[0003] 本文涉及一种用于流体系统的流体耦接装置和方法。例如，本文中说明的一些实施例涉及一次性使用的无菌断开流体耦接装置。

[0004] 流体系统通常包括诸如管道、泵、容器、配件、耦接器、热交换器、传感器、过滤器、阀门、密封件等部件。这样的部件可以在网络中连接在一起，以限定一个或更多个流体流动路径。一些流体系统是开放系统，这意味着流体流过网络一次，然后离开网络。其它流体系统是封闭系统，这意味着流体在部件的网络内再循环。流体可以利用流体压力差在流体系统中移动。例如，在一些情况下，使用泵或真空源来产生压力差，该压力差导致流体在流体系统中流动。在另一个例子中，利用重力使流体在流体系统中流动。在其它例子中，利用这些技术的组合使流体在流体系统中流动。

[0005] 在一些流体系统、例如一些生物处理流体系统的背景下，可能需要一种能够无菌地断开流体流动路径的管耦接器。在一个这样的实施方案中，期望将一个或更多个介质袋无菌地从生物反应器系统断开。在该场景中，可使用无菌耦接器将介质袋从生物反应器系统断开，同时在断开过程期间和之后基本上防止介质袋和生物反应器通过耦接器的断开端受到生物污染。这种无菌耦接器还用于限制流体暴露于周围环境。

[0055] 请参考图1，流体系统10的一些示例性实施例包括一个或更多个示例性流体耦接装置100，所述流体耦接装置100例如配置成将第一流体系统设备或容器20可释放地连接至第二流体系统设备或容器30。在一些实施方案中，流体系统10可以包括至少一个流体耦接装置100，该流体耦接装置100是一次性使用的无菌断开流体耦接装置，在该流体耦接装置100中，第一配合部件110和第二配合部件160配置成以实现无菌断开并且机械地防止通过配合部件110和160的流体路径的重新连接和重复使用的方式彼此断开。(第一配合部分110和第二配合部分160在本文中有时被称为“半耦接器”，即使部件110和160在尺寸、形状或重量方面不一定相等。)

[0056] 在一个非限制性的实例中，流体耦接器100能够为生物反应器系统形式的流体系统设备20(直接连接或经由流体管22连接至耦接装置100)与介质袋形式的流体系统容器30(直接连接或经由流体管32连接至耦接装置100)之间的流体路径提供一次性使用的无菌断开能力。

[0057] 一般来说，耦接器100以耦接的布置形式提供给最终用户，并且具有围绕耦接的配合部件110和160的防篡改扯除外套102，如图1和图2所示。在一些情况下，耦接器100是无菌的或被制成无菌的。每个半耦接器110和160以及组装好的整体耦接器100限定纵向轴线102。

[0058] 请仍参考图1和图2，所示的实施例中的流体耦接器100包括扯除外套102以及母耦接器110(或主体110)和公耦接器160(或芯件160)形式的配合部件110和160。母耦接器110和公耦接器160可释放地彼此耦接。在图1和图2中，半耦接器110和160被示为完全耦接(连接)，从而通过流体耦接器100提供开放的流动路径。也就是说，在如图所示的完全耦接的可操作形态中，流体能够流过第一接头112与第二接头162之间的耦接器100。

[0059] 虽然第一接头112和第二接头162被示为倒钩接头，但是应理解，半耦接器110和160可以具有任何类型的接头，例如但不限于螺纹接头、弯头、三通、卫生配件、压缩配件等、以及它们的组合。

