KR20240097864A - 상이한 온도에서 실험실 용수를 생성하고 실험실 용수를 분배하는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
상이한 온도에서 실험실 용수를 분배할 수 있는 실험실 용수 생성 및 분배 시스템이 개시된다. 실험실 용수 생성 섹션은 식수를 수용하고 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하도록 구성된다. 실험실 용수 분배 섹션은 실험실 용수 저장 탱크 및 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하여 그로부터 실험실 용수를 수용하는 주 분배 루프를 포함한다. 실험실 용수 분배 섹션은 그로부터 실험실 용수를 수용하기 위해 밸브를 통해 주 분배 루프에 작동 가능하게 연결된 하위 분배 루프를 추가로 포함한다. 하위 분배 루프는 주 분배 루프로 반환되고 실험실 용수를 주 분배 루프로 분배한다.
Description
본 출원은 2021년 10월 26일에 출원된 미국 출원 일련 번호 63/271,826에 대한 우선권을 주장하며, 이는 그 전체 내용이 참조로 본원에 포함된다.
본 개시내용은 실험실 및 생물학적/제약 생산 시설에서 다양한 목적을 위해 상이한 온도, 일반적으로 실온 및 실온 초과에서 실험실 용수를 생성하고 실험실 용수를 분배하기 위한 발명을 제공한다.
현대 실험실 및 생물학적/제약 생산 시설은 다양한 목적을 위해 신뢰할 수 있는 정제수 공급원을 필요로 한다. 목적에는 유리 제품 및 발효 탱크 세척, 수용액 생성, 분석 수행, 세포 성장 배지 제조 및 물질 멸균을 위한 고압 멸균에서의 사용이 포함된다. 종종 세포 증식을 위한 세포 성장 배지의 가용화와 같은 특정 작업에서는 실온보다 높은 물이 요구된다.
다양한 응용 분야에서는 물의 순도 외에도 물의 정밀한 온도 제어가 요구되는 경우가 많다. 많은 응용 분야에서는 계절과 실험실 및 생물학적/제약 생산 시설의 위치에 따라 주변 온도(예를 들어, 약 60°F 내지 약 80°F)로 냉각수을 사용할 수 있지만, 일부 응용 분야에서는 정밀한 온도에서 더 따뜻한 물이 필요할 수 있다. 또한, 다양한 공정의 시간-민감한 특성으로 인해 정밀하게 가열수을 즉시 이용할 수 있는 것이 바람직하다.
전형적으로, 고도로 정제된 물의 생성은 장비, 소모품 및 요구되는 정밀도로 인해 비용이 많이 들고 시간 소모적이며 에너지 집약적이다. 따라서, 정제수의 낭비를 줄이는 것은 가치가 있다. 그러나, 물의 효율적인 사용은 즉각적인 이용가능성에 대한 강조와 균형을 맞추는 것이 어려운 경우가 많다. 일반적으로 주변 온도의 물을 용기에 담아 별도로 가열할 수 있다. 그러나 이 과정에는 추가 시간이 필요하며 추가 모니터링 없이는 물을 지정된 온도로 정밀하게 가열할 가능성이 없다. 더욱이, 이러한 공정은 일반적으로 분배 시스템에서 제거된 실험실 용수를 오염 위험 없이 분배 시스템으로 쉽게 반환할 수 없기 때문에 낭비를 초래한다.
따라서, 폐기물을 최소화하면서 주위 온도 및 요구에 따른 설정점 온도 모두에서 물을 제공할 수 있는 물 분배 시스템을 갖는 것이 유리할 것이다. 복잡한 응용분야에 필요한 정밀한 조건을 제공하기 위해 물 분배 시스템에 대해 물을 주의 깊게 모니터링하는 것이 더 유리할 것이다.
본원에서는 상이한 온도에서 실험실 용수를 분배할 수 있는 실험실 용수 생성 및 분배 시스템이 제공되며, 이 시스템은 (A) 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하도록 구성된 실험실 용수 생성 섹션; (B) (1) 실험실 용수 저장 탱크, (2) 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하고 그로부터 실험실 용수를 수용하여 제1 온도 범위에서 적어도 하나의 출구를 통해 실험실 용수를 분배하도록 구성된 주 분배 루프, 및 (3) 밸브를 통해 주 분배 루프에 작동가능하게 연결되고 그로부터 실험실 용수를 수용하여 제2 온도 범위에서 적어도 하나의 출구를 통해 실험실 용수를 분배하도록 구성된 하위 분배 루프를 포함하는 실험실 용수 분배 섹션, 여기서 하위 분배 루프는 또한 분배된 실험실 용수를 주 분배 루프로 반환하거나 폐수 배수구와 같은 시스템 외부로 완전히 반환할 수 있고; (C) 운영자 인터페이스 터미널(OIT); 및 (D) 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 일부 구현양태에서, 주 분배 루프와 하위 분배 루프는 실험실 용수를 연속적으로 순환시킨다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프는 바람직하게는 실험실 용수가 제2 온도에서 냉각되도록 허용하는 일정 시간 후에 실험실 용수를 주 분배 루프로 반환할 수 있다. 일부 구현양태에 따르면, 하위 분배 루프에서 가열된 실험실 용수가 더 이상 필요하지 않을 때, 배수 밸브가 개방되어 하위 분배 루프에서 실험실 용수가 냉각(예를 들어, 기준 온도까지)되도록 허용한 후 배수 밸브가 닫히고 냉각된 실험실 용수는 하위 분배 루프에서 주 분배 루프로 전달된다. 기술된 기능은 운영자, 사용자 또는 프로그래머에 의해 제어될 수 있다.
실험실 용수 생성 섹션에는 다중매체 필터, 카트리지 필터, 연수 매체, 활성탄 베드, 역삼투 유닛, UV 광선, 이온 교환 베드 용기 및 혼합 베드 이온 교환 용기가 포함될 수 있다. 주 및 하위 분배 루프의 실험실 용수는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)에 의해 제어될 수 있다.
시스템은 또한 물의 설정점 온도와 관련된 가열 입력을 운영자 인터페이스 터미널(OIT)을 통해 수신하고, 기준 온도로부터 설정점 온도까지 하위 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 가열하고, 일정 시간 동안 설정점 온도에서 제1 양의 물을 유지하고, 일정 시간 동안 기준 온도에서 주 분배 루프 내의 제2 양의 물을 보존하고, 트리거에 응답하여 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 가열 입력에는 설정점 온도 및/또는 시간 제한으로 가열수에 대한 요청을 포함할 수 있다. 트리거는 기간이 미리 결정된 시간 제한 및/또는 사용자가 선택한 시간 제한에 도달했다는 통지일 수 있다. 트리거는 OIT를 통한 사용자에 의한 종료일 수도 있다. 프로세서는 또한 가열 입력에 반응하여 밸브를 닫고, 제1 양의 물의 온도를 모니터링하고, 온도가 기준 온도와 동일할 때 밸브를 개방하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 또한 OIT를 통해 기준 온도와 관련된 냉각 입력을 수신하고, 주 분배 루프에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하고, 제1 양의 물을 유지하고 일정 기간 동안 기준 온도에서 유지하고, 트리거에 응답하여 제1 물 양의 유지를 중단하도록 구성될 수 있다. 냉각 입력은 기준 온도 및/또는 시간 제한에서 냉각수에 대한 요청을 포함한다. 트리거는 기간이 미리 결정된 시간 제한 및/또는 사용자가 선택한 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함할 수 있다. 트리거는 OIT를 통한 사용자에 의한 종료일 수도 있다.
주 분배 루프에서 실험실 용수는 약 15.5℃(60°F) 내지 약 30℃(86°F), 일부 구현양태에서는 약 18℃(64.4°F) 내지 약 25℃(77°F), 일부 구현양태에서는 18℃(64.4°F) 내지 약 22℃(71.6°F)와 같은 대략 주변 온도로 유지될 수 있다. 하위 분배 루프는 하위 분배 루프에서 실험실 용수를 주변 온도보다 높은 온도, 예를 들어 약 50℃(122°F) 내지 약 60℃(140°F), 일부 구현양태에서는 약 53℃(127.4°F) 내지 약 57℃(134.6°F), 일부 구현양태에서는 약 55℃(131°F)로 가열하고 유지하고 나중에 실험실 용수를 주 분배 루프, 저장 탱크로 반환하기 전 또는 실험실 용수를 폐수 배수구로 분배하기 전에 하위 분배 루프에서 가열된 실험실 용수를 대략 주위 온도로 냉각도록 구성될 수 있다. 이들 온도 범위는 본 발명의 모든 구현양태에 적용될 수 있다.
하위 분배 루프는 실험실 용수를 가열하고 유지하기 위해 열 교환기에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 시스템에는 실험실 수도꼭지(faucet), 완충액과 매체 혼합용 수도꼭지를 포함하는 주 분배 루프 및 하위 분배 루프에 연결된 출구가 포함될 수 있다. 주 분배 루프는 실험실 용수를 실험실 용수 저장 탱크로 반환한다.
또한, 상이한 온도에서 실험실 용수를 생성하고 실험실 용수를 분배하는 방법이 제공되며, 방법은 (A) 실험실 용수 생성 섹션에서 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하는 단계; (B) (1) 실험실 용수 저장탱크, (2) 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통되며, 이로부터 실험실 용수를 수용하여 적어도 하나의 출구를 통해 제1 온도 범위에서 실험실 용수를 분배하는 주 분배 루프, 및 (3) 밸브를 통해 주 분배 루프에 작동가능하게 연결되고 이로부터 실험실 용수를 수용하여 제2 온도 범위에서 적어도 하나의 출구를 통해 실험실 용수를 분배하는 하위 분배 루프를 포함하는 실험실 용수 분배 섹션을 사용하여 실험실 용수를 분배하는 단계를 포함하며, 여기서 하위 분배 루프는 또한 실험실 용수를 주 분배 루프로 반환할 수 있으며, 분배는 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어된다. 기술된 기능은 운영자, 사용자 또는 프로그래머에 의해 제어될 수 있다.
실험실 용수 생성 섹션에는 다중매체 필터, 카트리지 필터, 연수 매체, 활성탄 베드, 역삼투 유닛, UV 광선, 이온 교환 베드 용기 및 혼합 베드 이온 교환 용기가 포함될 수 있다. 하위 분배 루프의 실험실 용수는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)에 의해 제어될 수 있다.
시스템은 또한 운영자 인터페이스 터미널(OIT)을 통해 물의 설정점 온도와 관련된 가열 입력을 수신하고, 기준 온도로부터 설정점 온도까지 하위 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 가열하고, 일정 시간 동안 설정점 온도에서 제1 양의 물을 유지하고, 일정 시간 동안 기준 온도에서 주 분배 루프 내의 제2 물의 양을 보존하고, 트리거에 응답하여 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 가열 입력에는 설정점 온도 및/또는 시간 제한으로 가열수에 요청을 포함할 수 있다. 트리거는 기간이 미리 결정된 시간 제한 및/또는 사용자가 선택한 시간 제한에 도달했다는 통지일 수 있다. 트리거는 OIT를 통한 사용자에 의한 종료일 수도 있다. 프로세서는 또한 가열 입력에 반응하여 밸브를 닫고, 제1 양의 물의 온도를 모니터링하고, 온도가 기준 온도와 같을 때 밸브를 개방하도록 구성될 수 있다.
프로세서는 또한 OIT 등을 통해 기준 온도와 관련된 냉각 입력을 수신하고, 주 분배 루프에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하고, 제1 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 유지하고, 트리거에 응답하여 제1 물 양의 유지를 중단하도록 구성될 수 있다. 냉각 입력은 기준 온도 및/또는 시간 제한에서 냉각수에 대한 요청을 포함한다. 트리거는 기간이 미리 결정된 시간 제한 및/또는 사용자가 선택한 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함할 수 있다. 트리거는 OIT를 통한 사용자에 의한 종료일 수도 있다.
주 분배 루프에서 실험실 용수는 상기 기재된 온도 범위로 유지될 수 있으며 필요에 따라 냉각기를 사용할 수 있다. 하위 분배 루프는 하위 분배 루프에서 실험실 용수를 상기 기재된 온도 범위로 가열 및 유지하고 나중에 하위 분배 루프에서 실험실 용수를 대략 주위 온도로 냉각하도록 구성될 수 있다. 하위 분배 루프는 실험실 용수를 가열하고 유지하기 위해 열 교환기에 작동가능하게 연결될 수 있다. 시스템에는 실험실 수도꼭지, 완충액과 매체 혼합용 수도꼭지 등 출구를 통해 주 분배 루프 및 하위 분배 루프에 연결된 분배 출구가 포함될 수 있다. 주 분배 루프는 실험실 용수를 실험실 용수 저장 탱크로 반환한다.
또한, 분배 시스템 내에서 물 온도를 조절하는 컴퓨터-구현 방법도 제공된다. 이 방법은 입력 장치에 의해 물의 설정점 온도와 관련된 개시 입력을 수신하는 단계; 분배 시스템의 하위 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하는 단계; 일정 시간 동안 제1 양의 물을 설정점 온도로 유지하는 단계; 일정 기간 동안 분배 시스템의 주 분배 루프 내에서 제2 물량을 기준 온도로 보존하는 단계; 및 트리거에 응답하여 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각시키는 단계를 포함한다.
입력은 가열수 및/또는 설정점 온도에 대한 요청일 수 있다. 입력 장치는 디스플레이와 하나 이상의 버튼을 포함하는 운영자 인터페이스를 포함한다. 하위 분배 루프는 일정 기간 동안 주 분배 루프로부터 격리될 수 있고 일정 기간 이후에 주 분배 루프와 유체 연통할 수 있다. 트리거는 시간 제한일 수 있으며, 시간이 제한 시간에 도달하면 제1 양의 물이 냉각될 수 있다. 트리거는 입력 장치에서 사용자에 의한 종료일 수도 있다. 트리거는 시스템 오류, 환경 조건, 물 상태 중 하나 이상을 나타낼 수도 있다. 방법은 입력에 응답하여 주 분배 루프와 하위 분배 루프 사이의 밸브를 닫는 단계; 일정 시간이 지난 후 제1 양의 물의 온도를 모니터링하는 단계; 온도가 기준 온도와 같을 때 밸브를 개방하는 단계를 포함한다.
또한, 본원에는 상이한 온도에서 실험실 용수를 분배할 수 있는 실험실 용수 생성 및 분배 시스템이 제공되며, 이 시스템은 (A) 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하도록 구성된 실험실 용수 생성 섹션; (B) 실험실 용수 생성 섹션과 유체 연통하고 그로부터 실험실 용수를 수용하도록 구성된 실험실 용수 저장 탱크를 포함하는 실험실 용수 저장 섹션; (C) (1) 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 적어도 하나의 냉각수 분배 루프, 및 (2) 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 적어도 하나의 가열수 분배 루프를 포함하는 실험실 용수 분배 섹션; (D) 운영자 인터페이스 터미널(OIT); 및 (E) 실험실 용수 생성 섹션, 실험실 용수 저장 섹션, 실험실 용수 분배 섹션 및 OIT 중 하나 이상에 작동가능하게 커플링된 프로세서를 포함하고, 여기서 냉각수 분배 루프는 저장 탱크로부터 실험실 용수를 수용하고 하나 이상의 출구를 통해 제1 온도 범위에서 실험실 용수를 분배하도록 구성되고, 가열수 분배 루프는 저장 탱크로부터 실험실 용수를 수용하고 하나 이상의 출구를 통해 제2 온도 범위에서 실험실 용수를 분배하도록 구성되며, 제2 온도 범위는 제1 온도 범위를 초과하고, 여기서 가열수 분배 루프는 내부의 실험실 용수를 저장 탱크로 반환함으로써 일정량의 실험실 용수를 재활용하도록 구성된다. 시스템에는 두 개 이상의 냉각수 분배 루프와 두 개 이상의 가열 분배 루프가 포함될 수 있다.
일부 구현양태에서, 실험실 용수 생성 섹션은 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 제1 및 제2 냉각수 분배 루프를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 실험실 용수 생성 섹션은 역삼투 탈이온(RODI)수를 생성하도록 구성되고, 냉각수 분배 루프는 냉각된 역삼투 탈이온(CRODI)수를 분배하도록 구성되며, 가열수 분배 루프는 가열된 역삼투 탈이온(HRODI)수를 분배하도록 구성된다. 일부 구현양태에서, 냉각수 분배 루프 및/또는 가열수 분배 루프는 하나 이상의 밸브를 통해 저장 탱크에 작동가능하게 커플링된다. 실험실 용수 생성 섹션에는 다중매체 필터, 카트리지 필터, 연수 매체, 활성탄 베드, 역삼투 유닛, UV 광선, 이온 교환 베드 용기 및 혼합 베드 이온 교환 용기가 포함될 수 있다. 냉각 및 가열 분배 루프의 실험실 용수는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)에 의해 제어될 수 있다.
프로세서는 컴퓨터-실행가능 명령이 저장되어 있는 비-일시적 저장 매체와 통신할 수 있으며, 프로세서는 명령을 실행하고 시스템이 운영자 인터페이스 터미널(OIT)을 통해 물의 설정점 온도와 관련된 가열 입력을 수신하고, 가열수 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하고, 일정 시간 동안 제1 양의 물을 설정점 온도로 유지하고, 일정 시간 동안 냉각수 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 기준 온도에서 보유하고, 트리거에 응답하여 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하게 하도록 구성될 수 있다. 가열 입력에는 설정점 온도 및/또는 시간 제한으로 가열수에 대한 요청이 포함될 수 있다. 트리거는 기간이 미리 결정된 시간 제한 및/또는 사용자가 선택한 시간 제한에 도달했다는 통지일 수 있다. 트리거는 OIT를 통한 사용자에 의한 종료일 수도 있다.
프로세서는 또한 OIT를 통해 기준 온도와 관련된 냉각 입력을 수신하고, 냉각수 분배 루프의 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하고, 일정 기간 동안 제1 양의 물을 기준 온도에서 유지하고, 트리거에 응답하여 제1 양의 물의 유지를 중단하도록 구성될 수 있다. 냉각 입력은 기준 온도 및/또는 시간 제한에서 냉각수에 대한 요청을 포함할 수 있다. 트리거는 기간이 미리 결정된 시간 제한 및/또는 사용자가 선택한 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함할 수 있다. 트리거는 OIT를 통한 사용자에 의한 종료일 수도 있다.
냉각수 분배 루프에서 실험실 용수는 약 15.5℃(60°F) 내지 약 27℃(80.6°F), 일부 구현양태에서는 약 18℃(64.4°F) 내지 약 25℃(77°F), 일부 구현양태에서는 18℃(64.4°F) 내지 약 22℃(71.6°F)와 같은 대략 주변 온도로 유지될 수 있다. 가열수 분배 루프는 실험실 용수를 주변 온도보다 높은 온도, 예를 들어 약 50℃(122°F) 내지 약 60℃(140°F), 일부 구현양태에서는 약 53℃(127.4°F) 내지 약 57℃(134.6°F)로 가열하고 유지하고 나중에 실험실 용수를 저장 탱크로 반환하기 전 또는 실험실 용수를 폐수 배수구로 분배하기 전에 가열된 실험실 용수를 대략 주위 온도로 냉각도록 구성될 수 있다. 이들 온도 범위는 본 발명의 모든 구현양태에 적용될 수 있다.
가열수 분배 루프는 내부의 실험실 용수를 가열하고 유지하기 위해 열 교환기에 작동가능하게 연결될 수 있다. 시스템은 냉각수 분배 루프 및 가열수 분배 루프에 연결된 출구가 포함될 수 있으며, 여기에는 실험실 수도꼭지, 완충액과 매체 혼합용 수도꼭지가 포함될 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각수 분배 루프는 실험실 용수를 실험실 용수 저장 탱크로 반환한다. 또한, 상이한 온도에서 실험실 용수를 생성하고 실험실 용수를 분배하는 방법이 제공되며, 방법은 (A) 실험실 용수 생성 섹션에서 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하는 단계; (B) 상기 용수 생성 섹션으로부터의 실험실 용수를 실험실 용수 저장 섹션의 실험실 용수 저장탱크로 이송하는 단계; (C) (1) 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통되는 적어도 하나의 냉각수 분배 루프, 및 (2) 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 적어도 하나의 가열수 분배 루프를 포함하는 실험실 용수 분배 섹션을 사용하여 실험실 용수를 분배하는 단계; (D) 가열수 분배 루프에서 물을 저장 탱크로 반환함으로써 일정량의 물을 재활용하는 단계를 포함하며, 여기서 냉각수 분배 루프는 저장 탱크로부터 실험실 용수를 수용하고 하나 이상의 출구를 통해 제1 온도 범위에서 실험실 용수를 분배하도록 구성되고, 가열수 분배 루프는 저장 탱크로부터 실험실 용수를 수용하고 하나 이상의 출구를 통해 제2 온도 범위에서 실험실 용수를 분배하도록 구성되고, 제2 온도 범위는 제1 온도 범위를 초과하고, 여기서 적어도 하나의 프로세서는 실험실 용수 생성 섹션, 실험실 용수 저장 섹션, 및 실험실 용수 분배 섹션 중 하나 이상에 작동가능하게 연결된다. 기술된 기능은 운영자, 사용자 또는 프로그래머에 의해 제어될 수 있다. 본 방법에 사용되는 시스템은 두 개 이상의 냉각수 분배 루프와 두 개 이상의 가열 분배 루프를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 실험실 용수 생성 섹션은 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 제1 및 제2 냉각수 분배 루프를 포함할 수 있다. 실험실 용수 생성 섹션에는 다중매체 필터, 카트리지 필터, 연수 매체, 활성탄 베드, 역삼투 유닛, UV 광선, 이온 교환 베드 용기 및 혼합 베드 이온 교환 용기가 포함될 수 있다. 일부 구현양태에서, 실험실 용수 생성 섹션은 역삼투 탈이온(RODI)수를 생성하도록 구성되고, 냉각수 분배 루프는 냉각된 역삼투 탈이온(CRODI)수를 분배하도록 구성되며, 가열수 분배 루프는 가열된 역삼투 탈이온(HRODI)수를 분배하도록 구성되었다. 일부 구현양태에서, 냉각수 분배 루프 및/또는 가열수 분배 루프는 하나 이상의 밸브를 통해 저장 탱크에 작동가능하게 연결된다. 냉각 및 가열 분배 루프에서 실험실 용수는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)에 의해 제어될 수 있다.
일부 구현양태에서, 프로세서는 기준 온도와 관련된 냉각 입력을 수신하는 단계; 냉각수 분배 루프에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각시키는 단계; 일정 기간 동안 기준 온도에서 제1 양의 물을 유지하는 단계; 및 트리거에 응답하여 제1 양의 물의 유지를 중단하는 단계를 포함한다. 냉각 입력에는 기준 온도 및/또는 시간 제한의 냉각수에 대한 요청이 포함될 수 있다. 트리거는 기간이 미리 결정된 시간 제한 및/또는 사용자가 선택한 시간 제한에 도달했다는 통지일 수 있다. 트리거는 OIT를 통한 사용자에 의한 종료일 수도 있다.
냉각수 분배 루프에서 실험실 용수는 약 15.5℃(60°F) 내지 약 27℃(80.6°F), 일부 구현양태에서는 약 18℃(64.4°F) 내지 약 25℃(77°F), 일부 구현양태에서는 18℃(64.4°F) 내지 약 22℃(71.6°F)와 같은 대략 주변 온도로 유지될 수 있다. 가열수 분배 루프는 실험실 용수를 주변 온도보다 높은 온도, 예를 들어 약 50℃(122°F) 내지 약 60℃(140°F), 일부 구현양태에서는 약 53℃(127.4°F) 내지 약 57℃(134.6°F)로 가열하고 유지하고 나중에 실험실 용수를 저장 탱크로 반환하기 전 또는 실험실 용수를 폐수 배수구로 분배하기 전에 가열된 실험실 용수를 대략 주위 온도로 냉각도록 구성될 수 있다. 이들 온도 범위는 본 발명의 모든 구현양태에 적용될 수 있다. 일부 구현양태에서 하나 이상의 냉각수 분배 출구는 냉각수 분배 루프에 연결될 수 있으며, 이는 실험실 수도꼭지를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 하나 이상의 가열수 분배 출구가 가열수 분배 루프에 연결될 수 있으며, 이는 완충액 또는 매체을 혼합하기 위한 실험실 수도꼭지를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 가열 및/또는 냉각수 분배 루프로부터의 실험실 용수는 실험실 용수 저장 탱크로 반환되서 재활용된다.
명세서에 포함되어 명세서의 일부를 형성하는 각각의 첨부 도면(도)은 본 발명의 구현양태를 예시하고, 기술된 설명과 함께 본 발명의 원리, 특성 및 특징을 설명하는 역할을 한다.
도 1a는 하나 이상의 구현양태에 따른 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템을 도시한다.
도 1b는 하나 이상의 구현양태에 따른 주 물 분배 루프 시스템의 냉각기의 상세도를 도시한다.
도 1c는 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 루프 시스템의 열 교환기의 상세도를 도시한다.
도 2는 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 하위 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 주 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4는 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 주 분배 루프 및 하위 분배 루프에서 흐름을 조절하기 위한 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 하나 이상의 구현양태에 따른 CRODI 물 분배 루프 및 HRODI 물 분배 루프를 갖는 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템을 도시한다.
도 6은 하나 이상의 구현양태에 따른 제1 및 제2 CRODI 물 분배 루프와 HRODI 물 분배 루프를 갖는 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템을 도시한다.
도 7은 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 HRODI 물 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8은 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 9는 하나 이상의 구현양태가 구현되는 예시적인 데이터 처리 시스템의 블록도를 도시한다.
도 1a는 하나 이상의 구현양태에 따른 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템을 도시한다.
도 1b는 하나 이상의 구현양태에 따른 주 물 분배 루프 시스템의 냉각기의 상세도를 도시한다.
도 1c는 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 루프 시스템의 열 교환기의 상세도를 도시한다.
도 2는 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 하위 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 주 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4는 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 주 분배 루프 및 하위 분배 루프에서 흐름을 조절하기 위한 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 하나 이상의 구현양태에 따른 CRODI 물 분배 루프 및 HRODI 물 분배 루프를 갖는 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템을 도시한다.
도 6은 하나 이상의 구현양태에 따른 제1 및 제2 CRODI 물 분배 루프와 HRODI 물 분배 루프를 갖는 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템을 도시한다.
