阅读说明：本技术 用于再水合粉末和将再水合的粉末递送至反应器的系统和方法 (Systems and methods for rehydrating a powder and delivering the rehydrated powder to a reactor ) 是由 莫莉·K·马利根 亚历山大·佩金 亚伊尔·格利克 埃拉·瑙特 亚伊尔·福伊希特万格 于 2017-07-17 设计创作，主要内容包括：一种用于再水合粉末和将再水合的粉末递送到反应器中的封闭系统，可以包括用于容纳液体的贮液器；配置为容纳待再水合的粉末的注射器；反应器；用于控制注射器的操作的控制器；和将贮液器流体连接至注射器的端口、将端口流体连接至反应器的导管。控制器配置为操作注射器以将液体从贮液器抽至注射器中并且再水合粉末或将再水合的粉末推动到反应器中。(A closed system for rehydrating a powder and delivering the rehydrated powder to a reactor may include a reservoir for containing a liquid; a syringe configured to contain a powder to be rehydrated; a reactor; a controller for controlling operation of the injector; and a conduit fluidly connecting the reservoir to a port of the syringe, fluidly connecting the port to the reactor. The controller is configured to operate the injector to draw liquid from the reservoir into the injector and rehydrate the powder or push the rehydrated powder into the reactor.)

用于再水合粉末和将再水合的粉末递送至反应器的系统和 方法

技术领域

本发明涉及微重力系统。更具体地，本发明涉及用于再水合粉末和将再水合的粉末递送至反应器的系统。

背景技术

在一些情况下，重力作用可能不利地影响实验过程或工业过程。在此情况下，往往期望在微重力环境下进行该过程。当系统处于微重力环境中时，系统的所有组分经受相同的(identical)或不能区分的(indistinguishable)重力。例如，系统可以是围绕大的主体自由落体或按轨迹运动。在此情况下，系统的两个组分之间的重力接触力或重量是不存在的或实际上可以忽略的。

当上述过程不需要大于几秒的微重力时，可以在落锤塔或类似的设施中进行上述过程。可以在以适当的模式(例如抛物线弧形)飞行的航行器上进行例如需要不大于约半分钟连续的微重力的稍微长的过程。可以在无人或载人空间飞行器上进行要求更长周期的微重力(例如小时、天或更久)的过程。通常可以封闭过程在微重力下进行的系统，以使任何材料不能逃出系统。

在一些情况下，在微重力下进行过程的系统可以利用芯片实验室技术(微型实验室技术，lab on chip technology)或其他微技术。利用这种技术可以在可用空间可能非常受限或昂贵的平台中组合微重力系统。

一些这样的过程要求粉末的再水合。通常，不通过人处理和操作这种过程，因此要求自动化系统来进行所述过程。例如，美国专利第6,349,850号(Cheikh)中公开了一种用于脱水粉末的设备和方法，该设备包括在真空下处理干燥形式的有效成分的气密注射器、容纳液体的储存器和形成注射器和贮液器之间的连接的帽(cap)。注射器的注射针头配置为被推动到帽的隔片中。激活之后，在真空下在通过抽吸将液体抽至包含固态剂型的体积中的作用下，由于设备元件自主移动，因此临时准备是自动的。

发明内容

因此，根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于再水合粉末和将再水合的粉末递送到反应器中的封闭系统。该系统可以包括用于容纳液体的贮液器；配置为容纳待再水合的粉末的注射器；反应器；控制注射器的操作的控制器；和将贮液器流体连接至注射器的端口、将端口流体连接至反应器的导管。控制器配置为操作注射器从而将液体从贮液器抽至注射器中并且再水合粉末或将再水合的粉末推动(驱动，drive)到反应器中。

在一些实施方式中，贮液器、注射器和反应器通过导管串联连接。

在一些实施方式中，设置两个单向阀(一通阀，one way valve)，单向阀中的一个沿着导管放置在贮液器和注射器之间，仅允许从贮液器通过至注射器；并且单向阀中的第二个沿着导管放置在注射器和反应器之间，仅允许从注射器通过至反应器。

