KR102567868B1 - 교번 접선 유동형 다이어프램 펌프의 작동 방법 - Google Patents

교번 접선 유동형 다이어프램 펌프의 작동 방법 Download PDF

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Abstract

제어 유닛은 비례 압력 조절기를 양압 공급원에 연결하도록 구성된 제1 커넥터 및 비례 압력 조절기를 음압 공급원에 연결하도록 구성된 제2 커넥터를 포함한다. 제어 유닛은 비례 압력 조절기의 출력부에 연결된 공기 유동 라인 내에서의 양 또는 음의 공기 유동의 양(단위 시간당 체적)을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서와, 다이어프램의 공기 측에 공기 유동 라인을 연결하도록 구성된 제3 커넥터를 포함한다. 또한, 제어 유닛은 공기 유동 라인 내에서 양 또는 음의 공기 유동의 원하는 양(단위 시간당 체적)을 달성하기 위해 비례 압력 조절기의 적어도 개방 및 폐쇄 기능을 제어하도록 프로그래밍된 제어기를 포함한다.

Description

교번 접선 유동형 다이어프램 펌프의 작동 방법{METHOD OF ACTUATION OF AN ALTERNATING TANGENTIAL FLOW DIAPHRAGM PUMP}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 8월 3일 출원된 미국 가특허 출원 제62/541,023호 및 2018년 2월 8일에 출원된 미국 특허 출원 제15/892,214호의 이점 및 우선권을 주장하며, 이들의 개시내용은 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
기술분야
본 출원은 일반적으로 다이어프램 펌프의 작동에 관한 것이며, 특히, 이를 위한 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
다이어프램 작동식 펌프는 양과 음의 공기 유동을 사용하여 액체 이송을 제공한다. 그러나, 종래의 시스템은 양과 음의 공기 유동 사이의 변화 또는 양과 음의 공기 유동의 양을 정확하게 제어하지 못한다. 더욱이, 이러한 시스템은 제조 및 유지하기가 어렵고 공기 유동 제한을 포함하는 복잡한 구조를 종종 가진다.
본 출원은 비례 압력 조절기를 양압 공급원에 연결하도록 구성된 제1 커넥터; 비례 압력 조절기를 음압 공급원에 연결하도록 구성된 제2 커넥터; 비례 압력 조절기의 출력부에 연결된 공기 유동 라인 내에서의 양 또는 음의 공기 유동의 양(단위 시간당 체적)을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서; 공기 유동 라인을 다이어프램의 공기 측에 연결하도록 구성된 제3 커넥터; 및 공기 유동 라인 내에서 양 또는 음의 공기 유동의 원하는 양(단위 시간당 체적)을 달성하기 위해 비례 압력 조절기의 적어도 개방 및 폐쇄 기능을 제어하도록 프로그래밍된 제어기를 포함하는 제어 유닛을 개시한다.
본 출원은 다이어프램 펌프의 체적 또는 크기를 선택하고; 주어진 기간 동안에 다이어프램 펌프에 의해 변위될 유체의 체적을 선택하고; 펌핑 작동의 지속 시간을 선택하여, 지속 시간 동안에 변위될 유체의 원하는 체적과 함께, 특정 용도에 적합한 성능 프로파일을 생성하고; 일단이 다이어프램 펌프의 공기 측에 연결되고 반대쪽 타단이 공기 유동 조절기의 출력부에 연결된 공기 유동 라인에서 양과 음의 공기 유동의 공급을 교번함으로써 펌핑 작동을 실행시키고; 공기 유동 라인 내에서 단위 시간당 유동하는 공기의 체적을 유지 또는 변경하기 위해 공기 유동 라인 내에서의 공기 유동의 양을 모니터링하고; 다이어프램 펌프의 다이어프램의 위치를 다이어프램의 변위의 일단 또는 양단에서 임의로 모니터링하고; 다이어프램의 변위의 일단 또는 양단에서의 다이어프램의 위치, 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간, 또는 양자 모두에 영향을 주기 위해 공기 유동 라인 내에서 단위 시간당 유동하는 공기의 체적을 임의로 변경하는 것을 포함하는 다이어프램 펌프를 작동시키는 방법을 추가로 개시한다.
본 출원은 공기 유동 조절기의 출력부에 연결된 공기 유동 라인을 통해 다이어프램 펌프의 공기 측으로의 양과 음의 공기 유동의 공급을 교번함으로써 제1 컨테이너로부터 유체의 펌핑 작동을 실행시키고; 다이어프램 펌프의 공기 측으로 음의 공기 유동의 공급을 인가함으로써 제1 컨테이너로부터 유체를 흡입하고; 다이어프램 펌프의 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간을 조절하고; 제1 컨테이너로부터 흡입된 유체를 여과하고; 여과된 유체의 일부를 제1 컨테이너로 되돌려 보내고 여과된 유체의 일부를 제2 컨테이너로 보내기 위해 여과된 유체를 추출하는 것을 포함하는 다이어프램 펌프를 제어하는 방법을 더 추가로 개시한다.
본 출원은 생물반응기와 관련된 유체의 펌핑을 작동시키기 위해 다이어프램 펌프의 공기 측으로의 양과 음의 공기 유동의 공급을 교번하고; 다이어프램 펌프의 공기 측으로 음의 공기 유동을 공급함으로써 생물반응기로부터 유체를 흡입하고; 생물반응기로부터 흡입된 유체를 여과하고; 여과된 유체를 추출하여 컨테이너로 보내고; 다이어프램 펌프의 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간을 조절하는 것을 포함하고, 제어기는 여과된 유체의 컨테이너로의 전달을 프로세스 요건에 따라 제어하는 제어기로 다이어프램 펌프를 제어하는 방법을 부가적으로 개시한다.
개시된 실시예는 다양한 방식으로 수정 및 채용될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 환경에서 복수의 펌프가 제어될 수 있는 다중 펌핑 시스템을 포함하는 다양한 구성이 가능하다. 대체 가능한 예시적인 실시예는 청구범위에 인용될 수 있는 다른 특징 및 특징의 조합에 관한 것이다.
본 개시내용은 첨부 도면과 관련하여 이하의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이며, 유사한 참조 번호, 기호 또는 용어는, 문맥상 달리 해석되지 않는 한, 유사한 구성 요소를 일반적으로 나타낸다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 제어 시스템을 도시한다.
도 2는 하우징 내에서 요소의 구성을 나타내기 위해 하우징의 측면 패널이 제거된, 도 1에 도시된 제어 시스템을 도시한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 교번 접선 유동형 제어 시스템을 도시한다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 제어 방법을 도시한다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 개략도를 도시한다.
바람직한 실시예
하나의 바람직한 실시예는 비례 압력 조절기를 양압 공급원에 연결하도록 구성된 제1 커넥터; 비례 압력 조절기를 음압 공급원에 연결하도록 구성된 제2 커넥터; 비례 압력 조절기의 출력부에 연결된 공기 유동 라인 내에서의 양 또는 음의 공기 유동의 양(단위 시간당 체적)을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서; 공기 유동 라인을 다이어프램의 공기 측에 연결하도록 구성된 제3 커넥터; 및 공기 유동 라인 내에서 양 또는 음의 공기 유동의 원하는 양(단위 시간당 체적)을 달성하기 위해 비례 압력 조절기의 적어도 개방 및 폐쇄 기능을 제어하도록 프로그래밍된 제어기를 포함하는 제어 유닛에 관한 것이다.
