CN115768512A - 一次性使用断开式流体联接器 - Google Patents

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Abstract

本文所描述的一些流体联接装置配置为用于流体系统中，以提供一次性使用的断开功能，当断开时，该功能可以基本上限制流体溢出。在一些实施例中，联接部分在彼此断开之后不能在功能上彼此重新连接。

Description

一次性使用断开式流体联接器
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年6月11日提交的美国临时申请序列号63/037,651的权益。该在先申请的公开内容被认为是本申请公开内容的一部分(并通过引用结合于此)。
技术领域
本文件涉及用于流体系统的流体联接装置和方法。例如，本文件中描述的一些实施例涉及一次性使用的断开式流体联接装置。
背景技术
流体系统通常包括诸如管道、泵、容器、配件、联接器、热交换器、传感器、过滤器、阀、密封件等部件。这些部件可以在网络中连接在一起，以限定一个或多个流体流动路径。一些流体系统是开放系统，意味着流体流经网络一次，然后离开该网络。其他流体系统是封闭系统，这意味着流体在部件网络内再循环。流体可以利用流体压力差在流体系统中移动。例如，在一些情况下，使用泵或真空源来产生压力差，该压力差导致流体在流体系统内流动。在另一个示例中，重力用于使流体在流体系统中流动。在其他示例中，这些技术的组合用于使流体在流体系统内流动。
在一些流体系统的情况下，例如一些生物处理流体系统，可能需要一种能够无菌地断开流体流动路径的管接头。在一个这样的实施例中，期望无菌地将一个或多个介质袋从生物反应器系统断开。在这种情况下，无菌联接器可以用于将介质袋从生物反应器系统断开，同时在断开过程期间和之后基本上防止介质袋和生物反应器通过联接器的断开端的生物污染。这种无菌连接还将用于限制流体暴露于周围环境。
发明内容
本文件描述了用于流体系统的流体联接装置和方法。在一些实施例中，流体联接装置可以被实现为一次性使用的断开式流体联接装置，其被配置为在断开时减少流体溢出的可能性。在一些实施例中，联接部分在彼此断开后不能彼此重新连接。因此，流体联接装置被称为“一次性使用”分离式联接器。在本公开的上下文中，术语“流体”包括任何流动的物质，例如气体、液体、蒸汽、蒸气、凝胶、雾和粉末。
在特定实施例中，本文描述的流体联接装置是一次性使用的装置，因为在联接的两个部分(本文也称为“联接半部”和/或“连接器”)彼此分离后，一个或两个部分的流体路径被不可逆地堵塞。因此，在这些特定的实施例中，本文提供的流体联接装置在结构上配置为一次性使用的断开式装置，使得在一次性使用的联接半部已经彼此断开之后，它们不能够可操作地彼此重新连接(或与任何其它联接半部重新连接)以重新建立通过其中的开通流体流动路径。
此外，在这种一次性使用的实施例中或者在其它实施例中，流体联接装置可以被配置为“无菌”联接装置，因为在分离期间和在联接装置的两个部分彼此分离之后，两个部分的流体路径被机械地阻塞，例如通过阀，从而阻止生物污染物迁移到流动路径中。这种“无菌”联接也将用于限制流体暴露于周围环境。
一方面，本发明涉及一种流体联接装置。例如，本发明涉及一种一次性使用的流体联接装置，包括：(i)第一联接器，包括阀；(ii)第二联接器，包括阀，该第二联接器被配置为与第一联接器可释放地联接在一起；以及(iii)可移除套筒，配置为当第一联接器和第二联接器联接在一起时该可移除套筒与第一联接器和第二联接器可释放地接合。当可移除套筒与第一联接器和第二联接器接合时，可移除套筒保持第一联接器和第二联接器的每个阀打开。第一联接器和第二联接器配置为使得当可移除套筒与第一联接器和第二联接器分离时，第一联接器和第二联接器的阀关闭。
这种一次性使用的流体联接装置可以选择性地包括一个或多个以下特征。在一些实施例中，一次性使用流体联接装置是一次性使用无菌流体联接装置。当可移除套筒与第一联接器和第二联接器接合时，可移除套筒可以与第一联接器和第二联接器内的相应阀接合。第一联接器和第二联接器中可以包括任何类型的阀。在一些实施例中，当可移除套筒与第一联接器和第二联接器接合时，可移除套筒可以与第一联接器和第二联接器的阀的相应提升阀接合。在一些实施例中，第一联接器和第二联接器的阀被弹簧偏压以关闭。当可移除套筒与第一联接器和第二联接器接合时，可移除套筒可以直接接触第一联接器和第二联接器的每个阀的可移动提升阀。在一些实施例中，第一联接器和第二联接器是相同的。在一些实施例中，可移除套筒保持第一联接器与第二联接器可释放地联接，同时可移除套筒与第一联接器和第二联接器可释放地接合。第一联接器可以包括第一主体，第二联接器可以包括第二主体。第一主体和第二主体可以各自限定穿过主体外壁的一个或多个开口。可移除套筒可以包括径向延伸的突起，该突起延伸穿过穿过主体外壁的一个或多个开口。