ПОЛИМЕРНАЯ СИСТЕМА С ВЫНЕСЕННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ ДЛЯ ОДНОРАЗОВОГО КОНТЕЙНЕРА Российский патент 2018 года по МПК C12M1/34 C12M1/36 G01L7/08 G01L19/08 

[0001] Одноразовые контейнеры, такие как биореакторы, пригодны для генерирования и поддержания биологических реакций для разнообразных целей. Биологические реакции могут быть подвержены изменениям температуры и/или давления. Кроме того, по мере протекания биологической реакции сама реакция может вызвать изменения различных параметров в биореакторе, таких как давление. Соответственно, может быть важным контроль давления или других параметров биологической реакции.

[0002] Медико-биологическая отрасль переходит от большого, фондоемкого оборудования, изготовленного из нержавеющей стали, с большой инфраструктурой для безразборной чистки (CIP) к оборудованию меньшего размера, в котором используются полимерные мешки или контейнеры, функционирующие как биореакторы. Биореакторный мешок используют однократно и затем выбрасывают. Данная технология с одноразовыми биореакторами значительно уменьшает капитальные затраты на установку. Например, при существующем оборудовании, которое предусматривает использование инфраструктуры для безразборной очистки компонентов из нержавеющей стали, вплоть до 90% затрат на эксплуатацию оборудования могут быть обусловлены инфраструктурой для безразборной очистки, включая очень дорогостоящую контрольно-измерительную аппаратуру, выполненную с возможностью выдерживания цикла паровой очистки. При переходе к одноразовым биореакторным мешкам часть капитальных затрат, связанная с безразборной очисткой, может быть исключена, и оборудование может быть более гибким и иметь значительно меньшие размеры, что, в свою очередь, позволяет изготавливать меньшие партии, которые требуются для более ориентированной лекарственной терапии и других применений, связанных с меньшими объемами выпуска.

[0003] Поскольку производители фармацевтической продукции переходят от больших аппаратов из нержавеющей стали к системам с имеющими меньший объем, предварительно стерилизованными, одноразовыми пластиковыми мешками, существует потребность в измерении давления в этих системах для контроля условий выращивания и последующих процессов. Как правило, на фармацевтических предприятиях и в медико-биологической отрасли в целом используют датчики давления, которые предварительно стерилизуют и выбрасывают после однократного применения, что, в свою очередь, привело к использованию недорогих датчиков в медико-биологической отрасли. В таких недорогих датчиках используются сравнительно «грубые» средства изоляции текучих сред, такие как силиконовый гель. Данные методы могут привести к неточным измерениям, которые, как правило, неприемлемы для медико-биологической отрасли при поддержании различных биологических реакций.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Предложена полимерная система с вынесенным уплотнением, предназначенная для соединения одноразового контейнера с прибором для измерения давления. Полимерная система с вынесенным уплотнением включает в себя соединительное средство, расположенное с технологической стороны, соединительное средство, расположенное со стороны прибора, и средство соединения по текучей среде между ними. Соединительное средство, расположенное с технологической стороны, выполнено с возможностью присоединения к одноразовому контейнеру и образовано из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Соединительное средство, расположенное с технологической стороны, имеет расположенную с технологической стороны, изгибаемую диафрагму, которая выполнена с возможностью изгибания в ответ на давление в одноразовом контейнере. Соединительное средство, расположенное со стороны прибора, выполнено с возможностью присоединения к прибору для измерения давления и образовано из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Соединительное средство, расположенное со стороны прибора, выполнено с возможностью передачи по текучей среде давления текучей среды к изолирующей диафрагме прибора для измерения давления. Трубка соединяет по текучей среде соединительное средство, расположенное с технологической стороны, с соединительным средством, расположенным со стороны прибора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0005] Фиг.1 представляет собой схематическое изображение одноразового биореактора, в котором используется полимерная система с вынесенным уплотнением в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0006] Фиг.2А представляет собой частичный вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0007] Фиг.2В представляет собой частичный вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0008] Фиг.2С представляет собой частичный вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0009] Фиг.2D представляет собой частичный вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0010] Фиг.3А представляет собой схематическое изображение расположенного со стороны прибора, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0011] Фиг.3В представляет собой схематическое изображение расположенного со стороны прибора, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0012] Фиг.3С представляет собой схематическое изображение расположенного со стороны прибора, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0013] Фиг.4 представляет собой схематический вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0014] Фиг.5 представляет собой схему последовательности этапов способа использования полимерной системы с вынесенным уплотнением для одноразового биореактора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0015] Фиг.6 представляет собой схематическое изображение полимерной системы с вынесенным уплотнением, используемой на контейнере средней вместимости(еврокубе), в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0016] Фиг.7 показывает способ использования полимерной системы с вынесенным уплотнением с контейнером средней вместимости (еврокубом) в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0017] В вариантах осуществления настоящего изобретения в целом эффективно используется система с вынесенным уплотнением для передачи давления в одноразовом контейнере, таком как биореактор, высокоточному прибору для измерения давления. Соответственно, реальный датчик, который измеряет давление в резервуаре для биореакции, расположен в высокоточном приборе для измерения давления. Система с вынесенным уплотнением образована из полимерного материала, который предварительно стерилизован, и в некоторых вариантах осуществления конструктивно присоединена к предварительно стерилизованному одноразовому биореактору. Соответственно, биореактор, а также сама система с вынесенным уплотнением, являются одноразовыми. Это позволяет использовать надежный и точный передатчик давления, пригодный для многократного применения, но при этом обеспечивает для конечного пользователя предварительно стерилизованное соединение с резервуаром для биореакции. Эксплуатационные расположенное со стороны прибора и расположенное с технологической стороны, соединительные средства будут описаны ниже по отдельности. Варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя любое сочетание различных конфигураций, предусмотренных с технологической стороны, с любой из различных конфигураций, предусмотренных со стороны прибора.

