CN117255849A

CN117255849A - 可重构生物处理系统

Info

Publication number: CN117255849A
Application number: CN202280030893.7A
Authority: CN
Inventors: A·伦丁; M·里莫
Original assignee: Cytiva Sweden AB
Current assignee: Cytiva Sweden AB
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-12-19
Also published as: CA3218021A1; WO2022229098A2; WO2022229098A3; KR20240004581A; GB202105909D0; EP4330368A2

Abstract

本公开内容涉及一种可重构生物处理系统(80)，其可操作以在生物处理系统(80)内执行预定的一组生物处理操作，该生物处理系统(80)包括：基础单元(60)，该基础单元(60)包括多个阀促动器，其中，多个阀促动器中的至少一个构造成与膜阀盒(200,300,400)可释放地接合，该膜阀盒能可移除地附接到基础单元(60)，且其中，多个阀促动器中的至少一个可促动以调节通过膜阀盒(200,300,400)的流体流；以及控制系统(20)，该控制系统(20)可操作以选择性地促动多个阀促动器中的相应一个，以在膜阀盒(200,300,400)内提供阀构造来使基础单元(60)和膜阀盒(200,300,400)能够一起执行预定的一组生物处理操作中的一个。

Description

可重构生物处理系统

技术领域

本公开内容涉及一种可操作以执行预定的一组生物处理操作的可重构生物处理系统。本公开内容还涉及可用于执行一组生物处理操作的一个或多个能可移除地附接的盒。

背景技术

诸如液相色谱系统的生物处理系统通常需要有效的液体处理，以便在受控和封闭的条件下进行处理。这可能涉及封闭流体处理系统中的无菌处理以及预灭菌构件的使用。

最近，已经开发出基于单次使用的流径的模块化生物处理系统。单次使用的流径构件消除耗时和费力的润湿流径前和后的清洁。这提高总体的处理效率并降低成本。消除设备清洁和任何相关联的清洁验证过程也大大降低使用生物处理系统处理的不同批次之间交叉污染的风险。

单次使用的构件实施为模块化消耗品，其旨在在处理运行后弃置。模块化生物处理系统的示例包括WO 2015/095658、WO 2018/158273、WO 2019/057936、WO 2019/057937和WO 2020/065040中描述的系统。

WO 2015/095658描述一种生物液体处理系统，其包括可由气动促动系统远程促动的阀布置。该阀布置控制单次使用的流径中的流体流。该阀布置包括膜阀，该膜阀经由气动导管施加来自气动控制系统的气动压力而气动地促动。不同的阀布置用于不同的液体处理任务(例如，阀的不同数量、物理布置、尺寸和功能)。

WO 2018/158273描述一种生物处理盒，其中可使用将流体引导通过盒的构件或引导到出口的阀来控制通过盒的流体路径。这些阀包括暴露的阀杆，其允许手动促动阀以便控制通过盒的流体路径。

WO 2020/065040描述一种生物流体处理系统，其旨在提供比现有系统更高的可构造性。为提供增加的可构造性，流体处理系统在处理控制元件与流体处理装置之间实施流体处理接口。可在系统中使用的流体处理装置可彼此不同(例如，具有不同的构造或容量)，并且流体处理接口提供所需的物理接口和机械接口，以便允许对应的流体处理装置与处理控制元件对接。

WO 2019/057936描述一种色谱设备，其旨在提供比现有系统更高的可构造性。为提供增加的可构造性，该色谱设备实施多个模块化流径构件，其可安装到色谱设备的壳体。模块化构件可连接在一起以形成流径。流径构件设在不同的模块中，使得模块可重新定位和互换以适合特定的程序。通过流径的流体流由阀单元控制(如WO 2019/057937中描述的)，阀单元包括多个膜阀，每个膜阀由阀单元内的活塞促动。

尽管模块化生物处理系统是已知的，但业界一直在寻求对此类模块化生物处理系统的进一步改进，特别是提供具有增加的可重构性的模块化生物处理系统。

发明内容

该概述介绍构思，其在详细描述中更详细地描述。它不应该用来识别所要求保护的主题的基本特征，也不限制所要求保护的主题的范围。

根据第一方面，提供一种可重构生物处理系统，其可操作以在生物处理系统内执行预定的一组生物处理操作，该生物处理系统包括：基础单元，该基础单元包括多个阀促动器，其中，多个阀促动器中的至少一个构造成与膜阀盒可释放地接合，该膜阀盒能可移除地附接到基础单元，且其中，多个阀促动器中的至少一个可促动以调节通过膜阀盒的流体流；以及控制系统，其可操作以选择性地促动多个阀促动器中的相应一个，以在膜阀盒内提供阀构造来使基础单元和膜阀盒能够一起执行预定的一组生物处理操作中的一个。

第一方面的可重构生物处理系统允许容易地重构流体流径以提供适用于特定生物处理操作的阀构造。特别地，可通过使用控制系统促动促动器来容易地重构流体流径，以提供不同的阀构造。另外，通过提供具有至少一个促动器的基础单元，该促动器与能可移除地附接到基础单元的膜阀盒可释放地接合，提供用于促动能可移除地附接的标准膜阀盒中的阀的公共接口。这种公共接口提供提高的流径的可重构性，因为取决于所进行的生物处理操作，不同类型的膜阀盒可与基础单元一起使用。流径可由控制系统轻松地重构，该控制系统能够提供使得能够执行一组生物处理操作的阀构造。因此，生物处理系统提供流径的可重构性以允许系统执行来自一组生物处理操作中的特定生物处理操作，并且通过提供不同的阀构造来提供用于特定生物处理操作的流径的可重构性。

如将从下文给出的描述中明显的，通过提供此类可重构生物处理系统，不仅可使用单个基础单元来提供多种不同类型的生物处理操作，而且此类生物处理系统可由比常规需要的技术水平更低的用户/操作者来操作。

根据第二方面，提供一种用于根据第一方面的可重构生物处理系统的膜阀盒，其中，膜阀盒构造成可移除地附接到可重构生物处理系统的基础单元。

如上文所述，生物处理系统的基础单元提供公共接口，以允许不同类型的膜阀盒与基础单元一起使用，以便执行一组生物处理操作中的每个。因此，第二方面的膜阀盒可包括特定于正在执行的特定生物处理操作的流径构件。

根据第三方面，提供一种用于生物处理系统的流径压力监测盒，其中，流径压力监测盒能可移除地附接到生物处理系统，流径压力监测盒包括：一个或多个导管；以及附接机构，其构造成接合压力感测装置以用于感测流过一个或多个导管中的至少一个的流体的压力，其中，附接机构构造成当压力感测装置与附接机构接合时围绕压力感测装置的感测区域密封。

根据第四方面，提供一种用于生物处理系统的流径空气阱盒，其中，该流径空气阱盒能可移除地附接到生物处理系统，该流径空气阱盒包括：一个或多个导管；空气阱，该空气阱与一个或多个导管中的至少一个流体连通，其中，该空气阱构造成捕集存在于流过一个或多个导管中的至少一个的流体中的空气；以及传感器，该传感器配置成检测空气阱内的流体的水平。

根据第五方面，提供一种用于生物处理系统的可构造流径盒，其中，可构造流径盒能可移除地附接到生物处理系统，可构造流径盒包括：多个端口，其包括第一端口、第二端口、第一组端口和第二组端口，其中，第一组端口与第一端口流体连通；以及多个阀接口，其可促动以提供第一构造和第二构造，在第一构造中，第二组端口与第一端口流体连通，在第二构造中，第二组端口与第二端口流体连通。

根据第六方面，提供一种用于生物处理系统的传导率感测装置，该传导率感测装置包括：传导率传感器；密封部分，其具有构造成接收传导率传感器的开口；以及包括附接机构的壳，该附接机构构造成使传导率感测装置附接到生物处理系统；其中，密封部分构造成当传导率感测装置附接到生物处理系统时围绕传导率传感器形成密封。

根据第三至第五方面的盒和根据第六方面的装置允许生物处理系统的流径内的滞留体积最大限度地减小。特别地，第三方面提供用于对用于执行生物处理操作的能可移除地附接的盒中的流体流的压力的检测。另外，第四方面提供用于将空气阱集成到用于执行生物处理操作的能可移除地附接的盒中。此外，第五方面提供用于由用于执行生物处理操作的能可移除地附接的盒提供的数个流体入口或出口的可构造性。最后，第六方面提供用于对用于执行生物处理操作的能可移除地附接的盒中的流体流的传导率的检测。

在生物处理操作中使用的能可移除地附接的盒中提供上文的功能允许在能可移除地附接的盒内执行各种流径操作(诸如压力或传导率测量、空气捕集或流体流的引导)，并且无需将流体流引导通过提供流径操作的单独流径构件。在能可移除地附接的盒内执行各种流径操作最大限度地减小用于连接流径构件的管道的长度，其意味着流径中的流体的滞留体积继而最大限度地减小。

根据第七方面，提供一种用于生物处理系统的流径套件，该流径套件包括以下至少一者：根据第二方面的膜阀盒；根据第三方面的流径压力监测盒；根据第四方面的流径空气阱盒；以及根据第五方面的可构造流径盒；其中，流径套件可选地还包括根据第六方面的传导率感测装置。

