CN113286643B - 中空纤维过滤系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了将传感器集成到生物加工系统中的设备和方法，并且有利地不需要对这些系统进行重大的重新设计。本公开描述了一种用于交替切向流过滤的组件。该组件还包括经由端口插入泵壳体的第一半球中的传感器。在各种实施例中，端口包括三叶草连接器，并且传感器可选地通过插塞插入到端口中，所述插塞设定尺寸为基本上封闭所述端口并且将传感器放置成与泵壳体中的流体接触。

Description

中空纤维过滤系统和方法

相关申请的优先权

本申请要求2019年1月10日提交的标题为“HOLLOW FIBER FILTRATION SYSTEMSAND METHODS”的美国临时申请No.62/790,808的优先权。前述申请通过引用以其整体并入本文并用于所有目的。

技术领域

本公开总体上涉及过滤系统，并且更具体地涉及交替切向流过滤单元，其包括传感器，例如用于感测活细胞。

背景技术

过滤通常用于分离、澄清、改性和/或浓缩流体溶液、混合物或悬浮液。在生物技术、制药和医疗行业中，过滤对于药物、诊断和化学品以及许多其它产品的成功生产、加工和分析至关重要。作为示例，过滤可用于对流体进行灭菌，并将复杂的悬浮液澄清成过滤的“透明”部分和未过滤的部分。类似地，悬浮液中的成分可以通过去除或“过滤”悬浮介质来浓缩。此外，通过适当选择过滤器材料、过滤器孔隙尺寸和/或其它过滤器变量，已经开发了许多其它专门用途。这些用途可能涉及从各种来源选择性分离成分，包括微生物培养物、血液以及可能是溶液、混合物或悬浮液的其它流体。

生物制品的生产过程已经通过大量的过程强化得到了发展。生产重组蛋白、病毒样颗粒(VLP)、基因治疗颗粒和疫苗的真核细胞和微生物细胞培养物现在都包括能达到107细胞/ml或更高的细胞生长技术。在这些细胞密度下，有效去除代谢废物并用额外的营养物更新培养物变得至关重要。这是在一些生物反应器系统中实现的，称为“灌注系统”，通过交替切向流中空纤维过滤(ATF)。在这些系统中，中空纤维过滤器被放置成与生物反应器处于流体连通，并且通过过滤器的流体流由比如交替隔膜泵等交替泵驱动。该系统可以受控于控制器，其可以基于预编程序列或响应于来自一个或更多个传感器的信号来操作泵。

更一般地，在交替切向流系统中使用传感器来监测和/或控制其中的过程可能是有用的或理想的。可能有用的传感器包括温度传感器、pH传感器、O₂部分压力传感器(O2P)和基于频率阻抗的生物质传感器。然而，尽管希望将传感器结合到这些系统中，但是仍然需要集成这些传感器的流体处理系统和方法。

发明内容

本公开提供了将传感器集成到生物加工系统中的设备和方法，并且有利地不需要对这些系统进行重大的重新设计。在一个方面，本公开涉及一种流体过滤组件，其包括具有用于与流体储存容器流体连接的第一端的过滤器壳体、可设置在过滤器壳体内的过滤器滤芯、以及连接在过滤器壳体第二端的泵组件，其中该组件包括泵壳体，该泵壳体限定第一和第二半球，使得第一半球在流体上连接到过滤器壳体并包括端口。泵壳体包括固定在第一和第二半球之间的柔性隔膜。该组件还包括经由端口插入泵壳体的第一半球中的传感器。在各种实施例中，端口包括三叶草连接器，并且传感器可选地通过插塞插入到端口中，所述插塞设定尺寸为基本上封闭所述端口并且将传感器放置成与泵壳体中的流体接触。替代地或附加地，传感器可以插入端口中并结合到泵壳体的第一半球。在一些情况下，隔膜可在第一和第二位置之间移动，例如通过比如活塞等机械致动器，或者通过向泵壳体的第二半球施加正压或负压。在一些情况下，泵壳体的第一和第二半球可以包括沿径向延伸的凸缘，其定向成使得在它们被夹紧在一起时，沿径向延伸的凸缘的相对面的表面彼此接触。