[0018] Фиг.1 представляет собой схематическое изображение полимерной системы с вынесенным уплотнением, используемой с одноразовым биореактором, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Биореакционная система 100 включает в себя биореактор 102, соединенный с прибором 104 для измерения давления средством 106 соединения по текучей среде. Биореактор 102, как правило, включает в себя наружный поддерживающий контейнер 108, который имеет стенку, которая является сравнительно сплошной, так что она образует кожух для одноразового мешка 110 для биореакции, расположенного в нем. Наружный кожух 108, как правило, соответствует размерам и функциональным возможностями одноразового мешка 110 для биореакции. Однако наружный кожух 108, как правило, представляет собой предмет многократного использования. Одноразовый биореакторный мешок 110, как правило, представляет собой полимерный мешок, который выполнен с возможностью поддержания биологической реакции, происходящей с образцом 112.

[0019] Полимерная система 114 с вынесенным уплотнением передает давление, имеющееся в одноразовом биореакторном мешке 110, прибору 104 для измерения давления. Данное соединительное средство представляет собой соединение по текучей среде, так что давление, действующее на диафрагму, расположенную вблизи соединительного средства 116, расположенного с технологической стороны, вызывает перемещение текучей среды в соединительном средстве 106, что обеспечивает соответствующее перемещение у диафрагмы, расположенной вблизи соединительного средства 118, расположенного со стороны прибора. Такое перемещение обеспечивает передачу давление текучей среды от биореакторного мешка 110 датчику давления в приборе 104, так что давление может быть измерено очень точно. Кроме того, прибор 104, как правило, имеет информацию о характеристиках и/или калибровке для компенсации отклонений температуры и/или других параметров окружающей среды. Кроме того, различные варианты осуществления прибора 104 также могут выполнять диагностику по отношению к самому устройству и/или биологической реакции для получения дополнительной информации вместо простой выдачи давления в одноразовом биореакторном мешке 110. Более того, прибор 104 также может быть выполнен с возможностью передачи информации о давлении одному или более дополнительным устройствам посредством контура или сегмента связи между процессами, такого как соответствующий протоколу магистрального адресуемого дистанционного преобразователя (HART®) или протоколу FOUNDATION™ Fieldbus. Кроме того, варианты осуществления, описанные в данном документе, также могут включать в себя беспроводную передачу подобной информации о давлении любому соответствующему устройству посредством антенны 120 согласно протоколу беспроводной связи между процессами, такому как IEC62591. В одном варианте осуществления прибор 104 представляет собой промышленно выпускаемый гигиеничный передатчик давления, продаваемый под торговым обозначением Model 3051 НТ, поставляемый компанией Emerson Process Management, Shakopee, Миннесота.

[0020] Фиг.2А представляет собой схематический вид в разрезе расположенного с технологической стороны соединительного средства системы с вынесенным уплотнением, предназначенного для соединения с одноразовым биореактором, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Фланец 130 включает в себя фланцевый элемент 132, который соединен по текучей среде с трубкой 134. Деформируемая изолирующая диафрагма 136 присоединена к фланцевому элементу 132 для обеспечения герметичного уплотнения. В одном варианте осуществления фланцевый элемент 132 образован из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Одним примером полимера, поддающегося стерилизации облучением, является поливинилхлорид. Однако любой пригодный полимер, поддающийся стерилизации облучением, может быть использован в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления изолирующая диафрагма 136 также образована из полимера, поддающегося стерилизации облучением, того же типа, что и фланцевый элемент 132. Диафрагма 136 может быть присоединена к фланцевому элементу 132 различными способами. Например, диафрагма 136 может быть приварена к фланцевому элементу 132 в зоне кольцевого сварного шва 137 посредством использования известных способов сварки, таких как термосварка, ультразвуковая сварка или их комбинация. Соответственно, пластиковая стенка одноразового биореактора будет плотно прилегать к изолирующей диафрагме 136, и давление в биореакторе будет деформировать диафрагму 136, вызывая тем самым принудительное перемещение заполняющей текучей среды по трубке 134. Заполняющая текучая среда может представлять собой любую пригодную текучую среду, которая является, по существу, несжимаемой при давлениях и температурах применения. Заполняющая текучая среда может представлять собой силиконовое масло, воду или любую другую пригодную текучую среду. Как указано выше, это вызовет соответствующее перемещение аналогичной диафрагмы у прибора для измерения давления, изгибание которой затем измеряется или определяется иным образом посредством имеющего высокую точность, прецизионного датчика давления в приборе 104.

