本發(fā)明大體上涉及樣品純化和樣品純化系統(tǒng)，且更具體來說，涉及液-液萃取和/或兩相樣品純化以及實施液-液萃取和/或兩相樣品純化的系統(tǒng)和方法。確切地說，本發(fā)明涉及兩相連續(xù)流動液-液饋源純化系統(tǒng)和其實施方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的液-液萃取系統(tǒng)或塔經(jīng)設(shè)計以將所關(guān)注分子從第一液相轉(zhuǎn)移到第二液相(例如，以便從一種或多種污染物純化所關(guān)注分子)。通常，不混溶的第一與第二相在主動混合區(qū)中反復(fù)混合在一起，且接著允許聚結(jié)或“沉淀”在被動沉淀區(qū)中。在混合期間，一個相分散(作為較小液滴)于另一相中。相對較小的液滴大小通過允許所關(guān)注分子經(jīng)由較大表面積與體積比而更容易地移動到新相中來增大純化的速度和效率。接著將混合樣品從相鄰沉淀區(qū)中的混合區(qū)屏蔽或阻擋開。此阻擋允許分散的液滴一起聚結(jié)成較大液滴。

最終，較大的分散相液滴的浮力或較大的分散相液滴與周圍的連續(xù)相之間的密度差可能足夠大以克服周圍對置分散液滴相的拖曳力。因此，較大的分散相液滴可能逆流通過連續(xù)相，并進入鄰近混合區(qū)，其中混合與沉淀的循環(huán)重復(fù)。不受任何理論的束縛，維持兩個液相的這種逆流流動對于兩種原料的連續(xù)、多級純化是必要的。在完成純化或分子轉(zhuǎn)移之后，最終允許混合物被動地沉淀成可以彼此分離的相異相。

因此，現(xiàn)有系統(tǒng)依賴于分散相液滴在指定的相沉淀區(qū)中的被動聚結(jié)以及混合的兩相樣品到單獨相的最終沉淀。具體來說，現(xiàn)有的液-液萃取器和塔依賴于交替的(主動)樣品混合區(qū)與(被動)樣品沉淀區(qū)之間的物理屏障或擋板來抑制樣品在沉淀區(qū)中的混合且準許較小的分散相液滴聚結(jié)成較大的液滴，以維持連續(xù)、多級純化所必要的重相和輕相的逆流流動。這些屏障的屏蔽或阻擋效果通過準許小的分散相液滴聚結(jié)成較大的液滴，直到較大分散相液滴的浮力足以克服周圍連續(xù)相的拖拽力并逆流流過所述連續(xù)相而允許在兩相之間具有高界面張力的混合樣品自然地和/或自發(fā)地沉淀成較低密度的上層相和較稠密或較高密度的下層相。

現(xiàn)有系統(tǒng)的一個缺點是，使在兩相之間具有低界面張力的混合樣品自發(fā)地沉淀成分離的相，或者甚至是使分散相液滴聚結(jié)可能花費幾分鐘到1小時，或者甚至幾小時(如果有的話)。舉例來說，在含有所關(guān)注的樣品的較重水相與有機(例如，聚乙二醇(peg))相混合以實現(xiàn)分子到有機相中的轉(zhuǎn)移時，混合樣品到重相和輕相中的被動沉淀可能在商業(yè)上、經(jīng)濟上和實踐上過于耗時和/或成本過高。為了(有效地)實現(xiàn)分子轉(zhuǎn)移，兩個相可以劇烈混合，由此形成分散相和/或連續(xù)相的非常小的微液滴。此劇烈混合樣品可能不能正確地且充分地聚結(jié)和/或沉淀在連續(xù)流動、連續(xù)混合/沉淀、兩相液-液萃取系統(tǒng)中(例如，其中時間和空間(沉淀區(qū)的大小和數(shù)目)受實際和/或商業(yè)約束的限制)。將有益的是提供一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可以提供混合樣品的主動沉淀，使得純化樣品所需的時間可以減小。

類似地，現(xiàn)有系統(tǒng)限于連續(xù)的樣品流速慢到足以允許相的被動聚結(jié)和沉淀。例如，如果現(xiàn)有系統(tǒng)的進料流速過高，或者流體旋動過大，那么分散液滴可能不會在沉淀區(qū)中充分聚結(jié)以克服周圍連續(xù)相的拖曳力。因此，分散液滴(尤其是微滴)可以被截留(即，夾帶)在周圍連續(xù)相流動，導(dǎo)致相的軸向混合，且最終導(dǎo)致系統(tǒng)溢流或夾帶形式的故障。試圖通過增大塔直徑來增大系統(tǒng)的流動速率只可能會加劇軸向混合問題和/或需要塔高度的昂貴的、指數(shù)級增大以維持相當(dāng)?shù)募兓?/p>

一些現(xiàn)有系統(tǒng)也不能有效地且充分地純化樣品(例如，以成本有效的方式達到所需的純化水平)。例如，現(xiàn)有系統(tǒng)可能需要多層純化塔和支撐結(jié)構(gòu)以提供實現(xiàn)pda、epa或其它調(diào)節(jié)或質(zhì)量控制標準所要求的樣品純度水平所必要的理論純化級的數(shù)目。較小的串聯(lián)或并排系統(tǒng)可能會填滿整個房間或工作空間，造成資源的低效利用。塔高度和/或系統(tǒng)大小的這種顯著增大可能是不切實際的和/或不合需要的，并且甚至可能不能確保樣品純化的成功(例如，特別是在低界面張力系統(tǒng)中)。同樣，經(jīng)設(shè)計以通過鍵合、洗滌和分離所關(guān)注分子與污染物來完成純化的親和性和其它形式的色譜法要擴展到商業(yè)水平可能是困難且昂貴的(例如，特別是在商業(yè)抗體純化的情況下)。

因此，在相對較短的時間內(nèi)提供可以在小的方便的工作空間中實現(xiàn)高水平樣品純度和/或同時降低樣品純化的成本的樣品純化系統(tǒng)將是有益的。

附圖說明

為了進一步闡明本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點和特征，將通過參考在說明書中的附圖中說明的具體實施例來提供本發(fā)明的更具體描述。應(yīng)了解，這些附圖僅描繪了本發(fā)明的典型實施例，因此不被認為是限制其范圍。將通過使用附圖以額外的特征和細節(jié)來描述和解釋本發(fā)明，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的樣品純化系統(tǒng)的透視圖；

圖2是與圖1的樣品純化系統(tǒng)的混合器系統(tǒng)耦合的容器組合件的透視圖；

圖3是處于收縮配置的圖2的容器組合件的透視圖；

圖4a是圖2所示的混合器系統(tǒng)的分解圖；

圖4b是圖4a的混合器系統(tǒng)的混合器組合件的分解圖；

圖5a是具有可與圖1所描繪的系統(tǒng)一起使用的柔性驅(qū)動線的替代混合系統(tǒng)的部分橫截面?zhèn)纫晥D；

圖5b是圖5a所描繪的混合系統(tǒng)的一部分的分解圖；

圖6a是根據(jù)本發(fā)明的實施例的屏蔽元件的透視圖；

圖6b是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一屏蔽元件的透視圖；

圖6c是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一屏蔽元件的透視圖；

圖6d是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一屏蔽元件的透視圖；

圖6e是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一屏蔽元件的透視圖；

圖7a是根據(jù)本發(fā)明的實施例的聲學(xué)組合件的透視圖；

圖7b是圖7a的聲學(xué)組合件的側(cè)視橫截面圖；

圖7c是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一聲學(xué)組合件的側(cè)視橫截面圖；

圖7d是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一聲學(xué)組合件的側(cè)視橫截面圖；

圖8是圖1所示的樣品純化系統(tǒng)的替代實施例的透視圖；

圖9a是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一屏蔽元件的透視圖；

圖9b是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一屏蔽元件的透視圖；

圖9c是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一屏蔽元件的透視圖；

圖10a是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一聲學(xué)組合件的透視圖；

圖10b是圖10a的聲學(xué)組合件的側(cè)視橫截面圖；

圖10c是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一聲學(xué)組合件的側(cè)視截面圖；

圖10d是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一聲學(xué)組合件的側(cè)視截面圖；

圖11是圖1所示的樣品純化系統(tǒng)的透視圖另一替代實施例；

圖12是圖11的流體處理系統(tǒng)的容器組合件的透視圖；

圖13是處于收縮配置的圖12的容器組合件的透視圖；

圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的模塊化容器組合件的透視圖；

圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一樣品純化系統(tǒng)的透視圖；

圖16概述了根據(jù)本發(fā)明的實施例的純化樣品的方法；

圖17a是根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一屏蔽元件的透視圖；

圖17b是圖17a的屏蔽元件的組件的橫截面圖；

圖17c是適用于圖17a的屏蔽元件中的另一組件的橫截面圖；以及

圖18是根據(jù)本發(fā)明的實施例的樣品純化系統(tǒng)的另一實施例的示意圖。

具體實施方式

先前的樣品純化塔依靠樣品或混合物的被動沉淀來完成相分離。然而，本發(fā)明的樣品純化系統(tǒng)的實施例可以使用聲波來主動將兩個或多個液相的混合物分離成單獨(重和輕)的相，接著可以將其彼此隔離。這樣的方法可以特別用于從一種或多種污染物純化一種或多種所關(guān)注分子。例如，將包含第一相的第一液體、至少一種所關(guān)注分子(例如生物分子(例如抗體)、有機分子、無機分子或烴))和一定量的一種或多種污染物與包含第二相的第二液體混合可引起或允許所述量的所關(guān)注分子和/或污染物的至少一部分轉(zhuǎn)移到第二液體或其相中。

如本文所用，“分子”或“所關(guān)注分子”以及類似術(shù)語包含所關(guān)注的其它物質(zhì)，包含但不限于細胞、顆粒、化合物、晶體、聚集體等。例如，在至少一個實施例，所關(guān)注分子可以包括商用化學(xué)品或試劑(例如丙酮、銨、乙酸(醋)等)。在其它實施例中，所關(guān)注分子可以包括烴(例如，粗制或加工油、支鏈和/或非支鏈烴、烷烴、芳族或稠環(huán)化合物、精煉氣體)、汽油、石腦油、石蠟、柴油、潤滑油、燃料油、油脂、蠟、瀝青等)。此外，提及(單一)所關(guān)注分子包含對群體或一定量的單一所關(guān)注分子以及額外所關(guān)注分子的特定提及。因此，提及“分子”或“所關(guān)注分子”不應(yīng)被解釋為限于(單個)分子本身。相反，這些術(shù)語應(yīng)被廣義地解釋為包含在液體進料或樣品中包含的任何物質(zhì)。

如本文所用，“混合”和類似術(shù)語包含組合和/或共混的任何合適形式，包含可混溶和不混溶的混合。例如，混合兩種或多種組分可以包含或?qū)е氯芤?、懸浮液、膠體、乳液或其它混合物的形成。此外，可以通過任何合適的構(gòu)件來實現(xiàn)混合。這種用于混合的構(gòu)件可以包含例如一個或多個混合元件?；旌显举|(zhì)上可以是主動的或靜態(tài)的。主動混合元件可以包含例如旋轉(zhuǎn)部件、振蕩部件、振動部件、攪拌部件、搖晃部件和/或超聲波部件。這些元件可以包含一個或多個葉輪、葉片、翅片、槳葉、肋片、翼片等。主動混合元件還可以包含一個或多個(垂直或側(cè)向)攪動、往復(fù)和/或脈動(多孔)板或其它合適的部件、一個或多個(平坦)旋轉(zhuǎn)盤等。靜態(tài)混合元件可以包含(塔)填料、障礙物等，和/或可以產(chǎn)生曲折的路徑，兩個或更多個組件通過所述路徑且由此混合。

靜態(tài)混合還可以涉及將兩種組分引入空間，使得兩種組分混合在一起。在一些實施例中，可以通過將液體傳遞到混合區(qū)域(或區(qū))中使得兩種液體共定位來混合兩種液體。在至少一個實施例中，液體可以通過一個或多個靜態(tài)混合元件。

因此，本發(fā)明的各種實施例通過利用相的聲波輔助、主動聚結(jié)、沉淀和/或分離來克服或解決本領(lǐng)域中的一個或多個前述或其它問題，其可以允許快速從污染物純化所關(guān)注分子(例如，在連續(xù)流動、多級純化塔或系統(tǒng)中)。例如，聲波可以誘發(fā)、引起、促進、增強和/或增大較小相液滴到一個或多個更大的液滴或相體中的共定位和/或聚結(jié)，直到液滴或主體的浮力和/或兩相之間的密度差導(dǎo)致兩相逆流流動(例如，最終導(dǎo)致較重、較稠密的相向下沉淀，較輕、較低密度相向上沉淀(即，升至流體樣品的頂部))。如本文所用，“逆流”流動、“逆流地”流動和類似術(shù)語是指第一相和第二相中的較低密度相的至少一部分相對于第一相和第二相中的較高密度相的至少一部分垂直向上移動，或第一相和第二相中的較高密度相的至少一部分相對于第一相和第二相中的較低密度相的至少一部分垂直向下移動。在至少一個實施例中，較小的相液滴可以包括微滴(例如，在經(jīng)濟上相關(guān)或合適的時間段內(nèi)，其可能不會在典型流速下和/或在現(xiàn)有的被動沉淀系統(tǒng)中沉淀)。因此，將聲波驅(qū)動相沉淀到兩相液-液萃取中的應(yīng)用可以減少時間和/或成本，和/或提高樣品純化的效率和/或水平。

如本文所用，“微滴”和類似術(shù)語通常是指(已知)需要較長的時間來聚結(jié)和/或沉淀的相液滴，無論是分散的還是連續(xù)的、重的還是輕的。例如，微滴可以具有小于約30微米、小于約25微米、小于約20微米、小于約15微米、小于約10微米、小于約5微米或小于約約2微米的直徑。延長的時間段可以是大于5分鐘、大于10分鐘、大于15分鐘、大于20分鐘、大于25分鐘、大于30分鐘、大于35分鐘、大于40分鐘、大于45分鐘、大于50分鐘、大于55分鐘、大于1小時、大于1.5小時、大于2小時等的時間。作為說明，在某些低界面張力系統(tǒng)中，約10微米的液滴可能需要＞1小時來沉淀。

此外，微滴可以具有如此小的直徑，使得液滴的沉淀速度如此之低，使得允許足夠的時間通過被動方式沉淀液滴在商業(yè)上不合理。例如，微滴可以具有小于或等于約1(或2、3、4、5、6、7、8或9)x10^-4、10^-5、10^-6、10^-7或10^-8m/s的沉淀速度，。還將了解，平均液滴大小涵蓋一群液滴，一些大于、一些小于和/或一些等于平均液滴大小。因此，約30微米的平均液滴大小意味著也可以存在小于或等于約10微米的一小部分液滴(例如，10％)。

本發(fā)明的實施例可以通過(i)提高萃取或純化的速度和/或效率、(ii)降低系統(tǒng)的大小和/或成本，包含其組件和其中使用的試劑和/或(iii)提供用于萃取先前不可進行萃取(例如，由于化學(xué)工程中的限制)的所關(guān)注分子的系統(tǒng)和/或方法而比現(xiàn)有的系統(tǒng)和/或方法更有利。例如，本發(fā)明的一些實施例的實施方案可以允許系統(tǒng)操作者維持常規(guī)的、典型的或現(xiàn)有的系統(tǒng)和/或塔大小、沉淀和/或系統(tǒng)(組件)停留時間、(樣品流體)流速以及/或樣品混合速度，同時提高產(chǎn)率、純度、(每級和/或系統(tǒng))效率和/或樣品純化或萃取的其它基準。類似地，本發(fā)明的某些實施例的實施方案可以允許系統(tǒng)操作者減小系統(tǒng)和/或塔大小(例如，高度、寬度、面積、體積等)、減少沉淀和/或系統(tǒng)(組件)停留時間、提高(樣品流體)流速和/或提高樣品混合速度，同時維持(甚至提高)產(chǎn)率、純度、(每級和/或系統(tǒng))效率和/或樣品純化或萃取的其它基準。先前無法提供和/或?qū)崿F(xiàn)此種效率增強、時間、空間、資金和/或資源節(jié)約結(jié)果、成果和/或參數(shù)等，而無對應(yīng)缺點或限制。

在詳細描述本發(fā)明的實施例之前，應(yīng)理解，本發(fā)明不限于當(dāng)然可以變化的特別例示的設(shè)備、系統(tǒng)、方法或工藝參數(shù)。還應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語僅用于描述本發(fā)明的特定實施例的目的，并不一定意圖限制本發(fā)明或要求保護的發(fā)明的范圍。因此，盡管將參考具體的配置、實施例和/或其實施方案來詳細描述本發(fā)明，但是描述僅僅是說明性的，而不應(yīng)被解釋為限制所附權(quán)利要求中所要求保護的本發(fā)明的范圍。

本文引用的所有公開案、專利和專利申請，無論是上述還是在下文中，以引用的方式整體并入本文，就像每個單獨的公開案、專利或?qū)＠暾埍痪唧w和單獨地指明以引用方式并入本文中一樣。

如本申請中所使用的那樣，詞語“可以”和“可能”以允許意義(即，意味著具有潛力)而不是強制性意義(即，意味著必須)使用。另外，舉例說明，術(shù)語“包含(including)”、“具有(having)”、“涉及(involving)”、“含有(containing)”、“特征在于(characterizedby)”以及其變體(“包含(includes)”、“具有(has)”、“涉及(involves)”、“含有(contains)”等)以及在本文中使用的包含權(quán)利要求書在內(nèi)的類似術(shù)語應(yīng)是包含性和/或開放的，應(yīng)具有與“包括”一詞及其變體(例如“包括(comprise和comprises)”)相同的含義，并且不排除額外的、未引用的元件或方法步驟。

應(yīng)注意，如本說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式“一(a、an)”和“所述”包含復(fù)數(shù)指示物，除非另有明確規(guī)定。因此，例如，對“聲波發(fā)生器”的提及包含一個、兩個或更多個聲波發(fā)生器。類似地，除非內(nèi)容和/或上下文另有明確規(guī)定，否則提及多個指示物應(yīng)被解釋為包括單個指示物和/或多個指示物。因此，對“聲波發(fā)生器”的提及不一定需要多個這樣的聲波發(fā)生器。相反，應(yīng)理解，獨立于結(jié)合，本文中涵蓋一個或多個聲波發(fā)生器。

如在說明書和所附權(quán)利要求中所使用的，例如“頂部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“上部”、“下部”、“近”、“遠”等在本文中僅用來表示相對方向，并不另外意圖限制本發(fā)明或權(quán)利要求的范圍。

在可能的情況下，元件的相同編號用于各圖中。此外，父元件的元件和或子元件的多個例子可以各自包含額外到元件編號的單獨的字母。例如，特定元件“91”的兩個例子可以標記為“91a”和“91b”。在這種情況下，可以使用元件標簽而無額外字母(例如，“91”)來一般地指代元件的例子或元件中的任何一個。可以使用包含額外字母(例如，“91a”)的元件標簽來指代元件的特定例子或者區(qū)分或引起對元件的多次使用的注意。此外，具有額外字母的元件標簽可以用于指定元件或特征的替代設(shè)計、結(jié)構(gòu)、功能、實施方案和/或?qū)嵤├活~外字母。同樣，具有額外字母的元件標簽可以用于指示父元件的子元件。例如，元件“36”可以包括子元件“36a”和“36b”。

可以通過描述耦合、附接和/或接合在一起的組件來說明本發(fā)明裝置和系統(tǒng)的各個方面。如本文所用，術(shù)語“耦合”、“附接”和/或“接合”用于指示兩個組件之間的直接連接，或者在適當(dāng)時指示通過介入或中間組件間接連接到彼此。相比之下，當(dāng)將組件稱為“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，如本文所用，術(shù)語“連接(connection、connected等)”不一定意味著兩個或更多個元件之間的直接接觸。

可以參考本質(zhì)上是示范性的一個或多個實施例或?qū)嵤┓桨竵碚f明本發(fā)明的各個方面，包含設(shè)備、系統(tǒng)和方法。如本文所用，術(shù)語“示范性”是指“用作實例、例子或說明”，并且不應(yīng)被解釋為比本文公開的其它實施例優(yōu)選或有利。此外，對本發(fā)明的“實施方案”的提及包含對其一個或多個實施例的具體參考，且反之亦然，并且旨在提供說明性實例而不限制所附權(quán)利要求所要求保護的本發(fā)明的范圍。

除非另有定義，否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。雖然在本發(fā)明的實踐中可以使用與本文所述類似或等效的多種方法和材料，但是本文僅描述某些材料和方法。

在某些實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)(或其部分)被設(shè)計成使得在每次使用之后可以棄置接觸被處理材料的至少一些組件。結(jié)果，本發(fā)明的一些實施例基本上消除了常規(guī)不銹鋼混合和處理系統(tǒng)所需的清潔和滅菌的負擔(dān)。此特征還確保了在多個批次的重復(fù)處理過程期間一貫地保持無菌性。鑒于上述情況，以及某些實施例可以容易地擴展、成本相對較低并且易于操作的事實，本發(fā)明的一些實施例可以用于先前外包這種處理的各種工業(yè)和研究設(shè)施中。此外，如本文所用，提及一個或多個“拋棄式”組件考慮到所述組件被設(shè)計用于一次性應(yīng)用和/或商業(yè)上與一次性應(yīng)用兼容。因此，盡管嚴格地說，所有的物質(zhì)在技術(shù)上是拋棄式的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，拋棄式和/或一次性使用的名稱不僅僅是預(yù)期的用途。相反，這些組件在結(jié)構(gòu)上適用于一次使用后的經(jīng)濟可拋棄性。

本發(fā)明的實施例可以包含樣品純化系統(tǒng)，其具有用于接收至少一個流體樣品的容器(其可以像塔一樣操作)和經(jīng)配置以將至少一個聲波發(fā)射到流體樣品中的至少一個聲波分離器。所述系統(tǒng)還可以包含經(jīng)配置以接收和/或(結(jié)構(gòu)上)支撐容器的剛性殼體(或罐)。在一些實施例中，系統(tǒng)還可以包含用于支撐殼體或容器(例如，固定框架或移動手推車)的底座、用于將容器中的流體樣品混合的構(gòu)件(例如，混合器系統(tǒng)或其混合元件)、一個或更多的用于將流體引入容器的泵(例如，流體泵)、一個或多個冷凝器、壓縮機、冷卻器、冷凍器和/或加熱器(例如，用于調(diào)節(jié)樣品的溫度)、一個或多個用于操作系統(tǒng)的用戶界面(例如，計算機或操作者控制系統(tǒng))、用于監(jiān)視塔操作、純化、相沉淀和/或相混合的一個或多個傳感器和/或一個或多個用于安裝、附接或連接元件到殼體的構(gòu)件。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到各圖，現(xiàn)在將論述本發(fā)明的流體純化系統(tǒng)10的各種實施例。在圖1中描繪并有本發(fā)明的一些特征的流體純化系統(tǒng)10a的一個實施例。通常，流體純化系統(tǒng)10a包括可選地設(shè)置在剛性支撐殼體14內(nèi)的容器組合件12。系統(tǒng)10a還可包括一個或多個混合器系統(tǒng)18，其至少部分延伸到容器組合件12和/或一個或多個聲學(xué)沉淀器16中，用于使聲波通過容器組合件12的一部分?，F(xiàn)在將參考各圖更詳細地論述流體純化系統(tǒng)10a的各種組件。

支撐殼體

如圖1所示，流體純化系統(tǒng)10a包括剛性支撐殼體14。剛性支撐殼體14構(gòu)造成容納和支撐容器組合件12。在所描繪實施例中，剛性支撐殼體14包括剛性支撐殼體15a和15b。支撐殼體15a與15b基本相同，并且相同的附圖標記用于標識相同的元件。每個支撐殼體15包含在上端22和對置的下端24之間延伸的基本圓柱形的側(cè)壁20。上端22在端面32處終止，而下端24終止在底板26處。

