流體過濾系統的製作方法與工藝

2023-05-29 06:15:02

流體過濾系統相關文獻的交叉引用本申請要求申請號為61/376,810於2010年8月25提交的美國臨時專利申請的優先權權益。技術領域本發明涉及過濾系統。更具體地，本發明涉及用於生物流體和產品的過濾系統，以及取樣歧管、泵系統和在上述系統中有用的改性模塊。

背景技術：
過濾通常被用來分離、澄清、改性或濃縮流體溶液、混合物或懸浮物。在生物製藥和醫療工業中，過濾對藥物、診斷、化學品以及許多其他產品的成功生產、加工和分析至關重要。作為例子，過濾可以用來對液體或氣體進行滅菌，使複雜的懸浮液澄清為過濾的「清澈」部分和未過濾的部分；類似地，可以通過去除或「過濾出」懸浮介質濃縮懸浮液中的成分。進一步地，通過對過濾器材料、過濾器孔尺寸或其它過濾器變量的適當選擇，已經發展出許多其它專門的過濾器用途；這些用途可以包含對來自不同來源（包括微生物培養、血液以及其它可以是溶液混合物或懸浮液的流體）的成分的選擇性分離。隨著細胞和重組DNA技術的不斷進步，許多新產品被開發出來，其中許多是如此複雜以致它們只能使用細胞培養技術、通過活細胞的複雜合成機制生產。通過在較長時期內在高產率下保持高細胞濃度的培養並且通過提供更適於進一步加工和提純的產品流，使得過濾可以被用於提高這種細胞培養的產率。過濾器化學、配置和用途形態已經得到了發展，以使根據材料的化學和物理性質來分離材料更加便利；儘管過濾器技術廣泛發展，但它們普遍受限於它們易阻塞的趨勢；例如，當過濾器用於過濾培養的哺乳動物細胞的懸浮液時，所述過濾器趨於被死細胞、細胞碎片、聚集體、纖維狀生物分子或其它出現在複雜的培養「湯」中的成分阻塞。就這一點而言，過濾方法能夠對過濾效率和膜壽命產生深刻影響。在一種過濾方法中，通常稱為「死端」過濾，整個流體垂直於膜表面穿過膜。碎片在表面迅速積聚，導致膜被迅速堵塞。通常，利用死端過濾的應用涉及小樣品。該方法簡單並且廉價。另一種過濾方法，通常被稱為切向流過濾（也稱為TFF），對死端過濾進行了改善。在TFF中，待過濾的流體通過泵再循環，通常，從貯液器穿過過濾器並返回貯液器。穿過過濾器的流動與過濾器的表面平行。通過循環流體的衝刷作用有效移除任何碎片積聚；然而，其局限之一在於在過濾器表面有易於形成凝膠狀沉積物的趨勢，這可能限制過濾器的有效性並且最終使其阻塞。另一種方法，稱為交替切向流過濾，還提供了另一種過濾模型；它與TFF的相似之處在於它產生平行於過濾膜表面的流動形態；然而，它與TFF的不同之處在於通過過濾器表面的流動方向是不斷交替或反向的。如果使用複雜管路、閥和泵來描述流動方向的變化，則這些組件在培養物流動路徑中的布置使系統轉向並提供用於細胞聚集的位置和潛在的阻塞位置，這些系統也不適於保持均勻的培養物。交替切向流過濾系統在專利No.6,544,424中被描述，該系統由過濾器元件構成，通常為中空纖維筒，在一端，所述過濾器元件連接至含有待過濾的內含物的貯存器，並且在另一端，所述過濾器元件連接至隔膜泵，所述隔膜泵能夠接收並可逆地排出在貯存器與泵之間穿過所述過濾器元件可逆流動的未過濾液體。該系統已經顯示出持續地過濾複雜混合物（包括細胞培養的培養基）的能力，即使當該培養基擔載著高細胞濃度和其它細胞產品。然而，該系統受其應用範圍的局限。動物細胞培養的用途越來越多地用於不同細胞衍生生物製劑的生產，該細胞衍生生物製劑可以是天然的或被製造的，包括蛋白質、核苷酸、代謝物和許多其它物質。因此，生產的方法可能也不同。所述生產方法的範圍可以從「簡單」分批式到連續過程。在普通分批式培養物生產過程中，首先將細胞接種到新鮮培養基中，之後細胞進入指數增長期。由於它們消耗培養基中的營養物，廢物積聚；伴隨地，細胞從快速生長轉為靜止生長期，接著進入細胞衰減期。雖然已經研發出若干優化分批式培養產物的方法，但在每種情形中，這些過程仍經歷快速生長和衰減周期。另一種培養過程涉及連續使用一種通常稱為灌注的方法維持培養物。在灌注培養物法中，在截留細胞的同時，將由細胞產生的廢物從培養物中連續移除。用新鮮的培養基補充移除的廢培養基。採用這種方法，從而可能實現使細胞濃度和生產率被保持在平衡狀態中。通常，每天交換一到兩個培養體積，並且在灌注法中達到的細胞濃度通常為在分批式培養物的峰值處所達到的細胞濃度的2倍到超過10倍。然而，儘管灌注方法大有益處，但其驗收慢，該驗收慢的一個原因可能是其固有的，即絕大多數產品都小規模地源自分批式培養系統中，像「T」瓶。如果需要更多材料，通常靠增加「T」瓶的數量和尺寸或者將培養物轉移到滾動瓶或旋轉瓶來生產，這兩種方式從本質上說通常也是分批式培養。當將培養物放大到生物反應器的時候，該過程已經很大程度上受到先前培養物處理的影響。因此，期望創建一種在小規模以及研究和開發水平上更易使用的一次性灌注系統。嘗試採用中空纖維生物反應器或其它固定床生物反應器解決該問題僅部分有效，在所述纖維生物反應器或其它固定床生物反應器中細胞逐漸被附著或截留到固定表面；所述反應器固有的不均勻性和對細胞的不方便性限制了所述反應器作為研究工具的有用性。期望創建一種容易縮小的系統，通過該系統可以在連續灌注中保持培養物同質，從而使得對培養物的任何部分的取樣、改性或監測都將反映整個培養物的情況。當存在對細胞、對分析或對期望產物的需要時，研究者可能藉助這種連續培養物，以研究在連續穩定狀態培養物中細胞的行為。研究者可以對這些培養物做出必要的調整進而觀察培養物的反應。除了驗證用於生產產品的方法外，這種連續培養物還可以提供強大的研究和開發工具。被提議的發明通過提供灌注生物反應器系統解決上述問題，通過該系統維持易用於處理、取樣和分析的同質培養物。被提議的系統可以以易於使用和便於丟棄的方便無菌形式提供。近些年隨著新材料、製造方法和需求的進步，一次性設備的結構和用途越發得到認可。使用一次性袋作為細胞培養生物反應器和貯存容器，已經變得越發普遍了。這種一次性容器可以用最少的處理進行「安裝」，並且不需要使用者進行清洗或消毒。所述一次性容器以清潔、無菌並且易於使用的形式供應，極大地節省了成本並且減少使用者的處理；此外，在使用完後，這些袋子可以無需拆卸或清洗，便於廢棄。儘管大的一次性袋的結構已取得了顯著進步，但是這些袋子的缺點在於它們固有的易碎性，這限制了它們的尺寸。這些袋子的另一個缺點在於攪動或混合培養物的能力有限。隨著袋子尺寸增大，難以維持按線性比例放大的混合。當袋子體積按立方增大時，培養物的頂部空間的表面積按平方增大；氧氣傳輸成為細胞生長和生產率的限制。還存在對利用pH值、氧氣或其它探測器、能夠深刻地影響培養物的繁殖性並且限制培養物可達到的細胞濃度和生產率的因素來監測培養物的情況的限制。一些袋子製造商們已經取得了相當大的進展，通過在袋子中加裝葉輪以解決攪動的問題，另外，正在開發用於取樣、監測和使袋內的培養物發生變化的方法；然而，儘管有這些進展，但這些袋子仍被用於以分批或補料分批的方式使細胞生長。因此，將希望增加一種可以提高一次性袋或相似系統的產率並且減少它們的缺點的裝置。