다른 하나의 바람직한 실시예는 펌프의 체적 또는 크기를 선택하고; 주어진 기간 동안에 다이어프램 펌프에 의해 변위될 유체의 체적을 선택하고; 펌핑 작동의 지속 시간을 선택하여, 지속 시간 동안에 변위될 유체의 원하는 체적과 함께, 특정 용도에 적합한 성능 프로파일을 생성하고; 일단이 다이어프램 펌프의 공기 측에 커넥터(4)에 의해 연결되고 반대쪽 타단이 공기 유동 조절기의 출력부에 연결된 공기 유동 라인에서 양과 음의 공기 유동의 공급을 교번함으로써 펌핑 작동을 실행시키고; 공기 유동 라인 내에서 단위 시간당 유동하는 공기의 체적을 유지 또는 변경하기 위해 공기 유동 라인 내에서의 공기 유동의 양을 모니터링하고; 다이어프램의 위치를 다이어프램의 변위의 일단 또는 양단에서 임의로 모니터링하고; 다이어프램의 변위의 일단 또는 양단에서의 다이어프램의 위치, 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간, 또는 양자 모두에 영향을 주기 위해 공기 유동 라인 내에서 단위 시간당 유동하는 공기의 체적을 임의로 변경하는 것을 포함하는 다이어프램 펌프를 작동시키는 방법에 관한 것이다.
또 다른 하나의 바람직한 실시예는 공기 유동 조절기의 출력부에 연결된 공기 유동 라인을 통해 다이어프램 펌프의 공기 측으로의 양과 음의 공기 유동의 공급을 교번함으로써 제1 컨테이너로부터 유체의 펌핑 작동을 실행시키고; 다이어프램 펌프의 공기 측으로 음의 공기 유동의 공급을 인가함으로써 제1 컨테이너로부터 유체를 흡입하고; 다이어프램 펌프의 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간을 조절하고; 제1 컨테이너로부터 흡입된 유체를 여과하고; 여과된 유체를 추출하여 유체의 일부를 제1 컨테이너로 되돌려 보내고 유체의 일부를 제2 컨테이너로 보내는 것을 포함하는 다이어프램 펌프를 제어하는 방법에 관한 것이다.
추가의 바람직한 실시예는 생물반응기와 관련된 유체의 펌핑을 작동시키기 위해 다이어프램 펌프의 공기 측으로의 양과 음의 공기 유동의 인가를 교번하고; 다이어프램 펌프의 공기 측으로 음의 공기 유동을 공급함으로써 생물반응기로부터 유체를 흡입하고; 생물반응기로부터 흡입된 유체를 여과하고; 여과된 유체를 추출하여 컨테이너로 보내고; 다이어프램 펌프의 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간을 조절하는 것을 포함하고, 제어기는 여과된 유체의 컨테이너로의 전달을 프로세스 요건에 따라 제어하는 제어기로 다이어프램 펌프를 제어하는 방법에 관한 것이다.
상세한 설명
예시적인 실시예를 상세히 예시하는 도면을 참조하기에 앞서, 본 출원은 상세한 설명에 기재되거나 도면에 예시된 세부사항 또는 방법론에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 용어는 설명만을 위한 것이며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다는 것도 또한 이해하여야 한다. 상세한 설명, 도면, 및 청구범위에 기재된 예시적인 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것은 아니다. 본 명세서에 제시된 주제의 사상 또는 범위를 벗어나지 않는 한, 다른 실시예가 이용될 수 있고 다른 변경이 이루어질 수 있다. 본 명세서에 일반적으로 기재되고 도면에 예시된 바와 같이, 본 개시내용의 양태는 폭넓고 다양하게 상이한 구성으로 배열, 대체, 조합, 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 명시적으로 고려되고 본 개시내용의 일부를 구성함이 쉽게 이해될 것이다.
생물학적 유체의 여과는, 다른 구현 중에서, 혈액을 혈액 세포와 혈장으로 분리하기 위해 수행될 수 있다. 생의학적 응용에 있어서, 이러한 여과에 사용되는 시스템을 효율적으로 세정할 수 있는 것은, 우량 제조 기준(Good Manufacturing Practice(GMP)) 지침에 따라 멸균 또는 실질적으로 멸균 조건을 달성하고 오염을 방지하기 위해 중요하다. 예를 들어, 교번 접선 유동 시스템은 증기 또는 감마선 조사에 의해 멸균되는 스테인리스 강의 구성 요소를 포함한다. 특히, 교번 접선 유동 시스템의 "단일 사용" 구성 요소는 감마선 조사에 의해 멸균될 수 있다.
유체의 교번 접선 유동은 여과를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 필터 요소를 통해 유체의 접선 유동을 교번함으로써, 연속 여과가 달성될 수 있다. 교번 접선 유동 시스템은, 예를 들어, 셰비츠(Shevitz)에게 허여된 미국 특허 제 6,544,424호에 기재되어 있으며, 그 전체 내용이 배경, 장치 및 기술 내용을 위해 본 명세서에 포함된다.
여과는 정화, 원하지 않는 성분의 선택적인 제거, 및/또는 높은 세포 농도에서의 관류 배양조직의 유지를 위해 수행될 수 있다. 함께 묶인 복수의 중공사를 포함하는 중공사 필터를 비롯하여, 다양한 유형의 필터가 사용될 수 있다. 상기한 교번 접선 유동을 이용한 여과는, 예를 들어, 액체 이송을 활성화하기 위해 양과 음의 공기 유동이 교번적으로 전달되는 다이어프램 펌프에 의해 수행될 수 있다. 현재의 시스템은 양과 음의 공기 유동 사이의 전이의 지속 시간 또는 공기 유동의 양을 정확하게 조절하지 못한다. 더욱이, 현재의 시스템은 복잡한 조립체에 많은 구성 요소를 통상적으로 포함하므로 유지하기가 어렵다. 한편, 본 개시내용의 실시예는 아래에서 보다 상세하게 기재된 바와 같이, 다른 이점 중에서, 전이의 지속 시간 및 양에 대한 정확한 제어를 할 수 있게 하고, 자가 세정을 할 수 있게 한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 시스템(100)을 도시한다. 도 1에 도시된 시스템(100)의 특정 구성 요소는 하우징(7) 내에 제공될 수 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 시스템(100)은 하우징(7) 내부의 구성 요소와 직접 또는 간접적으로 연통될 수 있는, 제어기 하우징(7) 외부의 펌핑 모듈 구성 요소를 포함할 수 있음을 이해하여야 한다. 시스템(100)은 하우징(7) 내에 포함되는 비례 압력 조절기(6)를 양압 공급원(1)에 연결하도록 구성된 제1 커넥터를 포함한다. 비례 압력 조절기(6)는 비례 압력 밸브로 지칭될 수도 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 비례 압력 조절기(6)는 미국 코네티컷주 셸턴 소재의 엔필드 테크놀러지(Enfield(상표명) Technologies)에 의해 제조된 티알 공압 제어 시스템(TR Pneumatic Pressure Control System), Model TR-010-gl0-s이다. 시스템은 비례 압력 조절기(6)를 음압 공급원(2)에 연결하도록 구성된 제2 커넥터를 더 포함한다. 양압 공급원(1) 및 음압 공급원(2)은, 아래에서 보다 상세하게 기재된 바와 같이, 각각 양과 음의 공기 유동을 제공하도록 구성된다. 양과 음의 공기 압력 공급원(1, 2)의 구성은 다이어프램으로의 공기 유동이 제한되지 않도록 하여, 유입되는 낮은 양압 및 음압 하에서 작동할 수 있게 함으로써, 시스템의 안전성을 향상시킨다. 도 2는 하우징의 측면 패널이 제거된 시스템(100)의 예시적인 도면을 도시한다.
