月I日提交的美国临时专利申请N0.61/641，248和于2013年3月15日提交的美国临时专利申请N0.61/794，255的权益，其两者的全部内容由此通过参引并入本文以作为本公开内容的一部分。
技术领域
[0003]本发明涉及填充装置和连接器，以及填充和输送流体的方法，并且更特别地涉及对用于流体的无菌填充和传输的装置和连接器进行无菌地填充的方法。
【背景技术】
[0004]用于无菌的或所谓“灭菌”的填充的通常先前已知的填充套管或探针包括中空的填充管，该中空的填充管包括在填充管的中空的内部与环境大气之间流体连通的出口。先前已知的填充套管或探针，例如，包括中空的不锈钢轴、紧固地固定至轴的远端的球茎状稍端、以及直径方向相反的出口，该出口靠近稍端并且在轴的内部与环境大气之间流体连通。先前已知的填充套管和针所遇到的一个缺点是在套管或探针的内部、以及包含在其中的或通过其的任何流体可以通过敞开的流体口而暴露于环境大气。关于已知的填充机器，管理机构需要控制套管或探针环境以便保护灭菌产品以免暴露于环境并且并且保护产品以免可能会发生的导致的污染。然而，通常受控的环境、比如等级100 (ISO 5)的受控环境不是真正灭菌的。虽然在这样降低污染物的环境中污染的可能性可能相对低，但是仅一个污染物菌落也可以在其保存期间发育成满容器的细菌。当对传统的敞开容器进行填充时该危险会恶化，该传统的敞开容器随后在组装机器中被密封。这种先前已知的组装机器一一比如每小时关闭40，000容器的常规机器一一不可以完全地防止活体和非活体进入容器中。另一方面，如果套管或探针用于分配被污染的流体，或在暴露于操作者或与操作者接触的情况下而可能有害的流体，那么敞开的口可能使得该流体污染其环境大气或潜在地危害接触套管或探针的或其附近的操作者。
[0005]通常的流体连接器包括凸形连接器，该凸形连接器被接纳在凹形连接器内以使两个连接器彼此流体连通。凸形连接器和凹形连接器可以以螺纹方式接合、卡扣配合或以其他方式可释放地彼此连接以使得相互连接和断开连接。每个连接器以流体连通的方式与相应的流体通路联接，该流体通路比如管或流体腔室，以使流体通路彼此流体连通并且允许流体通过连接的元件。
[0006]这样的流体连接器通常不能防止流体污染通过该流体连接器，除非连接器经过灭菌处理并且被连接在相对低挑战的环境下(即使这样，连接器也必须彼此密封地连接以防止污染物的进入，这意味着连接不能被断开)。例如，在凸形连接器和凹形连接器的相互连接之前，连接器的流体接触表面会暴露于环境大气并且通过与空中的细菌接触和/或通过与污染的表面接触而受到污染。防止该污染的一个方法是在相互连接之前用酒精棉或其他消毒剂擦拭凸形连接器和凹形连接器的流体接触表面。该方法的一个缺点是在对凸形连接器和凹形连接器施加擦拭之后流体接触表面可能被污染。该方法的另一缺点是:该方法是耗时的并且被认为是麻烦，并且因此在实践中不可靠。不存在目前已知的在被污染的液体或被污染的雾化室中能够连接的可以防止污染流体通过该室的连接器。
[0007]因此，无菌的或灭菌的流体当通过该目前已知的连接器时可能遭受污染。如果在医疗或其他药用设施中使用例如使得能够输送灭菌药剂或用于静脉注射的其他流体，任何这种污染会导致血流感染，例如导管相关性血流感染(CRBSI)。CRBSI代表每年大约15%院内感染。根据疾病控制中心(CDC)，在美国每年报告大约200，000例CRBSI并且在治疗成本上消耗国家大约350亿美元。在美国医院中CRBSI每年导致大约30，000例死亡。