這種裝置的一些有利特徵可以包含以下特徵，包括：（i）便於在一次性袋內混合培養物的能力、（ii）在連續灌注模式中截留細胞和維持培養物的能力、（iii）包括在外部使用的能力以便在中間過程中以對過程產生最小的幹擾的方式（包括保持過程無菌）被替換、（iv）本質上保持全部或部分一次性的。當考慮到上述要求以及一次性系統時，可以想到在美國專利No.6,544,424中描述的交替切向過濾系統，因為在其說明書中，所述裝置並不局限於其構造材料或其組裝方法；然而美國專利No.6,544,424中的系統並沒有描述可以用作完整的培養系統的系統，例如將所述培養皿和灌注設備併入或組合成單個裝置中的系統。將要描述的本發明可以被用作這種可以完全為一次性的裝置，該裝置除了提供用於連續培養物的手段外，還提供了其他的益處和用途。壓力梯度變化和流動均平行於（軸向流）和垂直於（跨膜流）膜表面，這是所述交變切向流（alternatingtangentialflow）過程中所固有的。在「壓力循環」的過程中，泵中的壓力大於滲餘液貯存器中的壓力。所述滲餘液從隔膜泵「向前流動」，即穿過過濾器元件朝向滲餘液貯存器流動。同樣，一些液體受迫穿過過濾器膜進入濾液區室。因此，由於濾液區室封閉，濾液的注入能夠使所述濾液區室增壓。相反，在所述交變切向流過濾過程的「排氣循環」過程中，所述泵的壓力小於所述滲餘液貯存器中的壓力，以使液體從貯存器反向流向泵。此外，在所述排氣循環過程中，在先前的壓力循環期間被增壓的濾液區室流體也會從所述濾液區室反向流至所述滲餘液區室。所述回流產生了迴轉的衝刷組分，這些迴轉的衝刷組分維護了所述膜並且抑制了膜的堵塞。該效果被另一種跨膜流所進一步加強，所述跨膜流形成於所述中空纖維內部或內腔側對軸向流的阻力大於所述中空纖維的外部殼側時。因此，在壓力循環期間，受迫進入所述中空纖維的入口的加壓流體將選擇阻力最小的路徑，或者按照阻力的比例選擇路徑，並且所述流體將不僅流過所述內腔，如前所述也有部分穿過所述膜，進入濾液側或殼側。軸向壓力梯度在過濾器的兩側形成，以使流體流向所述過濾器的出口端。朝著所述中空纖維的出口端，所述內腔壓力降到最小。所述內腔內側相對於所述殼側的壓力降導致濾液重新進入所述內腔或進入正去往所述滲餘液貯存器的滲餘液流中。從所述濾液側返回進入滲餘液側的流動提供了額外的迴轉衝刷作用。顯然這種流動在排氣循環過程中也將觀察到，但是以相反的方向。由此通過所述方法在所述過濾器元件的兩端處提供了迴轉衝刷能力。結果，很明顯，所描述的流動在所述滲餘液側和濾液側之間提供了很好的流體交換能力。這種交換對於處理流體是極為有益的。這也是本發明的目的，即使用交變切向流過濾系統的這種能力，通過以一定的方式改造該系統的構造來穿過膜交換流體，所述方式將產生獨特的系統並且相比於現有的設備具有顯著的改進，超出其先前的嚴格作為過濾設備的用途。如即將示出的那樣，通過將所述交變切向流過濾過程進行特定的區室化，能夠產生可以極大改善血液處理的系統，可以將該系統轉換成一次性的灌流生物反應器，促進某些生物反應和化學反應或者用於從生物或其它流體中提純或分離某些成分。其它方法和用途也可能是顯然的。

技術實現要素：
本發明的封閉的過濾系統發明是一種系統，在該系統中，雙腔室過濾器元件被封閉在被稱為反應器腔室的腔室中，以便所述反應器腔室和一個或兩個過濾器元件腔室可以從系統的外側經由它們的埠接入。所述過濾器元件優選為中空纖維過濾器濾筒，在所述中空纖維過濾器濾筒中內部的中空纖維膜為半滲透的，並且所述過濾器濾筒外壁是半滲透或全滲透的。在一個實施方案中，這允許在濾液腔室中收集中間尺寸的分子或複合物並且在所述反應器腔室中收集更小的分子或複合物。通過交變流泵控制流體流動。所述閉合的生物反應器系統包括3種類型的腔室：過濾滲餘液腔室、基本上包圍所述過濾滲餘液腔室的濾液腔室、和處理腔室，所述處理腔室基本上包圍所述濾液腔室但並未阻塞所述滲餘液腔室的入口或出口。所述處理腔室提供了封閉空間，在所述封閉空間中流出所述過濾滲餘液腔室的入口的流體被捕集。來自所述處理腔室的流體能夠從腔室的外部接近的唯一途徑是穿過一個或多個所述處理腔室壁中的埠。所述濾液腔室與所述過濾滲餘液腔室被所述過濾滲餘液腔室的半滲透膜分隔開，所述半滲透膜允許較小分子（這些小到足以穿過所述膜的孔的分子）從所述過濾滲餘液腔室和處理腔室移動至所述濾液腔室，經由所述濾液腔室，它們可以從系統中被收集。交變流泵在交變的方向上從所述滲餘液腔室向前或向後驅動流體穿過所述過濾滲餘液腔室。歧管發明是可連接至流體源（比如生物反應器、發酵罐或一些其它處理容器）、並且從所述源抽取流體、將被抽取的流體的大部分或全部返回所述流體源的設備；其中在源與所述歧管之間流體流動的方向通過交變流泵控制；其中所述歧管進一步包括埠，為了取樣或其它目的可以在所述埠處取出流體等分試樣，或者為了輸送至流體源可以在所述埠處添加流體等分試樣。可選地，能夠篩選流體的低分子量物質用於測試的過濾器元件是歧管的一部分；此外，所述歧管包括進一步的埠，穿過所述埠可以添加傳感器以監測在該設備內流動的流體；可選地，可以將帶有傳感器的相似埠添加至所述歧管以探測所述過濾器元件內的濾液。雙泵系統發明包括兩個串聯的泵，兩個泵的至少一個（第一泵）為交變流隔膜泵。所述第一泵經由其泵室之一可以連接至生物反應器的腔室。所述第一泵將經由其另外的腔室連接至所述系統的第二泵的第一腔室。所述第二泵也可以是交變流隔膜泵，或者它可以是交變流機械泵。所述第二泵能夠被連接至壓力控制機構，通常在電能作用下，所述第二泵交變地產生傳送至第一泵的正壓和負壓，並且經由第一泵傳送至生物反應器腔室，比如封閉的過濾系統或封閉的生物反應器系統的腔室。傳感器（比如近距離傳感器、機械傳感器、電子傳感器、光學傳感器、位置傳感器或其它設備）優選地可以以指示所述第二泵中隔膜的位置的方式被整合進所述第二泵中。通過在所述兩個泵之間使用非彈性聯接器，所述第一泵的隔膜運動將與所述第二泵的隔膜運動相一致。改性劑模塊發明是設計在過濾和生物反應器系統內使用的模塊，以便對所述系統中的一些（或者比較少見的，全部）成分進行改性。所述模塊，優選為圓柱形，包括支架和改性劑種群，所述改性劑種群既可以是同類的（所有的改性劑相同），也可以是異種的（所有的改性劑不同）。改性劑的實例是抗體或酶。所述改性劑種群可以被束縛到所述支架上。在所述改性劑種群沒有被束縛到所述支架上的情形中，所述模塊進一步包括半滲透或全滲透膜，以便所述膜部分或完全包圍所述支架並在所述支架與膜之間形成區室，以便當所述改性劑被保存在所述區室內時（優選地抵靠所述支架堆積），來自所述反應器或處理腔室的組分可以在一個方向或兩個方向穿過所述膜以與所述改性劑相互作用。