ES2925685T3 - Solución de energía sin contacto para sensores de baja energía en entornos de bioprocesos - Google Patents

Abstract

Se describe un método y un aparato para proporcionar una comunicación inalámbrica y energía más fiables a los sensores en entornos de bioprocesos eléctricamente exigentes. Una antena no conectada se ubica dentro del entorno del bioproceso, preferiblemente en el mismo plano que la antena principal alimentada. Esta antena no conectada, también conocida como antena reflectora, mejora y limita el campo electromagnético creado por la antena motorizada. Esta antena reflectora está incorporada o próxima a los dispositivos que contienen un sensor o dispositivo de comunicación. En una realización, la antena reflectante está incorporada en la carcasa del filtro. En otra realización, se incorpora al propio elemento filtrante. En otra realización, se incorpora o se fija a los componentes de bioprocesos desechables, como bolsas y tubos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Solución de energía sin contacto para sensores de baja energía en entornos de bioprocesos

Antecedentes de la invención

El uso de etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) y otros dispositivos electrónicos, como dispositivos Bluetooth® y Zigbee® se ha vuelto frecuente, especialmente en la gestión de activos, particularmente aquellas aplicaciones asociadas con la gestión de inventario. Por ejemplo, el uso de etiquetas RFID permite la monitorización de la línea de producción y el movimiento de activos o componentes a través de la cadena de suministro.

Para ilustrar adicionalmente este concepto, una entidad de fabricación puede adherir etiquetas RFID a los componentes a medida que ingresan a la instalación de producción. A continuación, estos componentes se insertan en el flujo de producción, formando subconjuntos en combinación con otros componentes, y finalmente dando como resultado un producto terminado. El uso de etiquetas RFID permite al personal dentro de la entidad de fabricación rastrear el movimiento del componente específico a lo largo del procedimiento de fabricación. También permite a la entidad ser capaz de identificar los componentes específicos que comprenden cualquier montaje o producto terminado en particular.

Además, en las industrias farmacéutica y de fármacos también se ha propuesto el uso de etiquetas RFID. En febrero de 2004, la Administración Federal y de Fármacos de los Estados Unidos publicó un informe en el que se proponía el uso de etiquetas RFID para etiquetar y monitorizar los fármacos. Se trata de un intento de proporcionar pedigrí y limitar la infiltración de fármacos con receta falsificados en el mercado y entre los consumidores.

Desde su introducción, las etiquetas RFID se han utilizado en muchas aplicaciones, como para identificar y proporcionar información para el control de procedimientos en productos de filtro. La patente estadounidense 5.674.381, otorgada a Den Dekker en 1997 (patente estadounidense renovada 39.361E) describe el uso de "etiquetas electrónicas" junto con aparatos de filtrado y montajes de filtro reemplazables. Específicamente, la patente describe un filtro que tiene una etiqueta electrónica que tiene una memoria de lectura/escritura y un aparato de filtrado asociado que tiene medios de lectura que responden a la etiqueta. La etiqueta electrónica está adaptada para contar y almacenar las horas reales de funcionamiento del filtro reemplazable. El aparato de filtrado está adaptado para permitir el uso o rechazo del filtro, en función de este número en tiempo real. La patente también describe que la etiqueta electrónica se puede usar para almacenar información de identificación sobre el filtro reemplazable.

La patente estadounidense No. 7.259.675 otorgada a Baker y col., describe un sistema de seguimiento de equipos de procedimiento. Este sistema incluye el uso de etiquetas RFID junto con equipos de procedimiento. La etiqueta RFID se describe como capaz de almacenar "al menos un evento rastreable". Estos eventos rastreables se enumeran como fechas de limpieza y fechas de procedimiento por lotes. La publicación también describe un lector de RFID que se puede conectar a un ordenador o a la Internet, donde existe una base de datos de equipos de procedimiento. Esta base de datos contiene múltiples eventos rastreables y puede proporcionar información útil para determinar "una vida útil del equipo de procedimiento en función de los datos acumulados". La aplicación incluye el uso de este tipo de sistema con una variedad de equipos de procedimiento, tales como válvulas, bombas, filtros y lámparas ultravioletas. Además de las etiquetas RFID, existe la posibilidad de incluir también otros elementos electrónicos en los elementos de filtrado. La patente estadounidense No. 7.048.775, otorgada a Jornitz y col., describe un dispositivo y procedimiento para monitorizar la integridad de las instalaciones de filtrado.

