(57)【要約】粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための閉鎖システムは、液体を含有するための液体リザーバと、再水和される粉末を含有するように構成されるシリンジと、リアクタと、シリンジの動作を制御するための制御装置と、液体リザーバをシリンジのポートに流体的に連結し、ポートをリアクタに流体的に連結する導管とを備え得る。制御装置は、液体リザーバからシリンジに液体を引き込み、粉末を再水和するか、または再水和した粉末をリアクタに誘導するようにシリンジを動作するように構成される。【選択図】図１
2019521832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための閉鎖システムであって、
液体を含有するための液体リザーバと、
再水和される粉末を含むように構成されるシリンジと、
リアクタと、
前記シリンジの動作を制御するための制御装置と、
前記液体リザーバを前記シリンジのポートに流体的に連結し、前記ポートを前記リアクタに流体的に連結する導管と
を備え、
前記制御装置は、前記液体リザーバから前記シリンジに液体を引き込み、前記粉末を再水和するか、または再水和した粉末を前記リアクタに誘導するように前記シリンジを動作するように構成される、閉鎖システム。
【請求項２】
前記液体リザーバ、前記シリンジおよび前記リアクタは、導管によって直列に接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
２つの一方向弁が設けられ、前記一方向弁の一方が、前記液体リザーバと前記シリンジとの間に前記導管に沿って配置され、前記液体リザーバから前記シリンジまでのみを通過させ、前記一方向弁の他方は、前記シリンジと前記リアクタとの間に前記導管に沿って配置され、前記シリンジから前記リアクタまでのみを通過させる、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムからガスを捕捉し、排出するための前記導管に沿って配置される気泡トラップをさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記シリンジのプランジャを作動させるためのアクチュエータをさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記アクチュエータが、電気モータ、油圧モータ、および電動ピストンからなるアクチュエータの群から選択される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記シリンジの内部に粉末を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記シリンジが、前記粉末が配置される空間を画定する前記シリンジの内部の２つの透過膜を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記リアクタがラボ・オン・チップである、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
閉鎖システムにおいて粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための方法であって、
液体を含有するための液体リザーバと、
再水和される粉末を含むように構成されるシリンジと、
リアクタと、
前記シリンジの動作を制御するための制御装置と、
前記液体リザーバを前記シリンジのポートに流体的に連結し、前記ポートを前記リアクタに流体的に連結する導管と
を備えるシステムを設けるステップと、
前記液体リザーバから前記シリンジに液体を引き込み、前記粉末を再水和するか、または再水和した粉末を前記リアクタに誘導するように前記制御装置に前記シリンジを動作させるステップと、
を含む、方法。
【請求項１１】
前記液体リザーバ、前記シリンジおよび前記リアクタを導管によって直列に接続するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
２つの一方向弁を設けるステップと、前記一方向弁の一方を前記液体リザーバと前記シリンジとの間に前記導管に沿って配置し、前記液体リザーバから前記シリンジまでのみを通過させるステップと、前記一方向弁の他方を前記シリンジと前記リアクタとの間に前記導管に沿って配置し、前記シリンジから前記リアクタまでのみを通過させるステップとをさらに含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記導管に沿って配置される気泡トラップを使用して前記システムからガスを捕捉し、排出するステップをさらに含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記シリンジのプランジャを作動させるためのアクチュエータを使用するステップをさらに含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
粉末を前記シリンジに充填するステップをさらに含む、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
