一次性生物反應(yīng)器傳感器架構(gòu)的制作方法
【專利說明】-次性生物反應(yīng)器傳感器架構(gòu)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)基于2014年7月25日提出的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 62/029, 199W及2014 年5月2日提出的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 61/987, 726的優(yōu)先權(quán)并要求其權(quán)益，該申請(qǐng)的內(nèi) 容在此通過引入整體并入。
【背景技術(shù)】
[0003] 對(duì)于為各種目的而生成和支持生物反應(yīng)，生物反應(yīng)器是有幫助的。生物反應(yīng)能夠 對(duì)溫度和/或壓強(qiáng)變化敏感。另外，隨著生物反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)本身可W改變生物反應(yīng)容器 中的各種參數(shù)，例如溶解氧含量和/或抑值。因此，檢測(cè)生物反應(yīng)的各種變量可W是很重 要的。
[0004] 生命科學(xué)工業(yè)正在由大型的資金密集型設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂镁酆衔锎蛉萜髯鳛樯?物反應(yīng)器的小型設(shè)備，該資金密集型設(shè)備由不誘鋼制造，具有大型就地清洗（CI巧設(shè)施。生 物反應(yīng)器袋使用一次并在之后丟棄。運(yùn)種一次性生物反應(yīng)器技術(shù)使工廠的資本成本顯著減 少。例如，在使用不誘鋼CIP設(shè)施的現(xiàn)有裝置中，高達(dá)90 %的設(shè)備運(yùn)行成本可能是由就地清 洗裝置造成的，包括非常高端的、設(shè)計(jì)用來承受蒸汽清潔循環(huán)的儀表。通過轉(zhuǎn)變?yōu)橛煤罂蓙G 棄的一次性生物反應(yīng)器袋，能夠削減掉CIP部分的資金并且設(shè)備能夠變得更靈活且更小， 相應(yīng)的，允許更有針對(duì)性的藥物治療和其它小規(guī)模應(yīng)用所需要的更小批量的生產(chǎn)。提供一 種便于使用和采用在用后可丟棄的一次性生物反應(yīng)器技術(shù)的儀表架構(gòu)，將會(huì)顯著地有益于 生命科學(xué)工業(yè)，也會(huì)顯著有益于產(chǎn)生運(yùn)樣的生物反應(yīng)的其他工業(yè)和過程。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]傳感器組件包括第一傳感器和第二傳感器。殼體可操作地禪合于所述第一傳感器 和所述第二傳感器中的每一個(gè)傳感器，并且容納存儲(chǔ)針對(duì)所述第一傳感器和所述第二傳感 器中每一個(gè)傳感器的補(bǔ)償數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。連接器可操作地禪合于所述第一傳感器和所述第 二傳感器。也提供了生物反應(yīng)感測(cè)組件和生物反應(yīng)感測(cè)組件的制造方法。
【附圖說明】
[0006] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一次性生物反應(yīng)系統(tǒng)的概略視圖。
[0007] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的并入到一次性生物反應(yīng)袋中的傳感器組件的概略 視圖。
[0008] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可W禪合到一次性生物反應(yīng)感測(cè)系統(tǒng)的過程變量 變送器的概略視圖。
[0009] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一次性生物反應(yīng)袋/傳感器組件的制造方法的流程 圖。
[0010] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用一次性生物反應(yīng)感測(cè)系統(tǒng)來監(jiān)視生物反應(yīng)的 方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的生物反應(yīng)感測(cè)系統(tǒng)的概略視圖。系統(tǒng)100包括結(jié)構(gòu) 性容納容器102,該結(jié)構(gòu)性容納容器容納支持樣本106中發(fā)生的生物反應(yīng)的聚乙締（poly) 袋104。在圖1示出的實(shí)施例中提供了過程窗口 108,過程窗口 108便于將單個(gè)傳感器 110、112和114禪合到生物反應(yīng)。傳感器110、112和114通常感測(cè)生物樣本的不同變量。 運(yùn)樣的傳感器可W包括溫度傳感器、壓力傳感器、溶解氧傳感器、二氧化碳傳感器、導(dǎo)電率 (con化ctivity)傳感器、piH傳感器、比色傳感器或者任何其它合適的傳感器。過程窗口可 W便于各種傳感器與生物樣本的禪合。例如，在保持聚乙締袋104內(nèi)的流體密封窗期間，過 程窗口 108的一部分可W對(duì)氧氣高滲透，運(yùn)樣可W便于利用袋外部的氧氣傳感器。然而，本 發(fā)明的實(shí)施例也可W包括在袋本身內(nèi)簡(jiǎn)單布置一個(gè)或多個(gè)傳感器11〇、112和114,W及將 傳感器的電連接在其穿過袋壁時(shí)進(jìn)行密封。此外，雖然關(guān)于圖1的實(shí)施例示出了 =個(gè)不同 的傳感器11〇、112和114,但是也可W依照本發(fā)明的實(shí)施例使用更少的傳感器或更多的傳 感器。此外，雖然到目前為止描述的實(shí)施例是關(guān)于不同的傳感器類型描述的，但是也可W明 顯想到兩個(gè)傳感器可W具有相似的類型但是具有不同的工作特性或工作范圍。例如，第一 壓力傳感器可W具有0到100PSI的范圍，而第二壓力傳感器可W僅具有5到10PSI的范圍 但在上述范圍內(nèi)可W具有非常高的準(zhǔn)確度和精確度。
