專利名稱：帶有氣囊裝置的流體分裝管頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體的分裝，更確切地說，涉及安裝在或者可以安裝在流體分裝裝置主機中的一次性使用的流體分裝管頭，管頭具有流體貯存器、填充管組件和用來影響管頭中內(nèi)部壓力的裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)存在多種類型的流體分裝裝置用來裝瓶。一種廣泛應(yīng)用的流體分裝裝置是容積式定量分裝機。容積式定量分裝機典型地包括與被分裝流體相接觸并位移的移動部件。例如，一種使用活塞和氣缸設(shè)備型的容積式定量分裝機。在這種類型的容積式定量分裝機中，活塞的向后移動驅(qū)使流體通過進入口進入到氣缸中，并且活塞的向前移動使流體通過排出口排出。另外一種類型的容積式定量分裝機使用回轉(zhuǎn)泵來移動流體。
由于兩種原因使得容積式泵在美國得到了廣泛的使用。首先，容積式泵能夠以相對高的速度運行，每分鐘可分裝多達600瓶。另外，容積式泵的精確度高達大約±0.5％。
盡管容積式定量分裝機的使用非常廣泛，它們?nèi)匀灰恍┤秉c。容積式定量分裝機的一個缺點是流體和移動部件相接觸。當(dāng)移動部件磨損時，微粒物質(zhì)就進入到流體中導(dǎo)致微粒污染。如果污染足夠嚴(yán)重，微粒的污染能夠使得產(chǎn)品不能使用。容積式定量分裝機的另一個缺點是與流體相接觸的移動部件難以清潔和消毒。在容積式泵中，兩個墊片之間例如活塞和氣缸間的臨界偏差排除其就地有效的清洗。這樣用戶就必須將裝置拆卸來清洗和消毒。這一過程不僅浪費時間而且當(dāng)再一次通過器械夾持組裝的過程中，會導(dǎo)致活塞的生物污染。
另一種類型的流體分裝裝置是時間/壓力分裝機。通常來說，時間/壓力分裝機包括流體貯存器，該流體貯存器維持在相對恒定的壓力下。流體通過耐壓管來分裝貯存器中的流體。流體流通過擠壓閥關(guān)閉，該擠壓閥擠壓并彎折排出管。通過打開排出管一事先測定的時間段并接著關(guān)閉排出管來分配出預(yù)設(shè)體積的流體。如果流體貯存器內(nèi)的壓力保持恒定，周期每重復(fù)一次將分配出等量的流體。然而，時間/壓力分裝機在實踐中并不像在理論上那樣運行。
在美國專利No.5090594中所示的另一種類型的流體分裝裝置中，該專利公開了一種測定體積的流體分裝裝置。測定體積的流體分裝裝置在測量杯或填充管中測量預(yù)定體積的流體，預(yù)定體積的流體隨后被分裝到容器中。雖然要比定量分裝機慢一些，測定體積的流體分裝機具有高的準(zhǔn)確度并避免了細(xì)菌及微粒的污染。然而，測定體積的分裝機例如時間/壓力分裝機要依靠相對恒定的壓力。由于這個原因，在測定體積的分裝機中使用凈化過濾器是不實際的，因為壓力在分裝機內(nèi)下降可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的分裝。
凱斯(Keyes)等人在1996年1月2日所公開的美國專利No.5480063中所描述的是另一種類型的流體分裝裝置。凱斯等人描述了一種不具有與被分裝流體相接觸的移動部件的裝置。流體分裝裝置包括流體腔和填充管，流體腔來盛放要分裝的流體，填充管與流體腔相連通。填充管與流體貯存器形成環(huán)路。在操作中，流體從腔中傳輸?shù)教畛涔苤?。?dāng)填充管中的液面到達預(yù)定的高度時，填充就終止流體也就從填充管中分裝到了容器中。還可以參見凱斯等人在1997年10月28日公開的美國專利No.5680960。
盡管在前面提及的專利中有近似的實施例，對流體分裝裝置來說還需要進一步提高和/或替換，特別是那些可以任意使用的一次性使用器具、流體的運送元件。