微小重力条件下で実施される、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微小重力システムに関する。より詳細には、本発明は、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタへ送達するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の場合、重力の影響が実験的または工業的プロセスに悪影響を及ぼす可能性がある。このような場合、微小重力環境でプロセスを実施することが望ましいことが多い。システムが微小重力環境にある場合、システムの全ての構成要素は同一または識別できない重力を受ける。例えば、システムは、自由落下している場合があるか、または巨大な物体の周囲を周回している場合がある。このような場合、システムの２つの構成要素間の重力接触力、すなわち重量は、存在しないか、または実際には無視できるほどである。
【０００３】
プロセスが数秒を超える微小重力を必要としない場合、プロセスは、落下塔または類似の施設において実施され得る。例えば、約３０秒以下の連続微小重力を必要とするわずかに長いプロセスが、適切なパターン（例えば、放物線弧）で飛行するエアクラフト上で実施され得る。より長い微小重力期間（例えば、数時間、数日またはそれ以上）を必要とするプロセスは、無人または有人スペースクラフト上で実施され得る。典型的に、微小重力条件下でプロセスを実施するシステムは、システム内のいかなる物質も逃れられないように閉鎖される。
【０００４】
一部の場合、微小重力でプロセスを実施するためのシステムは、ラボ・オン・チップ（ｌａｂ−ｏｎ−ａ−ｃｈｉｐ）技術または他のマイクロ技術を利用することができる。このような技術の使用は、利用可能な空間が非常に制限されるか、または高価であり得るプラットフォームに微小重力システムを組み込むことを可能にし得る。
【０００５】
このようなプロセスのいくつかは粉末の再水和を必要とする。典型的に、このようなプロセスは人によって処理および操作されず、したがって、プロセスを実施するために自動化されたシステムを必要とする。例えば、特許文献１（Ｃｈｅｉｋｈ）において、活性成分の乾燥形態を真空下で調整するための気密シリンジ、液体を含むリザーバ、およびシリンジと液体リザーバとの間のコネクタを形成するキャップを含む、粉末を脱水するための装置および方法が開示されている。シリンジの注射針はキャップの隔壁内に押し込まれるように構成される。活性化後、装置要素は、固形剤を含む真空下で吸引により容積内に吸い込まれる液体の作用下で、それ自体で移動するので、即時調整は自動である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，３４９，８５０号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明の一実施形態によれば、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための閉鎖システムが提供される。システムは、液体を含有するための液体リザーバと、再水和される粉末を含むように構成されるシリンジと、リアクタと、シリンジの動作を制御するための制御装置と、液体リザーバをシリンジのポートに流体的に連結し、ポートをリアクタに流体的に連結する導管とを備えることができる。制御装置は、液体リザーバからシリンジに液体を引き込み、粉末を再水和するか、または再水和した粉末をリアクタに誘導するようにシリンジを動作するように構成される。
【０００８】
いくつかの実施形態において、液体リザーバ、シリンジおよびリアクタは導管によって直列に接続される。
【０００９】
いくつかの実施形態において、２つの一方向弁が設けられ、一方向弁の一方は液体リザーバとシリンジとの間に導管に沿って配置され、液体リザーバからシリンジまでのみを通過させ、一方向弁の他方はシリンジとリアクタとの間に導管に沿って配置され、シリンジからリアクタまでのみを通過させる。
【００１０】
システムからガスを捕捉し、排出するために導管に沿って配置される気泡トラップも設けられる。
【００１１】
いくつかの実施形態において、システムは、シリンジのプランジャを作動させるためのアクチュエータをさらに備える。
【００１２】
いくつかの実施形態によれば、アクチュエータは、電気モータ、油圧モータ、および電動ピストンからなるアクチュエータの群から選択される。
【００１３】
いくつかの実施形態において、システムは、シリンジの内部に粉末を備える。
【００１４】
いくつかの実施形態において、シリンジは、粉末が配置される空間を画定するシリンジの内部に２つの透過膜を備える。
【００１５】
いくつかの実施形態において、リアクタはラボ・オン・チップである。
【００１６】
閉鎖システムにおいて粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための方法も提供される。方法は、液体を含有するための液体リザーバと、再水和される粉末を含むように構成されるシリンジと、リアクタと、シリンジの動作を制御するための制御装置と、液体リザーバをシリンジのポートに流体的に連結し、ポートをリアクタに流体的に連結する導管とを備えるシステムを設けるステップを含むことができる。方法はまた、液体リザーバからシリンジに液体を引き込み、粉末を再水和するか、または再水和した粉末をリアクタに誘導するように制御装置にシリンジを動作させるステップを含む。
【００１７】
本発明をより良く理解し、その実用的な応用を認識するために、以下の図面を提供し、以下に参照する。図面は、例としてのみ与えられ、決して本発明の範囲を限定するものではないことに留意されたい。同様の構成要素は、同様の参照番号によって示される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための微小重力条件で動作可能なシステムを示す。
