CN211198587U - 一种具备气体高效置换的无菌无氧灌装系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于生物制药设备技术领域。为了实现对血红蛋白在无菌无氧环境下的有效灌装，本实用新型公开了一种具备气体高效置换的无菌无氧灌装系统。该无菌无氧灌装系统包括脱内包舱体和气体置换单元；气体置换单元位于脱内包舱体中，用于对灌装件进行负压状态下的气体置换；气体置换单元，包括负压盒、排气管和输气管；负压盒为可反复开启的密闭结构，并且位于脱内包舱体中，用于盛放待脱氧的灌装件；排气管的一端与负压盒连接，另一端延伸至脱内包舱体外部与真空机连接；输气管的一端与负压盒连接，另一端延伸至脱内包舱体外部与惰性气源连接。采用本实用新型的系统，可以实现对西林瓶的有效脱氧处理，提高对血红蛋白的灌装保存质量操作。

Description

一种具备气体高效置换的无菌无氧灌装系统

技术领域

本实用新型属于生物制药设备技术领域，具体涉及一种具备气体高效置换的无菌无氧灌装系统。

背景技术

目前，可载氧血液代用品的研究主要集中在两大类：氟碳类化合物(perfluorocarbon compounds,PFC)和血红蛋白类制剂(hemoglobin HB)。其中，氟碳类化合物(PFC)是一类直链或环状碳氢化合物的氟取代物，其特点是能有效地溶解气体，而不能直接溶于水，需经表面活性荆乳化后才能输入体内。输注全氟类化合物会产生明显的流感样症候群副作用，同时他的物理性质和携氧能力均不及血红蛋白，严格意义上说，全氟碳化合物还不等于血液代用品。80年代末，随着血红蛋白改性技术的提高，血红蛋白氧类载体(Hemoglobin-based oxygen carriers，HBOCs)作为最受关注的氧载体再次进入人们的视野，其保存容易，不必像献血者献的鲜血那样需要贮存在4～6度的冰箱内，同时还可有效保存数年之久，在保存上具有红细胞无可比拟的优势。

然而，由于血红蛋白上的亚铁血红素离子易被氧化成无活性的三价铁而失去携氧等功能，所以在血红蛋白的制备过程中一定要严格限制其与氧气的接触，尤其是在血红蛋白生产末端进行西林瓶灌装阶段，此时一旦有氧气残留或混入至西林瓶中，在后续长时间的保存过程中极大可能会将一部分的二价铁氧化成三价铁而失去携氧等活性。目前，现在的西林瓶灌装设备大多是着重于无菌灌装，通常借助惰性气体对西林瓶的吹扫进行脱氧处理，这样会残留氧气而无法满足无氧灌装要求，无法达到血红蛋白这类对氧气极其敏感产品的低氧环境灌装要求。

实用新型内容

为了实现对血红蛋白在无菌无氧环境下的有效灌装，本实用新型提出了一种具备气体高效置换的无菌无氧灌装系统。该无菌无氧灌装系统包括灌装舱体、脱内包舱体和气体置换单元；所述脱内包舱体位于所述灌装舱体的上游位置，并且所述灌装舱体与所述脱内包舱体之间相互连通；所述气体置换单元位于所述脱内包舱体中，用于对灌装件进行负压状态下的气体置换；所述气体置换单元，包括负压盒、排气管和输气管；所述负压盒为可反复开启的密闭结构，并且位于所述脱内包舱体中，用于盛放待脱氧的灌装件；所述排气管的一端与所述负压盒连接，另一端延伸至所述脱内包舱体外部与真空机连接；所述输气管的一端与负压盒连接，另一端延伸至所述脱内包舱体外部与惰性气源连接。

优选的，该无菌无氧灌装系统还包括层流罩和脱氧单元；所述层流罩位于所述灌装舱体内，并且在所述层流罩与所述灌装舱体之间设有气体循环通道，所述气体循环通道将所述层流罩的底部区域和顶部区域连通，所述脱氧单元位于所述气体循环通道上；所述灌装舱体设有进气口和排气口，所述进气口的一端与惰性气源连接，另一端延伸至所述层流罩内，所述排气口的一端位于所述层流罩内，另一端与外界大气环境连通。

