生物过程流体混合系统的制作方法

1.本发明涉及生物过程流体混合系统、用于在生物过程流体混合系统中混合流体的方法、生物过程系统、可连接到生物过程流体混合系统的控制系统以及计算机程序产品。


背景技术：

2.在诸如例如色谱系统之类的生物过程系统中，经常需要流体混合以调整流体的组成。为了利用生物过程系统实现流体混合功能性，通常的做法是将一个泵连接到每个流体入口，以便混合流体。例如，参见图1a，它示出了具有流体混合系统403的现有技术色谱系统401。通常将此类系统描述为梯度形成系统，因为流体共混物的组成可能随时间逐渐增加或减少，从而增加或减少与分离过程相关的组分的浓度。第一入口405a连接到第一泵411a，并且第二入口405b连接到第二泵411b。然后，第一和第二泵的出口连接到公共出口414，以在这些泵的下游混合通过第一入口405a提供的第一流体和通过第二入口405b提供的第二流体。图1b示出了现有技术的色谱系统501，它包括在线配液系统形式的流体混合系统503。在线配液系统通常有三个或三个以上泵并允许取决于应用完成各种任务，例如在线稀释输送到混合系统的浓缩液或在将水与酸、碱和/或盐混合的基础上制备所需的缓冲液组成。在线配液系统可以是另一个系统的集成部分，如这里在色谱系统501的示例中所示，在该系统中，可以在使用的时间点实时地连续制备缓冲液。还可提供诸如系统503的在线配液系统，该系统可单独操作，以用于例如制备可储存在容器中的所需体积的缓冲液。第一入口505a连接到第一泵511a，第二入口505b连接到第二泵511b，第三入口505c连接到第三泵511c，第四入口505d连接到第四泵511d，并且第五入口505e连接到第五泵511e。然后，这些泵的出口连接到公共出口514，以用于混合通过不同的入口505a-505e提供的流体。
3.这些类型的流体混合系统的一个问题是，低流率下的操作范围是有限的。如果要混合两种或两种以上流体，那么在一起操作各泵时输出的组合流率将显然总是大于操作单个泵并从单个流体入口抽取流体时所能实现的最低流率。这些类型的流体混合系统的另一个问题是，可以完成的体积混合比在很大程度上取决于操作流率，并且从而取决于来自所述泵的组合总输出。例如，当有两个泵具有相同的最低流率时，只能实现各个泵的流率的两倍大的混合比，每个组分50%，等效于1 1混合物。但是，如果要实现1 9混合物，则提供调整为提供总流体流量的90%的流体的泵需要至少以所述最低泵流率的9倍大的流率运行，才能以等于或大于所述最低流率的10倍大的流率实现1 9混合物。因此，现有技术系统的操作范围在最低流率以及在广泛范围的流率内完成广泛范围的混合比方面受到了极大的限制。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是提供一种具有较大操作范围的生物过程流体混合系统和一种用于在生物过程系统中在较大操作范围内混合流体的方法。
5.本发明的进一步目的是提供一种可以在较宽的流率范围内提供更灵活的混合能力的生物过程流体混合系统。
6.本发明的进一步目的是提供一种用于混合流体的改进方法和一种提供灵活且精确的混合能力的改进的生物过程流体混合系统。
7.这在根据独立权利要求的生物过程流体混合系统、用于在生物过程流体混合系统中混合流体的方法、生物过程系统、可连接到生物过程流体混合系统的控制系统以及计算机程序产品中实现。
8.根据本发明的一个方面，提供一种生物过程流体混合系统，所述流体混合系统包括：-至少两个流体入口，其被配置用于通过第一流体入口将第一流体提供到流体混合系统中，并通过第二流体入口将第二流体提供到流体混合系统中；-至少一个阀布置，其中，第一阀布置与至少第一流体入口和第二流体入口两者保持流体连通；-至少两个泵，其中，第一泵经由第一阀布置与至少第一和第二流体入口两者保持选择性流体连通，并且第二泵与第一和第二流体入口中的至少一个流体入口保持流体连通；以及-公共流体出口，其与至少第一泵的出口和第二泵的出口两者保持流体连通，其中，所述至少两个泵的泵速和所述至少一个阀布置中的阀位置被配置成可由控制系统控制，以使得可以执行将至少来自第一流体入口的第一流体和来自第二流体入口的第二流体混合为所述至少两种流体的请求的混合以及公共流体出口处的请求的组合流体流率。