[0012] 通過為過程窗口 108提供相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的位置和大小，可W提供多個(gè)不同傳感器類型 的各種組合。然而，基于過程窗口的標(biāo)準(zhǔn)大小和位置可W大量生產(chǎn)聚合物袋。此后，通過焊 接、密封或W其他方式在聚合物袋104上貼附窗口 108,可W提供對(duì)單獨(dú)的生物反應(yīng)器袋和 感測(cè)組件的?？诨?。因此，規(guī)模經(jīng)濟(jì)能夠允許發(fā)生聚合物袋的大量生產(chǎn)，由此減少袋本身的 總成本。
[001引如圖1所示，每個(gè)傳感器110、112、114與合規(guī)（compliance)盒子116禪合，合規(guī) 盒子之后通過連接器120和122與過程變量變送器118禪合。過程變量變送器能夠測(cè)量 各個(gè)傳感器110、112、114的模擬信號(hào)，并且可W基于所測(cè)量的模擬信號(hào)計(jì)算相關(guān)的變量， 例如溫度、壓強(qiáng)、抑值等等。此外，運(yùn)些計(jì)算出的變量隨后能夠W任何合適的方式傳送至 控制系統(tǒng)124,包括過程通信，例如按照高速通道可尋址遠(yuǎn)程變換器（HART'f)協(xié)議或者FOUNDATION?現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的過程通信。如圖1所示，傳感器110、112、114的陣列嵌入或W 其他方式布置在一次性生物反應(yīng)器袋104中。無論是在將各個(gè)傳感器110、112、114嵌入到 袋104中之前還是之后，作為制造的一部分，傳感器陣列經(jīng)受特征化（characterization) 過程。該特征化過程產(chǎn)生用于補(bǔ)償傳感器陣列的單個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)集。該補(bǔ)償允許將過程 變量變送器118測(cè)量的原始模擬信號(hào)精確地映射為過程變量輸出，或者通過其他方式轉(zhuǎn)換 為過程變量輸出。例如，已知抑值具有高度的溫度依賴性。特征化過程使用溫度傳感器來 補(bǔ)償抑傳感器。將補(bǔ)償曲線信息或數(shù)據(jù)本地加載并存儲(chǔ)在合規(guī)盒子116中。補(bǔ)償曲線信 息或數(shù)據(jù)對(duì)于陣列中的單個(gè)傳感器而言是唯一的。
[0014] 在一些實(shí)施例中，合規(guī)盒子116可W包括可存儲(chǔ)任何傳感器特定數(shù)據(jù)的RFID設(shè) 備。運(yùn)樣的數(shù)據(jù)不只包括補(bǔ)償曲線信息和數(shù)據(jù)，還包括最終用戶或如美國(guó)食品藥品監(jiān)督管 理局的管理機(jī)構(gòu)可能要求的附加數(shù)據(jù)。其它信息可W包括構(gòu)建材料、生產(chǎn)日期、序列號(hào)、工 作范圍、信號(hào)類型（如電阻或電壓）等等。
[0015] 在操作中，當(dāng)連接器120禪合于連接器122時(shí)，合規(guī)盒子116能夠與過程變量變送 器118通信。之后，過程變量變送器118讀取存儲(chǔ)在合規(guī)盒子116中的數(shù)據(jù)，并且使用補(bǔ)償 曲線信息或數(shù)據(jù)W增強(qiáng)陣列中傳感器的性能。過程變量變送器118測(cè)量一個(gè)或多個(gè)原始傳 感器模擬信號(hào)；在測(cè)量出的原始模擬信號(hào)上應(yīng)用補(bǔ)償功能W獲得一個(gè)或多個(gè)已補(bǔ)償?shù)倪^程 變量；并且向控制系統(tǒng)124傳遞已補(bǔ)償?shù)倪^程變量。
[0016] 在一些示例中，為了在批量運(yùn)行期間確保儀器在其工作范圍內(nèi)運(yùn)行，管理機(jī)構(gòu)要 求在批量運(yùn)行的結(jié)尾處執(zhí)行儀器校準(zhǔn)。在關(guān)于圖1示出的傳感器陣列的情況下，參數(shù)已知 的'批量檢查'緩沖溶液（solution)可W加載到袋104中，并且可將陣列的輸出相對(duì)于該 已知參考進(jìn)行檢查。由于陣列W及'批量檢查'溶液將會(huì)被處理掉，因此不需要任何的就地 清洗（CI巧能力。進(jìn)一步的，由于用于建立"批量檢查"溶液參數(shù)的參考儀器從不與產(chǎn)品接 觸，可將標(biāo)準(zhǔn)儀表用于本應(yīng)用。
[0017] 當(dāng)生物反應(yīng)完成時(shí)，袋104W及傳感器110、112、114和合規(guī)盒子116可被處理掉 或W其他方式丟棄。保留過程變量變送器118并將其用于與下一傳感器陣列/生物反應(yīng)系 統(tǒng)進(jìn)行交互。
[0018] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的并入到生物反應(yīng)袋中的傳感器陣列組件