CN102971565A - 刚性一次性流路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种刚性一次性流路，该流路单独地或结合蛤壳或歧管系统为一次性装置提供另外的耐压性。在第一实施例中，该装置包括第一片硬质塑料材料和第二片塑料材料。每个片具有第一主表面和第二主表面以及第一主表面与第二主表面之间的厚度。至少一个片以及优选地两个片具有形成在它们里面的流动通道。流动通道形成在片中，以便它们延伸离开片的第一主表面并超出片的第二主表面的法平面。第一片和第二片在它们的邻接的第一主表面彼此形成液体紧密密封。

Description

刚性一次性流路
本申请要求于2010年7月1日提交的美国临时专利申请第61/360,644的优先权的利益，该申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种用于诸如制药、生物制药、营养药、食品或饮料加工等的一次性制造的刚性一次性流路。此外，本发明涉及一种彼此连接的刚性顶部和底部，流路形成在顶部和底部的邻接面中。
背景技术
传统上，在不锈钢路径中加工流体产品诸如生物药品、食品和饮料。在每次使用之间，需要诸如利用热苛性碱溶液对钢管和流体路径进行清洁，然后利用几种体积的热水对钢管和流体路径进行冲洗，并对钢管和流体路径进行蒸汽消毒。
这种系统的一个问题在于，确保系统在每次使用之间被正确地清洁和消毒。另一问题在于，该系统在尺寸或结构方面不够灵活，将用户限制于由结构指定的设置体积和方法。
这导致了近来采用塑料柔性容器和基于它们的系统。最简单的是塑料组件诸如通过塑料管彼此连接的袋子。这种系统的一个问题在于，由于塑料自身的限制，该系统不能在任何高压使用。第二个问题在于，它需要稳定或固定到使用它的表面。
一种方法是使用蛤壳式或两件式歧管，该歧管具有流动通道结构或相对比较平坦的可压缩表面，在它们之间能够夹住组件的管和/或整个组件以便能够使它保持在合适的位置并具有一定的耐压性。参见WO 2009/017614。
另一选项是使用平坦的或未成形的袋子和歧管，在这些歧管中包含所希望的流动通道。袋子被放置在歧管之间并稍微受到限制。与在袋子的流动通道下方的那些部分对应的袋子部分随后利用气体或液体而稍微膨胀，从而这些袋子部分充有歧管的流动通道。歧管随后在袋子周围被封闭，在歧管中在袋子内形成所希望的流动路径。参见2009年1月23日提交的FR0959435。
这些装置在它们的操作和制造的复杂性以及它们的在压力下泄漏的可能性方面具有它们的限制。例如，使用分开的部件(诸如，袋子和管或未成形的袋子)并将它们放置在歧管中仍然局限于可运行该装置的压力，因为袋子(经常地，管)耐压性通过使用壳或歧管而仅微小地提高。在仅使用一个袋子并通过使袋子的各部分膨胀到形成在歧管内表面中的通道中而形成流体路径的系统中，这种情况甚至更加严重。在这种情况下，袋子的各层之间的密封限制能够使用的压力的量。另外，当使用单独部件(诸如，通过焊接到袋子的塑料端口连接到袋子的管)时，必须应付获得并保持所有部件之间的良好的液体紧密密封。经常地，泄漏将会发生在管固定到袋子的地方。歧管装置不阻止这种泄漏发生并且在更高的压力运行该系统，并在一些情况下使泄漏更加严重。
本发明提供一种不同的用于形成一次性路径的装置，该装置能够固定并在高压下工作且消除可发生在其它组件中的泄漏。
发明内容
本发明提供这样一种一次性刚性流路：单独地或结合蛤壳或歧管系统，为一次性装置提供另外的耐压性。
在第一实施例中，该装置包括第一片硬质塑料材料和第二片塑料材料。每个片具有第一主表面和第二主表面以及第一主表面与第二主表面之间的厚度。至少一个片以及优选地两个片具有形成在它们里面的流动通道。流动通道以这种方式形成在片中，即形成流动通道的片的区域延伸离开片的第一主表面并超出片的第二主表面的法平面。第一片和第二片在它们的邻接的第一主表面处彼此形成液体紧密密封。在每个片包含流动通道的实施例中，两个片的流动通道对齐并彼此对准。一个或多个配件在流动通道中被固定在这两个液体紧密密封的片的边缘以用作系统的入口、出口或其它端口。
