冻干容器填充固定装置、系统及使用方法与流程

冻干容器填充固定装置、系统及使用方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年3月14日在美国专利商标局提交的标题为“多部分冻干容器及使用方法”的第62/818,214号美国临时专利申请、要求于2019年12月23日在美国专利商标局提交的标题为“冻干装载托盘组件和系统”的第62/952,752号美国临时专利申请以及要求于2020年2月6日在美国专利商标局提交的标题为“冻干容器填充固定装置、系统及使用方法”的第62/971,072号临时专利申请的优先权，这些临时专利申请中的每一个通过引用以其整体并入本文。
3.本发明在美国国防部授予的合同号为h92222
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0081的政府支持下完成。政府对本发明享有一定的权利。


背景技术：

4.本技术涉及对复合流体，例如人或动物的血液或血浆的冻干。特别地，本技术描述了一种用于制备在冻干过程中使用的柔性冻干容器的气体填充固定装置，包括相关的系统和方法。气体填充固定装置是刚性壳体，该刚性壳体被构造成容纳柔性冻干容器并向操作者提供气体填充指示。该系统包括气体填充固定装置、冻干容器和冻干机。该方法涉及在冻干过程中包含气体填充固定装置。
5.已知用于对流体进行冻干的各种方法。这种方法的一个示例在韦默等人的标题为“冻干容器及使用该容器的方法”的第2019/0106245号的美国申请公开中有所描述。在所描述的方法中，气体被添加到容纳待冻干的流体的柔性冻干容器中。为了在待形成的冰团块上方产生蒸汽空间，在冷冻步骤之前，气体被添加到柔性冻干容器中。在所形成的冰团块上方包含蒸汽空间利于整个升华和解吸过程中的蒸汽流动。
6.目前，用于将正确的气体体积输入到柔性冻干容器中的简单且精确的装置是不存在的。当前的气体填充过程通常是手动执行的，并因此被认为是繁琐和不精确的。这种不精确进而可能导致分批冻干过程中的不一致。因此，本技术描述了对用于在例如血液或血液产品的生物流体的冻干中执行气体填充步骤的当前设备和技术的改进。
7.尽管鉴于上述考虑提供了本技术的特定实施例，但本文所讨论的特定问题不应被解释为以任何方式限制本公开的实施例的适用性。


技术实现要素：

8.提供本发明内容是为了以简化的形式介绍本技术的一些实施例的方面，并且不旨在包括所要求保护的发明的所有关键或必要元件的详尽列表，也不旨在限制权利要求的范围。
9.一个方面，实施例提供了一种用于在冻干中使用的气体填充固定装置。气体填充固定装置包括机架、填充指示器和盖。机架和盖一起形成腔，该腔被构造成接纳沿着腔的纵向轴线布置在腔中的柔性冻干容器。
10.另一个方面，实施例提供了一种用于对流体进行冻干的系统。该系统包括冻干容
器、冻干机和气体填充固定装置。气体填充固定装置包括机架、填充指示器和盖。
11.又一个方面，实施例提供了一种用于对流体进行冻干的方法。该方法包括：将液体输入到柔性冻干容器中，将冻干容器的一部分输入到气体填充固定装置中，将气体输入到冻干容器中，基于来自气体填充固定装置的填充指示器的指示确定适当的气体填充体积，将冻干容器装载到冻干机中以及对流体进行冻干。
12.本技术的进一步实施例包括用于对流体进行冻干的附加方法、装置和系统。流体可以是任何合适的液体，包括人或动物的血浆。
附图说明
13.参照以下附图描述非限制性和非穷尽性实施例。
14.图1是根据现有技术的柔性多部分冻干容器的图示；
15.图2是根据现有技术的冻干机的图示；
16.图3是根据本技术的实施例的气体填充固定装置的平面视图；
17.图4a至图4c是根据本技术的实施例的气体填充固定装置的主视图；
18.图5是根据本技术的实施例的气体填充固定装置的侧视图；
19.图6是根据本技术的实施例的容纳柔性冻干容器的气体填充固定装置的透视图；
20.图7是根据本技术的实施例的用于对流体进行冻干的系统的图示；以及
21.图8是示出根据本技术的实施例的冻干过程的工作流程示意图。
具体实施方式
