CN109642857A - 用于超速离心机的流体处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

提供一种流体处理系统，其包括控制器、多个阀、泵和与控制器连通的界面。该阀可与导管可操作地连接以沿着流道。每个阀由控制器控制，以在第一位置和第二位置之间选择性地移动。第一位置关闭流体通道，第二位置打开流体通道。泵可与导管可操作地连接，并且由控制器控制，用于选择性地泵送流体通过流体通道。界面允许选择性地限定通过阀的流体通道。

Description

用于超速离心机的流体处理系统及方法

技术领域

本发明涉及用于超速离心机的流体处理系统。更特别地，本发明涉及独立的移动工作站，其支持进入、及流出超速离心机的流体的自动填充和分馏。

背景技术

许多流体产品的处理是在无菌环境中和/或洁净的环境中通过超速离心机执行的，以保护产品和/或生产人员免受污染。这样的流体产品可包括但并不限于药用产品(例如，药品和疫苗)、食品产品、生物产品、生化产品、化学产品、纳米颗粒、病毒颗粒、病毒载体以及其任意组合。

在这样处理期间，已知在该处理期间或之后，用材料将超速离心机填充以处理和收集流体产品。在一些实例中，填充和/或收集可在某些处理步骤期间或之后和/或在某时间间隔中执行。在另一些实例中，填充和/或收集可在处理完成后执行。此外，在进行处理之前和/或之后，常常需要对系统中的流体通道进行清洁和消毒，这可以经由系统泵送某些特定流体和/或气体来实现。清洁流体的填充和/或收集和/或供应，以及其他流体通过系统的移动过程在本文中单独地且共同地被称为“流体处理”。

重要地是，流体处理是关键工序，并且其造成污染产品和/或样品的潜在风险，以及可能使操作者暴露于危险状况。

因此，本发明确定，需要能够提供改进的流体处理的系统和方法。

发明内容

提供了一种流体处理系统，其独立的移动工作站支持进入、及流出超速离心机以及其他容器、器皿或处理设备的流体的自动填充和分馏。

在一些实施例中，该系统包括多个夹管阀，其允许流体的路径选择、用于流动和导向的泵、用于分馏/监控以及弃置流体的联机折射计、以及用于过程监控的压力传感器和温度传感器。

在其他实施例中，该系统包括一个或多个预编程控制程序和/或包括可修改的控制结构，其允许创建用于各种流程顺序例如消毒、冲洗、填充、分馏的自动操作的自定义的方法，以及其他常规方法。该系统可以简单地与客户网络和/或工业控制器(例如，可编程逻辑控制器或PLC)集成，并且可以经过软件界面例如，但不限于开放平台通信(OPC)使用上游和下游的输入和输出。

提供了一种流体处理系统，其包括控制器、多个阀、泵和与控制器连通的界面。阀可以与导管可操作地连接以沿着流体通道。每个阀由控制器控制，用于在第一位置和第二位置之间选择性地移动。第一位置关闭流体通道，而第二位置打开流体通道。泵可以与导管可操作地连接，并且由控制器控制，用于选择性地泵送流体通过流体通道。界面允许选择性地限定通过阀的流体通道。

在一些实施例中，流体处理系统是独立的工作站。

在其他单个实施例中或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，导管是弹性导管，阀是夹管阀，并且泵是蠕动泵。夹管阀和蠕动泵配置成可操作地连接至弹性导管。

在其他单个实施例中或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，流体处理系统还包括传感器，该传感器选自由流量传感器、压力传感器和温度传感器、折射计及其任意组合所构成的组，其中界面配置成选择性地限定通过该传感器流体通道。

在其他单个实施例中或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，流体处理系统还包括由控制器控制的折射计，该折射计是通过导管的透明部分测量流体状态的联机设备，其中界面配置成选择性地限定通过该折射计的流体通道。

在一些实施例中，由折射计测量的流体状态是折射指数和/或温度。

在其他单个实施例中或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，流体处理系统还包括由控制器控制的至少一个附加设备，所述至少一个附加设备选自由压力传感器、流量传感器、天平以及其任意组合所构成的组，其中界面配制成选择性地限定通过所述至少一个附加设备的流体通道。

在其他单个实施例中或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，控制器是可编程逻辑控制器(PLC)。

在一些实施例中，界面配置为允许PLC的可视编程。

在其他单个实施例中或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，每个阀包括灯。灯由控制器控制，以提供多个阀中的每个阀的状态的可视指示。该状态选自由流体通道是打开还是关闭、导管是否要安装在特定阀中，以及其组合所构成的组中。

