TWI751640B - 探針組件及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種探針組件及其使用方法，利用螺旋結構或公母快速連 接器結合使探針無菌地插入至容器中並固定，具有更簡易的結構且不會占用較大的空間，以避免繁瑣操作或裝置間的碰撞可能造成的汙染風險。

Description

探針組件及其使用方法

本發明涉及一種用相對簡單的方法將已滅菌的pH、溶氧(DO)、電導度計等傳感器探針安裝到無菌的可撓性容器、剛性容器、半剛性容器或導管中的裝置和方法。不需要在無菌環境下操作，且不會增加污染的風險，在操作期間和之後不會造成洩漏，在設備中不會殘留液體殘留物，以避免在拆卸期間或之後引起洩漏問題。

一次性產品具有免於潔淨度驗證、降低成本、降低污染風險並提高生產周轉率的優點，因此在製藥和其他行業中變得越來越流行。在一些製造過程中，生物反應器和混合裝置必不可少。複雜生物產品的生產，例如小分子、大分子、蛋白質或病毒抗原，需要從上游至下游進行多個處理步驟，上游如培養基和其他溶液製備、細胞培養或發酵，下游如澄清、純化、儲存、灌裝需要嚴格控制，以使最終產品達到所需產量。

為了控制過程，通常使用各種傳感器並將其放置在設備中以進行監視或反饋控制。對於一次性使用的混合袋系統或生物反應器，將各種傳感器例如熱電偶、導電度計、pH或溶氧傳感器介入到混合容器中進行控制。將傳感器集成到混合容器(尤其是一次性容器)中非常繁瑣，並且必須謹慎行事，以避免 污染。目前市面上已經開發出非侵入性或一次性使用的傳感器，但是與傳統傳感器相比，該傳感器較不穩定、不可靠和/或昂貴。大多數一次性傳感器已安裝在柔性一次性容器上，由於傳感器已嵌入袋中而難以使用標準溶液重新校準。一次性傳感器還存在保存期限短的問題，當與柔性容器同時運送時，此問題限制客戶一次可以購買的容器數量，從而增加了購買和交付成本。

目前可高壓滅菌的探針，例如pH值和溶氧探針已在同一行業中使用了數十年，已經證明是可在該行業中使用的可靠產品。在校準之前，可高溫高壓滅菌的探頭位於容器外部，使其更易於校準。探針獨立於柔性容器，因此，探針的任何損壞或故障都可以在不將柔性容器一起捨棄的情況下進行修理或更換為新探針。因此，在解決上述問題(包括可靠性較低、保質期短、成本較高、難以校準等)之前，在一次性傳感器中，目前可高壓滅菌傳感器在該行業中仍發揮著重要作用。

為了將傳統的可高壓滅菌的探頭與一次性袋、容器或管連接，需要一種傳感器連接器和一種將傳感器無菌地插入容器或管中的方法。目前已有相關產品，如美國專利號為US 7,901,934揭露將一次性連接器與波紋管或可折疊支撐座一起應用在探針護套的前面，作為探針組件。探針安裝在探針組件的探針護套內部，並進行高壓滅菌後，將探針組件上的一次性連接器與柔性袋側的一次性連接器連接起來，以完成連接。然後，通過壓縮波紋管，使探針通過相連的探針護套內腔和柔性袋上的端口進入袋中，壓縮後，利用固定波紋管的設備，以避免探針彈回。

然而，該設計具有複雜的結構，安裝後通常與波紋管相連的螺釘適配器會發生故障或洩漏，使傳感器和柔性袋(通常是昂貴的生物反應器)損壞。 由於材料的柔韌性，適配器無法牢固地固定在探針上，通常會從該部分洩漏。該設計的另一個缺點是柔性容器中的流體會流入探針組件腔室和波紋管，當在柔性容器和探針之間拆卸的過程，當柔性容器內的壓力變大時，波紋管會膨脹，使更多的溶液侵入，造成操作更加麻煩。其他專利也採用類似的概念，但其中一些更為複雜，例如GE Healthcare提出的美國專利號US 9,891,080公開了一種剛性護套，並且通過類似柱塞的結構使探針向前推進，其中柱塞一側為密封。探針組件和柔性袋之間的連接也透過一次性連接器進行。為了避免波紋管或可折疊支撐座的設計，它使用更複雜的設計來實現類似的功能。密封部分是帶有O形圈的活動插銷，在安裝過程中也會產生洩漏或污染的危險。

