CN104837602A - 制造试样容器的无菌吹制、填充和密封方法及相关的系统和容器 - Google Patents
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Abstract
制造培养容器的方法,包括:(a)形成型坯;(b)将可流动的(例如比色的)传感器材料引入到型坯中;(c)将型坯吹塑成容器本体;以及(d)固化传感器材料使得其附着到容器本体的内表面。该方法还可以包括将无菌生长介质添加到容器中,以及利用弹性塞子和压褶密封体/盖将容器密闭。该工艺过程可以是无菌的,从而不需要高压灭菌处理容器。
Description
相关申请
本申请要求2012年10月31日提交的美国临时申请序列号61/720,531的权益和优先权,61/720,531的内容据此通过相当于整体陈述的引用并入本文。
发明领域
本发明涉及用于制造特别适合用于培养生物样本的容器的方法。
发明背景
用于血液和其它生物样本的收集或培养的瓶在本领域中是已知的。参见,例如美国专利编号4,945,060、5,094,955、5,860,329、4,827,944、5,000,804、7,211,430和美国专利申请公开2005/0037165。
样本培养瓶或容器典型地含有顶部空间气体组分以便于有机物的恢复。血液培养容器是由合适的不透气材料制造,以确保在瓶的整个使用期限内维持瓶的顶部空间中的气体组分的完整性。对于典型的分析,容器在其寿命期间应当理想地保持视觉地光学通透,典型地是透明的,以允许以下项中的一项或多项:(i)容器的容纳物的手动的或电子的观察;(ii)测量在使用容器时的填充水平;(iii)培养或生长之后的容纳物的目视观察;和(iv)读取容器中的检测微生物生长的内置传感器。
限制气体扩散到瓶中或瓶外的几种类型的血液培养瓶已经被使用。一种类型是具有弹性密封体的小玻璃瓶。小玻璃瓶本身提供气体屏障。然而,如果小玻璃瓶掉落,其会破损,将使用者暴露于玻璃碎片,并且可能地暴露于生物有害材料。此外,玻璃制造的性质可能在玻璃中留下不可检测到的微裂缝,在小瓶中的微生物生长的压力下该微裂缝可导致瓶子破裂,并且再次导致使用者暴露于生物有害材料。
第二种类型的血液培养瓶是多层塑料小瓶。例如,参见美国专利编号6,123,211和美国专利公开2005/0037165。多层塑料小瓶由每种起到不同作用的两种塑料材料制造。例如,小瓶的内层和外层可以由提供产品使用所需的强度和刚度的聚碳酸酯生产。同样地,聚碳酸酯可经受在制造过程中产品的高压灭菌处理(autoclave)所需的较高温度并保持透明。然而,聚碳酸酯不提供足够的气体屏障。中间材料层可以由提供产品所需的气体屏障的尼龙制造。由于尼龙在暴露于湿气或被高压灭菌处理时将不能保持透明,所以尼龙自身不具有用于经受在血液培养瓶的制造过程中所需的高压灭菌处理温度所必需的刚度和强度。多层塑料小瓶提供优于玻璃小瓶的优势。然而,多层塑料小瓶利用相对复杂的制造方法生产,并且因此小瓶相对昂贵。
最近,使用高压灭菌处理或者瓶灭菌工艺以提供必需的清洁度/无菌性的单层塑料瓶已经被提出。例如,参见美国专利公开编号2011/0081714,其内容通过相当于整体陈述的引用并入本文。
尽管存在上述产品,但是仍然存在对经济有效的试样容器以及制造方法的需求。
发明实施例概述
本发明的实施例采用不需要用于灭菌的成型后高压灭菌处理的无菌吹制、填充和密封制造工艺。
本发明的一些实施例涉及制造培养容器的无菌方法。该方法包括:(a)形成型坯;(b)将可流动无菌材料引入到型坯中;(c)在引入步骤之前、过程中或之后将型坯吹塑成容器本体;以及(d)将容器的顶部密封以维持内部的无菌环境。
在一些实施例中,型坯被成型,传感器材料被引入,型坯被吹塑成容器本体,然后在将无菌生长介质添加到其中并执行密封步骤之前,固化剂可被引入到吹塑的容器本体中。
在将可流动传感器材料引入到型坯中时,型坯可具有在大约25摄氏度到大约150摄氏度之间的温度(该温度可根据型坯材料而变化)。可流动传感器材料可以是无菌的。
成型步骤可以包括在加热温度下挤制型坯。
固化可通过热能量和/或将固化剂引入型坯中和/或吹塑的容器本体中来进行,从而造成比色传感器材料附着到内部表面。
比色传感器材料可以包括液体乳胶硅胶(Liquid Emulsion Silicone)(“LES”)。
该方法可以包括在高于室温的升高的温度下时,将吹塑的容器本体的顶部捏合。成型、引入、固化和捏合步骤全部可以在无菌环境中使用吹制-填充-密封机进行。
该方法还可以包括将无菌塞子附接到容器本体的上部部分;然后在塞子被附接到容器本体的上部部分时,将针和/或管穿过塞子插入;以及使用针或管对容器本体的内部体积施加真空。
该方法可以包括在附接步骤之前将已灭菌的生长介质引入到容器本体中。
该方法可以包括在附接步骤之前或之后将设定的加压无菌气体或气体混合物引入到容器本体中。
该方法可以包括在附接步骤之后并在施加真空步骤之前,将吹塑的容器本体(型坯)的上部部分的材料残留修切去除,以露出塞子。
该方法可以包括在无菌环境/无尘室中在塞子上施加铝盖并将铝盖压褶。
该方法可以包括将无菌微生物生长介质添加到容器本体中;自动地将设定的加压无菌气体或气体混合物可流动地引入到容器本体中;然后机电地将弹性塞子可密封地附接到吹塑的容器本体的上部部分上,以界定密封后填充的容器本体;然后通过将材料熔合在一起来机电地密封型坯的上部部分。