도 7은 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 HRODI 물 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8은 하나 이상의 구현양태에 따른 물 분배 시스템의 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도를 도시한다.
도 9는 하나 이상의 구현양태가 구현되는 예시적인 데이터 처리 시스템의 블록도를 도시한다.
본 개시 내용은 기술된 특정 시스템, 장치 및 방법에 제한되지 않으며, 이는 다양할 수 있다. 설명에 사용된 용어는 특정 버전이나 구현양태만을 설명하기 위한 목적으로만 사용되었으며, 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 본 개시의 이러한 측면은 다양한 형태로 구현될 수 있으며; 오히려, 이들 구현양태는 본 개시가 철저하고 완전해지고, 그 범위가 당업자에게 완전히 전달되도록 제공된다.
당업자가 이해하는 바와 같이, 서면 설명을 제공하는 것과 같은 임의의 모든 목적을 위해, 본원에 개시된 모든 범위는 해당 범위의 상한과 하한 사이의 각 중간 값 및 해당 범위 내에서 기타 명시된 또는 중간 값을 포함하는 것으로 의도된다. 본원에 개시된 모든 범위는 또한 임의의 및 모든 가능한 하위 범위 및 그의 하위 범위의 조합을 포함한다. 본원에 명시된 모든 수치 한계 및 범위에는 범위 또는 한계 수치 사이의 모든 숫자 또는 값이 포함된다. 본원에 개시된 범위 및 한계는 범위 또는 한계에 의해 정의된 모든 정수, 소수 및 분수 값을 명시적으로 지정하고 명시한다. 나열된 모든 범위는 동일한 범위를 적어도 동일한 절반, 3분의 1, 4분의 1, 5분의 1, 10분의 1 등으로 분할할 수 있도록 충분히 설명하고 가능하게 하는 것으로 쉽게 인식될 수 있다. 비제한적인 예로서, 본원에 논의된 각 범위는 하위 1/3, 중간 1/3 및 상위 1/3 등으로 쉽게 분류될 수 있다. 또한 당업자가 이해하는 바와 같이, "최대", "적어도" 등과 같은 모든 언어는 인용된 숫자를 포함하고 위에서 논의된 바와 같이 후속적으로 하위 범위로 분해될 수 있는 범위를 지칭한다. 마지막으로, 당업자가 이해하는 바와 같이, 범위에는 각각의 개별 수가 포함된다. 따라서, 예를 들어, 1-3개의 세포를 갖는 군은 1, 2 또는 3개의 세포를 갖는 군을 의미할 뿐만 아니라, 1개 세포 이상 및 3개 세포 이하의 값의 범위를 의미한다. 마찬가지로, 1-5개의 세포로 구성된 군은 1, 2, 3, 4, 5개의 세포로 구성된 군을 의미할 뿐만 아니라, 1개 세포 이상 및 5개 세포 이하의 값 범위 등을 의미한다.
또한, 특정 수가 명시적으로 언급되더라도, 그러한 인용은 적어도 인용된 수(예를 들어, 다른 수식어 없이 "2번 인용"의 언급은 적어도 2회 인용 또는 2회 이상 언급을 의미한다)를 의미하는 것으로 해석되어야 함을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 또한, "A, B, C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우, 일반적으로 이러한 구성은 당업자가 관례를 이해할 것이라는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B, C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"에는 A만, B만, C만, A와 B가 함께, A와 C가 함께, B와 C가 함께 및/또는 A, B, C를 함께 등 시스템이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다). "A, B 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우, 일반적으로 이러한 구성은 당업자가 관례를 이해할 것이라는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"에는 A 단독, B 단독, C 단독, A와 B가 함께, A와 C가 함께, B와 C가 함께 및/또는 A, B, C를 함께 등 시스템이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다).
또한, 본 개시내용의 특징이 마쿠쉬 군(Markush group)의 관점에서 기술되는 경우, 당업자는 본 개시내용이 또한 그에 의해 마쿠쉬 군의 임의의 개별 구성원 또는 구성원의 하위 군의 관점에서 기술된다는 것을 인식할 것이다.
본원에 사용된 용어 "약"은, 예를 들어 현실 세계에서 절차를 측정하거나 취급하는 것을 통해; 이러한 절차의 부주의한 오류로 인해; 제조, 공급원 또는 조성물이나 시약의 순도의 차이를 통해; 등으로 발생할 수 있는 수치적 양의 변화를 지칭한다. 수치 및 범위의 맥락에서 "약"이라는 용어는 본원에 포함된 교시로부터 명백한 바와 같이 본 발명이 원하는 속도, 양, 정도, 증가, 감소 또는 정도를 갖는 것과 같이 의도된 대로 수행될 수 있도록 인용된 값 또는 범위에 가깝거나 근접한 값 또는 범위를 의미한다. 따라서 이 용어는 단순히 체계적 오류로 인해 발생하는 값 이상의 값을 포함한다.
일반적으로, 본원에 사용된 용어는 일반적으로 "개방" 용어로 의도된다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다(예를 들어, "포함하는"이라는 용어는 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로 해석되어야 하고, "갖는다"라는 용어는 "적어도 갖는다"로 해석되어야 하며, "포함한다"라는 용어는 "포함하지만 이에 국한되지는 않는다"로 해석되어야 한다. 등).
이에 따라, 군 내의 하위 범위 또는 하위 범위의 조합을 포함하여 그러한 군의 개별 구성원을 범위 또는 이와 유사한 방식으로 제외하거나 배제할 수 있는 권리를 보유함으로써, 어떠한 이유로든 본 공개의 전체 측정치보다 적게 청구될 수 있다. 또한, 개별적인 치환체, 구조, 군 또는 청구된 군의 구성원을 제외하거나 배제할 수 있는 권리를 보유함으로써 어떤 이유로든 본 개시 내용의 전체 측정치 미만이 청구될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 과학자, 엔지니어, 연구원, 산업 디자이너, 실험실 및 생산 기술자, 보조자 및 설계된 목적에 맞는 시스템과 방법의 사용자를 포함하여 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.
본 발명은 주어진 목적에 적합한 다양한 온도에서 실험실 용수를 생성하고 분배하는 시스템 및 방법을 제공한다. "실험실 용수"는 실험 및 산업 규모 모두에서 실험실 사용 및 세포 발효와 같은 생물학적 제제 생산에 사용하기에 허용가능한 순도, 품질 및 일관성을 가진 물을 의미한다. 역삼투 탈이온수 또는 "RODI" 물은 실험실 용수와 같은 의미로 사용될 수 있다.
단백질-기반 치료제에는 생물학적 제품 및 제약 제품의 생산이 포함되지만 이에 국한되지는 않다. 단백질-기반 치료제는 임의의 아미노산 서열을 가질 수 있으며, 제조하고자 하는 임의의 단백질, 폴리펩티드 또는 펩티드를 포함한다. 여기에는 바이러스 단백질, 박테리아 단백질, 진균 단백질, 식물 단백질 및 동물(인간 포함) 단백질이 포함되지만 이에 국한되지는 않다. 단백질 유형에는 항체, 수용체, Fc-함유 단백질, 트랩 단백질, 효소, 인자, 억제자, 활성화제, 리간드, 리포터 단백질, 선택 단백질, 단백질 호르몬, 단백질 독소, 구조 단백질, 저장 단백질, 수송 단백질, 신경전달물질 및 수축성 단백질이 포함될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 상기의 유도체, 구성 요소, 사슬 및 단편도 포함된다. 서열은 천연, 반-합성 또는 합성일 수 있다.
RNAi, siRNA 및 CRISPER/Cas9와 같은 핵산 및 뉴클레아제 치료제도 생물학적 치료제이다. C5 siRNA 치료제인 셈디시란; 조기 발병 알츠하이머병을 위한 RNAi인 ALN-APP; 비알코올성 지방간염을 위한 RNAi 및 트랜스티레틴 아밀로이드증을 위한 CRISPR/Cas9가 포함된다.
예를 들어, 항체 생산의 경우, 본 발명은 모든 주요 항체 부류, 즉 IgG, IgA, IgM, IgD 및 IgE를 기반으로 하는 진단 및 치료를 위한 연구 및 생산 용도로 수정가능하다. IgG1(IgG1λ 및 IgG1κ 포함), IgG2, IgG3, IgG4 등과 같은 IgG가 바람직한 부류이다. 추가의 항체 구현양태는 인간 항체, 인간화 항체, 키메라 항체, 단일클론 항체, 다중특이적 항체, 이중특이적 항체, 항원 결합 항체 단편, 단일 사슬 항체, 디아바디, 트리아바디 또는 테트라바디, Fab 단편 또는 F(ab')2 단편, IgD 항체, IgE 항체, IgM 항체, IgG 항체, IgG1 항체, IgG2 항체, IgG3 항체, 또는 IgG4 항체를 포함한다. 한 구현양태에서, 항체는 IgG1 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 IgG2 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 IgG4 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG4 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG1 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG1/IgG4 항체이다. 상기의 유도체, 구성요소, 도메인, 사슬 및 단편도 포함된다. 추가의 항체 구현양태는 인간 항체, 인간화 항체, 키메라 항체, 단일클론 항체, 다중특이적 항체, 이중특이적 항체, 항원 결합 항체 단편, 단일 사슬 항체, 디아바디, 트리아바디 또는 테트라바디, Fab 단편 또는 F(ab')2 단편, IgD 항체, IgE 항체, IgM 항체, IgG 항체, IgG1 항체, IgG2 항체, IgG3 항체, 또는 IgG4 항체를 포함한다. 한 구현양태에서, 항체는 IgG1 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 IgG2 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 IgG4 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG4 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG1 항체이다. 한 구현양태에서, 항체는 키메라 IgG2/IgG1/IgG4 항체이다.
추가 구현양태에서, 항체는 항-프로그램화된 세포 사멸 1 항체(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2015/0203579A1에 기술된 항-PD1 항체), 항-프로그램화된 세포사멸 리간드-1(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2015/0203580A1에 기술된 항-PD-L1 항체), 항-Dll4 항체, 항-안지오포에틴-2 항체(예를 들어, 미국 특허 번호 9,402,898에 기술된 항-ANG2 항체), 항-안지오포에틴-유사 3 항체(예를 들어, 미국 특허 번호 9,018,356에 기술된 항AngPtl3 항체), 항-혈소판 유래 성장 인자 수용체 항체(예를 들어, 미국 특허 번호 9,265,827에 기술된 항-PDGFR 항체), 항-Erb3 항체, 항-프로락틴 수용체 항체(예를 들어, 미국 특허 번호 9,302,015에 기술된 항-PRLR 항체), 항-보체 5 항체(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2015/0313194A1에 기술된 25 항-C5 항체), 항-TNF 항체, 항-표피 성장 인자 수용체 항체(예를 들어, 미국 특허 No. 9,132,192호에 기술된 항-EGFR 항체 또는 미국 특허 출원 공개 번호 US2015/0259423A1에 기술된 항-EGFRvIII 항체), 항-프로단백질 전환효소 서브틸리신 켁신-9 항체(예를 들어, 미국 특허 번호 8,062,640 또는 미국 특허 출원 공개 번호 US2014/0044730A1에 기술된 항-PCSK9 항체), 항-성장 및 분화 인자-8 항체(예를 들어, 미국 특허 번호 8,871,209 또는 9,260,515에 기술된 항-미오스타틴 항체로도 알려진 항-GDF8 항체), 항-글루카곤 수용체(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2015/0337045A1 또는 US2016/0075778A1에 기술된 항-GCGR 항체), 항-VEGF 항체, 항-IL1R 항체, 인터루킨 4 수용체 항체(예를 들어, ㅁ 미국 특허 출원 공개 번호 US2014/0271681A1 또는 미국 특허 번호 8,735,095 또는 8,945,559에 기술된 항-IL4R 항체), 항-인터루킨 6 수용체 항체(예를 들어, 미국 특허 번호 7,582,298, 8,043,617 또는 9,173,880에 기술된 항-IL6R 항체), 항-IL1 항체, 항-IL2 항체, 항-IL3 항체, 항-IL4 항체, 항-IL5 항체, 항-IL6 항체, 항-IL7 항체, 항-인터루킨 33(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2014/0271658A1 또는 US2014/0271642A1에 기술된 항-IL33 항체), 항-호흡기 세포융합 바이러스 항체(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2014/0271653A1에 기술된 항-RSV 항체), 분화 3의 항-클러스터(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2014/0088295A1 및 US20150266966A1 및 미국 출원 번호 62/222,605에 기술된 항-CD3 항체), 분화 20의 항-클러스터(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2014/0088295A1 및 US20150266966A1, 및 미국 특허 번호 7,879,984에 기술된 항-CD20 항체), 항-CD19 항체, 항-CD28 항체, 분화 48의 항-클러스터(예를 들어, 미국 특허 번호 9,228,014에 기술된 항-CD48 항체), 항-Fel d1 항체(예를 들어, 미국 특허 번호 9,079,948에 기술), 항-중동 호흡기 증후군 바이러스(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2015/0337029A1에 기술된 항-MERS 항체), 항-에볼라 바이러스 항체(예를 들어 미국 특허 출원 공개 번호 US2016/0215040에 기술), 항-지카 바이러스 항체, 항-림프구 활성화 유전자 3 항체(예를 들어, 항-LAG3 항체 또는 항-CD223 항체), 항-신경 성장 인자 항체(예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 US2016/0017029 및 미국 특허 번호 8,309,088 및 9,353,176에 기술된 항-NGF 항체) 및 항-액티빈 항체로 구성된 군으로부터 선택된다. 일부 구현양태에서, 이중특이적 항체는 항-CD3 x 항-CD20 이중특이적 항체(미국 특허 출원 공개 번호 US2014/0088295A1 및 US20150266966A1에 기술), 항-CD3 x 항-뮤신 16 이중특이적 항체(예를 들어, 항-CD3 x 항-Muc16 이중특이적 항체) 및 항-CD3 x 항-전립선-특이적 막 항원 이중특이적 항체(예를 들어, 항-CD3 x 항-PSMA 이중특이적 항체)로 구성된 군으로부터 선택된다. 또한 미국 특허 공개 번호 US 2019/0285580 A1 참조. 또한 Met x Met 항체, NPR1에 대한 작용제 항체, LEPR 작용제 항체, BCMA x CD3 항체, MUC16 x CD28 항체, GITR 항체, IL-2Rg 항체, EGFR x CD28 항체, 인자 XI 항체, SARS-CoC-2 변종에 대한 항체, Fel d 1 다중-항체 요법, Bet v 1 다중-항체 요법이 포함된다. 상기의 유도체, 구성요소, 도메인, 사슬 및 단편도 포함된다.
본 발명에 따라 생산되는 예시적인 항체는 알리로쿠맙, 아톨티비맙, 마프티비맙, 오데시비맙, 오데시비맙-ebgn, 카시리비맙, 임데비맙, 세미플리맙, 셈플리맙-rwlc, 두필루맙, 에비나쿠맙, 에비나쿠맙-dgnb, 파시누맙, 피안리맙, 가레토스맙, 이테페키맙 네스바쿠맙, 오드로노넥타맙, 포젤리맙, 사릴루맙, 트레보그루맙 및 리누쿠맙을 포함한다.
추가의 예시적인 항체에는 라불리주맙-cwvz, 앱식시맙, 아달리무맙, 아달리무맙-atto, 아도-트라스투주맙, 알렘투주맙, 아테졸리주맙, 아벨루맙, 바실릭시맙, 벨리무맙, 벤랄리주맙, 베바시주맙, 베즈로톡수맙, 블리나투모맙, 브렌툭시맙 베도틴, 브로달루맙, 캐나키누맙, 카프로맙 펜데타이드, 세르톨리주맙 페골, 세툭시맙, 데노수맙, 디누툭시맙, 더발루맙, 에쿨리주맙, 엘로투주맙, 에미시주맙-kxwh, 엠탄신 알리로쿠맙, 에볼로쿠맙, 골리무맙, 구셀쿠맙, 이브리투모맙 티욱세탄, 이다루시주맙, 인플릭시맙, 인플릭시맙-abda, 인플릭시맙-dyyb, 이필리무맙, 익세키주맙, 메폴리주맙, 네시투무맙, 니볼루맙, 오빌톡사시맙, 오비누투주맙, 오크렐리주맙, 오파투무맙, 올라라투맙, 오말리주맙, 파니투무맙, 펨브롤리주맙, 페르투주맙, 라무시루맙, 라니비주맙, 락시바쿠맙, 레슬리주맙, 리누쿠맙, 리툭시맙, 세쿠키누맙, 실툭시맙, 토실리주맙, 트라스투주맙, 우스테키누맙, 베돌리주맙이 포함된다.
본 발명은 또한 융합 단백질을 포함하는 다른 분자의 생산에도 적용가능하다. 바람직한 융합 단백질에는 특정 트랩 단백질과 같은 수용체-Fc-융합 단백질이 포함된다. 관심 단백질은 Fc 모이어티과 다른 도메인(예를 들어, Fc-융합 단백질)을 함유하는 재조합 단백질일 수 있다. 일부 구현양태에서, Fc-융합 단백질은 Fc 모이어티에 커플링된 수용체의 하나 이상의 세포외 도메인(들)을 함유하는 수용체 Fc-융합 단백질이다. 일부 구현양태에서, Fc 모이어티는 힌지 영역에 이어 IgG의 CH2 및 CH3 도메인을 포함한다. 일부 구현양태에서, 수용체 Fc-융합 단백질은 단일 리간드 또는 다중 리간드에 결합하는 2개 이상의 별개의 수용체 사슬을 함유한다. 예를 들어, Fc-융합 단백질은 트랩 단백질, 예를 들어 IL-1 트랩(예를 들어, hIgG1의 Fc에 융합된 Il-1R1 세포외 영역에 융합된 IL-1RAcP 리간드 결합 영역을 포함하는 릴로나셉트; 미국 특허 번호 6,927,044 참조 또는 VEGF 트랩(예를 들어, hIgG1의 Fc에 융합된 VEGF 수용체 Flk1의 Ig 도메인 3에 융합된 VEGF 수용체 Flt1의 Ig 도메인 2를 함유하는 애플리버셉트 또는 ziv-애플리버셉트; 미국 특허 번호 7,087,411 및 7,279,159 참조)이다. 다른 구현양태에서, Fc-융합 단백질은 ScFv-Fc-융합 단백질이며, 이는 하나 이상의 항원 결합 도메인(들), 예를 들어 Fc 모이어티에 커플링된 항체의 가변 중쇄 단편 및 가변 경쇄 단편 중 하나 이상을 함유한다. 상기의 유도체, 구성요소, 도메인, 사슬 및 단편도 포함된다.
재조합적으로 생성된 효소 및 미니-트랩과 같은 Fc 부분이 결여된 다른 단백질도 본 발명에 따라 제조될 수 있다. 미니-트랩은 Fc 부분 대신 다량체화 구성요소(MC)를 사용하는 트랩 단백질로, 미국 특허 제7,279,159호 및 제7,087,411호에 개시되어 있다. 상기의 유도체, 구성요소, 도메인, 체인 및 단편도 포함된다.
본 발명은 또한 바이오시밀러 제품의 생산에도 적용가능하다. 종종 후속 제품이라고 불리는 바이오시밀러 제품은 관할권에 따라 다양한 방식으로 정의되지만, 일반적으로 "참조 제품"이라고 불리는 해당 관할권에서 이전에 승인된 생물학적 제품과 비교하는 공통된 특징을 공유한다. 세계보건기구(WHO)에 따르면, 바이오시밀러 제품('바이오시밀러')은 현재 품질, 안전성, 유효성 측면에서 이미 허가된 참조 바이오치료제와 유사한 바이오치료제이며, 현재 필리핀 등 많은 국가에서 따르고 있다.
미국의 바이오시밀러는 현재 (A) 임상적으로 불활성 성분의 사소한 차이에도 불구하고 생물학적 제품이 참조 제품과 매우 유사하며; (B) 제품의 안전성, 순도, 효능 측면에서 생물학적 제품과 참조 제품 사이에 임상적으로 의미 있는 차이가 없는 것으로 기술된다. 미국에서는 표시된 상호교환가능한 바이오시밀러 또는 제품은 이전 제품을 처방한 의료진의 개입 없이 이전 제품을 대체할 수 있다. 유럽연합에서 바이오시밀러는 현재 구조, 생물학적 활성 및 효능, 안전성, 면역원성 프로파일(면역 반응을 일으키는 단백질 및 기타 생물학적 의약품의 본질적인 능력) 측면에서 EU에서 이미 승인된 다른 생물학적 의약품(“참조 의약품”이라고 함)과 매우 유사한 생물학적 의약품이고, 이러한 지침은 러시아가 따르고 있다. 현재 중국에서 바이오시밀러는 오리지널 생물학적 의약품과 유사한 활성 성분을 함유하고 품질, 안전성, 유효성 측면에서 오리지널 생물학적 의약품과 유사하며 임상적으로 유의한 차이가 없는 생물학적 제제를 의미한다. 일본에서 바이오시밀러는 현재 일본에서 이미 승인된 참조 제품과 생물학적동등성/품질-동등 품질, 안전성, 유효성을 갖춘 제품을 말한다. 인도에서 바이오시밀러는 현재 "유사 생물학적 제제"로 지칭되며, 유사 생물학적 제제는 비교가능성을 기반으로 승인된 참조 생물학적 제제와 품질, 안전성 및 효능 측면에서 유사한 생물학적 제제를 의미한다. 호주에서 현재 바이오시밀러 의약품은 참조 생물학적 의약품과 매우 유사한 버전이다. 멕시코, 콜롬비아, 브라질에서 바이오시밀러는 현재 이미 허가된 참조 제품과 품질, 안전성, 효능 측면에서 유사한 바이오치료제이다. 아르헨티나에서는 현재 바이오시밀러는 공통된 특징을 지닌 오리지널 제품(비교체)에서 파생된다. 싱가포르에서 바이오시밀러는 현재 싱가포르에 등록된 기존 생물학적 제제와 물리화학적 특성, 생물학적 활성, 안전성, 유효성 등이 유사한 생물학적 치료제를 의미한다. 말레이시아에서 바이오시밀러는 현재 이미 등록되어 확립된 의약품과 품질, 안전성, 유효성 측면에서 유사하도록 개발된 새로운 생물학적 의약품이다. 캐나다에서 바이오시밀러는 현재 이미 판매 승인을 받은 생물학적 의약품과 매우 유사한 생물학적 의약품을 의미한다. 남아프리카에서 바이오시밀러는 현재 이미 인간용으로 승인된 생물학적 의약품과 유사하게 개발된 생물학적 의약품이다. 이들 및 모든 개정된 정의에 따른 바이오시밀러 및 동의어는 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명은 또한 바이러스 단백질(예를 들어, 아데노바이러스 및 아데노-관련 바이러스(AAV) 단백질), 박테리아 단백질 및 진핵생물 단백질과 같은 재조합적으로 생산된 단백질의 생산에 사용될 수 있다. 추가로, 본 발명은 바이러스 및 바이러스 벡터, 예를 들어 파보바이러스, 디펜더바이러스, 렌티바이러스, 헤르페스바이러스, 아데노바이러스, AAV 및 폭스바이러스의 생산에 사용될 수 있다.
실시예
다음 실시예는 본 발명에 따른 구현양태의 작동 매개변수를 기술하며, 어떤 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
실험실 용수 생성 및 분배 시스템은 실험실 및 생산 용도와 세척을 위해 연속적이고 일관되게 물을 생성할 수 있다. 시스템의 기능은 PLC를 통해 제어할 수 있다. 일반적으로 사용 시점(POU, point-of-use) 밸브는 수동 또는 공압식으로 작동된다. PLC가 있는 자동화된 POU 밸브는 오토클레이브 및 유리 세척기에 사용할 수 있으며 RODI 루프의 PLC와 통신할 수 있다. PLC에는 새로운 제어 시스템을 허용하는 연결성이 제공되며 사양을 벗어난 물이 분배되는 것을 방지할 수 있다.
루프는 약 68°F의 실험실 용수를 사용하여 재순환 모드에서 작동할 수 있다. 온도는 실험실 용수가 선택한 온도에 있도록 보장할 수 있는 PID 제어 루프를 활용할 수 있다. 온도가 선택한 온도를 초과하면(예를 들어, 77°F), 경고가 울릴 수 있다. 또한 주 루프에서 실험실 용수에 대한 전도도(예를 들어, <1.0 μS/cm) 및 총 유기탄소(TOC)[예를 들어, <50 ppb]를 모니터링할 수 있다. 예를 들어 RODI가 미리 설정된 전도도 또는 TOC를 초과하면 ASTM 유형 II 품질 요구 사항의 80%에 대한 경고 값이 설정될 수 있다.
분배 압력은 반환선 압력 트랜스미터가 있는 PID 루프의 배압 제어 밸브에 의해 제어될 수 있다. 배압 제어 밸브는 압력을 제어하고 루프 압력이 사전 설정된 압력을 초과하거나 떨어지면 경고를 제공할 수 있다.
특히 생물학적 제제 생산 공정에서는 물질을 제조할 때 높은 수준의 특이성이 요구된다는 점을 이해해야 한다. 다양한 생산 공정은 물의 온도와 사용되는 기타 재료에 매우 민감할 수 있으며, 추가로 공정은 시간에 민감할 수도 있다. 따라서, 종래의 관행은 공통 공급원으로부터 물을 끌어오고 필요에 따라 가열 또는 냉각하는 것을 수반할 수 있지만, 일반적인 장치에는 필요한 방식으로 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 센서 및/또는 피드백 시스템이 장착되지 않을 수 있다. 더욱이, 여러 단계를 포함하는 시간에 민감한 생산 공정은 온도-특이적 실험실 용수를 준비하는 기존 방법과 관련된 지연을 용인할 수 없다. 따라서, 본원에 개시된 시스템은 미리 설정되고, 유지되고, 요구에 따라 이용가능하게 될 수 있는 정밀한 온도-제어된 수원을 제공함으로써 기존 시스템 및 방법의 문제를 유리하게 극복한다. 또한, 사용되지 않은 온도-조절된 물은 냉각 및 재활용되어 본 시스템과 방법에 의해 정제수의 낭비가 최소화된다.