另一方面，本公开涉及一种生物加工流体处理组件，其包括柱形固定器，该柱形固定器包括孔眼和设置在孔眼内并固定到固定器的传感器。传感器可以通过结合操作固定到夹具，或者如果孔眼包括三叶草端口，传感器可以通过插入孔眼内的插塞固定到固定器，当孔眼关闭时，其被夹在三叶草端口内。

鉴于以下公开内容，其它方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

附图说明

附图示出了迄今为止为其原理的实际应用而设计的公开方法的优选实施例，附图中：

图1a和图1b是根据本发明的交替切向流过滤系统的示意图；

图2是用于图1的系统的泵和过滤器组件的侧视图；

图3是沿着图2的线3-3截取的图2的泵和过滤器组件的剖视图；

图4是图3所示的泵和过滤器组件的局部详细视图；

图5是与图1的系统一起使用的泵和过滤器组件的替代实施例的等距视图；

图6是根据本公开的某些实施例的泵和过滤器传感器组件的侧视图；

图7是图6所示的泵和过滤器传感器组件的剖视图；

图8是根据本公开的某些实施例的传感器组件配件的剖视图；

图9是图8所示的传感器组件配件的侧视图；

图10是根据本公开的某些实施例的传感器组件配件的剖视图；

图11是图10所示的传感器组件配件的侧视图；并且

图12a和图12b示出了根据本公开的某些实施例的传感器组件的剖视组装视图(12a)和分解视图(12b)。

具体实施方式

交替切向流过滤器

参考图1a和图1b，在根据本公开的某些流体过滤系统中，处理容器2经由流体连接器连接到过滤器容纳隔室4。容器2可以是用于待过滤流体的任何合适的容器。例如，它可以是生物反应器、发酵器或任何其它容器，非排他性地包括可以容纳液体的缸、桶、罐、瓶、烧瓶、容器等。该容器可以由任何合适的材料组成，比如塑料、金属(比如不锈钢)、玻璃等。流体连接器用于将流体从储存容器引导到过滤器容纳隔室的入口端。

流体连接器可以包括容器端口6，其适于使流体流入和流出容器，附接到接头8，其进而连接到过滤器容纳隔室4的入口端。合适的端口非排他性地包括本领域公知的任何卫生、防漏配件，比如压缩、标准Ingold或卫生型配件。合适的接头非排他性地包括管道、管子、软管、中空接头组件等。为了穿透到容器的下侧，最优选的流体连接装置是如图所示的L形管道。根据容器和工艺的配置和要求，接头可能从一个系统到另一系统有所不同。接头8经由适当的阀10和12 连接到容器端口6和过滤器容纳隔室4的入口端。接头8可以通过合适的夹具比如三夹式卫生配件等附接到阀10和12。这并不排除使用其它合适的连接。过滤器容纳隔室4包括过滤器壳体16，其保持可更换的过滤器元件滤芯18。如果相应的配件之间不匹配，阀10和壳体16之间的连接可以是直接的或间接的。在一个示例中，如果壳体16包含2.5英寸的卫生端，而阀10包含1/2卫生端，则可以使用2.5×1/2英寸的卫生适配器13来连接两端。

过滤器容纳隔室4优选具有入口端20和出口端22。入口端20直接附接到阀10，而出口端22例如借助于夹具连接到隔膜泵24。用于过滤器容纳隔室的壳体的合适材料非排他性地包括塑料、金属(比如不锈钢)、玻璃等。合适的可移除过滤器元件非排他性地包括中空纤维过滤器、网筛过滤器等。过滤器元件可以可选地在过滤过程之前、之中或之后从流体过滤系统中移除。合适的中空纤维过滤膜或网筛过滤器通常可从各种供应商处获得。

