接口和流体传送系统的制作方法
【专利说明】接口和流体传送系统
[000。 相关申请
[0002] 本申请要求2012年12月17日提交的美国临时申请No. 61/738,265的权益。上 述申请的全部教导通过引证的方式纳入本文。
【背景技术】
[0003] 当今在市场上有许多灭菌和无菌取样系统。取样系统常常通过卫生连接件（典型 地，直径为0. 75"、1. 5"或2"的标准端口）连接至器皿。一些系统由阀机构致动，而其他系 统采用针将隔膜刺穿。一般来说，能够被取得的样品的数量可能受到如下方面中的任意方 面限制：隔膜的尺寸（在行业中在一个部位多次刺穿一般是不接受的）、能够被附接至器皿 的容器（袋、瓶子等）的尺寸和数量、W及附接至卫生连接件的管件的尺寸（直径）。当特 定过程需要更大数量的样品（例如，多于10个样品）时，能够通过歧管附接取样系统。然 而，通过歧管进行附接产生了不期望的停滞容积（也被称为滞留区），并且需要冲洗步骤， 该会对给定过程增加成本和复杂性。
[0004] 许多当前取样系统的缺点是它们需要过度处理，该是因为所有单次使用的取样容 器必须在过程开始之前立刻预先附装。
【发明内容】
[0005] 本发明设及一种用于传送流体的系统和相应的方法，所述流体为液体或气体。本 发明提供了能够在处理系统诸如传统的钢系统（例如，罐或管件）或一次性系统（例如生 物反应袋）中使用的接口装置和传送装置。所述接口装置既可W提供用于对接口装置和处 理系统的配合点进行就地蒸汽消毒（还被称为"就地蒸汽处理"（SIP))或就地清洁（CIP) (例如利用化学制剂）的装置，又可W提供用于与所述传送装置形成无菌连接的装置。所述 传送装置选择性地联接至所述接口装置，并且可W提供在使用之后可W丢弃而不进行清洁 的预灭菌的下游区域或部件。当被联接或分离时，所述接口装置和传送装置均相对于外部 环境关闭。
[0006] 本发明的示例实施方式能够W无菌方式处理流体，诸如对于制药、生物技术和食 品、饮料和化妆品行业可能需要的那样。无菌流体传送被设计成防止有害的经常是危险的 微生物（诸如细菌）W及环境污染物（诸如灰尘、污物等等）进入流体储存器，例如生产用 蒸汽中的管件或保持终端产品的罐。本发明的实施方式可W用来从储存器抽取样品W检查 微生物污染，例如用于质量控制或过程控制，W将材料传送到所述储存器或从所述储存器 传送材料，W便向生物反应器添加产品成分（例如介质或缓冲剂），更一般地说，本发明的 实施方式可W用来提供接近储存器的内容物的装置，例如为了引入探头或传感器。
[0007] 根据本发明的示例实施方式的一种流体传送系统包括待固定至储存器的接口装 置和待选择性地联接至所述接口装置的传送装置。所述传送装置包括流体传送构件W及用 于将所述流体传送构件与接口装置对准的传送联接构件。所述接口装置包括储存器端口、 流体传送构件接纳器、接口联接构件和储存器阀。所述接口联接构件被构造成将所述流体 传送构件接纳器关闭，并且被构造成联接至所述传送联接构件并打开所述流体传送构件接 纳器W收纳所述流体传送构件。所述储存器阀被构造成将所述储存器端口从所述流体传送 构件接纳器关闭，并且只有在所述流体传送构件位于所述流体传送构件接纳器中时才将所 述储存器端口向所述流体传送构件打开。
[0008] 所述流体传送系统可W包括传送构件锁定元件，W在所述储存器端口打开时将所 述传送构件保持在所述流体传送构件接纳器中就位。