시스템(100)은 하우징(7) 내의 공기 유동 라인(8) 내에서의 양 또는 음의 공기 유동의 양(단위 시간당 체적)을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 센서(3)와, 다이어프램 펌프의 공기 측에 하우징을 연결하도록 구성된 제3 커넥터를 포함한다. 보다 구체적으로, 공기 유동 라인(8)이 하우징 내에 제공되고 비례 압력 조절기(6)와 제3 커넥터 사이에 배열됨으로써, 공기 유동 라인(8)이 비례 압력 조절기(6)의 출력부에 연결된다. 공기 유동 라인(8)은 다이어프램 펌프에 작용하는 공기 유동을 전달한다. 또한, 시스템은 공기 유동 라인(8) 내에서 양 또는 음의 공기 유동의 원하는 양(단위 시간당 체적)을 달성하기 위해 비례 압력 조절기(6)의 적어도 개방 및 폐쇄 기능을 제어하도록 프로그래밍되는 제어기(제어 시스템, 제어 모듈 또는 제어 유닛으로 지칭될 수도 있음)(5)를 포함한다.
또한, 제어기(5)는 전술한 제3 커넥터를 통해 인가된 양과 음의 공기 유동을 제어함으로써 다이어프램 펌프의 유체의 유동을 조절하도록 프로그래밍된다. 따라서, 제어기(5)는 다이어프램 펌프의 작동을 조절한다. 또한, 제어기(5)는 프로세스 요건을 만족시키기 위해 다이어프램 펌프로부터의 유체의 유동을 조정할 수 있다. 예를 들어, 사용자에 의해 입력된 설정에 응답하여, 제어기(5)는 다이어프램 펌프가 미리 결정된 기간 내에 특정한 체적(예를 들어, 하루에 100 L)의 유체를 출력하게 할 수 있다. 작업자는 출력 체적의 원하는 양을 특정하기 위해 제어기(5)에 입력을 제공할 수 있고, 제어기(5)는 원하는 양을 달성하기 위해 다이어프램 펌프를 제어하도록 프로그래밍된다. 예를 들어, 제어기(5)는 사용자 입력에 따라 특정 출력을 달성하기 위해 펌핑 사이클 수(예를 들어, 분당 사이클 수)를 결정하도록 프로그래밍된다. 또한, 제어기(5)는 변동을 상쇄하기 위해 펌프의 작동 및 양과 음의 공기 유동의 공급을 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 하루와 같은 기간 동안에, 시간에 따른 유체 점도의 변화가 있을 수 있고, 제어기(5)는 이러한 변화를 상쇄하기 위해 유체 유동을 자동으로 제어하도록 프로그래밍되어, 사용자에 의해 특정된 유동 출력을 달성한다.
제어기는 운영 시스템, ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field-programmable gate array) 등 또는 이들의 조합을 작동시키도록 구성된 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다. 제어기는 프로세서, ASIC, FPGA 등을 프로그램 명령으로 제공할 수 있는 전자적, 광학적, 자기적, 또는 임의의 다른 저장 또는 전송 디바이스를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 메모리 칩, EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 메모리 또는 제어기가 명령을 판독할 수 있는 다른 적절한 메모리를 포함할 수 있다. 명령은 임의의 적절한 프로그래밍 언어로부터의 코드를 포함할 수 있다.
또한, 특정 실시예에서, 제어 시스템(100)의 사용자가 제어 시스템(100)의 다양한 측면 및 관련된 펌프의 작동을 입력 및/또는 모니터링할 수 있는 사용자 인터페이스(16)가 제공된다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(16)는 제어기(5)에 의해 수신되고 분석된 데이터의 하나 이상의 그래픽 출력을 표시하도록 프로그래밍될 수 있다. 사용자 인터페이스(16)는 복수의 프로세스 단계의 각각에서 양압 공급원(1) 및 음압 공급원(2)에 의해 각각 공급된 양과 음의 공기 유동의 양 및 지속 시간에 관한 데이터를 포함하여, 제어기(5)의 메모리에 저장된 다른 데이터를 표시할 수도 있다. 사용자 인터페이스(16) 상에 나타낼 수 있는 다른 정보는 공기 유동에 대한 허용 범위를 포함하여, 최소 및 최대 공기 유동량 및 체적을 나타내는 데이터를 포함한다. 또한, 사용자 인터페이스(16)에서 사용자에게 표시될 수 있는 추가의 변수는 하나 이상의 프로세스 단계에 대한 유량 및 사이클 시간을 포함한다. 사용자 인터페이스(16)는 제어 시스템(100)에 근접한 스테이션에 임의로 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자 인터페이스(16)는 서버(SV), 스위치(SW) 및 무선 라우터(R)에 연결된 사용자 인터페이스(12)와 연통될 수 있다. 사용자 인터페이스(12)는 워크스테이션으로부터 떨어져 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 사용자 인터페이스(12)는 모든 입력 및/또는 모니터링 기능을 위해 사용될 수 있고, 사용자 인터페이스(16)는 없어도 된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 사용자 인터페이스(12)는 랩탑 또는 태블릿과 같은 모바일 컴퓨터 사용 유닛일 수 있고, 사용자 인터페이스(16)는 제어 시스템(100)에 인접하게 위치된 소형의 폼 팩터 대화형 디스플레이를 포함할 수 있다.
또한, 특정의 예시적인 실시예의 사용자 인터페이스(12, 16)는 사용자가 제어기(5)에 의해 수행되는 제어 프로세스의 시작 또는 정지를 제어할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 시작 및 정지 기능은, 예를 들어, 터치 스크린 디스플레이 상에 제공된 버튼에 의해 제어될 수 있다. 사용자 인터페이스(12, 16)는 특정한 제어 변수의 입력을 허용한다. 예를 들어, 양압 또는 음압의 원하는 양이 사용자 인터페이스(12, 16) 제어기(5)에서 사용자에 의해 입력될 수 있다. 양 또는 음의 공기 유동의 원하는 양은 다이어프램이 하우징(7)에 연결될 때 다이어프램의 변위의 양단에서의 다이어프램의 위치와 관련되어 있다.
