用于保证一次性设备的微生物洁净度的方法以及在这种方法中使用的用于分离单元的流体连接部的盖与流程

本发明涉及一种用于保证用于执行生物方法技术工艺的一次性设备，尤其一次性过滤设备的微生物洁净度的方法。本发明还涉及一种用于分离单元的流体连接部的盖。此外，本发明涉及用于分离单元的流体连接部的盖在用于保证一次性设备的微生物洁净度的方法中的用途。

背景技术：

1、本发明针对用于商业生产(生产等级)的大尺寸的、复杂的设备。这类设备尤其区别于用于实验目的或用于开发新工艺(实验室等级)的较小的、更易于操作的设备。

2、本发明意义下的一次性设备是设置用于一次性使用的设备，所述设备随后不进行清洗和灭菌以重新使用，而是通常被完全清除。与之相应地，一次性设备与可重复使用的设备(所述可重复使用的设备例如具有由不锈钢构成的部件)在对于其各个部件所使用的材料方面有所不同(主要是塑料)。

3、结合本发明，例如将分离单元理解为过滤胶囊、色谱柱或膜吸附器。然而，原则上本发明即使在具有其他功能单元的一次性设备中也是可应用的，尤其当这些其他功能单元(与一次性设备的其他部件相比)不适用于通过伽马辐射灭菌。之后对此还会讨论。

4、原则上，用于执行生物方法技术工艺的一次性设备，尤其一次性过滤设备的用户的希望在于：一次性设备在交付后即可随时可用。为此的前提通常是：一次性设备满足对微生物洁净度的特定要求。在许多应用情况中，这是必不可少的，因为否则有危险：无法确保分离单元的功能能力或性能和/或目标产品被污染。后者在如下情况下是特别不稳定的：污物类似于目标产品并因此事后也无法被有效地过滤掉。

5、然而，对于用户而言，如果其本身必须负责一次性设备的所期望的微生物洁净度，那么这意味着附加的负荷。因此，有如下希望：一次性设备已经在制造商一方灭菌。为了使一次性设备能够在无菌状态下交付给用户，必须给其设置无菌屏障，所述无菌屏障能够同时用作为用于运输的包装。

6、然而，由于不同的原因，整个一次性设备的灭菌可能是成问题的。如果一次性设备包含分离单元或其他功能单元，所述分离单元或其他功能单元不像一次性设备的其他接触介质的部件那样以相同的方式灭菌，那么针对相应的部件需要分开的灭菌过程。这意味着，一次性设备在组装后不能作为整体进行灭菌。

7、原则上，通过伽马辐射进行灭菌是有利的，因为其不会损伤部件的尺寸(尺寸精度)。然而，在分离单元中例如用作为过滤器材料或膜材料的一些材料，例如聚四氟乙烯(ptfe)、聚丙烯(pp)或聚氯乙烯(pvc)，不适用于通过伽马辐射来灭菌，因为它们由于辐照失去重要的材料特性，尤其是其机械稳定性。这例如在如下部件的情况下是重要的，所述部件经受强烈或突然的机械负荷，例如可能掉落到地上的位于软管末端处的连接器。同样在引导流体的部件中也不允许由于伽马辐照而发生因“萃取物”(在极端条件下从部件的材料中提取的化学化合物)引起的严重污染。同样不适合于伽马灭菌的还有光学构件，例如用于光学传感器或者用于视检的由透明或半透明的塑料构成的端口或视镜，它们在辐照时变色。

8、由于其材料或其他上述原因而无法用于伽马灭菌的分离单元(和其他部件)因此必须以其他方式灭菌，优选通过高压灭菌器中的热蒸汽灭菌。然而，热蒸汽灭菌有如下缺点：高压灭菌器中的超压会导致分离单元的不期望的塑性变形。因此，产生压接的塑料钳和塑料夹通常不适用于高压灭菌。在高温下，塑料强烈地蠕变，使得不再能够保证压接部的密封性。钳或夹的拧紧通常只有条件地可行或者根本不可行。

9、无法高压灭菌但可伽马灭菌的是非耐热材料，如聚乙烯(pe)，例如连接器或容器由所述非耐热材料制成。如果热膨胀相差很大，那么旋拧的或胶粘的部件同样是不可高压灭菌的。例如，由热塑性弹性体构成的软管只可有条件地进行高压灭菌，因为所述软管在高压灭菌后在所述软管位于高压灭菌器中所成的弯曲形式方面保持“冻结”。

10、在任何情况下，本领域技术人员都能够根据形成设置用于生物方法技术工艺的部件的材料并且根据部件的所设置的用途来评估：这些部件是适用于伽马灭菌还是适合于高压灭菌。

