本發(fā)明涉及將部分真空應用于氣體過濾器的下游側(cè)上的流體處理系統(tǒng)和相關氣體過濾系統(tǒng)。

背景技術：

生物反應器用于細胞和微生物的生長中。典型生物反應器包含裝納培養(yǎng)物的容器，所述培養(yǎng)物由液體生長介質(zhì)、細胞或微生物以及其它所需養(yǎng)分和組分組成。在培養(yǎng)物內(nèi)操作可旋轉(zhuǎn)葉輪以將培養(yǎng)物維持于大體均質(zhì)狀態(tài)中。小氣泡被連續(xù)鼓泡到培養(yǎng)物內(nèi)且通常用以幫助對培養(yǎng)物充氧，從培養(yǎng)物去除非所需的co2，且控制培養(yǎng)物的ph值。

為了維持細胞/微生物的存活力，正生長培養(yǎng)物的隔室必須保持無菌。為了移除連續(xù)添加到培養(yǎng)物的鼓泡氣體同時維持隔室的無菌性，氣體通常經(jīng)由氣體過濾器系統(tǒng)排放到環(huán)境。一個常規(guī)氣體過濾器系統(tǒng)稱為筒式過濾器系統(tǒng)，且包含筒式過濾器以可移除方式定位到的剛性金屬外殼。將來自容器的氣體遞送到外殼上的入口。氣體接著行進經(jīng)過外殼內(nèi)的過濾器，且接著經(jīng)由外殼上的出口排出到環(huán)境。過濾器防止容器內(nèi)的任何生物學物質(zhì)排出到環(huán)境里，且防止環(huán)境中的任何污染物進入到容器內(nèi)。膠囊過濾器也與生物反應器一起使用。膠囊過濾器包括永久包覆過濾器的剛性塑料外殼。再次，氣體穿過膠囊過濾器，且接著排出到環(huán)境。膠囊過濾器具有其為一次性的益處，且因此不需要在使用之后加以清潔或除菌。

盡管用于生物反應器上的常規(guī)筒式過濾器系統(tǒng)和膠囊過濾器有用，但其具有數(shù)個缺點。舉例來說，常規(guī)筒式過濾器系統(tǒng)和膠囊過濾器通常具有氣體借以穿過的相對較小的入口端口和出口端口。由此，為了獲得經(jīng)過過濾器系統(tǒng)的所需氣體流動速率，可能有必要以高氣壓操作所述系統(tǒng)。然而，許多當前生物反應器包括培養(yǎng)物在其中生長的柔性袋。此些柔性袋不可在高氣壓下操作，否則其將破裂。為了使得能夠在低氣壓但在高氣體流動速率下操作，一些生物反應器使用并聯(lián)的多個氣體過濾器來對氣體進行過濾。然而，氣體過濾器非常昂貴，且需要在單個生物反應器上使用多個過濾器對系統(tǒng)而言是很大的成本。

因此，在此項技術中需要可以與生物反應器一起使用的氣體過濾系統(tǒng)，其幫助優(yōu)化氣體過濾器的使用以降低成本。在一些實施例中，具有使得能夠在相對較低的氣壓下操作的氣體過濾系統(tǒng)也將是有利的。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖論述本發(fā)明的各種實施例。應了解，這些圖式只是描繪了本發(fā)明的典型實施例，且因此不應被看作限制本發(fā)明的范圍。

圖1是本發(fā)明流體處理系統(tǒng)的一個實施例的示意圖；

圖2是可以用于圖1中所描繪的流體處理系統(tǒng)中的氣體過濾器系統(tǒng)的替代實施例的透視圖；

圖3是圖2中所描繪的氣體過濾器系統(tǒng)的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖3a是圖3中所描繪的氣體過濾器系統(tǒng)的的替代實施例的橫截面?zhèn)纫晥D；

圖4是圖2中所描繪的氣體過濾器系統(tǒng)的部分分解圖；

圖5是可以與圖1中所描繪的流體處理系統(tǒng)一起使用的多個氣體過濾器系統(tǒng)的示意圖；

圖6是可以與圖1中所描繪的流體處理系統(tǒng)一起使用的氣體過濾器系統(tǒng)的替代實施例的透視圖；

圖7是示出利用中央真空源操作的多個不同流體處理系統(tǒng)10的示意圖；以及

圖8是示出施加與不施加負壓的情況下經(jīng)過過濾器的氣流的比較數(shù)據(jù)的圖表。

具體實施方式

在詳細描述本發(fā)明之前，應理解，本發(fā)明不限于具體例示的設備、系統(tǒng)、方法或過程參數(shù)，當然，這些設備、系統(tǒng)、方法或過程參數(shù)可以改變。還應理解，本文中所使用的術語僅出于描述本發(fā)明的特定實施例的目的，且并不希望以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

在本文中所引用的所有公開案、專利和專利申請案(無論上文或下文)均以引用的方式全部并入本文中，引用程度如同每一單獨的公開案、專利或?qū)＠暾埌妇唧w并且個別地指示為以引用的方式并入一樣。

與“包含”、“含有”或“特性在于”同義的術語“包括”為包含性的或開放式的，且不排除額外未列出的元件或方法步驟。

應注意，除非上下文另有清楚地規(guī)定，否則如本說明書和所附權(quán)利要求書中所使用，單數(shù)形式“一個”和“所述”包括多個指示物。因此，舉例來說，對一個“端口”的提及包含一個、兩個或更多個端口。

如在說明書和所附權(quán)利要求書中使用，例如“頂部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“上部”、“下部”、“近”、“遠”和類似者的方向術語在本文中僅用以指示相對方向且并不希望限制本發(fā)明或權(quán)利要求的范圍。

在可能的情況下，元件的相同編號已經(jīng)在各圖中使用。此外，元件和或母元件的子元件的多個例子可以各自包含附加到元件編號的單獨字母。舉例來說，特定元件“91”的兩個例子可以標注為“91a”和“91b”。在此情況下，可使用無附加字母的元件標記(例如，“91”)以統(tǒng)稱元件或元件中的任一者的例子。包含附加字母的元件標記(例如，“91a”)可以用來指元件的具體實例或區(qū)分元件的多個使用或喚起對元件的多個使用的注意。此外，具有附加字母的元件標記可以用來指明無附加字母的元件或特征的替代性設計、結(jié)構(gòu)、功能、實施方案和/或?qū)嵤├Ｍ瑯?，具有附加字母的元件標記可以用來指示母元件的子元件。舉例來說，元件“12”可以包括子元件“12a”和“12b”。

本發(fā)明裝置和系統(tǒng)的各個方面可以通過描述耦合、附接和/或接合在一起的組件來說明。如本文所使用，術語“耦合”、“附接”和/或“接合”用以指示兩個組件之間的直接連接，或在適當時通過介入或中間組件到彼此的間接連接。相比之下，當組件被稱作“直接耦合”、“直接附接”和/或“直接接合”到另一組件時，不存在介入元件。此外，如本文所使用，術語“連接(connection、connected)”和類似者未必暗示兩個或更多個元件之間的直接接觸。

可參考一或多個示范性實施例說明本裝置、系統(tǒng)和方法的各種方面。如本文中所使用，術語“示范性”意味著“充當實例、例子或說明”且未必應解釋為相比本文中所揭示的其它實施例為優(yōu)選的或有優(yōu)勢的。

