探针组件及其使用方法与流程

1.本发明涉及一种探针组件及其使用方法，尤其是一种一次性使用的混合袋系统或生物反应器领域使用的探针组件及其使用方法。


背景技术：

2.一次性产品具有免于洁净度验证、降低成本、降低污染风险并提高生产周转率的优点，因此在制药和其他行业中变得越来越流行。在一些制造过程中，生物反应器和混合装置必不可少。复杂生物产品的生产，例如小分子、大分子、蛋白质或病毒抗原，需要从上游至下游进行多个处理步骤，上游如培养基和其他溶液制备、细胞培养或发酵，下游如澄清、纯化、储存或灌装需要严格控制，以使最终产品达到所需产量。
3.为了控制过程，通常使用各种传感器并将其放置在设备中以进行监视或反馈控制。对于一次性使用的混合袋系统或生物反应器，将各种传感器例如热电偶、导电度计、ph或溶氧传感器介入到混合容器中进行控制。将传感器集成到混合容器(尤其是一次性容器)中非常繁琐，并且必须谨慎行事，以避免污染。目前市面上已经开发出非侵入性或一次性使用的传感器，但是与传统传感器相比，该传感器较不稳定、不可靠和/或昂贵。大多数一次性传感器已安装在柔性一次性容器上，由于传感器已嵌入袋中而难以使用标准溶液重新校准。一次性传感器还存在保存期限短的问题，当与柔性容器同时运送时，此问题限制客户一次可以购买的容器数量，从而增加了购买和交付成本。
4.目前可高压灭菌的探针，例如ph值和溶氧探针已在同一行业中使用了数十年，已经证明是可在该行业中使用的可靠产品。在校准之前，可高温高压灭菌的探头位于容器外部，使其更易于校准。探针独立于柔性容器，因此，探针的任何损坏或故障都可以在不将柔性容器一起舍弃的情况下进行修理或更换为新探针。因此，在解决上述问题(包括可靠性较低、保质期短、成本较高、难以校准等)之前，在一次性传感器中，目前可高压灭菌传感器在该行业中仍发挥着重要作用。
5.为了将传统的可高压灭菌的探头与一次性袋、容器或管连接，需要一种传感器连接器和一种将传感器无菌地插入容器或管中的方法。目前已有相关产品，如美国专利号为us 7,901,934揭露将一次性连接器与波纹管或可折叠支撑座一起应用在探针护套的前面，作为探针组件。探针安装在探针组件的探针护套内部，并进行高压灭菌后，将探针组件上的一次性连接器与柔性袋侧的一次性连接器连接起来，以完成连接。然后，通过压缩波纹管，使探针通过相连的探针护套内腔和柔性袋上的端口进入袋中，压缩后，利用固定波纹管的设备，以避免探针弹回。
6.然而，该设计具有复杂的结构，安装后通常与波纹管相连的螺钉适配器会发生故障或泄漏，使传感器和柔性袋(通常是昂贵的生物反应器)损坏。由于材料的柔韧性，适配器无法牢固地固定在探针上，通常会从该部分泄漏。该设计的另一个缺点是柔性容器中的流体会流入探针组件腔室和波纹管，当在柔性容器和探针之间拆卸的过程，当柔性容器内的压力变大时，波纹管会膨胀，使更多的溶液侵入，造成操作更加麻烦。其他专利也采用类似
的概念，但其中一些更为复杂，例如ge healthcare提出的美国专利号us 9,891,080公开了一种刚性护套，并且通过类似柱塞的结构使探针向前推进，其中柱塞一侧为密封。探针组件和柔性袋之间的连接也通过一次性连接器进行。为了避免波纹管或可折迭支撑座的设计，它使用更复杂的设计来实现类似的功能。密封部分是带有o形圈的活动插销，在安装过程中也会产生泄漏或污染的危险。
7.atmi bvba公开的美国专利号为us 8,568,657，是使用一种透气性袋子以避免hyclone专利中的波纹管设计带来的不利影响。但安装后，袋子会变平并在操作区域中占据较大的空间，如安装两个或多个传感器探针，则该袋甚至会与同一操作区域中的其他探针或设备发生冲突。颇尔公司(pall corporation)的另一项美国专利(us 9,410,626)使用一种密封系统来防止流体从流体容器泄漏到容纳传感器探针的内腔。为此，在波纹管或柔性透气袋前面的连接器中采用密封设计，这当然只是对先前发明改进的一部分，但并未通过使用波纹管作为工具来改变主要设计用于将探针推进到装有液体的柔性袋中。
