在用于生物处理应用的流体引导元件的灭菌中的及关于其的改进的制作方法

1.本发明总体上涉及由紫外(uv)光对流体引导元件进行灭菌，并且更具体地涉及用于生物处理应用的这种流体引导元件的用途。


背景技术：

2.在本文中，"无菌的(sterile)"和类似用语如"无菌(aseptic)"旨在表示生物负荷降低到足以满足元件的预期目的需求的水平，并且因此出于实际目的，在本文中，元件的灭菌意味着生物负荷降低到足以使元件发挥其功能，而不会引入过度的生物负荷。
3.大体上，许多封闭流体系统需要无菌条件以为了成功运行。例如，生物处理、医疗设备、食品加工、酿造和水处理是使用封闭无菌系统的一些实例，所述封闭无菌系统被预灭菌并保持密封以维持无菌性。
4.在使用之前，此类系统可用化学品(如氢氧化钠、环氧乙烷气体)、用蒸汽，或用辐射(如伽马辐射或紫外光)进行清洁。当然，并非所有这些方法对于所有封闭流体系统都可接受。
5.然而，在许多情况下，需要接近另外地封闭的系统，例如为了提取或部分提取成品流体或产品，或为了取样，或为了引入流体(如试剂或成分)，或为了使用探针或传感器监测流体。在那些情况下，总是存在将污染物(如细菌、真菌、病毒、酶和类似的简单形式的生物，在此统称为"微生物")引入系统中的风险。
6.因此，在许多情况下，即使在对空系统进行初始灭菌之后，也需要进行过程中的灭菌和清洁。一种特别有问题的系统是生物反应器中的细胞培养，其中常闭系统保持在促进微生物生长的条件下，并且其中在细胞培养过程期间进行许多侵入性过程。例如，种子细胞的初始引入、氧和细胞营养物的引入、细胞取样，以及细胞或细胞产物(如抗体或其它蛋白质)的收获。
7.为了解决潜在的污染，已经提出了旨在在系统打开时维持无菌性的各种联接件和技术，但即使在其中存在人类活动的所谓洁净室条件下，在存在这些机械联接件的情况下也永远不能保证绝对无菌性。
8.已经提出了市面上可获得的无菌联接件，例如在美国专利6,679,529、wo2009/002468和wo2013/147688中提出并以商品名readymate
®
销售的，当连接两个在其它方面无菌的流体系统时，该无菌联接件提供了确保无菌性的最佳方法之一，由此将各自由膜覆盖的一对连接件放在一起，并且一旦将连接件放在一起，就移除膜，使连接件相互连接，但绝不暴露在其环境中。还有许多其它机械构想，其使用在配合后暴露的公部分和母部分。它们的缺点是需要仔细的手动操作以为了有希望进行无菌连接。
9.另外，当用于生物处理应用时，在现有技术系统设计情况下的一个主要问题涉及控制可能被捕获在例如生物反应器的接头或停滞区中的微生物的问题。这些系统在使用时可能难以保持清洁，并且在使用时需要保持无菌。因此，任何停滞区都是非常不期望的，因
为它们可能会捕获生物材料，所述生物材料可能会降解并随后将病原体或其它非期望的材料释放到处理批次中。因此，任何此类污染都可能导致需要被丢弃的整批生物制药产品。