22.通过参考以下详细描述和附图中所描述的实施例，可以进一步理解本技术中描述的原理。尽管下文关于特定实施例示出和描述了特定特征，但本技术不限于所提供的特定特征或实施例。此外，下文实施例可以结合例如人或动物的血液或血液成分的生物流体的冻干来描述，然而，这种描述仅仅是说明性的。本领域技术人员将理解，在许多情况下，本公开的实施例可结合确定正确的气体填充体积来使用。
23.本技术的实施例主要涉及在待冻干的流体的制备中使用的独立固定装置。更具体地，描述了一种气体填充固定装置，该气体填充固定装置使得能够将柔性冻干容器布置在其中，并且当柔性容器中达到适当的气体填充体积时，该气体填充固定装置向操作者提供指示。
24.可以使用本公开中描述的装置和技术制备用于冻干和冻干的任何合适的流体，包括生物流体，例如人或动物的血液或血液产品，例如血浆。
25.在整个本公开中注意到所列举的实施例的各种优点。
26.图1是根据现有技术的柔性多部分冻干容器的图示。
27.参照图1，冻干容器100包括不可透气部段102、可透气部段106和阻塞区110，该不可透气部段包括端口区域104，该可透气部段包括可透气膜108。
28.在操作中，冻干容器100通过被定位在不可透气部段102的端口区域104中的端口来交换流体。流体交换发生在最初用液体血浆填充容器期间和在冻干后用无菌水填充容器以用于重组和输注到患者体内期间。不可透气部段102和可透气部段106通过可剥离密封件或通过在阻塞区110中形成容器的阻塞部而彼此隔离，该阻塞区包含不可透气部段102和可
透气部段106之间的过渡。在这方面，阻塞区(即，可剥离密封件和/或阻塞部的位置)110限定了不可透气部段102和可透气部段106之间的边界。
29.图2是根据现有技术的冻干机的图示。
30.参照图2，冻干机200包括定时和温度控制器202、以及液压搁架系统204。
31.图2所示的冻干机是适用于与本技术的实施例结合使用的传统冻干机的一般图示。合适的传统冻干机的典型部件包括定时和温度控制器、制冷系统、真空系统、冷凝器以及包括能够冻干和加塞的液压搁架系统的室。
32.图3是根据本技术的实施例的气体填充固定装置的平面视图。
33.参照图3，气体填充固定装置300包括机架302、盖310、填充指示器312和手柄314，该机架包括平台304、侧壁306和铰链308。
34.机架302包括平台304、侧壁306和铰链308。盖310通过铰链308附接到机架302。填充指示器312和手柄314分别附接到盖310的底侧和顶侧。
35.机架302的长度和宽度分别表示为“l”和“w”。在图3所示的实施例中，机架302的长度大约为26cm，机架302的宽度大约为17cm。如图所示，用“l
l”表示的盖310的长度与机架302的长度基本一致。用“w
l”表示的盖310的宽度同样与机架302的宽度基本一致。
36.在实施例中，机架302或盖310的尺寸和形状以及它们彼此之间的关系均不受限制。例如，机架302的长度可介于15cm到50cm之间，例如介于25cm到30cm之间，机架的宽度可介于10cm到30cm之间，例如介于15cm到20cm之间。类似地，盖310的长度可介于15cm到50cm之间，例如介于25cm到30cm之间，盖310的宽度可介于10cm到30cm之间，例如介于15cm到20cm之间。
37.在图3所示的实施例中，平台304、侧壁306和铰链308包括聚碳酸酯(polycarbonate，pc)和丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene，abs)的混合物。pc/abs因其韧性和抗冲击性而是优选的。平台304是pc/abs的实心件，而侧壁306和铰链308使用传统的技术来注射模制并取芯以减少质量。盖310是透明的热塑性塑料(例如，丙烯酸)。热塑性塑料因其耐用性和低成本而是优选的。透明使得操作者能够在整个气体填充过程中对冻干容器进行视觉检查。