9.根据本发明的另一个方面，提供一种用于在根据上文的生物过程流体混合系统中混合流体的方法，其中，所述方法包括控制所述至少两个泵的泵速和所述至少一个阀布置中的阀位置，以使得可以执行将至少来自第一流体入口的第一流体和来自第二流体入口的第二流体混合为所述至少两种流体的请求的混合以及公共流体出口处的请求的组合流体流率。
10.根据本发明的另一个方面，提供一种包括根据上文的生物过程流体混合系统的生物过程系统。
11.根据本发明的另一个方面，提供一种控制系统，它可连接到根据上文的生物过程流体混合系统，其中，所述控制系统被配置成根据如上所述的方法控制所述至少两个泵和所述至少一个阀布置。
12.根据本发明的另一个方面，提供一种包含指令的计算机程序产品，指令在连接到根据上文的生物过程流体混合系统的控制系统中的处理器中执行时使控制系统执行根据上文的方法。
13.由此，提供流体混合系统和用于混合流体的方法，其中，在泵的上游和下游两处均可以提供流体的混合。多亏了第一阀布置，上游混合成为可能。由此，大大扩展了流体混合系统可以操作的流率范围。最低可能流率与一个泵的最低流率相同，而不是两个或两个以上泵的最低流率之和。此外，上游和下游混合的组合允许大大扩展流体之间的混合比的范围，因为混合比由泵流量差以及流体体积和/或提供给提供上游混合的（这个或这些）阀布置的入口的体积流的差平均值定义。此外，实现了一种更灵活的流体混合系统，在该系统中，可以利用本新颖发明以更有效且更精确的方式混合不同的流体组分。利用本新颖发明，
可以更好地控制流体流率、体积混合比两者以及由不同流体组分产生的流体混合物的请求的流体性质。
14.对于低流率，与像如图1a和1b所示的系统那样的现有技术系统相比，甚至在只有一个泵单独工作的情况下，也可以实现组分之间的所有不同的混合比，而在现有技术系统中，只可在大于所涉及的这两个泵的组合最低流容量的流率下实现不同于1 1共混的混合比。
15.对于高流率，与像如图1a和1b所示的系统那样的现有技术系统相比，多亏了阀布置，当两个泵均以其最大容量工作时，也可以实现组分之间的所有不同的混合比，而在现有技术系统中，如果这两个泵具有相同的最大流容量，则在最大流率下，只可以执行50%混合。
16.在本发明的一些实施例中，所述至少两个泵的泵速和所述至少一个阀布置中的阀位置被配置成可由控制系统控制，以使得在至少第一泵的上游以及在所述至少两个泵的下游两处均可以执行将至少来自第一流体入口的第一流体和来自第二流体入口的第二流体混合为所述至少两种流体的请求的混合以及公共流体出口处的请求的组合流体流率。
17.在本发明的一些实施例中，所述至少两种流体的请求的混合是所述至少两种流体的请求的体积混合比和/或具有一个或多个请求的合成流体性质的混合和/或具有一个或多个请求的变化的合成流体性质的混合。
18.在本发明的一些实施例中，请求的合成流体性质或变化的合成流体性质是合成ph值。
19.在本发明的一些实施例中，第二泵经由设置在流体混合系统中的第二阀布置连接到第一和第二流体入口两者。
20.在本发明的一些实施例中，流体混合系统被配置用于生物过程系统中的梯度形成、缓冲液制备或在线配液。
21.在本发明的一些实施例中，所述至少一个阀布置包括至少两个入口和一个出口，并且可选地是开关阀或比例阀或调节流量阀。
22.在本发明的一些实施例中，生物过程流体混合系统进一步包括连接到公共流体出口的混合器。
23.在本发明的一些实施例中，生物过程流体混合系统进一步包括可连接到控制系统的至少一个传感器布置，所述传感器布置被配置用于测量混合的至少第一和第二流体的一个或多个流体性质和/或系统中的一个或多个位置中的流体流率，由此，控制系统可以基于来自传感器布置的输出向所述至少两个泵和/或所述至少一个阀布置提供反馈控制。
24.在本发明的一些实施例中，该方法是用于生物过程系统中的梯度形成、缓冲液制备或在线配液的方法。
25.在本发明的一些实施例中，该方法进一步包括以下步骤：感测流体混合系统中的一个或多个不同位置处的流体中的至少一个性质；以及依赖于感测的至少一个性质，控制所述至少两个泵和所述至少一个阀布置中的一个或多个，以实现至少第一和第二流体之间的请求的混合和/或请求的组合流体流率。
26.在从属权利要求和详细描述中描述了进一步的实施例。
附图说明
27.图1a示意性地示出了现有技术的生物过程系统。
28.图1b示意性地示出了现有技术的生物过程系统。
29.图2a示意性地示出了根据本发明的一个实施例包括流体混合系统的生物过程系统。
30.图2b示意性地示出了根据本发明的另一个实施例包括流体混合系统的生物过程系统。