[0060] 用于制造流体耦接器100的一个或更多个部件的材料包括热塑性塑料或热固性塑料。在特定实施例中，用于制造流体耦接器100的部件的材料是热塑性塑料，例如但不限于乙缩醛、聚碳酸酯、聚砜、聚醚醚酮、聚硫化物、聚酯、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚乙烯、聚苯砜(PPSU；例如 )、聚醚酰亚胺(PEI；例如 )、聚丙烯、聚亚苯基、聚芳醚酮等、以及它们的组合。在一些实施例中，用于制造流体耦接器100的一个或更多个部件的材料包括金属，例如但不限于不锈钢、黄铜、铝、镀锌钢等。在特定实施例中，半耦接器110和160中的一个或两个是无金属的。在一些实施例中，半耦接器110和/或160中的一个或两个包括一个或更多个塑料或金属弹簧构件(例如弹簧钢、不锈钢等)。在某些实施例中，流体耦接器100包括一个或更多个垫圈或密封件，所述垫圈或密封件例如由硅树脂、含氟弹性体(FKM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、热塑性弹性体(TPE)、丁苯橡胶、丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶(TPV)等材料制成，但不限于这些材料。

[0061] 在图10中，半耦接器110和160被示为彼此完全未耦接(断开)。在完全未耦接的状态下，每个半耦接器110和160中的阀门关闭以防止流体流动(如下文所进一步说明)。

[0062] 如图3所示，在母耦接器110和公耦接器160可操作地完全耦接在一起时，存在一条通过流体耦接器100的开放流动路径103。为了更好地理解流体耦接器100的哪些部分构成母耦接器110，请参考图17和图18，其中单独地示出了母耦接器110。为了更好地理解流体耦接器100的哪些部分构成公耦接器160，请参考图32‑34，其中单独地示出了公耦接器160。

[0063] 在流体耦接器100处于其完全耦接的可操作形态时，扯除外套102将半耦接器110和160锁定在它们各自的可操作位置。因此，为了开始将半耦接器110和160彼此断开的过程，用户首先需要移除扯除外套102。

[0064] 扯除外套102在图12‑16中单独地示出。应理解，所描绘的扯除外套102仅仅是一种在脱开半耦接器110和160之前必须移除的部件的一个实例。实际上，它为流体耦接器100提供了防篡改特征。

[0065] 在此实施例中，扯除外套102是塑料(例如聚丙烯等)圆柱体，该塑料圆柱体包括从圆柱体延伸的握持凸片104。用户可以握住握持凸片104，然后拉动(例如大致横向地拉动，或者与轴线102成一条直线地拉动)，以破坏性地从半耦接器110和160移除扯除外套102。

[0066] 在所示的实施例中，握持凸片104与第一薄壁部分105a和第二薄壁部分105b对准(图14)。部分105a‑b的壁厚变薄，从而在用户拉动握持凸片104时，扯除外套102的壁会倾向于沿着部分105a‑b扯开。在一些实施例中，薄壁部分105a‑b中的一个沿着扯除外套102的整个长度延伸，而薄壁部分105a‑b中的另一个没有延伸到整个长度。因此，由用户的撕扯动作在薄壁部分105a‑b之间形成的条带会方便地保持附着在扯除外套102上，而不是从其上分开。此后，可以手动地从半耦接器110和160上取下扯开的扯除外套102。

[0067] 在一些实施例中，扯除外套102包括一个或更多个相对于半耦接器110和160机械地接合扯除外套102的物理特征。例如，在所示的实施例中，扯除外套102包括至少一个纵向肋106和一个周向肋107。肋106和107从扯除外套102的内径突出，并接合在由半耦接器110和160限定的相应凹槽中。例如，纵向肋106用于抑制半耦接器110和160之间的相对旋转，因为纵向肋106在由半耦接器110和160中的每一个限定的对准凹槽内延伸。例如，周向肋107能够通过防止扯除外套102相对于半耦接器110和160纵向滑动来将扯除外套102锁定至半耦接器110和160。

[0068] 图4和图5示出了移除了扯除外套102后的流体半耦接器110和160。这会是流体耦接器100准备使流体半耦接器110和160彼此脱开的状态。应说明的是，在这个形态中，开放的流动路径103仍然存在。也就是说，在这样的完全耦接形态中，流体半耦接器110和160中的每一个的阀门是开启的。