[0009] 在一个实施方式中，所述流体传送构件包括柱塞组件，该柱塞组件被构造成打开 和关闭所述接口装置的所述储存器端口。所述接口装置的所述储存器阀可包括滑动密封 件，例如线性滑动的滑动密封件。还可W包括密封件锁定元件，W将所述滑动密封件保持在 将所述储存器端口关闭的位置，直到所述密封件锁定元件被所述柱塞组件释放。
[0010] 所述联接构件可W包括相应的滑动元件，所述滑动元件具有相应的开口W收纳所 述流体传送构件。所述滑动元件可W为盘，并且可W被构造成旋转W使所述开口与所述传 送构件对准。所述盘可W包括被构造成旋转地联接所述盘的相应配合面。还可W包括轴 环，该轴环用于使所述盘旋转而与所述传送构件对准并且利用所述轴环的旋转将所述联接 构件锁定在一起。在一个实施方式中，所述柱塞组件包括W可滑动的方式布置在外部柱塞 中的中间柱塞，所述外部柱塞被构造成延伸通过所述滑动元件例如盘的开口W防止所述中 间柱塞与所述联接构件接触。所述柱塞组件可W进一步包括W可滑动的方式布置在所述中 间柱塞中的内部柱塞。所述内部柱塞、所述外部柱塞和所述中间柱塞协作W提供从所述储 存器端口到传送端口的流体路径。
[0011] 所述传送装置可W进一步包括互锁件，该互锁件被构造成与所述传送联接构件的 盘一起旋转，所述互锁件防止所述传送构件在所述盘中的所述开口与所述传送装置的所述 本体的所述钻孔对准之前朝向所述传送联接构件延伸。所述传送构件可W被构造成在所述 传送构件延伸通过所述联接构件时维持所述传送构件和所述联接构件的所述盘之间的间 隙。
[0012] 所述接口装置可W包括储存器端口W及具有贯穿的孔的滑动密封件，该孔初始时 不与所述储存器端口对准W将所述储存器端口关闭。进一步，所述接口装置可W进一步包 括将所述滑动密封件保持就位W关闭所述储存器端口的密封件锁定元件。所述传送装置可 W具有位于其中的柱塞，该柱塞延伸通过所述滑动密封件，例如W便将密封件锁定元件释 放。所述滑动密封件之后能够滑动W将所述孔和所述柱塞与所述储存器端口对准。所述柱 塞被构造成密封所述储存器端口或打开所述储存器端口W提供从所述储存器端口到传送 端口的流体路径。所述柱塞可W被构造成移动所述滑动密封件W打开或关闭所述储存器端 P。
[0013] 所述接口装置可W包括用于移动所述储存器阀（例如，所述滑动密封件）的致动 机构。在一个实施方式中，所述致动机构包括轴向凸轮，W使所述储存器阀利用所述致动机 构的第一旋转运动而竖直移动。所述第一旋转运动只有在所述传送构件（例如，所述柱塞） 位于所述传送构件接纳器中时才使所述储存器阀移动。所述致动机构可W进一步包括旋转 凸轮，W利用所述致动机构的第二旋转运动引起水平移动。所述水平移动使所述传送构件 的阀移动W控制流体流动，例如，从所述储存器端口到所述传送端口的流体流动。
[0014] 根据本发明的示例实施方式的一种传送流体的方法包括；提供接口装置，该接口 装置包括；储存器端口、储存器阀和流体传送构件接纳器。该方法进一步包括：将传送装置 的流体传送构件与所述接口装置对准；打开所述流体传送构件接纳器W收纳所述流体传送 构件；W及在所述流体传送构件位于所述流体传送构件接纳器中的情况下，致动所述储存 器阀W将所述储存器端口向所述流体传送构件打开。