8.现有技术中的所有设计都显示出不可靠、复杂或占用空间的缺点，而可能会导致泄漏或增加使用空间，对于柔性袋和传感器探针之间的无菌连接并没有提供良好而可靠的解决方案。本发明旨在简化具有柔性袋的无菌探针组件的设计，并使操作更可靠且无风险。


技术实现要素：

9.本发明提供一种探针组件装置，将传感器探针无菌地插入并安装到容器中，该探针组件装置可以在正常环境下进行无菌连接，而无需现场消毒或在无菌环境下运行。该探针组件装置比现有技术中的装置尺寸小，因此不需要长的传感器探头，不会占用较大的额外空间，以避免在操作过程中可能会与其他设备发生冲突。该探针组件装置可以是一次性且可高压灭菌的，且不包含任何柔性部件，因此安装后不会残留从容器中流出的流体，从而避免在操作过程中和操作之后的任何混乱或繁琐的操作。
10.本发明涉及一种用相对简单的方法将已灭菌的ph、溶氧(do)、电导度计等传感器探针安装到无菌的可挠性容器、刚性容器、半刚性容器或导管中的装置和方法。不需要在无菌环境下操作，且不会增加污染的风险，在操作期间和之后不会造成泄漏，在设备中不会残留液体残留物，以避免在拆卸期间或之后引起泄漏问题。
11.根据上述的一种探针组件，包含：一探针组件单元，包含：一第一无菌连接器；以及一探针适配器，与该第一无菌连接器直接或间接连接，以及该探针适配器以螺旋固定一传感器探针。
12.根据上述的一种探针组件，包含：一探针组件单元，包含：一第一无菌连接器，与一第二快速连接器直接或间接连接；以及一探针适配器，与一第一快速连接器连接，其中该探针适配器以螺旋固定一传感器探针，以及该第一快速连接器与该第二快速连接器之间具有一间距。
13.本发明还提供了一种探针组件的使用方法，其包含：
14.将该第一无菌连接器与该第二无菌连接器连接；以及
15.推进该传感器探针，使该传感器探针的一检测端依序通过该第一无菌连接器、该第二无菌连接器及该端口至该容器的内部，并由该探针适配器固定。本发明还提供了另一种探针组件的使用方法，其包含：
16.将该第一无菌连接器与该第二无菌连接器连接；以及
17.推进该传感器探针，使该传感器探针的检测端依序通过该第一无菌连接器、该第二无菌连接器及该端口至该容器的内部，并由该第一快速连接器与该第二快速连接器结合固定。
18.本发明的探针组件及其使用方法，利用螺旋结构或公母快速连接器结合使探针无菌地插入至容器中并固定，具有更简易的结构且不会占用较大的空间，以避免繁琐操作或装置间的碰撞可能造成的污染风险。
附图说明
19.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
20.图1a为本发明第一实施例的探针组件的分解侧视图。
21.图1b为本发明第一实施例的探针组件中的探针组件单元与探针结合的侧视图。
22.图2为安装于本发明第一实施例的探针组件的支架俯视图。
23.图3a为本发明第二实施例的探针组件的分解侧视图。
24.图3b为本发明第二实施例的探针组件中的探针组件单元与探针结合的侧视图。
25.图4a为本发明第三实施例的探针组件的分解侧视图。
26.图4b为本发明第三实施例的探针组件中的探针组件单元与探针结合的侧视图。
27.图5a为本发明第四实施例的探针组件的分解侧视图。
28.图5b为本发明第四实施例的探针组件中的探针组件单元与探针结合的侧视图。
29.图6为本发明第一实施例的探针组件的使用流程图。
30.图7为本发明第二实施例的探针组件的使用流程图。
31.图8为本发明第三实施例的探针组件的使用流程图。
32.图9为本发明第四实施例的探针组件的使用流程图。
33.附图标号说明：
34.a接收单元
35.b探针组件单元
36.01端口