[0069] 虽然流体半耦接器110和160中的每一个都包括在如图所示的耦接形态中被压缩的弹簧，但是由于流体半耦接器110和160之间的锁定接合，来自弹簧的力不能纵向分开流体半耦接器110和160。具体而言，流体半耦接器110和160通过公耦接器160的一对突起164a‑b(例如图32和33)锁定在一起，这对突起接合在由母耦接器110限定的一对狭槽114a‑b中(例如图17、21和22)。狭槽114a‑b的大部分螺旋地延伸，狭槽114a‑b的每一个都包括行程末端止动位置，在流体耦接器100处于完全耦接的可操作形态时，突起164a‑b稳定地位于该位置。

[0070] 为了开始将流体半耦接器110和160彼此分开，用户可握住流体半耦接器110和160中的每一个，然后将它们沿纵向推向彼此，同时使它们相对于彼此扭转。这些动作会使突起164a‑b离开狭槽114a‑b的行程末端止动位置。一旦突起164a‑b从狭槽114a‑b的行程末端止动位置移开，用户就可以进一步旋转流体半耦接器110和160，同时使流体半耦接器110和
160远离彼此地纵向平移，使得突起164a‑b沿着狭槽114a‑b移动。

[0071] 图6和图7示出了处于彼此部分地脱开的第一状态的流体半耦接器110和160。流体半耦接器110和160之间的这种相对布置也可以被称为第一部分脱开配置。例如，能够看出，突起164a沿着狭槽114a大约位于中间位置。在这个形态中，母耦接器110的阀门关闭，而公耦接器160的阀门仍然开启。换句话说，在流体半耦接器110和160彼此脱开时，母耦接器110的阀门在公耦接器160关闭之前关闭。由于母耦接器110的阀门关闭，因此不再有通过流体半耦接器110和160的开放流动路径。

[0072] 图8和9示出了处于彼此部分地脱开的第二状态的流体半耦接器110和160。流体半耦接器110和160之间的这种相对布置也可以被称为第二部分脱开配置。虽然看不到突起164a‑b，但是应理解，突起164a‑b仍然在狭槽114a‑b内。不过，公耦接器160的阀门现在是关闭的。此外，公耦接器160的阀门被机械锁定在关闭位置。因此，每个流体半耦接器110和160的阀门现在关闭。

[0073] 在图9中，能够看到先前开放的流动路径103(参见图5)现在被流体半耦接器110和160的阀门完全封闭。因此，在流体半耦接器110和160彼此分开时，不会有泄漏。此外，还能够看出，在流体半耦接器110和160之间基本上没有为流体包含结构提供容积空间的开放区域。因此，在流体半耦接器110和160彼此分开时，基本上没有流体溢出。

[0074] 图10和11示出了彼此完全脱开的流体半耦接器110和160。一旦流体半耦接器110和160完全脱开，它们就不能彼此重新连接，因为会机械地阻止突起164a‑b重新进入狭槽114a‑b，如下文所进一步说明。

[0075] 在流体半耦接器110和160彼此断开时，流体被阻止分别流过半耦接器110和160。也就是说，在断开形态中，即使流体源连接至第一接头112和/或第二接头162，也不会允许流体流出半耦接器110和/或160。这是因为，如下文所进一步说明，在半耦接器110和160彼此断开时，半耦接器110和160中的每一个内的阀门构件阻止流体流出半耦接器110和160。

