CN116547079A - 用于分离生物组分的离心分离器和滑架以及使用方法 - Google Patents
用于分离生物组分的离心分离器和滑架以及使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于分离生物组分的滑架(700)，包括：壳体(701)，该壳体界定隔室(708)，该隔室由安装平台(709)部分地界定；和装载组件(800)，该装载组件固定到该壳体以便与该隔室连通。该装载组件(800)包括具有顶表面的对准板(808)，该顶表面具有凹入于其中的腔体(814)，该腔体与该隔室连通；驱动转子(15)，该驱动转子可旋转地设置在该对准板下方并且至少部分地围绕该腔体，该驱动转子包括一个或多个磁体；电机(169)，该电机联接到该驱动转子，以用于使该驱动转子围绕该腔体选择性地旋转；和安装件，该安装件至少部分地围绕该驱动转子并且与该隔室连通，该安装件包括安装板，该安装板具有从其竖立的一个或多个安装元件，该安装件可在升高位置与第二降低位置之间移动，在该升高位置中，该安装板与该对准板对准，在该第二降低位置中，该安装板设置在比该对准板低的高度处。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年11月19日提交的美国临时申请第63/115,938号和2021年7月7日提交的美国临时申请第63/219,339号的权益，所述美国临时申请以具体引用的方式并入本文中。
背景技术
1.技术领域
本公开涉及在生物生产工业中使用的离心分离器，并且更具体地，涉及用于分离生物流体、固体、混合物、溶液和悬浮液的单次使用的连续流动离心分离器，并且涉及可将分离器结合到其中的模块化滑架。
2.背景技术
生物反应器和发酵罐用于生长各种不同类型的生物悬浮液。这类悬浮液被广义地定义为包含细胞或微生物和它们悬浮于其中的液体培养基。一旦悬浮液充分生长，通常将生物悬浮液分离成组分，并且然后收获分离的组分用于后续分析或使用。离心是在各种细胞、细胞器和生物聚合物(包括溶解或分散在生物悬浮液中的蛋白质、核酸、脂质和碳水化合物)的隔离或分析期间经常采用的一种技术。
在一种离心方法中，将大量的悬浮液从生物反应器或发酵罐分配到开顶式瓶子中。然后通过手动施加盖将瓶子关闭，并且然后使用离心机转子使其旋转。由转子的旋转产生的离心力导致悬浮液内的固体(例如细胞或微生物)朝向瓶子的底部沉淀出来，而较轻组分朝向瓶子的顶部收集。一旦将瓶子从离心机转子中取出，就将较轻组分从瓶子中倒出以进行收获，随后将固体从瓶子中取出以进行收获。
尽管上述方法是有效的，但是它具有许多缺点。举例来说，在上述方法中，瓶子被重复使用。因此，在每次使用之后，有必要对每个瓶子进行清洁和灭菌。此过程费时、劳动密集并且需要特殊灭菌设备，比如高压釜。此外，尽管在每次使用之间将瓶子清洁和灭菌，但是瓶子仍被用作开顶式容器。因此，当悬浮液初始地分配到瓶子中时，悬浮液和瓶子的内部都开放地暴露于周围环境。继而，当从瓶子中移除分离的组分时，再次使分离的组分开放地暴露于周围环境。这种开放地暴露于环境增加悬浮液和/或分离的组分被污染的可能性。因此可能需要后续的纯化步骤，以从分离的组分中的一种或两种组分中去除任何污染物。除了上述内容之外，在常规系统中可能难以从瓶子中将轻质组分与较重组分有效地分离，而在两者之间没有某种混合。
此外，因为上述方法通过连续地分离一定容积的悬浮液的离散部分来操作，所以该方法不能在需要具有连续流动灌注系统的情况下使用。同样，当需要收获细胞/微生物以诸如在接种物中重复使用时，将细胞/微生物从反应器中延长取出以进行分离会对细胞/微生物造成压力并且降低其活性。
在上述内容的一个备选方案中，提供了具有腔体的离心机转子，该腔体具有入口和出口。在离心机转子旋转时，悬浮液通过入口递送到腔体中。悬浮液的较重组分抵靠转子的外壁收集在腔体内，而较轻组分通过出口流出腔体。一旦确定量的较重组分已被收集在腔体内，就停止悬浮液的流入并且从腔体中移除一部分较重组分。然后重新开始流入，并且重复该方法，直到整批悬浮液已经充分分离。然后对离心机转子的腔体进行清洁和灭菌以用于下一批悬浮液。
尽管该后一种方法比第一种方法更高效，但是它仍具有许多缺点。举例来说，该后一种方法仍以分批模式收集较重组分，因此不能在连续流动灌注系统中发挥作用。另外，因为细胞/微生物收集在转子内，所以细胞/微生物再次在反应器外维持较长时间，这会降低它们的活性。离心机转子通常也是一件非常稳固的机器，其主要由金属制成并且具有组装的许多不同零件。一旦转子的使用结束，就必须对其进行清洁和灭菌以便随后使用。因此，离心机转子既生产成本高昂，又需要大量劳动力来维护。
因此，在本领域中需要解决以上和其他现有缺点中的全部或一些缺点的改进分离器、系统和方法。
发明内容
本公开的第一独立方面包括用于分离生物组分的滑架，该滑架包括：
壳体，该壳体界定隔室，该隔室由安装平台部分地界定；和
装载组件，该装载组件固定到壳体以便与隔室连通，装载组件包括：
对准板，该对准板具有顶表面，该顶表面具有凹入于其中的腔体，该腔体与隔室连通；
驱动转子，该驱动转子能够旋转地设置在对准板下方并且至少部分地围绕腔体，驱动转子包括一个或多个磁体；
电机，该电机联接到驱动转子，以用于使驱动转子围绕腔体选择性地旋转；和
安装件，该安装件至少部分地围绕驱动转子并且与隔室连通，安装件包括安装板，该安装板具有从其竖立的一个或多个安装元件，安装件能够在升高位置与第二降低位置之间移动，在该升高位置中，安装板与对准板对准，在该第二降低位置中，安装板设置在比对准板低的高度处。
一个另选实施方案还包括：
门道，该门道形成在壳体上并且与隔室连通；和
门，该门安装在壳体上，门能够在打开位置与关闭位置之间移动，在该打开位置中，门道被开放地暴露，在该关闭位置中，门覆盖门道。
在另一实施方案中，凹口凹入壳体的外部表面中并且在壳体的侧面与门道之间延伸，凹口界定通道，无论门是处于打开位置还是处于关闭位置，该通道都与隔室连通。
另一实施方案还包括：
安装平台，该安装平台具有延伸穿过其的开口；和
装载组件，该装载组件被固定到壳体，使得对准板与延伸穿过安装平台的开口对准。
在另一实施方案中，当安装件处于升高位置时，安装平台的顶表面的至少一部分、对准板的顶表面和安装板的顶表面水平地对准。
在另一实施方案中，装载组件还包括：
环形内套筒，该环形内套筒围绕开口，内套筒具有上端，该上端上安装有对准板；
接纳部，该接纳部从对准板的底表面延伸并且突出到环形套筒的开口中，接纳部界定腔体；和
驱动转子，该驱动转子至少部分地设置在内套筒的开口内。
另一实施方案还包括装载组件，该装载组件还包括围绕内套筒的环形外套筒，该外套筒具有上端，该上端上安装有安装板，外套筒和安装板能够相对于内套筒移动。
另一实施方案还包括：
支撑件，内套筒从该支撑件竖立；
枢转安装块，该枢转安装块在与内套筒间隔开的位置处固定到支撑件；
一对枢转臂，该一对枢转臂各自具有能够枢转地安装到枢转安装块的第一端，使得一对枢转臂沿着外套筒的相对侧延伸；和
一对支撑销，该一对支撑销从外套筒的相对侧向外突出并且与一对枢转臂中的对应枢转臂联接。
另一实施方案还包括线性致动器，该线性致动器定位成相对于内套筒选择性地升高和降低外套筒。
在另一实施方案中，一个或多个安装元件包括一个或多个L形夹子，该L形夹子从安装板竖立并且面向腔体。
另一实施方案还包括安装在壳体的外部表面上的一个或多个蠕动泵。
另一实施方案还包括安装在壳体的外部表面上的一个或多个夹管阀。
另一实施方案还包括安装在壳体的外部表面上的压力传感器、电导率传感器、流量计传感器、pH传感器、温度传感器或浊度传感器中的一者或多者。
本公开的另一独立方面包括用于分离生物组分的系统，该系统包括：
如上所述的滑架，该滑架具有或不具有上述或本申请内的任何另选特征；和
离心分离器，该离心分离器能够拆卸地设置在滑架的隔室内，离心分离器被支撑在装载组件的安装板上。
另一实施方案还包括第一流体管线，该第一流体管线流体联接到滑架的隔室内的离心分离器，第一流体管线从隔室传出并且能够拆卸地固定到壳体的外部表面。
在另一实施方案中，第一流体管线能够拆卸地联接到固定到壳体的外部表面的蠕动泵和/或夹管阀。
另一实施方案还包括安装在第一流体管线上的传感器，该传感器能够拆卸地插入到形成在壳体的外部表面上的电源插座中。
在另一实施方案中，离心分离器通过由驱动转子的一个或多个磁体产生的磁力至少部分地固定到安装板。
另一实施方案还包括：
离心分离器，该离心分离器包括：
分离定子，该分离定子界定室，分离定子具有底板，该底板具有从其向外突出的接纳部，该接纳部界定与分离定子的室连通的凹槽；
分离转子，该分离转子能够旋转地设置在分离定子的室内；
驱动联接件，该驱动联接件联接到分离转子并且从分离转子延伸，以便突出到接纳部的凹槽中；和
驱动器套筒，该驱动器套筒从分离定子的底板向外突出并且至少部分地围绕分离定子的接纳部；
其中离心分离器定位成使得分离转子的接纳部与对准板的腔体对准，并且一个或多个安装元件接合驱动器套筒。
在另一实施方案中，当安装板移动到降低位置时，分离定子的接纳部被接纳在对准板的腔体内，并且当安装板移动到升高位置时，分离定子的接纳部从对准板的腔体内移除。
在另一实施方案中，驱动器套筒具有一个或多个开孔或凹槽，一个或多个安装元件的一部分被接纳在该一个或多个开孔或凹槽中。
在另一实施方案中，在一个或多个安装元件接合驱动器套筒的情况下，将安装板移动到降低位置将离心分离器刚性地锁定到滑架的壳体。
本公开的另一独立方面包括用于分离生物组分的方法，该方法包括：
将离心分离器定位在如上所述的滑架的安装平台的顶表面上，该滑架具有或不具有上述或本申请内的任何另选特征；
在壳体的隔室内横向移动离心分离器，使得离心分离器被支撑在安装件的安装板上，并且安装元件接合离心分离器；
将安装板移动到降低位置，使得离心分离器相对于对准板降低，在安装板移动到降低位置时，离心分离器的驱动联接件被接纳在对准板的腔体内；以及
启动电机以使驱动转子旋转，该驱动转子使离心分离器的分离转子磁性地旋转。
在另一实施方案中，横向移动离心分离器包括在安装平台上靠近由驱动转子的一个或多个磁体产生的磁场横向滑动离心分离器，其中磁场辅助离心分离器的定位。
在另一实施方案中，将安装板移动到降低位置将离心分离器刚性地锁定到滑架的壳体。
在另一实施方案中，将离心分离器定位在安装平台的顶表面上的步骤包括：
使离心分离器穿过形成在壳体上的门道并且进入隔室中；以及
在离心分离器处于隔室内之后关闭覆盖门道的门。
在另一实施方案中，离心分离器定位在安装平台的顶表面上，使得与离心分离器联接的第一流体管线从壳体的隔室传出，该方法还包括将第一流体管线能够拆卸地固定到安装在壳体的外部表面上的夹管阀和/或蠕动泵。
本公开的另一独立方面包括离心分离器，该离心分离器包括：
分离定子，该分离定子界定室，分离定子具有入口开口、第一出口开口和第二出口开口；
分离转子，该分离转子界定隔室，分离转子至少部分地设置在分离定子的室内并且能够在室中围绕旋转轴线旋转，分离转子具有底板，该底板具有内部表面和相对的底表面，碗状件形成在底板的底表面上并且从该底表面向外突出，碗状件界定形成在底板的内部表面上的凹槽并且与分离转子的隔室连通；和
环形轴承组件，该环形轴承组件在分离定子与分离转子之间延伸，以便使得分离转子能够相对于分离定子旋转，环形轴承组件围绕碗状件的外部表面并且直接抵靠该外部表面设置，以便围绕凹槽的至少一部分。
在另一实施方案中，在操作期间，在入口开口与第一出口开口和第二出口开口之间流动的流体传递通过碗状件的凹槽，以便形成用于轴承的散热器。
另一实施方案还包括多个翅片，该多个翅片从底板的底表面向下突出并且远离碗状件径向向外突出。
本公开的另一独立方面包括离心分离器，该离心分离器包括：
分离定子，该分离定子界定室，分离定子具有入口开口、第一出口开口和第二出口开口；和
分离转子，该分离转子界定隔室，分离转子至少部分地设置在分离定子的室内并且能够在室中围绕旋转轴线旋转，重质组分收集凹槽和轻质组分收集凹槽在间隔开的位置处设置在分离定子与分离转子之间，重质组分收集凹槽与第一出口开口连通，并且轻质组分收集凹槽
与第二出口开口连通，分离转子包括：
底板；
侧壁组件，该侧壁组件从底板竖立并且围绕隔室，侧壁组件包括多条分离重质组分流体路径，该多条分离重质组分流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与重质组分收集凹槽连通；和
多个上分隔件，该多个上分隔件从侧壁组件径向向内突出到隔室中，以便至少部分地将隔室划分成多条分离轻质组分流体路径，该多条分离轻质组分流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与轻质组分收集凹槽连通，
其中每条轻质组分流体路径与分离重质组分流体路径中的至少两条分离重质组分流体路径连通，但与多条分离重质组分流体路径中的至少一些分离重质组分流体路径隔离。
在另一实施方案中，多条分离轻质组分流体路径中的每条分离轻质组分流体路径沿着长度延伸并且沿着它们的长度彼此隔离。
在另一实施方案中，多条分离重质组分流体路径中的至少一些分离重质组分流体路径与重质组分收集凹槽上游的多条分离重质组分流体路径中的其他分离重质组分流体路径隔离。
在另一实施方案中，每条轻质组分流体路径与分离重质组分流体路径中的两条或三条分离重质组分流体路径连通，但与多条分离重质组分流体路径中的其余部分隔离。
在另一实施方案中，侧壁组件包括环形外侧壁和被外侧壁围绕的环形内侧壁，多条分离重质组分流体路径被界定在内侧壁与外侧壁之间。
另一实施方案还包括在内侧壁与外侧壁之间延伸的多个分隔器，这些分隔器将重质组分流体路径彼此分离。
在另一实施方案中，外侧壁延伸到底板，并且内侧壁与底板间隔开。
在另一实施方案中，外侧壁的至少一部分具有截头圆锥形配置。
在另一实施方案中，内侧壁的至少一部分具有截头圆锥形配置。
在另一实施方案中，多个上分隔件从外侧壁和内侧壁径向向内突出。
另一实施方案还包括沿着旋转轴线设置在分离定子的隔室内的管状导管，该管状导管具有联接到分离定子的入口开口的第一端和相对的第二端。
另一实施方案还包括设置在分离转子的隔室内的分散构件，该分散构件具有位于底板上方的主体位置，使得在底板与分散构件的主体之间形成空间。
在另一实施方案中，分散构件具有居中穿过其的开口，导管的第二端联接到分散构件的开口或穿过该开口，导管被构造成使得从入口开口穿过导管的流体在形成于底板与分散构件的主体之间的空间中离开导管。
在另一实施方案中，多个上分隔件从导管径向向外延伸并且沿着分散构件的主体的顶表面延伸。
在另一实施方案中，分散构件的主体具有平板配置或截头圆锥形配置。
另一实施方案还包括在分散构件的主体与底板之间延伸的多个下分隔件，该多个下分隔件从分散构件的开口径向向外延伸。
在另一实施方案中，下分隔件延伸到侧壁组件并且与多个上分隔件中的对应上分隔件对准。
在另一实施方案中，导管的第二端设置在分离转子的外部并且可通过轴承组件旋转地固定到分离定子。
另一实施方案还包括：
驱动联接件，该驱动联接件固定到分离转子的底板以便从该底板向外突出；和
驱动转子，该驱动转子围绕驱动联接件，驱动转子在驱动联接件上产生磁场，使得驱动转子的旋转促进驱动联接件的旋转。
在另一实施方案中，驱动联接件设置在分离定子内，并且驱动转子设置在分离定子外部。
在另一实施方案中，分离转子还包括联接到侧壁组件的第一端的杆组件，该杆组件包括杆，该杆包括：
管状管口，该管状管口具有内部表面和相对的外部表面，该内部表面界定轻收集通道，该轻收集通道提供轻质组分流体路径中的每条轻质组分流体路径与轻质组分收集凹槽之间的流体连通；和
多个分隔件段，该多个分隔件段从管状管口的外部表面径向向外突出并且至少部分地界定多条重收集通道，该重收集通道与重质组分流体路径流体连通。
在另一实施方案中，杆组件还包括围绕杆的管状套筒，该管状套筒具有内部表面和相对的外部表面，其中多个径向间隔开的开口在内部表面与外部表面之间穿过管状套筒，多个开口中的每个开口在重收集通道与重质组分收集凹槽之间提供流体连通。
在另一实施方案中，套筒和杆包含不同材料。
在另一实施方案中，套筒的材料比杆的材料更具导热性。
在另一实施方案中，套筒包含金属，并且杆包含聚合物。
另一实施方案还包括设置在分离定子与套筒之间的一个或多个密封件。
另一实施方案还包括管状管口的第一端，该第一端远离旋转轴线径向向外张开并且终止于环形端面处，套筒抵靠管口的环形端面设置。
另一实施方案还包括设置在分离定子与分离转子之间的一个或多个轴承组件。
在另一实施方案中，分离定子的室在第一端与相对的第二端之间延伸，入口开口、第一出口开口和第二出口开口各自设置在第一端处或朝向第一端设置。
在本公开的任何独立方面，离心分离器包括：
分离定子，该分离定子界定室，分离定子具有入口开口、第一出口开口和第二出口开口；和
分离转子，该分离转子界定隔室，分离转子至少部分地设置在分离定子的室内并且能够在室中围绕旋转轴线旋转，分离转子包括：
底板；
侧壁组件，该侧壁组件从底板竖立并且围绕隔室，侧壁组件包括多条分离重质组分流体路径，该多条分离重质组分流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与第一出口开口连通；和
多个上分隔件，该多个上分隔件从侧壁组件径向向内突出到隔室中，以便至少部分地将隔室划分成多条分离轻质组分流体路径，该多条分离轻质组分流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与第二出口开口连通；和
杆组件，该杆组件与侧壁组件的第一端联接，杆组件包括：
杆，该杆由材料制成并且包括管状管口，该管状管口具有内部表面和相对的外部表面，该内部表面界定至少一条轻收集通道，该至少一条轻收集通道提供轻质组分流体路径与第二出口开口之间的流体连通；和
管状套筒，该管状套筒围绕杆并且具有内部表面和相对的外部表面，至少一条重收集通道设置在杆与套筒之间并且提供多条重质组分流体路径与第一出口之间的流体连通。
在另一实施方案中，管状套筒包括具有内部表面和相对的外部表面的第一散热区段，第一散热区段的内部表面直接界定至少一条重收集通道的一部分。
另一实施方案还包括设置在分离定子与管状套筒之间的密封件，该密封件直接抵靠套筒的第一散热区段的内部表面偏置。
在另一实施方案中，管状套筒包括具有内部表面和相对的外部表面的第二散热区段，第二散热区段的内部表面直接界定至少一条轻收集通道的一部分。
另一实施方案还包括设置在分离定子与管状套筒之间的密封件，该密封件直接抵靠套筒的第二散热区段的内部表面偏置。
在另一实施方案中，管状套筒由比杆的材料更具导热性的材料制成。
在另一实施方案中，管状套筒具有在其内部表面与外部表面之间延伸的小于2.5mm的厚度。
另一实施方案还包括：
杆还包括：多个分隔件段，该多个分隔件段从管状管口的外部表面径向向外突出；和
至少一条重收集通道，该至少一条重收集通道包括由多个分隔件段分离的多条重收集通道。
另一实施方案还包括管状套筒，该管状套筒具有第一端和相对的第二端并且具有多个径向间隔开的开口，该多个径向间隔开的开口在内部表面与外部表面之间穿过管状套筒以便设置在第一端与第二端之间，多个开口中的每个开口与多条重收集通道中的对应重收集通道对准，以便在重收集通道与第一出口之间提供流体连通。
另一实施方案还包括：
第一密封件，该第一密封件设置在分离定子与管状套筒之间，第一密封件在管状套筒的第一端处直接抵靠管状套筒的外部表面设置，以便在分离定子与管状套筒之间提供不透液密封；和
第二密封件，该第二密封件设置在分离定子与管状套筒之间，第二密封件在管状套筒的第二端处直接抵靠管状套筒的外部表面设置，
以便在分离定子与管状套筒之间提供不透液密封。
另一实施方案还包括设置在分离定子与分离转子之间的重质组分收集凹槽，该重质组分收集凹槽在上游与多条分离重质组分流体路径中的每条分离重质组分流体路径流体连通并且在下游与第一流体出口流体连通。
另一实施方案还包括设置在分离定子与分离转子之间的轻质组分收集凹槽，该轻质组分收集凹槽在上游与多条分离轻质组分流体路径中的每条分离轻质组分流体路径流体连通并且在下游与第二流体出口流体连通。
在另一实施方案中，多条轻质组分流体路径与多条重质组分流体路径分离并且设置在多条重质组分流体路径的径向内侧。
在本公开的任何独立方面，离心分离器包括：
分离定子，该分离定子界定室，分离定子具有入口开口、第一出口开口和第二出口开口；和
分离转子，该分离转子界定隔室，分离转子至少部分地设置在分离定子的室内并且能够在室中围绕旋转轴线旋转，分离转子包括：
底板；
侧壁组件，该侧壁组件从底板竖立并且围绕隔室，侧壁组件包括环形外侧壁和被外侧壁围绕的环形内侧壁，多条分离重质组分流体路径被界定在内侧壁与外侧壁之间，外侧壁包括具有带截头圆锥形配置的内部表面的上侧壁部分，上侧壁部分的内部表面相对于旋转轴线以在40°到50°之间的范围内的角度倾斜，多条分离重质组分流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与第一出口连通；和
多个上分隔件，该多个上分隔件从侧壁组件径向向内突出到隔室中，以便至少部分地将隔室划分成多条分离轻质组分流体路径，该多条分离轻质组分流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与第二出口连通。
在另一实施方案中，外侧壁延伸到底板，并且内侧壁与底板间隔开。
在另一实施方案中，内侧壁的至少一部分具有截头圆锥形配置。
另一实施方案还包括沿着旋转轴线设置在分离定子的隔室内的管状导管，该管状导管具有联接到分离定子的入口开口的第一端和相对的第二端。
另一实施方案还包括分散构件，该分散构件在底板上方的位置处设置在分离转子的隔室内，使得在底板与分散构件之间形成空间。
在另一实施方案中，分散构件具有居中穿过其的开口，导管的第二端联接到分散构件的开口或穿过该开口，导管被构造成使得从入口开口穿过导管的流体在形成于底板与分散构件之间的空间中离开导管。
在本公开的任何独立方面，离心分离器包括：
分离定子，该分离定子界定室，分离定子具有入口开口、第一出口开口和第二出口开口；和
分离转子，该分离转子界定隔室，分离转子至少部分地设置在分离定子的室内并且能够在室中围绕旋转轴线旋转，分离转子包括：
底板；
侧壁组件，该侧壁组件从底板竖立并且围绕隔室，侧壁组件包括环形外侧壁和被外侧壁围绕的环形内侧壁，外侧壁延伸到底板并且内侧壁与底板间隔开，多条分离重质组分流体路径被界定在内侧壁与外侧壁之间，多条分离重质组分流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与第一出口连通；
分散构件，该分散构件在底板上方的位置处设置在分离转子的隔室内，使得在底板与分散构件之间形成包括隔室的一部分的空间，分散构件具有顶表面和相对的底表面，开口在顶表面与底表面之间居中地穿过分散构件；
管状导管，该管状导管沿着旋转轴线至少部分地设置在分离定子的隔室内，管状导管具有联接到分离定子的入口开口的第一端和联接到分散构件的开口或穿过该开口的相对的第二端，导管被构造成使得从入口开口穿过导管的流体在底板与分散构件之间形成的空间中离开导管；
多个上分隔件，该多个上分隔件在内侧壁与分散构件的上表面之间延伸并且从管状导管径向向外突出，多个上分隔件将隔室的至少一部分划分成多条分离轻质组分流体路径，该多条分离轻质组分流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与第二出口连通；和
多个下分隔件，该多个下分隔件在底板与分散构件的下表面之间延伸并且与旋转轴线对准地从外侧壁径向向内突出，多个下分隔件至少部分地将空间划分成多条分离入口流体路径，该多条分离入口流体路径各自在上游与入口开口连通并且在下游与多条分离轻质组分流体路径和多条分离重质组分流体路径连通。
在另一实施方案中，多条分离入口流体路径中的每条分离入口流体路径与多条分离重质组分流体路径中的至少两条分离重质组分流体路径连通，但与多条分离重质组分流体路径中的至少一些分离重质组分流体路径隔离。
在另一实施方案中，外侧壁的至少一部分具有截头圆锥形配置，并且内侧壁的至少一部分具有截头圆锥形配置。
在另一实施方案中，上分隔件中的至少一些上分隔件延伸到外侧壁并且与下分隔件中的对应下分隔件相交。
在另一实施方案中，管状导管穿过分离转子的底板，并且多个下分隔件从导管径向向外突出。
在本公开的另一独立方面，用于分离生物悬浮液的方法包括：
在反应器的容器内生长悬浮液的生物细胞或微生物，悬浮液还包括生长培养基；以及
将悬浮液的入口流从反应器的容器传递到权利要求1、30、43或49中所述的离心分离器的入口开口，离心分离器将入口流分离成通过第一出口开口传出离心分离器的第一出口流和通过第二出口开口传出离心分离器的第二出口流，第一出口流具有比第二出口流大的密度或固体百分比。
另一实施方案还包括将第一出口流传递回反应器的容器中。
另一实施方案还包括将第一出口流传递到与反应器分离的收集容器中。
另一实施方案还包括连续操作离心分离器以将悬浮液分离成第一出口流和第二出口流至少20分钟、1小时、3小时、6小时、12小时、24小时或48小时的时间段。
另一实施方案还包括：
使用第一泵来控制离开第一出口开口的第一出口流的流动速率；
以及
使用第二泵来控制离开第二出口开口的第二出口流的流动速率。
另一实施方案还包括：
使用第一控制阀来控制离开第一出口开口的第一出口流的流动速率；以及
使用第二控制阀来控制离开第二出口开口的第二出口流的流动速率。
另一实施方案还包括在操作离心分离器的同时在反应器的容器内混合悬浮液。
在另一实施方案中，在入口流流入离心分离器中时，第一出口流和第二出口流同时流出离心分离器。
另一实施方案还包括将第二出口流传递到第二离心分离器中。
在本公开的另一独立方面，用于分离生物悬浮液的方法包括：
在反应器的容器内生长悬浮液的生物细胞或微生物，悬浮液还包括生长培养基；以及
将悬浮液的入口流从反应器的容器传递到离心分离器的入口开口，离心分离器将入口流分离成通过第一出口开口传出离心分离器的第一出口流和通过第二出口开口传出离心分离器的第二出口流，第一出口流具有比第二出口流大的密度或固体百分比。
在本公开的另一独立方面，用于分离生物组分的模块化系统包括：
滑架，该滑架包括形成具有壳体隔室的壳体的基部、侧壁和顶部；
电机，该电机至少部分地定位在壳体隔室中；
磁性驱动器，该磁性驱动器包括机械地联接到电机的驱动转子，该驱动转子包括界定腔体的内部表面和安装到该内部表面的至少一个磁体，该磁体产生磁场；和
离心分离器组件，该离心分离器组件包括：
定子，该定子包括形成定子室的基部、侧壁和顶部，定子包括流体入口端口和至少两个流体出口端口；
分离转子，该分离转子可旋转地联接到定子室并且与定子的入口端口和至少两个出口端口流体连通，分离转子形成分离容器；
驱动联接件，该驱动联接件包括机械地联接到分离转子并且从分离转子延伸的第一端和磁性地耦合到驱动转子的第二磁性端，该第二磁性端定位成靠近磁场以产生将分离转子的中心轴线与驱动转子的中心轴线对准的对准力；以及
其中定子室围绕分离转子和驱动联接件形成无菌密封和气密密封。
在另一实施方案中，磁性驱动器的至少一部分和驱动联接件布置在壳体隔室内。
在另一实施方案中，定子还包括形成容纳护罩的凹槽，该容纳护罩从定子的底表面延伸以接纳和容纳驱动联接件。
在另一实施方案中，定子包括安装表面，并且壳体包括安装夹子，该安装夹子从壳体的表面延伸并且接合安装表面以将定子机械地联接到壳体。
在另一实施方案中，安装夹子定位成向安装表面和定子施加向下的力。
在另一实施方案中，安装表面是凸缘、狭槽、腔体或弯管。
另一实施方案还包括装载组件，该装载组件包括：
安装平台，该安装平台联接到壳体隔室并且跨壳体隔室横向延伸，安装平台包括凹槽和可移动安装板，该可移动安装板联接到安装平台并且至少部分地定位在凹槽内；
安装夹子，该安装夹子从安装板的表面伸出；和
线性致动器，该线性致动器包括臂，该臂具有联接到可移动安装板的第一端；其中线性致动器被构造成移动臂和可移动安装板以将安装夹子移动到锁定位置和解锁位置中。
另一实施方案还包括入口泵，该入口泵联接到壳体隔室并且与定子的流体入口端口流体连通。
在另一实施方案中，入口泵是离心泵。
另一实施方案还包括至少一个出口泵，该至少一个出口泵联接到壳体隔室并且与至少两个流体出口端口流体连通。
在另一实施方案中，出口泵是蠕动泵。
在另一实施方案中，离心分离器组件通过磁场可拆卸地附接到壳体。
另一实施方案还包括与控制器进行有线或无线通信的可编程电源，该控制器包括存储器、处理器和非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质含有由处理器执行以控制可编程电源向电机供应电力的指令。
另一实施方案还包括与控制器进行有线或无线通信的可编程电源，该控制器包括存储器、处理器和非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质含有由处理器执行以控制可编程电源向入口泵和出口泵供应电力的指令。
在本公开的另一独立方面，用于分离生物组分的方法包括：
用入口泵通过入口管线将包含培养基和细胞或微生物的培养物从生物工艺贮器泵送到离心分离器，
其中离心分离器包括：定子，该定子具有入口端口、轻质出口端口、重质出口端口；和分离转子，该分离转子可旋转地联接到定子并且与入口端口、轻质出口端口和重质出口端口流体连通，以及
其中入口泵位于生物工艺贮器的下游和离心分离器的上游并且与生物工艺贮器和离心分离器流体连通；