附圖說明圖1a示出了本發明的封閉過濾系統的一種實施方案的剖面視圖，其中所述系統通過連接器管線連接至同樣示出為剖面視圖的存儲容器，並且通過連接器管線連接至壓縮空氣控制器；圖1b示出了圖1a的封閉過濾系統的放大的剖面視圖；圖1c為圖1b的封閉過濾系統的過濾器元件和過濾器元件適配器沿圖1b中的線1c-1c的截面視圖；圖1d為圖1b的封閉過濾系統的過濾器元件沿圖1b中的線1d-1d的截面視圖；圖1e為圖1b的封閉過濾系統沿圖1b中的線1e-1e的截面視圖；圖1f為圖1b所示系統的局部放大剖面視圖；圖1g為圖1b的封閉過濾系統的俯視圖；圖1h為圖1a的封閉生物反應器系統的一部分的局部剖面視圖，相比於圖1a，圖1h將所述系統的該部分進行了放大；圖1i示出了本發明的封閉過濾系統的一種實施方案的剖面視圖，在該系統中適配器連接至第二連接器管線，並且在該系統中設有用於回收來自泵室的流體的導管；圖2示出了本發明的封閉過濾系統的一種實施方案的剖面視圖；圖3示出了本發明的封閉過濾系統的一種實施方案的剖面視圖；圖3a示出了與雙泵系統一起使用的封閉過濾系統的一個實施例的剖面視圖，在所述雙泵系統中兩個泵均為隔膜泵；圖3b示出了與雙泵系統一起使用的封閉過濾系統的一個實施例的剖面視圖，其中兩個泵為通過由蠕動泵控制的連接器管線連接的隔膜泵；圖3c示出了可用在雙泵系統中的泵的一個實施例的部分剖面視圖和部分立體視圖，所述泵是由連接至馬達驅動軸的凸輪機構驅動的活塞泵；圖3d示出了圖3c的泵，但是所述凸輪和聯動的活塞的位置不同；圖3e示出了可用在雙泵系統中的泵的一個實施例的部分剖面視圖和部分立體視圖，所述泵是由可逆式螺杆機構驅動的活塞泵；圖3f示出了圖3e的泵，但是所述螺杆和聯動的活塞機構的位置不同；圖4a示出了本發明的封閉生物反應器系統的剖面圖，所述系統的反應器腔室連接至收穫管線；圖4b是圖4a中的系統的橫截面的放大視圖；圖4c是圖4a所示系統的一部分的剖面的放大視圖；圖4d示出了圖4的系統的一部分的剖面視圖，所述系統帶有相當於提升閥的附加部件；圖4e為圖4d的系統的俯視圖；圖4f示出了本發明的封閉生物反應器系統的局部剖面示意圖，在所述系統中所述貯存器腔室為水平放置；圖4g示出了本發明的封閉生物反應器系統的局部剖面示意圖，在所述系統中所述泵處於上部的位置並且所述過濾器元件位於所述泵之下；圖5a示出了局部剖面形式的本發明的歧管取樣系統的一種實施方案；圖5b示出了局部剖面形式的本發明的歧管取樣系統的一種實施方案；圖6a示出了本發明的流體過濾系統的剖面視圖，在所述系統中所述反應器腔室包括能夠改變所述反應器區室中流體成分的改性劑模塊；圖6b示出了存儲盒中的改性劑模塊的剖面視圖；圖6c示出了存儲盒中的改性劑模塊的剖面視圖；圖6d示出了改性劑模塊的剖面視圖；圖7示出了所述封閉過濾系統的剖面視圖，在所述系統中所述隔膜泵是獨立封閉的。具體實施方式詳細描述的內容的表：所述封閉的過濾系統和方法的詳細描述始於第16頁；所述封閉的生物反應器系統和方法的詳細描述始於第40頁；所述歧管系統和方法的詳細描述始於第56頁；所述雙泵系統的詳細描述始於第62頁；所述改性劑模塊系統的詳細描述始於第76頁；術語本發明的反應器系統所處理的「流體」一般是含水溶液，所述流體可以包括或者可以不包括懸浮顆粒質（比如細胞、細胞碎片、不溶的分子複合物、微粒或可溶的分子）。所述流體可以包含或者可以不包含溶解在所述流體中的分子。一種「選擇性可滲透屏障」（或選擇性可滲透壁）是不會允許所有顆粒物穿過它並且/或者不會允許所有的溶解物穿過它的屏障。通常，「選擇性可滲透屏障」在文中被用作對一種中空纖維的壁的描述，所述中空纖維是中空纖維過濾器濾筒的一部分。「選擇性屏障」是本文中對選擇性可滲透屏障所使用的另一個術語。通常「選擇性屏障」在本文中被用作對中空纖維過濾器濾筒的外壁的描述。全滲透屏障（或壁）是一種在屏障中的一個或多個開口處允許流體穿過而不會堵塞任何流體成分（無論是顆粒或溶解物）的通道的屏障。全限制屏障不允許任何流體穿過它。必須在該屏障中設置開口（比如位於打開位置的收穫埠）以允許流體從該屏障的一側移動至另一側。在所述封閉的生物反應器系統中，所述中空纖維過濾器濾筒的外壁（即所述濾液腔室的外壁），可以是選擇性可滲透的、全滲透的或全限制的。最常見的是全限制的。封閉的過濾系統和方法所述封閉的過濾系統（和以下討論的封閉的生物反應器系統）設有滲餘液腔室和濾液腔室。實現上述結構的最便利的方式是使用中空纖維過濾器。這種過濾器被製成濾筒，所述濾筒包括多個沿所述濾筒的長度平行延伸並且嵌入所述濾筒的每個末端（優選地使用灌封劑）的中空纖維（HF）；在所述HF的末端處的內腔保持打開，從而形成從所述濾筒的一端穿過每個內腔到達所述濾筒的另一端的連續通道，即從濾筒入口端到達濾筒出口端。所述中空纖維被所述濾筒的外壁（即濾筒壁）和位於所述中空纖維末端的灌封層封閉。結果，形成由所述濾筒壁和所述HF的外壁界定出的腔室。該腔室可以被用作濾液腔室。所述HF的內腔（內部）空間被整體地認為在當前的每個系統中構成所述滲餘液腔室的一部分。所述滲餘液系統通過與所述濾筒的每端適配的適配器延伸超過所述HF的內部空間。每個適配器連同所述濾筒的末端限定出成為所述滲餘液腔室的一部分的空間。根據流體流穿過所述纖維的方向，該空間或者用於（1）在流體流出所述纖維時收集流體，或者用於（2）使得來自外部源的流體到達與HF開口端的交界面，並且為了延續其朝向所述濾筒的另一端的路徑而將自身在這些HF之間分配。每個適配器會設有兩端，一端與所述濾筒適配並且另一端具有可連接至容器或泵的開口。通常所述容器通過允許流體流動的管線連接至所述適配器，但如果需要，所述容器可以直接連接至所述適配器或者所述適配器可以形成所述容器的一部分，其中所述容器中的部分或全部內含物（content）可以被包含在所述適配器中。通常所述適配器直接連接至泵，但如果需要，所述泵可以經由允許流體流動的管線連接至所述泵。當連接管線被添加到適配器時，所述滲餘液腔室延伸至還包括該連接管線的內部空間。當連接管線在其一端連接至適配器並且在其另一端連接至容器（例如一個含有懸浮在生長培養基中的細胞的容器），可以將所述容器的內部也視為所述滲餘液腔室的進一步延伸，但是在本文中為了描述和討論的目的，所述容器和所述滲餘液腔室被當作獨立的實體。所述中空纖維過濾器的內腔的壁是可滲透的，很方便地提供了一種全滲透或選擇性滲透的屏障。所述選擇性滲透的中空纖維壁的選擇性可調，其選擇性覆蓋膜孔尺寸（通常歸為滲透膜，從超濾微濾到粗濾）的整個範圍，其中，例如，超濾範圍包括從大約10到大約500kDa的截留分子量範圍。0.2微米的孔尺寸通常可用於保留細胞但允許代謝物以及其它分子或分子複合物穿過所述孔。範圍在10kDA到500kDa的孔尺寸優選地用於不僅保留細胞還保留大於所述孔尺寸的分子以及分子複合物。所述過濾器濾筒的外壁通常是不可滲透的並且通常具有濾液可以從其中被排出和/或置換的埠。然而，為了所述封閉的過濾系統，所述過濾器濾筒包括構成屏障的外壁，所述屏障可以是非選擇性的（全滲透的）但是優選為半滲透的，（不允許大於所述屏障中孔尺寸的溶解物（例如分子和分子複合物）穿過所述屏障，並且不允許大於所述孔尺寸的顆粒物穿過所述屏障）。範圍在10kDA到500kDa的孔尺寸，優選地用於僅保留大於所述孔尺寸的分子和分子複合物。然而，所述孔尺寸可以被分別製備得足夠小或足夠大，以使所述屏障是高度限制性的，僅允許小鹽類及其複合物穿過，或允許大於500kDa的分子或顆粒穿過所述膜。這種膜選擇性不僅受限於孔尺寸也受限於其它膜性質，包括：電荷、疏水性膜結構、膜表面和孔極性等。