38.在图3的实施例中，铰链308是枢转铰链类型的。每个铰链308包括分别附接到盖310和平台314的顶部铰链安装件和底部铰链安装件。顶部铰链安装件和底部铰链308安装件中的每一个包括杯状件，该杯状件被构造成容纳销钉的一部分，销钉在顶部铰链安装件和底部铰链安装件之间形成枢转连接。替代实施例不受限制，并且可以包括各种传统铰链，例如替代枢转铰链、金属对接铰链或开榫铰链。填充指示器312是机械计量器，该机械计量器被构造成向操作者提供可视地确定输入的冻干容器的正确气体填充体积的装置。手柄314是塑料的，并且类似于传统的柜门拉手或抽屉拉手。
39.在气体填充固定装置300的个别部件中可以使用各种替代材料。所选择的任何材料在重复使用状态下应具有弹性，包括但不限于塑料、金属和金属合金。在优选实施例中，固定装置的部件通过传统的螺钉彼此附接；然而，固定装置的部件可以使用任何其它传统的技术、硬件、粘合剂等彼此附接或粘附。
40.在各种替代实施例中，缓冲器或类似的工具可以被定位在侧壁306和盖310之间，以吸收盖310闭合的冲击，从而延长固定装置300的寿命。这种缓冲器实施例可以包括各种
材料中的任何一种，包括但不限于例如乙烯丙烯二烯单体(ethylene propylene diene monomer，epdm)橡胶的高密度合成橡胶。选择用于缓冲器的材料应该是减震和耐用的。
41.图4a至图4c是根据本技术的实施例的气体填充固定装置的主视图。
42.参照图4a至图4c，气体填充固定装置400包括机架402、盖410、填充指示器416和手柄418，该机架包括平台404、侧壁406和铰链408，该填充指示器包括第一指示部段414和第二指示部段416。
43.图4a是处于关闭状态的填充固定装置400的图示。图4b是指示适当填充状态的填充固定装置400的图示。图4c是指示过度填充状态的填充固定装置400的图示。
44.在图4a至4c所示的实施例中，机架402由平台404、侧壁406和铰链408构成，该平台、侧壁和铰链一起支撑盖410。形成在组装的部件内的固定装置的腔被构造成沿着其纵向轴线接纳待填充有气体的柔性冻干容器的一部分。
45.如图4a所示，用“w”表示的机架402的宽度大约为17cm。侧壁406的宽度和铰链的宽度中的每一个大约为1.5cm。然而，在实施例中，无论是侧壁406的宽度还是铰链408的宽度均不受限制，并且均可以介于.5cm到5cm之间，例如介于2cm到4cm之间。如图所示，平台404的宽度与机架的宽度一致。然而，在实施例中，平台404的宽度不受限制，并且可以介于10cm到30cm之间，例如介于15cm到20cm之间。在具有不同构造机架的又一个实施例中，平台404的宽度可以与机架的宽度不一致。
46.如图4a所示，用“h”表示的整个固定装置400的高度大约为3.5cm。然而，在实施例中，固定装置的高度不受限制，并且可以介于2cm到8cm之间，例如介于3cm到5cm之间。整个固定装置的高度包括盖410的厚度和平台404的厚度。如图所示，盖410的厚度和平台404的厚度中的每一个大约为0.5cm。然而，在实施例中，无论是盖410的厚度还是平台404的厚度均不受限制，并且均可以介于0.1cm到1cm之间，例如介于0.3cm到0.7cm之间。侧壁406的高度和铰链408的高度各自大约为2.5cm。然而，在实施例中，无论是侧壁406的高度还是铰链408的高度均不受限制，并且均可以介于1cm到5cm之间，例如介于2cm到3cm之间。
47.用“h
c”表示的内腔的高度大约为2.5cm。在实施例中，内腔的高度不受限制，并且可以介于2cm到6cm之间，例如介于3cm到5cm之间。如图4所示，内腔的高度与侧壁的高度和铰链408的高度一致，然而，在包括不同构造机架的替代实施例中，内腔的高度可以与侧壁406的高度或铰链408的高度不一致。用“w
c”表示的内腔的宽度大约为14cm。然而，在实施例中，内腔的宽度不受限制，并且可以介于8cm到20cm之间，例如介于12cm到16cm之间。尽管未示出，内腔的长度通常与机架的长度一致，并且在实施例中，内腔的长度可以相应地变化。在实施例中，固定装置的任何尺寸，包括它们彼此之间的关系，不受限制并且可以变化。