發(fā)明概述為了響應(yīng)上文的需要，本發(fā)明提供了一種適合安裝在主機設(shè)備中用來分配預(yù)定體積流體的新型流體分裝管頭。在首選實施例中，特別適合制成一次性使用模式的流體分裝管頭包括流體貯存器和填充管組件，填充管組件具有氣囊裝置用來調(diào)節(jié)氣體進入、排出填充管組件的運動。流體貯存器有流體入口和流體出口，流體入口適合用來引導(dǎo)流體進入流體貯存器，流體出口適合用來排出所述流體。在流體出口處將填充管組件連接至流體貯存器上，這樣使得流體從所述貯存器中可流入到所述填充管組件中。氣囊裝置設(shè)置在填充管組件上與貯存器相連接的一端相對的末端。填充管組件中的流體通過為此目的而提供的排出口而被分配。
本發(fā)明的主要目的是提供一種安裝在或可安裝到流體分裝裝置主機中的一次性使用的流體分裝管頭。
本發(fā)明的另一目的是提供一種安裝在或可安裝到流體分裝裝置主機中的一次性使用的流體分裝管頭，所述流體分裝管頭整體結(jié)構(gòu)上包括流體貯存器和填充管組件，該填充管組件具有用來調(diào)節(jié)氣體進入、排出填充管組件運動的氣囊裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種流體分裝裝置，該流體分裝裝置具有和/或補充柔性的流體貯存器和裝配有所述氣囊裝置的填充管組件，并且在流體分裝裝置中具有用來在所述柔性流體貯存器上產(chǎn)生壓力的壓力產(chǎn)生裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種安裝到流體分裝裝置中用來分配有相當(dāng)粘性流體的一次性使用的流體分裝管頭。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可安裝到流體分裝裝置中的一次性使用的流體分裝管頭，該流體分裝管頭包括具有足夠剛性的流體貯存器、填充管組件和在所述填充管組件中用來保持壓力平衡的裝置。
被考慮的這些及其它目的更容易顯現(xiàn)為本發(fā)明的特征，這一點是更容易理解的，發(fā)明的新型組合和部件的組裝將在下文中更詳細(xì)地描述并要求保護。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的流體分裝管頭10的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的首選實施例的一次性使用的流體管頭10。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種用來分裝流體的新型裝置，特別是對于用于生物制藥或來自制藥生產(chǎn)過程中的粘性流體的分裝。這些裝置在優(yōu)選實施例中是作為安裝在(即固定管頭)或可安裝到(即用后即棄的、一次性使用管頭)流體分裝裝置主機中的流體分裝管頭10。如圖1中所示，流體分裝管頭10包括貯存器20和填充管組件30。流體最迅速地從填充管組件30中分裝到容器90，在每一次分裝后通過從貯存器20流出所控制的劑量，填充管組件30中再次充滿流體。
其中通過使用氣囊裝置40來調(diào)節(jié)氣體進入、排出填充管組件30的運動，這是一次性使用的流體分裝管頭10的顯著特征，例如，在填充管組件30中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲毫懋a(chǎn)生精確可重復(fù)的流體分裝。氣囊裝置40最好配置得可被動地充氣和泄氣以響應(yīng)填充管組件30中液面的上升和下降。在其它情況，具有這種氣囊裝置40的流體分裝管頭能設(shè)置成“封閉”系統(tǒng)，而不需要返回至貯存器20的回路。這樣的結(jié)構(gòu)對分裝裝置10來說是非常適宜的，其需要貯存器增壓。