用培养物将气体从入口管线、入口泵和离心分离器排出；
用浊度传感器测量离心分离器下游的浊度；以及
使分离转子旋转并且基于离心分离器下游的浊度来向培养物施加旋转力。
另一实施方案还包括用压力传感器测量离心分离器下游的压力，并且基于离心分离器下游的压力来向入口泵提供第一电力输入。
另一实施方案还包括：
基于离心分离器下游的浊度来向与轻质出口端口流体连通的轻质出口泵提供第一电力输入；以及
基于离心分离器下游的浊度来向与重质出口端口流体连通的重质出口泵提供第二电力输入。
另一实施方案还包括：
基于离心分离器下游的浊度和压力来向与轻质出口端口流体连通的轻质出口泵提供第二电力输入；以及
基于离心分离器下游的浊度和压力来向与重质出口端口流体连通的重质出口泵提供第三电力输入。
另一实施方案还包括将离心分离器可拆卸地装载到容置入口泵的滑架。
在另一实施方案中，可拆卸地装载离心分离器包括将离心分离器移动到滑架的表面处的磁场附近，该磁场提供将离心分离器联接到滑架的磁力。
另一实施方案还包括用入口压力传感器测量离心分离器的入口处的入口压力，并且当入口压力达到预定关闭入口压力时停止离心分离器的操作。
在另一实施方案中，入口泵是离心泵。
在本公开的另一独立方面，控制器包括存储器、处理器和非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质含有由处理器执行以进行以下操作的指令：
用入口泵通过入口管线将包含培养基和细胞或微生物的培养物从生物工艺贮器泵送到离心分离器，
其中离心分离器包括：定子，该定子具有入口端口、轻质出口端口、重质出口端口；和分离转子，该分离转子可旋转地联接到定子并且与入口端口、轻质出口端口和重质出口端口流体连通，以及
其中入口泵位于生物工艺贮器的下游和离心分离器的上游并且与生物工艺贮器和离心分离器流体连通；
用培养物将气体从入口管线、入口泵和离心分离器排出；
用浊度传感器测量离心分离器下游的浊度；以及
使分离转子旋转并且基于离心分离器下游的浊度来向培养物施加旋转力。
应理解，本文所述的独立方面中的每个独立方面可以包括与本文所述的其他独立方面相关地叙述的或如本文内的其他地方所述的任何特征、选项和可能性。
附图说明
现在将参考附图讨论本公开的各种实施方案。应理解，这些附图仅描绘了本公开的典型实施方案，并且因此不应被视为限制其范围。
图1为结合反应器和连续流动离心分离器的系统的示意图；
图2为可在图1的系统中使用的歧管组件的立面正视图；
图3为具有修改的流动控制部件的图1所示的系统的示意图；
图4为图1所示的离心分离器的一个实施方案的剖视图；
图5为图1所示的系统的修改型式的示意图；
图6为可在图1、图3和图5的系统中使用的离心分离器的顶部透视图；
图7为图6所示的离心分离器的底部透视图；
图8为图6所示的离心分离器的局部分解视图；
图9为图6所示的离心分离器的正面剖视图；
图10为图9所示的离心分离器的分离定子从转子组件分解出来的正视图；
图11为图10所示的分离转子的分解透视图；
图12为图11所示的分离转子的帽的底部透视图；
图13为图9所示的离心分离器的第一端的放大剖视图；
图14为图13所示的离心分离器的第一端的局部分解视图；
图15为图14所示的杆组件的分解视图；
图16为图14所示的组装零件的透视图；
图17为图11所示的插入件的底部透视图；
图18为图6所示的离心分离器的正面剖视图；
图19为沿着线19-19截取的图18所示的分离转子的剖视图；
图20为离心分离器的另选实施方案的正面剖视图；
图21为图20所示的分散构件的顶部透视图；
图22为离心分离器的另选实施方案的顶部透视图；
图23为图22所示的离心分离器的底部透视图；
图24为图22所示的离心分离器的剖视图；
图25为图22所示的离心分离器的局部分解视图；
图26为图25所示的分离转子的分解视图；
图27为图26所示的分离转子的基部的内部的透视图；
图28为图27所示的基部的底视图的透视图；
图29为图26所示的分散构件的顶部透视图；
图30为图29所示的分散构件的底部透视图；
图31为图26所示的圆盘的顶部透视图；
图32为图31所示的圆盘的底部透视图；
图33为图26所示的帽的底部透视图；
图34为图22所示的分离转子的周边边缘的放大剖面侧视图；
图35为图26所示的插入件的顶部透视图；
图36为图35所示的插入件的底部透视图；
图37为图22所示的离心分离器的上端的放大剖视图；
图38为图22所示的离心分离器的另一剖视图；
图39为图22所示的离心分离器的横向剖视图；
图40为另选分离转子的周边边缘的放大剖面侧视图；
图41为另一另选分离转子的周边边缘的放大剖面侧视图；
图42为与图22的离心分离器一起使用的滑架的前透视图；
图43为图42所示的滑架的后透视图；
图44为图42所示的滑架的立面侧视图；
图45为图42所示的滑架的立面后视图；
图46为门被移除的图42所示的滑架的前透视图；
图47为离心分离器被移除的图46所示的滑架的前透视图；
图48为图45所示的滑架的剖视图；
图49为处于降低位置的图42所示的滑架的装载组件的前透视图；
图50为处于升高位置的图49所示的装载组件的前透视图；
图51为图49所示的装载组件的后透视图；
图52为图49所示的装载组件的剖视图；
图53为与离心分离器联接的图49的装载组件的放大剖视图；
图54为集成在示例性生物生产工艺中的示例性离心分离器滑架的示意图；
图55A至图55C示出用于操作示例性离心分离器滑架的示例性工艺的工艺流程图；
图56示出用于操作示例性离心分离器滑架的示例性工艺的工艺流程图；
图57示出从利用装载在滑架上的示例性离心分离器运行的示例性分离工艺产生的工艺性能参数的条形图；并且
图58示出示例性压力-容积深层过滤曲线。
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装置、系统、方法或工艺参数，当然，这些装置、系统、方法或工艺参数可以改变。还应理解，本文所使用的术语仅用于描述本公开的具体实施方案的目的，而并非旨在以任何方式限制本公开的范围。
本文，无论是上文还是下文所引用的所有出版物、专利和专利申请特此通过引用以其全文并入本文，其程度就如同明确且单独地指明了每一个单独的出版物、专利或专利申请通过引用并入。
与“包括(including)”、“含有(containing)”或“特征在于(characterized by)”同义的术语“包含(comprising)”是包括性的或开放性的，并且不排除额外的未列举的元件或方法步骤。
需要注意的是，在本说明书和所附权利要求书中，除非内容有明确规定，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代。因此，例如，对“分隔件”的提及包含一个、两个或更多个分隔件。
如在说明书和所附权利要求书中所使用的，本文的方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“上部”、“下部”、“近侧”、“远侧”等仅用于指示相对的方向，而非旨在以其他方式限制本公开或权利要求书的范围。
在可能的情况下，在各附图中都使用了类似的附图标记。此外，元件和/或母元件的子元件的多个实例可以各自包括附加在所述元素数字上的单独的字母。举例来说，具体元件“10”的两个实例或具体元件的两个另选实施方案可以被标记为“10A”和“10B”。在所述情况下，可以使用不带有附加字母的元件标记(例如，“10”)来通常指代元件或这些元件中的任何一个元件的实例。包括附加字母的元件标记(例如，“10A”)可以用于指元件的特定实例或用于区分或强调元件的多种用途。此外，可以使用带有附加字母的元件标记来指代不带附加字母的元件或特征的另选性设计、结构、功能、实施方式和/或实施方案。同样，可以使用带有附加字母的元件标记来表示母元件的子元件。举例来说，元件“12”可以包括子元件“12A”和“12B”。
可以通过描述联接、附接和/或接合在一起的部件来说明本发明的设备和系统的各个方面。如本文所用，术语“联接”、“附接”和/或“接合”用于指示两个部件之间的直接连接，或在适当时通过中介或中间部件到彼此的间接连接。相比之下，当部件被称为“直接联接”、“直接附接”和/或“直接接合”到另一部件时，不存在中介元件。此外，如本文所用，术语“连接(connection/connected)”等不一定暗示两个或更多个元件之间的直接接触。
可以参考一个或多个示例性实施方案来说明本发明的设备、系统和方法的各个方面。如本文所用，术语“实施方案”意指“充当实例(example或instance)或说明”并且不一定应被解释为与本文所公开的其他实施方案相比是优选的或有利的。
除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语的含义与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。虽然在本公开的实践中可以使用与本文所述的类似或等效的多种方法和材料，但是本文中描述了优选的材料和方法。
一般来说，本公开涉及在生物生产工业中用于分离生物组分的离心分离器系统。更具体地，本公开涉及用于分离生物组分(诸如生物流体、固体、混合物、溶液和悬浮液)的离心分离器，该生物组分包含例如溶解或分散在生物混合物、溶液和悬浮液中的培养基、细胞、血液、血浆、细胞器、蛋白质、核酸、脂质、质粒、病毒载体、核酸和/或碳水化合物。离心分离器可以是用于分离生物组分的手动便携式的、单次使用的、连续流动的和/或封闭系统的离心分离器。本公开还涉及可结合这类离心分离器的方法、系统和模块化滑架。
尽管本文所公开的装置和方法主要被设计成用于与生物工艺一起使用，但是在期望使用离心机将固体与液体分离的情况下，本公开的装置和方法也可与非生物工艺一起使用。这类应用可见于化学品、药品、食物产品和其他产品的生产中。因此，本文阐述的分离生物组分并且收获分离的生物组分的讨论和实例也适用于并且应当被认为是分离非生物组分并且收获其分离的组分的公开内容。
示例性离心分离器系统/滑架可提供气密密封和无菌环境，以用于液体、固体、气体中的生物组分的连续流动分离和混合相分离。本文所公开的实施方案可以是模块化的、无菌的、便携式的和连续流动的离心分离器系统，包括离心分离器滑架，其提高了工艺效率、产品纯化和产量。
示例性离心分离器系统/滑架也可以是便携式的并且容易被输送到生物生产设施并且集成到生物生产工艺中(典型地在下游)以对生物制品进行纯化。为了解决一组不同的生物生产工艺、设备和控制要求，示例性离心分离器系统/滑架可以结合安装布置和单次使用的、一次性的且模块化的分离器以及容易安设和移除的其他部件，以增加连续流动离心分离的通用性、效率和产量。举例来说，在一个实施方案中，示例性安装布置可以包括控制器安装件、泵安装件、传感器端口、阀端口、端子和歧管、穿板式连接器、电机安装件、管座和电缆管理系统。这些安装件可有利于便携性、通用相容性和在广泛范围的生物生产工艺设备、管道、电缆、控制器、电机、泵、传感器和阀上简易安设。
另外，示例性离心分离器系统/滑架可以配备有装载组件，该装载组件可以将离心分离器磁性地、机械地和/或可释放地装载、安装、居中定位并且锁定到滑架。优选地，离心分离器是单次使用的且一次性的组件，其可以被容易且快速地移除、丢弃和用无菌分离器替换以增加连续流动工艺中的效率。
图1中描绘的是并入本公开的特征并且用于分离生物悬浮液或其他混合物并且收获其组分中的一种或多种组分的系统的一个示例性实施方案。更具体地，图1描绘了与连续流动离心分离器12流体联接的生物生产贮器10。生物生产贮器10被构造成用于生长生物悬浮液并且可以包括一个或多个生物反应器、发酵罐、储存贮器、流体管理系统、细胞培养设备或被设计成用于生长或生产细胞和/或其他生物制品的任何其他设备。这类其他设备的一个实例可包括由赛默飞世尔科技生产的Cell Factory多板生长室。还应理解，生物生产贮器10可以包括任何常规类型的生物反应器、发酵罐或细胞培养设备，诸如搅拌釜反应器、摇臂型反应器、桨式混合器反应器等。
在所描绘的示例性实施方案中，生物生产贮器10包括界定室16的容器14。容器14由刚性支撑壳体15支撑。设置在室16内的为液体悬浮液18。悬浮液18通常包含包括细胞或微生物的生物悬浮液和其中悬浮和生长细胞或微生物的生长培养基。作为实例且不受限制，悬浮液18可包括一种或多种生物组分，包括细菌、真菌、藻类、植物细胞、动物细胞、原生动物、线虫、质粒、病毒载体等。生长的一些常见生物制品的实例包括大肠杆菌、酵母、芽孢杆菌和CHO细胞。悬浮液18还可包括细胞治疗培养物，并且可包括需氧或厌氧且粘附或非粘附的细胞和微生物。可以使用本领域已知的不同培养基组合物来适应生长的特定细胞或微生物和期望的终产物。在一些用途中，生物生产贮器10仅主要用于使细胞生长和回收细胞以供随后使用(例如，从细胞本身制备疫苗材料)。但是在许多用途中，在生物生产贮器10中使细胞生长的最终目的为产生并且稍后回收从细胞输出到生长培养基中的生物产物(诸如重组蛋白)。通常也使用生物生产贮器10使细胞在母料中生长，以制备细胞的等分试样，用于随后用作为回收生物产物而生长的多个随后批次的细胞的接种体。
在一个示例性实施方案中，容器14包括柔性可塌缩袋。举例来说，容器14可包含一个或多个柔性、不透水聚合物膜(如低密度聚乙烯)片材。聚合物膜的厚度可为至少或小于0.02mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm或在前述厚度中的任意两个厚度之间的范围内。还可使用其他厚度。膜具有足够柔性，可将其卷成管而没有塑性变形，并且可在至少90°、180°、270°或360°的角度上折叠而没有塑性变形。
膜可包括单层材料或可包括两个或更多个层，将这些层密封在一起或分离以形成双壁容器。在层密封在一起的情况下，材料可包括层压或挤出材料。层压材料包含两个或更多个单独形成的层，这些层随后通过粘合剂固定在一起。可用于本公开的挤出材料的一个实例是可购自赛默飞世尔科技的Thermo Scientific CX3-9膜。Thermo Scientific CX3-9膜为在cGMP设施中生产的三层、9密耳的流延膜。外层为与超低密度聚乙烯产品接触层共挤出的聚酯弹性体。可用于本公开的挤出材料的另一实例为同样可购自赛默飞世尔科技的Thermo Scientific CX5-14流延膜。Thermo Scientific CX5-14流延膜包含聚酯弹性体外层、超低密度聚乙烯接触层和设置在它们之间的EVOH阻挡层。
材料可被批准用于与活细胞直接接触并能够使溶液维持无菌。在这种实施方案中，材料还可诸如通过电离辐射灭菌。可在不同情形中使用的材料的实例公开在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，所述美国专利和美国专利公开在此以具体引用的方式并入。
在一个实施方案中，容器14包括二维枕头式袋，其中两个材料片材以重叠关系放置，并且两个片材在其周边处界定在一起以形成室16。另选地，单个材料片材可折叠并且围绕周边缝合以形成内部隔室。在另一实施方案中，容器14可以由按长度切割且端部缝合为闭合的聚合物材料的连续管状挤出物形成。在又一些实施方案中，容器14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袋。
应了解，容器14可制造成具有实际上任何期望的大小、形状和配置。举例来说，容器14可形成为具有大小被设定成0.5升、1升、5升、10升、30升、50升、100升、250升、500升、750升、1,000升、1,500升、3,000升、5,000升、10,000升或其他期望容积的室16。室16的大小也可在上述容积中的任意两个容积之间的范围内。在其他实施方案中，室16可以具有更大或更小的容积。尽管在上文所讨论的实施方案中，容器14被描述为柔性可塌缩袋，但在另选实施方案中，应了解，容器14可包括任何形式的可塌缩容器或半刚性容器。在一些实施方案中，容器14可以包括刚性容器，该刚性容器诸如包含金属、模制塑料或复合物。在此实施方案中，因为容器14是自支撑式的，所以可以消除支撑壳体15。
根据需要，传感器20和探针22可与容器14联接，用于检测悬浮液18的特性。借助于实例并且不受限制，传感器20和探针22可包含温度探针、pH探针、CO2传感器、氧气传感器、压力传感器等。如果需要，鼓泡器24可与容器14联接，以用于将气体递送到在室16内的悬浮液18。
在本公开的一个示例性实施方案中，提供用于混合在容器14内的悬浮液18的装置。在所描绘的实施方案中，可移动混合元件26设置在室16内并且用于混合悬浮液18。在一个示例性实施方案中，混合元件26可包括与驱动轴28联接的叶轮。驱动轴28通过动态密封30与容器14联接。电机可与驱动轴28联接，以用于使混合元件26旋转来促进悬浮液18的混合。
在另一实施方案中，驱动轴28可通过柔性管突出到容器14中，该柔性管具有可旋转地连接到容器14的一端和连接到混合元件26的相对的第二端。驱动轴28穿过柔性管并且与混合元件26可移除地联接，使得驱动轴28可使混合元件26旋转，而不直接接触悬浮液18。这种混合系统的实例公开于2008年6月10日发布的美国专利第7,384,783号和2010年3月23日发布的美国专利第7,682,067号中，所述美国专利以具体引用的方式并入本文中。在另一另选实施方案中，驱动轴28可被构造成使位于容器14内的混合元件26反复地升高和降低，以用于混合悬浮液18。另选地，混合元件26可包括设置在容器14的室16内并且由设置在容器14外部的磁力混合器旋转的磁力搅拌棒或叶轮。在又一些实施方案中，混合元件26可包括突出到容器14的室16中并且可枢转、旋动、振荡或以其他方式移动以混合悬浮液18的搅拌棒、桨等。另外，混合可通过使流体循环通过室16来实现，诸如通过使用蠕动泵以通过具有密封到容器14的相对端的管将流体移动进出室16。气泡也可传递通过悬浮液18以实现期望混合。最后，支撑壳体15和容器14可枢转、摇动、旋转或以其他方式移动，以便混合在容器14内的悬浮液18。也可使用其他常规混合技术。如何将混合器并入到柔性袋(如容器14)中的具体实例公开于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日发布的美国专利公开第2006/0196501号中，所述美国专利以具体引用的方式并入。
多个端口34与容器14联接，用于将材料递送到室16中或从室16移除材料。端口35设置在容器14的下端处并且与离心分离器12流体联接。应注意，反应器10并不一定按关于离心分离器12的比例绘制。反应器10的室16的流体容量通常将为离心分离器12的流体容量的至少3倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍、200倍或更多倍。
在图1所描绘的系统中，容器14通过从端口35延伸到离心分离器12的入口端口38的流体管线36与离心分离器12流体联接。流体管线36和本文所讨论的其他流体管线通常包括柔性聚合物管道，该柔性聚合物管道可以被盘绕而没有塑性变形。然而，在其他实施方案中，流体管线可包括其他柔性或刚性导管。离心分离器12还具有第一出口端口40和第二出口端口42。流体管线44诸如通过安装在容器14上的端口50而具有与离心分离器12的第一出口端口40联接的第一端46和与容器14的室16流体联接的相对的第二端48。同样，流体管线52具有与离心分离器12的第二出口端口42联接的第一端54和与收集容器58流体联接的相对的第二端56。收集容器58通常包括由一片或多片聚合物膜制成的可塌缩袋。收集容器58可以由与上述容器14相同的材料使用相同的方法制成并且具有与上述容器14相同的特性。举例来说，收集容器58可包括二维枕头式袋或较大三维袋。收集容器58的容积可与容器14相同、小于或大于容器14。举例来说，收集容器58的容积可以小于容器14的容积的0.7倍、0.5倍或0.2倍或者大于容器14的容积的1.2倍、1.5倍、2倍或3倍。在收集容器58是柔性袋的情况下，收集容器58可以被支撑在刚性支撑壳体中。在其他实施方案中，收集容器58可包括刚性或半刚性容器。
在一个另选实施方案中，可用如图2所描绘的歧管系统62替换单个收集容器58。一般来说，歧管系统62包括流体联接到多个收集容器58A、58B、58C和58D的歧管64。在一个实施方案中，歧管64包括流体管线66(诸如柔性管道)的多个分离区段，这些分离区段通过配件68(诸如Y形连接器)联接在一起，使得从流体管线52流动的流体可沿无菌路径递送到收集容器58A-58D中的每个收集容器。
每个收集容器58A-58D可包括界定隔室72的柔性可塌缩袋70。每个收集容器58A-58D还包括联接到袋70并且与隔室72连通的第一端口74A和第二端口74B。尽管示出了两个端口74A和74B，但是可以使用其他数量的端口，诸如一个、三个、四个或更多个端口。袋70的大小通常被设定成使得，当完全充气时，隔室72的容积为至少或小于0.5升、1升、1.5升、2升、2.5升、3升、5升、10升，或在前述容积中的任意两个容积之间的范围内。也可使用其他容积。
流体管线66包括与设置在袋70上的端口74A流体联接的入口管线80A-80D。夹具82A-82D分别安装在入口管线80A-80D上。可手动地调整夹具82A-82D以调整流体流通过入口管线80A-80D的流量，并且可将入口管线80A-80D封离以防止流体通过其流动。另外，出口管线84A-84D与设置在袋70上的端口74B联接。每条出口管线84具有终端，该终端可以诸如通过焊接或压接或者通过具有安装在其上的配件(诸如无菌连接器)被密封封闭，该配件可以选择性地联接到另一流体管线。
在使用期间，一旦袋70已填充有期望量的流体，就将夹具82上游的入口管线80的一部分密封封闭，并且然后切割，由此将每个袋70与歧管64分离。相较于串联，收集容器58A-58D并联联接到歧管64。因此，通过选择性地打开和关闭夹具82，可控制来自容器14的流体的转移以选择收集容器58A-58D。举例来说，所有夹具82可同时打开以允许所有收集容器58A-58D同时填充。另选地，通过连续地关闭所有夹具82并且然后打开夹具82，可以连续顺序填充收集容器58A-58D。应了解，夹具82、阀或其他流量调节设备也可定位在歧管64上的其他位置处，以控制通过其的流体的流量。
在所描绘的实施方案中，歧管64与四个收集容器58A-58D流体联接。在另选实施方案中，歧管64可与至少2个、3个、5个、6个、8个、12个、16个或任何其他数量的收集容器58流体联接或流体连接到这些收集容器。在又一另选实施方案中，收集容器58A-D可与歧管64串联流体联接，而不是并联流体联接。
在图1所描绘的实施方案的又一备选方案中，可以消除收集容器58，并且流体管线52可以直接联接到下游工艺设备，诸如过滤系统，例如深层或无菌过滤器。
返回图1，第一泵100A与流体管线44联接，而第二泵100B与流体管线52联接。如下文更详细地讨论的，泵100用于控制悬浮液18通过离心分离器12的流动速率。在一个实施方案中，泵100可包括蠕动泵，该蠕动泵通过流体管线44和52泵送流体，但不直接接触流体。因此，泵100可被重复使用而无需清洁。然而，也可以使用其他类型的泵，诸如正排量泵。
在一个示例性实施方案中，控制器98可用于自动地且单独地控制泵100A和100B的操作，以便选择性地且单独地控制和调整流体管线44和52内的流体的流动速率。控制器98可以包括可编程处理器和非暂态存储器。在如图3所示的另选实施方案中，可通过具有与流体管线36联接的单个泵100C并且具有与流体管线44联接的控制阀96A和/或与流体管线52联接的控制阀96B来控制通过离心分离器12的流体的流动速率。泵100C和控制阀96A和96B也可由控制器98控制。在另一备选方案中，容器14可被加压或升高以实现悬浮液18流入离心分离器12中的流动，同时流体管线44和52中的一条或两条流体管线上的控制阀96可用于控制通过流体管线44和52的流动速率。在再一备选方案中，泵100A和100B可以如图1中那样被保留，而泵100C被添加到流体管线36。然后通过由控制器98调节的三个泵来控制流体流动。
如图1和图3所示，控制器98可基于来自安装到流体管线44和/或52的传感器94的输入或以其他方式感测流过该流体管线的出口流的特性来控制泵100和/或阀98的操作。根据预期的操作方法，传感器94可包括压力传感器、流动速率传感器、浊度传感器、电容传感器、电导率传感器、在线光谱传感器等。
在一种操作方法中，离心分离器12的功能是将从容器14接收的悬浮液18连续地分离成第一出口流和第二出口流，其中第一出口流具有比第二出口流更高浓度的细胞或微生物，并且因此具有更大密度或更高百分比的固体。更具体地，在如图1所示的一次使用期间，泵100可以被操作成使得由箭头102指定的悬浮液18的入口流从容器14流过流体管线36并且通过入口端口38处的入口流入离心分离器12中。继而，离心分离器12将入口流102分离成由箭头104指定的第一出口流，该第一出口流通过出口端口40处的出口传出离心分离器12。离心分离器12还将入口流102分离成由箭头106指定的第二出口流，该第二出口流通过出口端口42处的出口传出离心分离器12并且传递到流体管线52中。如上文所讨论，第一出口流104具有比第二出口流106更高浓度或体积的细胞或微生物，即，每单位体积更高百分比的固体。
图4中描绘的是并入本公开的特征的离心分离器12的一个简化实施方案。一般来说，离心分离器12包括界定室116的分离定子114。在分离定子114的室116内可旋转地设置的是分离转子118。装置(诸如磁性驱动器)被提供用于在分离定子114内使分离转子118旋转。端口38、40和42安装在分离定子114上以便与室116连通。当入口流102通过入口端口38流入室116中时，分离转子118的旋转导致悬浮液18在室116内旋转，使得悬浮液18经受离心力。由于离心力，因此悬浮液18的较重组分朝向分离定子114的内部表面收集并且作为第一出口流104通过出口端口40离开。悬浮液18的较轻组分朝向分离转子114的外部表面收集并且作为第二出口流106通过出口端口42离开。
应理解，在一些实施方案中，第二出口流106可不含已被分离出进入第一出口流104中的细胞或微生物。然而，通常，当悬浮液18传递通过单个离心分离器时，一些细胞或微生物保留在第二出口流106中。然后可通过使第二出口流106传递通过一个或多个额外的离心分离器(如下文更详细地讨论的)和/或通过使第二出口流106传递通过其他常规过滤系统来从第二出口流106中移除剩余的细胞或微生物。
在图1所描绘的实施方案中，第一出口流104通过流体管线44被泵送回到容器14中，以便帮助将细胞或微生物保留在容器14内，而第二出口流106通过收集容器58被收获以供随后使用。因此，图1中的系统是灌注系统，其中细胞或微生物被保留在容器14内以供继续生长，同时来自细胞或微生物的培养基和副产物被连续收获。为了补偿通过收获而造成的培养基的损失，通过端口34将新培养基连续地或根据需要添加到容器14中。
转向图5，与将第一出口流104返回到容器14相反，可通过收集在收集容器110内来收获第一出口流104。收集容器110通常包括由一片或多片聚合物膜制成的可塌缩袋。收集容器110可以由与上述收集容器58相同的材料使用相同的方法制成，并且具有与上述收集容器58相同的特性、大小和替代物。举例来说，收集容器110可包括二维枕头式袋或较大三维袋。在收集容器110是柔性袋的情况下，收集容器110可以被支撑在刚性支撑壳体中。在其他实施方案中，收集容器110可包括刚性或半刚性容器。
在一个另选实施方案中，可用如上文先前关于图2所讨论的歧管系统62替换单个收集容器110。因此，第一出口流104可被收集在分离的收集容器58A-58D中。上文关于第二出口流106的收获所讨论的歧管系统62的所有上文讨论的用途和备选方案也适用于第一出口流104的收获。此外，除了第一出口流104被收获而不是返回到容器14之外，图5中的系统以与上文关于图1中的系统所讨论的相同的方式操作。
在图5所描绘的系统的另一备选方案中，容器14不需要形成用于生长生物制剂的反应器的一部分。相反，容器14可仅包括仅存放先前制备的悬浮液18的刚性或柔性容器。
在图6和图7中描绘的是连续流动离心分离器12A的一个详细示例性实施方案，该连续流动离心分离器可以用作上文关于图1至图5所讨论的系统和备选方案中的离心分离器12。一般来说，离心分离器12A包括主体组件130和驱动器套筒132，该驱动器套筒与主体组件130一体形成、可释放地附接到主体组件130或以其他方式与主体组件130相互作用。在操作期间，磁性驱动器148(图8)被接纳在驱动器套筒132内并在其中旋转，以促进离心分离器12A在使用期间的操作。如下文更详细地讨论的，主体组件130/离心分离器12A包括入口端口38、第一出口端口40和第二出口端口42。
转到图8，驱动器套筒132包括外部表面134和围绕开口138的内部表面136。驱动器套筒132具有第一端140，开口138延伸穿过该第一端，并且在一个实施方案中，该第一端可与主体组件130可释放地联接。举例来说，第一端140可以通过紧固件(诸如螺钉或螺栓)、夹具、螺纹连接或扭转连接(诸如卡口连接)可释放地联接到主体组件130。在其他示例性实施方案中，驱动器套筒可与主体组件130一体形成，可仅抵靠或邻近主体组件130定位。举例来说，驱动器套筒132的一个目的是用作磁性驱动器148的保护性覆盖。因此，驱动器套筒132可以形成为分离器12A的与磁性驱动器148相互作用的一部分，或可以形成为磁性驱动器148的与分离器12A相互作用的一部分。在其他实施方案中，可消除驱动器套筒132。