支撐殼體15具有限定腔室30的內(nèi)表面28。開口34形成在端面32上，以提供對腔室30的通路。轉(zhuǎn)移槽45延伸穿過側(cè)壁20以與腔室30連通。在一個實施例中，轉(zhuǎn)移槽45從下端24經(jīng)由側(cè)壁20延伸穿過端面32。因此，支撐殼體15具有基本上c形的橫向橫截面，其中其與轉(zhuǎn)移槽45相交。在替代實施例中，轉(zhuǎn)移槽45不需要延伸穿過端面32，但是可以提前停止，使得支撐殼體15環(huán)繞轉(zhuǎn)移槽45。例如，在至少一個實施例中，開口34可以定位在支撐殼體15的底端24處。因此，在某些實施例中，支撐殼體15的上端22可以包括封閉配置。類似地，上端22和下端24都可以包括封閉配置，使得容器組合件12可以經(jīng)由轉(zhuǎn)移槽45插入到支撐殼體15的腔室30中。

如下面更詳細地論述的，在使用期間，支撐殼體15a和15b通常設(shè)置為與轉(zhuǎn)移槽45稍微隔開，彼此面對。容器組合件12容納在隔室30內(nèi)，使得容器組合件12的一部分側(cè)向穿過轉(zhuǎn)移槽45。雖然支撐殼體15被示出為分離和離散的部件，但是它們可以連接在一起或形成為整體的單個單一結(jié)構(gòu)或可以連接在一起。

如圖所示，每個支撐殼體15a和15b可以可移除地或一體地緊固到底座36a和36b。底座36可以包括固定的或可移動的框架、小推車或手推車，并且可以通過一個或多個連接器40緊固到支撐殼體15。例如，支撐殼體15的底板26可以擱置在具有轉(zhuǎn)輪38和/或支腳39的底座36上。底座36a、36b可以經(jīng)由一個或多個連接器連接和/或緊固在一起。因此，底座36可以實現(xiàn)支撐殼體15的選擇性移動和定位/緊固。然而，在替代實施例中，支撐殼體14可以擱置在單個底座36上，或者不擱置在底座36上，而是可以直接擱置在底板或其它支撐結(jié)構(gòu)上。

盡管每個支撐殼體15被示出為具有基本上圓柱形的配置，但是在替代實施例中，每個支撐殼體15可以具有能夠至少部分地限定腔室30的任何所需形狀。例如，在一些實施例中，側(cè)壁20不必是圓柱形的，而是可以具有各種其它橫向橫截面配置，例如多邊形、橢圓形或不規(guī)則形狀。如圖8所示，例如，流體純化系統(tǒng)10b被描繪為具有剛性支撐殼體14，其包括具有側(cè)壁20的支撐殼體15c和15d，所述側(cè)壁具有正方形或矩形橫向橫截面。因此，側(cè)壁20具有平坦的側(cè)面。支撐殼體15c和15d的其它特征、元件和/或方面可以與本文所述的支撐殼體15a和15b基本相同。

返回到圖1，應(yīng)理解，每個支撐殼體15可以被縮放到任何所需大小。例如，可以設(shè)想，支撐殼體15的大小可以使得腔室30能夠容納小于50升或大于1,000升的體積或其間的任何體積。支撐殼體15通常由例如不銹鋼的金屬制成，但是也可以由能夠耐受本發(fā)明的施加負載的其它材料制成。

支撐殼體15還可以具有形成在側(cè)壁20和底板26上的一個或多個開口46。開口46提供對容器組合件12的通路，以使得各種外部氣體線、流體線、探針和/或傳感器能夠與容器組合件12(例如，當(dāng)容器組合件12在支撐殼體15內(nèi)時)耦合。

在某些實施例中，支撐殼體15a和15b(以及支撐殼體15c和15d)可以是彼此的鏡像。然而，將會了解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各種元件的配置、位置和數(shù)目之間的差異可以在殼體部件之間不同。

容器組合件

如圖1所說明，流體處理系統(tǒng)10a包含至少部分地設(shè)置在支撐殼體15內(nèi)的容器組合件12。如圖2所描繪，容器組合件12包括第一子容器17a、第二子容器17b和在其間延伸的多個導(dǎo)管13a-e。

子容器17a與17b基本上彼此相同(通常是彼此的鏡像)，并且相同元件由相同的參考標記標識。每個子容器17具有從上端56延伸到對置的下端57的側(cè)壁55。每個子容器17還具有外表面8和內(nèi)表面9。內(nèi)表面9限定子隔室50，其中設(shè)置混合器系統(tǒng)18的一部分。

如下面將進一步詳細論述的，每個子隔室50可以包括一個或多個混合區(qū)31和一個或多個沉淀區(qū)33的至少部分，其中混合區(qū)31與沉淀區(qū)33流體連通。例如，子容器17a的子隔室50a可以具有在下端57與對置上端56之間延伸的多個交替混合區(qū)31a-c與沉淀區(qū)33a和33b，而子容器17b的子隔室50b可以具有在下端57與對置上端56之間延伸的多個交替混合區(qū)31d和31e與沉淀區(qū)33c到33e。

交替的區(qū)可以處于垂直或部分垂直的定向，或者可以其它方式沿著子隔室50內(nèi)的流體流動路徑交替。在所描繪實施例中，子容器17a的混合區(qū)31與子容器17b的沉淀區(qū)33水平對準，且子容器17a的沉淀區(qū)33與子容器17b的混合區(qū)31水平對準。將會了解，本文還涵蓋水平設(shè)置和/或串聯(lián)、并排的混合器/沉淀器系統(tǒng)。因此，交替的混合和沉淀區(qū)可以任何合適的方式布置，包含沿一個或多個隔室、容器、子容器和/或容器組合件之內(nèi)或之間的一個或多個樣品或流體流動路徑布置。

在至少一個實施例中，沉淀區(qū)可以包括至少部分地與一個或多個混合器元件屏蔽的流體處理系統(tǒng)的任何區(qū)域。例如，沉淀區(qū)可以包括混合器元件之間的空間，其中來自攪拌混合器元件的剪切力、湍流等較少。在一些實施例中，沉淀區(qū)可以包括流體處理系統(tǒng)的任何空間，其中分散相液滴的聚結(jié)相對于另一區(qū)域增強。在至少一個實施例中，這種其它區(qū)域(其中分散相液滴的聚結(jié)相對于沉淀區(qū)/空間減小)可以稱為混合區(qū)。在一個或多個實施例中，混合區(qū)具有至少部分地設(shè)置在其中的混合器元件。

子容器17可以包括一種或多種透明、半透明或不透明材料，并且可以具有紫外線或其它抑制性質(zhì)(例如，其中并有抑制劑)。在某些實施例中，使用方法可以確定用于形成子容器17的材料。在所描繪實施例中，每個子容器17可以由柔性聚合物片或膜構(gòu)成，其允許容器組合件12的一次性使用和/或拋棄式應(yīng)用，但是其可能需要容器組合件12與剛性支撐殼體15一起使用。例如，每個子容器17可以由柔性不透水的材料構(gòu)成，例如厚度在約0.1mm至約5mm之間的范圍內(nèi)的低密度聚乙烯或其它聚合物片或膜，其中約0.2mm到約2mm更為常見。也可以使用其它厚度。所述材料可以由單層材料構(gòu)成，或者可以包括兩層或更多層，這些層被密封在一起或分離以形成雙壁容器。當(dāng)層被密封在一起時，材料可以包括層壓或擠壓材料。層壓材料包括兩個或多個單獨形成的層，其隨后通過粘合劑緊固在一起。

在至少一個實施例中，子容器17可以包括已經(jīng)組裝、制造、焊接或以其它方式形成為子容器17的擠壓材料。擠壓材料可以包括單個整體片材，其包含可由接觸層分離的兩層或更多層不同材料。所有的層可以同時共擠壓?？梢栽诒景l(fā)明中使用的擠壓材料的一個實例是可從lifetechnologiescorporation(logan，utah)購得的hyqcx3-9膜。hyqcx3-9膜是在cgmp設(shè)施中生產(chǎn)的三層9密耳流延膜。外層罐是與超低密度聚乙烯產(chǎn)物接觸層共擠壓的聚酯彈性體。可用于本發(fā)明的擠壓材料的另一實例是也可從lifetechnologiescorporation獲得的hyqcx5-14流延膜。hyqcx5-14流延膜包括聚酯彈性體外層、超低密度聚乙烯接觸層和設(shè)置在其間的evoh屏障層。

所述材料還能夠維持溶液、樣品或流體處于無菌條件。在這樣的實施例中，材料也可以滅菌，例如通過(γ)輻射，高壓滅菌、洗滌等。其它實施例可以包含能夠以無菌方式清潔和使用的材料和/或元件(盡管不是(完全)滅菌)?？梢栽诓煌闆r下使用的材料的實例在2000年7月4日發(fā)布的第6,083，587號美國專利和2003年4月24日公開的第us2003-0077466a1號美國專利公開案中公開，其每一者的全部揭露內(nèi)容以具體引用的方式并入本文中。

在至少一個實施例中，每個子容器17可以包括配置、制造、形成和/或制成塔形配置的聚合物袋。在一個實施例中，子容器17包括二維枕頭式袋，其中兩片材料以重疊關(guān)系放置，并且兩片在其外圍被限定在一起以形成內(nèi)部隔室?；蛘撸梢詫纹牧险郫B并圍繞外圍縫合以形成內(nèi)部隔室50。在另一實施例中，子容器17可以由切割成一定長度并在末端縫合封閉的聚合物材料的連續(xù)管狀擠壓物形成。

在其它實施例中，每個子容器17可以包括不僅具有環(huán)形側(cè)壁而且還具有二維頂端壁和二維底端壁的三維袋。三維容器包括多個離散面板，通常為三個或更多個，更通常為四個或六個。每個面板基本相同，并且包括容器的側(cè)壁、頂端壁和底端壁的一部分。每個面板的對應(yīng)周界邊緣縫合在一起。接縫通常使用本領(lǐng)域已知的方法形成，例如熱能、rf能量、超聲波或其它密封能量。

在替代實施例中，面板可以形成為多種不同圖案。用于形成、制備、制造、建造、組裝和/或焊接適用于本發(fā)明的實施例的容器的這些和其它技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的。因此，不需要詳細描述形成所述容器的具體步驟和條件。在2002年9月19日公開的第us2002-0131654a1號美國專利公開案中揭露了關(guān)于制造三維袋的一種方法的進一步揭露內(nèi)容，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。

在替代實施例中，子容器17可以由玻璃、熱塑性樹脂、不銹鋼、鋁或其它剛性或半剛性材料組成，使得子容器17足夠剛性以便自支撐，即它不會在自已的重量下收縮。因此，子容器17可以被使用，而不一定被放置或插入在剛性支撐殼體15中。

還應(yīng)理解，每個子容器17可被制造成具有實際上任何所需大小、形狀和配置。例如，子容器17可以形成為具有大小為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。子隔室50的大小也可以在上述容積中的任何兩個之間的范圍內(nèi)。雖然子容器17可以是任何形狀，但是在一個實施例中，每個子容器17被特別地配置成與支撐殼體15的腔室30互補或基本上互補(見圖1)。在一些實施例中也可以期望，當(dāng)子容器17被容納在腔室30內(nèi)時，子容器17至少大體均勻地由支撐殼體15支撐。

現(xiàn)在返回到圖2，導(dǎo)管13在子容器17a與17b之間延伸，以促進子容器17之間的流體連通。更具體來說，每個導(dǎo)管13在子容器17a的混合區(qū)31與子容器17b的沉淀區(qū)33之間或在子容器17a的沉淀區(qū)33與子容器17b的混合區(qū)33之間延伸，以促進區(qū)31和33之間的流體連通。因此，設(shè)置在子容器17a的混合區(qū)31a內(nèi)的流體樣品可以經(jīng)由導(dǎo)管13a流入子容器17a的沉淀區(qū)33c中，且反之亦然。導(dǎo)管13可以從子容器17的外壁55的側(cè)向和/或徑向延伸。

然而，將會了解，導(dǎo)管13還可以包括沉淀區(qū)。在一些實施例中，導(dǎo)管13及其對應(yīng)相鄰沉淀區(qū)33可以包括單個沉淀區(qū)。因此，在至少一些實施例中，流體處理系統(tǒng)10可以包括多個交替的混合區(qū)與沉淀區(qū)。

每個導(dǎo)管13具有在第一端152與對置的第二端154之間延伸的內(nèi)表面150。內(nèi)表面150限定流體流過導(dǎo)管13的流體路徑156。在一些實施例中，導(dǎo)管13的流體路徑156可以包括至少一部分沉淀區(qū)。導(dǎo)管13可以由剛性、半剛性和/或柔性材料構(gòu)成。例如，在一些實施例中，導(dǎo)管13(或其部分)可以包括剛性材料，例如玻璃、聚合物、塑料或樹脂材料，其自支撐以保持結(jié)構(gòu)形式或配置。在其它實施例中，導(dǎo)管13可以包括柔性材料，使得導(dǎo)管13可以折疊、彎曲或以其它方式收縮而無塑性變形。例如，導(dǎo)管13可以包括柔性管或軟管。導(dǎo)管13也可以由聚合物片或膜形成，例如與上述關(guān)于子容器17所論述的材料相同的材料。在一些實施例中，導(dǎo)管13的一部分可以由剛性材料形成，而另一部分可由柔性材料形成。

導(dǎo)管13可以是圓柱形，如所說明。然而，導(dǎo)管13也可以具有除圓形以外的橫向橫截面配置，例如卵形、橢圓形、多邊形或具有其它幾何形狀或其它非彎曲配置。導(dǎo)管13也可以沿其長度改變配置。例如，導(dǎo)管13的對置端可以是圓柱形的，而中心部分具有正方形、矩形、多邊形或其它配置，其具有一個或多個平坦側(cè)面到兩個或更多個對置的平坦側(cè)面，用于附接、對準或以其它方式與一個或更多個聲學(xué)沉淀器16嚙合。本文還涵蓋基本上或完全非彎曲(例如，正方形等)導(dǎo)管13。

在至少一個實施例中，導(dǎo)管13可以提供足夠剛性的至少一個表面(或其部分)，使得在所述位置處的導(dǎo)管的橫向橫截面在流體純化系統(tǒng)10的操作條件下不改變。使用聲波需要精確的配置和校準，以便在駐波節(jié)點處實現(xiàn)主動液滴聚結(jié)，并最終實現(xiàn)相沉淀或分離。當(dāng)通過柔性或半柔性材料施加聲波時，可能導(dǎo)致不一致的結(jié)果。另外，導(dǎo)管13(的至少一部分)的剛性性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和/或配置允許一個或多個聲學(xué)沉淀器16穩(wěn)定地安裝、連接和/或附接到其上。

導(dǎo)管13的直徑、長度、寬度、橫截面或其它合適的測量值也可以從一個實施例到另一實施例變化。例如，在一些實施例中，導(dǎo)管13可以具有小于30cm、小于25cm、小于20cm、小于15cm、小于12cm、小于10cm、小于7cm、小于5cm、小于2cm、小于1cm、介于0.5cm與30cm之間、介于1cm與20cm之間、介于5cm與18cm之間或介于10cm至15cm之間的最大直徑。在一些實施例中，導(dǎo)管13可以具有大于30cm(例如，35cm、40cm、45cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、1m、2m、5m、10m等)的最大直徑。此外，在至少一個實施例中，導(dǎo)管13的直徑可以沿其長度改變。

在一些實施例中，導(dǎo)管13的大小或直徑被選擇為使聲波對導(dǎo)管13內(nèi)的流體的功效最佳化。導(dǎo)管過大可能降低由聲波產(chǎn)生的沉淀的效率。導(dǎo)管過小可能引起湍流，并妨礙液滴在聲波中的截留。將會理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，在其它實施例中，對圓形或圓柱形實施例中的直徑的提及可以被解釋為長度、寬度、橫截面或其它適當(dāng)?shù)臏y量值。雖然導(dǎo)管13可以是任何所需長度，但導(dǎo)管13通常具有在約10cm到約100cm之間的范圍內(nèi)的長度，更優(yōu)選為約20到約60cm。也可以使用其它長度。

導(dǎo)管13可以各種不同的方式連接到子容器17。在所描繪的實施例中，具有延伸通過其的開口134的端口132(例如端口132a和132b)可以安裝在子容器17a和17b的所需位置，以便與混合區(qū)31和沉淀區(qū)33連通。端口132可以包括任何類型的管狀配件，例如常規(guī)的倒鉤端口、管端口等，其可以例如通過焊接、粘合劑或其它傳統(tǒng)技術(shù)連接到子容器17，并且導(dǎo)管13通常通過壓配、摩擦配合、螺紋連接、壓接、夾持等連接到所述端口。端口132通常包括管狀桿柄，其具有連接到子容器17的徑向環(huán)繞的凸緣。延伸穿過桿柄的開口134可以是圓形的或具有多邊形、卵形、不規(guī)則或其它橫向橫截面?；蛘?，導(dǎo)管13的對置端可以例如通過焊接、粘合劑等直接連接到子容器17。

鑒于上述情況，容器組合件12限定了樣品純化隔室136。隔室136包括子容器13a的子隔室50a、子容器13b的子容器50b和每個導(dǎo)管13的流體路徑156。

容器組合件12進一步包含多個端口51，其具有延伸穿過其中的開口，并且設(shè)置在與子隔室50流體連通的每個子容器17上。在所描繪實施例中，每個端口51包括配件，例如倒鉤端口、管端口或其它常規(guī)端口，其連接所述子容器17以便與子隔室50連通。端口51可以具有與端口132相同的配置。任何數(shù)目的端口51可以在任何所需數(shù)目個位置安裝在子容器17上，例如上端56、下端57和/或沿著側(cè)壁55。端口51可以與剛性支撐殼體15(見圖1)上的開口46對準，使得可以容易地接近端口51。

端口51可以具有相同的配置或不同的配置，并且可以用于各種不同的目的。例如，端口51可以用于將待處理的液相輸送到子容器17中，并且用于從子容器移除處理后的液相。例如，位于子容器50a的上端56的端口51a可以包括第一入口，而位于子容器50b的上端56的端口51b可以包括第一出口。

同樣，位于子容器50a的下端57處的端口51c可以包括第二入口，而位于子容器50b的下端56的端口51d可以包括第二出口，所述入口和出口全部與樣品純化隔室136處于流體連通。然而，應(yīng)了解，入口、出口和/或其它端口不需要位于上端56和/或下端57處。例如，某些端口51可以位于一個或多個中間位置處(例如，沿側(cè)壁55)。因此，端口51可用于將要處理的液相直接輸送到相混合和/或相沉淀區(qū)。端口51還可以用于將例如介質(zhì)、培養(yǎng)物、混合物、試劑和/或其它組分的其它流體輸送進出樣品純化隔室136。

端口51還可以用于將一個或多個探針耦合到子容器17。例如，端口51可以用于耦合探針，例如溫度探針、ph值探針、溶解氧探針等。在至少一個實施例中，端口51可以包含限定延伸穿過其中的通道97的桿柄93，并且具有環(huán)繞所述桿柄且從其徑向向外突出的安裝凸緣96。安裝凸緣96可以焊接或以其它方式緊固到子容器17。

在一個實施例中，噴射器54可以安裝在子容器17a的上端和/或下端，用于將相液噴射到子容器17a中。噴射器54可以包括燒結(jié)、穿孔、透氣或其它常規(guī)的噴射器，其將在相液體被施配到子容器17a上時使相液體分散或“起泡”，例如，將相液體以小液滴或氣泡施配到子容器17a中。當(dāng)所關(guān)注分子更有效地從第一級移動到第二級時，較小的液滴可以增大純化速度。不受理論的束縛，小液滴的高表面積與體積比可以提高分子轉(zhuǎn)移的效率。因此，在一個實施例中，噴射器54可以包括通向樣品純化隔室136的第一和/或第二相入口。

在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揭露了噴射器54的實例以及它們?nèi)绾慰捎糜诒景l(fā)明的實施例中，其各自的全部揭露內(nèi)容以具體引用方式并入本文中。

樣品純化隔室136可以密封封閉，并且容器組合件12例如通過輻射滅菌，使得其可以用于處理無菌流體。在使用期間，如圖1所描繪，容器組合件12可以設(shè)置在支撐殼體15的腔室30內(nèi)，使得導(dǎo)管13敞開地露出并在支撐殼體15a與b之間延伸。容器組合件12隨后可以在一次使用之后被棄置，接著用新的容器組合件代替。然而，在至少一個實施例中，容器組合件12可以多于一次地用于流體處理，接著從支撐殼體15移除以進行棄置。還將了解，容器組合件12也可以是可重復(fù)使用的和/或由可洗滌和/或可滅菌的材料構(gòu)成。

屏蔽元件

屏蔽元件61可以設(shè)置在子容器17的子隔室50內(nèi)。屏蔽元件61可以用于各種功能目的并且具有各種結(jié)構(gòu)配置。例如，如圖2所示，屏蔽元件61可以輔助混合區(qū)31與沉淀區(qū)33之間的分離，并且至少部分地控制流體樣品在容器組合件12內(nèi)的流動。在下面論述的其它實施例中，屏蔽元件61可以輔助混合區(qū)31之間的分離。屏蔽元件61還可以經(jīng)配置以促進在一個或多個方向上的流體流動和/或限制容器組合件12內(nèi)的一個或多個不同方向上的流體流動。

屏蔽元件61可以包括擋板、屏障或其它湍流鎮(zhèn)定或流體阻擋元件。在一個實施例中，沉淀區(qū)33包括由至少一個屏蔽元件61限定并且無直接設(shè)置在其中的混合元件或者直接混合其中的流體的混合元件的子隔室50或樣品純化隔室136的一部分。沉淀區(qū)33可以限定在兩個屏蔽元件61之間、一個屏蔽元件與子容器17的壁之間，或屏蔽元件61與子隔室50或樣品純化隔室136內(nèi)的某一其它結(jié)構(gòu)之間。

同樣，混合區(qū)31包括由至少一個屏蔽元件61限定并具有直接設(shè)置在其中的混合元件或直接混合流體的混合元件的子隔室50或樣品純化隔室136的一部分?；旌蠀^(qū)31可以限定在兩個屏蔽元件61之間，一個屏蔽元件和子容器17的壁之間，或屏蔽元件61與子隔室50或樣品純化隔室136內(nèi)的一些其它結(jié)構(gòu)之間。在此和本文揭露的其它實施例中，可以了解，可以使用任何數(shù)目的混合區(qū)和沉淀區(qū)。例如，樣品純化系統(tǒng)可能已經(jīng)是2和60個混合區(qū)和沉淀區(qū)(每個)，但更通常地在2與20之間或2與10之間。也可以使用其它數(shù)目。

結(jié)合屏蔽元件61的鎮(zhèn)靜影響或屏障效果，沉淀區(qū)33中的混合元件的缺乏可以允許流體樣品在沉淀區(qū)33內(nèi)沉淀。在一個實施例中，導(dǎo)管13內(nèi)的流體路徑156可以被認為是沉淀區(qū)，其是獨立的或可以與沉淀區(qū)33組合以形成較大的沉淀區(qū)。例如，流體路徑156也可以通過其大小或配置和/或通過在導(dǎo)管13的開口處或附近放置較小的屏蔽元件61來防止混合元件的攪動影響。因此，在一些實施例中，沉淀區(qū)可以包括沒有或不含混合元件84的子隔室50的一部分和/或?qū)Ч?3的流體路徑156的至少一部分。在其它實施例中，導(dǎo)管13的流體路徑156可以被認為是與沉淀區(qū)33或混合區(qū)31分離。