隔膜泵24用于将流体从容器2通过过滤器容纳隔室4中的过滤器18移动到泵24中，然后使流体从泵24通过过滤器回流动到容器2。这样，通过过滤器 18产生流体的交替切向流。在过滤器18是中空纤维滤芯的情况下，过滤器18 的两端，即入口端20和出口端22被密封在壳体壁上，以防止滞留物和滤液的混合。

隔膜泵24包括由泵壳体26，其被内部隔膜32分隔成第一和第二内部腔室 28和30。隔膜是柔性的，并且优选通过防漏、卫生配件固定在壳体内。隔膜可以在厚度上是均匀的，或者可以根据工艺要求在厚度或形状上略微有所不同。在一个示例中，在隔膜的中心处形成较厚区域。较厚区域可以面向隔室28。在排放循环或灭菌过程中，当隔膜被压入排放/空气入口端口中时，这种较厚区域将为隔膜提供额外的结构支撑。

在一些情况下，如图1a所示，隔膜泵可以气动启动。隔膜泵具有入口端，流体通过该入口端从过滤器容纳隔室4的出口端22流动到泵24的第二内部腔室30。泵腔室28隔离并包含用于驱动泵24内的隔膜而不污染相邻腔室30中的流体内容物的机构。该泵由通过可逆输入/排放管线34交替供给的气体(比如空气)气动驱动。输入/排放管线34经由连接器附接到泵24，使得当气体通行穿过管线34时，它被喷射到泵的第一腔室28中，并以气体充注第一腔室28，使腔室膨胀并在朝向和穿过过滤器18的方向上冲洗第二腔室30中的任何流体。典型地，但不排他地，压缩空气受控地添加穿过34可用于膨胀腔室28，相反地，减小相邻泵腔室30中的容积，将内容物从腔室30驱动到容器2。当气体穿过管线34比如被真空源(未示出)沿指示的排放方向吸回时，隔膜32被拉向气体入口。腔室28的体积减小，允许流体从容器2流动穿过过滤器模块18并进入膨胀腔室30中。对穿过管线34的空气的双向流动控制可以通过微处理器控制合适的3通或4通电磁阀(未示出)来得到调节。这个动作重复从容器2通过过滤器和腔室30来回抽吸流体，导致交替流切向地穿过过滤器18。连接到气体输入/ 排放管线34的腔室28可以包含疏水过滤器，用于允许比如空气等气体自由流动穿过管线34，同时防止液体流动穿过其中。流体过滤系统优选地还包括控制器，用于控制隔膜在泵壳体内的运动。图1a - 1b 示出了交替切向流控制器。该控制器可以包括压力测量装置，比如压力换能器，其用于监测和/或调节腔室28 和30中相对于处理容器2的压力。它可用于通过触发切换和控制隔膜在泵壳体内的膨胀和收缩来触发气体经由管线34流动进出腔室28的反转，并因此触发流体流动进出腔室30。切换隔膜运动的其它方式，比如使用接近开关，也在本发明的构思内。应指出的是，泵腔室28和30不必具有相同的尺寸，也不必如图所示为球形。它们可以通过如图所示的交替切向流(ATF)控制器被调整到工艺要求。作为结果，通过过滤器来回流动的流体得到控制。例如，当处理动物细胞时，如果腔室28膨胀到隔膜32被压靠在腔室30的内泵壁上的程度，则细胞可能会被损坏。为了最大限度地减少或防止细胞滞留在泵壁和隔膜之间，腔室30 壁可以具有比腔室28的壁的半径稍大的半径。由于隔膜32具有与腔室28相同的半径，腔室28的膨胀不需要将隔膜驱动到腔室30的壁，并且在隔膜和泵壁之间保持足够的空间。腔室28的受控膨胀、隔膜材料的选择以及传感器的使用 (如果需要)可以精确地控制隔膜在泵中的位置。

隔膜泵也可以被机械地而不是气动地致动。在一个示例性配置中，柱塞致动系统可以包括控制器和双向移动装置，比如伺服电机、凸轮、气动或电动致动器。应当理解的是，柱塞致动系统(比如伺服电机、凸轮、气动或电动致动器)将经由连接/断开联接器连接到柱塞泵，并且将在使用地得到应用。因此，柱塞致动系统不会被消毒。

