与渗透物抽取 部109连接的栗，流体样品被抽吸到开口 105中并且通过纤维过滤器101的多孔表面。在 该实施例中，纤维过滤器101或其它膜式过滤器是干的亲水性过滤器、填充甘油的亲水性 过滤器或者允许空气首先通过并且当形成接触后液体通过的其它过滤器类型。因此，空气 被抽取到开口 105中并通过纤维过滤器101的多孔表面，直到流体被抽吸到开口 105中并 与纤维过滤器101接触而穿过多孔表面为止。
[0071] 当全部样品体积已穿过开口 105时，通过用已知体积的洗脱缓冲剂或湿泡沫切向 冲洗纤维过滤器101来洗脱在纤维过滤器101上的捕获的粒子。可替代地，液体的反向冲 洗可与借助于液体、泡沫或气体的二次切向清扫一起使用。由于若干原因，优选的是使用 湿泡沫。优选泡沫用于洗脱的两个主要原因是：（1)可使用小体积的液体生成大体积的泡 沫，从而允许较小的洗脱体积；和（2)所生成的泡沫比开始的表面活性剂溶液更粘性得多， 从而允许改进泡沫穿过多个纤维过滤器的通过。临在过滤器的切向洗脱之前，打开阀控制 的渗透物净化部107并且允许与渗透物抽取部109连接的栗继续运行使得将任何剩余的流 体抽出渗透物室。在剩余的液体被抽出之后，关掉栗控制的渗透物抽取部109并且关闭与 渗透物净化部107连接的阀。然后渗透物室可被留在环境压力下或被加压到在环境压力以 上从0到IOpsi的正压力。移除剩余在渗透物室中的任何流体防止流体被推回到纤维过滤 器101的滞留物侧中，并且加压渗透物防止在洗脱期间湿泡沫或洗脱流体穿过纤维过滤器 101到渗透物中。随着泡沫行进通过纤维过滤器101，泡沫将浓缩物清扫通过CPT100并且 将浓缩物通过开口 105清扫出去。当泡沫已经离开CPT100时，其迅速塌陷回液体，留下大 幅减小的体积的液体的最终浓缩产品。该体积能够是在小于5微升到1毫升的范围内。以 其最简单的形式，泡沫可被制作在单独的容器中，并且然后被注入以从CPT100将样品清扫 到样品收集端口中。然而，也可使用样品环管（loop)以测量被用于制作泡沫的液体的量。 除了通过将空气和表面活性剂溶液混合而产生的表面活性剂泡沫之外，也可利用碳酸化的 表面活性剂溶液来产生泡沫。碳酸化之后，通过分送通过孔口、熔块（frit)、过滤器或毛细 管来搅动溶液。在此描述的表面活性剂泡沫提取方法也能够被用于在气溶胶采样器和收集 器中其它收集表面的提取和清洁。使用泡沫提取这些表面能够提供提取效率的显著增加和 最终样品体积的显著减少。在优选的实施例中，通过将缓冲的表面活性剂溶液保持在二氧 化碳的压头（head pressure)下并且然后通过打开定时阀释放体积来生产泡沫。通过既控 制二氧化碳压力又控制打开阀的时间，分送的液体体积能够被严格控制。
[0072] 对于使用超过滤和微过滤过滤器的中空纤维浓缩移液器末端，由于可被用于从液 体样品浓缩细胞组分、DNA、病毒、细菌和其它病原体，简单地通过在渗透物室上抽取负压力 来抽吸样品。在该情况下，空气可被容易地抽取通过纤维过滤器壁，并且流体被吸入到纤维 过滤器的腔中，在纤维过滤器的腔中流体然后穿过纤维过滤器壁。
[0073] 为了进一步提高浓缩移液器末端的效率，诸如Triton X-100的生物相容性表面活 性剂可在诸如按体积计的0. 1-0. 01 %的低水平下被添加到进料。该液体是不显著的体积的 添加，但是能够将吞吐效率增加从40%到60%变化到几乎100%的范围。缓冲表面活性剂 溶液诸如25mM三羟甲基氨基甲烷缓冲盐水（TBS)或具有0. 01到0. 1% Triton X-100或 Tween20的磷酸盐缓冲盐水（PBS)通常被用在生物气溶胶采样器的收集流体中。
[0074] 诸如借助于振动器马达或超声变幅器产生的机械剪切也可被用于提高吞吐效率 和处理速度。