在一个实施方案中，驱动器套筒132可包括管状套筒主体142，该管状套筒主体具有从其第一端140向外突出的凸缘144。凸缘140可用于与主体组件130联接。在一个示例性实施方案中，套筒主体142可具有与第一端140相对的第二端141，凸缘145从该第二端向外突出。凸缘145可用于将分离器12A固定到分离结构，诸如支撑磁性驱动器148的滑架或其他框架。在其他实施方案中，驱动器套筒132不必呈管状套筒的形式。
磁体驱动器148包括驱动转子150，该驱动转子与主体组件130对准，如下文所讨论，并且可旋转地设置在驱动器套筒132的开口138内。驱动转子150包括套筒152，该套筒具有在第一端158与相对的第二端160之间延伸的内部表面154和相对的外部表面156。内部表面154界定腔体162。举例来说，在一个实施方案中，套筒152是环形的并且围绕腔体162。在其他实施方案中，套筒152不需要完全围绕腔体162。套筒152的第一端158终止于端面164处，该端面界定通向腔体162的开口166。固定到套筒152的内部表面154的是磁体168。在所描绘的实施方案中，磁体168包括多个磁体区段170，这些磁体区段间隔开并且固定到套筒152的内部表面154以便围绕腔体162。在一个实施方案中，磁体168可包括至少2个、4个、6个、12个、18个、24个或30个分离磁体区段170或可包括在前述值中的任意两个值之间的范围内的分离磁体区段。磁性区段170可相对于旋转轴线垂直地定向，使得磁性区段的磁极轴向地定向。在这种实施方案中，每个磁性区段170的磁极优选地在轴向取向上交替。
在其他实施方案中，磁体168可包括固定到内部表面154以便围绕腔体162的磁环。在这种实施方案中，磁环可以是偶极、四极、六极或八极。在这种磁环中，磁极优选地径向设置。磁耦合可包括任何磁配对，该磁配对提供足以满足克服功率损耗以及转子和流体加速的扭矩要求的扭矩。举例来说，在一个示例性实施方案中，扭矩要求的范围介于10in-lbf到70in-lbf。磁体可包括能够在转子侧承载永磁场并且在联接件的电机侧承载永磁体或电磁体的材料。在一个实施方案中，磁体可包括钕。
转到图9，磁体驱动器148还包括电机169，该电机联接到驱动转子150/套筒153并且选择性地使它们旋转。举例来说，在一个实施方案中，驱动转子150还包括从套筒152的第二端160突出的杆172，并且联接到电机169以用于驱动转子150的旋转。电机169可容置在壳体134内或至少部分地容置在壳体134内。如先前所提及的，驱动器套筒132是可选的并且可以部分地用作用于驱动转子150和/或电机169的保护盖。
继续参照图9，分离器12A/主体组件130通常包括分离定子180和可旋转地设置在分离定子180内的转子组件182。转子组件182包括可旋转地设置在分离定子180内的分离转子184和与分离转子184联接并且也可旋转地设置在分离定子180内的驱动联接件186。中心轴线230居中穿过分离定子180和转子组件182，并且与也由附图标记230标识的旋转轴线重合，转子组件182围绕该旋转轴线旋转。因此，“中心轴线230”和“旋转轴线230”在本文中同义地使用。
如图9和图10所描绘，在一个实施方案中，分离定子180包括在使用之前联接在一起的基部190和头部192。分离定子180具有内部表面202和相对的外部表面203。内部表面202界定室194，转子组件182至少部分地被接纳在该室中。组装的分离定子180具有设置有头部192的第一端196和设置有基部190的相对的第二端198。中心轴线230在第一端196与第二端198之间延伸。分离定子180包括入口端口38、第一出口端口40和第二出口端口42，它们各自位于第一端196处的头部192上。
继续参照图9，基部190(或分离定子180的第二端198)包括径向向外延伸到环形侧壁204的底板200。侧壁204从底板200竖立并且朝向第一端196突出。环形安装凸缘205从侧壁204向外突出。在一个实施方案中，侧壁204的内部表面202是圆柱形的。在其他实施方案中，侧壁204的内部表面202可向外倾斜。居中设置在底板200上以便从其外部表面203向外突出的是接纳部206。接纳部206界定形成室194的一部分的凹槽212。在一个实施方案中，接纳部206包括从底板200突出并且终止于端壁210处的侧壁208。在一个实施方案中，侧壁208和凹槽212各自具有圆柱形配置。如图9所描绘并且如下文所讨论，接纳部206被构造成使得其可被接纳在驱动转子150的开口166内。
参照图10，基部190(或分离定子180的第一端198)还包括多个翅片226，这些翅片与中心轴线230平行对准地从底板200的外部表面向外突出并且围绕接纳部206等距间隔开。翅片226从安装凸缘205纵向延伸到接纳部206或朝向接纳部206延伸。在一个实施方案中，离心分离器12A被设计成可在单次使用后丢弃。为此，分离定子180以及更具体地，基部190和头部192通常由聚合物材料(诸如聚偏二氟乙烯或聚偏(二)氟乙烯(PVDF)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)等)制成，并且通常诸如通过注射成型或滚塑成型来进行模制。与分离定子180由金属制成的情况相比，这些材料和生产方法使得能够以更低廉的成本生产分离定子180。在某种程度上，当分离定子180由较低强度的聚合物材料制成时，翅片226用于增加分离定子180的强度和稳定性。然而，在另选实施方案中，分离定子180可由较高强度的金属(诸如铝或不锈钢)制成或另选地，由较高强度的聚合物(诸如液晶聚合物或聚碳酸酯)制成。在这种情况下，可消除翅片226。
返回图9，分离定子180的头部192包括设置在第一端196处的鼻部214。鼻部214具有终止于端壁218处的侧壁216。鼻部214界定凹槽213。在一个实施方案中，侧壁216的界定凹槽213的内部表面202可具有圆柱形配置。从端壁218居中向外突出的是入口端口38。第一出口端口40和第二出口端口42从鼻部214的侧壁向外突出。头部192还包括环形安装凸缘228和在安装凸缘228与鼻部214的侧壁216之间延伸的环形过渡壁220。在一个实施方案中，过渡壁220的至少一部分具有截头圆锥形配置，其中其内部表面202通常相对于中心轴线230成至少或小于30°、40°、50°或60°或在前述角度中的任意两个角度之间的范围内的角度设置。在所描绘的实施方案中，过渡壁220的从安装凸缘228延伸的一部分可以是圆柱形的或具有与过渡壁220的其余部分不同的配置。与基部190一样，头部192也被示为形成有翅片229(图10)，该翅片从过渡壁220向外突出以便在安装凸缘228与鼻部214之间延伸。翅片229也在中心轴线230中平行对准地延伸，并且围绕过渡壁220等距间隔开。如上文所讨论，在分离定子180由塑料材料制成的情况下，翅片229增加了结构强度和稳定性，同时增加了最少的材料和成本。在分离定子180由更高强度的材料制成的情况下，可消除翅片229。
在组装期间，安装凸缘205和228联接在一起，使得转子组件182/分离转子184被捕获在分离定子180内。安装凸缘205和228可以通过焊接、夹具、紧固件(诸如螺钉或螺栓)或通过使用其他紧固技术而联接在一起。
转子组件182可旋转地定位在分离定子180的室194内并且用于将生物悬浮液的入口流102(图1至图5)分离成第一出口流104和第二出口流106。参照图10，如先前所提到，转子组件182包括分离转子184和从其延伸的驱动联接件186。更具体地，分离转子184具有第一端240和相对的第二端242，中心轴线/旋转轴线230在该第一端与该第二端之间居中延伸。驱动联接件186居中安装到分离转子184的第二端242并且从其向外突出，使得中心轴线230居中穿过该驱动联接件。驱动联接件186通常具有终止于端面246处的围绕侧面244。在一个实施方案中，驱动联接件186具有圆柱形配置，并且如图9所描绘，被构造成使得其可被可旋转地接纳在接纳部206的凹槽212内。在驱动联接件186的侧面244与接纳部206的侧壁208之间形成间隙248，使得驱动联接件186可在接纳部206内自由旋转。
在一个实施方案中，间隙248小于10mm、8mm、6mm、4mm、2mm或在前述值中的任意两个值之间的范围内。通常期望使间隙248的大小最小化以帮助促进驱动联接件186的磁性旋转。驱动联接件186包含一种材料并且被构造成使得其可以由磁体168所产生的磁场控制。举例来说，驱动联接件186可包括另一磁体或被吸引到磁体的材料，诸如铁或铁复合物。在操作期间，驱动联接件定位在接纳部206内，而接纳部206被接纳在驱动转子150的腔体162内。驱动转子150通过电机169的旋转由于磁体168在驱动联接件186上产生的磁力而促进了驱动联接件的同时旋转。继而，驱动联接件186的旋转促进其所附接的分离转子184的同时旋转。在另选实施方案中，应理解，可消除通常用作保护盖的接纳部206。在这种情况下，驱动联接件186将直接接纳在驱动转子150的腔体162内。
转向图11，分离转子184包括附接有驱动联接件186的基部250、位于基部250上的分散构件252、与基部250联接的帽254、被捕获在帽254与基部250之间的插入件256以及设置在帽254上的杆组件258。现在将更详细地讨论分离转子184的各种元件。
如图9中更佳地可见，基部250具有部分地界定隔室261的内部表面260并且具有相对的外部表面262。基部250包括底板264和从底板264的外周边朝向帽254向上突出的环形侧壁266。侧壁266在下文中被称为下侧壁266。安装件268与中心轴线230对准地从底板264的外部表面262向外突出。驱动联接件186诸如通过粘合剂、压配合、紧固件、螺纹联接件等固定到安装件268。环形轴承组件270(诸如座圈轴承等)在安装件268与分离定子180的基部190之间延伸。轴承组件270用于使分离转子184相对于分离定子180居中并稳定，并且使得分离转子184能够相对于分离定子180容易地旋转。
返回图11，从底板264的内部表面260向上突出的是多个间隔件272A-F。间隔件272均匀地间隔开并且与中心轴线230对准地径向向外突出。间隔件272A、272C和272E还形成有沿着其长度形成的细长狭槽273。如下文将更详细地讨论的，间隔件272用于将分散构件252与底板264的内部表面260间隔开并且将分散构件252固定到基部250，使得基部250和分散构件252同时旋转。下侧壁266的内部表面260具有从底板264的外周边缘向外倾斜到环形唇缘274的环形截头圆锥形配置。在一个实施方案中，下侧壁266相对于中心轴线230成至少或小于10°、15°、20°、25°、30°、35°或在前述角度中的任意两个角度之间的范围内的向外角度倾斜。环形狭槽276凹入唇缘275中，并且如下文将更详细地讨论的，用于将帽254联接到基部250。
如本文所讨论，分散构件252可具有多种不同配置。在当前描绘的实施方案中，分散构件252包括呈圆形板的形式的主体280，该主体具有顶表面282和相对的底表面284，该顶表面和该底表面各自延伸到外周边缘286。开口290与中心轴线230对准地居中延伸穿过主体280，以便在相对的表面282与284之间穿过。从主体280的底表面284突出的是通常等距间隔开的下分隔件288A、B和C。下分隔件288是线性的并且从开口290径向向外突出。下分隔件288被构造成接纳在间隔件272A、C和E的狭槽273内，并且终止于突出超过周边边缘286的终端291处。在组装期间，分散构件252被放置在基部250的间隔件272的顶部上，使得下分隔件288A、B和C被接纳在狭槽273内，并且使得终端291抵靠基部250的下侧壁266的内部表面260对接或被设置成直接邻近该内部表面。这种组装使分散构件252在底板264上居中，以便确保周边边缘286与下侧壁266均匀地间隔开，并且还使分散构件252与基部250互锁，使得基部250的旋转促进分散构件252的同时环形旋转。另外，如下文将更详细地讨论的，下分隔件288和间隔件272用于形成入口流体通道，该入口流体通道从分散构件252与底板264之间径向向外流动以帮助促进生物悬浮液的分离。应理解，各种其他结构设计可用于将分散构件252固定和居中定位在底板264上，同时形成入口流体通道。然而，当前描绘的实施方案被独特地构造成使得能够快速且容易地定位分散构件252，而不需要使用分离的紧固件。
同样如图11所示，分散构件252还包括保持导轨292A-C，该保持导轨在主体280的顶表面282上等距间隔开并且从开口290径向向外突出到周边边缘286。每个保持导轨292具有沿着其长度延伸的狭槽294。
参照图9、图11和图12，帽254具有在第一端307与相对的第二端308之间延伸的内部表面300和相对的外部表面302。帽254包括环形侧壁304，该环形侧壁从形成在第二端308处的环形唇缘306延伸到设置在第一端307处的环形唇缘310。侧壁304在下文中被称为“上侧壁304”。上侧壁304及其内部表面300具有从环形唇缘306向内收缩到环形唇缘310的截头圆锥形配置。在一个实施方案中，侧壁304被构造成使得其内部表面300相对于中心轴线230成在35°与55°之间并且更常见地在40°与50°之间或在42°与48°之间的范围内的角度倾斜。多个间隔开的引导件309在第二端308处从内部表面300径向向内突出。每个引导件309界定狭槽311，该狭槽被构造成与如下文所讨论的插入件256接合。
如图9中最佳地可见，唇缘306可具有圆柱形配置，该圆柱形配置被构造成配合在形成于基部250上的狭槽276内并且具有与该狭槽互补的配置。这种配置有助于促进基部250与帽254之间的不透液密封。紧固件312(图11)(诸如螺钉或螺栓)从外部表面262延伸到基部250的侧壁中并且穿过唇缘306以促进牢固接合。如图13中最佳地描绘的，帽254的第一端196处的环形唇缘310具有凹入外部表面302中的环形第一肩部314和凹入外部表面302中的环形第二肩部315，其中肩部315与肩部314间隔开。
参照图14和图15，杆组件258联接到帽254的第一端307处的唇缘310。杆组件258包括杆358和安装在其上的套筒390。具体地，在所描绘的实施方案中，杆358具有基本上圆柱形的配置并且从环形唇缘310向外突出，使得中心轴线230居中穿过该杆。在所描绘的实施方案中，杆358与帽254一体地形成为单个整体构件。然而，在其他实施方案中，杆358可单独安装并且固定到帽254。参照图13和图15，杆358包括管状管口360，该管状管口具有在第一端366与相对的第二端368之间延伸的内部表面362和相对的外部表面364。内部表面362界定了居中穿过管口360的轻收集通道379。如下文所讨论，管口360的第二端368连接到插入件256。管口360的第一端366径向向外张开并且终止于环形端面370处。端面370围绕中心轴线230并且通常平行于该中心轴线设置。分隔段372A-F从管口360的外部表面364向外突出，并且围绕管口360等距间隔开。分隔段372通常平行于中心轴线230设置并且在帽254的环形端面370与环形唇缘310之间纵向延伸。
在管口360与帽254的环形唇缘310之间延伸的是由分隔段372分离的重收集通道382A-F。举例来说，重收集通道382A在第一端366处穿过帽254的环形唇缘310与管口360的外部表面364之间，同时还被界定在分隔段372A与372B之间。在重收集通道382A朝向第一端366向上延伸时，重收集通道382A与形成在杆358的外部侧上的开口384A连通。开口384A被界定在分隔段372A与372B之间，并且还被界定在环形唇缘310与端面370之间。重收集通道382B-F被类似地构造并且分别与对应开口384B-F连通。在另选实施方案中，应理解，可以形成其他数量的分隔段372和重收集通道382。举例来说，在一个实施方案中，可消除分隔段372A，使得仅形成单条重收集通道382，该收集通道部分地界定在管口360的外部表面364与套筒390之间。
在一个实施方案中，多个撑杆376A-F从管口360的内部表面362向内突出并且在第一端366与第二端368之间延伸。撑杆376A-F围绕管口360等距间隔开，并且通常是线性的并且与中心轴线230平行对准地延伸。每个撑杆376终止于与中心轴线230间隔开的内部面378处。在一个实施方案中，撑杆376可将轻收集通道379划分成多条分离的轻收集通道379。在其他实施方案中，可消除撑杆376，使得仅形成单条整体轻收集通道379。
尽管杆358被示为具有六个分隔段372、六个开口384、六条重收集通道382和六个撑杆376，但在诸如下文更详细地讨论的另选实施方案中，可使用其他数量，诸如至少2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个或前述数量中的任意两个数量之间的范围。
套筒390具有在第一端391与相对的第二端392之间延伸的外部表面394和相对的内部表面395。内部表面395界定了延伸穿过其的通道396，该通道被构造成接纳杆358。具体地，套筒390被构造成接纳杆358，使得套筒390的第二端392位于肩部315上，同时抵靠环形唇缘310和环形端面370齐平地安置并且横跨在该环形唇缘与该环形端面之间。套筒390横跨杆358的开口384，该开口设置在环形唇缘310与环形端面370之间。多个等距间隔开的部分开口398A-F围绕套筒390的圆周延伸穿过套筒390，并且被构造成使得每个开口398A-F分别与对应的开口384A-F/重收集通道382A-F对准。然而，套筒390的开口398小于杆358的开口384。因此，套筒390的一部分直接界定重收集通道382的一部分。具体地，套筒390包括环形散热区段388，该环形散热区段围绕管口360并且在环形唇缘310与套筒390的开口398之间延伸。散热区段388的内部表面395直接界定重收集通道382的一部分。套筒390还包括环形散热区段389，该环形散热区段设置在管口360的环形端面370的与开口398相对的一侧上。即，环形散热区段389突出超过管口360并且围绕中心轴线230。散热区段389在环形端面370与套筒390的终端之间延伸。散热区段389的内部表面395直接围绕并且界定轻收集通道379的一部分。下文将讨论散热区段388和389的功能。套筒390的段400设置在每对邻近开口398之间并且与对应分隔段372对准，如图14所描绘。
杆358、基部250、分散构件252、插入件256和帽254各自通常由聚合物材料(诸如液晶聚合物、聚碳酸酯、PVDF、HDPE、PEI、PEEK等)制成。不同零件可由相同材料或不同材料制成。如先前所提及的，用聚合物材料制造零件使离心分离器的成本最小化，使得其可在单次使用后被经济地丢弃，从而避免了对后续灭菌或其他清洁的需要。然而，在另选实施方案中，零件中的一个或多个零件也可由金属(诸如铝或不锈钢)制成。由于下文将更详细地讨论的原因，在一个实施方案中，套筒390由比用于形成杆358的材料更具导热性的材料制成。举例来说，在一个实施方案中，杆358由聚合物材料形成，而套筒390由金属(诸如铝、铜、黄铜、不锈钢或它们的合金)形成，该金属比用于形成杆358的聚合物更具导热性。在其他实施方案中，套筒390可由非金属(诸如复合物、聚合物或比用于形成杆358的材料更具导热性的其他材料)形成。
杆组件258与帽254同时旋转，从而形成分离转子184的一部分。离心分离器12A还包括设置在分离转子184与分离定子180之间的元件。举例来说，如图13、图14和图16所描绘，这类元件包括围绕环形唇缘310并且位于肩部314上的环形轴承组件404，诸如座圈轴承或其他轴承组件。环形密封件406A和406B(诸如唇形密封件或其他类型的环形密封件)在轴承组件404上方围绕杆358。密封件406通常在开口398下方的第二端392处直接抵靠套筒390的外部表面394密封。更具体地，密封件406中的一个或两个密封件通常直接抵靠散热区段388的外部表面394设置。
环形密封件408(诸如唇形密封件或其他类型的环形密封件)围绕杆358并且在开口398上方的第一端391处直接抵靠套筒390的外部表面394密封。更具体地，密封件408通常直接抵靠散热区段389的外部表面394设置。圆柱形环410具有内部表面412和相对的外部表面414，并且与开口398对准地围绕套筒390。环410设置在密封件408与密封件406A之间，并且具有在内部表面412与相对的外部表面414之间横向延伸穿过该环的通道416。
如下文将进一步讨论的，离心分离器12A还包括管状导管420，该管状导管具有在第一端426与相对的第二端428之间延伸的内部表面412和相对的外部表面414。内部表面422界定延伸穿过其的通路430。围绕导管420的第一端426的是动态密封件432。动态密封件432实现与导管420的不透液密封，同时允许导管420相对于密封件432旋转。
参照图11和图17，插入件256包括环形截头圆锥形侧壁320，该环形截头圆锥形侧壁在本文中被称为内侧壁320。内侧壁320具有内部表面322和从第二端326向内收缩到相对的第一端238的相对的外部表面324。内侧壁320的第二端326终止于周边边缘330处，而第一端328终止于环形唇缘332处。唇缘332围绕开口334，该开口沿着中心轴线230居中穿过插入件256。在一个实施方案中，内侧壁320的内部表面322可以与侧壁304的内部表面300相同的角度设置。举例来说，内侧壁320的内部表面322可相对于中心轴线230成在35°与55°之间并且更常见地在40°与50°之间或在42°与48°之间的范围内的角度倾斜。也可使用其他角度。
插入件256还包括等距间隔开的三个径向间隔开的上分隔件336A-C。上分隔件336A-C远离内部表面322突出并且与中心轴线230对准地径向向外延伸到周边边缘330并且超出该周边边缘。更具体地，每个分隔件336具有沿着内部表面322从周边边缘330延伸到开口334的顶部边缘、沿着开口334平行于中心轴线230延伸的内侧边缘340、在内侧壁320下方向下突出并且被构造成被接纳在分散构件252的狭槽294(图11)内的底部边缘342以及倾斜成抵靠基部250的侧壁266的内部表面260对接的外侧边缘344。上分隔件336B和336C具有与上分隔件336A相同的配置和元件，因此上分隔件336中的每个上分隔件之间的相同元件由相同的附图标记标识。
从内侧壁320的外部表面324向外突出的是多个径向间隔开的分隔器350A-F。分隔器350呈线性导轨的形式，其从环形唇缘332径向向外延伸到周边边缘330并且等距间隔开。
在组装期间，参照图9和图11，分散构件252通过接纳在狭槽276内的下分隔件288而设置在基部250的间隔件272上并且与该间隔件互锁。在这种配置中，分散构件252固定到基部250，使得基部250围绕中心轴线230的旋转促进分散构件252的旋转。然而，分散构件252的主体280与基部250的底板264间隔开，使得在它们之间形成空间448。
插入件256通过上分隔件336的底部边缘342(图17)被接纳在保持导轨292的狭槽294内而设定在分散构件252上并且与其互锁。因此，基部250的旋转也促进插入物256的当前旋转。如上文所讨论，在其上设置有杆组件258的帽254通过将帽254的唇缘306固定在基部250的狭槽276内而固定到基部250，如先前所讨论。引导件309的狭槽311(图12)接纳插入件256的对应分隔器350，以便帮助确保帽254与插入件256之间的适当居中、对准和接合。作为组装的结果，插入件256和分散构件252被封闭在基部250与帽254之间。在基部250固定到帽254时，插入件256的第一端328处的唇缘332固定到管口360的第二端368(图13)。举例来说，在所描绘的实施方案中，环形狭槽436形成在管口360的第二端368处，唇缘332可以牢固地接纳在该环形狭槽中。在其他实施方案中，管口360的第二端368可以通过粘合剂、螺纹接合、压配合连接、卡扣配合连接、通过使用紧固件或其他常规机构固定到插入件256的唇缘332。
在进一步组装期间，如图14和图16所描绘，轴承组件404、密封件406和408以及环410设置在杆组件258上，如先前所讨论。导管420也被定位。具体地，参照图9，导管420的第二端428固定在居中延伸穿过分散构件252的开口290内。这种联接可以是通过压配合连接、螺纹连接、粘合剂或其他形式的连接的。导管420的其余部分沿着中心轴线230居中地突出穿过插入件256的开口334并且居中地向上穿过管口360的轻收集通道379。在该位置中，导管420由撑杆376的内部面378横向支撑(图16)。在操作期间，导管420与分离转子184的其余部分相对于分离定子180同时旋转。
组装的分离转子184被封闭在分离定子180内。具体地，参照图13，入口端口38从鼻部214的端壁218向外突出并且界定与中心轴线230对准的通道45。通道45穿过端壁218到达内部表面202。环形沟槽438在端壁218的内部表面202上凹入，以便围绕通道45。动态密封件432被接纳并且固定在沟槽438内。具有轴承组件404、密封件406和408以及设置在其上的环410的杆组件258被接纳在鼻部214的凹槽213内，从而通过动态密封件432将导管420的第一端426可旋转地流体联接到入口端口38的通道45。
继续参照图13，环形上肩部440从鼻部214的侧壁216的内部表面202朝向端壁218向内突出。在上肩部440与端壁218之间形成轻质组分收集凹槽444。第二出口端口42(图6)界定与轻质组分收集凹槽444连通的通道47。密封件408抵靠上肩部440，而密封件408、环410以及密封件406A和406B中的每一者抵靠鼻部214的侧壁216的内部表面202。因此，密封件408、环410以及密封件406A和406B中的每一者被捕获在鼻部214的侧壁216与套筒390之间。更具体地，密封件406和408形成直接抵靠套筒390的动态不透液密封，这使得套筒390和分离转子184的其余部分能够相对于分离定子180以及相对于密封件406和408旋转，同时维持其间的不透液密封。
环形重质组分收集凹槽446围绕套筒390并且被界定在套筒390与环410之间并且还被界定在密封件408与406A之间。第一出口端口42(图6)界定与环410的通道416对准的通道49，以便与重质组分收集凹槽446连通。在另选实施方案中，可消除环410，使得重质组分收集凹槽446直接界定在分离定子180的鼻部214与套筒390之间。重质组分收集凹槽446与套筒390的开口398和重收集通道382对准并且因此与它们连通。
环形下肩部442从鼻部214的侧壁216的内部表面202向内突出。轴承组件404坐靠肩部442和314并且被捕获在帽254的唇缘310与分离定子180的头部192之间。与轴承组件270(图9)一样，轴承组件404用于使分离转子184在分离定子180内居中并稳定，使得分离转子184可在分离定子180内自由旋转。
转向图18，在操作期间，电机169是活动的，以便使驱动转子150相对于分离定子180围绕中心轴线230旋转。继而，如先前所讨论，由磁体168产生的磁力作用在驱动联接件186上，以便同时使驱动联接件186和分离转子184围绕中心轴线230并相对于分离定子180旋转。在操作期间，分离转子184通常以至少1,000转/分钟(RPM)、2000转/分钟、2500转/分钟、3000转/分钟或3500转/分钟或在前述值中的任意两个值之间的范围内的速率旋转。根据应用，也可以使用其他速度。
一旦启动分离转子184的旋转，悬浮液18的入口流102(图1、图3和图5)被传递到入口端口38中并且沿着中心轴线230行进穿过导管420并且穿过分散构件252的开口290，以便进入分散构件252与分离转子184的底板264之间的空间448。入口流102在空间448内沿所有方向朝向分散构件252的周边边缘286径向向外流动。在某种程度上，分散构件252用于迫使入口流102远离中心轴线230径向向外流动，以便使入口流102开始分离成重质组分和轻质组分的速率和力最大化。具体地，在入口流102远离中心轴线230径向向外移动时，入口流102经受由分离转子184的旋转引起的增大的更大离心力。因此，在入口流102绕过分散构件252的周边边缘286时，离心力致使入口流102分离成径向向外行进的较重组分和径向向内行进的较轻组分。
另外，径向延伸的间隔件272和下分隔件288(图11)在分散构件252与底板264之间延伸，以便将空间448划分成从导管420延伸到分散构件252的周边边缘286的多条入口流体路径460。每条入口流体路径460被界定在一对邻近的间隔件272/下分隔件288之间，以便迫使入口流102沿着大致线性的路径径向向外流动，而不是在空间448内围绕中心轴线230成圆圈涡旋。入口流102的这种线性、径向流动再次帮助入口流102快速远离中心轴线230移动，以便增大将入口流102分离成较重组分和较轻组分的速率。另外，线性径向流动有助于将入口流保持层流流动，而不是湍流流动，这进一步有助于将入口流102分离成较重组分和较轻组分。在所描绘的实施方案中，形成六条入口流体路径460(图11)。在另选实施方案中，可形成其他数量的入口流体路径460，诸如至少3条、4条、5条、6条、7条、8条、9条或10条或在前述值中的任意两个值之间的范围内的数量的入口流体路径。