该方法可以包括机电地修切容器本体的上部部分,在弹性塞子保持附接到容器本体的上部部分时,在容器本体内制造真空;以及机电地在塞子上方将压褶密封盖添加到容器本体的上部部分。容器本体的上部部分的修切和施加压褶密封盖可以在无菌环境中脱离吹制-填充-密封机进行。具有塞子和压褶密封体的容器本体可界定准备用于运输的无菌的内部体积而不需要密封后填充的容器本体的高压灭菌处理。
型坯可以由具有低于高压灭菌处理工艺的高压灭菌处理温度的温度额定值的聚合物材料形成。
吹塑的密封后容器本体可以是光学地通透的。
其它实施例涉及用于批量生产培养样本容器的系统。该系统包括:(a)具有至少一个吹杆和多个吹塑台的至少一个吹塑机,每个台包括具有界定容器本体形状的模塑型腔的模具;(b)与模塑台流体连通的无菌型坯模塑材料的至少一个供应部;(c)无菌可流动传感器材料的至少一个供应部,其具有与模塑台流体连通的至少一个流动路径;以及(d)至少一个控制器,该至少一个控制器被配置为:(i)指示该至少一个吹塑机由无菌模塑材料形成型坯;然后(ii)指示该无菌可流动传感器材料在流动路径内流动到对应的模塑台以在型坯热的时候进入型坯;然后(iii)指示该吹塑机在模塑型腔中吹塑在其中具有传感器材料的型坯。
该系统可以包括具有延伸到对应的模塑台的至少一个流动路径的无菌有机物生长介质的至少一个供应部;以及,具有将对应的塞子提供给保持在一个模塑台处的对应的容器本体的上部部分的机电传送系统的弹性塞子的至少一个供应部。
该系统可以包括至少一个真空源,该真空源具有与被配置为在容器本体被模塑台保持时向下行进经过吹杆并延伸穿过附接到容器本体的对应塞子的针的相应的流动路径,从而对容器本体的内部体积抽真空。
该系统可以包括加压无菌气体源,该加压无菌气体源具有被配置为延伸到对应的模塑台并将无菌气体流动到由模塑台保持的容器本体中,进入到容器本体的内部体积中的流动路径。
又一些实施例涉及培养容器。该容器包括吹塑的容器本体,吹塑的容器本体具有含有附接到其上的比色传感器材料层的内表面,使得该材料处在薄层中并且围绕下部的内壁表面在容器的底部上方上升一定距离。当暴露于137摄氏度的高压灭菌处理温度达15分钟时,容器本体可呈现以下中的一项或多项:(i)变得半透明或不透明;(ii)变得可渗透;或者(iii)结构刚度下降,使得其不适合用于作为视觉通透的培养容器使用。
值得注意的是,参照一个实施例所描述的本发明的方面,可以并入到不同的实施例中,尽管没有关于该不同实施例特别地描述。亦即,所有实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合被组合。申请人保留改变任何最初提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利,包括能够修改任何最初提交的权利要求以从属和/或并入任何其它权利要求的任何特征的权利,尽管最初未以那种方式提出权利要求。本发明的这些和其它目标和/或方面在下面叙述的说明中被详细解释。
在查看以下的附图和详细描述的基础上,对于本领域技术人员,根据本发明的实施例的其它系统和/或方法将是明显的或变得明显。意在表明,所有这类附加系统、方法和/或装置都包括在本说明书中,在本发明的范围之内,并被随附的权利要求所保护。
附图简要描述
当结合附图阅读时,从下面本发明的示例性实施例的详细描述中,本发明的其它特征将更容易被理解。
图1是根据本发明的实施例的示例性培养容器的剖视图。
图2是根据本发明的实施例的示例性培养容器的上部部分的局部剖视图。
图3是根据本发明的实施例的能够被实施以制造培养容器的示例性工序的流程图。
图4是根据本发明的特定实施例的能够被实施以制造培养容器的示例性工序的流程图。
图5A-图5C是根据本发明的实施例的与使用吹塑工序制造容器相关的示例性加工步骤和部件的示意图。
图6是根据本发明的实施例的用于批量生产培养瓶的制造系统的示意图。
发明实施例详细描述
现在参照展示了本发明的实施例的附图在下文中更充分地描述本发明。然而,本发明可以以许多不同形式被实施,并且不应当解释为受限于这里提出的实施例;相反,提供这些实施例使得本披露将是彻底且完整的,并且将完整地向本领域技术人员表达本发明的范围。
在全文中,类似的编号针对类似的元件。为清楚起见,在附图中,某些线条、层、部件、元件或特征的厚度会被夸大。除非另外指明,否则虚线表示选择性的特征或工序。关于一个实施例所展示和讨论的一个或多个特征可以包括在另一个实施例中,即使没有结合另一个实施例明确地描述或展示。
这里使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的,并且不意在限制本发明。如这里使用的,单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“该(the)”也意在包括复数形式,除非上下文明显地另外有所指代。还将理解的是,术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”,当在本说明书中使用时,指明所陈述的特征、整体、步骤、工序、元件和/或部件的存在,但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、工序、元件、部件和/或其组的存在或添加。如这里使用的,术语“和/或”包括关联的列出项目中的一个或多个的任何或所有组合。如这里使用的,词组例如“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”应当解释为包括X和Y。如这里使用的,词组例如“在大约X和Y之间”表示“在大约X和大约Y之间”。如这里使用的,词组例如“从大约X到Y”表示“从大约X到大约Y”。