轉(zhuǎn)到圖6a到6e，屏蔽元件61可以包括具有延伸到周界邊緣142的對置面138和140的主體71。主體71可以包括面板，其中對置面138和140基本平坦并且基本上彼此平行。在其它實施例中，面138和140不需要是平坦的，而是可以被輪廓化或者以其它方式配置或者具有連接到其上的部件來增強阻尼或混合。一個或多個隔開的開口67在面138與140之間延伸，以允許流體通過。在至少一個實施例中，開口67可以根據(jù)流體混合物中的輕相與重相的比率來確定大小，以便完成或?qū)崿F(xiàn)對容器組合件12內(nèi)的混合物(或其相)的流動的控制。

屏蔽元件61還可以包含一個或多個額外開口65，用于在其中容納混合器系統(tǒng)18的至少一部分。例如，如下面更詳細地論述，具有延伸穿過其中的開口65的可旋轉(zhuǎn)輪轂63可以在中心安裝在主體71上。軸承可以定位在輪轂63與主體71之間，以準許輪轂63自由旋轉(zhuǎn)。

屏蔽元件61可以由剛性、半剛性或柔性材料形成，并且可以制成任何合適的大小。例如，所述材料可以是自支撐的金屬、玻璃、塑料等。在其它實施例中，屏蔽元件61可以由柔性聚合物片或膜構(gòu)成，例如用于形成如上所述的子容器17的那些聚合物片或膜。在至少一個實施例中，屏蔽元件61包括圓形盤，其經(jīng)配置和定大小成緊密地配合在子隔室30內(nèi)。因此，屏蔽元件61的直徑可以等于或基本上相同于子隔室30(或其子容器)的直徑。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，屏蔽元件61也可以具有比容器12更小或更大的直徑。在至少一個實施例中，屏蔽元件61可定位于導(dǎo)管13的開口內(nèi)或鄰近于所述開口(見圖2)。因此，屏蔽元件61還可以具有等于、大于、小于或基本上類似于導(dǎo)管13的直徑的直徑。

屏蔽元件61通常通過焊接到子容器17上來緊固到所述子容器。例如，周界邊緣142可以焊接到子容器17的內(nèi)表面上，或者子容器17可以形成為離散的區(qū)段，所述區(qū)段焊接到鄰近于周界邊緣142的屏蔽元件61的對置面138和140。也可以使用其它附接技術(shù)。

屏蔽元件61的開口67可以包括主體71中的孔、孔隙和/或空隙。例如，屏蔽元件61a可以包含開口67a，其包括主體71中的小的孔狀開口，而屏蔽元件61b可以包括大于開口67a的開口67b。屏蔽元件61c可以包括圓形開口67c，且屏蔽元件61d可以包括新月形開口67d和67e。因此，開口67可以全部具有相同的大小和形狀，或者可以是不同的大小和/或形狀。與其它開口67一樣，開口67d可以具有與其對準或設(shè)置在其中的過濾器69，例如篩網(wǎng)、擋板、過濾器等，其可經(jīng)配置以減少或抑制流過開口67d的流體流動。

開口67可以定位或設(shè)置在主體71中或周圍的任何合適位置。例如，開口67可以圍繞主體71的外圍邊緣而定位，鄰近于主體71的中心，或者在另一合適的位置或地點?？梢耘c每個或選擇開口67相關(guān)聯(lián)地使用護罩，以進一步屏蔽沉淀區(qū)33免受由混合區(qū)31中的混合元件84產(chǎn)生的湍流影響。例如，可以將護罩施加到一個或多個開口67以防止或減慢第一和第二流體的混合區(qū)被吸入三個或四個流體的相應(yīng)出口，如下面進一步詳細論述。護罩也可以應(yīng)用于在沉淀區(qū)內(nèi)保持三層或四層較厚或較高密度的流體層，以改善流體一和二的混合物沉淀到三和四流體中，或在其間轉(zhuǎn)移產(chǎn)物或污染物分子。

例如，如圖17a到17c所示，屏蔽元件61k包括具有覆蓋一個或多個開口67f或與之相關(guān)聯(lián)的一個或多個護罩73的主體71。護罩73可以經(jīng)配置以進一步屏蔽沉淀區(qū)33免受由混合區(qū)31中的混合元件84產(chǎn)生的湍流影響。例如，圖17b說明護罩73a，其具有限定通道173a且與開口67f對準的管狀桿柄171a。桿柄171a從緊固到主體71的第一端180和對置的第二端182延伸。多個徑向隔開的開口181在第二端182處側(cè)向延伸穿過桿柄171a。

護罩73a進一步包含具有頂部184a和從其突出的環(huán)形圍堰179a的帽蓋175a。頂部184a緊固到桿柄171a的第二端182上，以封閉其中的通道173a。圍堰179a從頂部184a在其周界邊緣處朝向主體71突出。圍堰179a與桿柄171a隔開，但是突出經(jīng)過開口181，使得通過開口181的流體必須在圍堰179a附近行進才能上升。在此配置中，護罩73a在相鄰的混合區(qū)與沉淀區(qū)之間形成屏蔽。此外，通過開口67f進入的湍流可以通過側(cè)向穿過開口181并隨后圍繞圍堰179a離開護罩73a而被迫改變方向以得以鎮(zhèn)靜。

圖17c說明護罩73b的替代實施例。具體來說，護罩73b包括具有通道173a但側(cè)向開口181已經(jīng)被移除的桿柄171a。帽蓋175b包含從桿柄171a的第二端182豎立的支腿186、從支腿186延伸并越過桿柄171a的第二端182的頂部184b以及與桿柄171a隔開但從頂部184b的周界經(jīng)過桿柄171a的第二端182向后朝向主體71突出的圍堰179b。再次，護罩73b在相鄰的混合區(qū)與沉淀區(qū)之間形成屏蔽。此外，通過開口67f進入的湍流可以通過沿著通過護罩73b的彎曲路徑行進而被迫改變方向而得以鎮(zhèn)靜。應(yīng)了解，護罩73可以具有各種不同的配置，每個配置形成流體可以流過的非線性流動路徑。

如圖18所說明，替代的屏蔽元件611可以包括一個或多個(垂直)圍堰179c、179d(例如，從其一個或多個表面延伸)。圍堰179c可以從上表面屏蔽元件611延伸(向上)，和/或圍堰179d可以從屏蔽元件611的下表面延伸(向下)。圍堰179c、179d可以具有從屏蔽元件611的第一側(cè)延伸到屏蔽元件611的第二側(cè)或朝向所述第二側(cè)延伸的長度，并且可以包括任何合適的高度。例如，圍堰179c、179d可以完全延伸穿過屏蔽元件611的一部分(例如，使得圍堰197c、179d對應(yīng)于圓形屏蔽元件611的割線(secantline或cord))。因此，當(dāng)屏蔽元件611設(shè)置在容器12a內(nèi)時，圍堰179c、179d可以(整個)延伸穿過容器的一部分(例如，從側(cè)壁的第一部分到側(cè)壁的第二部分)。因此，圍堰179c、179d可以包括(部分)屏障。圍堰179c、179d也可以延伸穿過非圓形容器12a。

在至少一個實施例中，圍堰179c、179d的高度可以高達屏蔽元件61l和相鄰屏蔽元件之間的距離的大約一半。例如，如圖18所說明，屏蔽元件611可以分離一段距離。因此，在某些實施例中，圍堰179c、179d的高度可以對應(yīng)于或小于或等于分離距離的50％。在至少一個實施例中，圍堰179c、179d可以在(已聚結(jié)和/或正聚結(jié)，重或輕)相流過圍堰179c上(或在圍堰179d下)之前迫使所述相在圍堰179c、179d之后匯集以便分別通過開口67g或67h而增強沉淀。具體來說，開口67g可以包括用于輕相的向上流動路徑開口，和/或開口67h可以包括用于重相的向下流動路徑開口。與其它小的分散相液滴相比，聚結(jié)相的匯集可以允許小的分散相液滴與大的匯集體更容易地聚結(jié)。

圍堰179c、179d可以向上或向下定向。在至少一個實施例中，圍堰179c、179d可以被定向以引起分散相的匯集或收集。因此，如果分散相是輕(較輕)或較低密度的相，那么圍堰179d可以向下定向，使得聚結(jié)的輕相體被截留在圍堰179d后面，直到聚結(jié)的輕相的質(zhì)量、大小和/或量超過圍堰179d的高度。一旦聚結(jié)的輕相的質(zhì)量、大小和/或量超過圍堰179d的高度，那么聚結(jié)的輕相可以開始圍繞或環(huán)繞(例如，在下方)圍堰179d流動(逆流)以便通過開67g?；蛘?，重分散相可以在向上定向的圍堰179c后面的匯集體中聚結(jié)，直到其流過其頂部并通過開口67h。類似地，圍堰179c、179d可以被定向以便引起連續(xù)相的匯集或收集，無論是較輕還是較重。應(yīng)理解，圍堰179c、179d還可以從容器12a的一個或多個表面(例如，相鄰的出口端口51d、51d)延伸。

如圖18進一步說明，一個或多個垂直定向的屏蔽元件61m、61n可以從屏蔽元件611和/或容器12a的一個或多個表面延伸。例如，屏蔽元件61m可以從上表面屏蔽元件611(向上)和/或從容器12a的底部內(nèi)表面(向上)延伸。類似地，屏蔽元件61n可以從下表面屏蔽元件611(向下)和/或從容器12a的上部內(nèi)表面(向下)延伸。與在垂直分離的混合區(qū)與沉淀區(qū)之間包括和/或提供擋板的屏蔽元件611不同，屏蔽元件61m、61n包括和/或在水平分離的混合區(qū)與沉淀區(qū)之間提供擋板。

屏蔽元件61m、61n可以至少部分地(垂直和/或水平地)分開足以形成開口67i的距離。因此，混合(相)樣品(例如，在混合區(qū)31i內(nèi))可以被引導(dǎo)通過開口67i(例如，進入沉淀區(qū)33m)。在一些實施例中，開口67i并不否定屏蔽元件61m、61n的功能。例如，屏蔽元件61m、61n的配置、定向和/或位置可以維持屏蔽和/或阻擋效果(例如，在混合區(qū)31i與沉淀區(qū)33m之間)。因此，聚結(jié)和/或沉淀相樣品(例如，在沉淀區(qū)33m中)可以屏蔽湍流和/或旋動(例如，通過混合元件85和/或在混合區(qū)31i中產(chǎn)生)。屏蔽元件61m、61n還可以抑制和/或基本上防止聚結(jié)和/或沉淀相樣品(例如，在沉淀區(qū)33m中)流過屏蔽元件61m、61n和/或通過開口67i(例如，(回)到混合區(qū)31i中)。

混合器系統(tǒng)

現(xiàn)在返回到圖1，流體純化系統(tǒng)10可以包含混合器系統(tǒng)18?；旌掀飨到y(tǒng)18可以被設(shè)計或配置成用于混合和/或懸浮(或經(jīng)配置以和/或可操作以混合和/或懸浮)容器組合件12內(nèi)的流體。具體來說，混合器系統(tǒng)18可以主動地分散第一相的液滴通過周圍的第二相。在至少一個實施例中，可以設(shè)計或配置混合器系統(tǒng)18以減小液滴大小以增大純化速度和/或效率。例如，較小的液滴大小可以增大所關(guān)注分子從第一相到第二相的的轉(zhuǎn)移速率。

混合器系統(tǒng)18可以包含一個或多個驅(qū)動馬達組合件59，其經(jīng)由一個或多個托架或其它支撐部件53安裝在支撐殼體15上或者耦合到所述支撐殼體。然而，在替代實施例中，驅(qū)動馬達組合件59可以安裝在鄰近于支撐殼體15(未示出)的單獨結(jié)構(gòu)上。

如將在下面進一步詳細論述的，混合器系統(tǒng)18還可以包含一個或多個混合器組合件78(例如，耦合到、至少部分地設(shè)置在和/或突出到子隔室50內(nèi))和一個或多個驅(qū)動軸(例如，與驅(qū)動馬達組合件59介接和/或從所述驅(qū)動馬達組合件延伸)。如下面將進一步詳細論述，混合器系統(tǒng)18的一些其它組件也可以至少部分地設(shè)置在容器組合件12中。例如，圖2說明混合器系統(tǒng)18的部分可以設(shè)置在容器組合件12(或其子隔室50)內(nèi)，而其它組件可以設(shè)置在容器組合件12(或其子隔室50)的外部。

圖4和5說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的示范性混合器系統(tǒng)18的組件。混合器系統(tǒng)18可用于混合和/或懸浮容器每個混合區(qū)31內(nèi)的流體、混合物或溶液。如圖4a所描繪，混合器系統(tǒng)18通常包括驅(qū)動馬達組合件59、混合器組合件78和驅(qū)動軸72，下面將詳細論述其中的每一個。

驅(qū)動馬達組合件59包括驅(qū)動馬達70。在一些實施例中，驅(qū)動馬達組合件59包括殼體60，殼體具有頂表面62和對置的底表面64，開口66在表面62與64之間延伸穿過殼體60。管狀馬達座68可旋轉(zhuǎn)地緊固在殼體60的開口66內(nèi)。驅(qū)動馬達70可以安裝到殼體60并且與馬達座68嚙合，以便促進馬達座68相對于殼體60的選擇旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動馬達組合件59可經(jīng)配置以借助于驅(qū)動軸72與混合器組合件78介接。某些實施例還可以包含墊圈、密封件、環(huán)、墊片和/或用于耦合和/或操作驅(qū)動馬達組合件59或其驅(qū)動馬達70的任何其它必需組件。

混合器組合件78可以包括細長的管狀連接器80，其具有緊固到其一端或兩端的旋轉(zhuǎn)組合件82和緊固到或沿著連接器80的一個或多個混合元件84。管狀連接器80可包括自支撐的剛性材料，但更通常由可以在無塑性變形的情況下折疊的柔性管制成。在至少一個實施例中，細長管狀連接器80可以包括在混合元件84和/或屏蔽元件61的對置側(cè)之間延伸并連接到混合元件84和/或屏蔽元件61的對置側(cè)的多個單獨的細長管狀連接器部分。在其它實施例中，細長管狀連接器80可以包括通過混合元件84和/或屏蔽元件61的單一部件。例如，管狀連接器80可以穿過或連接在每個屏蔽元件61的輪轂63的對置側(cè)上(圖6a)。也可以使用其它附接方法。

如圖4b進一步說明，混合器組合件78的旋轉(zhuǎn)組合件82可以包括外殼86和在中心延伸穿過外殼86并且可旋轉(zhuǎn)地耦合到其上的管狀輪轂88?？梢栽谕鈿?6與管狀輪轂88之間形成一個或多個動態(tài)密封件，使得可在其間維持無菌密封。與靜態(tài)密封件相比，動態(tài)密封件允許密封的配合表面之間的相對運動。明確地說，動態(tài)o形環(huán)密封件可以應(yīng)用于本文所述的各種各樣的實施例。其它動態(tài)密封件包含但不限于往復(fù)式密封件、浮動氣動活塞密封件、旋轉(zhuǎn)密封件、振蕩密封件等。在一些實施例中，一個或多個軸承也可設(shè)置在外殼86與管狀輪轂88之間。旋轉(zhuǎn)組合件82(或其外殼86)可以緊固到子容器17，使得與輪轂88耦合的管狀連接器80延伸到容器12的隔室50中(見圖2)。

在至少一個實施例中，旋轉(zhuǎn)組合件82可以緊固到子容器17的上端56和下端57，其中管狀連接器80的對置端連接到其輪轂88(圖2)。因此，連接器80可以在子容器17的對置端之間延伸。或者，旋轉(zhuǎn)組合件82只能連接到上端56(其中連接器80耦合到上端)。因此，連接器80的對置端設(shè)置在與下端57隔開的子容器17內(nèi)。(圖4a)。

混合元件84可以用于各種功能目的并且具有各種結(jié)構(gòu)配置。例如，說明性的混合元件84可以至少部分地控制子容器17內(nèi)的流體樣品的流動?；旌显?4可經(jīng)配置以促進一個或多個方向的流動和/或限制一個或多個不同方向的流動。混合元件84還可以將多種流體、樣品、液體、相、混合物等攪拌、乳化、混合、組合和/或摻合在一起。

混合元件84可以包括具有安裝在其上的更多葉輪葉片或翅片之一的葉輪?；旌显?4進一步包含當(dāng)旋轉(zhuǎn)時可以混合的任何其它結(jié)構(gòu)，例如槳葉、肋片、翼片等?；旌显?4可以沿著連接器80設(shè)置和/或隔開，使得混合元件84設(shè)置在容器組合件12的每個混合區(qū)31內(nèi)，并且不設(shè)置在任何沉淀區(qū)33內(nèi)。例如，圖2說明連接到容器12的隔室50內(nèi)的連接器80的多個混合元件84。混合元件84被限制在混合區(qū)31并且通過屏蔽元件61與沉淀區(qū)33分離。圖2還說明在分別連接到容器12的上壁和下壁的上部與下部旋轉(zhuǎn)組合件82之間延伸的連接器50。另一方面，圖4a說明從上部旋轉(zhuǎn)組合件82延伸并且在下部混合元件84處終止的連接器80。連接器80可延伸穿過一個或多個屏蔽元件61中的開口65。

如圖4b所示，例如，混合元件84可以全部具有相同的大小。在替代實施例中，混合元件84可以具有多個大小(例如，較小和/或較大的混合器元件)。在至少一個實施例中，例如，給定相同的混合速度，較小的混合器元件比較大的對應(yīng)物施加較少的混合能量。因此，盡管所有混合器元件可以按相同的速度旋轉(zhuǎn)，但是每個混合區(qū)31的混合能量的量可以根據(jù)設(shè)置在其中的混合元件84的大小而變化。

在至少一個實施例中，較大的混合器元件可以包含在最接近連續(xù)相和/或分散相入口和/或出口的混合區(qū)中。在其它實施例中，較小的混合器元件可以包含在最接近連續(xù)相和/或分散相入口和/或出口的混合區(qū)中。一些實施例可以包含沿著連續(xù)相和/或分散相的(逆流)流動路徑的混合元件的大小的逐漸增大和/或減小。其它實施例可以包含沿著連續(xù)相和/或分散相的(逆流)流動路徑增大接著減小或減小接著增大的混合元件。

在一些實施例中，混合元件84可以包括一個或多個旋轉(zhuǎn)部件、振蕩部件、振動部件、攪拌部件、搖晃部件和/或超聲學(xué)處理部件。例如，混合元件84可以包括垂直攪拌(或上下脈動)多孔板。或者，混合元件84可以包括平坦的旋轉(zhuǎn)盤。因此，將會了解，混合元件84可以包括任何合適的混合構(gòu)件(例如，本領(lǐng)域已知的和/或與液-液萃取兼容)。如下面進一步詳細論述，例如水性兩相樣品的混合可以形成兩種不混溶相的乳液、懸浮液或其它流體混合物?；旌峡梢燥@著增大兩相之間的接觸面的表面積與體積比，以增強所關(guān)注分子從一相到另一相的轉(zhuǎn)移。實際上，在一些實施例中，劇烈混合可以通過進一步降低一個或多個相的表面積與體積比和/或平均液滴大小而進一步提高有效轉(zhuǎn)移。然而，劇烈混合也可以形成可能被截留在另一相的聚結(jié)體中的一個或多個相的微滴。在某些實施例中，相反相的微滴污染可以增大雜質(zhì)或污染物的濃度和/或降低所關(guān)注分子的產(chǎn)率。因此，混合速度可以是實現(xiàn)許多結(jié)果的嚴格控制的參數(shù)。

管狀連接器80經(jīng)配置以在其中容納驅(qū)動軸72的至少一部分。如圖4a和4b所說明，驅(qū)動軸72可以包括頭部74和軸部76，其連接在一起或整體形成為單件。驅(qū)動軸72的一部分(例如，頭部74)可以經(jīng)配置以穿過驅(qū)動馬達組合件59的馬達座68(并且因此穿過殼體60)。圖4b說明頭部74可以包含與旋轉(zhuǎn)組合件82的輪轂88嚙合的驅(qū)動部分90。類似地，驅(qū)動軸72包含沿其長度的一個或多個驅(qū)動部分91a-c，其通過形成鍵配嚙合而分別嚙合混合元件84a、84b、84c。即，驅(qū)動部分90和91具有多邊形或其它非圓形配置，其被容納在輪轂88和混合元件84內(nèi)的互補通道內(nèi)。也可以使用其它附接機構(gòu)。圖4b還說明連接器80可以包括具有分別連接到其上和/或設(shè)置在其間的混合元件84a、84b、84c的連接器部分80a、80b和80c(例如，在界面或連接點35處)。

在驅(qū)動軸72嚙合混合元件84和輪轂88的情況下，牽引軸72的旋轉(zhuǎn)促進輪轂88、管狀連接器80和混合元件84相對于外殼86、子容器17和屏蔽元件61的旋轉(zhuǎn)?；旌掀飨到y(tǒng)18還可以包含用于將驅(qū)動軸72緊固到馬達座68的帽蓋81和用于覆蓋帽蓋81的罩蓋83。

在使用期間，具有緊固到其上的混合器組合件78的容器組合件12可以如上所述地定位在支撐殼體15的腔室30內(nèi)。接著旋轉(zhuǎn)組合件82的殼86可移除地連接到驅(qū)動馬達組合件59的殼體60的底表面64(例如，使得輪轂88與馬達座68對準)。接著，驅(qū)動軸72的遠端可以通過馬達座68、通過旋轉(zhuǎn)組合件82的輪轂88，并通過管狀連接器80向下推進，使得驅(qū)動軸72與每個混合元件84嚙合。在此組合件中，驅(qū)動馬達59的啟動導(dǎo)致驅(qū)動軸72的旋轉(zhuǎn)，這又導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)混合元件84。

在驅(qū)動軸72完全通過馬達座68，且驅(qū)動軸72的頭部74嚙合馬達座68的情況下，驅(qū)動馬達59可被啟動以促進馬達座68的旋轉(zhuǎn)。馬達座68的旋轉(zhuǎn)又促進驅(qū)動軸72的旋轉(zhuǎn)，其促進輪轂88、連接器80和混合元件84的旋轉(zhuǎn)?；旌显?4的旋轉(zhuǎn)促進了流體在容器組合件12的子隔室50內(nèi)的混合和懸浮。關(guān)于混合器系統(tǒng)18、其操作以及其替代實施例的進一步揭露內(nèi)容在2011年8月4日公開的第2011-0188928a1號美國專利公開案中揭露，其全部揭露內(nèi)容以具體引用的方式并入本文中。

如將了解，上述實施例中的一些可以允許混合器系統(tǒng)18的某些組件被密封在容器組合件12內(nèi)。在一些實施例中，例如，容器組合件12可以具有(至少部分地)設(shè)置在其中的連接器80、混合元件84和/或屏蔽元件61。其它組件也可以設(shè)置在容器組合件12內(nèi)。將這些組件包含在容器組合件12中可以允許容器組合件12的單次使用或其它拋棄式應(yīng)用。例如，容器組合件12、連接器80、混合元件84和/或屏蔽元件61可以由低廉的、聚合的或其它一次性材料構(gòu)成或形成，使得在一次或多次使用之后棄置它們可以是成本有效且節(jié)省時間的方法。因此，在所述使用之后，驅(qū)動馬達組合件59、驅(qū)動軸72和聲學(xué)沉淀器或組合件16可以從其到容器12的附接被移除。容器組合件12也可以從殼體14(如果適用)移除，且在連接器80、混合元件84和/或屏蔽元件61仍然設(shè)置在其中的情況下棄置。