특히, 사용자 인터페이스(12, 16)에서, 예를 들어, 사용자는 제어기(5)가 하우징(7)의 제1 커넥터에 일정한 양의 공기 유동을 인가하고 제2 커넥터에 일정한 음의 공기 유동을 인가하도록 지시할 수 있다. 사용자는 제3 커넥터가 연결된 다이어프램 펌프의 크기(예를 들어, 체적)를 초기에 설정할 수 있다. 제어기(5)는 펌프의 크기에 기초하여 다이어프램의 변위 체적을 자동으로 재설정한다. 다음, 사용자는 주어진 기간 동안에 다이어프램 펌프에 의해 변위될 유체의 체적을 설정할 수 있으며, 여기서 유량은 분당 전체 사이클 수와 사이클당 변위 체적의 승산(product)이다. 제어기는 단일의 펌핑 사이클 또는 복수의 펌핑 사이클 동안에 다이어프램의 변위의 전체 사이클의 지속 시간을 조정하고, 미리 결정된 기간 동안에 유체의 체적의 변위를 제어하도록 추가로 프로그래밍된다.
또한, 수작업으로 또는 알고리즘 또는 수학적 레시피에 따라, 사용자는 펌핑 작동의 원하는 지속 시간을 추가로 입력하여, 지속 시간 동안에 변위될 유체의 원하는 체적과 함께, 세포 채취와 같은 특정 용도에 적합한 성능 프로파일을 생성할 수 있다. 성능 프로파일은 하나의 펌프 또는 복수의 펌프의 변위의 부분 또는 전체 사이클의 결정된 지속 시간에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 센서(3)는 각각의 단계에 대한 공기 유동을 모니터링하여 실제 검출된 공기 유동을 미리 결정된 임계치(예를 들어, 허용된 압력에 대응하는 공기 유동)와 비교할 수 있게 한다. 또한, 적어도 하나의 실시예에서, 제어 시스템(100)은 성능 프로파일에 따라 일정하거나 가변적인 유동으로 펌프를 통해 유체를 펌핑할 수 있게 한다. 성능 프로파일은 복수의 프로세스 단계에 대한 결정된 지속 시간 및 강도에 기초한다. 예를 들어, 성능 프로파일은 주어진 프로세스 단계에서 양과 음의 공기 유동의 미리 결정된 양을 포함하여, 펌핑 작동의 지속 시간의 선택에 기초하여 생성될 수 있다. 제어기(5)는, 성능 프로파일에 따라 수행될 수 있는 바와 같이, 사용자가 다이어프램 펌프의 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간에 따라 조절기(6)의 개방 및/또는 폐쇄 정도를 조정할 수 있게도 한다. 또한, 제어기(5)는 양과 음의 공기 유동의 공급을 인가하는 사이의 전이에 따라 비례 압력 조절기(6)의 개방으로부터 폐쇄로의 전이를 조절할 수 있게 한다. 따라서, 양과 음의 공기 유동 사이의 '전환'이 정확하게 제어될 수 있다. 특히, 제어기(5)는 프로세스 요건을 만족시키기 위해 다이어프램 펌프의 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간을 조정하도록 구성된다. 따라서, 여과된 유체의 컨테이너로의 전달은 프로세스 요건에 따라 제어될 수 있다.
제어 시스템(100)은 정보를 센서(3) 이외의 하나 이상의 센서로부터 제어기(5)로 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시예에서, 제어기(5)는 적어도 하나의 근접 센서로부터 지시를 수신하도록 구성된다. 근접 센서는 다이어프램의 부근에 배치되어 다이어프램의 변위의 일단 또는 양단에서의 다이어프램의 위치(즉, 양압 및 음압 하에서 다이어프램의 끝 위치에서 달성되는 변위)를 검출하도록 구성된다. 예를 들어, 제어기(5)는 근접 센서의 출력에 응답하고, 근접 센서는 다이어프램의 부근에 배치되고, 적어도, 음의 공기 유동으로부터 양의 공기 유동으로의 전이 시에 다이어프램의 변위의 끝("최하위" 변위)에서의 다이어프램의 위치 및 양의 공기 유동으로부터 음의 공기 유동으로의 전이 시에 다이어프램의 변위의 끝("최상위" 변위)에서의 다이어프램의 위치를 검출하도록 구성된다. 따라서, 근접 센서는 다이어프램의 상대 위치를 나타내는 정보를 제어기(5)에 제공한다. 제어기(5)는 근접 센서에 의한 위치의 검출에 응답하여 유체 유동의 양을 조정한다. 특히, 다이어프램의 끝 위치는 근접 센서에 의해 연속적으로 모니터링될 수 있다.
다이어프램 위치는 사이클당 전체 변위를 달성하고 주어진 기간 동안에 전체 유동을 달성하기 위해 최대 끝 위치에 도달해야 한다. 제어기(5)가, 근접 센서로부터의 정보에 기초하여, 하나 이상의 끝 위치가 충족되지 않는다고 결정하면, 제어기는 양 또는 음의 공기 유동을 증가시키기 위해 조절기(6)의 개방을 자동으로 조정하도록 구성된다. 제어기(5)는 제어기에 의해 결함이 검출되면, 예를 들어, 다이어프램이 주어진 사이클 수 동안에 정확한 위치에 도달하지 못하면, 시스템(100)이 가청 경고를 발생하게 할 수 있다. 추가의 예로서, 제어기(5)는 유체의 포도당 함량을 나타내도록 설계된 포도당 프로브와 같이, 시스템(100) 내에서 유동하는 유체의 특성을 검출하도록 구성된 프로브로부터 정보를 수신할 수 있다.
또한, 제어 시스템(100)은 정보를 압력 또는 근접 센서 이외의 하나 이상의 센서로부터 제어기(5)로 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시예에서, 제어기(5)는 유체의 유동의 양 및/또는 다이어프램 펌프 변위의 양을 검출하도록 구성된 적어도 하나의 액체 유량계로부터 지시를 수신하도록 구성된다. 유동은 양과 음의 공기 유동에 의해 제어되는 다이어프램 펌프 변위와 직접 관련되어 있다. 여과액 측의 추가적인 유량계는 임의의 주어진 시간에서의 최종 제품의 체적을 사용자에게 알려준다.
더욱이, 적어도 하나의 실시예는 세정 기능이 수행될 수 있게 한다. 특히, 제어기(5)는 펌프의 필터를 세정하기 위해 특정한 시간에 공기 압력의 폭발을 전달하도록 압력 공급원(1, 2)을 제어한다. 제어기(5)는 펌프가 필터로부터 원하지 않는 미립자 또는 부스러기를 제거하기 위해 주기적인 필터 세정 사이클을 수행하게 하도록 프로그래밍된다. 세정 사이클은 수작업으로, 예를 들어, 사용자 인터페이스에서 '세정 사이클' 옵션을 선택함으로써, 또는 자동적으로, 예를 들어, 제어기가 데이터 수집 또는 가장 최근의 세정 이후의 시간 간격에 기초하여 세정 사이클이 수행되어야 한다고 결정할 때, 시작될 수 있다. 또한, 제어기는 각각의 압력 공급원(1, 2)이 적어도 하나의 양 또는 음의 공기 유동을 제1 유량으로 공급하고, 공기 유동의 적어도 하나의 폭발을 제1 유량보다 큰 제2 유량으로 전달함으로써 필터를 세정하게 하도록 프로그래밍된다. 예를 들어, 필터는 음의 공기 유동을 인가한 다음에 양의 공기 유동의 적어도 하나의 폭발을 제1 유량보다 큰 제2 유량으로 전달함으로써 세정될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 공기 유동의 폭발은, 예를 들어, 제1 유량의 적어도 2배인 제2 속도로 제공될 수 있다. 또한, 세정은 펌프를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어기(5)는 더 낮은 일정한 유량으로 복귀됨에 따라 펌핑 유동이 짧게 증가하도록 펌프를 제어할 수 있으므로, 필터의 기대 수명을 유리하게 증가시킬 수 있다. 특히, 펌프가 여과액의 유동을 제2 컨테이너로 진행시키고, 펌프가 배압을 증가시키기 위해 정지하거나 또는 역으로 작동함으로서 역류를 생성하여, 원하는 세정 효과를 발생시킨다. 또한, 효율적인 세정 프로세스는 전술한 바와 같이 공기 폭발 및 펌프 유동 제어를 서로 연계하여 이용함으로써 수행될 수 있다. 또한, 제어기(5)는 세정 프로세스의 일부로서 펌프를 정지시키거나 또는 역으로 작동시키는 것에 더하여, 유체 유동의 폭발 타이밍을 제어할 수 있다.