进一步优选的，所述脱氧单元选用铜触媒、钯触媒或碳燃烧中的任意一种方式进行脱氧处理。

进一步优选的，所述层流罩内设有含氧量检测仪。

优选的，所述灌装舱体内设有消毒杀菌单元。

进一步优选的，所述消毒杀菌单元选用VHP消毒杀菌。

优选的，所述气体循环通道设有降温单元。

优选的，该无菌无氧灌装系统还包括辅助舱体；所述辅助舱体位于所述灌装舱体的上游位置或下游位置，并且所述灌装舱体与所述辅助舱体之间相互连通。

进一步优选的，所述辅助舱体与所述灌装舱体之间通过舱门的启闭连通。

进一步优选的，所述灌装舱体内的气体压力高于所述辅助舱体内的气体压力。

采用本实用新型的无菌无氧灌装系统进行西林瓶灌装血红蛋白的操作时，具有以下有益效果：

1、在本实用新型中，通过在脱内包舱体中设置气体置换单元，并且将西林瓶置于气体置换单元的负压盒中，利用气体置换单元中负压盒所形成的负压密闭空间，对西林瓶进行快速排气，之后再通过向负压盒中充入惰性气体，从而将西林瓶完全置于惰性气氛中，完成对西林瓶的脱氧操作。这样，通过负压排气后的充入惰性气体，就可以实现对西林瓶的彻底脱氧操作，从而避免西林瓶中存留氧气而影响对血红蛋白的灌装保存，提高西林瓶对血红蛋白的灌装保存质量。

2、在本实用新型中，通过在灌装舱体内部设置层流罩，将灌装舱体维持在无菌环境，同时对灌装舱体进行气体置换形成惰性环境后，继续利用气体循环通道和脱氧单元对灌装舱体内的惰性气体进行内循环并实时脱氧，从而将整个灌装过程中的灌装舱体持续维持在精准低氧无菌状态，实现血红蛋白在无菌无氧环境下的有效灌装操作。

附图说明

图1是本发明其中一个实施例中无菌无氧灌装系统的结构示意图；

图2是本发明其中一个实施例中气体置换单元的结构示意图；

图3是本发明其中一个实施例中无菌无氧灌装系统中灌装舱体和脱内包舱体的气体循环示意图；

图4是本发明另外一个实施例中无菌无氧灌装系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案进行详细介绍。

结合图1和图2所示，本实施例是用于对血红蛋白进行西林瓶灌装操作的无菌无氧灌装系统，包括灌装舱体1、脱内包舱体2和气体置换单元3。

灌装舱体1内设有灌装设备101，用于引入并完成血红蛋白的灌装操作。脱内包舱体2位于灌装舱体1的上游位置，并且两者之间保持密闭连通状态。其中，脱内包舱体2用于对西林瓶进行脱包装和脱氧置换操作，灌装舱体1用于进行西林瓶的血红蛋白灌装操作，气体置换单元3位于脱内包舱体中，用于对灌装前的西林瓶进行负压状态下的置换脱氧操作。

在本实施例中，气体置换单元3，包括负压盒31、排气管32和输气管33。其中，负压盒31采用可反复开启的密闭结构，并且位于脱内包舱体2的内部，用于盛放待脱氧的西林瓶。排气管32的一端与负压盒31连接，另一端延伸至脱内包舱体2的外部与真空机连接。输气管33的一端与负压盒31连接，另一端延伸至脱内包舱体2的外部与惰性气源进行连接，例如氮气源。