[0075] 由于在正被处理的样品中的粒子负载，在CPT中使用的中空纤维膜过滤器能够 变得堵塞（blinded)。减少堵塞的方法被很好地记录并且包括切向流动、高频反向脉冲 (HFB)、振动和其它机制。切向流动最常被使用，但是它不能以其标准形式被实施在CPT中。 在CPT系统中，将使用来自湿泡沫洗脱系统的二氧化碳实施HFB以在中空纤维的渗透物侧 上生成反向压力。反向压力起作用以将捕获的粒子推出过滤器孔隙。以之间具有短时间周 期的非常短的脉冲执行反向压力步骤，因此是术语高频。在通过单个0. 05 μ m中空纤维CPT 的七十分钟的处理苹果汁的测试中，处理开始之后的大约10分钟内，流率已经从2mL/min 到 lmL/min下跌了接近50%。HFB能够将流率恢复到2mL/min的初始流率并且能够贯穿70 分钟运行的剩余时间将流率维持大于I. 3mL/min。无 HFB循环的两个短时间周期导致过滤 器流率的显著下跌。在大约47分钟标记处看到了这些间隔中的第二个并且导致过滤器流 率下跌大约50%。
[0076] 使用组合的HFB和切向流动在工业分离中是众所周知的，并且通过允许切向流动 运走被HFB移除的粒子而为那些系统提供了最稳定的流率。因为传统的切向流动不能被实 施在CPT上，所以可使用新的振荡切向流动（OTF)方法。通过使用与浓缩细胞中空纤维的 内部流体连接的计量栗以将流体快速地上下移动，在系统内建立了切向流动而不从中空纤 维孔移除流体。在竖直取向的过滤器上的这样的流动导致过滤器流率的显著的提高而难以 处理样品。使用计量栗以在CPT内振荡流体而不是振荡中空纤维自身被看作该想法的更实 际的实施方式。该方法的实施方式被期望是简单明了的，并且针对难以处理基质将提供提 高的样品处理流率。
[0077] 而且，使用从CPT的顶端延伸，即与浓缩器的连接点相邻的，竖直取向的平面或中 空膜/过滤器，使得粒子能够在从顶部到底部行进的方向上通过本文描述的切向冲洗被回 收。从顶端到底部的这样的切向流动允许非常大的膜表面面积，并且由于滞留物的非常小 的横截面面积，使得在仅使用非常小体积的用于回收粒子的液体（或湿泡沫）的同时能够 快速处理大的体积。这进一步允许大大增加的浓缩因子，并且允许通过底部开口抽入未浓 缩的样品和通过相同开口分送浓缩的样品而在移液器中使用。不使用所述切向冲洗的现有 的水平取向的系统需要过滤介质是相当宽的以提供合宜的处理速率，从而导致较小的洗脱 体积，即与原始样品体积类似，导致非常小的浓缩因子。
[0078] 而且，处理样品之后，所公开的CPT不需要将样品体积保持在移液器末端中。与以 由目前技术状态公开的末端的体积为基础的有限体积对比，通过CPT的单独的渗透物端口 允许所处理的样品体积仅被膜表面面积/膜流率和处理占用的时间所支配。
[0079] 图2A和2B示出根据本主题公开的示例性实施例的不允许空气穿过的用于中空纤 维过滤器201的类似的构造。图2A示出包括开口 205、纤维过滤器201、渗透物净化部207 和渗透物抽取部209的CPT200。在该构造中，纤维过滤器201具有疏水性上通气孔部211与 亲水性下部201。亲水性过滤器将容易使水通过，但是一旦变湿，较小的孔隙尺寸将直到再 次变干才容易允许空气通过。附加疏水性通气孔部211允许空气通过通气孔直到全部亲水 性中空纤维201已经被填满液体样品为止，并且因此能够允许液体样品通过。除该优点之 外，疏水性通气孔部211的使用允许在初始化操作之后将空气引入到CPT200中而没有将纤 维过滤器201填满空气且因此停止流动。疏水性通气孔部211允许空气穿过并且又允许液 体被抽入到纤维过滤器201中。连接部213允许CPT200与浓缩单元连接用于操作CPT200。 在连接部213内，包含三个端口。图2B示出所述三个端口，所述三个端口包括：连接到渗透 物净化部207的第一端口 215 ;连接到纤维过滤器201的第二端口 217 ;和连接到渗透物抽 取部209的第三端口 219。图2中所示的CPT200的剩余部分在构造上与图IA和图IB中所 示的相同。为了操作，CPT200被附接到浓缩器单元并且流体被吸入到入口 205中并且通过 纤维过滤器201的多孔表面。当全部样品体积已经穿过入口 205时，通过用已知体积的洗 脱缓冲剂或湿泡沫切向冲洗纤维过滤器201来将捕获的粒子洗脱。可替代地，液体的反向 冲洗可与利用液体、泡沫或气体的二次切向清扫一起使用。