11、如果一次性设备应作为整体来交付，那么还存在如下问题：在组装在分开的过程中经灭菌的分离单元和其余部件之前、期间和之后，污染物可能进入分离单元和其他部件的内部中。

技术实现思路

1、在此背景下，本发明的目的是改进和简化对用于执行生物方法技术工艺的一次性设备，尤其一次性过滤设备在投入使用前的微生物洁净度的保证。

2、该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求3的特征的方法来实现。根据本发明的方法的有利和适宜的设计方案在所属的从属权利要求中给出。

3、根据本发明的用于保证微生物洁净度的方法设置用于一次性设备，所述一次性设备用于执行生物方法技术工艺，其中一次性设备包括：至少一个可伽马灭菌的部件，其由适于通过伽马辐射进行的灭菌的材料形成；和至少一个不可伽马灭菌的子单元，其包含不适于通过伽马辐射进行灭菌的材料。所述部件和子单元分别具有如下区域，所述区域在执行生物方法技术工艺中与工艺介质接触。

4、根据第一方面，根据本发明的方法包括以下步骤：a)通过伽马辐射对可伽马灭菌的部件进行灭菌；b)通过无菌屏障保护可伽马灭菌的部件的介质接触区域；c)利用热蒸汽对不可伽马灭菌的子单元进行灭菌；d)通过无菌屏障保护不可伽马灭菌的子单元的介质接触区域；e)移除无菌屏障；和f)直接在移除无菌屏障后将经伽马灭菌的部件和经热蒸汽灭菌的子单元安装在一次性设备中。

5、本发明基于如下认识：在组装后不能作为整体来灭菌的一次性设备尤其具有一个或多个分离单元的一次性设备中，在组装一次性设备之前和期间的阶段中，污染的风险最大。因此，本发明提出特殊的保护措施：

6、可伽马灭菌的部件和不可伽马灭菌的子单元在分开的过程中被灭菌，而可伽马灭菌的部件和不可伽马灭菌的子单元的介质接触区域分别通过无菌屏障保护。这种无菌屏障尤其能够是用于整个部件或子单元的包套或包装，或者是封闭件，如盲封盖、无菌连接器或外罩，其保护相应的介质接触区域，如仍将在下文中更确切地阐述的那样。

7、无菌屏障仅在安装经伽马灭菌的部件和经热蒸汽灭菌的子单元前不久才被移除。

8、如果在移除无菌屏障后不设置其他保护措施，例如附加的封闭件(对于所述封闭件将在下文中探讨)，那么根据环境中的颗粒浓度，在移除无菌屏障和安装所属的经伽马灭菌的部件或所属的经热蒸汽灭菌的子单元之间的时间段应该短于4分钟，优选短于2分钟，更优选短于1分钟，和更进一步优选短于半分钟。实际测试表明，在遵循这些时间段时，一次性设备的介质接触区域的污染风险被非常有效地降低。

9、原则上，至少一个不可伽马灭菌的子单元和至少一个可伽马灭菌的部件能够在不同的时间进行灭菌，而不需要顾及顺序。

10、根据本发明的第二方面，除了无菌屏障(可能也能够不仅针对至少一个可伽马灭菌的部件而且针对至少一个不可伽马灭菌的子单元设置共同的无菌屏障)，使用至少一个封闭件，所述封闭件覆盖可伽马灭菌的部件或不可伽马灭菌的部件的介质接触区域。这种独立于无菌屏障的封闭件不必形成无菌屏障，只要其至少有助于显著减少所不期望的颗粒进入的概率。在无菌屏障移除之后，于是由于附加的封闭件对于相关部件或子单元的安装留下扩宽的时间窗。

11、根据该第二方面，根据本发明的方法包括以下步骤：a)通过伽马辐射对可伽马灭菌的部件进行灭菌；b)通过无菌屏障保护可伽马灭菌的部件的介质接触区域；c)利用热蒸汽对不可伽马灭菌的子单元进行灭菌；d)通过无菌屏障保护不可伽马灭菌的子单元的介质接触区域；e)利用至少一个第一封闭件附加地覆盖经伽马灭菌的部件的介质接触区域，和/或利用至少一个第二封闭件附加地覆盖未经伽马灭菌的子单元的介质接触区域；f)移除无菌屏障并且随后移除第一和/或第二封闭件；以及g)直接在移除第一或第二封闭件后，将经伽马灭菌的部件或经热蒸汽灭菌的子单元安装在一次性设备中。

12、术语“第一”和“第二”封闭件在此仅用于区分设置用于经伽马灭菌的部件的封闭件和设置用于未经伽马灭菌的子单元的封闭件。也就是说，“第一”封闭件不一定是“第二”封闭件的前提，并且反之亦然。