采用本实施例中无菌无氧灌装系统进行西林瓶灌装血红蛋白的操作过程为：首先，对灌装舱体1和脱内包舱体2进行脱氧处理，使灌装舱体1和脱内包舱体2的内部形成无氧环境；接着，将脱包装的西林瓶依次摆放至负压盒31 中，并且将负压盒31移至脱内包舱体2中，完成排气管32和输气管33的连接；然后，关闭输气管33，开启真空泵通过排气管32将负压盒31进行抽真空处理，待达到设定真空度后，关闭真空泵和排气管32；再接下来，开启输气管33，在真空的负压作用下，将惰性气体引入至负压盒31中，从而完成对西林瓶的置换气体操作，实现对西林瓶的脱氧处理；最后，将完成脱氧处理的西林瓶移至灌装舱体1中进行血红蛋白灌装操作。

结合图3所示，本实施例用于对血红蛋白进行西林瓶灌装操作的无菌无氧灌装系统，还包括层流罩4和脱氧单元5。

层流罩4位于灌装舱体1内，在本实施例中，层流罩选用百级层流罩，使灌装舱体1的内部环境达到A级洁净状态并维持在稳定的无菌状态。在层流罩4 与灌装舱体1之间设有气体循环通道6，利用气体循环通道6对层流罩4的底部区域和顶部区域进行连通，从而可以将位于层流罩4的底部气体引流至层流罩4 的顶部位置重新进行释放，形成层流罩内的气体内循环。脱氧单元5位于气体循环通道6上，用于对所有流经气流循环通道的气体进行脱氧处理。

此时，将用于血红蛋白灌装的设备和层流罩置于灌装舱体内，利用百级层流罩使灌装舱体的内部形成A级洁净状态，将灌装舱体维持在无菌环境，进而使用于血红蛋白灌装的设备处于无菌环境中。

结合图1所示，在本实施例中，通过在灌装舱体1和脱内包舱体2上还分别设有一个进气口7和一个排气口8。其中，进气口的一端与惰性气源连接，另一端延伸至层流罩内，用于将惰性气体引入至层流罩内；排气口的一端位于层流罩内，另一端与外界大气环境连通，用于将层流罩内的气体外排至大气环境，从而形成层流罩内的气体外循环。

此时，利用灌装舱体中进气口与惰性气源的连接，例如氮气源，将惰性气体引入至层流罩内，同时利用灌装舱体的出气口将层流罩内的空气排出至外界的大气环境中，从而形成层流罩内的气体外循环，完成对层流罩内的气体置换，使层流罩内形成充满惰性气体的无氧环境。在此过程中，根据各个设备的运行要求或血红蛋白的灌装要求，可以对层流罩内的惰性气体种类和最终气压进行调整控制。并且，在灌装舱体内进行血红蛋白灌装操作时，同时开启气体循环通道，使层流罩内的氮气通过气体循环通道形成内循环，并且利用脱氧单元对循环过程的氮气进行实时脱氧处理，从而将整个层流罩维持在精准氧气浓度要求的低氧状态，保证整个灌装过程始终处于有效的低氧环境中进行。

优选的，在本实施例中，脱氧单元选用铜触媒的方式对流经的气体进行实时脱氧操作，从而可以对层流罩内产生的氧气进行及时清除，将层流罩内的氧气浓度维持的精准状态。同样，在其他实施例中，根据设计和安装要求，也可以选用钯触媒或碳燃烧方式进行实时脱氧操作。

此外，结合图3所示，在灌装舱体1内还设有一个含氧量检测仪9，并且设置在层流罩4的顶部气体释放位置，用于实时检测内循环气体中的含氧量，从而可以准确控制脱氧单元5的脱氧操作，提高脱氧单元的工作效率。

结合图1所示，在本实施例的灌装舱体1内还设有一个消毒杀菌单元10，用于对灌装舱体进行消毒杀菌操作，提高灌装舱体的内部清洁度。其中，在本实施例中，消毒杀菌单元选用VHP消毒杀菌方式，同样，在其他实施例中也可以选用其他方式进行有效的消毒杀菌。