31.图2c示意性地示出了根据本发明的另一个实施例包括流体混合系统的生物过程系统。
32.图3a示意性地示出了根据本发明的另一个实施例包括流体混合系统的生物过程系统。
33.图3b示意性地示出了根据本发明的另一个实施例包括流体混合系统的生物过程系统。
34.图4是示出现有技术的流体混合系统与根据本发明的流体混合系统之间的操作范围差异的图。
35.图5是根据本发明的一个实施例用于在生物过程流体混合系统中混合流体的方法的流程图。
具体实施方式
36.图2a-c示出了根据本发明设置在生物过程系统1; 1'; 1''中的生物过程流体混合系统3; 3'; 3''的三个不同的实施例，其中生物过程系统1; 1'; 1''的示例是色谱系统。图3a-b示出了根据本发明的两个不同的实施例包括在线配液系统形式的生物过程流体混合系统103; 103'的生物过程系统101; 101'，其中生物过程系统101; 101'的示例是色谱系统。给予相似的组件相同的参考数字，并且相似的组件只参照所有图2a-c和图3a-b描述一次。这里，生物过程系统1; 1'; 1''; 101; 101'是色谱系统，色谱柱2可以与之连接。色谱系统1; 1'; 1''; 101; 101'通常还包括防气阀4和多个不同的传感器25，诸如压力传感器、ph值传感器、流量传感器、温度传感器、电导率传感器和uv传感器中的一个或多个。生物过程系统可以是色谱系统以外的另一系统，诸如例如生物反应器、过滤系统等，即，根据本发明的生物过程流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'也可以用于色谱系统以外的另一种类型的生物过程系统。在其它实施例中，生物过程流体混合系统可以独立设置，而不是与另一个系统和单元操作集成在一起。
37.根据本发明的生物过程流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'包括：-至少两个流体入口5a、5b、5c、5d、5e，其被配置用于通过第一流体入口5a将第一流体提供到流体混合系统中，并通过第二流体入口5b将第二流体提供到流体混合系统中；-至少一个阀布置13a、13b、13c、13a'，其中，第一阀布置13a; 13a'与至少第一流体入口5a和第二流体入口5b两者保持流体连通；-至少两个泵11a、11b、11c、11d、11e，其中，第一泵11a经由第一阀布置13a; 13a'与至少第一和第二流体入口5a、5b两者保持选择性流体连通，由此，第一阀布置13a; 13a'设置在第一泵11a的上游，并且第二泵11b与第一和第二流体入口5b中的至少一个流体入口
保持流体连通；以及-公共流体出口14，它与至少第一泵11a的出口15a和第二泵11b的出口15b保持流体连通。
38.所述至少两个泵11a、11b、11c、11d、11e的泵速和所述至少一个阀布置13a; 13a'; 13b, 13c中的阀位置被配置成可由控制系统21控制，以使得可以执行将至少来自第一流体入口5a的第一流体和来自第二流体入口5b的第二流体混合为所述至少两种流体的请求的混合以及公共流体出口14处的请求的组合流体流率。所述至少两种流体的请求的混合可以是所述至少两种流体的请求的体积混合比和/或具有一个或多个请求的合成流体性质的混合和/或具有一个或多个请求的变化的合成流体性质的混合。合成流体性质可以是例如ph值。体积混合比是指两种或两种以上流体的任何比例，并且包括具有该比例或具有该比例的预定义的合成性质的控制器请求的混合或混合物。
39.在如图2a-2c所示的实施例中，在流体混合系统中只设置了两个泵11a、11b，这些泵称为第一泵11a和第二泵11b。同样地，只设置了两个流体入口5a、5b，这些入口称为第一流体入口5a和第二流体入口5b。在如图3a-3b所示的实施例中，在流体混合系统中设置了五个泵11a、11b、11c、11d、11e和五个流体入口5a-5e。在该系统中还设置了一个附加的样品泵11f。在本发明的范围内，其它数量的泵、流体入口和阀布置也是可能的。