在第二实施例中，该装置包括第一片硬质塑料材料和第二片塑料材料。每个片具有第一主表面和第二主表面以及第一主表面与第二主表面之间的厚度。两个片具有形成在它们里面的流动通道。流动通道以这种方式形成在片中，即形成流动通道的片的区域延伸离开片的第一主表面并超出片的第二主表面的法平面。第一片和第二片在它们的邻接的第一主表面处彼此形成液体紧密密封。两个片的流动通道对齐并彼此对准。管子在两个片之间的流动通道中延伸，并且一个或多个配件在流动通道中在这两个液体紧密密封的片的边缘被固定到管子，以用作系统的入口、出口或其它端口。
本发明的目的在于提供一种装置，该装置包括第一片硬质塑料材料和第二片塑料材料，每个片具有第一主表面和第二主表面以及第一主表面与第二主表面之间的厚度，至少一个片以及优选地两个片具有形成在它们里面的一个或多个流动通道，流动通道以这种方式形成在片中，即形成所述一个或多个流动通道的片的区域延伸离开片的第一主表面并超出片的第二主表面的法平面，第一片和第二片在它们的邻接的第一主表面处彼此形成液体紧密密封，并且一个或多个配件在流动通道中被固定在这两个液体紧密密封的片的边缘以用作该装置的端口。
本发明的目的在于提供一种装置，该装置包括第一片硬质塑料材料和第二片塑料材料，每个片具有第一主表面和第二主表面以及第一主表面与第二主表面之间的厚度，至少一个片以及优选地两个片具有形成在它们里面的一个或多个流动通道，流动通道以这种方式形成在片中，即形成所述一个或多个流动通道的片的区域延伸离开片的第一主表面并超出片的第二主表面的法平面，第一片和第二片在它们的邻接的第一主表面处彼此形成液体紧密密封，一件或多件管子位于这两个片之间的所述一个或多个流动通道中，并且一个或多个配件在流动通道中在这两个液体紧密密封的片的边缘被固定到管子以用作该装置的端口。
本发明的目的在于提供一种实施例，其中每个片包含一个或多个流动通道，并且这两个片的流动通道对齐并彼此对准。
本发明的目的在于提供一种装置，其中第一片具有一个或多个流动通道，并且所述一个或多个流动通道具有从包括下面各项的组中选择的横截面轮廓：半圆形、半椭圆形、正方形、三角形、矩形、半六边形和半多边形，其中p等于多边形的边数并且p>6。
本发明的目的在于提供一种装置，其中第一片和第二片具有位于第一片和第二片中的一个或多个流动通道，并且所述一个或多个流动通道具有从包括下面各项的组中选择的横截面轮廓：半圆形、半椭圆形、正方形、三角形、矩形、半六边形和半多边形，其中p等于多边形的边数并且p>4。
本发明的目的在于提供一种装置，其中片由从包括下面各项的组中选择的塑料制成：聚烯烃、聚碳酸酯、环氧树脂、玻璃纤维增强热固树脂、碳增强热固树脂、碳复合物、聚砜和聚醚酰亚胺。
本发明的目的在于提供一种装置，其中片通过从包括下面各项的组中选择的设备被以液体紧密方式密封在一起：热接合、超声波焊接、振动焊接、热熔、溶剂焊接、粘合剂、夹具以及螺母和螺栓等。
本发明的目的在于提供一种装置，该装置具有：一个或多个孔，在所述一个或多个流动通道上方的位置穿过第一片或第二片之一，并且传感器以液体紧密方式连接到该开口。
本发明的目的在于提供一种装置，该装置具有：一个或多个孔，在所述一个或多个流动通道上方的位置穿过第一片或第二片之一，每个开口具有形成在它里面的弹性密封件，并且传感器以液体紧密方式连接到该开口。
本发明的目的在于提供一种装置，该装置具有：一个或多个孔，在所述一个或多个流动通道上方的位置穿过第一片或第二片之一，传感器以液体紧密方式连接到该开口，并且从包括温度、压力、电导率、流量和pH传感器的组选择该传感器。
附图说明
图1以截面图显示第一实施例。
图2以平面图显示图1的第一实施例。
图3以第二截面图显示图1的第一实施例，并具有连接的配件。
图4A-F显示第一实施例的流动通道的各种横截面轮廓中的一些。
图5以平面图显示第一实施例。
图6和7以截面图显示本发明的传感器端口。
图8显示本发明的第二实施例。
图9显示本发明的第二实施例。
图10A-F显示第二实施例的流动通道的各种横截面轮廓中的一些。
图11显示本发明的第三实施例。
图12显示本发明的第四实施例。
图13显示具有连接的配件的实施例和第二截面图。
具体实施方式
