本发明涉及用于将感兴趣的成分从溶液中的一个或更多个其它成分分离的自动化横向流过滤方法和系统。本发明在包括蛋白质分离的纯化生物流体的领域中使用，其中特定的蛋白质必须从细胞溶解物和培养物分离和纯化。
背景技术：
细胞培养和生物反应器以及各种生物技术过程在最近几年中引起了相当大的兴趣，这是由于对基因工程和生物制药的兴趣增加。培养细胞，以制造例如用于患者治疗、研究以及各种诊断技术中的蛋白质、受体、疫苗以及抗体。
此类分子的分离在化学、制药以及生物技术行业(包括例如生物药物和诊断试剂的生产)中增加了商业兴趣。具体而言，由于蛋白质组学(由人类基因组表达的蛋白质的功能研究)的进步，蛋白质的分离和纯化越来越重要。一些蛋白质可仅在生物样品内以非常低的浓度存在。因此，隔离和分离技术的发展特别重要，尤其是在涉及大规模生产时。
大体上，在蛋白质产生在细胞培养物中时，它们位于细胞内或者分泌到包绕的培养基中。此外，使用的细胞系为活的生物体，并且必须用含有糖、氨基酸、生长因子等的生长培养基喂养。将期望的蛋白质从营养物以及细胞副产品的此类复杂混合物分离和纯化至足以表征的水平提出了艰巨的挑战。
超滤膜的特征在于使得它们能够固持大分子的孔隙大小。此类大分子可具有范围从大约500至大约1,000,000道尔顿的分子量。就此而言，超滤膜可用于浓缩蛋白质。超滤为低压膜过滤过程，其可用于分离大小高达0.1μm的溶质。因此，例如，分子大小显著大于溶剂分子的溶质可由液压的施加从溶剂移除，该液压迫使仅溶剂流动穿过合适的膜(通常为具有在0.001至0.1μm的范围内的孔隙大小的膜)。因此，超滤能够从溶液移除细菌和病毒。
横向流过滤(“cff”也称为“切向流过滤”(tff))系统可用于工业应用，如例如制造过程分离、废物处理厂以及水净化系统中，其中它们可通过移除和/或防止污染物的累积来延长过滤膜的寿命，并且促进过滤过程随着时间推移的一致性。
最常用的cff/tff膜过程为微滤和超滤。此类过程可为压力驱动的并且取决于“膜通量”，其限定为横跨微滤或超滤膜的每单位膜面积随时间推移的流量。在低压处，跨膜通量与压力成比例。因此，通过改变跨膜压差驱动力和平均孔隙直径，膜可通过容许混合物的某些成分在固持其它成分时穿过而用作选择性屏障。这导致两个阶段(渗透阶段和滞留阶段)，它们中的各个富含混合物的成分中的一种或更多种。滞留物流在流回路中再循环，并且以连续方式再次泵送横跨膜。此类cff/tff系统用于在渗透物流从系统抽出时显著减少样品溶液的量。因此，样品溶液在系统以浓缩模式驱动时变得浓缩。
cff/tff系统具有以下优点：由于基本上平行于膜表面的流体样品的流的方向，故自动清扫和清洁发生，以使相对于对应的正常流过滤系统，更高的通量和更高的生产量可经常利用此类系统获得。此外，样品的大部分在膜表面之上连续地流动，以使阻碍了此类系统中的堵塞和结垢。关于这些及其它优点，cff/tff系统经常用于工业和/或生物技术过程中。
在自动化cff/tff系统中，缓冲液和其它系统处理溶液需要在分离过程之前或之后循环穿过过滤器和其它系统构件，用于平衡。理想地，缓冲液和其它系统处理溶液的此类循环和平衡由自动化方法执行，而不需要人工干预。
技术实现要素：
在一个实施例中，提供一种构造成利用柔性管的自动化cff/tff系统。自动化cff/tff系统包括机壳和电子数据处理网络。机壳具有限定机壳内部和机壳外部的侧部，并且包括多个夹阀，使得柔性管穿过其的阀的部分定位在机壳外部上、多个泵，使得柔性管穿过其的或者通过其连接的泵的部分定位在机壳外部上，以及多个传感器连接器，使得在传感器连接于其时，柔性管连接于其的传感器的部分定位在机壳外部上。电子数据处理网络至少部分地定位在机壳内部中，并且连接于多个泵、多个夹阀以及多个传感器连接器中的至少一个且能够进行接收，传输，处理和记录与该多个泵、多个夹阀以及多个传感器连接器中的至少一个相关联的数据中的至少一个。