當(dāng)與根據(jù)本發(fā)明的流體分裝管頭10裝配的時候，流體分裝裝置非常適合于，例如精確持續(xù)地向一個容器(或多個容器)中分裝定量體積(或單獨劑量的)流體。由于流體分裝裝置能容易地設(shè)置為密封的或其它的衛(wèi)生罩，流體分裝裝置特別適合于制藥上的應(yīng)用。在此及其它的應(yīng)用中，該裝置能夠有益于提高其精度(也就是說該裝置具有與容積式泵系統(tǒng)有相似的精度)；易于操作(舉例來說該裝置不要求機械標(biāo)定)；適合用在無塵室中(也就是說該裝置能夠設(shè)置有幾乎沒有微粒脫落的移動部件)；及低的維護費用(一次性使用的用后即棄的管頭)。
流體分裝裝置主機典型地包括基本上所有“固定”的機械裝置和電子裝置(例如泵，電路，電線，能源，泵，支撐結(jié)構(gòu)，總線，閥門，提供或其它提供的流體貯存器，邏輯芯片及類似的副元件)，這能使得流體被傳輸?shù)揭淮涡允褂玫牧黧w分裝管頭10中并由此分裝。
流體分裝裝置主機在其整個機構(gòu)和其所有副元件的集合作出重要改變，但是“操作”任意管頭的基本功能能夠保持一致。典型地，整體地形成流體分裝裝置主機的機械和電子裝置將被整體固定安裝到剛性外殼或盒中。流體分裝裝置主機的進一步描述和示例可在由丹尼斯·E·凱斯(Denis E.Keyes)等人分別在1996年1月2日和1997年10月8日所公開的美國專利No.5480063和No.5680960中找到。
流體分裝管頭10最好是制成“一次性使用”的產(chǎn)品。在這一點上，在完成流體分裝操作時，元件或者可以被處置(這一點有時候通過法律來要求處置分裝后的環(huán)境監(jiān)管材料)或者被再利用(如分裝非監(jiān)管材料后)，這就是“一次性使用”的涵義。
本發(fā)明的“可消費”流體分裝管頭10有幾個實施例。然而，某些元件存在于所有的實施例中。具體來說，在所有的實施例中流體分裝管頭10將具有(a)流體貯存器20，其具有流體入口22和流體出口24，流體入口適合將流體導(dǎo)入到流體貯存器中，流體出口適合從所述流體貯存器中排出流體；(b)填充管組件30連接至流體貯存器的流體出口，這樣使得流體能夠從流體貯存器中流入到所述填充管組件中，填充管組件具有流出端口用來在所述填充管組件外分裝流體；及(c)上文提及的氣囊裝置40用來調(diào)節(jié)氣體進入、排出填充管組件30的運動。
在圖2中，流體分裝管頭包括流體貯存器20，流體貯存器20具有通過流體供應(yīng)管227連接至流體源FS的裝填端口22(即流體入口)。滅菌過濾器或凈化過濾器223典型的設(shè)置在流體供應(yīng)管中。流體供應(yīng)管227包括例如可以通過螺線管或其它相似功能的裝置或機構(gòu)啟動的供應(yīng)閥門225。
流體貯存器20包括連接到填充管組件30的下端上的排出端口24(即流體出口)。填充管組件30另外的最遠(yuǎn)端牢固地安裝有輕質(zhì)的包狀物或氣泡狀氣囊40。這樣如圖2中所示，填充管組件30和流體貯存器20形成分開的部件，但是對最接近排出端口24的單向連通路徑來說，流體在兩者間的傳輸是通過填充閥門34來控制的。
當(dāng)過濾器式的分裝管頭10安裝到流體分裝裝置主機中時，主機中的填充閥門34(例如旋鈕閥)有效地連接填充管組件以來控制流體從流體貯存器20到填充管組件30的流動。在某些實施例中，填充閥門34通過連接到可編程控制器(在主機中也可找到)的螺線管來控制。其它所熟知的閥門控制裝置、機構(gòu)或系統(tǒng)也是可以采用的。