还提供了沿着导管定位的气泡捕获器以捕获气体和将气体排出系统外。

在一些实施方式中，系统进一步包括致动注射器的活塞的致动器。

根据一些实施方式，致动器选自由电动机、液压马达和机动化活塞组成的致动器的组。

在一些实施方式中，系统在注射器内提供有粉末。

在一些实施方式中，注射器包括在注射器内限定放置的粉末的空间的两个渗透膜。

在一些实施方式中，反应器是芯片实验室。

还提供了在封闭系统中再水合粉末和将再水合的粉末递送到反应器中的方法。方法可以包括提供系统，系统包括容纳液体的贮液器；配置为容纳待再水合的粉末的注射器；反应器；控制注射器的操作的控制器；和将贮液器流体连接至注射器的端口、将端口流体连接至反应器的导管。方法还包括使控制器操作注射器以将液体从贮液器抽至注射器中并再水合粉末或将再水合的粉末推动到反应器中。

附图说明

为了更容易地理解本发明以及了解其实际应用，提供了以下附图并在之后进行参考。应当注意的是附图仅以实施例给出且决不限制本发明的范围。类似的参考数字表示类似的组件。

图1示出了根据本发明的一些实施方式，在微重力条件下操作的用于再水合粉末和将再水合粉末递送到反应器中的系统。

图2A示出了根据本发明的一些实施方式，在微重力条件下操作的用于在第一混合阶段再水合粉末并且将再水合的粉末递送到反应器中的系统，其中将液体从贮液器中抽至可远程操作的粉末注射器。

图2B示出了根据本发明的一些实施方式，在微重力条件下操作的用于在第二注射阶段再水合粉末并且将再水合的粉末递送至反应器中的系统，其中将再水合粉末注射到反应器中。

具体实施方式

在以下详细的说明中，阐述了许多具体细节以便提供对本发明的深入理解。然而，本领域中普通技术人员应该理解的是，可以实践本发明而无需这些具体细节。在其他实例中，众所周知的方法、过程、组件、模块、单元和/或回路没有详细地描述，以免模糊本发明。

尽管本发明的实施方式不限于此，但是利用术语如例如“处理”、“计算机计算”、“计算”、“确定”、“建立”、“分析”、“检查”等的讨论可以是指计算机、计算机平台、计算机系统或其他电子计算机设备的操作和/或过程，其将表示为计算机存储寄存器和/或存储器内的物理(例如电子的)量的数据操作和/或转换为类似地表示为可以存储指令来进行操作和/或过程的计算机的存储寄存器和/或存储器或其他信息非瞬时存储介质(例如存储器)的物理量的其他数据。尽管本发明的实施方式没有局限在这方面，但是如本文所使用的术语“多数”和“多个”可包括，例如“多数的”或“两个或更多个”。术语“多数”或“多个”可在整个说明书中使用以描述两个或更多个组件、设备、元件、单元、参数等。除非明确说明，否则本文所述的方法实施方式没有被限定到特定的顺序或序列。另外，一些所描述的方法实施方式或其元件可同时、在相同的时间点、或并行出现或执行。除非另有陈述，否则将本文所使用的连接词“或”的应用理解为包括(任何或所有声明的选项)。

本发明的一些实施方式涉及在微重力条件下可操作的用于粉末的再水合以及将再水合的粉末递送到反应器中的封闭系统。“封闭”是指系统不允许材料逃出系统(除了将系统内不希望的残余气体排出)。

本发明的背景下的“粉末”是指待再水合的任何物质，诸如溶解性固体(例如粉末、粒状物质等)或液体(溶液、悬浮液等)物质。

图1示出了根据本发明的一些实施方式，在微重力条件下操作的用于再水合粉末和将再水合粉末递送到反应器中的系统100。根据本发明的一些实施方式的系统100可以通常包括存储用于再水合粉末的液体的储存器102。贮液器102经由导管108流体连接至注射器泵112(下文中的“注射器”)的入口/出口123，并进一步流体连接至反应器，在该实施例中的芯片上实验室130，在某种意义上期望以下文所描述的方式递送再水合的粉末。

将两个单向阀104沿着导管108放置，一个单向阀104定位在贮液器102和注射器112的端口123之间以及第二个单向阀104定位在注射器112的端口123和气泡捕获器122之间，气泡捕获器定位在导管108的下游。气泡捕获器122进一步流体连接至反应器130。