附图说明

下文仅通过示例的方式且参照附图来描述特定实施例，在附图中：

图1A是可重构生物处理系统的基础单元的示意图。

图1B是包括图1A中所示的基础单元和流径套件的可重构生物处理系统的示意图。

图1C是图1B中所示的可重构生物处理系统中使用的流径套件的示意图。

图2A是图1B中所示的可重构生物处理系统的控制系统的示意图。

图2B是示出图2A中所示的控制系统的操作的流程图。

图3是图1A中所示的基础单元的多个阀促动器的示意图。

图4是图3中所示的促动器中的一个的横截面。

图5A和5B是包括阀接口的阵列的膜阀盒的示意图。

图6是穿过图5A和5B中所示的阀接口中的一个的横截面。

图7是示出附接到图3中所示的多个促动器的图5A和图5B中所示的膜阀盒的图。

图8是图5A和5B中所示的膜阀盒的等距视图。

图9是穿过图5A和5B中所示的膜阀盒的横截面。

图10A是构造为可构造流径盒的膜阀盒的示意图。

图10B是图10A中示意性示出的可构造流径盒的等距视图。

图10C是构造为可构造流径盒的额外膜阀盒的示意图。

图11是构造为系统阀盒的膜阀盒的前视图。

图12是图11中所示的系统阀盒的示意图。

图13是图11中所示系统阀盒的空气阱的示意图。

图14是附接到图11中所示的系统阀盒的压力感测装置的示意图。

图15是构造成附接到图11中所示的系统阀盒的传导率感测装置的分解视图。

图16为示出处于组装形式的图15中的传导率感测装置的示意图。

图17是示出附接到图11中所示的系统阀盒的图15中的传导率感测装置的示意图。

图18是制造传导率感测装置的方法的流程图。

图19是用于重构生物处理系统的方法的流程图。

图20是根据本发明的系统的实施例的局部横截面，该系统包括阀促动单元和联接到其的膜阀盒。

具体实施方式

下文特别地参照生物处理系统来解释本公开内容的实施方式。然而，将认识到，下文描述的实施方式适用于其它流体处理系统。

将理解，在以下详细描述中，在两个构件描述为处于“流体连通”的情况下，允许流体在两个构件之间流动，其中，流体流可由阀控制。

本公开内容涉及可重构生物处理系统(在图1B中示意性地示出)。可重构生物处理系统可操作以在生物处理系统内执行预定的一组生物处理操作(例如，多个生物处理操作)。生物处理系统包括基础单元(图1A中示意性地示出)。基础单元包括多个阀促动器(如图3中所示)。多个阀促动器中的至少一个构造成与膜阀盒可释放地接合(在图5A和5B中示意性地示出)。膜阀盒能可移除地附接到基础单元。多个阀促动器中的至少一个可促动以调节通过膜阀盒的流体流。生物处理系统还包括控制系统，其可操作以选择性地促动多个阀促动器中的相应一个，以在膜阀盒内提供阀构造来使基础单元和膜阀盒能够一起执行预定的一组生物处理操作中的一个。

许多不同类型的膜阀盒可以可移除地附接到基础单元，以用于执行预定的一组生物处理操作。可以可移除地附接到基础单元的第一类型的膜阀盒是可构造流径盒(在图10A至图10C中示意性地示出)。可以可移除地附接到基础单元的第二类型的膜阀盒是包括空气阱(例如，图13中示意性示出的空气阱)的流径空气阱盒。可以可移除地附接到基础单元的第三类型的膜阀盒是流径压力监测盒，其可与压力感测装置组合使用(例如，如图14中示意性地示出的)。这些类型的膜阀盒还可构造成附接到传导率感测装置(例如，如图15和图16中示意性地示出的)。上文描述的膜阀盒类型的流径构件可组合地实施在膜阀盒中。例如，可以可移除地附接到基础单元的第四类型的膜阀盒是系统阀盒(在图11和图12中示意性地示出)，其包括空气阱并且构造成附接到多个压力感测装置和传导率感测装置。将认识到，本文中描述的示例性膜阀盒不是限制性的，并且可以可移除地附接到基础单元的额外类型的膜阀盒可包括本文中描述的流径构件的其它组合。

图1A是可重构生物处理系统的基础单元60的示意图，该系统可操作以执行预定的一组生物处理操作。例如，生物处理系统可操作以执行以下一者或多者：色谱操作、混合操作和/或过滤操作(例如切向流过滤(TFF))。预定的组可另外或备选地包括使用相同类型的生物处理操作但适应可能需要的不同操作流速、处理体积和/或系统滞留体积的操作。预定的组可包括一种类型的单元操作内或多或少复杂的流径的操作。

然而，要理解，此类一组生物处理操作可另外或备选地包括其操作参数改变的一种或多种不同类型的生物处理操作。例如，可选择色谱操作并且可选择一种或多种不同类型的此类色谱操作和/或操作参数组(例如用于高效液相色谱法(HPLC)、反相色谱法(RPC)、尺寸排阻色谱法、离子交换色谱法和/或模拟移动床(SMB)色谱法等)。

在其它示例中，可选择除色谱分析之外的单元操作，诸如过滤、流体调节(例如包括混合和/或反应步骤等)。对于过滤操作，可选择不同类型的过滤，诸如正向流过滤、病毒过滤、具有滞留物再循环的错流过滤(多程过滤)和/或单程过滤构造中的错流过滤。

如图1A中所示，基础单元60包括壳体62，三个阀促动单元100安装在壳体62中。每个阀促动单元100包括多个阀促动器。每个阀促动单元100构造成与对应的膜阀盒可释放地接合(经由多个阀促动器)。特别地，每个阀促动单元100的多个阀促动器可促动以调节通过对应的膜阀盒的流体流。

如图1A中所示，壳体62包括伸长凹部64。凹部64设在壳体62的角部66处。特别地，壳体62基本是立方形的，并且设在壳体62的角部66中的凹部64也基本是立方形的。凹部64构造成适应色谱柱70，并且包括基部68，色谱柱70可支承在基部68上。通过以该方式定位色谱柱70，色谱柱70就设在壳体62的覆盖区域内。

将色谱柱70定位在凹部64内的基部68上还意味着柱70不需要单独安装在壳体62定位于其上的表面(例如工作台)上。这意味着色谱柱70可定位成更靠近膜阀盒，从而允许使用较短长度的管道来将膜阀盒连接到色谱柱70。减少管道的长度意味着更少的流体保持在管道内，其减少正在处理的流体的滞留体积(即，生物处理系统的流径内的流体的总体积)。

为允许附接较小尺寸的色谱柱，凹部64还可包括设在凹部64的侧壁上的固定件，其允许较小尺寸的色谱柱在凹部64内保持在基部上方。将较小尺寸的色谱柱固定到凹部64的侧壁(而不是使用基部68支承其)允许色谱柱的顶部定位成更靠近膜阀盒，从而允许长度较短的管道用于将膜阀盒连接到柱。

图1B示出组装的生物处理系统80，其包括基础单元60(包括三个阀促动单元100)，以及色谱柱70和流径套件96，流径套件96包括三个膜阀盒、一对泵84、pH/UV传感器装置94，以及连接各种构件的管道。流径套件96在图1C中单独示出。色谱柱70和流径套件96一起形成流径。

生物处理系统80还包括控制系统(图1B中未示出)。控制系统可操作以选择性地促动每个阀促动单元100中的多个阀促动器中的相应一个。多个阀促动器的激活提供膜阀盒内的阀构造。不同的阀构造允许基础单元60(和附接的膜阀盒)执行生物处理操作。因此，阀构造使得基础单元60和膜阀盒能够一起执行生物处理系统可操作以执行的一组生物处理操作中的生物处理操作中的一个。

在使用中，第一可构造流径盒形式的第一膜阀盒(在图1B中指示为300a并且参照图10A-10C更详细地描述)提供入口82与一对泵84之间的流体连通。泵84驱动流体在流径内流动。如下文关于图10A和图10B所描述的，第一可构造流径盒300a可构造成使得不同数量的入口可提供给泵84中的每个。通过第一可构造流径盒300a的流动的构造由阀构造确定，该阀构造由第一可构造流径盒300a附接到的阀促动单元100中的多个阀促动器的选择性促动提供。

泵84流体地连接到T形区段86，其允许不同流体的混合(其中例如不同的流体进入每个泵84)，或用于增加流体流(其中例如相同的流体进入每个泵84)。混合流体允许提供不同流体的分开(或梯度)，其中每种流体由不同的泵84泵送。例如，这允许在生物处理操作期间调整不同流体的相对比例。

T形区段86的出口流体地连接到系统阀盒400形式的第二膜阀盒(参照图11-14更详细地描述)。如下所述，系统阀盒400允许流体可选地引导通过(i)空气阱；(ii)连接到系统阀盒400中的第一对端口的过滤器；以及(iii)色谱柱70，其连接到系统阀盒400中的第二对端口。流体通过系统阀盒400的这些构件的引导由阀构造确定，该阀构造由系统阀盒400附接到的阀促动单元100中的多个阀促动器的选择性促动提供。

特别地，阀构造可允许使用附接到系统阀盒400的压力感测装置来测量在系统阀盒400的导管中流动的流体的压力。另外，阀构造可允许使用附接到系统阀盒400的传导率感测装置来测量在系统阀盒400的导管中流动的流体的盐水平。此外，阀构造可允许使用系统阀盒400的空气检测传感器来测量在系统阀盒400的导管中流动的流体中的空气水平。