40.多亏了所述至少一个阀布置13a; 13a'; 13b; 13c，在至少第一泵11a的上游以及在泵11a、11b的下游两处均可以，而不是只在这些泵的下游（这是像参照图1a和1b所描述的系统那样的现有技术系统中的情形）执行将至少来自第一流体入口5a的第一流体和来自第二流体入口5b的第二流体混合为所述至少两种流体的请求的混合（诸如请求的体积混合比或具有请求的合成流体性质的混合）以及公共流体出口14处的请求的组合流体流率。由此，与现有技术系统相比，扩展了流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'可以工作的流率范围。最低可能流率与一个泵的最低流率相同，而不是像现有技术系统中那样是两个或两个以上泵的最低流率之和。这将关于下图4进一步讨论。此外，还实现了一种更加灵活的流体混合系统，在该系统中，可以用更有效且更精确的方式混合不同的流体组分。利用根据本发明的流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'，可以更好地控制不同流体组分之间的流体流率和体积混合比两者。对于较高的流率，当两个泵都以其最大容量工作时，多亏了阀布置，也可以实现组分之间的所有不同的混合比，这与像如图1a和1b所示的系统那样的现有技术系统形成了对照，在现有技术系统中，如果两个泵具有相同的最大流容量，则在最大流率下，只可以执行50%混合。根据本发明，所述至少一个阀布置13a; 13a'; 13b; 13c使得有可能重定向流体入口和泵之间的流体，以使得可以实现所有不同的混合比，并且泵可以按所有不同的想要的流体流率运行。由此，实现了灵活的系统，在该系统中，可以在整个可能的流体流量和混合比例范围内最佳地控制体积混合比和流体流率两者。取决于阀布置中所使用的阀的类型，可以用不同的精度和比例控制混合比。可以针对任何想要的混合比调整比例阀。这将关于下图4进一步讨论。
41.在本发明的一些实施例中，对于低流率，例如对于介于第一流体流率和第二流体流率之间的流率（其中，所述第一流体流率是其中一个泵的最小可能流率，而第二流体流率是该最小可能流率的两倍），只有一个泵（例如，第一泵11a）在运行。由此，在该流率范围内，只在第一泵11a的上游进行混合。由此，该系统可以在比现有技术系统低的流率下运行。由
此，对于一些流率，可只在上游通过控制第一阀布置13a的位置来进行混合。即，对于低流率，例如低于其中一个泵的最小可能流体流率的两倍的流率。对于较高的流率，同时使用第一和第二泵11a、11b两者（或者如果设置了更多的泵和更多的流体入口的话，则使用更多泵）。对于一些混合比，只使用下游混合可能是合适的，即，每个泵只抽取一种流体类型，并且在这些泵之后（即，在这些泵的下游）执行流体的混合。主要或仅仅在泵的下游使用混合以及每个泵只抽取一种流体类型可能有益的情形的示例是，当系统配备有或限于使用对于在泵的上游共混期望的流体混合物不够快或不够精确的阀类型时，即，在高流率时。为了在泵的下游随时间实现精确、大体上均匀且连续的混合比，阀动作的准确性和/或响应性需要是可接受的。例如，当打开和关闭开关阀时，动作需要足够快以确保将足够小体积包装的不同的流体交替地提供给泵和系统，从而允许甚至在更高的流率下提供大体上稳态组成的平稳且平均的混合物。根据本发明的系统的优势之一是，可以利用上游混合来在以低流率运行时完成极端的混合比，而可以在高流率下使用与上游混合中的较中等的混合比组合或备选地没有上游混合的下游混合。
42.因此，特别是对于较高的流体流量，有利的是同时使用下游和上游混合两者，即，既控制泵11a、11b、11c、11d、11e的流体流率，又控制所述至少一个阀布置13a; 13a'; 13b; 13c中的阀位置，以使得一个或多个泵将抽取多于一种不同的流体。由此，对系统流容量和不同的可能混合比进行了优化。
43.在本发明的一些实施例中，多于一个泵经由阀布置连接到多于一个流体入口。在如图2c所示的实施例中，第一泵11a和第二泵11b两者均经由阀布置13a、13b连接到第一和第二流体入口5a、5b两者。第一泵11a连接到第一阀布置13a，而第二泵11b连接到第二阀布置13b。第一阀布置13a设置在第一泵11a的上游，而第二阀布置13b设置在第二泵11b的上游。由此，更增加了系统的灵活性。例如，第一泵11a和第二泵11b两者均可以用于只抽取第一流体或只抽取第二流体，由此，可以用与第一泵11a的最大流率和第二泵11b的最大流率之和的流率相对应的最大流率来单独抽取各自的第一和第二流体。
44.在如图2c所示的流体混合系统3''中，可以在第一泵11a的上游和在第二泵11b的上游两处以及在这两个泵11a、11b的下游按任意组合进行流体混合，这提供了灵活的系统。