还提供了用于打开和关闭导管中的流体通道的夹管阀。夹管阀包括螺线管、夹管阀头和灯。螺线管在第一位置和第二位置之间移动。夹管阀头可操作地连接至螺线管，并且配置成可操作地连接到导管，如此螺线管向第一位置的移动使得夹管阀头夹紧导管，关闭流体通道，而螺线管向第二位置的移动使得夹管阀头松开导管，以打开流体通道。灯固定至夹管阀头上，以提供夹管阀状态的可视指示。该状态选自由流体通道是打开还是关闭、导管是否要安装在夹管阀头中以及其组合所构成的组。

在其他单个实施例中或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，螺线管选自由机电螺线管、气动螺线管或其任意组合所构成的组。

在其他单个实施例中或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，螺线管包括第一部分、第二部分以及夹管阀头，该第一部分配置成封装在工作站中，该第二部分配置成从工作站延伸，该夹管阀头可操作地连接至第二部分。

在其他单个实施例或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，该夹管阀还包括第一密封件，其配置成将螺线管密封至工作站。

在其他单个实施例或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，灯是发光二极管(LED)。

在其他单个实施例或与一个或多个上述或后面所述的实施例一起的其他实施例中，灯包括通过第二密封件固定至夹管阀头的盖子。

本领域技术人员将从以下详细说明、附图和所附权利要求中领会和理解本发明的上述和其他的特征和优点。

附图说明

图1是根据本发明的流体处理系统与超速离心机一起使用的示意图；

图2是图1的流体处理系统架构的示意图描述；

图3是图1的流体处理系统的透视图；

图4是图1的流体处理系统的放大视图；

图5是根据本发明的夹管阀的爆炸图；

图6是说明预编程操作模式的程序界面的示意图描述；

图7是方法编程界面过程的流程图；

图8是说明的方法编程操作模式的程序界面的示意图描述；

图9是说明的方法编程操作模式的程序界面的示意图描述；以及

图10是的状态编辑操作模式的示意图。

具体实施方式

参阅附图，尤其是附图1和2，示出了根据本发明的流体处理系统，其通常由参考编号10表示。

有利地并且如本文中更详细的描述，系统10支持多个用于流体路线选择的夹管阀、用于流动和导向的泵、用于分馏/监控以及弃置流体的联机折射计、以及用于过程监控的压力传感器和温度传感器。系统10包括软件，该软件含有预编程操作，并允许创建用于进行多种流程顺序例如消毒、冲洗、填充、分馏的自动操作的自定义的方法，以及其他常规方法。此外，系统10配置为与客户网络集成，并且可以经过OPC使用上游和下游的输入和输出。

说明了与超速离心机12一起使用的系统10，该超速离心机12包括控制柜14和转子/储罐系统16。系统10是独立的工作站18，其通过例如与超速离心机12的控制柜14连通，支持流体进入、及流出超速离心机12进行自动填充和分馏。应当意识到，系统10与超速离心机12一起使用仅作为实例示出。当然，本发明设想的系统10可与任意容器、器皿或处理设备一起使用。

工作站18是紧凑的，优选地配置为可移动的和/或配置成用于工业洁净室环境中。例如，工作站18可以由不锈钢303/304制成，且可配置成满足或超过标准例如，NEMA 4X和IP65，但并不限于此。在一些实施例中，工作站18可以允许前面板的位置相对于支撑脚进行调整。因此，系统10通过工作站18的结构提供符合人体工程学的紧凑设计，以适应即使狭小的洁净室，且能够穿过小到32英寸的常用出口门口，并且该系统配置成易于清洁，例如通过手工擦拭，并提供经由穿着个人防护装备(例如，两个乳胶/腈手套)的人员足够激活的全部控制。

因此，系统10包括计算机20，用于以有线和/或无线的方式与超速离心机12和/或任意其它的客户网络22连通。

系统10包括驻留在工作站18中的计算机20，其与可编程逻辑控制器24(PLC)连通。计算机20包括驻留在其上的OPC通信软件26，用于与客户网络22、PLC24以及一个或多个人机接口28(HMI)有线和/或无线连通。HMI28可为任意接口，例如，但并非限制于键盘、鼠标、触屏、打印机、显示屏、扬声器、通知设备(例如灯、警报器等)、平板电脑、笔记本电脑、按键或其他任意接口。

此外，计算机20包括驻留在其上的流体处理控制软件界面30，其有利地允许操作员控制PLC24，以在预编程操作模式、使用方法编程过程的程序系统10、使用状态编辑操作模式的操作系统10以及其任意组合中操作一个或多个设备32，这将在下文中更详细地进行描述。设备32可以包括传感器、泵、阀、灯、数据收集器以及其他设备。