所述封閉的過濾系統，在其總體方面（generalaspect），是一種包括如下的系統：1）滲餘液腔室，所述滲餘液腔室包括位於其入口端的入口和位於其出口端的出口，所述滲餘液腔室包括滲餘液腔室壁，所述壁的至少一部分是半滲透性的；2）濾液腔室（例如在所述中空纖維過濾器濾筒內部的位於中空纖維外部的部分），所述濾液腔室至少部分地封閉所述滲餘液腔室，所述濾液腔室包括濾液腔室內壁和濾液腔室外壁，其中所述濾液腔室內壁的至少一部分對應所述滲餘液腔室壁的半滲透部分；所述濾液腔室外壁包括濾液腔室外屏障（可以是全滲透的，但優選是半滲透的）；3）交變流泵，所述泵連接至所述滲餘液腔室出口的外周（perimeter），從而允許來自所述泵的流體進入所述滲餘液腔室並且允許來自所述滲餘液腔室的流體流入所述泵；所述泵包括外壁、隔膜和兩個由所述隔膜分隔的腔室；4）反應器腔室，所述反應器腔室被配置成以密封的方式至少部分地封閉濾液腔室和滲餘液腔室，但不會阻擋流體流入和流出所述滲餘液腔室入口，所述反應器腔室包括反應器腔室內壁和反應器腔室外壁，所述反應器腔室內壁包括濾液腔室外屏障，所述反應器腔室外壁被密封至所述滲餘液腔室的外部或所述濾液腔室的外部，所述反應器腔室外壁可選地密封至所述交變泵外壁；5）收穫埠，所述收穫埠附著至所述反應器腔室外壁，從而允許流體離開或進入所述反應器腔室。如以上所表明的，可以通過一個或多個埠進入所述濾液貯存器，以移除所述濾液腔室中的濾液，或者向所述濾液腔室中添加濾液。術語「密封」、「密封地」等指的是兩個腔室或其它系統組件的連接或接合不允許流體穿過該連接或接合洩露。設有濾液貯存器的前述的封閉過濾系統和下述的變形在圖中進行了例示，並且在以下進行詳細討論。所述封閉的過濾系統，在一方面指的是「濾液貯存器系統」，可以進一步包括連接至所述濾液腔室的濾液貯存器，以允許流體直接在所述貯存器與濾液腔室之間流動。在此，所述反應器腔室外壁被密封至所述濾液腔室的外部，但不會封閉所述濾液腔室通向所述貯存器的部分。所述貯存器封閉所述濾液腔室通向所述貯存器的部分。所述貯存器與所述反應器腔室分隔開，以便在所述貯存器與所述反應器之間不會有直接的流體交換。除了連接至所述反應器腔室的收穫/附加埠（第一組埠），所述系統還包括連接至所述濾液貯存器並延伸至所述濾液貯存器外部的第二組埠。所述濾液腔室外屏障的孔尺寸可以根據所述系統期望的用途改變。在所述封閉的過濾系統以及所述濾液貯存器系統中，可能均存在第二收穫埠，所述埠附著到所述濾液腔室或貯存器腔室，以允許流體離開或進入所述濾液腔室或貯存器腔室。所述隔膜泵包括兩個泵室和位於所述兩個泵室之間的隔膜。一個泵室連接至所述滲餘液腔室，以便可以通過所述泵限制並控制穿過所述滲餘液腔室的流體流動的方向。另一個泵室（驅動腔室），連接至交變的正壓或負壓源。對於所述封閉的過濾系統和濾液貯存器系統，一種連接器管線（導管）通常連接至所述隔膜泵的外部連接腔室，或驅動腔室，以作為該腔室與壓力控制器之間的連接的一部分。對於所述封閉的過濾系統和濾液貯存器系統，一種連接器管線通常連接至所述滲餘液腔室的埠。對於所述封閉的過濾系統和濾液貯存器系統，所述管線將用作與所述外部生物反應器、容器或其它滲餘液容器的連接的一部分。對於所述封閉的過濾系統和濾液貯存器系統，在需要時使用附加的連接器管線和/或收穫管線。許多、但不是所有的這種可能性在本文中通過實例進行了例示。此外，所述封閉過濾系統和所述濾液貯存器系統，可以進一步包括附加至所述滲餘液區室、濾液區室和/或反應器腔室的埠：用於插入探測器、儀器或設備，和/或用於添加或減少物質。類似於交變切向流過濾系統，所述封閉的過濾系統和濾液貯存器系統提供了穿過整個過濾器的均勻流。同樣類似於交變切向流過濾系統，本發明的封閉反應器系統可以與不同類型過濾器一起使用。使所述濾液腔室和所述滲餘液腔室結合的設備在本文中被稱為「過濾器元件」。一個可能被使用的過濾器元件是中空纖維（HF）過濾器，其用途將在本文中廣泛描述。它們可以採用許多尺寸、構造、材料、孔尺寸、孔隙率以及外殼。然而，本發明的系統並不要求一定使用中空纖維過濾器。也可能利用其它分離設備。一個這種設備可以是「板框式」過濾器。另一個設備是篩網模塊（screenmodule），其包含用作分離膜的篩網（screenmesh）。可以看出，所述反應器腔室可以用作多種功能。例如，它可以用作永久或臨時儲存器。這使得其中的內含物在返回至主工藝過程之前或被收穫之前可以進行不同的改性或處理。本發明的封閉過濾反應器系統（和以下描述的封閉的生物反應器系統）可以用在其它的應用中，所述其它的應用包括但不限於腎透析、血液處理、水淨化濃縮、流體交換、或者各種其它的過濾應用。舉例而言，在腎透析這種情形中，病人的循環系統可以被連接至所述滲餘液腔室。所述反應器腔室和/或所述濾液腔室是具有期望促進所述透析過程的濃度或體積的特殊流體成分（電解質、生物活性成分、吸附劑和其它）的來源。由於在交變切向流過程中所固有的「橫向」流，腔室之間的流量使所述區室之間容易快速平衡。位於所述滲餘液腔室和濾液腔室之間的選擇性滲透屏障可以提供一個限制性的屏障。可選地，所述濾液腔室與反應器腔室之間的選擇性屏障提供了第二屏障；因此，選擇性與區室過程之間的快速平衡相結合提供了用於從循環中移除不想要的或有毒的副產物（即小到足以從所述滲餘液腔室進入所述濾液腔室和/或反應器腔室的那些）的更有效的方法。期望的是，本發明的封閉反應器系統是可滅菌的，並且滅菌後，可以被充分密封地保存，以防止隨後其內部被微生物或其它汙染物汙染，否則微生物或其它汙染物將在其消毒後進入所述系統的內部。同樣期望的是，這些系統為這樣一種構造並且由構造材料（constructionmaterial）製成，即可以使得所述系統成為一次性的。本發明使用所述封閉的過濾系統的方法所述封閉的過濾系統方法，在總體方面，包括步驟：1）使流體從滲餘液腔室排出經由流體連接器進入容器（比如存儲容器），以在所述排出期間，使所述流體的一部分被引導經由半滲透屏障進入濾液腔室，並且進而經由選擇性屏障被引入反應器腔室，其中所述排出是由在所述流體連接器遠端的位置被連接至所述滲餘液腔室的隔膜泵所施加的力引起的；和2）使由所述隔膜泵施加的力的方向反向，以使至少一些來自所述容器的流體回流進入所述滲餘液腔室，並且至少一些來自所述滲餘液腔室的流體流入所述濾液腔室（並且優選地，一些來自所述濾液腔室的流體流入所述反應器腔室）；和3）重複步驟（1）和（2）至少一次，其中從所述濾液腔室排出的流體選自由懸浮液和溶液組成的組，並且其中所述滲餘液腔室、濾液腔室、反應器腔室和隔膜泵為相同的封閉過濾系統的一部分（優選地其中所述封閉的過濾系統的總體方面或第二方面在上文被描述）。在前述和下述的方法中，流體在一個方向穿過屏障的一部分的這一事實不會妨礙並且經常伴隨有流體在相反的方向、在所述屏障的另一部分的流動。通常，來自所述滲餘液腔室、濾反應器腔室和/或濾液腔室的物料將被收穫至少一次。