[0080] 图3示出根据本主题公开的示例性实施例的用于将浓缩移液器末端（CPT) 300与 浓缩器单元连接的替代构造。在该构造中，在主要的母连接器313内的环形区段与浓缩器 单元的公连接器上的连接器配合。连接器315、317和319的环形区段允许流体与取向无关 地在连接器之间流动。环形连接器的首要优点是CPT300不必以特定的方式被取向，并且在 使用期间可旋转或以其它方式改变取向而不中断。在该具体CPT300中，疏水性平面过滤器 区段311被用于通气。
[0081] 图4示出根据本主题公开的示例性实施例的包括用于与浓缩单元连接的环形构 造的CPT400。在该构造中，在主要的母连接器413内的环形区段与浓缩器单元的公连接器 上的连接器配合。连接器415、417和419的环形区段允许流体与取向无关地在连接区段之 间流动。除了中空纤维过滤器401的区段被处理以变成在中空纤维腔和渗透物室之间的 疏水性通气孔层411之外，图4示出与图3所示的构造相同的构造。被施加到渗透物室的 负压力允许空气被抽取通过疏水性通气孔过滤器411，并且流体然后被抽吸在纤维过滤器 401的纤维腔中。当流体接触疏水性通气孔过滤器411时，流动立即停止。疏水性通气孔过 滤器411可以是在纤维腔和渗透物室之间的中空纤维401的顶部处的平面过滤器，或者可 以是具有大约1英寸或更小的上疏水性区段且纤维的剩余部分在性质上是亲水性的中空 纤维过滤器。
[0082] 对于其中空气将不抽取通过过滤器的浓缩末端，例如必须被湿地封装的超过滤膜 过滤器，公开了在不允许流体离开一次性末端并且接触浓缩器单元的同时使样品流体与纤 维腔接触的方法。第一方法使用如图2和图4所讨论的疏水性通气孔过滤器的区段。
[0083] 用于使流体与中空纤维接触的另一种方法是通过使用与纤维腔连接的注射器栗， 以将与纤维腔的内部体积相当的体积的空气抽入到注射器本体中，从而将液体吸入到纤维 过滤器的纤维腔中。以该方式，流体不在一次性末端的上方穿过，而是停止在中空纤维过滤 器的顶部处或其附近。
[0084] 用于使流体与中空纤维过滤器接触的另一种方法是通过使用栗将一定体积的空 气抽出纤维腔并且使用光学或其它传感器将流体流动停止在中空纤维过滤器的顶部处。光 学传感器能够被附接到浓缩器装置，而不是一次性末端，并且监控中空纤维过滤器上方的 一次性末端的清澈区段。以该方式，流体不在一次性末端的上方通过。
[0085] 用于使流体与中空纤维过滤器接触的另一种方法是通过将一定体积的清澈稀释 流体从浓缩器装置分送到中空纤维过滤器中，并且从开口出来然后进入到样品容器中。以 该方式，中空纤维的全部滞留物侧被填充有液体并且渗透物栗现在能够被激活以将样品抽 入到CPT中。
[0086] 图5示出根据本主题公开的示例性实施例的具有针式连接器515、517和519的 CPT500。CPT500也包括连接器513、渗透物净化部507、渗透物抽取部509和中空纤维过滤 器501。图5中的CPT具有与图3所示构造类似的构造，除了与环形连接件相反，流体连接 是通过三个针式连接器之外。虽然这些连接件需要特定的取向，但是它们比图3的环形连 接件更可靠和有成本效益。
[0087] 图6示出根据本主题公开的示例性实施例的包括主要的公连接器613的CPT600。 CPT600也包括中空纤维过滤器601、渗透物净化部607和渗透物抽取部609。连接器613包 括与顶端相距各种各样长度的流体连接件615、617和619。该末端利用在浓缩器单元上的 一体的环形连接件与母连接器连接。中空纤维过滤器601包括在顶部附近的疏水性通气孔 过滤器611。
[0088] 图7示出根据本主题公开的示例性实施例的包括主要的公连接器713的CPT700。 CPT700也包括中空纤维过滤器701、渗透物净化部707和渗透物抽取部709。连接器713包