径向延伸的突起可以接合在由第一联接器和第二联接器的阀限定的环形凹槽中。第一联接器可以包括与第二联接器的接收部可释放地接合的突起。可移除套筒可以限定接收与接收部可释放地接合的突起的释放区域。可移除套筒可以围绕第一联接器和第二联接器的外圆周延伸超过180度。可移除套筒可以手动偏转，以允许可移除套筒从第一联接器和第二联接器脱离。第一联接器可以包括第一主体，第二联接器可以包括第二主体。第一主体可以限定穿过第一主体的两个开口，第二主体可以限定穿过第二主体的两个开口。可移除套筒可以包括四个径向延伸的突起，这些突起延伸穿过穿过第一主体的两个开口和穿过第二主体的两个开口。在一些实施例中，四个径向延伸突起中的两个接合在由第一联接器的阀限定的环形凹槽中，并且四个径向延伸突起中的两个接合在由第二联接器的阀限定的环形凹槽中。在将可移除套筒从与第一联接器和第二联接器的接合中移除之后，可移除套筒可以不与第一联接器和第二联接器接合，从而保持第一联接器和第二联接器的每个阀打开。
可以实现本文件中描述的主题的特定实施例，以实现一个或多个以下优点。首先，本文提供的流体联接装置的联接半部被设计成使得分离过程包括以特定顺序关闭阀，从而消除或最小化与流体内含物相关的溢出。
第二，在一些实施例中，流体联接装置被设计成具有最少数量的部件，使得流体联接装置是经济的。
第三，流体联接装置的一些实施例提供了改进的无溢出无菌断开能力，在一些情况下，这可以可选地减少或消除对无菌室或无菌台式环境的需要。同样地，本文描述的无菌流体联接装置的这些实施例可以有助于高效和成本有效的操作或使用，否则在一些传统的需要在无菌室或无菌流动罩内断开特定流体连接以防止生物污染的设置中，这些操作或使用将是高成本的或者甚至是成本过高的。
第四，在此提供的流体联接装置的一些实施例被有利地设计成一次性使用的联接器，其不能被可操作地重新连接以重新建立通过其的开通流动路径。因此，防止了重复使用的潜在污染。
除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，本文描述的实施例的材料、方法和示例仅仅是说明性的，而不是限制性的。
本发明的一个或多个实施例的细节在附图和说明书中阐述。根据说明书和附图以及权利要求书，本发明的其他特征、目的和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本文提供的一些实施例的示例流体系统的透视图，该示例流体系统包括以可操作的连接构造布置的示例流体联接装置。
图2是图1的流体联接装置的纵向剖视图，该流体联接装置布置成可操作的连接构造。
图3是图1的流体联接装置在流体联接装置断开期间处于第一状态的透视图。
图4是图1的流体联接装置在流体联接装置断开期间处于第一状态的纵向剖视图。
图5是图1的流体联接装置在流体联接装置断开期间处于第二状态的透视图。
图6是图1的流体联接装置在流体联接装置断开期间处于第二状态的纵向剖视图。
图7是图1的流体联接装置的示例提升阀部件的第一透视图。
图8是图7的提升阀部件的第二透视图。
相同的附图标记始终代表相应的部件。
具体实施方式
参考图1，流体系统10的一些示例实施例包括一个或多个示例流体联接装置100，该流体联接装置100配置为例如将第一流体系统设备或容器20可释放地连接到第二流体系统设备或容器30。在一些实施方式中，流体系统10可以包括至少一个流体联接装置100，该流体联接装置100是一次性使用的无菌断开式流体联接装置，其中第一和第二配合部件110和160被配置为彼此断开的方式为：提供无菌断开并且机械地防止通过配合部件110和160的流体路径的重新连接和重复使用。(第一和第二配合部分110和160有时在本文被称为“联接器”、“联接装置”、“联接半部”或“半联接器”)
在一个非限制性示例中，流体联接器100可以为生物反应器系统形式的流体系统设备20(直接连接到联接装置100或经由流体管22连接)和介质袋形式的流体系统容器30(直接连接到联接装置100或经由流体管32连接)之间的流体路径提供一次性使用无菌断开能力。应当理解，流体联接器100不需要在所有实施例中都是“无菌”流体联接器。
通常，如图1和图2所示，联接器100以联接布置(如图所示)提供给终端用户，并且具有围绕联接的配合部件110和160的可移除套筒102。在 一些情况下，联接器100是无菌的或被制成无菌的。每个半联接器110和160以及整个组装好的联接器100限定了纵向轴线2。
仍然参照图1和图2，所示实施例中的流体联接器100包括可移除套筒102以及第一联接器110和第二联接器160形式的配合部件110和160。第一联接器110和第二联接器160可释放地彼此联接。在图1和图2中，第一联接器110和第二联接器160示出为完全联接(连接),使得通过流体联接器100提供开通流动路径101。也就是说，在如图所示的完全联接的可操作配置中，流体可以流过第一连接件112和第二连接件162之间的联接器100。