另一方面，在食品加工应用中，其可能需要连接流体导管，例如，以将灭菌的或无菌的流体从一个通路输送至另一个通路。如果流体在通过流体连接器时被污染，则这会导致先前灭菌的食品产品的污染，并且如果该污染产品被食用，则该污染产品会导致感染和/或疾病。在工业应用中，必须防止通过连接器的有毒的流体污染环境大气、操纵连接器的操作者和/或可以位于连接器外部的其他表面。如果连接器的流体接触表面暴露于人的接触，或例如，暴露于与人接触的表面，这会导致可能的伤害和/或疾病。例如，暴露于比如免疫抑制剂或激素之类的液体输送的操作者会使得肺吸入该产品。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是克服现有技术的一个或更多个上述缺点和/或缺陷，包括在输送和/或填充流体期间降低流体的污染的危险，并且减少医院感染的病例和死亡。
[0009]根据第一方面，一种装置包括管以及封闭件，该管包含流动入口和与流动入口流体连通的流动出口 ；其中，封闭件和管中的至少一者在(i)第一位置与(ii)第二位置之间可运动，在第一位置中封闭件关闭流动出口，在第二位置中流动出口被打开。为了防止污染，封闭件在流动出口与环境大气之间形成大致流体紧密密封。
[0010]在一些实施方式中，封闭件沿着从第二位置朝向第一位置的方向被偏置以常关闭流动出口。在一些这样的实施方式中，该装置包括使封闭件沿着从第二位置朝向第一位置的方向偏置的弹簧。
[0011]在一些实施方式中，管可连接至用于填充的装置，该装置具有阀，该阀连接至用于填充的装置的腔室，在第二位置中，流动出口可以通过阀以流体连通的方式与腔室可连接以将物质从流动入口、通过流动出口和阀并且填充至腔室中。在一些这样的实施方式中，用于填充的装置包括覆盖在阀上的隔膜，并且在管通过隔膜运动期间或之后，封闭件与隔膜可接合以允许管和封闭件中的至少一者相对于另一者从第一位置运动至第二位置。在一些这样的实施方式中，阀包括凹部，管包括可容纳在该凹部内的稍端，并且在管稍端运动进入凹部中期间或之后，封闭件与待填充的装置可接合以允许管和封闭件中的至少一者相对于另一者从第一位置运动至第二位置。在一些这样的实施方式中，阀包括沿着从打开位置向关闭位置通偏置阀的弹簧。在一些这样的实施方式中，阀弹簧为近似圆顶形形状。
[0012]根据另一方面，一种装置包括:第一装置，该第一装置用于待填充物质流动通过该第一装置；第二装置，该第二装置与第一装置流体连通以用于将来自第一装置的物质通过第二装置；以及第三装置，该第三装置用于打开和关闭第三装置，其中，第一装置和第三装置中的至少一者可以在(i)第一位置与(ii)第二位置之间运动，在(i)第一位置中，第三装置关闭第二装置，在(ii)第二位置中，第二装置被打开。
[0013]在一些实施方式中，第一装置为管，第二装置为管的流动出口，并且第三装置为封闭件。
[0014]在一些实施方式中，该装置还包括第四装置，该第四装置用于使第三装置沿着从第二位置向第一位置的方向偏置以常关闭第二装置。
[0015]根据另一方面，一种方法包括以下步骤:
[0016](i)将无菌的或灭菌的物质引入套管中；
[0017](ii)将套管的出口相对于环境大气密封并且防止套管中的无菌的或灭菌的物质流动通过出口 ；以及
[0018](iii)将套管的出口打开并且将无菌的或灭菌的物质从套管通过出口引入待填充的装置的储存腔室中。