Esta patente describe el uso de filtros que contienen un chip de memoria incorporado y un dispositivo de comunicaciones, junto con una carcasa de filtro. La carcasa del filtro actúa como un comprobador de monitorización e integridad. Esa solicitud también describe un conjunto de pasos que se utilizarán para asegurar la integridad de los elementos de filtrado utilizados en las carcasas de múltiples círculos. Estos pasos incluyen consultar el elemento de memoria para verificar el tipo de filtro que se está utilizando, sus datos de límite y sus datos de liberación de producción. Cada vez más, otros elementos electrónicos tales como sensores, incluyendo sensores de presión, sensores de temperatura y sensores de concentración, también se han añadido a los elementos de filtrado para ampliar aún más las capacidades de estos dispositivos. Las publicaciones de solicitud de patente estadounidense en tramitación conjunta No. 2007/0240578, 2007/0243113 y 2007/0240492 describen componentes electrónicos adicionales que se pueden agregar a los elementos de filtrado para mejorar el rendimiento y la disponibilidad del sistema.

Sin embargo, a pesar del rápido aumento en la capacidad y el deseo de añadir electrónica avanzada a los elementos de filtrado, sigue habiendo desventajas significativas. Por ejemplo, la cuestión de comunicarse efectivamente con un dispositivo electrónico dentro de una carcasa de acero inoxidable (u otro metal) sigue siendo problemática.

De manera similar, los sistemas de bioprocesos desechables también pueden presentar dificultades de comunicación y alimentación inalámbrica. En este entorno, los componentes desechables a menudo se acoplan con uno o más dispositivos electrónicos inalámbricos, tales como una etiqueta RFID, un sensor de temperatura o presión u otro componente adecuado. Aunque estos sistemas desechables no están contenidos en una carcasa de metal, su entorno aún puede ser un desafío en términos eléctricos. Por ejemplo, el sistema de bioproceso típico pasa fluidos. Se sabe que los fluidos y otros entornos acuosos distorsionan o atenúan las señales inalámbricas y, por lo tanto, tienen un efecto negativo en cualquier esquema de energía o comunicación inalámbrica. Además, estos sistemas desechables, si bien están construidos principalmente de plástico, a menudo están soportados por estructuras o accesorios metálicos. Estas estructuras metálicas, como los fluidos, tienden a degradar o distorsionar las señales inalámbricas en su vecindad. Además, el tamaño de una configuración de bioproceso desechable puede ser lo suficientemente grande como para hacer que la distancia de la antena a los sensores dentro de los componentes desechables sea problemática. Por consiguiente, los sistemas desechables pueden encontrar los mismos problemas con respecto a la comunicación inalámbrica y la energía que afectan al sistema de bioprocesos contenido en los entornos de vivienda tradicionales.

El documento US 2004/182761 A1 describe un elemento de filtrado cilíndrico que comprende un dispositivo de RFID para la comunicación inalámbrica pasiva con un conjunto de base.

El documento US 2002/021208 A1 describe un sustrato que comprende una antena de bucle pasiva cerca de una RFID para extender el alcance operativo del sistema de detección.

Se necesitan un sistema y un procedimiento más confiables de comunicación con dispositivos de alimentación inalámbrica en entornos de bioprocesos que presentan desafíos en términos eléctricos.

Resumen de la invención

Los problemas de la técnica anterior se minimizan con la presente invención, que describe un sistema de filtrado según la reivindicación 1 para proporcionar una comunicación inalámbrica más confiable. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes 2 a 4.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una ilustración simplificada que muestra los componentes principales de la presente invención; La Figura 2 muestra una carcasa de acero inoxidable representativa que se puede utilizar con una realización de la presente invención;

La Figura 3 muestra el bucle inductivo que se usa en una realización de la presente invención;

La Figura 4 muestra una realización de la presente invención;

La Figura 5 muestra una segunda realización de la presente invención.

