用于生物處理容器的無菌連接器的制作方法

本申請案是2014年5月30日申請且標題為“用于生物處理容器的無菌連接器(ASEPTIC CONNECTORS FOR BIO-PROCESSING CONTAINERS)”的第14/292,637號美國專利申請案及2015年5月28日申請且標題為“用于生物處理容器的無菌連接器(ASEPTIC CONNECTORS FOR BIO-PROCESSING CONTAINERS)”的第14/724,659號美國專利申請案的部分接續申請案，所述美國專利申請案出于所有目的而以全文引用的方式并入本文中。

背景技術：

在過去的幾十年內，在醫學及醫藥發展/生物處理的世界中一直存在向單次使用或拋棄式組件的漸進式轉變。許多此轉變已由滅菌(sterility)及健康要求而且由如由方便性以及勞動力及額外耗用考慮的最小化調節的問題(例如每次使用的成本)推動。在此上下文中，用于生物處理的感測設備不得干涉單次使用系統的益處。

技術實現要素：

本文提供用于將滅菌外圍設備安裝于生物處理器皿或組件中的設備及方法。一方面是一種用于經由附裝到生物處理器皿或組件的無菌連接器將滅菌外圍設備安裝于所述器皿中的無菌外圍設備連接組合件。所述生物處理組件可為自含式容器(例如，生物反應器)或流動路徑。在一些實施例中，所述生物處理組件可為生物反應器或過濾器。所述無菌外圍設備連接組合件包含載體、施配器、柱塞及可移除式氣密密封突片。

所述載體包含所述滅菌外圍設備及密封構件，所述密封構件經配置以在其中待安裝所述載體的位置處結合所述生物處理器皿或組件上的無菌連接器或無菌器皿連接器形成防漏密封(leak-tight seal)。所述密封構件可包含夾具或突出部。在一些實施例中，所述密封構件包含o型環。

所述載體可為碟狀，其中所述外圍設備在所述載體的平坦側上具有暴露感測表面。在一些實施例中，所述載體包含在所述載體的平坦側上具有暴露感測表面的兩個或兩個以上外圍設備。在各種實施例中，所述載體可為大體上鞘狀，其中所述外圍設備在所述載體的端上具有暴露感測表面。

所述外圍設備可經配置或設計以檢測光學響應。在一些實施例中，所述外圍設備是電化學外圍設備，或溫度外圍設備，或pH外圍設備，或氧外圍設備。在一些實施例中，所述載體包含氧外圍設備、pH外圍設備、pH外圍設備及溫度外圍設備。在各種實施例中，所述外圍設備是單次使用外圍設備。所述載體可包含兩個或兩個以上外圍設備。

所述施配器包含套筒及鄰近于施配器連接器的面向器皿開口，所述面向器皿開口經配置以暫時連接到所述生物處理器皿上的所述無菌器皿連接器。在一些實施例中，所述施配器包含套筒及鄰近于施配器連接器的面向組件開口，所述面向組件開口經配置以暫時連接到所述生物處理組件上的所述無菌連接器。所述施配器可經配置以在將所述載體安裝于所述生物處理器皿中之后從所述載體及所述生物處理器皿或組件移除。所述施配器套筒可由剛性材料構造。在一些實施例中，所述施配器套筒具有管狀形狀，且所述柱塞具有結合所述施配器的內表面形成密封的大體上圓形形狀。

所述施配器連接器可包含夾具或突出部。在一些實施例中，所述施配器連接器可包含o型環。所述施配器連接器可經配置以在所述柱塞將所述載體插入到所述無菌連接器或無菌器皿連接器中時結合所述無菌連接器或無菌器皿連接器提供氣密密封。在一些實施例中，所述施配器由聚碳酸酯、聚砜、聚偏二氟乙烯或共聚酯構成。在各種實施例中，所述施配器由USP第VI類材料構成，所述材料無動物源性組分、無乳膠、無酞酸酯且能夠由電離輻射滅菌。在一些實施例中，由電離輻射滅菌可涉及電子束或γ源(gamma source)。

所述柱塞在所述施配器套筒內，且經配置以將所述載體從所述施配器套筒內的位置塞入到與所述無菌連接器或無菌器皿連接器嚙合的位置以形成所述防漏密封。在一些實施例中，所述柱塞包含o型環，以在將所述載體塞入到具有所述無菌連接器或無菌器皿連接器的位置中時結合所述施配器套筒形成氣密密封。

所述可移除式氣密密封突片覆蓋所述施配器套筒的所述面向器皿或面向組件開口，以使所述滅菌外圍設備在安裝于所述生物處理器皿或組件中之前維持在無菌狀況中。所述可移除式氣密密封突片可經配置以在其中待安裝所述滅菌外圍設備的位置處將所述施配器連接到所述生物處理器皿上的無菌器皿連接器之后且在將所述載體從所述施配器套筒內的位置塞入到與所述無菌器皿連接器嚙合的位置之前從所述無菌外圍設備連接組合件移除。在一些實施例中，所述可移除式氣密密封突片包含具有在約1密耳與約20密耳(千分之一英寸)之間的厚度的膜或片。在待使用所述生物處理器皿的條件下，所述可移除式氣密密封突片可由簡單膜構成，使得內部壓力小于約1psig。在一些實施例中，所述移除式氣密密封突片可包含USP第VI類、無乳膠、無酞酸酯、無動物源性組分的聚合板。在一些實施例中，所述移除式氣密密封突片涂覆有粘合劑。

另一方面是一種生物處理器皿或組件套件，其包含上述無菌外圍設備連接組合件及附裝有所述無菌器皿連接器或無菌連接器的生物處理器皿或組件外殼。在各種實施例中，所述無菌器皿連接器附裝到所述生物處理器皿外殼。所述生物處理組件外殼可為單次使用生物處理器皿外殼或自含式容器或流動路徑。在一些實施例中，所述生物處理組件外殼經配置或設計為生物反應器或過濾器。在各種實施例中，所述生物處理組件外殼是具有流動路徑的過濾器。所述生物處理組件外殼可為過濾器，其包含裝填有用于產物分離的材料的容器。

另一方面是一種通過以下步驟制造用于經由附裝到生物處理器皿的無菌連接器將滅菌外圍設備安裝于所述器皿中的無菌外圍設備連接組合件的方法：(a)將載體放置于施配器中；(b)對所述無菌外圍設備連接組合件進行滅菌，使得所述滅菌不采用暴露于在大于約15kGy的電平的輻射；及(c)將所述無菌外圍設備連接組合件封裝于氣密密封封裝中。所述無菌外圍設備連接組合件包含：(i)載體，其包含所述外圍設備及密封構件，所述密封構件經配置以在其中待安裝所述載體的位置處結合所述生物處理器皿上的所述無菌器皿連接器形成防漏密封；及(ii)所述施配器，其包含套筒及鄰近于施配器連接器的面向器皿開口，所述面向器皿開口經配置以暫時連接到所述生物處理器皿上的所述無菌器皿連接器。所述方法可進一步包含：將所述經封裝無菌外圍設備連接組合件發送到場所以安裝于所述生物處理器皿中。在替代實施例中，關于所揭示的實施例所描述的生物處理器皿可代替地為流動路徑或過濾器路徑。

在一些實施例中，所述方法可包含：在(a)之前將所述外圍設備應用于載體結構。所述方法可包含在(a)之前進行以下操作：由縮減不包含所述完整外圍設備的載體結構上的菌落形成單位(CFU)的過程處置所述載體結構；及隨后將所述外圍設備應用于載體結構。在一些實施例中，所述方法可進一步包含：校準所述載體中的所述外圍設備；及存儲來自所述校準的信息。

所述滅菌進一步包含：將所述無菌外圍設備連接組合件暴露且封裝于γ、β(beta)及/或x射線輻射。在一些實施例中，所述滅菌包含等離子清潔所述無菌外圍設備連接組合件。在一些實施例中，所述等離子清潔是在(c)之前執行。在一些實施例中，在(c)之前執行的等離子清潔可涉及在用環氧乙烷滅菌之前封裝。在一些實施例中，所述等離子清潔包含在小于約40℃的溫度下使用大氣等離子滅菌。在一些實施例中，所述等離子清潔是在室溫下執行。所述等離子清潔可包含使用暴露于等離子中的無毒氣體滅菌。未使用的有毒氣體的實例包含甲醛及環氧乙烷。在一些實施例中，在針對順流系統(flow-through system)采用的條件下，可使用環氧乙烷。用于等離子清潔中的無毒氣體的實例是空氣。

所述滅菌可進一步包含：在(c)中的所述封裝之后將所述無菌外圍設備連接組合件暴露于γ、β及/或x射線輻射。所述封裝可包含真空封裝程序。

所述無菌外圍設備連接組合件可進一步包含：(iii)柱塞，其在所述施配器套筒內，且經配置以將所述載體從所述施配器套筒內的位置塞入到與所述無菌器皿連接器嚙合的位置以形成所述防漏密封；及(iv)可移除式氣密密封突片，其覆蓋所述施配器套筒的所述面向器皿開口，以使所述滅菌外圍設備在安裝于所述生物處理器皿中之前維持在無菌狀況中。

另一方面是一種通過以下步驟使用無菌外圍設備連接組合件以經由附裝到生物處理器皿的無菌連接器將滅菌外圍設備安裝于所述器皿中的方法：(a)將施配器的施配器連接器連接到所述生物處理器皿上的所述無菌連接器；(b)移除覆蓋所述施配器套筒的面向器皿開口的氣密密封突片；及(c)將載體從所述施配器套筒內的位置塞入到與所述無菌器皿連接器嚙合的位置，且形成防漏密封。所述無菌外圍設備連接組合件可包含：(i)載體，其包含所述外圍設備及密封構件，所述密封構件經配置以在其中待安裝所述載體的位置處結合所述生物處理器皿上的所述無菌器皿連接器形成防漏密封；及(ii)所述施配器，其包含套筒及鄰近于所述施配器連接器的面向器皿開口。在替代實施例中，關于一些實施例所描述的生物處理器皿可代替地為流動路徑或過濾器路徑。

在(a)中將所述施配器連接器連接到所述無菌器皿連接器可包含：在將所述載體塞入到所述無菌器皿連接器中時結合所述無菌器皿連接器提供氣密密封。在各種實施例中，移除所述氣密密封突片是在將所述施配器連接器連接到所述生物處理器皿上的所述無菌器皿連接器之后且在將所述載體從所述施配器套筒內的位置塞入到與所述無菌器皿連接器嚙合的位置之前執行。

在一些實施例中，所述方法進一步包含：在所述載體結合所述生物處理器皿形成所述防漏密封之后從所述載體及所述生物處理器皿移除所述施配器。將所述施配器連接器連接到所述無菌器皿連接器可包含：結合所述無菌器皿連接器提供氣密密封，在將所述載體塞入到所述無菌器皿連接器中時維持所述氣密密封。

所述生物處理器皿可為自含式容器。在一些實施例中，所述生物處理器皿可為生物反應器。所述生物處理器皿可為單次使用生物處理器皿。在替代實施例中，關于上述實施例所描述的生物處理器皿可代替地為流動路徑或過濾器路徑。