실험실 용수 분배 루프 시스템(100)
이제 도 1a-1c를 참조하면, 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템이 한 구현양태에 따라 도시된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 실험실 용수 분배 루프 시스템(100)은 실험실 용수 생성 스키드(105), 실험실 용수 생성 스키드(105)와 유체 연통하는 저장 탱크(110), 저장 탱크(110)와 유체 연통하는 주 분배 루프(115), 및 주 분배 루프(115)로부터 연장되고 꼬리를 쫓는 구성으로 그것과 유체 연통하는 하위 분배 루프(120)를 포함하며, 여기서 하위 분배 루프(120)는 주 분배 루프(115)로 피드백되거나 대안적으로 저장 탱크로 직접 피드백된다. 시스템은 하나 이상의 출구(125)를 추가로 포함하며, 각각의 출구(125)는 주 분배 루프(115) 및 하위 분배 루프(120) 중 하나에 연결되어 그로부터 물을 분배한다. 주 분배 루프(115)와 하위 분배 루프(120)는 하나 이상의 밸브(130)(예를 들어, 130A)에 의해 선택적으로 연통될 수 있다. 일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)는 실험실 용수를 기준 온도로 유지하도록 구성된 열 교환기 또는 냉각기(135)를 포함한다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)는 주 분배 루프(115)로부터 받은 실험실 용수의 온도를 설정점 온도로 높이고 물을 설정점 온도로 유지하도록 구성된 열 교환기(150)를 포함한다. 시스템(100)은 사용자 또는 운영자가 정보 수신 및/또는 제어를 위한 입력 제공을 포함하여 시스템(100)과 인터페이스하기 위한 하나 이상의 인터페이스 유닛 또는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)(165)을 추가로 포함한다.
물 생성 스키드
물 생성 스키드(105)는 식수 또는 실험실 용수로 처리될 수 있는 다른 물을 수용하기 위한 물 공급원을 포함할 수 있다. ASTM 유형 II의 표준을 바람직하게 충족하는 실험실 용수를 생성하기 위해 다양한 처리 단계가 사용될 수 있다. 예를 들어, 식수는 물 생성 스키드(105)에 의해 다양한 매체에 의해 여과되고, 연화, 탈염소화, 탈이온화, 증류 및/또는 살균될 수 있다. 따라서, 물 생성 스키드(105)는 다양한 처리 구성요소를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 물에서 입자상 물질을 제거하기 위한 다중매체 필터 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서 다중매체 필터는 10μm 이상의 크기 또는 직경을 갖는 미립자를 제거하도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서 다중매체 필터는 5μm 이상의 크기 또는 직경을 갖는 미립자를 제거하도록 구성될 수 있다. 다중매체 필터는 점점 더 작은 크기의 미립자를 점차적으로 제거하기 위해 다수의 단계 또는 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중매체 필터는 하나 이상의 자갈 층, 하나 이상의 석류석 층, 하나 이상의 무연탄 층, 하나 이상의 굵은 모래 층, 하나 이상의 고운 모래 층 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 매체층은 사전 역세척되고 배수될 수 있다. 일부 구현양태에서, 각 매체층은 역세척 후 자립형 재층화가 가능하도록 비중에 맞게 배열되고 선택될 수 있다. 예를 들어, 매체층은 비중에 따라 위에서 아래로 오름차순으로 배열될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 물로부터 경도 이온을 제거하도록 구성된 연수기 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서, 연수기는 물에서 칼슘 이온(Ca2+), 마그네슘 이온(Mg2+) 및/또는 기타 금속 이온을 제거하도록 구성된다. 일부 구현양태에서, 연수기는 이온 교환을 통해 칼슘 및 마그네슘 이온을 제거하도록 구성된다. 예를 들어, 물은 수지 비드(예를 들어, NaCO2 입자를 함유한 비드)로 구성된 필터 베드를 통과할 수 있으며, 이에 따라 Ca2+ 및 Mg2+ 양이온이 비드(예를 들어, COO- 음이온)에 결합하고 나트륨 양이온(Na+)을 물에 방출한다. 일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 연수기와 연통되고 연수기를 재생하도록 구성되는 염수 탱크 및 이덕터를 추가로 포함할 수 있으며, 예를 들어 NaCO2 입자의 수준을 유지하여 물 공급으로부터 Ca2+ 및 Mg2+ 양이온을 연속적으로 제거하도록 구성될 수 있다. 추가적인 구현양태에서, 연수기는 칼슘을 CaCO3으로 침전시키고 마그네슘을 Mg(OH)2로 침전시키기 위해 소석회, 예를 들어 Ca(OH)2 및 소다회, 예를 들어 Na2CO3로 물을 처리하도록 구성될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 탄소 베드 필터 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서, 탄소 베드 필터는 물에서 염소 및 기타 미량 유기 화합물을 제거하도록 구성된다. 일부 구현양태에서, 탄소 베드 필터는 물 속의 클로라민(예를 들어, NH2Cl, NHCl2, NCl3)을 염소, 암모니아 및/또는 암모늄으로 분해하도록 구성된다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 용해된 암모니아, CO2 및/또는 미량 하전된 화합물 및 원소를 제거하도록 구성된 하나 이상의 혼합 탈이온(DI) 베드를 포함한다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 통상의 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 유기 화합물을 제거하기 위한 추가적인 유형의 이온 교환 베드를 포함한다. 이온 교환 베드는 다양한 유형의 입자를 제거하기 위해 다양한 크기와 특성의 수지 비드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 베드는 강산 양이온 교환 수지, 약산 양이온 교환 수지, 강염기 음이온 교환 수지, 약염기 음이온 교환 수지 및/또는 킬레이트 수지를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 물로부터 미량 화합물, 암모늄, 탄소 미세물 및/또는 기타 미립자 물질, 미생물 및/또는 내독소를 제거하도록 구성된 역삼투 여과 단계를 포함한다. 예를 들어, 역삼투 단계는 반투막성 막 및 물에 삼투압보다 큰 압력을 가하여 막을 통해 물이 확산되도록 구성된 펌프를 포함할 수 있다. 역삼투의 효능은 압력, 용질 농도 및 기타 조건에 따라 달라지므로 역삼투 여과 단계에는 역삼투 유닛 내의 조건을 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 센서가 포함될 수 있다. 예를 들어, 역삼투 여과 단계는 입구 전도도 모니터, 투과 전도도 모니터, 농축 유량계, 투과 유량계, 흡입 압력 표시기, 고압 킬 스위치 및/또는 기기 공기 압력 스위치를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 물 속의 미생물을 비활성화하도록 구성된 자외선(UV) 광 단계를 포함한다. 예를 들어, 물 생성 스키드(105)는 미생물을 비활성화하도록 구성된 185 nm, 254 nm, 265 nm 파장의 UV 광, 및/또는 추가 파장을 방출하도록 구성된 하나 이상의 UV 광원을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광원은 온도 변화로부터 UV 광원을 절연하기 위해 그 위에 석영 램프 슬리브를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광 단계는 UV 광 단계 내 물의 전체 부피에 걸쳐 미생물을 비활성화할 수 있는 제곱 센티미터당 마이크로와트 초(μW-s/cm2)의 용량으로 광을 방출하도록 구성된다. UV 광 단계 내에서 방출되는 광의 용량은 내부 부피, 하나 이상의 UV 광원의 광 강도, 및 UV 광 단계를 통과하는 물의 유속에 기반할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광 단계는 UV 광 단계를 통해 물의 철저한 혼합을 촉진하여 물이 UV 광에 더 많이 노출되도록 하기 위해 내부 배플(예를 들어, 나선형 배플 또는 정적 혼합기)을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 식수로부터 오염 물질을 제거하기 위한 하나 이상의 필터 카트리지를 포함한다. 예를 들어, 본원에 기술된 물 생성 스키드(105)의 다양한 단계 중 하나 이상이 카트리지 형태로 제공될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)는 본원에 기술된 방식으로 다양한 단계를 통해 물의 흐름을 제어, 유지 및 조절하고 물을 처리하기 위해 통상의 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 추가 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 물 생성 스키드(105)는 물 생성 스키드(105)의 다양한 단계에서 물을 처리하고 적절한 조건을 유지하는 데 필요한 분배 펌프, 부스터 펌프, 원심 펌프, 트랜스미터, 밸브, 전원, 센서 및 전기 회로를 포함할 수 있다.
물 저장 탱크
도 1a를 다시 참조하면, 물 생성 스키드(105)는 물 생성 스키드(105)로부터 실험실 용수를 수용하고 그 안에 물을 저장하도록 구성된 저장 탱크(110)와 유체 연통한다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크(110)는 물 생성 스키드(105)에 의해 처리된 후 실험실 용수의 품질을 유지하도록 구성된다. 또한, 저장 탱크(110)는 본원에 추가로 기술된 바와 같이 물을 분배 루프에 분배하도록 구성될 수 있다. 저장 탱크는 또한 주 분배 루프와 하위 분배 루프의 일부가 아닌 배관 및 출구와 유체 연통할 수도 있다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크는 유체가 저장 탱크(110)에서 주 및 하위 분배 루프로 통과하는 것을 선택적으로 허용하기 위한 하나 이상의 밸브를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(105)로부터 저장 탱크(110)에 의해 수용된 실험실 용수는 온도가 상승될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 다양한 여과 및 처리 단계로 인해 실험실 용수의 온도가 상승할 수 있다. 따라서, 저장 탱크(110) 내의 물은 시간이 지남에 따라 주위 온도로 수동적으로 냉각될 수 있고/있거나 본원에 추가로 설명되는 바와 같이 주 분배 루프(115)에 들어갈 때 냉각기를 사용하여 능동적으로 냉각될 수 있다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크(110)는 실험실 용수를 능동적으로 냉각하기 위한 냉각기를 포함할 수 있다.
주 및 하위 분배 루프
다시 도 1a를 참조하면, 주 분배 루프(115)는 제1 단부에서 저장 탱크(110)와 유체 연통된다. 주 분배 루프(115)는 제1 단부에서 저장 탱크(110)로부터 실험실 용수를 수용하고 주 분배 루프(115)를 통해 물을 순환시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)는 추가로 제2 단부에서 저장 탱크(110)와 유체 연통한다. 주 분배 루프(115)는 주 분배 루프(115)를 통한 물의 순환 후에 실험실 용수를 제2 단부에서 저장 탱크(110)로 반환하도록 구성될 수 있다.
일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)는 내부의 실험실 용수를 기준 온도로 유지하도록 구성된다. 예를 들어 기준 온도는 대략 실온일 수 있다. 다른 예에서, 기준 온도는 약 18℃ 내지 약 25℃일 수 있다. 추가 예에서, 기준 온도는 실온보다 낮을 수 있으며, 예를 들어 약 18℃ 내지 약 22℃일 수 있다.
일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)는 실험실 용수를 기준 온도로 유지하도록 구성된 열 교환기 또는 냉각기(135)를 포함한다. 예를 들어, 냉각기(135)는 기준 온도를 유지하기 위해 필요에 따라 실험실 용수를 냉각시키기 위해 주 분배 루프(115)에 근접하여 유체를 순환시킬 수 있다. 냉각기(135) 중의 유체는 냉각된 글리콜(예를 들어, 프로필렌 글리콜), 냉각수 또는 실험실 용수 외부로 열을 전달할 수 있는 다른 유체일 수 있다. 냉각기(135)와 주 분배 루프(115) 사이에는 유체가 교환되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 냉각기(135)와 주 분배 루프(115)의 유체는 직접적인 접촉 및/또는 전달 없이 그들 사이의 하나 이상의 인터페이스 표면을 통해 열을 교환한다.
일부 구현양태에서, 저장 탱크(110)에 저장된 실험실 용수는 수동적으로 냉각되어 기준 온도 또는 그 근처, 예를 들어 25℃로 유지될 수 있다. 이에 따라, 냉각기(135)는 상시 가동되지 않을 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(135)는 신선한 실험실 용수를 기준 온도로 냉각하기 위해 대량의 실험실 용수가 생성될 때 활성화된다. 일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)는 실험실 용수를 저장 탱크(110)에 있는 물의 온도와 다른 온도로 유지하도록 구성된다.
이제 도 1b를 참조하면, 구현양태에 따른 냉각기(135)의 상세도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 냉각기(135)는 냉각 유체, 예를 들어 냉각 글리콜, 냉각수 또는 해당 기술 분야에서 통상적인 기술 수준을 가진 당업자에게 명백한 다른 냉각제의 공급원(145)과 유체 연통하여 이를 통해 연장되는 하나 이상의 도관(140)을 포함할 수 있다. 주 분배 루프(115)의 일부는 도관(140)에 근접한 냉각기(135)를 통과하여 주 분배 루프(115) 내의 물이 도관(140)을 통해 순환하는 냉각 유체와의 열 전달에 의해 냉각될 수 있다. 일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)와 도관(140)은 열 전달을 위해 그들 사이의 인터페이스 표면을 공유할 수 있다. 일부 구현양태에서, 도관(140)은 냉각 유체를 공기 분리기 및/또는 냉각 유체를 재충전하기 위한 재충전 유닛으로 전달할 수 있다. 그 후, 냉각 유체는 재사용되기 위해 공급원(145)으로 다시 순환될 수 있다. 일부 구현양태에서, 도관(140)은 냉각 유체를 폐기 장소로 전달할 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(135)는 폐쇄형 재순환 시스템으로 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(135)는 개방형 재순환 시스템으로 구성될 수 있다.
냉각기(135)는 유체 이동을 제어하고/하거나 유체를 모니터링하기 위한 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각기(135)는 하나 이상의 펌프, 밸브(예를 들어, 양방향 밸브), 전원, 센서 및/또는 전기 회로를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 보다 일관되고/하거나 보다 정밀한 온도 제어를 제공하기 위해 다수의 냉각기(135)가 주 분배 루프(115)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 또한, 냉각기(135)는 주 분배 루프(115)의 시작 부분에 근접하여 도시되어 있지만, 냉각기(135)는 루프를 따라 임의의 지점에서 주 분배 루프(115)와 인터페이스할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
일부 구현양태에서, 냉각기(135)는 압축기, 증발기 및/또는 콘덴서를 포함할 수 있다. 분배 루프에서 온도를 유지하는 추가적인 방식들이 통상의 지식을 가진 당업자에게 명백한 것처럼 고려된다.
일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)는 하위 분배 루프의 제1 단부에서 주 분배 루프(115)와 유체 연통한다. 하위 분배 루프(120)는 주 분배 루프(115)로부터 실험실 용수를 수용하도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)는 내부의 실험실 용수를 저장 탱크(110) 및/또는 주 분배 루프(115)의 기준 온도와 다른 설정점 온도로 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 실험실 용수가 저장 탱크(110) 및 주 분배 루프(115)에 의해 약 18℃ 내지 약 25℃로 유지되는 반면, 하위 분배 루프(120)는 약 53℃ 내지 약 57℃ 사이에서 실험실 용수를 유지할 수 있다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)에 대한 설정점 온도는 가변적이며 사용자로부터의 입력 및/또는 특정 절차와 연관된 매개변수에 기반하여 조정될 수 있다.
일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)는 주 분배 루프(115)로부터 수용된 실험실 용수의 온도를 설정점 온도로 높이고 물을 설정점 온도로 유지하도록 구성된 열 교환기(150)를 포함한다. 예를 들어, 열 교환기(150)는 하위 분배 루프(120) 부근에서 가열된 유체(예를 들어, 증기 또는 온수)를 순환시켜 실험실 용수를 지속적으로 가열하고 설정점 온도, 예를 들어, 약 57℃를 유지할 수 있다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(150)는 가열된 유체, 예를 들어 증기를 수용하기 위한 보일러를 포함하거나 보일러와 유체 연통할 수 있다. 열 교환기(150)와 하위 분배 루프(120) 사이에는 유체가 교환되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 오히려, 열 교환기(150)와 하위 분배 루프(120)의 유체는 직접적인 접촉 및/또는 전달 없이 그들 사이의 하나 이상의 인터페이스 표면을 통해 열을 교환한다.
이제 도 1c를 참조하면, 열 교환기(150)의 상세도가 구현양태에 따라 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 열 교환기(150)는 가열 유체, 예를 들어 증기, 온수, 또는 해당 분야의 통상의 기술 수준을 가진 당업자에게 명백한 다른 가열 유체의 공급원(160)과 유체 연통하여 이를 통해 연장되는 하나 이상의 도관(155)을 포함할 수 있다. 하위 분배 루프(120)의 일부는 도관(155)에 근접한 열 교환기(150)를 통과하여 하위 분배 루프(120)에서의 물이 도관(155)을 통해 순환하는 가열 유체와의 열 전달에 의해 가열되어 실험실 용수를 연속적으로 가열할 수 있고 설정점 온도, 예를 들어 약 57℃를 유지한다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)와 도관(155)은 열 전달을 위해 그들 사이의 인터페이스 표면을 공유할 수 있다. 일부 구현양태에서, 도관(155)은 가열 유체를 재충전하기 위한 재충전 유닛으로 가열 유체를 전달할 수 있다. 그 후, 가열 유체는 재사용되기 위해 공급원(160)으로 다시 순환될 수 있다. 일부 구현양태에서, 도관(155)은 가열 유체를 폐기 장소로 전달할 수 있다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(150)는 폐쇄형 재순환 시스템으로 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(150)는 개방형 재순환 시스템으로 구성될 수 있다. 다양한 유형의 가열 유닛 및 그 구성이 해당 기술 분야에서 통상적인 기술 수준을 가진 당업자에게 알려진 바와 같이 본원에서 구현될 수 있다.
열교환기(150)는 유체 이동을 제어하고/하거나 가열 유체를 모니터링하기 위한 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 교환기(150)는 하나 이상의 펌프, 밸브(예를 들어 양방향 밸브), 전원, 센서 및/또는 전기 회로를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 보다 일관되고/되거나 보다 정밀한 온도 제어를 제공하기 위해 다수의 열 교환기(150)가 하위 분배 루프(120)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 또한, 열 교환기(150)가 하위 분배 루프(120)의 단부 부분에 근접하게 도시되어 있지만, 열 교환기(150)는 루프를 따른 임의의 지점에서 하위 분배 루프(120)와 인터페이스할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
하위 분배 루프(120)에서 상승된 온도는 활성화 및 비활성화될 수 있는 선택적 특징이라는 것을 이해해야 한다. 따라서 특정 기간 동안 하위 분배 루프에서 실험실 용수는 상승하지 않을 수 있다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)는 주 분배 루프(115) 및/또는 저장 탱크(110)와 실질적으로 일치하는 기준 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 하위 분배 루프(120)에서 실험실 용수의 온도는 본원에 기술된 대로 상온 및/또는 냉각될 수 있다.
일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)는 설정점 온도에서 사용되지 않는 실험실 용수를 재활용하기 위해 실험실 용수를 저장 탱크(110)로 다시 순환시킬 수 있다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)로부터의 물은 하위 분배 루프(120)의 제2 단부에서 주 분배 루프(115)와 유체 연통할 수 있다. 예를 들어, 하위 분배 루프(120)의 제2 단부는 본원에 추가로 기술된 바와 같이 주 분배 루프(115)와 인터페이싱하는 채널에 다시 연결될 수 있다. 다른 예에서, 하위 분배 루프(120)의 제2 단부는 주 분배 루프(115)에 별도로 연결될 수 있다. 따라서, 하위 분배 루프(120)로부터의 물은 주 분배 루프(15)로 반환될 수 있고 결국 이를 통해 저장 탱크(110)로 반환될 수 있다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)는 저장 탱크(110)와 직접 유체 연통할 수 있고 저장 탱크로 물을 직접적으로 반환시킬 수 있다. 일부 구현양태에서 하위 분배 루프(120)의 열 교환기 및/또는 추가 열 교환기는 하위 분배 루프(120) 내의 실험실 용수를 주 분배 루프(115) 및/또는 저장 탱크(110)로 분배하기 전에 기준 온도로 다시 냉각시킬 수 있다. 일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)의 열 교환기는 하위 분배 루프(120)로부터 받은 가열수를 기준 온도로 다시 냉각시킬 수 있다. 분배 루프에서 온도를 유지하는 추가 방식은 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 것처럼 고려된다.
하위 분배 루프(120)로부터 가열된 실험실 용수를 다시 주 분배 루프(115) 및/또는 저장 탱크(110)로 재순환시킴으로써, 실험실 용수가 보존되고 폐기물이 최소화된다. 일반적으로 고도로 정제된 실험실 용수의 생산은 장비, 소모품 및 요구되는 정밀도로 인해 비용이 많이 들고 시간 소모적이며 에너지 집약적이다. 임의로, 본원에 기술된 대로 하위 분배 루프(120)에서 가열된 실험실 용수를 재활용함으로써 비용을 크게 줄일 수 있다. 기술된 시스템과 방법에 의해 물의 즉각적인 이용가능성과 물의 효율적인 사용이 동시에 달성될 수 있다.
일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)와 하위 분배 루프(120)는 하나 이상의 밸브(130)를 통해 선택적으로 연통된다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 밸브(130A)는 하위 분배 루프(120)를 주 분배 루프(115)에 연결하는 채널에 위치할 수 있다. 따라서, 실험실 용수가 주 분배 루프(115)에서 하위 분배 루프(120)로 전달된 후, 하위 분배 루프(120)에서 실험실 용수는 내부의 물을 별도의 설정점 온도로 유지하기 위해 밸브(130A)를 닫음으로써 주 분배 루프(115)로부터 격리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 하위 분배 루프(120) 내의 물은 밸브(130A)가 닫힌 동안 내부를 순환할 수 있다. 물이 소비됨에 따라 밸브(130A)가 개방되어 하위 분배 루프의 물 공급을 보충할 수 있다. 또한, 제2 밸브(130B)는 하위 분배 루프(120)의 단부 근처에 위치하여 이를 통한 흐름을 허용하거나 금지할 수 있다. 주어진 경우에 설정점 온도에서 물의 사용이 완료되면, 밸브(130A/130B)가 개방되어 물은 주 분배 루프(115)로 반환될 수 있다.
주 및 하위 루프 시스템은 수동으로, 수동 및 자동으로, 완전 자동화로 작동될 수 있다. 자동화된 작동을 위해 컴퓨터 프로세서와 전기 제어 밸브 및 열교환기를 사용할 수 있다. 본원에는 컴퓨터 기술을 사용하여 자동화된 제어를 위한 예시적인 접근 방식이 제공된다.
일부 구현양태에서, 밸브(130)는 본원에 추가로 기술된 바와 같이 프로세서와 전기적으로 통신하고 전기 신호를 통해 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 밸브를 열고 닫도록 액추에이터에 작동가능하게 연결된다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 양방향 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 제로-정적 티(zero-static tee) 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 밸브를 열고 닫도록 서보 모터에 작동가능하게 연결될 수 있다. 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 추가적인 유형의 밸브가 본원에서 고려된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 하위 분배 루프(120)는 하위 분배 루프(120) 내의 순환을 허용하기 위해 "꼬리-추적" 구성으로 완전한 루프를 형성할 수 있다. 추가 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)로의 유입 및 하위 분배 루프(120)로부터의 배출은 별도의 연결 채널을 통해 발생할 수 있다. 따라서, 각각의 연결 채널은 밸브(130)를 포함할 수 있다. 추가 구현양태에서, 연결 채널은 하위 분배 루프(120)와 저장 탱크(110) 사이에서 직접 인터페이스될 수 있다. 따라서, 연결 채널은 물을 선택적으로 저장탱크(110)로 반환하기 위해 밸브(130)를 포함할 수 있다.
주 분배 루프(115) 및 하위 분배 루프(120)는 그로부터 실험실 용수를 분배하기 위한 하나 이상의 출구(125)를 추가로 포함할 수 있다. 출구(125)는 시설 내의 다양한 전용 공간에 걸쳐 제공될 수 있다. 일부 구현양태에서, 각각의 분배 루프(115/120)에 대한 출구(125)는 독특한 목적을 위해 의도된다. 예를 들어, 주 분배 루프(115)에서 냉각수 또는 주변 물은 세척, 헹굼 및 화학적 및/또는 생명공학 공정에 충분할 수 있다. 그러나 배지 준비, 완충액 준비 등을 위해서는 정밀하게 제어된 온도의 가열수가 필요할 수 있다.
일부 구현양태에서, 출구(125) 중 적어도 일부는 수동 출구, 예를 들어 수도꼭지, 싱크대, 벽걸이형 물 출구, 매체/완충액 출구 등 사용자가 수동으로 조작할 수 있을 수 있다. 일부 구현양태에서 출구(125) 중 적어도 일부는 냉장고, 유리 제품용 세척 기기 및 기타 실험실 용품, 인큐베이터 및/또는 오토클레이브 기계와 같은 기기에 실험실 용수 공급을 연결하는 자동 출구일 수 있다. 임의의 유형의 출구(125)는 기능이나 선호도에 따라 수동 또는 자동으로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
일부 구현양태에서, 주 분배 루프(115)는 주 분배 루프(115) 내에서 물을 순환시키는 데 전용인 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)는 하위 분배 루프(120) 내에서 물을 순환시키는 데 전용인 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 밸브(130A)가 닫히고 밸브(130B)가 개방되는 동안 물이 하위 분배 루프(120) 내에서 순환할 수 있다. 이에 따라, 하위 분배 루프(120)에는 주 분배 루프와 격리된 경우에도 물이 순환될 수 있도록 전용 펌프를 구비할 수 있다. 일부 구현양태에서, 하위 분배 루프(120)의 하나 이상의 펌프는 원심 펌프이다. 그러나, 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 추가적인 유형의 펌프가 본원에서 활용될 수 있다.
시스템(100)에서 주 분배 루프(115), 하위 분배 루프(120), 출구(125), 및/또는 추가 배관을 형성하는 배관은 탄소강 배관 및 부속품을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 배관은 배관 내의 물 온도를 효율적으로 유지하기 위해, 예를 들어 유리 섬유 단열재 및/또는 재킷으로 단열될 수 있다. 일부 구현양태에서 재킷은 PVC 재킷(예를 들어, 실내 배관용) 또는 알루미늄 재킷(예를 들어, 실외 배관용)일 수 있다.
