用于自动澄清具有高固体含量的细胞培养物的控制系统和方法与流程

用于自动澄清具有高固体含量的细胞培养物的控制系统和方法
1.相关申请的交叉应用
2.本技术根据《美国法典》第35篇第119(e)节要求derek carroll等人于2019年8月13日提交的美国临时申请no.62/886,144的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及使用传统的切向流过滤和切向流深度过滤进行细胞培养物的过滤。


背景技术：

4.通常执行过滤以分离、澄清、改性和/或浓缩流体溶液、混合物或悬浮液。在生物技术和制药行业，过滤对于新药、诊断和其他生物产物的成功生产、处理和测试至关重要。例如，在使用动物或微生物细胞培养物制造生物制品的过程中，进行过滤以从培养基中澄清、选择性移除和浓缩某些成分，或者在进一步处理之前对培养基进行改性。过滤也可用于通过在高细胞浓度下维持灌注培养物来提高生产率。
5.切向流过滤(也称为错流过滤或tff)系统广泛用于悬浮在液相中的颗粒的分离，并具有重要的生物处理应用。与其中单一流体进料通过过滤器的死端(dead-end)过滤系统不同，切向流系统通过流体进料流过过滤器的表面来表征，从而导致进料分离成两种组分：已穿过过滤器的渗透物组分和未穿过过滤器的滞留物组分。与死端系统相比，tff系统更不容易结垢。tff系统的结垢可以通过以下来进一步减少：使穿过过滤元件的流体进料的方向交替，如由repligen公司(马萨诸塞州沃尔瑟姆)商业化的xcelltm交替切向流(atf)技术；反向清洗穿过过滤器的渗透物；和/或通过定期清洗。
6.现代的tff系统经常使用包括一个或更多个管状过滤元件(比如中空纤维或管状薄膜)的过滤器。在使用管状过滤元件的情况下，它们通常被一起封装在较大的流体容器中，并且被放置成在一个端部处与进料流体连通，并在另一端部处与用于滞留物的容器或流体路径流体连通；渗透物流动通过纤维的壁中的孔隙进入到纤维之间的空间中和并流入较大的流体容器内。相对于管状过滤元件可以容纳的进料体积，管状过滤元件提供了大而均匀的表面积，并且使用这些元件的tff系统可以容易地将规模从开发变为商业规模。尽管tff系统过滤器有其优势，但是当超过过滤器流量限制时，它们可能会结垢，而且tff系统具有有限的处理能力。用于增加tff系统的处理能力的努力由于过滤器流量和结垢之间的关系而变得复杂。
7.最近，tff和atf工艺设计为采用切向流深度过滤器(称为切向流深度过滤或tfdf)代替传统的中空纤维薄膜。切向流深度过滤器将与切向流过滤系统相关的减少的结垢行为与深度过滤系统增加的污垢容量相结合，在高密度培养和/或连续过滤应用中具有巨大的前景。然而，在现有tff和atf工艺中，仅用切向流深度过滤器替代中空纤维薄膜过滤器可能无法实现这一承诺，并且仍需要充分利用这些过滤器的优点的生物处理系统和方法。


技术实现要素：

8.本公开提供了一种用于控制包括中空纤维或tfdf细胞保持元件的系统中的澄清过程的新系统和方法。除其他项目外，这些系统和方法通常将培养物中的固体分数和所使用的处理容器(例如生物反应器)的体积作为用户输入；其他输入(比如浓缩系数、％产率和渗透体积)可以设置为默认值，用户可以根据需要或期望对其进行修改。
9.在一个方面，本公开涉及过滤方法和/或过滤控制方法，其包括：接收以下一个或更多个值作为用户对收集系统的输入：处理体积和填充细胞体积(pcv)；接收以下一个或更多个值作为收集系统的管理输入：初始浓缩系数(cf)、渗透通量体积(ptv)和计算的产率；以及以(a)浓缩模式、(b)渗滤模式和(c)浓缩模式运行收集系统。在根据该方面的实施例中，控制算法基于用户输入和/或管理输入计算渗滤期间处理的渗滤体积的数量。可选地或附加地，可以基于控制算法和额外的管理输入或用户输入(例如，渗滤体积的数量等)来计算cf、ptv、产率、处理体积和/或填充细胞体积等中的一个或更多个。
10.另一方面，本公开涉及从细胞培养物中自动收集产物的方法，包括：输入浓缩系数和渗透通量体积；以浓缩模式开始运行；一旦达到输入浓缩系数，使用渗滤泵添加缓冲液；一旦已处理计算或输入的渗滤体积的数量，则停止渗滤泵；以及当总渗透体积已达到用户输入或计算的渗透通量体积时，结束运行。
11.在又一方面，本公开涉及一种执行过滤处理的方法，包括接收作为用户输入的：处理体积、颗粒细胞体积、固体截止值和可选的过滤器滞留值；接收作为用户输入或管理输入的产率百分比和渗透通量体积；基于用户输入和管理输入，使用控制算法来计算运行参数；以浓缩模式开始运行；基于计算的运行参数，使用渗滤泵添加缓冲液；一旦达到由计算变量或输入参数建立的条件(例如，已处理一定数量的渗滤体积)，停止渗滤；以及当达到由计算变量或输入参数建立的条件时(例如，总渗透体积已达到输入或计算的渗透通量体积)，结束运行。
12.在根据本公开的任何上述方面的各种实施例中，控制算法使用细胞培养物的固体的百分比和细胞培养物的液体的百分比来计算预期的产物产率。可选地或附加地，当系统达到预定的固体百分比时，执行渗滤的步骤发生，和/或停止渗滤的步骤进一步包括：一旦达到基于所需渗滤体积的数量计算的百分比产率时停止。
13.上述列举旨在是示例性的，而非限制性的，并且本领域技术人员将认识到，在以下公开中呈现了附加方面和实施例。
附图说明
14.图1a是根据本公开的某些实施例的tfdf系统的示意图。
15.图1b是根据本公开的某些实施例的tfdf系统的示意图。
16.图2是根据本公开的某些实施例的澄清/渗滤/澄清过程的示意图。
17.图3比较了根据本公开的某些实施例的浓缩/渗滤收集运行和浓缩/渗滤/浓缩收集运行。
18.图4a是根据本公开的中空纤维切向流深度过滤器的示意性剖视图；
19.图4b是类似于图4a所示的切向流过滤器内的三根中空纤维的示意性局部剖视图。
20.图5是类似于图4a所示的切向流深度过滤器内的中空纤维的壁的示意性剖视图。
21.图6是根据本公开的生物反应器系统的示意图。
22.图7a是根据本公开的切向流过滤系统的一次性部分的示意图。
23.图7b是根据本公开的可重复使用的控制系统的示意图。
24.图8是根据本公开的存储介质的示意图。
25.图9是根据本公开的计算架构的示意图。
26.图10是根据本公开的通信架构的示意图。
具体实施方式
27.综述
28.本公开的实施例总体上涉及tfdf，并且在某些情况下涉及在生物处理，尤其是灌注培养和收集中使用的tfdf系统和方法。与本公开的实施例相容的一个示例性生物处理装置包括处理容器，比如用于培养生产所需生物产品的细胞的容器(例如，生物反应器)。该处理容器流体连接到tfdf过滤器壳体，tfdf过滤器元件定位在该壳体中，至少将该壳体分成第一进料/滞留物通道和第二渗透物或滤液通道。从处理容器到tfdf过滤器壳体中的流体流动通常由泵驱动，例如磁悬浮泵、蠕动泵或隔膜泵/活塞泵，所述泵可以在单个方向上推动流体或者可以循环地使流动的方向交替。