除非另有定义,否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与通常被本发明所属领域的技术人员所理解的含义相同的含义。还将理解的是,例如那些在通常使用的词典中定义的术语,将被解释为具有与其在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义,并且将不以理想化的或过度正式的意义被解释,除非这里明确地如此定义。为简洁和/或清楚起见,公知的功能或构造可能未详细描述。
将理解的是,当元件被提及为在另一元件“之上”、“附接”到另一元件、“连接”到另一元件、与另一元件“联接”、“接触”另一元件,及其它时,其可以是直接地在其它元件之上、直接地附接到其它元件、直接地连接到其它元件、直接地与其它元件联接或直接地接触其它元件,或者还可以存在中间元件。相反,例如,当元件被提及为“直接地在另一元件之上”、“直接地附接”到另一元件、“直接地连接”到另一元件、与另一元件“直接地联接”或“直接地接触”另一元件时,不存在有中间元件。还将被本领域技术人员理解的是对被布置为“邻接”另一特征部的结构或特征部的提及可以具有与邻接特征部重叠或在邻接特征部之下的部分。
空间相关的术语,例如“下方”、“下面”、“下部”、“上方”、“上部”和类似术语,出于描述的方便可在这里使用,以描述如图中所阐释的一个元件或特征部与另一个元件(多个元件)或特征部(多个特征部)的关系。将理解的是,除了附图中所描述的定向,空间相关术语意在涵盖使用中的装置或工序的不同定向。例如,如果附图中的装置被倒置,被描述为在其它元件或特征部“下方”或“下面”的元件然后将被定向为在其它元件或特征部“上方”。因此,示例性术语“下方”可涵盖上方和下方这两个定向。装置可以被另外定向(旋转90度或者成其它定向)并且这里使用的空间相关描述词被相应地解释。类似地,除非另外特别指出,否则术语“向上地”、“向下地”、“垂直的”、“水平的”和类似术语在这里仅仅用于解释目的。
将理解的是,虽然术语第一、第二,等等,在这里可以被用于描述多种元件、部件、区域、层和/或部分,但是这些元件、部件、区域、层和/或部分将不被这些术语所限制。这些术语仅仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分。因此,下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可被称为第二元件、部件、区域、层或部分而不偏离本发明的主旨。除非另外特别指出,否则工序(或步骤)的顺序不限于权利要求或附图中所提出的顺序。
术语“大约”表示所陈述的数字或值可以改变+/-20%。
术语“样本”是指经受对容纳物的测试或分析的目标材料。样本可以是食品样本、环境样本(水、空气、土壤等)或生物样本。测试可用于商业制造设施中生产的食品的质量控制,用于EPA(美国政府环境保护署)、用于故意的或无意的人造环境毒素或危险材料、或用于医学(临床诊断)目的。
术语“生物样本”是指人类或动物组织、血液、血浆或血清、血液成分、关节液、尿液、精液、唾液、排泄物、脑脊髓液、胃内容物、阴道分泌物、组织匀浆、骨髓穿刺液、骨匀浆、痰或灌洗物、抽吸物、拭样及拭样渣液(rinsates)、血液制品(例如血小板、血清、血浆、白血细胞成分等)、捐赠器官或组织样本,以及类似样本。在一个实施例中,测试的生物样本是可以具有微生物体(microbe)、微生物(microorganism)、毒素和/或细胞物质或者其它感兴趣成分的用于分析的血液样本、尿液、脑脊髓液、灌洗物、黏液或其它固体或液体样本。本发明的实施例可以适用于兽医使用、医疗人员使用或针对人类和/或利用实验动物的研究。总之,任何已知的试样(例如生物样本或样品)可被使用。例如,试样可以是被怀疑含有一个或多个微生物菌剂的临床或非临床样本。其它可以被测试的样本,包括但不限于:食品、饮料、药物、化妆品、水(例如饮用水、非饮用水和废水)、海水石渣、空气、土壤、污水、植物材料(例如种子、叶子、茎、根、花和果实)和生物战样本。
术语“无菌(sterile)”及其派生词表示所提及的装置或材料达到或超过设定的(例如,食品或医药)无菌性指导指标,以便大体上(如果不是全部地)至少在设定的使用期限内不含污染物,从而适合用于预期用途,例如,针对进行分析的样本中的毒素、微生物体、微生物或其它目标成分的状况的临床、健康或消费品测试的预期用途。样本能够在被保持在容器中时进行分析。样本可以在容器中运输和/或培养之后被转移用于分析。
术语“无菌的(aseptic)”与单词“无菌”可互换使用。在一些实施例中,无菌处理或制造遵循GMP(良好生产规范(Good ManufacturingPractice))工业指导原则,例如与工业指南—通过无菌处理生产的无菌药物产品—美国健康和人类服务部食品和药物管理局2004年9月的现行良好生产规范相关的那些工业指导原则。术语“无菌环境”是指遵循该GMP且可使用合适的无尘室来界定的环境。