图2示出了系统10，作为在计算机20、客户网络22、PLC24、HMI28以及设备32中具有特定连通协议(例如，以太网、USB等)的实例。当然，本发明设想的系统10以任意设想的方式在各种元件之间进行连通。

系统10通过经由PLC24将设备32的控制与经由计算机20与HMI28进行的连通分开，允许系统内冗余。例如，HMI28在使用期间的故障将不会引起计算机20或工作站14的操作失败或中止。不如说，用户可以经过另一HMI的连接简单地访问计算机20和PLC24。

现在参阅图3和4，将对系统10更详细的进行描述。

系统10配置成通过导管40与超速离心机12流体连通。导管40可以是一次性的、可重复使用的或其组合。系统10包括，作为一个或多个设备32的由PLC24控制的夹管阀42阵列，以选择地打开和关闭导管40。此处，导管40至少在由阀42起作用的部分配置成弹性管。在所述实施例中，系统10包括13个正常闭合的夹管阀42，但是，当然，本发明设想的系统10可支持任意所需数量或配置的阀。

系统10还包括，作为一个或多个设备32的由PLC24控制的泵44，以泵送流体通过导管40。在一些实施例中，泵44可以是蠕动泵，其以已知方式作用于导管40。在一些实施例中，导管40至少在通过泵44起作用的部分配置成弹性管。

系统10还包括，作为一个或多个设备32的由PLC24控制的折射计46，以检测导管40中的流体状态。在一些实施例中，折射计46可以是联机设备，其感测导管40中的流体状态。导管40可以配置成至少在折射计46的区域中具有足以用于测量流体的透明度。通过折射计46测量的流体状态可以包括但并不限制于折射指数和温度。

系统10还包括，作为一个或多个设备32的由PLC24控制的一个或多个压力传感器48、流量传感器50以及天平52，以检测导管中的流体状态。

当然，应当认识到，上文对设备32的描述是作为实例的。然而，本发明设想的系统10具有由PLC24控制的任意所需数量或配置的设备32，当需要时，用于系统的特定使用。

因此，当用例如注射用水(WFI)、梯度材料、分析材料、加工材料加载转子16时、在取样时和/或在馏分收集期间以及其他期间卸载转子材料时，系统10配置成控制流量。以这种方式，系统10可以简单地配置成允许用户填充与导管40连通的收集设备54，例如，但不限于储液器、罐、瓶、袋等等。

系统10可以根据变量，例如，但不限于折射指数、容积、质量、时间以及控制柜14、转子16、系统10、导管40中的流体等等的特定项目或检测状态来加载收集设备54。

以这种方式，具有驻留于其上的计算机20的系统10独立于超速离心机12或多个离心机进行操作，但与超速离心机12或多个离心机连通。

然而，本发明设想的系统10依赖于超速离心机12进行操作。例如，并再次参阅图2，本发明设想的计算机20和驻留在其上的OPC通信软件26存在于超速离心机12的控制柜14中，而不是工作站18中。在该实施例中，计算机20可以与工作站18的PLC24以有线和/或无线连通。

参考图5详细地描述每个阀42的结构和操作。

阀42包括由PLC24控制的螺线管60。螺线管60可以是机电螺线管、气动螺线管或其他的螺线管。螺线管60部分封装在工作站18内，并通过一个或多个在工作站18中的开口62延伸，用于与导管40可操作地连接。

阀42还包括夹管阀头64，位于工作站18外侧，并可操作地连接至螺线管62，以便通过PLC24的螺线管移动，使得该头夹紧导管40以在第一位置中关闭流体通道，或使得该头放松导管以在第二位置中打开流体通道。工作站18中的开口62通过头64以及在一些实施例中通过第一密封件66进行密封或以其他方式关闭。

在导管40是一次性用品的实施例中，导管优选为全部由柔软的弹性管制成。然而，本发明设想的导管40，即使当其为一次性用品时，也具有一个或多个部分-与在阀42和/或泵44处的具有足够的柔性和弹性的导管部分形成刚性管，以预期的方式起作用。此外，本发明设想的导管40是与阀42连通的刚性管，其可以为任意的配置为通过螺线管60进行操作的非夹管阀设计，例如，但不限制于球阀、针阀、杯形阀等等。

阀42还包括一个或多个与PLC24连通的灯68(仅示出一个)。灯68可以是发光二极管(LED)或任意其它灯设备。灯68可以包括通过第二密封件72固定至头64的盖子或保护镜头70。可以控制灯68来提供关于何时将阀打开或关闭的可视指示。