37.02容器
38.03第一无菌连接器
39.03'第二无菌连接器
40.04,05,05',05”管
41.06探针适配器
42.07袋或塑料管
43.08束线带
44.09传感器探针
45.10操作端开口
46.10'固定端开口
47.11支架
48.12刚性管
49.13第一快速连接器
50.14第二快速连接器
51.19信号电缆
52.20外部装置
53.s601～s605步骤
54.s701～s705步骤
55.s801～s805步骤
56.s901～s905步骤
具体实施方式
57.以下将详述本发明的各实施例，并配合附图作为例示，使读者对本发明有较完整的了解。本文的说明可广泛地施行于其它的实施例中，在本发明精神下，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都应包含在本发明的范围内。本发明的专利权应以权利要求书的范围作为界定基准。特别注意的是，附图仅为示意的用，并非代表组件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求附图的简洁。
58.本发明提供一种探针组件，其使得能够在传感器探针与一次性柔性袋之间进行无菌且可靠的连接，其他优点包括：1.该探针组件比现有技术中的装置短，因此不需要长的传感器探头，这将节省探针的空间和成本；2.该探针组件在安装前后的尺寸较小，不会产生额外的体积而占用与其他设备冲突的额外空间；3.该探针组件为一次性使用且可高压灭菌；4.该探针组件不包含任何柔性部件，并且在安装后仍保持刚性，一枢轴点支撑即可将该探针组件固定到位，以及不会残留从容器中流出的流体，以免在操作过程中和操作后造成任何混乱或繁琐的操作。
59.本发明的探针组件包括在组装之前用于封入一传感器探针的一探针组件单元及一接收单元。其中，接收单元通过管将容器上的端口和一次性无菌连接器连接，该端口可以是焊接在容器上的端口，也可以是从容器中突出的端口。一次性无菌连接器可使用任何品牌，例如pall的gehealthcare的cpc的saintgobain的pure等。而gehealthcare的由于尺寸更小以及与传统三夹钳类似的简易操作更适合。因此，以下实施例中将使用无菌连接器用作示例之一。然而，这并不意味本发明限于某些类型的无菌连接器。
60.参照图1a，为本发明第一实施例的探针组件的分解侧视图。本发明的探针组件包括一接收单元a和一探针组件单元b。接收单元a用于接收探针组件单元b，接收单元a包含具端口01的容器02、第二无菌连接器03'和将端口01和第二无菌连接器03'连接的管04。其中，接收单元a的容器02可以是刚性塑料容器或柔性袋，管04优选是能够进行伽马射线照射和高压灭菌的硅树脂管或c形挠性管，端口01优选地通过焊接密封在容器02的壁上。
61.参照图1b，为本发明第一实施例的探针组件的探针组件单元与探针结合的侧视图。探针组件单元b包含一次性使用的第一无菌连接器03、具有内螺纹和o形环(图未式)且可和传感器探针09锁配的探针适配器06、将第一无菌连接器03与探针适配器06连接的管05以及密封容器，其中该密封容器为具有两端开口的袋或塑料管07，袋或塑料管07的一端开
口通过束线带08或其他方式与管05固定。在一些实施例中，管05优选是能够进行高压灭菌的硅树脂管或c-flex管，袋或塑料管07可优选地是气体可渗透的，其使得蒸汽或其他消毒气体能够渗透到袋中，然而，由于一次性使用的第一无菌连接器03通常具有允许气体或蒸汽渗透的端部，因此袋或塑料管07中的气体渗透功能仅是选择性的，袋或塑料管07可用常规热封机透过热焊接使操作端开口10密封，亦可透过盖、夹具或拉链或其他能够封闭开口的装置作密封，将可高压灭菌的传感器探针09及探针适配器06密封于内。传感器探针09可以是ph探针、溶氧探针或其他类型探针，在将探针组件单元b与接收单元a连接之前，先用标准品校准传感器探针09。探针适配器06具有能够与传感器探针09上的螺纹配合的反向螺纹，用以螺旋固定传感器探针09。