除非另有定義，否則本文中所使用的所有技術和科學術語具有與本發(fā)明所屬的領域的一般技術人員通常所理解的相同的意義。雖然在本發(fā)明的實踐中可以使用與本文中描述的方法和材料類似或等效的許多方法和材料，但是在本文中描述了優(yōu)選的材料和方法。

本發(fā)明涉及流體處理系統(tǒng)，其中例如溶液和/或懸浮液的流體利用氣體進行鼓泡且所得廢氣必須隨后進行過濾。本發(fā)明還涉及可以用作所述流體處理系統(tǒng)的部分的過濾器系統(tǒng)以及用于使用前述系統(tǒng)的方法。所述流體處理系統(tǒng)可以包括用于培養(yǎng)細胞或微生物的生物反應器或發(fā)酵槽。作為實例且不受限制，本發(fā)明的系統(tǒng)可以用于培養(yǎng)細菌、真菌、藻、植物細胞、動物細胞、原生動物、線蟲和類似者。本發(fā)明的系統(tǒng)可以適應好氧或厭氧且為附著式或非附著式的細胞和微生物。所述系統(tǒng)還可以與并非生物性但卻并有鼓泡及氣體過濾的溶液和/或懸浮液的形成和/或處理相關聯(lián)地使用。舉例來說，系統(tǒng)可以用于需要利用氣體進行鼓泡的介質(zhì)、化學品、食品、藥品、飲料和其它液體產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

本發(fā)明的系統(tǒng)可以被設計以使得接觸正被處理的材料的系統(tǒng)組件中的大多數(shù)在單次使用后被棄置。結(jié)果，本發(fā)明的系統(tǒng)實質(zhì)上消除了由常規(guī)不銹鋼混合和處理系統(tǒng)需要的清潔和除菌的負擔。這個特征還確保在多個批次的重復處理期間可一貫地維持無菌性。鑒于前述內(nèi)容和本發(fā)明的系統(tǒng)可易于縮放、相對低成本和易于操作的事實，本發(fā)明的系統(tǒng)可以用于先前外購此處理的多種工業(yè)和研究設施中。

圖1中描繪并有本發(fā)明的特征的發(fā)明性流體處理系統(tǒng)10的一個示范性實施例。流體處理系統(tǒng)10包括限定腔室14的硬質(zhì)支撐外殼12。支撐外殼12可以縮放到任何所需大小。舉例來說，據(jù)設想，支撐外殼12可以經(jīng)設定大小以使得腔室14可以裝納小于50升、大于5,000升的容積或介于其間的容積。支撐外殼12通常由金屬(例如，不銹鋼)制成，但也可以由能夠耐受本發(fā)明的施加負荷的其它材料制成。在需要的情況下，支撐外殼12可以加套以準許將熱或冷流體泵送經(jīng)過其中，用于調(diào)節(jié)容納在支撐外殼12的腔室14內(nèi)的流體的溫度，如下文所論述。

限定隔室18的容器16安置于支撐外殼12內(nèi)。在一個示范性實施例中，容器16包括柔性袋。容器16可以由柔性不透水材料組成，例如，低密度聚乙烯或具有在約0.1mm到約5mm之間的范圍內(nèi)的厚度(其中約0.2mm到約2mm更普通)的其它聚合薄片或薄膜。也可以使用其它厚度。所述材料可以由單層材料組成或可以包括兩個或更多個層，這些層要么密封在一起要么是分離的以形成雙層壁容器。在層密封在一起的情況下，材料可以包括層壓或擠壓材料。層壓材料包括兩個或更多個單獨形成的層，這些層隨后通過粘合劑緊固在一起。

在一個實施例中，容器16包括二維枕頭式袋，其中材料的兩個薄片以重疊關系放置，并且兩個薄片在其外周處接界在一起以形成隔室18?；蛘?，單個材料薄片可以折疊并且圍繞外周縫合以形成內(nèi)部隔室。在另一實施例中，容器16可以由按長度切割且末端縫合為閉合的聚合材料的連續(xù)管狀擠壓物形成。在又其它實施例中，容器16可以包括不僅具有環(huán)形側(cè)壁而且具有二維頂端壁和二維底端壁的三維袋。

應了解，容器16可以經(jīng)制造以具有實際上任何所需大小、形狀和配置。舉例來說，容器16可以形成為具有設定大小到10升、30升、100升、250升、500升、750升、1,000升、1,500升、3,000升、5,000升、10,000升或其它所需容積的隔室。隔室的大小也可以在任何兩個上述容積之間的范圍內(nèi)。雖然在以上所論述的實施例中容器16具有柔性袋狀配置，但是在替代性實施例中，應了解，容器16可以包括任何形式的可收縮的容器或半硬質(zhì)容器。在一些實施例中，容器16可以包括例如由金屬、模制塑料或復合物組成的剛性容器。在此實施例中，可以消除支撐外殼12，因為容器16是自支撐式的。

端口20可以耦合到容器16，以便與隔室18連通?？梢允褂萌魏嗡钄?shù)目的端口20，且其可以定位在容器16上的任何位置處。端口20可以是相同配置或不同配置，且可以用于多種不同目的。舉例來說，端口20可以與用于將介質(zhì)、細胞培養(yǎng)物和/或其它組分遞送進和遞送出容器16的流體管線耦合。端口20還可以用于將探針耦合到容器16。舉例來說，當容器16用作用于生長細胞或微生物的生物反應器時，端口20可以用于耦合例如溫度探針、ph值探針、溶解氧探針、壓力傳感器等探針和傳感器。端口20和各種探針及線可耦合到其的方式的實例揭示于按具體引用并入于本文中的2006年11月30日公開的第2006-0270036號美國專利公開案和2006年10月26日公開的第2006-0240546號美國專利公開案中。端口20還可以用于將容器16耦合到輔助容器和其它所需配件。

在本發(fā)明的一個實施例中，提供用于將氣體遞送到容器16的下部末端內(nèi)的構(gòu)件。作為實例且不受限制，鼓泡器22可以定位在容器16的下部末端上或安裝到所述下部末端，用于將氣體遞送到安置于容器16內(nèi)的流體24。在本實施例中，流體24包括包含細胞或微生物的培養(yǎng)物。然而，在其它實施例中，流體24可以包括其它溶液、懸浮液或液體，如本文所論述。如由所屬領域的技術人員理解，在容器16內(nèi)的細胞或微生物的生長中通常需要各種氣體。所述氣體通常包括選擇性地與氧氣、二氧化碳和/或氮氣組合的空氣。然而，也可以使用其它氣體。這些氣體的添加可以用來調(diào)節(jié)溶解氧和co2含量且調(diào)節(jié)培養(yǎng)物溶液的ph值。取決于應用，利用氣體的鼓泡還可以具有其它應用。氣體管線26從氣體源28延伸到鼓泡器22，用于將所需氣體遞送到鼓泡器22。

鼓泡器22可以具有多種不同配置。舉例來說，鼓泡器22可以包括由金屬、塑料或?qū)⑿馀葜械臍怏w施配到容器16內(nèi)的其它材料組成的滲透膜或燒結(jié)結(jié)構(gòu)。較小氣泡可以準許氣體到流體內(nèi)的更好吸收。在其它實施例中，鼓泡器22可以僅僅包括形成于容器16上或與所述容器耦合的管件、端口或其它類型開口，氣體穿過所述管件、端口或其它類型開口傳遞到隔室18中。鼓泡器和其可以在本發(fā)明中使用的方式的實例揭示于以引用的方式并入的第2006-0270036號和第2006-0240546號美國專利公開案中。也可以使用其它常規(guī)鼓泡器。