多个泵、多个夹阀以及多个传感器连接器在用于柔性管的路径近侧，该柔性管构造成形成包括储存器和cff/tff过滤模块的流体回路，溶液的流体流可通过自动化cff/tff系统引导穿过该流体回路。流体回路包括供应导管(用以提供在储存器的出口与cff/tff过滤模块的供给入口之间的流体连通)、滞留物导管(用以提供在cff/tff过滤模块的滞留物出口与储存器的入口之间的流体连通)、渗透物导管(用以提供与cff/tff过滤模块的渗透物出口的流体连通)，以及再循环回路导管(用以提供在渗透物导管与滞留物导管之间的流体连通)。
在另一实施例中，提供一种使用自动化cff/tff系统的方法。该方法包括提供自动化cff/tff系统，其包括机壳和电子数据处理网络。机壳具有限定机壳内部和机壳外部的侧部，并且包括多个夹阀，使得柔性管穿过其的阀的部分定位在机壳外部上、多个泵，使得柔性管穿过其的或者通过其连接的泵的部分定位在机壳外部上，以及多个传感器连接器，使得在传感器连接于其时，柔性管连接于其的传感器的部分定位在机壳外部上。电子数据处理网络至少部分地定位在机壳内部中，并且连接于多个泵、多个夹阀以及多个传感器连接器中的至少一个且能够进行接收，传输，处理和记录与该多个泵、多个夹阀以及多个传感器连接器中的至少一个相关联的数据中的至少一个。多个泵、多个夹阀以及多个传感器连接器在用于柔性管的路径近侧，该柔性管构造成形成包括第一储存器、第二储存器、第三储存器以及cff/tff过滤模块的流体回路，溶液的流体流可通过自动化cff/tff系统引导穿过该流体回路。流体回路包括供应导管(用以提供在储存器的出口与cff/tff过滤模块的供给入口之间的流体连通)、滞留物导管(用以提供在cff/tff过滤模块的滞留物出口与储存器的入口之间的流体连通)、渗透物导管(用以提供与cff/tff过滤模块的渗透物出口的流体连通)、再循环回路导管(用以提供在渗透物导管与滞留物导管之间的流体连通)、第二储存器供给导管(用以提供在第一储存器与第二储存器之间的流体连通)、第三储存器供给导管(用以提供在第一储存器与第三储存器之间的流体连通)，以及排出口。该方法还包括将传感器连接于多个传感器连接器中的至少一个；使用柔性管形成流体回路，以连接第一储存器、第二储存器、第三储存器、cff/tff过滤模块、多个夹阀、多个泵以及多个传感器；将多个泵和多个阀构造成将系统处理溶液从第二储存器提供至第一储存器；将系统处理溶液从第二储存器提供至第一储存器；将多个泵和多个阀构造成将系统处理溶液从第一储存器循环穿过供给导管、cff/tff过滤模块、滞留物导管、渗透物导管以及再循环回路导管，以返回至第一储存器；将系统处理溶液从第一储存器循环穿过供给导管、cff/tff过滤模块、滞留物导管、渗透物导管以及再循环回路导管，以返回至第一储存器；将多个泵和多个阀构造成使用排出口将系统处理溶液从自动化cff/tff系统排出；使用排出口将系统处理溶液从自动化cff/tff系统排出；将多个泵和多个阀构造成提供从第三储存器至第一储存器用于过滤的溶液；提供从第三储存器至第一储存器用于过滤的溶液；将多个泵和多个阀构造成通过cff/tff过滤模块过滤从第一储存器用于过滤的溶液；以及通过cff/tff过滤模块过滤从第一储存器用于过滤的溶液。