在图1B中所示的示例中，系统阀盒400的空气阱的空气出口连接到呈第二可构造流径盒形式的第三膜阀盒(在图1B中指示为300b且参照图10A-10C更详细地描述)。第二可构造流径盒300b中的阀接口用于打开通风出口，以将空气出口从空气阱引导到空气过滤器(图1C中所示)。

从系统阀盒400流出的流体(例如，从色谱柱70返回的流体)也引导通过pH/UV传感器装置94并且随后引导到第二可构造流径盒300b。pH/UV传感器装置94(如图1C中最佳示出的)包括pH传感器以测量从系统阀盒400流出的流体的pH。色谱分析过程可涉及通过控制流过色谱柱70的流体的pH来从色谱柱70释放蛋白质。因此，pH传感器可允许监测流过柱的流体的pH值。pH/UV传感器装置94还包括用于将光纤附接到该装置的连接件，其允许使用紫外线、可见光或红外线辐射照射穿过pH/UV传感器装置94的流体。pH/UV传感器装置94包括测量穿过流体流的辐射量的UV传感器。这继而允许确定由流体流吸收的辐射量，这允许确定流体流中存在吸收用于测量的波长下的辐射的样本分子。

如下文关于图10C所描述的，第二可构造流径盒300b可构造成使得提供不同数量的出口。因此，从系统阀盒400的流出流体可引导到由第二可构造流径盒300b构造的多个不同出口88。通过第二可构造流径盒300b的流动的构造由阀构造确定，该阀构造由第二可构造流径盒300b附接到的阀促动单元100中的多个阀促动器的选择性促动提供。

图1C是图1B中所示的流径套件96的示意图。流径套件96构造成用于附接到图1A中所示的基础单元60。流径套件96包括可构造流径盒300a和300b、系统阀盒400、一对泵84、pH/UV传感器装置94以及连接各种构件的管道。流径套件96还包括空气过滤器98，其构造成过滤流出系统阀盒400的空气阱的空气。

本文中描述的各种示例可使用单次使用技术。例如，流径套件96可为单次使用的流径套件。因此，此类示例可包括可预先消毒的一个或多个构件，诸如无菌连接器等。例如，可使用伽马射线灭菌并且可提供与其相容的各种材料。

图2A是可与图1B中的可重构生物处理系统80一起使用的控制系统20的示意图。如图2A中所示，控制系统20包括输入接口22。输入接口22构造成接收附接到基础单元60的构件的标识符。例如，输入接口22构造成接收流径套件96和/或附接到基础单元60的单独膜阀盒的标识符。输入接口22可经由向输入接口22提供标识符的每个流径套件和/或盒上的RFID芯片(或其它自动标识符提供特征)接收标识符。备选地或另外，标识符可由生物处理系统80的操作者手动地输入到输入接口22(例如，经由生物处理系统80的用户界面)。

控制系统20还包括操作指令存储器24，其构造成存储用于预定的一组生物处理操作的操作指令。例如，操作指令存储器24可存储用于一种或多种色谱操作、一种或多种混合操作(允许提供流体梯度)和/或一种或多种过滤操作的操作指令。

控制系统20还包括控制器26，其配置成从一组生物处理操作中识别生物处理操作，并且从操作指令存储器24检索用于所识别的生物处理操作的操作指令。控制器26可基于输入接口22接收的流径套件和/或膜阀盒的标识符来识别生物处理操作。控制器26可另外或备选地基于将期望的生物处理操作手动输入到输入接口22(例如经由生物处理系统80的用户界面)来识别生物处理操作。一旦控制器26识别了生物处理操作，则控制器26就从操作指令存储器24检索用于所识别的生物处理操作的操作指令。

控制系统20还包括接收来自控制器26的控制信号的驱动系统28。特别地，控制器26读取检索到的操作指令并且根据操作指令向驱动系统28提供控制信号。驱动系统28接收来自控制器26的控制信号并且使用多个线性促动器来促动多个阀促动器。驱动系统根据控制信号促动多个阀促动器，从而在膜阀盒内提供阀构造来使基础单元60和膜阀盒能够一起执行所识别的生物处理操作。

图2B是示出图2A中所示的控制系统的操作的流程图。在30处，控制系统经由输入接口接收输入。控制系统的输入可包括附接到基础单元60的膜阀盒的一个或多个标识符，以及期望的生物处理操作。

在32处，控制系统的控制器基于接收到的输入来从预定的一组生物处理操作中识别生物处理操作。可基于膜阀盒的标识符和/或基于经由输入接口接收的期望生物处理操作来识别生物处理操作。

在34处，控制系统的控制器从存储用于预定的一组生物处理操作的操作指令的操作指令存储器检索用于所识别的生物处理操作的指令。

在36处，控制系统的控制器向驱动系统输出信号以根据从操作指令存储器检索的操作指令来控制驱动系统。

图3示出阀促动单元100，其包括呈杆102阵列形式的多个阀促动器。如上文所述，阀促动单元100可例如安装在构造成执行一组预定生物处理操作的生物处理系统80的基础单元60中。然而，阀促动单元100可以可选地在其它液体处理系统中实施。

杆102的阵列设在阀促动单元100的表面104上。在图3中所示的示例中，杆102设置成四乘三的阵列。杆102的阵列中的每个可在杆102缩回的第一位置(缩回位置)和杆102接合的第二位置(接合位置)之间移动。在接合位置中，杆102比在缩回位置中从表面104突出得更远。

杆102由包括多个线性促动器的驱动系统(图3中未示出)驱动，其中每个杆102由相应的线性促动器独立地机械促动。特别地，杆102中的每个通过对应的线性促动器132(如图4中最佳示出的)沿第一方向(例如从第一位置到第二位置)和第二方向(例如从第二位置到第一位置)移动。控制器(未示出)将来自生物处理系统80的控制系统的电控制信号提供给驱动系统，以便根据正在执行生物处理操作时的阀构造选择性地控制杆102中的每个在第一位置与第二位置之间的移动。

阀促动单元100还包括多个突出部106。每个突出部106从表面104突出。在图3中所示的示例中，存在六个突出部。第一组108的三个突出部106设置在杆102的阵列的第一侧上。第二组110的三个突出部106设置在该阵列的第二侧上，该第二侧与第一侧相反。

每个突出部106在其远端(即，突出部106的距离表面104最远的端部)处包括凸起112。每个凸起112从突出部106的面向阵列的面突出。如下文进一步解释的，突出部106用于保持膜阀盒与阀促动单元100附接。特别地，膜阀盒通过对置的突出部106之间的卡扣配合附接而保持就位，其中当附接膜阀盒时，膜阀盒的一部分保持在表面104与凸起112之间。凸起112包括斜切表面114以允许膜阀盒插入对置的突出部106之间。

图4是穿过图3中所示的杆102中的一个的纵截面视图。杆102包括圆形横截面的轴120，其延伸穿过表面104中的孔122。轴120穿过孔122的移动由驱动系统实现。阀促动单元100包括多个密封部分118，其中的一个在图4中示出。每个密封部分118从表面104延伸并且围绕对应的轴120。当附接到阀促动单元100时，密封部分118密封膜阀盒(例如，以提供IP55等级的密封)。密封部分118由可回弹性变形的材料形成，当附接到阀促动单元100时，可回弹性变形的材料向膜阀盒施加力，其用于推动膜阀盒远离表面104。由密封部分118施加的力有助于将膜阀盒保持在阀促动单元100上的适当位置。多个密封部分118还确保膜阀盒与每个杆102之间存在一致的距离，从而确保施加一致的力来关闭每个阀。

杆102还包括位于轴120的端部处的头部部分124。头部部分124由直径小于轴120的颈部126限定。

头部部分124在其远端(即轴120的从表面104突出的端部)处具有第一倒圆或斜切边缘128。如下文进一步解释的，头部部分124构造成装配在对应阀接口的接收机构(例如腔)内。第一倒圆或斜切边缘128允许头部部分124在头部部分124插入腔中期间穿过阀接口的可回弹性变形套环。

当头部部分124完全插入腔中时，可回弹性变形套环接合杆102的对应部分(例如颈部126)。可回弹性变形套环与颈部126之间的接合提供在杆102与阀接口之间的强制接合，其允许杆102通过施加推力以在一个方向上移动阀接口并且施加拉力以在相反方向上移动阀接口来促动阀接口。

为允许将头部部分124从腔移除，头部部分124还包括位于与头部部分124的远端相反设置的第二端处的第二倒圆或斜切边缘130。第二倒圆或斜切边缘130允许头部部分124在从腔移除头部部分124期间返回穿过阀接口的可变形套环。

当杆102处于第一位置时，轴120的一部分从孔122突出，使得杆102的头部部分124可插入阀接口的腔内。

杆102的移动由线性促动器132实现。线性促动器向与轴120串联安装的弹簧134施加力。弹簧134缓冲由线性促动器132施加的力。为关闭阀，线性促动器132经由弹簧134施加力。这将杆102促动至接合位置以关闭阀。然后可经由线性促动器132和弹簧134向杆102施加额外的关闭力，使得阀不会由膜阀盒内流动的流体的压力打开。

图5A和图5B示意性地示出包括阀接口202的阵列的膜阀盒200。图5A示出膜阀盒200的下侧，示出数个多个孔208的基部206。图5B示出膜阀盒200的下侧，但其中基部206移除。