Descripción detallada de las figuras

Es bien sabido que la inducción se puede utilizar para proporcionar energía a un dispositivo con el que no hay conexión física. Típicamente, una bobina de hilo se enrolla varias veces y se pasa una corriente alterna a través de ella. Esta corriente alterna produce un campo magnético cambiante alrededor de la bobina. A continuación, se puede usar una bobina secundaria, ubicada en un dispositivo físicamente separado y alejado de la primera bobina, para convertir este campo magnético cambiante de nuevo en una corriente alterna. Esta corriente puede ser utilizada por el dispositivo para alimentar su electrónica integrada.

La Figura 1 muestra una ilustración simplificada de los principales elementos utilizados en la presente invención. El bucle alimentado 200 está conectado a una fuente de energía 210, que preferiblemente suministra corriente alterna. La frecuencia a la que oscila esta corriente no es crítica para la presente invención, y se contemplan todas las frecuencias. En determinadas realizaciones, pueden ser preferibles frecuencias o intervalos de frecuencia específicos debido a la interacción del campo electromagnético con cualquier otra actividad inalámbrica que pueda estar presente. Por ejemplo, en una realización particular, las comunicaciones inalámbricas pueden estar ocurriendo a 2,4 GHz. En este caso, la frecuencia del bucle alimentado puede estar preferiblemente en el intervalo de megahercios, tal como 13.56 MHz o 950 MHz. En la imagen sobre el bucle de energía 200 se encuentra el dispositivo electrónico 220 de interés. Este dispositivo 220 puede ser un sensor, una etiqueta RFID o cualquier otro componente o conjunto de componentes electrónicos adecuados. Debido a la electrónica incorporada en el dispositivo, también se conoce como un dispositivo inteligente. Además, este dispositivo típicamente también tiene un componente de comunicación, tal como un transmisor inalámbrico. Este dispositivo también puede incluir un elemento de almacenamiento, tal como una memoria de acceso aleatorio (RAM, por sus siglas en inglés) o una memoria solo de lectura (ROM, por sus siglas en inglés). Dentro del dispositivo 220 hay una antena de bucle pequeño, adaptada para recibir el campo electromagnético generado por el bucle de energía 200, y convertirlo en corriente alterna. La energía generada en el dispositivo 220 se utiliza, a continuación, para alimentar los componentes electrónicos restantes en el dispositivo inteligente. La cantidad de energía suministrada al dispositivo depende de la fuerza del campo electromagnético cerca del dispositivo, así como de la densidad de flujo magnético relacionada con el tamaño de la bobina en el dispositivo y el número de bobinados. La antena reflectante 230 se muestra por encima del bucle alimentado 200 y el dispositivo electrónico 220. Como se indicó anteriormente, una antena reflectante es un circuito o bucle electromagnéticamente resonante no alimentado, diseñado para resonar con una antena alimentada, emitiendo a una frecuencia predeterminada. En esta posición, la antena reflectante 230 tiene la capacidad de mejorar y limitar el campo electromagnético entre ella y el bucle alimentado 200, a esta frecuencia predeterminada. Por consiguiente, el dispositivo electrónico 220 experimenta un flujo electromagnético mejorado, lo que permite que se induzca más energía dentro del dispositivo 22 0. Esto permite el funcionamiento del dispositivo 220 en entornos donde el bucle alimentado 200 solo sería insuficiente para suministrar el campo necesario.

La Figura 2 muestra un montaje de carcasa de acero inoxidable convencional 100 utilizado en el filtrado de productos farmacéuticos y otros fluidos. En un sistema tradicional, el conjunto de carcasa 100 se divide en dos partes; una carcasa superior 110 y una carcasa inferior 120. La carcasa inferior 120 se fija típicamente en su lugar, ya que contiene las conexiones eléctricas y la tubería que van al conjunto. Los fluidos no filtrados entran en la carcasa inferior 120 a través de un conducto de entrada 130 y los materiales filtrados salen de la carcasa inferior 120 a través de un conducto de salida 140.