[0076] 图17‑19单独地示出了母耦接器110。母耦接器110包括母壳体113、阀杆118(阀杆118的端部包括接头112)、阀杆垫圈124、阀套130和弹簧140。母壳体113限定内部空间和纵向轴线102。阀杆118沿着纵向轴线102延伸，并且固定地耦接至母壳体113。阀杆垫圈124附接至阀杆118的端部，并遮盖阀杆118的前表面。阀套130可滑动地布置在阀杆118的外径上。
阀套130可在允许流体流过阀杆118(例如见图3)的开启形态与关闭形态之间移动。在关闭形态中(如图所示)，阀套130切断流过阀杆118的流体流动，并且与阀杆垫圈124形成密封。
弹簧140的一端抵靠母壳体113，弹簧140的另一端抵靠阀套130。因此，弹簧140偏压阀套
130，使其向其关闭形态移动。

[0077] 图20‑22单独地示出了母壳体113。如上文所述，母壳体113限定一对狭槽114a‑b。在每个狭槽114a‑b的开放的出口端分别设有机械阻挡构件116a和116b。机械阻挡构件
116a‑b的自然位置在狭槽114a‑b的开口端，从而阻止公耦接器160的突起164a‑b(图32和
33)在狭槽114a‑b的开口端进入狭槽114a‑b。因此，在使公耦接器160从母耦接器110脱开之后(例如如图10和11所示)，由于机械阻挡构件116a‑b，公耦接器160不能重新耦接至母耦接器110。这是使得流体耦接装置100成为一次性使用的无菌断开流体耦接装置的特征之一。

[0078] 机械阻挡构件116a‑b不会防止公耦接器160从母耦接器110脱开(例如如图6‑11所示)，因为在机械阻挡构件116a‑b在脱开期间沿着狭槽114a‑b向外行进的过程中，当公耦接器160的凸起164a‑b经过机械阻挡构件116a‑b时，机械阻挡构件116a‑b响应于由凸起164a‑b施加的力而径向向外偏转。

[0079] 图23‑25单独地示出了阀杆118。阀杆118限定纵向延伸的孔119(该孔包括流体流动路径的一部分)。阀杆118还限定与孔119流体连通的第一侧向开口120a和第二侧向开口120b。在阀套130处于开启形态时(例如如图3和图5所示)，流体流动路径穿过侧向开口
120a‑b。但是，在阀套130处于打开形态时(例如如图7、9和11所示)，阀套130完全堵住侧向开口120a‑b，从而没有流体能够流过侧向开口120a‑b。

[0080] 阀杆118在其外径上限定环形凹槽121。环形凹槽121可以包含密封件(例如弹性环)，该密封件可以与阀套130的内径接触。

[0081] 阀杆118还包括端部122(与接头112相比，该端部位于阀杆118的另一端)。端部122配置成接收阀杆垫圈124(该阀杆垫圈是弹性密封构件)。端部122限定环形凹槽123和前表面117。在公耦接器160和母耦接器110耦接在一起时，前表面117面向公耦接器阀门构件。在所示的实施例中，前表面117是平面的，并且限定通向凹部的中央开口117o。阀杆垫圈124布置在阀杆118的前表面117上(例如如图18等所示)，从而抵接公耦接器160的阀门构件(例如如图3、5、7和9所示)。

[0082] 图26‑28单独地示出了阀杆垫圈124。阀杆垫圈124例如可以由硅树脂、含氟弹性体(FKM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、热塑性弹性体(TPE)、丁苯橡胶、丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶(TPV)等材料制成，但不限于这些材料。

[0083] 阀杆垫圈124提供与流体半耦接器110和160的其它部件形成密封的多个密封部位、表面或区域。例如，阀杆垫圈124包括第一密封区域125，在阀套130处于封闭位置时(例如如图7、9和11所示)，阀套130的内径与该第一密封区域125形成密封。阀杆垫圈124还包括第二密封区域126，在阀套130处于封闭位置时(例如如图7、9和11所示)，阀套130的环形端与该第二密封区域126形成密封。阀杆垫圈124还包括第三密封区域127，在使公耦接器160和母耦接器110脱开的过程中，公耦接器160的部件与该第三密封区域127形成密封。阀杆垫圈124还包括第四密封区域128，在公耦接器160和母耦接器110耦接在一起时，公耦接器160的阀构件与该第四密封区域128形成密封(例如如图3、5、7和9所示)。