29.设计用于在细胞培养期结束时收集生物产物的生物处理系统通常利用大规模分离装置，比如深度过滤器或离心机，以便从含有所需生物产物的流体(例如培养基)中移除培养的细胞。选择这些大规模装置是为了捕获大量颗粒物质，包括聚集的细胞、细胞碎片等。然而，近年来的趋势是在生物处理套件中使用一次性或单次使用的设备，以降低在操作之间伴随设备的灭菌的污染或损坏的风险，并且每次使用后更换大规模分离装置的成本将令人望而却步。
30.此外，行业趋势表明，生物处理操作正在延长甚至连续化。此类操作可能会延长为数天、数周或数月的操作。许多典型的部件，比如过滤器，在无结垢或者另外需要维护或更换的情况下，不能充分执行如此长的时间。
31.本文描述的某些系统和方法利用管状深度过滤器，其包括一个或更多个厚壁中空聚合物纤维过滤器。每个中空纤维由内径、外径和壁厚表征，并且其与标准中空纤维薄膜的区别在于显著更大的壁厚以及相应的更大的外径。厚壁中空聚合物纤维的较大外径意味着本公开中使用的管状深度过滤器可以包括少至一个厚壁中空聚合物纤维过滤器，并且通常(但不是必须)包括比相应的中空纤维薄膜过滤器更少的中空纤维。
32.图1a和图1b描述了在本公开的各种实施例中使用的用于自动澄清细胞培养物的示例性系统。图1a中所述的自动澄清系统100构造为提供交替的切向流深度过滤和渗滤。系统100包括处理容器110(比如生物反应器)和过滤器单元120，该过滤器单元包括将过滤器单元分成两个流体隔室的tfdf过滤器(未示出)：进料/滞留物通道130和渗透通道140(也称为滤液通道)。过滤器单元120连接到正位移泵，比如活塞泵或隔膜泵，如shevitz的pct公开no.wo2012026978的图3c-f所述，其通过引用并入本文。进料/滞留物通道130在处理容器110和过滤器单元120之间延伸，而渗透通道140延伸至渗透容器170。系统100还包括渗滤流体容器150。来自渗滤流体容器150的流出流体穿过流量控制件155(此处描述为泵，但其可以是阀或其他合适的装置)，进入到将渗滤流体容器150与处理容器110连接的渗滤流体通
道160中。
33.该系统还包括控制器180，本文描述为通用计算机，但是其可以是能够接收输入、发送输出并基于预编程指令自动执行操作的任何合适的装置(例如，参见图8-10)。控制器180可以通过比如键盘、触摸屏等外围装置接收用户输入，并且从一个或更多个传感器181-183接收处理数据输入，所述传感器测量处理容器110和进料/滞留物通道130中的一个或两个内的培养物的一个或更多个变量。(尽管在图中，传感器181-183被描述为仅连接到进料/滞留物通道130)。控制器还可选地分别从渗透通道140和渗滤流体通道160中的一个或更多个传感器184、185接收输入。由这些传感器测量的变量可以包括但不限于压力、流量、ph、温度、混浊度、光密度、阻抗或与澄清处理的控制相关的其他变量。
34.基于这些输入，并通过执行预编程控制算法或启发式算法，实现下文更详细描述的控制方法，控制器180产生一个或更多个输出，并将数据发送至系统100的调节流体流动的部件，包括正位移泵125、渗滤流体控制件155和调节通过渗透通道140的流量的渗透阀192。
35.转到下一个图1b，一个替代系统设计利用切向流过滤和定容渗滤。系统200包括处理容器210和过滤单元220，但是其包括单独的分离流出通道230和返回(滞留物)通道235，使得通过过滤单元220的流动方向在系统的运行期间保持恒定，而不是如图1a所示的系统中那样交替。流出通道230与来自渗滤流体容器250的渗滤通道255合并到过滤单元220的单一进料通道260。渗透通道240、渗透容器270、控制器280和传感器281-285基本上与上文针对图1a所示系统所述的相同。然而，重要的是，定容渗滤处理涉及多个流体通道的控制，因此控制器280将向多个阀291、292、293发送输出，所述多个阀分别调节通过渗透通道240、处理容器输出230和渗滤流体输出255的流量。控制器280还将可选地发送和/或接收来自渗滤泵225的输入。
36.应当注意，上述自动化系统的某些特征可在不修改系统的其他方面的情况下进行修改。例如，尽管图1b描述了配置用于定容渗滤的tff系统，但本领域技术人员将理解，可使用不提供定容渗滤的tff系统。
37.控制算法
38.澄清通常是回收和纯化细胞培养物的产物下游处理的第一步。基于tff的澄清处理的主要挑战之一是最大化产物产率(例如，通过使产物进入渗透最大化)，同时最小化细胞和碎片的通过。随着时间的推移，滞留物中的固体的分数增加，这使得情况更加复杂。当滞留物可以浓缩时，浓缩处理最有效，如以下方程式1所示：
[0039][0040]
其中c为浓缩系数。
[0041]
然而，在高浓度的细胞和细胞碎片(即滞留物中固体的百分比较高)下，过滤器可能更容易结垢。固体的百分比的增加可以通过在渗滤模式下运行过滤器来缓解，在该渗滤模式下，通过引入新鲜缓冲液或介质替代进入渗透液的流体体积，固体的百分比基本上得以保持。然而，在渗滤模式下长时间运行也将会大大增加必要的收集体积。渗滤处理的预期产率(假设过滤器没有产物的保持)由以下方程式ii给出：
[0042]
％产率＝100*(1-e-n
)
ꢀꢀ
(ii)
[0043]
其中n为渗滤体积的数量。
[0044]
历史上，通过将浓缩处理配置为(a)第一浓缩阶段，在其中进料/滞留物被浓缩到过滤器能够容纳而不结垢的水平，接着是(b)渗滤阶段，以最大化产物的回收，通过较低的固体浓度实现的结垢减少与延长渗滤处理所需的收集体积增加相平衡。然而，发明人已经发现，被配置为(a)第一浓缩阶段和(b)渗滤阶段，随后是(c)第二浓缩阶段的处理有利地将进料/滞留物中的固体浓度限制到一定阈值，该阈值限制过滤器结垢的可能性，同时也减少了所需的渗滤体积的数量。
[0045]
本公开的某些实施例涉及用于浓缩处理的控制算法，其利用起始固体分数(例如，表示为颗粒细胞的体积占输入材料的体积的百分比)(％pcv)和以下一个或更多个：输入材料体积(例如，生物反应器体积)(v)、固体百分比临界值(％固体)和最低期望产物回收率(％产率)。在一些实施例中，算法假设没有产物被过滤器保持，尽管在其他实施例中，滞留系数或传递函数用于说明由过滤器和/或其他系统部件对产物的滞留。
[0046]
根据本公开的算法利用上文列出的变量输入来计算澄清过程变量，比如在过程中使用的渗滤体积的数量、预测产率、收集体积、运行开始和停止时间、渗滤开始和停止时间等。然而，与一些当前使用的方法相比，根据本公开的算法可以从这些过程变量的计算中排除固体的体积。这种方法有几个潜在的优点，包括但不限于(a)确保所需的浓缩系数或多个渗滤体积不高于必需的浓缩系数或多个渗滤体积，以及(b)减少了由于细胞含量变化而导致的批次与批次之间的变化。
[0047]