Tradicionalmente, para hacer estas carcasas se utiliza acero inoxidable. Sin embargo, también se pueden utilizar otros metales. En otra realización, el material plástico también se puede moldear para formar los componentes de la carcasa. Se pueden instalar uno o más elementos de filtro en la carcasa inferior. Después de instalar estos elementos, la carcasa superior 110 se coloca encima de la carcasa inferior y se fija en su lugar. Típicamente, para mantener las dos porciones juntas, se usan sujetadores 150 tales como abrazaderas de metal, abrazaderas Tri, abrazaderas Laddish o abrazaderas de banda.

Para asegurar un sello adecuado entre las carcasas superior e inferior, se utiliza típicamente una junta 160, tal como una junta tórica. En la mayoría de los casos, esta junta 160 tiene forma de anillo o es anular. Esta junta 160 se construye a partir de un material biocompatible, que es capaz de soportar las temperaturas alcanzadas dentro de la carcasa. Además, el material también debe ser lo suficientemente elástico, para formar un sello hermético al aire y al fluido. En una realización preferida, un material a base de silicona se moldea en la forma requerida. Esta junta 160 se coloca entonces entre las carcasas superior 110 e inferior 120, preferiblemente en una ranura formada en uno o ambas carcasas superior e inferior para asegurar una alineación adecuada durante el montaje.

En una realización, uno o más conductos eléctricos (no se muestran), tales como hilos, se moldean en la junta 160. La junta 160 se produce preferiblemente usando un procedimiento de moldeo doble, para asegurar que los conductos estén completamente encapsulados dentro del material de la junta.

En una realización, se proporciona un bucle inductivo alimentado grande a lo largo de la circunferencia interna de la junta anular, como se muestra en la Figura 3. Un conducto eléctrico rodea la junta 300 una pluralidad de veces, con una mayor cantidad de bobinados que inducen un mayor campo magnético. Esta realización proporciona la menor interrupción al flujo de fluido normal dentro del montaje de carcasa. Cabe señalar que, en la Figura 3, se muestran tres elementos de filtro 310. La invención no se limita a esta realización; se pueden utilizar más o menos elementos de filtrado. Típicamente, dichos sistemas utilizan 1, 3, 5, 10, 12, 24 o 30 elementos de filtro en una carcasa.

Para mejorar o limitar el campo, se inserta una antena no conectada o reflectante (no se muestra) en el entorno. La colocación de esta antena reflectante es fundamental para lograr el resultado requerido. En una realización, la antena reflectante está ubicada dentro del elemento de filtrado en sí.

La Figura 4 muestra un elemento de filtrado tradicional 400. El elemento de filtrado 400 está formado por una primera tapa de extremo 420 y una segunda tapa de extremo 415, un núcleo poroso 450 y una membrana 430. Como se puede mostrar en este dibujo, hay una salida 410 que se extiende desde la segunda tapa de extremo 415. Los sellos de borde (no se muestran) están unidos a la primera y segunda tapas de extremo para formar un sello integral y hermético entre los bordes de las membranas y las tapas de extremo de modo que todo el fluido en el exterior del cartucho debe pasar a través de la membrana 430 antes de llegar al interior o salida del cartucho 410. Fuera de la membrana, hay una jaula externa 440 que es porosa. La jaula 440 es preferiblemente de plástico, que es capaz de soportar las temperaturas elevadas dentro de la carcasa. Por lo tanto, el elemento de filtrado 400 resultante tiene un cilindro interior hueco, con un extremo abierto y un extremo cerrado y un cilindro exterior. El área entre estos dos cilindros define el marco del elemento y la ubicación de la membrana o material de filtro. El material sin filtrar se presenta en la superficie externa del elemento de filtrado, pasa a través del material de filtrado y sale a través del extremo abierto del cilindro. El filtro puede estar hecho de una o más membranas de cualquier variedad comúnmente utilizada en el filtrado que incluye, pero no se limita a membranas microporosas, membranas de ultrafiltración, membranas de nanofiltración o membranas de ósmosis inversa. Preferiblemente, se utilizan membranas microporosas. Las membranas microporosas adecuadas representativas incluyen nitrocelulosa, acetato de celulosa, polisulfonas que incluyen polietersulfona y poliarilsulfonas, fluoruro de polivinilideno, poliolefinas tales como polietileno de peso molecular ultra alto, polietileno y polipropileno de baja densidad, nailon y otras poliamidas, PTFE, polímeros fluorados termoplásticos tales como poli (TFE-co-PFAVE), por ejemplo, PFA, policarbonatos o membranas llenas de partículas tales como membranas EMPORE.RTM. disponibles en 3M a través de Minneapolis, Minn. Dichas membranas son bien conocidas en la técnica, pueden ser simétricas o asimétricas o una combinación de las dos y están disponibles comercialmente a partir de una variedad de fuentes que incluyen membranas Durapore® y membranas Millipore Express® disponibles a través de Millipore Corporation of Bedford, Mass.