柱塞泵具有：液体侧，其密封到过滤器壳体半球；以及外侧，其具有在柱塞中心对称地定位的机械连接联接器。柱塞材料可以是橡胶、医疗级热塑性材料、硅树脂或其它合适的弹性材料。柱塞在“拉动”循环中的运动产生吸力(即抽吸液体趋向或进入泵)，在“推动”循环中实现液体取出或排出(即将液体推离或推出泵)。在拉动和推动模式中，柱塞泵的冲程距离可以被预先确定和/或适当调整，以适应过滤器组件的特定尺寸。在一些实施例中，冲程距离可以由比如线性编码器等装置自动控制。

致动系统和柱塞可以通用于所有可用尺寸的过滤器组件。在一些实施例中，泵尺寸的确认可以自动重置冲程距离以适合特定的过滤器组件尺寸。由于每个泵尺寸的行程距离不同，致动行程将被设置用于最大的泵尺寸，其需要最长的冲程。任何其它尺寸的泵都将具有较短的冲程，因此行程将根据特定的泵冲程要求得到调整。较小过滤器组件的泵冲程将从末端“推动”位置开始，“拉动”行程的距离将对应于特定过滤器尺寸所需的适当容积。

移动速度可以是用户直接输入控制模块的独立设定的一部分，也可以由可选的配方决定。一个柱塞“推动”和“拉动”运动代表泵循环。每分钟循环数代表柱塞泵流量，通常以每分钟的升数来测量。每分钟更多或更少的循环将提供更高或更低的泵流量。所需的泵流量可以被手动输入，也可以是工艺配方的一部分。

现在参考图1b ，流体过滤系统包括处理容器2，其经由流体连接器连接到泵和过滤器组件4。容器2可以是用于容纳待过滤流体的任何合适的容器。例如，它可以是生物反应器、发酵器或任何其它容器，非排他性地包括可以容纳液体的缸、桶、罐、瓶、烧瓶、容器等。处理容器2可以由任何合适的材料组成，比如塑料、金属(比如不锈钢)、玻璃等。流体连接器用于将处理容器2在流体上联接到泵和过滤器组件4。

流体连接器可以包括连接到处理容器2的容器端口6，以及管道8的适当部分，该管道进而连接到泵和过滤器组件4的入口端。容器端口6可以是本领域公知的任何合适的卫生、防漏配件，比如压缩、标准Ingold或卫生型配件。可选地，管道8可以包括管子、软管、中空接头组件等。此外，管道8可以包括适当的阀10和12，用于选择性地隔离或允许容器2与泵和过滤器组件4之间的流动。

在图示的实施例中，通过处理容器2的头板90提供容器端口6。汲取管91 用于将处理容器2中的液体连接到管道8。应当理解的是，管道8不必须是刚性的，并且柔性连接件95可以有助于形成和断开容器2和过滤器组件4之间的连接。在一些实施例中，过滤所得液体可以通过管线50从过滤器组件4得到收集。所得液体可以通过液位控制机构恢复，该液位控制机构启动附加泵47以通过管线51将液体泵入容器中。

泵和过滤器组件4包括过滤器壳体16，其保持过滤器元件滤芯18。壳体16 可以包括流体收获端口44，其适于从壳体移除过滤的流体。收获管线50可以联接到流体收获端口44，并且可以包括阀62和滤液泵46，用于控制从系统中移除过滤流体。壳体16中的压力可由压力阀或换能器52监测，所述压力阀或换能器通过监测端口45联接到壳体。

泵和过滤器组件4可以包括过滤器壳体16和与其联接的柱塞泵24。过滤器壳体可以具有入口端20和出口端22。入口端20可以例如经由阀10和适配器 13附接到管道8。出口端22可以连接到柱塞泵24，如将在后面更详细地描述的。