45.根据本发明的流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'可被配置用于在生物过程系统1; 1'; 1''; 101; 101'中执行例如梯度形成、缓冲液制备或在线配液。色谱系统中的梯度形成如图2a-c所示，并且色谱系统中的在线配液如图3a-b所示。在此类在线配液系统中，经常混合多于两种流体，并且因此，也经常设置多于两个泵11a-11e和多于两个流体入口5a-5e。在图3a和图3b中，设置了五个泵11a-11e，每个泵连接到一个单独的流体入口5a-5e，并且一个附加的样品泵11f连接到样品入口5f。例如，如图3a和3b所示，酸、碱、wfi和盐可以连接到不同的流体入口5a-5e。
46.在如图3a所示的流体混合系统103中，只设置了一个阀布置，即，第一阀布置13a。第一泵11a经由第一阀布置13a与第一入口5a和第三入口5c保持选择性流体连通。在如图3b所示的流体混合系统103'中，设置了三个阀布置13a、13b、13c。这三个阀布置13a、13b、13c设置成连接到不同的流体入口5a-5d和泵11a-d，以使得每个泵11a-11d可以连接到每个流体入口5a-5d。由此，在这些泵的上游和下游两处均可以提供灵活的混合。在如图3b所示的这个示例中，第一泵11a经由第一阀布置13a与第一入口5a和第三入口5a保持选择性流体连
通。第二泵11b经由第二阀布置13b与第二入口5b和第三入口5c保持选择性流体连通。第四泵11d经由第三阀布置13c与第四入口5d和第三入口保持选择性流体连通。第一泵11a进一步经由第一和第二阀布置13a、13b与第二流体入口5b保持流体连通，并经由第一和第三阀布置13a、13c与第四流体入口5d保持流体连通。第二泵11b进一步经由第二和第一阀布置13b、13a与第一流体入口5a保持流体连通，并经由第二和第三阀布置13b、13c与第四流体入口5d保持流体连通。第三泵11c经由第一阀布置13a与第一流体入口5a保持流体连通，经由第二阀布置13b与第二流体入口5b保持流体连通，与第三流体入口5c保持直接流体连通，并经由第三阀布置13c与第四流体入口5d保持流体连通。第四泵11d进一步经由第三和第一阀布置13c、13a与第一流体入口5a保持流体连通，并经由第三和第二阀布置13c、13b与第二流体入口5d保持流体连通。
47.在如图3a和图3b所示的系统中，可以用水、wfi稀释注入到系统中的流体的浓度，这称为在线稀释。多亏了在本发明中上游混合是可能的，所以如上文所讨论，改进了系统的不同流率下的操作范围和混合可能性。
48.在本发明的一些实施例中，如上文所描述在本发明中所使用的第一、第二和第三阀布置13a; 13a'; 13b; 13c均包括至少两个入口和一个出口，并且可以是例如如图2a所示的开关阀或如图2b所示的比例阀。开关阀可以例如包括旋转阀、摆动阀、杠杆阀、隔膜阀、夹管阀等。对于需要卫生设计和易于冲洗和清洁的组件的生物处理系统，通常使用隔膜阀、夹管阀或杠杆阀。当使用开关阀时，通过控制开关阀按合适的频率在第一和第二入口5a、5b之间开关并将合适量的相应的第一和第二流体传递到泵中来设置混合流体中的第一和第二流体的比例。当使用比例阀13a'时，选择阀的合适的开度以控制第一和第二流体中的每一种流体在阀上的流量。对阀进行控制以提供不同比例的第一和第二流体，并且可以通过来自传感器布置19的反馈回路来对阀进行适当地控制，传感器布置19进一步设置在系统中的下方，以测量混合的第一和第二流体的一个或多个流体性质和/或系统中的一个或多个位置中的流体流率。
49.在本发明的一些实施例中，生物过程流体混合系统3; 3'; 3''进一步包括连接到公共流体出口14的混合器17。由此，可以进一步有效地混合不同的流体组分。当在上游使用开关阀布置时，或者当不能为混合点下游的管道布置提供足够的长度和/或设计以在混合点14下游的管道工程中完成充分混合时，可能特别需要混合器17来平均流体组成。混合器17可以是静态混合器，或者可以是带有某个活动组件（诸如移动的混合元件，例如旋转或振动式搅拌器）的动态混合器。