在图1-3中，显示本发明的第一实施例。装置2包括第一片硬质塑料4和第二片硬质塑料6。每个片4、6具有第一主表面8A和8B和第二主表面10A和10B以及第一主表面8和第二主表面10A和10B之间的厚度12A和12B。在这个实施例中，仅第一片4具有形成在它里面的一个或多个流动通道14。所述一个或多个流动通道14以这种方式形成在片4中，即形成流动通道14的片4的区域延伸离开片4的第一主表面8A并超出片4的第二主表面10A的法平面。第一片4和第二片6在它们的邻接的第一主表面8A和8B彼此形成液体紧密密封。在这个实施例中，这两个片诸如通过粘合剂或焊接16被密封在一起，但能够替代地使用其它方法，诸如热接合、声波焊接、溶剂焊接、夹具、螺母和螺栓等。
一个或多个配件18(图3)在流动通道14中被固定在这两个液体紧密密封的片4、6的边缘，以用作系统的端口。根据需要，软管倒钩30能够用于将配件固定到管24。替代地，能够将配件18粘合到、摩擦配合到或熔接到管24。在这个实施例中，O形环19用于在配件的外部周围形成液体紧密密封，以便所有的液体必须穿过配件的孔21。尽管如以下所述显示了两个片4、6都具有通道14的实施例，但能够使用如以上在图1和2中所述具有仅形成在一个片4或6中的通道14的实施例中的类似装置。
图4A-F显示第一实施例的流动通道的各种横截面轮廓。例如，横截面轮廓能够是分别如图4A和4B中所示的半圆形或半椭圆形。替代地，它能够是三角形(4F)、正方形或矩形(4C)或具有5个边或更多个边的多边形的任何一半。换句话说，它能够是半多边形，其中多边形的边数p大于4。这些半多边形的例子包括如图4D中所示的半六边形轮廓和如图4E中所示的半八边形。
可选地，如图5中所示，该装置可具有也形成在第一层中的一个或多个室20，室20能够用作混合、过滤或存储容器。另外，如图6和7中所示，该装置可具有形成在所述一个或多个流动通道14中的一个或多个孔22，以用于连接传感器(诸如，温度、压力、电导率、流量和pH传感器)或用于过滤器囊(诸如，可从Millipore Corporation商购获得的
Figure BDA00002683078200061
过滤器)或用于配件(诸如，软管倒钩、
Figure BDA00002683078200062
夹具等)，以便系统中的流体能够根据需要被重新引导至其它装置或位置。这些孔22可形成为具有内螺纹、弹性密封件或用于传感器、过滤器或配件的液体密封的其它这种装置。如果传感器是一次性的，则它们能够通过粘合剂、溶剂焊接等被永久地固定。可选地，对于不需要直接接触流体的那些传感器，可在开口上密封塑料薄膜或隔膜以形成无菌液体紧密屏障(未示出)。
图8和9显示本发明的第二实施例，其中每个片具有形成在它们里面的一个或多个流动通道14。在这种情况下，这两个片以这种方式使所述一个或多个流动通道14形成在每个片4、6中，即形成流动通道14的片4和6的区域延伸离开每个片4、6的第一主表面8A或8B并超出每个片4、6的第二主表面10A和10B的法平面。优选地，每个片4、6的流动通道14是另一个流动通道的镜像，以便当片4、6接合时，每个片4、6的流动通道14对齐并彼此对准。
图10A-F显示第二实施例的流动通道的各种横截面轮廓。例如，每个片的横截面轮廓能够是分别如图10A和10B中所示的半圆形或半椭圆形。替代地，它能够是三角形(10F)、正方形或矩形(10C)或具有5个边或更多个边的多边形的任何一半。换句话说，它能够是半多边形，其中多边形的边数p大于4。这些半多边形的例子包括如图10D中所示的半六边形轮廓和如图10E中所示的半八边形。尽管每个片的横截面被显示为与另一个片的横截面相同并且尽管这是这样操作的优选方法，但根据需要，这些片能够具有不同的横截面轮廓。
图11显示本发明的第三实施例。在这个实施例中，像图1-3中一样形成塑料片，一个片包含流动通道14。在两个片4、6彼此连接之前，挠性管24(诸如，橡胶或聚烯烃管)被插入在流动通道14中。这种管在工业中是公知的，并且可由硅酮、聚乙烯、聚丙烯、聚合物等制成。根据需要，该管可具有加固件(诸如，一条金属或玻璃纤维带)以便为它增加另外的耐压性。
图12显示本发明的第四实施例。在这个实施例中，像图8-9中一样形成塑料片，每个片4、6包含流动通道14。在两个片4、6彼此连接之前，挠性管24(诸如，橡胶或聚烯烃管)被插入在流动通道14中。这种管在工业中是公知的，并且可由硅酮、聚乙烯、聚丙烯、聚合物等制成。根据需要，该管可具有加固件(诸如，一条金属或玻璃纤维带)以便为它增加另外的耐压性。