13、具体来说，在移除相应的无菌屏障和安装所属的设有第一封闭件的经伽马灭菌的部件或所属的设有第二封闭件的经热蒸汽灭菌的子单元之间的扩宽的时间段能够分别短于3小时，优选短于2小时，更优选短于1小时和进一步优选短于半小时。

14、然而，在移除第一或第二封闭件和安装所属的经伽马灭菌的部件或经热蒸汽灭菌的子单元之间的时间段应再次分别短于两分钟，优选短于一分钟和更优选短于半分钟。

15、如果除了无菌屏障之外还设有至少一个封闭件来覆盖经伽马灭菌的部件或未经伽马灭菌的部件的介质接触区域，那么为了有效保护，这样的封闭件应该形成减少颗粒进入的屏障，其间隙尺寸为至多100μm，优选为至多50μm和更优选至多10μm。原则上，也能够使用本身作为无菌屏障的封闭件。

16、在根据本发明的方法中，还能够提出：步骤b)在步骤a)之前进行和/或步骤d)在步骤c)之前进行，即可伽马灭菌的部件或不可伽马灭菌的子单元的介质接触区域已经在灭菌之前利用无菌屏障保护。在可伽马灭菌的部件中，对于无菌屏障与之相应地需选择抗伽马辐射的材料。在利用热蒸汽灭菌的子单元中需保证：热蒸汽能够充分地穿透无菌屏障。在这两种情况下，于是保证：在将经灭菌的部件或子单元置于非无菌环境中后，介质接触区域总是保持无菌。

17、基本上适合作为利用热蒸汽灭菌的子单元的无菌屏障的是由无纺布(优选)构成的完全围绕子单元的、闭合的包套。这种无纺布由高密度聚乙烯(pe-hd)构成并且由在0.5μm到10μm的直径范围中的纤维化的、彼此紧密连接成网的超细丝构造。这种材料的特征在于高的水蒸气可渗透性和因此允许热蒸汽的快速侵入，所述热蒸汽对于位于闭合的包套中的子单元的灭菌是需要的。另一方面，所述材料在正常的环境条件下适合作为无菌屏障。所述材料仅失去非常少的纤维并且是疏水性的，也就是说，其不会将水吸入材料中。因此，不管是利用水浸湿还是干燥，所述材料都保持其强度。也就是说，在由这种材料形成的包套中，子单元能够利用热蒸汽进行灭菌并且接着进行贮存和/或运输。

18、根据本发明的一个特别方面，在利用热蒸汽灭菌之前并且直到经热蒸汽灭菌的子单元安装，子单元的介质接触区域通过第二封闭件尤其盖覆盖。封闭件具有至少一个能够选择性地释放和封闭的通孔。如在开始时已经提到的那样，该封闭件能够形成用于子单元的介质接触部分的根据本发明设置的无菌屏障。然而，如果无菌屏障以其他方式尤其通过上述的包套形成，那么这并非是绝对必要的。

19、关于本发明的优选的应用，不可伽马灭菌的子单元具有至少一个功能单元，尤其分离单元(例如过滤胶囊、色谱柱或膜吸附器)，所述功能单元具有至少一个流体连接部。在执行根据本发明的方法时，流体连接部优选通过第二封闭件覆盖。如果附加地设有无菌屏障，如上述的包套，那么在其移除之后能够缩短流体连接部的暴露，其方式为：封闭件在安装功能单元前一刻才被取下。这意味着，供可能的“清洁”(无污染的)安装所支配的时期被延长，因为在移除无菌屏障后所有流体连接部不必在两分钟内被安装。这尤其在具有许多连接部的复杂的构造中是有利的，因为在安装过程中，封闭件能够一个接一个被移除。

20、在一个特别优选的实施方式中，根据本发明的方法包括以下其他步骤或措施：将第二封闭件安置在功能单元的流体连接部上；如果通孔被封闭，那么释放通孔；将不可伽马灭菌的子单元包装到包套中；在通孔被释放的情况下，利用热蒸汽对包装好的子单元进行灭菌；在利用热蒸汽灭菌后，在闭合的包套中将通孔封闭；将经热蒸汽灭菌的子单元从闭合的包套中拆包；以及在安装子单元前一刻取下第二封闭件。

21、这意味着，具有功能单元尤其分离单元的子单元，首先被包装在包套中并且然后在闭合的包套中被灭菌，使得在灭菌后就不会再有污染物进入包套中。这是可行的，因为包套(如前所述)能够由如下材料制造，所述材料对热蒸汽是可透过的，但在正常情况下作用为无菌屏障。