在各種實施例中，所述外圍設備經配置或設計以檢測光學響應。所述外圍設備可為單次使用外圍設備。所述載體可包含兩個或兩個以上外圍設備。在一些實施例中，所述載體包含氧外圍設備、pH外圍設備及溫度外圍設備。所述載體可為碟狀，其中所述外圍設備在所述載體的平坦側上具有暴露感測表面。在各種實施例中，所述載體可為大體上鞘狀，其中所述外圍設備在所述載體的端上具有暴露感測表面。所述密封構件可包含夾具或突出部。在一些實施例中，所述施配器套筒由剛性材料構造。所述施配器套筒可具有管狀形狀，且所述柱塞具有結合所述施配器的內表面形成密封的大體上圓形形狀。所述施配器連接器也可包含夾具或突出部。

另一方面涉及一種用于經由附裝到生物處理組件的無菌連接器將滅菌外圍設備安裝于所述組件中的無菌外圍設備連接組合件，所述外圍設備連接組合件包含：a.載體，其安置于施配器套筒內，所述載體包含所述滅菌外圍設備及密封構件，所述密封構件經配置以在其中待安裝所述載體的位置處結合所述生物處理組件上的所述無菌連接器形成防漏密封，所述載體經配置以從所述施配器套筒內的位置插入到與所述無菌連接器嚙合的位置以形成所述防漏密封；b.施配器，其包含所述施配器套筒及施配器連接器，所述施配器連接器包含經配置以連接到所述生物處理組件上的所述無菌連接器的面向組件開口；及c.可移除式氣密密封突片，其覆蓋所述施配器套筒的所述面向組件開口，以使所述滅菌外圍設備在安裝于所述生物處理組件中之前維持在無菌狀況中。

所述生物處理組件可為自含式容器或流動路徑。在一些實施例中，所述生物處理組件是生物反應器或過濾器流動路徑。在各種實施例中，所述外圍設備是單次使用傳感器。

所述載體可包含兩個或兩個以上傳感器。在一些實施例中，所述載體包含在所述載體的側上具有暴露感測表面的一或多個傳感器。所述載體可為大體上鞘狀，且包含在所述載體的端上具有暴露感測表面的傳感器。

所述施配器可包含夾具或突出部，其經配置以與所述施配器套筒上的孔徑嚙合。在一些實施例中，所述密封構件包含o型環。所述施配器套筒可由剛性材料構造。在一些實施例中，所述施配器套筒具有管狀形狀且具有結合所述施配器的內表面形成密封的大體上圓形形狀。

在一些實施例中，所述無菌外圍設備連接組合件進一步包含夾鉗，所述夾鉗經配置以夾緊所述施配器連接器及所述無菌連接器。所述施配器可包含一或多個孔徑，且所述載體可包含一或多個夾具，所述夾具經配置以在所述載體與所述無菌連接器嚙合時插入到所述一或多個孔徑中以形成所述防漏密封。在一些實施例中，所述外圍設備安裝于所述生物處理組件中，使得處于其安裝位置中的所述載體的一端延伸通過所述無菌連接器且在所述生物處理組件內。在一些實施例中，所述施配器連接器經配置以在將所述載體插入到所述無菌連接器中時結合所述無菌連接器提供氣密密封。

在各種實施例中，所述施配器由聚碳酸酯、聚砜、聚偏二氟乙烯、共聚酯或其任何組合制成。在各種實施例中，所述施配器由USP第VI類材料構成，所述材料無動物源性組分、無乳膠、無酞酸酯且能夠由電離輻射滅菌。在一些實施例中，由電離輻射滅菌可涉及電子束或γ源。所述載體可包含o型環，以在將所述載體插入到具有所述無菌連接器的位置中時結合所述施配器套筒形成氣密密封。

所述可移除式氣密密封突片可經配置以在其中待安裝所述滅菌外圍設備的位置處將所述施配器連接到所述生物處理組件上的所述無菌連接器之后且在將所述載體從所述施配器內的位置插入到與所述無菌連接器嚙合的位置之前從所述無菌外圍設備連接組合件移除。在一些實施例中，所述可移除式氣密密封突片包含具有在約1密耳與20密耳之間的厚度的膜或片。所述可移除式氣密密封突片可包含USP第VI類、無乳膠、無酞酸酯、無動物源性組分的聚合板。在一些實施例中，所述移除式氣密密封突片涂覆有粘合劑。

另一方面涉及一種生物處理組件套件，其包含：a.如上文所描述的無菌外圍設備連接組合件；及b.生物處理組件外殼，其附裝有所述無菌連接器。在一些實施例中，所述生物處理組件外殼是單次使用生物處理器皿外殼或流動路徑。所述生物處理組件外殼可經配置或設計為具有流動路徑的生物反應器或過濾器。在一些實施例中，所述生物處理組件外殼包含裝填有用于產物分離的材料的容器。

另一方面涉及一種制造無菌外圍設備連接組合件以經由附裝到生物處理組件的無菌連接器將滅菌外圍設備安裝于所述組件中的方法，借此所述無菌外圍設備連接組合件包含：(i)載體，其安置于施配器套筒中，所述載體包含所述滅菌外圍設備及密封構件，所述密封構件經配置以在其中待安裝所述載體的位置處結合所述生物處理組件上的所述無菌連接器形成防漏密封；及(ii)施配器，其包含施配器套筒及施配器連接器，所述施配器連接器包含經配置以連接到所述生物處理組件上的所述無菌連接器的面向組件開口，所述方法包含：a.將所述載體放置于所述施配器中；b.將所述無菌外圍設備連接組合件封裝于氣密密封封裝中；及c.對所述無菌外圍設備連接組合件進行滅菌，借此所述滅菌未采用暴露于在大于約15kGy的電平的輻射。

在一些實施例中，所述方法進一步包含：在封裝之前等離子清潔所述施配器中的所述載體。在一些實施例中，所述方法進一步包含：將氣密密封突片粘附于所述施配器連接器的所述面向組件開口上。

另一方面涉及一種使用無菌外圍設備連接組合件以經由附裝到生物處理組件的無菌連接器將滅菌外圍設備安裝于所述組件中的方法，借此所述無菌外圍設備連接組合件包含：(i)載體，其包含所述外圍設備及密封構件，所述密封構件經配置以在其中待安裝所述載體的位置處結合所述生物處理組件上的所述無菌連接器形成防漏密封；及(ii)施配器，其包含套筒及施配器連接器，所述施配器連接器包含面向組件開口，所述方法包含：a.將所述施配器的所述施配器連接器連接到所述生物處理組件上的所述無菌連接器；b.移除覆蓋所述施配器連接器的所述面向組件開口的氣密密封突片；及c.將所述載體從所述施配器套筒內的位置塞入到與所述無菌連接器嚙合的位置，且結合其形成所述防漏密封。所述方法可進一步包含：將所述施配器連接器夾緊到所述無菌連接器。

附圖說明

圖1展示賽默飛世爾(Thermo Fisher)袋膜的逐層分解。

圖2展示具有基于摩擦配合的密封的端口設計。

圖3展示激發與熒光信號的相對相位差。

圖4展示光纖相位熒光測定系統。

圖5展示自由空間光學相位熒光測定系統。

圖6展示自由空間光學載體。

圖7展示在安裝凸緣中以用于柔性生物處理系統容器中的圖6的載體。

圖8展示用于單次使用攪拌槽系統中的自由空間載體(鞘)。

圖9展示無菌連接器的一側。

圖10展示無菌連接器系統的兩側。

圖11展示依據UV劑量而變化的細菌的滅活率。

圖12展示依據暴露于冷大氣等離子處置而變化的CFU電平縮減。

圖13展示在連接其之前的無菌傳感器連接組合件的兩半部。

圖14展示圖13所展示的傳感器連接器組合件的詳細橫截面視圖。

圖15展示無菌傳感器連接器組合件的逐步部署。

圖16展示基于鞘的傳感器無菌連接器系統的兩側。

圖17展示圖16的基于鞘的傳感器無菌連接器系統的詳細橫截面視圖。

圖18展示基于鞘的傳感器無菌連接器系統的部署中的前三個步驟。

圖19展示基于鞘的傳感器無菌連接器系統的部署中的最后兩個步驟。

圖20A到20C展示基于鞘的傳感器無菌連接器系統的詳細橫截面視圖。

圖21展示具有夾鉗的基于鞘的傳感器無菌連接器系統的詳細橫截面視圖。

圖22展示具有夾鉗的經連接基于鞘的傳感器無菌連接器系統。

圖23展示使用螺紋將傳感器載體及凸緣鎖緊于無菌器皿連接器中的替代方法。

圖24展示使用壓入配合將傳感器載體及凸緣鎖緊于無菌器皿連接器中的替代方法。

圖25展示使用卡口安裝將傳感器載體及凸緣鎖緊于無菌器皿連接器中的替代方法。

圖26展示在將傳感器載體組合件固定于無菌器皿連接器組合件中之前的組合件的組件的橫截面視圖。

圖27展示目前采用以將單次使用傳感器插入到單次使用生物處理器皿中的方法的流程圖。其詳述構造過程、校準過程、滅菌過程及所涉及的各方之間所需的輸送。各方是單次使用傳感器制造商、單次使用生物處理器皿制造商及終端用戶。

圖28展示詳述用于利用此處所描述的無菌連接器插入鞘以將單次使用傳感器插入到單次使用生物處理器皿中的方法的流程圖。

具體實施方式

生物處理市場已快速移動以采用單次使用技術。通過考慮典型生物技術制造設施，可容易理解朝向用于生物的單次使用系統的實施方案的此移動。使用傳統玻璃/鋼生物反應器、混合器及純化系統實施設施所需的基礎設施是基本的，這是因為其是構造前述設施所需的時間及代價。設備本身以及入口及出口管兩者利用例如316L電拋光不銹鋼的惰性材料的要求需要大的初始成本投資。另外，生物反應器、混合器(即，生物處理器皿)及下游處理設備(例如，層析滑架(chromatography skid)、過濾系統)相對于可用無塵室空間都具有相當大的占據面積，且一旦被安裝便趨于保持呈固定配置。與此對比，與傳統、剛性玻璃/鋼解決方案相比，單次使用平臺的大小及固有性質大體上允許更容易存儲及可重新配置性(re-configurability)。單次使用系統的其它優點包含對于支撐基礎設施的較低要求及優于傳統設計的時間節省。具體來說，存在制備及滅菌時間的縮減、對純化水、注射用水、蒸汽產生用水的需求的縮減以及顯著縮減的生長后運行維護時間。另外，在制造或處理需求改變時，單次使用系統及其關聯塑料管有助于快速且有效率地重新配置及驗證。

隨著生物處理變得更復雜，為了縮減制造成本且獲得到具有需要顯著減價的大群體的地理位置的市場擴展，自動化的重要性將增加。為了在缺乏教育及培訓資源的地方實現具成本效益的本地生產，將不僅需要自動化以縮減操作員誤差且增加批次間再現性，而且將需要最小化對例如介質、進給調配物及緩沖液的原料的消耗。這些材料的按需生產又將限制手動單元操作且增加支持制造廠中的基礎設施所需的自動化電平。此外，調節需求將驅動所生產的每一批次的更廣泛的數據收集，從而導致每一生產過程步驟的更復雜測量策略。