50.在本发明的一些实施例中，生物过程流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'进一步包括可连接到控制系统21的一个或多个传感器布置19，所述传感器布置19被配置用于测量混合的第一和第二流体的一个或多个流体性质和/或系统中的一个或多个位置中的流体流率，由此，控制系统21可以基于来自传感器布置19的输出对第一和第二泵11a、11b和/或第一阀布置13a; 13a'以及可能的第二阀布置13b提供反馈控制。传感器布置19可以包括不同类型的传感器，诸如压力传感器、流量传感器、电导率、温度和ph值传感器。由此，可以在生物过程流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'中测量体积混合比和/或流体流率，此类传感器信息可以用于系统中的反馈控制。
51.虽然流量传感器可能更适合于控制适当的体积混合比，但是也可利用其它传感器
（诸如电导率传感器）来同样地对体积混合比提供控制，前提条件是传感器响应相对于浓度的特性已知。在其它实施例中，可使用传感器来对混合物中的性质提供反馈和控制，此类性质不限于体积混合，而是为了实现混合物的某种状况和/或性质，而这种状况和/或性质不一定与体积组成成比例。例如，在线配液系统可用于制备具有所需性质（诸如例如特定ph值）的缓冲液。这里，ph值传感器可用于控制不同流体的流率和体积共混。
52.图4是示出现有技术的流体混合系统（虚线）和根据本发明的流体混合系统（黑色实线）之间的操作范围差异的图。在如图4所示的示例中，使用包括两个具有相同操作范围（10-100 l/h）的泵的系统来说明本发明，并说明相较于现有技术系统相比的优势。但是，根据本发明的流体混合系统中的不同泵也可以具有不同的操作范围。
53.对于像图1a和图1b中所描述的系统那样的现有技术系统，根据各泵的泵能力限制系统流容量。例如，如果使用两个泵，这两个泵均具有10-100 l/h的泵能力，则系统中可能使用的最低流体流量为20 l/h，并且第一和第二流体之间可能只有50%混合。如果想要另一种混合比，则需要提供更高的流体流量。在流体流量为100 l/h时，所有不同的混合比都是可能的。对于较高的流体流量，混合比需要越来越接近于50%。
54.根据这里描述的新颖发明，其中，如上所述，在其中一个泵的上游设置至少一个阀布置13a; 13a'; 13b，系统流容量大大增加。多亏了可能只使用一个泵并且仍有可能通过阀布置来混合不同的流体，所以最低可能流体流量改为等于其中一个泵的最低可能流体流量，即，例如，如果它是泵的下限，则为10 l/h。第一和第二流体的可能比例取决于阀布置的限制。对于一些阀布置，其混合比将可能比其它布置更宽，这可能取决于选择的阀技术和设计。例如，对于比例控制阀，可以用良好的精度控制阀的操作范围可能是有限的。此外，对于较高的流率，两个泵都可以在其最大流体流率下运行，并且通过阀布置的组合使用，可以实现比现有技术的技术范围广得多的更广泛范围的混合比。因此，与现有技术系统相比，本发明的系统在流容量和/或混合比方面的操作窗口要高得多。
55.根据本发明，还提供了包括如上所述的生物过程流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'的生物过程系统1; 1'; 1''; 101; 101'。生物过程系统可以是例如色谱系统1; 1'; 1''; 101; 101'。生物过程系统也可以是例如过滤系统或生物反应器系统。生物过程系统可包括控制系统21，控制系统21可连接到流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'中的所述至少两个泵11a、11b、11c、11d、11e和所述至少一个阀布置13a; 13a'; 13b; 13c，其中，所述控制系统21进一步连接到流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'中的一个或多个传感器布置19，其中，控制系统21被配置用于依赖于来自传感器布置19的输出对第一和第二流体之间的体积混合比和/或流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'中的流体流率提供反馈控制。
56.根据本发明，进一步提供一种用于在如上所述的生物过程流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'中混合流体的方法。显示该方法中的一些步骤的流程图如图5所示。该方法包括：s1：控制所述至少两个泵11a、11b、11c、11d、11e的泵速以及所述至少一个阀布置13a; 13a'; 13b; 13c中的阀位置，以使得可以执行将至少来自第一流体入口5a的第一流体和来自第二流体入口5b的第二流体混合为所述至少两种流体的请求的混合以及公共流体出口14处的请求的组合流体流率。