如上所述，根据本公开的一些实施例的算法计算浓缩系数和其他过程变量，使得固体的分数在运行期间保持低于预定阈值固体浓度或％固体。例如，当检测到固体浓度处于或高于％固体阈值时，可以通过启动渗滤泵来实现。渗滤泵将运行，并且渗滤步骤将继续，直到所需用于实现％产率的多个渗滤体积被递送。然后，渗滤泵停止，并且系统继续以浓缩模式运行，直到达到浓缩系数。
[0048]
在一些实施例中，本公开涉及从细胞培养物中收集产物的方法。收集过程由控制算法定义，该控制算法采用5(或可选地6)个输入，比如下文所示：
[0049]
v＝过程/生物反应器体积
[0050]
pvc＝颗粒细胞体积的％
[0051]
％固体＝在终止浓缩模式之前，将成为固相材料的细胞培养物的最大百分比
[0052]
产率＝生物反应器中将被回收的产物％(假设理想通过过滤器和系统的其余部分)
[0053]
r＝可选滞留系数，用于修正由过滤器或系统的其余部分保持的任何产物的计算。可设置为零以假设理想的过滤。
[0054]
渗透通量体积＝渗透池的体积。
[0055]
根据这些实施例的过程将以浓缩模式开始，同时关闭渗滤泵，使得滞留物在生物反应器中被浓缩。将％pcv与％固体进行比较，并且基于滞留生物反应器体积和根据以下的方程式iii和iv计算的渗透通量值，过程从浓缩模式切换到渗滤模式：
[0056]
[0057][0058]
如上所述，在过程从初始浓缩模式切换到渗滤模式后，它将继续在渗滤模式下运行，直到通过实现预期％产率所需的渗滤体积的数量，根据以下的方程式v计算。
[0059][0060]
本领域的技术人员将清楚，根据这组实施例的方法可以特别适用于在包括传感器或其他器件的系统中实施，所述传感器或其他器件用于监测添加到系统的渗滤体积的数量和/或通过过滤器的渗透的体积。渗滤模式期间添加到系统中的缓冲液的总体积根据以下方程式计算：
[0061]
缓冲体积＝渗滤体积*#渗滤体积的数量
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(vi)
[0062]
总体积＝缓冲体积 浓缩渗透通量体积
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(vii)
[0063]
本公开的实施例可以用于配置有渗滤泵和渗滤流体源的各种切向流过滤系统，包括但不限于使用薄壁中空纤维的tff系统和使用厚壁中空纤维的tff系统，下文将更详细地描述。
[0064]
本公开的实施例中使用的渗滤流体包括本领域中使用的任何合适的流体。例如，在许多情况下，使用新鲜细胞培养基(例如，以最小化对细胞的压力或损伤)，而在其他情况下，可以使用盐水溶液(例如，磷酸盐缓冲盐水、氨丁三醇缓冲盐水等)。也可使用其他水性介质，包括但不限于水，在这种情况下，渗滤流体添加到系统的速率(以及由此的过程时间)被可选地调节，以减少或最小化由于暴露于非渗透平衡的溶液而对细胞的任何冲击。
[0065]
在某些情况下，培养物的固体含量或颗粒细胞体积用于生成控制算法输出。然而，培养物或溶液的固体含量不一定为固定的，并且可在本公开的某些实施例中进行操作，例如通过絮凝，这可增加总的固体含量和/或平均颗粒尺寸，并且因此可以降低过程中薄膜结垢的可能性。因此，在一些实施例中，通过例如絮凝在过滤运行之前或期间改变的固体含量被用作输入变量。
[0066]
tfdf
[0067]
图4a示出了根据本公开的厚壁中空纤维切向流过滤器30的示意性剖视图。中空纤维切向流过滤器30包括在入口腔室30a和出口腔室30b之间延伸的平行中空纤维60。流体入口端口32a向入口腔室30a提供流量12，滞留物流体出口端口32d从出口腔室30b接收滞留物流量16。中空纤维60通过入口腔室30a接收流量12。流量12被引入到每个中空纤维60的中空纤维内部60a中，渗透流量24穿过中空纤维60的壁70进入过滤器壳体31内的渗透腔室61中。渗透流量24行进到渗透流体出口端口32b和32c。尽管在图4a中使用两个渗透流体出口端口32b和32c来移除渗透流量24，在其他实施例中，仅可使用单个渗透流体出口端口。过滤的滞留物流量16从中空纤维60进入出口腔室30b，并通过滞留物流体出口端口32d从中空纤维切向流过滤器30释放。
[0068]
图4b是类似于图4a所示的中空纤维切向流过滤器内的三个中空纤维60的示意性局部剖视图，并且示出了将包含大颗粒74和较小颗粒72a的入口流量12(也称为进料)分离成包含一部分小颗粒的渗透流量24和包含大颗粒74和一部分较小颗粒72a的滞留物流量
16，该滞留物流量不穿过跟随纤维60的壁70。
[0069]
根据本公开的切向流过滤器包括具有适于排除大颗粒(例如，细胞，微载体或其他大颗粒)、捕捉中等尺寸颗粒(例如，细胞碎片或其他中等尺寸颗粒)并允许小颗粒(例如，可溶或不可溶的细胞代谢物以及由细胞产生的其他产物，包括表达蛋白质、病毒、病毒样颗粒(vlp)、外泌体、脂质、dna或其它较小颗粒)的孔隙尺寸和深度的切向流过滤器。如本文所用，“微载体”是允许生物反应器中的粘附细胞生长的颗粒支撑物。
[0070]
根据本公开的各种实施例的切向流深度过滤器不具有精确限定的孔隙结构。大于过滤器的“孔隙尺寸”的颗粒将被阻挡在过滤器的表面处。另一方面，大量中等尺寸颗粒进入过滤器的壁，并在从该壁的相对表面出现之前被捕获在壁内。在渗透流动中，较小的颗粒和可溶材料可以穿过过滤材料。与现有技术中的许多其他过滤器相比，该过滤器具有更厚的构造和更高的孔隙率，其可以展现出提高的流动速率以及在过滤领域中被称为“污垢装载能力”的能力，所述污垢装载能力为过滤器在达到最大允许背压之前可以捕获并保持的颗粒物的量。
[0071]
在这方面，图5是中空纤维60的壁70的示意性剖视图，其与类似于图4a的中空纤维切向流过滤器30结合使用。在图5中，将包含大颗粒74、较小颗粒72a和中等尺寸颗粒72b的流量12引入中空纤维切向流过滤器30的流体入口端口32a。大颗粒74沿壁70的内表面通过，该壁的内表面形成中空纤维的中空纤维内部60a(本文也称为纤维管腔)，并最终在滞留物流量中释放。壁70包括曲折路径71，当流量12的一部分穿过中空纤维切向流过滤器30的壁70时，该曲折路径捕获流量12的某些元素(即中等尺寸颗粒72b)，同时允许其他颗粒(即小颗粒72a)作为渗透流量24的一部分穿过壁70。在图5的示意性截面图中，沉降区73和变窄通道75被示为捕获进入曲折路径71的中等尺寸颗粒72b，同时允许较小颗粒72a穿过壁70，从而捕获中等尺寸颗粒72b并导致中等尺寸颗粒72b与渗透流量24中的较小颗粒72a分离。因此，该方法不同于通过标准薄壁中空纤维切向流过滤器薄膜的表面获得的过滤，其中，中等尺寸颗粒72b可在壁70的内表面上积聚，堵塞曲折路径71的入口。
[0072]