膜阀盒200提供通用阀接口布置，其可在针对生物处理操作定制的许多不同的盒中实施。例如，膜阀盒可实施为可构造流径盒(例如，如图10中所示)、包括空气阱(例如，图13中的空气阱)的流径空气阱盒、可与压力感测装置(例如图14中的压力感测装置)组合使用的流径压力监测盒，或系统阀盒(例如，如图11和图12中所示)。在每种情况下，膜阀盒200包括壳体204。如图5A中最佳示出的，壳体204具有包括数个孔208的基部206。每个阀接口202(在图5B中最佳示出)设置在孔208中的一个中。在图5A和图5B中所示的示例中，阀接口202设置成四乘三的阵列，以与图3中所示的杆102的阵列对应。

返回到图5A，可看出膜阀盒200的壳体202包括第一端壁210和与第一端壁210相反的第二端壁212。膜阀盒200还包括第一端壁210中的第一侧端口214和第二端壁212中的第二侧端口216。

图6是穿过图5A和图5B中所示的阀接口202中的一个的横截面视图，示出与阀接口202接合的对应杆102。如图6中所示，壳体204包括室220，可经由膜阀盒200的基部206中的孔208中的相应一个进入室220。还可经由室220的侧壁中的第一流体端口222和室220的后壁中的第二流体端口224进入室220。例如，第一流体端口222可为流体入口端口，并且第二流体端口224可为流体出口端口(但相反的构造也是可能的)。室220还包括与第二流体端口224重合的阀座226。

阀接口202包括在壳体204内保持就位的可回弹性变形的膜230。可回弹性变形的膜230以圆盘形隔膜的形式提供，该隔膜在其周边232处锚定在壳体204内。膜230包括位于膜230的中心处的阀体234。阀体234可在室220内移动。膜230(包括阀体234)可由具有约70的肖氏硬度的橡胶形成。

阀体234的开口部分236设置在相应的孔208内，通过该孔208可接近室220。阀体234包括可经由开口部分236进入的内腔238形式的接收机构。接收机构构造成当膜阀盒200附接到阀促动单元100时可释放地接合相应的杆102。开口部分236包括斜切边缘240以允许杆102的头部部分124插入内腔238中。

阀体234具有伸长形状，其在开口部分236的相反端处具有倒圆部分242。当阀接口202受促动时(特别地，当对应的杆102移动到第二位置时)，倒圆部分242与阀座226接合。当阀体234的倒圆部分242与阀座226接合时，防止在第一流体端口222与第二流体端口224之间的流体流。同样，当阀体234的倒圆部分242脱离与阀座226的接合时(例如，当杆102从第二位置朝向第一位置移动时)，流体能够在第一流体端口222与第二流体端口224之间流动。

阀体234还包括设置在腔238内的可回弹性变形套环244形式的圆形脊。可回弹性变形套环244延伸到腔238的内部中。可回弹性变形套环244构造成变形以便允许杆102的头部部分124穿过。然而，可回弹性变形套环244还对头部部分124的移除提供一定的阻力，以便通过将头部部分124从第二位置缩回到第一位置而允许倒圆部分242拉出与阀座226的接触。

腔238的内端246与可回弹性变形套环244之间的距离基本与头部部分124的长度相同，以便允许头部部分124既接合腔238的内端246，又接合与后壁对置的柔性套环244的表面。这意味着当杆102从第一位置移动到第二位置时，头部部分124在内端246上推动。同样，当杆102从第二位置移动到第一位置时，头部部分124在与内端246相反的柔性套环244的表面上拉动。

可回弹性变形套环244与对应杆102的对应部分(例如对应杆102的颈部126)接合，以在杆102与阀接口202之间提供强制接合。如上文所述，这允许杆102通过施加推力以在一个方向上移动阀接口202并且施加拉力以在相反方向上移动阀接口202来促动阀接口202。杆102与阀接口202之间的强制接合允许阀接口202拉离第二位置。这通过避免阀接口202变得卡在第二位置中来改进阀接口202的可靠性。施加拉力来移动阀接口202还改进阀接口202的操作速度。

腔238包括限定在腔238的内端246与可回弹性变形套环244之间的内部室248。如图6中所示，室248的容积显著小于腔238的容积。例如，室248的容积可小于腔238的容积的一半。使用室248的该容积减少或消除当头部部分124插入腔238中时截留在腔内的空气量。

换句话说，腔238的内端246与可回弹性变形套环244之间的距离小于腔238的内端246与斜切边缘240之间的距离的一半(换言之，小于腔238的深度的一半，其中该深度由腔238的内端246限定)。当头部部分124插入穿过可回弹性变形套环244时，使用该距离防止空气截留在腔238内。

特别地，通过施加力将杆102推靠阀座226(其对腔238内的空气加压)来释放截留在腔238内的任何空气。加压空气使套环244变形，这从腔238内释放空气，导致空气朝向杆102的基部排出。

图7-9示出膜阀盒200的特征，其提供用于膜阀盒200与阀促动单元100的附接。尽管图7-9示出系统阀盒形式的膜阀盒(参照图11-14更详细地描述)，但是提供用于附接到阀促动单元100的特征也可并入参照图10A-10C所描述(特别是如图10B中所见)的可重构流径盒300中。

图7示出与阀促动单元100卡扣配合附接的膜阀盒200。如图8-9中最佳示出的，膜阀盒200包括从壳体204的侧壁252延伸的L形带翼区段254形式的一体式附接机构。带翼区段254中的每个包括多个带凹槽区段264(如图8中最佳示出的)。如图7中所示，带凹槽区段264允许膜阀盒200卡扣配合在阀促动单元100的突出部106之间。

带凹槽区段264还有助于将膜阀盒200以正确的水平定向对准。这是因为膜阀盒200是通过将突出部106与带凹槽区段264对准来附接的。

另外，当将膜阀盒200推向表面104时，每个杆102的头部部分124延伸到对应的阀接口202的腔238中，并且随后穿过可回弹性变形套环244，以装配在室248内。一旦头部部分124通过柔性套环244在室248内保持就位，杆102就可在第一位置与第二位置之间移动，以便使每个阀体234的倒圆部分242与阀座226接合和脱离。

为了在将膜阀盒200推向表面104时确保杆102全部与阀接口202接合，带凹槽区段264的高度与表面104与每个凸起112的基部之间的距离相同。

带翼区段254之间的距离可小于人的手掌跨度，使得操作者可用其手将壳体204的对置侧上的带翼区段254朝向彼此挤压，以使带凹槽区段264与突出部106脱离，从而允许膜阀盒200从阀促动单元100移除。例如，带翼区段之间的距离可在80mm与150mm之间。在阀促动单元100的表面104上的第一组突出部108和第二组突出部110之间可存在对应的距离。

图8示出每个带翼区段254沿壳体204的侧壁252的长度延伸。图8还示出带凹槽区段264，其允许带翼区段254卡扣配合在阀促动单元100的突出部106内。

带翼区段254从膜阀盒200的壳体204的延伸在图9中更详细地示出，图9是穿过图7和图8中所示的膜阀盒200的横截面。如上文解释的，图7-9中所示的膜阀盒200是系统阀盒的形式。系统阀盒的空气阱可在图9中看到。参照图11-13更详细地描述空气阱。

图9示出膜阀盒200的壳体204，其包括基部206和垂直于基部206的侧壁252。从每个侧壁252延伸的带翼区段254与基部206成一体。带翼区段254和基部206可由与壳体204不同的材料形成，因为带翼区段254和基部206不是膜阀盒200的润湿部分(即，它们不与流体接触)。用于壳体204的合适材料包括例如聚丙烯、聚甲基戊烯(也称为TPX(RTM))和环烯烃共聚物(COC)。

如图9中所见，每个带翼区段254包括平行于基部206的第一部分256、平行于侧壁252的第二部分258，以及将第一部分256连结到第二部分258的弯曲部分260。

弯曲部分260允许带翼区段254用作可回弹性变形的铰链。特别地，当压力施加到第二部分258的一侧时，第二部分258围绕弯曲部分260铰接。平行于基部206延伸的第一部分256在侧壁252与第二部分258之间提供间隙262，以允许第二部分258向内推向侧壁252。

如图8中最佳示出的，多个带凹槽区段264形成在第二部分258和弯曲部分260中。在每个带凹槽区段264中，第二部分258和弯曲部分260具有减小的厚度，从而在带翼区段254中形成凹槽。另外，第二部分258的长度(即，第二部分258从弯曲部分260延伸的距离)在每个带凹槽区段264中减小。

图8还示出每个带翼区段254的第二部分258包括在带凹槽区段264之间纵向延伸的脊266。脊266从每个第二部分258向外突出。脊266允许操作者向内推动带翼区段254的第二部分258，以便释放由突出部106保持的膜阀盒200。

为了将膜阀盒200附接到阀促动单元100，带凹槽区段264最初与突出部106对准。如图7中所示，随着将膜阀盒200推向表面104，凸起112在卡在带凹槽区段264的端部上之前向内推动带翼区段254的第二部分258。

杆102的阵列和对应的阀接口202的阵列允许一系列不同的膜阀盒200可移除地附接到阀促动单元100。这允许使用相同的标准接口来实现多种不同的流径，其中杆102的阵列控制通过每个膜阀盒200中的导管的流体流。结果，生物处理系统80可重构以执行一系列不同的生物处理操作(例如色谱、混合、过滤等)。

可与阀促动单元100一起使用的膜阀盒200的两个示例在图10A至10C(可构造流径盒300)和图11(系统阀盒400)中示出。然而，将认识到，额外的流径和构件可使用相同的接口来集成。