62.参照图2，为安装于本发明第一实施例的探针组件的支架俯视图。可选择地从袋或塑料管07的外部施加一支架11，以将位置固定在传感器探针09和探针适配器06之间，以避免传感器探针09的移动造成在运输和高压灭菌期间伤害探针主体。
63.参照图3a及图3b，为本发明第二实施例的探针组件的分解侧视图及探针组件单元与探针结合的侧视图。在此实施例中，除前述第一实施例的组件配置基础上，探针组件还包含一刚性管12，其一端通过管05与第一无菌连接器03连接，另一端通过管05'与探针适配器06连接。其次，第二实施例中采用开口较大的袋或塑料管07，其固定端开口10'透过热焊接与刚性管12固定，操作端开口10则待传感器探针09通过袋或塑料管07插入探针组件单元b后，用常规热封机通过热焊密封。
64.参照图4a及图4b，为本发明第三实施例的探针组件的分解侧视图及探针组件单元与探针结合的侧视图。在此实施例中，除前述第一实施例的组件配置基础上，探针组件还包含一第一快速连接器13以及一第二快速连接器14，第一快速连接器13通过管05'与探针适配器06连接，第二快速连接器14通过管05与第一无菌连接器03连接，其中，第一快速连接器13与第二快速连接器14之间具有一间距，当结合时，第一快速连接器13与第二快速连接器14可彼此机械地固定。另外，探针适配器06可以选择性地不包含o形环。
65.参照图5a及图5b，为本发明第四实施例的探针组件的分解侧视图及探针组件单元与探针结合的侧视图。此实施例为结合第二和第三实施例，针组件还包含一刚性管12，刚性管12的一端通过管05与第一无菌连接器03连接，另一端通过管05”与第二快速连接器14连接，第一快速连接器13透过管05'与探针适配器06连接，其中，第一快速连接器13与第二快速连接器14之间具有一间距。
66.参照图6及图7，为本发明第一及第二实施例的探针组件的使用流程图。步骤s601、s701：将第一无菌连接器03与第二无菌连接器03'连接，在一些实施例中，袋或塑料管07可选择地收折于支架11内；步骤s602、s702：将固定于探针适配器06与传感器探针09之间的支架11卸除；步骤s603、s703：以手或工具从袋或塑料管07的外部将传感器探针09推进，使传感器探针09的检测端依序通过该第一无菌连接器03、该第二无菌连接器03'及该端口01至该容器02内部，其中在第二实施例中，通过第一无菌连接器03前先通过刚性管12，并以探针适配器06将传感器探针09固定；步骤s604、s704：移除袋或塑料管07的操作端密封处，以露出传感器探针09的信号端；步骤s605、s705：将传感器探针09的信号端由信号电缆19连接至外部装置20，以进行量测及反馈控制。
67.参照图8及图9，为本发明第三及第四实施例的探针组件的使用流程图。步骤s801、
s901：将第一无菌连接器03与第二无菌连接器03'连接；步骤s802、s902：将固定于探针适配器06与传感器探针09之间的支架11卸除；步骤s803、s903：以手或工具从袋或塑料管07的外部将传感器探针09推进，使传感器探针09的检测端依序通过第一无菌连接器03、第二无菌连接器03'及端口01至容器02内部，其中在第四实施例中，通过第一无菌连接器03前先通过刚性管12，同时第二快速连接器13向第一快速连接器14推进并结合固定；步骤s804、s904：移除袋或塑料管07的操作端密封处，以露出传感器探针09的信号端；步骤s805、s905：将传感器探针09的信号端由信号电缆19连接至外部装置20，以进行量测及反馈控制。
68.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。