[0015] 所述传送流体的方法可W包括致动所述储存器阀W将所述储存器端口从所述流 体传送接纳器关闭，并且可W进一步包括从所述流体传送构件接纳器撤回所述流体传送构 件W及关闭所述流体传送构件接纳器。所述储存器阀可W包括滑动密封件，并且致动所述 阀可W包括线性地滑动所述滑动密封件。该方法可W进一步包括利用密封件锁定元件将所 述滑动密封件保持就位W关闭所述储存器端口，直到所述密封件锁定元件被释放。例如，所 述滑动密封件具有贯穿的孔，并且该方法进一步包括使所述流体传送构件延伸通过所述孔 W释放所述密封件锁定元件。所述方法可W包括使所述流体传送构件延伸穿过所述孔W释 放所述密封件锁定元件。在一个实施方式中，致动所述储存器阀包括滑动所述滑动密封件 W将所述孔和所述传送构件与所述储存器端口对准。致动所述储存器阀可W包括利用所述 流体传送构件的移动致动所述储存器阀。
[0016] 另外，所述传送流体的方法可W包括将所述传送装置的传送联接构件联接至所述 接口装置的接口联接构件。所述联接构件可W包括相应的盘，所述盘具有相应的开口W收 纳所述传送构件。打开所述流体传送构件接纳器包括使所述盘旋转W使所述开口与所述流 体传送构件对准。所述方法可W进一步包括旋转地联接所述盘。
[0017] 在一个实施方式中，所述方法进一步包括在所述储存器端口打开时利用传送构件 锁定元件将所述传送构件保持在所述流体传送构件接纳器中就位。
[0018] 根据本发明的示例实施方式的一种传送流体的方法包括提供接口装置，该接口装 置包括储存器端口和具有贯穿的孔的滑动密封件。所述孔初始时不与所述储存器端口对准 W将所述储存器端口关闭。密封件锁定元件可W将所述滑动密封件保持就位W关闭所述储 存器端口。该方法进一步包括；使传送装置的柱塞延伸通过所述滑动密封件中的所述孔，例 如W释放所述密封件锁定元件；滑动所述滑动密封件W将所述孔和所述柱塞与所述储存器 端口对准；W及利用所述柱塞打开所述储存器端口W提供从所述储存器端口到传送端口的 流体路径。
[0019] 在一个实施方式中，所述方法进一步包括利用所述柱塞密封所述储存器端口。
[0020] 根据本发明的示例实施方式的一种用于传送流体的系统包括接口装置，该接口装 置包括用于将所述接口装置安装至储存器的安装板和密封元件。所述安装板包括储存器端 口。所述密封元件能够在打开位置和关闭位置之间移动。当该密封元件位于关闭位置时， 该密封元件关闭所述储存器端口，由此防止流体通过所述储存器端口流动。所述系统进一 步包括传送装置，该传送装置包括具有贯穿的钻孔的传送本体和W可滑动的方式布置在所 述传送本体的所述钻孔中的柱塞组件。该柱塞组件具有前柱塞端口并能操作成在所述前柱 塞端口和传送端口之间提供流体路径。所述柱塞组件与所述密封元件协作W在所述密封元 件位于所述打开位置时允许通过所述流体路径将流体传送到所述储存器内或从所述储存 器传送出。所述传送装置为正被传送的流体维持无菌路径。
[0021] 在一个实施方式中，所述密封元件是滑动阀。所述密封元件和所述安装板能够限 定蒸汽可清洁表面，该蒸汽可清洁表面在所述密封元件位于所述关闭位置时暴露于所述储 存器的内部。另外，所述密封元件可w具有用于收纳所述柱塞组件的孔。