贮液器102、注射器112、气泡捕获器122和反应器130经由导管108串联连接。

控制器110配置为控制致动器106，致动器操作注射器112的活塞114，从而在注射器112的端口123处应用吸力或力或注射力。致动器例如可以是具有设计为将活塞114移动到注射器112中或外的传动装置(例如蜗轮箱等)的电动机、机动化活塞、液压马达等。控制器110可以进一步配置为控制在反应器130内进行的过程，且还可以通过操作温度调节器例如电加热器127控制容纳粉末120的注射器112或注射器一部分内的空间119的周围温度。

两个渗透膜118在它们之间限定空间，注射器112的容纳粉末120的容纳体(粉末腔室)将其与注射器112的容纳体的相邻部分分隔开，从而保持粉末在注射器的端口123附近。

图2A和图2B中描绘了用于再水合粉末和递送再水合的粉末的系统的操作。

图2A示出了根据本发明的一些实施方式，在微重力条件下操作的用于在第一混合阶段再水合粉末和将再水合的粉末递送到反应器中的系统，其中将液体从贮液器中抽至可远程操作的粉末注射器。

准备步骤是用粉末填充注射器，优选地具有很少的或不具有湿气(例如氮手套箱)。然后，所图2A所示，用液体填充贮液器并将贮液器附接至回路。通常远离操作系统的部位进行这些准备步骤。当期望再水合粉末时，控制器110激活致动器106将活塞114牵引到注射器的容纳体外从而生成注射器内部的吸力，引起液体经由单向阀104从贮液器流到注射器中，随着填充注射器再水合粉末。

图2B示出了根据本发明的一些实施方式，在微重力条件下可操作的用于在第二注射阶段再水合粉末和将再水合粉末递送至反应器中的系统，其中将再水合粉末注射到反应器中。

控制器110激活致动器106从而引起活塞114在相反方向上移动(到注射器中)，从而在液体内施加向溶解的粉末的力以经由第二个单向阀104推动再水合的粉末混合物到反应器130中。将第二个单向阀104和反应器130之间的气泡捕获器122用于除去溶解的粉末中的气体。气泡捕获器用于将气体排出封闭系统外124。

采用单向阀104防止在再水合和将溶解的粉末注射到反应器期间液体流逆向流入系统的错误部件。单向阀还防止液体的反向扩散。气泡捕获器仅允许液体进入系统中且没有气泡通过，保证在微重力下应用时气泡捕获堵塞系统。同样，缺乏气泡允许更精确的流，以保证系统的高性能。如果在填充粉末和液体到系统中，以及实际利用系统来递送再水合的粉末到反应器中之间存在长的时间周期的话，将热控制系统127用于防止温度敏感的粉末的热循环并且保证粉末保持在恰当的贮存温度。

控制器可以是机械或电子控制器(例如微处理机)，其执行设置与要求的过程步骤一致的操作顺序的运算法则。

可以以系统、方法或电子计算机程序产品的形式实施本发明的一些实施方式。类似地，可以将一些实施方式实施为硬件、软件或两者的组合。可以作为计算机程序产品实施一些实施方式，计算机程序产品以其上实施的计算机可读程序代码的形式保存在一个或多个非瞬时计算机可读介质(或介质)上。这种非瞬时的计算机可读介质可以包括当执行时引导处理器执行根据实施例的方法步骤的指令。在一些实施例中，存储在计算机可读介质上的指令可以是以安装的应用的形式和安装包的形式。

这些指令可以例如通过一个或多个处理器负载和执行。

例如，计算机可读介质可以是非瞬时的计算机可读存储介质。非瞬时的计算机可读存储介质可以例如是电子的、光学的、磁性的、电磁的、红外线的或半导体的系统、装置或设备或它们的任何组合。

可以用任何合适的编程语言来写计算机程序代码。程序代码可以在单个计算机设备或多个计算机系统上执行。

尽管本文中已经示出和描述了本发明的某些特征，但是本领域普通技术人员可作出许多修改、替换、变化和等价物。因此，应当理解的是所附权利要求旨在覆盖所有这些在本发明的实际精神内的修改和变化。