在所述封閉的過濾系統方法的變化中，可應用於包括了濾液貯存器的系統的方法包括步驟：1）使流體從滲餘液腔室排出經由流體連接器進入容器，以在所述排出期間，使所述流體的一部分被引導經由半滲透屏障進入濾液腔室，以使部分被引入所述濾液腔室的流體經由濾液腔室壁中的開口被引導至濾液貯存器，並且以使部分被引入所述濾液腔室的流體被引導經由選擇性屏障進入反應器腔室，其中所述排出是由在所述流體連接器遠端的位置被連接至所述滲餘液腔室的隔膜泵所施加的力引起的；和2）使由所述隔膜泵施加的力的方向反向，以使至少一些來自所述容器的流體回流進入所述滲餘液腔室，至少一些來自所述滲餘液腔室的流體流入所述濾液腔室，至少一些來自所述濾液腔室的流體流入所述濾液貯存器，並且至少一些來自所述濾液腔室的流體流入所述反應器腔室；和3）重複步驟（1）和（2）至少一次，其中從所述濾液腔室排出的流體選自由懸浮液和溶液組成的組，並且其中所述滲餘液腔室、濾液腔室、反應器腔室和隔膜泵為相同的濾液貯存器系統的一部分，（優選地其中所述貯存器系統如上文描述的那樣）。通常，來自所述滲餘液貯存器、濾液貯存器和反應器腔室的物料將被收穫至少一次。圖1a-1h例示了所述封閉的過濾系統以及連接至所述系統的設備的不同視圖（在這些視圖中的一個中所用的附圖標記（例如所述滲餘液腔室45）可以應用於這些視圖的所有其它視圖中的相同組件）。在圖1a中，封閉的流體過濾系統1經由流體連接器3連接至處理容器（processvessel）2，所述處理容器2含有待處理的流體物料或滲餘液9（在該系統處於使用並且含有滲餘液的情況中，在圖1a、1b和1h中，數字9表示滲餘液的位置，而不是滲餘液本身（除容器2中所示的滲餘液流體外））。所述流體過濾系統1包括至少三個腔室：容納有未過濾的物料的滲餘液腔室45（在圖1b-1h中非常具體地示出）、位於所述過濾器元件5（例如中空纖維過濾器）之內的濾液腔室10（在圖1b-1h中非常具體地示出）和反應器腔室11，所述反應器腔室11通過選擇性滲透可屏障19（例如中空纖維濾筒的外壁或其它膜）與所述過濾器元件分隔開。所述流體過濾系統1由殼體15封閉，為封閉所述系統，所述殼體15的形狀、尺寸或朝向可以根據需要進行改變。所述殼體15可以由多種材料構建，包括固體聚合物，比如聚碳酸酯或聚碸、柔韌的或彈性材料或任意其它材料或材料的複合物。所述處理容器2可以是任意適合的用於待處理流體的容器。例如，它可以是生物反應器、循環系統或任意其它容器，包括但不限於罐、袋、瓶以及可以容納流體的類似物。所述處理容器2可以由任意合適的材料或材料組合物構成，包括合成聚合物、惰性金屬（比如不鏽鋼、玻璃等）；這些材料在用於處理容器時不應受限於這些材料得形狀、尺寸或構造。就易接近性而言，所述處理容器2也並不受限：它可以被改造以允許添加或減少容器的內含物。例如管線或管道36和39可以被用於起到添加或減少所述處理容器2的內含物的作用，例如使用泵來控制這種添加或減少。所有尺寸和構型的這種容器都是可以商業購買到的，並且為本領域所熟知。所述流體連接器3用於引導流體從所述處理容器2經由流體交換埠35到達所述過濾器元件5的入口端42（也相當於所述滲餘液腔室45的入口端）。入口42在用作腔室45的入口的同時，也可以用作滲餘液的貯存器；其形狀和位置可以根據需要改變；其容積近似等於所述隔膜泵的位移容積，以促進貯存器42與泵之間的配合，並且進一步促進滲餘液更高水平的濃度和最終濃縮物的更好回收（圖1b；綜合考慮圖1b-1h可以對所述中空纖維過濾器的結構有最好的理解）。所述埠35由入口端適配器40固定，所述入口端適配器40也可以用作入口端貯存器42的端蓋，所述入口端貯存器42轉而也用作過濾器元件5的蓋和入口端；35、40和42的組合用作穿過殼體15的頂板16的導管適配器，用於引導流體到達所述過濾器元件入口端42。作為貯存器，貯存器42可以設置在頂板15之上、穿過頂板15或在頂板15之下，並且其安裝和構造不會妨礙來自所述濾液腔室或反應器腔室的埠。流體流進一步被引導穿過過濾器通道17，當所述過濾器元件5相當於中空纖維過濾器時，所述過濾器通道17相當於過濾器元件5的中空纖維的內腔的內部。所述過濾器通道整體相當於所述流體過濾系統的滲餘液腔室45。在一個方向中，所述流體流行進至所述過濾器元件5的出口端43並且從所述出口端43流出。位於所述過濾器元件5和滲餘液腔室45的出口端43的適配器41將來自所述過濾器元件出口端43的流體引導至隔膜泵4的液體接收腔室7。適配器41並不局限於其示出的構造或形狀；它可以直接或通過泵適配器29連接至泵4；或者它可以通過導管（未示出）將所述過濾器出口端43連接至泵4。如先前在美國專利6,544,424中描述的，通過泵4產生穿過位於處理容器2與隔膜泵4（交變流泵）之間的過濾器元件5的流動。泵4優選地包括泵殼4，所述泵殼4被中間隔膜6分隔成第一內部腔室8（也稱為「第一腔室」或「驅動腔室」）和第二內部腔室7（也稱為「第二腔室」或「液體接收腔室」）。在圖1a和1b中泵殼4由兩個殼體部件組成，即第一泵殼部件25和第二泵殼部件24。所述部件25和24分別包括法蘭26和27。在所述第一內部腔室8中的壓力驅動隔膜泵4內的隔膜，而不會對所述第二內部腔室7中的流體物造成汙染。圖1a中示出的是空氣驅動泵。壓縮空氣被控制器54引導穿過管線（管道）21，優選地穿過無菌過濾器22和空氣入口23到達腔室8。增大腔室8內相對於處理容器2的空氣壓力，驅使彈性隔膜6進入腔室7，驅動該腔室7中的液體穿過所述過濾器元件5到達容器2。通過減小腔室8內相對於容器2的壓力產生從容器2到泵4的反向流動。重複該循環。通過這種泵產生交變流已在美國專利6,544,424中被描述。為使封閉的過濾系統的結構簡便，優選地使用防洩漏連接在所述泵殼26和27（圖1b和1f）的外周安裝彈性隔膜外法蘭47（圖1f）；通常使用夾緊機構來壓緊位於兩個泵半殼的法蘭26和27之間的隔膜。所述的兩個泵半殼包括腔室7和8。然而這種連接可以以許多方式完成，圖1b和1f中示出了一種實施例；如例示的，位於各自的隔膜泵半殼上的外圍法蘭26和27均包括「O」形環凹槽28，所述凹槽28被設計成用於接收在隔膜6的法蘭部分的配對「O」形環部分。根據外圍法蘭26和27以及「O」形環凹槽28的一個優選實施方案，將所述外圍法蘭26和27連接在一起，並且同時使法蘭26和27之間的隔膜「O」形環法蘭47和「O」形環部分44束縛緊固；這可以通過如下所述的控制所述法蘭26和27的相鄰面之間的間距來完成：從所述隔膜6的外周邊向內朝向所述隔膜泵4的中心軸，所述隔膜泵法蘭26和27相互分離一段稍微小於隔膜6法蘭部分47（即隔膜的法蘭部分），包括其「O」形環部分44（圖1b和1f）的對應厚度的距離。法蘭之間的間距減去隔膜厚度被稱為「壓縮距離」。從所述隔膜6的外周邊向外至法蘭26和27的外周邊，法蘭26和27的相向面之間的間距等於壓縮距離；因此，當兩個相向法蘭26和27受力在一起時，它們將所述隔膜法蘭部分47和「O」形環部分44壓縮了所述壓縮距離，同時在兩個法蘭部分26和27之間形成接觸面48。一旦接觸，外圍法蘭26和27可以沿它們的接觸面48相互束縛；在該過程中，隔膜6被緊固地密封在泵的法蘭部分之間。該方法允許通過控制對應且相鄰的泵法蘭部分之間的壓縮距離來設定施加於隔膜6法蘭47和「O」形環部分44的壓縮量。