基部250的下侧壁266和帽254的上侧壁304组合以形成分离转子184的外侧壁450，而插入件256的内侧壁320形成分离转子184的内侧壁320。外侧壁450和内侧壁320组合以形成分离转子184的侧壁组件452，该侧壁组件围绕隔室454，空间448形成该隔室的一部分。
如图19的剖视图中更佳地描绘的，下分隔件288在空间448内从或朝向分散构件252的开口290径向向外突出到侧壁组件452，并且更具体地，径向向外突出到外侧壁450/下侧壁216。因此，下分隔件288也在分散构件252的主体280与底板264之间延伸，下分隔件288产生三条隔离入口流体路径460，这些隔离入口流体路径并未开放地连通开口290的下游。
类似地，上分隔件336从导管420沿着分散构件252的顶表面282径向向外突出到侧壁组件452，并且更具体地，径向向外突出到内侧壁320并且沿着其长度突出到内侧壁320下方的外侧壁450(下侧壁266)。因此，上分隔件336与导轨292组合将分散构件252上方的隔室454划分成多条轻质组分流体路径456A-C。在一个实施方案中，轻质组分流体路径456A-C基本上彼此隔离，使得流体不能在轻质组分流体路径456A-C之间自由流动。
此外，每个上分隔件336还沿着分散构件252的顶表面282从导管420径向地延伸到周边边缘286，并且然后随着上分隔件336从周边边缘286延伸到侧壁组件452而与下分隔件288中的对应下分隔件对准并相交。因此，界定在邻近下分隔件288之间的每条入口流体路径460与对应轻质组分流体路径456对准，并且流体在它们之间通过时不混合。即，沿着入口流体路径460行进到对应轻质组分流体路径456的流体不与沿着分离入口流体路径460行进到分离的对应轻质组分流体路径456的分离流体混合。再次，这种配置有助于流体沿着大致线性的路径连续流动，而不是围绕导管420/中心轴线230成圆圈涡旋，并且有助于使流体保持更强的层流流动，而不是湍流流动，这两种流动都有助于将流体分离成重质组分和轻质组分。在所描绘的实施方案中，示出了三个上分隔件336和三个下分隔件288。在另选实施方案中，分离转子184可形成有至少3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、12个、15个、18个、21个或更多个上分隔件336和下分隔件288，或形成有在前述值中的任意两个值之间的范围内的上分隔件和下分隔件。
再次，如先前所提及的，由于分离转子184的旋转所产生的离心力，因此围绕分散构件252的周边边缘286通过的入口流102的较轻组分径向向内流入分离转子184的第二端242处的轻质组分流体路径456中的对应轻质组分流体路径。如图13和图18所描绘，分离轻质组分通过流过轻质组分流体路径456、流过界定在管口360与导管420之间的轻收集通道379并且流入轻质组分收集凹槽444中而流向分离转子184的第一端240。来自每条轻质组分流体路径456的轻质组分在轻质组分收集凹槽444内组合。最后，轻质组分作为第二出口流106(图1、图3和图5)通过第二出口端口42传出轻质组分收集凹槽444，并且可以如先前所讨论的被进一步处理或转移。
继续参照图13，在操作期间，密封件408是固定的并且骑靠在套筒390上，该套筒随着分离转子184的其余部分旋转。密封件408与套筒390之间的摩擦接合可对密封件408进行加热并且减少其有效寿命。为了帮助使密封件408的加热最小化并且因此延长其有效寿命，密封件408直接抵靠套筒390的散热区段389偏置。如先前所讨论，散热区段389的内部表面395界定轻收集通道379的一部分。因此，在流体的轻质组分流过轻收集通道379并且流入轻质组分收集凹槽444中时，流体流经散热区段389的内部表面395，以便使散热区段389/套筒390冷却，从而也使密封件408冷却。此外，如先前所讨论，通过用相对高导热性的材料制造套筒390，来自套筒390的热量更快速地消散，从而进一步改进套筒390和密封件408的冷却。
与径向向内流入轻质组分流体路径456中的轻质组分相反，通常包括细胞、微生物、其颗粒和其他固体的较重组分朝向侧壁组件452/外侧壁450径向向外流动。由于分隔器350从插入件256的外部表面324向外突出，因此在插入件256与帽254之间形成环形截头圆锥形间隙462。分隔器350的外边缘坐靠帽254的内部表面300，使得分隔器350将环形截头圆锥形间隙462划分成多条分离重质组分流体路径464A-F。即，侧壁组件452界定多条分离重质组分流体路径464。每条重质组分流体路径464具有设置在插入件256/内侧壁320的周边边缘330处的开口466。
在操作期间，一旦入口流102通过底板264与分散构件252之间的入口流体路径460流出，则流体的重质组分朝向侧壁组件452/外侧壁450径向向外流动并且通过开口466流入对应重质组分流体路径464中。重质组分然后在重质组分流体路径464内朝向分离转子184的第一端196流动。参照图13和图18，在重质组分到达杆组件258时，重质组分流入对应重收集通道382，通过套筒390上的开口398流出并且流入重质组分收集凹槽446中。来自不同重质组分流体路径464中的每条重质组分流体路径的重质组分在重质组分收集凹槽446内组合在一起。最后，重质组分传递通过环410上的通道416，然后作为第一出口流104(图1、图3和图5)通过第一出口端口40离开，在该第一出口流处，重质组分可以如先前所讨论的被进一步处理或转移。
继续参照图13，在操作期间，密封件406是固定的并且骑靠在套筒390上，该套筒随着分离转子184的其余部分旋转。密封件406与套筒390之间的摩擦接合可对密封件406进行加热并且减少它们的有效寿命。为了帮助使密封件406的加热最小化并且因此延长它们的有效寿命，密封件406直接抵靠套筒390的散热区段388偏置。如先前所讨论，散热区段388的内部表面395界定重收集通道382的一部分。因此，在流体的重质组分流过重收集通道382并且流入重质组分收集凹槽446中时，流体流经散热区段388的内部表面395，以便使散热区段388/套筒390冷却，从而也使密封件406冷却。此外，如先前所讨论，通过用相对高导热性的材料制造套筒390，来自套筒390的热量更快速地消散，从而进一步改进套筒390和密封件406的冷却。
再次，使用分隔器350来形成和隔离重质组分流体路径464有助于流入重质组分流体路径464中并且沿着该重质组分流体路径流动的重质组分沿着大致线性的路径连续流动，而不是围绕中心轴线230成圆圈涡旋，并且还有助于使重质组分保持更强的层流流动，而不是湍流流动，这两种流动都有助于流体的分离并且还限制了对分离细胞或微生物施加过度的力，该过度的力可为破坏性的或有害的。在所描绘的实施方案中，使用形成六条重质组分流体路径464的六个分隔器350。在另选实施方案中，分离转子184可形成有至少3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、12个、15个、18个、21个、26个、32个、38个或更多个分隔器350和/或重质组分流体路径464或可形成有在前述值中的任意两个值之间的范围内的分隔器和/或重质组分流体路径。
如图19所描绘，对准的上分隔件336和下分隔件288也与对应分隔器350径向对准。因此，从入口流体路径460流到对应的对准的轻质组分流体路径456的流体仅可与对应的对准的重质组分流体路径464连通。举例来说，如图19所示，入口流体路径460A、轻质组分流体路径456A以及重质组分流体路径464A和464B对准并且彼此连通。然而，它们被上分隔件336、下分隔件288和分隔器350限制与其他入口流体路径460B和C、其他轻质组分流体路径456B和C以及其他重质组分流体路径464C-F自由地连通。流体路径的这种配置和隔离有助于帮助重质组分和轻质组分的分离。
本公开的发展还发现了令人惊讶且出乎意料的结果。举例来说，如本文所讨论，当使用上分隔件336、下分隔件288和分隔器350来隔离选择入口流体路径460、轻质组分流体路径456和重质组分流体路径464之间的流体连通时，已经发现，使每条轻质组分流体路径456与增加数量的重质组分流体路径464流体连通提高了固体的分离效率。举例来说，下文阐述的是阐述了操作三种不同分离转子设计的三个测试的参数和结果的表。
在上述三个测试中的每个测试中，分离转子的旋转被设定为2500转/分钟，将入口流递送到离心分离器中的进料速率被设定为3升/分钟，并且入口流内的固体百分比被保持为10％。此外，在三个测试中的每个测试中，分离转子被设计成类似于先前在本文中公开的分离转子184，以便具有被三个间隔开的上分隔件336A-C分离的三条分离轻质组分流体路径456A-C。然而，与每条轻质组分流体路径456连通的重质组分流体路径464的数量对于每个测试是变化的。
在测试1中，分离转子184被设计成使得侧壁组件452仅包括三个分隔器350，这些分隔器各自与对应上分隔件336对准。因此，每条轻质组分流体路径456仅与单条重质组分流体路径464连通。在该测试中，在收集较重组分的第一出口流104中收集了78.2％的固体，并且在收集较轻组分的第二出口流106中收集了21.8％的固体。
在测试2中，在所有其他变量保持恒定的情况下，分离转子184被设计成与本公开中相同，其中侧壁组件452包括六个分隔器350，其中每隔一个分隔器与对应上分隔件336对准。因此，每条轻质组分流体路径456与两条重质组分流体路径464连通。在该测试中，在收集较重组分的第一出口流104中收集了88.9％的固体，并且在收集较轻组分的第二出口流106中收集了11.1％的固体。
最后，在测试3中，在所有其他变量保持恒定的情况下，除了侧壁组件452包括十二个分隔器350(其中每四个分隔器与对应上分隔件336对准)之外，分离转子184被设计成类似于本公开。因此，每条轻质组分流体路径456与四条重质组分流体路径464连通。在该测试中，在收集较重组分的第一出口流104中收集了96.6％的固体，并且在收集较轻组分的第二出口流106中收集了3.4％的固体。
测试结果支持相对于对准的轻质组分流体路径456增加重质组分流体路径464的数量提高固体分离效率。因此，尽管在本公开的一个实施方案中，分离转子184可形成为使得重质组分流体路径464与轻质组分流体路径456的比率在其他实施方案中为1:1，但为了帮助提高固体分离效率，分离转子184可以被设计成使得比率至少为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、8:1、10:1、20:1、40:1或在前述比率中的任意两个比率之间的范围内。
此外，一些常见的离心分离器采用倾斜侧壁来帮助分离。通常，侧壁的成角度是出于两个目的：1)促进重质组分输送到共同定位的容积以用于收集和潜在排放和2)通过缩短分离材料必须行进以用于分离的径向距离来缩短重质组分的分离时间。然而，本公开还采用成角度的上侧壁和/或下侧壁，以用于减轻可破坏分离的惯性流体流动效应的额外目的。
径向流过正在旋转的室的流体将经受科里奥利效应(即，惯性效应)的影响。科里奥利效应以主要垂直于旋转轴线的方式影响流动流体。举例来说，在流体径向向内流动时，由于旋转室在较大半径下赋予的流体惯性，因此流体的径向速度相对于该室的径向速度加速。这种速度差异可以导致流体在小于最外侧半径的某个半径处超过室，这然后朝向最外侧半径将流体往回驱动。总之，科里奥利(惯性)效应赋予流动动力，该流动动力导致在垂直于旋转轴线的平面中的涡流形成。这类涡流可形成对离心分离有破坏性的流动。在具有保持轴向等距的上侧壁和下侧壁的室中，诸如在本公开的一个实施方案中，径向横截面积相对于半径线性地改变。因此，这种室中的径向流动流体加速以维持通过室的给定径向横截面积的流动速率。在这种室中，流体的径向加速使科里奥利效应加剧，并且在形成涡流时扩大并增加了流体流动速率。
为了帮助减轻这些上述效应，本公开的实施方案可采用上侧壁或下侧壁或两者，该上侧壁和该下侧壁随着半径减小而延伸它们之间的轴向距离。在一个实施方案中，上侧壁(例如内侧壁320的内部表面322(图17和图18))可以相对于中心轴线230(即，旋转轴线)在40°与50°之间并且更常见地，在42°与48°之间或在43°与47°之间的范围内成角度。这种所得截头圆锥形形状可以帮助减轻上述流动效应。即，膨胀的室高度抵消了流体径向流过的径向横截面积的变化，从而减小、消除或逆转了流体在其径向流动时的加速。因此，室的额外轴向尺寸可用于通过促使流体流出垂直于旋转轴线的平面而中断来自科里奥利效应的涡流形成。这种组合减轻防止了流体的混合加速，该混合加速导致能够破坏室中的分离的强涡流形成。
图20中描绘的是离心分离器12B的另一另选实施方案，该离心分离器可用作上文关于图1至图5讨论的系统和备选方案中的离心分离器12。离心分离器12B基本上类似于离心分离器12A，并且类似元件由类似附图标记标识。此外，除非另外描述和/或描绘，否则应理解，离心分离器12B之间的类似元件以相同方式起作用并且可具有与离心分离器12A的对应元件相同的备选方案。
如图20所描绘，离心分离器12B包括分离转子184，该分离转子在分离定子180内旋转并且用于将入口流102分离成重质组分和轻质组分。分离转子184包括基部250、分散构件252A、插入件256、帽254和杆组件258。与具有呈平板的形式的主体470的分散构件252相比，如图20和图21所示，分散构件252A包括具有截头圆锥形配置的主体280和居中延伸穿过该主体的开口290。主体470具有从开口290向外倾斜到外周边缘286的顶表面282和相对的底表面284。三个上分隔件474A-C从顶表面282向外突出。上分隔件474A-C从开口290径向向外延伸并且终止于延伸超过周边边缘286的自由端484处。自由端484被设计成抵靠外侧壁450对接。每个上分隔件474具有外边缘476，该外边缘被构造成坐靠插入件256的内部表面，使得在每对邻近的上分隔件474之间形成轻质组分流体路径456A-C，轻质组分通过该轻质组分流体路径传递到杆组件258。在所描绘的实施方案中，多个细长分隔器486也从分散构件252A的顶表面282在每对邻近的上分隔件474之间向外突出。分隔器从开口290径向向外延伸到周边边缘286。然而，分隔器486并未延伸到外侧壁450。分隔器486部分地细分每条轻质组分流体路径456A-C。然而，在每条轻质组分流体路径456A-C的细分部分之间允许少量流体连通。相比之下，在不同的轻质组分流体路径456A-C之间限制流体连通。在所描绘的实施方案中，在每对上分隔件474之间形成三个分隔器486。也可使用其他数量的分隔器486，诸如至少1个、2个、4个、5个、6个、8个或10个。
离心分离器12B还形成有导管420A。导管420A的第一端426通过一对动态密封件432A和432B可旋转地密封到鼻部214的端壁218。与离心分离器12A相比，导管420A的第二端428居中穿过底板264和驱动联接件186，并且由环形轴承组件478(诸如座圈轴承)可旋转地固定到接纳部206的端壁210。在导管420A与底板264之间形成密封件482，以便防止液体在它们之间泄漏。已经消除了轴承组件270，因此轴承组件404和478现在用于支撑分离定子180内的分离转子184并使该分离转子稳定。多个开口480在底板264与分散构件252A之间径向延伸穿过导管420A，以便与通路430连通。三个等距间隔开的下分隔件490在底板264与分散构件252A之间延伸，并且从导管420A径向向外突出到外侧壁450。下分隔件490与对应上分隔件474对准并相交。下分隔件490将空间划分成与对应轻质组分流体路径456A-C连通的分离且隔离的入口流体路径460A-C。
应注意，插入件256的外周边缘330从分散构件252A的外周边缘径向向外设置。在操作期间，分离转子184通过使用驱动联接件186随着分离定子180旋转，如先前所讨论。在入口端口38中递送入口流102，在该入口端口处，该入口流向下传递通过导管420A并且通过开口480离开进入入口流体路径460中。流体流朝向外侧壁450径向向外流动。较轻组分流入轻质组分流体路径456中，流过杆组件258的管口360，流入轻质组分收集凹槽444中并且通过第二出口端口42流出，如先前关于离心分离器12A所讨论的。同样，较重组分径向向外流动，以便流入重质组分流体路径464中，流过重收集通道382，流入重质组分收集凹槽446中并且通过第一出口端口40流出，如先前关于离心分离器12A所讨论的。
图22和图23中描绘的是另一另选连续流动离心分离器12C的示例性实施方案，该连续流动离心分离器可用作上文关于图1至图5所讨论的系统和备选方案中的离心分离器12。分离器12C具有类似于分离器12A的组件并且以类似于分离器12A的方式操作。因此，分离器12A与12C之间的类似元件由类似附图标记标识。此外，除非另外明确地或固有地理解，否则上文关于现有分离器所讨论的备选方案、修改、操作、特性和功能也适用于分离器12C。
一般来说，离心分离器12C包括主体组件130C和从其向外突出的驱动器套筒132C。在示例性描绘的实施方案中，驱动器套筒132C与主体组件130C的一部分一体地形成为单个整体构件。然而，在其他实施方案中，驱动器套筒132C可以按与先前关于驱动器套筒132(图8)所讨论的方式相同的方式固定到主体组件130C。再次，如下文将更详细地讨论的，在离心分离器12A的操作期间，磁体驱动器148(图8)可以在驱动器套筒132内定位和旋转。如下文还将更详细地讨论的，主体组件130C/离心分离器12C包括入口端口38、第一出口端口40和第二出口端口42。
继续参照图23，驱动器套筒132C包括围绕开口138C的外部表面134C和内部表面136C。驱动器套筒132C具有从主体组件130C延伸的第一端140C和相对的第二端141C。在示例性实施方案中，驱动器套筒132C包括圆柱形套筒主体142C和多个间隔开的加固翅片143C，该多个间隔开的加固翅片从内部表面136C径向向内突出并且沿着主体组件130C的底板向外突出。翅片143C增加了驱动器套筒132C和主体组件130C两者的加固和结构稳定性。
间隔开的开孔146A-C在外部表面134C与内部表面136C之间延伸穿过驱动器套筒132C，并且如下文将更详细地讨论的，可以用于将分离器12C可释放地固定到滑架或其他结构。在该实施方案中，所有的三个开孔146A-C形成在驱动器套筒132C的一半上。在其他实施方案中，可用两个开孔或四个或更多个开孔替换开孔146A-C。在又一些实施方案中，可用延伸到外部表面134C中的一个或多个凹槽或从外部表面134C向外突出的一个或多个凸缘(诸如凸缘145(图8))替换开孔146A-C。
参照图24，分离器12C/主体组件130C通常包括分离定子180C和可旋转地设置在分离定子180C内的转子组件182C。转子组件182C包括可旋转地设置在分离定子180内的分离转子184C和与分离转子184C联接并且也可旋转地设置在分离定子180C内的驱动联接件186C。中心轴线230C居中穿过分离定子180C和转子组件182C，并且与也由附图标记230C标识的旋转轴线重合，转子组件182C围绕该旋转轴线旋转。因此，“中心轴线230C”和“旋转轴线230C”在本文中同义地使用。
如图24和图25所描绘，在一个示例性实施方案中，分离定子180C包括在使用之前联接在一起的基部190C和头部192C。在一个示例性实施方案中，头部192C包括锥形颈部174C，该锥形颈部具有联接到其的鼻部214C。分离定子180C具有内部表面202C和相对的外部表面203C。内部表面202C界定室194C，转子组件182C至少部分地接纳在该室中。组装的分离定子180C具有设置有头部192C/鼻部214C的第一端196C和设置有基部190C的相对的第二端198C。中心轴线230C在第一端196C与第二端198C之间延伸。分离定子180C包括入口端口38、第一出口端口40和第二出口端口42，它们各自位于第一端196C处的头部192/鼻部214C上。
继续参照图24，基部190C(或分离定子180C的第二端198C)包括径向向外延伸到环形侧壁204C的底板200C。侧壁204C从底板200C竖立并且朝向第一端196C突出。环形安装凸缘205C从侧壁204C向外突出。一对把手199A和199B从凸缘205C的相对侧径向向外突出。把手199用于手动提升和输送分离器12C。在一个实施方案中，侧壁204C的内部表面202C是圆柱形的。在其他实施方案中，侧壁204C的内部表面202C可向外倾斜。驱动器套筒132C通常在底板200C上居中并且从该底板向外突出。居中设置在底板200C以便从其外部表面203C向外侧突出的是接纳部206C。接纳部206C设置在驱动器套筒132C的开口138C内，以便被驱动器套筒132C围绕。在一个示例性实施方案中，接纳部206C同中心地设置在驱动器套筒132C内。接纳部206C界定形成室194C的一部分的凹槽212C。在一个实施方案中，接纳部206C包括从底板200C突出并且终止于端壁210C处的侧壁208C。在一个实施方案中，侧壁208C和凹槽212C各自具有圆柱形配置。环形凹口211C可在与底板200C的相交部处凹入侧壁208C中以用于接纳轴承组件270C，如下文将更详细地讨论的。接纳部206C被构造成使得其可被接纳在磁性驱动器148/驱动转子150(图8)的开口166内，而磁性驱动器148/驱动转子150被接纳在驱动器套筒132C的开口138C内。
返回图23，基部190C(或分离定子180C的第一端198C)还包括如先前所讨论的从底板200C的外部表面向外突出的翅片143C。翅片143C可与中心轴线230C平行对准(图24)，并且围绕接纳部206C等距间隔开。
在一个实施方案中，离心分离器12C被设计成可在单次使用后丢弃。为此，分离定子180C以及更具体地，基部190C、头部192C和驱动器套筒132C通常由聚合物材料(诸如聚偏二氟乙烯或聚偏(二)氟乙烯(PVDF)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)等)制成，并且通常诸如通过注塑成型或旋转模制来进行模制。与分离定子180C由金属制成的情况相比，这些材料和制造方法使得能够以更低廉的成本生产分离定子180C。在某种程度上，当由较低强度的聚合物材料制成时，翅片143C用于增加分离定子180C和驱动器套筒132C的强度和稳定性。然而，在另选实施方案中，分离定子180C可由较高强度的金属(诸如铝或不锈钢)或另选地由较高强度的聚合物(诸如液晶聚合物或聚碳酸酯)制成。在这种情况下，可消除翅片143C。
参照图24和图25，头部192C的鼻部214C具有侧壁216C，该侧壁在上端处终止于端壁218C处并且在相对的下端处具有环形向外突出的凸缘219C。鼻部214C界定凹槽213C。在一个实施方案中，侧壁216C的界定凹槽213C的内部表面202C可具有基本上圆柱形的配置。从端壁218C居中向外突出的是入口端口38。第一出口端口40和第二出口端口42从鼻部214C的侧壁向外突出。入口端口38界定通道45，而出口端口40和42分别界定通道47和49。凹入端壁218C中以便围绕通道45并且与凹槽213C连通的是环形轻质组分收集凹槽444C。轻质组分收集凹槽444C直接与第二出口端口42的通道47连通。
头部192C的颈部174C包括在上端处的环形安装凸缘227C与相对的下端处的环形安装凸缘228C之间延伸的环形过渡壁220C。凸缘219C和227C通过紧固件221C(诸如螺钉、螺栓、夹具等)联接在一起，其中O形环223C设置在它们之间，以便在鼻部214C与颈部174C之间形成气密密封。在一个实施方案中，过渡壁220C的至少一部分具有截头圆锥形配置，其中其内部表面202C通常相对于中心轴线230C成至少或小于30°、40°、50°或60°或在前述角度中的任意两个角度之间的范围内的角度设置。在所描绘的实施方案中，从安装凸缘227C和/或228C延伸的过渡壁220C的一部分可以是圆柱形的或具有与过渡壁220的其余部分不同的配置。将鼻部214C和颈部174C形成为通过紧固件固定在一起的两个分离构件可以简化头部192C的生产和与分离器12C的组装。然而，在其他实施方案中，鼻部214C和颈部174C可一体地形成为一个整体构件，从而消除了对紧固件的需要。
在组装期间，安装凸缘205C和228C联接在一起，使得转子组件182C/分离转子184C被捕获在分离定子180C内。安装凸缘205C和228C可通过紧固件233C(诸如螺钉、螺栓、夹具或其他紧固件或紧固技术)联接在一起。O形环235C设置在凸缘205C与228C之间，以便在它们之间形成气密密封。
转子组件182C可旋转地定位在分离定子180C的室194C内并且用于将生物悬浮液或其他混合物的入口流102(图1至图5)分离成第一出口流104和第二出口流106。参照图25，如先前所提到，转子组件182C包括分离转子184C和从其延伸的驱动联接件186C。更具体地，分离转子184C具有第一端240C和相对的第二端242C，中心轴线/旋转轴线230在该第一端与该第二端之间居中延伸。驱动联接件186C居中安装到分离转子184C的第二端242C并且从其向外突出，使得中心轴线230居中穿过该驱动联接件。转向图24，驱动联接件186C通常具有终止于端面246C处的围绕侧面244C。紧固件247C(诸如螺钉、螺栓等)可延伸穿过形成在驱动联接件186C上的开口并且与分离转子184C接合(诸如通过螺纹连接或其他技术)，以便将驱动联接件186C固定到分离转子184C。在示例性实施方案中，剪切销249C从分离转子184C突出到形成在驱动联接件186C上的开口251C中。剪切销249C与驱动联接件186C之间的接合帮助确保分离转子184C和驱动联接件186C同时旋转。在另选实施方案中，剪切销249C可从驱动联接件186C向外突出并且突出到形成在分离转子184C上的开口251C中。
驱动联接件186C通常具有圆柱形配置，并且如图24所描绘，被构造成使得其可被旋转地接纳在接纳部206C的凹槽212C内。在驱动联接件186C的侧面244C与接纳部206C的侧壁208C之间形成间隙248C，使得驱动联接件186C可在接纳部206C内自由地旋转。
在一个示例性实施方案中，间隙248C小于10mm、8mm、6mm、4mm、2mm或在前述值中的任意两个值之间的范围内。通常需要使间隙248C的大小最小化以帮助促进驱动联接件186C的磁性旋转。驱动联接件186C包含一种材料并且被构造成使得其可以由磁性驱动器148(图8)的磁体168所产生的磁场控制。举例来说，驱动联接件186可包括另一磁体或被吸引到磁体的材料，诸如铁或铁复合物。在操作期间，驱动联接件186C定位在接纳部206C内，而接纳部206C被接纳在驱动转子150的腔体162(图8)内。驱动转子150通过电机169的旋转由于磁体168在驱动联接件186C上产生的磁力而促进了驱动联接件186C的同时旋转。继而，驱动联接件186C的旋转促进其所附接的分离转子184C的同时旋转。在另选实施方案中，应了解，可消除通常用作保护盖的接纳部206C。在这种情况下，驱动联接件186C将直接接纳在驱动转子150的腔体162内。
转向图26，分离转子184C通常包括：基部250C，驱动联接件186C附接到该基部；分散构件252C，该分散构件位于基部250C上；盘堆叠253C，该盘堆叠设置在分散构件252C上；帽254C，该帽与基部250C联接；以及插入件256C，该插入件被捕获在帽254C与盘堆叠253C之间。现在将更详细地讨论分离转子184C的各种元件。
如图27和图28所描绘，基部250C具有部分地界定隔室261C的内部表面260C并且具有相对的外部表面262C。基部250C包括底板264C和从底板264C的外周朝向帽254C向上突出的环形侧壁266C。侧壁266C在下文中被称为下侧壁266。安装凸缘265C围绕上端侧壁266并从其径向向外突出。凹槽267C居中地形成在底板264C的内部表面260C上并且与隔室261C连通。更具体地，在一个示例性实施方案中，碗状件269C居中形成在底板264C的外部表面262C上并且从其向外突出。凹槽167C形成于碗状件269C中。在一个实施方案中，碗状件269C和凹槽267C都可以是圆形的。安装件268C与中心轴线230A对准地从碗状件269C的外部表面262C向外突出。碗状件269C和凹槽167C是可选的并且可被消除。在不使用的情况下，安装件268C可与中心轴线230C对准地直接从底板264C的外部表面262C向外突出。驱动联接件186C诸如通过如先前所讨论的紧固件247C或通过其他紧固技术(诸如粘合剂、压配合、螺纹联接等)固定到安装件268C。
多个可选的冷却翅片271C形成在底板264C上并且从其向外突出。在一个示例性实施方案中，翅片271C间隔开并且远离碗状件269C径向向外突出。翅片271C可以是线性的或弯曲的。在不使用碗状件269C的情况下，翅片271C可远离中心轴线230C径向向外突出。基部250C可形成有至少1个、3个、5个、6个、8个或更多个翅片271C或形成有在前述值中的任意两个值之间的范围内的翅片。