虽然第一和第二连接件112和162被描绘为倒钩连接件，但是应当理解，联接半部110和160可以具有任何类型的连接件，例如但不限于螺纹连接件、弯头、三通、卫生配件、压缩配件等及其组合。
制成流体联接器100的一个或多个部件的材料包括热塑性塑料或热固性塑料。在特定实施例中，制成流体联接器100的部件的材料是热塑性塑料，例如但不限于ABS、乙缩醛、聚碳酸酯、聚砜、聚醚醚酮、聚硫化物、聚酯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯、聚苯砜(PPSU；例如
Figure BDA0004022276620000051
)、聚醚酰亚胺(PEI；例如
Figure BDA0004022276620000052
)、聚丙烯、聚亚苯基、聚芳醚酮等，以及它们的组合。在一些实施例中，制成流体联接器100的一个或多个部件的材料包括金属，例如但不限于不锈钢、黄铜、铝、镀钢等。在特定实施例中，联接半部110和160中的一个或两个是无金属的。在一些实施例中，联接半部110和/或160中的一个或两个包括一个或多个塑料或金属弹簧构件(例如，弹簧钢、不锈钢、钢琴丝等)。在某些实施例中，流体联接器100包括一个或多个垫圈、密封件和/或阀座，它们由诸如但不限于硅树脂、含氟弹性体(FKM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、热塑性弹性体(TPE)、丁钠橡胶、丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶(TPV)等材料制成。
在所示的实施例中，第一联接器110和第二联接器160构造成彼此完全相同。因此，以下描述将集中在第一联接器110上，但是应当理解，相同的描述也适用于第二联接器160。在一些实施例中，第一联接器110和第二联接器160可以构造成彼此不同。
参考图2，现在将描述第一联接器110的部件。第一联接器110包括主体114、提升阀120、弹簧118、内套筒113、阀座130和第一连接件112。
提升阀120(也在图7和8中示出)可滑动地设置在套筒113的外径和主体114的内径之间。密封构件116位于套筒113和提升阀120之间。另一密封构件122位于提升阀120和主体114之间。
弹簧118朝向阀座130偏压提升阀120。当提升阀120与阀座130接触时，不存在通过第一联接器110的开通流动路径。例如，这在图4中示出。阀座130可以由诸如但不限于硅树脂、含氟弹性体(FKM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、热塑性弹性体(TPE)、丁钠橡胶、丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶(TPV)等材料制成。
在流体联接器100的操作连接配置中(如图1和2所示)，提升阀120处于其打开配置，其中提升阀120与阀座130间隔开。因此，开通流动路径101延伸穿过第一联接器110和第二联接器160中的每一个。
即使弹簧118试图推动提升阀120与阀座130接触，提升阀120也被可移除套筒102阻止移动。具体而言，可移除套筒102包括一个或多个径向延伸的突起106，突起106接合在由提升阀120(横向于纵向轴线2)限定的凹槽中，从而将提升阀120保持在其如图所示的打开配置中。突起106在图3中也是可见的。
虽然在所示的实施例中，阀被描绘为提升阀，但是应当理解，任何类型和设计的阀都可以用于流体联接器100。同样的基本概念也适用。也就是说，可移除套筒102可以接合阀的构件，以将阀保持在打开位置。
图3描绘了分离流体联接器100的第一阶段。也就是说，可移除套筒102已经脱离了与第一联接器和第二联接器110/160的接合。如下文进一步描述的，可移除套筒102与第一联接器和第二联接器110/160的脱离释放了第一联接器和第二联接器110/160的提升阀，使得弹簧推动提升阀与阀座接触，以消除开通流动路径101。
可移除套筒102是柔性构件，使得当围绕第一联接器和第二联接器110/160的圆周延伸超过180度时，可移除套筒102可以被手动偏转、移除/脱离，以及与第一联接器和第二联接器110/160分离。可以包括一个或多个方便的拇指翼片103，以有助于手动偏转和随后从第一联接器和第二联接器110/160移除可移除套筒102。在一些实施例中，可移除套筒102是或包括撕开构件。
在图3中，可以看出，可移除套筒102的径向延伸突起106延伸穿过由主体114的外壁限定的开口115。在所示的实施例中，第一联接器和第二联接器110/160中的每一个都包括两个开口115(彼此180度相对)，并且可移除套筒102对应地包括四个径向延伸的突起106。然而，在一些实施例中，第一联接器和第二联接器110/160中的每一个都包括单个开口115，并且可移除套筒102对应地包括两个径向延伸的突起106(第一联接器和第二联接器110/160中的每一个都对应有一个突起)。其他配置也是可能的。
