CN106232219A - 用于流体处理系统的气体过滤器系统 - Google Patents
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Abstract
一种过滤器组合件包含具有聚合薄膜且界限隔室的壳体，所述壳体具有与所述隔室连通的入口开口和与所述隔室连通的第一出口开口。第一过滤器包含多孔过滤器主体，气体可穿过所述多孔过滤器主体，且所述多孔过滤器主体具有小于1μm的孔径大小，所述第一过滤器与所述壳体耦合，使得所述过滤器主体至少部分安置于所述壳体的隔室内，且因此从所述入口开口穿过所述壳体的所述隔室到所述第一出口开口的气体必须穿过所述过滤器主体。
Description
技术领域
本发明涉及供流体处理系统使用的气体过滤器系统和用于使用此类气体过滤器系统的方法。
背景技术
生物反应器用于细胞和微生物的生长中。典型生物反应器包含固持悬浮液的容器，悬浮液由液体生长介质、细胞或微生物的培养液和其它所要的养分和组分组成。在悬浮液内操作可旋转叶轮以将悬浮液维持于实质上均质状态中。小气泡被连续鼓泡到悬浮液内且通常用以帮助对培养液充氧，从悬浮液剥出不想要的CO2，和控制悬浮液的pH值。
为了维持培养液的存活力，正生长培养液的隔室必须保持无菌。为了去除正被连续地添加到悬浮液的鼓泡的气体，同时维持隔室的无菌性，通常通过过滤器系统去除气体。一个常规过滤器系统被称作筒式过滤器系统，且包含筒式过滤器可去除地定位到的刚性金属外壳。将来自容器的气体传递到外壳上的入口。气体接着行进通过外壳内的过滤器且接着通过外壳上的出口排出到环境。过滤器防止容器内的任何生物学物质排出到环境里，且防止环境中的任何污染进入到容器内。
虽然有用，但常规筒式过滤器系统具有许多短处。举例来说，放置筒式过滤器的金属外壳维护起来耗时且使用大量劳力，因为其必须在每一次使用之间清洁和除菌。清洁金属外壳可引入化学污染物且留下生产残余物。此外，除了购买起来昂贵之外，金属外壳还笨重，都因为其为占据生物反应器周围大量空间的单独物品，且因为其需要必须从容器延行且接着无菌连接到外壳的相对较长的管道长度。此外，因为过滤器在使用期间缓慢地阻塞，所以问题更复杂化，这是因为必须并联地连接多个过滤器外壳以确保连续地操作所述过程，直到使培养液充分生长。
在解决以上缺点中的一些的一个尝试中，胶囊过滤器也已供生物反应器使用。胶囊过滤器包括永久包覆过滤器的刚性塑料外壳。虽然胶囊过滤器为一次性的且因此不需要加以清洁或除菌，但其具有其自身的缺点。举例来说，胶囊过滤器经设计以能够在相对高的压力下操作，且通常额定达约500kPa。为了实现在此压力下操作，需要塑料外壳相对厚，由此增加了过滤器的费用且使其相对大且占地方。此外，胶囊过滤器具有气体行进通过的相对小的入口和出口。作为小直径端口的结果，如果正处理大的气体流动速率，那么必须在高气体压力下操作系统，这在一些情况下可能为不良的，或必须使用多个过滤器，这增加了成本和复杂性。
穿过悬浮液的鼓泡气体将朝向过滤器组合件载运水分。凝结于过滤器上的水分将堵塞过滤器。为了限制堵塞过滤器的速率，可将冷凝器系统放置于反应器容器与过滤器系统之间。在水分的一部分到达过滤器系统前，冷凝器系统将其从气体去除。然而，传统冷凝器系统使用起来常常不方便，因为其为需要多个管的通常复杂的单独系统，所述管需要与容器和过滤器组合件的无菌连接。此外，冷凝器系统通常限制气体流动速率，且由此需要在高压下操作系统。冷凝器系统也可能难以针对不同气体流动速率调整。
因此，在此项技术中所需要的是可供生物反应器和解决以上问题中的一些或全部的其它流体处理系统使用的冷凝器系统和过滤系统。
附图说明
现在将参看附图论述本发明的各种实施例。应了解，这些图只是描绘了本发明的典型实施例，且因此不应被考虑为限制其范围。
图1为包含冷凝器系统和过滤器系统的流体处理系统的透视图；
图2为具有混合系统的在图2中展示的系统的容器的透视图；
图3为图2中展示的混合器系统的部分分解图；
图4为图3中展示的混合系统的叶轮组合件和驱动轴的分解图；
图5为图1中展示的冷凝器系统和过滤器系统的部分的放大透视图；
图6为在打开的位置中的图5中展示的冷凝器的透视图；
图7为图6中展示的冷凝器的部分分解图；
图8为图6中展示的冷凝器的部分拆开图；
图9为图5中展示的系统组件的右侧透视图；
图10为供图6中展示的冷凝器使用的冷凝器包的透视图；
图11为图10中展示的冷凝器包的部分分解图，所述冷凝器包具有可与其耦合的端口；
图12为图10中展示的冷凝器包的替代性实施例的透视图；
图12A为图12中展示的冷凝器包的替代性实施例的透视图；
图13为可通过使用单一端口与图1中展示的容器耦合的冷凝器包的另一替代性实施例的透视图；
图14为图1中展示的过滤器系统的放大透视图；
图14A为图14中展示的过滤器系统的底部透视图；
图15为图14中展示的过滤器系统的过滤器组合件的透视图；
图16为图14中展示的过滤器系统的一部分的分解图；
图17为图15中展示的过滤器组合件的部分的横截面侧视图；
图17A为图17中展示的过滤器组合件的部分的替代性实施例的横截面侧视图；
图18为包含单一过滤器的图15中展示的过滤器组合件的替代性实施例的横截面侧视图；
图19为包含两个过滤器的图15中展示的过滤器组合件的替代性实施例的透视图；
图20为图14中展示的过滤器系统的透视图，所述过滤器系统具有耦合到其的自动化的夹持系统；
图21为图20中展示的过滤器系统的透视图，其中过滤器组合件的一部分被分开以用于过滤器的完整性测试；
图22为由单一端口耦合到冷凝器包的图15中展示的过滤器组合件的透视图；
图23为使用单一连续包整体形成的过滤器组合件与冷凝器包的透视图；
图24为模块化的过滤器组合件的替代性实施例的透视图；以及
图25为直接与图1中的容器耦合的图15中展示的过滤器组合件的透视图。
具体实施方式
在详细描述本发明之前，应理解，本发明不限于特定举例说明的设备、系统、方法或过程参数，当然这些设备、系统、方法或过程参数可以变化。还应理解，本文中所使用的术语仅出于描述本发明的特定实施例的目的，且并不希望以任何方式限制本发明的范围。
在本文中所引用的所有公开、专利和专利申请(无论上文或下文)均以引用的方式全部并入本文中，引用程度如同每一单独的公开、专利或专利申请具体并且个别地指示为以引用的方式并入一样。
与“包含”、“含有”、“具有”或“特性在于”同义的术语“包括”为包含性的或开放式的，且不排除额外未列出的元件或方法步骤。
应注意，除非内容另外清楚地规定，否则如本说明书和所附权利要求书中所使用，单数形式“一个”和“所述”包含复数个指示物。因此，举例来说，对一个“端口”的提及包含一个、两个或更多个端口。
如在说明书和所附权利要求书中使用，例如“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“上部”、“下部”、“近”、“远”和类似者的方向术语在本文中仅用以指示相对方向且并不希望限制本发明或权利要求的范围。
在可能的情况下，元件的相似编号已经用于各图中。此外，元件和或母元件的子元件的多个实例可各自包含附加到元件编号的单独字母。举例来说，特定元件“91”的两个实例可标注为“91a”和“91b”。在那个情况下，可使用无附加字母的元件标注(例如，“91”)以大体指元件或元件中的任一者的实例。包含附加字母的元件标签(例如，“91a”)可用以指元件的具体实例或区分元件的多个使用或吸引对元件的多个使用的注意力。此外，具有附加字母的元件标注可用以指明无附加字母的元件或特征的替代性设计、结构、功能、实施方案和/或实施例。同样地，具有附加字母的元件标注可用以指示母元件的子元件。举例来说，元件“12”可包括子元件“12a”和“12b”。
本装置和系统的各种方面可通过描述耦合、附接和/或接合在一起的组件来说明。如本文中所使用，术语“耦合”、“附接”、“连接”和/或“接合”用以指示两个组件之间的直接连接，或在适当时通过插入或中间组件到彼此的间接连接。相比之下，当组件被称作“直接耦合”、“直接附接”、“直接连接”和/或“直接接合”到另一组件时，不存在插入元件。
可参照一或多个示范性实施例说明本装置、系统和方法的各种方面。如本文中所使用，术语“实施例”意味着“充当实例、例子或说明”且未必应解释为优选的或优于本文中所揭示的其它实施例。
除非另有定义，否则本文中所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属的领域的一般技术人员通常所理解的相同的意义。虽然在本发明的实践中可以使用与本文中描述的方法和材料类似或等效的许多方法和材料，但是在本文中描述了优选的材料和方法。
本发明涉及冷凝器系统、过滤器系统，且涉及并有此类冷凝器系统和过滤器系统的用于混合和鼓泡溶液和/或悬浮液的处理系统和方法。处理系统可为用于培养细胞或微生物的生物反应器或发酵槽。通过实例且不受限制，本发明的系统可用于培养细菌、真菌、藻、植物细胞、动物细胞、原生动物、线虫和类似者中。系统可容纳好氧或厌氧且为附着式或非附着式的细胞和微生物。系统也可与并非生物性但却并有混合和鼓泡的溶液和/或悬浮液的形成和/或处理相关联地使用。举例来说，系统可用于需要具有气体的鼓泡的介质、化学品、食品、饮料和其它液体产品的生产中。
本发明的系统被设计使得接触正被处理的材料的系统组件中的大多数可在每一次使用后被弃置。结果，本发明的系统实质上消除了由常规不锈钢混合和处理系统需要的清洁和除菌的负担。这个特征还确保在多个批次的重复处理期间可一贯地维持无菌性。鉴于前述内容和本发明的系统易于可升级、相对低成本和易于操作的事实，本发明的系统可用于先前外购此处理的多种工业和研究设施中。
图1中所描绘的为併有本发明的特征的本发明的流体处理系统10的一个实施例。一般来说，处理系统10包括安置于硬支撑外壳14内且与冷凝器系统16耦合的容器12。过滤器系统17与冷凝器系统16耦合且用以过滤从冷凝器系统17退出的气体且防止污染进入容器12。混合器系统18被设计用于容器12内的混合和/或悬浮组分。现将更详细地论述流体处理系统10的各种组件。
继续参看图1，支撑外壳14具有实质上圆柱形侧壁20，其在上部末端22与对置的下部末端24之间延伸。下部末端24具有安装到其的底板26。支撑外壳14具有界限腔室30的内部表面28。环形唇缘32形成于上部末端22处且界限到腔室30的开口34。支撑外壳14的底板26搁置于具有轮子38的推车36上。支撑外壳14由连接器40可去除地紧固到推车36。推车36实现支撑外壳14的选择性移动和定位。然而，在替代性实施例中，支撑外壳14不需要搁置在推车36上，而是可直接搁置在底板或其它结构上。
虽然将支撑外壳14展示为具有实质上圆柱形配置，但在替代性实施例中，支撑外壳14可具有能够至少部分界限隔室的任何所要的形状。举例来说，侧壁20不需要为圆柱形的，而是可具有多种其它横截面配置，例如，多边形、椭圆形或不规则。此外，应了解，支撑外壳14可缩放到任何所要的大小。举例来说，预见到支撑外壳14可经定大小，使得腔室30可容下小于50升或大于1,000升的容积。支撑外壳14通常由金属(例如，不锈钢)制成，但也可由能够承受本发明的施加负荷的其它材料制成。
在本发明之一个实施例中，提供用于调节支撑外壳14内安置的容器12内含有的流体的温度的方式。通过实例且不受限制，电加热元件可安装于支撑外壳14上或内。来自加热元件的热量直接或间接地转移到容器12。替代地，在描绘的实施例中，支撑外壳14加套有形成于其中的一或多个流体通道。流体通道具有使流体(例如，水或丙二醇)能够被通过流体通道抽汲的流体入口42和流体出口44。通过加热、冷却或以其它方式控制穿过流体通道的流体的温度，可调节支撑外壳14的温度，这又调节容器12内的流体的温度(当容器12安置于支撑外壳14内时)。也可使用其它常规方式，例如，通过将气体燃烧器应用到支撑外壳14或从容器12抽出流体，加热或冷却流体且接着将流体抽回到容器12内。当将容器12用作生物反应器或发酵槽的部分时，可使用用于加热的构件来将容器12内的培养液加热到在约30℃到约40℃之间的范围中的温度。也可使用其它温度。
支撑外壳14可具有形成于侧壁20的下部末端上和底板26上的一或多个开口46以当容器12在支撑外壳14内时，使气体和流体管线能够与容器12耦合且使各种探针和传感器能够与容器12耦合。关于支撑外壳14和其替代设计的进一步揭示揭示于按具体引用并入于本文中的美国专利第7,682,067号和美国专利公开第2011-0310696号中。
图2展示与混合器系统18耦合的容器12。容器12具有从上部末端56延伸到对置下部末端57的侧55。容器12还具有界限安置混合器系统18的一部分的隔室50的内部表面58。在描绘的实施例中，容器12包括柔性包。形成于容器12上的是与隔室50连通的多个端口51。虽然只展示两个端口51，但应了解，容器12可形成有任何所要的数目个端口51，且端口51可形成于容器12上的任何所要的位置处，例如，上部末端56、下部末端57和/或旁边55。端口51可为相同配置或不同配置，且可用于多种不同用途。举例来说，端口51可与用于将介质、细胞培养物和/或其它组分传递进和传递出容器12的流体管线耦合。
端口51也可用于将探针耦合到容器12。举例来说，当容器12用作用于生长细胞或微生物的生物反应器时，端口51可用于耦合例如温度探针、pH值探针、经溶解氧气探针和类似者的探针。端口51和各种探针和管线可耦合到其的方式的实例揭示于按具体引用并入于本文中的2006年11月30日公开的美国专利公开第2006-0270036号和2006年10月26日公开的美国专利公开第2006-0240546号中。端口51也可用于将容器12耦合到次级集装箱和到其它所要的配件。
还如图2中所描绘，排气口92安装于容器12的上部末端56上且用于与冷凝器系统16耦合。如图11中所描绘，排气口92包含杆93，其具有在第一端与对置的第二端之间延伸的内部表面94和对置的外部表面95。环绕且从第一端径向向外突出的是安装凸缘96。安装凸缘96焊接或以其它方式紧固到容器12的内部表面58(图2)，使得杆93穿过容器12上的开口突出。内部表面58界限延伸穿过杆93且与容器12的隔室50连通的端口开口97。在描绘的实施例中，端口开口97具有圆形横截面。也可使用其它配置，例如，椭圆形、多边形、不规则或类似者。端口开口97的横截面通常具有在约0.5cm到约15cm之间的范围中的最大直径，其中约2cm到约10cm更常见。为了高气体输送量，最大直径通常大于3cm、4cm、5cm或6cm。取决于应用，也可以使用其它尺寸。
在相对端之间的位置环绕且从杆93的外部表面95向外突出的是固定凸缘98。环绕和从杆93的第二端向外突出的是耦合凸缘99。耦合凸缘99具有顶表面101，其具有形成于其上的环形密封件103。第一环形凹槽108形成于安装凸缘96与固定凸缘98之间，而第二环形凹槽109形成于固定凸缘98与耦合凸缘99之间。排气口92的主体通常从聚合材料模制，且比容器12有刚性。环形密封件103通常从比其附接到的端口主体柔性的弹性材料形成。以下将更详细地论述排气口92的使用。
在本发明之一个实施例中，提供用于将气体传递到容器12的下部末端内的方式。通过实例且不受限制，还如在图2中所描绘，鼓泡器54可定位于容器12的下部末端57上或安装到所述下部末端，用于将气体传递到容器12内的流体。如由所属领域的技术人员理解，在容器12内的细胞或微生物的生长中通常所需各种气体。气体通常包括选择性地与氧、二氧化碳和/或氮组合的空气。然而，也可使用其它气体。这些气体的添加可用以调节经溶解氧气和CO2含量和调节培养液溶液的pH值。取决于应用，具有气体的鼓泡也可具有其它应用。气体管线61与鼓泡器54耦合用于将所要的气体传递到鼓泡器54。气体管线61不需要穿过容器12的下部末端57，但可从上部末端56或从其它位置向下延伸。
鼓泡器54可具有多种不同配置。举例来说，鼓泡器54可包括由金属、塑料或将小气泡中的气体分配到容器12内的其它材料组成的渗透膜或烧结结构。较小气泡可准许气体到流体内的更好吸收。在其它实施例中，鼓泡器54可仅仅包括形成于容器12上或与容器12耦合的管、端口或其它类型开口，气体通过所述管、端口或其它类型开口传到容器12内。与安置于容器12上大不相同，鼓泡器也可形成于混合器系统18上或与混合器系统18耦合。鼓泡器和其可在本发明中使用的方式的实例揭示于先前被以引用的方式并入的美国专利公开第2006-0270036号和第2006-0240546号中。也可使用其它常规鼓泡器。
在描绘的实施例中，容器12具有密封到混合器系统18的旋转组合件82的开口52，其将在下文更详细地论述。结果，隔室50被密封闭合，使得其可被除菌且用于处理无菌流体中。在使用期间，容器12安置于如图1中所描绘的支撑外壳12的腔室30内。容器12在使用期间由支撑外壳14支撑且可随后在使用后被弃置。在一个实施例中，容器12由柔性不透水材料组成，例如，低密度聚乙烯或具有在约0.1mm到约5mm之间的范围中的厚度(其中约0.2mm到约2mm更常见)的其它聚合薄片或薄膜。还可以使用其它厚度。所述材料可由单层材料组成或可包括两个或更多个层，这些层要么密封在一起，要么是分开的以形成双层壁容器。在层密封在一起的情况下，材料可包括层压或挤压材料。层压材料包括两个或更多个分开形成的层，这些层随后由粘合剂紧固在一起。
挤压材料包括单个集成薄片，所述薄片包括可由接触层分开的两个或更多个不同材料层。所有的层是同时共挤压的。可以在本发明中使用的挤压材料的一个实例是购自来自犹他州洛根(Logan)的海科隆实验室有限公司(HyClone Laboratories,Inc.)的HyQCX3-9薄膜。HyQ CX3-9薄膜为在cGMP设施中生产的三层9密耳铸造薄膜。外层是与超低密度聚乙烯产品接触层一起共挤压的聚酯弹性体。可在本发明中使用的挤压材料的另一实例为也购自海科隆实验室有限公司(HyClone Laboratories,Inc.)的HyQ CX5-14铸造薄膜。HyQCX5-14铸造薄膜包括聚酯弹性体外层、超低密度聚乙烯接触层和安置于其间的EVOH阻挡层。
材料经过批准可用于与活细胞直接接触并且能够维持溶液无菌。在此实施例中，材料还可以例如通过辐射除菌。可在不同情形中使用的材料的实例揭示于在此按具体引用并入的2000年7月4日发布的美国专利第6,083,587号和2003年4月24日公开的美国专利公开第US 2003-0077466 A1号中。
在一个实施例中，容器12包括二维枕头式包，其中材料的两个薄片以重叠关系放置，并且两个薄片在其外周处接界在一起以形成内部隔室。替代地，单个薄片材料可以折叠并且围绕外周缝合以形成内部隔室。在另一实施例中，容器可从按长度切割且端部缝合闭合的聚合材料的连续的管状挤压形成。
在再其它实施例中，容器12可包括不仅具有环形侧壁而且还具有二维顶端壁和二维底端壁的三维包。三维容器包括多个离散面板，通常是三个或更多个，且更常见的是四个或六个。每个面板实质上相同并且包括容器的侧壁、顶端壁和底端壁的一部分。每个面板的对应的周围边缘缝合在一起。缝隙通常使用此项技术中已知的方法形成，例如，热能、RF能、声能或其它密封能量。
在替代性实施例中，面板可按多种不同图案形成。关于制造三维包的一种方法的进一步揭示揭示于2002年9月19日公开的美国专利公开第US 2002-0131654 A1号中，所述美国专利公开在此被以引用的方式并入。
应了解，容器12可经制造以具有实际上任何所要的大小、形状和配置。举例来说，可形成具有定大小到10升、30升、100升、250升、500升、750升、1,000升、1,500升、3,000升、5,000升、10,000升或其它所要的容积的隔室的容器12。隔室的大小也可在任何两个以上容积之间的范围中。虽然容器12可为任何形状，但在一个实施例中，容器12具体地被配置以与支撑外壳14的腔室30互补或实质上与互补。需要当容器12收纳在腔室30内时，容器12由支撑外壳14至少大体均匀地支撑。使容器12由支撑外壳14至少大体均匀的支撑帮助在用流体填充时通过施加到容器12的水压而阻止容器12的故障。
虽然在以上所论述的实施例中容器12具有柔性包状配置，但是在替代性实施例中，应了解，容器12可包括任何形式的可收缩的容器或半硬质容器。容器12也可为透明的或不透明，并且可具有并入在其中的紫外光抑制剂。
混合器系统18用于在容器12内混合和/或悬浮培养液或其它溶液。如图2中所描绘，混合器系统18大体包括安装于支撑外壳14(图1)上的驱动马达组合件59、耦合到容器12且突出到容器12内的叶轮组合件78和在驱动马达组合件59与叶轮组合件78之间延伸的驱动轴72(图4)。
转至图3，驱动马达组合件59包括外壳60，其具有顶表面62和对置的底表面64，其中开口66延伸穿过在表面62与64之间的外壳60。管状马达座架68可旋转地紧固于外壳60的开口66内。驱动马达70安装到外壳60且与马达座架68啮合以便有助于选择马达座架68相对于外壳60的旋转。如图1中所描绘，驱动马达组合件59由托架53与支撑外壳14耦合。然而，在替代性实施例中，驱动马达组合件59可安装于邻近支撑外壳14的单独结构上。
驱动轴72被配置以穿过马达座架68且因此穿过外壳60。转至图4，驱动轴72包括连接在一起或整体地形成为单一件的头部区段74和轴杆区段76。叶轮组合件78包括细长管状连接器80，其具有紧固于一端处的旋转组合件82和紧固到对置端的叶轮84。旋转组合件82包括外壳体86和在中心延伸穿过外壳体86且可旋转地耦合到其的管状轮毂88。一或多个动态密封件可形成于外壳体86与管状轮毂88之间，使得可维持在其间的无菌密封件。如图2中所描绘，外壳体86紧固到容器12，使得与轮毂88耦合的管状连接器80延伸到容器12的隔室50内。安置于连接器80的末端的上的叶轮84也安置于容器12的隔室50内。
在使用期间，具有紧固到其的叶轮组合件78的容器12定位在支撑外壳14的腔室30内。旋转组合件82接着可去除地连接到驱动马达组合件59的外壳60的底表面64，使得轮毂88与马达座架68对准。驱动轴72的远端向下前进通过马达座架68，通过旋转组合件82的轮毂86，且通过管状连接器80。最后，驱动轴72的远端收纳于叶轮84上的插口内，使得驱动轴72的旋转有助于叶轮84的旋转。
通过啮合叶轮84的驱动轴72，驱动轴72的驱动器部分90(图4)收纳于轮毂88内且啮合轮毂88，使得驱动轴72的旋转也旋转轮毂88。因为外壳体86紧固到外壳60，所以当旋转驱动轴72时，轮毂88相对于壳体86和外壳60旋转。进一步注意到，管状连接器80也同时与叶轮84、轮毂88和驱动轴72一起旋转。
最后，一旦驱动轴72完全穿过马达座架68，那么驱动轴72的头部区段74啮合马达座架68。因此，因为马达70有助于马达座架68的旋转，所以马达座架68有助于驱动轴72的旋转。如上文所论述，驱动轴72又有助于轮毂88、连接器80和叶轮84的旋转。叶轮84的旋转有助于流体在容器12的隔室50内的混合和悬浮。关于混合器系统18、其操作和其替代性实施例的进一步揭示揭示于按具体引用并入于本文中的2011年8月4日公开的美国专利公开第2011-0188928 A1号中。
上述混合器系统18和其替代方案包括用于混合容器12内含有的流体的方式的一个实施例。在替代性实施例中，应了解，混合器系统18可由多种其它混合系统替换。举例来说，混合器系统18可由通过动态密封件突出到容器12内的常规刚性驱动轴替换，且具有安装于其末端上的叶轮或其它混合元件。驱动轴的外部旋转因此有助于叶轮或混合和/或悬浮容器12内的流体的其它混合元件的旋转。
在另一实施例中，突出到容器12内的驱动轴可被配置以重复地上升和降低位于容器12内的混合元件以用于混合所述流体。替代地，磁性搅拌棒可安置在容器12的隔室50内并且由安置在容器12外的磁性混合器旋转。在又其它实施例中，突出到容器12的隔室50内的搅拌棒、浆或类似物可以枢转、旋动或另外移动以混合流体。另外，混合可通过经过腔室50循环流体来实现，例如，通过使用蠕动泵以经过具有密封到容器12的对置端的管将流体41移动进出腔室50。也可使气泡穿过流体以达成所要的混合。最后，支撑外壳14和容器12可枢转、摇动、旋转或另外移动以便在容器12内混合流体。也可使用其它常规的混合技术。将混合器并入到柔性包(例如，容器12)内的方式的具体实例揭示于按具体引用并入于本文中的以下专利中：2008年6月10日发布的美国专利第7,384,783号；2010年3月23日发布的美国专利第7,682,067号；和2006年9月7日公开的美国专利公开第2006/0196501号。
再转到图1，冷凝器系统16大体包括冷凝器100、冷凝器包102、冷却器104和泵106。转到图5，冷凝器100包括由托架140铰接地耦合在一起的第一面板110A和第二面板110B。如图6中所描绘，第一面板110A包含在内侧边缘118A与外侧边缘120A之间延伸的内部面114A和对置的外部面116A。第一面板110A还包含顶部边缘122A和对置的底部边缘124A。边缘118A、120A、122A和124A组合以形成围绕面板110A的外围边缘123A。放大的凹口129A在与外侧边缘120A的相交处形成于顶部边缘122A上。因而，顶部边缘122A包含从外侧边缘120A向内延伸的第一区段125A、从内侧边缘118A向内延伸的第三区段127A和从第一区段125A向上延伸到第三区段127A的第二区段126A。凹口129A由区段125A和126A界限，所述区段可彼此正交地延伸以形成具有实质上正方形或矩形配置的内拐角。然而，也可使用其它配置。举例来说，区段125A与126A可形成弯曲的拱形。
面板110A的面114A和116A通常为平坦的，且通常平行对准地安置。在一个实施例中，面板110A具有在约1cm与6cm之间的范围中的在面114A与116A之间延伸的最大厚度。还可以使用其它厚度。如果需要，外部面116A可为波状和/或相对于内部面114A倾斜。然而，内部面114A通常为平滑/平坦的以达成与冷凝器包102的充分接触，而无冷凝器包102损坏的风险。
第二面板110B具有与第一面板110A实质上相同的配置和相同的组件，但在设计上为镜像。面板110A与B之间的相似元件由相似参考字符识别，除了第一面板110A的元件包含字母“A”而第二面板110B的元件包含字母“B”之外。如图7中所描绘，第二面板110B包括外盖220B和内面板222B。外盖220B具有内部面224B和对置的外部面116B，其中外围边缘123B在其间延伸。凹进的凹穴226B形成于与内面板222B互补且经配置以收纳内面板222B的内部面224B上。在一个实施例中，外盖220B由可包覆模制到内面板222B上的聚合材料(例如，聚氨酯泡沫)制造。另外，其可通过粘合剂或其它扣紧技术来附着。
一般来说，内面板222B具有内部面114B和对置的外部面231B，其中外围边缘236B在其间延伸。外围边缘236B具有与外围边缘123A互补的配置，除了其具有稍微减小的尺寸，使得其可紧贴地拟合于凹进的凹穴226B内之外。内面板222B界限流体通道128B。更具体地说，内面板222B包括面板主体228B、盖板230B和安置于其间的密封件232B。面板主体228B具有内部面114B和对置的外面234B。凹进于外面234B内的是流体通道128B。
如在图8中更清晰地描绘，具有与第二面板110B的流体通道128B相同的配置的第一面板110A的流体通道128A处于内部面114A(图6)的至少60％且更通常地至少70％、80％或90％之下。流体通道128A开始于通过内面板222A的底部边缘连通的入口130A处且终止于通过内面板222A的底部边缘连通的出口132A处。在替代性实施例中，端口130A和132A可安置于内面板222A上的不同位置处。此外，展示流体通道128A部分具有正弦或侵权路径，但其可具有多种不同配置。通过在侵权路径中行进，穿过流体通道128A的流体保留于内面板222A/第一面板110A内达延长的周期，由此优化行进穿过流体通道128A的流体与内面板222A之间的热传递。通风口134A延伸穿过内面板222A的顶部边缘且与流体通道128A连通。通风口134A用于当用液体填充流体通道128A时从流体通道128A去除空气，且可在使用期间由任何常规形式的插塞插入。
返回到图7，用定位于其间的密封件232B将盖板230B紧固于面板主体228B的外面234B上，以便密封流体通道128B闭合，除了通口端口130B、132B和134B接取之外。可通过使用螺杆、焊接、其它扣件或其它常规技术紧固盖板230B。
内面板222B，且明确地说，面板主体228B，通常由具有高热导率的材料组成，以准许内面板222B与冷凝器包102之间的良好热传递。优选的材料包含例如铝、不锈钢或类似者的金属。也可使用具有相对高热导率的其它材料。外盖230B充当用于内面板222B的绝缘体，且通常由具有比内面板222B或面板主体228B低的热导率的材料制成。举例来说，如先前所提到，外盖230B通常由聚合材料或聚合泡沫(例如，聚氨酯泡沫)制成。再次，也可以使用其它材料。
再次注意到，面板110A与110B具有实质上相同的配置和相同的组件，但在设计上为镜像。因而，本文中关于面板110A或110B中的一个的论述同等地适用于另一面板110A或110B。
面板110A和B由托架140铰接地耦合在一起。具体来说，托架140包含背部142，其具有在上部末端145与下部末端146之间延伸的第一侧143和对置的第二侧144。第一侧143由邻近内侧边缘118B安置的一对间隔开的铰链147A和147B连接到第二面板110B的外部面116B。第二侧144在侧116A刚性地紧固到第一面板110A。作为这种配置的结果，可选择性地将面板110A和110B在闭合位置(如图5中所展示，其中实质上平行对准地安置面板110A和B)与打开位置(如图6中所展示，其中相对于第一面板110A向外旋转第二面板110B)之间移动，使得将面板110A和B安置于发散的平面中。在替代性实施例中，应了解，替代安装于第二面板110B上，或除了安装于第二面板110B上之外，还可将铰链147A和B安装于第一面板110A上。此外，在替代性实施例中，替代安装于外部面116A和/或116B上，铰链147A和B可安装于内部边缘118A和/或118B上。也可使用多种其它铰链配置和类型。
托架140的背部142被定大小使得当面板110A和B在闭合位置中时，间隙148形成于面板110A和B的内部面114A与B之间，邻近内部边缘118A和B。取决于例如气体流动速率和冷凝器100的温度的因素，间隙148可为多种不同厚度。在一些常见实施例中，间隙148通常在约0.5cm与3cm之间的范围中，其中约1cm到约2cm为常见的。也可使用其它尺寸。如下文更详细地论述，间隙148可用以调节通过冷凝器包102的气体流动速率。
返回到图7，托架140还包含从背部142的上部末端145向外突出的臂150。臂150端接于垂直地定位于支撑外壳14内的容器12上的U形卡扣152处。卡扣152用以俘获且留持住容器12上的排气口92(图2)。附接到臂150且从臂150水平延伸的是座架154。如图5和图9中所描绘，座架154部分用于将冷凝器100紧固到支撑外壳14。具体来说，紧固到支撑外壳14的唇缘32的扣件155A和B用以通过形成于座架154上的孔洞将座架154可释放地附接到支撑外壳14。应了解，可使用任何数目个不同类型的扣件将座架154紧固到支撑外壳14。在替代性实施例中，座架154可形成为托架140的整体单式部分(如与附接到其相反)，或可通过铰链或刚性扣件分开来附接到面板110A和B中的一个或两个。也可使用其它技术将冷凝器100紧固到支撑外壳14。
座架154通常定位于面板110的顶部边缘122与底部边缘124之间的位置处且与顶部边缘122和底部边缘124间隔开，使得当将冷凝器100安装到支撑外壳14时，冷凝器100的一部分突出于支撑外壳14的唇缘32和容器12上方，且一部分突出于支撑外壳14的唇缘32下方。举例来说，顶部边缘122A通常在支撑外壳14的唇缘32上方至少5cm且更通常地至少10cm，而底部边缘124A通常在支撑外壳14的唇缘32下方至少5cm且更通常地至少10cm。此定位帮助优化收纳于冷凝器100内的冷凝器包102的接取和操作两者。然而，也可使用其它位置。在附接的位置中，面板110通常垂直地定向且从支撑外壳14的外部表面径向向外突出。如果需要，面板110还可成角度，例如，在相对于垂直线+/-10°或20°的范围中。
返回到图6，安装于第一面板110A的外侧边缘120A上的是多个间隔开的闩锁240，而安装于第二面板110B的外侧边缘120B上的是多个卡扣242。当面板110A和B在闭合位置中时，闩锁240可啮合卡扣242以便将面板110A和B紧固地锁定于闭合位置中。闩锁240被配置使得当面板110在闭合位置中时，间隙148也形成于面板110A与B之间，邻近外侧边缘120A和B。应了解，可使用任何数目个不同类型的闩锁将面板110A和B一起紧固地锁定在闭合位置中。其它类型的闩锁的实例包含Velcro(卡钩和眼)绑带、带扣、带子、卡钳、螺栓、带螺纹的扣件和类似者。
在本发明的一个实施例中，提供用于将面板110A和B一起锁定在闭合位置中的方式，使得可调整面板110A与B之间的间隙148。此方式的一个实例可包含将第二卡扣242A安装于在每一卡扣242的近侧和/或远侧上的第二面板110B的外侧边缘120B上。结果，取决于用于间隙148的所要的宽度，可使用闩锁240啮合卡扣242或242A。如下文更详细地论述，调整间隙148的宽度调整气体通过固持于面板110A与B之间的冷凝器包102的流动速率。一般来说，随着间隙148的宽度增大，气体流动速率减小。因此，通过具有多个不同卡扣242和242A，可设定间隙148的宽度以优化处理参数。应了解，存在广泛多种常规锁定技术，例如，Velcro(卡钩和眼)绑带、带扣、带子、可调整卡钳、带螺纹的扣件和其它类型的闩锁和类似者，其可用以将面板110A和B可释放地锁定于闭合位置中，以便准许调整面板110A与B之间的间隙148。
在本发明的一个实施例中，提供用于调节冷凝器100的温度的方式。通过实例且不受限制，图1描绘冷却器104分别由耦合于入口130A和B(图6)内的传递管线158A和158B和耦合于出口132A和B(图6)内的回流管线160A和160B流体耦合到冷凝器100。冷却器104可包括常规现成的再循环冷却器，其被配置以固持大量流体(通常，水)，将流体冷却到所要的温度，且接着分别通过传递管线158和回流管线160使流体循环进出冷却器主体205。冷却器104的一个实例为由赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)生产的NeslabRTE-221再循环冷却器。其它常规再循环冷却器也将起作用。
在操作期间，冷却器104通过传递管线158A和158B将冷却到所要的温度的流体的连续流抽汲到冷凝器100的入口130A和B。冷却的流体接着流动穿过冷凝器100内的流体通道128A和B到出口132A和B。最后，流体通过出口132A和B传出去，且通过回流管线160A和B返回到冷却器104。由于界限流体通道128A和B的内面板222A和222B的材料的高热导率，经冷却的流体从面板110A和B和从接触面板110的对置内部面114A和B的物体吸收热量。冷却器104通常用穿过其的流体来操作，所述流体被冷却到在约3℃到约18℃之间的范围中的温度，其中约3℃到约10℃更常见。还可以使用其它温度。
还可使用用于调节冷凝器100的温度的其它方式。举例来说，冷却器可被设计以使气体流通，且可具备压缩机，所述压缩机使气体压缩和膨胀，使得冷却器充当冷却冷凝器100的制冷系统。冷却器也可被设计以吹动经冷却的空气或其它气体通过冷凝器100。其它常规冷却器和用于冷却的系统也可用于冷却冷凝器100。
转到图10，冷凝器包102大体包括主体164，其具有安置于一端处的进气口166和安置于对置端处的排气口168。主体164包括由一或多个聚合薄膜薄片组成的柔性可收缩包。主体164可由如先前在上文关于容器12论述的相同材料组成，且使用相同制造方法生产。在描绘的实施例中，主体164包括从围绕外围边缘172缝合在一起的两个重叠的聚合薄膜薄片170A和B制造的枕头型包。主体164具有内部表面174和对置的外部表面176。内部表面174界限在第一端179与对置的第二端181之间延伸的通道178。形成于第一端179处的是附接进气口166的入口开口184，而形成于第二端181处的是附接排气口168的出口开口185。外部表面176包括第一侧面180和对置的第二侧面182。
参看图10，可按界限通道178的区段的具体部分来界定主体164。具体来说，主体164包括位于第一端179处的第一支腿188。第一支腿188从与进气口166耦合的第一端和与第一臂190耦合的对置的第二端向上延伸。第一支腿188界限沿着其长度延伸的第一通道区段189。第一臂190从第一支腿188侧向延伸到第二支腿192的第一端。第一臂190界限沿着其长度延伸的第二沟道区段191。第二支腿192从其第一端向下突出到第二端。第二支腿192界限沿着其长度延伸的第三通道区段194。在所描绘的设计中，支腿188、臂190和支腿192形成主体164的具有U形配置的第一区段，延伸穿过其的通道区段还组合以形成U形配置。
耦合到第二支腿192的第二端的是第三支腿196的第一端。第三支腿196在实质上垂直定向上向上突出到第二端。排气口168紧固到第三支腿196的第二端。第三支腿196界限沿着其长度延伸的第四通道区段198。支腿192与196的组合和通道区段194与198的组合各组合以形成具有U形配置的第二区段。应理解，所有通道区段耦合在一起使得通过进气口166进入的气体依序穿过通道区段189、191、194和198，且接着通过排气口168退出。主体164的U形区段增加其中的气体的滞留时间以改善冷凝。主体164还被配置使得经冷凝的液体在主体164的下部末端201处收集于第二U形区段内。
虽然支腿188、192和196展示为线性且平行对准，但在替代性实施例中，支腿中的一或多个可成角度，例如，在相对于垂直线1°到45°之间的范围中，或在弯曲或不规则路径中延伸。同样地，臂190可水平延伸以与支腿188和/或支腿192垂直相交。替代地，臂190可成角度地延伸，例如，在相对于水平线1°到45°之间的范围中，或在弯曲或不规则路径中。举例来说，臂190可在支腿188与192之间按弯曲拱形延伸。
在描绘的实施例中，展示分开支腿192与194的槽200，除了其中所述支腿在主体164的下部末端201处耦合在一起之外。在替代性实施例中，支腿192与194可由分割区分开。在一个实施例中，可通过沿着槽200的当前位置在薄片170A与B之间形成焊接密封件使得流体不能穿过分割区来产生分割区。通过使用此项技术中已知的方法(例如，热能、RF能、声能或其它密封能量)将重叠薄片170A与B焊接在一起来形成焊接密封件。在一个替代性实施例中，可通过沿着冷凝器100(图6)的内部面114A和/或114B形成线性脊来产生分割区，使得当冷凝器包102在面板110A与B之间闭合时，一个或两个脊将薄片170A与B捏紧在一起以便沿着槽200的当前位置形成临时密封件。也可以使用其它方法。如果需要，可通过形成在第二支腿192的第二端与第三支腿196的第一端之间侧向延伸的第二臂类似于支腿188与192间隔开支腿192与194。
界限于主体164的臂和支腿内的通道区段也可在如以上关于对应的臂和支腿论述的相同定向上延伸。举例来说，如果需要较长地维持气体在第二支腿192内以改善气体的冷凝，那么可形成第二支腿192，使得第三通道区段194在正弦路径或其它弯曲路径中向下延伸。
主体164包含从主体164的下部末端201向下突出的延伸部202，且界限形成通道178的一部分的收集凹穴204。更具体地说，收集凹穴204形成于第三支腿196的第一端处，以便与第四通道区段196对准且流体连通。输送管线206(例如，呈软管的形式)具有与延伸部202耦合的第一端208以便与收集凹穴204流体连通，且具有与第一支腿188耦合的对置的第二端210以便与第一通道区段189流体连通。虽然输送管线206通常包括聚合管道，但可使用其它材料和管设计。输送管线206的第一端208可通过安装于其上的端口214与延伸部202耦合，而输送管线206的第二端210可通过安装于其上的端口216与第一支腿188耦合。结果，收集在收集凹穴204中的流体可被抽汲到第一通道区段189内。如下更详细地论述，通过将流体抽汲到第一通道区段189内，流体自然地在重力下下落通过冷凝器包102的进气口166且通过容器12的排气口92以便返回到容器12的隔室50。
如图11中所描绘，冷凝器包102的进气口166包括管状杆250，其具有在第一端与对置的第二端之间延伸的内部表面251和对置的外部表面253。将第一端紧固到主体164的入口开口184，例如，通过收纳于入口开口184内且焊接到其。环绕和从杆250的第二端向外突出的是耦合凸缘252。耦合凸缘252具有顶表面254，其具有形成于其上的环形密封件256。(展示在排气口168上的密封件256，所述排气口具有与进气口166相同的配置)。
内部表面251界限延伸穿过杆250且与通道178连通的端口开口257。在描绘的实施例中，端口开口257具有圆形横截面。也可使用其它配置，例如，椭圆形、多边形、不规则或类似者。端口开口257的横截面通常具有在约0.5cm到约15cm之间的范围中的最大直径，其中约2cm到约10cm更常见。为了高气体输送量，最大直径通常大于3cm、4cm、5cm或6cm。取决于希望的应用，也可以使用其它尺寸。进气口166的主体通常从聚合材料模制，且比主体164有刚性。环形密封件256通常从比其附接到的端口主体柔性的弹性材料形成。
冷凝器包102的进气口166的耦合凸缘252被配置以与容器12上的排气口92的耦合凸缘99配合，使得当夹钳258在配合的凸缘99和252上收紧时，密封件110与256按压在一起，从而形成将维持无菌性的不透气密封件。在描绘的实施例中，凸缘99与252具有相同大小和配置。此外，对准的端口开口97与257具有相同大小和配置，使得当气体在端口之间传送时，不存在对气体的限制。然而，端口具有相同大小端口并无必要，只要可在端口之间进行无菌连接。应注意，容器12上的排气口92和冷凝器包102的进气口166通常由夹钳258在制造阶段的末期耦合在一起，使得在装运和使用前，可同时对容器12和冷凝器包102除菌，例如，通过辐射。与使用凸缘和夹钳将端口92与166紧固在一起大不相同，应了解，可使用多种其它类型的机械连接，例如，螺纹连接、扣合连接、卡口连接、无菌连接器和可维持无菌连接的其它类型的连接器。这些类型的替代性连接也适用于本文中论述的其它端口耦合，其中凸缘和夹钳用以形成连接。
排气口168可具有与进气口166相同的配置、尺寸、组成和性质，且可使用与关于进气口166所论述相同的方法紧固到在主体164的第二端181处的出口开口185。因此，端口166与168之间的相似元件由相似参考字符识别。
冷凝器包102起到两个主要功能的作用。首先，从容器12退出的潮湿气体在冷凝器包102内由冷凝器100冷却，使得蒸气冷凝成液体且收集于收集凹穴204内。接着随后去除液体。如下文所论述，对气体除湿防止下游过滤器的堵塞。其次，作为通过鼓泡器54(图2)将气体添加到容器12内的结果，可在容器12的上部末端产生泡沫。泡沫可潜在地进入冷凝器包102且沿着其行进。然而，如果泡沫到达下游过滤器，那么泡沫可堵塞过滤器。因此形成具有通道178的冷凝器包102，所述通道具有足够长度，使得潮湿气体在足够的时间内保留于其中以达成所要的冷凝且阻断任何泡沫在其退出冷凝器包102前进入通道178。为了达成所要的滞留时间，应了解，通道178可具有多种不同长度和配置。
除了通道178具有多种不同配置之外，输送管线206也可连接于多种不同位置处。举例来说，参看图10，收集凹穴204可沿着主体164的下部末端201形成于任何位置处，例如，与第二支腿192对准或在支腿192与196之间的接面处(水将收集于此)。也可消除收集凹穴204，且输送管线206可定位于与第二支腿192、第三支腿196对准的任何位置处，或支腿192与196之间的接面处(水将收集于此)。此外，输送管线206的第二端210不需要与第一支腿188或主体164的第一端179连接，而可直接与进气口166耦合。为了说明，图12中所描绘的为冷凝器包102A的替代性实施例，其中冷凝器包102与102A之间的相似元件由相似参考字符识别。冷凝器包102A包含主体164A，其包含支腿192和196。支腿192与196在经冷凝的液体收集的U形接面212处接合。输送管线206的第一端208与主体164A在接面212处耦合。输送管线206的第二端210与进气口166的侧直接耦合，使得液体被分配到端口开口257内，接着下落到容器12内。
在另一个替代性实施例中，可消除冷凝器包102的进气口166。举例来说，图13中所描绘的为冷凝器包102B，其中冷凝器包102与102B之间的相似元件由相似参考字符识别。冷凝器包102B包含主体164，其具有安装于其上的排气口168。然而，入口开口184不与进气口166(图10)耦合，而相反地，现在与修改的排气口92A直接耦合。容器12上的排气口92与排气口92A之间的相似元件由相似参考字符识别。排气口92A包含杆93，其具有形成于其第一端处用于与容器12耦合的安装凸缘96(如先前论述)，且包含固定凸缘98，其具有形成于凸缘96与98之间的环形凹槽108。然而，已消除耦合凸缘99。杆93的第二端现在被拉长，且被配置以收纳于主体164的入口开口184内，以便直接焊接和密封到其。结果，端口92A的相对端直接紧固到容器12和主体164，由此消除对于进气口166和夹钳258的需求。
返回到图5，容器12和冷凝器包102通常在制造阶段期间预组装和除菌。在使用期间，容器12定位在支撑外壳14内，而附接的冷凝器包102安装于冷凝器100上。具体来说，将冷凝器100移动到打开位置(如图6中所展示)，在此之后，将冷凝器包102放置于面板110A与B之间。冷凝器包102经定向使得臂190从面板110A与B之间朝向容器12突出，而排气口168与凹口129对准。在此位置中，将冷凝器100移动到闭合位置(如图5中所展示)，且将闩锁240锁定于适当位置，使得冷凝器包102俘获于面板110A与B之间。然而，由于间隙148，冷凝器包102不在操作前在面板110A与B的内表面之间压缩，而相反地，当气体收纳于间隙148中时，在其中自由地稍微扩大。冷凝器包102的延伸部202在面板110A和B下方向下突出，使得输送管线206的第一端208不在面板110A与B之间压缩或潜在地纽结。在替代设计中，主体164的下部末端可突出于面板110A和B下方，或槽、凹口或其它开口可形成于面板110A和B中的一个上以收纳输送管线206的第一端208，使得主体164中无部分在面板110A和B下方延伸。如图1中所描绘，输送管线206与泵106耦合，使得可沿着输送管线206抽汲流体。泵106通常包括蠕动泵，但取决于应用，也可使用其它泵。
参看图9和图11，容器12上的排气口92附接到安装于支撑外壳14上的托架140。具体来说，排气口92侧向滑动到卡扣152上，使得卡扣152收纳于第一环形凹槽108内，且固定凸缘98搁置于卡扣152之上。在此配置中，排气口92紧固地保持于适当位置，其中端口开口97垂直面向上。如果需要，固定凸缘98可有角度，使得排气口92成角度地突出。举例来说，排气口92可具有按在0°与30°之间的范围中的角度(且更常见地，在相对于垂直线0°与15°之间)突出的中心纵向轴线。一旦冷凝器包102附接到冷凝器100且与容器12耦合，那么冷凝器包102的上部末端199(图10)可定位于容器12上方和垂直向上，而冷凝器包102的下部末端201(图10)可径向定位于支撑外壳14之外，在支撑外壳14的唇缘32下方的位置处。虽然冷凝器包102也可在其它位置中，但此位置帮助优化对冷凝器包102的接取和与容器12的耦合。这种配置还优化在具有低顶板高度的房间中的冷凝器系统16的使用。
一旦容器12和冷凝器包102被恰当地定位，那么混合器组合件18的驱动轴72与如先前论述的叶轮组合件78耦合。接着通过各种端口将流体溶液和任何所要的组分馈入到容器12内。参看图2，当混合器组合件18在容器12内混合内容时，使用鼓泡器54将气体(例如，氧和/或其它气体)传递到在容器12的下部末端处的溶液内。当气体穿过溶液时，气体的一部分吸收于溶液内，且例如二氧化碳的气体从溶液脱附。作为溶液的结果，未由流体吸收的其余气体在湿度上增大，以形成传送到在容器12的上部末端处的顶空162内的潮湿气体。如先前所论述，气体还通常形成收集于顶空162中的泡沫。
参看图9，随着气体压力在容器12内增大，潮湿气体通过容器12的排气口92传送出且通过进气口166到冷凝器包102的通道178内。潮湿气体使冷凝器包102膨胀。冷凝器包102的支腿188定位于冷凝器100之外，且可因此自由地膨胀。冷凝器包102通常被定位使得当支腿188膨胀时，支腿188和其中的通道区段与排气口92的端口开口97(图11)纵向对准。因此，在排气口92的中心纵向轴线垂直对准或按相对于垂直线的角度偏移时，支腿188和其中的通道区段也通常垂直对准且按对应的角度偏移以便对准。
冷凝器包在冷凝器100内的部分扩张，使得冷凝器包102的对置侧直接推撞内面板222A和222B的内部面114A和114B(图6)。冷却器104在过程开始时启动，使得内面板222A和222B由穿过其的冷却的流体冷却。因而，穿过冷凝器包102的潮湿气体由正由内面板222A和222B吸收的热能冷却。当潮湿气体冷却时，潮湿气体内的水分开始冷凝以便形成经冷凝的液体和经除湿的气体。如下文所论述，经除湿的气体传送到过滤器系统17内。经冷凝的液体在重力下向下流动到冷凝器包102的下部末端201且到收集凹穴204(图10)内。
通过泵106的使用，经冷凝的液体通过管状端口214流出通道178，沿着输送管线206行进，且接着取决于实施例，返回分配到第一支腿188内或进气口166内。如先前所论述，因为第一支腿188和进气口166垂直或按与容器12上的排气口92的某一垂直角度对准，经冷凝的流体在重力下自由地流动回到容器12的隔室50内。在替代性实施例中，应了解，输送管线206的第二端可耦合到直接耦合到容器12的端口，或可耦合到单独的容器用于收集经冷凝的液体。然而，通过使输送管线206连接回到主体164上，容器12与冷凝器包102可完全在分开的设施处或在不同位置处制造，在此之后，仅需要单一连接将容器12与冷凝器包102耦合在一起。结果，本发明的冷凝器包简化了制造工艺且减少制造成本。
冷凝器系统17还具有与传统冷凝器相比的许多其它优势。举例来说，容器12的排气口92和冷凝器包102的进气口166和排气口168可形成有大直径端口开口，如本文中所论述。这些大直径使气体的大流动速率能够易于且有效率地处理。举例来说，本发明的系统取决于其大小，可通常按大于200或600标准升每分钟(“slpm”)的气体流动速率且取决于其大小而操作，预见到，其可按大于2000、5,000或10,000slpm的气体流动速率操作。当然，系统也可按较低流动速率操作。按其它术语表达，系统的一些实施例通常按在约0.5到约2.5容器容积每分钟(基于容器12的容积)的气体流动速率操作，其中约1到约2容器容积每分钟更常见。
此外，与冷凝器包通过管道远程耦合到反应器包的现有技术冷凝器大不相同，在本发明的一个实施例中，冷凝器包102直接耦合到容器12。这种配置占据较少空间且简化系统的设计和操作，同时减少材料和制造成本。此外，因为冷凝器100和冷凝器包102可被配置以沿着支撑外壳14的长度向下突出，所以如与仅向上突出于容器12上方相反，冷凝器系统16在存在低顶板高度限制的区中特别有用。
本发明的系统的一个实施例的额外益处在于，冷凝器包102内的气体流动速率可易于调整。举例来说，如果在不增大气体压力的情况下需要较高气体输出，那么应递增地加宽冷凝器面板110之间的间隙148。这将准许冷凝器包102进一步扩张，使得较大流动速率的气体可穿过其，而不增大气体压力。
冷凝器包102还有益之处在于，其制造起来相对廉价，易于装运和装设，且为一次性，由此不需要使用之间的除菌。还存在其它益处。
图12A中所描绘的为冷凝器包102B的另一替代性实施例，其中冷凝器包102、102A与102B之间的相似元件由相似参考字符识别。冷凝器包102B包括包主体164A，其包含在其外围边缘周围焊接或另外紧固在一起以形成枕头包的重叠薄片170A和170B。主体164A界限在对置端179与181之间延伸的通道178，且包含臂190和在U形接面212处接合在一起的支腿192和196。支腿192和196沿着其长度的一部分由分割区203分开。分割区203由将薄片170A与170B焊接在一起的焊接密封件形成。
与主体164A(图12)大不相同，在主体164B中，已消除第一支腿188。进气口166现在在第一端179处的入口开口处紧固到薄片170A的面，且排气口168在第二端181处的出口开口处紧固到薄片170B的面。在使用期间，将冷凝器100安装到支撑外壳12，使得冷凝器100被水平地安置，即，相对于图9中所描绘的垂直定向旋转90°，或按在相对于水平线5°与45°之间的范围中的角度或更常见地按在相对于水平线10°与30°之间的范围中的角度定向。在此位置中，冷凝器包102B定位于面板110A与110B之间，使得U形接面212处于低点。
进气口166与容器12的排气口92耦合，使得来自容器12的气体流动至冷凝器包102B内。当冷凝器包102B倾斜时，经冷凝的流体抵靠薄片170A收集在U形接面212处。输送管线206具有在U形接面212处流体耦合到薄片170A的面的第一端208，和在第一端179处在进气口166正上方耦合到薄片170B的面或耦合到进气口166的侧的对置的第二端210。结果，在U形接面212处收集于冷凝器包102B内的流体可通过输送管线206抽汲，且接着通过穿过进气口166和排气口92分配回到容器12内。
冷凝器包102B的以上配置和放置具有与上文所论述相同的益处中的许多者。此外，其准许将所有冷凝器包102维持在较高高程。取决于应用，这可具有额外益处，例如，在空间节省和需要较少能量通过输送管线206抽汲经冷凝的液体方面。
如图14中所描绘，过滤器系统17与冷凝器包102的排气口168耦合。过滤器系统17包含过滤器组合件260，其具有安装于其上的多个电加热夹套262A到D。如图15中所描绘，过滤器组合件260包括壳体，其具有安装于其上的进气口266和安装于其上的排气口268A到D。壳体264包括由例如聚合薄膜的一或多个聚合材料薄片组成的柔性可收缩包。壳体264可由如先前在上文关于容器12论述的相同材料组成，且使用相同制造方法生产。在描绘的实施例中，壳体264包括从围绕外围边缘缝合在一起的两个重叠的聚合薄膜薄片制造的枕头型包。
壳体264具有内部表面270和对置的外部表面272。内部表面270界限隔室274。壳体264可按界限隔室274的区段的具体部分来界定。具体来说，壳体264包括管状入口276，其具有其上形成入口开口267的第一端。入口开口267被配置以与进气口266耦合。入口276具有耦合到侧向延伸的管状歧管278的对置第二端。在与入口276相对的侧上从歧管278向外突出的是多个管状套管280A到D。每一套管280A到D具有与歧管278流体耦合的第一端282A到D和具有形成于其处的对应的出口开口284A到D的对置第二端283A到D。每一出口开口284A到D被配置以与对应的排气口268A到D耦合。每一入口276、歧管278和套管280界限隔室274的一部分，使得通过入口开口267进入的气体可行进通过入口276，通过歧管278，且通过每一套管280A到D到出口开口284A到D。
在描绘的实施例中，套管280A到D被平行对准地安置，且与歧管278正交。在替代性实施例中，套管280A到D不需要平行对准，且可相对于歧管278成角度。然而，存在使用描绘的设计的操作益处。入口276被描绘为与套管280B对准，但可定位于歧管278上以便从套管280偏移。此外，在替代性实施例中，可通过具有直接安置于歧管278上的入口开口267和进气口266来消除入口276。
进气口266可具有与先前关于过滤包102的进气口166所论述相同的配置、尺寸、组成和性质。因而，进气口166与进气口266之间的相似元件由相似参考字符识别。通常使用将过滤包102的进气口166紧固到主体164的相同方法将进气口266紧固到壳体264。举例来说，进气口266的杆250可通过收纳于入口开口267内且焊接到入口276而紧固到入口276，使得开放地暴露耦合凸缘252。在使用期间，按将冷凝器包102的进气口166与容器12上的排气口92耦合的相同方式(如先前论述)将过滤器组合件260的进气口266与冷凝器包102的排气口168耦合。即，使用夹钳273将进气口266和排气口168的耦合凸缘夹持在一起，使得对准的密封件256按压在一起，从而形成将维持无菌性的不透气密封件。此外，端口的对准的端口开口257具有相同大小和配置，使得当气体在端口之间传送时，不存在对气体的限制。然而，端口具有相同大小端口并无必要，只要可维持其间的无菌连接。
如图16中所描绘，每一排气口268包括管状杆294，其具有在第一端300与对置的第二端302之间延伸的内部表面296和对置的外部表面298。形成于第一端300处的内部表面296上的是连接器。在描绘的实施例中，连接器包括形成于第一端300上以便形成卡口连接的一半的一对对置卡口槽304。内部表面296界限可具有与先前关于入口166的端口开口257所论述相同的配置和尺寸的端口开口303。环绕和从杆294的第二端302径向向外突出的是凸缘306。在附接期间，每一排气口268A到D的杆294的第一端300可收纳于对应的出口开口284A到D内，且焊接到对应的套管280A到D，使得开放地暴露凸缘306。
返回到图15，安置于壳体264的每一套管280A到D内的是与对应的排气口268A到D耦合的对应的过滤器280A到D。如图16和图17中所描绘，过滤器290A包括过滤器主体310，其具有在第一端316与对置的第二端318之间延伸的内部表面312和外部表面314。过滤器主体310包含在对置端316与318之间延伸的管状侧壁320和安置于第二端318处的底板322。因而，内部表面312界限盲水道324，其沿着过滤器主体310的长度在中心延伸，但在第二端318处受到底板322阻挡。从过滤器主体310的第一端316向上突出的是管状颈326。一对环形凹槽328A和B围绕颈326的外部表面，且被配置以收纳对应的环形密封件330A和B。还在凹槽328A和B下方的位置处从颈326的外部表面向外突出的是一对对置的卡口叉332。开口324延伸穿过颈326且与通道324连通。
在一个实施例中，过滤器主体310由多孔材料制成，气体可穿过所述多孔材料，但是例如细菌和微生物的不想要的污染物不能穿过。多孔材料通常是疏水性的，这帮助它排除液体。举例来说，过滤器主体310可由聚偏二氟乙烯(PVDF)组成。也可以使用其它材料。在系统正充当生物反应器或发酵器的情况下，过滤器主体310通常需要作为除菌过滤器操作，且将因此通常具有0.22微米(μm)或更小的孔径大小。术语“孔径大小”被定义为粒子可穿过的材料中的最大孔。通常，过滤器主体310具有在0.22μm与0.18μm之间的范围中的孔径大小。然而，对于预先过滤应用或对于非无菌应用，过滤器主体310可具有较大孔径大小，例如，在约0.3μm与约1.0μm之间的范围中。在再其它应用中，孔径大小可大于1.0μm或小于1.0μm。过滤器主体310的一个实例是由密理博公司(Millipore)生产的DURAPORE 0.22μm疏水性筒式过滤器。另一实例是购自增普勒公司(ZenPure)的PUREFLO UE筒式过滤器。
在组装期间，密封件330收纳于环形凹槽328内，在此之后，过滤器290A的颈326由被收纳于卡口槽304内且在其内旋转的卡口叉332耦合到排气口268。在这配置中，用在颈326与排气口268A的内部表面296之间形成不透气密封件的密封件330将过滤器290A紧固地附接到排气口268A。接下来，在壳体264的套管280A内滑动过滤器290A，使得排气口268A部分收纳于套管280A内。不透气密封件接着形成于套管280A与排气口268A之间，例如，通过将套管280A焊接到杆294的外部表面290。过滤器290B到D具有与过滤器290A相同的配置，且可使用相同过程将过滤器290B到D附接到排气口268B到D，且接着将过滤器290B到D紧固于壳体264的套管280B到D内。在使用期间，如下文更详细所论述，来自冷凝器包102的气体从进气口266进入过滤器组合件260，且只可以通过穿过对应的过滤器主体310、沿着通道324行进且接着通过对应的排气口268A到D退出来退出过滤器组合件260。因而，过滤器290对从过滤器组合件260传出的所有气体除菌或另外过滤。同样地，气体和来自外部环境的其它物质可进入过滤器组合件260的仅有方式是通过过滤器290。因而，过滤器290还充当除菌过滤器，其防止外部污染接取过滤器组合件260的隔室，所述隔室接着可潜在地接触容器12内的流体。
过滤器组合件260被设计以能够过滤高流动速率的气体。具体来说，当气体进入过滤器组合件260时，柔性壳体264扩张到在图15和图17中展示的配置。在扩张的配置中，每一套管280与每一对应的过滤器主体310的外部表面314沿着过滤器主体310的长度间隔开。因而，气体可从所有侧且沿着过滤器主体310的全长自由地接取且穿过过滤器主体310，由此优化过滤器主体310的使用且使穿过其的气体流动速率最大化。在一个实施例中，过滤器主体310的外部表面314与对应的套管280的内部表面之间的环形间隙距离D在约0.15cm到约3cm之间的范围中，其中约0.2cm到约1cm更常见。在一些实施例中，间隙距离D可大于1cm或2cm。也可使用其它尺寸。在一个实施例中，过滤器主体310具有在约5cm与约10cm之间的范围中的最大横向直径。也可以使用其它尺寸。此外，间隙距离D通常在过滤器主体310的长度的至少80％且更通常至少90％、95％或100％上延伸。过滤器组合件260也可处理高气体流动速率，因为进气口266和排气口268的端口开口可被设计具有惊讶的大直径，例如，大于3cm、4cm、5cm或6cm，且因为过滤器组合件260可被设计以与与气体流动并行地连通而安置的多个过滤器290同时操作。
在替代性实施例中，过滤器与排气口可形成为单一件。举例来说，图17A中所描绘的是过滤器460。过滤器460与先前论述的过滤器290之间的相似元件由相似参考字符识别。过滤器460包含过滤器主体310，其具有与先前所论述相同的结构、组成和性质。然而，不同于在第一端316处包含颈326，过滤器460包含永久固定到过滤器主体310的第一端316(例如，通过包覆模制、粘合剂、焊接或类似者)的排气口462。因而，在排气口462与过滤器主体310之间不需要单独的密封件。排气口462包含杆464，其具有在第一端470与对置的第二端472之间延伸的内部表面466和对置的外部表面466。第二端472紧固到如上文所论述的过滤器主体310。环绕第一端470且从其向外突出的是凸缘474。内部表面466界限延伸穿过其且与过滤器主体310的通道324连通的端口开口476。过滤器主体310收纳于套管280A内，且排气口462的外部表面466收纳于套管280A的出口开口284A内。外部表面466密封到套管280A(例如，通过焊接)，以便形成不透气密封件。排气口462通常由无孔聚合材料组成，而过滤器主体310由如先前论述的多孔材料组成。在另一实施例中，预见到，可消除排气口462，且套管280A可焊接或另外直接紧固到过滤器主体310的第一端316。
继续图16，如下文将更详细地论述，为了辅助过滤器290在使用后的完整性测试，安置于每一套管280的第一端282处或邻近第一端282的歧管278上的是与隔室274连通的端口350。填充管线352(例如，软管)具有连接到端口350的第一端354和具有紧固到其的连接器358的对置的第二端356。连接器358可为吸引锁连接器或可连接到气体源用于传递气体通过填充管线352到隔室274的任何其它类型的连接器。夹钳360(例如，管钳)安置于填充管线352上。夹钳360将填充管线352在使用前密封闭合，使得污染不能通过填充管线352进入隔室274。为了消除夹钳360，连接器358可为在使用前被密封闭合的类型的连接器。举例来说，可使用无菌连接器。
在一些实施例中，沿着气体流动所在的路径测量的进气口266与每一过滤器290之间的距离为至少4cm，且更常见地，至少8cm、12cm或16cm。也可使用其它尺寸。这间距增添了最小成本，因为其由壳体264形成，且增添了增大的过滤器寿命的益处，因为存在更多空间用于液体在其到达过滤器290前从气体冷凝。所述间距还提供用于出于完整性测试的目的将壳体264缝合闭合的区，如下文所论述。
还如在图16中所描绘，每一加热夹套262包含绝缘衬垫340，其可缠绕成圆柱形回路且由环绕衬垫340的外部的绑带342保持于所要的配置中。安置于衬垫340内或其内部表面上的是电加热带344。吊钩346也可通过连接到衬垫340或绑带342而从衬垫340的上部末端突出。在使用期间，将每一加热护套262缠绕于对应的套管280周围。然而，夹套262被定大小，使得套管280可仍然膨胀以提供过滤器290与套管280之间的所要的间隙，但也通常被配置使得套管280推撞加热夹套264的内部表面以产生在其间的有效率的热传递。从冷凝器包102传出且到过滤器组合件260内的水分将收集于过滤器290上且最终堵塞过滤器。通过活化加热带344，加热夹套264辅助加热且挥发过滤器290上的经冷凝的液体，使得其可穿过且离开过滤器290，由此延长过滤器290的有效寿命。
如图14中所描绘，过滤器系统17由机架组合件386支撑。机架组合件386包含具有第一端390和对置的第二端392的极388。第一端390可滑动地收纳于紧固于座架154上的固位器394内。固位器394被配置以准许将极398升高和降低到相对于冷凝器100所要的位置，且接着当极398在其所要的位置处时将其可释放地锁定于适当位置。在描绘的实施例中，固位器394包括夹钳，所述夹钳具有紧固于座架154上的主体395，其中过道延伸穿过其，极388可滑动地收纳于所述过道中。凸轮臂396可旋转地安装于主体395上，且被配置以压住开口内的极388。夹钳臂396在可升高和降低极388的升高的第一位置与降低的第二位置(如所描绘，其中夹钳臂396用凸轮抵靠极388以将其锁定于适当位置)之间移动。应了解，固位器394可包括多种其它类型的夹钳或固位器以可调整地紧固极388。
安装于极388的第二端392上的是机架398。机架398包含框架400，其具有安装到极388的第一端和具有形成于其处的多个间隔开的卡扣402A到D的对置的第二端。每一卡扣402具有形成于其上的U形槽403。槽403被配置，使得每一排气口268的杆269(图16)的第二端302可紧贴地收纳于对应的槽403内，使得凸缘306支撑于每一卡扣402的顶表面上。结果，排气口268紧固地保留于机架398上。通过在将进气口266紧固到冷凝器包102的排气口168时紧固到机架398的排气口268，升高和降低极388使过滤器组合件260能够扩张到其所要的高度，使得当使气体穿过其时，使壳体264膨胀到其所要的配置。举例来说，如果壳体264未由机架组合件386充分扩张，那么壳体264当膨胀时可弯折且推撞过滤器290，由此降低过滤器性能。
在以上组装的配置中，将过滤器组合件260在冷凝器包102上方垂直且与其对准地安置，且另外被配置使得在壳体264内冷凝的任何液体可在重力下从过滤器组合件260自然地流动且通过穿过进气口266和排气口168而到冷凝器包102内。从过滤器组合件260去除经冷凝的液体帮助维持过滤器290的操作寿命。在一个实施例中，在使用期间，与过滤器组合件260耦合的冷凝器包102的排气口168可具有垂直突出或按在相对于垂直线0°与20°(且更常见地，在0°与10°)之间的范围中的角度突出的中心纵向轴线。
如图14A中所描绘，系杆406可紧固于框架400的底部侧上，以便邻近每一卡扣402延伸。每一加热护套262的挂钩346可紧固到系杆406。结果，每一加热护套262的重量主要由机架398支撑，如与壳体264相对。此外，系杆406的使用确保加热夹套262始终相对于壳体264恰当地定位。应了解，可使用多种其它技术和结构将加热夹套262紧固到机架398。
在组装期间，冷凝器包102的进气口166与容器12上的排气口92耦合，而过滤器组合件260的进气口266与冷凝器包102的排气口168耦合，如先前所论述。可接着同时对连接的容器12、冷凝器包102和过滤器组合件260除菌(例如，通过辐射)，使得其中的隔室被除菌。接着可装运组装的系统供使用。在使用期间，容器12收纳于支撑外壳14内，冷凝器包102紧固到冷凝器100，且过滤器组合件260安装于机架组合件386上且加以调整，如先前所论述。在此组装的状态中，来自容器12的鼓泡的气体传送到冷凝器包102内。来自冷凝器包102的经除湿的气体接着传送到过滤器组合件260内，在过滤器组合件260中，其通过过滤器290退出到环境。
独立或与容器12和/或冷凝器包102一起使用的过滤器组合件260具有许多独特益处。举例来说，因为过滤器组合件260的壳体264从聚合薄膜制造(如与为金属容器或刚性塑料外壳相反)，所以过滤器组合件260生产起来相对简单且廉价。因而，过滤器组合件260为可在单次使用后弃置或回收的单次使用物品，由此避免对于清洁或除菌的任何需求。
因为容器12、冷凝器包102和过滤器组合件260各由用以含有正被排出的气体的聚合薄膜组成，所以流体处理系统10通常被设计以在相对低的气体压力下操作。即，处理系统10通常被配置使得在操作期间，容器12、冷凝器包102和/或过滤器组合件260在10kPa下且通常在约0kPa到约8kPa之间的范围中(其中约2kPa到约5kPa更优选)的内部气体压力下操作。此外，容器12、冷凝器包102和/或过滤器组合件260可被设计以因当其经受50kPa或更常见地60kPa或70kPa的内部气体压力时聚合薄膜的破裂或形成于聚合薄膜上的缝隙而出现故障。
为了优化在低气体压力下的操作，处理系统10可被设计使得在从容器12延伸通过过滤器组合件260的气流路径中产生的仅反压力是由气体穿过过滤器290造成的。举例来说，一些传统生物反应器系统包含气体穿过的刚性反应器容器、刚性冷凝器系统和刚性过滤器系统。这些刚性组件被设计，使得其可在相对高的气体压力(例如，大约500kPa)下安全地操作。传统刚性组件通常装备有小直径气体入口和气体出口，即，具有通常小于2cm的最大内部直径的圆形端口。当通过这些常规系统处理高气体流动速率时，气体进气口和排气口中的每一个形成造成反压力的气体限制点。传统系统使用小直径端口，因为产生的反压力的量相对于可由刚性组件安全处置的压力最小，且因为小直径端口不太昂贵且在行业中更标准。然而，在本发明的一个实施例中，形成用于容器12、冷凝器包102和过滤器组合件260的气体进气口和气体排气口中的每一个，其具有足够大使得当气体穿过其时不产生反压力的直径或面积。对于低气体流动速率，此类端口可相对小。然而，对于高气体流动速率，例如，大于300slpm或500slpm的流动速率，可形成用于容器12、冷凝器包102和过滤器组合件260中的每一个的气体进气口和气体排气口，其具有大于3cm且更常见地大于4cm、5cm、6cm或10cm的最大内部直径。此类大小的端口的使用在生物反应器和发酵槽的领域中是独特的。应理解，可在较低气体流动速率下使用较大端口，或可在较低气体流动速率下使用较小端口。
使用气体穿过的大直径端口的额外益处在于，端口将气体穿过端口时的速度最小化。如先前所提到，本发明的一个实施例的所希望的益处中的一个为，如果存在的话，来自气体的水分在过滤器组合件260内，经冷凝的液体在重力下自由地向下流动通过进气口266且到冷凝器包102内。然而，如果排气口168或进气口266过小，那么气体穿过其的速度可实质上增大。高速度气体可阻止经冷凝的液体在重力下从过滤器组合件260流动到冷凝器包102内，且可迫使已在冷凝器包102内邻近进气口266冷凝的液体流动到过滤器组合件260内。在过滤器组合件260内收集的流体可最终接触且闭塞过滤器290，由此需要使用较多过滤器。鉴于前述内容，在本系统中使用大直径端口使系统能够用最小反压力处置大气体流动速率，以便避免使聚合薄膜破裂的风险，且使流体能够自由流出过滤器组合件260且到冷凝器包102或容器12内以便延长过滤器290的寿命。
过滤器290与套管280之间的间隙距离D(如先前所论述)也可被选择以阻止或最小化反压力。举例来说，参照正交于过滤器290的纵向轴线且延伸穿过过滤器290和套管280的横截面，在环绕过滤器290的间隙区域(下文“间隙区”)内的横截面的面积可在沿着过滤器290的长度或过滤器290的选择长度上的所有点处足够大，使得作为气体沿着间隙区传送的结果，不创造额外反压力。相反地，仅或实质上因气体穿过过滤器290而产生反压力。为了达成前述内容，在一个实施例中，间隙区处于等于气体进气口266或气体排气口168+/-10％、15％或20％的面积的范围中。应了解，仅有的反压力由气体穿过过滤器290而产生并不至关重要。少量反压力也可由气体穿过进气口、排气口和/或穿过间隙区而产生，只要反压力不如此之大而使得其具有容器12、冷凝器包102或过滤器组合件260的安全操作的风险。
过滤器组合件260和其它组件的选择实施例还具有其它益处。举例来说，因为过滤器组合件260直接耦合到冷凝器包102(如与与管道耦合相反)，减少了材料成本和组装时间。同样地，因为冷凝器包102和过滤器组合件260都被安装到支撑外壳，所以系统具有占据最小空间的相对小占据面积。此外，通过保持冷凝器系统16的高程相对低，使过滤器组合件260的最大高度最小化，由此实现在低顶板高度中的使用。流体处理系统可在大范围的气体流动速率下操作，由此准许处理多种不同类型的流体。归因于生长微生物所需要的高气体流动速率，系统特别适宜于充当处理微生物的发酵槽。此外，因为系统在相对低的气体压力下操作，所以需要较少刚性安全壳结构且系统更安全地工作。系统和其组件还具有其它优势。
在描绘的实施例中，过滤器组合件260包含四个套管280A到D和四个对应的过滤器290A到D。使用的过滤器290的数目主要地取决于正被处理的培养液或其它流体的容积。在替代性实施例中，过滤器组合件260可包括一个套管280、两个套管280、三个套管280或五个或更多个套管280，连同对应的数目个过滤器290。举例来说，图18中所描绘的为包含单一过滤器的过滤器组合件260A的替代性实施例。过滤器组合件260与260A之间的相似特征由相似参考字符识别。过滤器组合件260A包含呈细长线性管状套管的形式的壳体264A，其界限在第一端364与对置的第二端366之间延伸的隔室270A。壳体264A可从相同材料(例如，聚合薄膜)制成，且具有与以上关于壳体264所论述相同的性质。进气口266紧固到第一端364，而排气口268A紧固到第二端366。过滤器290A紧固到排气口268A且按相同的方式安置于隔室270A内以便按与以上关于套管280A中的过滤器290A(图17)所论述相同的方式操作。填充管线352可安装于壳体264A上，以便与隔室270A连通。
图19中所描绘的是包含两个过滤器的过滤器组合件260B的另一替代性实施例。过滤器组合件260与260B之间的相似特征由相似参考字符识别。过滤器组合件260B包含界限隔室270B的壳体264B。壳体264B可从相同材料(例如，聚合薄膜)制成，且具有与以上关于壳体264所论述相同的性质。壳体264B包含管状第一套管370和管状第二套管372。第一套管370为线性且在第一端374与对置的第二端376之间延伸。进气口266紧固到第一端374，而排气口268A紧固到第二端376。过滤器290A紧固到排气口268A且按相同的方式安置于隔室370内以便按与以上关于套管280A中的过滤器290A(图17)所论述相同的方式操作。第二套管372包含第一端378和对置的第二端380。第一端378具有L形曲线，其与第一套管370在过滤器290A的底部与进气口266之间的位置处流体连通地耦合。排气口268B紧固到第二端380。过滤器290B紧固到排气口268B且按相同的方式安置于第二套管372内以便按与以上关于套管280A中的过滤器290A(图17)所论述相同的方式操作。填充管线352A和B可安装于套管370和372上，以便与对应的隔室区段连通。具有三个过滤器的过滤器组合件可通过将与第二套管372相同的的第三套管紧固于第一套管370的对置侧上且将排气口268C和过滤器290C紧固到其来形成。
在以上论述的实施例中，过滤器组合件可操作使得气体在操作期间正同时退出每一过滤器290。在替代性实施例中，可使用一或多个夹钳将一或多个过滤器290与气体流动隔离。当使用中的过滤器开始插入时，可同时或分阶段地释放夹钳，以准许气体流过新过滤器。举例来说，图20中所描绘，可将多个夹钳408A到C安装于过滤器组合件260上。具体来说，夹钳408A跨歧管278在第一套管280A与第二套管280B之间延伸；夹钳408B跨歧管278在第二套管280B与第三套管280C之间延伸；且夹钳408C跨歧管278在第三套管280C与第四套管280D之间延伸。可在将歧管278的夹钳延伸所在的区段密封闭合使得气体不能穿过其的闭合位置与准许气体自由穿过歧管278的打开位置之间移动夹钳408。在一个实施例中，夹钳408可简单地为手动打开和闭合的夹钳。
在操作期间，通过进气口266将气体传递到过滤器组合件260。气体向上行进通过第二套管280B，通过过滤器290B且通过出口268B出去。夹钳408A和B阻止任何气体通过过滤器290A、C或D行进出去。当过滤器290B开始堵塞时，容器12、冷凝器包102和过滤器组合件260内的气体压力开始增大。此压力可由与容器12中的顶空连通的压力传感器测量。然而，压力传感器也可与在容器12与过滤器290B之间的任何位置处的气体连通。
如先前所论述，过滤器组合件260被设计以在相对低的气体压力下操作。因此，随着气体压力增大，存在壳体264、冷凝器包102和/或容器12可归因于破裂而出现故障的增大的风险。因此，当通过感测气体压力或另外确定过滤器290B的堵塞的量而确定气体压力已超过预定值时，可打开夹钳408A，由此通过允许气体的至少一部分现在穿过过滤器290A来减小气体压力。继续气体压力的监测，且当其再次超过预定值时，打开夹钳408B以再次通过允许气体现在通过气体过滤器290C流出来减小气体压力。如果需要，可打开夹钳408C以准许气体通过气体过滤器290D传出。
如先前所提到，夹钳408可为手动夹钳。因而，随着气体压力增大，可连续手动打开夹钳408A到C。替代地，夹钳408A到C可被配置以当气体压力超过预定值时自动打开。举例来说，在描绘的实施例中，夹钳408A包括铰接耦合到第二臂412B的第一臂410A。带刺锁存器414A可枢转地安装于第一臂410上，且被配置以通过传送到第二臂412A上的开口416A而啮合第二臂412B且与其锁定。即，当锁存器414A传送到开口416内时，锁存器414A上的倒钩抓住第二臂412的背面，以便将臂410A与410B锁定在一起。螺线管418A与锁存器414A啮合且在锁存器414A将与第二臂412A啮合的抓住位置与锁存器414A向下枢转以从第二臂412A脱啮的释放位置之间选择性地移动锁存器414A。螺线管418A由中央处理单元(CPU)420通过电线422A控制。夹钳410B到D具有与夹钳410A相同的配置，且通过与CPU 420电耦合而以相同方式操作。CPU 420也与压力传感器424电耦合，压力传感器424与容器12耦合以便检测容器12(图2)的顶空162内的气体压力。
因此，在初始操作期间，每一夹钳408A到C处于闭合位置中，使得气体可仅穿过套管280B的过滤器290B。当CPU确定容器12内的气体压力超过预定值时，CPU将锁存器414A自动移动到释放位置。壳体264内的气体压力迫使夹钳408A打开且由此允许气体穿过套管280A的过滤器290A。CPU 420可接着基于在容器12中通过压力传感器424感测到的气体压力的等级按需要连续自动打开夹钳408B和408C。
如先前所提到，传感器424也可与冷凝器包102或与过滤器组合件260通信，只要其直接或间接测量容器12、冷凝器包102和过滤器组合件260经受到的气体压力。此外，夹钳无论是手动的还是自动的，可具有多种不同配置和使用方法。夹钳仅需要能够将壳体264的部分夹持闭合，使得无气体可到达受限制的过滤器。夹钳的位置也可变化。举例来说，并不将夹钳408放置于歧管278上，夹钳408可跨每一套管280的第一端282放置于对应的过滤器290下方。对于具有仅两个、三个或其它数目个过滤器的过滤器组合件的替代性实施例，道理同样如此。
通过使用以上夹持过程隔离过滤器，仅使用需要的过滤器。需要限制使用的过滤器的数目，因为对于未使用的过滤器，不需要如下文所论述的完整性测试。此外，因为过滤器相对昂贵，所以如果过滤器未使用过，那么其可潜在地被回收且用于分开的过滤器组合件中。
在培养液的处理后，标准处理技术需要测试过滤器290以确保过滤器恰当地发挥功能，使得无污染可通过过滤器组合件260已接取容器12内的培养液。在此完整性测试的一个方法中，将具有对应的过滤器290的每一套管280与其余过滤器组合件260分开。具体来说，如图21中所描绘，焊缝426跨歧管278形成于套管280A与280B之间使得无气体可穿过缝隙426。通常通过将歧管278(其由聚合薄膜形成)的对置侧压缩在一起且接着在压缩的聚合薄膜上施加热能、RF能、声能或其它密封能量(如此项技术中已知)以便将薄膜焊接在一起来形成焊缝426。
一旦形成缝隙426，接着沿着缝隙426的长度在中心进行切割，以便将套管280A和对应的过滤器290A与过滤器组合件260的其余部分分开。具体来说，缝隙426由切割平分，使得缝隙426的部分428A保持处于歧管278的连接到套管280A的区段上，且缝隙426的部分428B保持处于歧管278的连接到套管280B的区段上。缝隙426的两个部分428A和428B跨歧管278的其对应的区段独立形成不透气的密封件。一旦去除了套管280A，可通过标准完整性测试方法测试过滤器290A的完整性，例如，通过气泡点测试、扩散测试、压力固持测试或压力衰退测试。举例来说，在一个方法中，夹钳360被从填充管线352去除，且连接器358与传递气体(例如，空气)和将部分使过滤器闭塞的组分(例如，醇)的气体源440耦合。接下来，通过填充管线352将气体和过滤器闭塞组分传递到界限于套管280A内的隔室内。传递气体，直到达到预定压力。接着可测量过滤器闭塞组分穿过过滤器290的速率以确定过滤器290的完整性。替代地，可通过压力表442在预定时间周期内监测气体压力以确定是否存在任何压力损失或压力损失的速率以确定过滤器290的完整性。
在另一方法中，使用填充管线352用可检测气体(例如，氦)将套管280A的隔室填充到预定压力。在分配可检测气体前或后，将分开的套管280A围封于检测器的密封的腔室内且将真空施加到腔室。检测器接着在预定时间周期内感测可检测气体在腔室内的存在以确定过滤器290的完整性。应了解，完整性测试在此项技术中是标准且已知的，且也可使用其它完整性测试。
按测试套管280A和其中的过滤器290A的相同方式，其余套管280B到D和对应的过滤器290B到D中的每一个也可通过沿着管线430A和B形成焊缝来测试。关于测试套管280B和对应的过滤器290B，不透气盖可连接到进气口266或焊缝可沿着线432跨入口276形成。在替代性实施例中，可将焊缝放置于不同位置处。举例来说，通过向上移动(其中每一填充管线352连接到每一套管280A到D上较高的位置)，可跨每一套管280A到D的第一端在对应的填充管线352下方形成焊缝，例如，沿着管线434A到D。在图18和图19中展示的实施例中，可沿着管线436或在与以上论述一致的其它位置处形成焊缝。此外，与形成单一焊缝426且接着平分焊缝以分开不同套管大不相同，可形成两个间隔开的焊缝，且切割焊缝之间的壳体264。同样地，单一焊缝426可由夹钳代替，其中切割焊缝之间的壳体264。也可使用其它技术。
在替代性实施例中，应了解，可使用不同技术将过滤器组合件260连接到冷凝器包。举例来说，在图22中，可使用单一端口446将过滤器组合件260的壳体264连接到冷凝器包102的主体164。端口446包含细长杆448，其具有在第一端450与对置的第二端452之间延伸的内部表面449和外部表面452。内部表面449界限延伸穿过其且可具有与本文中论述的其它端口开口相同大小和配置的端口开口453。可选对准凸缘454在相对端450与452之间的中心位置处环绕杆448的外部表面452且从所述外部表面径向向外突出。第一端450可收纳且焊接于冷凝器包102的主体164的出口开口185内，而第二端452可收纳且焊接于过滤器组合件260的主体264的入口开口267内。结果，端口446不使用夹钳形成冷凝器包102的出口开口185与过滤器组合件260的入口开口267之间的直接流体连通。
在如图23中所描绘的另一替代性实施例中，冷凝器包102的主体164可与过滤器组合件260的壳体264整体形成，使得冷凝器包102与过滤器组合件260流体连通，而不使用任何夹钳、端口或其它耦合器。具体来说，如图23中所描绘，主体164的第三支腿196与壳体264的入口276整体形成，使得第三支腿196与入口276形成单一连续部件456。举例来说，主体164和壳体264可形成为从两个重叠的聚合薄膜薄片形成的单一连续枕头包，所述两个重叠的聚合薄膜薄片围绕其外围边缘焊接在一起。
图24中所描绘的为过滤器组合件260C的另一替代性实施例。过滤器组合件260与260C之间的相似元件由相似参考字符识别。过滤器组合件260C与过滤器组合件260相同，除了其在设计上模块化之外。具体来说，套管280A与280B之间的歧管278由安装于歧管区段的对置半边上的先前论述的排气口168和进气口266连接在一起。可使用夹钳273将端口168与266耦合在一起以在其间形成不透气密封件，还如先前所论述。通过使用歧管278上的端口168和266，可在制造阶段期间易于将任何所要的数目个套管280和过滤器290添加到过滤器组合件260C。举例来说，可在每对套管280之间沿着歧管278形成一对单独的端口168与266。在这配置中，可在除菌前依序添加或连续地去除任何所要的数目个单一套管280和对应的过滤器290，以形成所要的过滤器组合件260C。
最后，在本文中先前描绘的实施例中，将冷凝器包102耦合于容器12与过滤器组合件260之间。然而，在气体流动速率非常低使得仅正将最小量的水分载运到冷凝器包102内的替代使用中，可消除冷凝器包102和冷凝器系统17的其余部分。因此，如图25中所描绘，过滤器组合件260和本文中论述的所有其它替代性过滤器组合件可直接耦合到容器12上的排气口92。此外，可将冷凝器包102紧固到容器12(包含图13中所描绘的端口92A的使用)的方式的本文中论述的替代性实施例也适用于过滤器组合件可连接到容器12的方式。
在不脱离本发明的精神或基本特性的情况下，可以其它具体形式体现本发明。所描述的实施例应被视为在所有方面均只为说明性而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是由前述描述指示。在权利要求书等效物的意义和范围内的所有改变均涵盖在其范围内。
Claims (31)
1.一种过滤器组合件，其包括：
壳体，其由聚合薄膜组成且界限隔室，所述壳体具有与所述隔室连通的入口开口和与所述隔室连通的第一出口开口；以及
第一过滤器，其包括多孔过滤器主体，气体可穿过所述多孔过滤器主体且所述多孔过滤器主体具有小于1μm的孔径大小，所述第一过滤器与所述壳体耦合使得所述过滤器主体至少部分安置于所述壳体的隔室内，且因此从所述入口开口穿过所述壳体的所述隔室到所述第一出口开口的气体必须穿过所述过滤器主体。
2.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其中所述壳体包括可收缩的聚合包。
3.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其中所述壳体将因当所述隔室填充有气体以便具有大于50kPa的气体压力时的破裂而出现故障。
4.根据权利要求1所述的过滤器组合件，进一步包括界限端口开口的进气口，所述进气口与所述壳体的所述入口开口耦合使得所述端口开口与所述壳体的所述隔室连通。
5.根据权利要求4所述的过滤器组合件，其中所述进气口的所述端口开口具有大于4cm的最大横向直径。
6.根据权利要求4所述的过滤器组合件，其中所述入口是从聚合物模制且比所述壳体有刚性。
7.根据权利要求1所述的过滤器组合件，其中所述壳体的所述隔室无菌。
8.根据权利要求1所述的过滤器组合件，进一步包括界限端口开口的第一排气口，所述第一排气口与所述壳体的所述第一出口开口耦合，其中所述第一过滤器耦合到所述第一排气口。
9.根据权利要求8所述的过滤器组合件，其中所述第一过滤器可去除地耦合到所述第一排气口。
10.根据权利要求8所述的过滤器组合件，其中所述第一排气口的所述端口开口具有大于5cm的最大直径。
11.根据权利要求8所述的过滤器组合件，其中所述壳体包括管状第一套管，其具有其中所述入口开口形成于其处的第一端和其中所述第一出口开口形成于其处的对置的第二端。
12.根据权利要求11所述的过滤器组合件，进一步包括：
包括管状第二套管的所述壳体，所述管状第二套管具有在所述入口开口与所述第一出口开口之间的位置处与所述第一套管耦合的第一端和其中第二出口开口形成于其处的对置的第二端；以及
第二过滤器，其包括多孔过滤器主体，气体可穿过所述多孔过滤器主体，且所述多孔过滤器主体具有0.22μm或更小的孔径大小，所述第二过滤器与所述壳体的所述第二出口开口耦合使得所述第二过滤器的所述过滤器主体至少部分安置于所述第二套管内。
13.根据权利要求12所述的过滤器组合件，进一步包括跨所述第二套管的一部分延伸夹钳，使得通过所述入口开口进入所述壳体的所述隔室的气体可接取所述第一套管中的所述第一过滤器，但不能接取所述第二套管中的所述第二过滤器。
14.根据权利要求1所述的过滤器组合件，进一步包括：
所述第一过滤器的所述过滤器主体，其具有具外部表面的细长圆柱形配置；以及
包括细长第一套管的所述壳体，所述第一套管具有环绕所述过滤器主体的内部表面、在约0.2cm与3cm之间的范围中的当所述壳体膨胀时形成于所述过滤器主体的所述外部表面与所述壳体的所述内部表面之间的间隙。
15.根据权利要求1所述的过滤器组合件，进一步包括：
所述壳体，包括：
管状歧管，其与所述入口开口连通；以及
第一套管，其具有与所述歧管耦合的第一端和具有形成的所述第一出口开口的对置的第二端，所述第一过滤器的所述过滤器主体至少部分安置于所述第一套管内；以及
第二套管，其具有与所述歧管耦合的第一端和具有形成于其处的第二出口开口的对置的第二端；
第二过滤器，其与所述第二出口开口耦合且至少部分安置于所述第二套管内。
16.根据权利要求1所述的过滤器组合件，进一步包括界限隔室的第一柔性包，所述第一柔性包与所述壳体的所述入口开口耦合使得第一柔性包的所述隔室与所述壳体的所述隔室连通。
17.根据权利要求16所述的过滤器组合件，进一步包括界限隔室的第二柔性包，所述第二柔性包与所述第一柔性包耦合使得第二柔性包的所述隔室与所述第一柔性包的所述隔室连通。
18.根据权利要求1所述的过滤器组合件，进一步包括在所述入口开口与所述第一出口开口之间的位置处与所述壳体耦合的管状填充管线。
19.一种用于过滤气体的方法，包括：
将由聚合薄膜组成的第一柔性包耦合到根据权利要求1所述的过滤器组合件的所述入口开口；
使气体从所述第一柔性包传送到所述壳体，使得所述气体穿过所述入口开口，穿过所述第一过滤器的所述主体，且穿过所述出口开口。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括冷却所述第一柔性包内的所述气体，使得所述气体内的水分冷凝成第一柔性包内的流体。
21.一种用于过滤气体的方法，包括：
将气体传送到由聚合薄膜组成的壳体的隔室，所述壳体包括：
第一套管，其具有第一出口开口，第一过滤器至少部分安置于所述第一套管内，使得穿过所述第一套管的气体必须穿过所述第一过滤器；以及
第二套管，其具有第二出口开口，第二过滤器至少部分安置于所述第二套管内，使得穿过所述第二套管的气体必须穿过所述第二过滤器，所述第二套管闭合使得传送到所述壳体的所述隔室内的所述气体穿过所述第一套管和所述第一过滤器，而不穿过所述第二套管；以及
当符合预定条件时，打开所述第二套管，使得所述气体穿过所述第二套管和所述第二过滤器。
22.根据权利要求21所述的方法，其中打开所述第二套管包括去除跨由所述聚合薄膜组成的所述壳体的一部分延伸的夹钳。
23.根据权利要求21所述的方法，其中当符合所述预定条件时，手动或自动去除所述夹钳。
24.根据权利要求21所述的方法，进一步包括直接或间接感测所述壳体的所述隔室内的所述气体的压力，所述预定条件包括所述气体的所述感测的压力达到预定压力等级。
25.一种用于过滤气体的方法，包括：
使气体穿过过滤器组合件的隔室，所述过滤器组合件包括：
壳体，其界限所述隔室且具有引入所述气体所通过的入口开口和具有第一出口开口的第一套管，所述壳体由聚合薄膜组成；以及
第一过滤器，其至少部分安置于所述第一套管内使得从所述入口开口传送到所述第一出口开口的气体必须穿过所述第一过滤器；
跨所述壳体的第一区段在所述入口开口与所述第一过滤器之间的位置处形成第一密封件，使得第一子隔室形成于所述壳体内所述第一过滤器与所述第一密封件之间；以及
沿着所述第一密封件或在所述第一密封件与所述入口开口之间的位置处切断所述壳体，以便将所述过滤器组合件的第一部分与所述过滤器组合件的其余部分分开，所述第一部分包含所述第一子隔室和所述第一过滤器。
26.根据权利要求25所述的方法，其中形成所述密封件的所述步骤包括跨所述壳体的所述部分形成焊接密封件。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述切断步骤包括沿着所述焊接密封件切割所述壳体以便平分所述焊接密封件。
28.根据权利要求25所述的方法，其中形成所述密封件的所述步骤包括跨所述壳体的所述部分放置夹钳。
29.根据权利要求25所述的方法，其中所述过滤器组合件进一步包括：
所述壳体，其包括具有第二出口开口的第二套管；以及
第二过滤器，其至少部分安置于所述第二套管内使得从所述入口开口传送到所述第二出口开口的气体必须穿过所述第二过滤器，所述第二套管和所述第二过滤器不包括所述过滤器组合件的所述第一部分的一部分。
30.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：
跨所述壳体的第二区段在所述入口开口与所述第二过滤器之间的位置处形成第二密封件，使得第二子隔室形成于所述壳体内所述第二过滤器与所述第二密封件之间；以及
沿着所述第二密封件或在所述第二密封件与所述入口开口之间的位置处切断所述壳体，以便将所述过滤器组合件的第二部分与所述过滤器组合件的其余部分分开。
31.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：
将气体分配到所述子隔室内；以及
使用在所述子隔室中分配的所述气体测试所述第一过滤器的完整性。
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