上述混合器系統(tǒng)18及其替代方案包括用于混合含于容器組合件12內(nèi)的流體(更具體來說在混合區(qū)31內(nèi))的構(gòu)件的一個實施例。在替代實施例中，可以了解，混合器系統(tǒng)18可以用各種其它混合系統(tǒng)代替。例如，在一些實施例中，混合器系統(tǒng)18可以準許混合元件的旋轉(zhuǎn)而不使連接器80旋轉(zhuǎn)。換句話說，在某些實施例中，混合元件84可以圍繞旋轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)，而連接器80和/或屏蔽元件61處于基本上固定的位置，且經(jīng)配置以維持基本上固定，和/或不可旋轉(zhuǎn)地連接到驅(qū)動軸72或混合器組合件11、驅(qū)動系統(tǒng)18、容器12和/或流體處理系統(tǒng)10的任何其它組件。

在一些實施例中，混合器系統(tǒng)18可以用傳統(tǒng)的剛性驅(qū)動軸代替，其通過動態(tài)密封件突出到容器組合件12中并且具有直接連接到其上的混合元件84。因此，驅(qū)動軸的外部旋轉(zhuǎn)促進混合元件84的旋轉(zhuǎn)，此舉將流體混合和/或懸浮在容器12內(nèi)。

如上所述，連接器80和導(dǎo)管13可以由柔性材料構(gòu)成，而子容器17可以包括柔性袋。在此實施例中，容器組合件12可以收縮，例如通過折動、滾動和/或折疊等。圖3說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的部分收縮配置的容器組合件12。在收縮實施例中，容器12的上端56與下端57接近或可以接近以允許減小容器高度。

容器組合件12的收縮可以減少使用、存放、運輸和/或運送容器組合件12的費用和/或努力。例如，在(完全)膨脹的配置中，容器組合件12的高度可以是好幾米(即，在上端56與下端57之間)。然而，可收縮實施例可以將容器12的高度降低達或大于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或更多。

圖5a和5b中描繪一種替代的混合系統(tǒng)。具體來說，圖5a描繪具有設(shè)置在其中的容器組合件17b的支撐殼體15b。已經(jīng)移除了屏蔽元件61以簡化視圖。在此實施例中，與驅(qū)動軸72一起使用的管狀連接器80已被代替為不容納驅(qū)動軸72的柔性驅(qū)動線80d。驅(qū)動線80d可由各種不同的柔性材料制成。作為實例而非限制，在一個實施例中，驅(qū)動線80d可以由例如電纜、繩索或繩子的編織材料制成。編織材料可以由具有所需強度和柔性特性的金屬、聚合物或其它材料構(gòu)成的線材制成并且可被滅菌。例如，絞線可以由不銹鋼制成。在其它實施例中，驅(qū)動線80d可以由柔性管、例如由聚合材料制成的單實心芯線、例如萬向接頭的鏈條或鏈接件的鏈接件或其它柔性或鉸鏈部件制成。

在一個實施例中，驅(qū)動線80d可以沿其中心縱向軸線彎曲至少45°、90°、180°或更大的角度，而無塑性變形。在其它實施例中，驅(qū)動線80d的至少一部分具有足夠的柔性，使得驅(qū)動線80d的柔性部分能夠圍繞其縱向軸線扭轉(zhuǎn)45°、90°、180°、360°、720°或更大的角度，而無塑性變形。

如圖5a所描繪，柔性驅(qū)動線80d的第一端200通過旋轉(zhuǎn)組合件82緊固到子容器17b的上端壁?；旌显?4安裝在柔性驅(qū)動線80d上的隔開位置。為了穩(wěn)定子容器17b的子隔室50內(nèi)的驅(qū)動線80d，側(cè)向支撐組合件402a-c沿著其長度在空間分開的位置與柔性驅(qū)動線80d耦合。每個側(cè)向支撐組合件402a-c包括具有緊固到子容器17b的側(cè)邊的第一端405和緊固到柔性驅(qū)動線80d的對置第二端407的保持組合件403。側(cè)向支撐組合件402還包含被選擇性地容納并緊固在對應(yīng)保持組合件403內(nèi)的支撐桿406(圖5b)。每個保持組合件403包括在第一端405處的與子容器17b的側(cè)邊耦合的端口配件410、在第二端407處安裝到柔性驅(qū)動線80d的接收器409以及在端口配件410與接收器409之間延伸的柔性管412。

接收器409包括內(nèi)殼體414，其通過壓接、粘合劑、夾具、扣件等牢固地固定到柔性驅(qū)動線80d。接收器409進一步包含環(huán)繞內(nèi)殼體414的外殼體416。在內(nèi)殼體414與外殼體416之間設(shè)置有例如球推力軸承、滾子推力軸承或其它類型軸承的軸承。軸承使得內(nèi)殼體414和驅(qū)動線80d相對于外殼體416同時旋轉(zhuǎn)。

多個管狀鎖定配件460安裝在支撐殼體15b上并延伸穿過支撐殼體15b。在使用期間，子容器17b容納在支撐殼體15b的腔室114內(nèi)。接著將每個端口配件410緊固到支撐殼體15b的內(nèi)部上的對應(yīng)鎖定配件460。如圖5b所描繪，每個支撐桿406包括在第一端502與對置第二端504之間延伸的線性軸500。鎖定螺紋506形成在第二端504上。鎖定臂508徑向向外從軸500突出作為第一端502。支撐桿406通常由金屬構(gòu)成，但也可以使用其它剛性或半剛性材料。

一旦每個端口配件410被緊固到支撐殼體15b內(nèi)部的對應(yīng)鎖定配件460上，每個支撐桿406就前進穿過鎖定配件460和對應(yīng)側(cè)向支撐組合件402。接著支撐桿406旋轉(zhuǎn)，從而使第二端504與接收器416的外殼體416螺紋嚙合。同時，由于鎖定臂508被容納在鎖定配件460上的鎖定槽450內(nèi)，因此第一端502牢固地嚙合鎖定配件。在此配置中，側(cè)向支撐組合件402與支撐桿406的組合將柔性驅(qū)動線80d在中心保持在子容器17b內(nèi)，但仍準許驅(qū)動線80d旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動線80d的旋轉(zhuǎn)又促進混合元件84的旋轉(zhuǎn)。

為了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動線80d，短驅(qū)動軸用于嚙合轉(zhuǎn)動組合件82的輪轂88，但不延伸到驅(qū)動線80d中。馬達組合件59(圖4a)嚙合并旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸，驅(qū)動軸又旋轉(zhuǎn)驅(qū)動線80d。上述組合件以及支撐和旋轉(zhuǎn)柔性驅(qū)動線的替代方法的更多細節(jié)

在2013年10月10日公開的第wo2013/151733號國際pct公開案中揭露，其以具體引用的方式并入本文中。

在另一實施例中，突出到容器組合件12中的混合器系統(tǒng)18的部分可經(jīng)配置以反復(fù)地升高和降低位于容器組合件12內(nèi)的混合元件84，用于混合流體。或者，磁性攪拌部件可以設(shè)置在容器組合件12的子隔室50內(nèi)，并通過設(shè)置在容器組合件12外部的磁力混合器旋轉(zhuǎn)。在另外的實施例中，突出到容器組合件12的子隔室50中的攪拌棒、槳葉等可以樞轉(zhuǎn)、打漩或以其它方式移動以混合流體。也可以使用其它混合技術(shù)。

可在本發(fā)明中使用的支撐殼體、容器組合件和混合系統(tǒng)的進一步揭露和替代實施例在以下各者中揭露：2008年6月10日頒布的第7,384,783號美國專利；2010年3月23日頒布的第7,682,067號美國專利；以及2006年9月7日頒布的第2006/0196501號美國專利公開案，其各自的全部揭露內(nèi)容以具體引用的方式并入本文中。

聲學(xué)沉淀器

圖1進一步說明附接到容器組合件12的一部分并由附接到支撐殼體15的外壁20a的支撐部件172支撐的聲學(xué)沉淀器16。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，聲學(xué)沉淀器16表示適用于本發(fā)明的實施例的任何合適的聲波發(fā)生器，并且不一定反映和/或表示這種聲波發(fā)生器的實際結(jié)構(gòu)配置。聲學(xué)沉淀器16與容器組合件12的導(dǎo)管13對準，并且經(jīng)配置以產(chǎn)生穿過其中的流體路徑156的至少一個聲波駐波。明確地說，如圖7a和7b所描繪，聲學(xué)沉淀器16包括設(shè)置在導(dǎo)管13的一側(cè)上的聲波換能器116a(與聲波反射器116b對準)和設(shè)置在導(dǎo)管13a的對置側(cè)上的聲波反射器116b。雖然聲音沉淀器16、聲波換能器116a和聲波反射器116b被說明為具有正方形外部，但是將會了解，本文還涵蓋圓柱形或其它形狀的外部。

在至少一個實施例中，當(dāng)聲波換能器116a被啟動時，其產(chǎn)生聲波，所述聲波穿過設(shè)置在導(dǎo)管13a內(nèi)的流體并到達聲波反射器116b。接著，聲波可以被聲波反射器116b偏轉(zhuǎn)或反射回經(jīng)過導(dǎo)管13a內(nèi)的流體?？梢詡鬏?周期性地)額外的聲波，直到產(chǎn)生駐波。更具體來說，通過對壓電(將電流轉(zhuǎn)換為機械位移的材料)諧振器施加特定的電壓或變化的電壓，可以按特定的諧振頻率產(chǎn)生駐波。因此，在一些實施例中，聲學(xué)沉淀器可以產(chǎn)生聲波(例如，在導(dǎo)管13a內(nèi))的節(jié)點布置，這可導(dǎo)致對準和/或增強分散相液滴的接近或結(jié)合。接著，緊密相關(guān)聯(lián)的液滴可以聚結(jié)成越來越大的相液滴或主體，直到這些主體的浮力足以誘發(fā)兩相的逆流流動。

在替代實施例中，可能不需要聲波反射器116b。例如，在一些實施例中，可以通過感測聲波換能器116a處的波的特性來控制節(jié)點布置(例如，并相應(yīng)地調(diào)整波輸出)。此外，在一些實施例中，聲學(xué)沉淀器16可以替代地或額外地設(shè)置在一個或多個沉淀區(qū)33周圍。此外，聲學(xué)沉淀器16可以可選地或另外經(jīng)由出口端口51連接到容器12(例如，使得至少部分萃取和/或純化的樣品可以利用一個或多個聲波以聲學(xué)方式沉淀在系統(tǒng)的后端和/或沉淀成(具體來說)靶分散相微滴)。

圖7a到7d描繪作為整體組件的聲波換能器116a與聲波反射器116b。然而，將會理解，這是為了簡單和清晰。在至少一個實施例中，聲波換能器116a與聲波反射器116b可以包括多個不同的組件。例如，在至少一個實施例中，聲學(xué)沉淀器16a可以包括具有多個互補的不同聲波反射器116b的多個(例如，2個、3個、4個或更多)不同的聲波換能器116a。在其它實施例中，可以將多個單獨的聲學(xué)沉淀器16a(例如，2個、3個、4個或更多)附接到每個導(dǎo)管。這些配置可以允許產(chǎn)生有益的多節(jié)點系統(tǒng)和/或更高的聚結(jié)或沉淀速度(例如，甚至在更快的進料/樣品流速下)。在至少一個實施例中，可以在單個聲學(xué)單元內(nèi)產(chǎn)生多節(jié)點系統(tǒng)。

另外，在至少一個實施方案中，個別的聲波換能器116a與聲波反射器116b中的一個或多個可以直接與導(dǎo)管13a內(nèi)的流體接觸。明確地說，一個或多個個別的聲波換能器116a與聲波反射器116b可以被定位成使得它們在導(dǎo)管13a內(nèi)或至少部分地設(shè)置在導(dǎo)管13a內(nèi)。在至少一個實施方案中，保護層可以覆蓋聲波換能器116a和聲波反射器116b中的一個或多個，以防止污染或腐蝕流體。

相比之下，在至少一個實施方案中，聲波換能器116a和聲波反射器116b可以定位在導(dǎo)管13a的外部。因此，在進入流體之前，聲波必須首先行進穿過導(dǎo)管13a壁。類似地，在被反射之前，聲波必須通過導(dǎo)管13a壁，從聲波反射器116b反射，接著通過導(dǎo)管13a壁返回。

流體樣品曝露于聲波的節(jié)點布置產(chǎn)生不同壓力的區(qū)域，其導(dǎo)致流體內(nèi)的不同相基于至少一種物理性質(zhì)(例如，兩種液體相之間的密度和/或可壓縮性差異)分離或聚結(jié)。例如，聲波可以聚集或聚結(jié)成分散相的液滴或顆粒。聚結(jié)的液滴可以具有比拖曳力更占優(yōu)勢的浮力或密度差，從而導(dǎo)致逆流流動并最終將較稠密或較高密度的相沉淀到容器組合件12或其隔室50的底部。同樣，較低密度的相可以在容器組合件12或其隔室50的頂部逆流流動并且最終沉淀在較稠密相以上。

在至少一個實施方案中，可以形成導(dǎo)致不同大小的顆粒或分子聚集在聲波內(nèi)的特定點處的多節(jié)點波。這樣，聲波可以引起、增強、增大和/或擴大一個或多個相的較小液滴到較大相體的聚結(jié)、聚集或組合。每相中的可溶性分子可以隨其對應(yīng)相向上或向下沉淀，由此完成相混合物中存在的分子的分離。流體、混合物或相中的顆?；蚍肿右部梢曰谝环N或多種分子性質(zhì)進行對準、組織、沉淀和/或分離。因此，流體處理系統(tǒng)10可以經(jīng)配置用于聲波輔助處理和/或沉淀設(shè)置在其容器12內(nèi)的流體樣品。示范性聲學(xué)分離器的進一步描述可以見于美國專利公開案us2014/0011240a1中，其全部揭露內(nèi)容以具體引用的方式并入本文中。

應(yīng)了解，聲音沉淀器16可以按各種不同的方式與導(dǎo)管13附接或?qū)?。例如，圖7b說明圖7a中所描繪的聲學(xué)沉淀器16的橫截面圖。如圖7b所說明，聲波換能器116a與聲波反射器116b可以通過附接機構(gòu)19a連接在一起，使得它們環(huán)繞導(dǎo)管13a。

圖7c說明包括聲波換能器116c和與其對置定位的對置聲波反射器116d的替代聲學(xué)沉淀器16b的橫截面圖。換能器116c與反射器116d經(jīng)由附接機構(gòu)19b連接或安裝到導(dǎo)管13a的對置側(cè)，而不彼此連接。因此，換能器116c和反射器116d不環(huán)繞導(dǎo)管13a。圖7d說明另一聲學(xué)沉淀器16c的橫截面圖，其包括聲波換能器116e和聲波反射器116f，聲波反射器116e和聲波反射器116f安裝在支撐件19c上，以便設(shè)置在導(dǎo)管13a的對置側(cè)上，但不直接連接到導(dǎo)管13。在此最后一個實施例中，聲波換能器116e和聲波反射器116f可以與導(dǎo)管13a隔開或壓抵導(dǎo)管13a。

鑒于上述情況，在一些實施例中，聲學(xué)分離器16可以被夾緊到或附接到或環(huán)繞導(dǎo)管13，使得通過導(dǎo)管13的流體通過聲學(xué)分離器(在外部)附接到的區(qū)段。在替代實施例中，導(dǎo)管13可以附接到或環(huán)繞聲學(xué)分離器16，使得通過導(dǎo)管13的流體通過聲學(xué)分離器16。因此，耦合元件或密封件可以將聲學(xué)分離器附接到分裂式導(dǎo)管13的端部。在本發(fā)明的各種實施例中，聲學(xué)分離器16還可以具有一個或多個腔室、波發(fā)生器、反射器或偏轉(zhuǎn)器等。

在至少一個替代實施例中，聲學(xué)分離器16包括聲波換能器(例如，116a)，其經(jīng)配置以感測由此產(chǎn)生的聲波的一個或多個特性。此外，由此產(chǎn)生的聲波可以根據(jù)感測的特性進行調(diào)整，以產(chǎn)生適合于本發(fā)明的實施例的聲波。因此，在至少一個實施例中(例如，通過測量壓電聲波換能器上的阻抗)，可以在無反射器的情況下驅(qū)動聲學(xué)分離器16。

不受理論的束縛，電阻與電路的施加電壓相反。在壓電材料中，例如，阻抗與壓電體的機械位移或振動相關(guān)。隨著與壓電換能器接觸的流體的粘度、密度、可壓縮性以及液滴或粒子大小或含量的變化，用于使壓電換能器振動或移位的阻抗將因此而改變。以此方式，施加到壓電換能器的電壓可以被修改以達到聲學(xué)分離器的分離能力最強時的某些諧振頻率。

此外，在至少一個實施例中，換能器可以依據(jù)(具體來說)靶分散相微滴來定位、配置、調(diào)整、修改和/或優(yōu)化。例如，一個或多個聲學(xué)分離器16可以設(shè)置在系統(tǒng)的后端，其中大部分分散相已經(jīng)從周圍的連續(xù)相中沉淀出來。具體來說，在完成一定數(shù)目的理論級(例如通過交替混合與沉淀步驟)后，大于70％、大于75％、大于80％、大于85％、大于90％、大于92％、大于95％、大于96％、大于97％或大于98％的分散相(按重量或體積計)可能已經(jīng)從混合物中沉淀出來。剩余部分(例如，至少2％、至少3％、至少4％、至少5％、至少6％、至少7％、至少8％、至少9％、至少10％或更多)作為微滴被截留在連續(xù)相中，因為系統(tǒng)參數(shù)(例如界面張力、流速、混合速度等)并不(并且在某些情況下，可能永遠不會)擺脫周圍的連續(xù)相(例如，在經(jīng)濟上相關(guān)的時間段內(nèi))。因此，后端聲學(xué)可以實現(xiàn)分散相的剩余部分的分離。同樣，聲波可以被調(diào)整到有助于增強將分散相微滴聚結(jié)成更大液滴的一個或多個特定諧振頻率(例如，通過節(jié)點共定位等)。

方法

根據(jù)某些實施例的使用樣品純化系統(tǒng)10的說明性方法可以包含：(1)提供如本文所述的樣品純化系統(tǒng)10，(2)經(jīng)由第一開口將第一流體引入系統(tǒng)，第一液體包括第一相，所述第一相具有第一密度以及具有一定量的第一分子和一定量的第二分子的多組分樣品，(3)經(jīng)由第二開口將第二流體引入所述系統(tǒng)中，所述第二液體包括第二相，所述第二相具有不同于第一密度的第二密度，(4)在系統(tǒng)的至少一個混合區(qū)中使第一液體與第二液體混合以形成混合物和/或乳液(例如，其中所述量的第一分子的至少一部分從第一相轉(zhuǎn)移到第二相)，(5)在沉淀區(qū)中向混合物的一部分施加至少一個聲波，和/或(6)允許混合物分離成第三液體和第四液體，第三液體包括第一相和所述量的第二分子的至少一部分，第四液體包括第二相和所述量的第一分子的至少一部分，至少一個聲波增強將混合物分離成第三液體和第四液體，由此純化樣品，和/或其中第一相與第二相是不混溶的。

將會了解，雖然不混溶的相在技術(shù)、分子學(xué)意義上保持獨立，但本文所用的“相分離”和類似術(shù)語是指兩相的或兩相之間的逆流流動或移動。因此，相分離包含一相或兩相的聚結(jié)，直到兩相之間的密度差足以誘發(fā)或恢復(fù)逆流。具體來說，相分離包含將較小的分散相液滴聚結(jié)成一個或多個較大的相體，直到一個或多個較大的相體的重力和/或浮力足以克服由周圍的連續(xù)相(例如，使分散相液滴或主體垂直向上或向下移動或向上或向下沉淀)施加的拖曳力，由此引起輕相和重相的逆流流動。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，本文使用的“重力”可以包含較高密度相(體)下降或沉淀在較低密度相下方和/或較低密相(體)的浮力上升在較高密度相之上。因此，“重力”和類似術(shù)語包含向下和向上的力(例如，由于重力場或力而引起)。相反，“拖曳力”、“摩擦力”和類似術(shù)語包含不一定取決于重力場或力的存在的接觸力。

圖16概述了純化包括第一液體和第二液體的樣品的方法400。方法400包括：步驟401，其中用戶混合第一液體與第二液體以形成混合物；步驟404，用戶向混合物施加聲波；以及步驟408，其中用戶允許混合物分離成第三液體和第四液體。將會了解，本文描述的其它步驟和特征可被包含并且并入本發(fā)明的某些方法實施例中。

本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和設(shè)備可以基于連續(xù)流動流體處理的原理(例如，在樣品純化系統(tǒng)中)操作。參考圖1和2，例如，可以將第一液體(包括具有第一密度的第一相和具有一定量第一分子和一定量第二分子的多組分樣品)經(jīng)由第一入口51a連續(xù)地引入容器組合件12的子容器17a中，且將第二液體(包括具有與第一密度不同的第二密度的第二相)經(jīng)由第二入口51c連續(xù)地引入容器組合件12的容器17a中。因此，第一相可以包括密度大于第二“輕相”的密度的“重相”。然而，將會了解，在適當(dāng)?shù)那闆r下，輕相(經(jīng)由第二入口51c引入容器組合件12的子容器17a中)可以是第一相，其中重相(經(jīng)由第一入口51a引入容器組合件12的子容器17a中)可以是第二相。

兩相之間的密度差可以引起兩相之間的逆流。具體來說，引入子容器17a的底端57中的輕相可以傾向于浮起或向其頂端56上升，而引入子容器17a的頂端56的重相傾向于下降到或朝向其底端57。如將在下面進一步詳細論述，此逆流流動使得相能夠通過一系列交替的混合區(qū)和沉淀區(qū)。

在說明性實施例中，第一相與第二相可以在系統(tǒng)10a的樣品純化隔室136內(nèi)反復(fù)混合和沉淀或分離，以便實現(xiàn)所述量的第一分子的至少一部分從第一相轉(zhuǎn)移到第二相(例如，同時隨第一相保持所述量的第二分子的至少一部分)。因此，混合物可以在多個交替混合區(qū)31與沉淀區(qū)33中進行處理。例如，混合物的一部分可以通過混合區(qū)31b中的混合元件84混合。混合區(qū)31b中的混合物的部分可以包括來自(上)沉淀區(qū)33b的第一相的至少一部分和來自(下)沉淀區(qū)33a的第二相的至少一部分。延伸穿過限定混合區(qū)31b的屏蔽元件61a的開口67準許第一相和第二相從相鄰的沉淀區(qū)33a、33b進入混合區(qū)31b。

在至少一個實施例中，第一入口51a和/或第二入口51c可以與混合區(qū)31b連接和/或?qū)省⑾嚓P(guān)聯(lián)和/或流體連通。因此，包括第一相的第一液體和/或包括第二相的第二液體可以連續(xù)地引入容器組合件12的混合區(qū)31b和/或其子容器17a中。在另一實施例中，第一入口51a和/或第二入口51c可以與沉淀區(qū)33b連接和/或?qū)省⑾嚓P(guān)聯(lián)和/或流體連通。因此，包括第一相的第一液體和/或包括第二相的第二液體可以連續(xù)地引入容器組合件12的沉淀區(qū)33b和/或其子容器17a中。因此，通過將一個或多個樣品入口51遠離端部而定位，相鄰上端56和/或下端57的基本上純化的樣品可能不與未純化的樣品流混合。

混合元件84可以增強和/或?qū)崿F(xiàn)至少一部分第一分子從第一相到第二相的轉(zhuǎn)移。具體來說，混合元件84可以經(jīng)配置以將第一相和第二相中的一者分散在第一相和第二相中的另一者中。例如，在一些實施例中，重相可以包括連續(xù)相，輕相可以分散到其中(例如，作為液滴)。待分散定相可以在很大程度上由第一相與第二相之間的體積比確定，其次由兩相的組合物確定。因此，混合元件84可以將重相與輕相混合，使得輕相作為(小)液滴分散在重相中，或重相作為(小)液滴分散到混合區(qū)內(nèi)的輕相中。將第一或第二相分散在第一相和第二相中的另一者中，且隨后減小通過混合元件的分散液大小增大其表面積與體積比，使得第一分子的至少一部分從第一相到第二相的轉(zhuǎn)移得到增強。