特别地，现在再次关于第一联接器110(作为两个联接器110/160的示例)，当可移除套筒102接合在第一联接器和第二联接器110/160上时，径向延伸的突起106延伸穿过开口115，然后进入由提升阀120限定的环形凹槽121中(见图2、7和8)。径向延伸的突起106和由提升阀120限定的环形凹槽121之间的接合将提升阀120保持在其打开位置(见图2)。然而，当可移除套筒102从第一联接器和第二联接器110/160脱离时(如图3所示)，则径向延伸的突起106不再接合在由提升阀120限定的环形凹槽121中。因此，提升阀120随后被弹簧118自由推靠在阀座130上。提升阀120密封阀座130，以阻止流体流过第一联接器110。为此，当可移除套筒102与第一联接器和第二联接器110/160分离时，先前开通流体流动路径101(图2)不再开通。也就是说，从第一联接器和第二联接器110/160手动移除可移除套筒102的动作导致关闭/阻塞通过其中的流体流动路径。
图4描绘了没有可移除套筒102的第一联接器和第二联接器110/160。因此，提升阀120抵靠阀座130，从而封闭通过第一联接器110的流体流动。第二联接器160(与第一联接器110相同)也没有通过其中的开通流体流动路径。随着第一联接器和第二联接器110/160的流体流动路径封闭，第一联接器和第二联接器110/160可以彼此分离。
图5和图6描绘了处于最终断开状态的彼此分离的第一联接器和第二联接器110/160。这里我们可以看到，第一联接器和第二联接器110/160包括机械接合特征，通过该机械接合特征，第一联接器和第二联接器110/160可以适当地对准并且可释放地彼此联接。也就是说，第一联接器110(同样作为第二联接器160的示例)包括一对突起117(彼此相对180度布置)和一对接收部119(彼此相对180度布置，并且从突起117偏移90度)。接收部119配置为可释放地接收突起117。在一些实施例中，突起117可以手动卡入和卡出接收部119。因此，突起117和接收部119的接合可以用于保持第一联接器和第二联接器110/160可释放地接合在一起。这对突起117和这对接收部119的这种布置有利于第一联接器和第二联接器110/160可释放地联接在一起。
在所示的实施例中，一对突起117和一对接收部119从主体114的外径径向向外延伸。因此，可移除套筒102限定了一个或多个开口105(释放区域)以接收突起117和接收部119(见图1和3)。
虽然本说明书包含许多具体的实施细节，但是这些不应当被解释为对任何发明或所要求保护的范围的限制，而是对特定发明的特定实施例所特有的特征的描述。本说明书中在独立实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管特征可能在本文中被描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初被如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。
类似地，虽然在附图中以特定的顺序描述了操作，但是这不应当被理解为要求这些操作以所示的特定顺序或顺序执行，或者要求所有示出的操作都被执行，以获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，本文描述的实施例中的各种系统模块和组件的分离不应当被理解为在所有实施例中都需要这样的分离，并且应当理解的是，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个产品中或者打包到多个产品中。
已经描述了主题的特定实施例。其他实施例在以下权利要求的范围内。例如，权利要求中所描述的动作可以以不同的顺序来执行，并且仍然可以获得期望的结果。作为一个示例，附图中描绘的过程不一定需要所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有利的。

Claims (20)

1.一种一次性使用流体联接装置，包括：
第一联接器，包括阀；
第二联接器，所述第二联接器可释放地联接到所述第一联接器，并且包括阀；和
可移除套筒，所述可移除套筒与所述第一联接器和第二联接器可释放地接合，其中，所述可移除套筒保持所述第一联接器和第二联接器的每个阀打开，并且
其中，所述第一联接器和第二联接器配置为使得当所述可移除套筒与所述第一联接器和第二联接器分离时，所述第一联接器和第二联接器的阀关闭。
2.根据权利要求1所述的一次性使用流体联接装置，其中，当所述可移除套筒与所述第一联接器和第二联接器接合时，所述可移除套筒与所述第一联接器和第二联接器的阀的相应提升阀接合。