57.所述方法包括控制所述至少两个泵11a、11b、11c、11d、11e的泵速以及所述至少一个阀布置13a; 13a'; 13b; 13c中的阀位置，以使得在第一泵11a的上游以及在第一和第二泵11a、11b的下游两处均可以执行将至少来自第一流体入口5a的第一流体和来自第二流体入口5b的第二流体混合为所述至少两种流体的请求的混合（诸如请求的体积混合比和/或具有一个或多个请求的合成流体性质的混合和/或具有一个或多个请求的变化的合成流体性质的混合）以及公共流体出口14处的请求的组合流体流率。
58.该方法可以是例如用于生物过程系统（诸如例如色谱系统）中的梯度形成、缓冲液制备、在线配液或在线稀释的方法。
59.s2：感测流体混合系统中的一个或多个不同位置处的流体中的至少一个性质，并依赖于所感测的至少一个性质控制所述至少两个泵11a、11b、11c、11d、11e和所述至少一个阀总成13a; 13a'; 13b; 13c中的一个或多个，以便实现所述至少两种流体的请求的混合，诸如至少第一和第二流体之间的请求的体积混合比和/或具有一个或多个请求的合成流体性质的混合和/或请求的组合流体流率。所感测的性质可以是例如第一和/或第二流体的流体流率和/或混合流体的流体流率或流体组成，即，混合流体中的第一和第二流体的体积混合比。所感测的性质也可以是压力、电导率、温度或ph值。
60.根据本发明，还提供了控制系统21，它可连接到如上所述的生物过程流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'，其中，所述控制系统21被配置成根据如上所述的方法控制所述至少两个泵11a、11b、11c、11d、11e和所述至少一个阀布置13a; 13a'; 13b; 13c。
61.根据本发明，还提供一种包含指令的计算机程序产品，该指令在连接到流体混合系统3; 3'; 3''; 103; 103'的控制系统21中的处理器中执行时使控制系统21执行如上所述的方法。
62.本发明为实践和技术需要符合gmp（良好生产规范）的要求的生物制造中的制备应用提供了相较于现有技术的技术的优势。为了符合gmp要求，流体流路设计及其组件需要具有卫生设计，以允许在清洁且受控的状态下提供或在使用后以及在后续使用前重新调整到所述状态。例如，gmp技术可能需要使用特定的阀技术，诸如隔膜阀或夹管阀。在本发明的一个实施例中，流路和/或其组件可以作为一次性使用技术提供。利用一次性使用技术，流路通常是作为塑料消耗品以清洁且随时可用的状态提供，从而提高整体处理效率并提供药品的安全性和完整性。在传染性或危险的处理步骤中，诸如对于某些病毒处理步骤，一次性使用技术还可以增加操作人员的安全性。可在预先灭菌并配有无菌连接器的情况下提供流路。现有的符合gmp的制备一次性使用色谱系统的示例是ge healthcare的
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kta ready。该系统可用于梯度配置，以基于两个带有单独流体入口的泵来提供混合系统能力。
63.用于生物处理的制备gmp系统可具有不同的尺寸，包括落地式设计的大型仪器，诸如
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kta ready。然而，也需要小规模的制备gmp系统来小批量生产原料药，例如针对个别患者或患者群体的个体化用药。后面这些系统可能体积小并且位于工作台上，并且一次性使用技术更可取。
64.因此，用于生物处理的制备gmp系统的典型流率可包括1 l/h、10 l/h、100 l/h和1000 l/h的流率，然而，更小和更大的流率也可能感兴趣。
65.本发明的系统可以用于获得适合于此类制备gmp系统的混合输出流量，并且因此，取决于泵的大小和规模、所使用的阀和流体互连，该系统旨在在0.1 l/h或更小至1000 l/h
或更大的宽流量范围内运作，但是通常将在3-500 l/h的范围内，例如对于上文提到的
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kta ready系统。