图10A是可构造流径盒300的示意图，其是可与阀促动单元100一起使用的膜阀盒的第一示例。可构造流径盒300在图10B中以等距视图示出。可构造流径盒300包括上文描述的通用膜阀盒200的所有特征。

另外，可构造流径盒300具有壳体302，除了与基部206相反的前壁308之外，壳体302包括通用膜阀盒200的壳体204的所有特征。可构造流径盒300还包括设置在壳体302的前壁308上的多个流体端口310。

前壁308、基部206、侧壁252、第一端壁210和第二端壁212一起限定壳体302的内部容积。可构造流径盒300包括设在壳体302的内部容积内的多个导管312。多个导管312将流体端口310连接到第一侧端口214和第二侧端口216。这意味着第一侧端口214和第二侧端口216用于流体进入导管312和/或从导管312流出。通过导管312(并且因此通过端口214,216,310)的流体流由阀促动单元100上的杆102的阵列对阀接口202的促动来控制。

在图10A中所示的示例中，阀接口202以四乘三阵列的形式提供(即，存在十二个阀接口202)。另外，在图10A的示例中存在十个流体端口310。通过十个流体端口310中每个的流体流由对应的阀接口202控制。十个流体端口310分成七个端口的第一组314和三个端口的第二组316(如图10B中最佳示出的)。返回到图10A，可看出，第一组314的端口与第一侧端口214选择性地流体连通(其中选择性流体连通意味着使用对应的阀接口202控制通过第一组314的端口中的单独端口310的流动)。

其余两个阀接口202(在图10A中指示为阀接口304和306)用于控制第二组端口316与第一侧端口214之间的流体连通，以及控制第二组端口216与第二侧端口216之间的流体连通。特别地，阀接口304用于控制第二组316的端口是否选择性地流体连接到第一侧端口214(其中选择性地流体连接意味着即使第二组316的端口流体地连接到第一侧端口214，也使用对应的阀接口202来选择性地控制通过第二组端口314中的单独端口310的流动)。同样，阀接口306用于控制第二组316的端口是否选择性地流体连接到第二侧端口216。

以该方式，可构造流径盒300提供以下流体连通构造：(i)第一组314的端口和第二组316的端口(即所有十个端口310)与第一侧端口214选择性地流体连通，没有端口与第二侧端口216流体连通；(ii)第一组314的端口(即，七个端口)与第一侧端口214选择性地流体连通，而第二组316的端口(即，三个端口)与第二侧端口216选择性地流体连通；(iii)第一组314七个端口与第一侧端口214选择性流体连通，而第二组316的三个端口不与侧端口214,216选择性流体连通；或者(iv)第一组314七个端口与第一侧端口214选择性流体连通，而第二组316的三个端口与两个侧端口214,216选择性流体连通。

作为一个示例，可构造流径盒300可用于控制流体流向两个泵：泵A和泵B(诸如图1B中所示的泵84)。返回到图10A，第一组314的端口选择性地流体连接到第一侧端口214。第一侧端口214继而流体地连接到泵A。这意味着可通过控制与第一组314中的每个相对应的阀接口202来使连接到第一组314的端口的在零个和七个之间的入口与泵A流体连通。可使用阀接口304来使额外的三个端口(即第二组316的端口)与泵A流体连通，其允许使在零个和十个之间的入口与泵A流体连通。

备选地，第二组316的端口可选择性地流体连接到第二侧端口216，第二侧端口216继而使用阀接口306流体地连接到泵B。这意味着可通过控制与第二组316中的每个相对应的阀接口202来使连接到第二组316的端口的在零个和三个之间的入口与泵B流体连通。

作为另外的备选方案，第二组316的端口可选择性地流体连接到第一侧端口214和第二侧端口216，其意味着可使连接到第二组316的端口的入口与泵A和泵B流体连通。在该情况下，来自第二组316的端口的流在泵A与泵B之间的分开将由泵的速度来确定。

将认识到，使用可构造流径盒300来提供可选择数量的入口流的上文的示例仅是示例，并且可构造流径盒300可备选地用于引导从特定过程流出的流体(例如，如上文参照图1B所描述的)，或用于入口和出口两者。

图10C中示出使用可构造流径盒300来引导流出流体的示例。在图10C中所示的示例中，第一侧端口214与第一组314的端口选择性地流体连通(图10示出第一组出口314中的所有七个与第一侧端口214流体连通)。另外，第二侧端口216与第二组316的端口选择性地流体连通。在图10C中所示的示例中，第二组316的端口中的两个端口使用阀接口202来插塞(即，使得没有流穿过它们)，而第三端口与第二侧端口216流体连通。在该示例中，从空气阱流出的空气引导至第二侧端口216，并且随后引导至第二组316的端口的开放端口(即，如同图1B和图1C中示出的示例)。来自开放端口的气流然后可引导通过空气过滤器(例如，如图1C中所示)。

图11是系统阀盒400的示意图，其是可与生物处理系统80一起使用的膜阀盒的第二示例。系统阀盒400包括上文描述的通用膜阀盒200的所有特征。另外，系统阀盒400具有壳体402，其包括通用膜阀盒200的壳体204的所有特征。

系统阀盒400包括前面404，前面404具有设置在其中的第一对流体端口408和第二对流体端口410。前面404、基部206、侧壁252、第一端壁210和第二端壁212一起限定壳体402的内部容积。如图12中最佳示出的，流处理模块400还包括设在壳体402的内部容积内的多个导管490。

图12示出多个导管490流体地连接流处理模块400的以下构件：空气阱406、第一对端口408和第二对端口410。阀接口202控制与这些构件的流体连接。即，阀接口202控制：(i)流体是否可流过图11中所示的空气阱406或流体是否绕过空气阱406；(ii)流体是否可流过第一对端口408或流体是否绕过第一对端口408；以及(iii)流体是否可流过第二对端口410或流体是否绕过第二对端口410。

图12示意性地示出第一对端口408和第二对端口410的位置，以及空气阱406的入口426和出口428，以及流体地连接系统阀盒400的构件的多个导管490。另外，图12示出压力感测装置412、传导率感测装置414和空气检测传感器416的位置。图12还示出阀接口202中的一个可用于提供与废物导管492的流体连接。

空气阱406构造成截留流过导管490的任何空气。壳体402还包括集成在壳体402内的两个传感器，诸如水平传感器420,422(图13中所示)。两个水平传感器420,422监测空气阱406内的流体的水平。特别地，如图13中所示，第一水平传感器420监测流体水平是否降到低于第一水平，并且第二水平传感器422监测流体水平是否超过高于第一水平的第二水平。如果流体的水平降到低于第一水平，则空气出口424(图11中所示)打开，以便从空气阱406释放空气，且从而增加流体的水平。空气出口424还可包括过滤器以过滤从空气阱406释放的空气。这避免周围空气由从空气阱406释放的空气中存在的任何物质污染。如果流体的水平超过第二水平，则空气出口424关闭以防止空气从空气阱406中释放。

如图12中示意性所示，空气阱406还包括与导管490中的一个流体连通的入口426，以及与导管490中的另一个流体连通的出口428。

在上文参照图11和图12所描述的示例中，空气阱406是与生物处理系统80一起使用的系统阀盒400的部分。然而，空气阱406可结合膜阀盒200的通用结构来实施，以便为生物处理系统提供流径空气阱盒。流径空气阱盒可包括一个或多个导管和空气阱，该空气阱具有图13中所示的空气阱406的所有特征。因此，流径空气阱盒可构造成捕集存在于流过导管中的一个或多个的流体中的任何空气。流径空气阱盒还可包括参照图11和图12所描述的系统阀盒400的额外构件中的任何，和/或参照图10A至图10C所描述的可构造流径盒的可构造端口。

返回到图11，第一对端口408包括来自系统阀盒400的出口和回到系统阀盒400的入口。第一对端口408的入口和出口可流体地连接到过滤器(例如粗过滤器)，该过滤器构造成从流过其的流体中去除聚集物。在图11中所示的示例中，过滤器位于系统阀盒400的外部(即，其不是系统阀盒400的构件)。过滤器可为流动处理套件的部分，该流动处理套件包括系统阀盒400以及可选的用于连接系统阀盒400和过滤器的管道。

第二对端口410还包括来自系统阀盒400的出口和返回到系统阀盒400的入口。第二对端口410的入口和出口可流体连接到外部色谱柱(例如，图1A和1B中所示的色谱柱70)。色谱柱构造成对流过柱的流体执行色谱分析过程(例如流体色谱分析过程，诸如液相色谱分析过程)。返回到图11，阀接口202控制通过第二对端口410的流体流，从而控制通过柱的流体流的方向。例如，可控制阀接口202以允许流体以“由顶向下”布置流过色谱柱。在由顶向下的色谱分析过程之后，可冲洗色谱柱以除去柱内任何累积的生物分子。这可通过执行色谱柱的反向冲洗、通过控制阀接口202以便切换第二对端口410的入口和出口，以及随后使洗脱剂流过柱来实现。

系统阀盒400还包括中空凸起436形式的附接机构(如图14中最佳示出的)，其允许多个压力感测装置412装配到壳体402的前面404。返回到图11，多个压力感测装置412包括配置成检测连接到第二对端口410的出口的导管中的流体压力的第一压力感测装置，以及配置成检测连接到第二对端口410的入口的导管中的流体压力的第二压力感测装置。这允许测量色谱柱的入口处和色谱柱的出口处的压力，从而允许测量穿过色谱柱的压力差。某些色谱分析过程需要特定水平的压力以使过程流穿过色谱柱。因此，使用压力感测装置412测量跨过色谱柱的压力允许操作者确定是否有足够的跨过色谱柱的压力用于特定过程。