返回图24，环形轴承组件270C(诸如座圈轴承等)被接纳在环形凹口211C内并且在分离转子184C的基部250C与分离定子180C的基部190C之间延伸。轴承组件270C用于相对于分离定子180C支撑分离转子184C、使该分离转子居中并使其稳定，并且使得分离转子184C能够相对于分离定子180C容易地旋转。在一个示例性实施方案中，轴承组件270C抵靠碗状件269C的外部固定或直接邻近该碗状件固定。如下文更详细地讨论的，碗状件269C/凹槽267C的功能中的一个功能在于，在操作期间，当分离转子184C通过使用轴承组件270C相对于分离定子180C旋转时，经处理的生物悬浮液或其他混合物可流过凹槽267C，从而有助于使邻近轴承组件270C冷却。即，碗状件269C/凹槽267C用作散热器。在一个实施方案中，轴承组件270C与凹槽276C和/或碗状件269C的一部分水平地对准和/或围绕该部分。
冷却翅片271C(图28)也可以有助于轴承组件270C的冷却。即，在通过使用轴承组件270C使分离转子184C相对于分离定子180C旋转时，翅片271C在分离转子184C与分离定子180C之间的间隙内旋转。翅片271C使间隙内的空气在轴承组件270C上方移动，从而有助于使轴承组件270A冷却。
返回图27，从底板264C的内部表面260C向上突出的是多个间隔件272A-F。间隔件272均匀地间隔开并且与中心轴线230和/或凹槽267C对准地径向向外突出。间隔件272A、272C和272E还形成有沿着其长度形成的细长狭槽273。如下文将更详细地讨论的，间隔件272用于将分散构件252C与底板264C的内部表面260C间隔开并且将分散构件252C固定到基部250C，使得基部250C和分散构件252C同时旋转。下侧壁266C的内部表面260C可具有从底板264C的外周边缘向外倾斜到环形凸缘265C的环形截头圆锥形配置。在一个实施方案中，下侧壁266C的内部表面相对于中心轴线230成至少或小于10°、15°、20°、25°、30°、35°或在前述角度中的任意两个角度之间的范围内的向外角度倾斜。
转向图29和图30，如本文所讨论，分散构件252C可具有多种不同配置。在当前描述的实施方案中，分散构件252C包括呈圆形板的形式的主体280C，该主体具有顶表面282C和相对的底表面284C，该顶表面和该底表面各自延伸到外周边缘286C。开口290C与中心轴线230C对准地居中延伸穿过主体280C，以便在相对的表面282C与284C之间穿过。从主体280C的底表面284C突出的是通常等距间隔开的下分隔件288A、B和C。下分隔件288是线性的并且远离开口290C径向向外突出。下分隔件288被构造成接纳在间隔件272A、C和E的狭槽273C内，并且终止于突出超过周边边缘286C的终端291C处。
在组装期间，分散构件252C通过分散构件252C的下分隔件288A-C(图30)被接纳在间隔件272A、C和E的狭槽273C(图27)内而设置在基部250C(图26)上并且与该基部互锁。终端291C抵靠基部250C的下侧壁266C的内部表面260C或直接邻近该内部表面设置。该组件使分散构件252C在底板264C上居中，以便确保周边边缘286C与下侧壁266C均匀地间隔开，并且还使分散构件252C与基部250C互锁，使得基部250C围绕中心轴线230C的旋转促进分散构件252C的同时环形旋转。另外，分散构件252C的主体280C与基部250C的底板264C间隔开，使得在它们之间形成空间448C。如下文将更详细地讨论的，下分隔件288和间隔件272用于形成入口流体通道，该入口流体通道径向向外流过分散构件252C与底板264C之间的空间448C，以帮助促进生物悬浮液的分离。应理解，各种其他结构设计可用于将分散构件252C固定和居中定位在底板264C上，同时形成入口流体通道。然而，当前描绘的实施方案被独特地构造成使得能够快速且容易地定位分散构件252C，而不需要使用分离的紧固件。
同样如图29所示，分散构件252C还包括管状杆部分289C，该管状杆部分与开口290C对准地从主体280C的顶表面282C向外突出。具体地，杆部分289C界定与开口290C连通的通道293C。保持导轨296A-C分别与下分隔件288A-C对准地从顶表面282C向上延伸并且从杆部分289C径向向外突出。每个保持导轨296A-C在周边边缘286C的外侧与对应下分隔件288A-C相交并且可延伸到终端291C。每个保持导轨296包括具有三角形形状的支撑部分297C和从支撑部分297C向外突出超过周边边缘286C的延伸部分299C，该支撑部分具有朝向杆部分289C向上倾斜的顶部边缘298C。
盘堆叠253C(图26)包括嵌套在一起的多个盘500C。如图31和图32所描绘，每个盘500C包括具有顶面504C和相对的底面506C的盘体502C，该顶面和该底面各自具有互补的截头圆锥形配置。盘体502C在中心内边缘508C与外周边缘510C之间延伸。内边缘508C是圆形的并且围绕开口512C，轴线230C居中穿过该开口。周边边缘510C通常也是圆形的。从顶面504C向外突出的是多个间隔开的间隔件514C。间隔件514C用于在一起嵌套到盘堆叠253C中时并且尤其是在盘堆叠253C以高速旋转时使盘500C保持间隔开。
形成在盘体502C上的是三个径向间隔开的引导件516A-C。每个引导件516A-C与轴线230C径向对准并且设置在内边缘508C与周边边缘510C之间。更具体地，每个引导件516A-C是细长的，具有朝向内边缘508C设置的第一端518C和朝向周边边缘510C设置的相对的第二端520C。上凹口522C穿过盘体502C并且从第一端518C延伸到内边缘508C，而下凹口524C从第二端520C延伸到周边边缘510C。每个引导件516A-C具有形成在盘体502C的底面506C上的内侧面526和形成在盘体502C的顶面504C上的外侧面528C。引导狭槽530C凹入内侧面526中并且在相对端518C与520C之间延伸。导轨532C从外侧面528C向外突出并且在相对端518C与520C之间延伸。当盘500C嵌套在一起时，一个盘500C的导轨532C被接纳在邻近盘500C的引导狭槽530C内。导轨532C与引导狭槽530C之间的联接件部分地用于帮助使盘500C中的每个盘互锁，使得它们同时旋转。另外，导轨532C和引导狭槽530C的大小被设定成有助于实现和保持盘500C之间的适当间距，使得流体可在它们之间流动。尽管盘500C之间的间距可基于预期用途和操作而变化，但在一个实施方案中，每一对邻近的嵌套盘500C之间的间距通常小于1.5cm、1cm、0.8cm、0.6cm或0.4cm或在前述值中的任意两个值之间的范围内。盘500C的数量也可根据预期用途而变化。在一些实施方案中，在分离器中使用的盘500C的数量可以至少为或小于1个、3个、5个、7个、10个、12个、15个或20个或在前述值中的任意两个值之间的范围内。最后，引导件516之间的互锁(即，导轨532C与引导狭槽530C之间的互锁)形成沿着嵌套盘500C的连续壁部分，该连续壁部分防止流体围绕盘500C径向流动。举例来说，图24示出了堆叠的引导件516A和516B，它们分别形成壁部分534A和534B。
如图31所描绘，每个盘500C还包括细长流动导轨536A-C。每个流动导轨536A-C定位在一对邻近的引导件516A-C之间并且与开口512C/轴线230C径向地对准。流动导轨536A-C在内边缘508C与周边边缘510C之间部分地延伸，但不在它们之间完全延伸。在一个示例性实施方案中，从内边缘508C到周边边缘510C的线性径向距离为“D”。每个流动导轨536A-C在径向距离D的20％与90％之间的范围内延伸，并且更常见地，在径向距离D的30％与80％之间或40％与70％之间的范围内延伸。也可以使用其他尺寸。流动导轨536A-C通常与周边边缘510C间隔开并且延伸到内边缘508C。然而，在其他实施方案中，流动导轨536也可与内边缘508C间隔开。如下文将更详细地讨论的，在操作期间，液体在周边边缘510C与内边缘508C之间沿着界定在引导件516之间的分离通道在相反方向上径向流动。流动导轨536的形成(其是可选的)有助于限制或消除流体在分离通道内以涡流形式涡旋。流体在涡流中的涡旋可以增强湍流流动，这减少了流体的沉降和分离。换句话说，流动导轨536帮助保持有助于分离的径向和层流流动。将流动导轨536A-C从周边边缘510C往回隔开使得流体能够自由地流入分离通道中的每条分离导轨中。
在组装期间，盘500C堆叠在分散构件252C的顶部以便与其互锁。盘500C可以逐渐堆叠或堆叠为一组，即，盘堆叠253C。参照图29和图32，盘500C堆叠成使得保持导轨296的支撑部分297C的顶部边缘298C被接纳在底部盘500C上的对应引导狭槽530内，并且保持导轨296的延伸部分299C被接纳在底部几个盘500C的下凹口524C内。这种定位使盘550C与分散构件252C互锁，使得它们同时旋转并且还导致保持导轨296将由堆叠引导件516C形成的壁竖直地向下延伸到分散构件252C的主体280C。
参照图26、图35和图36，插入件256C包括环形侧壁320C，该环形侧壁在本文中被称为内侧壁320C。内侧壁320C具有在第一端238C与相对的第二端326C之间延伸的内部表面322C和相对的外部表面324C。内侧壁320C包括第一端238处的环形第一部分560C，该环形第一部分具有被构造成被接纳在帽254C内的基本上圆柱形的配置。内侧壁320C还包括第二端326C处的环形第二部分562C，该环形第二部分具有朝向第一部分560C向内渐缩的基本上截头圆锥形的配置。在一个实施方案中，内侧壁320C的第二部分562C的内部表面322C可相对于中心轴线230成在35°与55°之间并且更常见地在40°与50°之间或在42°与48°之间的范围内的角度倾斜。也可使用其他角度。内侧壁320C的第二端326C终止于周边边缘330C处，而第一端328终止于环形唇缘332C处。唇缘332C围绕开口334C，该开口沿着中心轴线230C居中穿过插入件256C。环形凸缘563C在第一端238C处围绕并且径向向外突出侧壁320C。环形沟槽564C围绕正好在唇缘332C下方的凸缘563C并且凹入该凸缘中。环形沟槽564C被构造成接纳O形环566C。
插入件256C还包括管状导管部分570C，该管状导管部分设置在插入件256C的开口334C内，以便沿着内侧壁320C的第一部分560C并且沿着内侧壁320C的第二部分562C的至少一个区段延伸。导管部分570C的自由端571C在第一端238C处从开口334C突出。导管部分570C界定通路部分572C，轴线230C延伸穿过该通路部分。三个上分隔件574A-C沿着导管部分570C的长度径向向外突出到内侧壁320C的内部表面322C。上分隔件574A-C部分地用于将导管部分570C固定到内侧壁320C并且将穿过第一部分560C的开口334分离成三条分离通道。撑杆576C还在导管部分570C与侧壁320C之间在每对邻近的上分隔件574A-C之间径向延伸。撑杆576C用于在第一端238C处进一步支撑导管部分570C，但通常不延伸导管部分570C的长度，并且通常不与上分隔件574A-C一样长。如图36所示，与上分隔件574A-C径向对准但间隔开的是外分隔件578A-C。外分隔件578A-C在内侧壁320C的第二端326C处从内部表面322C向外突出，从而突出超过周边边缘330C。外分隔件578A-C分别与上分隔件574A-C径向对准。
从内侧壁320D的外部表面324C向外突出的是多个径向间隔开的分隔器350A-F。分隔器350呈线性导轨的形式，该线性导轨与轴线230C对准地从内侧壁320C的外部径向向外延伸并且从第一端326C处的凸缘563C纵向延伸到第二端238C处的周边边缘330C。分隔器350A、C和E分别与上分隔件574A-C和外分隔件578A-C对准，并且还分别与外分隔件578A-C相交。
在组装期间，插入件256C被设定在盘500和分散构件252上并与它们互锁。具体地，参照图29、图31和图36，插入件256C嵌套在盘堆叠253C的顶部，使得上分隔件574A-C穿过盘500C的对应上凹口522并且分别与分散构件252C的保持导轨296A-C的上端接合。同时，导管部分570C的下端穿过盘500C的开口512并且与分散构件252C的杆部分289C的上端联接。导管部分570C和杆部分289C组合以形成界定通道569C的导管568C(图24)。插入件256C的外分隔件578A-C向下穿过盘500C的下凹口524C并且分别与保持导轨296A-C的延伸部分299C接合。在这种嵌套配置中，基部250C的旋转还促进分散构件252C、盘500C和插入件256C中的每一者的当前旋转。
参照图26和图33，帽254C具有在第一端307C与相对的第二端308C之间延伸的内部表面300C和相对的外部表面302C。帽254包括设置在第一端308C处的管状杆358C和设置在第二端307C处的环形侧壁304C。侧壁304C在下文中被称为“上侧壁304C”。上侧壁304C及其内部表面300C具有从下端处的环形凸缘305C向内收缩到杆358C的截头圆锥形配置。在一个实施方案中，侧壁304C被构造成使得其内部表面300C相对于中心轴线230C成在35°与55°之间并且更常见地在40°与50°之间或在42°与48°之间的范围内的角度倾斜。也可使用其他角度。
如图34中最佳地可见，在组装期间，帽254C通过覆帽凸缘256C和305C联接到基部250C。为了帮助确保正确的对准和居中定位，从凸缘305C竖立的环形脊540C可被接纳在形成于凸缘265C上的环形狭槽542C内。在另选实施方案中，脊540C和狭槽542C可以颠倒。在凸缘256C和305C重叠的情况下，具有延伸穿过其的螺纹孔546C(图26)的环形安装环544C可以抵靠凸缘265C的底面定位。紧固件548(诸如螺钉、螺栓等)然后可向下推进穿过凸缘305C和265C中的对准开口，并且旋进安装环544上的孔546中。安装环544C通常由金属(诸如铝或不锈钢)制成，并且在凸缘256C与305C之间提供增强的均匀压缩，同时增加了增强的结构稳定性。在凸缘256C与305C之间形成的是诸如以三角形或楔形的形式渐缩的环形狭槽550C。O形环552C被接纳并且压缩在狭槽550C内，以便在帽254C与基部250C之间形成气密密封。由于狭槽550C是锥形的，因此在分离转子184C内的流体压力增加时，O形环552C被进一步压入收缩狭槽550C中，这进一步增强了O形环552C的密封效应。
返回图26，杆358C具有基本上圆柱形的配置并且从上侧壁304C向外突出，使得中心轴线230居中穿过该杆。在所描绘的实施方案中，杆358C与帽254C一体地形成为单个整体构件。然而，在其他实施方案中，杆358C可单独安装并且固定到帽254C。如下文将更详细地讨论的，杆358C终止于端面544C处，该端面具有与轴线230C对准地延伸穿过其的端部开口556C。在内部表面300C与外部表面302C之间横向延伸穿过杆358C的是多个径向间隔开的侧面开口558C。在一个实施方案中，形成六个侧面开口558C，其中所有侧面开口558C设置在与轴线230C正交的公共平面中。也可形成其他数量的侧面开口558C。
转向图21，如先前所讨论，在帽254C放置在插入件256C上方并且固定到基部250C时，插入件256C的第一部分560C被接纳在帽254C的杆358C内。导管568C的自由端571C通过杆348C的端部开口556C伸出，而O形环566C在插入件256C的第一部分560C与杆358C的在侧面开口556C上方的内部表面之间形成密封。在组装状态下，基部250C、分散构件252C、插入件256C、盘500C和帽254C固定在一起，并且随着基部250C旋转而同时旋转。
组装的分离转子184C被封闭在分离定子180C内。具体地，如先前所讨论，分离转子184C的基部250C位于分离定子180C的基部190C内，从而被支撑在轴承组件270C上。在该位置中，驱动联接件186C自由地设置在接纳部206C内。如先前所讨论，头部192C的颈部174C使用紧固件233C和O形环235C固定到基部190C。如先前所讨论，在安装颈部174C的同时或之后，使用紧固件221C和O形环223C将头部192C的鼻部214C固定到颈部174C。
基部250C、分散构件252C、盘500C、插入件256C和帽254C各自通常由聚合物材料(诸如液晶聚合物、聚碳酸酯、PVDF、HDPE、PEI、PEEK等)制成。不同零件可由相同材料或不同材料制成。如先前所提及的，用聚合物材料制造零件使离心分离器的成本最小化，使得其可在单次使用后被经济地丢弃，从而避免了对后续灭菌或其他清洁的需要。然而，在另选实施方案中，零件中的一个或多个零件也可由金属(诸如铝或不锈钢)制成。
转向图37，在组装期间，轴承组件和各种密封件定位在鼻部214C/头部192C与转子组件182C的上端之间。具体地，在组装期间，导管568C的自由端571C/导管部分570C被接纳在入口端口38的通道45内。动态密封件580C用于在导管568C与头部192C/鼻部214C之间形成密封，这允许导管568C相对于头部192C/鼻部214C旋转。在一个示例性实施方案中，动态密封件580C可以是弹簧装载的。举例来说，在所描绘的实施方案中，动态密封件580C包括弹簧装载的旋转面密封件。也可以使用其他类型的动态密封件。
动态密封件580A包括环形安装件582A，该环形安装件被接纳并且固定在围绕入口端口38的通道45的环形凹口584A内。固定到安装件582A以便围绕导管568C的自由端的是环形静态密封元件586A。在一个实施方案中，静态密封元件586A包括陶瓷环。围绕导管570C的外部固定的是环形安装件588A。固定到安装件588A以便坐靠静态密封元件586A的是环形动态密封元件590A。动态密封元件590A由在动态密封元件586A在静态密封元件586A上旋转时将与静态密封元件590A形成耐磨密封的材料制成。用于静态密封元件586A和动态密封元件590A的材料可以与用于常规旋转泵密封件的材料相同。安装件582A和/或安装件588A通常由柔性弹性体材料制成，并且通常比静态密封元件586A和动态密封元件590A更加柔性。弹簧592A的一端设置在形成于插入件256C的端部处的凹槽594C内，以便坐靠撑杆576C和/或上分隔件574(图35)。弹簧594A的相对端弹性地压靠在动态密封元件590A上，以便将动态密封元件590A装载或压靠在静态密封元件586A上。安装件588A的柔性使得动态密封元件590A能够在被弹簧592A按压的同时沿着轴线230A浮动或移动，以便在使用期间适应转子组件182C的膨胀和/或收缩并且考虑动态密封元件590A和/或静态密封元件586A的磨损，同时仍然实现它们之间的不透液密封。鉴于动态密封件580C，迫使进入入口端口38并且沿着通道45行进的流体进入导管568C的通道569C并且沿着该通道向下行进。
轴承组件596C(诸如座圈轴承)在分离转子184C的帽254C与头部192C/鼻部214C之间延伸。轴承组件596C和270C(图24)在分离定子180C内支撑转子组件182C/分离转子184C并且使它们稳定，同时使得转子组件182C/分离转子184C能够在分离定子180A内旋转。动态密封件580B在侧面开口558C下方在头部192C/鼻部214C与分离转子184C之间延伸，而动态密封件580C在侧面开口558C上方在头部192C/鼻部214C与分离转子184C之间延伸。在一个实施方案中，动态密封件580B和580C同样可以是弹簧装载的并且包括弹簧装载的旋转面密封件。也可以使用其他类型的动态密封件。动态密封件580B和580C被描绘为具有与动态密封件580A基本上相同的元件。因此，类似元件由类似附图标记标识，但附图标记具有对应密封件的字母。举例来说，动态密封件580B包括固定到头部192C/鼻部214C的环形安装件582B和固定到安装件582B的环形静态密封元件586B。环形间隔件582B可在轴承组件596C与安装件586C之间延伸。继而，环形安装件588B固定到分离转子184C，其中环形动态密封元件590B固定到安装件588B。动态密封元件590B抵靠静态密封元件586B设置以在它们之间形成密封。再次，安装件582B和/或588B可由比动态密封元件590B或静态密封元件586B更加柔性的柔性弹性体材料制成，从而允许动态密封件580B浮动或移动。动态密封件580C类似地构造于侧面开口558C的相对侧上。单个弹簧592B具有抵靠安装件588B偏置的一端和抵靠安装件588C安装的相对的第二端，以便装载或压靠在动态密封件580B和580C上。因此，单个弹簧592B能够与两个分离动态密封件一起操作。弹簧592B定位在围绕帽254C并且在动态密封件580B与580C之间延伸的环形重质组分收集凹槽446C内。第一出口端口40与重质组分收集凹槽446C对准并连通，而重质组分收集凹槽446C与侧面开口558C对准并连通。因此，迫使通过侧面开口558C流出的流体通过第一出口端口40的通道49流出。
转向图38，在操作期间，电机169是有源的，以便使驱动转子150相对于分离定子180C围绕中心轴线230C旋转。继而，如先前所讨论，由磁体168产生的磁力作用在驱动联接件186C上，以便同时使驱动联接件186C和分离转子184C围绕中心轴线230并相对于分离定子180旋转。在操作期间，分离转子184C通常以至少1,000转/分钟(RPM)、2000转/分钟、2500转/分钟、3000转/分钟或3500转/分钟或在前述值中的任意两个值之间的范围内的速率旋转。根据应用，也可以使用其他速度。
一旦启动分离转子184C的旋转，悬浮液18的入口流102(图1、图3和图5)被传递到入口端口38中并且沿着中心轴线230C行进穿过导管568C并且穿过分散构件252C的开口290C，以便进入分散构件252C与分离转子184C的底板264C之间的空间448C。入口流102在空间448C内沿所有方向朝向分散构件252C的周边边缘286C径向向外流动。在某种程度上，分散构件252D用于迫使入口流102远离中心轴线230C径向向外流动，以便使入口流102C开始分离成重质组分和轻质组分的速率和力最大化。具体地，在入口流102远离中心轴线230C径向向外移动时，入口流102经受由分离转子184C的旋转引起的增大的更大离心力。因此，在入口流102绕过分散构件252C的周边边缘286C时，离心力致使入口流102分离成径向向外行进的较重组分和径向向内行进的较轻组分。
另外，径向延伸的间隔件272和下分隔件288在分散构件252C与底板264C之间延伸，以便将空间448划分成从导管420C延伸到分散构件252C的周边边缘286C的多条入口流体路径460C。每条入口流体路径460C被界定在一对邻近的间隔件272C/下分隔件288C之间，以便迫使入口流102沿着大致线性的路径径向向外流动，而不是在空间448C内围绕中心轴线230成圆圈涡旋。入口流102的这种线性、径向流动再次帮助入口流102快速远离中心轴线230C移动，以便增大将入口流102分离成较重组分和较轻组分的速率。另外，线性径向流动有助于将入口流102保持层流流动，而不是湍流流动，这进一步有助于将入口流102分离成较重组分和较轻组分。在所描绘的实施方案中，形成六条入口流体路径460C(图27)。在另选实施方案中，可形成其他数量的入口流体路径460C，诸如至少3条、4条、5条、6条、7条、8条、9条或10条或在前述值中的任意两个值之间的范围内的数量的入口流体路径。此外，在入口流102沿着入口流体路径460C径向向外流动时，流体也流过形成在底板264C上的凹槽267C。如先前所讨论，流过凹槽267C的流体有助于使邻近的轴承组件270C冷却。
基部250C的下侧壁266C和帽254C的上侧壁304C组合以形成分离转子184C的外侧壁450C，而插入件256C的内侧壁320C形成分离转子184C的内侧壁320C。外侧壁450C和内侧壁320C组合以形成分离转子184C的侧壁组件452C，该侧壁组件围绕隔室454C，空间448C形成该隔室的一部分。
如图39的剖视图中更佳地描绘的，下分隔件288C在空间448C内从或朝向分散构件252C的开口290C径向向外突出到侧壁组件452C，并且更具体地，径向向外突出到外侧壁450C/下侧壁216C。因此，下分隔件288在分散构件252C下方产生三条隔离入口流体路径460。
类似地，如图24和图29所描绘，三个壁600A-C形成在隔室454C内，这些壁从导管568C径向向外延伸到内侧壁320C和下侧壁266C并且从基部280C的顶表面282C纵向延伸到插入件256C的第一端238C，通常延伸到侧面开口558C上方。壁600A-C界定多条轻质组分流体路径456A-C，该多条轻质组分流体路径沿着分离转子184C纵向延伸，并且流体的一部分行进穿过该多条轻质组分流体路径。壁600A-C防止或限制在流体路径456A-C内行进的流体径向围绕导管568C。图24中描绘的是壁600A的侧视图。如图所示，壁600A由保持导轨296A、外分隔件578A、上分隔件574A和堆叠引导件516A的组合形成。类似地，其他壁600B和C分别由对应保持导轨296、外分隔件578、上分隔件574和堆叠引导件516B和C形成。
壁600A-C也分别与下分隔件288A-C对准和相交。因此，界定在邻近下分隔件288之间的每条入口流体路径460与对应轻质组分流体路径456对准，并且流体在它们之间通过时不混合。即，沿着入口流体路径460行进到对应轻质组分流体路径456的流体不与沿着分离入口流体路径460行进到分离的对应轻质组分流体路径456的分离流体混合。再次，这种配置有助于流体沿着大致线性的路径连续流动，而不是围绕导管568C/中心轴线230C成圆圈涡旋，并且有助于使流体保持更强的层流流动，而不是湍流流动，这两种流动都有助于将流体分离成重质组分和轻质组分。在所描绘的实施方案中，示出了三个壁600和三个下分隔件288。在另选实施方案中，分离转子184可形成有至少3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、12个、15个、18个、21个或更多个壁600和下分隔件288，或形成有在前述值中的任意两个值之间的范围内的壁和下分隔件。
参照图33、图35、图38和图39，在插入件256C与帽254C之间形成多条重质组分流体路径。具体地，由于分隔器350A-F从插入件256C的外部表面324C向外突出，因此在插入件256C的内侧壁320C与帽254C的内部表面300C之间形成环形截头圆锥形间隙462C。分隔器350A-F的外边缘坐靠帽254C的内部表面300C，使得分隔器350A-F将环形截头圆锥形间隙462C划分成多条分离重质组分流体路径464A-F。即，侧壁组件452C界定多条分离重质组分流体路径464A-F。每条重质组分流体路径464具有设置在插入件256C的周边边缘330C/内侧壁320C处的开口466C。举例来说，图38示出了重质组分流体路径464A。壁600A-C通常分别与分隔器350A、C和E对准。
使用分隔器350C来形成和隔离重质组分流体路径464A-F有助于流入重质组分流体路径464中并且沿着该重质组分流体路径流动的重质组分沿着大致线性的路径连续流动，而不是围绕中心轴线230C成圆圈涡旋，并且还有助于使重质组分保持更强的层流流动，而不是湍流流动，这两种流动都有助于流体的分离并且还限制了对分离细胞或微生物施加过度的力，该过度的力可为破坏性的或有害的。在所描绘的实施方案中，使用形成六条重质组分流体路径464A-F的六个分隔器350A-F。在另选实施方案中，分离转子184C可形成有至少3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、12个、15个、18个、21个、26个、32个、38个或更多个分隔器350和/或重质组分流体路径464或可形成有在前述值中的任意两个值之间的范围内的分隔器和/或重质组分流体路径。
转到图38，由于分离转子184C的旋转所产生的离心力，因此入口流102的较轻组分最初从开口290C径向向外流走，绕过分散构件252C的周边边缘286C，然后径向向内流入分离转子184C的第二端242C处的轻质组分流体路径456中的对应轻质组分流体路径中。当较轻组分流入流体路径456中时，流体在盘500C之间行进，在盘中，流体可被进一步分离。即，在流体在盘500C之间行进时，轻质组分的较重方面朝向盘500C的底面506C分离并且朝向重质组分流体路径464中的一条重质组分流体路径向下且径向向外流动，而较轻方面朝向盘500C的顶面504C分离并且朝向导管568C径向向内流动。在较轻组分从盘500C之间流出时，较轻组分沿着导管568C与插入件256C之间的通道朝向第一端196C流动，流过插入件256C的端部，流过轻质组分收集凹槽444C并且作为第二出口流106(图1、图3和图5)通过第二出口端口42流出。第二出口流106然后可如先前所讨论的被进一步处理或转移。