[0022] 在一个实施方式中，所述柱塞组件包括能够在打开位置和关闭位置之间移动W控 制流体流过所述前柱塞端口的阀。所述柱塞组件可W包括内部柱塞，该内部柱塞能操作成 使所述阀在所述打开位置和关闭位置之间移动。所述阀可W包括位于所述内部柱塞处的密 封件，例如插塞密封件或径向密封件，该密封件被构造成在所述阀位于所述关闭位置时密 封所述前柱塞端口。另外，所述柱塞组件可W包括具有贯穿的钻孔的中间柱塞，并且所述内 部柱塞可WW可滑动的方式布置在所述中间柱塞的所述钻孔中。在一些实施方式中，所述 中间柱塞包括所述前柱塞端口。所述柱塞组件可W进一步包括W可滑动的方式布置在所述 传送本体的所述钻孔中的外部柱塞，所述外部柱塞具有贯穿的钻孔，并且所述中间柱塞可 可滑动的方式布置在所述外部柱塞的所述钻孔中。所述中间柱塞和所述外部柱塞中的 每个都包括流体端口。所述柱塞组件可W能操作成将所述流体端口与所述传送端口对准， W在所述前柱塞端口和所述传送端口之间提供所述流体路径。在一个实施方式中，所述装 置进一步包括一个或多个引导件，诸如在槽中行进的销，W限制所述中间柱塞和所述外部 柱塞相对于彼此W及相对于所述传送端口的移动。
[0023] 所述传送端口可W联接至容器，W允许在所述储存器和所述容器之间传送流体。 在一个实施方式中，所述传送装置的所述本体包括所述传送端口。另选地，所述柱塞组件可 W包括所述传送端口。
[0024] 在一个实施方式中，所述接口装置能操作成利用所述密封元件的移动而移动所述 前柱塞端口，W将所述前柱塞端口与所述储存器端口对准。另选地，所述接口装置可W能操 作成利用所述前柱塞端口的移动而移动所述密封元件W将所述密封元件和所述前柱塞端 口与所述储存器端口对准。所述接口装置可W进一步包括密封件锁定元件，该密封件锁定 元件被构造成将所述密封元件保持在关闭位置。所述密封元件可W被构造成与所述传送装 置协作W释放所述密封件锁定元件，所述密封元件之后能够移动到打开位置。例如，所述密 封件锁定元件可W包括销，该销被构造成接合所述密封元件并防止所述密封元件移动，直 到所述销通过所述柱塞组件移位为止。所述接口装置可W进一步包括柱塞组件锁定元件， 该柱塞组件锁定元件被构造成在所述密封元件位于所述打开位置时防止所述前柱塞端口 从所述储存器端口移开。所述柱塞组件锁定元件包括被构造成接合所述柱塞组件中的凹槽 的销。
[00巧]如上所述，所述传送装置可W包括用于将所述传送装置与所述接口装置对准的传 送联接构件或元件。所述联接元件可W被构造成关闭所述本体，并且被构造成联接至所述 接口装置并将所述本体向所述接口装置打开。所述接口装置可W包括接口联接构件或元 件，该接口联接构件或元件被构造成联接至所述传送联接构件并打开所述传送装置。所述 接口联接元件可W与所述密封元件一起移动。所述传送装置的柱塞组件可W被构造成延伸 通过所述联接元件并与所述接口装置协作W允许通过所述流体路径传送流体。
[0026]在一个实施方式中，所述联接元件协作W打开或关闭通过所述联接元件的通道， 打开的所述通道被构造成收纳所述柱塞组件。所述联接元件中的每个都可W包括具有贯穿 的开口的盘。所述联接元件可W被构造成利用所述盘的旋转而打开和关闭所述通道。还可 W包括轴环，该轴环用于使所述盘利用所述轴环的旋转而旋转。例如，所述轴环可W包括凸 缘W接合所述盘中的一个盘并将所述轴环和所述盘旋转地联接。此外，所述盘可W包括被 构造成旋转地联接所述盘的相应的配合面。
[0027] 所述接口装置可W包括联接至所述安装板的密封件板，所述密封件板被构造成将 所述密封元件定位为靠近所述储存器端口。所述接口装置可W进一步致动机构，W相对于 所述安装板移动所述密封元件，并且还可W包括位于所述密封件板和所述安装板之间的密 封件，例如，刮擦密封件，该密封件环绕所述密封元件。在一个实施方式中，所述密封件板可 移动联接至所述安装板，并且所述致动机构可W被构造成相对于所述安装板移动所述密封 件板，由此相对于所述安装板移动所述密封元件。