多个压力感测装置412还包括第三压力感测装置，其配置成检测连接到第一侧端口214的导管中的流体压力。这允许测量过滤器入口处的压力，这允许操作者确定是否有任何东西阻塞过滤器(这会导致入口处压力增加)。

压力感测装置412中的每个具有相同的构造，这在图14中更详细地示出。在图14中所示的示例中，每个压力感测装置412包括可从Pendo TECH(Princeton,NewJersey,U.S.)获得的Pendo TECH单次使用的压力传感器。压力传感器安装在圆柱形壳430内，该圆柱形壳430提供用于将压力感测装置412卡扣配合地附接到设在壳体402的前面404上的对应附接机构(例如中空圆柱形凸起436)。每个圆柱形凸起436具有向外突出的唇缘438。每个壳430包括从壳430的内表面向内延伸的多个凸起432。当壳430推到圆柱形凸起436上时，多个凸起432卡扣在唇缘438上以在压力感测装置412与圆柱形凸起436之间提供卡扣配合附接。为便于卡扣配合附接，唇缘438包括成角表面440，当壳430推到圆柱形凸起436上时，该成角表面440将凸起432向外推动。另外，壳430包括在圆柱形表面中的切口434，以当壳430推到圆柱形凸起436上时允许与切口434相邻的圆柱形表面的部分向外屈曲。

压力感测装置412还包括设置在壳430内的基本圆柱形的支承件442。支承件442的尺寸设定成装配在圆柱形凸起436内，这意味着支承件442与壳430之间存在环形间隙。两个O形环密封件444设置在支承件442的圆柱形表面上，以允许压力感测装置412在圆柱形凸起436内保持就位。

感测区域446设置在圆柱形支承件442的平坦端部的一部分上。感测区域446构造成检测可经由圆柱形凸起436的基部452中的孔接近的相邻导管490中的流体的压力。除了设在支承件442的圆柱形表面上的O形环密封件444之外，第三O形环密封件448设在圆柱形凸起436的基部452处。这意味着第三O形环密封件448在其推入圆柱形凸起436中时，接触圆柱形支承件442的平坦端部。特别地，当压力感测装置412推入圆柱形凸起436时，第三O形环密封件448围绕圆柱形支承件442的平坦端部上的感测区域446。第三O形环密封件448防止与感测区域446接触的流体泄漏(例如，流体泄漏到圆柱形凸起436中)。直径比第三O形环密封件448大的第四O形环密封件450也设在圆柱形凸起436的基部452处。第四O形环密封件450在其推入圆柱形凸起436中时，接触圆柱形支承件442的平坦端部(特别地，圆柱形支承件442的边沿)。第四O形环密封件450设置成稳定压力感测装置412，以便防止压力感测装置412在圆柱形凸起436内倾斜。稳定压力感测装置412确保由第三O形环密封件448提供的密封不会因压力感测装置412在圆柱形凸起436内的倾斜而受到损害。

壳430与圆柱形凸起436之间(特别地，凸起432与唇缘438之间)的卡扣配合附接导致向第三O形环密封件448和第四O形环密封件450施加压力。这允许压力感测装置412在圆柱形凸起436内平衡(即不倾斜)，并且防止流体通过密封件448,450泄漏。

在上文参照图11和图12所描述的示例中，凸起436是与生物处理系统80一起使用的系统阀盒400的部分。然而，用于接收压力感测装置412的凸起436可结合膜阀盒200的通用结构来实施，以便为生物处理系统提供流径压力监测盒。流径压力监测盒可包括一个或多个导管和具有图14中所示的凸起436的所有特征的一个或多个凸起。因此，流径压力监测盒可构造成提供附接机构(例如，呈凸起436的形式)，该附接机构构造成接合压力感测装置412。流径压力监测盒和压力感测装置412可形成流径压力监测套件的部分。当压力感测装置412与附接机构接合时，密封件可接触压力感测装置412的远端处的平坦端部。压力感测装置412可构造成测量流过导管中的一个或多个的流体的压力。流径压力监测盒还可包括参照图11和图12所描述的系统阀盒400的额外构件中的任何，和/或参照图10A至图10C所描述的可构造流径盒的可构造端口。

返回到图11，可看出系统阀盒400还包括压电空气检测传感器416。压电空气检测传感器416配置成检测系统阀盒400的导管490中的一个或多个内空气的存在。

系统阀盒400还包括中空凸起(如图17中所示)，其允许多个传导率感测装置414(例如，如图11中所示的两个传导率感测装置414)装配到系统阀盒400。传导率感测装置414中的第一个配置成检测流过与第一侧端口214流体连通的导管490的流体中的盐水平，而传导率感测装置414中的第二个配置成检测流过与第二侧端口216流体连通的导管490的流体中的盐水平。每个传导率感测装置414的构造在图15中进一步详细地示出。

如图15中所示，传导率感测装置414包括传导率传感器460、其中安装传导率传感器460的传感器保持器480、密封部分462，以及卡扣螺母464形式的壳。传导率感测装置414的构件在图15中以分解视图示出，而组装的传导率感测装置414在图16中示出。密封部分462由诸如热塑性弹性体的弹性体材料形成。返回到图15，可看出，密封部分462具有基本圆柱形部分466，其在第一端470(即，密封部分462的远端)处具有平坦面468(图16中所示)。面468包括缝隙472形式的开口。缝隙472的尺寸设定成当传导率传感器460推动穿过缝隙472时为传导率传感器460提供过盈配合。返回到图15，第一端470还包括围绕面468的圆形斜切边缘474。密封部分在与第一端470相反的第二端478处具有开口476。开口476比缝隙470大，并且构造成接收安装有传导率传感器460的传感器保持器480。传感器保持器480提供用于线缆连接器(未示出)的附接点。

卡扣螺母464包括圆柱形壳体482，其构造成装配在密封部分462的基本圆柱形部分466上。卡扣螺母464(或壳)还包括多个齿484形式的附接装置，每个齿484从对应的指状物486径向向内突出，指状物486从位于圆柱形壳体482的一端处的凸缘488延伸。齿484提供用于将卡扣螺母464卡扣配合地附接到设在系统阀盒400的壳体402的前面404上的圆柱形凸起(如图17中所示)，其中，圆柱形凸起具有向外延伸的唇缘，当卡扣螺母464推到圆柱形凸起上时，齿484卡扣在该唇缘上。卡扣螺母464所附接的圆柱形凸起在构造上与压力感测装置412所附接的圆柱形凸起类似。

如图17中所示，系统阀盒400包括中空圆柱形凸起494，其允许多个传导率感测装置414装配到壳体402的前面404。每个圆柱形凸起494包括向外突出的唇缘。多个齿484卡扣在圆柱形凸起的唇缘上以在传导率感测装置414与圆柱形凸起494之间提供卡扣配合附接。环形成角表面496在圆柱形凸起494内设在圆柱形凸起494的基部处。环形成角表面496向传导率感测装置414的圆形斜切边缘474施加力，该力通过密封部分462转变，使得力施加到传导率传感器460。由密封部分462施加到传导率传感器460的力意味着密封部分462围绕传导率传感器460形成密封。

图18是制造传导率感测装置的方法的流程图。该方法包括在500处使传导率传感器460插入密封部分462中的开口中。特别地，传导率传感器460插入缝隙472中，缝隙472设在由弹性体材料形成的密封部分462的基本圆柱形部分466的第一端470处的面468中。缝隙472为传导率传感器460提供过盈配合。

在502处，该方法还包括使密封部分462插入到壳中，该壳构造成使传导率感测装置附接到生物处理系统(例如附接到膜阀盒，诸如系统阀盒400，其构造成用于与生物处理系统一起使用)。特别地，密封部分462的基本圆柱形部分466插入呈卡扣螺母464形式的壳的圆柱形壳体482中。卡扣螺母464包括多个齿484形式的附接装置，其提供用于将卡扣螺母464卡扣配合地附接到生物处理系统(例如，附接到系统阀盒400的壳体402上的圆柱形凸起)。

在504处，该方法还包括向密封部分462施加压力以在开口内围绕传导率传感器460形成密封。特别地，可将压力施加到围绕密封部分462的面468的斜切边缘474，以将压力施加到定位在缝隙470内的传导率传感器460。可通过将卡扣螺母464卡扣配合地附接到生物处理系统(例如，附接到系统阀盒400的壳体402上的圆柱形凸起494)来施加压力。卡扣配合附接可例如由以下方式提供：(i)多个齿484，其从相应的指状物486径向向内突出，指状物486从位于卡扣螺母464的壳体482的一端处的凸缘488延伸；以及(ii)圆柱形凸起494上的向外延伸的唇缘。

图19示出根据本公开内容的各种示例的用于重构生物处理系统的方法1000。此方法1000可通过与生物处理系统一起使用的控制系统(例如，图2A中所示的控制系统20)来实施。

方法1000包括第一步骤1010：用第二流径套件96替换生物处理系统80中的第一流径套件96，以用于执行与所述第一流径套件96相关联的生物处理操作不同的生物处理操作。例如，第一流径套件96可用于提供随后旨在用于色谱分离过程中的各种流体组分的混合操作。然后可使用第二流径套件96来使用混合的流体组分执行色谱操作。