[0021] Фиг.2В представляет собой схематический вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства системы с вынесенным уплотнением в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Система 140 с вынесенным уплотнением включает в себя фланцевый элемент 142, который прикреплен, например, посредством кольцевого сварного шва 145, к стенке 144 одноразового биореакторного мешка. Соответственно, вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг.2В, исключает любые уплотнения и обеспечивает простое соединение для измерения свободного пространства и уровня. Кроме того, стенка 144 мешка служит не только для ограничения зоны биореакции, но и также для изгибания под действием давления в мешке, так что изгибание стенки 144 вызывает перемещение текучей среды в зоне 146, что в конце концов вызывает перемещение текучей среды по трубке 134. Фланцевый элемент 142, как правило, образован из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Однако выбор материала для фланцевого элемента 142 также может учитывать заданные характеристики с тем, чтобы его можно было без труда приварить или присоединить иным образом к материалам, которые широко используются для одноразовых биореакторов.

[0022] Фиг.2С представляет собой схематический вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Расположенное с технологической стороны, соединительное средство 150 включает в себя соединитель 152 для трубки, присоединенный к трубке 134. Соединитель 152 для трубки, как правило, образован из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Соединитель 152 включает в себя одну или более ступенчатых частей 154, 156, которые выполнены с возможностью удерживания гибкой трубки, которая проходит поверх наружной периферии соединителя 152. В варианте осуществления, показанном на фиг.2С, гибкая трубка, которая проходит поверх ступенчатых частей 154, 156, соединяет зону 158 с внутренним пространством биореактора. Соединительное средство 150, расположенное с технологической стороны, включает в себя небольшую складную сильфонную конструкцию 159, которая прикреплена к соединителю 152, например, посредством сварного шва 161. Таким образом, давление Р текучей среды в биореакторе действует на поверхность 160 для сжатия сильфона 162 и, тем самым уменьшая объем в зоне 164. Это уменьшение объема заставляет текучую среду в нем перемещаться по трубке 134, при этом указанное перемещение текучей среды определяется как давление посредством прибора 104.

[0023] Фиг.2D представляет собой схематический вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Соединительное средство 170 включает в себя соединитель 172 для трубки, который в одном варианте осуществления образован из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Соединитель 172 включает в себя по меньшей мере одну ступенчатую часть 174, которая выполнена с возможностью удерживания трубки 134 при надвигании трубки 134 поверх части 174. Кроме того, соединитель 172 включает в себя другую ступенчатую часть 176, выполненную с размерами и конфигурацией, обеспечивающими возможность приема и удерживания трубки 178, которая присоединена к одноразовому биореактору. Соединитель 172 включает в себя изгибаемую изолирующую диафрагму 180, прикрепленную к соединителю 172, например, посредством термосварки или ультразвуковой сварки, в месте 182. Соответственно, давление в трубке 178 действует на диафрагму 180, что вызывает перемещение диафрагмы 180, которое изменяет объем зоны 184, что обеспечивает перемещение текучей среды по трубке 134.