与径向向内流入轻质组分流体路径456中的轻质组分相反，通常包括细胞、微生物、其颗粒和其他固体的较重组分朝向侧壁组件452C/外侧壁450C径向向外流动，并且更具体地，流体的重质组分通过开口466C流入对应重质组分流体路径464中。重质组分然后在重质组分流体路径464内朝向分离转子184C的第一端196C流动。在重质组分到达第一端196C时，重质组分通过侧面开口558C流出，流过重质组分收集凹槽446C，然后作为第一出口流104通过第一出口端口40流出(图1、图3和图5)。第一出口流104然后可如先前所讨论的被进一步处理或转移。
返回图34，如先前所讨论，重质组分传递通过开口466C进入重质组分流体路径464中。开口466C和重质组分流体路径464被界定在外侧壁450C与内侧壁320C之间。在操作期间，重质组分的颗粒可收集在收缩开口466C处并且形成沉淀物。这些沉淀物可阻塞或限制重质组分流过开口466C并且流入重质组分流体路径464中。分离器12C和本文所公开的其他分离器可以不同方式操作和/或修改成不同设计以帮助使沉淀物的形成最小化和/或在形成之后移除沉淀物。举例来说，诸如图5所示的泵100A可被应用于第一出口流104，以通过重质组分流体路径464抽吸重质组分流体。提高泵100A的流动速率可使沉淀物的形成最小化和/或通过开口466抽吸所形成的沉淀物并将其引出第一出口端口40。举例来说，泵100A可以第一流动速率操作，然后以高于第一流动速率的第二流动速率周期性地操作。以较高流动速率进行的周期性操作可使沉淀物的形成最小化和/或通过开口466抽吸所形成的沉淀物并将其引出第一出口端口40。泵100A以较高流动速率进行的操作可基于设定的时间间隔或基于感测到的操作参数，诸如流动速率和/或压力读数。以较高流动速率进行的操作可仅持续较短时间间隔，以免显著地破坏自然分离过程。举例来说，泵100A可以在小于30秒、20秒、10秒、5秒或在前述时间中的任意两个时间之间的范围内的周期时间间隔内以高流动速率操作。
也可修改内侧壁320C的形状以帮助控制沉淀物的形成和/或移除。举例来说，在图34所描绘的实施方案中，内侧壁320C的第二端具有终止于圆形端面614C处的环形梢端612A。在所描绘的实施方案中，梢端612A的相对侧322C/324C保持平行并且与内侧壁320C的中心部分的相对侧322C/324C对准。在图40所描绘的另选实施方案中，内侧壁320C可形成有朝向轴线230C径向向内弯曲或弯折的环形梢端612B。举例来说，内拐角或曲线可在梢端612B处形成在内侧壁320C的内部表面322C上。这种配置导致梢端612B具有与邻近外侧壁450C的取向类似的取向，并且可帮助通过开口466C供给较大颗粒和/或沉淀物。
在图41所描绘的另一另选实施方案中，内侧壁320C可在第二端处形成有远离轴线230C径向向外弯曲或弯折的环形梢端612C。举例来说，内拐角或曲线可在梢端612C处形成在内侧壁320C的外部表面324C上。这种配置导致开口466C的宽度收缩。开口466C的收缩在开口466C处直接增加了流动速率，这可帮助通过开口466C抽吸较大固体颗粒和/或沉淀物，然后这些固体颗粒和/或沉淀物向下游行进。
除了先前所讨论的益处之外，离心分离器12A、12B和/或12C还具有许多独特的益处。举例来说，用于从培养基中分离细胞的许多现有技术离心机只能以分批模式操作，而不是以连续流动操作。即，离心机装载有限定批次的悬浮液，操作以促进限定批次的分离，然后停止并且重新装载有新批次的悬浮液以用于分离。在其他现有技术的离心分离器中，离心分离器必须在一定时段的操作之后暂时停止，以反冲洗系统或移除收集在其中的组分。相比之下，本发明的离心分离器12A-C可连续操作，而不需要停止以重新装载新的悬浮液、移除收集的组分或冲洗系统。因此，如在说明书和所附权利要求书中所使用的，“连续流动”离心分离器是这样的离心分离器：其可连续地分离流体流，而不需要停止离心分离器以移除其中收集的组分或冲洗分离器。举例来说，离心分离器12A-C可操作以将悬浮液18的入口流102连续地分离成两个出口流104和106达至少30分钟、1小时、2小时、3小时、6小时、12小时、24小时、48小时或更长的延长时段，而不需要停止以移除收集的组分或冲洗系统。因此，本公开的益处中的一个益处在于，出口流104和106可同时流出离心分离器12A-C，而入口流102正在流入离心分离器12A-C中。
此外，因为离心分离器12A-C在连续流动过程中操作，所以对悬浮液18的处理更快，这是因为存在更少的停机时间。因此，细胞和微生物经受较少应力。举例来说，在图1的灌注系统中，离心分离器12A-C能够快速且连续地将入口流102分离成出口流104和106并且将出口流104返回到容器14，使得细胞和微生物从容器14内的喷射气体和营养物中分离的时间量被最小化，从而使对细胞和微生物的应力最小化。此外，由于离心分离器12A-C的配置，因此在细胞和微生物传递通过分离器时，向细胞和微生物施加最小机械应力。
离心分离器的实施方案的额外益处在于，它们具有很少的零件并且生产简单且便宜，从而使它们可在单次使用之后丢弃。举例来说，因为分离定子180和分离转子184可简单地由聚合物模制而成，所以生产主体组件130的材料成本相对便宜。因此，一旦已经从容器14中完全加工出悬浮液18，主体组件130就可以简单地诸如通过再循环而被处理掉，从而避免了对清洁或灭菌的任何需要。新的主体组件130然后可与磁体驱动器132一起使用，以用于加工存放新的量的悬浮液18的新容器14。因为磁体驱动器132从不直接接触悬浮液18，所以磁体驱动器132可以重复地重复使用，而不需要灭菌或清洁。
离心分离器12A-C的另一益处在于，主体组件130可以在运输和使用之前被容易地灭菌。举例来说，如上文所讨论，一旦主体组件130被组装，该主体组件就可以被密封封闭，然后通过辐照(诸如伽马辐照)进行灭菌。取决于所使用的材料，一些实施方案还可以通过高压釜进行灭菌。如在说明书和所附权利要求书中所使用的，术语“无菌的”和“灭菌的”是指不含细菌或其他活体微生物。因为主体组件130包括最少的金属零件，所以对辐照工艺的干扰最小。
最后，离心分离器12A-C的独特配置使得能够高效地分离固体。还存在其他益处。
本文所公开的离心分离器和组件可结合到将详细描述的便携式和模块化的滑架中。图42和图43分别描绘了示例性离心分离器滑架700的前透视图和后透视图。滑架700可包括具有轮组件703的平台或基部702，该轮组件提供便携性、易于移动并且定位滑架700，诸如将其定位到生物生产设施或定位在生物生产设备内和/或在加工期间定位。轮组件703可具有带轴承和安装板的脚轮红色聚氨酯轮，以将轮组件703安装到基部702。在其他实施方案中，可消除轮组件703。
滑架700还包括支撑在基部702上的壳体701。壳体701可包括在前面板705与相对的后面板706之间延伸的相对的侧面板704A和704B。面板704、705和706在下端处的基部702与上端处的顶面板707之间延伸，以便形成在滑架700/壳体701内具有一个或多个隔室708的封闭且容纳式单元。面板704、705、706和707可由形成滑架700的一个或多个隔室708的壁的一件或若干件金属、塑料或其他刚性材料制成。
缓冲器和/或把手710可安装在壳体701的相对侧面板704A和704B中的一个或两个侧面板上或安装在其他面板上，使得操作者或自动化系统可抓握把手710，同时将滑架700移动到最佳位置中以用于集成到生物生产工艺中。
如图46所示，安装平台709可设置在壳体701内并且可在滑架700/壳体701的面板704、705和706之间横向延伸，以用于将离心分离器12安装在该安装平台上。尽管本文所公开的离心分离器中的任一离心分离器都可用于滑架700上，但分离器12C与滑架700一起描绘和讨论。安装平台709将隔室708划分成顶部隔室708A和底部隔室708B(图43)。顶部隔室708A和/或底部隔室708B可与环境气密密封，但这不是必需的。在一个示例性实施方案中，顶部隔室708A和底部隔室708B彼此并与环境气密密封。
同样如图46所示，门道710形成在壳体701上并且提供通向顶部隔室708A的连通和入口。门道710的大小被设定成并且被构造成使得分离器12C能够手动地插入顶部隔室708A和从该顶部隔室中移除。门道710被示出为延伸穿过前面板705和顶面板707的一部分。在其他实施方案中，门道710可仅延伸穿过前面板705或顶面板707或可延伸穿过其他面板。参照图42，门组件711可设置在壳体701上以选择性地打开和关闭门道710。更具体地，在一个示例性实施方案中，门组件711包括门716，该门可移动地安装到壳体701(诸如铰接地安装到壳体701)，使得门716可在门道710打开的打开位置(图46)与门道710关闭的关闭位置(图42)之间移动。当处于打开位置中时，安装平台709被开放地暴露，使得分离器12C可在顶部隔室708A内被安装在平台709上或从该平台中移除，或可以其他方式在顶部隔室708A内被接近。在关闭位置中，门道710被门716覆盖，以便在操作期间分离器12C发生故障的情况下充当护罩或盖。在一个实施方案中，门组件711/门716可以在离心分离器12C的操作期间被自动锁定，例如，门组件711可以是自锁的或被编程为自动锁定。
在示例性实施方案中，如图45所示，门组件711可包括开关块715、闩锁713、锁定防护开关719和致动锁定钥匙720，它们与门716相互作用。开关块712和锁定防护开关719与控制器798进行有线或无线通信，该控制器包括可编程处理器和非暂态存储器，该非暂态存储器被编程为致动开关块715和锁定防护开关719并且将闩锁713从锁定位置移动到解锁位置。在示例性实施方案中，开关块712和锁定防护开关719形成具有钥匙入口狭槽的钥匙或舌片操作的螺线管互锁开关。可将致动锁定钥匙720插入到一个或多个钥匙入口狭槽中以对门716进行解锁，或门716可利用控制器798进行自动解锁。门组件711还可包括铰链、轴承、衬套和/或径向阻尼器762(在图48中示出)，它们有利于门716围绕旋转轴线旋转，径向且向上旋转以打开门组件以及径向且向下旋转以关闭门组件。径向阻尼器762还防止门716以过大的速度或力打开或关闭，从而防止损坏。门组件711/门716充当容纳护罩，该容纳护罩可承受与离心分离器12C在最大速度或rpm下的故障相关联的最大力。
在示例性实施方案中，控制器798被编程为当离心分离器12C处于操作中时对门组件711/门716进行自动锁定，并且当离心分离器12C未处于操作中时对门组件711/门716进行自动解锁。控制器798还被编程为在门716打开的情况下阻止离心分离器12C的锁定(关于装载组件800详细地描述)和安装夹子804的致动。
离心分离器滑架700是模块化且便携式单元，该模块化且便携式单元包括单次使用的工艺设备和部件，该工艺设备和部件可通过快速释放且容易连接的端口和安装组件被容易地安装、安设并从滑架700/壳体701中移除。因此，示例性滑架700可完全配备有将离心分离器12C高效地集成到多种生物生产工艺中所需的不同组的处理部件和设备。示例性滑架700还可设置成不具有工艺设备，但具有端口和安装组件，使得操作者或最终用户可通过滑架700的快速释放且容易连接的端口和安装组件来选择要安设的一组定制的处理部件和设备。
示例性快速释放且容易连接的端口和安装组件包括管道和管支架、电缆管理系统、安装件、用于离心分离器的连接器和端口、控制器、传感器、阀、电源和泵。示例性工艺设备和组件包括管道、管、电缆和电子器件、控制器、泵、电源、传感器、探针、阀和离心分离器。在一个优选实施方案中，一个或多个示例性处理部件是单次使用和/或一次性部件。示例性快速释放且容易连接的端口和安装组件、工艺设备和部件可安设和安装在滑架700/壳体701的任何表面(包括滑架700/壳体701的侧面板704、前面板705、后面板706和顶面板707)上，安设和安装在滑架700/壳体701的隔室708中或安设和安装在滑架700的安装平台709上。
在示例性实施方案中，电源733(图45)设置在滑块700/壳体701的后面板706上。电源733可向安设在滑架700上的所有工艺设备提供电力，这些工艺设备包括离心分离器、离心分离器电机、控制器、门组件、现场总线、现场总线节点和开关、线性致动器、线性致动器电机、泵、泵电机、传感器、开关、阀和阀控制系统。电源733可以是单一电源、多个电源单元、可编程电源、DC电源、可变AC电源、开关模式电源(SMPS)或不间断电源(UPS)。在示例性实施方案中，电源733是可变AC 240电压电源。
参照图22A，一个或多个管座722(并且通常为多个管座)安装在壳体701上，并且在一个示例性实施方案中，安装到滑架700的侧壁面板704A。管座722可成形为夹子，该夹子被构造成保持用于使生物流体和固体流动到安设在滑架700上的工艺设备和从该工艺设备流动的管道和/或管。
如图46所示，分离器12C可拆卸地固定在顶部隔室708A内。安装到分离器12C并且从分离器12C向外突出的是流体管线36、44和52，如先前关于图1至图5讨论的。入口端口的流体管线36用于将入口流诸如从生物生产贮器10递送到分离器12C。流体管线44联接到第一出口端口40并且用于向下游输送重质组分出口流。最后，流体管线52联接到第二出口端口42并且用于向下游输送轻质组分出口流。流体管线36、44和52中的每条流体管线穿过凹口764，该凹口延伸穿过侧面板704A和/或顶面板707以便与顶部隔室708A连通。在凹口764内竖立的是分离通道768的导轨766。通常，形成三条分离通道768。每条通道768的大小被设定成接纳流体管线36、44和52中的对应流体管线。凹口764被构造成使得当门716移动到打开位置时，具有先前连接到其的流体管线的分离器12可定位在顶部隔室708A内，并且流体管线36、44和52位于对应通道768内。然后，门716可移动到关闭位置以操作分离器12C，同时流体管线36、44和52通过凹口764传出顶部隔室708A。在某种程度上，导轨766形成为使穿过凹口764的流体管线36、44和52之间的任何开放空间最小化，从而使在分离器12出现故障后任何物质从顶部隔室708A飞出的风险最小化。
如图44所描绘，流体管线36、44和52(其也可被称为管线组)可通过管座722沿着侧面板704A的高度可拆卸地安装。如先前所讨论，流体管线36、44和52通常由柔性管道形成，但也可包括刚性管道。运载入口流体的流体管线36可拆卸地联接到安装有夹管阀726的侧面板704A。夹管阀726可选择性地将流体管线36夹紧关闭以防止流体流过，或释放流体管线36以允许流体流过。与流体管线36联接的是入口泵721和一个或多个传感器730。
入口泵721可拆卸地安装到滑架700的壳体501/侧壁面板504A，以将生物流体、固体、混合物、溶液和悬浮液通过入口管线36泵送到离心分离器12。入口泵721可包括具有快速释放连接器的泵组装盒，该快速释放连接器与泵721的入口端口721A和出口端口721B以及用于驱动泵721的电机接口连接。泵组件盒可围绕泵721封闭并且提供气密密封。入口端口721A可流体连接到生物生产贮器10。生物生产贮器10可以是任何生物生产贮器，包括但不限于混合器、细胞工厂、生物反应器、发酵罐、实验室和实验室规模贮器以及可将固体、流体或混合相生物组分供给到滑架700以用于分离的其他贮器。
入口泵721可以是离心泵或正排量泵，诸如蠕动泵。优选地，入口泵721是不具有轴承或密封件的单次使用的一次性离心泵。入口泵721可封闭在无菌密封外壳(诸如泵组件盒)中，并且配备有由入口泵电机的磁场驱动的悬浮叶轮。入口泵721通常是离心泵，以便向分离器12C提供高流动速率的流体并且通过分离器12C提供高流动速率的流体以进行高效处理。然而，在其他应用中，可使用其他类型的泵。泵721可拆卸地联接到壳体701。这使得分离器12C、流体管线36、44和52以及泵721能够诸如通过辐照被预先组装和灭菌，并且随后作为整体组件被安装在滑架700上。
一个或多个传感器730可包括可沿着流体管线36间隔开的压力传感器、电导率传感器、流量计传感器、pH传感器、温度传感器或浊度传感器中的一者或多者。一个或多个传感器730可通过电缆765可拆卸地插入对应电源插座723中。在各种实施方案中，传感器730可配备有快速释放穿板式连接器，以便于连接和释放以供单次使用。电源插座723可向一个或多个传感器730提供电力，并且可将一个或多个传感器730耦合到控制器798，以用于操作和监测一个或多个传感器730。控制器798可将来自传感器的电信号转换为可测量的过程参数。在其他实施方案中，一个或多个传感器730可以是无线的。
运载重质组分出口流的流体管线44可拆卸地联接到安装在壳体701/侧面板704A上的泵749，该泵通常是蠕动泵。一个或多个传感器758与流体管线44联接。一个或多个传感器758可包括可沿着流体管线44间隔开的压力传感器、电导率传感器、流量计传感器、pH传感器、温度传感器或浊度传感器中的一者或多者。一个或多个传感器758可通过电缆767可拆卸地插入电源插座759中。在各种实施方案中，传感器758可配备有快速释放穿板式连接器，以便于连接和释放以供单次使用。电源插座759可向一个或多个传感器758提供电力，并且可将一个或多个传感器758耦合到控制器798，以用于操作和监测一个或多个传感器758。控制器798可将来自传感器的电信号转换为可测量的过程参数。在其他实施方案中，一个或多个传感器758可以是无线的。流体管线44的下端在三通接头761处分叉，其中流体管线44A和44B从该三通接头延伸。流体管线44A和44B各自与分别安装到壳体701的夹管阀728A和728B可拆卸地联接。因此，通过控制夹管阀728A和728B的操作，可将重质组分出口流递送到不同位置，诸如递送回生物生产贮器10或递送到收集容器、废物容器或其他下游工艺设备。在其他实施方案中，可消除三通接头761，并且流体管线44可联接到单个夹管阀728。
运载轻质组分出口流的流体管线52可拆卸地联接到安装在壳体701/侧面板704A上的泵748，该泵通常是蠕动。与流体管线52联接的是流量计传感器763、压力传感器731、浊度传感器729和传感器735。传感器735可包括压力传感器、电导率传感器、流量计传感器、pH传感器、温度传感器或浊度传感器中的一者或多者。传感器763、731、729和735可各自通过电缆可拆卸地插入设置在壳体701上的电源插座中。电源插座可向传感器763、731、729和735提供电力，并且可将传感器763、731、729和735耦合到控制器798以用于操作和监测传感器。在其他实施方案中，传感器763、731、729和735可以是无线的。流体管线52的下端在三通接头761处分叉，其中流体管线52A和52B从该三通接头延伸。流体管线52A和52B各自与分别安装到壳体701的夹管阀727A和727B可拆卸地联接。因此，通过控制夹管阀727A和727B的操作，可将重质组分出口流递送到不同位置，诸如递送回生物生产贮器10或递送到收集容器、废物容器或其他下游工艺设备。在其他实施方案中，可消除三通接头737，并且流体管线52可联接到单个夹管阀727。
上文关于流体管线36、44和52讨论的各种传感器可测量并且提供指示压力、流动速率、浊度、密度、电机电力、转子rpm、温度、pH、O2浓度、CO2浓度和在整个工艺流程管线中、在离心分离器内以及在离心分离器12上游和下游的其他管道和设备内的各个位置处的其他过程参数的信号。
一个或多个电缆管理模块753也可以安装在滑架700的壳体701/侧壁面板704A上的各种期望位置处。一个或多个电缆管理模块753可以是低轮廓、穿透、多线电缆管理系统，其提供用于缠绕和保持电缆的线轴或其他表面。一个或多个不透液密封索环也可以与电缆管理模块753和管座722一起使用或独立于该电缆管理模块和该管座使用。索环围绕管道、电线、电缆和电绳形成不透液密封，该管道、电线、电缆和电绳布线到安设在滑架700上的工艺设备并且从该工艺设备布线。可以提供一个或多个端口以允许在安设期间、在收回到端口中(例如，与滑架700的侧壁面板704A/壳体701齐平)期间或在存储期间将管座722和电缆管理模块753伸出端口。示例性管座722和电缆管理模块753为滑架700的操作者提供增强的设备访问、操作效率和安全性。
滑架700还可以配备有阀控制系统760，该阀控制系统包括流量控制阀726A和管道725(也在图48中示出)、一系列工作阀726、727、728、744、阀端子739和现场总线节点747。阀控制系统760可以是电动或气动控制系统，并且阀726、727、728、744可以是电动致动或气动致动的。在示例性实施方案中，阀726、727、728、744是气动夹管阀或弹簧节流夹具。阀726、727、728、744也可以是闸阀、球形阀、止回阀、旋塞阀、球阀、蝶阀、针阀、夹管阀或配备有用于打开和关闭阀的螺线管元件的螺线管阀。阀726、727、728、744还可以配备有用于检测阀是打开还是关闭的光学数字位置反馈传感器。示例性气动阀控制系统可包括管道725和流量控制阀726A，空气或其他气体或液压流体通过该管道和该流量控制阀通过歧管分配到阀726、727、728、744中的每个阀以便于阀的致动。阀726、727、728、744可以与控制器98进行有线或无线通信。阀还可以是自致动的或手动操作的。
阀726、727、728、744可布置在滑架700的任何表面(包括滑架700的侧壁面板704A)上并且安装到该任何表面，以控制使生物流体、固体、混合物、溶液和悬浮液通过流动管线流动到离心分离器组件12C和从离心分离器组件12C流动并流过其他工艺设备。阀726、727、728、744还可以包括用于将管道快速装载到阀中和从阀中快速卸载管道的卡扣管槽。在示例性实施方案中，阀726、727、728、744是由一次性材料制成的单次使用阀，以允许在使用之后低价且容易地替换。
阀端子739可安装到滑架700的基部702、面板704、705、706、707或安装平台709。在示例性实施方案中，阀端子739安装在滑架700的底部隔室708B中。阀端子739可以包括通信端口、通信链路、电路板以及具有多个气动端口的歧管，这些气动端口气动地联接到阀726、727、728、744的入口端口和出口端口。在一个实施方案中，气体或液压流体可通过管道725和流量控制阀726A以及歧管供给，以将气体液压流体分配到阀726、727、728、744中的每个阀并且致动该阀。
在示例性实施方案中，通信端口和链路可以是耦合到现场总线节点747的I/O端口和链路。阀端子739和现场总线节点747可与控制器798进行有线或无线通信，该控制器利用通过阀端子739和歧管施加的电信号或气动压力或液压压力来控制阀726、727、728、744的致动。阀控制系统760可以使用特定通信协议来促进阀端子739、现场总线节点747、阀726、727、728、744和控制器798之间的数据和电信号传输。示例性工业现场总线和以太网协议包括但不限于Profibus、Modbus、DeviceNET、Profinet、以太网/IP、以太网CAT和Modbus TCP。在示例性实施方案中，阀控制系统760所使用的通信协议是Profinet。
一条或多条工艺流程管线(包括入口管线36和出口管线44、52)以及阀726、727、728、744可被构造和致动成将生物组分路由到离心分离器组件12C以用于分离。在示例性实施方案中，入口管线36和位于入口泵721上游的入口阀726可由控制器798构造和致动，以在启动期间绕过离心分离器12C并且从入口泵组件721和离心分离器组件12C的下游传送空气、其他气体、液体、固体或生物组分。该操作可用于在使用之前或之后冲洗空气和气体系统。入口管线36和位于入口泵721上游的入口阀726也可由控制器798构造和致动，以将生物组分从生物生产贮器传送到离心分离器12C以用于分离。
轻质出口管线52和一个轻质出口阀727可经由控制器798构造和控制，以使与离心分离器组件12C分离的轻质生物组分向下游流动并传送以进行处理，而另一个轻质出口阀727可被构造成使与离心分离器组件12C分离的轻质生物组分再循环并且-传送回供给系统的生物生产贮器。
同样，重质出口管线44和一个重质出口阀728可经由控制器798构造和控制，以使与离心分离器组件12C分离的重质生物组分向下游流动并传送以进行处理，而另一个重质出口阀728可被构造成使与离心分离器组件12C分离的重质生物组分再循环并传送回供给系统的生物生产贮器。
离开生物工艺贮器的再循环生物组分可流过并传送通过入口泵721并且到达离心分离器12C或经由入口管线组中的裂缝绕过离心分离器12C。
滑架700可配备有紧急关闭阀744(图45)，该紧急关闭阀在紧急情况、泄漏或其他情况期间关闭离开离心分离器组件12C的一条或多条出口管线44、52。阀726、727、728、744中的每个阀可用作紧急关闭阀。
如图42所示，滑架700可包括用户输入和数字显示器756、开关块717、开关重置按钮74和紧急停止按钮714，它们可用于启动、停止和以其他方式控制离心分离器12C和/或滑架700的部件的操作。在一个实施方案中，如果紧急停止按钮714被致动以停止离心分离器12C，则用户可能需要致动开关重置按钮774以重置开关块717来进行操作。用户输入和数字显示器756允许操作者提供过程参数输入并读取过程参数输出，它们控制和指示过程参数，诸如压力、流动速率、浊度、密度、温度、pH、电机电力、转子rmp和在整个滑架700上的流动管线和工艺设备中的其他过程参数。
在示例性实施方案中，包括管道、管、电缆和电子器件、控制器、电机、泵、电源、传感器、探针、阀和离心分离器的工艺设备和部件可安装到滑架700上的各个位置，这取决于集成有滑架700的生物工艺的具体要求和配置。举例来说，工艺设备和部件可安设和安装在滑架700的任何表面(包括滑架700的侧面板704、前面板705、后面板706和顶面板707)上，安设和安装在滑架700的隔室708中或安设和安装在滑架700的安装平台709上。
图48和图49分别描绘了示例性离心分离器滑架700的正面剖视图和侧面剖视图。滑架700的额外部件和功能性由剖视图描绘。
安装平台709可用于将离心分离器12C安装到滑架700。安装平台709可以是具有凹槽812的平坦工作台，该凹槽接纳装载组件800并且与之接口连接。装载组件800可将离心分离器组件12C可释放地装载、安装、居中定位和锁定到滑架700。滑架500将离心分离器组件12C容置在顶部隔室708A内。所容置的离心分离器可以是本文或相关美国临时专利序列号63/115,938中所公开和描述的任何离心分离器，该美国临时专利出于所有目的而通过引用的方式全部并入本文中。
如先前所讨论，离心分离器组件12C可包括形成定子室188C的分离定子180C和可旋转地安装和/或联接到定子室188C的分离转子184C。分离转子184C形成分离容器190C，在分离转子184C的旋转期间，生物组分在该分离容器内被分离。安装表面804可固定到分离定子180C或与分离定子180C形成一体，并且用于将分离定子180C和离心分离器12C安装和/或锁定到滑架700。安装表面804可以是分离定子180C上的凸缘、腔体、弯管、凹槽或狭槽。具有两端并且优选地在一端上具有磁体的驱动联接件186C在一端处联接到分离转子184C并且在其另一端上磁性地耦合到磁性驱动器148。磁性驱动器148可包括外壳134和驱动转子150，该驱动转子的一端联接到电机169。驱动转子150包括产生磁场的磁体，该磁场能够与驱动转子相互作用并且将驱动转子磁性耦合到驱动联接件186C和/或驱动联接件186C上的磁体。在电机169使驱动转子150旋转时，驱动转子150和磁场的旋转使驱动联接件186C和分离转子184C旋转。定子室188C可围绕分离转子184C和驱动联接件186C形成无菌密封和气密密封，以提供与环境密封的无菌室。
离心分离器12C优选地容置在门组件711所在的滑架700的顶部隔室708A中。气密密封可围绕离心分离器组件12C的所有部件形成在滑架700的顶部隔室708A中。分离定子180C充当容纳护罩，并且可承受与分离转子180C在最大速度或rpm下的故障相关联的最大力。顶部隔室708A和门组件711充当第二容纳护罩，并且还可承受与分离转子180C在最大速度或rpm下的故障相关联的最大力。因此，滑架700和离心分离器12C一起提供具有两个容纳护罩的双重容纳，以增强安全性。当处理潜在危险的材料(比如病毒、疫苗和临床阶段产品和组合物)时，双重容纳是特别合适的。
驱动联接件186C具有联接到分离转子184C的一端和磁性地居中定位并且联接到磁性驱动器148的另一端。驱动联接件186C可在一端机械地附接到分离转子184C。驱动联接件186C可由金属、磁性材料或与附接到磁性驱动器148的磁材类似的磁材制成，使得由磁性驱动器148上的磁体产生的磁场可与驱动联接件186C相互作用、磁性耦合到该驱动联接件并且使该驱动联接件旋转，该驱动联接件又使分离转子184C旋转。
驱动联接件186C可设置在分离定子180C内或分离定子180C的外部。驱动联接件186C还可设置在安装到分离定子180C的驱动联接套筒187C内。驱动联接套筒187C和/或分离定子184C可围绕驱动联接件186C、分离转子184C和分离容器190C部分地或完全地形成无菌密封和气密密封，使得不需要密封件来围绕分离转子184C和驱动联接件186C形成气密和水密密封。分离转子184C然后可由驱动联接件186C和磁性驱动器148磁性地驱动，而不需要驱动联接件186C与磁性驱动器148之间的密封件或不需要滑架700的顶部隔室708A与底部隔室708B之间的密封件。这种配置防止了分离容器190C的所含物和离心分离器组件12C的部件的污染，并且允许操作者在使用之后容易地丢弃离心分离器组件12C的全部或部分。