Las membranas de ultrafiltración o nanofiltración representativas incluyen polisulfonas, que incluyen polietersulfona y poliarilsulfonas, fluoruro de polivinilideno y celulosa. Estas membranas incluyen típicamente una capa de soporte que generalmente está formada por una estructura altamente porosa. Los materiales típicos para estas capas de soporte incluyen varios materiales no tejidos tales como polietileno o polipropileno unido hilado, o vidrio o materiales microporosos formados del mismo o diferente polímero que la membrana en sí. Dichas membranas son bien conocidas en la técnica y están disponibles comercialmente a partir de una variedad de fuentes tales como Millipore Corporation of Bedford, Mass.

Numerosas solicitudes de patente, incluidas todas las publicaciones de solicitud de patente en tramitación conjunta No. 2007/0240578, 2007/0243113 y 2007/0240492, describen componentes electrónicos adicionales que se pueden agregar a los elementos de filtrado para mejorar el rendimiento y la disponibilidad del sistema. Muchos de estos dispositivos electrónicos 470 se ubican de manera más ventajosa dentro del cilindro interno hueco del elemento de filtrado. De esta manera, se pueden medir la temperatura, la presión, la concentración y otros parámetros del material filtrado. Además, a menudo es deseable colocar el dispositivo electrónico 470 en o fijado al extremo cerrado 420 del elemento de filtrado.

El tamaño de estos elementos de filtrado a menudo significa que puede haber muchas pulgadas, y a veces varios pies, entre la base del elemento de filtrado (es decir, el extremo abierto) y el extremo cerrado opuesto, donde generalmente se encuentra el dispositivo electrónico. Con el bucle inductivo alimentado 300 ubicado cerca del extremo abierto, como se muestra en las Figuras 2 y 3, esta distancia puede ser problemática. Adicionalmente, el dispositivo electrónico está normalmente en la vía de fluido, comprometiendo, por consiguiente, de manera adicional el campo electromagnético. Además, la carcasa de acero inoxidable que rodea el elemento de filtrado también degrada el rendimiento inalámbrico. Debido a estos factores, puede ser necesario mejorar o limitar el campo electromagnético para maximizar su efecto cerca del dispositivo electrónico.

En una realización, la antena reflectante 480 está ubicada en el cilindro interior hueco del elemento de filtrado 400. El bucle 480 puede estar cerca del extremo cerrado 420, para estar cerca del dispositivo electrónico 470. De manera alternativa, puede estar ubicado en cualquier otra ubicación adecuada. Preferiblemente, la antena reflectante 480 se moldea en el marco 440 a lo largo de su superficie interna 455 para no exponerse a la vía de fluido. Por consiguiente, la antena reflectante 480 debe estar situada entre el cilindro interior hueco y el material de filtro.

En otra realización, la antena reflectante 480 se ubica en el extremo cerrado 420 del elemento de filtrado. Nuevamente, la antena reflectante se moldea preferiblemente en el plástico para no exponerse al flujo de fluido.

En otra realización, la antena reflectante 480 se ubica en el marco 440 a lo largo de la superficie externa 460 del dispositivo de filtrado 400. Nuevamente, el bucle se moldea preferiblemente en el plástico de modo que no se exponga al flujo de fluido.