技术实现要素：

10.本构想的发明人已经意识到，即使具有最好的无菌连接件，也总是存在微生物污染的风险，且因此需要不同的途径，并设想需要在联接两种流体系统之前、期间或之后的更好的用于灭菌的方法。发明人提出使用能透射紫外光的流体连接件或形成封闭流体系统的一部分的其它流体引导元件，如管联接件、流体传输端口、阀、流体取样接口、可移除传感器端口、塞子，以及其中微生物可能从外部环境穿过进入常闭流体系统中的任何位置，或其中常规预灭菌方法不能到达的区域中，如太窄而不允许清洁流体通过的接头或停滞区域(所谓的死角)。这些流体引导元件可在它们连接到封闭系统之前和/或之后，在暴露于紫外光时将紫外光透射到其流体接触表面，以便对流体接触表面和相邻区域进行灭菌。
11.紫外(uv)光谱介于200至400纳米之间。所谓的此c类紫外线部分(波长约为254纳米)特别适合灭菌，因为已经发现其能够毁灭微生物，或至少破坏其dna，其防止例如病毒或孢子随后感染细胞。约255-265纳米(例如从市面上可获得的led发出的约260纳米)的紫外光特别合适，因为其为c类紫外线辐射，并且很少或不产生热量，这意味着此类led可靠近敏感部分或液体放置，而没有因热而破坏它们的风险。led的尺寸还使其适合放置在流体引导元件之中、之上或附近，以提供局部灭菌紫外光。
12.应当理解，提供以上概述是为了以简化形式介绍在以下详细描述中进一步描述的构想中的一种选择。其并不旨在确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围只由详细描述之后的权利要求书限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本说明书的任何部分中提到的任何缺点的实施方案。本说明书的上述优点和其它优点和特征在单独或结合附图考量时，从以下详细说明中将变得显而易见。本发明扩展到本文公开的特征的任何组合，无论这种组合是否在本文中明确提及。此外，在组合地提及两个或更多个特征的情况下，例如在同一段落中，意图是在不扩展本发明的范围的情况下可单独要求保护这些特征。来自以下描述的不同实施例的特征可在任何权利要求中汇集在一起。
13.以其最宽泛的形式，本发明提供了根据权利要求1的流体引导元件，其具有由从属权利要求1的权利要求限定的优选特征。
14.本发明还提供了一种如权利要求12所限定的方法。
附图说明
15.本发明可以多种方式实施，下面参照附图描述其例证性的非限制性实施例，在附图中：图1示出了管联接件形式的流体引导元件的第一实施例；图2示出了改进的管联接件形式的流体引导元件的第二实施例；图3a、3b和3c示出了流体引导元件的第三实施例的不同操作位置；以及图4和5示出了流体引导元件的其它实施例。
具体实施方式
16.结合附图参考以下描述可更好地理解本发明及其目的和其优点，其中相同的参考标记在图中表示相同的元件。
17.参看图1，示出了流体联接件100形式的流体引导元件。联接件100包括本体130和配合面110，本体具有用于接纳塑料管120的倒钩132，塑料管借助于夹具122夹紧至倒钩。联接件100旨在在其配合面110处装配到互补联接件(未示出)。在使用中，本体130的内表面134和配合面110与流体接触。在使用中，配合面110提供到互补面，并且一旦它们各自的环形密封件112接触，它们各自的密封膜114就从由环形密封件提供的面之间的间隙中一起拉出。互补联接件可借助于环形夹具(未示出)保持在一起，该环形夹具将它们各自的外凸缘136保持在一起。该系统允许很好地保证维持预灭菌联接件的无菌性，但一旦断开，联接件则变得受污染，可能会污染流体系统。
18.在该实施例中，在壳体130的延伸部140中设有灭菌紫外led电路150，其包括按压开关152、紫外led154、电池156和限流电阻器158。led根据需要提供紫外灭菌光，紫外灭菌光可在整个壳体130内反射穿过以阴影线示出的区域，甚至进入可能藏匿微生物的任何空隙或紧密接头，例如倒钩外表面处的空隙138。
19.在使用中，可在与另一个类似的联接件联接之前和/或在进行此联接之后对联接件的流体接触表面134和110进行灭菌。如果连结的管120或等效部分也制成透明的，则紫外光也将通过内反射沿管传播至少一点距离，因此它们也将部分地灭菌。在细化方案中，本体130的外表面144具有紫外光反射特性，例如抛光和镀金属表面或内部镜面，以更好地将光朝向流体接触表面134反射回。
20.在各种备选实施例中，可提供可远程控制、非接触供电和/或晶体管开关操作的紫外led电路。这种紫外led电路可提供成用于多个生物处理系统构件，并且例如由远程计算机系统集中操作。因此，这可以能够提供可以协调方式操作以改善灭菌效率的自动化生物处理系统。