在本發(fā)明的一個實施例中，提供用于混合容器16內(nèi)含有的流體24的構(gòu)件。作為實例而非限制，葉輪30或其它混合元件安置于隔室18內(nèi)。葉輪30通過經(jīng)由動態(tài)密封件34突出到容器16中的驅(qū)動軸桿而旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動軸桿32的外部旋轉(zhuǎn)因此促進葉輪30的旋轉(zhuǎn)，從而混合容器16內(nèi)的流體24。

在另一實施例中，驅(qū)動軸桿32可以經(jīng)由一個末端可旋轉(zhuǎn)地連接到容器16且對置第二末端連接到葉輪30的柔性管件突出到容器16中。驅(qū)動軸桿32穿過柔性管件，且以可移除方式與葉輪30耦合，以使得驅(qū)動軸桿32可以旋轉(zhuǎn)葉輪30而不直接接觸流體24。這種混合系統(tǒng)的實例揭示于2008年6月10日發(fā)布的第7,384,783號美國專利和2010年3月23日發(fā)布的第7,682,067號美國專利中，所述美國專利以具體引用的方式并入本文中。在另一替代實施例中，驅(qū)動軸桿32可以經(jīng)配置以使位于容器16內(nèi)的混合元件反復地上升和下降，以混合流體?；蛘?，磁性攪拌棒或葉輪可以安置在容器16的隔室18內(nèi)，并且通過安置在容器16外部的磁性混合器旋轉(zhuǎn)。在又其它實施例中，突出到容器16的隔室18中的攪拌棒、槳葉或類似物可以樞轉(zhuǎn)、旋動、振蕩或以其它方式移動以混合流體24。此外，混合可以通過使流體經(jīng)過隔室18循環(huán)來實現(xiàn)，例如，通過使用蠕動泵以經(jīng)由對置末端密封到容器16的管件將流體移動進出隔室18。氣泡也可以穿過流體以實現(xiàn)所需混合。最后，支撐外殼12和容器16可以樞轉(zhuǎn)、搖動、旋轉(zhuǎn)或以其它方式移動以便混合容器16內(nèi)的流體24。也可以使用其它常規(guī)混合技術。將混合器并入到柔性袋(例如，容器16)內(nèi)的方式的具體實例揭示于按具體引用方式并入于本文中的以下美國專利中：2008年6月10日發(fā)布的第7,384,783號美國專利；2010年3月23日發(fā)布的第7,682,067號美國專利；和2006年9月7日發(fā)布的第2006/0196501號美國專利公開案。

用來感測隔室18內(nèi)的氣壓的壓力傳感器33與容器16耦合。具體來說，在使用期間，頂部空間25形成于流體24上方。壓力傳感器33經(jīng)定位以便安置于頂部空間25內(nèi)或以其它方式與所述頂部空間連通以便感測其中的壓力。應了解，可以使用任何常規(guī)壓力傳感器。壓力傳感器33可以與發(fā)射器35耦合(有線或無線地)，用于將來自壓力傳感器33的讀數(shù)發(fā)射到計算機處理器190。發(fā)射器35可以將讀取無線地發(fā)射到計算機處理器190，或替代地，壓力傳感器33可以連線到計算機處理器190。下文將更詳細地論述壓力傳感器33和計算機處理器190的操作。

盡管不作要求，但在本發(fā)明的一個實施例中，冷凝器系統(tǒng)36與容器16耦合，用于冷凝隨廢氣一起從容器16逸出的濕氣。一般來說，冷凝器系統(tǒng)36包括冷凝器38、冷凝器袋40、冷凍器42和泵44。更具體來說，冷凝器袋40包括由一個或多個聚合薄膜薄片(例如上文關于容器16所論述的材料)制成的二維或三維柔性袋。冷凝器袋40具有入口端46和對置出口端47。入口端46與容器16的隔室18流體耦合，例如通過直接耦合到容器16的上端，或如所描繪，通過從容器16的上端延伸到入口端46的氣體管線48。如同本文中論述的所有其它氣體管線和流體管線，氣體管線48可以包括柔性管路、由薄膜組成的管件、剛性管道或其它管道。通常具有u形配置的集水器50形成于冷凝器袋40的入口端46與出口端47之間。如下文所論述，在冷凝器袋40內(nèi)冷凝的濕氣收集于集水器50處。

流體管線52的第一末端與集水器50耦合，且對置第二末端與容器16或單獨流體儲集器耦合。由此，流體管線52可以用來使經(jīng)冷凝濕氣返回到容器16，或?qū)⒔?jīng)冷凝濕氣收集在流體儲集器內(nèi)用于后續(xù)使用或棄置。取決于冷凝器袋40的位置和配置，經(jīng)冷凝濕氣可以在重力下自由地流過流體管線52，或可以經(jīng)由流體管線52泵送，例如通過將蠕動泵附接到流體管線52。在另一替代實施例中，流體管線52的第二末端可以與氣體管線48耦合或耦合到冷凝器袋40的入口端46，以使得遞送到此處的流體將接著向下流動到容器16中。

冷凝器38包括各自限定延伸經(jīng)過其中的流體路徑的一對嵌板54a和54b。每一嵌板54具有與流體路徑連通且與流體管線56耦合的入口以及與流體路徑連通且與流體管線58耦合的出口。管線56和58的對置末端與冷凍器42連通。具體來說，流體通過冷凍器42冷凍，且接著通過泵44經(jīng)由流體管線56泵送，經(jīng)過嵌板54內(nèi)的流體路徑，且接著經(jīng)由流體管線58回到冷凍器42，接著重復所述過程。嵌板54通常由例如鋁的金屬或某一其它高導熱材料組成。由此，使經(jīng)冷凍流體穿過嵌板54使得嵌板54冷卻。嵌板54通常具有安置為直接抵靠冷凝器袋40的對置側(cè)面的大體上平坦的內(nèi)側(cè)面60。因此，在潮濕氣體穿過冷凝器袋40時，潮濕氣體通過與嵌板54的熱傳遞而得以冷卻，使得潮濕氣體內(nèi)的濕氣冷凝為液體，所述液體收集于集水器50處，如上文所論述。冷凝器系統(tǒng)36的組件中的每一者的具體實例、冷凝器袋40可以如何與容器16流體耦合、來自經(jīng)冷凝濕氣的液體可以如何返回到容器16以及可以用于本發(fā)明中的冷凝器系統(tǒng)的替代實施例揭示于2014年6月4日發(fā)布的第8,455,242號美國專利和2014年12月31日申請的第14/588,063號美國專利申請案中，所述兩者以具體引用的方式并入本文中。也可以使用其它常規(guī)冷凝器系統(tǒng)。

在替代實施例中，應了解，冷凝器系統(tǒng)36可以包括可以用來冷凝來自氣體的濕氣的任何常規(guī)冷凝器系統(tǒng)。此些常規(guī)系統(tǒng)通常并不包含冷凝器袋40，但常常具有剛性或半剛性管道，氣體經(jīng)由所述管道傳遞且所述管道位于冷卻源內(nèi)或緊鄰冷卻源。