ATMI BVBA公開的美國專利號為US 8,568,657，係使用一種透氣性袋子以避免Hyclone專利中的波紋管設計帶來的不利影響。但安裝後，袋子會變平並在操作區域中佔據較大的空間，如安裝兩個或多個傳感器探針，則該袋甚至會與同一操作區域中的其他探針或設備發生衝突。頗爾公司(Pall Corporation)的另一項美國專利(US 9,410,626)使用一種密封系統來防止流體從流體容器洩漏到容納傳感器探針的內腔。為此，在波紋管或柔性透氣袋前面的連接器中採用密封設計，這當然只是對先前發明改進的一部分，但並未通過使用波紋管作為工具來改變主要設計用於將探針推進到裝有液體的柔性袋中。

現有技術中的所有設計都顯示出不可靠、複雜或占用空間的缺點，而可能會導致洩漏或增加使用空間，對於柔性袋和傳感器探針之間的無菌連接並沒有提供良好而可靠的解決方案。本發明旨在簡化具有柔性袋的無菌探針組件的設計，並使操作更可靠且無風險。

本發明提供一種探針組件裝置，將傳感器探針無菌地插入並安裝到容器中，該探針組件裝置可以在正常環境下進行無菌連接，而無需現場消毒或在無菌環境下運行。該探針組件裝置比現有技術中的裝置尺寸小，因此不需要長的傳感器探頭，不會佔用較大的額外空間，以避免在操作過程中可能會與其他設備發生衝突。該探針組件裝置可以是一次性且可高壓滅菌的，且不包含任何柔性部件，因此安裝後不會殘留從容器中流出的流體，從而避免在操作過程中和操作之後的任何混亂或繁瑣的操作。

根據上述的一種探針組件，包含：一探針組件單元，包含：一第一無菌連接器；一探針適配器，與該第一無菌連接器直接或間接連接，以及該探針適配器以螺旋固定一傳感器探針；以及一密封容器，將該探針適配器及該傳感器探針密封於內。

根據上述的一種探針組件，包含：一探針組件單元，包含：一第一無菌連接器，與一第二快速連接器直接或間接連接；一探針適配器，與一第一快速連接器連接，其中該探針適配器以螺旋固定一傳感器探針，以及該第一快速連接器與該第二快速連接器之間具有一間距；以及一密封容器，將該探針適配器、該傳感器探針、該第一快速連接器以及該第二快速連接器密封於內。