除了實現(xiàn)第一分子的至少一部分從第一相到第二相的轉(zhuǎn)移之外，在混合區(qū)31b(例如，經(jīng)過其中設(shè)置的混合元件84)混合所述混合物的一部分還可以至少部分地引導(dǎo)、促進和/或?qū)崿F(xiàn)混合物的部分流動通過導(dǎo)管13c的流體路徑156進入子容器17b的沉淀區(qū)33d。具體來說，混合的分散相液滴的大小可以足夠小，以防止輕相在混合區(qū)31b中向上浮動、逆流流動，由此防止輕相向上流動通過屏蔽元件61a的開口67。因此，混合元件84可以減小分散相的大小(例如，變成小液滴)，由此減少或抑制混合區(qū)31b中的逆流流動。因此，混合元件84可以被特別地設(shè)計和/或配置成引導(dǎo)流體流入和流出混合區(qū)31。

屏蔽元件61a還可以(至少部分地)保護或屏蔽混合物的一部分免受混合元件84產(chǎn)生的湍流或旋動影響。例如，沉淀區(qū)33b中的混合物的部分可被屏蔽免受混合元件84產(chǎn)生的混合湍流或旋動的影響。同樣，導(dǎo)管13c和/或沉淀區(qū)33d中的混合物的部分可以被屏蔽免受混合元件84產(chǎn)生的混合湍流或旋動影響。例如，導(dǎo)管13c內(nèi)的流體路徑156可以借助于其開口159的大小而被屏蔽，和/或可以具有與其相關(guān)聯(lián)的屏蔽元件(例如，擋板)。因此，當(dāng)混合物進入導(dǎo)管13c時，其可以至少部分地被屏蔽免受混合元件84(或由此產(chǎn)生的湍流)影響。

將導(dǎo)管13c內(nèi)的混合物屏蔽免受混合湍流影響準許分散相液滴聚結(jié)成較大的相體。在至少一個實施例中，聚結(jié)可以導(dǎo)致第一和/或第二相沉淀離開混合物。例如，第一相可以包括密度大于第二相的密度的連續(xù)相?；旌喜换烊芟嗫梢詫⒌诙?較)輕相分散在(較重)連續(xù)相中。另一方面，將混合物屏蔽免受流體湍流影響可以允許或準許分散相(液滴)的聚結(jié)。隨著分散的第二相液滴聚結(jié)成越來越大的主體，第二相相對于第一相的重力(例如，浮力)最終超過了第一相作用在第二相上的拖曳力。因此，(聚結(jié))的第二相的至少一部分可以上升到或連續(xù)的重的第一相的頂部或下降到其底部，由此將混合物沉淀或分離成第一相和第二相。在替代實施例中，分散相的密度可以大于連續(xù)相。

當(dāng)混合物通過導(dǎo)管13c時，如前所述，通過一個或多個聲學(xué)沉淀器16將聲波施加到混合物。通過將混合物曝露于由聲學(xué)沉淀器16產(chǎn)生的聲波駐波，可以顯著增強分散相(液滴)的聚結(jié)(例如，當(dāng)相液滴對準且在波節(jié)點中接近時)。這種聚結(jié)增強了(1)施加在分散相上的重力與(2)由連續(xù)或周圍相賦予分散相的拖曳力之間的差，且由此恢復(fù)逆流流動和可能的最終沉淀(例如，在沉淀區(qū)33d中)。在至少一個實施例中，重力可以至少部分地與拖曳力相反。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會了解，盡管參考一些實施例來提及恢復(fù)和/或誘發(fā)逆流流動，但其它實施例可以涉及增強和/或維持逆流流動。因此，聲波可以誘發(fā)原本不存在的逆流，恢復(fù)被破壞的逆流流動，防止破壞(例如，維持)現(xiàn)有的逆流流動和/或增強(增大、加強等)現(xiàn)有的逆流，這取決于本發(fā)明的具體實施例。因此，聲波可以以各種方式和/或通過各種機制促進逆流流動。

沉淀混合物接著從導(dǎo)管13c流出并進入沉淀區(qū)33d中。然而，在某些實施例中，將聲波施加到沉淀區(qū)33d中的混合物(例如，除了導(dǎo)管13c之外或替代導(dǎo)管13c)。例如，聲學(xué)沉淀器16可以圍繞沉淀區(qū)33d(例如，除導(dǎo)管13c之外或替代導(dǎo)管13c)設(shè)置和/或?qū)?。額外聲學(xué)沉淀器16可以圍繞其它沉淀區(qū)33a、33b、33c、33e設(shè)置和/或?qū)?例如，除了導(dǎo)管13a、13b、13d、13e之外或替代導(dǎo)管13a、13b、13d、13e)。在其它實施例中，聲波被施加到系統(tǒng)后端上的混合物(例如，除了導(dǎo)管13和/或沉淀區(qū)33之外，或代替導(dǎo)管13和/或沉淀區(qū)33)。例如，聲學(xué)沉淀器16可以設(shè)置和/或流體連接到一個或多個出口端口51b、51d。因此，部分純化的樣品、液體或相(例如，相鄰的上端56和/或下端57)可以曝露于聲波以進一步純化樣品。這種進一步的純化可以包括聲學(xué)聚結(jié)和/或沉淀截留在周圍連續(xù)相中的群體或一定量的分散相微滴(例如，原本可能不會在經(jīng)濟上相關(guān)的時間段內(nèi)沉淀)。此外，這種進一步的純化可實現(xiàn)大于90％、大于92％、大于95％、大于96％、大于97％、大于98％或大于99％的產(chǎn)物產(chǎn)率、純度和/或其它基準測量。

沉淀區(qū)33d至少部分地被屏蔽免受混合元件84在任何混合區(qū)、特定混合區(qū)31b、31d和/或31e中產(chǎn)生的湍流影響。具體來說，上下屏蔽元件61a分別抑制在混合區(qū)31e和31d中產(chǎn)生的湍流。被屏蔽免受流體湍流影響，混合物可以充分沉淀或分離，以允許分散相的至少一部分上升到頂部以上或頂部或下降到連續(xù)相的至少一部分的底部以下或底部。因此，較低密度相的至少一部分可以上升到沉淀區(qū)33d的頂部并且通過上屏蔽元件61a進入混合區(qū)31e中。同樣，較高密度相的至少一部分可以沉淀到沉淀區(qū)33d的底部并通過下屏蔽元件61a進入混合區(qū)31d中。重相與輕相在相反垂直方向上的此移動促成利用樣品純化隔室136的整體逆流流動。

在一些實施例中，設(shè)置在混合區(qū)31d和31e內(nèi)的混合元件84可以促進相應(yīng)相通過相應(yīng)的屏蔽元件61a并進入相應(yīng)的混合區(qū)31d、31e中。例如，在一些實施例中，混合元件84可以經(jīng)配置以從下沉淀區(qū)33向上拖曳或拉動流體和/或從上沉淀區(qū)33向下拖曳或拉動流體。因此，混合元件84可以經(jīng)配置以至少部分地引導(dǎo)或促進混合物沿著流體路徑156的流動或移動。

混合區(qū)31d和31e可各自被配置成類似于上述混合區(qū)31b。實際上，容器組合件12的每個混合區(qū)31可以經(jīng)配置以：(i)從至少一個相鄰的沉淀區(qū)33(例如借助于混合元件84)拖曳或拉動混合物的一部分；(ii)將混合物或其第一相與第二相的部分混合以實現(xiàn)一定量的第一分子從第一相轉(zhuǎn)移到第二相中，(iii)降低輕相的浮力，由此防止或抑制相通過樣品純化隔室136的不適當(dāng)移動，和/或(iv)引導(dǎo)、促進或迫使混合物通過相鄰導(dǎo)管13的流體路徑156，接著進入相鄰的沉淀區(qū)33(例如，在對置或相鄰的子容器17中)。容器組合件12的每個沉淀區(qū)33同樣能夠經(jīng)配置以：(i)從相鄰的混合區(qū)31(例如，經(jīng)由設(shè)置在其間的導(dǎo)管13)接收聚結(jié)和/或沉淀混合物；(ii)提供與相鄰混合區(qū)(例如通過屏蔽元件61)相比具有減少的流體湍流的環(huán)境；以及/或(iii)允許設(shè)置在其中的流體移動、流動和/或從其中拖曳到一個或多個相鄰的混合區(qū)31中。

將會了解，額外第一液體和/或額外第二液體可以通過位于系統(tǒng)內(nèi)各個位置的一個或多個入口添加到系統(tǒng)中。例如，在至少一個實施例中，額外第一液體和/或額外第二液體可以經(jīng)由與其流體連通的一個或多個端口直接添加到一個或多個混合區(qū)和/或沉淀區(qū)中。

還將了解，某些實施例可以包含流體混合物的部分在多個混合區(qū)31中的連續(xù)混合以及流體混合物的部分在多個沉淀區(qū)33中的連續(xù)沉淀。因此，某些實施例可以包含重復(fù)以下步驟：(i)將混合物沉淀在多個沉淀區(qū)中的第一相和第二相中；(ii)將第一相和第二相分別引向相鄰的混合區(qū)31以分別與另外的第二相和第一相混合；以及(iii)將第一相和第二相引導(dǎo)到相鄰的沉淀區(qū)33以進一步沉淀。

當(dāng)混合物通過一系列可選的混合區(qū)31和沉淀區(qū)33(例如，通過樣品純化隔室136的s形流體路徑)進行處理(即反復(fù)混合和沉淀)時，第二輕相將逐漸地上升到容器組合件12(或其子容器13b)的頂部，其中可以經(jīng)由第一出口51b作為包括第二相和第一分子的至少一部分的第三液體移除所述第二輕相。類似地，第一重相將逐漸地沉淀到容器組合件12(或其子容器13b)的底部，其中可以經(jīng)由第二出口51d作為包括第一相和第二分子的至少一部分的第四液體移除所述第一重相。

因此，實施例還可以包含從系統(tǒng)的一個或多個部分收集或移除萃取物，以及從所述系統(tǒng)的一個或多個部分收集或移除萃余液。在至少一個實施例中，萃取物包括包括第二相和第一分子的至少一部分的第三液體，且萃余液包括包括第一相和第二分子的至少一部分的第四液體。然而，將會了解，在其它實施例中，萃取物可以包括第四液體，且萃余液可以包括第三液體。類似地，將會理解，在一些實施例中，可以經(jīng)由第二入口51c引入第一液體，并且可以經(jīng)由第一入口51a引入第二液體。例如，這將在第二相具有大于第一相的密度的情況下進行。因此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)也涵蓋各種改變、修改和/或替換，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。

如本文所用并且在本領(lǐng)域中已知，術(shù)語“相”是指液體或流體載劑的類型(例如，材料的一種或多種物理性質(zhì)基本上均勻)。本發(fā)明的實施例包含具有一個或多個不同性質(zhì)的兩個或更多個不混溶的液相。在某些實施例中可以利用液相之間的差異進行兩相液-液萃取和/或純化(例如，設(shè)置和/或溶解在至少一個相上的至少一個相和/或至少一種分子)。

在本發(fā)明的各種實施例中，液相的密度可能是最重要的。液相中的每一個可以至少包含具有第一密度的第一組分和任選地具有第二密度的第二組分。相的密度可以由包含或存在于流體和/或相中的組分的濃度確定和/或由其產(chǎn)生。例如，第一相和第二相中的一個或多個可以由水構(gòu)成。第一相和第二相中的一個或多個可以由聚合物(例如聚乙二醇(peg))和/或有機分子(例如丁醇、甲苯等)和/或無機分子(例如金、銀，等等)構(gòu)成。因此，第一相和第二相可以至少部分地基于水、聚合物、有機分子和/或其中包含的額外組分的量而具有不同密度。例如，第一相和第二相中的水的量可以確定和/或貢獻于其密度。在至少一個實施例中，一個相的密度保持大于另一相的密度(例如，即使一個相和/或另一相的密度改變，即使一個和/或另一相的一個或多個組分的濃度變化，和/或即使在一個相和/或另一相中設(shè)置的所關(guān)注分子的量改變)。

不受任何理論的束縛，極性的水性(或水基)溶液與非極性有機溶劑(氯仿、甲苯、己烷等)不混溶并形成兩相系統(tǒng)。然而，在水性兩相(atp)系統(tǒng)中，不混溶的組分都是水基的。因此，不同相的形成可以受到兩種組分或其混合物的ph值、溫度和/或離子強度的促進和/或影響。因此，當(dāng)存在的聚合物的量超過一定的限制濃度(其由上述因素確定)時發(fā)生分離。

相組分是本領(lǐng)域已知的，并且可以包含任何合適的主要和/或次要(稀)組分。例如，一個相可以包括或完全或幾乎完全由水、丁醇、甲苯等組成。其它相可以包含相組分的混合物。例如，相可以包括大于50％且小于100％的水，其中至少一些其它相組分(例如peg、丙酮等)少于50％。其它濃度的相組分是本領(lǐng)域已知的，且在本文中涵蓋。例如，在本文中還涵蓋具有濃度小于或等于50％和/或小于或大于或等于其它相組分的水的相。

在一些實施例中，兩相都可以包括＞50％的水。例如，第一相可以包括＞50％的水和＞20％的聚合物或有機分子，和/或第二相可以包括＞50％的水和＜8％的聚合物或有機分子，或反之亦然。在某些實施例中，第一相和第二相中的一個可以包括＞5％的鹽和/或＞20％的聚合物或有機分子，而第一相包括＜8％的聚合物或有機分子，或反之亦然。一個或多個實施例可以包含聚合物/鹽(例如peg/磷酸鹽)系統(tǒng)、聚合物/聚合物(例如peg/葡聚糖)系統(tǒng)和/或離子液體(例如，氯化咪唑鎓)系統(tǒng)。在一些實施例中，一個或多個相可以包含第一鹽(例如氯化鈉(nacl))。在一些實施例中，相中的一個(例如較重、較高密度和/或更多的水/較少的有機相)可以具有較高濃度的第二(溶劑驅(qū)動)鹽，例如磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、檸檬酸鹽等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，對于atp系統(tǒng)的操作來說，可能需要某種濃度的這種鹽(例如，其中兩相(或液體)(大部分地)由水構(gòu)成)。例如，這種鹽在atp系統(tǒng)中的作用可能是屏蔽和/或螯合水分子(例如，提供兩相之間的不混溶性)。

在至少一個實施例中，第一流體可以至少包括第一相，例如水相。如本文所用，術(shù)語“水相(aqueousphase、waterphase等)”是指主要由水(即大于50％)組成的流體載劑，其水百分比濃度(按重量計或體積比)大于第二相中水百分濃度，和/或具有大于第二相密度的密度。第二相可以含有比第一(水)相更高或更大濃度的聚合物、有機組分或其它改變密度的分子或組分。因此，第二相可以在適當(dāng)時稱為“有機相”、“油相”、“輕相”或類似的名稱(例如，其中(i)相的大于50％包括有機分子或油等，(ii)所述相具有比其它相更高的有機、聚合或其它改變密度的分子或組分的濃度或百分比，或者(iii)相具有比第一相低的密度)。

在一些實施例中，第一相和第二相都可以包括水相、有機相等。例如，第一相可以包括水相(例如，具有約0％的聚合物、有機或其它分子)，且第二相可以包括約70％的水和約30％的聚合物、有機或其它分子(例如peg)。類似地，第一相可以包括70％的水和30％的peg，且第二相可以包括70％的水和30％的葡聚糖。同樣，第一相和第二相可以各自包括或由大于50％的聚合物、有機或其它分子(例如其添加降低水的密度)構(gòu)成。實際上，將會了解，本文中涵蓋介于0％與100％之間的任何合適的相組分濃度。因此，本發(fā)明的實施例可以包含水-水兩相萃取、有機-有機兩相萃取、水-機兩相萃取、液-液萃取或任何其它合適的組合。

由于第一相與第二相之間的密度差、經(jīng)由分散相液滴的聚結(jié)的逆流流動，兩相混合物的相沉淀和/或分離(例如，在界面處分離成兩個不同相)在某些實施例中可以是可能的。通過允許混合物沉淀(即停止、移除和/或抑制混合物的旋動)，這種分離可以長時間被動地發(fā)生。充分、有效和/或完全被動的分離，特別是對于具有低界面張力的相，可能需要幾分鐘或甚至幾個小時。因此，本發(fā)明的某些實施例通過對混合物施加至少一個聲波來使用主動形式的聚結(jié)和/或相分離。聲波可以推進、引起和/或誘發(fā)甚至低界面張力相液滴的聚集或聚結(jié)，直到相之間的密度差導(dǎo)致較低密度相逆流流過并最終沉淀在較稠密相的頂部。

如本文所用，“低界面張力”和類似術(shù)語可以指低于約20達因/厘米或約20毫牛頓(mn)/米(m)、優(yōu)選低于約18、約15、約12、約10、約5、約4、約3、約2、約1、約0.5、約0.25、約0.1、約0.075或約0.05達因/厘米(或mn/m)的表面張力。在這種低界面張力值之間的范圍內(nèi)的界面張力也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，且包含在適當(dāng)?shù)摹暗徒缑鎻埩Α钡亩x中。

在一些實施例中，流體樣品(例如，第一和第二液體中的一種或多種)可包含一定量或群體的至少一種所關(guān)注分子和/或至少一種污染物。明確地說，第一流體可以包含在第一相中的至少一種所關(guān)注分子和至少一種污染物。第二流體可以包含第二相，其中第一流體與第二流體的混合物可以引起和/或允許將一定量的所關(guān)注分子和/或污染物從第一流體轉(zhuǎn)移到第二流體。

在至少一個實施例中，所關(guān)注分子和/或污染物在第一流體中比在第二流體(或其相應(yīng)相)中更穩(wěn)定。因此，所述混合物可以包含足以使所關(guān)注分子和/或污染物在第二液體中比在第一液體(或其相應(yīng)相)中更穩(wěn)定的另一種分子。例如，第一流體與第二流體的混合物中的鹽或其它組分的濃度可導(dǎo)致所關(guān)注分子在第二相中比在第一相中更可溶。

不受理論的束縛，鹽或其它組分的濃度可以實現(xiàn)混合物中的電荷屏蔽。例如，混合物的離子強度可以確定所關(guān)注分子和/或污染物是否進入、離開和/或與第一相或第二相相關(guān)聯(lián)。在至少一個實施例中，高濃度的鹽可以將特定的所關(guān)注分子從第一相驅(qū)動到第二相(例如，從包含水的水性重相到不同于所述水性重相的包含水和peg以及視情況選用的高濃度的鹽(例如，磷酸鹽、硫酸鹽或其它溶解劑驅(qū)動鹽)的有機或輕相中)。明確地說，水相中離子的濃度使所關(guān)注分子在含peg的相中比在水相中更可溶。

在至少一個實施例中，調(diào)整混合物或其一種或多種液體或其相中的鹽或其它分子的濃度可以改變所關(guān)注分子和/或其中的污染物的溶解度。例如，第一鹽濃度可以增強一定量的所關(guān)注分子和污染物中的每一者從第一相到第二相的轉(zhuǎn)移。第二鹽濃度可以(隨后)增強所關(guān)注分子或污染物中的一者從第二相到第一相的轉(zhuǎn)移。因此，本文涵蓋多步驟、多級和/或串聯(lián)式樣品純化。

類似地，鹽或其它組分的濃度可以至少部分地維持兩相系統(tǒng)的完整性和不混溶性。例如，在至少一個實施例中，第一水相和第二水/peg相可以是混溶的而無離子屏蔽源。因此，向這種兩相系統(tǒng)中添加鹽或其它分子可以防止第一相稀釋第二相和/或

在一些實施例中，至少一種配體、分子或其它組分的濃度可影響氫鍵合(或其缺失)、靜電相互作用、疏水性和/或(生物和/或分子)親和力，由此穩(wěn)定兩相中的一個中的所關(guān)注分子和/或污染物。因此，第二分子可以在兩個相中的一個中包括離子、親和性、生物特異性、疏水性、親水性的分子大小，不包括磁性化合物和/或適于穩(wěn)定所關(guān)注分子和/或污染物的其它分子或化合物。

在至少一個實施例中，第一流體與第二流體的適當(dāng)、恰當(dāng)和/或充分的混合可以將至少一部分所關(guān)注分子群體驅(qū)動到第二相中(或與之相關(guān)聯(lián)或溶解于其中)。因此，從混合物(例如在混合和/或轉(zhuǎn)移之后)將第一相和第二相分離或沉淀可以導(dǎo)致純化、分離和/或處理流體樣品中的所述量的所關(guān)注分子的至少一部分。此外，兩相的反復(fù)交替混合和沉淀可以將越來越多的所關(guān)注分子驅(qū)動到第二相中，由此實現(xiàn)高純度水平。相的主動沉淀(例如通過施加聲波)可以顯著地減少與將所關(guān)注分子從第一相轉(zhuǎn)移到第二相(由此從污染物純化所關(guān)注分子)相關(guān)聯(lián)的時間和成本。在替代實施例中，污染物可以從所關(guān)注分子中純化出來(由此純化第一相內(nèi)的所關(guān)注分子)。

在一些實施例中，所關(guān)注分子可以包括抗體(ab)(單克隆或多克隆)或免疫球蛋白(ig)(例如，igg、iga、igd、ige和/或igm)、抗生素、維生素、激素或其它生物分子。聯(lián)邦藥物管理局(fda)對這種免疫球蛋白對人類的施予有規(guī)定，其要求閾值純度水平和其它質(zhì)量控制基準。本發(fā)明的某些實施例的發(fā)明設(shè)計可以顯著提高生物分子的純度，同時降低與純化相關(guān)的成本和時間，由此提高商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的效率。

例如，用于商業(yè)規(guī)?？贵w純化的先前系統(tǒng)在填充色譜柱中使用蛋白a共軛珠粒以鍵合抗體并允許ig從污染物純化。包括ig的樣品在緩沖液中以足以允許ig與蛋白a鍵合的流速通過塔。接著所述過程涉及洗滌ig鍵合的塔并通過施加洗脫緩沖液從塔中洗脫ig(例如，具有足夠低的ph值以逆轉(zhuǎn)ig與蛋白a的鍵合)。然而，蛋白a可能相對昂貴(例如，每升蛋白a層析樹脂約12,000美元-相比之下，一些水性兩相系統(tǒng)約為每升6美元)。因此，經(jīng)由蛋白a大量純化ig可能成本過高。

蛋白a介導(dǎo)的純化也是不合需要的，因為從蛋白a共軛珠洗脫鍵合ig需要ph值變化。甚至ph值的小變化也可能對樣品或混合物中存在的所關(guān)注分子具有破壞性、有害的或不合需要的影響。因此，可以產(chǎn)生高純度、高產(chǎn)率的ig而不會產(chǎn)生與ph值水平變化有關(guān)的潛在有害影響或風(fēng)險的系統(tǒng)將是合乎需要的。

在替代系統(tǒng)中純化商業(yè)抗體的嘗試同樣是成本、時間和/或工作空間不允許或具有其它對應(yīng)或相關(guān)聯(lián)的負面后果。例如，在兩相液-液萃取系統(tǒng)中有效純化抗體通常需要使用具有低界面張力的兩個相(抗體和其它蛋白質(zhì)可能會在高界面張力系統(tǒng)中變性和/或受到負面影響)。在這些低界面張力系統(tǒng)中，通過被動沉淀適當(dāng)?shù)爻恋韮蓚€相可能需要幾分鐘甚至幾個小時。雖然高界面系統(tǒng)降低沉淀時間，但它們通常由于僅允許不兼容的載劑溶液而不利于抗體純化。