本发明的实施例可用在其中无尘室条件被维持用于无菌吹制-填充-密封机和/或用于吹制-填充-密封后的组装步骤(例如修切、造真空和压褶密封,或在真空已经被施加后而容器被吹制-填充-密封机保持时的修切和压褶密封)的任何情况下。在一些实施例中,无尘室可遵循如由用于无尘室分级的美国联邦标准209b所规定的1级、10级、100级、1000级、10,000级或100,000级无尘室的条件。参见,1973年4月24日颁布的编号为209B1992的联邦标准“Clean Room and Work Station Requirements,ControlledEnvironment”,该标准据此通过引用以其整体并入本文。
术语“型坯”是指随后使用加压气体,使用本领域技术人员公知的常规的吹塑工艺(典型地基于挤制的方法)被吹制成由封闭的模具界定的形状的材料预制件。
术语“自动的”表示工序可使用自动化的机电设备进行,而不是利用手工进行。
现在转到附图,图1阐释了示例性的样本培养容器10。典型地,容器10是具有内部体积10v和外壁10w的长形容器,具有小于高度尺寸(H)的最外宽度尺寸(W)。在一些实施例中,高度(H)大于二倍的宽度(W),即H>2W。在一些实施例中,容器10具有管状的本体,管状的本体具有在大约1-2英寸之间的最大外径和在大约2-5英寸之间的高度。在一些特定实施例中,容器10具有大约1.36英寸(34.6mm)的外径和大约4.68英寸(119mm)的高度。
容器10可具有标准培养瓶(例如,血液培养瓶)形式的形状。然而,培养瓶(例如,血液培养瓶)的描述是以示例而不是限制方式提供的。容器10可以包括用于病人数据和/或容器10的容纳物的测试参数的自动读取的条形码标签(未示出)。在一些实施例中,容器10的顶部部分可以包括狭窄部分或颈部12。容器10还可以包括弹性塞子18,弹性塞子18选择性地具有自(重)密封的可刺透材料和/或隔膜18p。
容器10可具有能够容纳目标(非空气)气体或气体混合物的顶部空间16。如下面将讨论的,顶部空间16中的气体17可以在制造过程中被引入到容器10中。可针对顶部空间16使用不同的毫升范围和不同的(无菌)气体17。典型地,顶部空间体积是在大约20ml到大约100ml之间。顶部空间16和气体17的一个示例是100%的氧气占据大约50ml的顶部空间。另一个示例是大约20%的二氧化碳和大约80%的氧气占据大约30ml的顶部空间。又一个示例是大约100%的氮气占据大约30ml的顶部空间。又一个示例是大约2.5%的二氧化碳、大约42.4%的氮气和大约55%的氧气占据大约70ml的顶部空间。因此,引入到容器中的气体可以是氧气、氮气、二氧化碳、氦气或这些气体的组合。例如,气体可在3英寸汞柱至20英寸汞柱之间(例如,大约4.5英寸汞柱、大约8英寸汞柱或者大约17英寸汞柱)的真空下被引入到容器中。
在一些实施例中,例如铝或其它合适材料的盖25,可被放置在容器10的顶部上,位于塞子18上方,如图2中所示。典型地,盖25在塞子18上方被压褶。
在一些实施例中,容器10还可以具有内部传感器21(例如,液体乳胶硅胶“LES”传感器),该内部传感器21形成或放置在容器10的底部部分中,用于容器10中的内部容纳物的光学(例如,比色或荧光等可见的)检测目的(例如微生物生长状况的检测)。容器10可以包括具有光学通透材料的本体。本体10b可具有在测试时刻实质上透明或者充分地半透明的壁10w,以允许其中的容器容纳物的目视检测。多种传感器技术在本领域中是可用的,并且可能是适合的。在一个可能的实施例中,检测单元采用如在美国专利编号4,945,060、5,094,955、5,162,229、5,164,796、5,217,876、5,795,773和5,856,175中所描述的比色测量,这些专利通过相当于整体陈述的引用并入本文。如在这些专利中说明的,起积极作用的容器的标记取决于这些比色测量。替代性地,检测还可以利用微生物自身的荧光性,和/或介质的光学散射中的改变的检测来完成(例如,在2009年7月22日提交的标题为“Method and System for Detection and/orCharacterization of a Biological Particle in a Sample”的共同待审查的美国专利申请序列编号12/460,607中如所披露的),编号为12/460,607的申请在这里也通过相当于整体陈述的引用并入本文。在又一个实施例中,检测可以通过检测或感应容器的介质或顶部空间中的挥发性有机化合物的产生来完成。
用于分析瓶以获得生物体状况的示例性分析仪器包括美国专利编号4,945,060、5,094,955、6,709,857和5,770,394,美国专利公开2011/0124028和PCT公开WO 94/26874。这些文献的内容据此通过相当于整体陈述的引用并入本文。如在上面通过引用并入的美国专利公开2011/0124028中更详细地描述的,自动检测系统可以包含一个或多个工作流程台,用于获得样品容器的一个或多个测量值、读数、扫描和/或图像,从而提供例如容器类型、容器批号、容器有效期、病人信息、样本类型、测试类型、填充水平、重量测量值和类似信息的信息。