48.如下文所述并在图4a至图4c中所示，填充指示器412是附接到盖410的底侧的竖直取向的线性指示器。填充指示器412可以被认为是包括第一指示部段414和第二指示部段416的传统阈值(go/no
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go)计量器，第一部段指示适当填充状态，第二部段指示过度填充状态。然而，在替代实施例中，填充指示器412的位置和构型不受限制，并且可以在不脱离本技术范围的情况下变化。
49.图4a示出了处于关闭位置的填充固定装置400。也就是说，盖410被抵靠在机架402上，并且填充指示器412从侧壁406的端部部分后面的视角中保持被遮挡。在该关闭位置，填充指示器412不指示任何填充状态。
50.图4b是指示适当填充状态的填充固定装置400的图示。也就是说，柔性冻干容器已被布置在固定装置的腔内，并填充有气体。因此，盖410已被提升，并且填充指示器412的第一指示部段414已暴露，该第一指示部段被构造成指示冻干容器已填充有所需量的气体。在示例性实施例中，绿色用于指示适当填充状态。然而，在替代实施例中，用于第一指示部段的视觉指示器的类型不受限制，并且可以是任何合适的视觉指示器，例如另一种颜色、显著纹理等。
51.图4c示出了处于过度填充状态的填充固定装置400。也就是说，柔性冻干容器已被布置在固定装置的腔内，并过度填充有气体。因此，盖子410已被提升超过适当填充状态，填充指示器412的第二指示部段416暴露，该第二指示部段被设计成指示冻干容器已填充有超过所需量的气体的量。在示例性实施例中，红色用于指示过度填充状态。然而，在替代实施例中，用于第二指示部段的视觉指示器的类型不受限制，并且可以使用与用于适当填充状态的指示器不同的任何合适的视觉指示器。例如，可以使用另一种颜色、不同的纹理等来指示过度填充状态。
52.在实施例中，机架402可以包括部件，部件包括不同的材料。例如，平台404可以包括塑料，而侧壁406和铰链408可以包括金属，反之亦然。在进一步的实施例中，平台404和侧壁406可以形成为单个部件。各种附加材料的选择和设计的组合在本技术的范围内，并且本领域技术人员可以容易地想到。
53.如图4a至4c所示，手柄418类似于传统的柜门拉手或抽屉拉手。手柄418的尺寸可以设置为使得操作者能够用徒手或戴手套的手来操纵盖410。手柄418被布置在盖410的大约中心处，垂直于固定装置400的腔的纵向轴线。在这种构型中，可以将柔性冻干容器的一部分沿着固定装置的腔的纵向轴线装载到固定装置的腔中，并且以使得柔性容器的其余部分能够固定在手柄418的空隙空间中的方式来将柔性容器的其余部分折叠在盖410的边缘上(参见图6)。在这种实施例中，例如切口、凹口或任何其他合适的特征的专用特征可以结合到柔性容器中，以与手柄418配合来固定容器。以这种方式将整个柔性容器固定到填充固定装置400的能力可以简化在填充过程之前获得组合的固定装置和容器的准确重量的过程。
54.图5是根据本技术的实施例的气体填充固定装置的侧视图。
55.参照图5，气体填充固定装置500包括侧壁502、填充指示器506、盖508和手柄510，该侧壁502包括切口部分504。
56.如图所示，当盖508处于关闭位置时，填充指示器506抵靠于邻近侧壁502的一部分并抵靠在距侧壁502的一部分的最小距离处。在给定填充状态下，保持填充指示器506和侧壁502的部分之间的最小距离仅使得填充指示器506的一个填充指示部段能够对操作者可见，从而减少操作者错误的可能性。值得注意的是，侧壁502包括切口部分504，以减少质量并降低成本。
57.在进一步的实施例中，填充指示器506可以被不同地构造，并且可以包括各种替代或附加技术。例如，填充指示器506可以结合到一个或多个固定装置部件中，并且可以包括照相机、传感器、灯或提供视觉指示或执行对气体填充过程的视觉或电子监测或检查的任何其它传统电气或机械装置中的一个或多个。特定类型的照相机、传感器或灯不受限制。例如，所包括的传感器可以选自光学传感器、电感传感器或电容传感器中的任何一种。
58.图6是根据本技术的实施例的容纳柔性冻干容器的气体填充固定装置的透视图。