在另一实施例中，提供一种自动化cff/tff系统。自动化cff/tff系统包括机壳、电子数据处理网络以及柔性管。机壳具有限定机壳内部和机壳外部的侧部，并且包括多个夹阀，使得柔性管穿过其的阀的部分定位在机壳外部上、多个泵，使得柔性管穿过其的或者通过其连接的泵的部分定位在机壳外部上，以及多个传感器连接器，其包括连接于多个传感器连接器中的至少一个的传感器，柔性管连接于其的传感器的部分定位在机壳外部上。电子数据处理网络至少部分地定位在机壳内部中，并且连接于多个泵、多个夹阀以及多个传感器中的至少一个且能够进行接收，传输，处理和记录与该多个泵、多个夹阀以及多个传感器中的至少一个相关联的数据中的至少一个。柔性管形成包括储存器和cff/tff过滤模块的流体回路，溶液的流体流可通过自动化cff/tff系统引导穿过该流体回路，并且该流体回路包括供应导管(用以提供在储存器的出口与cff/tff过滤模块的供给入口之间的流体连通)、滞留物导管(用以提供在cff/tff过滤模块的滞留物出口与储存器的入口之间的流体连通)、渗透物导管(用以提供与cff/tff过滤模块的渗透物出口的流体连通)，以及再循环回路导管(用以提供在渗透物导管与滞留物导管之间的流体连通)。
本发明的另外合适的实施例在从属权利要求中描述。
附图说明
图1示出了根据其一个实施例的cff/tff系统的示意性流程图。
图2示出了根据其一个实施例的cff/tff系统的示意性流程图，其示出了在过滤过程之前的填充操作。
图3示出了根据其一个实施例的cff/tff系统的示意性流程图，其示出了过滤过程。
图4示出了根据其一个实施例的cff/tff系统的示意性流程图，其示出了系统处理溶液的填充操作。
图5示出了根据其一个实施例的cff/tff系统的示意性流程图，其示出了系统处理溶液的循环操作。
图6示出了根据其一个实施例的cff/tff系统的示意性流程图，其示出了系统处理溶液的排出操作。
图7示出了示例性计算设备的框图。
图8示出了用于图1的cff/tff系统的机壳(外形图)，a)右侧面板、b)正面板、c)左侧面板。
图9示出了图8的机壳，其中面板从内侧示出。虚线表示电气连接。
具体实施方式
在自动化横向流过滤系统中，缓冲液优选由自动化方法再循环穿过过滤器，用于平衡，而不需要人工干预。为了该目的，流路径应当以可用作再循环回路的方式设计，该再循环回路用于再循环用于过滤器调节的平衡缓冲液或用于过滤器清洁和储存的清洁溶液。cff/tff单次使用流路径中的再循环回路将以自动化方法解决对缓冲液再循环的需要。该自动化缓冲液再循环的方法将消除手动步骤，为过滤过程节省时间，并且减少所需的缓冲液或其它系统处理溶液的量。由这些优点所产生的一个益处为降低了操作过滤系统的成本。由这些优点所产生的另一个益处为，流体系统的无菌性和/或完整性不受损害，以及损害流体系统的无菌性和/或完整性的风险通过消除用于在过程期间在流体系统的出口和/或入口连接部处连接或断开流体导管和容器的手动相互作用而极大降低。
如本文中使用的生物流体是指由生物或制药方法制备的流体，并且可包含生物制剂，如细胞、分子(特别是有价值的蛋白质)、悬浮颗粒、介质、缓冲液、载体、反应溶液，或其它液体成分。
如本文中使用的系统处理溶液是指包括平衡缓冲液和其它预过滤系统处理溶液的缓冲液、包括洗涤流体和/或缓冲液的后过滤系统处理溶液，以及在无活性期间放置到系统中的存储溶液。
利用微滤膜的、根据本发明的cff/tff系统100的一个实施例在图1、图8以及图9中示出。系统可为自动化的并且可用于分离存在于溶液中的成分，如在包括生物流体的生物样品中常见的成分。例如，取决于使用的膜的孔隙大小，细胞(如血细胞)可在裂解之前用缓冲液洗涤，以移除污染物，细胞碎屑可与可溶性物质分离，并且/或者蛋白质可纯化用于表征。
图1的示例性实施例包括自动化系统100，其包括储存器102、储存器104以及过滤器106，例如cff/tff过滤器或过滤模块。储存器102和104的体积可例如在从1升左右到200升左右的体积范围内，并且可缩放到2000升左右或更多。储存器可为单次使用或多次使用的，并且可包括由合适材料(如例如，玻璃、陶瓷或不锈钢)和惰性塑料材料(如包括柔性塑料材料的柔性材料)组成的袋子或其它器皿。用于混合或搅动储存器的内容物的器件还可连同储存器被利用。