一个或多个磁体(未示出)可安装并且附接到驱动联接件186C。在示例性实施方案中，驱动联接件186C是环形的并且部分地或完全地围绕环形腔体。一个或多个磁体固定到腔体的内部表面。磁体可以是多个磁体区段，这些磁体区段被间隔开并且固定到内部表面以便围绕腔体。在示例性实施方案中，磁体可包括至少2个、4个、6个、12个、18个、24个或30个分离磁体区段。磁性区段可相对于旋转轴线垂直地定向，使得磁性区段的磁极轴向地定向。每个磁性区段的磁极优选地在轴向取向上交替。磁体也可以是固定到腔体并围绕腔体的磁环。磁环可以是偶极、四极、六极或八极，并且这些极可以优选地径向设置。一个或多个磁体可由一种或多种磁性材料(包括钕)制成。
包括驱动联接件186C的示例性离心分离器组件12的其他细节在相关美国临时专利序列号63/115,938中进行描述，该美国临时专利出于所有目的而通过引用的方式全部并入本文中。
滑架700配备有装载组件800以将离心分离器组件12C可释放地装载、安装和锁定到滑架700。参照图49至图52，装载组件800包括具有从其上端向外突出的支撑件804的壳体802。在一个实施方案中，支撑件804可以是环形的并且从壳体802径向向外突出。与壳体802对准地从支撑件804竖立的是管状内套筒806。对准板808固定在上端内套筒806处，并且围绕中心开口810。如图52最佳地描绘的，接纳部812与开口810对准地固定到对准板808的内部表面上并且从该内部表面向下突出。接纳部812界定与开口810连通的腔体814。在一个实施方案中，对准板808和中心开口810是圆形的，而腔体814具有圆柱形配置。
至少部分地围绕内套筒806的是安装件816。在一个实施方案中，安装件816包括外套筒818，该外套筒具有设置在其上端处的环形安装板820。外套筒818和安装板820都可以完全地或至少部分地围绕内套筒806并且可以是圆形的。安装板820可围绕外套筒818并从该外套筒径向向外突出一定距离。设置在安装板820的顶表面上并且从该顶表面向上突出的是一个或多个安装元件822。在所描绘的实施方案中，一个或多个安装元件822包括各自具有基本上L形的配置的三个径向间隔开的夹子822A-C。如下文将更详细地讨论的，在另选实施方案中，一个或多个安装元件822可以具有多种不同的配置。安装件816可相对于内套筒806滑动。此外，安装件816/外套筒118具有比内套筒806短的高度。因此，安装件816/外套筒118可在如图49所示的降低位置与如图50所示的升高位置之间移动，在降低位置中，安装板820设置在较低高度处，在升高位置中，安装板820和对准板808的顶表面可设置在基本上相同的平面内。
提升组件824用于在降低位置与升高位置之间选择性地移动安装件816。提升组件824包括枢转安装块826，该枢转安装块固定到支撑件804并且竖立在该支撑件上。一对枢转臂828A和828B各自具有铰接安装到安装块826的相对端的第一端。枢转臂828A和828B从安装块826突出，以便延伸超过安装件816/外套筒118的相对侧到达枢转臂828A和828B的第二端。撑杆830在枢转臂828A和828B的第二端之间延伸。在这种配置中，枢转臂828A和828B设置在安装件816/外套筒118的相对侧上，而枢转安装块826和撑杆830设置在安装件816/外套筒118的相对的相对侧上。开口834A和834B居中地形成在枢转臂828A和828B上或延伸穿过该枢转臂。支撑销832A和832B从安装件816/外套筒118的相对侧向外突出并且分别被接纳在开口834A和834B内。开口834A和834B的大小被设定成/被构造成使得枢转臂828A和828B都可由支撑销832A和832B支撑，但围绕该支撑销枢转。在一个实施方案中，开口834A和834B是细长的，使得支撑销832A和832B也可以在开口834A和834B内横向滑动一定距离。
与撑杆803对准地从支撑件804向下突出的是安装托架836。在安装托架836的下端与撑杆803之间延伸的是线性致动器838。线性致动器838通常包括壳体840、线性致动器杆842和电动机844，该线性致动器杆可从壳体840中向外伸展和缩回到该壳体中，该电动机控制线性致动器杆842相对于壳体840的移动。壳体840固定到安装托架836，而线性致动器杆842固定到撑杆836。线性致动器838电联接到控制器798，该控制器可自动控制或通过手动或感测提示来控制线性致动器838的操作。
在操作期间，线性致动器838可被启动以提升线性致动器杆842，该线性致动器杆又提升撑杆830以及枢转臂828A和828B的第二端。枢转臂828A和828B在枢转安装块826上枢转，并且同时通过与支撑销832接合而提升安装件816。安装件816被提升到升高或解锁位置，在升高或解锁位置中，安装板820与对准板808齐平。当需要时，线性致动器838可被启动以降低线性致动器杆842，该线性致动器杆然后将安装件816降低到降低或锁定位置，在该降低或锁定位置中，安装板820设置在对准板808下方的高度处。
经由接近传感器安装件848安装的接近传感器846可靠近枢转臂828和/或撑杆830定位，以感测线性致动器838是向上致动还是向下致动以及装载组件800是处于锁定位置还是处于解锁位置。
转向图51，枢转安装块826可被弹簧装载以实现弹性移动。具体地，在一个实施方案中，枢转安装块826可滑动地固定到一对引导销850上，这对引导销固定到支撑件804并且穿过枢转安装块826。保持销852也固定到支撑件804并且自由地穿过枢转安装块826的一部分。增大的头部854形成在保持销852的上端处，其中弹簧856围绕保持销852并且在增大的头部854与枢转安装块826之间延伸。因此，根据需要，在提升组件824的移动期间，诸如为了防止束缚和超载，枢转安装块826可沿着销850和852弹性地向上滑动，并且随后在弹簧856的力的作用下弹性地返回到初始定位。因此，枢转安装块826根据弹性刚度、张力和力移动，这在离心分离器的锁定期间在安装板820与装载组件800的其他部件之间提供间隙。
返回图47和图48，开口858延伸穿过顶部隔室708A内的安装平台709，以便与底部隔室708B连通。装载组件800诸如通过在支撑件804与平台709或壳体701的某个其他部分之间延伸的一个或多个托架860固定在底部隔室708B内。装载组件800定位成与开口858对准，并且定位成使得对准板808的顶表面与顶部隔室708A内的平台709的顶表面基本上齐平。在该安设位置中，线性致动器838可再次被启动以在如图47所示的升高或解锁位置到如图49所示的降低和锁定位置之间移动装载组件800。
返回图52，容置在装载组件800内的是先前所讨论的磁性驱动器148。更具体地，磁性驱动器148包括驱动器转子150，该驱动器转子可旋转地容置在由内套筒806围绕的开口864内。驱动转子150可包括套筒152，该套筒具有固定到其的一个或多个磁体168，如先前所讨论。杆172从套筒152突出并且与设置在壳体802内的电机169联接。在示例性实施方案中，电机169是2HP、3相、230/460VAC、3600RPM感应电机。电机169可容置在或至少部分地容置在滑架700的底部隔室708B内。底部隔室708B可围绕电机169、磁性驱动器148或两者形成气密和无菌密封。电机169可电联接到控制器798并且由该控制器操作或可以其他方式手动控制。因此，磁性驱动器150的操作有利于驱动转子150/一个或多个磁体168围绕接纳部812旋转。
一个或多个磁体168可安装并且附接到驱动转子150或驱动转子150的套筒152。如将更详细地描述的，一个或多个磁体168被构造成围绕滑架700的部件产生磁场，该磁场与分离转子184C和驱动联接件186C相互作用以在装载和操作期间磁性地耦合转子184C、居中定位该转子和使该转子旋转。磁性驱动器148的示例性实施方案在美国临时专利序列号63/115,938(例如，图8)中进行公开和描述，该美国临时专利出于所有目的而通过引用的方式全部并入本文中。
在示例性实施方案中，驱动转子150和/或套筒152是环形的并且部分地或完全地围绕环形腔体或杯162。杯162的腔体可形成防止水进入到磁性驱动器148的组成零件中的气密密封的部分或全部。一个或多个磁体固定到腔体162的内部表面。一个或多个磁体168可以是间隔开并且固定到驱动转子150和/或套筒152的内部表面的多个磁体区段。在示例性实施方案中，一个或多个磁体168可包括至少2个、4个、6个、12个、18个、24个或30个分离磁体区段。磁性区段可相对于旋转轴线垂直地定向，使得磁性区段的磁极轴向地定向。每个磁性区段的磁极优选地在轴向取向上交替。一个或多个磁体168也可以是固定到并且围绕驱动转子150和/或套筒152的腔体162的磁环。磁环可以是偶极、四极、六极或八极，并且这些极可以优选地径向设置。一个或多个磁体168可由一种或多种磁性材料(包括钕)制成。
在示例性实施方案中，若干磁体沿周向间隔开并且安装在驱动转子150的环形腔体162中。在这种配置和所有其他示例性配置中，磁体布置在磁性驱动器148、安装件816、安装板820、腔体814和/或安装平台709的一部分周围产生磁场。当驱动联接件186定位在磁场附近时，磁拉力和/或竖直负载辅助力将包括分离转子184C和驱动联接件186C的离心分离器组件12C装载到滑架700并且将分离转子184C居中定位到驱动转子150。
安装并且附接到驱动转子150或驱动转子150的套筒152的一个或多个磁体168在装载期间提供分离转子184C的最佳居中定位并且在操作期间提供扭矩。驱动转子150与驱动联接件186C之间的磁耦合可包括提供足以满足工艺扭矩要求的扭矩的任何磁配对。举例来说，在一个示例性实施方案中，扭矩要求的范围介于10in-lbf到70in-lbf。磁体可包括能够在转子侧承载永磁场并且在联接件的电机侧承载永磁体或电磁体的材料。在示例性实施方案中，磁体可包括钕。
磁性驱动器148联接到电机844并且可经由电机169/壳体802、支撑件804或经由装载组件800的另一表面安装到滑架700。磁性驱动器148、电机169和/或装载组件800可安装到滑架700的任何表面，包括基部7022、面板(704,705,706,707)或安装平台709。在优选实施方案中，联接在一起的磁性驱动器148和电机169安装到安装平台709的底部或安装到附接到安装平台9的支撑件804。电机169可部分地或完全地设置在滑架700的底部隔室708B内。安装板820和/或驱动转子150的一部分可被安装成延伸穿过并超过安装平台709中的开口858。安装板820和/或驱动转子150的一部分也可被安装成与安装平台709中的开口齐平。
附接到驱动转子150和/或驱动转子150的套筒152的一个或多个磁体168在驱动转子150、开口810、安装板820、接纳部812、腔体814和/或安装平台709附近和/或周围产生磁场。靠近和/或围绕驱动转子150开口810、安装板820、接纳部812、腔体814和/或安装平台709的磁场的强度和位置可以变化，以产生将离心分离器组件12C并且具体地将驱动联接件186C朝向腔体814和安装板820拉动的负载辅助效应。
在用于将离心分离器组件12C装载到滑架800上的示例性方法中，装载组件800被移动到升高的解锁位置，如图47所示。安装板820现在与安装平台709齐平，其中安装元件822从该安装板竖立。操作者或自动化控制系统可打开门组件711并且将离心分离器12C放置在靠近安装板820(可通过安装平台9中的开口885进入)的安装平台709上。具体地，如图23所描绘，驱动器套筒132C的下端定位在安装平台709上并且用于支撑分离器组件12C。安装平台709提供水平表面，该水平表面允许离心分离器组件12C/驱动器套筒132C跨平台709并且朝向腔体814和安装板820水平平移/滑动。在离心分离器组件12C跨安装平台709水平移动和/或足够靠近驱动转子150、开口858或安装板820放置以遇到驱动转子150磁场时，水平和/或向下垂直的负载辅助力将驱动联接件186C(图24)和离心分离器12C拉向腔体814、安装板820、驱动转子150。在分离器组件12C朝向安装板820移动时，分离器组件12C可被定向成使得驱动器套筒132C上的开孔146(图23)朝向从安装板820竖立的安装元件822定向。
该磁场向驱动联接件186和离心分离器12C施加向下竖直力，其有助于自定位和磁性地定位离心分离器组件12C以进行锁定。具体地，离心分离器12C在安装平台709上被操纵和横向移动，直到安装元件822被接纳在驱动器套筒132C上的对应开孔146内。磁场有助于水平移动和居中定位。磁场和负载辅助力也将分离转子184C的旋转中心轴线与驱动转子150的旋转中心轴线自动地且磁性地对准。驱动器套筒132C支撑并减轻在装载期间以及在离心分离器12C跨安装平台709水平移动时由磁场引起的驱动联接件186上的向下竖直力。
参照图53，在安装元件822被接纳在驱动器套筒132C上的对应开孔146内并且分离转子184C经由磁体和磁场与驱动转子150自对准之后，离心分离器12C可被锁定。具体地，线性致动器838被致动，以致使装载组件800/安装件816移动到降低的锁定位置，如先前所讨论。这样，其上设置有安装元件822和离心分离器12C的安装板820被降低到安装平台709下方，这致使驱动联接件186被直接接纳在接纳部812的腔体814内。继而，驱动联接件186被附接到驱动转子150的一个或多个磁体168围绕或与之横向对准。这种定位优化了驱动联接件186上的一个或多个磁体168的磁力，以便优化分离转子184C的旋转。此外，在装载组件800/安装件816移动到降低的锁定位置时，分离定子180C的基部190C抵靠安装平台709的一部分，以便将离心分离器12C有效地锁定到滑架700，即，在安装平台709抵靠分离定子180C的基部190C向上推动时，接纳在开孔146中的安装元件822被向下拉动到驱动器套筒132C上。在离心分离器12C的操作期间，线性致动器838将装载组件800保持在该降低的锁定位置中。这里，再次理解，如先前所讨论，枢转安装块826的弹簧装载防止在离心分离器12C的锁定过程和操作期间离心分离器12C的超载。
应理解，可使用多种另选结构来促进安装元件822与驱动器套筒132C之间的接合。举例来说，可用被接纳在驱动器套筒132C上的对应凹口内的单个半圆形L形构件替换安装元件822。在其他实施方案中，一个或多个延伸部可以从驱动器套筒132C向外延伸并且被接纳在形成于一个或多个安装元件822上的凹口或开口内。在其他实施方案中，不同类型的紧固件或夹具可用于将安装元件822固定到驱动器套筒132C。因此，驱动器套筒132C可形成有用于与安装元件822接合的一个或多个凸缘、弯管、腔体、狭槽或凹槽。然而，本设计具有独特的益处，这是因为其便于且易于横向滑动连接。
一旦离心分离器12C的操作完成，线性致动器838就可以用于将装载组件800移动回升高的解锁位置，并且使得能够在其被附接的方式的反转工艺中从滑架700中移除离心分离器12C。应理解，由于强磁力，因此当驱动联接件186被接纳在接纳部812内并且与一个或多个磁体168接合时，离心分离装置12C与驱动转子150的手动分离将是困难的。因此，滑架700和装载组件800具有独特的益处，即，在必须手动操纵离心分离12C之前，使用机械力将离心分离12C与驱动转子150至少部分地分离。
图54是集成在包括生物生产贮器901的示例性生物生产工艺中的示例性离心分离器滑架900的示意图。生物生产贮器901可以是任何生物生产贮器，包括但不限于混合器、细胞工厂、生物反应器、发酵罐、实验室和实验室规模贮器以及可将流体、固体或混合相生物组分供给到滑架900以用于分离的其他容器。滑架900可包括入口泵902、离心分离器组件904、入口管线组912、轻质出口管线组914、重质出口管线组916、轻质出口泵918、重质出口泵920、再循环管线组922、一系列阀924、926、928、一系列传感器930-948、960、控制器950、可编程电源956以及关于图43至图46描述的其他工艺设备和部件。
离心分离器组件904可以是与本文所讨论的相同的离心分离器12和备选方案，包括本文所述的所有组成零件和设备或相关美国临时专利序列号63/115,938中所公开和描述的离心分离器中的任一离心分离器，该美国临时专利出于所有目的而通过引用的方式全部并入本文中。如先前所描述，离心分离器组件904可具有入口端口906、轻质出口端口908和重质出口端口910。端口906、908、910流体联接到分离转子184C(在图48中示出)的内室或分离容器190C并与之连通，生物组分在该内室或分离容器中分离。
入口管线或管线组912连接生物生产贮器901、入口管线阀952、入口泵902和离心分离器组件904的入口端口906。入口管线阀952可定位在入口泵902的上游或下游，并且可被致动以阻塞生物组分或使生物组分流动到离心分离器组件904的入口端口910以用于分离。入口泵902用于通过入口管线组912、入口管线阀952泵送来自生物生产贮器901的液体、固体、气体和混合相生物组分并且使它们流动，并且使它们泵送或流动到离心分离器组件904。入口泵902可以是离心泵或正排量泵，诸如蠕动泵。优选地，入口泵902是单次使用的一次性离心泵。
轻质出口管线组914连接离心分离器组件904的轻质出口端口908、轻质出口泵918、轻再循环阀924和再循环管线组922。在离心分离器组件904中分离的较轻组分自然地流动，并且在离心分离器组件904的操作期间被路由通过轻质出口端口908和轻质出口管线组914。轻质出口管线组914可包括定位在轻质出口管线组914中的裂缝处的轻再循环阀924。轻再循环阀924可被致动以使在离心分离器组件904中分离的轻质生物组分向滑架900的下游流动并传送，以用于进一步处理、收获和移除。轻再循环阀924还可被致动以使在离心分离器组件904中分离的轻质生物组分流过并传送通过再循环管线组922并且返回到生物生产贮器901。
可(通过电动机或其他装置)驱动轻质出口泵918以将在离心分离器组件904中分离的轻质生物组分泵送到滑架900的下游以进行进一步处理，或泵送通过再循环管线组922以再循环到生物生产贮器901。轻质出口泵918还可通过使通过泵918的操作和流动反转来充当用于轻质出口管线组914的截止阀，以防止任何生物组分流过泵918。轻质出口泵918可以是离心泵或正排量泵，诸如蠕动泵。优选地，轻质出口泵918是单次使用的一次性蠕动泵。
重质出口管线组916连接离心分离器组件904的重质出口端口910、重质出口泵920、重再循环阀928和再循环管线组922。在离心分离器组件904中分离的较重组分自然地流动，并且在离心分离器组件904的操作期间被路由通过重质出口端口910和重质出口管线组916。重质出口管线组916可包括定位在重质出口管线组916中的裂缝处的重再循环阀928。重再循环阀928可被致动以使在离心分离器组件904中分离的重质生物组分向滑架900的下游流动并传送，以用于进一步处理、收获和移除。重再循环阀928还可被致动以使在离心分离器组件904中分离的重质生物组分流过并传送通过再循环管线组922并且返回到生物生产贮器901。
可(通过电动机或其他装置)驱动重质出口泵920以将在离心分离器组件904中分离的重质生物组分泵送到滑架900的下游以进行进一步处理，或泵送通过再循环管线组922以再循环到生物生产贮器901。重质出口泵920还可通过使通过泵920的操作和流动反转来充当用于重质出口管线组916的截止阀，以防止任何生物组分流过泵920。重质出口泵920可以是离心泵或正排量泵，诸如蠕动泵。优选地，重质出口泵920是单次使用的一次性蠕动泵。
示例性离心分离器滑架900和管线组918、920、922、958可配备有一系列传感器930-948、960并且与之联接，以用于测量滑架900内的不同位置处的过程参数。举例来说，入口压力传感器930可测量入口泵902上游或下游以及离心分离器组件904上游的入口管线组912中的压力。入口流量传感器932可测量入口泵902上游或下游以及离心分离器组件904上游的生物组分的流动速率。
轻质出口管线组914配备有传感器，该传感器测量过程参数并且向控制器950发送用于过程控制功能的信号。举例来说，轻管线组压力传感器934可测量离心分离器组件904下游和轻质出口泵918上游的压力。轻管线组浊度传感器936可测量离心分离器组件904下游和轻质出口泵918上游的浊度。轻管线组流量传感器938可测量离心分离器组件904下游和轻质出口泵918上游的轻质出口管线组914中的生物组分的流动速率。
重质出口管线组916还配备有传感器，该传感器测量过程参数并且向控制器950发送用于过程控制功能的信号。举例来说，重管线组压力传感器940可测量离心分离器组件904下游和重质出口泵920上游的压力。重管线组浊度传感器942可测量离心分离器组件904下游和重质出口泵920上游的浊度。重管线组流量传感器944可测量离心分离器组件904下游和重质出口泵920上游的重质出口管线组916中的生物组分的流动速率。
再循环管线组922还配备有传感器，该传感器测量过程参数并且向控制器950发送用于过程控制功能的信号。举例来说，再循环管线压力传感器946可测量再循环管线组922中的压力。再循环管线流量传感器948可测量再循环管线组922中的生物组分的流动速率。再循环管线浊度传感器960可测量再循环管线组922中的浊度。一系列示例性传感器930-948、960可定位在沿着管线组918、920、922的多个位置处以及滑架900的工艺设备(包括泵902、918、920和离心分离器组件904)的上游和下游。优选地，示例性传感器930-948、960是单次使用的一次性传感器，该一次性传感器易于在滑架900上安装、移除和替换。除了压力传感器、流量传感器和浊度传感器之外，滑架900还可配备有电导率传感器、O2传感器、CO2传感器、pH传感器、温度传感器、接近传感器、rpm传感器以及由操作者选择并且对于生物生产工艺来说必要的其他传感器。
滑架还可在整个滑架900(包括在入口泵902的上游、联接到离心分离器组件904下游的轻质出口管线组914或重质出口管线组916、在轻质出口泵918和重质出口泵920的下游、联接到再循环管线组922或在其他位置处)中配备有一个或多个紧急关闭阀926，以防止生物组分流过管线和工艺设备。
配备在滑架上的示例性阀924、926、928、952可由参照图48描述的阀控制系统760控制。阀控制系统760可包括流量控制阀726、管道725、阀端子739和现场总线节点747。阀控制系统760可以是气动控制系统，并且阀924、926、928、952可以是配备的气动夹管阀或弹簧节流夹具。阀控制系统760还可以是电控系统，并且阀924、926、928、952可具有用于打开和关闭阀上的各个端口的螺线管元件以及用于检测端口是打开还是关闭的光学数字位置反馈传感器。在示例性实施方案中，阀924、926、928、952包括用于将管道快速装载到阀中和从阀中快速卸载管道的卡扣管槽。
阀端子739(在图48中示出)可包括通信端口、通信链路、电路板和歧管，该歧管具有电气或气动地联接到阀924、926、928、952的入口端口和出口端口的多个端口。在示例性实施方案中，通信端口和链路可以是耦合到现场总线节点747的I/O端口和链路。阀端子739、现场总线节点747可与控制器950进行有线或无线通信，该控制器基于由传感器930-948、960测量的过程参数而利用通过阀端子39和歧管施加的电信号或气动压力来控制阀924、926、928、952的致动。阀控制系统60和控制器950可以使用特定通信协议来促进阀端子739、现场总线节点747、阀924、926、928、952和控制器950之间的数据和电信号传输。在示例性实施方案中，通信协议是Profinet。
配备在滑架900上的控制器950可包括可编程处理器和非暂态存储器，该非暂态存储器被编程为基于由传感器930-948、960测量的过程参数而通过可编程电源956致动阀924、926、928、952并且向泵902、918、920、离心分离器组件904、阀控制系统760和其他工艺设备供电。控制器950可与示例性传感器930-948、960、阀端子739(在图48中示出)、泵902、918、920和相关电机以及驱动离心分离器组件904的电机169(在图48中示出)进行有线或无线通信。控制器950可接收从传感器930-948、960接收的信号并且将该信号转换为可读过程参数。信号指示过程参数，诸如在整个滑架900、管线组912、914、916、922和滑架900上的工艺设备中的压力、流动速率、浊度、密度、温度、pH、电机电力、转子rpm、O2浓度和/或CO2浓度。控制器950可基于由传感器930-948、960测量和传输并且由控制器950读取和转换的过程参数信号来自动地致动、打开和关闭配备在滑架900上的示例性阀924、926、928、952。控制器950还可基于由传感器930-948、960测量和传输并且由控制器950读取和转换的过程参数信号来自动地控制可编程电源956以增加或减少到泵902、918、920、离心分离器组件904和/或相关联的电机的电力。
在示例性实施方案中，离心分离器组件904的分离转子184C(在图48中示出)联接到靠近分离转子184C的rpm传感器(例如，加速度计)，以测量分离转子184C的每分钟转数和/或旋转速度。控制器950可自动地控制可编程电源956以增加或减少到电机169(在图48中示出)的电力，并且继而，基于由传感器930-948、960测量和传输并且由控制器950接收、读取和转换的过程参数信号来增加或减少分离转子184C的旋转速度。
图55A至图55C示出了用于装载和锁定离心分离器滑架(700,900)、初始化阀(924,926,928,952)、互锁门组件(711)和执行紧急系统停止操作的示例性操作的过程流程图。示例性操作和过程可由控制器(798,950)运行，该控制器包括可编程处理器和非暂态存储器，该非暂态存储器被编程为自动运行示例性过程的启动、分离、排放、再循环和下游操作。该过程的各方面也可以手动操作。如参照图45和图54所描述，控制器(798,950)可与可编程电源(733)、阀(924,926,928,952)、阀控制系统(760)、传感器(930-948,960)、泵(721,748,749,902,918,920)、电机(108,169)和配备在示例性离心分离器滑架(700,900)上的致动器(838)进行有线或无线通信。控制器(798,950)被编程为通过致动、打开、关闭、移动阀、电机、泵、离心分离器、线性致动器和滑架(700,900)上的其他设备和/或向它们供应信号或电力来运行示例性过程的启动、分离、排放、再循环和下游操作。
控制器(798,950)被编程为向系统中的所有传感器(包括位于离心分离器滑架(700,900)处并且联接到该离心分离器滑架的接近传感器、阀(924,926,928,952)和门组件(711))请求数据和信号，以确定设备是否已被装载、锁定并且被适当地配置以用于操作。
离心分离器装载和锁定操作
参照图55A、图42至图44和图54的离心分离器滑架(700,900)，控制器(798,950)被编程为通过进行以下步骤来运行离心分离器装载操作。
在步骤971中，控制器(798,950)被编程为运行控制逻辑，该控制逻辑触发接近传感器以感测线性致动器(838)是在向上和解锁位置中还是在向下和解锁位置中被致动。如果线性致动器(838)处于向下和锁定位置中，则控制逻辑可显示错误消息并且提示用户或自动关闭和锁定门组件(711)。控制逻辑可向线性致动器(838)发送信号以致动到向上和解锁位置中，从而经由数字显示单元(762)触发指示线性致动器(838)处于解锁和向上位置中的输出或通知。此时，由控制器(798,950)发起的控制逻辑可对门组件(711)进行解锁以装载离心分离器组件(12,904)。
在步骤972中，门组件(711)可手动或自动打开并且离心分离器组件(12,904)可被装载，这触发了接近传感器以感测离心分离器组件(12,904)是否被适当地装载和居中定位。离心分离器组件(12,904)可以如关于图49至图53所描述的被磁性装载和居中定位。如果离心分离器组件(12,904)未被适当地装载，则控制器(798,950)可在数字显示单元(762)上显示错误消息并且提示用户调整离心分离器组件(12,904)。当组件(12,904)被适当地装载时，可以提供通知和显示。
参照图55B，在步骤973中，可以提示操作者关闭门组件(711)，或可自动关闭门组件(711)，这触发了接近传感器以感测门组件(711)是否实现适当互锁。如果门组件(711)没有实现适当互锁，则数字显示单元(762)可提供门打开或未锁定的通知并且提示用户或自动地调整门组件(711)以实现适当互锁。一旦实现了适当互锁，数字显示单元(762)可提供已经实现互锁的通知。