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施形態による、液体が液体リザーバから、遠隔操作可能な粉末シリンジに引き込まれる第１の混合段階における、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための微小重力条件で動作可能なシステムを示す。
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による、再水和した粉末がリアクタに注入される第２の注入段階における、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための微小重力条件で動作可能なシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の詳細な説明において、本発明を完全に理解するために、多数の具体的な詳細が記載されている。しかしながら、当業者であれば、これらの具体的な詳細がなくても、本発明を実施できることを理解するであろう。他の例では、周知の方法、手順、成分、モジュール、ユニットおよび／または回路は、本発明を不明瞭にしないように、詳細には記載されていない。
【００２０】
本発明の実施形態はこの点に限定されないが、例えば、「処理」、「コンピューティング」、「計算」、「決定」、「確立」、「分析」、「検査」などの用語を利用する説明は、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリ内の物理（例えば、電子）量として表されるデータを、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリ、あるいはオペレーションおよび／またはプロセスを実行する命令を格納することができる他の情報非一時的記憶媒体（例えば、メモリ）内の物理量として同様に表される他のデータに操作および／または変換する、コンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステム、または他の電子コンピューティングデバイスの動作および／またはプロセスを指すことができる。本発明の実施形態はこの点に限定されないが、本明細書で使用される場合、「複数」という用語は、例えば、「多数」または「２つ以上」を含み得る。「複数」という用語は、２つ以上の構成要素、デバイス、要素、ユニット、パラメータなどを記載するために、本明細書全体を通して使用され得る。明確に述べられない限り、本明細書に記載される方法の実施形態は特定の順序または配列に制約されない。さらに、記載される方法の実施形態またはその要素のいくつかは、同時に、同じ時点で、または共に、生じ得るか、または実行され得る。別段の指示がない限り、本明細書で使用される場合、「または」という接続詞の使用は、包括的であると理解されるべきである（記載される選択肢のいずれかまたは全て）。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態は、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するように微小重力条件下で動作可能な閉鎖システムに関する。「閉鎖」とは、システムが物質をシステムから逃がさないことを意味する（システム内の望ましくない残留ガスを排出する以外）。
【００２２】
本発明の文脈において「粉末」とは、再水和される、可溶性固体（例えば、粉末、粒状物質など）または液体（溶液、懸濁液など）物質などの任意の物質を指す。
【００２３】
図１は、本発明のいくつかの実施形態による、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための微小重力条件で動作可能なシステム１００を示す。本発明のいくつかの実施形態によるシステム１００は、典型的に、粉末を再水和する際に使用される液体を貯蔵するためのリザーバ１０２を含むことができる。液体リザーバ１０２は、導管１０８を介してシリンジポンプ１１２（本明細書以下、「シリンジ」）の入口／出口ポート１２３に流体的に連結され、さらにリアクタ（この例では、ラボ・オン・チップ１３０）に連結され、そこに、ある時点で、本明細書以下に記載されるように、再水和した粉末を送達することが望ましい。
【００２４】
２つの一方向弁１０４が導管１０８に沿って配置され、第１の一方向弁１０４は、液体リザーバ１０２とシリンジ１１２のポート１２３との間に配置され、第２の一方向弁１０４は、シリンジ１１２のポート１２３と、導管１０８に沿って下流に配置される気泡トラップ１２２との間に配置される。気泡トラップ１２２はさらに、リアクタ１３０に流体的に連結される。
【００２５】
液体リザーバ１０２、シリンジ１１２、気泡トラップ１２２およびリアクタ１３０は、導管１０８を介して直列に接続される。
【００２６】
制御装置１１０は、アクチュエータ１０６を制御するように構成され、アクチュエータ１０６は、シリンジ１１２のポート１２３に吸引力または力または射出力を加えるようにシリンジ１１２のプランジャ１１４を作動させる。アクチュエータは、例えば、プランジャ１１４をシリンジ１１２の内または外に動かすように設計されたトランスミッション（例えば、ウォームギアボックスなど）を備えた電気モータ、電動ピストン、油圧モータなどであってもよい。制御装置１１０はさらに、リアクタ１３０で実行される処理を制御するように構成されてもよく、また、例えば、電気ヒーター１２７などの温度制御装置を操作することによって、粉末１２０を含むシリンジ１１２、またはシリンジの一部内の空間１１９の周囲温度を制御してもよい。
【００２７】
２つの透過膜１１８は、それらの間に、シリンジ１１２の収容本体（粉末チャンバ）内の空間を画定し、この空間は、シリンジのポート１２３に近接して粉末を保持するように、シリンジ１１２の収容本体の隣接部分から離れて粉末１２０を含む。