过滤器106可包括微滤膜，但是将理解的是，取决于待实现的分离的性质，可使用超滤膜或其它膜。膜可在构造方面为平的或中空的。可选择具有孔隙大小的微滤膜，使得溶液内的感兴趣成分(例如，蛋白质)将穿过膜，而较大的成分将由其固持，或者使得溶液内的感兴趣成分(例如，蛋白质)将由膜固持，而较小的成分将穿过其。穿过膜的、其中包含的物质被称为渗透物，而由膜固持的物质被称为滞留物。
合适的膜可包括超滤、微孔、纳滤或反渗透过滤器，其由聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚砜、聚醚砜、聚芳砜、再生纤维素、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、醋酸纤维素、聚丙烯腈、乙烯基共聚物、聚酰胺(如“尼龙6”或“尼龙66”)聚碳酸酯、pfa、它们的混合物等形成。
系统还可包括多个泵、阀，以及传感器(如本文中使用的传感器还可包括仪表)，用于在溶液移动穿过系统时驱动，调节和获取关于溶液的数据。系统还可包括电子数据处理网络，其能够接收，传输，处理和记录与泵、阀、传感器以及过滤器的操作有关的数据并且协调泵、阀、传感器以及过滤器的操作。传感器可用于搜集关于在其中的各个点处穿过系统的溶液的信息和数据。此类传感器可监测系统内的物理参数，如例如压力、温度、电导率、ph、氧气浓度和紫外线吸收，以及体积流和/或质量流测量值。
系统包括多个泵，以驱动穿过系统的溶液的流。虽然泵为优选的，但是还可使用用于驱动穿过此类系统的样品溶液的其它可电子控制器件。使用的泵可包括例如高压容积式(hppd)泵、隔膜泵、活塞泵、离心泵、凸轮泵和蠕动泵，以及其它泵构造，其包括例如压电驱动的泵、声学驱动的泵、热空气驱动的泵，以及静电驱动的泵。合适的泵流速范围可从大约10毫升每分钟到大约1000升每分钟，优选为大约20毫升每分钟到大约400升每分钟，这取决供给量以及在规定的时间段内待分离的物质。
对于某些生物制药应用，其中调查中的生物流体具有实质的和显著的蛋白质含量而言，应当避免和/或减轻可导致蛋白质的意外的和非期望的变性(即，蛋白质的多肽选区的物理构象的丧失)的力和环境。在某些泵的操作中，特别是在气体/液体界面(参见例如，气泡)处经常产生的机械剪切力与蛋白质变性有关联，并且因此应当在装置的选择、制造以及并入中减轻和/或避免。
阀沿着溶液路径定位或者以其它方式在功能上在该溶液路径近侧定位，用于调节穿过其的溶液的流。例如，阀可为夹阀，其对穿过其的柔性管施加力，以调节溶液的流。溶液穿过阀的流取决于阀处于“开启”还是“闭合”状态，或者在某些情况下处于中间状态，后者是溶液的流不完全“开”或“关”而是在两者之间的情况，由此调节穿过其的流速。
导管系统连接储存器102、储存器104以及过滤器106，并且以使它们流体连通，并且包括还可包括各种阀、泵以及传感器的一系列导管。过滤器106可包括cff/tff过滤器。不存在对使用的导管类型的特别限制。潜在的导管类型包括例如刚性管子、柔性管，以及在系统的其它构件(例如，过滤器、传感器、阀以及泵)中形成的或固有的通道和通路。例如，其它导管系统可包括集成流路径的多个构件的“盒”。例如，管网络或流体导管网络可集成到单个装置中，该单个装置还可包括用以调节穿过管网络的流的阀，以及传感器、泵、过滤模块以及其它流体处理，控制或监测构件。典型地，系统中采用的多个导管可包括导管类型的混合物。优选地，采用的大多数导管为柔性的、大致上生物惰性的合成聚合物管，其具有为1-50mm(更优选为3-32mm)的内直径。
在图1的实施例中，储存器102与导管108流体连通，导管108与导管110流体连通，后者可包括阀112。第二导管区段包括导管114和阀116。导管114可与可类似于储存器102和储存器104的另一储存器(未示出)流体连通。导管110和导管114两者与导管118流体连通，导管118可包括泵120以及阀122和阀124。导管118与包括阀126的导管125流体连通，并且与包括阀130的导管128流体连通。