59.参照图6，气体填充固定装置600被示出为容纳柔性的多部分冻干容器602。
60.如图所示，冻干容器602的不可渗透部分已被装载到固定装置600的腔中，并填充有气体。因此，盖被示为已从机架上提升，使得填充指示器能够向上延伸并指示适当填充状态。冻干容器602的包括透气膜的部分已被折叠在气体填充固定装置600的盖上并被固定在手柄的空隙空间中。将冻干容器602固定在手柄中通过冻干容器602的特征和固定装置手柄的互补特征之间的配合来实现。
61.填充固定装置600有助于操作者在冻干容器602中产生所需的蒸汽空间，以减少在冻干的冷冻步骤期间和之后“粘附”到容器材料上的冰的量。材料和设计的选择应考虑到，在冻干容器602中产生蒸汽空间可使容器压力达到介于每平方英寸(per square inch，psi)0.3磅到每平方英寸(psi)1.0磅之间，例如为每平方英寸(psi).5磅(大约为26mmhg)。
62.图7是根据本技术的实施例的用于对流体进行冻干的系统的图示。
63.参照图7，系统700包括气体填充固定装置702、冻干容器704、冻干装载托盘706和冻干机708。
64.在实施例中，系统700可以变化。例如，系统700可以完全排除冻干装载托盘706。在其它实施例中，系统700可以采用与所示部件不同构造的部件。例如，冻干机708可以与作为单独系统部件的冷冻机结合使用。类似地，可选地构造的冻干容器704可导致不同构造的系统部件，该系统部件在本技术的范围内并且可由本领域技术人员容易地想到。在又一个实施例中，各种定位和固定的特征可结合到系统部件中，以确保使冻干容器正确地定位和固定到每个系统部件。
65.下文包括的示例性工作流程描述了在冻干过程中可以包括气体填充固定装置的实施例的方式。
66.图8是示出根据本技术的实施例的冻干过程的工作流程示意图。
67.参照图8，在步骤802中，目标流体(例如，血浆)输入到柔性冻干容器的不可透气部段中。在步骤804中，冻干容器的不可透气部段装载到气体填充固定装置中。在步骤806中，气体输入到柔性冻干容器的不可透气部段中。在步骤808中，基于来自气体填充固定装置的填充指示器的适当填充指示确定适当的气体填充体积。在该步骤中，优选地，气体为氮气，然而，可以引入替代气体，例如空气、另一种惰性气体或ph调节气体，例如co2。在步骤810中，可选地，冻干容器附接到装载托盘或其它装载设备。在步骤812中，冻干容器装载到冻干机中。在步骤814中，冻干容器中的流体被冷冻，在不可透气部段中产生薄的、均匀厚度的冰结构。在步骤816中，从冻干容器中移除阻塞部，使得能够在冻干容器的不可透气部段和冻干容器的可透气部段之间存在通道。在该步骤中，移除阻塞部可以包括，例如，打开可剥离密封件或释放机械夹具。在步骤818中，施加真空和热能以实现升华和解吸，从而导致冰结构从固相直接相变为蒸汽相。从冰结构释放的蒸汽通过所产生的通道流过冻干容器的腔，并通过冻干容器的可透气部段逸出，将冻干的血浆团块留在不可透气部段中。在步骤820中，可选地，冻干容器回填有惰性气体，以将冻干容器的压力升高到部分大气压力。在步骤822中，冻干容器被阻塞，将不可透气部段与可透气部段分开，以防止冻干物的污染。在步骤824中，可选地，在冻干容器的不可透气材料中产生永久接缝。在步骤826中，可选地，冻干容器在永久接缝处被分开，将冻干的最终产品留在不可透气部段中。
68.尽管在本公开中列举了各种特定实施例，但本领域技术人员将理解，在不脱离本技术的范围的情况下，可针对特定应用实现各种修改和优化。例如，在替代实施例中，填充固定装置可适于同时填充多个冻干容器。同样，固定装置可以被构造成适应任何特定的冻干容器的独特尺寸。在又一个实施例中，气体填充固定装置和其它系统部件可以包括凸片、销、夹子或任何其他传统的附接装置，这些附接装置被构造成将冻干容器固定在正确的位置上。另外，本技术不限于血液或血液产品的冻干。也就是说，本技术的原理可适用于许多流体的冻干。因此，可以在本技术的方法和系统的布置、操作和细节中进行各种修改和改变，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。