또한, 제어기(5)는 하우징(7) 내의 공기 유동 라인에 공기 유동의 미리 결정된 양이 전달되게 하기 위해 공기 압력 전달의 타이밍을 제어하도록 프로그래밍된다. 즉, 특정한 수량 및 유량에 더하여, 사용자는 사용자 인터페이스에서 타이밍 정보(시작, 정지, 지속 시간)를 입력할 수도 있다. 예를 들어, 사용자는 시작 및 정지 시간을 입력하여 미리 결정된 기간을 정의하고, 다음, 제어기는 미리 결정된 기간 동안에 공기의 연속적인 유동을 출력하도록 압력 공급원(1, 2)의 제어를 실시할 수 있다. 특히, 제어기(5)는 제1 기간 동안에 제1 속도로 공기 유동을 출력하고 제2 기간 동안에 제2 속도로 공기 유동을 출력하기 위해 양 또는 음의 공기 유동을 조절하고, 여기서 제1 주기는 제2 주기보다 짧고 제1 속도는 제2 속도보다 높거나, 또는 그 반대이다.
전술한 바와 같이, 적어도 하나의 실시예에서, 제어기는 교번 접선 유동형 펌프에 대한 제어를 수행하도록 구성된다. 그러나, 적어도 하나의 실시예에서, 제어기는 왕복 동작보다는 접선 여과 유동을 연속적인 방식으로 작동시키도록 구성된다. 또한, 적어도 하나의 실시예에서, 제어기는 별개의 펌프를 작동 및 제어함으로써 교번 접선 여과 유동 기능 또는 접선 여과 유동 기능에 따라 별개의 펌프가 작동하게 하도록 구성된다. 접선 여과 유동 기능에 따라 펌프가 작동되면, 제어기는 시작 프로세스를 수행하여 펌프가 접선 여과 유동을 시작하게 한다. 그런 다음, 제어기는 유동의 모니터링을 수행한다. 이러한 실시예에서, 비례 압력 조절기(6)는 접선 여과 유동 기능이 수행될 때에는 작동되지 않는다.
이제 도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 시스템(100)은, 예시적인 실시예에 따라, 생물반응기 제어 시스템에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 실시예의 생물반응기 제어 시스템은 다중 시스템이며, 다수의 펌핑 모듈(26)을 갖는 생물반응기에 포함될 수 있으며, 또는 하나의 제어기(5)가 2개 이상의 생물반응기를 담당한다. 특히, 적어도 하나의 실시예에서, 하우징(7)은 다수의 펌핑 모듈(26)과의 연결을 허용하는 복수의 펌핑 모듈을 수용할 수 있다. 제어기(5)는 각각의 펌프의 작동 속도를 결정한다. 생물반응기 제어 시스템의 다른 구성 요소는 생물반응기(18)와 생물반응기 제어기(28), 스케일(30), 중공 필터 모듈(22) 및 플랫폼(24)을 포함하며, 이들의 높이는 동일하게 조정될 수 있다.
또한, 제어 시스템은 사용자가 관류 프로세스를 시작할 수 있게 한다. 관류 프로세스는 배지에 포도당이 존재하지 않거나 원하는 양으로 존재하지 않을 때 배지를 공급하는 것과 포도당을 공급하는 것을 포함한다. 관류 프로세스는 세포 분리, 투과 채취, 및 세포 출액을 수행하는 것을 더 포함한다. 일정한 반응기 체적을 유지하기 위해, 전술한 관류 프로세스 단계가 조정되어야 한다. 예를 들어, 배지는 투과액이 시스템 밖으로 흘러 나오는 것과 실질적으로 동일한 속도로 추가되어야 한다. 또한, 배지 추가 속도는 반응기가 일정한 체적을 갖는 것을 보장하기 위해, 포도당 함량 및 세포 출액 속도에 따라 조정될 수 있다. 세포 출액 및/또는 포도당의 첨가는 간헐적으로 수행되어 원하는 세포 밀도를 유지한다. 또한, 세포 분리 자체는 교번 접선 유동을 사용하여 이루어진다. 교번 접선 유동은 필터의 중공 사막을 통해 세포 배양조직을 앞뒤로 통과시키는 진동 다이어프램의 작용에 의해 성취된다. 투과 펌프 유량은 원하는 투과 유동을 달성하기 위해 다이어프램 작용과 동기화될 수 있다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 생물반응기 제어 시스템의 개략도를 도시한다. 생물반응기 제어 시스템은 배지 펌프(MP), 포도당 펌프(GP), 출액 펌프(BP) 및 관류 펌프(PP)를 포함하여, 복수의 펌프를 포함한다. 복수의 유량계가 하나의 제어기(예를 들어, 제어기(5))에 의해 사용될 수 있다.
도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 새로운 배지(FM)를 포함하는 용기는 배지 펌프 및 적어도 하나의 유동 제어기(FC)에 연결된다. 포도당(G)을 포함하는 용기는 포도당 펌프 및 다른 유동 제어기(FC)에 연결된다. 포도당의 유동의 속도 및 타이밍은 작업자에 의해 제어될 수 있다. 새로운 배지 용기, 포도당 용기, 및 이들 각각의 펌프는 도 5에 재킷 혼합 용기의 형태로 도시된 생물반응기에 유동적으로 연결된다. 하나 이상의 조절기가 생물반응기에 대한 물질의 유동 방향을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 생물반응기에 대하여 유동하는 물질은 중량 변환기 또는 중량 센서(WT)를 사용하여 계량될 수 있고, 측정된 중량은 제어기로 전송되거나 또는 제어기와는 별개의 스케일 표시기에 시각적으로 표시될 수 있다. 또한, 생물반응기는 생물반응기의 하류의 분석기 송신기(AT) 및 유동 제어기(FC)와 연통된다. 작업자는 유용한 셀 밀도(VCD) 설정점(SP)과 같은 입력을 분석기 송신기(AT)에 공급할 수 있다. 생물반응기의 하류의 분석기 송신기(AT) 및 유동 제어기(FC)는 출액 펌프(BP)에 연결되도록 구성된다. 출액 펌프(BP)는 출액 폐기물(BW)을 출액 폐기물 탱크로 배출하도록 구성된다. 유체 통로는 다이어프램 조절기를 생물반응기에 연결하며, 유체 통로에는 유량계(FM1)(제1 유량계)가 배치되어 생물반응기로부터 유출되는 유체의 유체 특성을 측정한다.