鑒于前述內(nèi)容，在使用期間，流體24施配到容器16的隔室18中。如先前論述，流體24可以包括具有細胞或微生物連同介質(zhì)、養(yǎng)分和其它所需組分或(替代地)需要處理的其它類型的流體的培養(yǎng)物。在流體必須保持無菌的情況下，容器16，并且具體地說其隔室18，在使用之前例如通過輻射而加以除菌。氣泡23經(jīng)由鼓泡器22鼓泡到流體24中。同時，葉輪30或某一其它混合元件操作以便混合流體24且通常維持其大體上均質(zhì)。氣泡23穿過流體24，與其進行質(zhì)量傳遞且接著收集在位于容器16的上端的頂部空間25內(nèi)。隨著氣壓增大，潮濕的鼓泡氣體經(jīng)由氣體管線48行進到冷凝器袋40中。潮濕氣體內(nèi)的濕氣通過冷凝器36冷凝，且返回到容器16或遞送到某一其它流體儲集器，如先前論述。

現(xiàn)在經(jīng)除濕的氣體從冷凝器袋40的出口端47傳遞出，且行進到過濾器組合件66a的進氣端口64a。冷凝器袋40可以直接耦合到過濾器組合件66a(例如通過將位于冷凝器袋40和過濾器組合件66a上的端口直接耦合一起)，或可以通過在其間延伸的氣體管線68流體耦合在一起，如所描繪。在其它實施例中，可以消除冷凝器系統(tǒng)36，以使得過濾器組合件66a直接或經(jīng)由氣體管線與容器16耦合。

在一個示范性實施例中，過濾器組合件66a包括限定隔室72的殼體70a。過濾器74a安置于隔室72內(nèi)。來自氣體管線68的氣體經(jīng)由進氣端口64a進入隔室72，穿過過濾器74a，且接著經(jīng)由排氣端口65a退出。由此，穿過過濾器組合件66a的所有氣體穿過過濾器74a。在一個實施例中，過濾器74a可以包括筒式過濾器，而殼體70a包括剛性外殼，例如金屬外殼，筒式過濾器可以以可移除方式收納在所述外殼中。在替代實施例中，過濾器組合件66a可以包括膠囊過濾器，其中過濾器74a永久地圍封在剛性外部殼體(例如聚合殼體)內(nèi)。

過濾器74a通常由多孔材料制成，氣體可以穿過所述多孔材料，但是例如細菌和微生物的非所需污染物不能穿過。多孔材料通常是疏水性的，這有助于其排出液體。舉例來說，過濾器74a可以由聚偏二氟乙烯(pvdf)組成。也可以使用其它材料。在系統(tǒng)正充當生物反應器或發(fā)酵器的情況下，過濾器74a通常需要作為除菌過濾器操作，且將因此通常具有0.22微米(μm)或更小的孔徑。術語“孔徑”定義為粒子可穿過的材料中的最大孔。通常，過濾器74a具有在0.22μm與0.18μm之間的范圍內(nèi)的孔徑。然而，對于預先過濾應用或?qū)τ诜菬o菌應用，過濾器74a可以具有較大孔徑，例如，在約0.3μm與約1.0μm之間的范圍內(nèi)。在再其它應用中，孔徑可以大于1.0μm。過濾器74a的一個實例是由millipore生產(chǎn)的durapore0.22μm疏水性筒式過濾器。另一實例是購自zenpure的purefloue筒式過濾器。

圖2中描繪過濾器組合件66b，其為過濾器組合件66a的替代實施例且可以替代過濾器組合件66a而使用。過濾器組合件66b包括殼體70b，其具有安裝在一個末端處的進氣端口64b和安裝在對置末端上的排氣端口65b。殼體70b包括由例如聚合薄膜的一個或多個聚合材料薄片組成的柔性可收縮袋。殼體70b可以由如先前在上文關于容器16論述的相同材料組成，且使用相同制造方法生產(chǎn)。在所描繪的實施例中，殼體70b包括從沿著外圍邊緣縫合在一起的兩個重疊的聚合薄膜薄片制造的枕頭式袋。在一些應用中，過濾器組合件66、冷凝器袋40、容器16以及在其間延伸的氣體管線可以全部在使用之前加以除菌。

如圖3中所描繪，殼體70b具有內(nèi)表面96和對置外表面98。內(nèi)表面96限定隔室100。殼體70b具有第一末端101，在此處形成入口開口102。入口開口102經(jīng)配置以與進氣端口64b耦合。殼體70b還具有對置第二末端103，在此處形成出口開口104。出口開口104經(jīng)配置以與排氣端口65b耦合。

如圖4中所描繪，進氣端口64b包括管狀導桿108，其限定延伸通過其中的端口開口109。環(huán)形耦合凸緣110環(huán)繞導桿108，且從導桿108徑向向外突出。耦合凸緣110具有端面106(圖3)，例如o形環(huán)的環(huán)狀密封件107安置于其上。進氣端口64b的導桿108可以通過收納于入口開口102內(nèi)且焊接到殼體70b而緊固到殼體70b，以使得開放地曝露耦合凸緣110。端口開口109因此與殼體70b的隔室100連通。與進氣端口64b相同的端口可以安裝在冷凝器袋40的出口端47處?？梢越又ㄟ^簡單地將耦合凸緣夾持在一起(例如經(jīng)由使用三向夾鉗)而實現(xiàn)冷凝器袋40與過濾器組合件66b之間的密封耦合。

以圖4繼續(xù)，排氣端口65b包括管狀導桿114，其具有在第一末端120與對置的第二末端122之間延伸的內(nèi)表面116和對置的外表面118。連接器形成于第一末端120處的內(nèi)表面116上。在所描繪的實施例中，連接器包括形成于第一末端120上以便形成一半卡口連接的一對對置卡口插槽124(圖3)。內(nèi)表面116限定延伸通過排氣端口65b且可以具有與進氣端口64b的端口開口109相同的配置和尺寸的端口開口126。耦合凸緣128環(huán)繞導桿114的第二末端122且從其徑向向外突出。環(huán)狀密封件129形成于其端面131上。在附接期間，排氣端口65b的導桿114的第一末端120可以收納在出口開口104內(nèi)且焊接到殼體70b，以使得凸緣128開放地曝露。

與排氣端口65b耦合的過濾器74b安置于殼體70b內(nèi)。如圖3和4中所描繪，過濾器74b包括過濾器主體132，所述過濾器主體具有在第一末端138與對置第二末端140之間延伸的內(nèi)表面134和外表面136。過濾器主體132包含在對置末端138與140之間延伸的管狀側(cè)壁142和安置于第二末端140處的底板144。因而，內(nèi)表面134限定盲通道146，其沿著過濾器主體132的長度在中心延伸，但在第二末端140處受到底板144阻斷。管狀頸部148從過濾器主體132的第一末端138向上突出。一對環(huán)形凹槽150a和150b環(huán)繞頸部148的外表面，且經(jīng)配置以收納對應的環(huán)形密封件152a和152b。一對對置的卡口叉尖154也在凹槽150a和150b下方的位置處從頸部148的外表面向外突出。開口156延伸通過頸部148且與通道146連通。過濾器主體132可以由與上文關于過濾器74a所論述者相同的材料制成且具有相同特性(包含孔徑)。