[0019]在一些实施方式中，套管还包括管和封闭件，该管限定入口和出口，其中，打开的步骤还包括将封闭件和管中的至少一者在(i)第一位置与(ii)第二位置之间运动，在第一位置中封闭件关闭出口，在第二位置中出口被打开。在一些这样的实施方式中，该方法还包括在第一位置中将出口相对于环境大气密封。在一些这样的实施方式中，该方法还包括:使套管通过联接至阀一一该阀与储存腔室流体连通一一的隔膜；接合阀；并且将无菌的或灭菌的物质从套管的出口通过阀引入。在一些这样的实施方式中，接合步骤还包括打开阀以允许将物质通过阀引入至储存腔室中。在一些这样的实施方式中，打开阀的步骤包括将阀的挠性阀构件从密封关闭位置运动至打开位置。
[0020]在一些实施方式中，该方法还包括将套管与阀脱离接合；并且在脱离接合步骤之前或脱离接合步骤期间，将封闭件和管中的至少一者从第二位置运动至第一位置，并且同时将阀从打开位置运动至密封的关闭位置。
[0021 ] 在一些实施方式中，在接合和脱离接合步骤期间基本上防止套管的出口与隔膜之间的接触。在一些这样的实施方式中，封闭件被插置于套管的出口与隔膜之间以基本上防止出口与隔膜之间的任何接触。
[0022]在一些实施方式中，该方法还包括在非灭菌环境或在限定了表面上的生物负荷为大约6的对数或更小的SAL的环境中进行接合步骤、引入步骤和脱离接合步骤；将灭菌的流体通过套管引入至储存腔室中；并且贯穿接合步骤、引入步骤和脱离接合步骤保持填充流体的灭菌性。
[0023]根据另一方面，一种连接器包括第一连接器部分，该第一连接器部分包含填充构件，该填充构件包括中空轴、形成在轴的一端处的稍端、与中空轴的内部流体连通的至少一个口、以及封闭件；其中，封闭件和轴中的至少一者可在⑴第一位置与(ii)使至少一个口打开的第二位置之间运动，在(i)第一位置中，封闭件关闭至少一个口。该连接器还包括第二连接器部分，该第二连接器部分适于接合第一连接器部分，并且包括阀，该阀可具有挠性阀构件和阀座，该阀构造成在⑴关闭位置与(ii)打开位置之间运动，在该⑴关闭位置中，挠性阀构件与阀座密封地接合，从而防止流体流动通过阀，在(ii)打开位置中，挠性阀构件与阀座脱离接合以允许流体流动通过阀；其中，第一连接器部分和第二连接器部分中的至少一者相对于彼此在(i)断开连接位置与(ii)连接位置之间可运动，在(i)断开连接位置中，封闭件和轴中的至少一者处于第一位置并且阀处于关闭位置，在(ii)连接位置中，填充构件已经接合阀并且将阀从关闭位置运动至打开位置，并且封闭件和轴中的至少一者处于使至少一个口打开的第二位置。
[0024]在一些实施方式中，在第一位置中封闭件在至少一个口与环境大气之间形成大致流体紧密密封。
[0025]在一些实施方式中，封闭件沿着从第二位置朝向第一位置的方向被常偏置以常关闭至少一个口。
[0026]在一些实施方式中，挠性阀构件沿着从打开位置朝向关闭位置的方向被常偏置，以将阀密封地常关闭以免流体通过阀。
[0027]在一些实施方式中，第一连接器部分还包括偏置构件，该偏置构件沿着从第二位置至第一位置的方向常偏置封闭件。在一些这样的实施方式中，偏置构件包括用于密封接合填充构件的中空轴的密封构件。在一些这样的实施方式中，密封构件与偏置构件一体地形成。在一些这样的实施方式中，密封构件包括O型圈。在一些实施方式中，偏置构件为近似圆顶形弹性弹簧。
[0028]在一些实施方式中，挠性阀构件包括一体式弹簧，该一体式弹簧沿着从打开位置朝向关闭位置的方向常偏置挠性阀构件以密封地常关闭阀以免流体通过阀。在一些这样的实施方式中，一体式弹簧为弹性近似圆顶形的弹簧。