일부 구현양태에서, 분배 루프(115/120)는 분배 시스템으로부터 에너지를 배출하도록 구성된 하나 이상의 배기 팬에 작동가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 배기 팬이 동시에 작동하여 열을 배출하고 분배 시스템의 상태를 유지할 수 있다. 일부 구현양태에서, 배기 팬은 시설 내 공기 가열 및 기타 목적을 위해 분배 시스템으로부터 배출된 에너지(예를 들어 열)를 재활용할 수 있는 하나 이상의 코일 및 하나 이상의 스트로빅 팬을 포함하는 에너지 회수 유닛을 형성할 수 있다.
각각의 분배 루프(115/120)는 실험실 용수에서 하나 이상의 매개변수를 모니터링하도록 구성된 센서 및/또는 경보의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 어레이는 온도, 전도도, 총 유기탄소, 분배 압력 및/또는 루프 압력을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 하나 이상의 매개변수가 원하는 범위에 접근하거나 벗어나는 경우 통지 또는 경보가 울릴 수 있다.
각각의 분배 루프(115/120)는 비례-적분-미분(proportional-integral-derivative, PID) 제어 루프에서 실험실 용수를 조절하도록 구성된 센서 및 전기 제어 구성 요소로 구성될 수 있다. PID 루프에서 센서는 설정된 매개변수와의 편차를 지속적으로 평가하는 데 사용될 수 있으며 제어 장치는 최소한의 지연으로 설정된 매개변수를 복원하기 위한 수정을 구현할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 사실상 연속적인 방식으로 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 있으며 열 교환은 각 분배 루프에 대한 기준 온도 및/또는 설정점 온도를 유지하기 위해 필요에 따라 수정을 구현하는 데 사용될 수 있다.
시스템(100)의 구성요소와 관련하여 본원에 기술된 다양한 밸브 중 임의의 것은 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 알려진 임의의 유형의 밸브를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 밸브는 양방향 밸브, 제로-정적 티 밸브, 솔레노이드 밸브, 서보 모터-제어 밸브 등을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 개시된 특징 또는 구성요소 중 임의의 것은 본원에 기술된 임의의 목적을 위해 중복적으로 제공될 수 있으며, 보다 일관된 조건을 달성하고/하거나 실패 확률을 감소시키기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 열교환기, 팬, 분배 펌프, 센서 등은 본원에 기술된 목적을 위해 이중 또는 삼중으로 제공될 수 있다.
특히 바이러스 생산 공정에서는 물질을 제조할 때 높은 수준의 특이성이 요구된다는 점을 이해해야 한다. 다양한 생산 공정은 물의 온도와 사용되는 기타 재료에 매우 민감할 수 있으며, 추가로 시간에 민감할 수도 있다. 따라서, 종래의 관행은 공통 공급원으로부터 물을 끌어오고 필요에 따라 가열 또는 냉각하는 것을 수반할 수 있지만, 일반적인 장치에는 필요한 방식으로 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 센서 및/또는 피드백 시스템이 장착되지 않을 수 있다. 더욱이, 여러 단계를 포함하는 시간에 민감한 생산 공정은 온도-특이적 실험실 용수를 제조하는 기존 방법과 관련된 지연을 용인할 수 없다. 따라서, 본원에 개시된 시스템은 미리 설정되고, 유지되고, 요구에 따라 이용가능하게 될 수 있는 정밀한 온도-제어된 수원을 제공함으로써 기존 시스템 및 방법의 문제를 유리하게 극복한다. 또한, 사용되지 않은 온도-조절된 물은 냉각 및 재활용되어 본 시스템과 방법에 의해 정제수의 낭비가 최소화된다.
제어 시스템 및 방법
본원에 기술된 실험실 용수 분배 루프 시스템(100)은 공정 제어 시스템을 통해 제어될 수 있다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 포함한다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 하나 이상의 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC)를 포함한다.
공정 제어 시스템은 사용자 또는 운영자가 정보 수신 및/또는 입력 제공을 포함하여 시스템(100)과 인터페이스하기 위한 하나 이상의 인터페이스 유닛 또는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)(165)을 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, OIT(165)는, 예를 들어 장비 스키드의 NEMA 4 제어 패널에 장착된 장비 스키드에 국부적으로 연결될 수 있다. 일부 구현양태에서, 예를 들어 도 1a에 도시된 바와 같이, OIT(165)는 원격 위치에 있을 수 있으며, 통상의 기술 수준을 가진 당업자가 쉽게 알 수 있듯이 유선 또는 무선 연결을 통해 실험실 용수 분배 루프 시스템(100)에 연결될 수 있다. 일부 구현양태에서, OIT(165)는 태블릿이나 휴대폰과 같은 휴대용 장치에서 소프트웨어 애플리케이션으로 구현될 수 있다.
일부 구현양태에서, OIT(165)는 디스플레이 및 입력 장치, 예를 들어 터치스크린, 키보드 및/또는 키패드를 포함한다. 일부 구현양태에서, OIT(165)는 장비의 운영자 모니터링 및 제어를 제공하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현양태에서 OIT (165)는 실험실 용수 분배 루프 시스템(100)의 섹션에서 온도를 설정하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현양태에서 OIT(165)는 시스템 조건, 경고, 통지, 경보 등을 시각화하는 데 사용될 수 있다.
OIT(165)는 통상의 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 본원에 기술된 다양한 기능을 수행하기 위해 트랜스미터, 솔레노이드, 분석기, 전원, 센서, 및 전기 회로 및 비상 제어를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 물 분배 시스템의 하위 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도가 구현양태에 따라 도시되어 있다. 방법(200)은: 분배 시스템의 주 실험실 용수 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로 유지하는 단계(210); 입력 장치를 통해 실험실 용수의 설정점 온도와 관련된 입력을 수신하는 단계(220); 임의로, 제2 양의 물을 주 분배 루프로부터 분배 시스템의 하위 분배 루프로 전달하는 단계(225); 분배 시스템의 하위 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하는 단계(230); 일정 시간 동안 제2 양의 물을 설정점 온도로 유지하는 단계(240); 일정 시간 동안 분배 시스템의 주 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로 보존하는 단계(250); 트리거에 응답하여 제2 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하는 단계(260); 및 임의로 주 분배 루프 또는 저장 탱크 중 하나 이상으로 물을 전달함으로써 하위 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 재활용하는 단계(265)를 포함한다.
일부 구현양태에서, 분배 시스템은 저장 탱크, 저장 탱크와 유체 연통하는 주 분배 루프, 및 주 분배 루프로부터 연장되어 다시 피드백되는 하위 분배 루프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 물 분배 시스템은 도 1a에 도시된 바와 같이 실험실 용수 분배 루프 시스템(100)일 수 있다.
일부 구현양태에서, 도 1a 및 1b와 관련하여 본원에 기술된 바와 같이, 기준 온도에서 주 분배 루프 내 제1 양의 물을 유지하는 단계(210)는 먼저 저장 탱크로부터 주 분배 루프로 제1 양의 물을 전달하거나, 저장 탱크로부터 주 분배 루프 내의 제1 양의 물을 보충하고, 제1 양의 물을 냉각기로 기준 온도로 냉각시키는 것을 추가로 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 설정점 온도와 관련된 입력을 수신하는 단계(220)는 가열 주기를 활성화하기 위해 OIT를 통해 사용자로부터 입력을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 입력은 설정점 온도에서 가열된 RODI(즉, 'HRODI')의 생산을 활성화하기 위해 버튼을 누르는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 사용자에 의해 선택된 명령은 일반적이며(예를 들어 "HEAT") 설정점 온도를 지정하지 않는다. 오히려 설정점 온도는 고정되어 공정 제어 시스템에 공지되어 있다. 일부 구현양태에서, 사용자는 원하는 설정점 온도를 설정하거나 입력할 수 있다.
일부 구현양태에서, 주 분배 루프에서 하위 분배 루프로 제2 양의 물을 전달하는 임의의 단계(225)는 먼저 하나 이상의 밸브를(예를 들어 프로세서에 의해) 닫힘 위치에서 개방 위치로 작동시켜 주 분배 루프와 하위 분배 루프 사이의 물 전달을 허용하고, 이어서 하나 이상의 밸브를 개방 위치에서 닫힘 위치로 이동시켜 주 분배 루프와 하위 분배 루프를 격리하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 제2 양의 물을 주 분배 루프로부터 하위 분배 루프로 전달하는 단계(225)는 주 분배 루프로부터 하위 분배 루프 내에 물을 보충하는 것을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 주 분배 루프와 하위 분배 루프는 유지 단계(210), 가열 단계(230), 유지 단계(240), 보존 단계(250) 및 냉각 단계(260) 동안 격리된다. 예를 들어, 방법(200)은 주 분배 루프와 하위 분배 루프를 격리하기 위해 하나 이상의 밸브(예를 들어, 프로세서에 의해)를 작동시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 두 분배 루프의 물이 기준 온도 또는 그 근처에서 정규화될 때까지 분배 루프는 격리된 상태로 유지된다.
일부 구현양태에서, 가열(230), 유지(240), 보존(250) 및 냉각(260) 단계는 분배 시스템의 하나 이상의 열 교환기에 의해 촉진된다. 예를 들어, 분배 시스템은 도 1a, 1b 및 1c의 실험실 용수 분배 루프 시스템(100)에 대해 자세히 기술된 것처럼 열 교환기를 포함할 수 있다.
냉각 단계(260)는 다양한 방식으로 촉발될 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 미리 결정된 시간 제한의 완료를 포함한다. 예를 들어, 시스템은 예를 들어 15분, 30분, 60분, 60분 초과 또는 그 사이의 개별 값 또는 범위값과 같이 미리 프로그래밍된 시간 제한을 가질 수 있다. 다른 예에서, 사용자는 특정 경우에 시간 제한을 입력할 수 있다. 따라서, 트리거는 해당 기간이 미리 정해진 제한 시간 및/또는 입력된 제한 시간에 도달했음을 타이머로부터 통지하는 것일 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 HRODI 요청의 종료와 관련된 사용자로부터의 추가 입력을 포함한다. 예를 들어, 사용자는 HRODI를 비활성화하기 위해 버튼(예를 들어, "COOL" 버튼)을 누를 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 오류 또는 경보, 예를 들어 수중의 비정상적이거나 안전하지 않은 상태를 경고하는 경보를 포함한다. 예를 들어, 오류 또는 경보는 분배 시스템, 분배 시스템의 물, 및/또는 분배 시스템을 수용하는 시설(예를 들어, 환경 조건)과 연관된 컴퓨팅 장치로부터 수신될 수 있다.
일부 구현양태에서, 인터페이스 유닛은 추가 기능을 제공할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 요청은 미래의 특정 시간에 계획되거나 예정될 수 있다. 예를 들어 HRODI 요청은 계획된 활동을 기반으로 향후 시간을 수동으로 예약할 수 있다. 일부 구현양태에서, 별개의 요청을 입력하는 대신, HRODI 요청은 특정 생산 공정을 기반으로 계획되거나 시작될 수 있다. 예를 들어, 특정 조성물의 생산을 위한 공식적인 공정이 계획되거나 진행 중인 경우, 공정 제어 시스템은 공식적인 생산 공정에 따라 HRODI 요청을 활성화하기 위해 공식적인 생산 공정의 데이터베이스를 기반으로 프로그래밍될 수 있다. 일부 구현양태에서, 생산 공정은 이산적인 시간 간격으로 다수의 HRODI 요청을 요구할 수 있다. 이에 따라 HRODI 요청은 시간을 기준으로 활성화될 수 있다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 추가적인 컴퓨팅 구성요소와 통신할 수 있으며, 그로부터 수신된 정보에 기반하여 HRODI 요청을 예정하거나 개시할 수 있다. 따라서 HRODI 요청은 표시된 생산 공정 단계 및/또는 추가 정보를 기반으로 시작될 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 물 분배 시스템의 주 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도가 구현양태에 따라 도시되어 있다. 방법(300)은 또한 도 2와 관련하여 논의된 방법(200)의 단계(210)의 하위 공정, 즉 기준 온도에서 주 분배 루프 내의 제1 양의 물을 유지하는 것을 예시할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 방법(300)은: 입력 장치를 통해 물의 기준 온도와 관련된 입력을 수신하는 단계(310); 분배 시스템의 주 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하는 단계(320); 일정 기간 동안 지속적으로 기준 온도에서 제1 양의 물을 유지하는 단계(330); 및 트리거에 응답하여 온도 제어를 종료하는 단계(340)를 포함한다.
일부 구현양태에서, 분배 시스템은 저장 탱크, 저장 탱크와 유체 연통하는 주 분배 루프, 및 주 분배 루프로부터 연장되어 다시 피드백되는 하위 분배 루프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 물 분배 시스템은 도 1a에 도시된 바와 같이 실험실 용수 분배 루프 시스템(100)일 수 있다.
일부 구현양태에서, 기준 온도와 관련된 입력을 수신하는 단계(310)는 냉각 주기를 활성화하기 위해 OIT를 통해 사용자로부터 입력을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 입력은 기준 온도에서 냉각된 RODI(즉, 'CRODI')의 생성을 활성화하기 위해 버튼을 누르는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 사용자에 의해 선택된 명령은 일반적이며(예를 들어 "COOL") 기준 온도를 지정하지 않는다. 오히려 기준 온도가 선택되어 공정 제어 시스템에 알려진다. 일부 구현양태에서, 사용자는 원하는 기준 온도를 설정하거나 입력할 수 있다. 일부 구현양태에서, 시스템은 시스템이 작동하는 동안 물을 기준 온도로 지속적으로 유지하도록 구성된다. 선택된 기준 온도는 일반적으로 실온, 약 68°F 내지 76°F이다. 따라서, 입력은, 예를 들어 초기 활성화, 일일 활성화, 또는 절전 모드 또는 최대 절전 모드를 벗어난 활성화 등 시스템을 활성화하는 것을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 주 분배 루프와 하위 분배 루프는 냉각 단계(320) 및 유지 단계(330) 동안 격리된다. 예를 들어, 방법(200)은 주 분배 루프의 기준 온도를 유지하기 위한 공정(300)에 영향을 주지 않고 하위 분배 루프 내부 물의 온도를 제어하기 위해 동시에 수행될 수 있다. 주 분배 루프와 하위 분배 루프를 격리하기 위해 하나 이상의 밸브가 (예를 들어, 프로세서에 의해) 작동될 수 있다. 일부 구현양태에서, 두 분배 루프의 물이 기준 온도 또는 그 근처에서 정규화될 때까지 분배 루프는 격리된 상태로 유지된다. 추가적인 구현양태에서, 두 분배 루프에서 물은, 예를 들어 활성화된 HRODI 요청이 없는 시간 동안 공정(300)에 의해 기준 온도로 냉각되고 유지될 수 있다.
일부 구현양태에서, 냉각 단계(320) 및 유지 단계(330)는 분배 시스템의 하나 이상의 냉각기 또는 열 교환기에 의해 촉진된다. 예를 들어, 분배 시스템은 도1a-1b의 실험실 용수 분배 루프 시스템(100)과 관련하여 전체적으로 기술된 냉각기를 포함할 수 있다.
종료 단계(340)는 다양한 방식으로 촉발될 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 미리 결정된 시간 제한의 완료를 포함한다. 예를 들어, 시스템은 사전 프로그래밍된 시간 제한, 예를 들어 15분, 30분, 1시간, 6시간, 12시간, 24시간, 24시간 초과 또는 개별 값 또는 그 사이의 범위값을 가질 수 있다. 다른 예에서, 사용자는 특정 경우에 시간 제한을 입력할 수 있다. 따라서, 트리거는 해당 기간이 미리 정해진 제한 시간 및/또는 입력된 제한 시간에 도달했음을 타이머로부터 통지하는 것일 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 CRODI 요청의 종료와 관련된 사용자로부터의 추가 입력을 포함한다. 예를 들어, 사용자는 CRODI를 비활성화하기 위해 버튼(예를 들어, "END" 버튼)을 누를 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 오류 또는 경보, 예를 들어 수중의 비정상적이거나 안전하지 않은 상태를 경고하는 경보를 포함한다. 예를 들어, 오류 또는 경보는 분배 시스템, 분배 시스템의 물, 및/또는 분배 시스템을 수용하는 시설(예를 들어, 환경 조건)과 연관된 컴퓨팅 장치로부터 수신될 수 있다.
일부 구현양태에서, 인터페이스 유닛은 추가 기능을 제공할 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 요청은 미래의 특정 시간에 계획되거나 예정될 수 있다. 예를 들어 CRODI 요청은 계획된 활동을 기반으로 향후 시간을 수동으로 예약할 수 있다. 일부 구현양태에서, 개별 요청을 입력하는 대신 CRODI 요청은 특정 생산 공정을 기반으로 계획되거나 시작될 수 있다. 예를 들어, 특정 조성물의 생산을 위한 공식적인 공정이 계획되거나 진행 중인 경우, 공정 제어 시스템은 공식적인 생산 공정에 따라 CRODI 요청을 활성화하기 위해 공식적인 생산 공정의 데이터베이스를 기반으로 프로그래밍될 수 있다. 일부 구현양태에서, 생산 공정은 개별 시간 간격으로 다수의 CRODI 요청을 요구할 수 있다. 따라서, CRODI 요청은 시간에 따라 활성화될 수 있다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 추가 컴퓨팅 구성요소와 통신할 수 있으며, 그로부터 수신된 정보에 기반하여 CRODI 요청을 예정하거나 개시할 수 있다. 따라서 CRODI 요청은 표시된 생산 공정 단계 및/또는 추가 정보를 기반으로 시작될 수 있다.
본원에 논의된 바와 같이, 주 분배 루프와 하위 분배 루프 사이의 밸브는 분배 루프의 격리를 허용하고 각 분배 루프에서 별도의 물의 온도를 유지하도록 프로세서에 의해 선택적으로 개방되고 닫힐 수 있다. 이제 도 4를 참조하면, 주 분배 루프 및 하위 분배 루프에서 흐름을 조절하기 위한 예시적인 컴퓨터-구현 방법(400)의 흐름도가 구현양태에 따라 도시되어 있다. 프로세서는 활성 HRODI 요청을 나타내는 신호를 수신(410)하고 HRODI 요청에 기반하여 주 분배 루프와 하위 분배 루프 사이의 하나 이상의 밸브를 닫을 수 있다(420). 이에 따라, 기준 온도로 유지되는 주 분배 루프에서 물 온도에 영향을 주지 않고, 하위 분배 루프에서 물 온도를 기준 온도로부터 설정점 온도까지 상승시킬 수 있다. 프로세서는 HRODI 요청의 완료를 나타내는 신호를 수신(430)하고 하위 분배 루프의 물 온도를 결정할 수 있다(440). 단계(450)에서, 프로세서는 하위 분배 루프의 물 온도가 기준 온도와 같은지 같지 않는지 결정한다. 부정적인 결정이 내려지면, 프로세서는 지연 기간(예를 들어 1분) 후에 단계 (440)로 복귀할 수 있다. 그러나, 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 다양한 지연 기간이 활용될 수 있다. 긍정적인 결정이 내려지고 하위 분배 루프의 물 온도가 기준 온도와 실질적으로 같으면 프로세서는 단계(460)로 진행하여 밸브를 개방할 수 있다. 따라서, 하위 분배 루프에서 물은 주 분배 루프 및/또는 저장 탱크로 반환될 수 있다. 하위 분배 루프가 저장 탱크로 직접 반환되는 구현양태에서, 공정(400)은 주 분배 루프와 하위 분배 루프 사이의 제1 밸브 및 하위 분배 루프와 저장 탱크 사이의 제2 밸브를 제어하기 위해 약간의 수정을 통해 구현될 수 있다.
실험실 용수 분배 루프 시스템(500)
이제 도 5를 참조하면, 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템(500)이 구현양태에 따라 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 실험실 용수 분배 루프 시스템(500)은 실험실 용수 생성 스키드(505), 실험실 용수 생성 스키드(505)와 유체 연통하는 저장 탱크(510), 저장 탱크(510)와 유체 연통하는 CRODI 물 분배 루프(515) 및 저장 탱크(510)와 유체 연통하는 HRODI 물 분배 루프(520)를 포함한다. 본 개시의 일부 구현양태에 따르면, 시스템(500)은 또한 저장 탱크(510)와 유체 연통하는 하나 이상의 추가적인 HRODI 물 분배 루프(520)를 포함할 수 있다. 시스템은 하나 이상의 출구(525)를 추가로 포함하며, 각각의 출구(525)는 CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520) 중 하나에 연결되어 그로부터 물을 분배한다. CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)는 하나 이상의 밸브(530)(예를 들어, 밸브(530a-d))를 통해 저장 탱크(510)와 선택적으로 연통할 수 있다. 도시된 바와 같이, CRODI 물 분배 루프(515)는 실험실 용수를 제1(예를 들어, 기준선) 설정점 온도로 유지하도록 구성된 냉각기(535a)를 포함한다. 마찬가지로, HRODI 물 분배 루프(520)는 저장 탱크(510)로부터 받은 실험실 용수의 온도를 제2(예를 들어, 상승된) 설정점 온도로 높이고 물을 제2 설정점 온도로 유지하도록 구성된 열 교환기(550)를 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 일부 구현양태에 따르면, HRODI 물 분배 루프(520)는 점선으로 표시된 임의의 냉각기(535b)를 포함할 수 있으며, 이는 실험실 용수가 저장 탱크(510)로 반환되기 전에 HRODI 물 분배 루프(520)에서 실험실 용수 온도를 다른 설정점 온도(예를 들어, 기준 온도로)로 낮추도록 구성된다. 시스템(500)은 정보 수신 및/또는 제어를 위한 입력 제공을 포함하는 사용자 또는 운영자가 시스템(500)과 인터페이스하기 위한 하나 이상의 인터페이스 유닛(565) 또는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)을 추가로 포함한다.
물 생성 스키드
물 생성 스키드(505)는 식수 또는 실험실 용수로 처리될 수 있는 다른 물을 수용하기 위한 물 공급원을 포함할 수 있다. ASTM 유형 II의 표준을 바람직하게 충족하는 실험실 용수를 생성하기 위해 다양한 처리 단계가 사용될 수 있다. 예를 들어, 식수는 물 생성 스키드(505)에 의해 다양한 매체에 의해 여과되고, 연화되고, 염소가 제거되고, 탈이온화되고, 증류되고/또는 살균될 수 있다. 따라서, 물 생성 스키드(505)는 다양한 처리 구성요소를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 물에서 입자상 물질을 제거하기 위한 다중매체 필터 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서 다중매체 필터는 10 μm 이상의 크기 또는 직경을 갖는 미립자를 제거하도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서 다중매체 필터는 5 μm 이상의 크기 또는 직경을 갖는 미립자를 제거하도록 구성될 수 있다. 다중매체 필터는 점점 더 작은 크기의 미립자를 점차적으로 제거하기 위해 다수의 단계 또는 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중매체 필터는 하나 이상의 자갈 층, 하나 이상의 석류석 층, 하나 이상의 무연탄 층, 하나 이상의 굵은 모래 층, 하나 이상의 고운 모래 층 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 매체층은 사전 역세척되고 배수될 수 있다. 일부 구현양태에서, 각 매체층은 역세척 후 자립형 재층화가 가능하도록 비중에 맞게 배열되고 선택될 수 있다. 예를 들어, 매체층은 비중에 따라 위에서 아래로 오름차순으로 배열될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 물에서 경도 이온을 제거하도록 구성된 연수기 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서, 연수기는 물에서 칼슘 이온(Ca2+), 마그네슘 이온(Mg2+) 및/또는 기타 금속 이온을 제거하도록 구성된다. 일부 구현양태에서, 연수기는 이온 교환을 통해 칼슘 및 마그네슘 이온을 제거하도록 구성된다. 예를 들어, 물은 수지 비드(예를 들어, NaCO2 입자를 함유한 비드)로 구성된 필터 베드를 통과할 수 있으며, 이에 따라 Ca2+ 및 Mg2+ 양이온이 비드(예를 들어, COO- 음이온)에 결합하고 나트륨 양이온(Na+)을 물에 방출한다. 일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 연수기와 연통되고, 예를 들어 물 공급원으로부터 Ca2+ 및 Mg2+ 양이온을 연속적으로 제거하기 위해 NaCO2 입자의 수준을 유지하도록 연수기를 재생하도록 구성된 염수 탱크 및 에덕터를 추가로 포함할 수 있다. 추가적인 구현양태에서, 연수기는 칼슘을 CaCO3으로 침전시키고 마그네슘을 Mg(OH)2로 침전시키기 위해 소석회, 예를 들어 Ca(OH)2 및 소다회, 예를 들어 Na2CO3로 물을 처리하도록 구성될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 탄소 베드 필터 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서, 탄소 베드 필터는 물에서 염소 및 기타 미량 유기 화합물을 제거하도록 구성된다. 일부 구현양태에서, 탄소 베드 필터는 물 속의 클로라민(예를 들어, NH2Cl, NHCl2, NCl3)을 염소, 암모니아 및/또는 암모늄으로 분해하도록 구성된다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 용해된 암모니아, CO2 및/또는 미량 하전된 화합물 및 원소를 제거하도록 구성된 하나 이상의 혼합 탈이온(DI) 베드를 포함한다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 유기 화합물을 제거하기 위한 추가적인 유형의 이온 교환 베드를 포함한다. 이온 교환 베드는 다양한 유형의 입자를 제거하기 위해 다양한 크기와 특성의 수지 비드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 베드는 강산 양이온 교환 수지, 약산 양이온 교환 수지, 강염기 음이온 교환 수지, 약염기 음이온 교환 수지 및/또는 킬레이트 수지를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 미량 화합물, 암모늄, 탄소 미세물 및/또는 기타 미립자 물질, 미생물 및/또는 내독소를 물에서 제거하도록 구성된 역삼투 여과 단계를 포함한다. 예를 들어, 역삼투 단계는 반투막 및 물에 삼투압보다 큰 압력을 가하여 막을 통해 물이 확산되도록 구성된 펌프를 포함할 수 있다. 역삼투의 효능은 압력, 용질 농도 및 기타 조건에 따라 달라지므로, 역삼투 여과 단계에는 역삼투 유닛 내의 조건을 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 센서가 포함될 수 있다. 예를 들어, 역삼투 여과 단계는 입구 전도도 모니터, 투과 전도도 모니터, 농축 유량계, 투과 유량계, 흡입 압력 표시기, 고압 킬 스위치 및/또는 기기 공기 압력 스위치를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 물 속의 미생물을 비활성화하도록 구성된 자외선(UV) 광 단계를 포함한다. 예를 들어, 물 생성 스키드(505)는 미생물을 비활성화하도록 구성된 185 nm, 254 nm, 265 nm의 파장 및/또는 추가 파장의 UV 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 UV 광원을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광원은 온도 변화로부터 UV 광원을 절연하기 위해 그 위에 석영 램프 슬리브를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광 단계는 UV 광 단계 내 물의 전체 부피에 걸쳐 미생물을 비활성화할 수 있는 제곱 센티미터당 마이크로와트 초(μW-s/cm2)의 용량으로 광을 방출하도록 구성된다. UV 광 단계 내에서 방출되는 광의 용량은 내부 부피, 하나 이상의 UV 광원의 광 강도, 및 UV 광 단계를 통과하는 물의 유속에 기반할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광 단계는 UV 광 단계를 통해 물의 철저한 혼합을 촉진하여 물이 UV 광에 더 많이 노출되도록 하기 위해 내부 배플(예를 들어, 나선형 배플 또는 정적 혼합기)을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 식수에서 오염 물질을 제거하기 위한 하나 이상의 필터 카트리지를 포함한다. 예를 들어, 본원에 기술된 물 생성 스키드(505)의 다양한 단계 중 하나 이상이 카트리지 형태로 제공될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)는 본원에 기술된 방식에서 다양한 단계를 통해 물의 흐름을 제어, 유지 및 조절하고 물을 처리하기 위해 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 추가 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 물 생성 스키드(505)는 물 생성 스키드(505)의 다양한 단계에서 물을 처리하고 적절한 조건을 유지하는 데 필요한 분배 펌프, 부스터 펌프, 원심 펌프, 트랜스미터, 밸브, 전원, 센서 및 전기 회로를 포함할 수 있다.