在組裝期間，密封件152收納于環(huán)形凹槽150內(nèi)，在此之后，過濾器74b的頸部148通過收納于卡口插槽124內(nèi)且在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)的卡口叉尖154耦合到排氣端口65b。在此配置中，用在頸部148與排氣端口65b的內(nèi)表面116之間形成不透氣密封的密封件152將過濾器74b緊固地附接到排氣端口65b。接下來，過濾器74b在殼體70b內(nèi)滑動，以使得排氣端口65b部分地收納在殼體70b內(nèi)。不透氣密封接著形成于殼體70b與排氣端口65b之間，例如，通過將殼體70b焊接到導桿114的外表面118。

在使用期間，如下文更詳細地論述，來自冷凝器袋40或直接來自容器16的氣體在進氣端口64b處進入過濾器組合件66b，但僅可以通過穿過過濾器主體132、沿著通道146行進且接著經(jīng)由排氣端口65b退出而退出過濾器組合件66b。由此，過濾器74b對傳出過濾器組合件66b的所有氣體進行除菌或以其它方式過濾。過濾器74b還充當除菌過濾器，其防止外部污染物進入過濾器組合件66b的隔室，所述隔室接著可能潛在地接觸容器16內(nèi)的流體24。

過濾器組合件66b經(jīng)設計以能夠過濾高流動速率的氣體。具體來說，當氣體進入過濾器組合件66b時，柔性殼體70b膨脹到在圖3中示出的配置。在膨脹配置中，殼體70b沿著過濾器主體132的長度與過濾器主體132的外表面136隔開。由此，氣體可以從所有側(cè)且沿著過濾器主體132的全長自由地進入且穿過過濾器主體132，由此優(yōu)化過濾器主體132的使用且使穿過其的氣體流動速率最大化。在一個實施例中，過濾器主體132的外表面136與殼體70b的內(nèi)表面之間的環(huán)形間隙距離d在約0.15cm到約3cm之間的范圍內(nèi)，其中約0.2cm到約1cm之間較為常見。在一些實施例中，間隙距離d可以大于1cm或2cm。也可以使用其它尺寸。在一個實施例中，過濾器主體132具有在約5cm與約10cm之間的范圍內(nèi)的最大橫向直徑。也可以使用其它尺寸。此外，間隙距離d通常在過濾器主體132的長度的至少80％且更通常至少90％、95％或100％上延伸。過濾器組合件66b還可以處理高氣體流動速率，因為進氣端口64b和排氣端口65b的端口開口可以經(jīng)設計而具有出人意料的大直徑，例如大于3cm、4cm、5cm或6cm。此外，如下文所論述，過濾器組合件66b可以經(jīng)設計以同時利用多個過濾器74b操作，所述多個過濾器并聯(lián)地安置為與氣流連通。

取決于其大小，本發(fā)明的流體處理系統(tǒng)10可以通常按大于200或600標準升每分鐘(“slpm”)的氣體流動速率且取決于其大小而操作，據(jù)設想，其可以按大于2000、5,000或10,000slpm的氣體流動速率操作。當然，系統(tǒng)也可按較低流動速率操作。按其它術語表達，系統(tǒng)的一些實施例通常按在約0.001到約2.5容器容積每分鐘(基于容器16的容積)的氣體流動速率操作，其中約0.1到約1.0容器容積每分鐘較為常見。也可以使用其它流動速率。

在一個替代實施例中，過濾器與排氣端口可以形成為單一件。舉例來說，圖3a中描繪過濾器74c。過濾器74c與先前論述的過濾器74b之間的相同元件由相同參考字符識別。過濾器74c包含過濾器主體132，其具有與先前所論述相同的結(jié)構(gòu)、組成和特性。然而，并非在第一末端138處包含頸部148，過濾器74c包含永久固定到過濾器主體132的第一末端138(例如，通過包覆模制、粘合劑、焊接或類似者)的排氣端口65c。由此，在排氣端口65c與過濾器主體132之間不需要單獨的密封件。

排氣端口65c包含導桿160，其具有在第一末端166與對置的第二末端168之間延伸的內(nèi)表面162和對置的外表面164。第二末端168緊固到如上文所論述的過濾器主體132。凸緣170環(huán)繞第一末端166且從其向外突出。內(nèi)表面162限定延伸通過其中且與過濾器主體132的通道146連通的端口開口172。過濾器主體132收納于殼體70b內(nèi)，且排氣端口65c的外表面164收納于殼體70b的出口開口104內(nèi)。外表面164密封到殼體70b(例如，通過焊接)，以便形成不透氣密封。排氣端口164通常由無孔聚合材料組成，而過濾器主體132由如先前論述的多孔材料組成。

在另一實施例中，據(jù)設想，可消除排氣端口65c，且殼體70b可以焊接或以其它方式直接緊固到過濾器主體132的第一末端138。關于過濾器組合件66b、其替代實施例以及過濾器組合件66b可以如何附接到冷凝器袋40和容器16的進一步論述揭示于2014年12月31日申請的第14/587,976號美國專利申請案中，所述美國專利申請案以具體引用的方式并入本文中。

圖4中還描繪可以安置于殼體70a(圖2)或殼體70b上的加熱護套198。加熱護套198包含絕緣襯墊200，其可以纏繞到圓筒形環(huán)管中且通過環(huán)繞襯墊200的外部的綁帶202保持于所需配置。例如加熱帶等電加熱元件204安置在襯墊200內(nèi)或其內(nèi)表面上。掛鉤206通過連接到襯墊200或綁帶202而從襯墊200的上端突出。在使用期間，加熱護套198纏繞于對應的殼體70a、70b周圍。然而，護套198經(jīng)設定大小以使得殼體70b仍然可以膨脹以提供過濾器74b與殼體70b之間的所需間隙，但也通常經(jīng)配置以使得殼體70a、70b推抵加熱護套198的內(nèi)表面以在其間產(chǎn)生高效的熱傳遞。從冷凝器系統(tǒng)36傳出且進入過濾器組合件66中的濕氣將收集于過濾器74上且最終堵塞過濾器。通過啟動電加熱元件204，加熱護套198輔助加熱且汽化過濾器74上的經(jīng)冷凝液體，以使得其可穿過且離開過濾器74，由此延長過濾器74的有效壽命。然而，應注意，不需要加熱護套198來操作過濾器或施加真空(如本文中所教示)，且如果需要可以消除加熱護套198。

返回到圖1，傳遞管線180具有與過濾器組合件66(即，過濾器組合件66a或66b)的排氣端口65(即，排氣端口65a或65b)耦合的第一末端181以及與真空泵185耦合的對置第二發(fā)送183。傳遞管線180可以包括柔性管路、剛性管道、真空軟管或可以在負壓下操作而不完全收縮的任何其它類型的管道。在操作期間，真空泵185啟動，其在傳遞管線180內(nèi)產(chǎn)生部分真空或負壓。部分真空/負壓施加到過濾器組合件66的排氣端口65，用以幫助牽引廢氣經(jīng)過過濾器74。所施加負壓通常小于(即，負值較大)0kpa，且更通常小于-0.5、-1、-5或-10kpa。最大負壓通常大于(即，正值較大)-100kpa，且更通常大于-80、-50、-30或-20kpa。所施加負壓因此通常在-0.5kpa與-80kpa之間，其中-0.5kpa與-50kpa之間或-0.5kpa與-20kpa之間較為常見。也可以使用其它值。同樣，在進氣端口64與排氣端口65之間跨越過濾器74的壓力差通常在0.5kpa與80kpa之間的范圍內(nèi)，其中0.5kpa與50kpa之間或0.5kpa與20kpa之間或0.5kpa與10kpa之間較為常見。再次，也可以使用其它值。