A:接收單元

B:探針組件單元

01:端口

02:容器

03:第一無菌連接器

03':第二無菌連接器

04,05,05',05":管

06:探針適配器

07:袋或塑料管

08:束線帶

09:傳感器探針

10:操作端開口

10':固定端開口

11:支架

12:剛性管

13:第一快速連接器

14:第二快速連接器

19:訊號電纜

20:外部裝置

S601~S605:步驟

S701~S705:步驟

S801~S805:步驟

S901~S905:步驟

圖1A為本發明第一實施例的探針組件的分解側視圖。

圖1B為本發明第一實施例的探針組件中的探針組件單元與探針結合的側視圖。

圖2為安裝於本發明第一實施例的探針組件的支架俯視圖。

圖3A為本發明第二實施例的探針組件的分解側視圖。

圖3B為本發明第二實施例的探針組件中的探針組件單元與探針結合的側視圖。

圖4A為本發明第三實施例的探針組件的分解側視圖。

圖4B為本發明第三實施例的探針組件中的探針組件單元與探針結合的側視圖。

圖5A為本發明第四實施例的探針組件的分解側視圖。

圖5B為本發明第四實施例的探針組件中的探針組件單元與探針結合的側視圖。

圖6為本發明第一實施例的探針組件的使用流程圖。

圖7為本發明第二實施例的探針組件的使用流程圖。

圖8為本發明第三實施例的探針組件的使用流程圖。

圖9為本發明第四實施例的探針組件的使用流程圖。

以下將詳述本發明之各實施例，並配合圖式作為例示，使讀者對本發明有較完整的瞭解。本文之說明可廣泛地施行於其它的實施例中，在本發明精神下，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都應包含在本發明之範圍內。本發明之專利權應以申請專利範圍作為界定基準。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際之尺寸或數量，有些細節可能未完全繪出，以求圖式之簡潔。

本發明提供一種探針組件，其使得能夠在傳感器探針與一次性柔性袋之間進行無菌且可靠的連接，其他優點包括：1.該探針組件比現有技術中的裝置短，因此不需要長的傳感器探頭，這將節省探針的空間和成本；2.該探針組件在安裝前後的尺寸較小，不會產生額外的體積而佔用與其他設備衝突的額外空間；3.該探針組件為一次性使用且可高壓滅菌；4.該探針組件不包含任何柔性部件，並且在安裝後仍保持剛性，一樞軸點支撐即可將該探針組件固定到位，以及不會殘留從容器中流出的流體，以免在操作過程中和操作後造成任何混亂或繁瑣的操作。

本發明的探針組件包括在組裝之前用於封入一傳感器探針的一探針組件單元及一接收單元。其中，接收單元透過管將容器上的端口和一次性無菌連接器連接，該端口可以是焊接在容器上的端口，也可以是從容器中突出的端口。一次性無菌連接器可使用任何品牌，例如Pall的kleenpak^®、GE Healthcare的ReadyMate^®、CPC的AseptiQuik^®、Saint Gobain的Pure Fit^®等。而GE Healthcare的ReafyMate^®由於尺寸更小以及與傳統三夾鉗類似的簡易操作更適合。因此，以下實施例中將使用ReadyMate^®無菌連接器用作示例之一。然而，這並不意味本發明限於某些類型的無菌連接器。

參照圖1A，為本發明第一實施例的探針組件的分解側視圖。本發明的探針組件包括一接收單元A和一探針組件單元B。接收單元A用於接收探針組件單元B，其包含具端口01的容器02、第二無菌連接器03'和將端口01和第二無菌連接器03'連接的管04。其中，接收單元A的容器02可以是剛性塑料容器或柔性袋，管04優選是能夠進行伽馬射線照射和高壓滅菌的矽樹脂管或C形撓性管，端口01優選地通過焊接密封在容器02的壁上。

參照圖1B，為本發明第一實施例的探針組件的探針組件單元與探針結合的側視圖。探針組件單元B包含一次性使用的第一無菌連接器03、具有內螺紋和O形環(圖未式)且可和傳感器探針09鎖配的探針適配器06、將第一無菌連接器03與探針適配器06連接的管05以及密封容器，其中該密封容器為具有兩端開口的袋或塑料管07，袋或塑料管07的一端開口透過束線帶08或其他方式與管05固定。在一些實施例中，管05優選是能夠進行高壓滅菌的矽樹脂管或C-flex管，袋或塑料管07可優選地是氣體可滲透的，其使得蒸汽或其他消毒氣體能夠滲透到袋中，然而，由於一次性使用的第一無菌連接器03通常具有允許氣體或蒸汽滲透的端部，因此袋或塑料管07中的氣體滲透功能僅是選擇性的，袋或塑料管07可用常規熱封機透過熱焊接使操作端開口10密封，亦可透過蓋、夾具或拉鍊或其他能夠封閉開口的裝置作密封，將可高壓滅菌的傳感器探針09及探針適配器06密封於內。傳感器探針09可以是pH探針、溶氧探針或其他類型探針，在將探針組件單元B與接收單元A連接之前，先用標準品校準傳感器探針09。探針適配器06具有能夠與傳感器探針09上的螺紋配合的反向螺紋，用以螺旋固定傳感器探針09。