过滤器壳体16可以由塑料、金属(比如不锈钢)、玻璃等制成。合适的可移除过滤器元件滤芯18(用于可重复使用的过滤器壳体)或完整的永久壳体(用于一次性系统)包括中空纤维过滤器、网筛过滤器等。在一个非限制示例性实施例中，过滤器元件滤芯18是中空纤维过滤器。根据本公开，泵和过滤器组件4可以被构造成一次性使用(即用后即弃)，且过滤器壳体16、过滤器滤芯18和柱塞泵24 作为一体组件一起提供。

将泵和过滤器组件4设置为一次性(用后即弃)组件存在各种优点。例如，组件可以用最少的操作来建立，并且不需要用户进行清洁或灭菌，因为部件是以无菌的形式提供的，并且在准备工作和组装最少的情况下就可以使用。由于减少了劳动力和用户的操作以及消除了长高压釜循环，这可以实现成本节约。此外，在其使用结束时，该组件可以不经清洗而轻易丢弃。用后即弃组件降低了操作人员污染和组装的风险，并且不需要过长的操作/灭菌验证程序。与不锈钢或玻璃单元相比，组件的部件也可以更轻、更易于运输、更便宜并且占用更少的存储空间。

图2示出了示例性泵和过滤器组件4，其包括封装过滤器(未示出)和柱塞泵 24的过滤器壳体16。在一个非限制示例性实施例中，泵和过滤器组件4是用于过滤存储在处理容器中的流体的一次性一体组件。泵和过滤器组件4可以包括入口端20、出口端22、流体收获端口44和用于联接压力阀或换能器的监测端口45，如前所述。可以提供取样端口，用于将取样阀(未示出)联接到过滤器壳体 16。

取样阀可用于各种目的，包括对柱塞泵24中的流体质量进行取样，将液体或气体注入泵或从泵中排出，以及将消毒蒸汽注入系统和/或从系统中去除所产生的蒸汽冷凝物。例如，取样阀可适于将空气注入系统中，以在过滤器系统从处理容器分离之前将液体从系统排出到处理容器中；相反，它可以用于在开始交替切向流之前从系统清除空气。

柱塞泵24可以包括壳体部分100和致动器部分102。如图3和图4中更详细示出的，壳体部分100可以包括联接在一起的刚性部分104和柔性部分106。柔性部分106也可以联接到致动器部分102，使得柔性部分106能响应于致动器部分的启用而相对于刚性部分104移动。致动器部分102可包括气缸壳体103 和从动杆部分138，其可在气缸壳体内选择性地移动。如下文将更详细描述的，伺服电机、凸轮、气动或电动致动器可用于在箭头“A”和“B”的方向上选择性地移动杆部分138，以使柱塞泵以期望的方式移动流体通过过滤器壳体16。

从图3和图4中可以看出，壳体部分100的刚性部分104的上端108联接到过滤器壳体16的下端110，以便允许流体在其间自由流动。在图示的实施例中，刚性部分的上端108包括外螺纹112，其被设定尺寸并且构造成与过滤器壳体16的下端110的内螺纹114配合。O形环116设置在刚性部分104的上端表面118与过滤器壳体16的下端表面120之间，以提供两者之间的流体密封接合。应当理解的是，尽管公开了螺纹连接，但是在不背离本公开的精神的情况下，可以使用其它联接和密封配置。此外，可想到的是壳体部分100的刚性部分104可以形成为过滤器壳体16的一体部分。

如图4中最佳看出的，外壳部分100的刚性部分104和柔性部分106均可以是钟形构件，其可以联接在一起，从而为壳体部分提供球形，该球形具有由刚性部分和柔性部分的相应内表面限定的内部容积132。刚性部分104和柔性部分 106分别具有沿径向延伸的凸缘122、124。凸缘122和124的组合、柱塞的柔性部分106的相应“O”形环特征以及柔性部分的硬度确保由夹具(称为“螺母”)130 固定的一体连接。在一些实施例中，柔性部分106可以由包覆模制在刚性部分 104上的弹性体形成，因此消除了对夹具部分的需求。