导管125与导管132流体连通，导管132连接于过滤器106的滞留物出口134并且连接于储存器104。导管132还包括阀136,138和140(如例如，外管夹阀)以及各种传感器，其包括例如流传感器(f)142、电导率和温度传感器(c＆t)144以及压力滞留物传感器(pr)146。导管(作为备选，被称为供给导管)148与储存器104流体连通并且经由储存器104与导管132流体连通。导管148还与过滤器106的供给入口150流体连通。导管148可包括泵152、阀154和156，以及包括例如压力供给传感器(pf)158的各种传感器。阀160还与导管148和排出口/排出管线161流体连通，并且连接于排出/收集/回收/样品容器(未示出)。
实施例还可包括阀和连接于其的空气过滤器，使得阀与系统导管(未示出)流体连通。空气过滤器可对大气开放，或者连接于外部完整性测试仪。过滤器106还包括都与导管174流体连通的渗透物出口170和172。导管174与导管176流体连通并且进一步与导管186流体连通，一起形成渗透物导管。导管176包括阀178以及各种传感器，其包括例如流传感器(f)180、电导率和温度传感器(c＆t)182以及压力渗透物传感器(pp)184。导管176和128与导管186流体连通，并且因此与彼此流体连通。导管186可包括阀188和阀190以及泵192。导管186还与排出口194和导管196流体连通。导管196与储存器198流体连通。储存器104和198可连接于感测其质量的器件，并且就此而言可连接于电子数据处理网络，该电子数据处理网络能够接收，传输，处理和记录来自其的数据。
在流路径中形成的再循环回路包括导管128(再循环回路导管)，其可经由导管174,176和186(渗透物导管)连接渗透物出口170和172，经由导管118和125返回至滞留物管线/导管(导管132)。该附加的回路为再循环回路，其使得系统处理溶液(例如，平衡缓冲液/清洁或存储溶液)能够在流路径中循环，直到用户将该系统处理溶液经由例如排出口194排出。通过再循环回路的自动化循环使过滤器和系统调节以及预过滤处理和后过滤处理所涉及的手动步骤最小化。在没有再循环回路的情况下，手动干预将在使用系统处理溶液时需要，这是由于需要附加的连接/断开，这将涉及附加的时间以及对系统的无菌状态的威胁用户干扰。因此，利用再循环回路，流体系统的无菌性和/或完整性不受损害，并且损害流体系统的无菌性和/或完整性的风险通过消除用于在过程期间在流体系统的出口和/或入口连接部处连接或断开流体导管和容器的手动相互作用而极大降低。因此，增加了产品(药物)和患者安全性。此外，在处理潜在有害的流体、流体成分或产品中间体(这可为在疫苗处理或adc(抗体药物复合体)的生产期间的情况)时，增加了在所述产品(药物)的生产期间的操作员安全性。
以上构件中的一些可为单次使用或多次使用的，这取决于系统的使用。如果系统的构件将被使用不止一次，则过滤器、其中的膜以及其它系统构件可在过滤循环结束时使用各种洗涤流体/缓冲液来清洁，以移除任何污染物(如固体、颗粒等)，该任何污染物可例如吸附到膜表面上并且阻塞孔隙。以该方式，过滤器、其中的膜以及其它系统构件的操作寿命可增加，并且维持它们的效率。
系统中使用的构造材料可适当地与常用的消毒方法(如例如，伽玛辐照和/或高压灭菌)兼容。对于可重复使用的构件而言，可使用不锈钢(例如，其中耐腐蚀性至少等同于316l)或工程塑料(如聚砜、peek等)，而对于单次使用的构件而言，可使用塑料，如例如聚砜、聚丙烯、聚乙烯或乙烯共聚物。管材料可包括如硅树脂或tpe(热塑性弹性体)的材料；管可为可焊接的。选择了与溶液(例如，系统处理溶液)、生物流体、滞留物和/或渗透物接触的系统的构造中使用的所有材料，以避免任何化学相互作用，并且最小化与溶液内的成分的物理吸附。典型地，阀由玻璃、陶瓷、不锈钢或外部管夹阀，以及惰性塑料聚合物的管制成。