參照圖2，為安裝於本發明第一實施例的探針組件的支架俯視圖。可選擇地從袋/塑料管07的外部施加一支架11，以將位置固定在傳感器探針09和探針適配器06之間，以避免傳感器探針09的移動造成在運輸和高壓滅菌期間傷害探針主體。

參照圖3A及圖3B，為本發明第二實施例的探針組件的分解側視圖及探針組件單元與探針結合的側視圖。在此實施例中，除前述第一實施例的元件配置基礎上，更包含一剛性管12，其一端透過管05與第一無菌連接器03連接， 另一端透過管05'與探針適配器06連接。其次，第二實施例中採用開口較大的袋或塑料管07，其固定端開口10'透過熱焊接與剛性管12固定，操作端開口10則待傳感器探針09通過袋或塑料管07插入探針組件單元B後，用常規熱封機通過熱焊密封。

參照圖4A及圖4B，為本發明第三實施例的探針組件的分解側視圖及探針組件單元與探針結合的側視圖。在此實施例中，除前述第一實施例的元件配置基礎上，更包含一第一快速連接器13透過管05'與探針適配器06連接，以及一第二快速連接器14透過管05與第一無菌連接器03連接，其中，第一快速連接器13與第二快速連接器14之間具有一間距，當結合時，第一快速連接器13與第二快速連接器14可彼此機械地固定。另外，探針適配器06可以選擇性地不包含O形環。

參照圖5A及圖5B，為本發明第四實施例的探針組件的分解側視圖及探針組件單元與探針結合的側視圖。此實施例為結合第二和第三實施例，更包含一剛性管12，其一端透過管05與第一無菌連接器03連接，另一端透過管05"與第二快速連接器14連接，第一快速連接器13透過管05'與探針適配器06連接，其中，第一快速連接器13與第二快速連接器14之間具有一間距。其次，第四實施例中採用開口較大的袋或塑料管07，其固定端開口10'透過熱焊接與剛性管12固定，操作端開口10則待傳感器探針09通過袋或塑料管07插入探針組件單元B後，用常規熱封機通過熱焊密封。

參照圖6及圖7，為本發明第一及第二實施例的探針組件的使用流程圖。步驟S601、S701：將第一無菌連接器03與第二無菌連接器03'連接，在一些實施例中，袋或塑料管07可選擇地收摺於支架11內；步驟S602、S702：將固定於 探針適配器06與傳感器探針09之間的支架11卸除；步驟S603、S703：以手或工具從袋或塑料管07的外部將傳感器探針09推進，使傳感器探針09的檢測端依序通過該第一無菌連接器03、該第二無菌連接器03'及該端口01至該容器02內部，其中在第二實施例中，通過第一無菌連接器03前先通過剛性管12，並以探針適配器06將傳感器探針09固定；步驟S604、S704：移除袋或塑料管07的操作端密封處，以露出傳感器探針09的訊號端；步驟S605、S705：將傳感器探針09的訊號端由訊號電纜19連接至外部裝置20，以進行量測及反饋控制。

參照圖8及圖9，為本發明第三及第四實施例的探針組件的使用流程圖。步驟S801、S901：將第一無菌連接器03與第二無菌連接器03'連接；步驟S802、S902：將固定於探針適配器06與傳感器探針09之間的支架11卸除；步驟S803、S903：以手或工具從袋或塑料管07的外部將傳感器探針09推進，使傳感器探針09的檢測端依序通過第一無菌連接器03、第二無菌連接器03'及端口01至容器02內部，其中在第四實施例中，通過第一無菌連接器03前先通過剛性管12，同時第二快速連接器13向第一快速連接器14推進並結合固定；步驟S804、S904：移除袋或塑料管07的操作端密封處，以露出傳感器探針09的訊號端；步驟S805、S905：將傳感器探針09的訊號端由訊號電纜19連接至外部裝置20，以進行量測及反饋控制。