22、另一前提是，功能单元不会因热蒸汽灭菌而塑性变形。这通过以下实现：在灭菌前安置的第二封闭件的通孔在热蒸汽灭菌期间被释放，使得通过分离单元的敞开的流体连接部实现压力平衡。

23、此外保证：在将子单元从包套中拆包后，继续存在减少颗粒进入的屏障，所述屏障保护介质接触区域免受污染。该屏障通过第二封闭件提供，在灭菌后在闭合的包套中已经封闭所述第二封闭件的通孔。因此，在经热蒸汽灭菌的子单元被拆包后，仍存在保护，直到在组装一次性设备的过程中取下第二封闭件。

24、如已经阐述的那样，根据本发明，一次性设备的至少一个可伽马灭菌的部件被单独灭菌，即不与不可伽马灭菌的子单元一起灭菌，因为利用热蒸汽灭菌带来如下风险：此后不再提供部件的尺寸精确性。然而，恰好在在这方面中关键的构件中，尺寸精确性是至关重要的，所述构件例如是刚性的连接管，在其流体连接部处应连上多个固定在刚性支架上的分离单元和其他连接管。这在根据本发明针对部件所设置的通过伽马辐射进行的灭菌中不会受到损害。

25、为了在一次性设备的可伽马灭菌的部件中即使在移除根据本发明设置的无菌屏障后也将部件的介质接触区域的污染风险降低到最小，根据本发明的第二方面提出：部件的介质接触区域保持通过第一封闭件覆盖，优选通过盲封盖、无菌连接器或外罩覆盖。因为伽马辐射既不短期地也不长期地影损害部件和封闭件的尺寸精确性(没有弹性或塑性变形，没有脆性等)，只要所述部件和封闭件由适合的材料构成，所以封闭件能够在灭菌前就已经安置并且保持在该处直到安装部件。因此，对于经伽马灭菌的部件的介质接触区域存在保护，直到在部件的安装过程中取下第一封闭件。然而，根据本发明的第一方面，用于覆盖经伽马灭菌的部件的介质接触区域的第一封闭件也能够形成用于部件的唯一的无菌屏障。

26、关于本发明的优选的应用，至少一个可伽马灭菌的部件通常包括连接管和/或用于连接多个分离单元的可彼此连接的多个分配器组件和/或至少一个连接软管管路，其中可伽马灭菌的部件具有至少一个流体连接部，所述流体连接部如上所述通过第一封闭件覆盖。

27、如果针对可经伽马灭菌的部件未设置第一封闭件或者这样的封闭件不形成无菌屏障，那么根据本发明给部件的介质接触部分设置的无菌屏障优选通过完全地围绕部件的、闭合的主包装形成。

28、为了进一步将出自环境的污染风险降低到最小，经热蒸汽灭菌的子单元和经伽马灭菌的部件应安装在安全工作台(层流工作台，洁净工作台)或洁净室中，优选在洁净室的通过壁分开的区域中。

29、本发明还实现一种用于在根据本发明的方法中使用的不可伽马灭菌的子单元的流体连接部的盖，其中给子单元的分离单元设置第二封闭件。根据本发明的盖包括基体，所述基体用于精确配合将盖安置在流体连接部上。盖具有至少一个通孔，所述通孔在盖安置流体连接部上之后在分离单元的介质接触区域和分离单元的直接的周围环境之间提供流动连接。盖还包括用于选择性地释放和封闭至少一个通孔的机构。

30、这种盖能够在热蒸汽灭菌之前安置在分离单元的流体连接部上并且保持在该处直到一次性设备被组装。特殊的封闭机构允许流体连接部可选地与环境流动连接或能够与环境分离(至少为了对抗所不期望的颗粒进入)，而不必从流体连接部取下盖来释放和封闭。如上文已经阐述的那样，在根据本发明的方法中提出，在利用热蒸汽灭菌期间，释放通孔以便实现压力平衡。此后，封闭通孔以便形成相对于环境的所期望的颗粒屏障。

31、根据本发明的盖的一个优选的设计，机构具有关闭体，所述关闭体可在封闭位置和打开位置之间转移，在所述封闭位置中，关闭体覆盖至少一个通孔，在所述打开位置中，关闭体不覆盖至少一个通孔。也就是说，覆盖和释放并非通过安置和取下盖来进行，而是分别在安置盖时通过移动关闭体来进行。

32、当分离单元处于闭合的包套中时，用于封闭和释放通孔的机构也应是可手动操作的。为此，盖具有操作元件，所述操作元件可容易地触摸和抓握。

33、与分离单元本身相反，盖能够是可重复使用的部件，所述部件优选至少主要由不锈钢形成。如果在构造一次性设备后不再需要盖，那么所述盖在相应的清洁后能够在另一一次性设备中用于相同的目的。