進一步，為了確保兩個隔膜泵半殼的法蘭沿結合面48保持緊固結合，可以沿法蘭26和27的表面進一步加固結合。這在圖1f中被例示，通過將法蘭26和27的末端抵靠所述殼體15的內壁緊固結合，優選地以防洩漏的方式沿表面49形成結合。該過程不僅可以使得所述隔膜固定在所述泵內並且使得所述泵固定到束縛支架，還可以獲得其他獨特的好處。這種好處之一涉及使用圓柱形殼體15，所述圓柱形殼體15延長了所述流體過濾系統1的長度，對整個系統（包括其所有的重要組件）形成封閉。所述圓柱形殼體15可以用作整個系統的支撐平臺，以使系統可以保持在垂直位置（如圖所示）或者可以保持在與之顛倒的位置。所述外圍法蘭26和27到殼體15的結合或固定使整個系統增加了結構支撐，以保護其內含物。另一個好處是形成反應器腔室11的「基底」25（圖1b）。此外，通過提供具有頂部16的外殼15，可以完全封閉所述過濾器元件5和反應器腔室11。殼體15和頂板16可以被構造成期望的形式並被設計成接受不同元件、配件或插入物，以對腔室11進行添加或減少，以監控或影響所述腔室內部的條件；所有這些，正如將會示出的，增加了系統的多功能性。圖1a示出了由壁15、基底25和頂板16形成的封閉11的實例；還示出了包含過濾器元件5的系統，所述過濾器元件5在一端連接至泵4並且在另一端連接至適配器40，所述適配器40穿過封閉頂板16並且形成到達導管3的通道。通過將頂板16和泵法蘭26和27結合或密封到殼體15，使所述過濾器元件5設置在所述反應器腔室11內，其中所述濾液腔室10（和所述過濾器元件5）與所述反應器腔室11共用同一選擇性屏障19作為它們各自的壁的一部分（濾液腔室10由所述內腔17的表面、濾筒外壁19和填充有封裝材料44的區域限定出）。通過控制選擇性屏障19的性質，可以在反應器器腔室11與濾液腔室10（從而與過濾器元件5）之間形成非常有用的選擇性屏障。正如將要示出的，利用所述過濾器元件5的已知功能和其對所述濾液腔室10與滲餘液腔室45之間的成分選擇性分離的能力，以及在所述過濾器元件5與反應器腔室11之間進一步設置的選擇性屏障19得到了一種具有多種使用功能的獨特設備。來自反應器腔室11的收穫物經由連接至收穫埠12的管線13收集，這使得所述腔室與該管線之間的流體可以交換，以允許流體進入或離開所述反應器腔室（對於穿過頂板16（或其相等物）的收穫埠12（或其相等物）的關係還參見圖1b）。系統的殼體15、隔膜泵4、隔膜6、閥門、過濾器和其它組件可以由多種材料，優選地由可以經受在所述流體過濾系統1的運行中產生的壓力的材料，優選地由可以通過化學、蒸汽或放射滅菌的材料製備；例如，此種材料可以包括不鏽鋼。然而，不鏽鋼的一個主要的不足在於不能看見殼體15內部或隔膜泵4內部的內含物。不鏽鋼的一些其它不足是重量、成本以及難以形成特定形狀。因此，優選地，特別是當要求一次性系統時，使用諸如聚碳酸酯、聚碸或其它根據它們的結構強度和透明度選擇的材料；這些材料可以容易成型為期望的形狀，輕且相對便宜，也能夠通過化學、放射或蒸汽滅菌。對構造材料附帶的期望特徵是其對製造技術的適應能力、其對將其包裝、存儲、運輸的順從性，以及提供防止破壞或汙染的保護。圖1a-1h例示了用於本發明的中空纖維過濾器5（在圖1h中可見的結構特徵比在圖1b中示出的相同特徵更容易看見）。所述過濾器5被製成濾筒，包括多個從濾筒入口端沿所述濾筒的長度平行地延伸至濾筒出口端的中空纖維（HF）。通過與製造中空纖維濾筒時共同的方法，所述中空纖維的一部分從其外部被封裝在所述濾筒的兩端；所述中空纖維通過所述濾筒的壁和位於所述濾筒末端的封裝材料44封閉。封裝化合物的例子有環氧樹脂和聚氨酯。結果，形成以濾筒壁19、封裝端44和HF的壁17為邊界的腔室。該腔室可以被用作本發明的濾液腔室。可以說存在多個滲餘液腔室，每個對應於單個HF內腔空間。然而，為了描述的目的，在本發明的系統中這些內腔空間被整體地認為構成滲餘液腔室。例示的中空纖維過濾器的內腔（中空纖維）的壁17是選擇性可滲透的，方便地提供了在所述系統的描述中提及的選擇性可滲透壁。所述過濾器濾筒的外壁19（所述濾筒壁）包括在所述系統的描述中提及的選擇性屏障，該屏障也是選擇性可滲透的。圖2同樣例示了圖1a到1h的封閉過濾系統，但示出了其增設的封蓋50和51。在圖2中，所述封閉過濾系統1連接至連接器管線3（即流體連接器管線）並且經由收穫埠12連接至收穫管線13。此外，所述系統在每個末端都被封蓋50和51封閉，以便其不這樣便會被暴露的末端被完全封閉。所述流體連接器管線和收穫管線呈捲曲狀示出，原因是在該特殊實例中它們需要被捲曲，以便它們可以被封蓋封閉。流體連接器管線3和收穫管線13在它們的末端用防護物52保護。圖2中的附圖標記4、5和15應用於它們在圖1a到1h中所指的相同組件。圖3例示了在圖1a-1h中所示的封閉過濾系統1的變形。在圖3中示出的系統501具有沒有出現在圖1a-1h的系統中的濾液貯存器564。在圖3中，濾液貯存器564和反應器腔室511通過分隔屏障560彼此分隔開，所述分隔屏障560不允許所述貯存器564與腔室511之間的直接流體交換。所述濾液貯存器564和反應器腔室511均獨立地與所述過濾器元件505的濾液腔室510進行流體交換。所述濾液腔室510與反應器腔室511之間的流體交換通過所述過濾器元件505的一部分實現，所述過濾器元件505具有與圖1a-1h中的過濾器元件515的外壁結構類似的外壁，即所述過濾器元件505的外壁是選擇性屏障。相對地，所述濾液腔室510與所述濾液貯存器564之間的流體交換通過開口561實現，所述開口561提供了從所述濾液腔室510到貯存器564的直接途徑，其中可以經由收穫埠562（「第二收穫埠」）和管線563收穫濾液。來自反應器腔室511的收穫物經由管線513收集，所述管線513可以穿過管道512進入反應器腔室，所述管道512延伸進入所述腔室，起到埠的作用（「第一收穫埠」）。在圖3的系統501中，所述殼體515類似於圖1a-1h中的殼體15。在圖3中，示出的不同形式的關鍵連接（包括流體連接器部分503）、收穫管512、562、泵504、過濾器元件505和其它系統配件被封閉並且被封蓋550和551完全保護著。這種封蓋也可以封閉連接至所述系統或該系統的不同區室的其它管線或設備。這些管線或設備可能包括管道、傳感器、電線、過濾器等；這些設備可以進一步被二級防護物封閉或保護；例如，流體連接器部分503和收穫管道563，在其末端可以進一步用防護物552保護；因此，當封蓋550被移除並且流體連接器部分503和收穫管線563被暴露時，它們的內部體積保持免受汙染，同時保持它們可以以無菌方式的連接至其配對物。然而，可以看出，如圖1a-1h描述的封閉過濾系統1的許多其它部件和特徵出現在了圖3的系統501中。例如，所述過濾器元件5的所有部件與圖3中的過濾器元件505基本相當。同樣，隔膜泵4和504，以及過濾器元件與泵之間的相互連接，不僅出現在圖1a和1b中，也出現在圖3中。這種共用部件進一步包括但不限於滲餘液腔室45和545，以及選擇性可滲透屏障19和519。此外，圖1a-1h的流體交換埠35出現在圖3中。