在这点上，各种过滤过程(包括细胞培养液的过滤，比如在细胞培养液的灌注和收集中过滤的那些)的最成问题的领域之一是由于过滤器结垢而导致的目标分子或颗粒的质量传递减少。本公开通过结合切向流过滤的优点和深度过滤的优点克服了这些障碍中的许多障碍。与使用切向流过滤的标准薄壁中空纤维过滤器一样，细胞被泵送通过中空纤维的管腔，沿中空纤维的内表面的表面扫过它们，从而允许它们被再循环以以用于进一步生产。然而，代替了在中空纤维的内表面处形成结垢凝胶层的蛋白质和细胞碎片，该壁增加了在本文中被称为“深度过滤”的特征，其将细胞碎片捕获在壁结构内，从而允许增加容积通量，同时在本公开的各种实施例中维持典型目标蛋白质的接近100％的通过。这种过滤器在本文中可以称为切向流深度过滤器。
[0073]
如图5示意性所示，根据本公开的各种实施例的切向流深度过滤器不具有精确限定的孔隙结构。大于过滤器的“孔隙尺寸”的颗粒将被阻挡在过滤器的表面处。另一方面，大量中等尺寸颗粒进入过滤器的壁，并在从该壁的相对表面出现之前被捕获在壁内。在渗透流量中，较小的颗粒和可溶材料可以穿过过滤材料。与现有技术中的许多其他过滤器相比，该过滤器具有更厚的构造和更高的孔隙率，其可表现出更高的流动速率以及在过滤领域中被称为“污垢装载能力”的能力，所述污垢装载能力是过滤器在达到最大允许背压之前可捕
获并保持的颗粒物的量。
[0074]
尽管缺乏精确限定的孔隙结构，但给定的过滤器的孔隙尺寸可以经由被广泛使用的孔隙尺寸检测方法(被称为“泡点测试”)来客观地确定。泡点测试基于以下事实：对于给定的流体和孔隙尺寸，在恒定润湿的情况下，迫使空气泡穿过孔隙所需的压力与孔隙直径成反比。在实践中，这意味着过滤器的最大孔隙尺寸可以通过利用流体润湿过滤材料并测量压力来确立，当处于所述压力时，连续的气泡流在气体压力下被首先在润湿的过滤器的下游看到。第一气泡流从过滤材料中出现的点是过滤材料中(多个)最大孔隙的反映，其中，压力和孔隙尺寸之间的关系基于泊肃叶定律，其可以简化为p＝k/d，其中p是气泡流出现时的气体压力，k是取决于过滤材料的经验常数，并且d是孔隙直径。在这点上，本文通过实验确定的孔隙尺寸是基于压力扫描方法(其中在测试期间连续测量增加的压力和产生的气体流)使用poroluxtm 1000孔隙率计(比利时，孔隙率计nv)来测量的，其提供了可以用于获得关于第一泡点尺寸(fbp)、平均流动孔隙尺寸(mfp)(本文也称为“平均孔隙尺寸”)和最小孔隙尺寸(sp)的信息的数据。这些参数在毛细管流孔隙率测定技术中是众所周知的。
[0075]
在各种实施例中，在本公开中使用的中空纤维可以具有例如范围从0.1微米(μm)或更小至30微米或更大，通常范围从0.2至5微米以及其他可能的值的平均孔隙尺寸。
[0076]
在各种实施例中，在本公开中使用的中空纤维可以具有例如范围从1mm至10mm，通常范围从2mm至7mm，更通常约为5.0mm以及其他可能的值的壁厚。
[0077]
在各种实施例中，在本公开中使用的中空纤维可以具有例如范围从0.75mm至13mm，范围从1mm至5mm，0.75mm至5mm，4.6mm以及其他值的内径(即，管腔直径)。通常，内径的减小将导致切变率的增加。在未被理论约束的情况下，相信切变率的增加将增强对中空纤维的壁上的细胞和细胞碎片的冲洗。
[0078]
在本公开中使用的中空纤维可以具有宽范围的长度。在一些实施例中，中空纤维在长度上可以具有范围例如从200mm至2000mm以及其他值的长度。
[0079]
在本公开中使用的中空纤维可以使用多种工艺由多种材料形成。
[0080]
例如，中空纤维可以通过将许多颗粒、细丝或者颗粒与细丝的组合组装成管状形状来形成。由颗粒和/或细丝形成的中空纤维的孔隙尺寸和分布将取决于组装为形成中空纤维的颗粒和/或细丝的尺寸和分布。由细丝形成的中空纤维的孔隙尺寸和分布也将取决于组装为形成中空纤维的细丝的密度。例如，通过改变细丝密度可以产生范围从0.5微米至50微米的平均孔隙尺寸。
[0081]
在本公开中使用的合适的颗粒和/或细丝包括无机和有机的颗粒和/或细丝。在一些实施例中，颗粒和/或细丝可以是单组分颗粒和/或单组分细丝。在一些实施例中，颗粒和/或细丝可以是多组分的(例如，双组分、三组分等)颗粒和/或细丝。例如，可以使用具有由第一组分形成的芯部和由第二组分形成的涂层或护套的双组分颗粒和/或细丝以及很多其他的可能方案。
[0082]
在各种实施例中，颗粒和/或细丝可以由聚合物制成。例如，颗粒和/或细丝可以是由单一聚合物形成的聚合单组分颗粒和/或细丝，或者它们可以是由两种、三种或更多种聚合物形成的聚合多组分(即双组分、三组分等)颗粒和/或细丝。多种聚合物可以用于形成单组分和多组分颗粒和/或细丝，包括聚烯烃，比如聚乙烯和聚丙烯，聚酯，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚酰胺，比如尼龙6或尼龙66，含氟聚合物，比如聚偏二
氟乙烯(pvdf)和聚四氟乙烯(ptfe)等。
[0083]
在各种实施例中，过滤器的多孔壁可以具有一定密度，与聚合物的等效固体体积相比，该密度是细丝所占据的体积的一定百分比。例如，百分比密度可以通过以下来计算：将过滤器的多孔壁的质量除以多孔壁占据的体积，并将比值形式的结果与细丝材料的无孔壁的质量除以同一体积进行比较。可以在制造期间生产具有特定密度百分比的过滤器，其与过滤器能够在没有结垢的情况下操作的可变细胞密度(vcd)的量具有直接的关系。过滤器的多孔壁的密度可附加地或替代地通过单位体积的质量(例如，克/立方厘米)来表示。
[0084]
以下表1示出了密度百分比约为51％的六个过滤器的示例性数据。尽管图6的第二过滤器p3和以下表1的过滤器具有大约4μm的孔隙尺寸和大约51％的密度百分比，但也可考虑具有不同孔隙尺寸和密度百分比的其他过滤器，例如，具有大约53％的密度百分比和大约2μm的孔隙尺寸并具有90％标称保留率的过滤器。
[0085]
表1：孔隙尺寸约为4μm的过滤器的参数
[0086][0087][0088]
颗粒可通过使用例如管状模具形成为管状形状。一旦形成为管状形状，可以使用任何合适的工艺将颗粒结合在一起。例如，颗粒可以通过以下方式结合在一起，将颗粒加热到颗粒部分熔化并在各个接触点处结合在一起(称为烧结的过程)的点，可选地，同时还压缩颗粒。作为另一个示例，颗粒可以通过以下方式结合在一起，使用合适的粘合剂将颗粒在不同的接触点处彼此结合在一起，可选地，同时还压缩颗粒。例如，具有类似于图5中示意性示出的壁70的壁的中空纤维可以通过将多个不规则颗粒组装成管状形状，并通过在压缩颗粒的同时加热颗粒以将颗粒结合在一起而形成。
[0089]
可以用于形成管状形状的基于细丝的加工技术包括，例如，从多个挤出模具中同时挤出(例如，熔化挤出、基于溶剂的挤出等)，或静电纺丝或静电喷涂到杆状基材上(该杆状基材随后被移除)等。
[0090]
细丝可以使用任何合适的工艺结合在一起。例如，细丝可以通过以下方式结合在一起，将细丝加热到细丝部分熔化并在各个接触点处结合在一起的点，可选地，同时还压缩