시스템은 조절기(비례 압력 조절기(6)에 대응함)에 연결되는 양의 공기 압력 공급원(공기 공급원(A))(공급 라인 B로 도시됨) 및 (예를 들어, 진공원(V)로부터의)음의 공기 압력 공급원(공급 라인 C로 도시됨)을 추가로 포함한다. 설명을 위해, 도 5의 조절기는 외함의 외부에 도시되어 있다. 조절기는 관류 펌프(PP) 및 적어도 하나의 유량계(유동 변환기 또는 유동 센서), 예를 들어, 제2 유량계(FM2)에 연결된다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 유동 변환기(FT1)(제1 유동 변환기)은 생물반응기의 부근에 제공되는 한편, 유동 변환기(FT2)(제2 유동 변환기)는 관류 펌프(PP) 부근에 제공된다. 관류 펌프는 채취 배지(HM)를 포함하는 용기에 유동적으로 연결된다. 적어도 하나의 유동 제어기(예를 들어, 제어기(5)와 같은 제어기)는, 예를 들어, 사용자 인터페이스(12, 16)에서 작업자에 의해 입력될 수 있는 체적 및 속도 설정을 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 이 설정은 하루당 용기 체적(VVD) 설정점에 대한 설정을 포함할 수 있다. 압력 변환기(압력 센서) PT1, PT2, PT3A는, 예를 들어, 생물반응기와 필터 사이에, 필터와 조절기 사이에, 및 필터와 관류 펌프 사이에 압력을 각각 측정하도록 배치될 수 있다. 압력 변환기 PT1은 제1 압력 변환기이고, PT2는 제2 압력 변환기이고, PT3A는 제3 압력 변환기이다. 또한, 적어도 하나의 유동 제어기는, 입력으로서, 사용자 인터페이스(12, 16)에서 입력될 수 있는, 시스템 내에서 유체 유동에 대한 원하는 전단율을 수신하도록 구성된다. 또한, 유동 제어기는, 입력으로서, 하루당 용기 값(VVD)을 수신하도록 구성된다. 하루당 용기 값은 용기의 체적에 일반적으로 대응하는 여과된 체적량이다. 또한, 제어기(5)는, 예를 들어, 유용한 셀 밀도(VCD) 및/또는 설정점(SP)과 같은 파라미터를 입력(들)으로서 수신하도록 구성된다.
이러한 실시예는 프로세서를 갖는 하나 이상의 원격 컴퓨터에 대한 논리적 연결을 사용하여 네트워크 환경에서 실시될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 네트워크 컴퓨터 사용 환경이 개인용 컴퓨터, 휴대용 디바이스, 멀티 프로세서 시스템, 마이크로 프로세서 기반 또는 프로그래밍 가능한 소비자 가전 제품, 네트워크 PC, 미니 컴퓨터, 대형 컴퓨터 등을 포함하여, 많은 종류의 컴퓨터를 망라할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 통신 네트워크(예를 들어, 근거리 네트워크(LAN)(14))를 통해 (유선 링크, 무선 링크, 또는 유선 또는 무선 링크의 조합에 의해) 링크되는 근거리 및 원격 처리 디바이스에 의해 태스크가 수행되는 분산 컴퓨터 사용 환경에서 구현이 실행될 수도 있다. 분산 컴퓨터 사용 환경에서, 프로그램 모듈은 근거리 및 원격 메모리 저장 디바이스 모두에 위치될 수 있다.
생물반응기 제어 시스템은 시스템과 네트워크 사이에서 통신 링크를 제공하기 위해 스위치(SW) 및 라우터(R)에 접속될 수 있는 적어도 하나의 통신 유닛을 또한 포함한다. 이와 같이, 통신 유닛은 프로세서가 네트워크에 접속된 다른 전자 시스템과 유선 또는 무선으로 통신할 수 있게 한다. 예를 들어, 통신 유닛은 시스템을 인터넷 또는 다른 네트워크에 연결하는 이더넷 라인에 접속될 수 있다. 다른 구현에서, 통신 유닛은 안테나(도시되지 않음)에 접속될 수 있고 네트워크와의 임의적 무선 통신 인터페이스(10)(무선 사용자 인터페이스)를 통해 정보를 전송 및 수신하는 기능을 제공한다. 무선 사용자 인터페이스(10)가 사용자 인터페이스(12) 및/또는 사용자 인터페이스(16)를 대신해서 사용될 수 있다.
다양한 구현에서, 통신 유닛은 WLAN 프로토콜(예를 들어, IEEE 802.11 a/b/g/n/ac/ad, IEEE 802.16, IEEE 802.20 등)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 통신 프로토콜에 따라 데이터 통신을 수행하도록 구성된 하나 이상의 송수신기를 포함할 수 있다. 따라서, 생물반응기 제어 시스템은 네트워크 환경의 전체에 걸쳐 펌핑 작동의 모니터링 및 제어를 허용한다. 다수의 펌핑 모듈에 대한 데이터 수집 및 분석도 수행될 수 있다. 또한, 다이어프램 하우징에 내장되거나 부착된 다이어프램 압력 센서로부터의 감지된 압력 레벨과 같은 정보가 제어기(5)로 전송될 수 있다. 다이어프램 펌프를 수용하는 하우징에서의 유체 유동의 양을 나타내는 감지된 데이터가 획득되어 제어기에 제공될 수도 있다.
추가의 예로서, 제어기(5)는 네트워크를 통해 생물반응기 용기의 별개의 제어기와 같은 다른 제어기에 연결될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 실시예에서, 제어기(5)는 작동 온도, 유체 레벨, 및 유체의 유동학적 특성을 모니터링하는 일련의 센서와 연결되어 있다. 예를 들어, 혼탁도 데이터를 예를 들어 제어기(5)에 전송하는 광학적 혼탁도 모니터가 제공될 수 있다. 또한, 생물학적 유체의 조성에 관한 정보는 제어기(5)에 중계되어 사용자 인터페이스(16)를 통해 사용자에게 전달될 수도 있다. 예를 들어, 생물학적 유체 내의 세포 밀도가 결정되어 사용자에게 표시될 수 있다. 또한, 생물반응기 제어 시스템의 펌핑 시스템의 복수의 펌프로부터의 데이터에 기초하여 성능 프로파일을 결정하도록 데이터 분석이 수행될 수 있다. 또한, 관심의 대상인 통계적 분포는 복수의 펌프로부터의 데이터에 기초하여 생성될 수 있고, 펌프 시스템 성능을 평가하는데 사용될 수 있다.