[0028] 根据本发明的示例实施方式的一种用于传送流体的方法包括；提供接口装置，该 接口装置包括位于安装板中的储存器端口和能够在打开位置和关闭位置之间移动的密封 元件；将所述安装板连接至储存器。该方法进一步包括；将传送装置联接至所述接口装置， 所述传送装置包括柱塞组件；将所述密封元件移动到所述打开位置W打开所述储存器端 口；操作所述柱塞组件W在前柱塞端口和传送端口之间提供流体路径；W及使流体通过所 述流体路径流入所述储存器或从所述储存器流出。
[0029] 在一个实施方式中，所述密封元件和所述安装板限定蒸汽可清洁表面，该蒸汽可 清洁表面在所述密封元件位于所述关闭位置时暴露于所述储存器的内部，并且该方法可W 包括对所述储存器的内部和所述蒸汽可清洁表面进行灭菌。
[0030] 在一个实施方式中，所述柱塞组件包括用于打开或关闭所述前柱塞端口的阀。使 所述流体通过所述流体路径流动包括利用所述阀将所述前柱塞端口打开。所述接口装置和 所述传送装置可W进一步包括相应的联接元件，并且将所述传送装置联接至所述接口装置 可W包括将所述联接元件对准。例如，将所述传送装置联接至所述接口装置可W包括旋转 轴环W接合所述联接元件并将所述联接元件锁定在一起。将所述传送装置联接至所述接口 装置可W进一步包括利用所述轴环的旋转打开通过所述联接元件的通道。
[0031] 所述柱塞组件可W包括外部柱塞。操作所述柱塞组件可W包括朝向所述接口装置 推动所述柱塞组件或其一部分（例如外部柱塞）通过打开的所述通道。另外，朝向所述接 口装置推动所述外部柱塞包括扭转所述外部柱塞W解锁或锁定所述外部柱塞。所述柱塞组 件可W进一步包括W可滑动的方式布置在所述外部柱塞中的中间柱塞，并且操作所述柱塞 组件可W包括朝向所述接口装置推动所述中间柱塞W解锁所述密封元件。另外，将所述密 封元件移动到所述打开位置可W包括在所述密封元件被所述中间柱塞解锁之后移动所述 密封元件。所述柱塞组件可W进一步包括W可滑动的方式布置在所述中间柱塞中的内部柱 塞，并且利用所述阀打开所述前柱塞端口包括例如通过拉动所述内部柱塞远离所述储存器 端口而相对于所述中间柱塞移动所述内部柱塞。可W利用所述阀将所述前柱塞端口关闭， W禁止流体通过所述流体路径传送到所述储存器内或从所述储存器传送出。
[0032] 该方法可W包括将容器连接至所述传送端口W允许在所述储存器和所述容器之 间传送流体。另外，该方法可W包括将所述密封元件移动到所述关闭位置W及将所述传送 装置从所述接口装置分离。
[0033] 该里描述的用于传送流体的系统、方法和装置可W包括被构造成在所述流体路径 和环境之间提供无菌屏障的一个或多个密封件。所述系统、方法和装置能够为正被传送的 流体维持无菌路径或环境。
[0034] 本发明的实施方式具有许多优点。使用如该里描述的包括接口装置和传送装置的 流体传送系统从存储器进行流体无菌取样能够消除传统取样和样品后处理过程中的许多 步骤。可W在开始进行取样的过程之后确定取样容器类型和尺寸，从而可增加灵活性。系 统不需要管或歧管，该能够提供更组织化和有效的工作空间。接口装置的滑动阀不含有任 何滞留空间，该能够减少或消除取样过程中的产品废物，由此使得本发明的实施方式适合 于高价值取样应用。另外，滑动阀可W反复地打开和关闭，而不会将流体截留在阀中。有利 的是，可W从过程获取大量样品（例如，50个样品），而无需将样品容器预先附装至接口装 置。接口装置提供了封闭腔室，该种腔室是一种预先杀菌的清洁环境。接口装置能够将该 清洁环境从航脏的外部环境隔离。配合的旋转联接元件像外部柱塞一样帮助保持无菌性和 过程完整性。柱塞组件允许利用受控容积测量容易进行样品启动，该对于高价值样品取样 应用来说另一个有益之处。根据本发明的流体传送系统的另一个优点是没有刺穿针，该增 加了过程和操作员的安全性。