全部這些驅動器將增加測量點在制造執行系統層中且隨后在自動產生電子批次記錄中用自動軟件(而非操作員)驅動的過程警報、循環校正及偏差報告實現更好過程控制以及更詳細批次記錄的數目。因此，將越來越多樣化的傳感器插入到上游生物處理器皿中將變得普遍。

上游及基礎設施器皿中的此類傳感器的實例將包含：

●生物反應器的pH、溶解氧、溫度、頂部空間壓力、代謝參數，例如葡萄糖、細胞密度及細胞活力

●介質或緩沖液制備混合器的pH、傳導性、溫度及重量摩爾滲透濃度

●產物容納、混合及冷凍/熔化器皿的pH、傳導性及溫度

類似地，單次使用純化及產物分離滑架也需要更多測量點。然而，不同于在固定容積中留存、再循環及/或混合液體的上游或基礎設施器皿，這些下游處理單元更關注過濾器或層析柱中及外的流動路徑以以連續流處理生物液體。此類“流動路徑”傳感器的實例包含：

●用于最終產物的收獲、澄清、病毒移除及超/通過濾的過濾滑架的pH、傳導性、溫度、管壓力及液體流動

●用于包含具有蛋白質A的產物捕獲及使用陰離子及/或陽離子交換的產物分離的層析步驟的蛋白質或抗體以及其它基于電子芯片的被分析物的pH、傳導性、溫度、紫外響應(包含頻譜)。

傳感器也可用于單次使用填充及修整滑架中以進行液體流動、注射器填充及最終產物純度確認(舉例來說，例如拉曼(Raman)的光譜學)的測量。因此，將單次使用傳感器插入到單次使用處理單元操作中的能力將是任何單次使用生產設施的成功實施方案的普遍存在的要求。隨著傳感器數目的倍增，以穩健方式將傳感器連接到處理過程而不增加污染的風險的能力將是最重要的。

所揭示的實施例可用于生物處理組件，例如器皿或流動路徑。術語“器皿”大體上是指具有任何形狀或配置的自含式及滅菌液體容器，例如，圓柱狀生物反應器或混合器。一些實施例涉及具有多個結且由耐壓性塑料管制成的流動路徑。此處，流動路徑是用于生物處理(通常下游處理)中的可使用無菌連接器系統連接的任何管設置、過濾器或單次使用組件；然而也采用管焊接來連接系統。管直徑大體上在從約1/8”ID到3/4”ID的范圍內。

大部分此描述主要探討單次使用生物反應器，但主要一般應用于用于生物處理(上游處理(USP)及下游(DSP)處理兩者)領域中的任何前述單次使用設備。USP單元的實例包含混合器及生物反應器，且DSP工具的實例包含可使用類似于USP中使用的膜的膜的層析組合件及過濾滑架。DSP工具可實施單次使用傳感器來替換傳統傳感器及/或實現新添加分析能力。DSP及USP工具的“智能”傳感器可具有連同生物處理器皿本身被預先校準且經γ或β輻射滅菌的能力。

盡管已設想數種不同樣式的單次使用生物反應器且將其引入到市場中，但目前兩種類型占主導地位：“枕”或“搖桿(rocker)”袋及攪拌槽。變得商業流行的第一類型的單次使用生物反應器大體上稱為枕或搖桿袋樣式，且其描述于例如第6,190,913號美國專利中，所述美國專利的教示以全文引用的方式并入本文中。枕或搖桿類型的單次使用生物反應器利用由大體上繞單一軸擺動的袋支撐平臺的移動誘發的波動來混合且噴灑(充氣)生物反應器的內容物。另一種拋棄式生物反應器是傳統(例如：不銹鋼及/或玻璃)攪拌槽反應器的單次使用實施方案，且利用正如其傳統對應體的葉輪及噴灑器。單次使用攪拌槽實施方案包含在功能上模仿小型玻璃器皿且也模仿較大型單次使用版本的單次使用聚合硬殼生物反應器，其大體上利用配合于固持攪拌發動機等等的剛性容器內的塑料襯層袋(例如，第7,384,783號美國專利，所述美國專利的教示以全文引用的方式并入本文中)。較大襯層袋通常由也利用大體上被認為是對于接觸層為惰性的某一形式的低或超低密度聚乙烯(LDPE或ULDPE)、乙烯乙酸乙烯基酯(EVA)或類似材料的多層膜層壓構造。襯層型單次使用生物反應器器皿(生物反應器或混合器或液體的固持細胞)可由多種不同聚合材料構造，但如上文所提及，其是由用LDPE或EVA共聚物制成的內層(即，與含水生長介質接觸的袋表面)構造。有時用于單次使用生物反應器器皿的構造中的其它材料包含但不限于：高密度聚乙烯(HDPE)及克維拉(Kevlar，聚對苯二甲酰對苯二胺)。舉例來說，圖1展示由賽默飛世爾科技針對柔性生物反應器器皿使用的CX-14膜的構造。圖1是從賽默科技胎牛血清BPC產物及能力2008/2009(Thermo Scientific Hyclone BPC Products and Capabilities 2008/2009)獲得。所述圖展示賽默飛世爾CX-14膜，其中與生物處理液體接觸的層是A1(低密度聚乙烯，10.4密耳厚)，其后接著層A2(0.9密耳厚的“連結層”，其接合A1及A3)，及層A3(乙烯乙烯基醇共聚物“EVOH”，1.0密耳厚)，及層A4(另一0.9密耳厚“連結層”，其接合A3及A5)，及最后A5(聚酯，0.8密耳厚)。

雖然單次使用生物反應器袋及單次使用生物反應器器皿正受歡迎，但全部單次使用生物處理器皿(例如，單次使用生物反應器、單次使用混合器皿、單次使用液體固持/存儲器皿)大體上都正經歷增加的市場接受度。至今為止主要問題一直為缺乏可容易地且可靠地集成到單次使用生物處理器皿(例如：包含但不限于生物反應器或混合器)中的穩健的單次使用傳感器。通過穩健，意味著精確；γ、β或x射線輻射穩定；且能夠用于實時感測(在生物處理所需的速度或時間響應內實時)，例如以1Hz(或一Hz到數Hz的分率)提供樣本，以進行生物處理監測及/或控制達至少21天而在任何24小時周期內無顯著漂移。

單次使用傳感器大體上通過橫向端口被引入到這些較大攪拌單次使用生物反應器中或被簡單附接到內表面。目前，將光學單次使用傳感器引入到單次使用器皿中的流行方式是通過使用橫向端口。這些端口依賴于“摩擦配合”(在無用以固定單次使用傳感器元件的接合劑的情況下，其表面區域與單次使用傳感器之間的表面對表面接觸)或經典o型環。端口可由剛性基底及柔性管件構造或由接著依賴于o型環維持密封的完全剛性結構構造，或端口可完全由柔性材料構造(例如，參見US 2009/0126515 A1，所述案以全文引用的方式并入本文中)。將單次使用傳感器引入到單次使用器皿中的另一方式是將其簡單粘附到器皿的最內表面層，且接著照明通過袋材料且同時收集照亮相同路線的熒光。無關于如何引入光學單次使用傳感器，其需要被暴露于器皿的內容物(因此內區域)以便測量所關注的被分析物濃度。

此時，詳細審閱將“外圍設備”引入到單次使用生物反應器的過程是有價值的。此處，外圍設備意味著使用端口引入到單次使用器皿中的任何事物。通常，外圍設備直接支持其插入到其中的生物處理器皿的功能。常見外圍設備包含但不限于：單次使用傳感器、過濾器、管及取樣端口。如可了解，外圍設備以各種構造形狀、大小及材料出現。然而，許多外圍設備針對單次使用且針對經由端口插入到生物處理器皿中而設計，其可具有標準配置。在剛性及半剛性單次使用器皿以及柔性器皿兩者中都期望通過端口添加外圍設備的過程。添加外圍設備的此方式是有用的，這是因為用于構造傳感器、過濾器等等的材料大體上并非是由聚乙烯制成，且因此無法以將膜本身焊接在一起的方式簡單焊接或接合到器皿。一般來說，存在可熱接合到聚乙烯的極其有限數目種材料。因此，允許進行方便的無菌連接的方法將適用于構造單次使用生物處理器皿。本文所描述的無菌外圍設備組合件設備及方法大體上適用于生物處理器皿的任何外圍裝置。換句話來說，所揭示的組合件不限于傳感器。

對于剛性單次使用生物處理器皿，存在類似材料問題且因此存在端口；通常利用具有o型環的端口來引入單次使用傳感器。當開始構造基于柔性膜的單次使用器皿時，根據設計圖式切割或沖切(punch)膜且將其熱接合(例如，熔融在一起)。然而，因為許多元件具有不同材料且無法容易地接合在一起，因此單次使用工業已幾乎普遍采用端口或凸緣的使用以便添加管、傳感器、取樣位點等等。圖2展示由賽默飛世爾使用以引入外圍設備的柔性端口21的圖像。有指導性的是應注意，此端口21的基底25被熱接合到柔性袋26的內層。探針24插入通過端口主體23，且密封由替換o型環的模制凸緣22制成。通常，被焊接到袋的端口也是某一形式的聚乙烯，且取決于確切應用，其可被構造成柔性規格或剛性規格。因為端口是聚乙烯系或兼容材料，所以其可被熱焊接到膜材料或包覆模塑成型于柔性單次使用器皿上。其它供貨商利用具有類似整體設計的剛性端口，但利用一或多個物理o型環制造密封。

例如，由剛性端口的軟管倒鉤端與通風孔過濾器之間的連接管添加外圍設備，如同通風孔過濾器(vent filter)。管通常極其難以套住(slip over)軟管倒鉤且需要潤滑劑或更具體來說用以暫時改變表面張力的物質，使得管可套住軟管倒鉤。接著，管通常用以相反方向設置的2個束緊帶(tie-wrap)緊固，以確保管未捏縮且因此形成氣密密封。用以提供表面張力的暫時改變以允許發生構造的物質通常是異丙醇及水(70％/30％)混合物或純異丙醇。因為純異丙醇是易燃的、必須在地面上輸送(例如，用卡車運送)，且蒸氣可為危險的使其難以在受控環境中處置，所以制造組織通常較少考慮純異丙醇。在單次使用生物處理容器的構造中使用異丙醇水混合物及/或異丙醇是標準的且普遍存在的實踐。當完成構造處理之后，容器內通常存在此等物質的相當多的積累(數十毫升或更多)。因為單次使用(柔性或無柔性)器皿接著被雙重包裹于2個或2個以上袋中以用于cGMP(優良制造規范(Good Manufacturing Practice))合格應用中，所以袋明確被氣密密封且在γ滅菌處理期間異丙醇/水混合物或異丙醇被鎖定到器皿中。