또한, 생물반응기 제어 시스템은 복수의 컨테이너(용기)를 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시예에서, 제어 시스템은 여과되지 않은 재료가 저장되는 제1 용기 및 여과된 재료가 저장되는 제2 용기를 포함한다. 재료는 동물, 인간, 또는 미생물 세포를 포함하는 유체와 같은 생물학적 유체일 수 있다. 펌프는 제1 용기로부터 유체의 일부를 필터를 통해 펌핑하고, 여과된 유체를 제2 용기로 전달하도록 작동된다. 보다 구체적으로, 하우징(7)의 공기 유동 라인(8)에 음의 공기 유동을 인가함으로써, 유체가 제1 용기로부터 흡입될 수 있다. 제1 용기로부터 다이어프램 펌프 또는 다른 용기로의 유체의 전달은 양과 음의 공기 유동량의 공급을 교번함에 따라 제어될 수 있다. 펌프 또는 용기로부터의 유체의 배출은 유체의 전달과 동일한 방식으로 제어될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 실시예에서, 생물학적 유체는 생물반응기로부터 용기로 흡입되고, 유체의 일부는 생물반응기로 복귀될 수 있는 한편, 다른 일부는 용기(예를 들어, 제2 컨테이너)로 보내질 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 컨테이너는 냉장될 수 있다. 예를 들어, 필터(예를 들어, 중공사 필터)는 생물학적 유체를 분리하여 여과액의 일부를 제2 용기로 보내는 데에 사용될 수 있다. 교번 접선 유동은 유체가 제2 용기에 도달할 때까지 유체를 연속적으로 여과하는데에 사용될 수 있다.
또한, 펌프는 제1 용기로부터의 유체의 일부를 제1 용기로 되돌려 펌핑하도록 작동될 수 있다(복귀 유동). 또한, 제어기(5)는 제2 컨테이너로부터의 유체의 유동을 허용 또는 제한하고, 제2 컨테이너로부터 제1 컨테이너로의 유체의 역류(복귀 유동)를 허용 또는 제한하도록 작동 가능하다. 제어기(5)는 역류 기능이 필터를 세정하는 데에 사용되지 않을 때(즉, 제어 시스템이, 세정 상태에서, 역류 기능을 일시적으로 채용하지 않을 때) 역류를 제한할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 제어 프로세스(400)를 도시한다. 프로세스(400)는 다이어프램이 장착된 펌프의 작동에 관한 것이다. 프로세스는 펌프의 체적 또는 크기를 선택하는 것(단계 401)과, 유량(분당 체적)을 선택하는 것(단계 402)을 포함한다. 프로세스는 특정 용도에 적합한 성능 프로파일을 생성하기 위해, 주어진 프로세스 단계에서 양과 음의 공기 유동의 미리 결정된 양을 포함하여, 펌핑 작동의 지속 시간을 선택하는 것(단계 403)을 더 포함한다. 또한, 프로세스는 하우징 내에 수용된 조절기를 통해 양과 음의 공기 유동의 공급을 교번함으로써 펌핑 작동을 실행시키는 것을 포함한다(단계 404). 또한, 프로세스는 공기 유동 라인 내에서 단위 시간당 유동하는 공기의 체적을 유지하거나 변경하기 위해 하우징 내의 공기 유동 라인 내에서의 양 또는 음의 공기 유동의 양을 모니터링하는 것을 포함한다(단계 405). 임의로, 추가의 프로세스 단계(들)가 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어 프로세스(400)는 다이어프램의 위치를 다이어프램의 변위의 일단 또는 양단에서 임의로 모니터링하는 것(단계 406)과, 다이어프램의 변위의 일단 또는 양단에서의 다이어프램의 위치, 변위의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간, 또는 양자 모두에 영향을 주기 위해 공기 유동 라인 내에서 단위 시간당 유동하는 공기의 체적을 임의로 변경하는 것(단계 407)을 더 포함한다.
본 명세서는 특정 구현의 세부사항을 포함하지만, 이들은 청구될 수 있는 것의 범위의 제한으로서 해석되는 것이 아니라 특정한 구현에 특유한 특징의 설명으로 해석되어야 한다. 개별적인 구현들과 관련하여 본 명세서에서 기재된 특정한 특징은 조합하여 단일의 구현으로 구현될 수도 있다. 반대로, 단일의 구현과 관련하여 기재된 다양한 특징들은 다수의 구현으로 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 구현될 수도 있다. 더욱이, 특징들이 특정 조합으로 작용하는 것으로서 상술되고 심지어 초기에 이와 같이 청구되었지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징은 경우에 따라 조합으로부터 제외될 수 있고, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형에 관한 것일 수 있다.
마찬가지로, 작동이 특정한 순서로 도면에 도시되어 있지만, 이는 원하는 결과를 달성하기 위해 이러한 작동이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나 또는 예시된 모든 작동이 수행되는 것을 요구하는 것으로 이해하여서는 안된다. 특정 상황에서, 상술된 구현에서 다양한 시스템 구성 요소의 분리는 모든 구현에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 기재된 구성 요소 및 시스템은 일반적으로 단일의 제품으로 통합되거나 다수의 제품으로 패키지될 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로" 및 이와 유사한 용어는 본 개시내용의 주제가 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 일반적이고 수용되는 용법과 조화를 이루는 넓은 의미를 갖는 것으로 의도된다. 본 개시내용을 검토하는 본 기술분야의 통상의 기술자는 이들 용어가 이들 특징의 범위를 제공된 정확한 수치 범위로 제한하지 않으면서 특정한 특징의 설명이 기재되고 청구되는 것을 허용하도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 이들 용어는 기재되고 청구된 주제의 비실질적이거나 중요하지 않은 수정 또는 변경이 첨부된 청구범위에 인용된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주되는 것을 나타내는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "접속된", "연결된" 등은 2개의 구성 요소가 서로 직접 또는 간접적으로 결합되는 것을 의미한다. 이러한 결합은 고정적인(예를 들어, 영구적인) 방식이거나 가동적인(예를 들어, 제거가능한 또는 해제가능한) 방식일 수 있다. 이러한 결합은 2개의 구성 요소 또는 2개의 구성 요소 및 임의의 추가적인 중간 구성 요소가 서로 단일의 통합체로서 일체로 형성되거나 2개의 구성 요소 또는 2개의 구성 요소 및 임의의 추가적인 중간 구성 요소가 서로 부착되어 달성될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "유동적으로 접속된", "유체 연통으로" 등은 2개의 구성 요소 또는 물체가 2개의 구성 요소 또는 물체 사이에 형성된 경로를 갖는 것을 의미하며, 여기서 물, 공기, 생물학적 유체 등과 같은 유체가 구성 요소나 물체를 개재하거나 개재하지 않고 유동할 수 있다. 유체 커플링 또는 유체 연통을 가능하게 하는 구성의 예는 배관, 채널, 또는 하나의 구성 요소 또는 물체로부터 다른 것으로의 유체의 유동을 가능하게 하는 임의의 다른 적합한 구성 요소를 포함할 수 있다.
다양한 예시적인 구현에 도시된 시스템의 구조와 배열은 단지 예시적인 것이며 특성상 제한적인 것이 아니라는 것에 주목하는 것이 중요하다. 기재된 구현의 사상 및/또는 범위 내에 있는 모든 변경 및 수정은 보호되는 것이 바람직하다. 일부 특징은 필요하지 않을 수 있고, 다양한 특징을 결여한 구현이 적용의 범위 내에서 고려될 수 있는 것을 이해하여야 하며, 이 범위는 이하의 청구범위에 의해 정의된다. 청구범위에 있어서, 단수표현("a", "an"), "적어도 하나" 또는 "적어도 하나의 부분"과 같은 단어가 사용될 때, 청구범위에 구체적으로 달리 명시되지 않는 한, 청구범위를 하나의 항목에만 제한하려는 의도는 없다. "적어도 일부" 및/또는 "일부"라는 단어가 사용될 때, 달리 명시되지 않는 한, 항목은 일부 및/또는 전체 항목을 포함할 수 있다.