[0024] Фиг.3А представляет собой схематический вид в разрезе расположенного со стороны прибора, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Соединительное средство 200 включает в себя фланец 202, прикрепленный или присоединенный иным образом к прибору 104 посредством любых пригодных способов/средств, таких как зажим, болты или любая их комбинация. Уплотнение 204 зажато между фланцем 202 и прибором 104 для создания герметичной камеры 206. Камера 206 ограничена с одной стороны изгибаемой изолирующей диафрагмой 208 прибора 104. Соответственно, изгибание диафрагмы 208 вызовет соответствующее изгибание измерительной диафрагмы или конструктивного элемента датчика давления в приборе 104, так что давление может быть определено. Трубка 134, которая функционально соединена с одноразовым контейнером, таким как резервуар для биореакции, прикреплена к фланцу 202. В одном варианте осуществления фланец 202 образован из полимера, поддающегося стерилизации облучением. В варианте осуществления, показанном на фиг.3А, система с вынесенным уплотнением заполнена, по существу, не сжимаемой текучей средой перед использованием. Соответственно, шприц, такой как шприц 210, вставляют во фланец 202 во впускном/выпускном элементе 212. Впускной/выпускной элемент 212 снабжен клапаном посредством использования клапана 214 трубки, в то время как диафрагменный насос или другое пригодное устройство функционально соединено с клапаном 216 фланцевого элемента. Первый этап заполнения системы с вынесенным уплотнением текучей средой состоит в откачивании воздуха из одноразового технологического соединительного средства. Соответственно, вакуумный насос подсоединяют, и клапан 216 открывают для откачивания всего воздуха из системы. После откачивания воздуха клапан 216 закрывают, и клапан 214 трубки открывают. Заданный объем заполняющей текучей среды нагнетают в систему с вынесенным уплотнением, используя шприц 210. После этого клапан 214 закрывают. В этот момент прибор для измерения давления может быть обнулен, и система готова к использованию. После использования одноразовая система с вынесенным уплотнением может быть удалена, узел для повторного заполнения может быть опорожнен, и новое технологическое соединительное средство может быть установлено для следующего применения.

[0025] Фиг.3В представляет собой схематический вид в разрезе расположенного со стороны прибора, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Соединительное средство 230 включает в себя фланцевый элемент 232, который в одном варианте осуществления образован из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Соединительное средство 230 также включает в себя деформируемую полимерную мембрану 234, функционально присоединенную к фланцевому элементу 232. Деформируемая полимерная мембрана 234 в одном варианте осуществления также образована из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Мембрана 234 может быть присоединена к фланцевому элементу 232 любыми пригодными способами. В одном примере мембрана 234 приварена к фланцевому элементу 232. Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя полимерную систему с вынесенным уплотнением, которая предварительно заполнена заполняющей текучей средой, так что перед использованием не требуется никакого заполнения пользователем. В качестве альтернативы варианты осуществления настоящего изобретения также включают в себя конструкции, которые позволяют пользователю заполнить систему с вынесенным уплотнением заполняющей текучей средой перед использованием. При использовании фланцевый элемент 232 поджимают к прибору 104 в такой степени, что уплотнение 236 образует герметичное соединение. Соответственно, давление текучей среды, передаваемое посредством трубки 134, вызывает перемещение деформируемой полимерной мембраны 234, что обеспечивает аналогичное перемещение мембраны 238 прибора 104. Перемещение мембраны 238 «передает» давление текучей среды высокоточному датчику давления в приборе 104 для точного измерения давления.

[0026] Фиг.3С представляет собой схематический вид в разрезе расположенного со стороны прибора, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Соединительное средство 250 включает в себя пластиковый элемент 252, присоединенный к трубке 134 так, что давление текучей среды биореакции передается посредством заполняющей текучей среды в трубке 134 в камеру 254. Деформируемая полимерная диафрагма 256 герметично присоединена к пластиковому элементу 252 так, что давление текучей среды в зоне 254 вызывает изгибание пластиковой диафрагмы 256. Как указано выше, диафрагма 256 может быть прикреплена к фланцу 252 различными способами, включая ультразвуковую сварку или термосварку. Как показано на фиг.3С, фланец 252 поджат к прибору 104 фланцем 258 прибора. Фланец 258 прибора имеет отверстие 260, которое выполнено с размерами для пропускания фланца 252. Однако фланец 252 включает в себя буртик 261, который воспринимает давление зажима фланца 258 прибора и плотно прилегает к уплотнению 262. Таким образом, при поджиме фланца 258 прибора к буртику 261 создается герметичное уплотнение. Один способ, посредством которого выполняется поджим, - это установка болтов, зажимов или тому подобного. При таком соединении перемещение диафрагмы 256 вызывает соответствующее перемещение изолирующей диафрагмы прибора 104, которое затем определяется или измеряется иным образом прибором 104 для обеспечения высококачественного измерения давления.

[0027] В уже описанных вариантах осуществления настоящего изобретения в целом предусмотрено средство прямого соединения по текучей среде, проходящее от биореактора до самогó высокоточного прибора для измерения давления технологической среды. Однако в вариантах осуществления настоящего изобретения также можно эффективно использовать известные системы с вынесенным уплотнением для уменьшения количества материала, используемого для одноразовой части системы с вынесенным уплотнением.