细丝。作为另一个示例，细丝可以通过以下方式结合在一起，使用合适的粘合剂将细丝在不同的接触点处彼此结合在一起，可选地，同时还压缩细丝。
[0091]
在特定的实施例中，许多精细的挤出细丝可以在不同的点处结合在一起以形成中空纤维，例如，通过由挤出细丝形成管状形状并加热细丝以将细丝结合在一起以及其他可能方案。
[0092]
在一些情况下，挤出的细丝可以是熔喷细丝。如本文所用，术语“熔喷”是指在细丝挤出模具的出口处使用气流以在细丝处于其熔融状态时使细丝变小或变细。例如，在berger的美国专利no.5,607,766中描述了熔喷细丝。在各种实施例中，当单组分或双组分细丝离开挤出模具时，该单组分或双组分细丝使用已知的熔喷技术而拉细，从而生产细丝的集合。细丝的集合然后可以以中空纤维的形式结合在一起。
[0093]
在某些有利的实施例中，中空纤维可以通过结合双组分细丝来形成，该双组分细丝具有第一材料的护套，该护套在比芯部材料的熔点低的温度下是可结合的。例如，中空纤维可以通过将双组分挤出技术与熔喷拉细相结合来形成，以产生缠结的生物组分细丝的网状物，并且然后成形并加热该网状物(例如，在烘箱中或使用加热的流体比如蒸汽或加热空气)以使细丝在其接触的点处结合。美国专利no.5,607,766中示意性地说明了护套-芯部熔喷模具的示例，其中熔融的护套形成聚合物和熔融的芯部形成聚合物被进给到模具中，并从该模具中挤出。熔融的双组分护套-芯细丝被挤出到高速空气流中，该高速空气流使细丝变细，从而能够生产出细的双组分细丝。berger的美国专利no.3,095,343显示了一种仪器，其用于聚集和热处理复丝网状物以形成主要在纵向方向上随机取向的细丝的连续管状主体(例如中空纤维)，其中，细丝的主体总体上纵向对齐，并且整体上为平行取向，但其具有或多或少在非平行发散和会聚方向上随机延伸的短部分。以这种方式，护套-芯部双组分细丝的网状物可以被拉到受限区域(例如，使用具有形成构件的中心通道的锥形喷嘴)中，在该受限区域中，护套-芯部双组分细丝被聚集成管状杆的形状，并被加热(或以其他方式固化)以结合细丝。
[0094]
在某些实施例中，已形成的中空纤维可以在纤维的内部或外部进一步涂覆有合适的涂层材料(例如，pvdf)，如果需要，该涂覆过程也可以用于减小中空纤维的孔隙尺寸。
[0095]
比如上文所述的那些纤维的中空纤维可以用于构建用于生物处理和制药应用的切向流过滤器。可以采用这种切向流过滤器的生物处理应用的示例包括那些细胞培养液被处理以将细胞与较小颗粒(比如蛋白质、病毒、病毒样颗粒(vlp)、外泌体、脂质、dna和其他代谢物)中分离的应用。
[0096]
这种应用包括灌注应用，在其中，较小颗粒作为渗透流体从细胞培养基中连续移除，而细胞保留在返回到生物反应器的滞留流体中(并且其中，通常同时向生物反应器添加相同体积的介质以维持总体的反应器体积)。这种应用还包括澄清或收集应用，其中更小颗粒(通常是生物产物)作为渗透流体更快速地从细胞培养基中移除。
[0097]
比如上文所述的那些纤维的中空纤维可以用于构建切向流深度过滤器，以用于颗粒分级、浓缩和清洗。可以采用这种切向流过滤器的应用的示例包括使用这种切向流深度过滤器从较大颗粒中移除较小颗粒，使用这种切向流深度过滤器浓缩微颗粒，以及使用这种切向流过滤器清洗微颗粒。
[0098]
现在将描述与本公开结合使用的生物反应器系统10的具体示例。参考图3、图4a和
图4b、图6、图7a和图7b，生物反应器系统10包括含有生物反应器流体13的生物反应器容器11、切向流过滤系统14和控制系统20。切向流过滤系统14连接在生物反应器出口11a和生物反应器入口11b之间，以接收生物反应器流体12(也称为生物反应器进料)，该生物反应器流体包含例如细胞、细胞碎片、包括废物代谢物的细胞代谢物、表达蛋白等，从生物反应器11通过生物反应器管道15，并通过回流管道17将过滤流16(也称为滞留物流量或生物反应器回流)回流到生物反应器11。生物反应器系统10通过切向流过滤系统14循环生物反应器流体，该切向流过滤系统从生物反应器流体中去除各种物质(例如，细胞碎片、可溶和不可溶的细胞代谢物以及由细胞产生的其他产物，包括表达蛋白、病毒、病毒样颗粒(vlp)、外泌体、脂质、dna或其他较小颗粒)，并返回细胞以允许生物反应器容器11中的反应继续。去除废物代谢物允许细胞在生物反应器中继续增殖，从而允许细胞继续表达重组蛋白、抗体或其他感兴趣的生物材料。
[0099]
生物反应器管道15可以连接到例如生物反应器11的最低点或汲取管，并且回流管道17可以连接到生物反应器11，例如在生物反应器体积的上部部分并浸入生物反应器流体13中。
[0100]
生物反应器系统10包括组件，该组件包括中空纤维切向流过滤器30(上文更详细的描述)、泵26以及相关的配件和连接件。可以结合本公开使用任何合适的泵，包括例如蠕动泵、正位移泵和在泵头内部具有悬浮转子的泵等。作为具体的示例，泵26可以包括低剪切、伽马辐射稳定的、一次性的悬浮泵头26a，例如型号为200su的低剪切再循环泵，其由美国马萨诸塞州沃尔瑟姆的levitronix制造。200su包括一次性泵头内的磁悬浮转子和泵主体中的定子绕组，允许简单地拆卸和更换泵头26a。
[0101]
生物反应器流体12的流动从生物反应器容器11行进到切向流过滤系统14，并且生物反应器流体16的回流从切向流过滤系统14向回行进到生物反应器容器11。渗透流24(例如，包含由细胞产生的可溶性和不溶性细胞代谢物和其他产物，包括表达蛋白、病毒、病毒样颗粒(vlp)、外泌体、脂质、dna或其他小颗粒)通过切向流过滤系统14从生物反应器材料的流动12中被剥离，并通过管道19从切向流过滤系统14带走。渗透流24由渗透泵22从中空纤维切向流系统14被吸入储存容器23。
[0102]
在所示的实施例中，切向流过滤系统14(见图7a)包括一次性泵头26a，其简化了初始设置和维护。泵头26a使生物反应器流体12循环通过中空纤维切向流过滤器30并返回生物反应器容器11。非侵入式跨膜压力控制阀34可以设置为与从中空纤维切向流过滤器30到生物反应器容器11的流动16成直线，以控制中空纤维切向流过滤器30内的压力。例如，阀34可以是非侵入式阀，其位于承载返回流16的管道外部，该返回流挤压管道以限制和控制流动，从而允许阀调节施加在薄膜上的压力。可选地，或者另外，流量控制器36可以设置在泵头26a入口处，以便向中空纤维切向流过滤器30提供脉冲流动，如下文更详细描述的。渗透流24可以连续地从生物反应器流体13中去除，该生物反应器流体流过中空纤维切向流过滤器30。泵头26a和渗透泵22由控制系统20控制，以保持通过中空纤维切向流过滤器30的期望的流动特性。
[0103]
切向流过滤系统14中的泵头26a和中空纤维切向流过滤器30可以通过挠性管道连接，以便于更换元件。在中空纤维切向流过滤器30被材料堵塞的情况下，这种管道允许中空纤维切向流过滤器30的无菌更换，并因此便于更换新的中空纤维组件。