[0084] 阀杆垫圈124还在第四密封区域128中限定中央开口129，该中央开口129与公耦接器160的阀门构件形成密封。中央开口129与中央开口117o和阀杆118的凹部对准。

[0085] 虽然在所示的实施例中当公耦接器160和母耦接器110耦接在一起时(例如如图3、5、7和9所示)与公耦接器160的阀门构件形成密封的第四密封区域128附接至阀杆118，但是在一些实施例中，公耦接器160的阀门构件与母耦接器110之间的密封件也可附接至公耦接器160的阀门构件。

[0086] 图29‑31单独地示出了阀套130。阀套130限定可滑动地接收阀杆118的孔131。也就是说，当阀套130在其打开位置与封闭位置之间移动时，阀套130沿着阀杆118滑动。

[0087] 阀套130包括环形突起132。母耦接器110的弹簧140推压环形突起132，以将阀套130向封闭位置偏压。当公耦接器160和母耦接器110耦接在一起时(例如如图3、5和7所示)，环形突起132的另一侧(即，与环形突起132的接触弹簧140的一侧相反)被公耦接器160的壳体抵接。由于公耦接器160的壳体与环形突起132之间的抵接，在公耦接器160和母耦接器
110完全耦接在一起时，阀套130保持在其打开位置。

[0088] 阀套130还包括第一圆柱形密封表面部分133和第二圆柱形密封表面部分134。第二圆柱形密封表面部分134的直径小于第一圆柱形密封表面部分133的直径。如图3、5和7所示，在流体耦接装置100处于完全耦接形态(图3和5)和处于第一部分脱开形态(图7)时，第一圆柱形密封部分133和第二圆柱形密封部分134都与公垫圈180的内径(公垫圈例如在图39‑41中示出)形成密封。在流体耦接装置100处于第二部分脱开形态时(图9)，只有第二圆柱形密封部分134(不是第一圆柱形密封表面133)抵接公垫圈180的内径并与之形成密封。

[0089] 图32‑34单独地示出了公耦接器160。公耦接器160包括公壳体163、公阀门构件170、公垫圈180和弹簧190。公壳体163限定内部空间和纵向轴线102。公阀门构件170和弹簧
190布置在由公壳体163限定的内部空间中。弹簧190抵靠公阀门构件170，以偏压公阀门构件170，使其向关闭位置移动。在流体耦接装置100处于完全耦接形态时，弹簧190在公阀门构件与公壳体163之间被压缩。

[0090] 在流体耦接装置100从完全耦接形态转变到其非耦接形态时(如图3、5、7、9和11所示)，公阀门构件170(在图34中被示为处于关闭状态)相对于公壳体163沿着纵向轴线102从其开启位置向其关闭位置滑动。更具体地说，在流体耦接装置100处于完全耦接形态时(例如如图3和5所示)、以及在流体耦接装置100处于第一部分脱开形态时(如图7所示)，公耦接器阀门构件170处于其开启位置。但是，在流体耦接装置100处于第二部分脱开形态(如图9所示)时、以及在公耦接器160与母耦接器110完全脱开时(如图11和34所示)，公耦接器阀门构件170处于其关闭位置。

[0091] 图35‑38单独地示出了公阀门构件170。公阀门构件170包括基部172、肋174、芯部176和突起178。肋174在基部172与芯部176之间延伸。在肋174之间限定一个或更多个开口。
开放的流动路径103(如图3所示)穿过在公阀门构件170的肋174之间限定的所述一个或更多个开口。

[0092] 突起178从芯部176的前面延伸。在母耦接器110和公耦接器160耦接时，突起178穿过阀杆垫圈124的中央开口129，并穿过由阀杆118的端部122的前表面117限定的中央开口117，并且进入由阀杆118的端部122限定的凹部。突起178的前端部分被倒角。