此外，這種替代萃取系統(tǒng)的成本可能非常高。例如，要實現(xiàn)fda或其它監(jiān)管機構(gòu)規(guī)定的純化水平，樣品通常需要通過數(shù)十個純化級進行處理。分批式純化步驟可以通過重復(fù)以下步驟來執(zhí)行或完成：(1)將兩相樣品在燒瓶或其它合適的容器中混合，以允許一定量的抗體(或污染物)從第一相轉(zhuǎn)移到第二相，(2)允許混合物被動地沉淀并分離成下(重)和上(輕)相，和(3)收集分離的相。與提供有效純化所需的純化級數(shù)目相關(guān)聯(lián)的成本、時間和空間也可能是商業(yè)上不允許的(特別是對于尋求進入市場的較小或初創(chuàng)公司，其缺乏執(zhí)行操作所需的資源)。

類似地，與本發(fā)明的一些實施例相比，塔式、連續(xù)流動、高和/或低界面張力、兩相液-液萃取可能是低效的、無效的和非常昂貴的。各種液-液萃取塔是本領(lǐng)域已知的。它們包含靜態(tài)塔(例如，篩盤、無規(guī)填料和結(jié)構(gòu)化(smvp)填料塔)，以及攪拌塔(例如、、轉(zhuǎn)盤萃取塔(rdc)、脈沖式和其它特殊設(shè)計的塔)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，與本發(fā)明的某些實施例相比，這種塔在低界面張力系統(tǒng)的情況下通常不能有效地實現(xiàn)有效且充分的樣品純化。

通常，示范性液-液萃取塔包含上重相入口、下輕相入口(在某些情況下為噴射器)、上輕相出口、下重相出口和多個交替的樣品或相混合與樣品或相沉淀區(qū)。重相和輕相液體被泵送到塔中，使得相中的一個以更高的濃度存在于填充的塔內(nèi)。較高濃度相稱為連續(xù)相，且較低濃度相稱為分散相。當(dāng)重相和輕相被泵送到塔中時，用于混合相混合區(qū)中的兩相樣品的構(gòu)件將兩個相混合，并在相混合區(qū)中繼續(xù)混合樣品的部分。然而，相沉淀區(qū)中的樣品部分被屏蔽或以其它方式與混合構(gòu)件分開，由此使分散相與連續(xù)相有時間被動地聚結(jié)或沉淀成兩個不同的相。重相接著沉淀并向下流經(jīng)塔(朝向下一個相鄰的下部混合區(qū))，而輕相沉淀并向上流過塔(朝向下一個相鄰的上部區(qū))。所述塔可以操作，直到達到穩(wěn)態(tài)或動態(tài)平衡。接著可以啟動從塔的連續(xù)添加和萃取。

在第一相或第二相(或包含在第一相或第二相中的一個中的污染物)中引入的所關(guān)注分子可以在恰當(dāng)、適當(dāng)、充分或完全混合后轉(zhuǎn)移到不同的相中(例如，如果不同的相顯示比原始相更有利于所關(guān)注分子或污染物(的溶解度)的條件)。在多級萃取器系統(tǒng)中，每個混合級對于所關(guān)注分子或污染物呈現(xiàn)兩個相之間的一組新的濃度差。因此，隨著上升和下降相通過多個混合區(qū)和沉淀區(qū)，越來越多的所關(guān)注分子或污染物可以轉(zhuǎn)移到不同的相中。

然而，生產(chǎn)商業(yè)上可行的所關(guān)注分子樣品所需的時間、空間和財力在被動沉淀系統(tǒng)中可能是過高的。例如，為了提供上述用于分批系統(tǒng)(在本領(lǐng)域中通過批量純化的理論級數(shù)目定義)的純化水平，被動沉淀液-液萃取塔可能需要高達10米或更大的高度。同樣，多個串聯(lián)的并排混合器-沉淀器(包含塔和單獨的混合器和被動沉淀器)可以占據(jù)整個工作空間、房間、地板或區(qū)域，留給用戶進行純化的空間不足。材料以及操作和維護這樣的系統(tǒng)(例如，修理和/或更換大型傳動系統(tǒng))的成本同樣令本領(lǐng)域的用戶望而卻步。

此外，這種被動系統(tǒng)實現(xiàn)的純化水平并不理想。例如，由于這些系統(tǒng)中樣品或流體流動的連續(xù)性，樣品處于恒定的通量或移動狀態(tài)。因此，樣品可能不會保持在被動沉淀區(qū)足夠長的時間以使分散相與連續(xù)相聚結(jié)并分離。因此，從下部重相出口收集的樣品部分也可能包含與其相關(guān)聯(lián)的一些不合需要的輕相。類似地，收集的輕相可能被樣品通過多個(交替)相混合和相沉淀區(qū)時未被有效分離的重相污染。例如，混合樣品在沉淀區(qū)中的停留時間可能不足以使分散相微滴共定位并聚結(jié)成具有足以相對于連續(xù)相逆流流動的質(zhì)量或密度的體，或相反亦然。相對相的此相污染可以增大雜質(zhì)或污染物的濃度和/或降低所關(guān)注分子的產(chǎn)率。本領(lǐng)域技術(shù)人員通?？梢詫⑦@種相污染稱為“溢流”或“夾帶”。

為了克服這個問題，用戶可以降低樣品流速(進出塔)，由此增大混合樣品在沉淀區(qū)中的停留時間。遺憾的是，降低流速增大了處理時間，這可能增大商業(yè)生產(chǎn)的成本。此外，降低流速還可能增大所關(guān)注分子的聚集(例如，超過公認的規(guī)定水平，例如對于純化的igg超過1％)和/或由于含分子相的一部分粘在塔的內(nèi)部而歸因于塔潤濕降低產(chǎn)物產(chǎn)率。

用戶可以替代地增大塔的大小以提供增大的停留時間(例如，經(jīng)由較大和/或更多的沉淀區(qū))，而無上述樣品流速的降低。實際上，如上所述，某些現(xiàn)有的塔的高度可達10米或更多。這種塔大小以及與之相關(guān)聯(lián)的停留時間在某些應(yīng)用中可能不合理。實際上，商業(yè)生產(chǎn)空間可能相對較小(例如，標準天花板高度在2.4米與3.2米之間的房間)。此外，延長停留時間增大了處理時間，由此進一步增大了商業(yè)生產(chǎn)成本。

此外，用戶可以減少混合(例如，通過減少攪拌或并入較溫和的構(gòu)件來混合樣品)。較低的攪拌速度維持相一或二的較高液滴大小，且因此增大聚結(jié)和/或沉淀的速率和/或程度。然而，這可能導(dǎo)致不完全的混合和較低的分子或污染物轉(zhuǎn)移速率。因此，萃余液可能仍然含有大量的所關(guān)注分子，而萃取物可能仍然含有大量的污染物。如上所述，較低的混合速率也可能增大聚集。因此，需要高效的、成本有效的商業(yè)可行的萃取，其允許樣品的積極攪拌或混合以實現(xiàn)高速率的分子轉(zhuǎn)移，而不增大停留時間或減少停留時間，和/或不增大塔大小或減小塔大小，以獲得高樣品產(chǎn)率和/或純度，和/或具有低分子聚集水平。

因此，本發(fā)明的實施例提供了用于高效、成本有效、商業(yè)上可行的樣品純化的系統(tǒng)和方法，其允許兩相樣品的積極攪拌或混合以實現(xiàn)高速率的分子轉(zhuǎn)移，而不增大停留時間或減少停留時間和/或不增大塔大小或減小塔大小，以獲得高樣品產(chǎn)率和/或純度，和/或具有低分子聚集水平。

還將了解，本發(fā)明的某些實施例可以包括或涉及多于兩個相，例如三個、四個、五個或更多個相。實際上，在某些石油應(yīng)用中，可以混合三個或更多個相以實現(xiàn)至少一種所關(guān)注分子(例如烴)的萃取和/或純化。例如，第一相可能最初包括所關(guān)注分子和至少兩種污染物。第二相可以經(jīng)配置用于溶解和/或萃取第一污染物，并且第三相可以經(jīng)配置用于溶解和/或萃取第二污染物，由此從第一、第二和第三相的混合物處理、純化和/或萃取所關(guān)注分子。

本發(fā)明的一些實施例克服了具有聲波輔助、將混合物主動沉淀到單獨和/或不同相中的兩相液-液萃取塔的這些和其它問題。本文描述的某些實施例將聲波發(fā)生器或沉淀器并入在一個或多個沉淀區(qū)附近、其內(nèi)或與其相關(guān)聯(lián)，使得所述區(qū)中的部分樣品曝露于由此產(chǎn)生的聲波。聲波可以在一個或多個中間沉淀區(qū)和/或一個或多個終端或末端沉淀區(qū)處施加到樣品。

將樣品曝露于聲波可以通過增強相的聚結(jié)以形成更大的相體而減少充分分離相所需的時間量。然而，應(yīng)了解，這種聲學(xué)沉淀不包含樣品的超聲波或其它形式的聲學(xué)混合。雖然在本文中涵蓋這種聲學(xué)混合，但混合的兩相樣品的聲學(xué)沉淀是指增強分離而非相的混合。還將了解，在本發(fā)明的一些實施例中，也可以包含兩個以上的相。

這種主動聲學(xué)沉淀可以降低現(xiàn)有樣品純化塔(或相對于現(xiàn)有的樣品純化塔)的塔高度(和/或?qū)挾取⒅睆?、半徑?要求。例如，經(jīng)配置以處理包括具有或展現(xiàn)20到40達因/厘米的界面張力的兩相混合物的樣品的典型或說明性塔可以按每個理論級約0.5到2.0米的比率執(zhí)行。經(jīng)配置以處理包括具有或展現(xiàn)10到30達因/厘米的界面張力的兩相的混合物的樣品的典型或說明性塔同樣可以按每個理論級約0.5到2.0米的比率執(zhí)行。

然而，本發(fā)明的某些實施例可以經(jīng)配置以處理包括具有或展現(xiàn)低達8達因/厘米、5達因/厘米、4達因/厘米、3達因/厘米、2達因/厘米、1達因/厘米、0.5達因/厘米、0.25達因/厘米、0.1達因/厘米或0.05達因/厘米的界面張力的兩相或更多相的混合物的樣品，和/或可以按每理論級約0.1-0.5、0.1-0.4、0.1-0.3、0.1-0.25、0.1-0.2或0.1-0.15米的比率執(zhí)行。因此，與現(xiàn)有系統(tǒng)經(jīng)配置以或能夠高效地、充分地、合適地和/或合乎需要地處理的情況相比，本發(fā)明的一些實施例可以(經(jīng)配置以)處理包括具有或展現(xiàn)較低界面張力的兩個或多個相的混合物的樣品。同樣，與現(xiàn)有系統(tǒng)經(jīng)配置以或能夠高效地、充分地、合適地和/或合乎需要地執(zhí)行的情況相比，本發(fā)明的一些實施例可以(經(jīng)配置以)按較低比率執(zhí)行。

此外，本發(fā)明的一些實施例可以(經(jīng)配置以)按一小部分高度(和/或?qū)挾?、直徑、半徑?提供大于或等于現(xiàn)有塔的性能水平。例如，本發(fā)明的一些實施例可以包含流體處理系統(tǒng)，其包括經(jīng)配置用于流體樣品和至少一個聲學(xué)沉淀元件的主動聲學(xué)沉淀的樣品純化塔。流體處理系統(tǒng)可以(經(jīng)配置以)按每理論級約0.1-0.5、0.1-0.4、0.1-0.3、0.1-0.25、0.1-0.2或0.1-0.15米塔高度的比率同時具有在無主動聲學(xué)沉淀情況下處理流體樣品所需的塔高度的約90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％或5％的塔高度執(zhí)行，且實現(xiàn)相同性能水平或純化水平。

本發(fā)明的某些實施例可以類似地完成或?qū)崿F(xiàn)高達80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.9％或更多(以產(chǎn)物輸入的百分比產(chǎn)率和/或產(chǎn)物的百分比純度計)的所關(guān)注分子的純化。一些實施例可以在高度小于6米、小于5米、小于4米、小于3米、小于2米、小于1.5米、小于1.25米、小于1米、介于0.15米與4米之間、介于0.5米與3米之間或介于1米與2米之間的高度的樣品純化塔中完成或?qū)崿F(xiàn)這種純化水平。因此，本發(fā)明的實施例可以顯著地提高液-液萃取塔純化環(huán)境中可能的純化水平、效率和/或性能，并且可以降低現(xiàn)有系統(tǒng)的成本、大小、空間、時間和/或比率(每理論級塔高度米數(shù))。

在一些實施例中，添加主動聲學(xué)分離可以準許或允許混合物樣品的放大(例如，達到工業(yè)級)。例如，添加主動聲學(xué)分離可以通過增大或擴大塔的寬度(或直徑、半徑等)來準許或允許加工體積的增大(例如，無大幅度或顯著高度增大)。某些實施例可能需要和/或涉及增大和/或擴大聲學(xué)沉淀器(例如大小)，以通過增大或擴大塔的寬度(或直徑、半徑等)來增大處理體積(例如，無大幅度或顯著高度增大)。一些實施例可以包含具有適于在研充實驗室、潔凈室、倉庫或其它房間中操作的高度的塔，和/或位于地板上的工作臺、支架、底座或推車上的塔。至少一個實施例包含可以裝配在標準天花板高度小于6米，優(yōu)選在2米與4.4米之間，更優(yōu)選在2.2米與3.8米之間，甚至更優(yōu)選在2.4米與3.2米之間的房間內(nèi)的塔。

在現(xiàn)有系統(tǒng)(例如，塔等)中，為了維持性能、效率和純化水平，增大塔的處理量(例如通過增大塔的寬度、直徑、半徑等)通常需要塔的高度的急劇增大。隨著塔的直徑增大，塔的效率降低。因此，為了保持合適的效率水平，必須增大塔的高度，以維持可以通過使用塔獲得的純化的理論級的數(shù)目。例如，為了增大標準塔的直徑且維持性能、效率和純化水平，相對于直徑增大，塔的高度需要增大3倍。最終，這種擴大可能導(dǎo)致系統(tǒng)過大、過貴，并且構(gòu)建、操作、清潔、維護、消毒等太不方便。此外，這種塔通常不能與低界面系統(tǒng)兼容。因此，現(xiàn)有的塔系統(tǒng)對于在低界面張力系統(tǒng)中尋求擴大純化系統(tǒng)、獲得高水平或產(chǎn)物純度和/或萃取分子的技術(shù)人員來說存在許多問題和缺點。

作為說明性實例，低界面張力系統(tǒng)(例如，小于約1達因)在輕相分散到重相中時可能具有在0.02m/s到0.03m/s之間的終端液滴速度和約1mm、2mm或3mm的終端液滴大小，或在重相分散在輕相中時具有0.008m/s或更小的末端液滴速度和/或約1mm、2mm或3mm的終端液滴大小。為了以下實例的目的，僅考慮分散在重相中的較常見和/或通常較快的沉淀輕相。

為了實現(xiàn)和/或促進產(chǎn)物(例如，所關(guān)注分子)或污染物從一個相到另一相的有效轉(zhuǎn)移，兩相系統(tǒng)的混合可能導(dǎo)致微滴的形成(例如，具有直徑介于約10微米與約80微米之間或更小的平均液滴大小)，其可以具有和/或?qū)?yīng)于小得多的沉淀速度(例如，在約7x10^-6m/s與1.6x10^-4m/s之間；比終端液滴速度慢達1000倍或更慢)。例如，10微米液滴甚至100微米液滴的聚結(jié)和/或聚集可以將所述液滴的沉淀速度從7x10^-6m/s增大到2.2x10^-4m/s(即根據(jù)[(液滴直徑/2)^(3/2)])；沉淀速度提高31倍。沉淀速度的這種提高與所需的沉淀時間的減少有關(guān)，這與所需的沉淀區(qū)的減少有關(guān)，因此與塔大小有關(guān)。

本發(fā)明的實施例經(jīng)配置以施加聲波以增強微滴的聚結(jié)和/或聚集(例如，直到終端液滴大小)。例如，本發(fā)明的實施例可以聲學(xué)共定位直徑小于或等于約80、50、30、25、20、15、10、5、4、3、2或1微米的相微滴，使得共定位的液滴可以在小于或等于5分鐘、4分鐘、3分鐘或2分鐘或小于90秒、75秒、60秒、45秒、30秒、20秒、15秒、10秒或5秒內(nèi)聚結(jié)和/或聚集成一個或多個直徑大于或等于90、100、150、200、250、300微米(或更大)的液滴或主體。說明性地，具有約2.23x10^-7m/s的沉淀速度的1微米相液滴可以在小于約10秒鐘內(nèi)聲學(xué)共定位、聚結(jié)和/或聚集(與其它液滴(例如，相同相))成具有約1.16x10^-3m/s沉淀速度(或沉淀速度增大5200倍)的300微米液滴。因此，本發(fā)明的實施例可以將微滴的沉淀速度在約10秒內(nèi)增大至少5倍、10倍、15倍、20倍、25倍、30倍、40倍、50倍、100倍、500倍、1000倍、2000倍、3000倍、4000倍、5000倍或更多。此外，在本發(fā)明的實施例中，施加聲波以增大液滴大小和沉淀速度可以提高效率和/或性能，減少雜質(zhì)、聚集體和/或系統(tǒng)(例如萃取塔)大小和/或節(jié)省大量的時間、人力、財力和資源。

在至少一個實施例中，液-液萃取系統(tǒng)中的聲學(xué)輔助聚結(jié)和/或沉淀可以允許增大旋動以實現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有系統(tǒng)的更高效的質(zhì)量轉(zhuǎn)移和/或在更短的時間段內(nèi)(例如，同時維持或改善等效沉淀行為)。例如，說明性的現(xiàn)有液-液萃取系統(tǒng)可以按76瓦特/立方米的速率攪拌兩相混合物，以便維持約91微米的平均液滴大小。在典型樣品流速和系統(tǒng)內(nèi)的保留時間下，91微米的液滴大小可以允許基本上完全的相分離，但是可能導(dǎo)致僅達到約19％的每級效率(例如，如果通過混合將液滴大小維持約1分鐘)。通常，具有平均91微米液滴大小的液滴群體可能需要5分鐘或更長時間以完全沉淀(例如，與其它共定位液滴和/或終端液滴大小)。為了在5分鐘的沉淀時間內(nèi)純化所關(guān)注示范性的產(chǎn)物，可能需要10個理論級的萃取。因此，19％的級效率系統(tǒng)可能需要約53個物理級來實現(xiàn)10個理論級的萃取。

由于低攪拌速率，只有少量(例如小于2％)(如果有的話)相反的相微滴就可能污染每個相。然而，53個物理級將占據(jù)非常大量的空間(例如，工作表面積、塔高度/寬度等)。例如，具有工業(yè)標準1分鐘混合停留時間和5分鐘沉淀停留時間的53個物理級系統(tǒng)(其經(jīng)設(shè)定大小以處理20,000升生物反應(yīng)器(例如，每天收集兩次))可能需要大約18.8米或更大的萃取塔高度(例如，使用標準設(shè)計；見例如圖15的容器組合件12g)。對于天花板高度限制的工業(yè)純化(潔凈)套件，這種塔的操作將是不可行的。另外，雖然這樣的大塔可以在某些操作條件下實現(xiàn)大于20％的效率，但是所述系統(tǒng)可能需要幾個小時的設(shè)置、啟動和操作才能實現(xiàn)所需的結(jié)果。因此，這種操作可能空間、時間和成本過高，使得系統(tǒng)經(jīng)濟上不可行。

為了提高級效率，由此減少所需物理級的數(shù)目以及與上述系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的時間、空間和成本，可以更有力地攪動樣品以產(chǎn)生較小的液滴(例如，平均直徑小于或等于80、70、60、50、40或30微米)，從而促進分子相在相間更有效的轉(zhuǎn)移。然而，小液滴需要更多的時間來沉淀，從而需要更大的塔和更多的停留時間。因此，用戶可以在級效率與時間、空間、資源等之間進行選擇。

本發(fā)明的聲學(xué)輔助實施例可以按例如約2000瓦特/立方米的速度攪動，這可以將平均液滴大小減小到約25微米，這可以對應(yīng)于和/或?qū)е?1％的級效率(例如，如果通過混合將液滴大小維持1分鐘)。接著，聲波能夠?qū)⒁旱未笮【奂浆F(xiàn)有系統(tǒng)的91微米大小或之上，使得能夠在相同的5分鐘沉淀時間段內(nèi)沉淀，但不需要現(xiàn)有系統(tǒng)的龐大塔大小。因此，本發(fā)明的聲學(xué)輔助系統(tǒng)可以僅需要約20個物理級，而不是53個，如本實施例中(物理級數(shù)目或物理純化系統(tǒng)體積減少2.65倍，并且具有高達、至少、約或大于每級效率的2.5倍提高)。

通過直接比較，20個物理平臺系統(tǒng)(具有相同大小以處理20,000升生物反應(yīng)器(例如，每天收集兩次))可能僅需要約7.1米的萃取塔高度。因此，這種聲學(xué)沉淀塔的操作可能能夠裝配在天花板高度限制的工業(yè)純化(清潔)套件內(nèi)。本發(fā)明的實施例可以實現(xiàn)大于或等于約20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％的每級效率。此外，上述效率可以通過小于或等于約50、45、40、35、30、25或20個物理級來實現(xiàn)。實施例還可以適應(yīng)形成小于或等于90、85、80、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10或5微米的相液滴并且仍然實現(xiàn)小于或等于30、25、20、15、10、5、4、3或2分鐘的沉淀時間。本發(fā)明的實施例可以進一步以大于約76瓦特/立方米到至少約2000、3000或4000瓦特/立方米的速率攪動(例如，以有意產(chǎn)生平均液滴大小范圍為約10微米到約80微米的相液滴)，從而導(dǎo)致大于、等于、介于和/或約20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或60％的每級效率(例如，通過混合將平均液滴大小維持1分鐘)。在一些實施例中，混合或攪動速率可以對應(yīng)于在塔系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)葉片以混合液體和/或相的功率輸入(或輸出)。在其它實施例中，混合或攪動速率可以對應(yīng)于迫使液體通過待由此混合的塔的功率輸入(或輸出)(例如在靜態(tài)混合系統(tǒng)中)。因此，本發(fā)明的實施例可以進一步以小于約76瓦特/立方米(例如，約10到50瓦特/立方米)之間的速率攪動。這些較低的混合速率可以產(chǎn)生高達、至少或約250微米的液滴大小。

因此，本發(fā)明的聲學(xué)系統(tǒng)能夠提供非聲學(xué)系統(tǒng)或超過非聲學(xué)系統(tǒng)的相同或改進的性能，但是無增大的大小要求，從而允許塔裝配在室內(nèi)、受控的天花板高度限制的生物技術(shù)(干凈)設(shè)施中。還值得注意的是，非聲學(xué)系統(tǒng)的增大的大小(即，2.65倍的更大體積)需要2.65倍或更多的啟動操作時間來達到穩(wěn)態(tài)行為。對于主要是批次處理的制藥和生物技術(shù)應(yīng)用，這種啟動操作必須每2周或更短一些進行。啟動時間的增大導(dǎo)致處理延遲。

相比之下，聲學(xué)和非聲學(xué)系統(tǒng)的大小可以達到20個物理級，從而將聲學(xué)輔助塔維持在10個理論級，而非聲學(xué)塔在3.8個理論級。純化過程中的模型治療性抗體進料可以在約85％或更高的純度水平下留下10個理論級產(chǎn)物相，其產(chǎn)物產(chǎn)率大于95％。然而，3.8個理論級系統(tǒng)只能產(chǎn)生有80％的純度水平為50％或更低的產(chǎn)物。