圖2和3中示出的封閉的流體過濾系統和濾液貯存器系統可以分別封進保護袋的內部，用於對汙染和誤操作進行附加防護；整個系統可以一次滅菌。這種安全特徵在可預見的應用中是必要的，比如透析以及其它醫療或細胞培養相關應用。在圖1a-1h，以及圖2和3（如果適用）中，所述流體連接器3的主要功能是提供一種可靠的、無菌的、低剪切力的流體導管。優選地，它應該允許處理容器與流體過濾系統1之間的雙向性流動；此外，當使用所述系統作為一次性單元時，在這種一次性單元與所述處理容器之間形成可靠且簡便的連接變得很有必要。所述流體連接器503的一種優選特徵是能夠以無菌且可靠的方式在所述流體過濾系統1與處理容器2之間形成、破壞或再重新形成連接。存在許多眾所周知的用於以無菌的方式連接或破壞流體連接器的技術，包括管焊機、可SIP閥門配件的使用、在生物安全罩內連接或拆開無菌的管接頭、無菌連接器的使用，比如clean-pack（Pall公司）或DACTM（GE公司），或者就此而言允許管道部分之間無菌的連接或斷開的任何其它設備；然而，這種連接並不排除使用流體連接器，所述流體連接器可以包括多於一個的流體連接器，其中一個或多個連接器用於將流體輸送到所述封閉過濾系統，並且一個或多個連接器用於輸送來自所述封閉過濾系統的流體；這種連接器可以包括各式的閥門、管接頭、或對穿過所述導管的流動有影響的設備（包括止回閥、傳感器、限流器等）。當需要時，所述流體連接器也可以被分配接入在處理容器或多個容器或多個封閉反應器系統上的超過一個的埠。所述流體連接器也可以包含探測器，比如流量計（用於監控穿過所述連接器的流速）、pH值探測器、溶解氧探測器等，用於監控流過所述流體連接器的培養物的活性。容器與封閉的反應器系統之間的快速流動反映了所述封閉的反應器系統和處理容器中的條件。本領域技術人員可以想到將上述或相似改裝任意結合到所述的流體連接器。對於所述封閉的過濾系統和濾液貯存器系統，連接器管線通常會經由滲餘液腔室入口端適配器連接至所述滲餘液腔室的入口端。在所述封閉過濾系統的一種實施例中（被稱為改進的適配器實施例），所述系統進一步包括：1）貯存器適配器，作為其滲餘液入口端適配器，以使所述貯存器適配器除了被連接至第一連接器管線外，還包括第二連接器管線；2）引導管，在其兩個末端中的一個末端處連接至所述交變流泵的入口腔室，所述引導管延伸至位於所述封閉的過濾系統外部的點，以使在所述泵的入口腔室中的滲餘液可以在所述系統的外部被收集。圖1i例示了所述封閉過濾系統的改進適配器實施方案的實例。可以看出圖1i可以被認為是圖1a-1h中例示的封閉過濾系統的改進版。其中所述系統包括貯存器適配器42。除了連接至所述貯存器適配器的連接器管線71外，還存在連接至所述貯存器適配器的第二連接器管線73。連接器管線71可以連接至諸如容器的流體外部源，但特別適合於經由導管連接至人體血液流，在該情形中，所述連接器管線也將被連接至所述血液流。血液將經由管線71進入所述過濾系統並經由管線73離開所述過濾系統。以這種模式，所述系統適合用於血液和腎透析。在透析模式中，該系統的優點在於利用了交變切向流過濾系統的好處，但是病人體內的血流通常是相同方向的。當管線71連接至所述系統外部的容器（比如圖1a中的容器）時，如果由於連續過濾出現小容量，所述改進的適配器實施方案也非常適於從所述容器中回收這種小容量。在該改進的適配器實施方案中，可以在所述貯存器適配器中增加壓力傳感器。從圖1i中可以看出，該實施方案也包括引導管60、62，所述引導管可以被認為分別具有兩部分60和62。所述引導管可用於回收滲餘液，特別是最終滲餘液體積，並且一般可用於滲餘液取樣。它還可用於稀釋所述滲餘液。所述貯存器適配器的體積優選等於或略大於所述隔膜泵4的位移體積，但它可以是任意尺寸。泵72和74允許對加入所述貯存液適配器的流體和從所述貯存器適配器中移除改性後的（濃縮）流體的速率進行控制。所述兩個泵可以以一種允許貯存器適配器42增壓的方式被用作閥門。所述系統從而可以被增壓（要求沒有真空操作），這在許多過濾應用中有效。隔膜泵（「所述貯存器泵」）可以被用於代替所述貯存器適配器，在這種情形中，所述系統將包括兩個這樣的泵。所述貯存器泵將具有兩個連接至其腔室之一的連接器管線。其它腔室將連接至所述過濾器元件。所述兩個泵的隔膜將同步移動。所述封閉過濾系統的特徵促進了它們的應用範圍、儲存和可運輸性。例如，如圖2和3中所示，整個系統可以被包裝在整裝的（self-contained）容器內。所述泵、過濾器、流體連接器、收穫管線、改性劑模塊、改性劑懸浮溶液都可以方便地預裝配、封閉並且無菌地提供。本發明的重要屬性在於所述封閉過濾系統的閉合特性（正如以下對封閉生物反應器系統的描述）。所述系統的封閉特性同樣可以實現有害物質（即腐蝕、易燃、生物有害等）的過濾應用，如果適當的過濾器和所有其它部件是由與所述過程兼容的材料製成的話。這可能包括使用由金屬、陶瓷或其它材料製成的過濾器。相似地，所述系統的隔膜或其它部件也可以由任意數量的與所述過程的要求兼容的材料製成。如已經描述過的，所有部件可以以這樣一種完全封閉所述過程的方式連接。封閉生物反應器系統和方法所述封閉生物反應器系統，在一個優選方面，包括如下：1）中空纖維過濾器元件（優選為圓柱形中空纖維過濾器濾筒），所述過濾器元件包括入口端和出口端，所述過濾器元件進一步包括多個（多於一個）過濾滲餘液腔室，每個過濾滲餘液腔室是一個兩端開口的中空纖維，所述纖維被配置成平行於所述過濾器元件的中心軸線（所述中心軸線從所述過濾器元件的一端延伸穿過所述圓筒的中心去往另一端），其中所述纖維的每個在都所述過濾器元件的入口端具有入口並且在所述過濾器元件的出口端具有出口，並且其中每根纖維包括半滲透的外壁，所述過濾器元件進一步包括濾液腔室，所述濾液腔室封閉所述纖維但卻不堵塞纖維的開口端，從而所述纖維的半滲透外壁也成為濾液腔室的一部分；2）濾液收穫管道（優選為硬質的），所述管道經由所述過濾器元件入口端伸入所述過濾器元件及其濾液腔室，優選地，所述管道沿所述過濾器元件的中心軸線配置；3）交變流隔膜泵，所述泵連接至所述過濾器元件的出口端，以允許來自所述泵的流體進入所述過濾滲餘液腔室，所述泵包括泵殼、兩個腔室以及分隔所述腔室的隔膜；4）處理腔室，所述處理腔室封閉所述濾筒，所述腔室包括基底、外壁（優選為圓柱形）、基底和頂板，其中所述基底以密封的方式附著於所述外壁和泵殼，並且其中所述頂板被所述收穫管道穿透，以便流體可以從所述濾液腔室流到所述貯存器腔室的外部；5）一個或多個處理腔室收穫管線和一個或多個處理腔室附加管線，所述收穫管線和附加管線穿透所述處理腔室的頂板、外壁或基底，以便流體可以從所述處理腔室被收穫或移出，或者可以被加入到所述處理腔室；6）位於所述處理腔室的頂板（優選的）、外壁或基底中的埠，氧氣可以通過該埠送入所述處理腔室，所述埠包括無菌過濾器以防止所述處理腔室被微生物汙染；和7）位於所述處理腔室的頂板（優選的）、外壁或基底中的埠，傳感器可以通過該埠插入所述處理腔室。