A:接收單元

B:探針組件單元

01:端口

02:容器

03:第一無菌連接器

03':第二無菌連接器

04,05:管

06:探針適配器

07:袋或塑料管

08:束線帶

09:傳感器探針

Claims (14)

1. 一種探針組件，其與一傳感器探針匹配，該探針組件包含：一探針組件單元，包含：一第一無菌連接器；一探針適配器，與該第一無菌連接器直接或間接連接，以及該探針適配器用以螺旋固定該傳感器探針；以及一密封容器，將該探針適配器及該傳感器探針密封於內。
2. 如請求項1所述之探針組件，更包含一接收單元，包含：一容器，具有一端口；以及一第二無菌連接器，與該端口連接，用以與該第一無菌連接器連接。
3. 如請求項1所述之探針組件，其中該密封容器為可撓性、剛性或半剛性的。
4. 如請求項1所述之探針組件，其中該探針組件單元更包含一矽樹脂管或一C-flex管，該矽樹脂管或該C-flex管的兩端分別與該探針適配器以及該第一無菌連接器連接。
5. 如請求項4所述之探針組件，其中該探針組件單元更包含一剛性管與該密封容器熔接密合，其中該剛性管的一端透過該矽樹脂管或該C-flex管與該第一無菌連接器連接，以及該矽樹脂管或該C-flex管透過該剛性管的另一端連接該探針適配器。
6. 如請求項1所述之探針組件，其中該探針組件單元更包含一支架，將該探針適配器與該傳感器探針的相對位置固定。
7. 一種如請求項2所述探針組件之使用方法，包含：將該第一無菌連接器與該第二無菌連接器連接；以及推進該傳感器探針，使該傳感器探針的一檢測端依序通過該第一無菌連接器、該第二無菌連接器及該端口至該容器內部，並由該探針適配器固定。
8. 一種探針組件，其與一傳感器探針匹配，該探針組件包含：一探針組件單元，包含：一第一無菌連接器，與一第二快速連接器直接或間接連接；一探針適配器，與一第一快速連接器連接，其中該探針適配器以螺旋固定該傳感器探針，以及該第一快速連接器與該第二快速連接器之間具有一間距；以及一密封容器，將該探針適配器、該傳感器探針、該第一快速連接器以及該第二快速連接器密封於內。
9. 如請求項8所述之探針組件，更包含一接收單元，包含：一容器，具有一端口；以及一第二無菌連接器，與該端口連接，用以與該第一無菌連接器連接。
10. 如請求項8所述之探針組件，其中該密封容器為可撓性、剛性或半剛性的。
11. 如請求項8所述之探針組件，其中該探針組件單元更包含一矽樹脂管或一C-flex管，該矽樹脂管或該C-flex管的兩端分別與該第一無菌連接器及該第二快速連接器連接。
12. 如請求項11所述之探針組件，其中該探針組件單元更包含一剛性管與該密封容器熔接密合，其中該剛性管的一端透過該矽樹脂管或該C-flex管與該第一無菌連接器連接，以及該矽樹脂管或該C-flex管透過該剛性管的另一端連接該第二快速連接器。
13. 如請求項8所述之探針組件，其中該探針組件單元更包含一支架，將該探針適配器與該傳感器探針的相對位置固定。
14. 一種如請求項9所述探針組件之使用方法，包含：將該第一無菌連接器與該第二無菌連接器連接；以及推進該傳感器探針，使該傳感器探針的檢測端依序通過該第一無菌連接器、該第二無菌連接器及該端口至該容器內部，並由該第一快速連接器與該第二快速連接器結合固定。

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