21.图2示出了与联接件100类似的流体联接件形式的另一个流体引导元件200，其中类似的部分具有相同的最后两位数字。在该实施例中，如上所述，流体接触表面234和210在使用中再次利用内部地从紫外led电路250反射的光灭菌。在此情况下，容纳led电路250的延伸部240还包括护罩242，护罩紧紧地安置在本体230上并在与本体230相邻的表面(除靠近led254的区域256外，以允许光进入透明本体230中)上具有高反射表面244(如抛光金属或电镀金属化饰面)。这种布置比图1的实施例更有效，因为更多的led光由反射表面再循环，并且可改装到没有提供led电路的现有联接件。作为备选，本体230可具有高反射性外表面(具有相当于窗口256的窗口)，例如镜面外表面，以代替反射护罩242，在此情况下护罩242将仅用作用于uv电路250(包括其相邻的led光源254)的可移除安装件。
22.图3a以流体管320和两件式管夹具330/340的形式示出了另一个流体引导元件300。在此意图的是，外管夹具340容纳led电路350，以用于向内管夹具330提供灭菌光。假设管320对紫外光也是透明的，则紫外光通过内管夹具330的传播将借助于管320的内表面334和在管320与装配在管320内的其套管30之间的管接头338的内反射进行灭菌。
23.另外参看图3b和3c，可看出内夹具330在使用中在套管30上轴向滑动，且然后外夹具340在内夹具330上轴向滑动，以围绕管320挤压内夹具330以使其在套管30上保持就位。
在该夹紧过程期间，紫外led可被照明以提供led的一些相对移动以及一段时间，以提供联接件300的完全灭菌。
24.图4示出了端口400形式的流体引导元件，其适合于接近生物处理容器40，例如用于供应流体、用于抽取流体、用于取样或用于将探针或传感器插入容器中。当不使用时，例如使用螺帽(未示出)密封端口。端口400包括对紫外光透明并具有流体进入孔口420的本体430，以及容纳紫外led电路450的本体延伸部440。本体是透明的并且允许紫外光在端口使用之前、期间和/或之后传播到孔口420的流体接触表面434。在此情况下，该端口可能用于紧挨着细胞或其它生物材料使用，且因此容器40的壁42由不透射紫外led的塑料制成，以防止由杂散紫外光破坏容器的内容物。
25.图5示出了球阀500形式的流体引导元件，其包括阀体530，阀体容纳包含多个led的紫外led电路550。本体550对紫外光是透明的，并且包括流体通路520，以及旋转阀机构538，每个旋转阀机构都可通过允许光通过围绕本体的内反射传播到通路520和本体530与机构538之间的阀接头来灭菌。因此，阀的各种通路和任何接头或死角都可在阀使用之前和之后进行灭菌。也可通过这种方式对备选的阀布置进行灭菌。
26.将为明显的是，可使用与上述那些类似的其它布置，使得流体引导元件可由紫外光进行灭菌，以便于其随后在大体封闭的流体系统中使用。
27.然而，可能使用能较弱地透射紫外的材料(即那些没有特别好地透射光或吸收紫外光的材料)进行灭菌，只要元件的每毫米厚度透射至少5%的紫外光(5%/mm)，则可确保有效的灭菌。
28.可用于透射紫外光的材料很多，例如玻璃，例如石英玻璃是合适的。然而，对于通常用于生物处理和医疗应用中的一次性产品，塑料将会更经济。在这方面，通常还应在使用前对塑料构件进行伽马预灭菌，这对于某些塑料来说会降低其紫外光透射性能。合适的塑料是：聚丙烯(pp)，但随着时间的推移紫外退化是一个问题；聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，其针对处于波长短于250nm中的光不是特别能透射紫外的，但针对处于260nm波长附近中的光，其透射特性是可接受的，即约50%/mm；聚二甲基硅氧烷(pdms)，但其不易注塑成型；聚酰亚胺(pi)，例如氟化pi，其很稳定并在制成无色时透射所有紫外光。
29.在使用能较少透射的材料的情况下，或需要更快灭菌的情况下，则可使用一个以上的led，例如可在上述实施例的任何中使用一圈led。
30.尽管已经描述和图示了示例性实施例，但是对于技术人员而言显而易见的是，在不脱离要求保护的本发明的范围的情况下，可对那些实施例进行添加、省略和修改。例如，为了方便起见，电路150,250,350,450和550旨在具有本地功率供应装置，例如来自电池。这种布置适合一次性类型的流体引导元件，如一次性流体联接件，但在需要可重复使用的元件的情况下，可使用远程功率供应装置，例如插入式直流供应装置。仅图1的实施例描述为可选地包括背向反射外表面，但其它实施例也可包括这样的表面。