例如，当阀42处于第一位置时可以控制灯68打开(即照明)，当阀处于第二位置时可以控制灯关闭(即不照明)。当然，这个操作在一些实施例中可以是相反的。

在一些实施例中，灯68可以分别以表示第一和第二位置的两种不同的颜色来进行照明。在其他实施例中，灯68可以包括两种不同的照明元件，其分别以表示第一和第二位置的不同颜色来进行照明。

应当认识到，阀42被描述为使用灯68来仅指示阀的第一和第二位置，即在其中，灯的打开和关闭状态对应于阀的打开和关闭状态。当然，本发明设想的阀42这样配置，使得灯68相对于阀的状态成比例地进行照明，即用灯的强度或数量对应阀的打开比例。

在一些实施例中，灯68可以通过螺线管60的位置直接控制，而在其他实施例中，灯可以通过PLC24控制。

以这种方式，将系统10配置成在使用期间向使用者提供通过系统的流体通道的可视指示-相距一段距离可视，例如从洁净室的外部可视。

此外，在有必要安装一次性导管40的一些实施例中，可以控制系统10照亮阀42，该导管即将安装至该阀42中。此外，可以控制PLC24，使得HMI28上的流体通道的示图反映灯68的示图。

在一些实施例中，头64包括导管容置开口74，导管40可以可拆卸地容置于该导管容置开口74中。

系统10可以配置成以预编程模式或主模式80进行操作，预编程模式或主模式80参考图6进行说明。此处，系统10可以包括驻留在计算机20和/或PLC24中的一个或多个预编程控制方案。在所述实例中，使用者可以经过HMI28选择使用预编程模式80，并且一旦选择，使用者可以从多个不同的预编程程序方案当中选择显示为“加载缓冲液/梯度”的程序的特定的程序82。

作为选择程序82的回应，HMI28可以向使用者描述系统10的操作，且PLC可以根据程序控制设备32。当存在灯68时，PLC也可以提供阀42的状态的可视指示。

以这种方式，使用者可以在预编程模式80期间选择系统10的正常操作。此处，使用者可以例如经过HMI28输入唯一的批次识别信息，系统10可以与存在于客户网络22上的与该批次相关的信息进行比较，并且或者可以基于来自客户网络的信息加载程序82或允许操作员继续验证适当的批次信息。一旦选择并开始了所需的程序82，系统10可以-在需要安装导管40处-将阀42打开和/或点亮灯68以提示操作者安装导管。在确认合理设置之后，因为被PLC 24控制，系统10将根据程序82控制设备32。

系统10还可以配置为在方法编程模式84中进行操作，该方法编程模式84参考图7-9进行说明。不希望受到任何特定理论的束缚，本发明确定，PLC24操作设备32所必需的语言可能难以理解和/或编程。因此，方法编程模式84有利地向操作者提供了一种使用驻留在计算机20上的软件26而不是通过PLC语言来对PLC24进行编程的方法。模式84提供将任务编程到系统10中的可视方法。

此处，编程模式84的方法编辑器允许使用者列出特定所需程序86的顺序操作或步骤。这是使用者可以改变的动态方法编辑器，而不是硬编码的编辑器，如此操作员可以限定设备32的控制步骤。编程模式84允许操作员创建、编辑和禁用程序86。当运行方法时，系统10允许操作员添加、插入、删除或重新排序程序86的步骤88，同时经过各种设备32的HMI 28及其操作状态提供可视指示。在完成编程模式84时，计算机20将存储程序86，并控制PLC24执行程序，以根据需要控制设备32。

系统10还可以被配置为在状态编辑模式90中操作，状态编辑模式90参考图3进行说明。此处，操作员可以从主顺序编辑器中选择状态编辑模式90(图6)。此处，所选择的任意程序82或所设计的任意程序86可以由操作员手动重写。例如，图10通过泵44的状态编辑模式90示出了手动重写。虽然关于泵44进行说明，但是本发明设想的编辑模式90可用于控制系统10内的任何设备32。

还应注意到，本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”、“上”、“下”等来修改各种元件。除非特别说明，这些修饰语并不意味着所修饰元件的空间顺序、顺序次序或层次顺序。

虽然已经参考一个或多个示范性实施例对本发明进行了描述，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变，并且可以用等同物替换其元件。此外，在不脱离其范围的情况下，可以进行多种修改以使特定情况或材料适应本发明的启示。因此，意图在于，本发明并不限于作为预期的最优模式公开的特定实施例，而本发明将包括落入本发明范围内的所有实施例。