Dado que la antena reflectante 480 no está conectada, no hay necesidad de suministrar ningún conducto eléctrico al bucle. Por consiguiente, su integración en el elemento de filtrado 400 se logra moldeando el bucle en la carcasa de plástico. Como se indicó anteriormente, la ubicación exacta del bucle 480 dentro del elemento de filtrado es una decisión de implementación y no se limita en la presente invención.

La descripción anterior menciona la inclusión de una sola antena reflectante en un elemento de filtrado. La invención tampoco está limitada en este aspecto. Por ejemplo, la antena reflectante puede tener tantas vueltas como sean necesarias. De manera similar, se puede incorporar más de una antena reflectante en un único elemento de filtrado. Además, se contempla que, en un entorno con múltiples elementos de filtrado dentro de una única carcasa, cada elemento de filtrado puede estar equipado con su propia antena reflectante asociada. De manera alternativa, no todos los elementos de filtrado dentro de una carcasa deben estar equipados con una antena reflectante.

La descripción anterior menciona una junta que existe entre una carcasa superior e inferior en un montaje de carcasa; sin embargo, son posibles otras ubicaciones. Por ejemplo, se puede introducir una junta del tipo descrito entre dos porciones separables cualquiera de la carcasa. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, existe una junta entre la ventilación superior y la tubería de ventilación superior. En esta realización, es posible insertar la junta de la presente invención entre estas dos porciones separables. Se puede usar cualquier ubicación en la que se unan dos porciones separables de la carcasa para insertar esta junta.

En el entorno de la carcasa, hay otras ubicaciones en las que se puede colocar la antena reflectante. Por ejemplo, a menudo se coloca una placa de alineación encima de los elementos de filtrado para mantenerlos en su lugar. La Figura 3 muestra el uso de una placa de alineación 330 para mantener la pluralidad de elementos de filtrado 310 en su lugar. Esta placa de alineación está construida típicamente con acero inoxidable u otros materiales rígidos que resisten la corrosión y retienen el soporte estructural durante el procedimiento. Dado que esta placa de alineación está ubicada cerca del extremo cerrado de los elementos de filtrado 310, puede afectar positivamente el campo electromagnético cerca de los dispositivos electrónicos integrados. La antena reflectante puede estar incrustada en esta placa de varias maneras. En una realización, la pista independiente está construida de tal manera que cumple su función de sostener los filtros, así como controlar el campo electromagnético. Resulta obvio para un experto en la materia elegir materiales que resistan la degradación en el entorno de la carcasa, que sean estructuralmente sólidos y que permanezcan eléctricamente neutros, tales como un polímero termoplástico o termoendurecible de alta temperatura. En una primera realización, una única antena reflectante está incrustada en la placa de alineación de manera que circunscribe los tres elementos de filtrado. En una segunda realización, se incrusta una pluralidad de antenas reflectantes, preferiblemente una para cada elemento de filtrado asociado. En este caso, cada antena reflectante circunscribe solo su elemento de filtrado asociado. Las antenas reflectantes se integran fácilmente en el entorno simplemente colocando la placa de alineación para detener estos elementos de filtrado. Sin embargo, esta antena reflectante no necesita estar incrustada en la placa de alineación 330. En otras realizaciones, se moldea en su lugar, se adhiere, se une al calor y se fija usando cualquier procedimiento adecuado. Además, la placa de alineación puede ser una placa de acero inoxidable a la que se fija material plástico que contiene una o más antenas reflectantes.