容器10还可以包括用于促进和/或增强微生物体或微生物生长的生长或培养介质14。用于微生物的培养的生长或培养介质(或介质)的使用是公知的。合适的生长或培养介质为微生物的生长提供适当的营养或环境条件,并且应当包含被待培养在样品容器10中的微生物所需要的所有营养。在允许微生物的增殖的足够的时间间隔(该时间间隔随物种不同而变化)之后,可以在自动检测系统中测试容器10,用于评估微生物体或微生物的生长状况。测试可以连续性地或周期性地进行,使得容器容纳物可尽快地被以电子方式确定为对微生物生长是起积极作用的。
容器10包括如将在下面进一步讨论的吹塑的本体10b。本体可以是模塑的聚合物本体10b(例如,热塑性材料本体),该本体10b可由单层聚合物(塑性)材料制成。用于形成容器本体10b的材料可被选择成使得容器本体视觉地通透且在正常环境压力下实质上不可渗透,提供合适的使用期限。不同于常规容器,容器本体10b不需要具有被高压灭菌处理所必需的特征(例如,经受高温、高压和高压灭菌处理蒸汽)。有用材料的示例,包括但不限于:聚碳酸酯;聚烯烃例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或环烯(COC);聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN);聚酰胺(尼龙)或塑料行业中其它公知的材料。无定形塑料例如无定形尼龙呈现高的透明度,并且可能也是合适的。
模塑的聚合物材料可具有低于高压灭菌处理工艺的高压灭菌处理温度的温度额定值,例如,如果暴露于高压灭菌处理温度,则模塑本体可以变得不透明、变得不合适地可渗透、变得过于柔软或易弯折,或者另外不合需要地降低机械、化学和/或光学性能参数。术语“可渗透”是指高于0.2cc/天/大气压的透氧率(oxygen transmission rate,OTR)。对于具有低于高压灭菌处理温度的温度额定值的聚合物材料,当被高压灭菌处理时,密封容器10能使其不合适地变得可渗透。为了评估OTR,密封容器可被保持在1个大气压,40%的相对湿度(“RH%”)和20摄氏度的室温的测试条件下。透氧率可使用MOCON Oxytran 2/61型透氧仪利用ASTMF-1307来确定,或者使用其它合适的仪器或协议来确定。
容器本体10b可以包括气体屏障材料的外部膜(例如,收缩包装膜或热塑性聚合物膜)。
容器本体10b可以被表面处理,或者可以包括气体屏障材料的外部涂层(和/或内部涂层)。涂层可以利用化学气相沉积、等离子处理、流涂、浸涂或喷涂来施加。涂层材料可以是含有聚氨酯、环氧树脂、碳、聚对二甲苯、二氧化硅、聚乙烯醇(PVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)的材料。
图3阐释了可用于制造根据本发明的实施例的样本容器的示例性工序,其改进了常规的吹制-填充-密封工艺以生产经济的培养容器。在美国专利编号4,584,823、4,995,519、5,090,581、5,356,052、6,383,166、6,860,405和7,028,862中描述了吹制-填充工艺的示例,这些专利的内容据此通过相当于整体陈述的引用并入本文。步骤中的一些或全部可以在无菌环境中(在一个或多个无尘室中)进行。
一般来说,本发明的实施例提供了吹制-填充-密封方法和系统,其中对应的培养容器的整个制造工艺过程在吹制-填充-密封机350(图6)上无菌地进行,制造工艺过程仅仅包括:形成型坯、引入LES、吹塑容器、固化LES、引入生长介质、附接橡胶塞子、制造真空、将模塑的容器本体的顶部捏合到一起以密封容纳物、然后移除模塑的容器本体的捏合的聚合物顶部、以及附接压褶密封体以密封容器的顶部。
在其它实施例中,在将塞子安放到容器本体的顶部和将柔软的聚合物颈部捏合之后的部分工艺过程可在机器350(图6)之外在无菌环境500(其可以与机器350在相同室或不同室中)中进行。
因此,在一些实施例中,形成型坯、引入LES、吹塑容器、固化LES、引入介质、附接橡胶塞子和制造真空可以在机器350(图6)上进行,并且容器本体的颈部可被捏合(在施加真空之前或之后,在颈部依然温热时)。接下来,在可与机器350在相同室或在不同的无尘室中的无菌环境中,已密封的容器本体的顶部可以被修切并且压褶密封体(例如,铝盖)被施加以将容器密封好准备用于使用/运输。
作为又一个替代,在一些实施例中,吹制-填充-密封可包括在机器350上时形成型坯、引入LES、吹塑容器、固化LES、引入介质和附接橡胶塞子的全部步骤。然后,在无菌环境500(例如,与图6中的机器350相同的室)中或在不同的无菌环境或无尘室中,已密封的容器本体的顶部可以被修切,真空可以被制造,并且容器顶部可使用例如铝盖被压褶密封。
如图3中所示,培养容器10可使用无菌的吹制-填充-密封工艺过程形成,使得培养容器具有包含保持弹性(例如,橡胶)塞子并封装培养生长介质和弹性塞子下方的容器的顶部空间中的受控体积的非空气气体的上部部分的设定形状(框图100)。执行工艺步骤100中的部分或全部的吹制-填充-密封机350(图6)可在无菌环境500中。塞子可以来自实心的预成型(预灭菌)塞子或者可以在对应的模具中就地形成。容器材料可以是不需要能经受高压灭菌处理温度并且在模塑后视觉地透明或半透明的无菌的聚合物材料(框图102)。