部件列表

系统10 螺线管60

超速离心机12 开口62

控制柜14 夹管阀头64

转子系统/储罐系统16 第一密封件66

独立工作站18 灯68

计算机20 盖子或保护镜头70

客户网络22 第二密封件72

可编程逻辑控制器(PLC)24 导管开口74

通信软件26

人机接口(HMI)28 预编程模式或主模式80

特定程序82

流体处理控制软件界面30 方法编程模式84

设备32 特定所需程序86

步骤88

导管40 状态编辑模式90

夹管阀42

泵44

折射计46

压力传感器48

流量传感器50

天平52

收集设备54

Claims (16)

1.一种流体处理系统，包括：

控制器；

多个阀，所述多个阀配置成可操作地与导管连接以沿着流体通道，多个阀中的每个阀由控制器控制，用于在第一位置和第二位置之间选择性地移动，所述第一位置关闭所述流体通道，所述第二位置打开所述流体通道；

泵，所述泵配置成与导管可操作地连接，所述泵由控制器控制，用于选择性地泵送流体通过流体通道；以及

界面，所述界面与所述控制器连通，所述界面配置成选择性地限定通过所述多个阀的流体通道。

2.根据权利要求1所述的流体处理系统，其特征在于，所述系统是独立的工作站。

3.根据权利要求1所述的流体处理系统，其特征在于，所述导管包括弹性导管，其中所述多个阀包括多个夹管阀，并且所述泵包括蠕动泵，所述多个夹管阀和所述蠕动泵配置成可操作地连接至所述弹性导管。

4.根据权利要求1所述的流体处理系统，还包括传感器，所述传感器选自由流量传感器、压力传感器和温度传感器、折射计以及其任意组合所构成的组，其中所述界面配置成选择性地限定通过所述传感器的流体通道。

5.根据权利要求1所述的流体处理系统，还包括由所述控制器控制的折射计，所述折射计包括通过导管的透明部分测量流体状态的联机设备，其中所述界面配置成选择性地限定通过所述折射计的流体通道。

6.根据权利要求5所述的流体处理系统，其特征在于，由所述折射计测量的所述流体状态包括折射指数和/或温度。

7.根据权利要求1所述的流体处理系统，还包括由所述控制器控制的至少一个附加设备，所述至少一个附加设备选自由压力传感器、流量传感器、天平以及其任意组合所构成的组，其中所述界面配置成选择性地限定通过所述至少一个附加设备的流体通道。

8.根据权利要求1所述的流体处理系统，其特征在于，所述控制器包括可编程逻辑控制器(PLC)，并且配置为允许PLC的可视编程。

9.根据权利要求1所述的流体处理系统，其特征在于，所述多个阀中的每个阀包括灯，所述灯由所述控制器控制，以提供所述多个阀中的每个阀的状态的可视指示。

10.根据权利要求9所述的流体处理系统，其特征在于，所述状态选自由流体通道是打开还是关闭、导管是否要安装在特定阀门中以限定流道以及其组合所构成的组。

11.用于打开和关闭导管中的流体通道的夹管阀，包括：

螺线管，所述螺线管在第一位置和第二位置之间可移动；

夹管阀头，所述夹管阀头可操作地连接至所述螺线管，并且配置成可操作地连接至所述导管，这样使得所述螺线管向所述第一位置的移动引起所述夹管阀头夹紧导管，关闭流体通道，而所述螺线管向所述第二位置的移动引起夹管阀头松开导管，打开流体通道；以及

灯，所述灯固定至所述夹管阀头上，所述灯提供所述夹管阀状态的可视指示，其中所述夹管阀的所述状态选自由流体通道是打开还是关闭、导管是否要安装在夹管阀头中以及其组合所构成的组。

12.根据权利要求11所述的夹管阀，其特征在于，所述螺线管选自由机电螺线管、气动螺线管或其任意组合所构成的组。

13.根据权利要求11所述的夹管阀，其特征在于，所述螺线管包括第一部分、第二部分以及夹管阀头，所述第一部分配置成封装在工作站中，所述第二部分配置成从所述工作站延伸，所述夹管阀头可操作地连接至所述第二部分。

14.根据权利要求13所述的夹管阀，还包括第一密封件，所述第一密封件配置成使螺线管密封至工作站。

15.根据权利要求11所述的夹管阀，其特征在于，所述灯是发光二极管(LED)。

16.根据权利要求11所述的夹管阀，其特征在于，所述灯包括通过第二密封件固定至夹管阀头的盖子。