Además de los dispositivos inteligentes utilizados en las carcasas de filtro, la presente invención tiene utilidad con soluciones de bioprocesos desechables. Las soluciones de bioprocesos desechables replican las operaciones unitarias básicas de los procedimientos de fabricación al reemplazar los componentes permanentes reutilizables por componentes desechables. Aunque hay numerosos beneficios de una solución de bioproceso desechables, los principales de ellos son el ahorro de costos de eliminación de mantenimiento de limpieza y pruebas. Las soluciones de bioprocesos desechables generalmente están hechas de componentes físicamente flexibles de bajo costo que se colocan en estructuras de soporte reutilizables. Un sistema comercialmente disponible, tal como una solución desechable Mobius™ de Millipore Corporation, contiene componentes desechables. Los componentes desechables incluyen tubos, conectores, bolsas tales como para almacenamiento, mezcla, crecimiento celular (biorreactores), reacciones conductoras y similares, filtros y otros componentes similares. Un entorno de bioproceso se puede crear en una superficie plana, como una mesa, o apilar en un marco. Los diversos componentes están dispuestos según lo requiera la tarea particular. A menudo, muchos de estos componentes están equipados con dispositivos electrónicos o inteligentes. Estos dispositivos inteligentes se pueden usar para medir la temperatura, la presión, el pH, la concentración u otra información.

Los accesorios o estructuras, a menudo hechos de metal para la resistencia, soportan los diversos componentes en esta configuración de bioproceso. Para alimentar estos dispositivos inteligentes, se puede colocar un bucle inductivo alimentado cerca de la configuración del bioproceso. En una realización, el bucle eléctrico se coloca sobre la superficie plana, circunscribiendo uno o más elementos de la configuración de bioproceso. El campo electromagnético generado por este bucle, a continuación, es utilizado por uno o cada uno de los dispositivos inteligentes, utilizando la técnica descrita anteriormente. También se pueden usar bucles eléctricos adicionales para un grupo de elementos o para cada elemento individual según se desee.

Sin embargo, muchos de los desafíos mencionados anteriormente, como la distancia, los entornos acuosos y la alta concentración de metales también pueden estar presentes en una configuración de bioprocesos de eliminación. Por lo tanto, para maximizar la transferencia de la energía electromagnética del bucle alimentado a los dispositivos inteligentes, se puede instalar una antena reflectante en algunos o todos los componentes farmacéuticos desechables.

En el caso de las bolsas de biorreactor, la antena reflectante puede incrustarse en el material utilizado para formar al menos una porción de la bolsa o la bolsa entera si se desea, o puede fijarse a al menos una porción de la superficie externa de la bolsa. En una realización, el dispositivo electrónico se fija a la superficie externa de la bolsa, con la antena reflectante también fijada a la bolsa, alrededor del dispositivo.

La Figura 5 ilustra una realización no según la invención para su uso con soluciones de bioprocesos desechables. La bolsa de biorreactor 500, que tiene el conducto de entrada 510 y el conducto de salida 520, se coloca opcionalmente en la estructura de soporte 530. Preferiblemente, en la superficie de soporte plana se encuentra un bucle inductivo alimentado 540. En la Figura 5, el bucle 540 se ubica directamente debajo de la estructura de soporte 530, pero la invención no se limita a esta realización. El bucle 540 puede tener un diámetro mayor y rodear múltiples componentes.

Además, el bucle inductivo 540 puede estar integrado en una estera u otra superficie en la que se colocan los componentes desechables. En tal caso, una serie de bucles que imitan la disposición del flujo de trabajo puede incrustarse en la manta, de modo que los bucles se colocan en las ubicaciones en las que se colocarán los dispositivos. Ubicado en la bolsa del biorreactor 500 es un componente electrónico o dispositivo inteligente 550. Para mejorar el campo electromagnético cerca de este dispositivo inteligente, se coloca una antena reflectante 560 alrededor de la bolsa de biorreactor 500. Mientras que la antena reflectante 560 en la Figura 5 está ubicada entre el bucle inductivo alimentado 540 y el dispositivo inteligente 550, según la invención el dispositivo inteligente está ubicado entre la antena reflectante 560 y el bucle inductivo alimentado 500.

En una realización, la antena reflectante 560 se fija a la bolsa de biorreactor 500, tal como mediante calentamiento. En otra realización, la antena reflectante 560 se encuentra incrustada en la bolsa de biorreactor 500. En otra realización, la antena reflectante 560 se fija a la estructura de soporte 530, que a su vez sostiene la bolsa del biorreactor 500. En otra realización, la antena reflectante 560 se encuentra incrustada en la estructura de soporte 530. Los expertos en la materia reconocerán que se puede utilizar una variedad de técnicas para fijar la antena reflectante 560 a la bolsa de biorreactor 500 o la estructura de soporte 530.