柔性部分106可以具有钟形、手风琴形或波纹管形。如将理解的，柔性部分 106的膨胀或收缩可以产生真空和压力，其是启动流体在柱塞泵24和处理容器 2之间的运动所需的。内部柱塞表面(液体接触区域)之间的摩擦可以通过柱塞形状设计来减轻。例如，当柔性部分106移动到冲程的每个末端位置(即，下面解释的底端位置“BEP”和顶端位置“TEP”)时，柱塞的内表面将不处于接触。

柔性部分106可以包括设置在其底表面之中或之上的柱塞接合部分134。柱塞接合部分134可以包括用于接收致动器部分102的杆部分138的凹部136。在图示的实施例中，柱塞接合部分134与过滤器壳体16的中心对齐。如此配置，致动器部分102在箭头“A”的方向上的运动导致柔性部分106相对于刚性部分 104的均匀变形。

当致动器部分102沿箭头“A”的方向(即朝向刚性部分104)驱动杆部分138 时，柔性部分106变形并朝向刚性部分移动。在一个实施例中，杆部分138被驱动以将柔性部分106从底端位置“BEP”移动到顶端位置“TEP”。如将理解的，当柔性部分106处于底端位置时，壳体部分100的内部容积132是第一值，而当柔性部分处于顶端位置时，壳体部分100的内部容积是第二值，其中第二值小于第一值。因此，当杆部分138将柔性部分106从底端位置向顶端位置时(即箭头“A”的方向)移动时，柔性部分迫使容纳在壳体部分100中的液体向上进入过滤器壳体16并返回到容器2中。相反，当杆部分138将柔性部分106从顶端位置向底端位置时(即沿箭头“B”的方向)移动时，液体从容器2中被抽出，穿过过滤器壳体16中的过滤器滤芯18，并进入壳体部分100中。

如在图4和5中看出的，在一些实施例中，致动器部分102以及柱塞泵24 的操作可以经由控制器140自动化。控制器可以包括适当的处理器和相关的存储器(未示出)。处理器可以根据一组期望的循环参数(例如，冲程距离、冲程速率) 来执行用于致动柱塞泵24的指令。致动器部分102可以包括线性编码器(未示出)，其可以监测杆部分138的位置，并向处理器和/或控制器140的其它部件提供相关的位置信息。杆部分138的位置可以在柱塞泵24的整个致动循环中被监测。因此，控制器140可以监测柔性部分106的末端位置(底端位置和顶端位置)，并且可以使用该信息来确定和/或控制特定时间段内的流体容积排量。由于泵24的杆部分138与柔性部分106之间的机械接合，在致动过程的任何点上，冲程距离都能以比较高的置信度得知。

在一些实施例中，冲程距离(即杆部分138和柔性部分106在给定方向上移动的距离)可以由控制器预设，并且取决于所使用的特定泵和过滤器组件4的尺寸。使用致动器部分102的线性编码器，控制器140可以适当地控制冲程距离并将其限制在预定值。以这种方式，控制器140和致动器部分102可以通用于所有可用尺寸的泵和过滤器组件。为每个过滤器预设一个自动冲程距离是防止柱塞短行程或超行程的一种方便方法。

控制器140对特定泵和过滤器组件尺寸的确认可导致冲程距离的自动重置。可以在控制器140中直接输入或以其它方式设置冲程速度，或者由配方或适当的算法决定。

致动器部分102和控制器140之间的连接被图示为硬连线，但是应当理解的是，这两者可以无线连接。控制器可以具有交互界面，其可以允许用户控制冲程距离、冲程移动曲线、柱塞泵的流量以及与过滤器组件的功能相关的任何辅助装置的控制。