물 저장 탱크
도 5를 다시 참조하면, 물 생성 스키드(505)는 물 생성 스키드(505)로부터 실험실 용수를 수용하고 그 안에 물을 저장하도록 구성된 저장 탱크(510)와 유체 연통한다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크(510)는 물 생성 스키드(505)에 의한 처리 후 실험실 용수의 품질을 유지하도록 구성된다. 또한, 저장 탱크(510)는 본원에 추가로 기술된 것처럼 물을 분배 루프에 분배하도록 구성될 수 있다. 저장 탱크는 또한 CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)의 일부가 아닌 배관 및 출구와 유체 연통할 수 있다. 도시된 바와 같이, 저장 탱크(510)는 물이 저장 탱크(510)와 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프(515)(예를 들어, 밸브(530a 및 530b)) 및 HRODI 물 분배 루프(520)(예를 들어, 밸브(530c 및 530d)) 사이에서 흐르도록 선택적으로 허용하기 위한 하나 이상의 밸브(530)를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(505)로부터 저장 탱크(510)에 의해 수용된 실험실 용수의 온도가 상승될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 다양한 여과 및 처리 단계로 인해 실험실 용수의 온도가 상승할 수 있다. 따라서, 저장 탱크(510)에서 물은 시간이 지남에 따라 주변 온도로 수동적으로 냉각될 수 있고, 추가로 기술된 바와 같이 CRODI 물 분배 루프(515)에 들어갈 때 냉각기를 사용하여 능동적으로 냉각될 수 있거나, HRODI 물 분배 루프(520)에 들어갈 때 열 교환기를 사용하여 물의 온도를 유지하거나 추가로 높이기 위해 능동적으로 가열될 수 있다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크(510)는 실험실 용수를 능동적으로 냉각 및/또는 가열하기 위한 하나 이상의 냉각기 및 열 교환기를 포함할 수 있다.
CRODI 및 HRODI 물 분배 루프
도 5를 계속 참조하면, CRODI 물 분배 루프(515)는 저장 탱크(510)와 유체 연통한다. CRODI 물 분배 루프(515)는 제1 단부에서 저장 탱크(510)로부터 실험실 용수를 수용하고 CRODI 물 분배 루프(515)를 통해 물을 순환하도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(515)는 추가적으로 제2 단부에서 저장 탱크(510)와 유체 연통한다. CRODI 물 분배 루프(515)는 CRODI 물 분배 루프(515)를 통한 물의 순환 후에 제2 단부에서 실험실 용수를 저장 탱크(510)로 반환하도록 구성될 수 있다.
일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(515)는 내부의 실험실 용수를 기준 온도로 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 기준 온도는 대략 실온일 수 있다. 다른 예에서, 기준 온도는 약 18℃ 내지 약 25℃일 수 있다. 추가 예에서, 기준 온도는 실온보다 낮을 수 있으며, 예를 들어 약 18℃ 내지 약 22℃일 수 있다.
일부 구현양태에서 CRODI 물 분배 루프(515)는 실험실 용수를 기준 온도로 유지하도록 구성된 냉각기(535a)를 포함한다. 냉각기(535a)는 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 냉각기(135)와 구조적으로 및/또는 기능적으로 유사할 수 있다. 따라서, 냉각기(535a)는 기준 온도를 유지하기 위해 필요에 따라 실험실 용수를 냉각시키기 위해 CRODI 물 분배 루프(515)에 근접하여 유체를 순환시킬 수 있다. 냉각기(535a)에서 유체는 냉각된 글리콜(예를 들어, 프로필렌 글리콜), 냉각수 또는 실험실 용수 외부로 열을 전달할 수 있는 다른 유체일 수 있다. 냉각기(535a)와 CRODI 물 분배 루프(515) 사이에는 유체가 교환되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 냉각기(535a)와 CRODI 물 분배 루프(515)의 유체는 직접적인 접촉 및/또는 전달 없이 그들 사이의 하나 이상의 인터페이스 표면을 통해 열을 교환한다.
일부 구현양태에서 저장 탱크(510)에 저장된 실험실 용수는 수동적으로 기준 온도 또는 그 근처, 예를 들어 25℃로 냉각되고 유지될 수 있다. 이에 따라, 냉각기(535a)는 상시 가동되지 않을 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(535a)는 신선한 실험실 용수를 기준 온도로 냉각하기 위해 대량의 실험실 용수가 생성될 때 활성화된다. 일부 구현양태에서 CRODI 물 분배 루프(515)는 실험실 용수를 저장 탱크(510)에서 물 온도와 다른 온도로 유지하도록 구성된다.
냉각기(535a)는 유체 이동을 제어하고/하거나 유체를 모니터링하기 위한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각기(535a)는 하나 이상의 펌프, 밸브(예를 들어, 양방향 밸브), 전원, 센서 및/또는 전기 회로를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(535a)는 압축기, 증발기 및/또는 응축기를 포함할 수 있다. 분배 루프에서 온도를 유지하는 추가 방식은 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 것처럼 고려된다.
일부 구현양태에서, 보다 일관되고/하거나 보다 정밀한 온도 제어를 제공하기 위해 다수의 냉각기(535)가 CRODI 물 분배 루프(515)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 더욱이, 냉각기(535a)가 CRODI 물 분배 루프(515)의 시작 부분에 근접하게 도시되어 있지만, 냉각기(535a)는 루프를 따른 임의의 지점에서 CRODI 물 분배 루프(515)와 인터페이스할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)는 HRODI 물 분배 루프(520)의 제1 단부에서 저장 탱크(510)와 유체 연통하고 그로부터 실험실 용수를 수용하도록 구성될 수 있다. 추가 구현양태에 따르면, HRODI 물 분배 루프(520)는 또한 저장 탱크(510) 및 하나 이상의 밸브를 통해 CRODI 물 분배 루프(515)와 유체 연통할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)는 저장 탱크(510) 및/또는 CRODI 물 분배 루프(515)의 기준 온도와 다른 설정점 온도에서 실험실 용수를 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 실험실 용수는 저장 탱크(510)와 CRODI 물 분배 루프(515)에 의해 약 18℃ 내지 약 25℃로 유지되고, HRODI 물 분배 루프(520)는 실험실 용수를 약 53℃ 내지 약 57℃로 유지할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)에 대한 설정점 온도는 가변적이며 사용자로부터의 입력 및/또는 특정 절차와 연관된 매개변수에 기반하여 조정될 수 있다.
일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)는 CRODI 물 분배 루프(515)로부터 받은 실험실 용수의 온도를 설정점 온도로 높이고 물을 설정점 온도로 유지하도록 구성된 열 교환기(550)를 포함한다. 열 교환기(550)는 도 1a 및 도 1c와 관련하여 기술된 열 교환기(150)와 구조적으로 및/또는 기능적으로 유사할 수 있다. 이와 같이, 열 교환기(550)는 HRODI 물 분배 루프(520)에 근접하여 가열된 유체(예를 들어, 증기 또는 온수)를 순환시켜 실험실 용수를 지속적으로 가열하고 설정점 온도(예를 들어, 약 57℃)를 유지할 수 있다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(550)는 가열된 유체, 예를 들어 증기를 수용하기 위한 보일러를 포함하거나 보일러와 유체 연통할 수 있다. 열 교환기(550)와 HRODI 물 분배 루프(520) 사이에는 유체가 교환되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 오히려, 열 교환기(550)와 HRODI 물 분배 루프(520)의 유체는 직접적인 접촉 및/또는 전달 없이 하나 이상의 인터페이스 표면을 통해 열을 교환한다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(550)는 폐쇄형 재순환 시스템으로 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(550)는 개방형 재순환 시스템으로 구성될 수 있다. 다양한 유형의 가열 유닛 및 그 구성이 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 알려진 바와 같이 본원에서 구현될 수 있다.
열교환기(550)는 가열된 유체 이동을 제어하고/하거나 가열된 유체를 모니터링하기 위한 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 교환기(550)는 하나 이상의 펌프, 밸브(예를 들어 양방향 밸브), 전원, 센서 및/또는 전기 회로를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 보다 일관되고/하거나 보다 정밀한 온도 제어를 제공하기 위해 다수의 열 교환기(550)가 HRODI 물 분배 루프(520)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 또한, 열 교환기(550)가 HRODI 물 분배 루프(520)의 단부 부분에 근접하게 도시되어 있지만, 열 교환기(550)는 루프를 따른 임의의 지점에서 HRODI 물 분배 루프(520)와 인터페이스할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)는 실험실 용수를 저장 탱크 510으로 반환하기 전에 HRODI 물 분배 루프(520)에서 실험실 용수 온도를 다른 설정점 온도(예를 들어, 기준 온도)로 낮추도록 구성된 임의의 냉각기(535b)를 포함할 수 있다. 냉각기(535b)는 CRODI 물 분배 루프(515)와 관련하여 기술된 냉각기(535a) 및 도 1a 및 1b와 관련하여 기술된 냉각기(135)와 구조적으로 및/또는 기능적으로 유사할 수 있다. 따라서, 냉각기(535b)는 HRODI 물 분배 루프(520)에 근접하여 유체를 순환시켜 실험실 용수를 냉각시키고 필요에 따라 그 온도를 낮출 수 있다. 냉각기(535b)에서 유체는 냉각된 글리콜(예를 들어, 프로필렌 글리콜), 냉각수 또는 실험실 용수 외부로 열을 전달할 수 있는 다른 유체일 수 있다. 냉각기(535b)와 HRODI 물 분배 루프(520) 사이에는 유체가 교환되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 냉각기(535b)와 HRODI 물 분배 루프(520)의 유체는 직접적인 접촉 및/또는 전달 없이 그들 사이의 하나 이상의 인터페이스 표면을 통해 열을 교환한다.
냉각기(535b)는 유체 이동을 제어하고/하거나 유체를 모니터링하기 위한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각기(535b)는 하나 이상의 펌프, 밸브(예를 들어, 양방향 밸브), 전원, 센서 및/또는 전기 회로를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(535b)는 압축기, 증발기 및/또는 응축기를 포함할 수 있다. HRODI 물 분배 루프(620)에서 실험실 용수의 온도를 낮추는 추가적인 방식이 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 것처럼 고려된다. 더욱이, 냉각기(535b)가 HRODI 물 분배 루프(520)의 단부 부분에 근접하게 도시되어 있지만, 냉각기(535b)는 루프를 따른 임의의 지점에서 HRODI 물 분배 루프(520)와 인터페이스할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
HRODI 물 분배 루프(520)의 상승된 온도는 활성화 및 비활성화될 수 있는 선택적 특징이라는 것을 이해해야 한다. 따라서 특정 기간 동안 HRODI 물 분배 루프 (520)의 실험실 용수는 상승하지 않을 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)는 CRODI 물 분배 루프(515) 및/또는 저장 탱크(510)와 실질적으로 일치하는 기준 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, HRODI 물 분배 루프(520)에서 실험실 용수 온도는 본원에 기술된 바와 같이 주위 온도일 수 있다.
일부 구현양태에서 HRODI 물 분배 루프(520)는 설정점 온도에서 사용되지 않는 실험실 용수를 재활용하기 위해 실험실 용수를 저장 탱크(510)로 다시 순환시킬 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)는 저장 탱크(510)를 통해 CRODI 물 분배 루프(515)와 유체 연통할 수 있다. 일부 구현양태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, HRODI 물 분배 루프(520)는 저장 탱크(510)와 직접 유체 연통할 수 있고, 물을 직접 저장 탱크로 반환할 수도 있다. 일부 구현양태에서 HRODI 물 분배 루프(520)의 열 교환기(550) 및/또는 추가적인 열 교환기 또는 냉각기(예를 들어, 냉각기(535b))는 저장 탱크(510)로 분배 전에 HRODI 물 분배 루프(520) 내의 실험실 용수를 기준 온도로 다시 냉각할 수 있다. 추가 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)는 물을 저장 탱크(510)로 전달하기 전에 실험실 용수가 HRODI 물 분배 루프(520) 내의 기준 온도까지 수동적으로 냉각되도록 허용할 수 있다. HRODI 물 분배 루프(520)에서 실험실 용수의 온도를 낮추는 추가적인 방법은 통상의 지식을 가진 당업자에게 명백할 수 있는 바와 같이 고려된다.
HRODI 물 분배 루프(520)로부터 가열된 실험실 용수를 다시 저장 탱크(510)로 재순환시킴으로써, 실험실 용수가 보존되고 폐기물이 최소화된다. 일반적으로 고도로 정제된 실험실 용수의 생산은 장비, 소모품 및 요구되는 정밀도로 인해 비용이 많이 들고 시간 소모적이며 에너지 집약적이다. 임의로, 본원에 기술된 대로 HRODI 물 분배 루프(520)에서 가열된 실험실 용수를 재활용함으로써 비용을 크게 줄일 수 있다. 기술된 시스템과 방법에 의해 물의 즉각적인 이용가능성과 물의 효율적인 사용이 동시에 달성될 수 있다.
일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)는 저장 탱크(510) 및 하나 이상의 전방향 또는 양방향 밸브(도시되지 않음)를 통해 선택적으로 연통할 수 있다. 따라서, CRODI 물 분배 루프(515), HRODI 물 분배 루프(520) 및 저장 탱크(510) 사이에 실험실 용수가 전달된 후, HRODI 물 분배 루프(520) 및 CRODI 물 분배 루프(515) 각각의 실험실 용수는 각각의 개별 설정점 온도에서 각각의 분배 루프의 물을 유지하기 위해 하나 이상의 밸브를 닫음으로써 격리될 수 있다. 예를 들어, HRODI 물 분배 루프(520)의 물은 하나 이상의 밸브가 닫혀 있는 동안 그 안에서 순환할 수 있다. HRODI 물 분배 루프(520)로부터 물이 소비됨에 따라, 하나 이상의 밸브가 개방되어 저장 탱크(510)로부터의 물 공급을 보충할 수 있다(예를 들어, 밸브(530d)를 통해). 설정점 온도에서 물의 사용이 주어진 경우에 완료되면, 밸브가 개방되어서 물을 저장 탱크(510)로 반환할 수 있다(예를 들어, 밸브(530c)를 통해).
CRODI 물 및 HRODI 물 분배 루프 시스템은 수동, 수동 및 자동으로 작동될 수 있고 완전 자동화될 수 있다. 자동화된 작동을 위해 컴퓨터 프로세서와 전기 제어 밸브 및 열 교환기를 사용할 수 있다. 컴퓨터 기술을 사용하여 자동화된 제어를 위한 예시적인 접근 방식이 본원에 제공된다.
일부 구현양태에서, 밸브(130)는 본원에 추가로 기술된 바와 같이 프로세서와 전기적으로 통신하고 전기 신호를 통해 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 밸브를 열고 닫도록 액추에이터에 작동가능하게 연결된다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 양방향 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 제로-정적 티 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(130)는 밸브를 열고 닫도록 서보 모터에 작동가능하게 연결될 수 있다. 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 추가적인 유형의 밸브가 본원에서 고려된다.
CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)는 각각 "꼬리-추적" 구성으로 완전한 루프를 형성하여 각각의 루프 내에서 순환을 허용할 수 있다. 추가적인 구현양태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520) 각각으로의 진입 및 배출은 별도의 연결 채널을 통해 발생할 수 있다. 예를 들어, 저장 탱크(510)로부터 CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)로의 진입은 각각의 밸브(530a 및 530d)를 통해 발생할 수 있고 CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)로부터 저장 탱크(510)로 배출은 각각의 밸브(530b, 530c)를 통해 발생할 수 있다.
CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)는 그로부터 실험실 용수를 분배하기 위한 하나 이상의 출구(525)를 추가로 포함할 수 있다. 출구(525)는 시설 내의 다양한 전용 공간에 걸쳐 제공될 수 있다. 일부 구현양태에서, 분배 루프(515, 520) 각각에 대한 출구(525)는 독특한 목적을 위해 의도된다. 예를 들어, CRODI 물 분배 루프(515)에서 냉각수 또는 주변 물은 세척, 헹굼 및 화학적 및/또는 생명공학 공정에 충분할 수 있다. 그러나 배지 준비, 완충액 준비 등을 위해 정밀하게 제어된 온도의 가열수가 필요할 수 있으며 HRODI 물 분배 루프(520)와 연통하는 출구(525)에 의해 제공될 수 있다.
일부 구현양태에서, 출구(525) 중 적어도 일부는 수동 출구, 예를 들어 수도꼭지, 싱크대, 벽걸이형 물 출구, 매체/완충액 출구 등이 될 수 있으며, 이는 사용자가 수동으로 조작할 수 있다. 일부 구현양태에서 출구(525) 중 적어도 일부는 냉장고, 유리 제품용 세척 기기 및 기타 실험실 용품, 인큐베이터 및/또는 오토클레이브 기계와 같은 기기에 실험실 용수 공급을 연결하는 자동 출구일 수 있다. 임의의 유형의 출구(525)는 기능이나 선호도에 따라 수동 또는 자동으로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(515)는 CRODI 물 분배 루프(515) 내에서 물 순환 전용의 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(520)는 HRODI 물 분배 루프(520) 내에서 물 순환 전용의 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 물은 각각의 CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520) 내에서 독립적으로 순환할 수 있으며, 그 사이의 하나 이상의 밸브(예를 들어, 밸브(530a-d)는 닫혀 있다. 따라서, 각각의 CRODI 물 분배 루프(515)와 HRODI 물 분배 루프(520)는 물이 서로 격리된 경우에도 그 내부에서 순환될 수 있도록 하나 이상의 전용 펌프를 가질 수 있다. 다른 예에 따르면, 물은 예를 들어 저장 탱크(510)를 통해 CRODI 물 분배 루프(515)와 HRODI 물 분배 루프(520) 모두를 통해 순환할 수 있으며, 그들 사이의 하나 이상의 밸브(예를 들어, 밸브(530a-d))는 열려 있다. 따라서, CRODI 물 분배 루프(515)와 HRODI 물 분배 루프(520)는 서로 격리되지 않은 경우 물이 순환될 수 있도록 하나 이상의 펌프를 공유할 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)의 하나 이상의 펌프는 원심 펌프이다. 그러나, 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 추가적인 유형의 펌프가 본원에서 활용될 수 있다.
CRODI 물 분배 루프(515), HRODI 물 분배 루프(520), 출구(525) 및/또는 시스템(500)의 추가 배관를 형성하는 배관은 탄소강 배관 및 부속품을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 배관은 배관 내의 물 온도를 효율적으로 유지하기 위해, 예를 들어 유리 섬유 단열재 및/또는 재킷으로 단열될 수 있다. 일부 구현양태에서 재킷은 PVC 재킷(예를 들어, 실내 배관용) 또는 알루미늄 재킷(예를 들어, 실외 배관용)일 수 있다.
일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(515) 및 HRODI 물 분배 루프(520)는 분배 시스템으로부터 에너지를 배출하도록 구성된 하나 이상의 배기 팬에 작동가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 각각의 물 분배 루프의 배기 팬은 열을 배출하고 분배 시스템의 상태를 유지하기 위해 동시에 작동할 수 있다. 일부 구현양태에서, 배기 팬은 시설 내 공기 가열 및 기타 목적을 위해 분배 시스템으로부터 배출된 에너지(예를 들어, 열)를 재활용할 수 있는 하나 이상의 코일 및 하나 이상의 스트로빅 팬을 포함하는 에너지 회수 유닛을 형성할 수 있다.
각각의 실험실 용수 분배 루프(515 및 520)는 실험실 용수의 하나 이상의 매개변수를 모니터링하도록 구성된 센서 및/또는 경보의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 어레이는 온도, 전도도, 총 유기탄소, 분배 압력 및/또는 루프 압력을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 하나 이상의 매개변수가 원하는 범위에 접근하거나 벗어나는 경우 통지 또는 경보가 울릴 수 있다.
각각의 분배 루프(515 및 520)는 비례-적분-미분(PID) 제어 루프에서 실험실 용수를 조절하도록 구성된 센서 및 전기 제어 구성 요소로 구성될 수 있다. PID 루프에서 센서는 설정된 매개변수와의 편차를 지속적으로 평가하는 데 사용될 수 있으며 제어 장치는 최소한의 지연으로 설정된 매개변수를 복원하기 위한 수정을 구현할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 사실상 연속적인 방식으로 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 있으며, 열 교환기는 각 분배 루프에 대한 기준 온도 및/또는 설정점 온도를 유지하기 위해 필요에 따라 수정을 구현하는 데 사용될 수 있다.
시스템(500)의 구성 요소와 관련하여 본원에 기술된 다양한 밸브 중 임의의 밸브는 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 알려진 임의의 유형의 밸브를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 밸브는 양방향 밸브, 제로-정적 티 밸브, 솔레노이드 밸브, 서보 모터-제어 밸브 등을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 개시된 특징 또는 구성요소 중 임의의 것은 본원에 기술된 임의의 목적을 위해 중복적으로 제공될 수 있으며, 보다 일관된 조건을 달성하고/하거나 실패 확률을 감소시키기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 열 교환기, 팬, 분배 펌프, 센서 등은 본원에 기술된 목적을 위해 이중 또는 삼중으로 제공될 수 있다.
제어 시스템 및 방법
본원에 기술된 실험실 용수 분배 루프 시스템(500)은 공정 제어 시스템을 통해 제어될 수 있다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 하나 이상의 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC)를 포함한다.
공정 제어 시스템은 사용자 또는 운영자가 정보 수신 및/또는 입력 제공을 포함하여 시스템(500)과 인터페이스하기 위한 하나 이상의 인터페이스 유닛 또는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)(565)을 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, OIT(565)는, 예를 들어 장비 스키드의 NEMA 4 제어 패널에 장착된 장비 스키드에 국부적으로 연결될 수 있다. 일부 구현양태에서, OIT(565)는 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자라면 쉽게 알 수 있듯이 유선 또는 무선 연결을 통해 실험실 용수 분배 루프 시스템(500)에 원격 위치하여 연결될 수 있다. 일부 구현양태에서, OIT(565)는 태블릿이나 휴대폰과 같은 휴대용 장치에서 소프트웨어 애플리케이션으로 구현될 수 있다.
일부 구현양태에서, OIT(565)는 디스플레이 및 입력 장치, 예를 들어 터치스크린, 키보드 및/또는 키패드를 포함한다. 일부 구현양태에서, OIT(565)는 장비의 운영자 모니터링 및 제어를 제공하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현양태에서 OIT (565)는 실험실 용수 분배 루프 시스템(500)의 섹션에서 온도를 설정하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현양태에서 OIT는 시스템 조건, 경고, 통지, 경보 등을 시각화하는 데 사용될 수 있다.
OIT(565)는 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 본원에 기술된 다양한 기능을 수행하기 위해 트랜스미터, 솔레노이드, 분석기, 전원, 센서, 전기 회로 및 비상 제어를 포함하지만 이에 국한되지 않는 다양한 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다.
실험실 용수 분배 루프 시스템(600)
이제 도 6을 참조하면, 예시적인 실험실 용수 분배 루프 시스템(600)이 일 구현양태에 따라 도시된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 실험실 용수 분배 루프 시스템(600)은 실험실 용수 생성 스키드(605), 실험실 용수 생성 스키드(605)와 유체 연통하는 저장 탱크(610), 저장 탱크(610)와 유체 연통하는 제1 및 제2 CRODI 물 분배 루프(615a 및 615b)(CRODI 물 분배 루프(615)와 함께), 및 저장 탱크(610)와 유체 연통하는 HRODI 물 분배 루프(620)을 포함한다. 본 개시의 일부 구현양태에 따르면, 시스템(600)은 또한 저장 탱크(610)와 유체 연통하는 하나 이상의 추가 HRODI 물 분배 루프(620)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 CRODI 물 분배 루프(615a, 615b)는 서로 구조적으로나 기능적으로 서로 유사할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 달리 언급하지 않는 한, 제1 및 제2 CRODI 물 분배 루프(615a, 615b)는 본원에서 함께 언급된다. 시스템은 하나 이상의 출구(625)를 추가로 포함하며, 각 출구(625)는 CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620) 중 하나에 연결되어 그로부터 실험실 용수를 분배한다. CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)는 하나 이상의 밸브(630)(예를 들어, 밸브(630a-f))를 통해 저장 탱크(610)와 선택적으로 연통할 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 CRODI 물 분배 루프(615)는 실험실 용수를 제1(예를 들어, 기준) 설정점 온도로 유지하도록 구성된 냉각기(635)(예를 들어, 냉각기(635a 및 635b))를 포함할 수 있다. 마찬가지로, HRODI 물 분배 루프(620)는 저장 탱크(610)로부터 받은 실험실 용수의 온도를 제2(예를 들어, 상승된) 설정점 온도로 높이고 물을 제2 설정점 온도로 유지하도록 구성된 열 교환기(650)를 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 일부 구현양태에 따르면, HRODI 물 분배 루프(620)는 점선으로 표시된 임의의 냉각기(635c)를 포함할 수 있으며, 이는 실험실 용수를 저장탱크(610)로 반환하기 전에 HRODI 물 분배 루프(620)의 실험실 용수 온도를 다른 설정점 온도(예를 들어, 기준 온도)로 낮추도록 구성된다. 시스템(600)은 사용자 또는 운영자가 정보 수신 및/또는 이의 제어를 위한 입력 제공을 포함하는 시스템(600)과 인터페이스하기 위한 하나 이상의 인터페이스 유닛 또는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)(665)를 추가로 포함한다.