此外，所關(guān)注的產(chǎn)物在萃取溶液中可能不是完全穩(wěn)定的。例如，在純化操作(其中產(chǎn)物不維持冷卻，如通常情況)期間，治療性抗體可以按指數(shù)變高的速率聚集。塔大小增大2.65倍對應(yīng)于塔內(nèi)的2.65倍時間?？贵w的聚集體的典型百分比可以是(總抗體的)約0.1％、0.5％或1％。非聲學(xué)系統(tǒng)的耗時操作可能使聚集增大0.5％或以上。然而，更快的聲學(xué)輔助系統(tǒng)可能會增大聚合度僅0.25％或更少。行業(yè)標準和/或政府法規(guī)可能會制定聚集的基準限制。例如，美國食品和藥物管理局(fda)規(guī)定，少于1％的治療性抗體產(chǎn)物為聚集形式。因此，在非聲學(xué)系統(tǒng)的情況下，額外的0.25％聚集可能導(dǎo)致用于人類注射的純化藥物的顯著問題。因此，本發(fā)明的實施例可以提供高達產(chǎn)物聚集的0.1％、0.2％、0.25％、0.5％、0.75％、1％、1.25％、1.5％、1.75％或2％的減少(例如，較之于提供相當(dāng)產(chǎn)物產(chǎn)率和/或純度的現(xiàn)有系統(tǒng))。一些實施例可提供高達或大于5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％的收集產(chǎn)物中聚集體的百分比降低。

此外，在約30微米的說明性平均液滴大小的情況下，大部分液滴可以在約2、5或10分鐘內(nèi)沉淀。然而，輕相的2％到15％仍將懸浮在重相中，和/或2到15％之間的重相懸浮在輕相中(例如，因為微滴比30微米的平均值液滴大小小得多)。在相對相中截留的液相的2％到15％直接對應(yīng)于產(chǎn)物的2％到15％的損失或產(chǎn)物的污染。2％到15％表示工業(yè)應(yīng)用中不可接受的水平或產(chǎn)物損失和/或產(chǎn)物污染。

在標準系統(tǒng)中，抵消上述產(chǎn)率和/或污染問題可能需要降低攪動速率以增大液滴大小。然而，增大液滴大小降低每級效率，從而需要額外的物理級來維持產(chǎn)率和純度的水平?；蛘?，沉淀(停留)時間可以增大到大于10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘、30分鐘、45分鐘、1小時或更長時間。增大的沉淀時間可以通過減慢流速或者通過增大塔或沉淀區(qū)的大小來增大沉淀或停留時間(例如，增大3倍到15倍或更多)來促進和/或?qū)崿F(xiàn)。

然而，在本發(fā)明的聲學(xué)輔助系統(tǒng)中，大小小于30微米的液滴可以在聲波中截留并與其它共定位液滴聚結(jié)，直到平均液滴大小為約30微米或更大。因此，聲學(xué)系統(tǒng)可以維持原來定為目標的2、5或10分鐘的沉淀時間，同時利用殘留相液體俘獲2％到15％的產(chǎn)物或污染物。應(yīng)進一步注意，即使在20或30分鐘的增大沉淀時間下，也可能由少量直徑小于2微米的液滴造成1％到2％的產(chǎn)物產(chǎn)率損失或污染，這可能需要大于12小時來在現(xiàn)有系統(tǒng)中被動地沉淀。然而，本發(fā)明的實施例可以俘獲甚至這些微滴以達到高達95％、96％、97％、98％或99％的產(chǎn)物產(chǎn)率和/或純度。

其它實施例

如前所述，圖8說明并有本發(fā)明的特征的流體純化系統(tǒng)10b的替代實施例。流體純化系統(tǒng)10b包括剛性支撐殼體14(包括支撐殼體15c和15d)、部分地設(shè)置在支撐殼體14內(nèi)的容器組合件12b、與容器組合件12b連通的混合器系統(tǒng)18、設(shè)置在容器組合件12b內(nèi)的屏蔽元件61以及與容器組合件12b的每個導(dǎo)管13耦合的聲學(xué)沉淀器16b。除了如下所述，流體純化系統(tǒng)10b基本上與流體純化系統(tǒng)10a相同，因此上文關(guān)于流體純化系統(tǒng)10a所論述的所有組件、組合件、方法我們使用、操作和替代方案也適用于流體純化系統(tǒng)10b。

流體純化系統(tǒng)10b不同于流體純化10a，不同之處在于導(dǎo)管13f-g被描繪為具有在子容器17c與17d之間延伸的正方形或矩形橫向橫截面。因此，導(dǎo)管13f-g具有對置的平坦面，聲學(xué)沉淀器16b可以定位或附接到所述平坦面上。形成具有對置平坦面的導(dǎo)管13使得更容易將聲學(xué)沉淀器16b對準和/或附接到其上，并且有助于確保通過導(dǎo)管13的流體適當(dāng)?shù)亟?jīng)受聲波。

與流體純化系統(tǒng)10b進一步形成對比的是，支撐殼體15c和15d限定各自具有基本上正方形或矩形的橫向交叉的腔室30b。因此，支撐殼體15c和15d的側(cè)壁的內(nèi)表面具有一個或多個平坦面，并且通常包括多個平坦面。當(dāng)子容器17c和d定位在腔室30內(nèi)時，子容器17c和17d被模制成具有基本平坦的面。即，子容器17c和17d可以具有一個或多個平坦面，并且通常由多個平坦面構(gòu)成。子容器17c和17d也可以形成為使得當(dāng)它們在支撐殼體15的外部膨脹時，它們具有帶有圓角的基本正方形或矩形橫截面。通過將子容器17形成或模制成具有一個或多個基本平坦的面，使得更容易將具有正方形橫截面的導(dǎo)管13附接到平坦面。這可以通過將導(dǎo)管13的端部直接焊接到平坦面或通過使用端口將導(dǎo)管連接到容器來完成。

因為子容器17c與17d具有基本正方形或矩形的橫截面，所以可以形成具有互補配置的屏蔽元件61。具體來說，圖9a到9c描繪具有基本上正方形或矩形配置的屏蔽元件61e-g的實施例，其中多個平坦側(cè)邊緣具有與先前關(guān)于圖6a到6d所描繪的屏蔽元件61相同的替代類型的開口。也可以使用其它配置和開口。

圖10a到10d說明適用于具有正方形或矩形橫截面的導(dǎo)管13f-h的示范性聲學(xué)沉淀器16e。例如，圖10a說明安裝、連接、附接和/或與導(dǎo)管13f相關(guān)聯(lián)的聲學(xué)沉淀器16e的透視圖。圖10b說明圖10a所描繪的聲學(xué)沉淀器16e的橫截面圖。如圖10b所說明，聲波換能器116g與聲波反射器116h可以通過附接機構(gòu)19a連接在一起，使得它們環(huán)繞導(dǎo)管13f。

圖10c說明包括聲波換能器116i和與其對置定位的對置聲波反射器116j的替代聲學(xué)沉淀器16b的橫截面圖。換能器116i與反射器116j經(jīng)由附接機構(gòu)19b連接或安裝到導(dǎo)管13f的對置側(cè)，而不彼此連接。因此，換能器116i和反射器116j不環(huán)繞導(dǎo)管13f。圖10d說明包括聲波換能器116i和聲波反射器116j的另一聲學(xué)沉淀器16的橫截面圖，聲波換能器116i和聲波反射器116j安裝在支撐件19e上，以便設(shè)置在導(dǎo)管13f的對置側(cè)上，但不直接連接到導(dǎo)管13f。在此最后的實施例中，聲波換能器116i和聲波反射器116j可以與導(dǎo)管13f隔開或壓抵導(dǎo)管13f。

圖11說明并有本發(fā)明的特征的流體處理系統(tǒng)10c的替代實施例。流體處理系統(tǒng)10a和10c之間的相同元件用相同的附圖標記表示，并且上文關(guān)于系統(tǒng)10a的組件的所有論述也適用于系統(tǒng)10c的相同組件。流體處理系統(tǒng)10c包括剛性支撐殼體15e，其具有至少部分地設(shè)置在其中的容器組合件12e。剛性支撐殼體15e具有與包含圓柱形側(cè)壁20e的剛性支撐殼體15a基本相同的配置。因此，殼體15a與15e之間的相同元件由相同的附圖標記表示，并且除了如下所述之外，關(guān)于殼體15a所論述的所有組件、組合件、方法我們使用、操作和替代方案也適用于殼體15e。

殼體15a與15e之間的主要區(qū)別在于，與單個轉(zhuǎn)移槽45相比，殼體15具有形成在其對置側(cè)上的轉(zhuǎn)移槽45a和45b。結(jié)果，側(cè)壁20包括第一側(cè)壁面板20c和第二側(cè)壁面板20d，其間設(shè)置有轉(zhuǎn)移槽45a和45b。如下文進一步論述的，轉(zhuǎn)移槽45a和45b可以經(jīng)配置以容納導(dǎo)管13h，其通過轉(zhuǎn)移槽45突出。根據(jù)需要，側(cè)壁面板20c與20d可以通過在側(cè)壁面板20c與20d之間延伸跨越轉(zhuǎn)移槽45a和45b的一個或多個支撐部件21緊固在一起。在一個實施例中，支撐部件21可以包括附接到側(cè)壁面板20c或20d的一個或多個綁帶27和緊固到另一面板20c或20d且嚙合綁帶27的扣件23。也可以使用其它支撐部件，使得當(dāng)容器組合件12e定位在殼體15e內(nèi)并填充有流體時，第一側(cè)壁面板20c和20d以所需配置固持、緊固或支撐。在至少一個實施例中，第一側(cè)壁面板20c和20d被約束而不彎曲、彎折、傾斜、凸出或以其它方式遠離彼此移動。

容器組合件12e包括容器17e，容器17e可以具有與上文論述的子容器17a相同的配置并且由相同的材料制成，并且具有相同的替代方案。容器組合件12e包含混合器系統(tǒng)18(先前論述的)，其中混合器組合件78附接到容器17e。設(shè)置在容器17e的隔室50e內(nèi)的是與先前論述的屏蔽元件61a相同的多個屏蔽元件61h，只是無開口67a延伸穿過其中供流體可以通過。先前關(guān)于先前屏蔽元件61的設(shè)計、放置、附接(到容器17e和管狀連接器80兩者)、組成等而論述的所有其它替代方案也適用于屏蔽元件61h。屏蔽元件61h將隔室50c分成多個依次設(shè)置的混合區(qū)31f到31h以及設(shè)置在容器17e的對置端的沉淀區(qū)33f和g。

導(dǎo)管13h流體連接隔室50c的相鄰混合區(qū)31f到31h。例如，圖12說明導(dǎo)管13h，其具有耦合在容器17e的外部上的一個端部流體，以便連通混合區(qū)31f，并且具有耦合在容器17e的外部上的對置的第二端流體，以便連通混合區(qū)31g。因此，混合區(qū)31f和31g與延伸到容器17e外部(例如，隔室50c外部)的導(dǎo)管13h流體耦合在一起。其它導(dǎo)管13h類似地在混合區(qū)31g與31h之間、區(qū)31h與33g之間以及區(qū)33f與31f之間延伸。由此，所有混合區(qū)31和沉淀區(qū)33都可以通過導(dǎo)管13h串聯(lián)地流體耦合在一起。注意，如下文進一步論述，導(dǎo)管13h內(nèi)的流體路徑156的部分，特別是在混合區(qū)31之間延伸的流體路徑156的部分，用作多個沉淀區(qū)，如沉淀區(qū)33。即，設(shè)置在其中的流體混合物在重新引入到下一個混合區(qū)31之前沉淀在流體路徑156內(nèi)。導(dǎo)管13h可以與本文所論述的其它導(dǎo)管13相同并具有全部相同的替代方案。

第一組導(dǎo)管13h可以沿著容器17e的第一側(cè)串聯(lián)延伸，使得它們可以容納在轉(zhuǎn)移槽45內(nèi)，而第二組導(dǎo)管13h可以沿著容器17e的對置的第二側(cè)串聯(lián)延伸，使得它們可以容納在轉(zhuǎn)移槽45b內(nèi)。在其它實施例中，也可以使用其它組的導(dǎo)管13h。與先前在本文論述的任何其它聲學(xué)沉淀器可以相同的聲學(xué)沉淀器16f與每個導(dǎo)管13h對準，使得聲波可以通過其中，由此輔助使如前所述的通過其中的流體沉淀。聲學(xué)沉淀器16f可以安裝在支撐件160上，支撐件160可以耦合到支撐殼體15e和/或可以直接耦合到導(dǎo)管13h。聲學(xué)沉淀器16f也可以安裝到可以耦合到支撐件160和/或底座36的支撐件(桿)25a上。

鑒于上述情況，混合區(qū)31可以經(jīng)由由導(dǎo)管13h內(nèi)的流體路徑156組成的沉淀區(qū)而彼此流體連通?；旌蠀^(qū)31可以按基本上垂直的關(guān)系布置，并且導(dǎo)管13h可以至少部分地從容器17e(或其外壁)和/或至少部分軸向地從下部混合區(qū)31側(cè)向(或徑向)延伸到或朝向鄰近上部混合區(qū)31。導(dǎo)管13h可以形成延伸到隔室50c外部的環(huán)管，使得沉淀區(qū)33/156與混合區(qū)31不同和/或分離。導(dǎo)管13h也可以具有任何所需橫向橫截面，包含圓形、正方形、多邊形等。此外，本發(fā)明的各種實施例可以包含任何合適數(shù)目的導(dǎo)管13。例如，實施例可以具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多導(dǎo)管13。因此，在此實施例中，混合區(qū)31、沉淀區(qū)33和每個導(dǎo)管13h內(nèi)的流體路徑156組合成用于容器組合件12e的樣品純化腔室。因為容器組合件12e的部件可以形成為柔性的，因此如圖13所描繪，容器組合件12e可以按與前面關(guān)于容器組合件12所論述的相同的方式收縮。

流體處理系統(tǒng)10c以與流體處理系統(tǒng)10a基本相同的方式操作。具體來說，第一液體經(jīng)由第一開口51a引入到容器組合件12e的沉淀區(qū)33g中，并且第二液體經(jīng)由第二開口51c引入到容器組合件12e的沉淀區(qū)33f中(或反之亦然，這取決于相的密度)。第一相的密度使其沉淀到容器組合件12e的底部，而第二相的密度使其上升到容器組合件12e的頂部。因為屏蔽元件61h被設(shè)計成防止流體的流動，所以第一相和第二相必須通過導(dǎo)管13h以便沿容器組合件12e流動。

因此，第一相經(jīng)由在它們之間延伸的導(dǎo)管13h依次從沉淀區(qū)33g通過混合區(qū)31h，接著經(jīng)由在其間延伸的導(dǎo)管13h進入混合區(qū)31g，接著經(jīng)由在其間延伸的導(dǎo)管13h進入混合區(qū)31f，最后經(jīng)由在其間延伸的導(dǎo)管13h進入沉淀區(qū)33f。類似地，第二相依次從沉淀區(qū)33f傳遞到混合區(qū)31f，接著31g，接著31h，最后經(jīng)由設(shè)置在它們之間的導(dǎo)管13h進入沉淀區(qū)33g。

在每個混合區(qū)31f到31h中，第一相與第二相通過設(shè)置在其中的各個混合元件84進行混合，以實現(xiàn)所關(guān)注分子從第一相和第二相中的一者到另一相的轉(zhuǎn)移。混合湍流還促使流體混合物流入導(dǎo)管13h，導(dǎo)管13h從混合區(qū)31的流體湍流屏蔽。因此，設(shè)置在導(dǎo)管13h內(nèi)的流體路徑156的至少部分包括設(shè)置在混合區(qū)31之間的多個沉淀區(qū)。

參考圖11，附接到導(dǎo)管13h的一個或多個聲學(xué)沉淀器16f將聲波施加到每個導(dǎo)管13h中的混合物的部分。當(dāng)分散相液滴在每個導(dǎo)管13h中聚結(jié)時，由聲學(xué)沉淀器16f增強，第一相沉淀在導(dǎo)管13h中并進入或重新進入下部混合區(qū)31，而第二相在導(dǎo)管13h中升高并進入或重新進入上部混合區(qū)31。

到達容器組合件12e的下端57的第一相的部分經(jīng)由流體出口51d從其移除。類似地，到達容器組合件12e的上端56的第二相的部分經(jīng)由流體出口51b從其中移除。

在至少一個實施例中，容器組合件12可以具有模塊化配置。例如，如圖14所示，容器組合件12f可以包括多個可堆疊模塊131，其包含一個或多個混合模塊131a、視情況選用的一個或多個沉淀模塊131b、頂部模塊131c和底部模塊131d。在某些實施例中，任何所需數(shù)目的混合模塊131a或交替混合模塊和沉淀模塊131b可以垂直的方式堆疊，以形成多個垂直布置的混合區(qū)31(和可選的沉淀區(qū)33)。

每個混合模塊131a和沉淀模塊131b包括上屏蔽元件61i、對置下屏蔽元件61j和在其間延伸的環(huán)繞側(cè)壁166。屏蔽元件61i和61j可以與先前論述的屏蔽元件61h相同。在本發(fā)明的一個所述量中，提供用于將模塊131緊固在一起的構(gòu)件。在此類構(gòu)件的一個實施例中，上屏蔽元件61i可以具有圍繞其周界邊緣豎立的環(huán)形凸緣168。凸緣168經(jīng)配置以使得下屏蔽元件61j可以容納在由凸緣168限定的凹部內(nèi)，以使得模塊131a與131b套接在一起。在替代實施例中，可以使用任何數(shù)目的扣件、夾持件、耦合件等來將堆疊的模塊131緊固在一起。

側(cè)壁166可以由例如用于生產(chǎn)子容器17的柔性聚合物片或膜構(gòu)成，或者可以由例如玻璃或注模塑料的自支撐材料組成。管狀連接器部分80a在屏蔽元件61i與61j之間延伸且耦合到可旋轉(zhuǎn)地安裝在其上的輪轂6。混合元件84安裝在混合模塊131a的混合區(qū)31內(nèi)的連接器區(qū)段80a上，而無混合元件在沉淀模塊131b的沉淀區(qū)33內(nèi)。

頂部模塊131c和底部模塊131d基本上與模塊131a和131b相同，只是屏蔽元件61i和61j中的一個被代替為可以由與側(cè)壁166相同的材料制成的端壁170。旋轉(zhuǎn)組合件82安裝在兩個或一個端壁170上。管狀連接器部分80a在旋轉(zhuǎn)組合件82與可旋轉(zhuǎn)地安裝在對置屏蔽元件61i或61j上的輪轂63之間延伸。當(dāng)模塊131堆疊在一起時，管狀連接器80例如通過使用耦合件143對準且耦合在一起，使得驅(qū)動軸72可以穿過其中并與每個混合元件84嚙合以進行選擇旋轉(zhuǎn)。

將會了解，輪轂63不需要圍繞屏蔽元件61可旋轉(zhuǎn)地安裝。例如，輪轂63可以包括足夠大的通孔，以防止旋轉(zhuǎn)管狀連接器區(qū)段80的接觸和/或磨損。在這樣的實施例中，雖然不可完全防止樣品通過，但導(dǎo)管13可以相對于輪轂63中的通孔的大小足夠大，使得任何效率損失可以保持在小于10％、5％、2.5％、1％、0.5％、0.25％、0.1％等。

端口132形成在側(cè)壁166上。一旦模塊被堆疊并且耦合在一起，導(dǎo)管13c就可以耦合到端口132，使得導(dǎo)管在鄰近的模塊131之間延伸。因此，導(dǎo)管13c在鄰近的混合區(qū)31之間或在混合區(qū)31與沉淀區(qū)33之間延伸，其方式與前面關(guān)于容器組合件12e論述的方式基本相同。組裝的容器組合件12f因此可以如前所述與樣品純化系統(tǒng)10c相同的方式操作。

圖15中描繪并有本發(fā)明的特征的樣品純化系統(tǒng)10d的另一實施例。系統(tǒng)10d包括容器組合件12g，容器組合件12f包括容器17f，容器17f具有由在上端56和對置下端57之間延伸的側(cè)壁55限定的隔室50f。隔室50f包括樣品純化隔室。在此實施例中，容器17f是剛性自支撐結(jié)構(gòu)。例如，容器17f可以由玻璃或形成時為自支撐的透明聚合物或塑料構(gòu)成。容器組合件12g還包含在上端56設(shè)置在容器17f上的第一入口51a和第一出口51b以及在下端57設(shè)置在容器17f上的第二入口51c和第二出口5d1。在一些實施例中，容器17f還由底座36c支撐。

具有延伸穿過其中的開口67的多個屏蔽元件61設(shè)置在隔室50f內(nèi)。先前關(guān)于圖6a到6d所論述的屏蔽元件61可以與本文所論述的其它實施例一起在本實施例中起作用。屏蔽元件61將隔室50f分成混合區(qū)31j和31k以及沉淀區(qū)33j到331。屏蔽元件61可以例如通過焊接或以其它方式附接到容器17f的內(nèi)部而緊固到容器17f?；蛘撸氶L支撐件184可以在屏蔽元件61之間以及在鄰近屏蔽元件61中的容器17f的底板之間以及容器17f的頂端壁82與相鄰屏蔽元件61之間延伸。因此，支撐件184將屏蔽元件61在隔室50f內(nèi)維持在垂直隔開的定向上。

剛性驅(qū)動軸180在中心地延伸并且沿隔室50f的長度延伸，并且經(jīng)由動態(tài)密封件188穿過容器17f的頂端壁。動態(tài)密封件188使得驅(qū)動軸180能夠相對于容器17f旋轉(zhuǎn)，同時仍能使隔室50f維持無菌?；旌显?4安裝在混合區(qū)31j和31k內(nèi)的驅(qū)動軸180上。驅(qū)動馬達186耦合到突出于容器17f外部的驅(qū)動軸180的一部分，以便旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸180，驅(qū)動軸180又使混合區(qū)31j和31k內(nèi)的混合元件84旋轉(zhuǎn)。

與其中聲學(xué)沉淀器安裝在與混合區(qū)和/或沉淀區(qū)耦合的導(dǎo)管上的一些先前實施例相比，在本實施例中，聲學(xué)沉淀器16g安裝到或直接鄰近于容器17g而設(shè)置，與每個沉淀區(qū)33j到331對準。具體來說，每個聲學(xué)沉淀器16g包括設(shè)置在每個沉淀區(qū)33的一側(cè)上的聲學(xué)換能器116m和在與聲學(xué)換能器116m對準地設(shè)置沉淀區(qū)33的對置側(cè)上的聲學(xué)反射器116n。如先前關(guān)于其它實施例所論述的，聲學(xué)沉淀器16g用于在沉淀區(qū)33內(nèi)產(chǎn)生聲駐波，以增強或促進液體在其中的沉淀。此外，聲學(xué)沉淀器16g可以經(jīng)由支撐件(桿)25b安裝或連接(直接)到容器17f和/或底座36c。

在至少一個實施例中，容器組合件12g、容器17f、隔室50f和/或沉淀區(qū)33的直徑可以足夠小以允許在其中形成駐波(通過聲學(xué)沉淀器16g)。例如，聲學(xué)反射器116n和聲學(xué)換能器116m可以被定位成使得由聲學(xué)換能器116m產(chǎn)生的波被聲學(xué)反射器116n反射。或者，在一些實施例中，聲學(xué)沉淀器16g包括聲學(xué)換能器116m，其經(jīng)配置以感測由此產(chǎn)生的波的一個或多個特性。例如，聲波換能器116m可以感測通過容器組合件12g、容器17f、隔室50f和/或沉淀區(qū)33內(nèi)的分子或顆粒反射回換能器上的波的一個或多個特性。