结合图3所示，在本实施例的气体循环通道6上还设有一个冷却降温单元 11，用于对内循环过程中的气体进行冷却降温，从而维持整个灌装舱体内的温度。其中，冷却降温单元优选水冷却，这样既可以有效调节对气体的降温控制，也可以避免借助低温气体进行冷却时可能引入的杂质气体，从而在维持整个灌装舱体低氧环境的情况下，获得准确控制灌装舱体内温度的有益效果。

优选的，结合图1所示，在灌装舱体1和脱内包舱体2之间设有舱门12，通过舱门12的启闭，控制灌装舱体1和脱内包舱体2之间的通断，从而实现两者之间的有效隔离和连通。甚至，还可以在灌装舱体和脱内包舱体之间设置传输带，利用传输带进行灌装瓶或灌装袋的自动化传输，提高操作的便捷性和效率。

优选的，将灌装舱体内的气体压力调整至高于脱内包舱体内的气体压力，例如建立2pa压差，以保证脱内包舱体的气流不会进入灌装舱体，进而达到对灌装舱体内无菌无氧环境的独立控制。

此外，结合图1所示，在灌装舱体1内还配备有一个RTP门13，用于直接向灌装舱体内进行急需物品的传递。另外，在灌装舱体1和脱内包舱体2上还分别设有操作手套14，用于操作人员在舱体外部对舱体内部的设备或装置进行操作。

结合图1所示，本实施例用于对血红蛋白进行西林瓶灌装操作的无菌无氧灌装系统，还设有两个辅助舱体，分别为脱外包舱体15和轧盖舱体16。其中，脱外包舱体15位于脱内包舱体2的上游位置，用于对西林瓶、胶塞、铝盖进行外包装尘埃粒子清除及外包装拆除和对西林瓶、胶塞和轧盖进行分类整理摆放，轧盖舱体16则位于灌装舱体1的下游并且设有轧盖系统17，用于对灌装后的西林瓶进行轧盖操作。

在本实施例中，由于脱外包舱体主要是进行脱外包装操作，因此其内部环境不需要形成并维持在惰性气体环境，从而可以降低维持脱外包舱体为惰性环境的成本。脱外包舱体与脱内包舱体的传递门在西林瓶传递结束后将进行关闭，在整个灌装过程中不再开启，以保证脱内包舱体无氧环境的有效维持。

在本实施例中，脱外包舱体15和轧盖舱体16内均设有百级层流罩和气体循环通道，从而将西林瓶的灌装过程置于无菌环境中，保证对西林瓶进行无菌灌装的有效性和可靠性，在轧盖舱体设有同灌装舱体相同的温度和氧含量的控制单元和检测探头。

与此同时，在脱外包舱体15、脱内包舱体2、灌装舱体1和轧盖舱体16中相邻的两者之间均设有舱门12，用于对各个舱体进行单独隔离，从而满足各个舱体之间有效连通的情况下，通过设定不同气体压力保证各个舱体之间气体环境的有效隔离，进而保证整个西林瓶灌装操作的顺利进行。

此外，结合图1所示，在脱内包舱体2和轧盖舱体16内还分别设有一个选用304或316L不锈钢材料制备的货架18，用于分别对脱掉内包装的西林瓶、胶塞和轧盖进行分类摆放以及对完成轧盖操作的西林瓶进行暂存摆放。

结合图4所示，相较于上述实施例，在其他实施例中用于对血红蛋白进行西林瓶灌装操作的无菌无氧灌装系统，还可以直接去掉脱外包舱体和轧盖舱体的西林瓶暂存功能，即减少一个脱外包舱体和轧盖舱体中的货架。

此时，西林瓶、胶塞、铝盖通过消毒液擦拭或脱一层包装的方式分别放进脱内包舱体2的货架18、灌装舱体1的胶塞储存区19、轧盖舱体16的铝盖储存区20。上述三舱体分别设有脱氧单元、消毒杀菌单元、冷却降温单元以及氧含量检测装置、无菌检测装置和温度检测装置，并且在灌装操作之前，对脱内包舱体2、灌装舱体1和轧盖舱体16同时进行VHP灭菌、氮气外排置换、氮气内循环的操作。

进一步的，结合图4所示，通过消毒液擦拭直接把西林瓶、胶塞、铝盖放置到各相应舱体的区域，减去了脱外包舱体15的设置；通过设置的负压管路21 和负压区22直接把轧盖后的西林瓶传输到轧盖舱体外接收盘23，减去了轧盖舱体的货架18设置。这样既解决了外界空气对轧盖舱体的污染，也减少了轧盖舱体的使用面积，从而既节约了装置的生产成本，也降低了装置的运行成本。

优选的，结合图4所示，将带有内包装的西林瓶竖放在脱内包舱体2的货架18上、将胶塞悬挂在灌装舱体1的胶塞储存区19、将铝盖悬挂在轧盖舱体 16的铝盖暂存区20，以便于百级循环风的循环流动，从而可以更加稳定和保持各舱体的A级洁净环境。

进一步优选的，胶塞和铝盖的内包装采用呼吸袋形式，以利于包装袋内部氧气与舱体中氮气的置换，通过排氧气、充氮气、排氧气、充氮气的循环脉冲方式进行初始氧气进行置换，符合要求后再进行氮气内循环。

结合图4所示，在本实施例中，可以只在脱内包舱体2中设置一个半身服 24，以减少舱体的设置空间。此外，负压区22比轧盖舱体16压力低至少2pa，灌装舱体1的压力比脱内包舱体2和轧盖舱体16高至少2pa，从而避免灌装和轧盖过程中受到外部气体的污染。

同样，在其他实施例中，根据灌装对象的差异和整个灌装操作流程的差异，可以任意调整灌装舱体与辅助舱体的连接关系以及辅助舱体的数量和结构形式，从而满足不同的灌装操作，提高整个灌装装置的使用效率。

Claims (10)

1.一种具备气体高效置换的无菌无氧灌装系统，其特征在于，包括灌装舱体、脱内包舱体和气体置换单元；所述脱内包舱体位于所述灌装舱体的上游位置，并且所述灌装舱体与所述脱内包舱体之间相互连通；所述气体置换单元位于所述脱内包舱体中，用于对灌装件进行负压状态下的气体置换；所述气体置换单元，包括负压盒、排气管和输气管；所述负压盒为可反复开启的密闭结构，并且位于所述脱内包舱体中，用于盛放待脱氧的灌装件；所述排气管的一端与所述负压盒连接，另一端延伸至所述脱内包舱体外部与真空机连接；所述输气管的一端与负压盒连接，另一端延伸至所述脱内包舱体外部与惰性气源连接。

2.根据权利要求1所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，还包括层流罩和脱氧单元；所述层流罩位于所述灌装舱体内，并且在所述层流罩与所述灌装舱体之间设有气体循环通道，所述气体循环通道将所述层流罩的底部区域和顶部区域连通，所述脱氧单元位于所述气体循环通道上；所述灌装舱体设有进气口和排气口，所述进气口的一端与惰性气源连接，另一端延伸至所述层流罩内，所述排气口的一端位于所述层流罩内，另一端与外界大气环境连通。

3.根据权利要求2所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，所述脱氧单元选用铜触媒、钯触媒或碳燃烧中的任意一种方式进行脱氧处理。

4.根据权利要求3所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，所述层流罩内设有含氧量检测仪。

5.根据权利要求1所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，所述灌装舱体内设有消毒杀菌单元。

6.根据权利要求5所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，所述消毒杀菌单元选用VHP消毒杀菌。

7.根据权利要求2所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，所述气体循环通道设有降温单元。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，该无菌无氧灌装系统还包括辅助舱体；所述辅助舱体位于所述灌装舱体的上游位置或下游位置，并且所述灌装舱体与所述辅助舱体之间相互连通。

9.根据权利要求8所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，所述辅助舱体与所述灌装舱体之间通过舱门的启闭连通。

10.根据权利要求8所述的无菌无氧灌装系统，其特征在于，所述灌装舱体内的气体压力高于所述辅助舱体内的气体压力。

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