图13显示流动通道14内所包含的管24中的配件18A。根据需要，软管倒钩30能够用于将配件固定到管24。替代地，能够将配件18A粘合到、摩擦配合到或熔接到管24。尽管显示了两个片4、6都具有通道14的实施例，但能够使用仅具有形成在一个片4或6中的通道14的实施例中的类似装置。
这些片能够由从包括下面各项的组中选择的塑料制成：聚烯烃、聚碳酸酯、环氧树脂、玻璃纤维增强热固树脂、碳增强热固树脂、碳复合物、聚砜和聚醚酰亚胺。
所述一个或多个流动通道能够以各种方式形成在硬质塑料片中。例如，它能够通过下述步骤真空形成：在模具上制备流动通道结构的图案，加热塑料片直至它变软，然后将真空应用于塑料片以对着该图案拉塑料片并形成通道结构。替代地，如果塑料足够厚，则通过诸如经刳刨机或CNC铣床、激光或化学蚀刻在所希望的流路的区域中去除塑料，可形成所述一个或多个流动通道。在另一实施例中，在流动通道结构的图案(正图案或负图案)的图案上方对塑料执行熔铸或溶剂铸造，并且允许冷却或挥发溶剂。对于热固树脂，可使用类似的过程，并且允许热固树脂对着该图案固化或凝固以形成该装置。
诸如当铸造这些片时，作为制造这些片的过程的一部分，可形成孔22，或者可在以后通过在所希望的位置钻孔或激光蚀刻出该孔来形成孔22。
一旦形成，这两个片对齐并以液体紧密方式被牢固地固定在一起。通过将这两个片固定在一起的粘合剂或者通过选择性地溶解每个片的邻接的塑料的部分的溶剂，可完成这一点，并在溶剂挥发时将这两个片焊接在一起。还能够使用热封和热焊接或声波焊接或超声波焊接。激光器和热压板能够用于热焊接。替代地，这两个片能够在它们的边缘周围由夹具固定。在一些情况下，这可能需要使用边缘垫圈。同样地，一系列螺母和螺栓或铆钉(可选地，与边缘垫圈一起)能够用于将这些片密封在一起。
在流动通道离开或进入这些片的片的边缘，能够将配件安装到开口以允许连接管、过滤器和其它这种辅助装备。在许多情况下，配件能够是弹性材料，该材料被简单地压缩并被容纳在流动通道中，如图3中所示。可选地，简单地通过流动通道的内径和配件的外径之间的摩擦配合，可保持该配件。根据选择的材料，也可使用粘合剂、热焊接或声波焊接或溶剂焊接。如图13中所示，流动通道14可形成为具有保持装置，诸如底切100。尽管显示为矩形底切，但它能够是保持该配件的任何其它形状。
以下面的方式制造根据本发明的装置。对流动通道的布局或设计进行绘图，然后诸如通过设计金属或木头半圆零件来形成模具。这些零件能够弯曲或切割至所希望的特定结构。这些零件被连接到平坦表面，诸如真空成型机的真空板。根据需要或要求，能够利用脱模剂(诸如，硅酮或各种机器、矿物或植物油或蜡(自然的或合成的))来处理这些零件以确保模具不会粘住塑料片。替代地，PTFE涂层能够被涂覆于这些零件。
一片适合真空板的尺寸的硬质塑料随后被简单地放在真空板和零件的上方，并随后诸如由热灯或热风枪加热，或者塑料片被加热直至它首先变得易弯曲并随后被应用于真空板。塑料被夹在合适的位置，并且抽真空以对着模具拉易弯曲的塑料。塑料冷却并从真空板取出塑料。
如果仅一个片包含通道，则它随后被固定到一片平坦的塑料，以便在这两个片的面之间的界面形成通道。
如果两个片都包含通道，则简单地制造任一第二个片，或者如果这比较复杂，则制造形成第一个模具的镜像(即，与第一个模具互补)的第二个模具并且以类似于第一个片的方式形成第二个片。
通过在模具上方制造片并使用挤压器或轧辊确保良好的成型表面，相同类型的模具能够与由在模具上方浇注的熔融材料或玻璃纤维或其它复合物形成的塑料一起使用。
制造该装置的另一方法是利用如上所述的刳刨机装置或CNC铣床或激光或化学蚀刻简单地挖出通道。
如果该装置将会包含管，则在片固定在一起之前，管被插入在片之间。如果未使用单独的管，则在片固定在一起之前或在片固定在一起期间，末端配件被固定在片之间。在通道中不存在单独的管的情况下，可能想要在使用之前冲洗或冲刷通道以去除可能留下的任何脱模剂。替代地，在制造每个片时，能够完成这一点。
一旦片已被制造并固定到彼此，则配件被连接到液体的供给源和用于容纳已加工的材料的装置(诸如，袋子、罐等)。液体流经通道，并诸如由在该装置中排成一行的过滤器处理。

Claims (13)