已模塑材料的上部部分的外部可以被修切以暴露弹性塞子(框图105)。真空杆或针可穿过塞子插入,以在容器中制造真空(框图110)。盖可以在塞子上方被附接(压褶密封)到容器(框图115)。填充后或密封后的高压灭菌处理步骤是不需要的(框图120),并且容器准备就绪用于运输/使用(框图118)。在将型坯放置到对应的模塑型腔之前、之后或过程中,已灭菌的LES或其它传感器材料能够可流动地输入到型坯中(框图103)。无菌生长介质然后也可以在传感器材料之后被引入。步骤105、110、115可以在单独的无菌环境中进行或脱离吹制-填充-密封机350进行。
图4阐释了根据本发明的实施例的无菌吹制-填充-密封工艺过程的示例性工序,其能够使用公知的吹塑设备同时生产多个容器。聚合物材料被注入或挤压进型坯(框图200)。预灭菌的液体乳胶比色材料(例如,液体乳胶硅胶(LES))能够可流动地被引入到热的/加热的型坯(至少是型坯的下部部分)(框图205)。在一些实施例中,当LES被引入时,型坯可以在升高(高于室温)的水平。在一些实施例中,当液体传感器材料可流动地被引入到型坯中时,型坯可具有在大约25摄氏度到大约150摄氏度之间的温度。然后,型坯可以被吹到对应的模具中,呈现对应的模塑型腔的膨胀形状以形成成型的容器(框图210)。然后,成型的容器可以被冷却,使得比色材料(例如,LES)固化(凝固)到其中(框图215),典型地是直接地附着/粘附和/或结合到成型容器的底部内表面。在吹塑型坯的过程中,LES可以流动并且随着吹塑实质上同时固化。替代性地,固化可以在吹塑之后的短期时间范围内进行。传感器材料可附接到容器的内部(典型地至少是下部/底部)表面而不需要使用助粘剂(框图216)。在膨胀型坯被保持在相关的模具中时,预灭菌介质可以被加入到对应的膨胀型坯中(框图220)。介质也可以在打开模具之后被加入到容器中。来自加压气体供应部/源的设定的无菌气体可以流入到对应容器的顶部空间中(例如,真空可以被制造)(框图225)。无菌弹性塞子可以被插到容器(该容器可以选择性地仍然保持在模具中)的上端部部分之中或之上(框图230)。
容器的顶部可以在塞子上方被捏合。容器本体顶部的捏合的本体可以被修切(框图250),并且压褶密封盖可以被施加到容器(框图260)。这些步骤也可以在吹制-填充-密封机上或者脱离吹制-填充-密封机在相同或不同的无菌环境500中进行。
塞子可以在无菌气体/真空(使用的情况下)被引入到容器中之前或之后,并且在容器在吹制-填充-密封机上或脱离机器但在无菌环境中时被附接(如由到框图250的虚线所标出的)。塞子可以在型坯被附接到挤制头和/或吹杆时被引入。
聚合物材料可以包括热塑性材料(框图201)。材料可以是,例如,包括聚碳酸酯、聚烯烃、聚酯、聚乙烯和尼龙中的一种或多种的一种材料或材料组合(框图202)。容器材料可以包括具有聚合物材料的一种或多种添加剂。添加剂可以包括,例如,澄清剂、成核剂、加工助剂、吸氧剂和/或气体屏障聚合物。容器材料可以是实质上不可渗透并且适合装纳生物有害样本容纳物(框图203),并且可以是视觉地通透的,典型地是透明的。
在液体乳胶被加入到型坯中时,型坯可以是实质上刚性或半刚性(框图206)。术语“半刚性”表示当暴露于环境条件时,结构能够自支撑或结构能够保持其形状(但是当对其施加压力时会弯折或弯曲)。介质可以包括用于增强或促进微生物生长的培养生长介质(框图222)。介质可以包括用于需氧有机物或厌氧有机物的生长介质(框图223)。
已模塑材料的上部部分的外部可以被修切以暴露弹性塞子(图3,框图105)(在吹制-填充-密封机上或者在其已经被移开用于在无菌环境中的处理)。真空杆或针可以穿过塞子插入以在容器中制造真空(图3,框图110)。这可以在容器的顶部被捏合之前和在容器在吹制-填充机350(图6)上时进行,或者在容器的顶部被捏合之后和脱离吹制-填充机在无菌环境中进行。然后盖可以(选择性地)在塞子上方被附接(典型地是压褶密封)到容器(图3,框图115)。不需要填充后或密封后的高压灭菌处理步骤(图3,框图120),且容器准备就绪用于运输/使用。
例如,塞子、传感器材料和生长介质(使用的情况下)可使用常规灭菌技术,比如,灭菌处理、高压灭菌处理、电子束(eBeam)、伽马辐射或环氧乙烷蒸汽过氧化氢进行预灭菌。此外,容器10的外表面可以在填充后/密封后进行不使用高压灭菌处理的灭菌,但容器10不需要这样的例如使用酒精擦拭和/或使用VHP(蒸汽状过氧化氢)的表面去污的处理。
图5A-图5C阐释了根据本发明的实施例的可用于制造培养容器10的示例性工序。如图5A中所示,型坯10p被形成在模塑机350中用于随后的在模塑型腔350c中的形成容器本体形状10b的吹塑。模塑机350可以包括挤制头360和吹杆365。模塑机350可以在无菌环境500(例如,合适等级的无尘室)中。同样如图5A中所示,传感器材料21在型坯是热的(在高于周围温度的温度)时通过吹杆365可流动地被引入到型坯10p中,然后如图5B中所示,可配对的模塑型腔被闭合。传感器材料21固化以附着到膨胀的容器形状的内表面。传感器材料21可界定内部涂层,该内部涂层以连续或非连续的方式覆盖底部并且还可以覆盖内部侧壁的至少一些部分。图5B阐释了当模塑型腔350c被闭合时且在容器本体被形成(吹塑/膨胀)之后,生长介质314可以被引入。在其它实施例中,生长介质314可以在传感器材料之后吹塑步骤之前被引入(未示出)。在又一些实施例中,生长介质是不需要的。
型坯10p的残留(或“喷溅”)10r(图5B)可以在附接塞子18之前或之后被修切,以允许到容器本体10b的上部部分的接近。在聚合物模塑容器本体在吹制-填充-密封机350上时(典型地在附接塞子18之后),聚合物模塑容器本体的顶部可以被捏合。