系统及其构件的所有产品接触表面合乎需要地由fda标准和/或uspclassvi测试材料制成。系统及其构件还应当与cff/tff中使用的所有常用溶剂兼容，其包括例如1nnaoh(50℃下)、400ppmnaocl(50℃下)、1.1％磷酸、1.8％乙酸、2mhcl、2m尿素、“triton-x”(由辛基苯酚与环氧乙烷的聚合产生的非离子型洗涤剂，可从unioncarbidecompany,danbury,conn.获得)、“tween”(聚山梨醇酯)、30-50％己二醇、30-50％丙二醇、0.07％聚山梨醇酯20、0.01-0.02％聚山梨醇酯80、90％乙醇、90％甲醇、90％异丙醇，以及25％乙腈(w/v水)。
为了避免生物流体的污染，与生物流体接触的所有系统构件应当在过滤过程开始之前适当地消毒。系统或系统的部分可通过高压灭菌或辐射来组装和消毒，或者一个或更多个构件可被预先消毒并且在无菌系统中组装。为了便于组装，系统部分或构件可装备有合适的连接器并且由该合适的连接器连接，具体而言，无菌系统部分或构件可装备有例如readymate类型(gehealthcare)的无菌连接器并且由该无菌连接器连接。就此而言，无菌系统部分或构件以及相关联的连接器可以以灭菌包装来包装。无菌系统部分或构件还可包含在灭菌包装中并且在受控的环境(例如，洁净室)中组装。
自动化cff/tff系统的典型填充操作在图2中例示。尽管待过滤的溶液(例如，生物流体)在操作期间包含在储存器200中，但是在典型的实践中，储存器200可不一定为溶液的起始点或起源。例如，储存器200可从储存器202通过由泵204驱动的导管系统(图2中示出)提供有溶液，其中阀206处于开启位置，并且阀208处于闭合位置，其中流的方向由箭头210指示。
cff/tff系统的典型过滤或浓缩操作在图3中例示。待过滤的溶液包含在储存器300中，并且通过图3中示出的导管系统前进穿过由泵304驱动的过滤器302，其中阀306处于开启位置，并且阀308处于闭合位置，其中流的方向由箭头310(用于供给)、箭头312(用于滞留物)以及箭头314(用于渗透物)指示。在渗透物流将输送至排出口320时，阀316被开启并且阀318被闭合。在渗透物流将输送至储存器322时，阀316被闭合并且阀318被开启。例如，如果溶液包括大于过滤器膜的孔隙大小的感兴趣的分子，则分子将存在于滞留物中，该滞留物将返回至储存器300，导致随着操作的进行，储存器300中存在更大浓度的生物分子。如果例如，溶液包括小于过滤器的孔隙大小的感兴趣的分子，则分子将存在于渗透物中用于收集，例如，在储存器322中。
在继续进行过滤操作之前，系统可需要用平衡缓冲液或其它预过滤处理溶液来处理，以制备用于过滤过程的系统。平衡缓冲液和其它预处理溶液的目的中的一个可为通过例如提高系统的盐浓度和其它流体物理参数来制备包括在其中的过滤器和膜，以及用于流体(包含例如期望的生物产品(例如，蛋白质))的其它系统构件，该系统包括过滤器、膜以及其它系统构件，以匹配将穿过系统的例如细菌溶解物的成分。
在过滤过程之后，如果系统的构件将被使用不止一次，则过滤器、其中的膜以及其它系统构件可在过滤循环结束时使用各种洗涤流体/缓冲液来清洁，以移除任何污染物(如固体、颗粒等)，该任何污染物可吸附至膜表面并且阻塞孔隙。
缓冲液平衡和其它预过滤处理溶液的使用以及后过滤洗涤流体/缓冲液和存储溶液(所有这些在本文中被称为系统处理溶液)的使用由如图4、图5以及图6中示出的示例性实施例实现。在图4中，示例性实施例经历了系统处理溶液填充的步骤，在该步骤中储存器400可从储存器402通过由泵404驱动的导管系统(图4中示出)提供有系统处理溶液，其中406处于开启位置，并且阀408处于闭合位置，其中流的方向由箭头410指示。