[0028] Фиг.4 представляет собой схематический вид в разрезе расположенного с технологической стороны, соединительного средства полимерной системы с вынесенным уплотнением в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Соединительное средство 400 включает в себя уплотнительный элемент 402, который в одном варианте осуществления образован из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Элемент 402 имеет изгибаемую диафрагму 404, которая в одном варианте осуществления также образована из полимера, поддающегося стерилизации облучением. Диафрагма 404 прикреплена к элементу 402 посредством сварки или других подходящих способов. Элемент 402 также включает в себя соединитель 406 для трубки, который выполнен с возможностью приема трубки 134. Технологический соединитель 408 выполнен с возможностью функционального соединения с одноразовым биореактором посредством любых подходящих способов. Соединитель 408 включает в себя установочную зону 410, в которую вставляется уплотнительное кольцо 412. Кроме того, уплотнительное кольцо 412 имеет два кольцевых выступа 414, 416, которые входят в соответствующие канавки 418, 420, выполненные соответственно в соединителе 408 и элементе 402. Каждый из соединителя 408 и элемента 402 имеет соответствующие сужающиеся части 422, 424, так что периферийный зажим, окружающий части 422, 424, создает усилие, поджимающее соединитель 408 и элемент 402 друг к другу. Таким образом, между соединителем 408 и элементом 402 создается герметичное уплотнение.

[0029] Элемент 402 в одном варианте осуществления также включает в себя элемент 426 для заполнения, который позволяет вводить заполняющую текучую среду в элемент 402 перед использованием. Соответственно, одноразовый биореактор может быть предусмотрен с соединителем 400, показанным на фиг.4, без какой-либо текучей среды, имеющейся в системе. Кроме того, такая система с биореактором и соединителем может быть подвергнута предварительной стерилизации посредством использования облучения перед применением. После этого пользователю требуется только ввести заполняющую текучую среду в элемент 426 и присоединить систему к прибору для измерения давления технологической текучей среды для контроля давления биореакции. Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что текучая среда может быть введена в элемент 426 без нарушения стерилизации, поскольку текучая среда, вводимая в элемент 426, находится с той стороны пластиковой диафрагмы 404, которая противоположна по отношению к стерилизованной внутренней части биореакторного мешка.

[0030] Фиг.5 представляет собой схему последовательности этапов способа использования полимерной системы с вынесенным уплотнением для контроля давления биореакции согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Способ 500 начинается с этапа 502, на котором полимерную систему с вынесенным уплотнением присоединяют к биореакторному мешку. Далее, на этапе 504 биореакторный мешок/систему с вынесенным уплотнением стерилизуют. В одном варианте осуществления при такой стерилизации используется процесс облучения, такой как процесс облучения гамма-лучами. Далее, на этапе 506 стерилизованные биореактор/систему с вынесенным уплотнением функционально присоединяют к прибору для измерения давления, такому как проиллюстрированный в связи с фиг.1. В вариантах осуществления, в которых система с вынесенным уплотнением предварительно заполнена заполняющей текучей средой, способ 500 может «переходить» непосредственно к этапу 510, на котором образец для биореакции вводят в мешок для биореакции. Однако в вариантах осуществления, в которых отсутствует предварительное заполнение системы с вынесенным уплотнением заполняющей текучей средой, выполняется этап 508 для обеспечения требуемой заполняющей текучей среды. Как указано выше, один способ ввода заполняющей текучей среды представляет собой способ, в котором сначала откачивают воздух из системы с вынесенным уплотнением и затем систему с вынесенным уплотнением, из которой откачан воздух, присоединяют к источнику заполняющей текучей среды, например, посредством шприца или другого пригодного прибора.

[0031] На этапе 512 прибор для измерения параметров процесса используют для измерения давления в мешке для биореакции. Это давление может измеряться непрерывно, периодически, с перерывами или в качестве реакции на определенные события. В завершение, когда процесс биореакции завершится, способ 500 продолжается на этапе 514, на котором полимерную систему с вынесенным уплотнением отсоединяют от прибора и выбрасывают.

[0032] Как указано выше, в различных вариантах осуществления настоящего изобретения используется полимерная система с вынесенным уплотнением, которую заполняют (или на месте, или предварительно) заполняющей текучей средой. Полимерная система с вынесенным уплотнением может быть изготовлена из пластика, который может быть стерилизован. Система с вынесенным уплотнением позволяет использовать точный и сравнительно дорогой прибор для измерения давления. Однако в то время, как система с вынесенным уплотнением является одноразовой, прибор для измерения давления используется многократно. Полимерная система с вынесенным уплотнением обеспечивает для пользователя предварительно стерилизованное соединение с технологическим средством и соединение с прибором для измерения давления. Полимерная система с вынесенным уплотнением может быть отделена от прибора для измерения давления и удалена при удалении одноразового биореактора.