[0104]
切向流过滤系统14可以使用例如伽马辐射、电子束辐射或eto气体处理进行消毒。
[0105]
再次参考图4，在一些实施例中，在操作期间中，可以使用两个渗透流体出口端口32b和32c来移除渗透流24。在其他实施例中，仅可使用单个渗透流体出口端口。例如，渗透流24可以仅从上部渗透端口32c收集(例如，通过关闭渗透端口32b)，或者可以仅从下部渗透端口32b收集(例如，通过在渗透端口32c关闭或保持打开的同时，从下部渗透端口32b排出渗透流24)。在某些有益的实施例中，渗透流量24可以从下部渗透端口32b排出，以减少或消除斯特林流动，其为中空纤维60的上游(下部)端(高压端)产生反冲洗中空纤维60的下游(上部)端(低压端)的渗透的现象。从下部渗透端口32b排出渗透流24使空气与中空纤维60的上部端接触，从而最小化或消除斯特林流动。
[0106]
在某些实施例中，可以将生物反应器流体12以恒定流速引入中空纤维切向流过滤器30。
[0107]
在某些实施例中，可以将生物反应器流体以脉动方式(即，在脉冲流动条件下)引入中空纤维切向流过滤器30，其已被证明增加渗透率和体积通量能力。如本文所用，“脉冲流动”为一种流动状态，其中被泵送的流体(例如，进入中空纤维切向流过滤器的流体)的流速被周期性脉冲(即，该流动具有周期性的波峰和波谷)。在一些实施例中，流速可以以范围从每分钟1个周期或更少到每分钟2000个周期或更多的频率被施加脉冲(例如，从每分钟1到2到5到10到20到50到100到200到500到1000到2000个周期)(即范围在先前值的任何两个之间)。在一些实施例中，与波谷相关的流速小于与波峰相关的流速的90％，小于与波峰相关的流速的75％，小于与波峰相关的流速的50％，小于与波峰相关的流速的25％，小于与波峰相关的流速的10％，小于与波峰相关的流速的5％，或者甚至小于与峰值相关的流速的1％,包括零流量和脉冲之间的回流的周期。
[0108]
脉冲流动可以通过任何合适的方法产生。在一些实施例中，可以使用比如蠕动泵的泵产生脉冲流动，该泵固有地产生脉冲流动。例如，申请人已进行的测试表明，在恒定流量条件下，从具有如上所述的磁悬浮转子的泵切换到蠕动泵(其提供的脉冲速率约为每分钟200个循环)增加了切向流深度过滤器在结垢前可以被操作的时间的量(并且因此增加了可以收集的渗透的量)。
[0109]
在一些实施例中，脉冲流动可以通过使用以下的泵来产生，所述泵通过采用合适的流量控制器另外地提供恒定或基本恒定的输出(例如，正位移泵、包括磁悬浮泵的离心泵等)来控制流速。这种流量控制器的示例包括具有电气控致动器(例如伺服阀或电磁阀)、气动控制致动器或液压控制致动器的流量控制器，以周期性地限制流体进入或离开泵。例如，在某些实施例中，流量控制器36可以放置在泵26的上游(例如，在入口处)或下游(例如，在出口处)，如上文所述(例如，在图7a的泵头26a的上游)并由控制器20控制，以提供具有所需流动特性的脉动流动。
[0110]
图8示出了存储介质800的实施例。存储介质800可以包括任何非暂时性计算机可读存储介质或机器可读存储介质，比如光学、磁性或半导体存储介质。在各种实施例中，存储介质800可以包括制造品。在一些实施例中，存储介质800可以存储计算机可执行指令802，比如用于实现本文公开的逻辑流程、过程、技术或操作(例如图2的澄清/渗滤/澄清过程)中的一个或更多个的计算机可执行指令。计算机可读存储介质或机器可读存储介质的示例可以包括能够存储电子数据的任何有形介质，包括易失性存储器或非易失性存储器、
可移动存储器或不可移动存储器、可擦除存储器或不可擦除存储器、可写入或可重写存储器等。计算机可执行指令的示例可以包括任何合适类型的代码，比如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、面向对象代码、可视代码等。实施例不限于该本文。
[0111]
图9示出了示例性计算架构900的实施例，其可适合于实现上文描述的各种实施例。在各种实施例中，计算架构900可以包括电子装置，或者作为电子装置的一部分来实现。在一些实施例中，计算架构900可以代表例如本文描述的一个或更多个部件。在一些实施例中，计算架构900可以代表例如实现或利用本文公开的部件和/或技术的一个或更多个部分的计算装置，比如控制器180、传感器181-185、流量控制器155、阀192、控制器280、传感器281-285、阀291、292、293和控制算法中的一个或更多个。实施例不限于该本文。
[0112]
如在本技术中所使用的，术语“系统”和“部件”以及“模块”可以指计算机相关实体，或者是硬件、硬件和软件的组合、软件、或者是执行中的软件，其示例由示例性计算架构900提供。例如，部件可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、硬盘驱动器、多个存储驱动器(光和/或磁存储介质)、对象、可执行文件、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，在服务器上运行的应用和服务器都可以为部件。一个或更多个部件可以驻留在进程和/或执行的线程中，并且部件可位于一台计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。此外，部件可以通过各种类型的通信介质彼此通信耦接，以协调操作。协调可以涉及单向或双向的信息交换。例如，部件可以以通过通信介质传送的信号的形式传送信息。该信息可被实现为分配给各种信号线的信号。在这种分配中，每条消息都是信号。然而，其他实施例可替代地采用数据消息。这种数据消息可通过各种连接发送。示例性连接包括并行接口、串行接口和总线接口。
[0113]
计算架构900包括各种通用计算元件，比如一个或更多个处理器、多核处理器、协处理器、存储器单元、芯片组、控制器、外围设备、接口、振荡器、定时装置、视频卡、声卡、多媒体输入/输出(i/o)组件、电源等。然而，实施例不限于由计算架构900实现。
[0114]
如图9所示，计算架构900包括处理单元904、系统存储器906和系统总线908。处理单元904可以是各种商用处理器中的任何一种，包括但不限于单元904可以是各种商用处理器中的任何一种，包括但不限于和处理器；应用、嵌入式和安全处理器；和和处理器；ibm和单元处理器；核(2)核(2)and处理器；和类似处理器。双微处理器、多核处理器和其他多处理器架构也可用作处理单元904。
[0115]