在图5中，来自储存器500的系统处理溶液循环穿过图5中示出的导管系统和由泵504驱动的过滤器502，其中阀506处于开启位置，并且阀508处于闭合位置，其中流的方向由箭头510指示。再循环对过滤过程而言为重要的。例如，缓冲液需要再循环穿过过滤器，用于在特定的流下针对规定的时间且以相同的方式的过滤器调节，用于过滤器清洁和存储。调节将提高过滤器效率。在该过程期间的合适的泵流速范围可从大约0.1升每小时到大约5000升每小时，优选为大约1升每小时到大约1000升每小时，更优选为2-300升每小时。调节循环过程可发生大约10分钟到大约6小时，然而，时间可取决于此类参数(如例如，过滤面积、过滤器膜类型、过滤器条件以及过程条件)而变化。
在图6中，在系统处理溶液循环完成之后，系统处理溶液从储存器600、过滤器602以及导管系统排出。排出过程由泵604驱动，其中阀606处于开启位置，并且阀608处于闭合位置，其中流的方向由箭头610指示，并且至排出口612。
在公开的实施例的至少一个方面中，本文中公开的系统和方法可由电子数据处理网络来执行，该电子数据处理网络包括例如在储存在计算机可读介质(如非临时性计算机可读介质)上的一个或更多个程序的控制之下的一个或更多个控制器、计算机或基于处理器的构件。图7示出了可用于实践公开的实施例的方面的示例性控制器或计算设备700的框图。在至少一个示例性方面中，系统控制电路、数据采集电路、数据处理电路、操作员工作站，以及其它公开的装置、构件及系统可使用控制器或计算设备700的实例或副本来实施，或者可组合或分布在计算设备700的任何数量的实例或副本之中。
控制器或计算设备700可包括储存在至少一个计算机可读介质702上的计算机可读程序代码或机器可读可执行指令，它们在被执行时构造成实行和执行本文中描述的过程和方法(包括本公开的实施例的全部或部分)。计算机可读介质702可为控制器或计算设备700的存储器。在备选方面中，计算机可读程序代码可储存在设备700外部或远离装置700的存储器中。存储器可包括磁介质、半导体介质、光学介质，或可能够由计算机读取和执行的任何介质。控制器或计算设备700还可包括处理器704，用于执行储存在至少一个计算机可读介质702上的计算机可读程序代码。在至少一个方面中，计算设备可包括一个或更多个输入装置或输出装置，以允许示例性成像系统的构件之间的通信，其包括例如可大体上被称为用户界面706(如以上描述的操作员工作站)的构件，用户界面706可操作包括在成像系统中的其它构件，或者操作成将来自控制器或计算设备700的输入或输出提供至成像系统的其它构件或从成像系统的其它构件提供。控制器或计算设备700可连接于系统的泵、阀、传感器以及其它构件(如图9中示出)，用于协调其操作，以及从泵、阀以及传感器接收，传输，处理和记录数据。
优选地，图1的实施例为单次使用系统，其在系统操作期间最大化维持系统的无菌性或完整性，使得系统外部的环境不污染或侵扰系统内部的环境，并且反之亦然。此类操作包括利用系统处理溶液(例如，缓冲液，特别是平衡缓冲液)和过滤过程其自身来处理系统的过程。为了维持系统的完整性，实施例可包括具有侧部的机壳，该侧部限定机壳内部和机壳外部。图1中示出的构件中的一些可为单次使用的，并且安装于机壳，并且可部分地暴露于机壳的外侧，以便为了安装和移除提供容易的接近。由于利用单次使用的构件，故系统可设立，并且系统操作可自动进行(例如，利用电子数据处理网络)，而不必变换或改变可从外部影响系统的完整性的系统构件的路径，或者允许系统中的溶液成分(例如，病毒、蛋白质以及生物流体的其它成分)逃离可例如潜在地对操作人员造成伤害的系统。