已發(fā)現(xiàn)將部分真空或負壓施加到過濾器組合件66的排氣端口65實現(xiàn)數(shù)個益處。舉例來說，由于過濾器74的相對較小孔徑，在氣體穿過過濾器74時存在實質(zhì)性壓力損失。然而，在需要以經(jīng)過流體24的高流動速率使氣體鼓泡的情況下，這可能是成問題的。即，過濾器74限制氣體經(jīng)過過濾器組合件74的流動。為使得穿過過濾器74的氣體流動能夠跟上鼓泡到流體24中的氣體的流動，一個選項是增大過濾器74的上游側(cè)上的氣壓，以便更快速地迫使氣體經(jīng)過過濾器74。然而，在殼體70b、冷凝器袋40和/或容器16由聚合薄膜組成的情況下，其通常經(jīng)設計以在10kpa且通常在0.1kpa與8kpa之間的范圍內(nèi)的內(nèi)部氣壓下操作，其中0.5kpa與5kpa之間或0.5kpa與2kpa之間較為常見。應注意，殼體70b、冷凝器袋40和/或容器16經(jīng)設計以在某一正壓力下操作，以使得其保持膨脹。在高于50kpa或通常大于60kpa或70kpa的氣壓下，聚合薄膜和/或由其形成的接縫可能破裂，由此允許污染物進入無菌環(huán)境且最終染污流體24。因此，在殼體70、冷凝器袋40和/或容器16由聚合薄膜組成或以其它方式具有輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況下，安全操作條件可以排除過濾器74上游的氣壓的任何顯著升高。

殼體70、冷凝器袋40和容器16可以形成為安全地耐受較高氣壓的剛性結(jié)構(gòu)。然而，在一些情形中，使用由聚合薄膜制成的殼體70、冷凝器袋40和/或容器16可能存在顯著益處。舉例來說，在殼體90、冷凝器袋40和/或容器16由聚合薄膜形成的情況下，其較易于生產(chǎn)且比其剛性對應物低廉得多，由此降低費用。此外，因為殼體70、冷凝器袋40和/或容器16的生產(chǎn)相對低廉，因此其可以在單次使用之后棄置。結(jié)果，在各批次之間不需要清潔或除菌，且處理流體被污染的風險較小。

增大過濾器74上游的氣壓的一個替代方案為將多個過濾器組合件66并聯(lián)地流體耦合到冷凝器系統(tǒng)36，以使得過濾器組合件66可以在較低氣壓下處理氣體流動速率。然而，這一方法的問題是過濾器74非常昂貴。因此，盡管這一方法是可行的，但需要將所使用的過濾器74的數(shù)目減到最少以便降低成本。

與使用以上方法相比，將部分真空或負壓施加到過濾器74的排氣端口65的益處為，所施加負壓增大氣體經(jīng)過過濾器74的流動速率且減小過濾器74上游的氣壓。由此，殼體70、冷凝器袋40和/或容器16在其由聚合薄膜組成的情況下仍然可以安全地使用于流體處理系統(tǒng)10中，因為所述系統(tǒng)可以在較低壓力下操作。盡管在一些實施例中，如下文所論述，可能仍然有必要使用多個并聯(lián)的過濾器74以適應鼓泡氣體的高流動速率，但通過將部分真空/負壓施加到每一過濾器74的排氣端口，可能需要顯著較少的過濾器或較小的過濾器，由此使成本減到最小。將部分真空/負氣壓施加到過濾器74的排氣端口65的額外益處為其延長過濾器74可以使用的生產(chǎn)壽命。即，在將負氣壓施加到過濾器74的排氣端口65時，過濾器74可以使用較長時間。通過使用過濾器較長時間，需要較少或較小的過濾器，這有助于將成本減到最小。還獨立于所使用的過濾器組合件、冷凝器系統(tǒng)和流體容器的類型而實現(xiàn)以上益處。即，即使過濾器組合件、冷凝器系統(tǒng)和流體容器形成為可以在高氣壓下操作的剛性結(jié)構(gòu)，將負壓施加到過濾器組合件的排氣端口也會降低所需要的過濾器的數(shù)目或大小。

真空泵185施加到排氣端口65的部分真空/負壓通常維持在某一值，以使得過濾器74上游的氣壓為正且在如先前論述的優(yōu)選操作范圍內(nèi)，即，通常在0.1kpa與2kpa之間。如果部分真空/負壓過大，那么過濾器74上游的氣壓可以為負或足夠低，以致殼體74b收縮而抵靠過濾器70b，由此限制氣體經(jīng)過過濾器70b的流動。使冷凝器袋40和/或容器16收縮還可能會限制氣體流動且不利地影響其它操作條件。在殼體70、冷凝器袋40和/或容器16足夠剛性以致其可以耐受負壓而不收縮的情況下，可以增大所施加部分真空/負壓以在殼體70、冷凝器袋40和容器16中的一者或多者內(nèi)產(chǎn)生負壓。

真空泵185可以呈多種不同配置且以數(shù)個不同方式使用，以實現(xiàn)所需部分真空/負壓且維持所需氣體流動速率。真空泵185通常包括正排量泵，例如旋轉(zhuǎn)葉片泵或隔膜泵。然而，也可以使用其它類型的泵。

真空泵185還可以包括可變排量泵或固定排量泵?？梢灾苯涌刂瓶勺兣帕勘靡哉{(diào)整其產(chǎn)生的部分真空。相比之下，固定排量泵僅操作以產(chǎn)生恒定的部分真空。然而，可以在應用期間通過使真空轉(zhuǎn)向環(huán)境(例如，調(diào)整單獨氣體到真空管線中的遞送)來調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的恒定部分真空。舉例來說，在真空泵185為固定排量泵的情況下，三通控制閥門182可以與傳遞管線180耦合?？諝饬Ｗ舆^濾器178借助于傳遞管線179與控制閥門182耦合。結(jié)果，來自周圍環(huán)境的空氣可以穿過空氣粒子過濾器178、穿過傳遞管線179，且接著通過穿過控制閥門182而進入傳遞管線180中。因此，盡管真空泵185可以產(chǎn)生恒定的部分真空，但通過使用控制閥門182來調(diào)節(jié)從環(huán)境經(jīng)由傳遞管線179進入傳遞管線180的空氣量，可以調(diào)節(jié)施加到過濾器74的排氣端口65的部分真空或負壓。所屬領域的技術人員將了解，可以通過使用兩個或更多個二通控制閥來復制單個三通控制閥門的功能性，且本發(fā)明設想多種不同閥門配置可以用來實現(xiàn)所需功能性。此外，真空泵185可以是設施泵，系統(tǒng)的其余部分經(jīng)由設施內(nèi)的真空界面與所述設施泵連接。設施泵和若干其它類型的真空泵可能不需要管線179。在這些情形下，閥門182可以是二通閥門而非三通閥門。

與真空泵185為可變排量泵的排量泵相比，可以消除控制閥門182、傳遞管線179和空氣粒子過濾器178，且可以通過直接控制真空泵185的操作來調(diào)節(jié)由真空泵185產(chǎn)生的部分真空的量。應了解，本發(fā)明還設想，額外安全閥門和/或冗余閥門(盡管不是強制性的)可以并入到以上系統(tǒng)中且可能是有益的。