內部鎖定有這些物質的密閉容器的后續γ滅菌產生其它更多化學活性物質。舉例來說，當水暴露于γ輻射(γ水解作用)時，其分解且形成氫、氫氧基團及H₂O₂(過氧化氫)以及過氧化物基團(拉弗恩(LaVerne)，J.A.，輻射研究(Radiation Research)153，第196頁到第200頁，(2000年))。還為明確的是，異丙醇(C₃H₈O或C₃H₇OH)暴露于γ輻射將導致高度反應性OH-基團的甚至更大形成(雜志：環境工程管理(J.Environmental Eng.Management)，20/30，第151頁到第156頁(2010年))。此意味著單次使用器皿存儲器在從未考慮過的、更不用說在USP第VI類(美國藥典(United States Pharmacopia))測試方案中測試或由生物處理系統聯盟BPSA(Bio-processing Systems Alliance)(bpsalliance.org)小組委員會對單次使用器皿或傳感器考慮的反應劑(例如，溶劑)。H₂O₂及γ后異丙醇化合物兩者都不利于細胞生長且可能對生物處理容器內的任何有源元件(例如，光化學傳感器)有害。

這些反應性化合物暗指被引入到單次使用器皿中的感測元件。潛在有害反應性化合物形成于其中存在水蒸氣、氧及塑料的目前采用的單次使用器皿的全部或大部分中。在可未知每一材料中產生的這些反應性化合物的濃度及這些電平如何隨表面積及內容物(例如，水、異丙醇等等)按比例調整時，明顯在許多上下文中可能存在問題。

用于生物處理的大部分(如果非全部)單次使用組件目前使用γ輻射或β輻射進行滅菌。滅菌的要求部分由國際標準組織(ISO)發行編號11137-2(其以全文引用的方式并入本文中)規定，(ISO 11137:iso.org/iso/catalogue_detail.htm？csnumber＝51238)。

此標準規定輻射電平且需要細菌的菌落形成單位(CFU)的數目的特定縮減。用于cGMP制造應用的γ輻射的典型電平是25kGy到40kGy，且每季度執行對CFU的數目的統計研究。然而，生物處理工業中的許多者正要求或已要求較高電平的γ輻射，以確信細菌及外來病原(adventitious agent)的電平足夠低。經常針對單次使用組件的組合件要求增加電平的γ輻射，使得存在滿足例如上述ISO 11137-2的標準的增加的容限。

雖然γ輻射尤其對于醫藥、醫學及生物技術領域中的單次使用組件是極其方便的且有效的滅菌方法，但除上述所述之外，γ輻射還具有相當多的非預期副效應。甚至在25kGy，仍存在對用于構造單次使用組件的材料的許多基本不良效應。這些效應包含但不限于，使得其變得易碎且在使用期間可破裂或泄露聚合物的交聯、色心(color center)或影響色彩的其它材料層級缺陷的產生(例如，吸收頻譜被修改)及材料性質的基本改變(γ輻射聚合物的結構改性(Structural Modifications of Gamma Irradiated Polymer):AN FTIR研究(AN FTIR Study)，應用科學研究進展(Advances in Applied Science Research)，D.辛哈(D.Sinha)，2012年，3，(3)：第1365頁到第1371頁，其以全文引用的方式并入本文中)。另外，最新研究已表明，如同迄今為止對于作為材料的容器或生物反應器襯層的應用視為完全安全且“純凈”的低密度聚乙烯的材料在暴露于γ輻射之后并非如先前所認為那樣是惰性的。事實上，最新公開案(哈蒙德(Hammond)等人的在單次使用生物處理容器中對細胞生長有害的可浸出化合物的鑒定(Identification of a Leachable Compound Detrimental to Cell Growth in Single-Use Bioprocess Containers)，藥物科學與技術的PDA雜志(PDA Journal of Pharmaceutical Science and Technology)，第67卷，第2號，2013年3到4月，所述公開案以全文引用的方式并入本文中)毫不含糊地展示，在暴露于γ輻射之后，前述CX-514膜展現對細胞生長的有害特性。所述論文將例如聚乙烯的許多調配物中存在的抗氧化劑(例如，三(2,4-二-第三丁基苯基)亞磷酸酯)的化合物識別為所述領域中所提及的問題的至少某一者的原因。所述論文識別由γ輻射過程產生的這些抗氧化劑的副產物(例如：(雙(2,4-二-第三丁基苯基)磷酸酯(bDtBPP))。γ輻射使保留在LDPE中的抗氧化劑分解；通常在膜的輥壓期間未完全消耗抗氧化劑。哈蒙德等人展示bDtBPP可抑制生物技術藥物發展中的許多常用細胞株的細胞生長。哈蒙德的論文中提及的抗氧化劑的γ輻射暴露的另一副產物是磷酸。顯然，取決于器皿的表面積及所引入的有源元件的敏感性，將承受許多不良效應。然而，甚至在發表哈蒙德等人的此論文之前，通常已知當γ輻射時聚乙烯膜可放出氫，且此可與在γ過程期間存在氧時也產生的臭氧相互作用。因為大部分生物處理容器/生物反應器在滅菌過程期間是未在真空下的密閉容器，所以相同容積中很有可能同時存在磷酸、氫、臭氧及過氧化氫。取決于所使用的確切材料及在γ暴露期間器皿中的狀況，緊接在γ滅菌之后單次使用器皿中也存在侵襲性(aggressive)自由基也是可能的。

除細胞的滴定度或活力由自由基及輻射副產物的存在直接縮減之外，這些副產物也可影響在γ暴露之前引入到單次使用袋中的有源元件(例如，傳感器)。事實上，所屬領域中的許多者已注意到，用于被分析物的單次使用光學傳感器(例如溶解氧(DO)、pH、溶解CO₂(dCO₂)及其它者)在單次使用生物處理容器中受到暴露于γ輻射不良地影響。γ暴露經由兩種相異易描繪機制影響傳感器。第一種是當暴露于γ輻射時分子的鏈切斷(sterigenics.com/crosslinking/crosslinking.htm)，且第二種看似在構造容器期間且在容器內部的γ輻射暴露期間影響點(spot)的表面調節效應。

在具有此背景信息的情況下，有指導性的是審閱此場所中的單次使用傳感器的使用案例。用于單次使用器皿中的被分析物的目前采用的最常見單次使用傳感器是用于測量溶解氧(DO)、pH及溶解CO₂(dCO₂)的光學傳感器。這些量通常是使用基于相位熒光測定的原理的傳感器測量。傳感器點最普遍使用染料及/或光學表現像染料的金屬無機化合物構造(拉克威茲(Lakowicz)的光譜學熒光原理(Principles of Fluorescence of Spectroscopy)，第三版，施普林格(Springer)2006，其以全文引用的方式并入本文中)。這些物質被涂覆于較小(通常～3到7mm直徑)聚酯或聚酯薄膜或類似惰性USP第VI類、ADCF材料的光學透明碟上，且在器皿內部定位于其中待測量有疑問的被分析物的區域中。所述涂層有時稱為“點”。

此感測模態在最近20年內已快速演進，這是因為電信變革提供了廉價的光源(LED)及檢測器。此類型的感測在生物處理中且更一般來說在例如醫學及生物技術中是流行的，這是因為其可被小型化或被制成非侵入性的或兩者。也為重要的是應注意，傳感器元件可被生產為且已被生產為USP第VI類無動物源性組分(ADCF)規格。隨著電子及光源的推進，在頻域中使用信息收集已變成熒光感測技術的有吸引力的方法。利用熒光信號相對于經調制激發信號的相位延遲的傳感器是基于熒光壽命。相位熒光測定系統通過檢測依據被分析物濃度而變化的發射熒光信號的相位滯后的改變而作用。在大部分情況下，已發現此方法對于傳感器是比監測熒光強度在時域上的猝滅更有效的基礎。一般來說，光激發源是以頻率f調制，且光照射于分析物敏感染料上。染料再發射具有相同調制頻率但具有相位的延遲的在較長波長下的光(熒光信號)，如圖3所展示。相位延遲是由熒光材料的能階具有與其相關聯的有限時間常數的事實引起。可以許多方式將熒光材料模擬成經典電低通濾波器以理解延遲的起源。熒光狀態可被認為是具有依據環境而變化的電容的電容器。在給定頻率，由低通濾波器傳遞的信號的相位由電容器的值調整。以類似方式，激發信號與發射熒光信號之間的相位延遲依據被分析物濃度而變化。圖3中表現此延遲的實例。(參見C.M.麥多納(C.M.McDonagh)等人的相位熒光溶解氧傳感器(Phase fluorimetric dissolved oxygen sensor)，傳感器及致動器(Sensors and Actuators)B74，(2001年)第124頁到第130頁，其以全文引用的方式并入本文中)。圖3展示激發波31及發射或熒光波32以及兩者之間的相位延遲33。描述相位延遲φ的關系及其與調制頻率f及熒光壽命τ之間的關系可由以下方程式表示：

φ＝ArcTan(2πfτ)

其中τ將隨被分析物濃度的改變而改變，這意味著φ也將隨被分析物濃度的改變而改變。所屬領域的技術人員已知允許計算激發信號與熒光信號之間的相位延遲的方法及適合數據處理設備(拉克威茲(Lakowicz)的光譜學熒光原理(Principles of Fluorescence of Spectroscopy)，第3版，施普林格(Springer)2006，其以全文引用的方式并入本文中)。

使用基于光纖的照明及收集幾何形狀的基于相位熒光測定的傳感器的構造大體上已受到青睞，然而這并非是唯一方法。圖4中展示基于光纖的設計。圖4中所畫的系統的一方面在于，激發光41由42遠程濾波且耦合到光纖43，而通過44返回的來自46的收集熒光信號通過濾光片47被遞送到光檢測器49，其也定位于遠離染料46及透鏡45處。此允許其中光源及耦合都發生在與數據處理設備相同的位置處的系統。雖然這簡化一些設計及實施方案問題且允許使用光纖來遞送激發光且從遠程位置收集熒光信號，但其也在數個方面受限。首先，光纖耐受彎曲及其它機械擾動的能力有限。通過使光纖或光纖束彎曲引起的照明光及信號光的泄漏導致激發光實際上照射于低于最佳功率的熒光團上，且收集熒光信號的損耗可顯著地縮減信噪比。使用多個光纖或光纖束可有幫助，但大幅增加系統的成本及復雜性。熒光信號的收集通常是最令人煩惱的問題，且光纖(或光纖束)收集光的能力有限，使得此類型的大部分系統收集由熒光團發射的光的大體上少于10％。此通常導致使用比所需高得多的強度的激發光束。這是重要的，這是因為熒光團經受光降解，且其有用感測壽命受限于此事實。由讀數的漂移及較低熒光效率證實熒光團及甚至熒光團固定于其上的主體基質的光降解。

