用于确定流体接收到的紫外线能量密度的方法和系统技术方案

一种确定流体接收到的UV能量密度的方法。该方法包括步骤：(a)以未知的UV能量密度辐射流体；(b)在步骤(a)中的辐射之后，测量流体的测试样品的荧光，以产生与测试样品中包括的物质的规定荧光成分的浓度成正比的测试信号；和(c)根据应用的紫外线能量密度，通过将测试信号和控制信号的校准曲线进行比较，来确定未知的UV能量密度的值，控制信号与流体中的物质的规定荧光成分的浓度成正比。还描述了一种用于确定流体接收到的UV能量密度的系统，流体正在包含至少一个紫外线源的紫外线流体处理系统中被处理。该系统包括：(a)辐射穿透容器，用于在以未知的UV能量密度辐射所述流体之后，接收流体的测试样品；(b)荧光计，用于测量辐射穿透容器中接收到的测试样品的荧光，以产生与测试样品中包含的物质的规定荧光成分的浓度成正比的测试信号；和(c)控制器，被配置为根据应用的UV能量密度，通过将测试信号和控制信号的校准曲线进行比较，来确定未知的UV能量密度的值，控制信号与流体中的物质的规定荧光成分的浓度成正比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利技术根据U.S.C.§119(e)要求2013年11月15日提交的临时专利申请S.N.61/962,758的权益，其内容通过引用被结合于此。
在其一方面中，本专利技术涉及用于使流体接收到的紫外线(UV)能量密度量化的方法。在其另一方面中，本专利技术涉及用于包含物质的荧光成分的流体的UV处理的方法。在其另一方面中，本专利技术涉及用于细胞培养基的UV处理的方法。在其另一方面中，本专利技术涉及用于在生物制药生产中使用的培养基的UV处理的方法。在其另一方面，本专利技术涉及用于在生物制药净化中使用的流体的UV处理的方法。在其另一方面，本专利技术涉及用于确定UV流体处理系统中正被处理的流体接收到的UV能量密度的系统。
技术介绍
通常，紫外线(UV)辐射被用于通过灭活存在于那些流体中的诸如细菌、原生生物和病毒的微生物，来对多种类型的流体介质进行消毒。这种类型的消毒作为非热能和非掺杂处理是有利的，并被用于包括生物制药工业的各种工业和应用中。虽然UV辐射已经被用于生物制药工业，用于包装和表面消毒应用，但是其作为消毒方法对细胞培养基的应用已经在其他地方非常受限制了。产物生长介质或者培养基是包括氨基酸、糖类、维生素以及其他被设计为支持微生物或者细胞增长的化合物的复杂混合物的液体。确定流体接收到的UV能量密度，对确保UV辐射的有效剂量(在整个说明书中也称为“能量密度”)已经被流体接收，以有效地灭活流体中存在的微生物是重要的。如果流体接收到的UV辐射太少，那么流体中的微生物将不会被灭活到所需的程度。或者，如果UV能量密度相对不精确，那么某些流体介质可能无法承受过度辐射，并且可能被破坏。通常，UV辐射经由设置在流通式反应器的流体处理区域中的UV发射器(例如，UV灯等)被应用于流体。在这种流通式反应器中被应用于流体的UV能量密度是利如反应器设计、灯输出、流速以及流体自身性质(诸如浑浊性或者不透明性)的函数。已有测量这种流通式反应器中的UV能量密度的几种方法。一种方法包括监控UV源输出(灯强度)、流体的吸光率和流速，以估算UV能量密度。该方法具有流体接收的UV能量密度是间接测量的缺点，并且还是不能够计算反应器中的非均匀UV源输出、被阻挡的或者非均匀流路的方法，并且还依赖于精确的流速测量。UV光量测定是使应用于流体的UV辐射量量化的已知方法。根据一般的光量测定技术，具有已知量子产率的外源性UV敏感化合物以足以吸收所有入射光子的浓度被添加到流体中。UV敏感化合物经受UV引起的化学变化。然后，测量通过对UV敏感化合物应用UV辐射所产生的光产物的浓度。光产物浓度与已知的量子产率一起可被用于使吸收的UV辐射量化。通常，已知的UV光量计包括草酸铁光量计和碘化物/碘酸盐光量计。这种外源性的光量测定溶液可以在目标流体的处理的前后穿过UV反应器，以确定处理前后的UV能量密度，但是不能在不改变流体成分的情况下来确定处理期间的UV能量密度。第7,993,580号美国专利[Anderle等人(Anderle)]声称提出了通过在UV反应器中使用具有光量测定溶液薄层的单独流路，并利用测量到的光量计的化学变化控制反应器的传统外源性光量测定技术的这种限制。但是，该方法需要用于光量测定溶液的单独的流路，以防止过程流体的污染，并且因而无法测量实际输送至处理流体的剂量。通过需要单独的流路以及通过不直接测量应用于过程流体本身的UV能量密度两者，Anderle教导的方法的单独流路引进了复杂性和不确定性。国际公开号WO2003/007998[Li等人]教导了一种通过314nm处的吸光度变化来监控包含蛋白质的流体的UV辐射的方法。该方法具有受限制的灵敏度。吸光测量受到其他化合物的干扰。生长介质中的许多成分会促进314nm(或者其他任何波长)处的光吸收。因此，存在有一种化合物的光吸收的变化将被没有随UV剂量的改变而改变的其他化合物的光吸收所掩盖的增加的可能性。纯光量测定方法的光化学可以被很好地表征，但是当流体是诸如细胞培养基的有机和无机分子的复杂混合物时，这种方法变得相当复杂。在这种复杂的流体中，除了光量测定化合物的期望的反应外，由其他物种的UV辐射的吸收所诱导的化学反应还可以引起光量测定化合物的其他反应，以产生光量测定光产物，因而干扰光产物浓度的计算，而且反过来干扰流体接收到的UV能量密度。此外，在某些应用中，用于过程流体的光量测定化合物的添加可能不被允许。例如，生物制药生长介质(所谓“上游”流体)和生物制药产物流体(所谓“下游”流体)的化学组成被严格地控制，并受到严格的验证和监管部门的批准。为此，通常外源性光量计不适于监控在生物制药生产和净化过程中所使用的流体中的UV能量密度。因此，需要一种内源性光量测定处理，通过该内源性光量测定处理，能够测量传递至复杂流体(例如，细胞培养基)的UV能量密度，以确保这种流体已经完成消毒的目标级。