3.根据权利要求1或2所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述第一联接器和第二联接器的阀被弹簧偏压关闭。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，当所述可移除套筒与所述第一联接器和第二联接器接合时，所述可移除套筒直接接触所述第一联接器和第二联接器的每个阀的可移动提升阀。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述第一联接器和第二联接器是相同的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述一次性使用流体联接装置是一次性使用无菌流体联接装置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，在将所述可移除套筒从与所述第一联接器和第二联接器的接合中移除后，所述可移除套筒不与所述第一联接器和第二联接器接合，从而保持所述第一联接器和第二联接器的每个阀打开。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述可移除套筒保持所述第一联接器与所述第二联接器可移除地连接，同时所述可移除套筒与所述第一联接器和第二联接器可移除地接合。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述第一联接器包括第一主体，所述第二联接器包括第二主体，其中，所述第一主体和第二主体各自限定穿过所述主体外壁的一个或多个开口。
10.根据权利要求9所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述可移除套筒包括径向延伸的突起，所述突起延伸穿过穿过所述主体外壁的一个或多个开口。
11.根据权利要求10所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述径向延伸的突起接合在由所述第一联接器和第二联接器的阀限定的环形凹槽中。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述第一联接器包括与所述第二联接器的接收部可释放地接合的突起。
13.根据权利要求12所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述可移除套筒限定了释放区域，所述释放区域接收与所述接收部可释放地接合的所述突起。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述可移除套筒围绕所述第一联接器和第二联接器的外圆周延伸超过180度。
15.根据权利要求14所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述可移除套筒能够手动偏转，以允许所述可移除套筒从所述第一联接器和第二联接器脱离。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述第一联接器包括第一主体，所述第二联接器包括第二主体，其中，所述第一主体限定穿过所述第一主体的两个开口，并且其中，所述第二主体限定穿过所述第二主体的两个开口。
17.根据权利要求16所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述可移除套筒包括四个径向延伸的突起，所述突起延伸穿过穿过所述第一主体的两个开口和穿过所述第二主体的两个开口。
18.根据权利要求17所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述四个径向延伸的突起中的两个接合在由所述第一联接器的阀限定的环形凹槽中，并且其中，所述四个径向延伸的突起中的两个接合在由所述第二联接器的阀限定的环形凹槽中。
19.一种一次性使用流体联接装置，包括：
第一联接器，包括阀；
第二联接器，包括阀，所述第二联接器配置为与所述第一联接器可释放地联接在一起；和
可移除套筒，配置为当所述第一联接器和第二联接器联接在一起时与所述第一联接器和第二联接器可释放地接合，
其中，当所述可移除套筒与所述第一联接器和第二联接器接合时，所述第一联接器和第二联接器的阀均打开，并且
其中，当所述可移除套筒与所述第一联接器和第二联接器分离时，所述第一联接器和第二联接器的阀关闭。
20.根据权利要求19所述的一次性使用流体联接装置，其中，所述第一联接器包括第一主体，所述第二联接器包括第二主体，其中，所述第一主体限定穿过所述第一主体的一个或多个开口，其中，所述第二主体限定穿过所述第二主体的一个或多个开口，其中，所述可移除套筒包括径向延伸的突起，所述突起延伸穿过穿过所述第一主体的一个或多个开口和穿过所述第二主体的一个或多个开口，并且其中，所述径向延伸的突起接合在由所述第一联接器和第二联接器的阀限定的环形凹槽中。
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