在一個實施例中，可以通過檢查與傳遞管線180耦合的壓力表189來手動地調(diào)節(jié)施加到過濾器74的排氣端口65的真空的量。即，基于壓力表189的讀數(shù)，操作者可以調(diào)整真空泵185的操作，或在適用的情況下調(diào)整控制閥門182以便調(diào)整所施加的部分真空。

在一個替代自動化實施例中，真空泵185、壓力表189和/或控制閥門182可以與計算機處理器190電耦合，如先前所論述，所述計算機處理器還與檢測容器16內(nèi)的氣壓的壓力傳感器33電耦合。在此實施例中，計算機處理器190可以基于從壓力表189和壓力傳感器33接收的輸入而自動地調(diào)整所施加的部分真空。舉例來說，在流體處理系統(tǒng)10操作時，過濾器74緩慢地開始填塞，這增大過濾器74上游的氣壓。此外，可以通過增大鼓泡到容器16中的氣體的流動速率來增大過濾器74上游的氣壓。過濾器74上游的氣壓還可以由于操作條件的啟動、關閉和改變而改變。

計算機處理器190可以經(jīng)編程以監(jiān)視由壓力傳感器33檢測的壓力且自動地調(diào)整真空泵185和/或控制閥門182的操作，以使得容器16、冷凝器袋40和/或殼體70內(nèi)的氣壓維持在所需操作范圍內(nèi)。即，隨著壓力在容器16內(nèi)增大，可以調(diào)整真空泵185以產(chǎn)生較高真空，或可以調(diào)整控制閥門182以限制空氣到傳遞管線180中的流動，且由此也產(chǎn)生較高真空。繼而，增大施加到過濾器74的排氣端口65的部分真空增大經(jīng)過過濾器74的氣體流動速率，且因此降低容器16內(nèi)的氣壓。應了解，由附接到容器16的壓力傳感器33檢測的氣壓也大致為冷凝器袋40和殼體70內(nèi)的氣壓。由此，壓力傳感器33還可以位于殼體70(圖3)的隔室與容器16的頂部空間25之間的氣流中的任何位置。

如還在圖1中所描繪，第二真空泵185a可以通過輔助管線194耦合到傳遞管線180。在需要的情況下，可以通過打開輔助管線194上的閥門195并啟動第二真空泵185a來增大所施加真空。在需要時，可以出于容量或冗余而類似地將額外真空泵附接到傳遞管線180。閥門195和第二真空泵185a可以與計算機處理器190電耦合以實現(xiàn)自動化操作。

如先前所提及，單個過濾器74可能不能夠處理所有鼓泡氣體，同時將過濾器74上游的壓力維持在所需范圍內(nèi)，即使在部分真空施加到過濾器74時也是如此。這可以部分地歸因于以下事實：過濾器74在流體處理期間逐漸地阻塞。因此，多個過濾器74可以并聯(lián)地流體耦合到真空泵185。具體來說，圖5中描繪過濾器組合件66c、66d和66e，其可以各自與過濾器組合件66a或66b相同，如本文中先前所論述。在任何實施例中，每一過濾器組合件66c到66d包含在殼體70內(nèi)的單獨過濾器74。在其它實施例中，可以并聯(lián)地使用其它數(shù)目個過濾器組合件66，例如2個、4個、5個或更多。每一過濾器組合件66c到66d具有分別與對應管狀氣體管線區(qū)段216a到216c耦合的進氣端口64。繼而，每一氣體管線區(qū)段216a到216c與氣體管線68流體耦合。氣體管線68可以與冷凝器系統(tǒng)36耦合，或可以直接與容器16耦合。每一過濾器組合件66c到66d還具有分別與對應管狀氣體管線區(qū)段218a到218c耦合的排氣端口65。繼而，每一氣體管線區(qū)段218a到218c與傳遞管線180流體耦合。在使用期間，過濾器組合件66c到66d中的兩者或更多者可以同時操作以過濾來自容器16的氣體且接收來自真空泵185的部分真空/負壓?；蛘?，閥門220a到220c可以分別與氣體管線區(qū)段218a到218c耦合，且與計算機處理器190電耦合。流體處理系統(tǒng)可以最初在氣體僅穿過過濾器組合件66c到66d中的一者或多者的情況下操作。然而，隨著過濾器插入且容器16內(nèi)的壓力增大，可以通過計算機處理器190打開后續(xù)閥門220，以使得過濾器組合件66c到66d上游的氣壓維持在所需操作范圍內(nèi)。

圖6中描繪過濾器組合件66f的另一替代實施例。過濾器組合件66f與66b之間的相同元件由相同參考字符識別。過濾器組合件66f包含殼體70c，所述殼體包括歧管區(qū)段224和四個從其突出的隔開的套筒226a到226d。殼體70c由聚合薄膜組成，且可以按與先前論述的殼體70b相同的方式和相同的材料形成。進氣端口64b與歧管區(qū)段224耦合，而排氣端口65b1到65b4分別附接到套筒226a到226d的自由端。每一排氣端口65b1到65b4可以與先前論述的排氣端口65b相同。過濾器74b1到74b4分別附接到每一排氣端口65b1到65b4，以便收納在對應套筒226a到226d內(nèi)。每一過濾器74b1到74b4可以與先前論述的過濾器74b相同。

在使用期間，進氣端口64b與氣體管線68(圖1)耦合，用于直接從容器16或經(jīng)過冷凝器系統(tǒng)36接收氣體。繼而，每一排氣端口65b1到64b4與對應氣體管線區(qū)段耦合，所述氣體管線區(qū)段與傳遞管線180耦合且饋通到真空泵185。由此，真空泵185可以將負壓施加到排氣端口65b1到64b4和對應過濾器(過濾器74b1到74b4)中的每一者。過濾器74b1到74b4可以同時使用以過濾氣體?；蛘?，可以選擇性地夾持關閉套筒226a到226d以防止氣體穿過其中，且接著隨后打開。由此，過濾器74b1到74b4可以連續(xù)地用來過濾經(jīng)過其中的氣體。應了解，過濾器組合件66f可以形成有2個、3個或5個或更多個套筒，其中每一套筒收納單獨過濾器74。

返回到圖1，閥門184、截留器186和壓力傳感器188在過濾器組合件66與真空泵185之間在隔開的位置處與傳遞管線180耦合。閥門184用來在氣體管線180中的壓力變?yōu)檎虺^預定正值時選擇性地從所述氣體管線釋放氣體。舉例來說，如果真空泵185停止操作或傳遞管線180被關閉或以其它方式阻斷，那么在適當時，氣壓可以在過濾器組合件66的殼體70、冷凝器袋40和/或容器16內(nèi)積聚。如先前論述，這些結(jié)構(gòu)內(nèi)的高壓可能會使得聚合薄膜和/或由其形成的接縫破裂，由此允許污染物進入無菌環(huán)境且最終染污流體24。