系统总线908为包括但不限于系统存储器906的系统部件向处理单元904提供接口。系统总线908可以是几种类型的总线结构中的任何一种，这些总线结构可以使用各种商用获得的总线架构中的任何一种，进一步互连到存储器总线(具有或不具有存储器控制器)、外围设备总线和本地总线。接口适配器可以经由插槽架构连接到系统总线908。示例插槽架构可以包括但不限于加速图形端口(agp)、卡总线、(扩展)工业标准架构((e)isa)、微通道架构(mca)、网络用户总线(nubus)、外围设备部件互连(扩展)(pci(x))、pci express(外设组件互联快车)、个人计算机存储卡国际协会(pcmcia)等。
[0116]
系统存储器906可以包括一个或更多个高速存储器单元的形式的各种类型的计算机可读存储介质，比如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、动态ram(dram)、双数据速
率dram(ddram)、同步dram(sdram)、静态ram(sram)、可编程rom(prom)、可擦除可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存(例如，一个或更多个闪存阵列)、聚合物存储器(比如铁电聚合物存储器)、双向存储器、相变或铁电存储器、氧化硅-氮化物-氧化硅(sonos)存储器、磁卡或光卡、比如独立磁盘冗余阵列(raid)驱动器的阵列、固态存储装置(例如，usb存储器、固态驱动器(ssd)和任何其它类型的适于储存信息的储存介质。在图9所示的实施例中，系统存储器906可以包括非易失性存储器910和/或易失性存储器912。在一些实施例中，系统存储器906可以包括主存储器。基本输入/输出系统(bios)可以存储在非易失性存储器910中。
[0117]
计算机902可包括一个或更多个低速存储器单元形式的各种类型的计算机可读存储介质，包括内部(或外部)硬盘驱动器(hdd)914、用于读取或写入可移动磁盘918的磁软盘驱动器(fdd)916、以及用于读取或写入可移动光盘922(例如，cd-rom或dvd)的光盘驱动器920。hdd914、fdd916和光盘驱动器920可以分别通过hdd接口924、fdd接口926和光盘驱动器接口928连接到系统总线908。用于外部驱动器实现的hdd接口924可包括通用串行总线(usb)和电气和电子工程师协会(ieee)994接口技术中的至少一种或两种。在各种实施例中，这些类型的存储器可以不包括在主存储器或系统存储器中。
[0118]
驱动器和相关联的计算机可读介质提供数据、数据结构、计算机可执行指令等的易失性和/或非易失性存储。例如，多个程序模块可存储在驱动器和存储器单元910、912中，其包括操作系统930、一个或更多个应用程序932、其他程序模块934和程序数据936。在一个实施例中，一个或更多个应用程序932、其他程序模块934和程序数据936可包括或实现例如本文描述的各种技术、应用和/或部件。
[0119]
用户可通过一个或更多个有线/无线输入装置，例如键盘938和点击装置(比如鼠标940)向计算机902输入命令和信息。其他输入装置可包括麦克风、红外(ir)遥控器、射频(rf)遥控器、游戏垫、触笔、读卡器、加密狗、指纹读取器、手套、图形板、操纵杆、键盘、视网膜读取器、触摸屏(例如，电容式、电阻式等)、跟踪球、跟踪板、传感器、触控笔等。这些和其他输入装置通常通过耦接到系统总线908的输入装置接口942连接到处理单元904，但可以通过其他接口连接，比如并行端口、ieee 1394串行端口、游戏端口、usb端口、ir接口等。
[0120]
监视器944或其他类型的显示装置也经由接口(比如视频适配器946)连接到系统总线908。监视器944可在计算机902的内部或外部。除了监视器944之外，计算机通常包括其他外围设备输出装置，比如扬声器、打印机等。
[0121]
计算机902可使用经由有线和/或无线通信到一个或更多个远程计算机(比如远程计算机948)的逻辑连接在网络化环境中操作。在各种实施例中，本文描述的一个或更多个交互可经由网络环境发生。远程计算机948可以是工作站、服务器计算机、路由器、个人计算机、便携式计算机、基于微处理器的娱乐设备、对等装置或其他公共网络节点，并且通常包括相对于计算机902描述的许多或所有元件，尽管为了简洁起见，仅示出了存储器/存储装置950。所描述的逻辑连接包括到局域网(lan)952和/或更大网络(例如广域网(wan)954)的有线/无线连接。这种lan和wan网络环境在办公室和公司中很常见，并且有助于企业范围的计算机网络，比如内联网，所有这些网络都可连接到全球通信网络，例如互联网。
[0122]
当在lan网络环境中使用时，计算机902通过有线和/或无线通信网络接口或适配器956连接到lan952。适配器956可以促进到lan952的有线和/或无线通信，其还可包括设置
在其上的无线接入点，用于与适配器956的无线功能通信。
[0123]
当在wan网络环境中使用时，计算机902可包括调制解调器958，或者连接到wan954上的通信服务器，或者具有用于在wan954上建立通信的其他器件，比如通过互联网。调制解调器958可以是内置或外置的，以及有线和/或无线装置，其经由输入装置接口942连接到系统总线908。在网络环境中，相对于计算机902或其部分描述的程序模块可存储在远程存储器/存储装置950中。应当理解，所示的网络连接为示例性的，并且可以使用在计算机之间建立通信链路的其他方式。
[0124]
计算机902可操作为与使用ieee 802系列标准的有线和无线装置或实体通信，比如可操作地设置于无线通信中的无线装置(例如，ieee 802.16空中调制技术)。这至少包括wi-fi(或无线保真度)、wimax和bluetoothtm等无线技术。因此，通信可以是与传统网络一样的预定义结构，或者仅仅是至少两个装置之间的自组织通信。wi-fi网络使用称为ieee 802.11x(a、b、g、n等)的无线电技术提供安全、可靠、快速的无线连接。wi-fi网络可用于将计算机相互连接、连接到互联网以及有线网络(其使用与ieee 802.3相关的介质和功能)。
[0125]
图10示出了示例性通信架构1000的框图，该通信架构可以适合于实现上文描述的各种实施例。通信架构1000包括各种公共通信元件，比如发射机、接收机、收发机、无线电、网络接口、基带处理器、天线、放大器、滤波器、电源等。然而，这些实施例不限于由通信架构1000实现。
[0126]
如图10所示，通信架构1000包括一个或更多个客户端1002和服务器1004。在一些实施例中，通信架构可包括或实现本文描述的组件、应用和/或技术的一个或更多个部分。客户端1002和服务器1004可操作地连接到一个或更多个相应的客户端数据存储件1008和服务器数据存储件1010，其可用于存储相应的客户端1002和服务器1004的本地信息，比如缓存文件和/或相关联的上下文信息。在各种实施例中，服务器1004中的任何一个可实现本文描述的逻辑流或操作中的一个或更多个，以及图8的存储介质800，并结合从任何服务器数据存储件1010上的任何一个客户端1002接收的存储数据。在一个或更多个实施例中，客户端数据存储件1008或服务器数据存储件1010中的一个或更多个可包括可由本文描述的组件、应用和/或技术的一个或更多个部分访问的存储器。