[0033] На обеих сторонах полимерной системы с вынесенным уплотнением (на стороне, обращенной к технологическому процессу, и стороне, обращенной к прибору) могут использоваться одинаковые конструкции. Обе стороны, как правило, будут иметь полимерную мембрану со слоем, препятствующим проникновению газа, которая прикреплена к полимерному уплотнению. Давление текучей среды от соединительного средства, расположенного с технологической стороны, передается через систему, заполненную текучей средой, прибору для измерения давления. Соединительное средство, расположенное с технологической стороны, как правило, включает в себя пластиковый элемент, который имеет мембрану, прикрепленную к нему, которая соединяется с биореакторным мешком или резервуаром. Соединительное средство, расположенное со стороны прибора, также обычно включает в себя полимерный элемент с мембраной, прикрепленной к нему, которая передает давление прибору. Система может быть заполнена различными средами для передачи давления, и в ней используется или винтовое соединение для заполнения или соединение для заполнения со сваркой пластиков. Как только полимерная система с вынесенным уплотнением достигнет окончания ее срока службы, система может быть отсоединена от прибора и удалена вместе с одноразовым биореактором. После этого новая заполненная текучей средой, полимерная система с вынесенным уплотнением может быть прикреплена к прибору и присоединена к новому одноразовому мешку для биореакции.

[0034] Варианты осуществления настоящего изобретения, представленные до настоящего момента, как правило, были описаны в связи с полимерной системой с вынесенным уплотнением, используемой совместно с биореактором. Однако варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы на практике вместе с любым одноразовым контейнером. Другим примером одноразового контейнера является контейнер средней вместимости(еврокуб) или пластиковый контейнер для химикатов.

[0035] Фиг.6 представляет собой схематическое изображение полимерной системы с вынесенным уплотнением, используемой на контейнере средней вместимости(еврокубе) (IBC), в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Еврокуб 600 содержит некоторое количество жидкости, которая может быть выдана из выпускного элемента 602 посредством использования клапана 604. Еврокуб 600 присоединен к полимерной системе 606 с вынесенным уплотнением так, что давление жидкости в еврокубе 600 действует на полимерную изолирующую диафрагму системы 606 для передачи по текучей среде давления текучей среды измерительному прибору 608. В одном варианте осуществления полимерная система 606 с вынесенным уплотнением включает в себя возможный, но необязательный датчик 610 температуры, расположенный в тепловом контакте с содержимым еврокуба 600. Датчик 600 температуры может представлять собой любое пригодное устройство, которое имеет электрическую характеристику, которая изменяется в зависимости от температуры. Примеры включают термопары, резистивные датчики температуры (RTD - resistance temperature device), терморезисторы и так далее, но не ограничены вышеуказанными. Датчик 610 температуры электрически соединен с измерительным прибором 608 посредством двух или более проводов, схематически проиллюстрированных пунктиром со ссылочной позицией 612. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления измерительный прибор может измерять не только давление, но также и температуру. Кроме того, в одном варианте осуществления измерительный прибор 608 может быть предусмотрен с индикацией плотности жидкого содержимого еврокуба 608. Поскольку плотность жидкости известна, измерительный прибор 608 может обеспечить индикацию уровня жидкости в еврокубе 608 на основе измеренного давления и известной плотности.

[0036] Как показано на фиг.6, в некоторых вариантах осуществления измерительный прибор 608 может обеспечить локальную индикацию, относящуюся к содержимому одноразового контейнера, к которому он присоединен. В примере циферблат 614 предусмотрен с индикатором, таким как стрелка 616, который выдает информацию, относящуюся к содержимому. Например, когда известна плотность, индикатор 616 может обеспечить локальную индикацию уровня жидкости в еврокубе 600. Кроме того, другие параметры, такие как давление и/или температура содержимого, могут быть отображены на циферблате 614. В некоторых вариантах осуществления измерительный прибор 608 также обеспечивает цифровую индикацию одного или более параметров для других устройств беспроводным способом, как обозначено ссылочной позицией 618.

[0037] Фиг.7 показывает способ использования полимерной системы с вынесенным уплотнением вместе с контейнером средней вместимости(еврокубом) в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Способ 700 начинается с этапа 702, на котором полимерную систему с вынесенным уплотнением используют для соединения одноразового контейнера с измерительным прибором, таким как прибор 608. В вариантах осуществления, в которых полимерная система с измерительной мембраной включает в себя датчик температуры, датчик температуры электрически соединяют с измерительным прибором, как указано на этапе 704. В вариантах осуществления, в которых измерительный прибор может получать информацию о плотности жидкости, предусмотрен возможный, но необязательный этап 706. На этапе 706 измерительный прибор получает информацию о плотности жидкости. Эта передача информации о плотности измерительному прибору может быть выполнена локально на измерительном устройстве, как показано ссылочной позицией 708, или посредством беспроводной связи с измерительным прибором, как показано ссылочной позицией 710.