在填充管組件30中設(shè)置有排出管38(也就是排出端口)將來自填充管組件30中的流體分裝到容器90中。當(dāng)過濾器式的填充管頭10安裝到流體分裝裝置主機中時，主機中的排出閥門36(例如旋鈕閥)有效地連接到填充管組件上來，以控制流體自填充管組件30至容器90的流動。在某些實施例中，旋鈕閥36是通過連接到可編程控制器上的螺線管來控制的。另外，其它所熟知的閥門控制裝置、機構(gòu)或者系統(tǒng)也是可以采用的。
盡管在圖2中排出端口38是由填充管組件30的開頭一段導(dǎo)管構(gòu)成的，但是其它的結(jié)構(gòu)也是可以使用的。舉個例子來說，排出端口可以僅僅是可控制的在填充管組件下游端的開口。不管關(guān)閉與否，對于制藥上的應(yīng)用來說，填充管組件排出端口最好是合適安裝有比如密封的注射器針能夠?qū)崿F(xiàn)無菌式流體的分配。
當(dāng)流體分裝管頭安裝在流體分裝裝置主機中的時候，由所述主機提供的光學(xué)液面?zhèn)鞲衅?2和54有效地沿著填充管組件的測量管32來連接。當(dāng)填充閥門34“打開”并且排出閥門36“關(guān)閉”的時候，流體從流體貯存器流出并最終流入到測量管32中。光學(xué)液面?zhèn)鞲衅魍ǔＳ脕肀O(jiān)測這樣的“填充”過程，于是提供用來對其進行控制的裝置。如下文中所詳細(xì)描述的那樣，如果需要，可以用電導(dǎo)體的電容傳感器代替光學(xué)液面?zhèn)鞲衅?2和54。也可以使用其它的液面?zhèn)鞲衅?，如電子的、光電的、電化學(xué)的及聲學(xué)的傳感器。
在一個實際的模型中，可編程控制器(未示出)或者其它電子邏輯裝置或系統(tǒng)有效地連接至液面?zhèn)鞲衅?2和54。當(dāng)填充管組件30中的液面到達某一事先預(yù)定的上限或下限時(同傳感器所測定的)，可編程控制器(或所述其它系統(tǒng))向閥門34和36發(fā)信號來“打開”或者“關(guān)閉”，以允許更多的流體進入到填充管組件30中或通過填充管組件流出，這取決于其要求。如果需要的話，可以使用多個光學(xué)傳感器各自限定上限、下限和中間的界限。
在它的幾個功能中，流體貯存器20用來存儲流體。接合與其它系統(tǒng)元件的影響，選擇其在系統(tǒng)內(nèi)的相對大小、位置和配置來提供運行系統(tǒng)必需的稱之為“排出壓力”的合適程度。與整個的填充管組件的高度相比這通常是其高度的函數(shù)。
流體貯存器20可以是柔軟的、剛性的或者是兩者的組合。如果是柔軟的，貯存器20的流體保持屬性將通過其上外部壓力來影響。這樣的壓力可以外界地或機械地產(chǎn)生。如果是剛性的，需要氣閥裝置(在下文中描述)來平衡貯存器內(nèi)部和外部的壓力。
對于制造流體貯存器來說有用的材料例如包括聚乙烯對苯二酸鹽，高密度聚乙烯，乙烯聚合氯化物，聚乙烯和聚苯乙烯。除了聚合物材料如金屬(例如鋁)和玻璃(例如玻璃纖維合成物)，其它材料也是可以考慮的。關(guān)于聚合物材料例如其生產(chǎn)過程包括注模，壓模，傳遞模塑，吹塑和擠壓成型。這些工藝可以用來制造流體貯存器或后面裝配的部件。
關(guān)于剛性貯存器，提供高強度的熱塑性的聚合物可以用作在高溫條件使用的裝置。例如當(dāng)分裝粘性物質(zhì)例如藥膏及其它時，這樣的高溫能夠出現(xiàn)，因此在允許更好流動的溫度下實行分裝。
關(guān)于降低生產(chǎn)成本，流體貯存器最合適的是采用整體結(jié)構(gòu)。具體來說，流體貯存器具有最少的組裝部件和副元件，并且通常來說包括單層結(jié)構(gòu)。