[0127]
客户端1002和服务器1004可使用通信框架1006在彼此之间传递信息。通信框架1006可实现任何已知的通信技术和协议。通信框架1006可实现为分组交换网络(例如，比如互联网的公共网络、比如企业内联网的专用网络等)、电路交换网络(例如，公共交换电话网络)或者分组交换网络和电路交换网络的组合(具有合适的网关和转换器)。
[0128]
通信框架1806可实现各种网络接口，其被布置为接受、通信和连接到通信网络。网络接口可被认为是输入输出接口的一种特殊形式。网络接口可采用连接协议，包括但不限于直接连接、以太网(例如粗、细、双绞线10/100/1900base t等)、令牌环、无线网络接口、蜂窝网络接口、ieee 802.11a-x网络接口、ieee802.16网络接口、ieee 802.20网络接口等。此外，可使用多个网络接口以与各种通信网络类型进行接合。例如，可采用多个网络接口来允许通过广播、多播和单播网络进行通信。如果处理需求规定了更大的速度和容量，分布式网络控制器架构可类似地用于汇集、负载平衡，以及以其他方式增加客户端1002和服务器1004所需的通信带宽。通信网络可以是有线和/或无线网络中的任何一种和组合，包括但不限于直接互连、安全定制连接、专用网络(例如，企业内联网)、公共网络(例如，互联网)、个
人区域网(pan)、局域网(lan)、城域网(man)、作为互联网上的节点的运行任务(omni)、广域网(wan)、无线网络、蜂窝网络和其他通信网络。
[0129]
可使用硬件元件、软件元件或两者的组合来实现各种实施例。硬件元件的示例可包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(asic)、可编程逻辑装置(pld)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、逻辑门、寄存器、半导体装置、芯片、微芯片、芯片组等。软件的示例可包括软件组件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、过程、软件接口、应用程序接口(api)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或其任意组合。确定实施例是否使用硬件元件和/或软件元件来实现可根据任意数量的因素而变化，比如期望的计算速率、功率水平、热公差、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度和其他设计或性能约束。
[0130]
至少一个实施例的一个或更多个方面可以通过存储在机器可读介质上的代表性指令来实现，所述指令表示处理器内的各种逻辑，当机器读取所述指令时，该指令使得机器制造逻辑以执行本文描述的技术。这种被称为“ip核心”的表示可以存储在有形的机器可读介质上，并提供给各种客户或制造设施，以加载到实际制造逻辑或处理器的制造机器中。例如可以使用机器可读介质或物品来实现一些实施例，所述机器可读介质或物品可以存储一条指令或一组指令，如果由机器执行，则可以使机器执行根据实施例的方法和/或操作。这种机器可以包括例如任何合适的处理平台、计算平台、计算装置、处理装置、计算系统、处理系统、计算机、处理器等，并且可以使用硬件和/或软件的任何合适的组合来实现。机器可读介质或物品可以包括例如任何合适类型的存储单元、存储器装置、存储器物品、存储器介质、存储装置、存储物品、存储介质和/或存储单元，例如存储器、可移除或不可移除介质、可擦除或不可擦除介质、可写入或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、光盘只读存储器(cd-rom)、可记录光盘(cd-r)、可重写光盘(cd-rw)、光盘、磁性介质、磁光介质、可移除存储卡或盘、各种类型的数字多用途盘(dvd)、磁带、盒式磁带等。指令可以包括使用任何合适的高级编程语言、低级编程语言、面向对象编程语言、可视编程语言、编译编程语言和/或解释编程语言实现的任何合适类型的代码，比如源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等。
[0131]
在各种实施例中，本文描述的一个或更多个方面、技术和/或组件可以经由一个或更多个计算装置在实际应用中实现，从而向一个或更多个计算装置提供附加的和有用的功能，从而产生能力更强、功能更好和改进的计算装置。此外，本文描述的一个或更多个方面、技术和/或组件可用于改善生物处理、过滤、切向流过滤、切向流深度过滤等技术领域。
[0132]
在几个实施例中，本文描述的组件可在包括中空纤维或tfdf细胞滞留元件的系统中提供具体的和特定的方式的过滤过程。在许多实施例中，本文描述的一个或更多个组件可实现为一组规则，该组规则通过允许计算机先前不可执行的功能来改进计算机相关技术，从而能够实现改进的技术结果。例如，所允许的功能可以包括基于一个或更多个用户和/或管理输入生成过滤过程的运行参数，这些输入包括但不限于固体含量、粒状细胞体积、期望产率、滞留因子和渗透通量体积。
[0133]
总体参考本文中使用的符号和术语，详细描述的一个或更多个部分可根据在计算
机或计算机网络上执行的程序过程来呈现。本领域技术人员使用这些程序描述和表示来最有效地将其工作的内容向本领域其他技术人员传达。在此处，程序通常被认为是导致期望结果的自自相一致的操作序列。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。这些量可以采取能够存储、传输、组合、比较和以其他方式操纵的电、磁或光信号的形式。事实证明，主要出于通用的原因，有时将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、术语、数字等是方便的。然而，应当注意，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅是应用于这些量的方便标签。
[0134]
此外，这些操作通常被称为比如添加或比较等术语，通常与人类操作者进行的心理操作相关联。然而，在本文描述的形成一个或更多个实施例的一部分的任何操作中，人类操作者的这种能力不是必需的，或者在大多数情况下是期望的。相反，这些操作为机器操作。用于执行各种实施例的操作的有用机器包括通用数字计算机，其由存储在其中的计算机程序选择性地激活或配置，该计算机程序根据本文的教导编写，和/或包括为所需目的专门构造的仪器。各种实施例还涉及用于执行这些操作的仪器或系统。这些仪器可以为所需目的专门构造，或者可以包括通用计算机。从给出的描述中，可以明显看出各种这些机器所需的结构。