优选地，处于流体接触的完整流路径设为单次使用的流路径单元，其在不同的过程和生产运行之间为可交换的。单次使用技术有助于减少耗时的装置准备(如清洁和清洁验证)，并且有助于降低交叉污染的风险，这例如在如疫苗生产的应用中为重要的。例如，gehealthcarelifescience的readytoprocess™平台提供一次性的、可扩展的流体处理解决方案。例如，äktaready™单次使用色谱系统提供了集成的一次性流体处理导管系统(flowkit)，该集成的一次性流体处理导管系统(flowkit)具有管、传感器、泵，以及其它流体处理、控制和监测构件，其包括处于流体接触的所有系统构件，该所有系统构件以在利用生物流体处理之后交换和处置为目标。flowkit为在受控环境下制造的，并且由伽玛辐照经受生物负载降低。
例如在图1中的机壳的外部，并且在如图8和图9中示出的机壳的正面板101、左侧面板103以及右侧面板105(后侧面板未示出)的外部可为储存器、导管管、管连接器(例如，无菌连接器，如readymate类型(gehealthcare))、传感器，以及导管管遇到其它系统构件(例如，泵和过滤器模块)的交叉点。例如，导管管中的一些(如果不是所有)为柔性管，优选为在机壳外部的单次使用的管(例如，图1中的导管108,110,114,118,128,132,148,174,176,186和196)，包括安装至机壳和其它构件(如定位在其上的阀、传感器以及泵)的外侧的一些柔性管。储存器，优选为单次使用的储存器(例如，图1中的储存器102,104和198)可安装至机壳或者与其分离。cff/tff过滤器，优选为单次使用的cff/tff过滤器(例如，图1中的过滤器106)可安装至机壳，使得连接于柔性管的过滤器的部分在机壳的外部，例如定位在机壳的外侧上。传感器，优选为单次使用的传感器(例如，图1,8和图9中的传感器142,144,146,158,180,182和184)可安装至机壳，使得连接于柔性管的传感器的部分在机壳的外部，例如定位在机壳的外侧上。阀(例如，图1,8和图9中的阀112,116,122,124,126,130,136,138,140,154,156,160,178,188和190)可为夹阀，该夹阀安装至机壳，使得柔性管穿过其的阀的部分在机壳的外部，例如定位在机壳的外侧上。泵(例如，图1,8和9中的泵120,152和192)可为蠕动泵，该蠕动泵安装至机壳，使得柔性管穿过其的蠕动泵的部分在机壳的外部，例如定位在机壳的外侧上。如果利用另一种类型的泵(例如，图1的泵152)，例如，活塞泵，则将遇到穿过系统(例如，入口、出口、室以及其中包含的部分、止回阀等)的溶液的泵的构件可为单次使用的，或者也针对每次使用替换。此外，关于活塞泵，其可安装至机壳，使得连接于柔性管的活塞泵的部分在机壳的外部，例如定位在机壳的外侧上。包括控制器或计算设备700的电子数据处理网络可部分地或完全地在机壳的内部，控制器或计算设备700连接于泵、阀、传感器以及过滤器，并且能够接收，传输，处理和记录与其有关的数据且协调其操作。
因此，利用系统处理溶液的系统处理和溶液(例如，生物流体)的过滤的操作可连续地完成，而不必重新构造系统(如对流体导管重新布线)，这可损害系统的完整性。此外，电子数据处理网络可指导系统的其它构件(例如，泵和阀，以及传感器和过滤器)自动继续进行系统处理和溶液过滤的操作，而不需要人工干预。
该书面的描述使用实例作为公开的部分(包括最佳模式)，并且还使本领域技术人员能够实践公开的实施(包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何并入的方法)。可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其它实例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的字面语言无显著差别的等同结构元件，则这些其它实例意图在权利要求的范围内。