图5C阐释了塞子18可以被附接到容器本体10b,并且真空源320可以选择性地使用针、杆或其它构件322来接合容器本体以抽成需要的真空。在该工序过程中模具350c可以打开或关闭。类似地,来自气体源317(图6)的加压无菌气体混合物/气体17(图1)可以在塞子18被附接之前或之后使用吹杆365或针或其它导引器被引入到容器本体10b。气体/气体混合物17可以在容器本体被机器350保持时,在模塑型腔350c关闭或打开时,典型地是打开时被引入。
尽管典型地被提供为实心的预成型塞子,但是塞子可以在对应的模具中就地形成。
图5B和图5C阐释了传感器21可以具有与常规培养瓶不同的配置,这归因于从在其中具有传感器材料的型坯吹塑容器本体和随后的固化。例如,传感器材料可形成可以比容器本体的内表面高出距离“D”,典型地是在大约0.1mm到大约10mm之间的薄层。传感器材料21可覆盖容器的底部内表面用于颜色改变的检测。术语“薄”指的是具有小于传感器材料所附着到的容器壁的厚度的厚度的层。一个或多个传感器材料层的厚度可以在大约0.1mm-50mm之间,典型地在大约1mm-10mm之间。
图6阐释了用于容器10的批量生产的自动化系统300。如所示,系统300包括至少一个控制器310(具有至少一个处理器),控制器310被配置为控制工序的顺序(和定时)以使阀门“V”、气流泵、压缩机和/或其它设备同步,用于促进制造容器包括吹塑工序的自动化批量生产/商业化生产过程,所述吹塑工序例如在将传感器乳胶材料可流动地引入到加热的/热的型坯中之后将对应的模具靠着型坯关闭和类似工序。一个或多个已灭菌歧管300m可以将已灭菌容器/加压无菌气体317和其它材料的供应部,包括,例如,加料斗或型坯(待吹塑的容器)材料10m的其它供应部、无菌/已灭菌生长介质314的容器、无菌/已灭菌LES或其它传感器介质321的容器、以及真空源320连接到模塑机350。如本领域技术人员所已知的,模塑机350可以包括能够共用或具有含有与对应的模塑型腔连通的关联的吹杆365的专门的挤制头360的至少两个(典型地多于两个)模塑台350a、350b,以形成成型的容器。
整个系统300可部署在一个或多个无菌环境500中,但是预期的是,至少机器350是在无菌环境中,其它部件具有封闭的无菌给料路径/供应路径。在一些工序(例如,修切、压褶密封)脱离机器350进行的情况下,手推车或其它无菌封闭容器可用于运送到不同的无菌环境或无尘室(未示出)。
用于将某个或每个可流动地引入的部件插入到对应的型坯中的流动路径可以包括吹杆365(例如,允许加压空气在需要的时刻进入型坯用于吹制-填充工序的金属管)。因此,与真空源320相关联的针、具有内腔的杆或其它真空导引器322可向下延伸经过杆365并且进入/穿过塞子18。在该步骤之前,塞子可通过杆供给或使用不同的机构插入。塞子可使用具有机电传送系统1318的弹性塞子的至少一个供应部被提供,该机电传送系统1318可以合适的方向供给对应的塞子,以密封地附接到保持在模塑型腔中的模塑台350a、350b处的对应的容器本体10b的上部部分。
来自气体供应部317的无菌气体17、来自已灭菌传感器材料供应部321的传感器(例如,乳胶)材料21和来自已灭菌介质供应部314的已灭菌生长介质14可以使用杆内腔或其它流动路径可流动地被引入。
系统300可容纳在无尘室500中,并且可以包括部署于可在处理过程中对大气或其它部件开放的流动路径中的过滤器。过滤器可以被配置为过滤到需要的清洁水平或等级以促进封闭状态,例如100,000级、10,000级、1000级或者甚至100级过滤器。在盖25在脱离吹制-填充-密封机350的不同地点被施加的情况下,其可以在无菌环境/无尘室中被施加。
容器10的一个示例性用途是培养试样以检测被怀疑在其中含有微生物的试样(例如,血样)中的微生物生长。该方法包括:(a)提供包含用于促进和/或增强微生物生长的培养/生长介质14的样品容器10;(b)将测试样本/样品引入到容器中;(c)培育样品容器测试样本(例如,通过将瓶放置在培育仪器中);和(d)手动地或自动地针对微生物的生长监测样品容器。
容器10的另一个示例性用途是培养试样以检测试样(例如,食品或环境样本)中的微生物生长,用于工业或环境质量或安全性评估或监测。该方法包括:(a)提供包含用于促进和/或增强微生物生长的培养/生长介质14的样品容器10;(b)将测试样本/样品引入到容器中;(c)培育样品容器测试样本(例如,通过将瓶放置在培育仪器中);和(d)手动地或自动地针对微生物的生长监测样品容器。
上文阐释了本发明的实施例并且不应解释为其限制。尽管本发明的几个示例性实施例已经被描述,然而本领域技术人员将容易地理解,在这些示例性实施例中许多修改是可能的,并不实质上偏离本发明的新颖主旨和优势。因此,所有这类修改都被预期为包含在如权利要求中界定的本发明的范围内。本发明由以下权利要求界定,等价权利要求被包括在其中。
Claims (22)
1.一种制造培养容器的无菌方法,包括:
形成型坯;
将可流动无菌传感器材料引入到所述型坯中;
在引入步骤之前、过程中或之后将所述型坯吹塑成容器本体;
固化所述传感器材料使得其附着到所述容器本体的内表面;以及
密封所述容器以形成不需要高压灭菌处理的无菌容器。