方法1000及其第一步骤1010可包括膜阀盒的装配和构造(并且还可包括基础单元60内的膜阀盒和/或阀促动单元的构造或定向的改变)。

方法1000包括识别第二流径套件96的型号和/或类型的第二步骤1020。该步骤1020可包括在基础单元60的屏幕上提供图形用户界面(GUI)。此屏幕可为触敏的，并且允许用户识别第二流径套件96的类型和/或型号。此类识别允许基础单元60对其中的控制系统进行编程，以控制阀促动器(例如，杆102)等，以便在第二流径套件96内提供适当的流体流控制，以实现期望的生物处理操作。

尽管手动识别是可能的，但在优选实施方式中，提供膜阀盒的自动识别。此类膜阀盒可在它提供用于在生物处理系统80中使用时被自动识别。膜阀盒，或流径套件96的任何其它部分因此可设有例如编码唯一标识符(UID)的射频识别(RFID)标签、2D条形码、近场通信标签、光学可读标签等。基础单元60(例如，在阀促动单元100、其膜阀盒中的每个处)因此可配置成例如在它安装以用于使用时从膜阀盒读取UID。

基础单元60可连接到通信网络。例如，可提供将基础单元60连接到安全远程托管中央数据库的安全互联网链路。因此可为出售/提供的每个基础单元60和/或每个流径套件创建中央数据库中的记录。这些记录可用于识别提供给特定基础单元60的特定流径套件96是否与其兼容、是否为正品、是否已使用(并且因此可能是伪造的)、是否已正确消毒、是否是召回产品、是否已过期等。因此，可适当地禁止使用具有基础单元60的特定流径套件96，以便例如防止产生任何受污染的生物产品。

在各种实施例中，基础单元60还可向中央数据库提供过程数据和/或控制系统数据，以使数据分析能够进行来为基础单元60本身和/或与其一起使用的任何流径套件提供诊断等。还可报告基础单元60的故障，例如从而使得能够向维修人员报警。

方法1000还包括基于第二流径套件96的型号/类型识别信息重构生物处理系统80的第三步骤1030。例如，提供用于配置控制单元的软件构件可编程为根据例如UID自动地将流径套件操作参数从与第一流径套件相关联的参数改变为与第二流径套件相关联的参数。此类参数可包括用于操作设在一个或多个阀促动单元100中的多个阀促动器102中的每个的时序。可选地，这些参数可限定用于特定类型的生物处理操作(例如液相色谱操作)的过程参数，但是这些参数在第一流径套件与第二流径套件之间是可变的。

图20是根据本发明的系统2000的实施例的局部横截面，该系统2000包括阀促动单元2100和联接到其上的膜阀盒2200。

系统2000与先前实施例的不同之处在于，膜阀盒2200中的各种膜设在其中的不同深度/操作水平处。因此，通过各种实施例能够实现膜阀盒2200中的流体的复杂三维(3D)引导(例如，通过提供通过其中的各种不同深度共面水平面限定的流体引导路径，可选地使用各种非角管)。因此可提供流径的最佳引导，例如以便减少膜阀盒2200中的压降。此类膜阀盒还可由例如激光焊接在一起的多个层形成。

另外，由于膜/阀接口可设在膜阀盒2200中的不同深度处，故当从膜阀盒2200的平面外表面投影时观察时，它们可有效地重叠。因此，这使得能够提供更紧凑的膜阀盒2200(例如具有更小的总体的外表面积)。

在图20中所示的设计中，阀促动单元2100设有三个杆2102a,2102b,2102c的阵列。它们由包括相应弹簧2134的相应线性促动器驱动。驱动杆2102a和2102c的两个最外面的线性促动器设置为比第三线性促动器(未示出)更靠近阀促动单元2100的外安装表面。以该方式，最中心的杆2102b在最外面的线性促动器2102a,2102c之间穿过，使得还提供阀促动单元2100的紧凑设计。因此，线性促动器可设在阀促动单元内的两层或更多层中。

杆2102a,2102b,2102c的阵列中的两个(2102a,2102c)从阀促动单元2100的外安装表面突出基本相同的距离。第三杆2102b从阀促动单元2100的外安装表面突出更大的距离。

然而，在各种备选实施例中，可设想，可提供杆(例如，三个或更多个)的阵列，所有杆都从阀促动单元的外安装表面突出基本相同的距离。在该情况下，膜阀盒可适合于与此布置对接(例如，通过提供预联接至其中的膜或阀接口的延伸销等)。另外或备选地，可提供一个或多个中间促动器深度适配器(未示出)来用于与膜阀盒一起使用(或作为膜阀盒的部分)。此类中间促动器深度适配器可例如设在膜阀盒与阀促动单元的外安装表面之间。利用此布置，可重构生物处理系统可设有标准化的促动器阵列，同时可根据客户的需要使用不同的可消耗(例如单次使用)膜阀盒。

各种备选实施例可包括将促动器设在例如膜阀盒的两侧上。可选地，这些可包括提供用于与膜阀盒对接的L形座等和/或提供一个或多个可移动/可再定位的促动器块。

在各种实施例中，促动器或其部分(例如杆)可根据各种图案设在阀促动单元的外安装表面处。当此类图案包括非矩形/方形阵列形状(例如梅花形、交错、六边形、三角形等)时，它们还可在设计/布局上做得更加紧凑。

可提供本公开内容的各种示例，其中可提供额外构件和/或功能的集成(例如在膜阀盒内)。例如，可提供流体和/或非流体参数的感测、安装的可消耗部分的识别，和/或指示器/显示特征等。例如，LED、LCD和/或电子墨水显示器可集成到膜阀盒中，并且可用于示出/显示状态、与膜阀歧管相关的信息、阀位置、系统参数、流体流和/或感测特征等。此类额外构件和/或功能可自动激活。

因此，本发明的各个方面和实施例提供一种灵活且易于使用和构造的可重构生物处理系统。因此，此类可重构生物处理系统可减少对熟练/专家/专业操作者的需求，并且使用和重构更快且更可靠。

在以下段落中阐述本文中描述的系统和方法的变化或修改。

在上文的示例中，已经描述可构造流径盒300和系统阀盒400形式的特定膜阀盒200。将认识到，其它膜阀盒200也可与上文描述的阀促动单元100一起使用，以提供许多不同的可构造流径和生物处理操作。上文描述的可构造流径盒300和系统阀盒400仅通过示例的方式提供。

可与阀促动单元100一起使用的其它膜阀盒可包括较少的阀接口202。例如，可提供封板来代替阀接口。备选地，壳体可包括空隙，当具有较少阀接口202的膜阀盒装配到阀促动单元100时，杆102位于该空隙中。因此，在此类示例中，膜阀盒中的阀接口202的数量可不同于阀促动单元100中的杆102的数量。

在另一示例中，较小尺寸的膜阀盒可与阀促动单元100一起使用。例如，阀促动单元100可与具有并入较短长度的壳体内的6或9个阀接口的膜阀盒一起使用。这可通过将较小尺寸的膜阀盒装配到阀促动系统100上的四个(而不是六个)突出部106来实现。

尽管上文的示例中的杆102和阀接口202设置为四乘三的阵列(即十二个杆102和阀接口202)，但是在备选示例中可设置不同数量和/或构造的杆和/或阀接口。例如，杆和/或阀接口可设置成方形阵列，诸如4x4阵列、3x3阵列或2x2阵列，或矩形阵列。在另外的示例中，杆和/或阀接口可以备选构造提供，诸如包括梅花形图案的杆和/或阀接口的布置。

可实施包括梅花形图案的布置，以便控制通过设在膜阀盒中的歧管的流体流。例如，此类布置可控制通过歧管的流体流，该歧管包括连接到两对相反对置的侧向延伸导管的中心导管，其中第一对相反对置的侧向延伸导管沿中心导管的中心轴线相对于第二对侧向延伸导管间隔开，并且其中第一对相反对置的侧向延伸导管和第二对相反对置的侧向延伸导管相对于彼此基本平行。梅花形图案的周边处的杆可用于促动设在侧向延伸的导管中的每个中的阀接口，而梅花形图案的中心处的杆可用于促动设在中心导管中的阀接口，从而允许控制通过歧管的流体流。以梅花形图案实施的阀促动器也可用于控制通过备选歧管(诸如T形区段)的流体流。

在各种实施例中，可提供允许在其中提供各种流体导管定向的促动器布局图案和/或具有膜阀盒的一个或多个歧管/导管/通道。可选地，膜阀盒可在其中包括比设在膜阀盒在使用中要连接到的对应促动器板上的促动器更少的膜阀/阀接口。这允许实现甚至更多的可重构选项。例如，可提供的各种实施例具有相对于水平成各种角度(例如>10度、>20度、>45度、90度、从约5度到约45度或40度、从约10度到45度或40度、从约20度到45度或40度、从约30度到45度或40度、从约5度到约30度、从约10度到30度、从约20度到30度等)定向的至少一个歧管/导管/通道。各种实施例可包括经由膜阀连接在一起的多个此类歧管/导管/通道。

为了当对应的杆102插入到腔238中时促进空气从腔238中释放，凹槽可设在腔238的侧壁中。例如，凹槽可设在可回弹性变形套环244中，杆102的头部部分124插入通过该凹槽。作为另一个示例，杆102本身可另外或备选地包括凹槽以允许空气通过。例如，凹槽可设在杆102的头部部分124中。