[0029]在一些实施方式中，第一连接器部分还包括单向阀。在一些这样的实施方式中，单向阀构造成当封闭件和轴中的至少一者从第一位置运动至第二位置时将空气从由圆顶形弹簧偏置构件限定的腔室排出至环境大气。在一些这样的实施方式中，单向阀构造成当封闭件和轴中的至少一个从第二位置运动至第一位置时将空气从环境大气吸入至由圆顶形弹簧偏置构件限定的腔室中。在一些这样的实施方式中，单向阀与近似圆顶形弹簧偏置构件一体地形成。
[0030]在一些实施方式中，第二连接器部分还包括覆盖在阀的挠性阀构件上的隔膜。在一些这样的实施方式中，隔膜的硬度限定在大约5邵氏硬度A(Shore A)至大约65邵氏硬度A的范围内。在一些这样的实施方式中，隔膜的硬度限定在大约25邵氏硬度A至大约45邵氏硬度A的范围内。在一些这样的实施方式中，隔膜的厚度限定在等于填充构件的直径的大约1/2的厚度至等于填充构件的直径的大约两倍的厚度的范围内。
[0031]在一些实施方式中，封闭件能够与第二连接器部分的隔膜接合以防止封闭件相对于第二连接器部分的进一步运动，由此第一连接器部分的后续运动使轴从第一位置运动至第二位置。
[0032]在一些实施方式中，第一连接器部分和第二连接器部分中的一者的相对于第一连接器部分和第二连接器部分中的另一者的从断开连接位置至连接位置的运动实现了在生物负荷方面的至少大约3的对数减少。
[0033]在一些实施方式中，在填充构件与阀脱离接合期间或填充构件与阀脱离接合时，封闭件和轴中的至少一者能够从第二位置运动至第一位置，并且该阀能够从打开位置运动至关闭位置。
[0034]在一些实施方式中，封闭件包括围绕轴环状延伸的遮板。
[0035]根据另一方面，一种连接器包括:用于对第二装置提供流体的第一装置，该第二装置用于接合第一装置并且用于接纳来自第一装置的流体；该第一装置包括第三装置，该第三装置用于提供用于使流体通过的导管；第四装置，该第四装置形成在第三装置的一端处并且用于接合阀；第五装置，该第五装置与第三装置流体连通以用于使来自第三装置的流体通过第五装置；以及第六装置，该第六装置用于关闭第三装置；其中，第三装置和第六装置中的至少一个装置能够在(i)第一位置与(ii)使第五装置打开的第二位置之间运动，在(i)第一位置中第六装置关闭第五装置；第二装置包括第七装置，该第七装置用于当第一装置和第二装置彼此处于连接的位置时与第三装置接合；其中，第七装置能够在(i)关闭位置与(ii)打开位置之间运动，在(i)关闭位置中，第七装置防止流体通过第七装置，在(ii)打开位置中，第七装置允许流体通过第七装置；其中，第一装置和第二装置中的至少一者能够相对于彼此在(i)断开连接位置与(ii)连接位置之间运动，在该(i)断开连接位置中，第三装置和第六装置中的至少一者处于第一位置并且第七装置处于关闭位置，在该(ii)连接位置中，第五装置已经接合第七装置并且使第七装置从关闭位置运动至打开位置，并且第三装置和第六装置中的至少一者处于使第五装置打开的第二位置。
[0036]在一些实施方式中，第一装置为第一连接器部分，第二装置为第二连接器部分，第三装置为填充构件，第四装置为填充构件的稍端，第五装置为至少一个口，第六装置为封闭件，以及第七装置为阀。
[0037]根据另一方面，一种方法包括以下步骤:
[0038](i)将第一连接器部分与第二连接器部分接合，第一连接器部分包括填充构件，该填充构件包括中空的轴，形成在轴的一端处的稍端，与中空轴的内部流体连通的至少一个口，以及封闭件；其中，封闭件和轴中的至少一者能够在(i)第一位置与(ii)使至少一个口打开的第二位置之间运动，在(i)第一位置中，封闭件关闭至少一个口 ；其中第二连接器部分适于接合第一连接器部分并且包括阀，该阀具有挠性阀构件和阀座，该阀构造成在(i)关闭位置与(ii)打开位置之间运动，在(i)关闭位置中，挠性阀构件与阀座密封地接合，从而防止流体流动通过阀，在(ii)打开位置中，挠性阀构件与阀座脱离接合以允许流体流动通过阀；并且第一连接器部分和第二连接器部分中的至少一者能够相对于彼此在(i)断开连接位置与(ii)连接位置之间运动，在(i)断开连接位置中封闭件和轴中的至少一者处于第一位置并且阀处于关闭位置，在(ii)连接位置中填充构件已经接合阀并且使阀从关闭位置运动至打开位置，并且封闭件和轴中的至少一者处于使至少一个口打开的第二位置；
[0039](ii)将第一连接器部分和第二连接器部分的至少一者相对于彼此从断开连接位置朝向连接位置运动；
[0040](iii)将阀与填充构件接合；
[0041](iv)将阀从打开位置运动至关闭位置；
[0042](V)将封闭件和轴中的至少一者从关闭至少一个口的第一位置运动至使至少一个口打开的第二位置；以及
[0043](vi)从轴通过至少一个口和阀引入流体。
[0044]在一些实施方式中，将封闭件和轴中的至少一者从第一位置运动至第二位置的步骤与将阀从打开位置运动至关闭位置的步骤相伴发生。
[0045]在一些实施方式中，该方法还包括对第一连接器部分和第二连接器部分灭菌的步骤。
[0046]在一些实施方式中，将第一连接器部分和第二连接器部分中的至少一者相对于彼此从断开连接位置朝向连接位置运动的步骤包括轴向运动和旋转运动两者。
[0047]在一些实施方式中，第二连接器部分还包括覆盖在阀上的隔膜，并且将第一连接器部分和第二连接器部分中的至少一者相对于彼此从断开连接位置朝向连接位置运动的步骤还包括将填充构件运动通过隔膜并且用隔膜擦拭填充构件。在一些这样的实施方式中，擦拭步骤包括用隔膜擦拭填充构件的稍端。在一些这样的实施方式中，擦拭步骤包括用限定在大约5邵氏硬度A至大约65邵氏硬度A的范围内的硬度的隔膜擦拭填充构件。在一些这样的实施方式中，擦拭步骤包括用限定在大约25邵氏硬度A至大约45邵氏硬度A的范围内的硬度的隔膜擦拭穿刺构件。在一些这样的实施方式中，擦拭步骤包括用如下限定的厚度的隔膜擦拭填充构件:该隔膜的厚度在等于填充构件的直径的大约1/2的厚度至等于填充构件的直径的大约两倍的厚度的范围内。在一些这样的实施方式中，擦拭步骤在填充构件的生物负荷方面实现了至少大约3的对数减少。
[0048]根据另一方面，该方法还包括以下步骤:
[0049](vii)将填充构件与阀脱离接合；
[0050](viii)在脱离接合步骤之前或脱离接合步骤期间，将封闭件和轴中的至少一者从第二位置运动至第一位置，并且将阀从打开位置运动至关闭位置；
[0051](ix)将第一连接器部分和第二连接器部分中的至少一者相对于彼此从连接位置运动至断开连接位置；以及
[0052](x)将第一连接器部分与第二连接器部分分离。
[0053]在一些实施方式中，在接合和脱离接合步骤期间大致防止了至少一个填充口与隔膜之间的接触。
[0054]在一些实施方式中，该方法还包括:在非灭菌的环境或限定了大约Log3或更低的SAL的环境中执行接合步骤、引入步骤和脱离接合步骤；通过第一连接器部分和第二连接器部分引入灭菌的流体；并且贯穿接合步骤、引入步骤和脱离接合步骤保持填充流体的灭菌性。
[0055]本发明的一个优点是，其提供了关闭系统的灭菌输送，使得在系统内输送的产品不会接触外部环境或不接触来自外部环境的污染。本发明的另一优点是填充装置和连接器可以在非无菌、非灭菌或相