물 생성 스키드
물 생성 스키드(605)는 식수 또는 실험실 용수로 처리될 수 있는 다른 물을 수용하기 위한 물 공급원을 포함할 수 있다. ASTM 유형 II의 표준을 바람직하게 충족하는 실험실 용수를 생성하기 위해 다양한 처리 단계가 사용될 수 있다. 예를 들어, 식수는 물 생성 스키드(605)에 의해 다양한 매체에 의해 여과되고, 연화되고, 염소가 제거되고, 탈이온화되고, 증류되고/되거나 살균될 수 있다. 따라서, 물 생성 스키드(605)는 다양한 처리 구성요소를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 물에서 입자상 물질을 제거하기 위한 다중매체 필터 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서, 다중매체 필터는 10 μm 이상의 크기 또는 직경을 갖는 미립자를 제거하도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서 다중매체 필터는 5 μm 이상의 크기 또는 직경을 갖는 미립자를 제거하도록 구성될 수 있다. 다중매체 필터는 점점 더 작은 크기의 미립자를 점차적으로 제거하기 위해 다수의 단계 또는 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다중매체 필터는 하나 이상의 자갈 층, 하나 이상의 석류석 층, 하나 이상의 무연탄 층, 하나 이상의 굵은 모래 층, 하나 이상의 고운 모래 층 및/또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 매체층은 미리 역세척되고 배수될 수 있다. 일부 구현양태에서, 각 매체층은 역세척 후 자립형 재층화가 가능하도록 비중에 맞게 배열되고 선택될 수 있다. 예를 들어, 매체층은 비중에 따라 위에서 아래로 오름차순으로 배열될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 물에서 경도 이온을 제거하도록 구성된 연수기 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서, 연수기는 물에서 칼슘 이온(Ca2+), 마그네슘 이온(Mg2+) 및/또는 기타 금속 이온을 제거하도록 구성된다. 일부 구현양태에서, 연수기는 이온 교환을 통해 칼슘 및 마그네슘 이온을 제거하도록 구성된다. 예를 들어, 물은 수지 비드(예를 들어, NaCO2 입자를 함유한 비드)로 구성된 필터 베드를 통과할 수 있으며, 이에 따라 Ca2+ 및 Mg2+ 양이온이 비드(예를 들어, COO- 음이온)에 결합하고 나트륨 양이온(Na+)을 물에 방출한다. 일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 연수기와 연통되고, 예를 들어 물 공급원으로부터 Ca2+ 및 Mg2+ 양이온을 연속적으로 제거하기 위해 NaCO2 입자의 수준을 유지하여 연수기를 재생하도록 구성되는 염수 탱크 및 에덕터를 추가로 포함할 수 있다. 추가적인 구현양태에서, 연수기는 칼슘을 CaCO3으로 침전시키고 마그네슘을 Mg(OH)2로 침전시키기 위해 소석회, 예를 들어 Ca(OH)2 및 소다회, 예를 들어 Na2CO3로 물을 처리하도록 구성될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 탄소 베드 필터 단계를 포함한다. 일부 구현양태에서, 탄소 베드 필터는 물에서 염소 및 기타 미량 유기 화합물을 제거하도록 구성된다. 일부 구현양태에서, 탄소 베드 필터는 물 속의 클로라민(예를 들어, NH2Cl, NHCl2, NCl3)을 염소, 암모니아 및/또는 암모늄으로 분해하도록 구성된다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 용해된 암모니아, CO2 및/또는 미량 하전된 화합물 및 원소를 제거하도록 구성된 하나 이상의 혼합 탈이온(DI) 베드를 포함한다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 바와 같이 유기 화합물을 제거하기 위한 추가 유형의 이온 교환 베드를 포함한다. 이온 교환 베드는 다양한 유형의 입자를 제거하기 위해 다양한 크기와 특성의 수지 비드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 베드는 강산 양이온 교환 수지, 약산 양이온 교환 수지, 강염기 음이온 교환 수지, 약염기 음이온 교환 수지 및/또는 킬레이트 수지를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 미량 화합물, 암모늄, 탄소 미세물 및/또는 기타 미립자 물질, 미생물 및/또는 내독소를 물에서 제거하도록 구성된 역삼투 여과 단계를 포함한다. 예를 들어, 역삼투 단계는 반투막 및 물에 삼투압보다 큰 압력을 가하여 막을 통해 물이 확산되도록 구성된 펌프를 포함할 수 있다. 역삼투의 효능은 압력, 용질 농도 및 기타 조건에 따라 달라지므로 역삼투 여과 단계에는 역삼투 유닛 내의 조건을 모니터링하도록 구성된 하나 이상의 센서가 포함될 수 있다. 예를 들어, 역삼투 여과 단계는 입구 전도도 모니터, 투과 전도도 모니터, 농축 유량계, 투과 유량계, 흡입 압력 표시기, 고압 킬 스위치 및/또는 기기 공기 압력 스위치를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 물 속의 미생물을 비활성화하도록 구성된 자외선(UV) 광 단계를 포함한다. 예를 들어, 물 생성 스키드(605)는 미생물을 비활성화하도록 구성된 185 nm, 254 nm, 265 nm의 파장의 UV 광 및/또는 추가 파장의 UV 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 UV 광원을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광원은 온도 변화로부터 UV 광원을 절연하기 위해 그 위에 석영 램프 슬리브를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광 단계는 UV 광 단계 내 물의 전체 부피에 걸쳐 미생물을 비활성화할 수 있는 제곱 센티미터당 마이크로와트 초(μW-s/cm2)의 용량으로 광을 방출하도록 구성된다. UV 광 단계 내에서 방출되는 광의 용량은 내부 부피, 하나 이상의 UV 광원의 광 강도, 및 UV 광 단계를 통과하는 물의 유속에 기반할 수 있다. 일부 구현양태에서, UV 광 단계는 UV 광 단계를 통해 물의 철저한 혼합을 촉진하여 물이 UV 광에 더 많이 노출되도록 하기 위해 내부 배플(예를 들어, 나선형 배플 또는 정적 혼합기)을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 식용수에서 오염 물질을 제거하기 위한 하나 이상의 필터 카트리지를 포함한다. 예를 들어, 본원에 기술된 물 생성 스키드(605)의 다양한 단계 중 하나 이상이 카트리지 형태로 제공될 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)는 본원에 기술된 방식으로 다양한 단계를 통해 물의 흐름을 제어, 유지 및 조절하고 물을 처리하기 위해 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 추가 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 물 생성 스키드(605)는 물 생성 스키드(605)의 다양한 단계에서 물을 처리하고 적절한 조건을 유지하는 데 필요한 분배 펌프, 부스터 펌프, 원심 펌프, 트랜스미터, 밸브, 전원, 센서 및 전기 회로를 포함할 수 있다.
물 저장 탱크
도 6을 다시 참조하면, 물 생성 스키드(605)는 물 생성 스키드(605)로부터 실험실 용수를 수용하고 그 안에 물을 저장하도록 구성된 저장 탱크(610)와 유체 연통된다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크(610)는 물 생성 스키드(605)에 의해 처리된 후 실험실 용수의 품질을 유지하도록 구성된다. 또한, 저장 탱크(610)는 본원에 추가로 기술된 것처럼 분배 루프에 물을 분배하도록 구성될 수 있다. 저장 탱크(610)는 또한 CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)의 일부가 아닌 배관 및 출구와 유체 연통할 수 있다. 도시된 바와 같이, 저장 탱크(610)는 저장 탱크(610)와 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프(615)(예를 들어, 밸브(630a-d)) 및 HRODI 물 분배 루프(620)(예를 들어, 밸브(630e 및 630f)) 사이에 물이 흐르도록 선택적으로 허용하기 위해 하나 이상의 밸브(630)를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 물 생성 스키드(605)로부터 저장 탱크(610)에 의해 수용된 실험실 용수의 온도가 상승할 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 다양한 여과 및 처리 단계로 인해 실험실 용수의 온도가 상승할 수 있다. 따라서, 본원에 추가로 기술된 바와 같이 저장 탱크(610)에서 물은 시간이 지남에 따라 주변 온도로 수동적으로 냉각될 수 있고, CRODI 물 분배 루프(615)에 들어갈 때 냉각기를 사용하여 능동적으로 냉각될 수 있거나, HRODI 물 분배 루프(620)에 들어갈 때 열 교환기를 사용하여 물의 온도를 유지하거나 추가로 높이기 위해 능동적으로 가열될 수 있다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크(610)에는 실험실 용수를 능동적으로 냉각 및/또는 가열하기 위한 하나 이상의 냉각기 및 열 교환기가 포함될 수 있다.
CRODI 및 HRODI 물 분배 루프
계속해서 도 6을 참조하면, CRODI 물 분배 루프(615)는 저장 탱크(610)와 유체 연통된다. 각각의 CRODI 물 분배 루프(615)는 제1 단부에서 저장 탱크(610)로부터 실험실 용수를 수용하고 CRODI 물 분배 루프(615)를 통해 물을 순환시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 각각의 CRODI 물 분배 루프(615)는 추가적으로 제2 단부에서 저장 탱크(610)와 유체 연통할 수 있다. CRODI 물 분배 루프(615)는 CRODI 물 분배 루프(615)를 통한 실험실 용수의 순환 및/또는 분배 후에 실험실 용수를 저장 탱크(610)로 반환하도록 구성될 수 있다.
일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(615)는 그안의 실험실 용수를 기준 온도로 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 기준 온도는 대략 실온일 수 있다. 다른 예에서, 기준 온도는 약 18℃ 내지 약 25℃일 수 있다. 추가 예에서, 기준 온도는 실온보다 낮을 수 있으며, 예를 들어 약 18℃ 내지 약 22℃일 수 있다.
일부 구현양태에서, 각각의 CRODI 물 분배 루프(615)는 실험실 용수를 기준 온도로 유지하도록 구성된 냉각기(635)를 포함한다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(615)는 실험실 용수를 기준 온도로 유지하도록 구성된 하나 이상의 공유 냉각기(635)와 연통할 수 있다. CRODI 물 분배 루프(615)의 냉각기(635)는 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 냉각기(135)와 구조적으로 및/또는 기능적으로 유사할 수 있다. 따라서, 냉각기(635)는 기준 온도를 유지하기 위해 필요에 따라 실험실 용수를 냉각시키기 위해 각각의 CRODI 물 분배 루프(615)에 근접하여 유체를 순환시킬 수 있다. 냉각기(635)의 유체는 냉각된 글리콜(예를 들어, 프로필렌 글리콜), 냉각수 또는 실험실 용수 외부로 열을 전달할 수 있는 다른 유체일 수 있다. 냉각기(635)와 CRODI 물 분배 루프(615) 사이에는 유체가 교환되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 냉각기(635)와 CRODI 물 분배 루프(615)의 유체는 직접적인 접촉 및/또는 전달 없이 그들 사이의 하나 이상의 인터페이스 표면을 통해 열을 교환한다.
일부 구현양태에서, 저장 탱크(610)에 저장된 실험실 용수는 수동적으로 냉각되어 기준 온도 또는 그 근처, 예를 들어 25℃로 유지될 수 있다. 따라서, CRODI 물 분배 루프(615)의 냉각기(635)는 지속적으로 작동하지 않을 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(635)는 신선한 실험실 용수를 기준 온도로 냉각하기 위해 대량의 실험실 용수가 생성되어 CRODI 물 분배 루프(615) 중 하나 또는 둘 다로 전달될 때 활성화된다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(615)는 실험실 용수를 저장 탱크(610)의 물 온도와 다른 온도로 유지하도록 구성된다.
CRODI 물 분배 루프(615)의 냉각기(635)는 유체 이동을 제어하고/하거나 유체를 모니터링하기 위한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각기(635)는 하나 이상의 펌프, 밸브(예를 들어, 양방향 밸브), 전원, 센서 및/또는 전기 회로를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(635)는 압축기, 증발기 및/또는 응축기를 포함할 수 있다. 분배 루프에서 온도를 유지하는 추가 방식은 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백한 것처럼 고려된다.
일부 구현양태에서, 보다 일관되고/하거나 보다 정밀한 온도 제어를 제공하기 위해 다수의 냉각기(635)가 각각의 CRODI 물 분배 루프(615)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 또한, 냉각기(635)는 각각의 CRODI 물 분배 루프(615)의 시작 부분에 근접하게 도시되어 있지만, 냉각기(635)는 루프를 따른 임의의 지점에서 CRODI 물 분배 루프(615)와 인터페이스할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)는 HRODI 물 분배 루프(620)의 제1 단부에서 저장 탱크(610)와 유체 연통하고 그로부터 실험실 용수를 수용하도록 구성될 수 있다. 추가 구현양태에 따르면, HRODI 물 분배 루프(620)는 또한 저장 탱크(610) 및 하나 이상의 밸브를 통해 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프(615)와 유체 연통할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)는 저장 탱크(610) 및/또는 CRODI 물 분배 루프(615)의 기준 온도와 다른 설정점 온도로 내부의 실험실 용수를 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 실험실 용수는 저장 탱크(610)와 CRODI 물 분배 루프(615)에 의해 약 18℃ 내지 약 25℃로 유지되고, HRODI 물 분배 루프(620)는 실험실 용수를 약 53℃ 내지 약 57℃로 유지할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)에 대한 설정점 온도는 가변적이며 사용자로부터의 입력 및/또는 특정 절차와 연관된 매개변수에 기반하여 조정될 수 있다.
일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)는 저장 탱크(610)로부터 받은 실험실 용수의 온도를 설정점 온도로 높이고 물을 설정점 온도로 유지하도록 구성된 열 교환기(650)를 포함한다. 열 교환기(650)는 도 1a 및 도 1c와 관련하여 기술된 열 교환기(150)와 구조적으로 및/또는 기능적으로 유사할 수 있다. 이와 같이, 열 교환기(650)는 HRODI 물 분배 루프(620)에 근접하여 가열된 유체(예를 들어, 증기 또는 온수)를 순환시켜 실험실 용수를 지속적으로 가열하고 설정점 온도, 예를 들어, 약 57℃를 유지할 수 있다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(650)는 가열된 유체, 예를 들어 증기를 수용하기 위한 보일러를 포함하거나 보일러와 유체 연통할 수 있다. 열 교환기(650)와 HRODI 물 분배 루프(620) 사이에는 유체가 교환되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 오히려, 열 교환기(650)와 HRODI 물 분배 루프(620)의 유체는 직접적인 접촉 및/또는 전달 없이 하나 이상의 인터페이스 표면을 통해 열을 교환한다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(650)는 폐쇄형 재순환 시스템으로 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 열 교환기(650)는 개방형 재순환 시스템으로 구성될 수 있다. 다양한 유형의 가열 유닛 및 그 구성이 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 알려진 바와 같이 본원에서 구현될 수 있다.
열 교환기(650)는 유체 이동을 제어하고/하거나 가열 유체를 모니터링하기 위한 추가 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 교환기(650)는 하나 이상의 펌프, 밸브(예를 들어 양방향 밸브), 전원, 센서 및/또는 전기 회로를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 보다 일관되고/하거나 보다 정밀한 온도 제어를 제공하기 위해 다수의 열 교환기(650)가 HRODI 물 분배 루프(620)에 작동가능하게 연결될 수 있다. 더욱이, 열 교환기(650)가 HRODI 물 분배 루프(620)의 단부 부분에 근접하게 도시되어 있지만, 열 교환기(650)는 루프를 따른 임의의 지점에서 HRODI 물 분배 루프(620)와 인터페이스할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
일부 구현양태에서 HRODI 물 분배 루프(620)는 실험실 용수를 저장 탱크(610)로 반환하기 전에 HRODI 물 분배 루프(620)의 실험실 용수 온도를 다른 설정점 온도(예를 들어, 기준 온도)로 낮추도록 구성된 임의의 냉각기(635c)를 포함할 수 있다. 냉각기(635c)는 CRODI 물 분배 루프(615)와 관련하여 기술된 냉각기 (635a 및 635b) 및 도 1a 및 도 1b와 관련하여 기술된 냉각기(135)와 구조적으로 및/또는 기능적으로 유사할 수 있다. 따라서, 냉각기(635c)는 HRODI 물 분배 루프 (620)에 근접하여 유체를 순환시켜 실험실 용수를 냉각시키고 필요에 따라 그 온도를 낮출 수 있다. 냉각기(635c)의 유체는 냉각된 글리콜(예를 들어, 프로필렌 글리콜), 냉각수 또는 실험실 용수 외부로 열을 전달할 수 있는 다른 유체일 수 있다. 냉각기(635c)와 HRODI 물 분배 루프(620) 사이에는 유체가 교환되지 않는다는 점을 이해해야 한다. 오히려, 냉각기(635c)와 HRODI 물 분배 루프(620)의 유체는 직접적인 접촉 및/또는 전달 없이 그들 사이의 하나 이상의 인터페이스 표면을 통해 열을 교환한다.
냉각기(635c)는 유체 이동을 제어하고/하거나 유체를 모니터링하기 위한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 냉각기(635c)는 하나 이상의 펌프, 밸브(예를 들어, 양방향 밸브), 전원, 센서 및/또는 전기 회로를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 냉각기(635c)는 압축기, 증발기 및/또는 응축기를 포함할 수 있다. 분배 루프에서 실험실 용수의 온도를 낮추는 추가적인 방식은 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 자명할 것으로 고려된다. 더욱이, 냉각기(635c)가 HRODI 물 분배 루프(620)의 단부 부분에 근접하게 도시되어 있지만, 냉각기(635c)가 루프를 따른 임의의 지점에서 HRODI 물 분배 루프(620)와 인터페이스할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
HRODI 물 분배 루프(620)의 상승된 온도는 활성화 및 비활성화될 수 있는 선택적 특징이라는 것을 이해해야 한다. 따라서 특정 기간 동안 HRODI 물 분배 루프 (620)의 실험실 용수는 상승하지 않을 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)는 CRODI 물 분배 루프(615) 및/또는 저장 탱크(610)와 실질적으로 일치하는 기준 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, HRODI 물 분배 루프(620)의 실험실 용수 온도는 본원에 기술된 것과 같이 주위 온도일 수 있다.
일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)는 상승된 설정점 온도에서 사용되지 않는 실험실 용수를 재활용하기 위해 실험실 용수를 저장 탱크(610)로 다시 순환시킬 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)는 저장 탱크(610)를 통해 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프(615)와 유체 연통할 수 있다. 일부 구현양태에서, 도 6에 도시된 바와 같이, HRODI 물 분배 루프(620)는 저장 탱크(610)와 직접적인 유체 연통을 이루고 물을 직접적으로 반환할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)의 열 교환기(650) 및/또는 추가적인 열 교환기 또는 냉각기는 물을 저장 탱크(610)로 전달하기 전에 HRODI 물 분배 루프(620) 내의 실험실 용수를 기준 온도로 다시 냉각시킬 수 있다. 추가 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)는 물을 저장 탱크(610)로 전달하기 전에 실험실 용수가 HRODI 물 분배 루프(620) 내에서 기준 온도까지 수동적으로 냉각되도록 허용할 수 있다. 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에서 명백할 수 있는 바와 같이, HRODI 물 분배 루프(620)의 온도를 감소시키는 추가적인 방법들이 고려된다.
HRODI 물 분배 루프(620)로부터 가열된 실험실 용수를 다시 저장 탱크(610)로 재순환시킴으로써, 실험실 용수가 보존되고 폐기물이 최소화된다. 일반적으로 고도로 정제된 실험실 용수의 생산은 장비, 소모품 및 요구되는 정밀도로 인해 비용이 많이 들고 시간 소모적이며 에너지 집약적이다. 임의로, 본원에 기술된 대로 HRODI 물 분배 루프(620)에서 가열된 실험실 용수를 재활용함으로써 비용을 크게 줄일 수 있다. 기술된 시스템과 방법에 의해 물의 즉각적인 이용가능성과 물의 효율적인 사용이 동시에 달성될 수 있다.
일부 구현양태에서, 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)는 저장 탱크(610) 및 하나 이상의 전방향 또는 양방향 밸브를 통해 선택적으로 연통할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 밸브는 HRODI 물 분배 루프(620)를 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프(615)에 연결하는 채널에 위치할 수 있다. 따라서, 실험실 용수가 저장 탱크(610), CRODI 물 분배 루프는 615 및 HRODI 물 분배 루프(620) 사이로 이성된 후, 각각의 HRODI 물 분배 루프(620) 및 CRODI 물 분배 루프(615)에서 실험실 용수는 각각의 분배 루프에서 물을 각각의 별도 설정점 온도로 유지하기 위해 하나 이상의 밸브를 닫음으로써 분리될 수 있다. 예를 들어, HRODI 물 분배 루프(620)에서의 물은 하나 이상의 밸브가 닫혀 있는 동안 그 안에서 순환할 수 있다. HRODI 물 분배 루프(620)로부터 물이 소비됨에 따라, 하나 이상의 밸브가 개방되어 저장 탱크(610)로부터의 물 공급을 보충할 수 있다(예를 들어, 밸브(630f)를 통해). 설정점 온도에서 물의 사용이 주어진 경우에 완료되면, 밸브가 개방되어 물은 저장 탱크(610)로 반환될 수 있다(예를 들어, 밸브(630e)를 통해).
CRODI 물 및 HRODI 물 분배 루프 시스템은 수동, 수동 및 자동으로 작동될 수 있고 완전 자동화될 수 있다. 자동화된 작동을 위해 컴퓨터 프로세서와 전기 제어 밸브 및 열교환기를 사용할 수 있다. 여기에는 컴퓨터 기술을 사용하여 자동화된 제어를 위한 예시적인 접근 방식이 제공된다.
일부 구현양태에서, 밸브(630)는 본원에 추가로 기술된 바와 같이 프로세서와 전기적으로 통신하고 전기 신호를 통해 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(630)는 밸브를 열고 닫도록 액추에이터에 작동가능하게 연결된다. 일부 구현양태에서, 밸브(630)는 양방향 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(630)는 제로-정적 티 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(630)는 솔레노이드 밸브일 수 있다. 일부 구현양태에서, 밸브(630)는 밸브를 열고 닫도록 서보 모터에 작동가능하게 연결될 수 있다. 통상적인 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백할 수 있는 바와 같이, 추가적인 유형의 밸브가 본원에서 고려된다.
CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)는 각각 "꼬리-추적" 구성으로 완전한 루프를 형성하여 각각의 루프 내에서 순환을 허용할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)로의 진입 및 배출은 별도의 연결 채널을 통해 발생할 수 있다. 예를 들어, 저장 탱크(610)로부터 CRODI 물 분배 루프(615a), CRODI 물 분배 루프(615b) 및 HRODI 물 분배 루프(620)로의 진입은 각각의 밸브(630a, 630c, 630f)를 통해 발생할 수 있고, CRODI 물 분배 루프(615a), CRODI 물 분배 루프(615b), 및 HRODI 물 분배 루프(620)로부터 저장 탱크(610)로의 배출은 각각의 밸브(630b, 630d, 630e)를 통해 발생할 수 있다.
CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)는 이로부터 실험실 용수를 분배하기 위한 하나 이상의 출구(625)를 추가로 포함할 수 있다. 출구(625)는 시설 내의 다양한 전용 공간에 걸쳐 제공될 수 있다. 일부 구현양태에서, 각각의 분배 루프(615, 620)에 대한 출구(625)는 고유한 목적을 위해 고안되었다. 예를 들어, CRODI 물 분배 루프(615)의 냉각수 또는 주변 물은 세척, 헹굼 및 화학적 및/또는 생명공학 공정에 충분할 수 있다. 그러나 배지 준비, 완충액 준비 등을 위해 정밀하게 제어된 온도의 가열수가 필요할 수 있으며 HRODI 물 분배 루프(620)와 연통하는 출구(625)에 의해 제공될 수 있다.
일부 구현양태에서, 출구(625) 중 적어도 일부는 수동 출구, 예를 들어 수도꼭지, 싱크대, 벽 장착형 물 출구, 매체/완충액 출구 등 사용자가 수동으로 조작할 수 있을 수 있다. 일부 구현양태에서 출구(625) 중 적어도 일부는 냉장고, 유리 제품용 세척 기기 및 기타 실험실 용품, 인큐베이터 및/또는 오토클레이브 기계와 같은 기기에 실험실 용수 공급을 연결하는 자동 출구일 수 있다. 임의의 유형의 출구(625)는 기능이나 선호도에 따라 수동 또는 자동으로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(615)는 CRODI 물 분배 루프(615) 내의 물 순환 전용의 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프(620)는 HRODI 물 분배 루프(620)내의 물 순환 전용의 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 사이에 하나 이상의 밸브(예를 들어, 밸브(630a-f))가 닫혀 있는 동안, 물은 CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620) 각각 내에서 독립적으로 순환할 수 있다. 따라서, 각각의 CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)는 다른 분배 루프와 격리된 경우에도 물이 내부에서 순환될 수 있도록 하나 이상의 전용 펌프를 가질 수 있다. 다른 예에 따르면, 그 사이에 하나 이상의 밸브(예를 들어, 밸브(630a-f))가 개방되어 있는 동안, 물은 CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620) 중 하나 이상을 통해, 예를 들어 저장 탱크(610)를 통해 순환할 수 있다. 따라서, 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)는 물이 서로 격리되지 않을 때 이를 통해 순환될 수 있도록 하나 이상의 펌프를 공유할 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)의 하나 이상의 펌프는 원심 펌프이다. 그러나, 통상의 기술 수준을 갖는 당업자에게 명백할 수 있는 바와 같이 추가적인 유형의 펌프가 본원에서 활용될 수 있다.