在用本發(fā)明的裝置操作流體的分裝時，維持合適的內(nèi)部壓力條件是重要的。當(dāng)流體從流體貯存器中流到填充管組件，以及從本發(fā)明的裝置中流到容器中時，貯存器和填充管組件中的氣體壓力如果不被控制就會波動，這將導(dǎo)致分裝體積的不精確，這是不能接受的，例如當(dāng)分裝產(chǎn)品將來是有精確劑量的制藥產(chǎn)品的時候。如果填充管組件中需要“平衡”的內(nèi)部壓力條件可以通過安裝氣囊裝置40來促進；并且，在貯存器中或者通過其“柔性”或者如果時剛性的則通過安裝氣閥裝置42來促進。當(dāng)分裝某種粘性流體的時候，需要“正”壓力。在整個裝置，即首先在存儲器中接著在填充管/氣囊裝置組件中，維持“正”壓力可以要求使用具有可控制的“打開”和“關(guān)閉”狀態(tài)的氣閥裝置。
如果應(yīng)用氣閥裝置42，其結(jié)構(gòu)、位置和外形易于變化，取決于其期望功能和貯存器的結(jié)構(gòu)如內(nèi)部尺寸和填充管組件中的頭數(shù)等因素。然而兩個首選實施例為排出過濾器組件和壓力啟動閥。關(guān)于這兩個機構(gòu)，考慮到潛在的低實施成本的排出過濾器是特別首選的。
關(guān)于排出過濾器的裝配，典型的實施例包括一個模制或安裝在剛性流體貯存器上的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)上形成入口和出口，中間隔以通道，及將所述通道橫截開的膜或過濾器截面。
這里對排出過濾器的裝置來說所用膜或過濾器的類型并沒有特別限制。例如我們可以使用深層過濾器、表面過濾器、膜、罐裝的中空過濾器組件等。然而，在該裝置的類似應(yīng)用中首選不易沾水的過濾器或膜，因為不易沾水的特性能夠防止水性的流體從裝置中流出，然而可以允許氣體自由地透過。選擇多孔的過濾器或膜來保持無菌的狀態(tài)并防止流體的污染，例如被外部周圍環(huán)境的空氣粒子等污染。也可以采用具有不易沾水和親水兩種功能的膜。這種多功能的排出過濾器的詳細(xì)描述見由J.Cappia等人于2001年12月3日申請的PCT國際申請公開文獻WO 02/043841。
排出過濾器的結(jié)構(gòu)不必過分復(fù)雜。為了用后即棄(與單一通途相比較)，能夠降低生產(chǎn)成本的結(jié)構(gòu)，如那些不要求外部組件或具有少量部件或使用商業(yè)上日常采用的材料的結(jié)構(gòu)，能夠提供某種益處。一種類型的排出過濾器可以實現(xiàn)低成本，即在貯存器中提供不連續(xù)的專門區(qū)域，該存儲器包括空氣能夠充分滲透的含氟聚合物膜(如美國特拉華州Wilmington的Gore公司的“Gore-Tex”牌商用膜)或空氣能夠充分滲透的聚乙烯纖維片(如來自美國特拉華州Wilmington的E.I.du Pont de nemours公司的商用“Tyvek”牌材料)。在一個實施例中，在貯存器中(如通過剪切、沖壓或預(yù)制的)在所預(yù)期的流體最高填充液面的上部區(qū)域提供開口，接著關(guān)閉所述具有多孔的聚合物葉片的開口。在這一實施例中，多孔的路徑可以通過粘合劑或其它合成粘合物；或者是聲處理焊接、燒結(jié)、融合、繩結(jié)或捻縫來固定。
關(guān)于壓動閥門，在裝置中所描述的實施例將是響應(yīng)壓力波動而自動操作的。這可以是電子的或機械的。關(guān)于機械裝置閥門可以設(shè)置成具有低于某一壓力的位置，和當(dāng)壓力增加而高于這一壓力時的另一位置。在需要較高的精確度和敏感度的地方，電子閥門系統(tǒng)可以與傳感器設(shè)置在一起。這樣的電子閥門系統(tǒng)能夠通過裝置主機的電子控制器來控制。進一步來說，由于電子閥門很可能是便宜的(因此不容易任意使用)，貯存器能夠僅僅被制成連接電子閥門系統(tǒng)的裝置(即管)，并作為流體分裝裝置主機的固定硬件的永久支架。