在上文的示例中，可构造流径盒300和系统阀盒400已描述为具有不同的功能。在备选实施方式中，可实施公共膜阀盒，其具有可构造流径盒300和系统阀盒400两者的功能。这可通过实施两层或更多层阀接口202来实施。例如，可构造流径盒300的功能可设在公共膜阀盒的第一层中，并且系统阀盒400的功能可设在公共膜阀盒的第二层中。在功能设在多层中的情况下，杆可促动至第三位置，在该处，每个杆比在第二位置中从表面104突出得更远。备选地，杆可安装在螺旋机构上，该螺旋机构允许调整处于第一位置和第二位置的杆的长度。

杆102还可为可控的，以通过限制流体通过阀接口202的第一端口222和第二端口224的流动来通过一个或多个导管提供处于增加压力下的流体。这可通过将杆102驱动到第一位置与第二位置之间的位置来实现，以便在端口222,224中的一个处提供限制。

尽管流径套件96在上文描述为包括特定的流径构件，但是通用流径套件可包括上文描述的膜阀盒中的一个或多个，其可选地包括流径套件96的额外流径构件(即泵、空气过滤器、pH/UV传感器装置和/或连接构件的管道)中的任何。

单数用语“一个”和“一种”不应理解为意指“一个且仅一个”。相反地，除非另外陈述，否则它们应理解为意指“至少一个”或“一个或多个”。词语“包括(comprising)”以及其包含“包括(comprises)”和“包括(comprise)”的派生词包含所陈述的特征中的每个，但不排除包含一个或多个另外的特征。

上文的实施方式仅通过示例的方式描述，并且所描述的实施方式在所有方面要视为仅是示范性的且非限制性的。将认识到，所描述的实施方式的变化可在不脱离本发明的范围的情况下进行。还将明显的是，存在尚未描述但其落于所附权利要求书的范围内的许多变化。

Claims

1.一种可重构生物处理系统(80)，其可操作以在所述生物处理系统(80)内执行预定的一组生物处理操作，所述生物处理系统(80)包括：

基础单元(60)，所述基础单元(60)包括多个阀促动器，其中，所述多个阀促动器中的至少一个构造成与膜阀盒(200,300,400)可释放地接合，所述膜阀盒(200,300,400)能可移除地附接到所述基础单元(60)，且其中，所述多个阀促动器中的所述至少一个可促动以调节通过所述膜阀盒(200,300,400)的流体流；以及

控制系统(20)，所述控制系统(20)可操作以选择性地促动所述多个阀促动器中的相应一个，以在所述膜阀盒(200,300,400)内提供阀构造来使所述基础单元(60)和所述膜阀盒(200,300,400)能够一起执行所述预定的一组生物处理操作中的一个。

2.根据权利要求1所述的生物处理系统(80)，其中，所述预定的一组生物处理操作包括以下一者或多者：色谱操作、混合操作和/或过滤操作。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的生物处理系统(80)，其中，所述基础单元(60)还包括附接机构，所述附接机构构造成将所述膜阀盒(200,300,400)可移除地附接到所述基础单元。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的生物处理系统(80)，其中，所述基础单元(60)还包括多个线性促动器(132)，其中，所述多个阀促动器中的每个构造成由所述多个线性促动器(132)中的相应一个来独立地促动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的生物处理系统(80)，还包括容纳所述基础单元(60)的壳，其中，所述壳包括构造成适应色谱柱(70)的伸长凹部(64)。

6.一种用于根据权利要求1至5中任一项所述的可重构生物处理系统(80)的膜阀盒(200,300,400,2200)，其中，所述膜阀盒(200,300,400)构造成可移除地附接到所述可重构生物处理系统(80)的基础单元(60)。

7.根据权利要求6所述的膜阀盒(200,300,400)，还包括多个导管(312,490)和多个阀接口(202)，所述多个阀接口(202)中的每个构造成由所述多个阀促动器中的相应一个来促动，每个阀接口(202)可在第一构造与第二构造之间促动，在所述第一构造中，防止流体流过所述多个导管(312,490)中的一个，在所述第二构造中，使流体能够流过一个或多个导管(312,490)。

8.根据权利要求7所述的膜阀盒(200,300,400)，其中，所述多个阀接口(202)中的每个可通过由所述多个阀促动器中的相应一个在所述阀接口(202)上施加推力来在第一方向上移动，且可通过由所述多个阀促动器中的所述相应一个在所述阀接口(202)上施加拉力来在与所述第一方向相反的第二方向上移动。

9.根据权利要求7或8所述的膜阀盒(200,300,400,2200)，其中，至少所述阀接口(202)中的两个和/或所述膜(230)中的两个可在其中的不同深度或共面水平处操作。

10.根据权利要求9所述的膜阀盒(200,300,400,2200)，还包括在其中的至少一个导管(312,490)，所述至少一个导管(312,490)提供用于在离开与所述膜阀盒(200,300,400,2200)的表面基本平行的平面的方向上的流体流，所述表面与阀促动单元(2100)的外安装表面对接。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的膜阀盒(200,300,400)，其中，所述多个阀接口(202)中的每个包括相应的可回弹性变形的膜(230)，其包括接收机构，所述接收机构构造成可释放地接合所述多个阀促动器中的所述相应一个。

12.根据权利要求11所述的膜阀盒(200,300,400)，其中，所述接收机构包括腔(238)，所述腔(238)包括内部套环(244)，所述内部套环(244)构造成可释放地接合所述多个阀促动器中的所述相应一个的对应部分，以使推力和拉力能够施加在所述可回弹性变形的膜(230)上。

13.一种用于生物处理系统(80)的流径压力监测盒，其中，所述流径压力监测盒能可移除地附接到所述生物处理系统(80)，所述流径压力监测盒包括：

一个或多个导管(490)；以及

附接机构，所述附接机构构造成接合压力感测装置(412)以用于感测流过所述一个或多个导管(490)中的至少一个的流体的压力，其中，所述附接机构构造成当所述压力感测装置(412)与所述附接机构接合时围绕所述压力感测装置(412)的感测区域(446)密封。

14.根据权利要求13所述的流径压力监测盒，其中，所述附接机构进一步构造成当所述压力感测装置(412)与所述附接机构接合时稳定所述压力感测装置(412)的感测区域(446)与所述一个或多个导管(490)中的所述至少一个的接合。

15.一种用于生物处理系统(80)的流径空气阱盒，其中，所述流径空气阱盒能可移除地附接到所述生物处理系统(80)，所述流径空气阱盒包括：

一个或多个导管(490)；

空气阱(406)，所述空气阱(406)与所述一个或多个导管(490)中的至少一个流体连通，其中，所述空气阱(406)构造成捕集存在于流过所述一个或多个导管(490)中的所述至少一个的流体中的空气；以及

传感器(420,422)，所述传感器(420,422)配置成检测所述空气阱(406)内的流体的水平。

16.根据权利要求15所述的流径空气阱盒，其中，所述传感器是第一传感器(420)，所述流径空气阱盒还包括第二传感器(422)，所述第二传感器(422)配置成检测所述空气阱(406)内的流体的第二水平，其中，流体的所述第二水平高于流体的第一水平。

17.一种用于生物处理系统(80)的可构造流径盒(300)，其中，所述可构造流径盒(300)能可移除地附接到所述生物处理系统(80)，所述可构造流径盒(300)包括：

多个端口，所述多个端口包括第一端口(214)、第二端口(216)、第一组端口(314)和第二组端口(316)，其中，所述第一组端口(314)与所述第一端口(214)流体连通；以及

多个阀接口(202)，所述多个阀接口(202)可促动以提供第一构造和第二构造，在所述第一构造中，所述第二组端口(316)与所述第一端口(214)流体连通，在所述第二构造中，所述第二组端口(316)与所述第二端口(216)流体连通。

18.根据权利要求17所述的可构造流径盒(300)，其中，所述多个阀接口(202)可促动以调节通过所述第一组端口(314)中的每个和/或所述第二组端口(316)中的每个的流体流。

19.一种用于生物处理系统(80)的传导率感测装置(414)，所述传导率感测装置(414)包括：

传导率传感器(460)；

密封部分(462)，所述密封部分(462)具有构造成接收所述传导率传感器(460)的开口；以及

壳，所述壳包括附接机构，所述附接机构构造成使所述传导率感测装置(414)附接到所述生物处理系统(80)；

其中，所述密封部分(462)构造成当所述传导率感测装置(414)附接到所述生物处理系统(80)时围绕所述传导率传感器(460)形成密封。

20.根据权利要求19所述的传导率感测装置(414)，其中，所述密封部分(462)构造成使施加到所述密封部分(462)的力转变到所述传导率传感器(460)以围绕所述传导率传感器(460)形成所述密封。

21.根据权利要求20所述的传导率感测装置(414)，其中，所述附接机构包括卡扣配合附接机构，且其中，通过使所述传导率传感器(460)卡扣配合附接到所述生物处理系统(80)来使所述力施加到所述密封部分(462)。

22.一种用于生物处理系统(80)的流径套件，所述流径套件包括以下至少一者：

根据权利要求6至12中任一项所述的膜阀盒(200,300,400)；

根据权利要求13或14所述的流径压力监测盒；

根据权利要求15或16所述的流径空气阱盒；以及

根据权利要求17或18所述的可构造流径盒(300)；

其中，所述流径套件可选地还包括根据权利要求19、20或21所述的传导率感测装置(414)。