技术实现思路
本专利技术的目的在于消除或者减少上述现有技术的至少一个缺点。本专利技术的另一目的在于提供一种确定流体接收到的UV能量密度的新方法。本专利技术的又一目的在于提供一种用于确定正在UV流体处理系统中被处理的流体所接收到的UV能量密度的新系统。相应地，在其一个方面，本专利技术提供一种确定流体接收到的UV能量密度的方法，所述方法包括：(a)以未知的UV能量密度辐射流体；(b)在步骤(a)中的的辐射之后，测量流体的测试样品的荧光，以产生与测试样品中包括的物质的规定荧光成分的浓度成正比的测试信号；(c)根据应用的UV能量密度，通过将测试信号与控制信号的校准曲线进行比较，来确定未知的UV能量密度的值，控制信号与流体中的物质的规定荧光成分的浓度成正比。在其另一方面，本专利技术提供一种确定流体接收到的UV能量密度的方法，所述方法包括步骤：(a)在暴露于UV之前，测量包含物质的规定荧光成分的流体的控制样品的荧光，以确定控制样品的零剂量荧光(Fc)；(b)以未知的UV能量密度辐射所述流体；(c)在步骤(b)之后，测量包含物质的规定荧光成分的流体的测试样品的荧光，以确定测试样品的被处理后的荧光(Fu)；和(d)根据应用的UV能量密度，通过将Fc和Fu与流体中的物质的规定荧光成分的浓度的校准曲线相关联，确定未知的UV能量密度的值。在其又一方面，本专利技术提供一种用于确定由正在包含至少一个UV源的UV流体处理系统中被处理的流体接收到的UV能量密度的系统，该系统包括：(a)辐射穿透容器，用于在以未知的UV能量密度辐射流体后，接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定流体接收到的紫外线能量密度的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(a)以未知的紫外线能量密度辐射所述流体；(b)在步骤(a)中的辐射后，测量所述流体的测试样品的荧光，以产生与包含在所述测试样品中的物质的规定荧光成分的浓度成正比的测试信号；和(c)根据应用的紫外线能量密度，通过将所述测试信号与控制信号的校准曲线进行比较，来确定未知的紫外线能量密度的值，所述控制信号与所述流体中的物质的规定荧光成分的浓度成正比。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.15 US 61/962,7581.一种确定流体接收到的紫外线能量密度的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(a)以未知的紫外线能量密度辐射所述流体；
(b)在步骤(a)中的辐射后，测量所述流体的测试样品的荧光，以产生与包含在所
述测试样品中的物质的规定荧光成分的浓度成正比的测试信号；和
(c)根据应用的紫外线能量密度，通过将所述测试信号与控制信号的校准曲线进行
比较，来确定未知的紫外线能量密度的值，所述控制信号与所述流体中的物质的规定荧光
成分的浓度成正比。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体是含水液体。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体是水。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述流体是细胞培养基。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述细胞培养基包括从组中选择出的至少
一种成分，所述组包含胎牛血清、生长因子、缓冲剂及其任意混合物。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体是血液制品。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体是水产养殖废物流。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体为包含治疗剂的含水液体。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流体包括从组中选择出的成分，所述
组包含抗体、病毒(活性或非活性)、疫苗、酶及其任意混合物。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分在所述步
骤(a)之前被添加到所述流体。
11.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分对于所
述流体是内源性的。
12.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分对于所述
流体是固有的。
13.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分包括有机
体。
14.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分包括微生

\t物。
15.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分包括化合
物。
16.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分包括蛋白
质或者肽。