其中安裝有流體分裝管頭10的流體分裝裝置的操作是從盛放有要分裝流體的流體貯存器開始的，這些流體通常盛放在主機裝置的流體源FS中。盛放是通過“打開”或經(jīng)流體入口進入流體貯存器來完成的，例如通過“打開”供應(yīng)閥門225。就這一點來說，靠近流體貯存器20流體出口端24的填充閥門34是關(guān)閉的。在裝滿貯存器20之后，流體進入到貯存器中所經(jīng)過的裝置也就接著“關(guān)閉”了。
下一步包括用貯存器20的流體來裝滿填充管組件30，具體來說是觀測管32。這是通過開啟填充閥門34并同時保持排出閥門36“關(guān)閉”來完成的。當(dāng)流體逐漸從流體貯存器流入到填充管組件中時，由其中的液面?zhèn)鞲衅鱽肀O(jiān)測其液面，因此由電子控制系統(tǒng)來處理其數(shù)據(jù)。一旦達到表示所描述體積的某一液面時填充閥門34就“關(guān)閉”。
下一步包括從填充管組件30中向小瓶90或其它容器中分裝流體。這是通過“打開”在排出管38上所提供的排出閥門36、完全排空填充管組件30中的流體來完成的。由于我們前面所知的填充管組件30的內(nèi)部尺寸、流體屬性及其粘稠度，填充管組件30流出的流體的量能夠以良好精度事先確定。
值得欣賞的是，本發(fā)明并不要求填充管組件中的流體全部流出。某些填充管組件結(jié)構(gòu)可以特別設(shè)計成保持一些體積的流體。但是既然這一點是事先知道的，就可以換算到控制機構(gòu)中并且這并不會損害分裝的精度。
盡管關(guān)于制藥流體的分裝并不是對本發(fā)明的限制，典型的流體貯存器的整個內(nèi)部體積趨向于在大約1.5公升至10公升的范圍內(nèi)。在這樣的體積內(nèi)，供應(yīng)入口的直徑和流體的出口直徑如下供應(yīng)入口的直徑范圍是從大約0.25英寸至大約0.75英寸(大約是0.635cm-1.90cm)；流體出口的直徑范圍大約在從0.125英寸至大約0.75英寸內(nèi)(大約是0.3175cm-1.9cm)。對更大體積來說，特別是當(dāng)包括粘性流體時，這些直徑將被充分地放大。
關(guān)于填充管組件，觀測管32的一種結(jié)構(gòu)是其具有錐形的內(nèi)壁，其在從觀測管的較下部至較上部的方向上從垂直中心線向外逐漸變細(xì)。中心垂直軸和傾斜壁之間的角度大約在1度和10度之間，首選的是大約在2度和4度之間。
對特定的應(yīng)用來說，錐形的觀測管比內(nèi)徑恒定的觀測管優(yōu)越得多。由于觀測管裝滿來自貯存器的流體，觀測管32中的液面不會進一步干涉而高出貯存器中的液面。因此假設(shè)它們一個末端的內(nèi)徑相等，錐形的觀測管其中所盛的流體體積要比內(nèi)徑恒定管的大一些。另外，在特定的長度上直徑發(fā)生變化的觀測管中，同樣的流體比在恒定內(nèi)徑的管中穿過更短的垂直距離。由于在變化直徑的管中的流體對于給定的體積來說穿過的距離較短并迅速，導(dǎo)致較低的壓力下降并影響分裝的更大控制。
正如提到的，由于流體分裝管頭在使用后很可能要拋棄，通過確保取消這些可消費材料的虛值來獲得優(yōu)點。有相當(dāng)價值的副元件例如閥門和復(fù)合物和/或高級電子元件很可能不是管頭的部件，而是流體分裝裝置主機的固定設(shè)備。根據(jù)前面提到的排出閥門和填充閥門，這些就可能是但是不必是旋鈕式類型的、安裝在組合硬件內(nèi)部的部件。當(dāng)安裝流體分裝管頭時，其填充管組件的特殊區(qū)域?qū)⑴c這個閥門整合到一起(例如是夾在一起)，這樣它們的功能就能夠?qū)崿F(xiàn)。這樣旋鈕閥門就在不必要求管的任何剪切和閥門元件的配合上做了改進，管的剪切和閥門元件的配合是一項要求一些熟練的測量技術(shù)的任務(wù)。另外，管頭的特定區(qū)域僅僅是充分地“可旋擰”，允許旋鈕閥門在該區(qū)域上充分地施加壓力以使管的流明彎折并關(guān)閉。在該方式中，閥門不必是用后即棄的元件部分。