CRODI 물 분배 루프(615), HRODI 물 분배 루프(620), 출구(625), 및/또는 시스템(600)의 추가 배관을 형성하는 배관은 탄소강 배관 및 부속품을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 배관은 배관 내의 물 온도를 효율적으로 유지하기 위해, 예를 들어 유리 섬유 단열재 및/또는 재킷으로 단열될 수 있다. 일부 구현양태에서 재킷은 PVC 재킷(예를 들어, 실내 배관용) 또는 알루미늄 재킷(예를 들어, 실외 배관용)일 수 있다.
일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프(615) 및 HRODI 물 분배 루프(620)는 분배 시스템으로부터 에너지를 배출하도록 구성된 하나 이상의 배기 팬에 작동가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 각 물 분배 루프의 배기 팬은 열을 배출하고 분배 시스템의 상태를 유지하기 위해 동시에 작동할 수 있다. 일부 구현양태에서, 배기 팬은 시설 내 공기 가열 및 기타 목적을 위해 분배 시스템으로부터 배출된 에너지(예를 들어, 열)를 재활용할 수 있는 하나 이상의 코일 및 하나 이상의 스트로빅 팬을 포함하는 에너지 회수 유닛을 형성할 수 있다.
각각의 실험실 용수 분배 루프(615 및 620)는 실험실 용수의 하나 이상의 매개변수를 모니터링하도록 구성된 센서 및/또는 경보의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 어레이는 온도, 전도도, 총 유기탄소, 분배 압력 및/또는 루프 압력을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 일부 구현양태에서, 하나 이상의 매개변수가 원하는 범위에 접근하거나 벗어나는 경우 통지 또는 경보가 울릴 수 있다.
각각의 분배 루프(615 및 620)는 비례-적분-미분(PID) 제어 루프에서 실험실 용수를 조절하도록 구성된 센서 및 전기 제어 구성요소로 구성될 수 있다. PID 루프에서 센서는 설정된 매개변수와의 편차를 지속적으로 평가하는 데 사용될 수 있으며 제어 장치는 최소한의 지연으로 설정된 매개변수를 복원하기 위한 수정을 구현할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 사실상 연속적인 방식으로 온도를 모니터링하는 데 사용될 수 있으며, 열 교환기는 각각의 분배 루프에 대한 기준 온도 및/또는 설정점 온도를 유지하기 위해 필요에 따라 수정을 구현하는 데 사용될 수 있다.
시스템(600)의 구성요소와 관련하여 본원에 기술된 다양한 밸브 중 임의의 것은 통상의 기술 수준을 갖는 당업자에게 알려진 임의의 유형의 밸브를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 밸브는 양방향 밸브, 제로-정적 티 밸브, 솔레노이드 밸브, 서보 모터-제어 밸브 등을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 개시된 특징 또는 구성요소 중 임의의 것은 본원에 기술된 임의의 목적을 위해 중복적으로 제공될 수 있으며, 보다 일관된 조건을 달성하고/하거나 실패 확률을 감소시키기 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 열교환기, 팬, 분배 펌프, 센서 등은 본원에 기술된 목적을 위해 이중 또는 삼중으로 제공될 수 있다. 또한, 온도 설정점을 변경할 필요 없이 상이한 온도를 원하는 경우 루프 간 유체 연통을 제공하는 매니폴드/혼합기와 같은 추가 구성요소를 추가할 수도 있다.
특히 바이러스 생산 공정에서는 물질을 제조할 때 높은 수준의 특이성이 요구된다는 점을 이해해야 한다. 다양한 생산 공정은 물 및 사용되는 기타 재료의 온도에 매우 민감할 수 있으며, 추가로 시간에 민감할 수도 있다. 따라서, 종래의 관행은 공통 공급원으로부터 물을 끌어오고 필요에 따라 가열 또는 냉각하는 것을 수반할 수 있지만, 일반적인 장치에는 필요한 방식으로 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 센서 및/또는 피드백 시스템이 장착되지 않을 수 있다. 더욱이, 여러 단계를 포함하는 시간에 민감한 생산 공정은 온도-특이적 실험실 용수를 준비하는 기존 방법과 관련된 지연을 용인할 수 없다. 따라서, 본원에 개시된 시스템은 미리 설정되고, 유지되고, 요구에 따라 이용가능하게 될 수 있는 정밀한 온도-제어된 수원을 제공함으로써 기존 시스템 및 방법의 문제를 유리하게 극복한다. 또한, 사용되지 않은 온도-제어된 물은 냉각 및 재활용되어 본 시스템과 방법에 의해 정제수의 낭비가 최소화된다.
제어 시스템 및 방법
본원에 기술된 실험실 용수 분배 루프 시스템(600)은 공정 제어 시스템을 통해 제어될 수 있다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 하나 이상의 프로세서 및 하나 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 하나 이상의 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC)를 포함한다.
공정 제어 시스템은 사용자 또는 운영자가 정보 수신 및/또는 입력 제공을 포함하여 시스템(600)과 인터페이스하기 위한 하나 이상의 인터페이스 유닛 또는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)(665)을 추가로 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, OIT(665)는 장비 스키드에 국부적으로 연결될 수 있으며, 예를 들어 장비 스키드의 NEMA 4 제어 패널에 장착될 수 있다. 일부 구현양태에서, OIT(665)는 통상의 기술 수준을 가진 당업자라면 쉽게 알 수 있듯이 유선 또는 무선 연결을 통해 실험실 용수 분배 루프 시스템(600)에 원격 위치하여 연결될 수 있다. 일부 구현양태에서, OIT(665)는 태블릿이나 휴대폰과 같은 휴대용 장치에서 소프트웨어 애플리케이션으로 구현될 수 있다.
일부 구현양태에서, OIT(665)는 디스플레이 및 입력 장치, 예를 들어 터치스크린, 키보드 및/또는 키패드를 포함한다. 일부 구현양태에서, OIT(665)는 장비의 운영자 모니터링 및 제어를 제공하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현양태에서 OIT (665)는 실험실 용수 분배 루프 시스템(600)의 섹션에서 온도를 설정하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현양태에서 OIT는 시스템 조건, 경고, 통지, 경보 등을 시각화하는 데 사용될 수 있다.
OIT(665)는 통상의 기술 수준을 가진 당업자에게 명백한 바와 같이 본원에 기술된 다양한 기능을 수행하기 위해 트랜스미터, 솔레노이드, 분석기, 전원, 센서, 전기 회로 및 비상 제어를 포함하지만 이에 국한되지 않는 다양한 구성 요소를 추가로 포함할 수 있다.
도 7 및 8은 각각 도 5 및 6과 관련하여 기술된 물 분배 시스템(500 및 600)의 하나 이상의 실험실 용수 분배 루프 내에서 물 온도를 조절하는 컴퓨터-구현 방법을 나타내는 흐름도이다. 구체적으로, 도 7은 실험실 용수 분배 시스템(500 및 600)의 하나 이상의 HRODI 물 분배 루프(520 및 620) 내에서 물 온도를 조절하기 위해 일반적으로 (700)으로 표시된 컴퓨터-구현 방법을 예시하고, 도 8은 실험실 용수 분배 시스템(500 및 600)의 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프 (515, 615a 및 615b) 내에서 물 온도를 조절하기 위해 일반적으로 (800)으로 표시된 컴퓨터-구현 방법을 예시한다.
이제 도 7을 참조하면, HRODI 물 분배 루프(예를 들어, 각각의 도 5 및 6과 관련하여 기술된 분배 루프(520 및 620)) 내에서 물 온도를 조절하는 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도는 본 발명의 구현양태에 따라 도시되어 있다. 방법 (700)은 다음 단계를 포함할 수 있다: 입력 장치를 통해 실험실 용수에 대한 설정점 온도와 관련된 입력을 수신하는 단계(710); 임의로, 저장 탱크로부터 분배 시스템의 HRODI 물 분배 루프로 제1 양의 물을 전달하는 단계(715); 분배 시스템의 HRODI 물 분배 루프 내의 제1 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하는 단계(720); 일정 시간 동안 제1 양의 물을 설정점 온도로 유지하는 단계(730); 일정 기간 동안 기준 온도에서 제2 양의 물을 보존하는 단계(740); 트리거에 응답하여 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하는 단계(750); 임의로 HRODI 물 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 저장 탱크 및 CRODI 물 분배 루프 중 하나 이상으로 전달하여 재활용(755)하는 단계.
일부 구현양태에서, 분배 시스템은 저장 탱크, 저장 탱크와 유체 연통하는 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프, 및 저장 탱크와 유체 연통하는 HRODI 물 분배 루프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분배 시스템은 도 5에 도시된 바와 같이 단일 CRODI 물 분배 루프를 포함할 수 있거나, 분배 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 다중 CRODI 물 분배 루프를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프는 HRODI 물 분배 루프와 격리되어 있지만 저장 탱크와의 공통 유체 연결될 수 있다. 예를 들어, 물 분배 시스템은 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 실험실 용수 분배 루프 시스템(500 또는 600)일 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프는 하나 이상의 채널 및/또는 그 사이에 실험실 용수의 전달을 용이하게 하기 위해 그 사이에 확장되는 제어가능한 밸브에 의해 HRODI 물 분배 루프와 선택적 유체 연통을 할 수 있다.
일부 구현양태에서, 설정점 온도와 관련된 입력을 수신하는 단계(710)는 가열 주기를 활성화하기 위해 OIT(예를 들어, OIT(565 또는 665))를 통해 사용자로부터 입력을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 입력은 설정점 온도에서 가열된 RODI(즉, 'HRODI')의 생산을 활성화하기 위해 버튼을 누르는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 사용자에 의해 선택된 명령은 일반적이며(예를 들어 "HEAT") 설정점 온도를 지정하지 않는다. 오히려 설정점 온도는 고정되어 공정 제어 시스템에 알려진다. 일부 구현양태에서, 사용자는 원하는 설정점 온도를 설정하거나 입력할 수 있다.
일부 구현양태에서, 저장 탱크에서 HRODI 물 분배 루프로 제1 양의 물을 이송하는(715) 임의의 단계는 먼저 하나 이상의 밸브를(예를 들어, 프로세서에 의해) 닫힘 위치에서 개방 위치로 작동시켜 저장 탱크와 HRODI 물 분배 루프 사이에 물이 전달될 수 있도록 허용하고, 이어서 하나 이상의 밸브를 개방 위치에서 닫힘 위치로 이동시켜 HRODI 물 분배 루프에서 저장 탱크를 격리하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크로부터 HRODI 물 분배 루프로 제1 양의 물을 전달하는 단계(715)는 저장 탱크로부터 소비된 물을 보충하는 것을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프 및 저장 탱크는 가열(720), 유지(730), 보존(740) 및 냉각(750) 단계 동안 격리된다. 예를 들어, 방법(700)은 HRODI 물 분배 루프 및 저장 탱크를 격리하기 위해 하나 이상의 밸브를 작동시키는 것을 포함할 수 있다(예를 들어, 예를 들어 프로세서에 의해). 일부 구현양태에서, HRODI 물 분배 루프에서 물은 물이 기준 온도 또는 그 근처에서 정규화될 때까지 격리된 상태로 유지된다.
일부 구현양태에서, 가열(720), 유지(730), 보존(740) 및 냉각(750) 단계는 분배 시스템의 하나 이상의 열 교환기에 의해 촉진된다. 예를 들어, 분배 시스템은 본 개시 내용의 실험실 용수 분배 루프 시스템(100, 500 및 600)에 대해 전체적으로 기술된 바와 같이 열 교환기를 포함할 수 있다.
냉각 단계(750)는 다양한 방식으로 촉발될 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 미리 결정된 시간 제한의 완료를 포함한다. 예를 들어, 시스템은, 예를 들어 15분, 30분, 60분, 60분 초과 또는 그 사이의 개별 값 또는 범위값과 같이 미리 프로그래밍된 시간 제한을 가질 수 있다. 다른 예에서, 사용자는 특정 경우에 시간 제한을 입력할 수 있다. 따라서, 트리거는 해당 기간이 미리 정해진 제한 시간 및/또는 입력된 제한 시간에 도달했음을 타이머로부터 통지하는 것일 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 HRODI 요청의 종료와 관련된 사용자로부터의 추가 입력을 포함한다. 예를 들어, 사용자는 HRODI를 비활성화하기 위해 버튼(예를 들어, "COOL" 버튼)을 누를 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 오류 또는 경보, 예를 들어 수중의 비정상적이거나 안전하지 않은 상태를 경고하는 경보를 포함한다. 예를 들어, 오류 또는 경보는 분배 시스템, 분배 시스템의 물, 및/또는 분배 시스템을 수용하는 시설(예를 들어, 환경 조건)과 연관된 컴퓨팅 장치로부터 수신될 수 있다.
일부 구현양태에서, 인터페이스 유닛(예를 들어, 운영자 인터페이스 터미널(565 및 665))은 추가 기능을 제공할 수 있다. 일부 구현양태에서, HRODI 요청은 미래의 특정 시간에 계획되거나 예정될 수 있다. 예를 들어, HRODI 요청은 계획된 활동을 기반으로 향후 시간을 수동으로 예약할 수 있다. 일부 구현양태에서, 별개의 요청을 입력하는 대신, HRODI 요청은 특정 생산 공정를 기반으로 계획되거나 개시될 수 있다. 예를 들어, 특정 조성물의 생산을 위한 공식화된 공정이 계획되거나 진행 중인 경우, 공정적인 제어 시스템은 공식적인 생산 공정에 따라 HRODI 요청을 활성화하기 위해 공식적인 생산 공정의 데이터베이스를 기반으로 프로그래밍될 수 있다. 일부 구현양태에서, 생산 공정는 이산적인 시간 간격으로 다수의 HRODI 요청을 요구할 수 있다. 이에 따라 HRODI 요청은 시간을 기준으로 활성화될 수 있다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 추가적인 컴퓨팅 구성요소와 통신할 수 있으며, 그로부터 수신된 정보에 기반하여 HRODI 요청을 예정하거나 개시할 수 있다. 따라서 HRODI 요청은 표시된 생산 공정 단계 및/또는 추가 정보를 기반으로 개시될 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 물 분배 시스템의 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프(예를 들어, 도 5 및 6과 관련하여 논의된 분배 루프(515, 615a 및/또는 615b)) 내에서 물 온도를 조절하는, 일반적으로 (800)으로 표시된 예시적인 컴퓨터-구현 방법의 흐름도가 본 발명의 구현양태에 따라 도시된다. 방법(800)은: 입력 장치를 통해 물의 기준 온도와 관련된 입력을 수신하는 단계(810); 임의로, 저장 탱크로부터 분배 시스템의 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프로 제1 양의 물을 전달하는 단계(815); 분배 시스템의 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하는 단계(820); 일정 기간 동안 지속적으로 기준 온도에서 제1 양의 물을 유지하는 단계(830); 및 트리거에 응답하여 온도 제어를 종료하는 단계(840)를 포함한다.
일부 구현양태에서, 분배 시스템은 저장 탱크, 저장 탱크와 유체 연통하는 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프, 및 저장 탱크와 유체 연통하는 HRODI 물 분배 루프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분배 시스템은 도 5에 도시된 바와 같이 단일 CRODI 물 분배 루프를 포함할 수 있거나, 분배 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이 다중 CRODI 물 분배 루프를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프는 HRODI 물 분배 루프와 분리되어 있지만 저장 탱크와의 공통 유체 연통된다. 예를 들어, 물 분배 시스템은 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 실험실 용수 분배 루프 시스템(500 또는 600)일 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프는 하나 이상의 채널 및/또는 그 사이에 실험실 용수의 전달을 촉진하기 위해 그 사이에 확장되는 제어가능한 밸브의 방식으로 HRODI 물 분배 루프와 선택적 유체 연통을 할 수 있다.
일부 구현양태에서 기준 온도와 관련된 입력을 수신하는 단계(810)는 냉각 주기를 활성화하기 위해 OIT를 통해 사용자로부터 입력을 수신하는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 입력은 기준 온도에서 냉각된 RODI(즉, 'CRODI')의 생성을 활성화하기 위해 버튼을 누르는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 사용자에 의해 선택된 명령은 일반적이며(예를 들어, "COOL") 기준 온도를 지정하지 않다. 오히려 기준 온도가 선택되어 공정 제어 시스템에 알려진다. 일부 구현양태에서, 사용자는 원하는 기준 온도를 설정하거나 입력할 수 있다. 일부 구현양태에서, 시스템은 시스템이 작동하는 동안 물을 기준 온도로 지속적으로 유지하도록 구성된다. 선택된 기준 온도는 일반적으로 실온, 약 68°F 내지 76°F이다. 따라서, 입력은, 예를 들어 초기 활성화, 일일 활성화, 또는 절전 모드 또는 최대 절전 모드에서의 활성화 등 시스템을 활성화하는 것을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, 저장 탱크로부터 CRODI 물 분배 루프로 제1 양의 물을 전달하는 임의의 단계(815)는 먼저 하나 이상의 밸브를(예를 들어, 프로세서에 의해) 저장 탱크와 CRODI 물 분배 루프 사이에 물이 전달될 수 있도록 폐쇄 위치에서 개방 위치로 작동시키고, 이어서 저장 탱크를 CRODI 물 분배 루프에서 격리하기 위해 하나 이상의 밸브를 개방 위치에서 닫힘 위치로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 저장 탱크로부터 CRODI 물 분배 루프로 제1 양의 물을 전달하는 단계(815)는 저장 탱크로부터 소비된 물을 보충하는 것을 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프 및 저장 탱크는 냉각 단계(820) 및 유지 단계(830) 동안 격리된다. 예를 들어, 방법(800)은 CRODI 물 분배 루프의 기준 온도를 유지하기 위한 공정(800)에 영향을 주지 않고 HRODI 물 분배 루프 내에서 물의 온도를 제어하기 위해 방법(700)과 동시에 수행될 수 있다. 하나 이상의 밸브가 (예를 들어 프로세서에 의해) 작동되어 하나 이상의 CRODI 물 분배 루프를 저장 탱크로부터 격리할 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프는 분배 루프와 저장 탱크 모두의 물이 기준 온도 또는 그 근처에서 정규화될 때까지 격리된 상태로 유지된다. 추가 구현양태에서, CRODI 물 분배 루프 및/또는 HRODI 물 분배 루프 모두의 물은, 예를 들어 활성화된 HRODI 요청이 없는 시간 동안 공정(800)에 의해 기준 온도로 냉각되고 유지될 수 있다.
일부 구현양태에서, 냉각 단계(820) 및 유지 단계(830)는 분배 시스템의 하나 이상의 냉각기 또는 열 교환기에 의해 촉진된다. 예를 들어, 분배 시스템은 본 개시 내용의 실험실 용수 분배 루프 시스템(100, 500, 600)과 관련하여 전체적으로 기술된 냉각기를 포함할 수 있다.
종료 단계(840)는 다양한 방식으로 촉발될 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 미리 결정된 시간 제한의 완료를 포함한다. 예를 들어, 시스템은 사전 프로그래밍된 시간 제한, 예를 들어 15분, 30분, 1시간, 6시간, 12시간, 24시간, 24시간 초과 또는 개별 값 또는 그 사이의 범위값을 가질 수 있다. 다른 예에서, 사용자는 특정 경우에 시간 제한을 입력할 수 있다. 따라서, 트리거는 해당 기간이 미리 정해진 제한 시간 및/또는 입력된 제한 시간에 도달했음을 타이머로부터 통지하는 것일 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 CRODI 요청의 종료와 관련된 사용자로부터의 추가 입력을 포함한다. 예를 들어, 사용자는 CRODI를 비활성화하기 위해 버튼(예를 들어, "END" 버튼)을 누를 수 있다. 일부 구현양태에서, 트리거는 오류 또는 경보, 예를 들어 수중의 비정상적이거나 안전하지 않은 상태를 경고하는 경보를 포함한다. 예를 들어, 오류 또는 경보는 분배 시스템, 분배 시스템의 물, 및/또는 분배 시스템을 수용하는 시설(예를 들어, 환경 조건)과 연관된 컴퓨팅 장치로부터 수신될 수 있다.
일부 구현양태에서, 인터페이스 유닛은 추가 기능을 제공할 수 있다. 일부 구현양태에서, CRODI 요청은 미래의 특정 시간에 계획되거나 예정될 수 있다. 예를 들어, CRODI 요청은 계획된 활동을 기반으로 향후 시간을 수동으로 예약할 수 있다. 일부 구현양태에서, 개별 요청을 입력하는 대신 CRODI 요청은 특정 생산 공정를 기반으로 계획되거나 개시될 수 있다. 예를 들어, 특정 조성물의 생산을 위한 공식화된 공정이 계획되거나 진행 중인 경우, 공정 제어 시스템은 공식적인 생산 공정에 따라 CRODI 요청을 활성화하기 위해 공식적인 생산 공정의 데이터베이스를 기반으로 프로그래밍될 수 있다. 일부 구현양태에서, 생산 공정는 개별 시간 간격으로 다수의 CRODI 요청을 요구할 수 있다. 따라서, CRODI 요청은 시간에 따라 활성화될 수 있다. 일부 구현양태에서, 공정 제어 시스템은 추가 컴퓨팅 구성요소와 통신할 수 있으며, 그로부터 수신된 정보에 기반하여 CRODI 요청을 예정하거나 개시할 수 있다. 따라서 CRODI 요청은 표시된 생산 공정 단계 및/또는 추가 정보를 기반으로 개시될 수 있다. 도 9는 구현양태가 구현되는 예시적인 프로세싱 시스템(900)의 블록도를 도시한다. 데이터 프로세싱 시스템(900)은 서버 또는 클라이언트와 같은 컴퓨터의 예이고, 여기에 본 발명의 예시적인 구현양태에 대한 공정(예를 들어, 방법(200, 300, 400, 700 및/또는 800))를 구현하는 컴퓨터 사용가능 코드 또는 명령이 위치한다. 일부 구현양태에서, 데이터 프로세싱 시스템(900)은 서버 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 데이터 프로세싱 시스템(900)은 서버 또는 실험실 용수 분배 루프 시스템, 예를 들어 상기에서 기술한 분배 시스템(100, 500 및 600)에 작동가능하게 연결된 다른 유사한 컴퓨팅 장치에서 구현될 수 있다. 데이터 프로세싱 시스템(900)은 예를 들어, 실험실 용수의 상태에 관한 정보 및/또는 사용자로부터 입력된 정보를 송수신하도록 구성될 수 있다.
도시된 예에서, 데이터 프로세싱 시스템(900)은 노스 브리지 및 메모리 컨트롤러 허브(NB/MCH)(901) 및 사우스 브리지 및 입력/출력(I/O) 컨트롤러 허브(SB/ICH)(902)를 포함하는 허브 아키텍처를 채용할 수 있다. 프로세싱 유닛(903), 메인 메모리(904) 및 그래픽 프로세서(905)는 NB/MCH(901)에 연결될 수 있다. 그래픽 프로세서(905)는, 예를 들어 가속 그래픽 포트(AGP, Accelerated Graphics Port)를 통해 NB/MCH(901)에 연결될 수 있다.
도시된 예에서, 네트워크 어댑터(906)는 SB/ICH(902)에 연결된다. 오디오 어댑터(907), 키보드 및 마우스 어댑터(908), 모뎀(909), 읽기 전용 메모리(ROM)(910), 하드 디스크 드라이브(HDD) 및/또는 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)(911), 광학 드라이브(예를 들어, CD 또는 DVD)(912), 범용 직렬 버스(USB, Universal Serial Bus) 포트 및 기타 통신 포트(913), PCI/PCIe 장치(914)는 버스 시스템(916)을 통해 SB/ICH(902)에 연결될 수 있다. PCI/PCIe 장치(914)는 이더넷 (Ethernet) 어댑터, 추가 카드 및 노트북 컴퓨터용 PC 카드를 포함할 수 있다. ROM(910)은, 예를 들어 플래시 베이직 입력/출력 시스템(BIOS)일 수 있다. HDD/SSD(911) 및 광학 드라이브(912)는 통합 드라이브 전자 장치(IDE, Integrated Drive Electronics) 또는 직렬 고급 기술 첨부(SATA, Serial Advanced Technology Attachment) 인터페이스를 사용할 수 있다. 슈퍼 I/O(SIO) 장치(915)는 SB/ICH(902)에 연결될 수 있다.
운영 체제는 프로세싱 유닛(903)에서 실행될 수 있다. 운영 체제는 데이터 프로세싱 시스템(900) 내의 다양한 구성요소의 제어를 조정하고 제공할 수 있다. 클라이언트로서, 운영 체제는 상업적으로 이용가능한 운영 체제일 수 있다. JavaTM 프로그래밍 시스템과 같은 객체-지향 프로그래밍 시스템은 운영 체제와 함께 실행될 수 있으며 데이터 프로세싱 시스템(900)에서 실행되는 객체-지향 프로그램 또는 애플리케이션으로부터 운영 체제에 대한 호출을 제공할 수 있다. 서버로서, 데이터 프로세싱 시스템(900)은, 예를 들어 고급 인터액티브 이그제큐티브 운영 체제 또는 리눅스 운영 체제를 실행하는 IBM® eServerTM 시스템®일 수 있다. 데이터 프로세싱 시스템(900)은 프로세싱 유닛(903)에 다수의 프로세서를 포함할 수 있는 대칭형 멀티프로세서(SMP) 시스템일 수 있다. 대안적으로, 단일 프로세서 시스템이 채용될 수도 있다.
운영 체제, 객체-지향 프로그래밍 시스템 및 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 명령은 HDD/SSD(911)와 같은 저장 장치에 위치하며 프로세싱 유닛(903)에 의한 실행을 위해 메인 메모리(904)에 로드된다. 본원에 기술된 구현양태에 대한 공정은 컴퓨터 사용가능 프로그램 코드를 사용하여 프로세싱 유닛(903)에 의해 수행될 수 있으며, 이는 예를 들어 메인 메모리(904), ROM(910)과 같은 메모리 또는 하나 이상의 주변 장치에 위치할 수 있다. 버스 시스템(916)은 하나 이상의 버스로 구성될 수 있다. 버스 시스템(916)은 패브릭 또는 아키텍처에 부착된 상이한 구성요소 또는 장치 사이의 데이터 전송을 제공할 수 있는 임의 유형의 통신 패브릭 또는 아키텍처를 사용하여 구현될 수 있다. 모뎀(909) 또는 네트워크 어댑터(906)와 같은 통신 유닛는 데이터를 전송하고 수신하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 장치를 포함할 수 있다.