由于具有光降解的問題，使用自由空間光學器件構造相位熒光測定傳感器的另一方法已獲得市場接受度。自由空間光學器件允許熒光發射光的收集效率的較大增加且由此允許激發光的較大減少。激發光的減少允許光降解率的對應減少且因此允許熒光團的較長感測壽命。此方法描述于第7,489,402B2號及第7,824,902B2號美國專利中，且所述美國專利的教示以全文引用的方式并入本文中。圖5展示此類型的自由空間光學相位熒光測定感測系統的實例。在圖5中，元件50激發源(通常是LED)，元件51是用于塑形50的頻譜的濾光片。53是有助于將光52聚焦到59B(熒光團)上的透鏡。元件54可為熒光團59B安裝于其上的單次使用元件，或其可為生物處理容器/生物反應器的內壁55。發射熒光信號56經發送穿過濾光片57，濾光片57在其照射于光檢測器58上之前濾除未在熒光信號的波長(色彩)下的光。整個光學組合件通常被圍封于不透明外殼59中，其阻擋來自熒光團及檢測器兩者的環境光。

圖6展示其上安裝熒光團或光化學傳感器點的物理平臺。其它參數(例如，溫度)可通過此物理平臺或“載體”測量。圖6所展示的特定載體經配置以通過使用安裝于凹入“杯”62及63中的光化學傳感器點測量溶解氧及pH，且經由具有被模制到載體中的316L電拋光板的杯61測量溫度。圖7展示被密封地附裝到安裝凸緣的此載體。在圖7中將現有技術載體展示為72且將安裝凸緣展示為73。安裝凸緣通常由某一形式的低密度聚乙烯或兼容材料制成，使得其可被熱焊接到柔性生物處理容器的內層。此被描述于第2012/0244609 A1號美國專利申請案中，且其教示以全文引用的方式并入本文中。

全部相位熒光測定光學傳感器共享共同特性，所述特性在于使能夠感測的熒光染料必須在生物處理器皿內。如先前所提及，生物處理的此領域中的技術人員已注意到，感測點在γ輻射之后并不與在γ輻射之前相同作用。如所提及，γ輻射可使包含傳感器點的染料及基質如全部材料那樣鏈切斷。如由哈蒙德等人的論文所證實，用以構造單次使用生物反應器及其內容物的γ輻射與材料的相互作用的細節未得到的良好的理解。無關于此，已提及一些效應且嘗試克服所述效應。這由嘗試解決前述問題的以下系列的3個專利證實。這些專利申請案都旨在用于庇護傳感器點或使傳感器點與在γ輻射期間或緊接在γ輻射之后產生的物質隔離的方法。這些專利申請案(WO 2010/001457 A1、WO 2011/066901)旨在通過建立庇護點的類型的凹穴或外殼而最小化在γ過程期間所述點包含于其中的隔室的體積。雖然此最小化與由γ滅菌過程產生的一些揮發物的相互作用，但其未完全消除效應。第三專利申請案(WO 2011/015270 A1)主要探討用在器皿充滿液體(例如，用于細胞生長的介質)時溶解的物質涂覆點。所述專利教示使用甘油或葡萄糖作為涂層。然而，不存在展示保護這些涂層的程度的明確研究未提供在γ滅菌過程期間由這些涂層未產生其它問題的證據。

最后，這些方法都未解決點本身仍經受由γ輻射的鏈切斷的事實。染料分子及其嵌入于其中(點)的主體材料的鏈切斷通過在γ過程期間傳感器點的時間響應大體上顯著減緩且點的相位響應改變的事實證實。與γ輻射之前相比，當以40kGyγ輻射時，pH傳感器的時間響應可顯著減緩(2倍或2倍以上)，且相位響應通常經改變使得可用測量范圍顯著縮減。點的相位響應的此改變也引起點的校準明顯不同于γ輻射之前，且因此可致使點無效。在不明確γ滅菌中固有的劑量電平的情況下，極其難以對點進行預先校準。典型滅菌范圍是25kGy到40kGy(其中許多使用25kGy到50kGy)，且此兩個極限劑量電平之間的校準顯著不同。明顯地，可設法提供在所述范圍的中間的校準，且希望此代表γ劑量。在單次使用器皿的大部分供貨商設法通過用其產物裝載大托盤且在腔室中將其同時進行滅菌而最小化其滅菌成本的情況下，在運行中跨越所述托盤的范圍通常是25kGy到40kGy或更多。這意味著一些單次使用器皿可接納接近于最小劑量且一些接近于最大值，且因此單次使用傳感器需要跨越大范圍的γ輻射值作用。不幸的是，(如果有可能)此通常非常困難。

圖27所展示的流程圖中概括用于實施且使用單次使用光化學傳感器的目前典型方法。在方框27-A中，描述傳感器的制造及校準；此活動大體上在微粒受控環境(例如，無塵室)中執行。通常產生光化學傳感器(例如，點)且涂覆到待暴露于被分析物的表面上，或涂覆到如同但不限于聚碳酸酯的材料上，且接著點沖切出此材料片。無論如何，呈任何形式的一些傳感器因此是方便的且針對其使用條件(例如，滅菌條件、被分析物細節)被校準，且由存儲器芯片、條形碼或簡單手動數據輸入可進行校準。一旦傳感器校準被完成且確認，便封裝傳感器。此封裝通常是光學不透明的，且通常具有2到3層的封袋以進入到cGMP接收及無塵室中。在下一方框27-B中，描述發生于單次使用生物處理器皿供貨商的位置處的活動。通常在前述器皿中定位及/或定向光化學傳感器點。此可為通過端口、通過到器皿的密封附裝或通過將光化學傳感器簡單粘到內表面。當完成單次使用生物處理器皿構造時，通過雙重或三重封袋封裝器皿以應用于終端用戶cGMP環境中，且接著封裝于盒中的適當位置中。將盒堆疊于調色板上且發送出以進行γ輻射。調色板的大小及變化的密度使可靠的且一致的輻射劑量變得困難，盡管在滅菌期間將許多劑量計頻繁地放置在調色板周圍的事實。另外，劑量中的部分熱點往往難以避免導致光化學傳感器接收的輻射劑量的進一步可變性及不明確性。甚至在理想條件下，此也可導致現在與光化學傳感器相關聯的校準準確度減少。方框27-C描述一旦接納單次使用生物處理器皿的終端用戶動作。終端用戶通常拆包并設置器皿，且接著通過掃描、手動輸入或自動讀出(例如，精致度解決方案的系統(Finesse Solutions'system))而鍵入校準資料。接著，用戶執行傳感器的1點標準化或2點重新校準(精致度解決方案的系統能力)。一般來說，1點標準化不足以允許光化學pH傳感器足夠良好作用以供使用。

當相位熒光傳感器化學(點)被暴露于在γ輻射期間單次使用器皿中產生的氣體或其它副產物且同時暴露于γ輻射本身時，兩種效應可組合以致使傳感器不準確或簡單不可用。一種減輕γ輻射的一些效應的方式是開發出詳細的預先校準方法及復雜的基于用戶的校準方案。如果在γ或電子束滅菌過程期間單次使用器皿中的狀況包含大量的水、異丙醇、空氣及/或有機磷酸酯，那么輻射過程的結果是甚至在由前述復雜校準算法提供的介入的情況下仍無功能的傳感器點。即使傳感器在某種程度上受屏蔽以免受器皿的較大環境干擾，點的熒光性質通常仍顯著受危害使得其不足夠可靠或準確以用于預期應用中(例如：控制單次使用器皿以用于細胞生長、緩沖液制備等等)。

一種圍繞此問題的方式是提供一種用于在其相應滅菌時期期間分離傳感器點與器皿的方法及設備。明顯必須對傳感器及單次使用器皿兩者進行滅菌，且在將傳感器引入到單次使用器皿中時必須維持單次使用器皿及傳感器點兩者。用適當設計的無菌連接器及處置傳感器載體的適當方法可滿足此要求。此處，“載體”意味著傳感器元件安裝于其上的物理組件；此處，“適當”意味著其由在滅菌或其它過程(其包含正常最終用途)期間已知未顯著除氣或可證明未顯著除氣的材料構造。這些材料包含但不限于在γ或β電子束滅菌期間的適合等級(USP第VI類/ISO 1993，無動物源性組分、無乳膠、無酞酸酯、γ及電子束穩定)的聚碳酸酯、聚砜、Kynar或共聚酯，且其可經構造以滿足單次使用傳感器點的載體所需的形狀因子。圖6、7及8中展示兩種此類設計。載體希望結合自由空間光學系統工作，且其分別詳述于第2012/0244609 A1號美國專利申請案及第7,824,902號美國專利中。

例如第3,865,411號美國專利(其以全文引用的方式并入本文中)描述的無菌連接器的無菌連接器已用于生物處理工業中。無菌連接器通常已用于在管的設置或出現流體傳送的任何處進行無菌連接。基本概念涉及具有可個別滅菌的兩個組件及在連接之前及在連接之后維持其個別滅菌的能力。另外，當連接時，無菌連接器允許兩個組件中的通路之間的連通。圖9中展示來自前述設計的實例。在此圖中，91是從容槽引導的柔性管或導管，92是附接到管的環形凸緣，93是可壓縮墊圈，94是具有牽引突片95的隔膜。在滅菌之前，導管91必須被明確密閉，且可移除式牽引突片95覆蓋另一開口。因此，系統可被滅菌且維持滅菌直到使用。如圖10中所展示，一起使用連接器。此處，圖9中所展示的單元被連接，且其相應隔膜6靠攏在一起，且突片5靠攏在一起。如第3,865,411號美國專利中所描述，“接著，兩個配件的組合件由適當機械構件7(即：彈簧加載夾鉗或搭扣配合球)夾緊在一起，使得兩個墊圈各自用預先確定量的壓力壓縮而抵靠以形成密封”。在實際使用中，在此場所中可容易采用在滅菌過程之后維持滅菌障壁的任何此類實施方案。

無菌連接的此概念可應用于此處所描述的問題。光化學傳感器點與單次使用生物處理器皿的分離允許根據滿足ISO 11137-2所需及終端用戶的滅菌要求的任何標準來對單次使用器皿進行γ輻射(或更一般來說—滅菌)。還允許單獨地對光化學傳感器進行滅菌，使得其在滅菌處理期間未暴露于器皿的內容物。另外，允許相對于在設計且建立單次使用器皿之前的數月或數年在運行之前決定在處理中待使用哪些傳感器及每一數量的決策。

圖13中展示可用于此目的的無菌連接器。光化學或光學傳感器點及其載體13-1被固持于頂部區段中，而底部區段套筒13-2被附接到單次使用生物處理器皿(未展示)。傳感器可經配置或設計以檢測光學響應。在一些實施例中，電化學傳感器、溫度傳感器、pH傳感器、氧傳感器或單次使用傳感器被固持于載體13-1中。在一些實施例中，兩個或兩個以上傳感器被固持于載體13-1中。在各種實施例中，氧傳感器、pH傳感器及溫度傳感器被固持于載體13-1中。如果此是柔性袋，那么其通常將被熱焊接到內表面，但明顯可通過使用焊接或適合粘合劑或保持/附接過程附接到容器的任何表面。在常規方法中，如果此待焊接到柔性單次使用生物處理器皿，那么套筒13-2的基底上的材料將必須與袋的內層兼容或密封地附裝到由此材料制成的凸緣。載體13-1可為碟狀，其中傳感器在載體13-1的平坦大小上具有暴露感測表面。如下文所描述，在一些實施例中，載體可為大體上鞘狀，其中傳感器在所述載體的端上具有暴露感測表面。在一些實施例中，載體13-1中的兩個或兩個以上傳感器在載體13-1的平坦側上具有暴露感測表面。