閥門184作為壓力釋放閥門而操作以自動地釋放氣壓，以使得系統(tǒng)中不存在故障。為此，閥門184可以包括例如止回閥(包含球形止回閥、隔膜止回閥或擺動止回閥)的無源閥門，其在達到正壓力或預定正壓力時自動地打開。氣體穿過閥門184，且接著排放到環(huán)境。在其它實施例中，閥門184可以包括通過計算機處理器190操作的有源閥門。舉例來說，閥門184可以包括與計算機處理器190電耦合的電動閥門、氣動閥門或液壓閥門。處理器190經(jīng)編程以使得在氣體管線180內(nèi)的壓力變?yōu)檎虺^預定正值(如由壓力傳感器188所測量)時，計算機處理器190打開閥門184，直到氣體管線180內(nèi)的壓力下降到可接受值。閥門184可以接著自動地關閉。接著在氣體管線180內(nèi)的壓力再次開始升高時，可以重復所述過程。在其它實施例中或結(jié)合以上內(nèi)容，閥門184可以經(jīng)配置以在氣體管線180內(nèi)檢測(例如經(jīng)由壓力傳感器188(下文論述)或與氣體管線180耦合的某一其它壓力傳感器)到正壓力或預定壓力時自動地打開。在再一實施例中，閥門184可以包括例如標準球閥或閘閥的手動閥門，其在氣體管線180內(nèi)的壓力超過預定閥門時手動地打開。在又其它實施例中，計算機處理器190可以替換為與壓力傳感器33、控制閥門182和/或泵185連通且具有反饋控制機制(例如電子、氣動或以其它方式，使得能夠控制上文所論述的系統(tǒng))的其它類型的控制元件?？刂圃梢约傻娇刂崎y門182和/或泵185中。

截留器186是任選的，且用來收集可能冷凝在氣體管線180內(nèi)的流體。從截留器186取得的經(jīng)冷凝流體可以裝納在存儲器皿192中用于后續(xù)棄置或處理，或可以直接經(jīng)過連接到截留器186的流體管線饋送回到容器16。截留器186有助于確保冷凝于傳遞管線180中的流體不會無意地從系統(tǒng)排放且經(jīng)冷凝流體不會破壞下游值或泵。

如先前所提及，壓力傳感器188感測傳遞管線180內(nèi)的壓力。壓力傳感器188可以連線到計算機處理器190?；蛘?，來自壓力傳感器188的讀數(shù)可以經(jīng)由發(fā)射器187傳達到計算機處理器190。壓力傳感器188可以用來控制閥門184的操作，如上文所論述?；蛘?，閥門184可以通過直接或經(jīng)過氣體管線耦合到腔室16的單獨壓力傳感器188來操作。相關控制元件可以附接到或集成到閥門184和/或單獨壓力傳感器188中，或可以遠程地耦合到其上，例如經(jīng)過無線通信。

在一個示范性實施例中，中央真空源可以同時并聯(lián)地耦合到多個不同的流體處理系統(tǒng)。舉例來說，圖7中描繪包括并聯(lián)地耦合到流體處理系統(tǒng)10a到10c的中央真空源408的系統(tǒng)。中央真空源408可以包括一個或多個個別真空泵185，如上文所論述，所述真空泵一起操作以形成單個真空源。在一個應用中，真空源408可以連續(xù)運行。每一流體處理系統(tǒng)10a到10c包括流體容納系統(tǒng)400、任選的冷凝器系統(tǒng)402、過濾器組合件404和控制器406。

流體容納系統(tǒng)400可以包括容器16、用于混合容器16內(nèi)的流體的構(gòu)件以及上文關于容器16所論述的其它元件和/或替代者。冷凝器系統(tǒng)402可以包括冷凝器系統(tǒng)36和其替代者，其在上文加以論述且以與冷凝器系統(tǒng)36利用容器16操作的方式相同的方式利用流體容納系統(tǒng)400操作。過濾器組合件404包括過濾器組合件66和上文所論述的其替代者，其以與過濾器組合件66利用冷凝器系統(tǒng)36或容器16操作的方式相同的方式利用冷凝器系統(tǒng)402或直接利用流體容納系統(tǒng)400操作?？刂破?06包括上文所論述的替代控制系統(tǒng)，例如處理器190、閥門182和壓力傳感器33，其用來基于流體容納系統(tǒng)400內(nèi)的氣壓或某一其它預定值來自動地調(diào)節(jié)部分真空從中央真空源408到過濾器組合件404的施加。

與對于每一流體處理系統(tǒng)10a到10c具有單獨控制器406相比，單個控制器406可以調(diào)節(jié)所有流體處理系統(tǒng)10a到10c。此外，盡管圖7示出利用中央真空源408操作的三個流體處理系統(tǒng)10a到10c，但在其它實施例中，2個、4個、5個、6個或更多個流體處理系統(tǒng)可以利用單個中央真空源408操作。以上配置提供可以跨越設施中的多個工作站共享且因此消除對于單獨真空泵的需要的單個連續(xù)真空源。

進行測試以確定在真空裝置應用于生物反應器的廢氣過濾器的情況下可以實現(xiàn)的穿過過濾器的氣流容量的預期改善。

材料及方法：

出于比較正常流動與真空輔助氣體過濾的目的，選擇兩個不同筒式過濾器類型的樣本：1)使用聚偏二氟乙烯(pvdf)的meissner過濾器，其具有0.2微米孔額定值和2.5英寸指定長度；以及2)使用聚乙烯(pe)的zenpure過濾器，其具有0.2微米孔額定值和2英寸的指定長度。過濾器容納在不銹鋼過濾器外殼內(nèi)。為模仿生物反應器袋的排氣流動，使用500slpmalicat質(zhì)量流量控制器(mfc)來計量空氣到不銹鋼過濾器殼體中的已知流動速率。壓力計放置在過濾器之前(在mfc與過濾器之間)和過濾器之后(在過濾器與真空泵之間)。在過濾器測試之前，評估不裝載過濾筒的情況下的過濾組合件以驗證組合件中固有的背壓不會使結(jié)果失真，并且還關閉排氣管線以確認組合件防漏。在正常氣流下測試每一過濾器中的一者，其中穿過過濾器的氣體簡單地排放到大氣。還利用將負壓施加到過濾器外殼的出口端口的beckervt4.40旋轉(zhuǎn)葉片真空泵來測試每一過濾器中的一者。真空泵在冒口(全真空，無流動)處產(chǎn)生23inhg的真空(-11.3psi)的真空。在測試實際氣流期間，過濾器的入口與出口之間的差通常小于3psi(差量)。

結(jié)果：

結(jié)果在圖8呈現(xiàn)的圖表中闡述且是基于12.35psi絕對壓力和75℃室溫的環(huán)境條件。pvdfmeissner過濾器對于添加真空的情況產(chǎn)生顯著的改良。具體來說，在0.5psi背壓下，經(jīng)過過濾器的氣流從208slpm增大到高達430slpm，增大了207％。pezenpure過濾器產(chǎn)生了甚至更顯著的改良。具體來說，在0.5psi背壓下，經(jīng)過過濾器的氣流從58slpm增大到290slpm，增大了500％。

結(jié)果表明了優(yōu)于正常流動過濾的顯著改善且確認了成本節(jié)省和性能改善兩者的可能性。在海平面處操作此系統(tǒng)與在測試實驗室的4200英尺高度相比將可能改善性能高達16％。還應認識到，能夠具有較大質(zhì)量流速的較大真空泵將證明在按比例擴大期間是有益的，且可能能夠利用10英寸過濾器長度支持>1000slpm的氣流，同時操作背壓小于0.5psi背壓的所需處理限制。

在不脫離本發(fā)明精神或基本特征的情況下，可以其它具體形式體現(xiàn)本發(fā)明。所描述的實施例被視為在所有方面均僅為說明性而非限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書而不是由前述描述指示。在權(quán)利要求書等效物的含義和范圍內(nèi)的所有變化均涵蓋在其范圍內(nèi)。