당업자는 도 9에 도시된 하드웨어가 구현에 따라 달라질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 플래시 메모리, 동등한 비-휘발성 메모리 또는 광학 디스크 드라이브와 같은 다른 내부 하드웨어 또는 주변 장치가 도시된 하드웨어에 추가로 또는 대신 사용될 수 있다. 또한, 데이터 프로세싱 시스템(900)은 클라이언트 컴퓨팅 장치, 서버 컴퓨팅 장치, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 전화 또는 기타 통신 장치, 개인용 디지털 비서 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는 다수의 상이한 데이터 프로세싱 시스템 중 임의의 형태를 취할 수 있다. 본질적으로, 데이터 프로세싱 시스템(900)은 아키텍처 제한 없이 임의의 공지되거나 나중에 개발된 데이터 프로세싱 시스템일 수 있다.
본 교시의 원리를 포함하는 다양한 예시적인 구현양태가 개시되었지만, 본 교시는 개시된 구현양태에 제한되지 않는다. 대신, 본 출원은 본 교시 내용의 변형, 사용 또는 적용을 다루고 그 일반 원리를 사용하도록 의도되었다. 또한, 본 출원은 이러한 교시가 관련된 기술 분야의 공지된 또는 관례적인 관행 내에 있는 본 개시 내용으로부터의 일탈을 포괄하도록 의도된다.
상기의 상세한 설명에서, 본원의 일부를 구성하는 첨부 도면을 참조한다. 도면에서 유사한 기호는 문맥상 달리 명시되지 않는 한 일반적으로 유사한 구성요소를 식별한다. 본 개시내용에 기술된 예시적인 구현양태는 제한하려는 의도가 아니다. 본원에 제시된 주제의 정신이나 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구현양태가 사용될 수 있고 다른 변경이 이루어질 수 있다. 본원에 일반적으로 설명되고 도면에 도시된 바와 같은 본 개시의 다양한 특징은 매우 다양한 구성으로 배열, 대체, 결합, 분리 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본원에 명시적으로 고려된다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
본 개시는 다양한 특징의 예시로서 의도되는 본 출원에 기술된 특정 구현양태의 관점에서 제한되지 않는다. 대신, 본 출원은 본 교시 내용의 변형, 사용 또는 적용을 다루고 그 일반 원리를 사용하도록 의도되었다. 또한, 본 출원은 이러한 교시가 관련된 기술 분야의 공지된 또는 관례적인 관행 내에 있는 본 개시 내용으로부터의 일탈을 포괄하도록 의도된다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 기술된 특정 구현양태에 대해 많은 수정 및 변형이 이루어질 수 있다. 본원에 열거된 것 외에도 본 개시의 범위 내에서 기능적으로 동등한 방법 및 장치는 전술한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 본 개시내용은 물론 다양할 수 있는 특정 방법, 시약, 화합물, 조성물 또는 생물학적 시스템에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본원에 사용된 용어는 단지 특정 구현양태를 설명하기 위한 것이며 제한하려는 의도가 아니라는 점을 이해해야 한다.
상기에서 개시된 다양한 특징 및 기능, 또는 그 대안은 많은 다른 시스템 또는 애플리케이션으로 결합될 수 있다. 다양한 대안, 수정, 변경 또는 개선이 이후에 당업자에 의해 이루어질 수 있으며, 이들 각각은 또한 개시된 구현양태에 포함되도록 의도된다.
Claims (110)
- 상이한 온도에서 실험실 용수를 분배할 수 있는 실험실 용수 생성 및 분배 시스템으로서, 상기 시스템은:
(A) 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하도록 구성된 실험실 용수 생성 섹션;
(B) 다음을 포함하는 실험실 용수 분배 섹션:
(1) 실험실 용수 저장 탱크,
(2) 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하고 그로부터 실험실 용수를 수용하여 제1 온도 범위에서 적어도 하나의 출구를 통해 실험실 용수를 분배하도록 구성된 주 분배 루프, 및
(3) 밸브를 통해 주 분배 루프에 작동가능하게 연결되고 그로부터 실험실 용수를 수용하여 제2 온도 범위에서 적어도 하나의 출구를 통해 실험실 용수를 분배하도록 구성된 하위 분배 루프 -상기 하위 분배 루프는 또한 실험실 용수를 주 분배 루프로 반환할 수 있음-;
(C) 운영자 인터페이스 터미널(OIT); 및
(D) 하나 이상의 프로세서를 포함하는, 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 실험실 용수 생성 섹션은 다중매체 필터, 카트리지 필터, 연수 매체, 활성탄 베드, 역삼투 유닛, UV 광, 이온 교환 베드 용기 및 혼합 베드 이온 교환 용기를 포함하는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 하위 분배 루프에서 실험실 용수는 OIT에 의해 제어되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 실행될 때 상기 프로세서는 상기 시스템이:
OIT를 통해 물의 설정점 온도와 관련된 가열 입력을 수신하고,
상기 하위 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하고,
상기 제1 양의 물을 일정 시간 동안 설정점 온도로 유지하고,
상기 주 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 보존하고, 그리고
트리거에 응답하여 상기 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하도록 지시하는 명령을 저장하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 추가로 포함하는, 시스템. - 제4항에 있어서, 상기 가열 입력은 설정점 온도에서 가열수에 대한 요청을 포함하는, 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 트리거는 상기 기간이 미리 결정된 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 가열 입력은 시간 제한을 포함하고, 상기 트리거는 상기 기간이 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 트리거는 OIT로부터의 종료 입력을 포함하는, 시스템.
- 제4항에 있어서, 상기 명령은 실행될 때 추가로 상기 프로세서가:
가열 입력에 응답하여 밸브를 닫고;
일정 시간이 지난 후 상기 제1 양의 물의 온도를 모니터링하고; 그리고
상기 온도가 기준 온도와 같을 때 밸브를 개방하도록 하는, 시스템. - 제1항에 있어서, 실행될 때 상기 프로세서는 상기 시스템이:
운영자 인터페이스 터미널(OIT)을 통해 기준 온도와 관련된 냉각 입력을 수신하고,
상기 주 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하고,
상기 제1 양의 물을 일정 시간 동안 기준 온도로 유지하고,
트리거에 응답하여 상기 제1 양의 물의 유지를 중단하도록 지시하는 명령을 저장하는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 추가로 포함하는, 시스템. - 제10항에 있어서, 상기 냉각 입력은 기준 온도에서 냉각수에 대한 요청을 포함하는, 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 트리거는 상기 기간이 미리 결정된 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 냉각 입력은 시간 제한을 포함하고, 상기 트리거는 상기 기간이 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 시스템.
- 제10항에 있어서, 상기 트리거는 OIT로부터의 종료 입력을 포함하는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 주 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도로 유지되는, 시스템.
- 제15항에 있어서, 상기 주 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 22℃의 온도로 유지되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 하위 분배 루프는 하위 분배 루프에서 실험실 용수를 약 53℃ 내지 약 57℃의 온도로 가열하고 유지하도록 구성되는, 시스템.
- 제17항에 있어서, 상기 하위 분배 루프는 실험실 용수를 상기 주 분배 루프로 분배하기 전에 하위 분배 루프에서 실험실 용수를 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도로 냉각하도록 구성되는, 시스템.
- 제17항에 있어서, 상기 하위 분배 루프는 실험실 용수를 약 53℃ 내지 약 57℃로 가열하고 유지하기 위해 열 교환기에 작동가능하게 연결되는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 주 분배 루프에 연결된 하나 이상의 주 분배 출구 및 상기 하위 분배 루프에 연결된 하나 이상의 하위 분배 출구를 추가로 포함하는, 시스템.
- 제20항에 있어서, 상기 주 분배 출구는 하나 이상의 실험실 수도꼭지(faucet)를 포함하는, 시스템
- 제20항에 있어서, 상기 하위 분배 출구는 완충액 및 매체를 혼합하기 위한 하나 이상의 수도꼭지를 포함하는, 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 주 분배 루프는 실험실 용수를 실험실 용수 저장 탱크로 반환하는, 시스템.
- 상이한 온도에서 실험실 용수를 생성하고 실험실 용수를 분배하는 방법으로서, 상기 방법은:
(A) 실험실 용수 생성 섹션을 사용하여 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하는 단계; 및
(B) (1) 실험실 용수 저장 탱크,
(2) 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하고 그로부터 실험실 용수를 수용하여 제1 온도 범위에서 적어도 하나의 출구를 통해 실험실 용수를 분배하는 주 분배 루프, 및
(3) 밸브를 통해 상기 주 분배 루프에 작동가능하게 연결되고 그로부터 실험실 용수를 수용하여 제2 온도 범위에서 적어도 하나의 출구를 통해 실험실 용수를 분배하는 하위 분배 루프 -상기 하위 분배 루프는 또한 실험실 용수를 상기 주 분배 루프로 반환할 수 있음-를 포함하는 실험실 용수 분배 섹션을 사용하여 실험실 용수를 분배하는 단계
를 포함하고,
상기 분배는 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되는, 방법. - 제24항에 있어서, 상기 하위 분배 루프는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)을 통해 제어되는, 방법.
- 제24항에 있어서, 프로세서에 의해:
물의 설정점 온도와 관련된 가열 입력을 수신하고;
상기 하위 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하고;
상기 제1 양의 물을 일정 시간 동안 설정점 온도로 유지하고;
상기 주 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 보존하고; 그리고
트리거에 응답하여 상기 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하는 것이 제어되는 단계를 추가로 포함하는, 방법 - 제24항에 있어서, 상기 가열 입력은 설정점 온도의 가열수에 대한 요청을 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 트리거는 상기 기간이 미리 결정된 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 가열 입력은 시간 제한을 포함하고, 상기 트리거는 상기 기간이 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 방법.
- 제25항에 있어서, 명령은 실행될 때 추가로 상기 프로세서가 상기 시스템에:
가열 입력에 응답하여 밸브를 닫고;
일정 시간이 지난 후 상기 제1 양의 물의 온도를 모니터링하고; 그리고
상기 온도가 기준 온도와 같을 때 밸브를 개방하도록 지시하는, 방법. - 제30항에 있어서, 프로세서에 의해:
기준 온도와 관련된 냉각 입력을 수신하고;
상기 주 분배 루프에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하고;
상기 제1 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 유지하고; 그리고
트리거에 응답하여 상기 제1 양의 물의 유지를 중단하는 것이 제어되는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제31항에 있어서, 상기 냉각 입력은 기준 온도에서 냉각수에 대한 요청을 포함하는, 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 트리거는 상기 기간이 미리 결정된 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 방법.
- 제31항에 있어서, 상기 냉각 입력은 시간 제한을 포함하고, 트리거는 상기 기간이 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 실험실 용수 생성 섹션은 다중매체 필터, 카트리지 필터, 연수 매체, 활성탄 베드, 역삼투 유닛, UV 광, 이온 교환 베드 용기 및 혼합 베드 이온 교환 용기를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 주 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도로 유지되는, 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 주 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 22℃의 온도로 유지되는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 하위 분배 루프에서 실험실 용수는 약 53℃ 내지 약 57℃의 온도로 가열되고 유지되는, 방법.
- 제38항에 있어서, 실험실 용수를 상기 주 분배 루프로 분배하기 전에 상기 하위 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도로 재-냉각되는, 방법.
- 제38항에 있어서, 상기 하위 분배 루프는 실험실 용수를 약 53℃ 내지 약 57℃로 유지하기 위해 열 교환기에 작동가능하게 연결되는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 주 분배 루프에 연결된 하나 이상의 주 분배 출구 및 상기 하위 분배 루프에 연결된 하나 이상의 하위 분배 출구를 추가로 포함하는, 방법.
- 제41항에 있어서, 상기 주 분배 루프는 실험실 용수를 상기 하나 이상의 주 분배 출구로 분배하고, 상기 하나 이상의 주 분배 출구는 하나 이상의 실험실 수도꼭지를 포함하는, 방법.
- 제41항에 있어서, 상기 하위 분배 루프는 실험실 용수를 상기 하나 이상의 하위 분배 출구로 분배하고, 상기 하나 이상의 하위 분배 출구는 완충액 및 매체를 혼합하기 위한 하나 이상의 수도꼭지를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 상기 주 분배 루프는 실험실 용수를 실험실 용수 저장 탱크로 반환하는, 방법.
- 분배 시스템 내에서 수온을 조절하는 컴퓨터-구현 방법으로서, 상기 방법은:
입력 장치에 의해 물의 설정점 온도와 관련된 개시 입력을 수신하는 단계;
상기 분배 시스템의 하위 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하는 단계;
상기 제1 양의 물을 일정 시간 동안 설정점 온도로 유지하는 단계;
상기 분배 시스템의 주 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 보존하는 단계; 및
트리거에 응답하여 상기 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하는 단계를 포함하는, 방법 - 제45항에 있어서, 상기 입력은 가열수에 대한 요청을 포함하는, 방법.
- 제45항에 있어서, 상기 입력은 상기 설정점 온도를 포함하는, 방법.
- 제45항에 있어서, 상기 입력 장치는 디스플레이 및 하나 이상의 버튼을 포함하는 운영자 인터페이스를 포함하는, 방법.
- 제45항에 있어서, 상기 하위 분배 루프는 상기 기간 동안 상기 주 분배 루프로부터 격리되는, 방법.
- 제49항에 있어서, 상기 하위 분배 루프는 상기 기간 이후에 상기 주 분배 루프와 유체 연통하는, 방법.
- 제45항에 있어서, 상기 트리거는 시간 제한을 포함하고, 상기 기간이 시간 제한에 도달하면 상기 제1 양의 물이 냉각되는, 방법.
- 제45항에 있어서, 상기 트리거는 가열수 요청과 관련하여 상기 입력 장치로부터 수신된 종료 입력을 포함하는, 방법.
- 제45항에 있어서, 상기 트리거는 시스템 오류, 환경 조건 및 물 조건 중 하나 이상의 표시를 포함하는, 방법.
- 제45항에 있어서,
상기 입력에 응답하여 상기 주 분배 루프와 상기 하위 분배 루프 사이의 밸브를 닫는 단계;
일정 시간이 지난 후 상기 제1 양의 물의 온도를 모니터링하는 단계; 및
상기 온도가 상기 기준 온도와 같을 때 상기 밸브를 개방하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 상이한 온도에서 실험실 용수를 분배할 수 있는 실험실 용수 생성 및 분배 시스템으로서, 상기 시스템은:
(A) 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하도록 구성된 실험실 용수 생성 섹션;
(B) 상기 실험실 용수 생성 섹션과 유체 연통하고 그로부터 실험실 용수를 수용하도록 구성된 실험실 용수 저장 탱크를 포함하는 실험실 용수 저장 섹션;
(C) (1) 상기 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 적어도 하나의 냉각수 분배 루프 -상기 냉각수 분배 루프는 상기 저장 탱크로부터 실험실 용수를 수용하고 하나 이상의 출구를 통해 제1 온도 범위에서 실험실 용수를 분배하도록 구성됨-, 및
(2) 상기 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 적어도 하나의 가열수 분배 루프 -상기 가열수 분배 루프는 상기 저장 탱크로부터 실험실 용수를 수용하고 하나 이상의 출구를 통해 제2 온도 범위에서 실험실 용수를 분배하도록 구성되고, 제2 온도 범위는 제1 온도 범위를 초과함-
를 포함하는 실험실 용수 분배 섹션;
(D) 운영자 인터페이스 터미널(OIT); 및
(E) 실험실 용수 생성 섹션, 실험실 용수 저장 섹션, 실험실 용수 분배 섹션 및 OIT 중 하나 이상에 작동가능하게 커플링된 프로세서
를 포함하고;
상기 가열수 분배 루프는 내부의 일정량의 실험실 용수를 저장 탱크로 반환함으로써 일정량의 실험실 용수를 재활용하도록 구성되는, 시스템. - 제55항에 있어서, 상기 실험실 용수 분배 섹션은 상기 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 제1 냉각수 분배 루프 및 제2 냉각수 분배 루프를 포함하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 실험실 용수 생성 섹션은 역삼투 탈이온(RODI)수를 생성하도록 구성되는, 시스템.
- 제57항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프는 냉각된 역삼투 탈이온(CRODI)수를 분배하도록 구성되는, 시스템.
- 제58항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 가열된 역삼투 탈이온(HRODI)수를 분배하도록 구성되는, 시스템.
- 제59항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프는 하나 이상의 밸브를 통해 상기 저장 탱크에 작동가능하게 커플링되는, 시스템.
- 제60항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 하나 이상의 밸브를 통해 상기 저장 탱크에 작동가능하게 커플링되는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 실험실 용수 생성 섹션은 다중매체 필터, 카트리지 필터, 연수 매체, 활성탄 베드, 역삼투 유닛, UV 광, 이온 교환 베드 용기 및 혼합 베드 이온 교환 용기를 포함하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프에서 실험실 용수의 분배는 OIT에 의해 제어되는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프에서 실험실 용수의 분배는 OIT에 의해 제어되는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 프로세서는 컴퓨터-실행가능 명령어가 저장된 비-일시적 저장 매체와 통신하고, 상기 프로세서는 명령어를 실행하고 상기 시스템이:
OIT를 통해 물의 설정점 온도와 관련된 가열 입력을 수신하고;
상기 가열수 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하고;
상기 제1 양의 물을 일정 시간 동안 설정점 온도로 유지하고;
상기 냉각수 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 보존하고; 그리고
트리거에 응답하여 상기 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하도록 구성된, 시스템. - 제65항에 있어서, 상기 가열 입력은 설정점 온도에서 가열수에 대한 요청을 포함하는, 시스템.
- 제65항에 있어서, 상기 트리거는 상기 기간이 미리 결정된 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 시스템.
- 제65항에 있어서, 상기 가열 입력은 시간 제한을 포함하고, 트리거는 상기 기간이 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 시스템.
- 제65항에 있어서, 상기 트리거는 OIT로부터의 종료 입력을 포함하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 프로세서는 컴퓨터-실행가능 명령어가 저장된 비-일시적 저장 매체와 통신하고, 상기 프로세서는 명령어를 실행하고 시스템이:
운영자 인터페이스 터미널(OIT)을 통해 기준 온도와 관련된 냉각 입력을 수신하고;
상기 냉각수 분배 루프에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하고;
상기 제1 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 유지하고; 그리고
트리거에 응답하여 상기 제1 물 양의 유지를 중단하도록 구성되는, 시스템. - 제55항에 있어서, 상기 냉각 입력은 기준 온도에서 냉각수에 대한 요청을 포함하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 트리거는 상기 기간이 미리 결정된 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 냉각 입력은 시간 제한을 포함하고, 상기 트리거는 상기 기간이 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 트리거는 OIT로부터의 종료 입력을 포함하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도로 유지되는, 시스템.
- 제75항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 22℃의 온도로 유지되는, 시스템
- 제55항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 내부의 실험실 용수를 약 53℃ 내지 약 57℃의 온도로 가열하고 유지하도록 구성되는, 시스템.
- 제77항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 내부의 실험실 용수를 상기 저장 탱크로 반환하기 전에 실험실 용수를 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도로 냉각하도록 구성되는, 시스템.
- 제77항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 실험실 용수를 약 53℃ 내지 약 57℃로 가열하고 유지하기 위해 열 교환기에 작동가능하게 연결되는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프에 연결된 하나 이상의 냉각수 분배 출구 및 상기 가열수 분배 루프에 연결된 하나 이상의 가열수 분배 출구를 추가로 포함하는, 시스템.
- 제80항에 있어서, 상기 냉각수 분배 출구는 하나 이상의 실험실 수도꼭지를 포함하는, 시스템.
- 제81항에 있어서, 상기 가열수 분배 출구는 완충액 또는 매체를 혼합하기 위한 하나 이상의 수도꼭지를 포함하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프는 실험실 용수를 상기 실험실 용수 저장 탱크로 반환하는, 시스템.
- 제55항에 있어서, 상기 시스템은 2개의 냉각수 분배 루프를 포함하는, 시스템.
- 상이한 온도에서 실험실 용수를 생성하고 실험실 용수를 분배하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
(A) 실험실 용수 생성 섹션에서 식수를 처리하여 실험실 용수를 생성하는 단계;
(B) 상기 물 생성 섹션로부터의 실험실 용수를 실험실 용수 저장 섹션의 실험실 용수 저장 탱크로 전달하는 단계;
(C) (1) 상기 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 적어도 하나의 냉각수 분배 루프 -상기 냉각수 분배 루프는 상기 저장 탱크로부터 실험실 용수를 수용하고 하나 이상의 출구를 통해 제1 온도 범위에서 실험실 용수를 분배하도록 구성됨-, 및
(2) 상기 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 적어도 하나의 가열수 분배 루프 -상기 가열수 분배 루프는 상기 저장 탱크로부터 실험실 용수를 수용하고 하나 이상의 출구를 통해 실험실 용수를 제2 온도 범위에서 분배하도록 구성되고, 제2 온도 범위는 제1 온도 범위를 초과함-
를 포함하는 실험실 용수 분배 섹션을 이용하여 실험실 용수를 분배하는 단계; 및
(D) 상기 가열수 분배 루프에서 일정량의 물을 상기 저장 탱크로 반환함으로써 일정량의 물을 재활용하는 단계
를 포함하고;
상기 분배 단계는 하나 이상의 실험실 용수 생성 섹션, 실험실 용수 저장 섹션 및 실험실 용수 분배 섹션에 작동가능하게 커플링된 적어도 하나의 프로세서에 의해 제어되는, 방법. - 제85항에 있어서, 상기 실험실 용수 분배 섹션은 상기 실험실 용수 저장 탱크와 유체 연통하는 제1 냉각수 분배 루프 및 제2 냉각수 분배 루프를 포함하는, 방법.
- 제85항에 있어서, 상기 실험실 용수 생성 섹션은 역삼투 탈이온(RODI)수를 생성하도록 구성되는, 방법.
- 제85항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프는 냉각된 역삼투 탈이온(CRODI)수를 분배하도록 구성되는, 방법.
- 제87항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 가열된 역삼투 탈이온(HRODI)수를 분배하도록 구성되는, 방법.
- 제89항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프는 하나 이상의 밸브를 통해 상기 저장 탱크에 작동가능하게 커플링되는 방법.
- 제90항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 하나 이상의 밸브를 통해 상기 저장 탱크에 작동가능하게 커플링되는, 방법.
- 제85항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 운영자 인터페이스 터미널(OIT)을 통해 제어되는, 방법.
- 제85항에 있어서, 상기 프로세서에 의해:
물의 설정점 온도와 관련된 가열 입력을 수신하고;
상기 가열수 분배 루프 내에서 제1 양의 물을 기준 온도로부터 설정점 온도까지 가열하고;
상기 제1 양의 물을 일정 시간 동안 설정점 온도로 유지하고;
상기 냉각수 분배 루프 내에서 제2 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 보존하고;
트리거에 응답하여 상기 제1 양의 물을 설정점 온도로부터 기준 온도까지 냉각하고; 그리고
상기 제1 양의 물이 기준 온도로 냉각되면 상기 저장 탱크로 전달하여 상기 제1 양의 물을 재활용하는 것이 제어되는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제93항에 있어서, 상기 가열 입력은 설정점 온도에서 가열수에 대한 요청을 포함하는, 방법.
- 제93항에 있어서, 상기 트리거는 상기 기간이 미리 결정된 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 방법.
- 제93항에 있어서, 상기 가열 입력은 시간 제한을 포함하고, 상기 트리거는 상기 기간이 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 방법.
- 제85항에 있어서, 비-일시적 저장 매체에 저장된 컴퓨터-판독가능 명령을 상기 프로세서에 의해 실행하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 명령은 시스템이:
기준 온도와 관련된 냉각 입력을 수신하고;
상기 냉각수 분배 루프에서 제1 양의 물을 초기 온도로부터 기준 온도까지 냉각하고;
상기 제1 양의 물을 일정 기간 동안 기준 온도에서 유지하고; 그리고
트리거에 응답하여 상기 제1 양의 물의 유지를 중단하는 단계를 수행하게 하는, 방법. - 제97항에 있어서, 상기 냉각 입력은 기준 온도에서 냉각수에 대한 요청을 포함하는, 방법.
- 제97항에 있어서, 상기 트리거는 상기 기간이 미리 결정된 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 방법.
- 제97항에 있어서, 상기 냉각 입력은 시간 제한을 포함하고, 상기 트리거는 상기 기간이 시간 제한에 도달했다는 통지를 포함하는, 방법.
- 제85항에 있어서, 상기 실험실 용수 생성 섹션은 다중매체 필터, 카트리지 필터, 연수 매체, 활성탄 베드, 역삼투 유닛, 자외선, 이온 교환 베드 용기 및 혼합 베드 이온 교환 용기를 포함하는, 방법.
- 제85항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도로 유지되는, 방법.
- 제102항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 22℃의 온도로 유지되는, 방법.
- 제85항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프에서 실험실 용수는 약 53℃ 내지 약 57℃의 온도로 가열되고 유지되는, 방법.
- 제104항에 있어서, 실험실 용수를 재활용하기 전에 상기 가열수 분배 루프에서 실험실 용수는 약 18℃ 내지 약 25℃의 온도로 냉각되는, 방법.
- 제104항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 실험실 용수를 약 53℃ 내지 약 57℃로 유지하기 위해 열 교환기에 작동가능하게 연결되는, 방법.
- 제85항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프에 연결된 하나 이상의 냉각수 분배 출구 및 상기 가열수 분배 루프에 연결된 하나 이상의 가열수 분배 출구를 추가로 포함하는, 방법.
- 제107항에 있어서, 상기 냉각수 분배 루프는 실험실 용수를 상기 하나 이상의 냉각수 분배 출구로 분배하고, 상기 하나 이상의 냉각수 분배 출구는 하나 이상의 실험실 수도꼭지를 포함하는, 방법.
- 제108항에 있어서, 상기 가열수 분배 루프는 실험실 용수를 상기 하나 이상의 가열수 분배 출구로 분배하고, 상기 하나 이상의 가열수 분배 출구는 완충액 또는 매체를 혼합하기 위한 하나 이상의 수도꼭지를 포함하는, 방법.
- 제85항에 있어서, 일정량의 물을 상기 저장 탱크로 반환함으로써 상기 냉각수 분배 루프에서 일정량의 물을 재활용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
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