在使用中，当通过致动器部分102驱动柔性部分106时，柱塞泵可以产生穿过过滤器滤芯的交替切向流。柱塞泵可以在处理容器和柱塞泵之间来回产生液体(比如培养悬浮液)的可逆流动。例如，通过在箭头“A”的方向上移动泵的柔性部分106(即从底端位置到顶端位置)，产生从壳体部分100的内部容积132穿过过滤器滤芯到处理容器的流动。柔性部分106的运动将液体从壳体部分100 的内部容积132排出，使液体移动趋向处理容器，并在一个方向上产生切向流。最终过滤后的产品例如通过蠕动泵穿过端口移除。相反，当泵的柔性部分106沿箭头“B”的方向(即从顶端位置到底端位置)移动时，壳体部分100的内部容积132中的压力相对于容器中的压力降低。因此，流动路径发生反向，并且液体从处理容器流回壳体部分100的内部容积132，从而产生相反方向的切向流。最终过滤后的产品例如通过蠕动泵穿过端口移除。从泵到处理容器的流动以及从处理容器到泵的返回完成一个循环。

柱塞泵和处理容器之间的循环速率和流量将主要取决于泵的配置和用于调节循环的控制机构。

图5示出了单个致动器部分102，其用于同时致动一对泵和过滤器组件4a、 4b，包括泵24a、24b、过滤器壳体和相应的过滤器18a、18b。虽然图示的实施例示出了用于致动两个泵和过滤器组件4a、4b的单个致动器部分102，但是应当理解的是，更多数量的泵和过滤器组件可以受控于单个致动器部分102，其进而可以受控于单个控制器。在这种配置中，单个致动器部分102连接到刚性连杆103a、103b，其以前述方式经由连接用联接器连接到泵24a、24b的柔性部分 106a、106b。这种配置的泵送致动与图1-4中描述的致动相同。

传感器、传感器组件和配件

在许多细胞培养过程中，需要监测某些过程变量，比如温度、pH值、光密度或浊度和/或活细胞密度。本公开的各种实施例满足了对如上所述的连续切向流过滤系统和方法的需求。在一些情况下，过滤器和/或泵配件上的现有连接端口在主动过滤运行期间用作传感器接收器。适配器可用于将端口适配成与传感器一起使用。例如，如下文更详细描述的，用于三叶草连接器的一个示例性适配器包括“插塞”结构，其包括用于夹紧的三叶草凸缘和内部部分，其固定传感器并可选地将其放置在配件内的流体路径之中或附近。

本公开的系统和方法克服了许多技术挑战。首先，它们允许在不损害端口完整性的情况下，改用交替切向流配件上的现有端口。在交替切向流运行期间，配件必须能够承受显著的压力或冒着污染和/或结构失效的风险。因此，本文公开的适配器可以利用尺寸、形状和机械性能与本领域目前使用的三叶草端口垫圈相似的凸缘。其次，它们不会在流体流中引入死区。在一些情况下，这是通过以下方式来实现的：调整适配器的尺寸和形状，以与它被部署于其中的配件的内部表面齐平。

转向图6和图7，交替隔膜泵和切向流过滤壳体600包括端口610，比如三叶草端口。该端口包括传感器615和适配器620，这两者将在下面更详细地描述。

图8和图9描绘了线性配件700，其包括传感器715和适配器720。这些与上述适配器620的不同之处在于，它们在适配器720和固定器700的壁上的孔眼或插槽之间使用了平面接口725。平面接口725可以包括任何合适的结合材料，包括但不限于压敏粘合剂、环氧或其它反应性聚合物材料，或者比如公螺纹和母螺纹等配合结构。平面接口725也可以是任何合适的形状，例如环形或盘形，并且可以是实心的或被孔洞、狭槽穿孔，以使传感器715与配件等中的流体处于流体接触。配件700还可选地包括一个或更多个凸缘端710，其可以与另一个固定器配合，例如通过三叶草夹具。

接下来，图10和图11描绘了线性配件800，其与上述配件的不同之处在于它们使用了用于三叶草端口820的适配器或插塞825。适配器或插塞825包括与可选垫圈816配合的凸缘826。配件还可选地包括一个或更多个凸缘端810，如上所述。