在至少一個實施例中，容器組合件12g、容器17f、隔室50f和/或沉淀區(qū)33的直徑可以小于30cm、小于25cm、小于20cm、小于15cm、小于12cm、小于10cm、小于7cm、小于5cm、小于2cm、小于1cm、介于0.5cm與30cm之間、介于1cm與20cm之間、介于5cm與18cm之間，或者介于10cm與15cm之間。在一些實施例中，容器組合件12g、容器17f、隔室50f和/或沉淀區(qū)33的直徑可以大于30cm(例如，35cm、40cm、45cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、1m、2m、5m、10m等)。此外，在至少一個實施例中，容器組合件12g、容器17f、隔室50f和/或沉淀區(qū)33的直徑可沿其長度改變

與所有其它實施例一樣，可以在隔室50f內(nèi)形成任何所需數(shù)目的混合區(qū)31和沉淀區(qū)33。在至少一個實施例中，隔室50(或其一個或多個子隔室)內(nèi)的最上面和/或最下部的區(qū)包括沉淀區(qū)，使得混合的樣品可以在其中沉淀和/或分離(例如，在收集之前)。此外，任何所需數(shù)目的聲學(xué)沉淀器16(或?qū)?yīng)聲學(xué)換能器和反射器)可以與每個沉淀區(qū)33對準。為了優(yōu)化聲學(xué)沉淀器16g對沉淀區(qū)33內(nèi)的流體的有效性，每個沉淀區(qū)33通常具有小于30cm、更通常小于25cm或小于20cm的最大直徑。然而，也可以使用其它大小。例如，沉淀區(qū)33可以具有小于100cm、50cm、45cm、40cm、35cm、15cm或10cm的最大直徑。

在操作期間，樣品純化系統(tǒng)10d以與先前描述的實施例類似的方式操作。例如，第一液體經(jīng)由入口51a引入容器組合件12g(或其隔室50f)的沉淀區(qū)331中，并且第二液體經(jīng)由入口51c引入容器組合件12g(或其隔室50f)的沉淀區(qū)33j中(或反之亦然，這取決于相的密度)。第一相的密度使其沉淀到容器組合件12g的底部，而第二相的密度使其上升至容器組合件12g的頂部。屏蔽元件61被設(shè)計成允許流體借助于開口67流過其中。

因此，第一相經(jīng)由設(shè)置在它們之間的相應(yīng)屏蔽元件61依次從沉淀區(qū)331進入混合區(qū)31k，接著進入沉淀區(qū)33k，接著進入混合區(qū)31j，最后進入沉淀區(qū)33j。類似地，第二相依次從沉淀區(qū)33j進入混合區(qū)31j，接著沉淀區(qū)33k，接著混合區(qū)31k，最后進入沉淀區(qū)331。

在每個混合區(qū)31j和31k中，第一相和第二相通過設(shè)置在其中的相應(yīng)混合元件84進行混合，以使所關(guān)注分子從第一相和第二相中的一者轉(zhuǎn)移到另一相?；旌贤牧鬟€促使流體混合物流入相鄰的沉淀區(qū)33，其從混合區(qū)31的流體湍流屏蔽。此外，附接到側(cè)壁55的外部的一個或多個聲學(xué)沉淀器16g(或其組件116m和116n)將聲波施加到每個沉淀區(qū)33中的混合物的部分。當(dāng)分散相液滴在每個沉淀區(qū)33中聚結(jié)時，由聲學(xué)沉淀器16g增強，第一相在容器組合件12g中向下沉淀并進入或重新進入下部混合區(qū)31，而第二相在容器組合件12g中升起并進入或重新進入上部混合區(qū)31。

到達容器組合件12g的下端57的第一相的部分經(jīng)由流體出口51d從其中移除。類似地，到達容器組合件12g的上端56的第二相的部分經(jīng)由流體出口51b從其中移除。

在一些實施例中，雖然第一相與第二相的混合(例如，借助于在每個混合區(qū)中的混合元件)可以實現(xiàn)所關(guān)注分子從第一相和第二相中的一個到另一相中的轉(zhuǎn)移，但這種混合，特別是當(dāng)劇烈地進行時，可能引起和/或?qū)е滦纬煽赡艿挚咕劢Y(jié)的分散相微滴(例如甚至在一些聲學(xué)增強的沉淀條件下)。例如，將小分散相液滴相對快速的聚結(jié)和/或沉淀成較大的液滴和/或(分散相)體(其具有足以克服由(周圍)連續(xù)相的至少一部分施加到其上的拖曳力的浮力或密度)可以引起、啟動和/或恢復(fù)較重的相向下的逆流流動和較輕的相向上的逆流流動。然而，逆流流動的快速誘發(fā)和/或恢復(fù)導(dǎo)致和/或允許甚至更小的分散相微滴保留在連續(xù)相中-不具有足以克服由(周圍)連續(xù)相施加在其上的拖曳力的浮力或密度。接著，連續(xù)相將這些微滴攜帶到相鄰的混合區(qū)中，其中劇烈的攪動維持和/或進一步減小微滴的大小。隨后和/或反復(fù)(快速)聚結(jié)和逆流流動的誘發(fā)和/或恢復(fù)可以基本上防止這些微滴與連續(xù)相的聚結(jié)、沉淀和/或分離。

在一些實施例中，本文所述的(中間的)沉淀區(qū)和/或通道導(dǎo)管處的聲波的添加可以進一步增強分散相液滴的快速聚結(jié)，但是可能不能實現(xiàn)從連續(xù)相中移除分散相微滴的可接受的水平。例如，對于其中希望將所關(guān)注分子從分散相轉(zhuǎn)移到連續(xù)相(在從收集的連續(xù)相中純化所關(guān)注分子之前)的實施例中，分散相微滴保留在連續(xù)相內(nèi)可能會導(dǎo)致分散相污染物與所關(guān)注分子的純化(例如，在含有污染物的分散相微滴被收集并與含樣品連續(xù)相一起純化時)，從而導(dǎo)致樣品純度降低。

或者，在希望將污染物從分散相轉(zhuǎn)移到連續(xù)相(在從收集的分散相中純化所關(guān)注分子之前)的實施例中，分散相微滴保留在連續(xù)相內(nèi)可能會導(dǎo)致分子產(chǎn)率的顯著損失(例如，由于含所關(guān)注分子的分散相微滴保留在連續(xù)相中而不是用分散相樣品收集和純化)。

類似地，對于其中希望將所關(guān)注分子從連續(xù)相轉(zhuǎn)移到分散相(在從收集的分散相中純化所關(guān)注分子之前)的實施例中，分散相微滴保留在連續(xù)相內(nèi)可能會導(dǎo)致分子產(chǎn)率的顯著損失(例如，由于含所關(guān)注分子的分散相微滴保留在連續(xù)相中而不是用分散相樣品收集和純化)。

此外，對于希望將污染物從連續(xù)相轉(zhuǎn)移到分散相(在從收集的連續(xù)相中純化所關(guān)注分子之前)的實施例中，分散相微滴保留在連續(xù)相內(nèi)可能會導(dǎo)致分散相污染物與所關(guān)注分子的純化(例如，在含有污染物的分散相微滴被收集并與含有樣品的連續(xù)相一起純化時)，從而導(dǎo)致樣品純度降低。

還將了解，連續(xù)相(例如，在系統(tǒng)級規(guī)模內(nèi))也可以形成可以分散、截留和/或夾帶于相對相中的微滴(例如，系統(tǒng)級規(guī)模的分散相)。在這種情況下，系統(tǒng)連續(xù)相可以包括局部分散相，且反之亦然。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，本發(fā)明的實施例可以聲學(xué)地共定位、聚結(jié)和/或聚集相液滴，而不管密度和/或系統(tǒng)或局部濃度。

本發(fā)明的某些實施例提供了一個或多個額外和/或聲學(xué)設(shè)定區(qū)，其適于誘發(fā)局部分散相微滴聚結(jié)成具有足夠的浮力或密度以克服由局部(周圍)連續(xù)相施加于其上的拖曳力的主體。例如，在一些實施例中，容器的上端56和/或下端57可以包含一個或多個額外沉淀區(qū)33(未示出)。額外沉淀區(qū)33可以由設(shè)置在其間的額外屏蔽元件61分開。一個或多個額外沉淀區(qū)33還可以具有附接到其外部和/或與其對準的聲學(xué)沉淀器16(或其組件116)。然而，在至少一個實施例中，僅鄰近于上端56和/或下端57的一個或多個(額外)沉淀區(qū)33可以具有附接到其外部和/或與其對準的聲學(xué)沉淀器16(或其組件116)。例如，在某些實施例中，上端56和/或下端57可以包含一個或兩個或更多個額外的沉淀區(qū)33(例如，使得上端56和/或下端57包含兩個或三個或更多相鄰的沉淀區(qū)33(例如，無相互間的混合區(qū)31))。

在操作期間，上述樣品純化系統(tǒng)以與先前描述的實施例類似的方式操作。然而，當(dāng)分散相液滴在上部沉淀區(qū)33中聚結(jié)時，例如，第一相的密度使其經(jīng)由屏蔽元件61向下沉淀回到相鄰的混合區(qū)31中。然而，第二相的密度使其經(jīng)由額外屏蔽元件61(未示出)上升且進入設(shè)置在上部沉淀區(qū)33上方、與相鄰的混合區(qū)31對置的第一額外沉淀區(qū)33(未示出)中。在此第一額外沉淀區(qū)33中，第二相可以曝露于一個或多個聲波。例如，聲學(xué)沉淀器16(或其組件116)可以附接到第一額外沉淀區(qū)33的外部和/或與第一額外沉淀區(qū)33對準，和/或可以將聲波施加到第一額外沉淀區(qū)33中的混合物的部分。在至少一個實施例中，聲學(xué)沉淀器16(或其組件116)可以在第一額外沉淀區(qū)33內(nèi)形成駐波，使得設(shè)置在其中和/或穿過其中的混合物的部分曝露于駐波。

類似于先前的實施例，聲波可以增強第一額外沉淀區(qū)33中混合物部分中的任何分散相液滴的聚結(jié)。通過提供與混合區(qū)31對置的至少一個額外沉淀區(qū)33，額外沉淀區(qū)33中的樣品或混合物的部分可以基本上不含適于被動聚結(jié)(例如，在鄰近于混合區(qū)的沉淀區(qū)中)的分散相液滴。因此，施加到其上的聲波可以被調(diào)諧、聚焦和/或以其它方式適于誘發(fā)分散相微滴聚結(jié)成具有足以克服由(周圍)連續(xù)相施加到其上的拖曳力的浮力或密度的主體。例如，在至少一個實施例中，聲波可以適于產(chǎn)生聲波(例如，在額外的沉淀區(qū)33內(nèi))的一個或多個節(jié)點布置，這可以導(dǎo)致(節(jié)點)對準和/或增強分散相微滴的接近或關(guān)聯(lián)。接著緊密相關(guān)的微滴可以聚結(jié)成越來越大的相液滴或主體，直到這些主體的浮力足以引起兩個相的分離和/或逆流流動。

另外，因為樣品入口端口51可以設(shè)置在上部沉淀區(qū)33處(或設(shè)置在額外和/或聲學(xué)沉淀區(qū)33下方的另一位置)，所以額外樣品可能不被引入到額外和/或聲學(xué)沉淀區(qū)33中或之上。因此，引入到系統(tǒng)中的額外樣品可能不會污染額外和/或聲學(xué)沉淀區(qū)33中的聲學(xué)沉淀樣品。在一些實施例中，樣品入口端口51也可以設(shè)置在混合區(qū)31中。此外，較輕相樣品的至少一部分可以通過與其連接、相關(guān)聯(lián)和/或流體連通的出口端口51而從額外和/或聲學(xué)沉淀區(qū)33收集和/或以其它方式移除。

另一實施例可以包含設(shè)置在第一額外沉淀區(qū)33上方的第二額外沉淀區(qū)33(未示出)，與上部沉淀區(qū)33對置。第二額外沉淀區(qū)33可以可選地具有附接到其外部和/或與其對準的聲學(xué)沉淀器16(或其組件116)。在至少一個實施例中，可以通過與其連接、相關(guān)聯(lián)和/或流體連通的出口端口51從第二額外沉淀區(qū)33收集和/或以其它方式移除樣品混合物(例如，較輕相樣品)的至少一部分。

額外沉淀區(qū)的類似布置可以應(yīng)用于系統(tǒng)的下端57。另外，額外沉淀區(qū)的類似布置可以應(yīng)用于本發(fā)明的其它實施例(例如本文所述的那些)。例如，至少一個實施例可以包含連接在第一出口端口與第一入口端口之間的聲學(xué)沉淀樣品環(huán)管。在一些實施例中，聲學(xué)設(shè)定樣品環(huán)管可以是或包括樣品容器和/或樣品純化隔室的一部分。換句話說，聲學(xué)環(huán)管可以與其它混合和/或沉淀區(qū)流體耦合，使得這些組件是同一塔單元和/或系統(tǒng)的一部分。因此，包含具有設(shè)置在其中的一定量的分散濃度相微滴的連續(xù)濃縮相的混合物或部分處理樣品的一部分可以通過聲學(xué)環(huán)管(例如，經(jīng)由出口端口，經(jīng)由聲學(xué)沉淀器，和/或經(jīng)由入口端口)。因此，聲學(xué)環(huán)管(或其流體導(dǎo)管)可以包括沉淀區(qū)。

如前所述，聲波可以誘發(fā)分散相微滴聚結(jié)成更大的液滴或主體。接著將聲學(xué)處理樣品或聲學(xué)聚結(jié)體再次引入樣品隔室(例如，經(jīng)由入口端口)和/或與樣品的一部分混合，使得(連續(xù)再循環(huán))連續(xù)相樣品變得基本上無分散相微滴。例如，聲學(xué)處理樣品可以被分裂，使得基本上無分散相微滴的部分被收集，同時將含有聲學(xué)聚結(jié)分散相主體的部分重新引入到樣品隔室中?；蛘撸Q于要收集的具體應(yīng)用和相，可以收集含聲學(xué)聚結(jié)分散相體的部分，同時將基本上無分散相微滴的部分重新引入樣品隔室中，或反之亦然。

例如，圖18示意性地說明并有本發(fā)明的特征的流體純化系統(tǒng)10e的另一實施例。流體純化系統(tǒng)10e包含限定樣品純化隔室136a的容器12a。類似于系統(tǒng)10a，系統(tǒng)10e包含多個交替的混合區(qū)和沉淀區(qū)(沿著設(shè)置在容器12a中的(基本上蛇形)的樣品流動路徑)和雙重混合系統(tǒng)18(各自具有至少部分延伸穿過樣品純化隔室136a的混合器組合件78)。混合器組合件78包含設(shè)置在容器12a的每個混合區(qū)或其樣品純化隔室136a中的混合元件84。然而，與系統(tǒng)10a不同，系統(tǒng)10e的容器12a不包含單獨的子容器或塔(例如，通過在其間延伸的導(dǎo)管連接)。相反，雙重混合器組合件78、混合區(qū)和沉淀區(qū)設(shè)置在單個容器中并且被多個屏蔽元件61分開。然而，將會了解，系統(tǒng)10e可以替代地包括單獨的子容器或塔(例如，通過其間延伸的導(dǎo)管連接)。

如上所述，屏蔽元件611在垂直分離的混合區(qū)與沉淀區(qū)之間包括和/或提供擋板，并且屏蔽元件61m、61n包括和/或在水平分離的混合區(qū)與沉淀區(qū)之間提供擋板。此外，圍堰179c和179d可以包括和/或提供屏障以增強在其后匯集的相的聚結(jié)。系統(tǒng)的操作如前所述進行。然而，從出口端口51b收集的含輕相液體樣品和/或從出口端口51d收集的含重相液體樣品可以(各自)通過包含聲學(xué)分離器16d的聲學(xué)環(huán)管96。在至少一個實施例中，接著可以收集聲學(xué)沉淀樣品的純部分(例如，用于進一步處理、分析、使用等)。或者，如圖18所示，還可以將聲學(xué)沉淀樣品重新引入(例如，進入沉淀區(qū)33m和/或經(jīng)由入口端口51f)，其中樣品的聲學(xué)聚結(jié)部分(例如聲學(xué)聚結(jié)成更大的液滴的有效和/或濃度分散相微滴)可以與設(shè)置在其中的相體(或更大的液滴)進一步聚結(jié)。

在示范性操作中，包括第一重相(由正斜線陰影表示)、一定量的所關(guān)注分子(例如igg)和一種或多種雜質(zhì)(例如污染物)的第一液體l1經(jīng)由入口端口51a引入到容器12a中。包括第二輕相(由反斜線陰影表示)的第二液體l2經(jīng)由入口端口51c引入到容器12a中。示范性地，容器12a被填充，使得重相提供的濃度足以形成連續(xù)相，輕相形成分散相。操作混合系統(tǒng)18以混合第一液體與第二液體以在每個混合區(qū)中形成兩相的乳液和/或?qū)崿F(xiàn)分子或關(guān)注從第一相到第二相的轉(zhuǎn)移。屏蔽元件611、61m、61n從沉淀區(qū)33m、33n、33o、33p、33q分離混合區(qū)31i、31j、31k、311、31m。因此，如本文所述，混合相可以在沉淀區(qū)中聚結(jié)和/或沉淀以誘發(fā)逆流流動?；旌舷到y(tǒng)18可以操作足以達到容器12a和/或其樣品純化隔室136a內(nèi)的穩(wěn)定狀態(tài)(或動態(tài)平衡)的時間。

(穩(wěn)態(tài))系統(tǒng)可以(接著)配置(或重新配置)為以連續(xù)流動操作。具體來說，分別經(jīng)由出口端口51d和51b從沉淀區(qū)33m和33q移除部分純化的第三液體l3和部分純化的第四液體l4。部分純化的第三液體l3包括重相(連續(xù)相濃度)、一定量的一種或多種雜質(zhì)或污染物以及第一量的分散輕相微滴。部分純化的第四液體l4包括輕相(連續(xù)相濃度)、所述量的所關(guān)注分子的至少一部分和第一量的分散重相微滴。

首先，部分純化的第三液體l3和部分純化的第四液體l4分別通過分別經(jīng)由入口端口51e和51f分別重新引入(例如，全部)到沉淀區(qū)33m和33q中的聲學(xué)環(huán)管96、97。然而，部分純化的第三液體l3和部分純化的第四液體l4中的所述量的分散相微滴的至少一部分因此至少部分地聲學(xué)地聚結(jié)成較大的分散相液滴。因此，當(dāng)分別重新引入到沉淀區(qū)33m和33q時，較大的分散相液滴更可能與設(shè)置在其中的相同的相體(或更大的液滴)聚結(jié)。在適當(dāng)?shù)臅r間段之后，可以從系統(tǒng)10e移除基本上純化的第五液體l5和基本上純化的第六液體l6。例如，閥52可以至少部分地打開以允許基本上純化的液體從聲學(xué)環(huán)管流出。液體的(實質(zhì))部分(即，部分純化的液體)可以分別繼續(xù)重新引入到沉淀區(qū)33m和33q中，以確保在系統(tǒng)中維持高純化水平(例如，高產(chǎn)率、高純度、低聚集度等)。

泵95可以連接到出口端口51b、51d以促進樣品流動穿過聲學(xué)環(huán)管96、97。在替代實施例中，聲學(xué)環(huán)管96、97可以經(jīng)由單獨的出口端口51流體耦合(例如，使得出口端口51b和51d可以是專用收集端口和/或使得不必需要閥52)。

因此，本發(fā)明的實施例可以包含具有多個混合區(qū)和沉淀區(qū)的樣品純化系統(tǒng)(例如，塔)，以及適于誘發(fā)分散相微滴聚結(jié)成主體(其具有的浮力或密度足以克服由(周圍)連續(xù)相施加在其上的拖曳力)的至少一個聲學(xué)沉淀區(qū)。所述方法可以包含允許混合物的一部分通過(例如，從混合區(qū)或沉淀區(qū))進入聲學(xué)沉淀區(qū)(例如，鄰近混合區(qū)或沉淀區(qū))，將至少一個聲波施加到在聲學(xué)沉淀區(qū)中的混合物的一部分或在混合物的一部分通過(例如，從混合區(qū)或沉淀區(qū))而進入聲學(xué)沉淀區(qū)時。

在至少一個替代實施例中，所述系統(tǒng)可以包括一系列串聯(lián)、獨立、離散和/或并排等的混合裝置和沉淀容器(例如，與導(dǎo)管、管等流體連接)，如本領(lǐng)域已知的。例如，說明性工作站可以包括：具有用于引入第一和第二液體的一個或多個入口開口的第一混合裝置；設(shè)置在混合裝置中的一個或多個混合元件；以及一個或多個出口開口，用于使第一和第二液體(或其第一和第二相)的混合物離開混合裝置、通過通道和/或進入第一沉淀容器。然而，在本發(fā)明的一些實施例中，通道和/或第一沉淀容器可以具有連接到其上和/或設(shè)置在其周圍的一個或多個聲學(xué)沉淀器，使得混合物可以聲學(xué)沉淀。沉淀樣品的至少一部分可以進入第二混合裝置，其中純化過程可以繼續(xù)。在其它實施例中，一個或多個聲學(xué)沉淀器可以被設(shè)置在系統(tǒng)的后端(或其組件)上，以在從系統(tǒng)移除之前從連續(xù)相樣品主動地以聲學(xué)方式沉淀分散相微滴(例如，收集、回收或棄置連續(xù)相樣品)。

應(yīng)注意，可以通過實施以下實施例(包含系統(tǒng)和/或方法)中的人一者來實現(xiàn)先前描述的系統(tǒng)參數(shù)(例如，大小、比率、動力學(xué)、速度、流速等)和/或結(jié)果(例如，純度、產(chǎn)率、聚集等)。因此，對于每個實施例，包含本文所述的替代系統(tǒng)和方法，不需要重復(fù)這些參數(shù)和/或結(jié)果。

前述揭露內(nèi)容包含對兩相液-液萃取和/或純化系統(tǒng)的描述，其中包括第一相和至少一個所關(guān)注分子的第一液體與包括第二相的第二液體混合。在某些實施例中，第一液體可以包含第一分子(例如，所關(guān)注的生物分子)和第二分子(例如污染物)。例如，一些實施例涉及從至少一種污染物(例如蛋白質(zhì))萃取和/或純化所關(guān)注生物分子(例如免疫球蛋白)。

然而，在其它實施例中，一個或多個相可以是純化和/或萃取的對象。例如，可以經(jīng)由兩相液-液萃取將污染物(例如水)從液相(或反之亦然)中萃取和/或純化。因此，各種實施例可以包含包括所關(guān)注相和第一分子的第一液體，且第二液體可包括第二相。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，本文揭露和/或描述的發(fā)明概念和原理與各種各樣的實施例兼容，本文中涵蓋其中的每一個。

還將了解，本發(fā)明的某些實施例的各種特征、部件、元件、零件和/或部分與本發(fā)明的其它實施例兼容和/或可以與本發(fā)明的其它實施例組合、包含于和/或并入于本發(fā)明的其它實施例中。因此，相對于本發(fā)明的具體實施例的某些特征、部件、元件、零件和/或部分的揭露不應(yīng)被解釋為限制申請案或?qū)⑺鎏卣?、部件、元件、零件?或部分限于特定實施例。相反，應(yīng)理解，其它實施例也可以包含所述特征、部件、元件、零件和/或部分，而不脫離本發(fā)明的范圍。

此外，本發(fā)明可以以其它具體形式體現(xiàn)，而不脫離其精神或基本特征。所描述的實施例在所有方面僅應(yīng)認為是說明性的而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是前面的描述來表示。屬于權(quán)利要求的等同物的含義和范圍內(nèi)的所有變化將包括在其范圍內(nèi)。