[0093] 弹簧190压靠基部172，从而将公耦接器阀门构件170向其关闭位置偏压。基部172包括第一闩锁构件173a和第二闩锁构件173b。闩锁构件173a‑b可以从基部172径向向外延伸，从而在公阀门构件170处于其关闭位置时与公壳体163接合(例如如图9、11和34所示)。闩锁构件173a‑b相对于公壳体163的闩锁效果导致公阀门构件170被保持在其关闭位置。也就是说，在公耦接器阀门构件170移动至其关闭位置时，公耦接器阀门构件170被永久地保持或锁定在关闭位置。公耦接器阀门构件170的这种闩锁特性是使流体耦接装置100成为一次性使用的无菌断开流体耦接装置的特征之一。

[0094] 芯部176具有锥形表面171、圆柱形表面175和前面177。锥形表面171的形状使其最大限度地减小流体流过公耦接器阀门构件170的阻力。在公阀门构件170处于关闭位置时，圆柱形表面175与公垫圈180的内径形成密封(例如如图9、11和34所示)。前面177是平面和圆形的。前面177抵靠阀杆垫圈124的第四密封区域128，并与之形成密封。

[0095] 图39‑41单独地示出了公垫圈180。公垫圈180位于由公壳体163的内径限定的环形凹部中。公垫圈180例如可以由硅树脂、含氟弹性体(FKM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、热塑性弹性体(TPE)、丁苯橡胶、丁腈橡胶、热塑性硫化橡胶(TPV)等材料制成，但不限于这些材料。公垫圈180可以具有多种横截面形状。在所示的实施例中，公耦接器垫圈180具有沙漏横截面形状。

[0096] 在阀套130处于其开启位置(例如如图3和图5所示)时，以及在流体耦接装置100处于第一部分脱开形态(图7)时，公垫圈180的内径抵靠阀套130的第一圆柱形密封部分133和第二圆柱形密封部分134，并与之形成密封。在流体耦接装置100处于第二部分脱开形态时(图9)，第二圆柱形密封部分134(不是第一圆柱形密封表面133)抵靠公耦接器垫圈180的内径并与之形成密封，公耦接器阀门构件170的圆柱形表面175抵靠公耦接器垫圈180的内径并与之形成密封。在母耦接器110从公耦接器160完全脱开时，只有公阀门构件170的圆柱形表面175抵靠公垫圈180的内径并与之形成密封。

[0097] 虽然本说明书包含许多具体实施细节，但这些细节不应解读为构成对任何发明或所要求保护的范围的限制，而应解读为对特定发明的特定实施例的特定特征的说明。在本说明书中，在各个实施例的背景下说明的某些特征也可以在单个实施例中组合实施。另一方面，在单个实施例的背景下说明的各种特征也可在多个实施例中单独实施或者在任何适当的子组合中实施。此外，虽然在本文中可能将特征描述为在某些组合中起作用，并且甚至最初时如此地要求保护该特征，但是在某些情况下，所要求保护的组合中的一个或多个特征可从该组合删除，并且所要求保护的组合可涉及子组合或子组合的变化形式。

[0098] 类似地，虽然某些操作在附图中是按特定顺序说明的，但是这不应理解为要求以所示的特定顺序或依次地执行这些操作或者要求执行所有示出的操作才能获得期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，本文中说明的实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这样的分离，并且应理解，所说明的程序组件和系统通常可以一起集成在单个产品中或者封装到多个产品中。

[0099] 在上文中说明了本发明的主题的特定实施例。其它实施例也在下述权利要求所限定的范围之内。例如，权利要求中所述的动作可以按不同的顺序来执行，并且仍然能够获得期望的结果。例如，附图中所示的过程不一定需要所示的特定次序或相继次序以实现所需的结果。在某些实施方案中，多任务和并行处理可能是有利的。