【００２８】
粉末を再水和し、再水和した粉末を送達するためのシステムの動作を図２Ａおよび２Ｂに示す。
【００２９】
図２Ａは、本発明のいくつかの実施形態による、液体が液体リザーバから、遠隔操作可能な粉末シリンジに引き込まれる第１の混合段階における、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための微小重力条件で動作可能なシステムを示す。
【００３０】
準備ステップは、好ましくは湿気をほとんどまたは全く含まない粉末でシリンジを充填することである（例えば、窒素グローブボックス）。次いで液体リザーバに液体を充填し、図２Ａに示すように回路に取り付ける。これらの準備ステップは、典型的に、システムが動作する場所から離れて実行される。粉末を再水和することが望まれる場合、制御装置１１０はアクチュエータ１０６を作動させ、アクチュエータ１０６は、シリンジ内で吸引を生じるようにプランジャ１１４をシリンジの収容本体から引き出し、液体を液体リザーバから一方向弁１０４を介してシリンジに流し、液体がシリンジを満たすと、粉末を再水和する。
【００３１】
図２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、再水和した粉末がリアクタに注入される第２の注入段階における、粉末を再水和し、再水和した粉末をリアクタに送達するための微小重力条件で動作可能なシステムを示す。
【００３２】
制御装置１１０は、プランジャ１１４を反対方向に（シリンジ内に）移動させるようにアクチュエータ１０６を作動させ、それにより、再水和した粉末混合物を、第２の一方向弁１０４を介してリアクタ１３０に誘導するために液体内の溶解した粉末に力を加える。第２の一方向弁１０４とリアクタ１３０との間にある気泡トラップ１２２は、溶解した粉末からガスを除去するために使用される。気泡トラップは、閉鎖システムからガス１２４を排出するために使用される。
【００３３】
一方向弁１０４は、再水和の間および溶解した粉末のリアクタへの注入の間の、システムの誤った部分への液体の流れの逆転を防止するために利用される。一方向弁はまた、液体の逆拡散を防止する。気泡トラップは液体のみがシステム内に通過することを可能にし、気泡は通過せず、気泡が微小重力で使用する際にシステムを塞がないことを確実にする。また、気泡の欠如はシステムの高性能を保証するように、より正確な流れを可能にする。熱制御システム１２７は、温度に敏感な粉末が熱的に循環するのを防止し、粉末および液体をシステムに満たしている間が長時間である場合、粉末が正確な貯蔵温度にとどまることを確実にし、再水和した粉末をリアクタに供給するためのシステムの実際の使用を確実にするために使用される。
【００３４】
制御装置は、必要とされるプロセスステップに従って動作の順序を設定するアルゴリズムを実行する、機械的または電子的制御装置（例えば、マイクロプロセッサ）であってもよい。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態は、システム、方法またはコンピュータプログラム製品の形態で実現することができる。同様に、いくつかの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェアまたは両方の組み合わせとして実現することができる。いくつかの実施形態は、具現化されたコンピュータ可読プログラムコードの形態で１つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体（複数も含む）に保存されたコンピュータプログラム製品として実現することができる。そのような非一時的コンピュータ可読媒体は、実行されると、例による方法ステップをプロセッサに実行させる命令を含むことができる。いくつかの例では、コンピュータ可読媒体に格納される命令は、インストールされたアプリケーションの形態およびインストールパッケージの形態であってもよい。
【００３６】
このような命令は、例えば、１つまたは複数のプロセッサによってロードされ、実行され得る。
【００３７】
例えば、コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体であってもよい。非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子、光学、磁気、電磁気、赤外線、もしくは半導体のシステム、装置、もしくはデバイス、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。
【００３８】
コンピュータプログラムコードは任意の適切なプログラミング言語で書くことができる。プログラムコードは単一のコンピュータシステム上で実行されてもよいし、複数のコンピュータシステム上で実行されてもよい。
【００３９】
本発明の特定の特徴を、本明細書に示し、記載してきたが、多くの修飾、置換、変更、および等価物を、当業者であれば想起するであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨内に含まれる全てのこのような修飾および変更を網羅することを意図していることを理解されたい。
【図１】
2019521832.tif 000003
【図２Ａ】
2019521832.tif 000004
【図２Ｂ】
2019521832.tif 000005
【国際調査報告】
2019521832.tif 000006
2019521832.tif 000007
2019521832.tif 000008