為了確定在填充管組件中流體的液面，一對光學(xué)傳感器沿著填充管組件設(shè)置。兩個傳感器都應(yīng)該設(shè)置的低于流體腔中的液面。較高液面的傳感器限定填充管中流體的較高液面。較低液面的傳感器限定流體的較低液面。在較高和較低液面?zhèn)鞲衅髦g為所分裝的流體體積，填充管的直徑及所稱的“主要壓力”。兩個傳感器被連接到可編程的連接器或其它電子邏輯裝置上。
可以包括彎月面?zhèn)鞲衅饔靡匝a充或者代替液面?zhèn)鞲衅?。如果使用彎月面?zhèn)鞲衅?，其需要定位在填充管中管的延伸部中。彎月面?zhèn)鞲衅魇且环N激光式傳感器，其測量裝滿水的填充管中彎月面的高度。彎月面?zhèn)鞲衅鞯妮敵隹梢?，比如被傳輸?shù)娇删幊炭刂破魃希删幊炭刂破饔迷撔畔硖岣叻盅b體積的精度。
如上文所述，在填充管組件中的液面還可以使用電容傳感器來監(jiān)控，以代替光學(xué)液面?zhèn)鞲衅?2和54。這樣的傳感器首選地用在填充管組件上，但是也還可以安裝在牢固的剛性貯存器中。
導(dǎo)電的引線自身不足以操作流體分裝裝置。導(dǎo)電引線需要有線地或別的連接或連通式連到能源和電控機構(gòu)上，它們都能夠整體地被看作單體副元件。例如通過在此結(jié)合電位差計或類似的電子傳感器，能源實質(zhì)上是通過兩個引線來驅(qū)動電路，同時還驅(qū)動電控機構(gòu)來測量所述電流的電容，并基于此來選擇打開和/或關(guān)閉填充閥門和/或排出閥門。
能夠?qū)崿F(xiàn)電容檢測的電子電路也該考慮經(jīng)濟而設(shè)計。例如可消費流體分裝管頭包括引線也許還包括許多導(dǎo)線、電線，這些被塞入和/或連接到組件的控制機構(gòu)適當(dāng)?shù)膶Ｓ貌遄?，這是裝置主機非任意使用的硬件組件部分。
電子引線最好包括兩個窄的金屬帶，典型的是銅，其能永久地固定到填充管組件的側(cè)壁上。在典型的結(jié)構(gòu)中，帶子彼此相對地安裝在管子的外表面并橫穿填充管組件的“可視區(qū)域”的整個工作長度。電容的檢測是通過透過兩個金屬帶間隙的脈沖電流來完成的。測量分開帶子的材料的電容。在充滿空氣的空管中的電容和充滿流體的管子中的電容之間有重大不同。因此，當(dāng)管向上和向下移動時流體的體積能夠連續(xù)監(jiān)測。在某種情況下，也必須知道溫度，因為溫度對對電容的確有影響。
可選擇的情況存在于填充管組件外表面上銅帶的位置。例如銅帶按以下方式安裝一種是安裝管的外表面上(大概朝向管的底部)及第二種是懸置在填充管組件的內(nèi)表面并不與壁接觸。第二種安裝方式特別適合趨向于牢固地“粘著”在管側(cè)壁的高粘性流體。為了防止內(nèi)部安裝的引線和填充管組件中盛裝的流體兩者間發(fā)生不期望的化學(xué)作用，內(nèi)部安裝的引線最好裹敷有不起化學(xué)反應(yīng)的聚合物材料或其它保護或由其它一些合適的隔板隔開。
在流體分裝裝置主機的運行中，填充管組件中的電容連續(xù)地測量，使得管中的體積能夠被連續(xù)地檢測，而不是測量某一極小和極大值。由于電容傳感器是連續(xù)地測量流體的，所述系統(tǒng)“比例-積分-微分”(PID)控制，而不是僅僅的比例控制，能夠用來提高其分裝的精度和可重復(fù)性。
基于上文所述，很明顯本發(fā)明實現(xiàn)一種流體分裝裝置，該裝置中與被分配的流體相接觸的所有組件能事先清潔并滅菌。這些元件可以容易并快速地替換，因此排除了所稱的保持“停機時間”。本發(fā)明還可以和凈化過濾器一同使用，而不具有已有裝置的誤差。