在步骤974中，一旦门组件(711)被锁定，控制器(798,950)就发起控制逻辑，该控制逻辑将线性致动器向下移动并移入锁定位置中以将离心分离器组件(12,904)锁定到滑架(700,900)。这触发了接近传感器以感测线性致动器(838)是否处于向下和锁定位置中，并且如果为否，则提供线性致动器向上的显示。控制器(798,950)可致动线性致动器(838)以继续向下移动线性致动器(838)。一旦离心分离器组件(12,904)被锁定到滑架(700,900)，控制逻辑就可以提供分离器被锁定并且准备好进行启动、分离、排放、再循环和下游操作的显示。
参照图55C，在步骤975中，阀初始化过程可由控制器(798,950)发起的控制逻辑运行，该控制逻辑触发与轻再循环阀和重再循环阀(924,928)相关联的接近传感器以感测阀是否被致动以将生物组分再循环回到生物生产贮器(901)。如果再循环阀(924,928)未被致动以将生物组分再循环回到生物生产贮器(901)，则数字显示单元(762)可提供阀未打开或未被构造成再循环的通知。由控制器(798,950)发起的控制逻辑可自动地致动再循环阀(924,928)以将生物组分再循环回到生物生产贮器(901)。一旦再循环阀(924,928)被致动到再循环模式，数字显示单元(762)就可以提供阀打开或处于再循环模式的通知。
图56示出用于操作示例性离心分离器滑架(700,900)的示例性过程的过程流程图。示例性过程可由本文所述的控制器(798,950)运行，该控制器包括可编程处理器和非暂态存储器，该非暂态存储器被编程为自动运行示例性过程的启动、分离、排放、再循环和下游操作。如参照图45和图54所讨论，控制器(798,950)可与可编程电源(733,956)、阀(924,926,928,952)、阀控制系统(760)、传感器(930-948,960)、泵(721,748,749,902,918,920)、电机(108,169)和配备在示例性离心分离器滑架(700,900)上的致动器(838)进行有线或无线通信。控制器(798,950)被编程为通过致动、打开、关闭、移动阀、泵、离心分离器、线性致动器和滑架(700,900)上的其他设备和/或向它们供应信号或电力来运行示例性过程的启动、分离、排放、再循环和下游操作。参照图42至图54的离心分离器滑架(700,900)，控制器(798,950)被编程为通过进行以下步骤来运行启动操作。
离心分离器启动操作
在步骤601中，操作者可以通过与控制器(798,950)进行有线或无线通信的滑架(700,900)的用户输入和数字显示单元762(在图42中示出)来供应RUN或START输入，或操作者可致动滑架(700,900)的接通开关。
在步骤602中，控制器(798,950)可经由用户输入和数字显示单元(762)提供指示入口泵(721,902)可被起动的设备就绪输出或通知。
在步骤603中，控制器(798,950)发起控制逻辑，该控制逻辑通过向入口泵(721,902)的电机提供电力来启动入口泵(721,902)。如果阀(924,926,928,952)的适当端口尚未打开，则控制器(798,950)可被编程为打开和/或致动阀(924,926,928,952)并且产生从生物工艺贮器(901)到离心分离器组件(12,904)并且通过离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和重质出口管线组(36,44,52,914,916,958)的流体路径。控制器(798,950)可被编程为根据默认的启动阀位置和模式来布置阀(924,926,928,952)。在示例性实施方案中，阀(924,926,928,952)在启动之前的默认位置产生从生物生产贮器(901)到离心分离器组件(12,904)、通过轻质出口管线组和重质出口管线组(36,44,52,914,916)并且通过返回到生物工艺贮器(901)的再循环管线组(922)的流动路径。入口泵(721,902)的启动使流体(其可包括或可不包括用于分离的生物组分和/或固体)从生物工艺贮器901流动并且流过入口泵(721,902)以使入口泵(721,902)起动。控制器可被编程为致动阀(924,926,928,952)以将流体传送通过离心分离器组件(12,904)并传送通过再循环管线组922(在图54中示出)。通过系统的流体的流动使泵起动并且将气体推出系统。流体、气体或生物组分可在入口泵(521,902)的起动期间再循环回到生物工艺贮器901。
在步骤604中，控制器(598,950)发起控制逻辑，该控制逻辑将轻质出口泵和重质出口泵(36,44,52,918,920)的启动延时达较短持续时间(例如，2秒至10秒)或直到入口泵(721,902)被起动。下一过程步骤605和/或606中的延时和/或逻辑可用于确保入口泵(721,902)被起动。如果使用压力测量来确定入口泵(721,902)是否被起动，则时间延迟可被增加。一旦时间延迟已经达到了最小时间限制，控制逻辑就可以进行到下一过程步骤。
在步骤605中，控制器(798,950)发起控制逻辑，该控制逻辑启动出口泵(748,749,918,920)并且将入口泵(721,902)置于自动模式，在该自动模式下向入口泵(721,902)施加恒定电力。在自动模式下，控制器(798,950)发起控制逻辑，该控制逻辑将电力从可编程电源(733)施加到入口泵(721,902)的电机并调整该电力以将入口泵(721,902)下游或离心分离器(12,904)下游的压力维持在设定点压力。
在步骤606中，控制器(798,950)发起控制逻辑，该控制逻辑触发轻管线组浊度传感器(936)或重管线组浊度传感器(942)中的一者或多者，以测量分别在离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和/或重质出口管线组(36,44,52,914,916)中的浊度。轻管线组浊度传感器(936)和/或重管线组浊度传感器(942)向控制器(98,950)发送信号，该信号指示离心分离器组件(12,904)下游的浊度。控制器(798,950)接收、转换、读取浊度测量并且将其与离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和/或重质出口管线组(914,916)内的设定点浊度进行比较。如果浊度测量与所需的设定点浊度匹配，则起动完成并且入口泵(721,902)继续运行并且将生物组分从生物生产贮器(910)泵送通过系统并且通过再循环回路返回。可将离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和重质出口管线组(36,44,52,914,916)中的设定点浊度设定为最小浊度。在示例性实施方案中，在离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和重质出口管线组(36,44,52,914,916)中的设定点浊度都大于0FTU。可以随时间进行一个或多个浊度测量以确认浊度不随时间波动并且确保入口泵(721,902)被起动并且出口泵(748,749,918,920)和系统已经达到了稳态。控制器(798,950)可经由用户输入和数字显示单元(762)提供“泵被起动”或“起动完成”输出或通知，该输出或通知指示入口泵(721,902)被起动。
在步骤606中，另选地或除了测量轻质出口管线组和/或重质出口管线组(36,44,52,914,916)中的浊度之外，控制器(798,950)发起控制逻辑，该控制逻辑触发入口泵(721,902)下游的入口压力传感器(930)、轻管线组压力传感器(934)或重管线组压力传感器(940)中的一者或多者以测量入口泵(721,902)下游的压力或分别在离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和/或重质出口管线组(36,44,52,914,916)中的压力。入口压力传感器930、轻管线组压力传感器(934)和/或重管线组压力传感器(940)向控制器(798,950)发送信号，该信号指示入口泵(721,902)或离心分离器组件(12,904)下游的压力。控制器(798,950)接收、转换、读取压力测量并将其与入口泵(721,902)下游和/或离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和/或重质出口管线组(36,44,52,914,916)内的设定点压力进行比较。如果压力测量与所需的设定点压力匹配，则起动完成，系统已经达到了稳态，并且入口泵(721,902)继续运行并且将生物组分从生物生产贮器(910)泵送通过系统并且通过再循环回路返回。设定点压力可被设定为最小压力。可以随时间进行一个或多个压力测量以确认压力不随时间波动并且确保入口泵(721,902)被起动并且系统已经达到了稳态。如果使用压力测量来确认起动和稳态，则可增加步骤604中的时间延迟以确保稳态并且已经完成了起动。在示例性实施方案中，设定点压力大于或等于2psi的最小压力。控制器(798,950)可经由用户输入和数字显示单元(62)提供“泵被起动”输出或通知，该输出或通知指示入口泵(721,902)被起动。
在步骤607中，在入口泵(721,902)被起动并且出口泵(748,749,918,920)和系统都已经达到了稳态之后，控制器(798,950)发起控制逻辑，该控制逻辑将电力从可编程电源(733)施加到电机(169)，该电机磁性地驱动离心分离器组件(12,904)的分离转子(184)和使该分离转子旋转。分离转子(184)的启动可影响过程参数，包括系统中的压力、浊度和流动速率，从而导致远离在启动离心分离器组件(12,904)之前实现的稳态的扰动。
在步骤608中，控制器(798,950)发起控制逻辑，该控制逻辑触发轻管线组浊度传感器(936)、重管线组浊度传感器(942)、轻管线组压力传感器(934)或重管线组压力传感器(940)(它们都位于轻质出口泵和重质出口泵(36,44,52,918,920)的上游)中的一者或多者，以测量在离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和重质出口管线组(36,44,52,914,916)中的压力和/或浊度。一个或多个传感器(934,936,940,942)向控制器(98,950)发送信号，该信号指示离心分离器组件(12,904)下游的轻质出口管线组和重质出口管线组(36,44,52,914,916)中的压力或浊度。控制器(798,950)接收、转换、读取浊度和/或压力测量并且将其与在离心分离器组件(12,904)下游的位置处必须满足的出口泵设定点浊度和/或压力要求进行比较。如果浊度和/或压力测量与所需的出口泵设定点浊度和/或压力匹配，则系统已经达到了安全的稳态。压力和浊度设定点可被设定为最小或最大压力或浊度。举例来说，按在轻管线组压力传感器(934)或重管线组压力传感器(940)处测量的最小压力要求设定出口泵设定点压力。
在示例性实施方案中，在轻管线组浊度传感器(936)处测量的轻质出口设定点浊度被设定为预定最大浊度。在重管线组浊度传感器(942)处测量的重质出口设定点浊度被设定为预定最小浊度。分别由轻管线组浊度传感器和重管线组浊度传感器(934,940)在轻质出口管线组和重质出口管线组(36,44,52,914,916)中测量的最大浊度设定点和最小浊度设定点必须被满足以实现安全的稳态并且在控制逻辑可以进行到下一过程步骤之前。
可随时间在离心分离器组件(12,904)下游进行一个或多个压力和/或浊度测量，以确认压力或浊度不随时间波动并且确保系统在所有泵和离心分离器都开启的情况下已经达到了安全的稳态。控制器(98,950)可经由用户输入和数字显示单元(762)提供“稳态”输出和通知，该输出和通知指示系统在所有泵和离心分离器都开启的情况下已经达到了安全的稳态。一旦已满足管控该步骤的一个或多个稳态设定点要求，控制逻辑就可以进行到下一过程步骤，包括下游工艺模式，在该下游工艺模式下，生物组分被传送到离心分离器组件(12,904)和滑架(700,900)的下游。
另选地，在步骤608中，控制器(798、950)发起控制逻辑，该控制逻辑将下游工艺模式的发起延时，在该下游工艺模式下，生物组分被传送到离心分离器组件(12,904)和滑架(700,900)的下游，而不是将生物组分从生物工艺贮器(901)传送通过再循环管线组(922)并且返回生物工艺贮器(901)。下游工艺模式的发起被延迟，直到在离心分离器组件(12,904)和所有泵启动之后已经达到了所确认的稳态。该过程步骤613中的时间延迟和/或其他逻辑可用于确保系统在离心分离器组件(12,904)启动之后已经达到了安全的稳态。如果使用压力测量来确定是否已经达到了稳态，则可增加时间延迟。一旦时间延迟已经达到了最小时间限制，控制逻辑就可以进行到下一过程步骤。
在步骤609中并且在所有泵和离心分离器都开启的情况下已经达到了稳态之后，控制器(798,950)发起控制逻辑，该控制逻辑通过致动一个或多个阀以将分离的生物组分传送到离心分离器组件(12,904)和滑架(700,900)的下游，而不是将生物组分从生物工艺贮器(901)传送通过再循环管线组(922)并且返回生物工艺贮器(901)来发起下游工艺模式。在示例性实施方案中，控制器(798,950)被编程为运行逻辑，该逻辑致使轻再循环阀(924)和重再循环阀(928)的致动(例如利用阀控制系统760)以将分离的生物组分传送到离心分离器组件(12,904)和滑架(700,900)的下游。
在步骤610中，可以如关于先前步骤讨论的一般进行另一组压力和浊度测量，以验证系统尚未被扰动离开稳态或系统在下游工艺模式被发起之后再次达到了稳态。一旦在发起下游工艺模式之后达到并确认了稳态，控制器(798,950)发起控制逻辑以进入级联模式。级联模式也可与下游工艺模式同时发起。在级联模式下，控制器(798,950)将电力从可编程电源(733)连续地施加到入口泵(721,902)、轻质出口泵(748,918)和重质出口泵(749,920)并且调整该电力以维持稳态设定点，包括离心分离器组件(12,904)上游和下游的压力、浊度和流动速率的操作设定点。
参照图5C，在步骤506中，如果设备故障、过程参数未被优化或如果分离过程未适当运行，则控制器(798,950)可发起紧急停止事件。在E-STOP事件期间，由控制器(798,950)发起的控制逻辑可显示和/或发出警报和错误消息，该警报和错误消息指示E-STOP需要发生或将发生。然后，控制器(798,950)可切断所有电力并且停止所有泵和离心分离器组件(12,904)。控制器(798,950)还可关闭所有阀(924,926,928,952)以确保没有生物组分离开系统或滑架(700,900)。
实施例
实施例分离1
在根据本公开进行的装载、锁定和启动操作之后，将CHO细胞培养悬浮液以8升/分钟泵送到装载在滑架上的示例性离心分离器的入口。通过离心分离器将细胞培养悬浮液分离成离开轻质出口的轻质组分的离心分离液和离开离心分离器的重质出口的重质组分的浓缩液。图57示出了包括浊度降低百分比的若干过程性能参数的条形图；红细胞压积(PCV)降低百分比；富集在浓缩液流中的PCV；和从离心分离器的入口到出口测量的可溶性产物(在这种情况下为分泌蛋白)的理论产量。实施例分离1的过程性能参数描绘于图57的条形图中的第一组条中。
红细胞压积是细胞培养悬浮液中细胞的容积百分比的指示，并且使用以下等式计算：
从细胞培养悬浮液中分离的可溶性产物的理论产量使用以下等式计算：
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实施例分离1导致细胞培养悬浮液的浊度降低为87％；PCV降低为95％；富集在浓缩液中的PCV为82.5％；和可溶性产物回收的理论产量为99.1％。
实施例分离2
在装载、锁定和启动操作之后，将CHO细胞培养悬浮液以5升/分钟泵送到装载在滑架上的示例性离心分离器的入口。通过离心分离器将细胞培养悬浮液分离成离开轻质出口的轻质组分的离心分离液和离开离心分离器的重质出口的重质组分的浓缩液。图57示出了包括浊度降低百分比的若干过程性能参数的条形图；红细胞压积(PCV)降低百分比；富集在浓缩液中的PCV；和从离心分离器的入口到出口测量的可溶性产物的理论产量。实施例分离2的过程性能参数描绘于图57的条形图中的第二组条中。
红细胞压积是细胞培养悬浮液中细胞的容积百分比的指示，并且使用以下等式计算：
从细胞培养悬浮液中分离的可溶性产物的理论产量使用以下等式计算：
实施例分离2导致细胞培养悬浮液的浊度降低为85％；PCV降低为98％；富集在浓缩液中的PCV为87.7％；和可溶性产物的理论产量为99.4％。
实施例分离3
在装载、锁定和启动操作之后，将CHO细胞培养悬浮液以8升/分钟泵送到装载在滑架上的示例性离心分离器的入口。通过离心分离器将细胞培养悬浮液分离成离开轻质出口的轻质组分的离心分离液和离开离心分离器的重质出口的重质组分的浓缩液。使用具有硅藻土助滤剂的基于纤维素的深度过滤器对离开离心分离器的轻质出口的离心分离液进行深层过滤。
也在相同条件下对相同的CHO细胞培养悬浮液进行深层过滤，而不首先使细胞培养悬浮液通过离心分离器。图58示出了对应于没有分离的细胞培养悬浮液的深层过滤的压力-容积曲线和对应于从实施例分离3产生的离心分离液的深层过滤的压力-容积曲线。如图58所示，对于已经使用示例性离心分离器进行了分离的细胞培养悬浮液，给定容积的深层过滤上的压力低得多。这些深层过滤结果指示高分离性能。
在不脱离由如权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可对所例示的实施方案进行相关领域的技术人员想到的并且拥有本公开内容的在本文所例示的发明特征的各种改变和/或修改以及在本文所例示的原理的附加应用，并且这些被认为在本公开内容的范围内。因此，尽管本文已经公开了各种方面和实施方案，但也考虑其他方面和实施方案。尽管与本文所述相似或等效的许多方法和部件可以用于实践本公开内容的实施方案，但本文仅描述了某些部件和方法。
还将理解的是，根据本公开内容的某些实施方式的系统、过程和/或产品可以包括、结合或以其他方式包括在本文所公开和/或描述的其他实施方式中描述的特性特征(例如，部件、构件、元件、零件和/或部分)。因此，某些实施方案的各种特征可以与本公开的其他实施方案相兼容、组合，纳入和/或并入本公开的其他实施方案中。因此，参照本公开的具体实施方案而公开了某些特征，这不应视为限制了将所述特征应用于或纳入该具体实施方案中。相反，可以理解的是，其他实施方式也可以包括所述特征而不一定脱离本公开内容的范围。
在不脱离其精神或基本特征的情况下，本公开内容可以其他具体形式实施。所描述的实施方案在所有方面都应被视为只是例示性的而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求而不是由上述描述来表示。尽管为了例示本发明的实施方案，某些实施方案和细节已经被包括在本文和所附的公开内容中，但对于本领域的技术人员来说，显然可以在不偏离在所附的权利要求中限定的本公开内容或本发明的范围的情况下对本文公开的方法、产品、设备和装置进行各种改变。在权利要求书的含义和等效范围内的所有变化都将被纳入其范围。
Claims (32)
1.一种用于分离生物组分的滑架，所述滑架包括：
壳体，所述壳体界定隔室，所述隔室由安装平台部分地界定；和
装载组件，所述装载组件固定到所述壳体以便与所述隔室连通，所述装载组件包括：
对准板，所述对准板具有顶表面，所述顶表面具有凹入于其中的腔体，所述腔体与所述隔室连通；
驱动转子，所述驱动转子能够旋转地设置在所述对准板下方并且至少部分地围绕所述腔体，所述驱动转子包括一个或多个磁体；
电机，所述电机联接到所述驱动转子，以用于使所述驱动转子围绕所述腔体选择性地旋转；和
安装件，所述安装件至少部分地围绕所述驱动转子并且与所述隔室连通，所述安装件包括安装板，所述安装板具有从其竖立的一个或多个安装元件，所述安装件能够在升高位置与第二降低位置之间移动，在所述升高位置中，所述安装板与所述对准板对准，在所述第二降低位置中，所述安装板设置在比所述对准板低的高度处。
2.根据权利要求1所述的滑架，所述滑架还包括：
门道，所述门道形成在所述壳体上并且与所述隔室连通；和
门，所述门安装在所述壳体上，所述门能够在打开位置与关闭位置之间移动，在所述打开位置中，所述门道被开放地暴露，在所述关闭位置中，所述门覆盖所述门道。
3.根据权利要求2所述的滑架，所述滑架还包括凹口，所述凹口凹入所述壳体的外部表面中并且在所述壳体的侧面与所述门道之间延伸，所述凹口界定通道，无论所述门是处于所述打开位置还是处于所述关闭位置，所述通道都与所述隔室连通。
4.根据权利要求1所述的滑架，
其中所述安装平台包括延伸穿过其的开口；并且
其中所述装载组件被固定到所述壳体，使得所述对准板与延伸穿过所述安装平台的所述开口对准。
5.根据权利要求4所述的滑架，其中当所述安装件处于所述升高位置时，所述安装平台的顶表面的至少一部分、所述对准板的顶表面和所述安装板的顶表面水平地对准。
6.根据权利要求1所述的滑架，其中所述装载组件还包括：
环形内套筒，所述环形内套筒围绕开口，所述内套筒具有上端，所述上端上安装有所述对准板；
接纳部，所述接纳部从所述对准板的底表面延伸并且突出到所述环形套筒的所述开口中，所述接纳部界定所述腔体；和
所述驱动转子，所述驱动转子至少部分地设置在所述内套筒的所述开口内。
7.根据权利要求6所述的滑架，其中所述装载组件还包括围绕所述内套筒的环形外套筒，所述外套筒具有上端，所述上端上安装有所述安装板，所述外套筒和所述安装板能够相对于所述内套筒移动。
8.根据权利要求7所述的滑架，所述滑架还包括：
支撑件，所述内套筒从所述支撑件竖立；
枢转安装块，所述枢转安装块在与所述内套筒间隔开的位置处固定到所述支撑件；
一对枢转臂，所述一对枢转臂各自具有能够枢转地安装到所述枢转安装块的第一端，使得所述一对枢转臂沿着所述外套筒的相对侧延伸；和
一对支撑销，所述一对支撑销从所述外套筒的所述相对侧向外突出并且与所述一对枢转臂中的对应枢转臂联接。
9.根据权利要求7所述的滑架，所述滑架还包括线性致动器，所述线性致动器定位成相对于所述内套筒选择性地升高和降低所述外套筒。
10.根据权利要求1所述的滑架，其中所述一个或多个安装元件包括一个或多个L形夹子，所述一个或多个L形夹子从所述安装板竖立并且面向所述腔体。
11.根据权利要求1所述的滑架，所述滑架还包括安装在所述壳体的外部表面上的一个或多个蠕动泵。
12.根据权利要求1所述的滑架，所述滑架还包括安装在所述壳体的外部表面上的一个或多个夹管阀。
13.根据权利要求1所述的滑架，所述滑架还包括安装在所述壳体的外部表面上的压力传感器、电导率传感器、流量计传感器、pH传感器、温度传感器或浊度传感器中的一者或多者。
14.一种用于分离生物组分的系统，所述系统包括：
根据权利要求1所述的滑架；和
离心分离器，所述离心分离器能够拆卸地设置在所述滑架的隔室内，所述离心分离器被支撑在装载组件的安装板上。
15.根据权利要求14所述的系统，所述系统还包括第一流体管线，所述第一流体管线流体联接到所述滑架的所述隔室内的所述离心分离器，所述第一流体管线从所述隔室传出并且能够拆卸地固定到壳体的外部表面。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述第一流体管线能够拆卸地联接到固定到所述壳体的所述外部表面的蠕动泵和/或夹管阀。
17.根据权利要求15所述的系统，所述系统还包括安装在所述第一流体管线上的传感器，所述传感器能够拆卸地插入到形成在所述壳体的所述外部表面上的电源插座中。
18.根据权利要求14所述的系统，其中所述离心分离器通过由驱动转子的一个或多个磁体产生的磁力至少部分地固定到所述安装板。
19.根据权利要求14所述的系统，
其中所述离心分离器包括：
分离定子，所述分离定子界定室，所述分离定子具有底板，所述底板具有从其向外突出的接纳部，所述接纳部界定与所述分离定子的所述室连通的凹槽；
分离转子，所述分离转子能够旋转地设置在所述分离定子的室内；
驱动联接件，所述驱动联接件联接到所述分离转子并且从所述分离转子延伸，以便突出到所述接纳部的所述凹槽中；和
驱动器套筒，所述驱动器套筒从所述分离定子的底板向外突出并且至少部分地围绕所述分离定子的所述接纳部；
其中所述离心分离器定位成使得所述分离转子的所述接纳部与对准板的腔体对准，并且一个或多个安装元件接合所述驱动器套筒。
20.根据权利要求19所述的系统，其中当所述安装板移动到降低位置时，所述分离定子的所述接纳部被接纳在所述对准板的所述腔体内，并且当所述安装板移动到升高位置时，所述分离定子的所述接纳部从所述对准板的所述腔体内移除。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述驱动器套筒具有一个或多个开孔或凹槽，所述一个或多个安装元件的一部分被接纳在所述一个或多个开孔或凹槽中。
22.根据权利要求19所述的系统，其中在所述一个或多个安装元件接合所述驱动器套筒的情况下，将所述安装板移动到所述降低位置将所述离心分离器刚性地锁定到所述滑架的所述壳体。
23.一种用于分离生物组分的方法，所述方法包括：
将离心分离器定位在根据权利要求1所述的滑架的安装平台的顶表面上；
在壳体的隔室内横向移动所述离心分离器，使得所述离心分离器被支撑在安装件的安装板上，并且安装元件接合所述离心分离器；
将所述安装板移动到降低位置，使得离心分离器相对于对准板降低，在所述安装板移动到所述降低位置时，所述离心分离器的驱动联接件被接纳在所述对准板的腔体内；以及
启动电机以使驱动转子旋转，所述驱动转子使所述离心分离器的分离转子磁性地旋转。
24.根据权利要求23所述的方法，其中横向移动所述离心分离器包括在所述安装平台上靠近由所述驱动转子的一个或多个磁体产生的磁场横向滑动所述离心分离器，其中所述磁场辅助所述离心分离器的定位。
25.根据权利要求23所述的方法，其中将所述安装板移动到所述降低位置将所述离心分离器刚性地锁定到所述滑架的所述壳体。
26.根据权利要求23所述的方法，其中将离心分离器定位在所述安装平台的所述顶表面上的步骤包括：
使所述离心分离器穿过形成在所述壳体上的门道并且进入所述隔室中；以及
在所述离心分离器处于所述隔室内之后关闭覆盖所述门道的门。
27.根据权利要求23所述的方法，其中所述离心分离器定位在所述安装平台的所述顶表面上，使得与离心分离器联接的第一流体管线从所述壳体的所述隔室传出，所述方法还包括将所述第一流体管线能够拆卸地固定到安装在所述壳体的外部表面上的夹管阀和/或蠕动泵。
28.一种用于分离生物悬浮液的方法，所述方法包括：
在生物生产贮器内生长悬浮液的生物细胞或微生物，所述悬浮液还包括生长培养基；以及
将所述悬浮液的入口流从所述生物生产贮器传递到离心分离器的入口开口，所述离心分离器将所述入口流分离成通过第一出口开口传出所述离心分离器的第一出口流和通过第二出口开口传出所述离心分离器的第二出口流，所述第一出口流具有比所述第二出口流大的密度或固体百分比。
29.一种离心分离器，所述离心分离器包括：
分离定子，所述分离定子界定室，所述分离定子具有入口开口、第一出口开口和第二出口开口；和
分离转子，所述分离转子界定隔室，所述分离转子至少部分地设置在所述分离定子的所述室内并且能够在所述室中围绕旋转轴线旋转，重质组分收集凹槽和轻质组分收集凹槽在间隔开的位置处设置在所述分离定子与所述分离转子之间，所述重质组分收集凹槽与所述第一出口开口连通，并且所述轻质组分收集凹槽与所述第二出口开口连通，所述分离转子包括：
底板；
侧壁组件，所述侧壁组件从所述底板竖立并且围绕所述隔室，所述侧壁组件包括多条分离重质组分流体路径，所述多条分离重质组分流体路径各自在上游与所述入口开口连通并且在下游与所述重质组分收集凹槽连通；和
多个上分隔件，所述多个上分隔件从侧壁组件径向向内突出到所述隔室中，以便至少部分地将所述隔室划分成多条分离轻质组分流体路径，所述多条分离轻质组分流体路径各自在上游与所述入口开口连通并且在下游与所述轻质组分收集凹槽连通，
其中每条轻质组分流体路径与所述分离重质组分流体路径中的至少两条分离重质组分流体路径连通，但与所述多条分离重质组分流体路径中的至少一些分离重质组分流体路径隔离。
30.一种离心分离器，所述离心分离器包括：
分离定子，所述分离定子界定室，所述分离定子具有入口开口、第一出口开口和第二出口开口；
分离转子，所述分离转子界定隔室，所述分离转子至少部分地设置在所述分离定子的所述室内并且能够在所述室中围绕旋转轴线旋转，所述分离转子具有底板，所述底板具有内部表面和相对的底表面，碗状件形成在所述底板的所述底表面上并且从所述底表面向外突出，所述碗状件界定形成在所述底板的所述内部表面上的凹槽并且与所述分离转子的所述隔室连通；和
环形轴承组件，所述环形轴承组件在所述分离定子与所述分离转子之间延伸，以便使得所述分离转子能够相对于所述分离定子旋转，所述环形轴承组件围绕所述碗状件的外部表面并且直接抵靠所述外部表面设置，以便围绕所述凹槽的至少一部分。
31.根据权利要求30所述的离心分离器，其中在操作期间，在所述入口开口与所述第一出口开口和所述第二出口开口之间流动的流体传递通过所述碗状件的所述凹槽，以便形成用于轴承的散热器。
32.根据权利要求30所述的离心分离器，所述离心分离器还包括多个翅片，所述多个翅片从所述底板的所述底表面向下突出并且远离所述碗状件径向向外突出。
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