图12a和图12b示出了传感器910和适配器920被部署到其中的三叶草端口900的组装和分解剖视图。三叶草端口900包括夹具930、密封帽940，其包括凸缘，其设定尺寸和设定形状为适于在端口900被密封时配合在夹具930内。密封帽940还包括孔眼，其设定尺寸为适于安装传感器910，并且可选地，通过例如干涉配合来固定传感器910。为了实现传感器910的固定，密封帽940可以包括倒角或凸缘，其被构造成与传感器910的相应部分配合。适配器920是插塞结构，其包括凸缘921，其在使用夹具930进行密封时与密封帽940的凸缘部分和配件凸缘950配合。适配器920还包括齐平表面922，其与包括端口900的固定器的内部表面960齐平。齐平表面922可选地包括孔眼、穿孔、狭槽等，以允许传感器接触固定器中的流体；为了防止传感器910插入夹具中过远，适配器920可选地包括凸缘、倒角或其它结构。

结论

虽然本公开聚焦于少数示例性实施例，但是在不背离如所附权利要求书中限定的公开配置的精神和范围的情况下，对所描述的实施例的许多修改、变更和改变是可能的。因此，希望的是本发明不限于所描述的实施例，而是具有由所附权利要求书及其等同方案的语言限定的全部范围。

Claims (13)

1.一种流体过滤组件，包括：

过滤器壳体，其具有用于与流体储存容器进行流体连接的第一端；

过滤器滤芯，其能置于所述过滤器壳体内；

泵组件，其联接在所述过滤器壳体的第二端，所述泵组件包括：

泵壳体，其限定第一和第二半球，第一半球在流体上连接到所述过滤器壳体并包括端口；和

隔膜，其固定在所述泵壳体中介于第一和第二半球之间；和

传感器，其经由所述端口插入所述泵壳体的第一半球中，其中所述传感器经由夹具和密封帽联接到所述泵的第一半球，所述密封帽包括凸缘，所述凸缘设定尺寸和设定形状为适于在所述端口被密封时配合在所述夹具内。

2.根据权利要求1所述的流体过滤组件，其中，所述端口包括三叶草连接器。

3.根据权利要求2所述的流体过滤组件，其中，所述传感器通过插塞插入所述端口中，所述插塞设定尺寸为基本上封闭所述端口，并将所述传感器放置成与所述泵壳体中的流体接触。

4.根据权利要求1所述的流体过滤组件，其中，所述隔膜能在第一和第二位置之间移动。

5.根据权利要求4所述的流体过滤组件，其中，所述隔膜通过所述第二半球的压力变化在所述第一和第二位置之间移动。

6.根据权利要求4所述的流体过滤组件，其中，所述隔膜通过机械致动器在所述第一和第二位置之间移动。

7.根据权利要求1所述的流体过滤组件，其中，所述泵壳体的第一和第二半球各自包括沿径向延伸的凸缘，使得在被夹紧在一起时所述沿径向延伸的凸缘的相对面的表面彼此接触。

8.根据权利要求1所述的流体过滤组件，其中，所述密封帽包括孔眼，其设定尺寸为适于在其中接收所述传感器。

9.根据权利要求8所述的流体过滤组件，其中，所述传感器经由与所述孔眼的干涉配合固定到所述密封帽。

10.根据权利要求8所述的流体过滤组件，进一步包括适配器，所述适配器包括被配置为在使用所述夹具进行密封时与所述密封帽的凸缘和配件凸缘配合的凸缘。

11.根据权利要求10所述的流体过滤组件，其中，所述适配器包括齐平表面，所述齐平表面被配置为与包括所述端口的所述第一半球的内部表面齐平设置。

12.一种应用于根据权利要求1至11中任一项所述的流体过滤组件的生物加工流体处理组件，包括：

柱形固定器，其包括孔眼；和

传感器，其设置在所述孔眼内并固定到所述固定器；其中所述传感器经由夹具和密封帽联接到所述固定器，所述密封帽包括凸缘，所述凸缘设定尺寸和设定形状为适于配合在所述夹具内。

13.根据权利要求12所述的生物加工流体处理组件，进一步包括插入所述孔眼内的插塞。

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