然而文中僅公開了幾個實施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在上文這些技術(shù)方案的教導(dǎo)下顯然能夠?qū)Υ俗鞒龆喾N改進。例如，附圖中所示的本發(fā)明的實施例都示出了每一個貯存器的單體填充管組件。然而，實際上其更適合每個貯存器使用多個填充管組件，每一個都設(shè)有其自己的各自氣囊機構(gòu)。這種條件的填充管組件的基本結(jié)構(gòu)和功能在本質(zhì)上與上文所描述的一樣。這些及其它的改進都落在所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種流體分裝管頭，其適合安裝于分裝預(yù)定體積的流體的裝置中，所述流體分裝管頭包括具有流體入口和流體出口的流體貯存器，流體入口適合將流體導(dǎo)入到流體貯存器中，流體出口適合從流體貯存器中排出流體；填充管組件，其在所述流體出口處連接至所述流體貯存器，這樣在所述裝置中使用所述管頭期間，流體能夠從所述流體貯存器流入到所述填充管組件中，具有排出端口的填充管組件將流體從所述填充管組件中分配到外部；及氣囊裝置，在所述裝置中使用所述管頭期間，用來調(diào)節(jié)氣體進入所述填充管組件或由所述填充管組件排出的動作，以影響所述填充管組件內(nèi)部的壓力；所述囊裝置被設(shè)置在所述填充管組件的與填充管組件和所述流體貯存器相連的一端相反的末端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的流體分裝管頭，其中所述氣囊裝置包括大致不透氣的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的流體分裝管頭，其中所述流體貯存器是剛性的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的流體分裝管頭，其進一步包括氣閥裝置，氣閥裝置設(shè)置在所述剛性流體貯存器上用來平衡所述貯存器內(nèi)部和外部的壓力。
5.一種從安裝在其內(nèi)部的流體分裝管頭分裝預(yù)定體積流體的流體分裝裝置，其中(a)流體分裝管頭包括(i)具有流體入口和流體出口的柔性流體貯存器，流體入口適合將流體導(dǎo)入到柔性流體貯存器中，流體出口適合從柔性流體貯存器中排出流體，(ii)在所述流體出口處與所述柔性流體貯存器連接的填充管組件，這樣流體可以從所述柔性流體貯存器中流入所述填充管組件中，填充管組件具有排出端口用來將流體從所述填充管組件分配到外部，及(iii)氣囊裝置，用來平衡氣體進出所述填充管組件的動作，以在所述裝置中使用所述管頭期間，基本平衡所述填充管組件內(nèi)部和外部的壓力，所述氣囊裝置被設(shè)置在所述填充管組件的末端，并與填充管組件和所述柔性流體貯存器相連的一端相反；及(b)流體分裝裝置具有增壓裝置，用來在所述流體分裝管頭的所述柔性流體貯存器上施加壓力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的流體分裝管頭，其中所述氣囊裝置包含大致不透氣的材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可安裝或安裝到流體分裝裝置主機中的一次性使用的流體分裝管頭。一次性使用的流體分裝管頭具有流體貯存器和填充管組件，填充管組件具有氣囊裝置，用來通過調(diào)節(jié)氣體進出填充管組件的動作來控制管頭中的壓力。
文檔編號G01F11/00GK1696045SQ200510068819
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者斯蒂芬·普羅克斯 申請人:米利波爾公司