【附图说明】
[0035] 上述内容将从如下在附图中所示的本发明的示例实施方式的更具体的描述中变 得明显，在附图中，在不同视图中相同的附图标记表示相同的零部件。附图不必是按照比例 绘制的，而是重点在于图示本发明的实施方式。
[0036] 图1A是根据本发明的一个实施方式的示例流体传送系统的示意图；
[0037] 图1B是图示了图1A的系统的联接构件的剖视图，所述联接构件被联接并位于关 闭位置；
[0038] 图1C是图示了图1A的系统的联接构件的剖视图，所述联接构件被联接并位于打 开位置；
[0039] 图1DW分解图示出了本发明的实施方式；
[0040] 图2A至图2E是图1D的系统的俯视图，图示了操作所述系统的过程；
[0041] 图3A至图3E是图1D的系统的与图2A至图2E的俯视图对应的剖视图；
[0042] 图3F是图3E的储存器端口和前柱塞端口的放大图；
[004引图4A至图4C是图1D的系统的联接构件的俯视图，图示了联接两个装置的过程；
[0044] 图5A至图5C是图1D的联接构件的与图4A至图4C的俯视图对应的剖视图；
[0045] 图6W分解立体图示出了图1D的接口装置的、包括壳体和轴环的接口联接构件；
[0046] 图7A至图7B是分别位于联接位置和非联接位置的图6的包括轴环和壳体的联接 构件的正视图；
[0047] 图8A是沿着图7A的线8A-8A的剖视图，图8B是沿着图7B的线8B-8B的剖视图， 而图8C是沿着图7B的线8C-8C的剖视图；
[0048] 图9W分解立体图示出了图1D的传送装置的、包括壳体的传送联接构件；
[0049] 图10A至图10B是分别位于联接位置和非联接位置的图9的联接构件和壳体的正 视图；
[0050] 图11A是沿着图10A的线11A-11A的剖视图，图11B是沿着图10B的线11B-11B 的剖视图，而图11C是沿着图10B的线11C-11C的剖视图；
[0051] 图12示出了在设想应用中的本发明的一个实施方式；
[0052] 图13示出了在另一个设想应用中的本发明的一个实施方式；
[0053] 图14示出了在另一个设想应用中的本发明；
[0054] 图15AW分解图示出了根据本发明的另一个实施方式的接口装置；
[00巧]图15B至图15H是图15A的实施方式的相应的顶部立体图、底部立体图、左视图、 右视图、正视图、俯视图和仰视图；
[0056] 图16AW分解图示出了根据本发明的实施方式的传送装置；
[0057] 图16B至图16H是图16A的实施方式的相应的顶部立体图、底部立体图、左视侧 图、右视图、正视图、俯视图和仰视图；
[0058] 图17A至图17G是包括图15A的接口装置和图16A的传送装置的系统的俯视图， 图示了操作所述系统的过程；
[0059] 图18A至图18G是图15A和图16A的装置的与图17A至图17G的俯视图对应的剖 视图；
[0060] 图18H是图17A的系统的传送装置的剖视图；
[0061] 图18J是图17C的系统的传送装置的