雖然以下實例展示含有傳感器的組合件，但本發明不限于傳感器。其它外圍設備(例如過濾器流動管、樣本端口等等)可用于代替以下實例中的傳感器。圖14展示用于經由附裝到生物處理器皿的無菌器皿連接器或無菌連接器14-3將滅菌傳感器安裝于所述器皿中的無菌傳感器連接組合件。所述圖描繪在進行連接之前無菌傳感器連接組合件的兩半部的完整橫截面視圖。展示如圖6所展示的光學載體13-1的實例。此處，圖13中被描繪為13-1的載體被標記為14-1，且如之前，固持光化學傳感器點及不銹鋼窗以進行溫度感測。

套筒14-2是圍封載體14-1及其密封凸緣14-10的無菌連接器的頂部部分的大體上管狀部件；固持傳感器的此整個組合件將稱為傳感器施配器或施配器，其具有施配器連接器14-4。施配器可由聚碳酸酯、聚砜、聚偏二氟乙烯、共聚酯或這些中的任何者的組合構成。套筒14-2可由剛性材料構造。施配器可經配置以在將載體14-1安裝于生物處理器皿中之后從所述載體及所述生物處理器皿移除。下半部或無菌連接器14-3附接到單次使用生物處理器皿，使得傳感器載體14-1稍后可無菌地被連接到器皿且獨立地處理，且將稱為無菌器皿連接器或無菌連接器14-3。兩半部是在其連接的時間之前獨立進行滅菌。在一些情況下，施配器可經配置以在將載體安裝于生物處理器皿中之后保持在生物處理器皿上。應注意，部件都需要由γ、β或x射線穩定材料制成，且全部濕潤材料將需要滿足ISO 10993/USP第VI類要求以及無動物源性組分、無乳膠且無酞酸酯。施配器連接器14-4可經配置以暫時或永久連接到無菌器皿連接器14-3。施配器連接器14-4可為夾具或固定裝置，其在兩個組件(施配器及無菌器皿連接器14-3)通過壓縮o型環14-7聯合時可閂鎖在突出部或密封構件14-5周圍，由此形成氣密密封單元。雖然此處將施配器連接器14-4描繪為夾具或閂鎖，但可利用允許將o型環或等效密封裝置嚙合且鎖定在一起的任何機械裝置元件，使得施配器連接器14-4經配置以在柱塞14-8將載體14-1插入到無菌器皿連接器14-3中時結合無菌器皿連接器14-3提供氣密密封。在一些實施例中，施配器連接器14-4是o型環。

一旦兩半部被氣密地鎖定在一起，便移除暫時可移除式氣密密封突片14-6，同時允許兩半部之間的開口。在移除之前，可移除式氣密密封突片14-6覆蓋套筒14-2的面向器皿開口，以在將傳感器安裝于生物處理器皿中之前使滅菌傳感器維持在無菌狀況中。氣密密封突片14-6可經配置以在其中待安裝滅菌傳感器的位置處將施配器連接到生物處理器皿上的無菌器皿連接器14-3之后且在將載體14-1從套筒14-2內的位置塞入到與無菌器皿連接器14-3嚙合的位置之前從無菌傳感器連接組合件移除。這些突片對于低壓情境可由簡單膜制成，或可包含USP第VI類、無乳膠、無酞酸酯的ADC板。突片可涂覆有粘合劑以允許其粘著在一起(或可采用允許突片的表面自然地接合的任何其它技術)以有利于其同時移除。

開口允許柱塞14-8凹入穿過14-2而將載體14-1/凸緣14-10的O型環14-11推動到無菌器皿連接器14-3的主體中。柱塞14-8可包含O型環14-11以在發生柱塞時形成氣密密封。在這些O型環14-11壓縮而形成氣密密封時，固定夾具14-13閂鎖在突出部或密封構件14-12周圍，從而將載體14-1固持到無菌器皿連接器14-3中。密封構件14-12經配置以在其中安裝載體14-1處結合無菌連接器14-3形成防漏密封。如上文所提及，O型環14-11作為密封構件14-12而提供氣密密封，但為此目的可利用任何類似構件(例如，墊圈、夾具等等)。還應注意，O型環14-9在整個滅菌過程內且在柱塞14-8凹入時維持套筒14-2與柱塞14-8之間的氣密密封。氣密密封的優選實施例將不使用潤滑劑或類似材料來維持，這是因為最小化可濕潤的材料量最小化任何污染的風險。然而，USP第VI類/ISO10993、無動物源性組分、無乳膠、無酞酸酯的材料確實存在，且可用于增強或實現氣密密封。舉例來說，如同由諾希爾(NuSil)提供的材料的聚硅氧產物(nusil.com/Products/Healthcare/Restricted/Documents/Restricted％20Healthcare％20Material s％20Selection％20Guide.pdf)。顯然，在使用此無菌連接器14-3的情況下，無需端口或其它耦合方法來將圖6的光學載體或類似目的光化學傳感器安裝板引入到單次使用生物處理器皿中。

圖15中展示附接及部署施配器及無菌器皿連接器的連接的過程，其中C1展示經預先滅菌的分離部件。C2展被連接且鎖定在一起的兩個部件。C3展示鎖定部件，其中移除可移除式氣密密封突片，使得在組合件的兩半部之間且因此在單次使用生物處理器皿與光學傳感器載體之間存在連通。C4展示凹入的柱塞及被鎖定到無菌器皿連接器的器皿安裝部分的位置中的載體。在一些實施例中，甚至在具有不可移除施配器的情況下傳感器仍即可使用，使得組合件在生物處理器皿的操作期間保持在C4中所展示的位置中。在一些實施例中，施配器可被拆卸或可被移除。C5展示包含整個拆卸柱塞及施配器的實例，其中載體曾在器皿中且光學載體及傳感器被部署于器皿中，從而使傳感器即可使用。

在某些實施例中，此處單次使用生物處理器皿將未充滿流體或使用使得在內部是較大(大于大約1psig)壓力。可構造未作用載體或坯料而可利用以代替具有有源元件的光學載體。將采用此坯料以密封無菌器皿連接器，使得器皿可充滿液體而在前述可移除式氣密密封突片周圍無泄漏的可能。

此概念可與其它形式的載體一起使用，其包含圖8所展示的光學傳感器載體。在圖8中，鞘型載體81的圓柱主體是不透明的，且存在光化學傳感器點膠合或沉積于其上的光學透明透鏡或窗82。任選光屏蔽84用于無法支持不透明涂層的點。另外，不銹鋼板83被模制且充當通過其可感測溫度的熱窗。當然，其它傳感器配置可用于鞘型載體中。

圖16展示鞘狀載體，其利用如上文所描述的類似無菌傳感器連接組合件，由此無需如圖2所展示的端口。如本文中所描述的術語“鞘狀”或“鞘型”被定義為包圍載體的覆蓋及任選地在安裝之前且有時在安裝期間的附屬結構。鞘相對于載體可緊密配合。施配器(上文稱為“傳感器施配器”)的載體16-1固持傳感器，而無菌器皿連接器16-2密封地附裝到單次使用生物處理器皿。

圖17展示在其經采用以用于無菌傳感器連接組合件中時鞘狀光學載體的完全橫截面視圖。此處無菌傳感器連接組合件包含鞘狀載體17-1，且具有密封凸緣或套筒17-2、柱塞17-5，其全部容納于具有施配器連接器17-7的施配器17-3中。套筒17-2被附裝到載體17-1，使得密封周圍不存在泄漏(例如，防漏密封)。此密封可用環氧樹脂或類似方法執行，或其可被設計成鞘樣式光學載體17-1的塑模，使得整個無菌傳感器連接組合件是一體的(單片的)。

在使用中，如上文所論述，載體17-1及套筒17-2插入到傳感器施配器17-3中，而無菌器皿連接器17-8的底半部17-4密封地附裝到單次使用生物處理器皿。這些操作可在不同時間及/或由不同實體執行。到施配器17-3的開口由柱塞17-5、其頂部上的O型環17-6且由可移除式氣密密封突片17-9中的一者氣密地密封。施配器17-3的頂半部連接到無菌器皿連接器17-8，使得鎖定機構17-11與施配器連接器17-7嚙合，從而允許O型環17-10形成氣密密封，而將可移除式氣密密封突片17-9推動在一起。移除可移除式氣密密封突片17-9，提供組合件的兩半部之間的開口。結合圖14所提及的對利用替代鎖定機構、可移除式氣密密封突片及密封的解釋同樣適用于此處。柱塞17-5凹入以將傳感器光學載體17-1及套筒17-2穿過無菌器皿連接器17-8而推動到生物處理器皿中，且允許鎖定機構17-11固定套筒17-2上的脊部。氣密密封由O型環17-10及17-12維持。在光學載體鎖定到單次使用生物處理器皿上的無菌器皿連接器17-8中的情況下，可通過按下或捏縮施配器連接器17-7上的鎖定機構而移除頂半部施配器17-3及柱塞17-5。在一些情況下，施配器17-3在生物處理器皿的使用期間保持附接到無菌器皿連接器17-8且未移除。

在一些情況下，可需要從圖14到17所展示的結構修改外圍設備連接組合件以適應外圍設備的大小及形狀。此外，一些外圍設備將需要定制載體，其既不是碟也不是鞘。

圖18及圖19中展示用于安裝外圍設備的過程的綜述。在圖18中，D1展示內部含有光學傳感器載體且經密封的無菌容器的頂部部件及將附接到器皿的底半部。兩半部都已被滅菌。D2展示與密封突片連接的仍在適當位置中的兩半部。D3展示移除密封突片以允許兩半部之間的連通的系統。在圖19中，D4展示柱塞凹入且光學載體被推動穿過器皿側連接器而將凸緣鎖定到適當位置中。在一些實施例中，當安裝有不可移除施配器時傳感器即可使用，使得組合件在生物處理器皿的操作期間保持在D4中所展示的位置中。在其它實施例中，施配器可被拆卸或可被移除。D5展示其中光學載體側連接器及柱塞經移除而使系統即可使用的實例。此外，應注意(然而未必)，在單次使用生物處理器皿充滿任何液體或在壓力下之前可使用此處所展示的無菌連接器系統。在運用密封突片及其如何固定的仔細設計的情況下，可適應較高壓力。

圖20A到20C展示用于經由附裝到生物處理器皿(未展示)的無菌器皿連接器20-8將滅菌傳感器安裝于所述器皿中的實例無菌傳感器連接組合件的視圖。所述圖描繪在插入具有傳感器的載體之前無菌傳感器連接組合件的兩半部的完整橫截面視圖。無菌連接器20-8附裝到可單獨地裝運到例如客戶或下游經銷商的生物處理器皿。