2.如权利要求1所述的方法,其中,将可流动传感器材料引入到所述型坯中是在所述培养容器被保持在吹制-填充-密封机上时,在吹塑步骤之前进行的。
3.如权利要求1所述的方法,其中,引入步骤是在由所述型坯形成的所述容器本体处于升高的温度下且被保持在无菌环境中的吹制-填充-密封机上时,在吹塑步骤之后进行的。
4.如权利要求1所述的方法,其中,所述传感器材料是无菌比色传感器材料,所述方法还包括在高于室温的升高的温度下时,将所吹塑的容器本体的顶部捏合,并且其中,所述形成、引入、固化和捏合步骤全部在无菌环境中使用吹制-填充-密封机进行。
5.如权利要求1所述的方法,其中,当所述可流动传感器材料被引入到所述型坯中时,所述型坯具有在大约25摄氏度和大约150摄氏度之间的温度。
6.如权利要求1所述的方法,还包括,在引入所述传感器材料之后,但在密封步骤之前,流入已灭菌的生长介质。
7.如权利要求1所述的方法,其中,所述固化通过热能量和/或通过将固化剂引入到所吹塑的容器本体中来进行,从而在所述容器本体被保持在吹制-填充-密封机上时,造成所述传感器材料附着到所述内表面。
8.如权利要求1所述的方法,其中,所述传感器材料包括液体乳胶硅胶。
9.如权利要求1所述的方法,还包括:
机电地将无菌塞子附接到所述容器本体的上部部分;然后
在所述塞子被附接到所述容器本体的所述上部部分时,机电地将无菌针和/或无菌管穿过所述塞子插入;以及
使用所述针或管,机电地对所述容器本体的内部体积施加真空。
10.如权利要求9所述的方法,还包括在附接步骤之前,将已灭菌的生长介质引入到所述容器本体中。
11.如权利要求9所述的方法,还包括在附接步骤之后,将设定的加压无菌气体或气体混合物施加到所述容器本体中。
12.如权利要求1所述的方法,其中,所有所述步骤都在所述容器本体在无菌环境中由吹制-填充-密封机保持时进行。
13.如权利要求1所述的方法,还包括:
将无菌微生物生长介质添加到所述容器本体中;
在添加生长介质之后,机电地将无菌塞子附接到所述容器本体的顶部;
机电地密封所吹塑的容器本体的上部部分,以封闭无菌环境;
机电地修切所述容器本体的上部部分;
在所述弹性塞子保持附接到所述容器本体的所述上部部分时,机电地在所述容器本体内创造真空;以及
机电地将外盖在所述塞子上方添加到所述容器本体的上部部分,
其中,机电地添加所述无菌生长介质、机电地附接所述无菌塞子是在无菌环境中被保持在用于吹塑步骤的吹制-填充-密封机上或被保持在所述吹制-填充-密封机中时进行的,并且其中,修切步骤和添加盖步骤是在无菌环境中脱离所述吹制-填充-密封机进行的。
14.如权利要求1所述的方法,其中,所述型坯能够包括具有低于高压灭菌处理工艺的高压灭菌处理温度的温度额定值的聚合物材料。
15.如权利要求13所述的方法,其中,所吹塑的密封后容器本体是光学通透的。
16.一种用于批量生产培养样本容器的系统,包括:
至少一个吹塑机,其具有至少一个吹杆和多个吹塑台,每个台包括具有界定容器本体形状的模塑型腔的模具;
无菌型坯模塑材料的至少一个供应部,其与所述模塑台流体连通;
无菌可流动传感器材料的至少一个供应部,其具有与所述模塑台流体连通的至少一个流动路径;以及
至少一个控制器,其被配置为:(i)指示所述至少一个吹塑机由无菌模塑材料形成型坯;(ii)指示所述无菌可流动传感器材料在所述流动路径内流动到对应的模塑台,以在所述型坯热的时候进入所述型坯;以及,(iii)指示所述吹塑机吹塑所述模塑型腔中的所述型坯,
其中,所述吹塑机处于无菌环境中。
17.如权利要求16所述的系统,其中,在吹塑所述型坯之前,所述控制器指示所述传感器材料进入所述型坯,使得所述传感器材料在吹塑过程中处在所述型坯中。
18.如权利要求16所述的系统,其中,在所述型坯被吹塑的过程中或在所述型坯被吹塑之后,所述控制器指示所述传感器材料进入所述型坯。
19.如权利要求16所述的系统,还包括:
无菌有机物生长介质的至少一个供应部,其具有延伸到对应的模塑台的至少一个流动路径;以及
无菌弹性塞子的至少一个供应部,其具有将对应的塞子提供给保持在所述模塑台中的一个模塑台处的容器本体的对应的上部部分的机电传送系统。
20.如权利要求19所述的系统,还包括至少一个真空源,所述至少一个真空源具有带有被配置为在容器本体由所述模塑台保持时、向下行进经过所述吹杆并延伸穿过附接到所述容器本体的对应的塞子的无菌针的相对应的流动路径,从而对所述容器本体的内部体积抽真空。
21.如权利要求16所述的系统,还包括加压无菌气体源,所述加压无菌气体源具有被配置为延伸到对应的模塑台,并使所述无菌气体流动到由所述模塑台所保持的容器本体中,进入所述容器本体的内部体积的流动路径。
22.一种培养容器,包括:
无菌吹塑容器本体,其具有带有内表面的底部和向上延伸的侧部,其中,所述容器本体具有附接到其所述底部和向上延伸的侧部的比色传感器材料的内部层,使得所述比色传感器材料处在附接到底部内表面的薄层中,其中,当暴露于137摄氏度的高压灭菌处理温度达15分钟时,所述容器本体(i)变得半透明或不透明;(ii)变得可渗透;或者(iii)结构刚度下降,使得其不适合作为视觉通透的培养容器使用。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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