[0038] На этапе 712 измерительный прибор измеряет давление и при необходимости температуру содержимого одноразового контейнера. На этапе 714 передаются один или более выходных сигналов, относящихся к измерениям. Выходной (-ые) сигнал (-ы) может (могут) быть передан (-ы) локально, как показано ссылочной позицией 716, и/или беспроводным способом, как показано ссылочной позицией 718. Выходной (-ые) сигнал (-ы), передаваемые в блоке 714, может (могут) представлять собой измеренное давление, уровень, рассчитанный на основе давления и известной плотности, температуру или любую их комбинацию. Кроме того, локальный выходной сигнал 716 и/или беспроводной выходной сигнал 718 могут включать сигналы неисправностей, если, например, уровень ниже порогового значения или температура выше порогового значения.

[0039] Варианты осуществления, описанные в данном документе, обеспечивают удобный способ измерения параметров в одноразовом контейнере при одновременном гарантировании использования высококачественных измерений. Полимерная система с вынесенным уплотнением может быть удалена или оставлена вместе с одноразовым контейнером после опорожнения или замены контейнера. Это позволяет использовать и неоднократно использовать точный сложный измерительный прибор с беспроводной связью вместе с разными одноразовыми контейнерами без очистки, поскольку прибор изолирован от одноразового контейнера. Когда активный контроль одноразового контейнера больше не требуется, полимерная система с вынесенным уплотнением может быть отсоединена от измерительного прибора или средства измерения и удалена или оставлена вместе с одноразовым контейнером. Затем новая полимерная система с вынесенным уплотнением может быть размещена на следующем одноразовом контейнере и присоединена к тому же самому измерительному прибору или средству измерения.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложены предназначенная для соединения одноразового контейнера с прибором для измерения давления полимерная система, способ передачи давления биореактора прибору для измерения давления и измерительная система для жидкости. Полимерная система содержит соединительное средство для присоединения к одноразовому контейнеру с изгибаемой в ответ на давление в одноразовом контейнере диафрагмой, а также соединительное средство для присоединения к прибору для измерения давления, выполненное с возможностью передачи давления текучей среды к изолирующей диафрагме прибора, и соединяющую указанные средства трубку. Способ включает присоединение соединительного средства к биореактору, стерилизацию биореактора, присоединение соединительного средства к прибору для измерения давления, введение образца в биореактор и измерение давления в биореакторе. Измерительная система содержит указанную полимерную систему и измерительный прибор с изолирующей диафрагмой. Изобретения обеспечивают возможность неоднократного использования точного и сложного измерительного прибора с беспроводной связью вместе с разными одноразовыми контейнерами без очистки. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Полимерная система с вынесенным уплотнением, предназначенная для соединения одноразового контейнера с прибором для измерения давления, при этом система содержит:

расположенное с технологической стороны соединительное средство, выполненное с возможностью присоединения к одноразовому контейнеру, при этом соединительное средство, расположенное с технологической стороны, образовано из полимера, поддающегося стерилизации облучением, и имеет расположенную с технологической стороны, изгибаемую диафрагму, которая выполнена с возможностью изгибания в ответ на давление в одноразовом контейнере;

расположенное со стороны прибора соединительное средство, выполненное с возможностью присоединения к прибору для измерения давления, при этом соединительное средство, расположенное со стороны прибора, образовано из полимера, поддающегося стерилизации облучением, и выполнено с возможностью передачи по текучей среде давления текучей среды к изолирующей диафрагме прибора для измерения давления; и

трубку, соединяющую по текучей среде соединительное средство, расположенное с технологической стороны, с соединительным средством, расположенным со стороны прибора.

2. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.1, в которой соединительное средство, расположенное с технологической стороны, включает в себя фланцевый элемент, выполненный с возможностью присоединения к одноразовому контейнеру, при этом фланцевый элемент приварен к изгибаемой диафрагме, расположенной с технологической стороны.

3. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.1, в которой соединительное средство, расположенное с технологической стороны, включает в себя фланцевый элемент, который присоединен к стенке одноразового контейнера так, что часть стенки одноразового контейнера образует изгибаемую диафрагму, расположенную с технологической стороны.

4. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.1, в которой соединительное средство, расположенное с технологической стороны, включает в себя соединитель для трубки, имеющий по меньшей мере одну ступенчатую часть, выполненную с возможностью удерживания трубки, присоединенной к одноразовому контейнеру, и при этом изгибаемая диафрагма, расположенная с технологической стороны, образована из складной сильфонной конструкции, расположенной внутри соединителя для трубки.

5. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.1, в которой соединительное средство, расположенное с технологической стороны, включает в себя соединитель для трубки, имеющий по меньшей мере одну ступенчатую часть, выполненную с возможностью удерживания трубки, присоединенной к одноразовому контейнеру, и по меньшей мере одну ступенчатую часть, выполненную с возможностью удерживания трубки, соединяющей соединительное средство, расположенное с технологической стороны, с соединительным средством, расположенным со стороны прибора.

6. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.1, в которой соединительное средство, расположенное со стороны прибора, включает в себя фланец, выполненный с возможностью присоединения к прибору для измерения давления, при этом фланец имеет множество впускных/выпускных элементов в нем, при этом каждый впускной/выпускной элемент снабжен соответствующим клапаном.

7. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.6, дополнительно содержащая уплотнение, расположенное между фланцем и прибором для измерения давления.

8. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.7, в которой при присоединении фланца к прибору для измерения давления обеспечивается возможность заполнения системы текучей средой.

9. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.1, в которой соединительное средство, расположенное со стороны прибора, включает в себя фланец и изгибаемую диафрагму, расположенную со стороны прибора и присоединенную к фланцу, при этом давление от одноразового контейнера вызывает плотное прилегание расположенной со стороны прибора изгибаемой диафрагмы соединительного средства, расположенного со стороны прибора, к изолирующей диафрагме прибора для измерения давления.

10. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.9, в которой изгибаемая диафрагма, расположенная со стороны прибора, приварена к фланцу.

11. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.9, при этом полимерная система с вынесенным уплотнением предварительно заполнена заполняющей текучей средой, соединяющей по текучей среде соединительное средство, расположенное с технологической стороны, с соединительным средством, расположенным со стороны прибора.

12. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.11, в которой фланец включает в себя буртик, выполненный с возможностью восприятия усилия зажима для поджима фланца к прибору для измерения давления.

13. Полимерная система с вынесенным уплотнением по п.12, дополнительно содержащая уплотнение, расположенное между буртиком и прибором для измерения давления.

14. Способ передачи по текучей среде давления биореактора прибору для измерения давления, при этом способ включает в себя этапы, на которых:

обеспечивают полимерную систему с вынесенным уплотнением по п.1, имеющую соединительное средство, расположенное с технологической стороны, и соединительное средство, расположенное со стороны прибора, а также трубку, соединяющую по текучей среде соединительное средство, расположенное с технологической стороны, с соединительным средством, расположенным со стороны прибора;

присоединяют соединительное средство, расположенное с технологической стороны, к биореактору;

выполняют стерилизацию биореактора и по меньшей мере соединительного средства, расположенного с технологической стороны;

присоединяют соединительное средство, расположенное со стороны прибора, к прибору для измерения давления;

вводят образец в биореактор; и

используют прибор для измерения давления для измерения давления в биореакторе.

15. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя этап, на котором заполняют полимерную систему с вынесенным уплотнением после присоединения соединительного средства, расположенного со стороны прибора, к прибору для измерения давления.

16. Способ по п.14, дополнительно включающий в себя этап, на котором отсоединяют полимерную систему с вынесенным уплотнением от прибора для измерения давления и выбрасывают биореактор вместе с полимерной системой с вынесенным уплотнением.

17. Измерительная система для жидкости, содержащая:

полимерную систему с вынесенным уплотнением по п.1, включающую в себя:

расположенное с технологической стороны соединительное средство, выполненное с возможностью присоединения к одноразовому контейнеру, при этом соединительное средство, расположенное с технологической стороны, образовано из полимера и имеет расположенную с технологической стороны изгибаемую диафрагму, которая выполнена с возможностью изгибания в ответ на давление в одноразовом контейнере;

расположенное со стороны прибора соединительное средство, соединенное по текучей среде с расположенным с технологической стороны соединительным средством посредством трубки, заполненной изолирующей текучей средой, при этом соединительное средство, расположенное со стороны прибора, выполнено с возможностью присоединения к измерительному прибору, при этом соединительное средство, расположенное со стороны прибора, образовано из полимера и выполнено с возможностью передачи по текучей среде давления текучей среды к измерительному прибору; и

измерительный прибор, присоединенный к полимерной системе с вынесенным уплотнением, при этом измерительный прибор имеет изолирующую диафрагму, соединенную по текучей среде с расположенным со стороны прибора соединительным средством полимерной системы с вынесенным уплотнением и выполненную с возможностью выдачи выходного сигнала на основе давления, переданного соединительным средством, расположенным со стороны прибора.

18. Измерительная система для жидкости по п.17, в которой полимерная система с вынесенным уплотнением включает в себя датчик температуры, присоединенный к измерительному прибору.

19. Измерительная система для жидкости по п.17, в которой измерительный прибор включает в себя локальный дисплей.

20. Измерительная система для жидкости по п.19, в которой измерительный прибор обеспечивает беспроводную передачу выходного сигнала.

21. Измерительная система для жидкости по п.17, в которой измерительный прибор обеспечивает индикацию уровня жидкости в одноразовом контейнере на основе измеренного давления и известной плотности жидкости.