17.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分包括氨基
酸。
18.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分包括色氨
酸。
19.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述物质的荧光成分包括酪氨
酸。
20.如权利要求1-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)包括使所述测
试样品受制于荧光光谱。
21.如权利要求1-19中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)包括使所述测
试样品暴露于具有关于所述物质的规定荧光成分的至少一个激发波长的辐射，并检测至少
一个发射波长。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少一个激发波长在大约280nm
至大约800nm的范围内，较佳地，在大约280nm至大约340nm的范围内。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少一个发射波长在大约300nm
至大约450nm的范围内。
24.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其特征在于，以大约100nm至大约400nm
的范围内的一个以上的波长进行所述步骤(a)。
25.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其特征在于，以大约100nm至大约315nm
的范围内的一个以上的波长进行所述步骤(a)。
26.如权利要求1-23中任一项所述的方法，其特征在于，以大约100nm至大约280nm
的范围内的一个以上的波长进行所述步骤(a)。
27.如权利要求1-26中的任一项所述的方法，包括另外的步骤：
(d)将步骤(c)中确定的所述未知的紫外线能量密度的值与预定能量密度进行比较，
当流体正在包含至少一个紫外线辐射源的流体处理系统中被处理时，所述预定能量密度实

\t现对流体中的至少一种微生物污染物的规定灭活水平；和
(e)当步骤(c)中确定的未知的紫外线能量密度的值偏离所述预定能量密度超出预
定限制时，调节一个以上的操作参数(例如，至少一个紫外线辐射源的输出)。
28.如权利要求1-26中任一项所述的方法，包括另外的步骤：
(d)将步骤(c)中确定的所述未知的紫外线能量密度的值与预定能量密度进行比较，
当流体正在包含至少一个紫外线辐射源的流体处理系统中被处理时，所述预定能量密度实
现对流体中的至少一种微生物污染物的规定灭活水平；和
(e)当步骤(c)中确定的所述未知的紫外线能量密度的值偏离预定能量密度超出预
定限制时，启动警报。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)包括启动音频信号或者
可视信号。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述步骤(e)包括启动音频信号和可
视信号。
31.一种确定流体接收到的紫外线能量密度的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(a)在暴露于紫外线前，测量包括物质的规定荧光成分的流体的控制样品的荧光，
以确定所述控制样品的零剂量荧光(Fc)；
(b)以未知的紫外线能量密度辐射所述流体；
(c)在步骤(b)之后，测量包括物质的规定荧光成分的所述流体的测试样品的荧光，
以确定所述测试样品的被处理后的荧光(Fu)；和
(d)根据应用的紫外线能量密度，通过将Fc和Fu与所述流体中的所述物质的规定荧
光成分的浓度的校准曲线相关联，确定所述未知的紫外线能量密度的值。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述流体是含水液体。
33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述流体是水。
34.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述流体是细胞培养基。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述细胞培养基包括从组中选择出的至
少一种成分，所述组包含胎牛血清、生长因子、缓冲剂及其任意混合物。
36.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述流体是血液制品。
37.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述流体是水产养殖废物流。
38.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述流体是包括治疗剂的含水液体。
39.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述流体包括从组中选择出的成分，所
述组包括抗体、病毒(活性或者非活性)、疫苗、酶、及其任意混合物。
40.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·艾德里安·科斯特曼，M·萨什格斯，安科特·佩特雷，翠萨·翠瑟弗盖妮·盖泽阿斯，
申请(专利权)人：特洁安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA