CN106999798A - 用于流体处理器系统的气体过滤器的经调节真空排气和相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于过滤气体的方法包含使气体鼓泡经过容器的隔室内的液体。在一个实施例中，所述容器可以包括柔性袋。使所述鼓泡气体从所述容器穿过过滤器组合件的气体过滤器。将部分真空施加到所述气体过滤器，以使得所述部分真空辅助经过所述气体过滤器抽取所述气体。

Description

用于流体处理器系统的气体过滤器的经调节真空排气和相关 方法
技术领域
本发明涉及将部分真空应用于气体过滤器的下游侧上的流体处理系统和相关气体过滤系统。
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装纳培养物的容器，所述培养物由液体生长介质、细胞或微生物以及其它所需养分和组分组成。在培养物内操作可旋转叶轮以将培养物维持于大体均质状态中。小气泡被连续鼓泡到培养物内且通常用以帮助对培养物充氧，从培养物去除非所需的CO2，且控制培养物的pH值。
为了维持细胞/微生物的存活力，正生长培养物的隔室必须保持无菌。为了移除连续添加到培养物的鼓泡气体同时维持隔室的无菌性，气体通常经由气体过滤器系统排放到环境。一个常规气体过滤器系统称为筒式过滤器系统，且包含筒式过滤器以可移除方式定位到的刚性金属外壳。将来自容器的气体递送到外壳上的入口。气体接着行进经过外壳内的过滤器，且接着经由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物进入到容器内。胶囊过滤器也与生物反应器一起使用。胶囊过滤器包括永久包覆过滤器的刚性塑料外壳。再次，气体穿过胶囊过滤器，且接着排出到环境。胶囊过滤器具有其为一次性的益处，且因此不需要在使用之后加以清洁或除菌。
尽管用于生物反应器上的常规筒式过滤器系统和胶囊过滤器有用，但其具有数个缺点。举例来说，常规筒式过滤器系统和胶囊过滤器通常具有气体借以穿过的相对较小的入口端口和出口端口。由此，为了获得经过过滤器系统的所需气体流动速率，可能有必要以高气压操作所述系统。然而，许多当前生物反应器包括培养物在其中生长的柔性袋。此些柔性袋不可在高气压下操作，否则其将破裂。为了使得能够在低气压但在高气体流动速率下操作，一些生物反应器使用并联的多个气体过滤器来对气体进行过滤。然而，气体过滤器非常昂贵，且需要在单个生物反应器上使用多个过滤器对系统而言是很大的成本。
因此，在此项技术中需要可以与生物反应器一起使用的气体过滤系统，其帮助优化气体过滤器的使用以降低成本。在一些实施例中，具有使得能够在相对较低的气压下操作的气体过滤系统也将是有利的。
附图说明
现在将参考附图论述本发明的各种实施例。应了解，这些图式只是描绘了本发明的典型实施例，且因此不应被看作限制本发明的范围。
图1是本发明流体处理系统的一个实施例的示意图；
图2是可以用于图1中所描绘的流体处理系统中的气体过滤器系统的替代实施例的透视图；
图3是图2中所描绘的气体过滤器系统的横截面侧视图；
图3A是图3中所描绘的气体过滤器系统的的替代实施例的横截面侧视图；
图4是图2中所描绘的气体过滤器系统的部分分解图；
图5是可以与图1中所描绘的流体处理系统一起使用的多个气体过滤器系统的示意图；
图6是可以与图1中所描绘的流体处理系统一起使用的气体过滤器系统的替代实施例的透视图；
图7是示出利用中央真空源操作的多个不同流体处理系统10的示意图；以及
图8是示出施加与不施加负压的情况下经过过滤器的气流的比较数据的图表。
具体实施方式
在详细描述本发明之前，应理解，本发明不限于具体例示的设备、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改变。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案、专利和专利申请案(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案、专利或专利申请案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”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，除非上下文另有清楚地规定，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”包括多个指示物。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，元件的相同编号已经在各图中使用。此外，元件和或母元件的子元件的多个例子可以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”的两个例子可以标注为“91a”和“91b”。在此情况下，可使用无附加字母的元件标记(例如，“91”)以统称元件或元件中的任一者的例子。包含附加字母的元件标记(例如，“91a”)可以用来指元件的具体实例或区分元件的多个使用或唤起对元件的多个使用的注意。此外，具有附加字母的元件标记可以用来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，具有附加字母的元件标记可以用来指示母元件的子元件。举例来说，元件“12”可以包括子元件“12a”和“12b”。
本发明装置和系统的各个方面可以通过描述耦合、附接和/或接合在一起的组件来说明。如本文所使用，术语“耦合”、“附接”和/或“接合”用以指示两个组件之间的直接连接，或在适当时通过介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”和/或“直接接合”到另一组件时，不存在介入元件。此外，如本文所使用，术语“连接(connection、connected)”和类似者未必暗示两个或更多个元件之间的直接接触。
可参考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“示范性”意味着“充当实例、例子或说明”且未必应解释为相比本文中所揭示的其它实施例为优选的或有优势的。
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。
本发明涉及流体处理系统，其中例如溶液和/或悬浮液的流体利用气体进行鼓泡且所得废气必须随后进行过滤。本发明还涉及可以用作所述流体处理系统的部分的过滤器系统以及用于使用前述系统的方法。所述流体处理系统可以包括用于培养细胞或微生物的生物反应器或发酵槽。作为实例且不受限制，本发明的系统可以用于培养细菌、真菌、藻、植物细胞、动物细胞、原生动物、线虫和类似者。本发明的系统可以适应好氧或厌氧且为附着式或非附着式的细胞和微生物。所述系统还可以与并非生物性但却并有鼓泡及气体过滤的溶液和/或悬浮液的形成和/或处理相关联地使用。举例来说，系统可以用于需要利用气体进行鼓泡的介质、化学品、食品、药品、饮料和其它液体产品的生产中。
本发明的系统可以被设计以使得接触正被处理的材料的系统组件中的大多数在单次使用后被弃置。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可易于缩放、相对低成本和易于操作的事实，本发明的系统可以用于先前外购此处理的多种工业和研究设施中。
图1中描绘并有本发明的特征的发明性流体处理系统10的一个示范性实施例。流体处理系统10包括限定腔室14的硬质支撑外壳12。支撑外壳12可以缩放到任何所需大小。举例来说，据设想，支撑外壳12可以经设定大小以使得腔室14可以装纳小于50升、大于5,000升的容积或介于其间的容积。支撑外壳12通常由金属(例如，不锈钢)制成，但也可以由能够耐受本发明的施加负荷的其它材料制成。在需要的情况下，支撑外壳12可以加套以准许将热或冷流体泵送经过其中，用于调节容纳在支撑外壳12的腔室14内的流体的温度，如下文所论述。
限定隔室18的容器16安置于支撑外壳12内。在一个示范性实施例中，容器16包括柔性袋。容器16可以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之间的范围内的厚度(其中约0.2mm到约2mm更普通)的其它聚合薄片或薄膜。也可以使用其它厚度。所述材料可以由单层材料组成或可以包括两个或更多个层，这些层要么密封在一起要么是分离的以形成双层壁容器。在层密封在一起的情况下，材料可以包括层压或挤压材料。层压材料包括两个或更多个单独形成的层，这些层随后通过粘合剂紧固在一起。
在一个实施例中，容器16包括二维枕头式袋，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隔室18。或者，单个材料薄片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16可以由按长度切割且末端缝合为闭合的聚合材料的连续管状挤压物形成。在又其它实施例中，容器16可以包括不仅具有环形侧壁而且具有二维顶端壁和二维底端壁的三维袋。
应了解，容器16可以经制造以具有实际上任何所需大小、形状和配置。举例来说，容器16可以形成为具有设定大小到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升或其它所需容积的隔室。隔室的大小也可以在任何两个上述容积之间的范围内。虽然在以上所论述的实施例中容器16具有柔性袋状配置，但是在替代性实施例中，应了解，容器16可以包括任何形式的可收缩的容器或半硬质容器。在一些实施例中，容器16可以包括例如由金属、模制塑料或复合物组成的刚性容器。在此实施例中，可以消除支撑外壳12，因为容器16是自支撑式的。
端口20可以耦合到容器16，以便与隔室18连通。可以使用任何所需数目的端口20，且其可以定位在容器16上的任何位置处。端口20可以是相同配置或不同配置，且可以用于多种不同目的。举例来说，端口20可以与用于将介质、细胞培养物和/或其它组分递送进和递送出容器16的流体管线耦合。端口20还可以用于将探针耦合到容器16。举例来说，当容器16用作用于生长细胞或微生物的生物反应器时，端口20可以用于耦合例如温度探针、pH值探针、溶解氧探针、压力传感器等探针和传感器。端口20和各种探针及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日公开的第2006-0270036号美国专利公开案和2006年10月26日公开的第2006-0240546号美国专利公开案中。端口20还可以用于将容器16耦合到辅助容器和其它所需配件。
在本发明的一个实施例中，提供用于将气体递送到容器16的下部末端内的构件。作为实例且不受限制，鼓泡器22可以定位在容器16的下部末端上或安装到所述下部末端，用于将气体递送到安置于容器16内的流体24。在本实施例中，流体24包括包含细胞或微生物的培养物。然而，在其它实施例中，流体24可以包括其它溶液、悬浮液或液体，如本文所论述。如由所属领域的技术人员理解，在容器16内的细胞或微生物的生长中通常需要各种气体。所述气体通常包括选择性地与氧气、二氧化碳和/或氮气组合的空气。然而，也可以使用其它气体。这些气体的添加可以用来调节溶解氧和CO2含量且调节培养物溶液的pH值。取决于应用，利用气体的鼓泡还可以具有其它应用。气体管线26从气体源28延伸到鼓泡器22，用于将所需气体递送到鼓泡器22。
鼓泡器22可以具有多种不同配置。举例来说，鼓泡器22可以包括由金属、塑料或将小气泡中的气体施配到容器16内的其它材料组成的渗透膜或烧结结构。较小气泡可以准许气体到流体内的更好吸收。在其它实施例中，鼓泡器22可以仅仅包括形成于容器16上或与所述容器耦合的管件、端口或其它类型开口，气体穿过所述管件、端口或其它类型开口传递到隔室18中。鼓泡器和其可以在本发明中使用的方式的实例揭示于以引用的方式并入的第2006-0270036号和第2006-0240546号美国专利公开案中。也可以使用其它常规鼓泡器。
在本发明的一个实施例中，提供用于混合容器16内含有的流体24的构件。作为实例而非限制，叶轮30或其它混合元件安置于隔室18内。叶轮30通过经由动态密封件34突出到容器16中的驱动轴杆而旋转。驱动轴杆32的外部旋转因此促进叶轮30的旋转，从而混合容器16内的流体24。
在另一实施例中，驱动轴杆32可以经由一个末端可旋转地连接到容器16且对置第二末端连接到叶轮30的柔性管件突出到容器16中。驱动轴杆32穿过柔性管件，且以可移除方式与叶轮30耦合，以使得驱动轴杆32可以旋转叶轮30而不直接接触流体24。这种混合系统的实例揭示于2008年6月10日发布的第7,384,783号美国专利和2010年3月23日发布的第7,682,067号美国专利中，所述美国专利以具体引用的方式并入本文中。在另一替代实施例中，驱动轴杆32可以经配置以使位于容器16内的混合元件反复地上升和下降，以混合流体。或者，磁性搅拌棒或叶轮可以安置在容器16的隔室18内，并且通过安置在容器16外部的磁性混合器旋转。在又其它实施例中，突出到容器16的隔室18中的搅拌棒、桨叶或类似物可以枢转、旋动、振荡或以其它方式移动以混合流体24。此外，混合可以通过使流体经过隔室18循环来实现，例如，通过使用蠕动泵以经由对置末端密封到容器16的管件将流体移动进出隔室18。气泡也可以穿过流体以实现所需混合。最后，支撑外壳12和容器16可以枢转、摇动、旋转或以其它方式移动以便混合容器16内的流体24。也可以使用其它常规混合技术。将混合器并入到柔性袋(例如，容器16)内的方式的具体实例揭示于按具体引用方式并入于本文中的以下美国专利中：2008年6月10日发布的第7,384,783号美国专利；2010年3月23日发布的第7,682,067号美国专利；和2006年9月7日发布的第2006/0196501号美国专利公开案。
用来感测隔室18内的气压的压力传感器33与容器16耦合。具体来说，在使用期间，顶部空间25形成于流体24上方。压力传感器33经定位以便安置于顶部空间25内或以其它方式与所述顶部空间连通以便感测其中的压力。应了解，可以使用任何常规压力传感器。压力传感器33可以与发射器35耦合(有线或无线地)，用于将来自压力传感器33的读数发射到计算机处理器190。发射器35可以将读取无线地发射到计算机处理器190，或替代地，压力传感器33可以连线到计算机处理器190。下文将更详细地论述压力传感器33和计算机处理器190的操作。
尽管不作要求，但在本发明的一个实施例中，冷凝器系统36与容器16耦合，用于冷凝随废气一起从容器16逸出的湿气。一般来说，冷凝器系统36包括冷凝器38、冷凝器袋40、冷冻器42和泵44。更具体来说，冷凝器袋40包括由一个或多个聚合薄膜薄片(例如上文关于容器16所论述的材料)制成的二维或三维柔性袋。冷凝器袋40具有入口端46和对置出口端47。入口端46与容器16的隔室18流体耦合，例如通过直接耦合到容器16的上端，或如所描绘，通过从容器16的上端延伸到入口端46的气体管线48。如同本文中论述的所有其它气体管线和流体管线，气体管线48可以包括柔性管路、由薄膜组成的管件、刚性管道或其它管道。通常具有U形配置的集水器50形成于冷凝器袋40的入口端46与出口端47之间。如下文所论述，在冷凝器袋40内冷凝的湿气收集于集水器50处。
流体管线52的第一末端与集水器50耦合，且对置第二末端与容器16或单独流体储集器耦合。由此，流体管线52可以用来使经冷凝湿气返回到容器16，或将经冷凝湿气收集在流体储集器内用于后续使用或弃置。取决于冷凝器袋40的位置和配置，经冷凝湿气可以在重力下自由地流过流体管线52，或可以经由流体管线52泵送，例如通过将蠕动泵附接到流体管线52。在另一替代实施例中，流体管线52的第二末端可以与气体管线48耦合或耦合到冷凝器袋40的入口端46，以使得递送到此处的流体将接着向下流动到容器16中。
冷凝器38包括各自限定延伸经过其中的流体路径的一对嵌板54A和54B。每一嵌板54具有与流体路径连通且与流体管线56耦合的入口以及与流体路径连通且与流体管线58耦合的出口。管线56和58的对置末端与冷冻器42连通。具体来说，流体通过冷冻器42冷冻，且接着通过泵44经由流体管线56泵送，经过嵌板54内的流体路径，且接着经由流体管线58回到冷冻器42，接着重复所述过程。嵌板54通常由例如铝的金属或某一其它高导热材料组成。由此，使经冷冻流体穿过嵌板54使得嵌板54冷却。嵌板54通常具有安置为直接抵靠冷凝器袋40的对置侧面的大体上平坦的内侧面60。因此，在潮湿气体穿过冷凝器袋40时，潮湿气体通过与嵌板54的热传递而得以冷却，使得潮湿气体内的湿气冷凝为液体，所述液体收集于集水器50处，如上文所论述。冷凝器系统36的组件中的每一者的具体实例、冷凝器袋40可以如何与容器16流体耦合、来自经冷凝湿气的液体可以如何返回到容器16以及可以用于本发明中的冷凝器系统的替代实施例揭示于2014年6月4日发布的第8,455,242号美国专利和2014年12月31日申请的第14/588,063号美国专利申请案中，所述两者以具体引用的方式并入本文中。也可以使用其它常规冷凝器系统。
在替代实施例中，应了解，冷凝器系统36可以包括可以用来冷凝来自气体的湿气的任何常规冷凝器系统。此些常规系统通常并不包含冷凝器袋40，但常常具有刚性或半刚性管道，气体经由所述管道传递且所述管道位于冷却源内或紧邻冷却源。
鉴于前述内容，在使用期间，流体24施配到容器16的隔室18中。如先前论述，流体24可以包括具有细胞或微生物连同介质、养分和其它所需组分或(替代地)需要处理的其它类型的流体的培养物。在流体必须保持无菌的情况下，容器16，并且具体地说其隔室18，在使用之前例如通过辐射而加以除菌。气泡23经由鼓泡器22鼓泡到流体24中。同时，叶轮30或某一其它混合元件操作以便混合流体24且通常维持其大体上均质。气泡23穿过流体24，与其进行质量传递且接着收集在位于容器16的上端的顶部空间25内。随着气压增大，潮湿的鼓泡气体经由气体管线48行进到冷凝器袋40中。潮湿气体内的湿气通过冷凝器36冷凝，且返回到容器16或递送到某一其它流体储集器，如先前论述。
现在经除湿的气体从冷凝器袋40的出口端47传递出，且行进到过滤器组合件66A的进气端口64A。冷凝器袋40可以直接耦合到过滤器组合件66A(例如通过将位于冷凝器袋40和过滤器组合件66A上的端口直接耦合一起)，或可以通过在其间延伸的气体管线68流体耦合在一起，如所描绘。在其它实施例中，可以消除冷凝器系统36，以使得过滤器组合件66A直接或经由气体管线与容器16耦合。
在一个示范性实施例中，过滤器组合件66A包括限定隔室72的壳体70A。过滤器74A安置于隔室72内。来自气体管线68的气体经由进气端口64A进入隔室72，穿过过滤器74A，且接着经由排气端口65A退出。由此，穿过过滤器组合件66A的所有气体穿过过滤器74A。在一个实施例中，过滤器74A可以包括筒式过滤器，而壳体70A包括刚性外壳，例如金属外壳，筒式过滤器可以以可移除方式收纳在所述外壳中。在替代实施例中，过滤器组合件66A可以包括胶囊过滤器，其中过滤器74A永久地围封在刚性外部壳体(例如聚合壳体)内。
过滤器74A通常由多孔材料制成，气体可以穿过所述多孔材料，但是例如细菌和微生物的非所需污染物不能穿过。多孔材料通常是疏水性的，这有助于其排出液体。举例来说，过滤器74A可以由聚偏二氟乙烯(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74A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。术语“孔径”定义为粒子可穿过的材料中的最大孔。通常，过滤器74A具有在0.22μm与0.18μm之间的范围内的孔径。然而，对于预先过滤应用或对于非无菌应用，过滤器74A可以具有较大孔径，例如，在约0.3μm与约1.0μm之间的范围内。在再其它应用中，孔径可以大于1.0μm。过滤器74A的一个实例是由Millipore生产的DURAPORE 0.22μm疏水性筒式过滤器。另一实例是购自ZenPure的PUREFLO UE筒式过滤器。
图2中描绘过滤器组合件66B，其为过滤器组合件66A的替代实施例且可以替代过滤器组合件66A而使用。过滤器组合件66B包括壳体70B，其具有安装在一个末端处的进气端口64B和安装在对置末端上的排气端口65B。壳体70B包括由例如聚合薄膜的一个或多个聚合材料薄片组成的柔性可收缩袋。壳体70B可以由如先前在上文关于容器16论述的相同材料组成，且使用相同制造方法生产。在所描绘的实施例中，壳体70B包括从沿着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式袋。在一些应用中，过滤器组合件66、冷凝器袋40、容器16以及在其间延伸的气体管线可以全部在使用之前加以除菌。
如图3中所描绘，壳体70B具有内表面96和对置外表面98。内表面96限定隔室100。壳体70B具有第一末端101，在此处形成入口开口102。入口开口102经配置以与进气端口64B耦合。壳体70B还具有对置第二末端103，在此处形成出口开口104。出口开口104经配置以与排气端口65B耦合。
如图4中所描绘，进气端口64B包括管状导杆108，其限定延伸通过其中的端口开口109。环形耦合凸缘110环绕导杆108，且从导杆108径向向外突出。耦合凸缘110具有端面106(图3)，例如O形环的环状密封件107安置于其上。进气端口64B的导杆108可以通过收纳于入口开口102内且焊接到壳体70B而紧固到壳体70B，以使得开放地曝露耦合凸缘110。端口开口109因此与壳体70B的隔室100连通。与进气端口64B相同的端口可以安装在冷凝器袋40的出口端47处。可以接着通过简单地将耦合凸缘夹持在一起(例如经由使用三向夹钳)而实现冷凝器袋40与过滤器组合件66B之间的密封耦合。
以图4继续，排气端口65B包括管状导杆114，其具有在第一末端120与对置的第二末端122之间延伸的内表面116和对置的外表面118。连接器形成于第一末端120处的内表面116上。在所描绘的实施例中，连接器包括形成于第一末端120上以便形成一半卡口连接的一对对置卡口插槽124(图3)。内表面116限定延伸通过排气端口65B且可以具有与进气端口64B的端口开口109相同的配置和尺寸的端口开口126。耦合凸缘128环绕导杆114的第二末端122且从其径向向外突出。环状密封件129形成于其端面131上。在附接期间，排气端口65B的导杆114的第一末端120可以收纳在出口开口104内且焊接到壳体70B，以使得凸缘128开放地曝露。
与排气端口65B耦合的过滤器74B安置于壳体70B内。如图3和4中所描绘，过滤器74B包括过滤器主体132，所述过滤器主体具有在第一末端138与对置第二末端140之间延伸的内表面134和外表面136。过滤器主体132包含在对置末端138与140之间延伸的管状侧壁142和安置于第二末端140处的底板144。因而，内表面134限定盲通道146，其沿着过滤器主体132的长度在中心延伸，但在第二末端140处受到底板144阻断。管状颈部148从过滤器主体132的第一末端138向上突出。一对环形凹槽150A和150B环绕颈部148的外表面，且经配置以收纳对应的环形密封件152A和152B。一对对置的卡口叉尖154也在凹槽150A和150B下方的位置处从颈部148的外表面向外突出。开口156延伸通过颈部148且与通道146连通。过滤器主体132可以由与上文关于过滤器74A所论述者相同的材料制成且具有相同特性(包含孔径)。
在组装期间，密封件152收纳于环形凹槽150内，在此之后，过滤器74B的颈部148通过收纳于卡口插槽124内且在其内旋转的卡口叉尖154耦合到排气端口65B。在此配置中，用在颈部148与排气端口65B的内表面116之间形成不透气密封的密封件152将过滤器74B紧固地附接到排气端口65B。接下来，过滤器74B在壳体70B内滑动，以使得排气端口65B部分地收纳在壳体70B内。不透气密封接着形成于壳体70B与排气端口65B之间，例如，通过将壳体70B焊接到导杆114的外表面118。
在使用期间，如下文更详细地论述，来自冷凝器袋40或直接来自容器16的气体在进气端口64B处进入过滤器组合件66B，但仅可以通过穿过过滤器主体132、沿着通道146行进且接着经由排气端口65B退出而退出过滤器组合件66B。由此，过滤器74B对传出过滤器组合件66B的所有气体进行除菌或以其它方式过滤。过滤器74B还充当除菌过滤器，其防止外部污染物进入过滤器组合件66B的隔室，所述隔室接着可能潜在地接触容器16内的流体24。
过滤器组合件66B经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66B时，柔性壳体70B膨胀到在图3中示出的配置。在膨胀配置中，壳体70B沿着过滤器主体132的长度与过滤器主体132的外表面136隔开。由此，气体可以从所有侧且沿着过滤器主体132的全长自由地进入且穿过过滤器主体132，由此优化过滤器主体132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132的外表面136与壳体70B的内表面之间的环形间隙距离D在约0.15cm到约3cm之间的范围内，其中约0.2cm到约1cm之间较为常见。在一些实施例中，间隙距离D可以大于1cm或2cm。也可以使用其它尺寸。在一个实施例中，过滤器主体132具有在约5cm与约10cm之间的范围内的最大横向直径。也可以使用其它尺寸。此外，间隙距离D通常在过滤器主体132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66B还可以处理高气体流动速率，因为进气端口64B和排气端口65B的端口开口可以经设计而具有出人意料的大直径，例如大于3cm、4cm、5cm或6cm。此外，如下文所论述，过滤器组合件66B可以经设计以同时利用多个过滤器74B操作，所述多个过滤器并联地安置为与气流连通。
取决于其大小，本发明的流体处理系统10可以通常按大于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，据设想，其可以按大于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0.001到约2.5容器容积每分钟(基于容器16的容积)的气体流动速率操作，其中约0.1到约1.0容器容积每分钟较为常见。也可以使用其它流动速率。
在一个替代实施例中，过滤器与排气端口可以形成为单一件。举例来说，图3A中描绘过滤器74C。过滤器74C与先前论述的过滤器74B之间的相同元件由相同参考字符识别。过滤器74C包含过滤器主体132，其具有与先前所论述相同的结构、组成和特性。然而，并非在第一末端138处包含颈部148，过滤器74C包含永久固定到过滤器主体132的第一末端138(例如，通过包覆模制、粘合剂、焊接或类似者)的排气端口65C。由此，在排气端口65C与过滤器主体132之间不需要单独的密封件。
排气端口65C包含导杆160，其具有在第一末端166与对置的第二末端168之间延伸的内表面162和对置的外表面164。第二末端168紧固到如上文所论述的过滤器主体132。凸缘170环绕第一末端166且从其向外突出。内表面162限定延伸通过其中且与过滤器主体132的通道146连通的端口开口172。过滤器主体132收纳于壳体70B内，且排气端口65C的外表面164收纳于壳体70B的出口开口104内。外表面164密封到壳体70B(例如，通过焊接)，以便形成不透气密封。排气端口164通常由无孔聚合材料组成，而过滤器主体132由如先前论述的多孔材料组成。
在另一实施例中，据设想，可消除排气端口65C，且壳体70B可以焊接或以其它方式直接紧固到过滤器主体132的第一末端138。关于过滤器组合件66B、其替代实施例以及过滤器组合件66B可以如何附接到冷凝器袋40和容器16的进一步论述揭示于2014年12月31日申请的第14/587,976号美国专利申请案中，所述美国专利申请案以具体引用的方式并入本文中。
图4中还描绘可以安置于壳体70A(图2)或壳体70B上的加热护套198。加热护套198包含绝缘衬垫200，其可以缠绕到圆筒形环管中且通过环绕衬垫200的外部的绑带202保持于所需配置。例如加热带等电加热元件204安置在衬垫200内或其内表面上。挂钩206通过连接到衬垫200或绑带202而从衬垫200的上端突出。在使用期间，加热护套198缠绕于对应的壳体70A、70B周围。然而，护套198经设定大小以使得壳体70B仍然可以膨胀以提供过滤器74B与壳体70B之间的所需间隙，但也通常经配置以使得壳体70A、70B推抵加热护套198的内表面以在其间产生高效的热传递。从冷凝器系统36传出且进入过滤器组合件66中的湿气将收集于过滤器74上且最终堵塞过滤器。通过启动电加热元件204，加热护套198辅助加热且汽化过滤器74上的经冷凝液体，以使得其可穿过且离开过滤器74，由此延长过滤器74的有效寿命。然而，应注意，不需要加热护套198来操作过滤器或施加真空(如本文中所教示)，且如果需要可以消除加热护套198。
返回到图1，传递管线180具有与过滤器组合件66(即，过滤器组合件66A或66B)的排气端口65(即，排气端口65A或65B)耦合的第一末端181以及与真空泵185耦合的对置第二发送183。传递管线180可以包括柔性管路、刚性管道、真空软管或可以在负压下操作而不完全收缩的任何其它类型的管道。在操作期间，真空泵185启动，其在传递管线180内产生部分真空或负压。部分真空/负压施加到过滤器组合件66的排气端口65，用以帮助牵引废气经过过滤器74。所施加负压通常小于(即，负值较大)0kPa，且更通常小于-0.5、-1、-5或-10kPa。最大负压通常大于(即，正值较大)-100kPa，且更通常大于-80、-50、-30或-20KPa。所施加负压因此通常在-0.5kPa与-80kPa之间，其中-0.5kPa与-50kPa之间或-0.5kPa与-20kPa之间较为常见。也可以使用其它值。同样，在进气端口64与排气端口65之间跨越过滤器74的压力差通常在0.5kPa与80kPa之间的范围内，其中0.5kPa与50kPa之间或0.5kPa与20kPa之间或0.5kPa与10kPa之间较为常见。再次，也可以使用其它值。
已发现将部分真空或负压施加到过滤器组合件66的排气端口65实现数个益处。举例来说，由于过滤器74的相对较小孔径，在气体穿过过滤器74时存在实质性压力损失。然而，在需要以经过流体24的高流动速率使气体鼓泡的情况下，这可能是成问题的。即，过滤器74限制气体经过过滤器组合件74的流动。为使得穿过过滤器74的气体流动能够跟上鼓泡到流体24中的气体的流动，一个选项是增大过滤器74的上游侧上的气压，以便更快速地迫使气体经过过滤器74。然而，在壳体70B、冷凝器袋40和/或容器16由聚合薄膜组成的情况下，其通常经设计以在10kPa且通常在0.1kPa与8kPa之间的范围内的内部气压下操作，其中0.5kPa与5kPa之间或0.5kPa与2kPa之间较为常见。应注意，壳体70B、冷凝器袋40和/或容器16经设计以在某一正压力下操作，以使得其保持膨胀。在高于50kPa或通常大于60kPa或70kPa的气压下，聚合薄膜和/或由其形成的接缝可能破裂，由此允许污染物进入无菌环境且最终染污流体24。因此，在壳体70、冷凝器袋40和/或容器16由聚合薄膜组成或以其它方式具有轻质结构的情况下，安全操作条件可以排除过滤器74上游的气压的任何显著升高。
壳体70、冷凝器袋40和容器16可以形成为安全地耐受较高气压的刚性结构。然而，在一些情形中，使用由聚合薄膜制成的壳体70、冷凝器袋40和/或容器16可能存在显著益处。举例来说，在壳体90、冷凝器袋40和/或容器16由聚合薄膜形成的情况下，其较易于生产且比其刚性对应物低廉得多，由此降低费用。此外，因为壳体70、冷凝器袋40和/或容器16的生产相对低廉，因此其可以在单次使用之后弃置。结果，在各批次之间不需要清洁或除菌，且处理流体被污染的风险较小。
增大过滤器74上游的气压的一个替代方案为将多个过滤器组合件66并联地流体耦合到冷凝器系统36，以使得过滤器组合件66可以在较低气压下处理气体流动速率。然而，这一方法的问题是过滤器74非常昂贵。因此，尽管这一方法是可行的，但需要将所使用的过滤器74的数目减到最少以便降低成本。
与使用以上方法相比，将部分真空或负压施加到过滤器74的排气端口65的益处为，所施加负压增大气体经过过滤器74的流动速率且减小过滤器74上游的气压。由此，壳体70、冷凝器袋40和/或容器16在其由聚合薄膜组成的情况下仍然可以安全地使用于流体处理系统10中，因为所述系统可以在较低压力下操作。尽管在一些实施例中，如下文所论述，可能仍然有必要使用多个并联的过滤器74以适应鼓泡气体的高流动速率，但通过将部分真空/负压施加到每一过滤器74的排气端口，可能需要显著较少的过滤器或较小的过滤器，由此使成本减到最小。将部分真空/负气压施加到过滤器74的排气端口65的额外益处为其延长过滤器74可以使用的生产寿命。即，在将负气压施加到过滤器74的排气端口65时，过滤器74可以使用较长时间。通过使用过滤器较长时间，需要较少或较小的过滤器，这有助于将成本减到最小。还独立于所使用的过滤器组合件、冷凝器系统和流体容器的类型而实现以上益处。即，即使过滤器组合件、冷凝器系统和流体容器形成为可以在高气压下操作的刚性结构，将负压施加到过滤器组合件的排气端口也会降低所需要的过滤器的数目或大小。
真空泵185施加到排气端口65的部分真空/负压通常维持在某一值，以使得过滤器74上游的气压为正且在如先前论述的优选操作范围内，即，通常在0.1kPa与2kPa之间。如果部分真空/负压过大，那么过滤器74上游的气压可以为负或足够低，以致壳体74B收缩而抵靠过滤器70B，由此限制气体经过过滤器70B的流动。使冷凝器袋40和/或容器16收缩还可能会限制气体流动且不利地影响其它操作条件。在壳体70、冷凝器袋40和/或容器16足够刚性以致其可以耐受负压而不收缩的情况下，可以增大所施加部分真空/负压以在壳体70、冷凝器袋40和容器16中的一者或多者内产生负压。
真空泵185可以呈多种不同配置且以数个不同方式使用，以实现所需部分真空/负压且维持所需气体流动速率。真空泵185通常包括正排量泵，例如旋转叶片泵或隔膜泵。然而，也可以使用其它类型的泵。
真空泵185还可以包括可变排量泵或固定排量泵。可以直接控制可变排量泵以调整其产生的部分真空。相比之下，固定排量泵仅操作以产生恒定的部分真空。然而，可以在应用期间通过使真空转向环境(例如，调整单独气体到真空管线中的递送)来调节所产生的恒定部分真空。举例来说，在真空泵185为固定排量泵的情况下，三通控制阀门182可以与传递管线180耦合。空气粒子过滤器178借助于传递管线179与控制阀门182耦合。结果，来自周围环境的空气可以穿过空气粒子过滤器178、穿过传递管线179，且接着通过穿过控制阀门182而进入传递管线180中。因此，尽管真空泵185可以产生恒定的部分真空，但通过使用控制阀门182来调节从环境经由传递管线179进入传递管线180的空气量，可以调节施加到过滤器74的排气端口65的部分真空或负压。所属领域的技术人员将了解，可以通过使用两个或更多个二通控制阀来复制单个三通控制阀门的功能性，且本发明设想多种不同阀门配置可以用来实现所需功能性。此外，真空泵185可以是设施泵，系统的其余部分经由设施内的真空界面与所述设施泵连接。设施泵和若干其它类型的真空泵可能不需要管线179。在这些情形下，阀门182可以是二通阀门而非三通阀门。
与真空泵185为可变排量泵的排量泵相比，可以消除控制阀门182、传递管线179和空气粒子过滤器178，且可以通过直接控制真空泵185的操作来调节由真空泵185产生的部分真空的量。应了解，本发明还设想，额外安全阀门和/或冗余阀门(尽管不是强制性的)可以并入到以上系统中且可能是有益的。
在一个实施例中，可以通过检查与传递管线180耦合的压力表189来手动地调节施加到过滤器74的排气端口65的真空的量。即，基于压力表189的读数，操作者可以调整真空泵185的操作，或在适用的情况下调整控制阀门182以便调整所施加的部分真空。
在一个替代自动化实施例中，真空泵185、压力表189和/或控制阀门182可以与计算机处理器190电耦合，如先前所论述，所述计算机处理器还与检测容器16内的气压的压力传感器33电耦合。在此实施例中，计算机处理器190可以基于从压力表189和压力传感器33接收的输入而自动地调整所施加的部分真空。举例来说，在流体处理系统10操作时，过滤器74缓慢地开始填塞，这增大过滤器74上游的气压。此外，可以通过增大鼓泡到容器16中的气体的流动速率来增大过滤器74上游的气压。过滤器74上游的气压还可以由于操作条件的启动、关闭和改变而改变。
计算机处理器190可以经编程以监视由压力传感器33检测的压力且自动地调整真空泵185和/或控制阀门182的操作，以使得容器16、冷凝器袋40和/或壳体70内的气压维持在所需操作范围内。即，随着压力在容器16内增大，可以调整真空泵185以产生较高真空，或可以调整控制阀门182以限制空气到传递管线180中的流动，且由此也产生较高真空。继而，增大施加到过滤器74的排气端口65的部分真空增大经过过滤器74的气体流动速率，且因此降低容器16内的气压。应了解，由附接到容器16的压力传感器33检测的气压也大致为冷凝器袋40和壳体70内的气压。由此，压力传感器33还可以位于壳体70(图3)的隔室与容器16的顶部空间25之间的气流中的任何位置。
如还在图1中所描绘，第二真空泵185A可以通过辅助管线194耦合到传递管线180。在需要的情况下，可以通过打开辅助管线194上的阀门195并启动第二真空泵185A来增大所施加真空。在需要时，可以出于容量或冗余而类似地将额外真空泵附接到传递管线180。阀门195和第二真空泵185A可以与计算机处理器190电耦合以实现自动化操作。
如先前所提及，单个过滤器74可能不能够处理所有鼓泡气体，同时将过滤器74上游的压力维持在所需范围内，即使在部分真空施加到过滤器74时也是如此。这可以部分地归因于以下事实：过滤器74在流体处理期间逐渐地阻塞。因此，多个过滤器74可以并联地流体耦合到真空泵185。具体来说，图5中描绘过滤器组合件66C、66D和66E，其可以各自与过滤器组合件66A或66B相同，如本文中先前所论述。在任何实施例中，每一过滤器组合件66C到66D包含在壳体70内的单独过滤器74。在其它实施例中，可以并联地使用其它数目个过滤器组合件66，例如2个、4个、5个或更多。每一过滤器组合件66C到66D具有分别与对应管状气体管线区段216A到216C耦合的进气端口64。继而，每一气体管线区段216A到216C与气体管线68流体耦合。气体管线68可以与冷凝器系统36耦合，或可以直接与容器16耦合。每一过滤器组合件66C到66D还具有分别与对应管状气体管线区段218A到218C耦合的排气端口65。继而，每一气体管线区段218A到218C与传递管线180流体耦合。在使用期间，过滤器组合件66C到66D中的两者或更多者可以同时操作以过滤来自容器16的气体且接收来自真空泵185的部分真空/负压。或者，阀门220A到220C可以分别与气体管线区段218A到218C耦合，且与计算机处理器190电耦合。流体处理系统可以最初在气体仅穿过过滤器组合件66C到66D中的一者或多者的情况下操作。然而，随着过滤器插入且容器16内的压力增大，可以通过计算机处理器190打开后续阀门220，以使得过滤器组合件66C到66D上游的气压维持在所需操作范围内。
图6中描绘过滤器组合件66F的另一替代实施例。过滤器组合件66F与66B之间的相同元件由相同参考字符识别。过滤器组合件66F包含壳体70C，所述壳体包括歧管区段224和四个从其突出的隔开的套筒226A到226D。壳体70C由聚合薄膜组成，且可以按与先前论述的壳体70B相同的方式和相同的材料形成。进气端口64B与歧管区段224耦合，而排气端口65B1到65B4分别附接到套筒226A到226D的自由端。每一排气端口65B1到65B4可以与先前论述的排气端口65B相同。过滤器74B1到74B4分别附接到每一排气端口65B1到65B4，以便收纳在对应套筒226A到226D内。每一过滤器74B1到74B4可以与先前论述的过滤器74B相同。
在使用期间，进气端口64B与气体管线68(图1)耦合，用于直接从容器16或经过冷凝器系统36接收气体。继而，每一排气端口65B1到64B4与对应气体管线区段耦合，所述气体管线区段与传递管线180耦合且馈通到真空泵185。由此，真空泵185可以将负压施加到排气端口65B1到64B4和对应过滤器(过滤器74B1到74B4)中的每一者。过滤器74B1到74B4可以同时使用以过滤气体。或者，可以选择性地夹持关闭套筒226A到226D以防止气体穿过其中，且接着随后打开。由此，过滤器74B1到74B4可以连续地用来过滤经过其中的气体。应了解，过滤器组合件66F可以形成有2个、3个或5个或更多个套筒，其中每一套筒收纳单独过滤器74。
返回到图1，阀门184、截留器186和压力传感器188在过滤器组合件66与真空泵185之间在隔开的位置处与传递管线180耦合。阀门184用来在气体管线180中的压力变为正或超过预定正值时选择性地从所述气体管线释放气体。举例来说，如果真空泵185停止操作或传递管线180被关闭或以其它方式阻断，那么在适当时，气压可以在过滤器组合件66的壳体70、冷凝器袋40和/或容器16内积聚。如先前论述，这些结构内的高压可能会使得聚合薄膜和/或由其形成的接缝破裂，由此允许污染物进入无菌环境且最终染污流体24。
阀门184作为压力释放阀门而操作以自动地释放气压，以使得系统中不存在故障。为此，阀门184可以包括例如止回阀(包含球形止回阀、隔膜止回阀或摆动止回阀)的无源阀门，其在达到正压力或预定正压力时自动地打开。气体穿过阀门184，且接着排放到环境。在其它实施例中，阀门184可以包括通过计算机处理器190操作的有源阀门。举例来说，阀门184可以包括与计算机处理器190电耦合的电动阀门、气动阀门或液压阀门。处理器190经编程以使得在气体管线180内的压力变为正或超过预定正值(如由压力传感器188所测量)时，计算机处理器190打开阀门184，直到气体管线180内的压力下降到可接受值。阀门184可以接着自动地关闭。接着在气体管线180内的压力再次开始升高时，可以重复所述过程。在其它实施例中或结合以上内容，阀门184可以经配置以在气体管线180内检测(例如经由压力传感器188(下文论述)或与气体管线180耦合的某一其它压力传感器)到正压力或预定压力时自动地打开。在再一实施例中，阀门184可以包括例如标准球阀或闸阀的手动阀门，其在气体管线180内的压力超过预定阀门时手动地打开。在又其它实施例中，计算机处理器190可以替换为与压力传感器33、控制阀门182和/或泵185连通且具有反馈控制机制(例如电子、气动或以其它方式，使得能够控制上文所论述的系统)的其它类型的控制元件。控制元件可以集成到控制阀门182和/或泵185中。
截留器186是任选的，且用来收集可能冷凝在气体管线180内的流体。从截留器186取得的经冷凝流体可以装纳在存储器皿192中用于后续弃置或处理，或可以直接经过连接到截留器186的流体管线馈送回到容器16。截留器186有助于确保冷凝于传递管线180中的流体不会无意地从系统排放且经冷凝流体不会破坏下游值或泵。
如先前所提及，压力传感器188感测传递管线180内的压力。压力传感器188可以连线到计算机处理器190。或者，来自压力传感器188的读数可以经由发射器187传达到计算机处理器190。压力传感器188可以用来控制阀门184的操作，如上文所论述。或者，阀门184可以通过直接或经过气体管线耦合到腔室16的单独压力传感器188来操作。相关控制元件可以附接到或集成到阀门184和/或单独压力传感器188中，或可以远程地耦合到其上，例如经过无线通信。
在一个示范性实施例中，中央真空源可以同时并联地耦合到多个不同的流体处理系统。举例来说，图7中描绘包括并联地耦合到流体处理系统10A到10C的中央真空源408的系统。中央真空源408可以包括一个或多个个别真空泵185，如上文所论述，所述真空泵一起操作以形成单个真空源。在一个应用中，真空源408可以连续运行。每一流体处理系统10A到10C包括流体容纳系统400、任选的冷凝器系统402、过滤器组合件404和控制器406。
流体容纳系统400可以包括容器16、用于混合容器16内的流体的构件以及上文关于容器16所论述的其它元件和/或替代者。冷凝器系统402可以包括冷凝器系统36和其替代者，其在上文加以论述且以与冷凝器系统36利用容器16操作的方式相同的方式利用流体容纳系统400操作。过滤器组合件404包括过滤器组合件66和上文所论述的其替代者，其以与过滤器组合件66利用冷凝器系统36或容器16操作的方式相同的方式利用冷凝器系统402或直接利用流体容纳系统400操作。控制器406包括上文所论述的替代控制系统，例如处理器190、阀门182和压力传感器33，其用来基于流体容纳系统400内的气压或某一其它预定值来自动地调节部分真空从中央真空源408到过滤器组合件404的施加。
与对于每一流体处理系统10A到10C具有单独控制器406相比，单个控制器406可以调节所有流体处理系统10A到10C。此外，尽管图7示出利用中央真空源408操作的三个流体处理系统10A到10C，但在其它实施例中，2个、4个、5个、6个或更多个流体处理系统可以利用单个中央真空源408操作。以上配置提供可以跨越设施中的多个工作站共享且因此消除对于单独真空泵的需要的单个连续真空源。
进行测试以确定在真空装置应用于生物反应器的废气过滤器的情况下可以实现的穿过过滤器的气流容量的预期改善。
材料及方法：
出于比较正常流动与真空辅助气体过滤的目的，选择两个不同筒式过滤器类型的样本：1)使用聚偏二氟乙烯(PVDF)的Meissner过滤器，其具有0.2微米孔额定值和2.5英寸指定长度；以及2)使用聚乙烯(PE)的Zenpure过滤器，其具有0.2微米孔额定值和2英寸的指定长度。过滤器容纳在不锈钢过滤器外壳内。为模仿生物反应器袋的排气流动，使用500slpm Alicat质量流量控制器(MFC)来计量空气到不锈钢过滤器壳体中的已知流动速率。压力计放置在过滤器之前(在MFC与过滤器之间)和过滤器之后(在过滤器与真空泵之间)。在过滤器测试之前，评估不装载过滤筒的情况下的过滤组合件以验证组合件中固有的背压不会使结果失真，并且还关闭排气管线以确认组合件防漏。在正常气流下测试每一过滤器中的一者，其中穿过过滤器的气体简单地排放到大气。还利用将负压施加到过滤器外壳的出口端口的Becker VT4.40旋转叶片真空泵来测试每一过滤器中的一者。真空泵在冒口(全真空，无流动)处产生23inHg的真空(-11.3psi)的真空。在测试实际气流期间，过滤器的入口与出口之间的差通常小于3psi(差量)。
结果：
结果在图8呈现的图表中阐述且是基于12.35psi绝对压力和75℃室温的环境条件。PVDF Meissner过滤器对于添加真空的情况产生显著的改良。具体来说，在0.5psi背压下，经过过滤器的气流从208slpm增大到高达430slpm，增大了207％。PE Zenpure过滤器产生了甚至更显著的改良。具体来说，在0.5psi背压下，经过过滤器的气流从58slpm增大到290slpm，增大了500％。
结果表明了优于正常流动过滤的显著改善且确认了成本节省和性能改善两者的可能性。在海平面处操作此系统与在测试实验室的4200英尺高度相比将可能改善性能高达16％。还应认识到，能够具有较大质量流速的较大真空泵将证明在按比例扩大期间是有益的，且可能能够利用10英寸过滤器长度支持>1000slpm的气流，同时操作背压小于0.5psi背压的所需处理限制。
在不脱离本发明精神或基本特征的情况下，可以其它具体形式体现本发明。所描述的实施例被视为在所有方面均仅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含义和范围内的所有变化均涵盖在其范围内。

Claims (24)

1.一种用于过滤气体的方法，所述方法包括：
使气体鼓泡经过容器的隔室内的液体；
使所述鼓泡气体从所述容器穿过过滤器组合件的气体过滤器；以及
将部分真空施加到所述气体过滤器，以使得所述部分真空辅助经过所述气体过滤器抽取所述鼓泡气体。
2.根据权利要求1所述的过滤方法，其中所述容器包括柔性袋。
3.根据权利要求1所述的过滤方法，基于在所述气体过滤器上游的所述鼓泡气体的压力读数而自动地调节所述部分真空的所述施加。
4.根据权利要求1所述的过滤方法，其进一步包括基于所述容器内的气压的所感测值调节所述部分真空的所述施加。
5.根据权利要求1所述的过滤方法，其中所述液体包括包含介质和其中悬浮的细胞或微生物的培养物。
6.根据权利要求1所述的过滤方法，其中所述过滤器组合件包括：
壳体，其由限定隔室的柔性聚合薄膜组成；以及
所述气体过滤器，其至少部分地安置于所述壳体的所述隔室内。
7.根据权利要求1所述的过滤方法，其进一步包括：
使所述鼓泡气体从所述容器穿过多个气体过滤器，所述多个气体过滤器彼此并联地安置，所述气体过滤器为所述多个气体过滤器中的一者；以及
将所述部分真空施加到所述多个气体过滤器中的每一者，以使得所述部分真空辅助经过所述多个气体过滤器抽取所述气体。
8.根据权利要求1所述的过滤方法，其进一步包括使鼓泡气体穿过冷凝器组合件以在使所述气体穿过所述气体过滤器之前从所述气体移除湿气。
9.根据权利要求8所述的过滤方法，其中所述冷凝器组合件包括所述气体穿过的柔性袋。
10.根据权利要求1所述的过滤方法，在所述气体的鼓泡期间将所述容器内的所述气压维持在0kPa与10kPa之间的范围内。
11.根据权利要求1所述的过滤方法，其进一步包括将所述气体过滤器的气体进气端口与所述气体过滤器的气体排气端口之间的压力差维持在0.5kPa与50kPa之间的范围内，所述气体排气端口具有施加到其上的所述部分真空。
12.根据权利要求1所述的过滤方法，其进一步包括使所述气体鼓泡经过所述液体，以使得所述气体基于所述容器的容积而以0.001到2.5容器容积每分钟的流动速率穿过所述容器的所述隔室。
13.一种用于过滤气体的系统，其包括：
容器，其具有经配置以装纳液体的隔室；
第一过滤器组合件，其包括第一气体过滤器，所述第一过滤器组合件与所述容器耦合，以使得气体可以从所述容器的所述隔室传递到所述第一气体过滤器；以及
第一真空泵，其与所述第一过滤器组合件耦合，以使得在所述第一真空泵启动时，产生部分真空，所述部分真空辅助从所述容器经过所述第一气体过滤器抽取所述气体。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述容器包括柔性袋。
15.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括：
压力传感器，其经定位以感测所述容器的所述隔室内的气压；以及
计算机处理器，其与所述压力传感器和所述第一真空泵电连通。
16.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括：
压力传感器，其经定位以感测所述容器的所述隔室内的所述气压；
控制阀门，其流体连通地安置于所述第一过滤器组合件与所述第一真空泵之间；以及
控制元件，其与所述压力传感器和所述控制阀门连通。
17.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一过滤器组合件包括：
壳体，其由限定隔室的柔性聚合薄膜组成；以及
所述第一气体过滤器，其至少部分地安置于所述壳体的所述隔室内。
18.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括与所述第一过滤器组合件耦合的第二真空泵。
19.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括包括第二气体过滤器的第二过滤器组合件，所述第二过滤器组合件与所述第一过滤器组合件并联地与所述柔性袋耦合，以使得气体可以从所述柔性袋的所述隔室传递到所述第二气体过滤器，所述第一真空泵与所述第二过滤器组合件耦合。
20.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括在所述柔性袋与所述第一过滤器组合件之间与所述柔性袋耦合的冷凝器组合件，所述冷凝器组合件包括：
冷凝器袋，其与所述柔性袋和所述第一气体过滤器流体耦合；以及
冷凝器嵌板，其安置为邻近于所述冷凝器袋且与冷冻器耦合。
21.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括：
气体传递管线，其在所述第一过滤器组合件上的排气端口与第一真空泵之间延伸；以及
压力释放阀门，其在所述第一过滤器组合件与第一真空泵之间与所述气体传递管线耦合，在所述气体传递管线内的气压为正或达到预定正值时，所述压力释放阀门打开以将气体从所述气体传递管线释放到大气。
22.根据权利要求13所述的系统，其进一步包括：
第二容器，其具有经配置以装纳液体的隔室；
第二过滤器组合件，其包括第二气体过滤器，所述第二过滤器组合件与所述第二容器耦合，以使得气体可以从所述第二容器的所述隔室传递到所述第二气体过滤器；以及
所述第一真空泵，其与所述第二过滤器组合件耦合，以使得在所述第一真空泵启动时，产生部分真空，所述部分真空辅助从所述第二容器经过所述第二气体过滤器抽取所述气体。
23.一种用于过滤气体的系统，其包括：
过滤器组合件，其包括：
壳体，其由聚合薄膜组成且限定隔室；
进气端口，其与壳体耦合且与所述隔室连通；以及
第一过滤器，其包括多孔过滤器主体，气体可以穿过所述过滤器主体且排气端口与所述过滤器主体耦合，所述第一过滤器与所述壳体耦合，以使得所述过滤器主体至少部分地安置于所述壳体的隔室内且使得从所述进气端口经过所述壳体的所述隔室传递到所述排气端口的所述气体必须穿过所述过滤器主体；以及
真空泵，其与所述第一过滤器的所述排气端口耦合，以使得在所述真空泵启动时，部分真空施加到所述排气端口。
24.根据权利要求23所述的系统，其进一步包括：
气体传递管线，其在所述第一过滤器的所述排气端口与所述真空泵之间延伸；以及
压力释放阀门，其在所述第一过滤器与真空泵之间与所述气体传递管线耦合，在所述气体传递管线内的气压为正或达到预定正值时，所述压力释放阀门打开以将气体从所述气体传递管线释放到大气。
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