Si bien el término bolsa de biorreactor se utiliza en la descripción anterior, debe tenerse en cuenta que la presente invención puede funcionar con cualquier recipiente. Además, se puede utilizar un enfoque similar con otros componentes desechables, tales como tubos. La antena reflectante puede incrustarse en el tubo de plástico, o puede fijarse, preferiblemente, a la superficie externa del tubo.

Aunque un experto en la materia del diseño de antena inductiva podría ser capaz de maximizar la corriente inducida mediante la optimización de la fuente y la bobina receptora, aún puede haber límites de tamaño o costo de la bobina receptora. La integración de una antena reflectante en un dispositivo reduce potencialmente el costo y la complejidad de la configuración al mejorar el flujo electromagnético con respecto al dispositivo. Esto puede ser especialmente cierto para las soluciones de bioprocesos desechables donde el usuario, no el fabricante de los dispositivos, determinará la configuración física de los dispositivos. Esta invención mejora la flexibilidad de la configuración física en el sitio del usuario.

Se sabe que el uso de una antena reflectante para mejorar la inducción de energía eléctrica también se puede utilizar para mejorar la capacidad de comunicarse de forma inalámbrica con el dispositivo final. Una antena eléctrica se puede utilizar como una antena transceptora con una señal eléctrica modulada que suministra energía y comunicación de dos vías al dispositivo final. Esta es la función típica de las antenas del lector RFID. De manera similar en la Figura 5, la bolsa de biorreactor biofarmacéutica 500 puede tener una etiqueta electrónica que debe ser visible para el usuario en la parte superior de la bolsa. Aumentar la altura de la bolsa del biorreactor puede comprometer la capacidad de la etiqueta electrónica de comunicarse con el bucle de comunicación accionado. Una antena reflectante colocada adecuadamente 560 se comunicará bien en un entorno eléctricamente agresivo. Se puede utilizar una sola antena reflectante para la alimentación y comunicación de la etiqueta electrónica al lector.

Aunque las realizaciones en esta descripción describen principalmente bucles de inducción magnética, esta invención no se limita a los mismos. La antena reflectante también puede ser de una forma diferente, tal como la de un dipolo, más típicamente utilizada para las comunicaciones.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de filtrado, que comprende:

una carcasa (100),

un bucle inductivo alimentado (200, 300, 540) dentro de dicha carcasa (100);

un elemento de filtrado (310, 400), ubicado con dicha carcasa (100), que comprende un dispositivo electrónico inalámbrico (220, 470, 550), donde dicho dispositivo electrónico (220, 470, 550) comprende una antena adaptada para recibir un campo electromagnético generado por dicho bucle inductivo alimentado (200, 300, 540) y convertirlo en corriente alterna; y una antena electromagnéticamente resonante no alimentada (230, 480, 560) ubicada dentro de dicha carcasa (100) posicionada para mejorar dicho campo electromagnético recibido por dicho dispositivo electrónico (220, 470, 550) ,

donde el dispositivo electrónico inalámbrico (220, 470, 550) está dispuesto entre la antena de bucle eléctrico y la antena de resonancia electromagnética no eléctrica (230, 480, 560).

2. El sistema de filtrado de la reivindicación 1, que comprende además una placa de alineación (330) dentro de dicha carcasa (100), donde dicha antena no alimentada (230, 480, 560) se fija a dicha placa de alineación (330).

3. El sistema de filtrado de la reivindicación 1, que comprende además una placa de alineación (330) dentro de dicha carcasa (100), donde dicha antena no alimentada (230, 480, 560) está incrustada en dicha placa de alineación (330) .

4. El sistema de filtrado según la reivindicación 1, donde dicha antena no alimentada (230, 480, 560) está fijada a dicha carcasa (100); o

donde dicha antena no alimentada (230, 480, 560) está fijada a dicho elemento de filtrado (310, 400); o donde dicha antena no alimentada (230, 480, 560) tiene la forma de un bucle.