Claims (20)

  1. 여과 시스템이며,
    필터 조립체;
    라인을 통해 필터 조립체에 결합된 용기;
    필터 조립체와 용기 사이에서 물질을 이동시키기 위해 필터 조립체에 결합된 펌프;
    상기 용기와 상기 필터 조립체를 결합하는 라인 내의 물질의 유동의 양을 감지하기 위해 상기 용기와 상기 필터 조립체를 결합하는 라인에 결합된 유량계;
    펌프의 다이어프램 부분에 결합되는 공기 유동 라인;
    공기 유동 라인을 통한 공기 유동을 제어하기 위해 공기 유동 라인에 결합되는 조절기;
    공기 유동 라인 내의 압력을 감지하기 위해 공기 유동 라인에 결합된 압력 센서; 및
    유량계, 압력 센서, 및 조절기에 결합되는 제어기로서, 제어기는 공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 제어하기 위해 유량계로부터 수신된 유동의 양의 정보 및 압력 센서로부터 수신된 압력 정보에 응답하여 조절기를 제어하기 위한 명령을 실행하는 프로세서를 포함하고, 공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 제어하는 것은 펌프를 제어하여 필터 조립체와 용기 사이의 물질의 유동을 제어하는, 제어기를 포함하는, 여과 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    조절기는 공기 유동 라인을 통해 펌프의 다이어프램 부분에 양의 공기 유동을 공급하기 위한 양압 공급원에 결합되고, 조절기는 공기 유동 라인을 통해 펌프의 다이어프램 부분으로부터 음의 공기 유동을 제공하기 위한 음압 공급원에 결합되는, 여과 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    프로세서는 압력 정보를 미리 결정된 임계치와 비교하기 위한 명령을 실행하고, 그에 응답하여 공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 조정하여 필터 조립체와 용기 사이의 물질의 유동을 더 제어하도록 프로그래밍되는, 여과 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    프로세서는 감지된 유동의 양의 정보를 미리 결정된 임계치와 비교하기 위한 명령을 실행하고, 그에 응답하여 공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 더 조정하여 필터 조립체와 용기 사이의 물질의 유동을 제어하도록 프로그래밍되는, 여과 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    프로세서는 조절기를 제어하기 위한 명령을 실행하여 펌프의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간을 조절하도록 프로그래밍되는, 여과 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    조절기는 비례 압력 조절기를 포함하는, 여과 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    필터 조립체는 중공사 필터를 포함하고, 용기는 생물반응기이며, 펌프는 필터 조립체 내에서 교번 접선 유동을 유도하도록 제어기에 의해 제어되는, 여과 시스템.
  8. 여과 시스템이며,
    필터 조립체;
    라인을 통해 필터 조립체에 결합된 용기;
    필터 조립체와 용기 사이에서 물질을 이동시키기 위해 필터 조립체에 결합된 펌프;
    라인 내의 물질의 유동의 양을 감지하기 위해 상기 용기와 상기 필터 조립체를 결합하는 라인에 결합된 유량계;
    라인 내의 물질의 압력을 감지하기 위해 상기 용기와 상기 필터 조립체를 결합하는 라인에 결합된 압력 센서;
    펌프의 다이어프램 부분에 결합되는 공기 유동 라인;
    공기 유동 라인을 통한 공기 유동을 제어하기 위해 공기 유동 라인에 결합되는 조절기;
    공기 유동 라인 내의 압력을 감지하기 위해 공기 유동 라인에 결합된 압력 센서;
    상기 공기 유동 라인을 통한 공기의 양을 감지하기 위해 상기 공기 유동 라인에 결합된 공기 유량계; 및
    유량계, 압력 센서, 공기 유량계 및 조절기에 결합되는 제어기로서, 제어기는 공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 제어하기 위해 유량계, 상기 공기 유량계로부터 수신된 유동의 양의 정보 및 상기 공기 유동 라인에 결합된 압력 센서로부터 수신된 압력 정보에 응답하여 조절기를 제어하기 위한 명령을 실행하는 프로세서를 포함하고, 공기 유동 라인을 통한 공기 유동을 제어하는 것은 펌프를 제어하여 필터 조립체와 용기 사이의 물질의 유동을 제어하는, 제어기를 포함하는, 여과 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    조절기는 공기 유동 라인을 통해 펌프의 다이어프램 부분에 양의 공기 유동을 공급하기 위한 양압 공급원에 결합되고, 조절기는 공기 유동 라인을 통해 펌프의 다이어프램 부분으로부터 음의 공기 유동을 제공하기 위한 음압 공급원에 결합되는, 여과 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    필터 조립체의 중량을 감지하기 위해 필터 조립체에 결합된 중량 센서를 더 포함하고, 중량 센서는 중량 정보를 제어기에 제공하기 위해 제어기에 결합되는, 여과 시스템.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    프로세서는 조절기를 제어하기 위한 명령을 실행하여 펌프의 부분 또는 전체 사이클의 지속 시간을 조절하도록 프로그래밍되는, 여과 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    조절기는 비례 압력 조절기를 포함하는, 여과 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    필터 조립체는 중공사 필터를 포함하고, 용기는 생물반응기이고, 펌프는 필터 조립체 내에서 교번 접선 유동을 유도하도록 제어기에 의해 제어되는, 여과 시스템.
  15. 필터 시스템을 제어하는 방법이며,
    용기와 필터 조립체 사이에 결합된 라인을 통해 물질을 유동시키도록 펌프를 작동시키는 단계;
    라인을 통한 물질의 유량을 감지하는 단계;
    조절기와 펌프의 다이어프램 부분 사이에 결합된 공기 유동 라인 내의 공기의 압력을 감지하는 단계; 및
    상기 용기와 상기 필터 조립체를 결합하는 라인을 통한 물질의 상기 감지된 유량 및 공기 유동 라인 내의 감지된 압력에 기초하여, 필터 조립체와 용기 사이의 물질의 유동을 제어하도록 펌프의 작동을 제어하기 위해 공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 조정하는 단계는, 조절기를 통해 공기 유동 라인을 통한 양의 공기 유동 또는 음의 공기 유동을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 용기와 상기 필터 조립체를 결합하는 라인 내의 물질의 압력을 감지하는 단계, 및 상기 용기와 상기 필터 조립체를 결합하는 라인 내의 물질의 상기 감지된 압력에 적어도 부분적으로 기초하여, 필터 조립체와 용기 사이의 물질의 유동을 제어하도록 펌프의 작동을 제어하기 위해 공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 더 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    필터 조립체의 중량을 감지하는 단계, 및 상기 감지된 필터 조립체의 중량에적어도 부분적으로 기초하여, 필터 조립체와 용기 사이의 물질의 유동을 제어하도록 펌프의 작동을 제어하기 위해 공기 유동 라인을 통한 공기의 유동을 더 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    사용자에 의해 특정된 유동 출력을 달성하기 위해 시간에 따른 물질 점도의 변화를 상쇄하도록 용기와 필터 조립체 사이의 물질의 유동을 자동으로 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 삭제
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