無菌傳感器連接組合件包含鞘狀載體20-1，其包含密封構件20-2且經配置以載送傳感器。在一些實施例中，載體20-1內部的傳感器附裝到載體20-1。載體20-1容納于包含施配器套筒20-13及施配器連接器20-7的施配器20-3中。密封構件20-2附裝到載體20-1，使得密封周圍不存在泄漏(例如，當安裝于生物處理器皿中時其形成防漏密封)。組件20-2與20-1之間的此密封可由環氧樹脂或類似粘合組分形成，或其可被設計成鞘載體20-1的塑模，使得載體20-1與密封構件20-2是一體的(單片的)。載體20-1及全部其組件(其包含密封構件20-2)經配置以相對于施配器套筒20-13一起移動，以將載體20-1插入到生物處理器皿中。在安裝于生物處理器皿中之前，可在無氧且干的容器中以低電平γ或β輻射載體20-1及施配器20-3以對所述組件進行滅菌。在某些實施例中，以相對較低劑量(例如約15kGy或更低)提供輻射。

如上文所論述，載體20-1及其關聯密封構件20-2可被插入到施配器20-3中，而無菌器皿連接器20-8密封地附裝到單次使用生物處理器皿(未展示)中。這些操作可在不同時間及/或由不同實體執行。在一些實施例中，無菌連接器20-8在封裝及滅菌之前由制造商組裝。圖20B展示在插入載體之前組合件的描繪。從外部觀看且在與生物處理器皿的無菌連接器配接之前，組合件包含載體20-1，其包含密封構件20-2，所述密封構件20-2具有用于與施配器套筒20-13上的孔徑20-12機械地嚙合的夾具20-11。施配器套筒20-13是施配器20-3的部分，施配器20-3進一步包含施配器連接器20-7。在制造期間，施配器20-3的面向器皿側上的開口由可移除式氣密密封突片20-9(圖20B及20C所展示)氣密地密封。氣密密封突片20-9也可覆蓋到無菌連接器20-8的開口。在所描繪的實施例中，到施配器20-3的開口鄰近于施配器連接器20-7。圖20C中展示從生物處理器皿朝向組合件的視圖。如通過氣密密封突片20-9可見，在連接施配器連接器20-7及無菌連接器20-8之前，具有傳感器的載體20-1坐落于施配器20-3內部。在安裝之后，o型環20-10(圖20A所展示)形成與載體相關聯的施配器套筒20-13與密封構件20-2之間的防漏密封。

圖21展示借此經由無菌器皿連接器20-8將載體20-1插入到生物處理器皿中的組合件的實例。在一些實施例中，包含傳感器20-5及密封構件20-2的載體20-1首先被插入到施配器套筒20-13中。為了插入載體20-1，接著施配器連接器20-7可與無菌器皿連接器20-8對準。移除可移除式氣密密封突片(未展示)，從而提供組合件的兩半部之間的開口。夾鉗20-4可用于至少在載體20-1安裝于生物處理器皿中時將施配器連接器20-7及無菌器皿連接器20-8固持在適當位置中。舉例來說，如圖21所展示，環夾鉗20-4將組合件固持在一起。在一些實施例中，施配器連接器20-7可包含粘合環及抗菌劑，其可使連接器20-7的內部保持滅菌，而夾鉗20-4用于提供機械支撐以維持密封。在一些實施例中，在安裝載體20-1時，夾鉗未用于將施配器連接器20-7及無菌器皿連接器20-8固持在一起。在采用氣密密封突片的一些實施例中，在應用夾鉗20-4之前移除所述突片。在其它實施例中，在應用夾鉗20-4之后或在進行粘合連接之后移除密封突片，但此夾鉗或連接必須準許足夠的柔性以準許移除突片同時維持無菌狀況。

結合圖14及17所提及的對替代鎖定機構、可移除式氣密密封突片及密封的利用同樣適用于此處。載體20-1與其密封構件20-2通過施配器套筒20-13、施配器連接器20-7及無菌器皿連接器20-8而插入到生物處理器皿中，使得密封構件20-2及施配器套筒20-13上的夾具20-11耦合到孔徑20-12以形成機械耦合。當然，可使用例如夾鉗、銷、突片、摩擦耦合及類似物的其它機構來代替夾具20-11及孔徑20-12。在所描繪的實施例中，氣密密封是由O型環20-10建立。通過向下軸向地推動載體20-1，使得載體20-1及密封構件20-2相對于施配器套筒20-13移動直到密封構件20-2處的夾具20-11及施配器套筒20-13的頂部處的孔徑20-12配接且鎖定以形成機械密封，而將載體20-1插入到生物處理器皿中。

同時，載體20-1中的密封構件20-2將使用O型環20-10形成防漏密封，且傳感器20-5被插入到生物處理器皿中。在光學載體20-1經由施配器連接器20-7被鎖定到連接到單次使用生物處理器皿上的無菌器皿連接器20-8的施配器20-3的情況下，可將纜線及其它外部組件插入到載體20-1中以與現在在生物處理器皿中的傳感器20-5耦合。替代地，纜線及/或其它外部組件在安裝于生物處理器皿中之前應用于載體20-1。在生物處理器皿的操作期間，在一些實施例中，無菌外圍設備連接組合件保持在圖21所展示的位置中，使得未移除組件中的任一者直到需要替換外圍設備或傳感器20-5。

圖22展示固持施配器連接器20-7及施配器20-3以將施配器連接器20-7及無菌連接器20-8固持在一起的夾鉗20-4。實例夾鉗包含彈簧加載夾鉗或搭扣配合球、C形夾鉗、軸向夾鉗、彈簧掛鉤及環形夾鉗。應注意，在此圖中，載體20-1完全插入通過無菌連接器20-7，如圖的頂部及底部處所描繪，其中密封構件20-2在施配器20-3內。

所揭示的實施例適合于方便且有效地遞送到用戶。圖20A到22所展示的施配器組合件的制造、滅菌及插入可包含以下操作。如上文關于圖20A到20C所描述，將無菌連接器附裝到生物反應器。單獨地制造施配器組合件、對施配器組合件進行滅菌，且將其單獨地遞送到終端用戶場所。舉例來說，施配器可包含施配器套筒及施配器連接器；氣密密封突片密封施配器連接器的開口；且載體包含密封構件及傳感器。接著，施配器可使用任何適合核準滅菌方法滅菌，例如通過以特定劑量電平(例如，約15kGy或更低)γ輻射。接著，可將滅菌施配器遞送到終端用戶的場所，借此用戶可通過以下步驟而將滅菌施配器附接到施配器連接器：對準施配器連接器與無菌連接器；移除氣密密封突片；在無菌連接器與施配器連接器的凸緣部分周圍應用夾鉗以形成無菌外圍設備連接組合件；及將載體塞入到生物處理器皿中同時形成防漏密封。接著，通過操作生物處理器皿且獲得傳感器讀數，系統即可使用。

在一些情況下，可需要從圖14到22所展示的結構修改外圍設備連接組合件以適應外圍設備的大小及形狀。此外，一些外圍設備將需要定制載體，其既不是碟也不是鞘。

如上文所提及，存在用以建立載體/凸緣與無菌器皿連接器之間的無菌連接的大量方式。圖23展示其中已用一組螺紋23-4替換圖14中的固定夾具(14-13)的方法。傳感器載體及凸緣組合件23-1/23-2通過將組件螺合或旋擰在一起而固持到無菌器皿連接器23-3中。柱塞(未展示)在此情況下將用以將23-1/23-2旋擰到23-3中。需要關注材料使得滅菌后尺寸仍允許由螺紋組件建立氣密密封。在構造部件期間且在配接部件之前，USP第VI類/IS10993無動物源性組分、無乳膠、無酞酸酯的凝膠或粘合劑也可應用于螺紋23-4，以增強密封的氣密性。在此系統中，o型環是用以確保密封的主要方法，但也可由墊圈或建立表面之間的密封的替代方法替換。

在圖24中，展示連接方法的另一變化，其中傳感器載體及密封凸緣24-1/24-2展示為被連接且具有紋理化邊緣24-4。此邊緣壓入配合到無菌器皿連接器24-3上的邊緣24-5中，且將傳感器載體及凸緣24-1/24-2固定于無菌器皿連接器中。如同制造傳感器載體與凸緣24-1/24-2之間的密封的先前方法，此處展示無菌器皿連接器o型環，但可采用其它方法。

在圖25中，將傳感器載體及凸緣固定到無菌器皿連接器中的卡口安裝方法類似于具有可置換透鏡的許多相機中所使用的方法。在圖25中，展示已連接的系統。圖26展示在將傳感器載體/凸緣(26-1/26-2)固定于無菌器皿連接器組合件26-3中之前組件的橫截面視圖。凸緣26-2具有插入到無菌器皿連接器中的開口26-5中的安裝片段26-4。如圖26中所見，具有安裝片段的凸緣將順時針旋轉，使得安裝片段26-4固定于凹槽26-6中。凸緣及無菌器皿連接器的周邊周圍可分別存在數個此類片段及凹槽。安裝片段將摩擦配合到凹槽中，使得傳感器載體及凸緣用如之前所描述的維持密封的o型環固定于無菌器皿連接器中。

可考慮對此設計的其它變化，包含但不限于固定夾具、連續固定夾具等等。

上文已詳述分離傳感器及傳感器載體與單次使用生物處理器皿的系統。在此情況下，單次使用器皿可確切地如之前那樣經γ滅菌，而未附接此無菌器皿連接器。如果載體側無菌連接器是使用如之前所描述的真實惰性材料構造且組合件在由同樣惰性材料而不存在液體的袋或容器中經受γ輻射，那么組合件可經γ輻射而具有最小化效應。具體來說，應存在可影響光化學傳感器點的性能的極少自由基、過氧化氫、有機磷酸酯或其它物質。然而，仍存在γ輻射的效應及其危害傳感器點的性能的可能。

雖然ISO 11137描述用γ輻射最小化細菌及外源因子的菌落形成單位(CFU)的要求，但最終目標僅僅是CFU的數目的縮減。ISO 11137-2中規定實施測試的數種方法，其包含待測試的樣本數目及應如何制備樣本，且進一步基于給定準則測試是否存在故障。

此處描述一種用于最小化給出CFU的相同縮減所需的γ輻射、β輻射或x射線輻射的所需電平的方法。已用檔案良好證明，對于廢水處置、醫院維護及一般表面消毒，在縮減細菌及孢子的CFU數目時紫外(UV)光非常有效。舉例來說，美國環境保護署已發表EPA 815-R-06-007，最終長期2倍增強表面水處置規則的紫外消毒指導手冊(Ultraviolet Disinfection Guidance Manual for the Final Long Term 2Enhanced Surface Water Treatment Rule)，其以全文引用的方式并入本文中。圖11展示以通量(每單位面積的能量)為單位給出各種類型的不需要的細菌等等的對數縮減所需的劑量的圖表。另外，引導詳述輻射的最佳波長在大約235nm與290nm之間，在265nm附近具有峰值效率。此通量及波長可由如引導中描述的脈沖UV燈且由例如UV LED的較新技術(例如，s-et.com)提供。

消毒及滅菌的另一方法是基于大氣等離子的滅菌。最近公開案“具有臨床利益的對孢子及其它微生物的冷空氣等離子滅菌(Cold Atmospheric Air Plasma Sterilization against Spores and Other Microorganisms of Clinical Interest)”(克拉姆(Klampfl)等人，應用與環境微生物學(Applied and Environmental Microbiology)，78，15p.5077，2012年8月，所述公開案以全文引用的方式并入本文中)描述展示在樣本暴露于冷大氣等離子(CAP)之后革蘭氏陰性(Gram-negative)及革蘭氏陽性(Gram-positive)細菌兩者的CFU的基本縮減以及霉菌的類型的研究。此意味著等離子是使用在本質上室溫(低于40℃)下的空氣產生；具體來說并非在高溫(120℃)下且不具有如同甲醛或環氧乙烷的有毒氣體。圖12展示通過60秒或更少的暴露于CAP產生的細菌及霉菌的各種菌株的對數縮減。

如果在封裝之前可最小化光學載體及關聯無菌連接器上的CFU的數目，那么較低劑量的γ、β或x射線輻射將用以滿足用于醫藥產物場所中的CFU的可接受限制。圖28中概括用于制備且安裝傳感器同時縮減CFU的數目的方法。在方框28-A中，詳細描述在傳感器的制造及封裝期間執行的活動。在某些實施例中，在等級10,000(class 10,000)或更好無塵室中執行全部所述活動。將通過警惕清潔且暴露于UV光而最小化無塵室中的總體細菌及外源因子電平。在某些實施例中，無菌連接系統中的全部組分(一般來說，僅通過暴露于強烈UV輻射可快速分解的光化學傳感器材料除外)需要用在≥20mJ/cm²的UV輻射UV清潔及/或如所提供的參考中描述那樣進行等離子清潔。光化學傳感器點附裝到載體。假定已執行校準且此校準信息被編碼于關聯存儲器芯片中或以某一其它方式被提供以可用于終端用戶。載體用其無菌連接機構及柱塞而與傳感器施配器組裝。在一些實施例中，載體與施配器連接器及套筒組裝而不具柱塞。氣密密封突片在滅菌之前被密封到施配器連接器。在一些實施例中，施配器連接器包含已被密封到施配器連接器上的氣密密封突片。此整個傳感器組合件(例如：載體，連接器，及在一些實施例中為柱塞)及無菌器皿連接器部分(如果必要)也被等離子清潔，以進一步縮減菌落形成單位的數目。接著，按照終端用戶的要求，在無塵室中真空封裝配接組件/組合件兩者。在某些實施例中，基礎封裝材料不透光且滿足全部前述要求，為USP第VI類/ISO10993、無動物源性組分、無乳膠、無酞酸酯且滅菌輻射(例如：γ、β、x射線)穩定。此處，穩定意味著其不釋放對傳感器具有不良效應或有毒的藥劑，且其在封裝材料時維持完整性。現在組件/組合件兩者經發送以進行滅菌。適合源是可容易控制的電子束(β)輻射。在某些實施例中，劑量將為≤約15kGy，這是因為此電平傳感器受此電平最小影響。然而，如果需要較高劑量，那么此制備及輻射方法可最小化所需劑量且將解耦光化學傳感器的輻射/滅菌過程與單次使用生物處理器皿的輻射/滅菌過程。此還消除將光化學傳感器暴露于自由基及在單次使用生物處理器皿的輻射期間產生的化學物。如果這些自由基在單次使用生物處理器皿的滅菌之后長時間(例如，數天到數周)存在，那么在兩個組件之間的無菌連接之前可用空氣、氮氣或甚至注射用水來沖洗器皿。方框28-B展示接納單次使用生物處理容器及傳感器施配器組合件兩者的終端用戶的動作。單次使用生物處理器皿在其構造期間將附接無菌生物處理器皿連接器。對于基于柔性膜的單次使用生物處理器皿，在其構造期間此將可能需要用焊接到內層的板或凸緣裝備的無菌器皿連接器側。終端用戶將如之前所描述那樣連接傳感器施配器，但如所需可定向傳感器。一旦進行無菌連接，用戶便可如所需且根據所使用的傳感器的要求而執行1點標準化或2點校準。

取決于發現于組件上的感染率(CFU的基礎電平)，可無需UV輻射或UV輻射可不在上述規定電平。

接著，此氣密封裝的傳感器及載體可暴露于滿足如由ISO 11137規定的CFU數目所需的最小量的γ、β或x射線輻射。在某些實施例中，目標是使用≤15kGy的輻射來確保遵循ISO 11137，在所述劑量電平，對光化學傳感器的效應可為可忽略的。一般來說，存在可允許遵循ISO 11137的數種可能處置組合。這些組合包含：

1.在≥25kGy的密封無菌連接器封裝的γ/β/x射線滅菌

2.如上文所描述的光學不敏感組件的UV滅菌的使用

3.在封裝中或在封裝之前組合件的冷大氣等離子的使用

4.在封裝之前將組件暴露于環氧乙烷滅菌化合物(如果傳感器組件未受此不良地影響)

5.2、3、4的任何組合，或包含1但無滅菌輻射超出25kGy的規定的任何組合。

來自精致度解決方案有限公司(Finesse Solutions,Inc.)的傳感器載體已伴隨已被編程到附接存儲器芯片中的基礎校準電平。此校準已通過在使其在整個確切相同過程內且通常同時運行之后詳細測試類似光化學傳感器而發展。此校準可應用于正處理的批中的載體及傳感器的平衡。可在UV或等離子滅菌及載體之前應用此校準，這是因為需要將其連接到編程裝置。

在單次使用器皿與傳感器及其載體的滅菌分離的情況下，由終端用戶安裝傳感器的過程不同于當兩個組件在一起進行滅菌時的過程。在分離滅菌的情況下，如上文所描述，可將傳感器放置于其載體上且進行處理。封裝傳感器及載體可發送出以進行在～15kGy的γ、電子束或x射線輻射且由供貨商(例如：精致度解決方案有限公司)存儲或發送出以根據到達的順序進行滅菌。因為傳感器施配器組合件在尺寸上可為小的(例如，<～15cm)，所以使用β輻射/電子束是適用的。一旦組件深入，便可將全部組件平坦放置，使得可快速地、均勻地且一致地遞送滅菌輻射。同時，終端用戶從其優選供貨商接收已根據所述供貨商的標準γ輻射的其單次使用生物處理器皿。單次使用生物處理器皿無菌連接器已在適當位置中且用單次使用生物處理器皿進行滅菌。接著，根據供貨商的指示設立單次使用器皿。此時，在用介質填充器皿之前，如上述那樣將傳感器、施配器及無菌單次使用器皿連接器連接到器皿。接著，添加介質且單次使用生物處理器皿準備用于初始使用。作為設立的部分，通常采用離線樣本，使得溶解氧及pH探針可被標準化以探測以其開發的過程。此時，通常針對離線標準執行一點標準化，且傳感器被校準且即可使用。通常針對已知溫度標準使用為此目的設計到袋中的端口來以類似方式檢驗或標準化溫度。

舉例來說，用于點的載體可在附接點之前及/或之后使用等離子清潔器及/或使用紫外光“預先滅菌”。紫外光可由多種不同高壓燈及/或如上文所提及的UV LED供應。可通過任何適合方法對包含載體的無菌連接器進行滅菌。舉例來說，傳感器可使用環氧乙烷(ETO)來滅菌。滅菌程序的選取取決于點對這些滅菌過程的敏感性。預先滅菌可縮減所需γ或β劑量電平，同時確保可接受的CFU的電平滿足生物處理或類似活動的需要。典型γ滅菌設施使用CO₆₀來提供γ輻射，且無法跨越調色板提供均勻劑量，也無法遞送精確劑量。

歸因于此事實，x射線(例如，Rhodotron)或β輻射可為用于對光學點及載體進行滅菌的γ輻射的適合替代。如之前所提及，β輻射并未如γ輻射那樣滲透到材料中一樣遠，但加速器源通常允許比γ源遠不明確的劑量。歸因于缺乏滲透深度，β輻射在商業設置中很少用于對單次使用器皿進行滅菌。其簡單對于單獨地對每一單次使用器皿進行滅菌并不經濟，且在容器超出12”到18”的條件下，β輻射將無法徹底地或均勻地對器皿進行滅菌。

點的典型自由空間光學“載體”或組件將未達到由使用β輻射無法均勻地滅菌的大小，且其可經封裝使得其在可快速且經濟滅菌的薄(小于5英寸)層中。另外，通過堅持正確的處理，滿足細菌的菌落形成單位(CFU)數目的縮減的ISO11137-2標準所需的輻射劑量可大幅縮減。允許此縮減的實例過程在1000無塵室(或更好)中執行全部工作，且使用紫外(UV)輻射及等離子清潔兩者對載體進行預先滅菌。UV輻射廣泛用檔案證明且廣泛用于消毒(例如：最終長期2倍增強表面水處置規則的紫外消毒指導手冊(Ultraviolet Disinfection Guidance Manual For The Final Long Term 2Enhanced Surface Water Treatment Rule)，US EPA，水利局(Office of Water)(4601)，EPA 815-R-06-007，其以引用方式并入本文中)。已發現等離子清潔是用于滅菌的有效代理(例如：具有臨床利益的對孢子及其它微生物的冷空氣等離子滅菌(Cold Atmospheric Air Plasma Sterilization against Spores and Other Microorganisms of Clinical Interest)，克拉姆等人，應用與環境微生物學，78，15，5077，2012年8月，其先前以引用方式并入)。

已用實驗發現，如果將點附裝到由適合材料(例如，甚至在暴露于γ輻射時仍不除氣的材料)制成的載體且被封裝于適合材料中，那么輻射及滅菌輻射劑量可維持在≤約15kGy，而對點幾乎無損害。在此輻射電平，點的相位響應的改變被最小化且極可重復。在使用適合材料的實驗中，已發現，在滅菌過程期間不存在除氣或至少無影響點的除氣。因此可避免在γ滅菌期間傳感器所耐受的許多負面效應。

對載體預先滅菌可用UV光執行，例如用脈沖氙氣燈或其輻射峰值在254nm與280nm之間具有足夠強度的其它源執行。如上文所提及的其它源是高功率UV LED及其它高壓金屬蒸氣燈(例如，汞)或激光源。

此類型的無菌連接器的額外應用可發現于輻射(γ、β、x射線)敏感電子器件中。歸因于許多類型的數字(及模擬)芯片/電路與滅菌過程的不兼容性，其無法用于單次使用生物處理器皿中。具體來說，大部分集成電路與由前述電離輻射的滅菌不兼容。如果潛在含有由集成電路電子器件調節其信號的其它類型的傳感器(例如，壓力、溫度)的電路期望實施于單次使用生物處理器皿上，那么其也可被安裝于載體上且用UV輻射、大氣等離子或化學處理(例如，環氧乙烷)滅菌。類似地，較早所提及的外圍組件(例如取樣端口、溫度感測井或額外噴灑器)在滅菌之后都可被添加到單次使用生物處理器皿，從而導致對終端用戶來說靈活得多的組件。

總結

盡管已出于清楚理解的目的相當詳細地描述前述實施例，但將明白，在所附權利要求書的范圍內可實踐特定改變及修改。應注意，存在實施本實施例的過程、系統及設備的許多替代方式。因此，本實施例應被視為說明性的而非限制性的，且所述實施例不限于本文中給出的細節。