1.一种装置，包括第一片硬质塑料材料和第二片塑料材料，每个片具有第一主表面和第二主表面以及第一主表面与第二主表面之间的厚度，第一片和第二片中的至少一个具有形成在它里面的一个或多个流动通道，所述一个或多个流动通道以这种方式形成在所述至少一个片中，即形成流动通道的片的区域延伸离开片的第一主表面并超出片的第二主表面的法平面，并且第一片和第二片在它们的邻接的第一主表面彼此形成液体紧密密封。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一片和第二片具有位于第一片和第二片中的一个或多个流动通道。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一片和第二片具有位于第一片和第二片中的一个或多个流动通道，并且这两个片的流动通道对齐并彼此对准。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：一个或多个配件，在流动通道中被固定在这两个液体紧密密封的片的边缘。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一片具有一个或多个流动通道，并且所述一个或多个流动通道具有从包括下面各项的组中选择的横截面轮廓：半圆形、半椭圆形、正方形、三角形、矩形和半多边形，其中p等于多边形的边数并且p>4。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一片和第二片具有位于第一片和第二片中的一个或多个流动通道，并且所述一个或多个流动通道具有从包括下面各项的组中选择的横截面轮廓：半圆形、半椭圆形、正方形、三角形、矩形、半六边形和半多边形，其中p等于多边形的边数并且p>4。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述片由从包括下面各项的组选择的塑料制成：聚烯烃、聚碳酸酯、环氧树脂、玻璃纤维增强热固树脂、碳增强热固树脂、碳复合物、聚砜和聚醚酰亚胺。
8.如权利要求所述的装置，其特征在于，所述片通过从包括下面各项的组中选择的设备以液体紧密方式被密封在一起：热接合、超声波焊接、振动焊接、热熔、溶剂焊接、粘合剂、夹具以及螺母和螺栓。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：一件或多件管子，被包含在所述两个片之间的所述一个或多个流动通道中，并且一个或多个配件在所述一个或多个流动通道中在这两个液体紧密密封的片的边缘被固定到所述一件或多件管子。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：一个或多个孔，在所述一个或多个流动通道上方的位置穿过第一片或第二片之一，并且传感器以液体紧密方式连接到该开口。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：一个或多个孔，在所述一个或多个流动通道上方的位置穿过第一片或第二片之一，每个开口具有形成在它里面的弹性密封件，并且传感器以液体紧密方式连接到该开口。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：一个或多个孔，在所述一个或多个流动通道上方的位置穿过第一片或第二片之一，传感器以液体紧密方式连接到该开口，并且该传感器从包括温度、压力、电导率、流量和pH传感器的组中选择。
13.一种装置，包括第一片硬质塑料材料和第二片塑料材料，每个片具有第一主表面和第二主表面以及第一主表面与第二主表面之间的厚度，第一片和第二片中的至少一个具有形成在它里面的一个或多个流动通道，所述一个或多个流动通道以这种方式形成在所述至少一个片中，即形成流动通道的片的区域延伸离开片的第一主表面并超出片的第二主表面的法平面，第一片和第二片在它们的邻接的第一主表面彼此形成液体紧密密封，一件或多件管子被包含在所述一个或多个流动通道内，并且一个或多个配件在这两个液体紧密密封的片的边缘被固定到所述一件或多件管子以用作系统的端口。
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