優選地，所述封閉的生物反應器系統的前述優選方面包括管狀流體連接器，所述管狀流體連接器位於所述處理腔室內部並且，優選但不僅限於，繞所述過濾器元件配置，以便所述連接器不與所述過濾器元件直接接觸，所述連接器包括密封的出口端或密封端，和入口端，所述密封端被配置在所述處理腔室的頂板與所述過濾器元件的入口端之間，所述收穫管道穿透所述密封端，所述密封端用於使流出所述過濾器元件入口的流體偏轉，以便該流體流過將所述流體連接器和過濾器元件分離的分離空間，所述流體連接器包括開口端，所述偏轉的流體穿過所述開口端可以進入所述處理腔室；優選地，所述封閉的生物反應器系統在其基底中包括多個分布器孔，這些孔用作部分埠，氧氣穿過所述孔送入所述處理腔室。同樣優選地，所述封閉的生物反應器系統包括位於所述貯存器腔室的外壁、頂板或基底中的附加埠，以使流體（或包含懸浮細胞的流體）可以被加入所述處理腔室。同樣優選地，所述封閉生物反應器系統包括攪拌裝置；通過位於所述貯存器腔室內部並且包圍所述流體連接器管道的全部或一部分且端部開口的引流管（兩端開口；優選圓柱形）例示，所述引流管不與所述流體連接器直接接觸，所述引流管通過連接至所述貯存器腔室的外壁的支撐架固定。所述泵的出口優選地受到過濾器的保護，所述過濾器防止微生物進入所述泵。在一種特殊實施方案中，所述流體連接器管道的密封端被改造，以使它包括提升閥，所述提升閥允許流體在一個方向上移動，直接從所述處理腔室進入所述閥與所述過濾器元件的入口端之間的空間。然而，所述提升閥不允許流體在相反的方向上流動，使流出所述過濾器元件入口的流體偏轉，以使該流體流過分離所述管道與過濾器元件的空間，將從所述過濾器元件的入口端流出的流體引導至所述處理腔室。一種封閉的生物反應器在總體方面包括如下：1）過濾器元件，所述過濾器元件包括位於入口端的入口和出口端的出口，所述過濾器元件進一步包括多個過濾滲餘液腔室（比如多個中空纖維），其中所述過濾滲餘液腔室的每個都包括在所述過濾器元件的入口端的入口和在所述過濾器元件的出口端的出口，所述過濾滲餘液腔室的每個進一步包括外壁，每個所述外壁包括半滲透部分，所述過濾器元件進一步包括濾液腔室，所述濾液腔室封閉所述過濾滲餘液腔室外壁的半滲透部分但卻不堵塞所述過濾滲餘液腔室的出口或入口，從而所述過濾滲餘液腔室的外壁的半滲透部分也成為濾液腔室壁的一部分；2）濾液收穫管道，所述管道伸入所述過濾器元件及濾液腔室，以允許流體離開所述濾液腔室；3）交變流泵，所述泵連接至所述過濾器元件的出口端，以允許來自所述泵的流體進入所述過濾滲餘液腔室，所述泵包括泵殼、兩個腔室以及分隔所述腔室的隔膜；4）處理腔室，所述處理腔室封閉所述過濾器元件，所述腔室包括外壁，其中所述外壁以密封的方式附著於所述泵殼，其中所述外壁被所述收穫管道穿透，以使流體可以從所述濾液腔室流到所述貯存器腔室的外部；5）處理腔室收穫管線和附加管線，所述收穫管線和附加管線穿透所述貯存器腔室的外壁，以使流體可以從所述處理腔室分別被收穫或移出，或者可以被加入到所述處理腔室；6）位於所述貯存器腔室的壁中的埠，氧氣可以通過該埠送入所述貯存器腔室，所述埠包括無菌過濾器以防止所述貯存器腔室被微生物汙染；和7）位於所述處理腔室的頂板（優選的）、外壁或基底中的埠，傳感器可以通過該埠插入所述處理腔室。優選地，對所述系統的總體方面進行改造，以使它進一步包括管狀流體連接器，所述管狀流體連接器位於所述處理腔室內部並且優選繞所述過濾器元件配置，以便所述連接器不與所述過濾器元件直接連接，所述連接器包括密封端和入口端，所述密封端被配置在所述處理腔室的壁與所述過濾器元件的入口之間，所述收穫管道穿透所述流體連接器，所述密封端用於使流出所述過濾器元件入口的流體偏轉，以便該流體優選地流過將所述流體連接器和過濾器元件分離的空間，所述流體連接器包括開口端，所述偏轉的流體穿過所述開口端可以進入所述貯存器腔室。優選地，對所述系統的總體方面進行改造，以包括位於其壁中的單個或多個孔，氧氣穿過所述孔送入所述處理腔室。同樣優選地，對所述系統的總體方面進行改造，以包括位於所述處理腔室的壁中的附加埠，以便流體（或包含懸浮細胞的流體）可以被加入所述貯存器腔室。同樣優選地，對所述系統的總體方面進行改造，以包括攪拌裝置；通過位於所述處理腔室內部並且包圍所述流體連接器管道的全部或一部分且端部開口的引流管（兩端開口）例示，所述引流管不與所述流體連接器直接接觸。在所述封閉的生物反應器發明的優選方面或總體方面中，從所述泵延伸至外部控制器的管線優選地包括防止微生物進入所述泵的無菌過濾器。此外，在該優選方面或總體方面中，所述流體連接器管道的密封端被改造，以使它包括提升閥，所述提升閥允許流體在一個方向上移動，直接從所述處理腔室進入所述閥與所述過濾器元件的入口端之間的空間。然而，所述提升閥不允許流體在相反的方向上流動，使流出所述過濾器元件入口的流體偏轉，以使該流體流過分離所述管道與過濾器元件的空間。在所述封閉生物反應器發明的優選方面或總體方面中，在一個優選實施方案中，所述系統進一步包括沿所述過濾器元件的中心軸線設置的硬質收穫管道，所述管道從所述濾液腔室的內部延伸穿過所述生物反應器的頂部到達所述生物反應器的外部。在所述封閉的生物反應器系統中，所述處理腔室可以被用作生物反應器。作為生物反應器，它可以被用於培養各種細胞類型。所述過濾器元件（濾液腔室加滲餘液腔室）將起到細胞分離設備的作用，用於移除消耗後的培養基和用新鮮培養基替換消耗後的培養基。所述封閉的生物反應器系統可以被用作一次性灌流生物反應器。這樣一種系統可以極大地簡化連續培養的過程。它可以消除在建立帶有生物反應器的細胞分離系統時會涉及的常常複雜的設置。它可以減少用於維持連續培養中的細胞株（cellline）（如在研究、開發或生產中所需要的）所花費的精力。期望本發明的封閉反應器系統是可滅菌的並且滅菌之後，它可以被充分密封地保存以防止隨後其內部被外部微生物汙染，否則這些微生物就將在其滅菌之後進入所述系統的內部。同樣期望這些系統是這樣一種使得所述系統成為一次性的構造並且由使得所述系統成為一次性的材料製成。所述封閉的生物反應器系統方法，在總體方面，包括使流體在處理腔室與多個封閉在所述處理腔室內的過濾滲餘液腔室之間向後及向前循環，其中流體經由連接至所述過濾滲餘液腔室的泵在交變的方向上驅動，其中流體穿過所述過濾滲餘液腔室的運動導致流體在所述過濾滲餘液腔室與濾液腔室之間轉移，所述濾液腔室通過半透膜與所述過濾滲餘液腔室分隔，所述濾液腔室被所述處理腔室封閉。通常，來自所述濾液腔室的物料在培養物的處理過程中將至少收穫一次。該過程優選地使用本文所描述的封閉的生物反應器系統實施。圖4a-4e顯示在圖1a-1h中所示的封閉的過濾系統的許多必要特徵被保留。然而，在圖4a-4e的情形中，所述處理腔室211可以被用作包含動物細胞或其它微生物的培養物的細胞培養生物反應器，其中這種內含物可以用作滲餘液209。過濾器元件205像圖1a-1h中那樣呈現，處理腔室的尺寸、組成和構造可以根據需要改變。所述處理腔室211在這裡起到與圖1a所示處理容器2相同的作用。與圖1a-1h中系統的另一個相似之處是：就像所述流體連接器3在所述反應器腔室11與處理容器2之間提供導管一樣，流體連接器203在過濾器元件205與所述處理腔室211之間提供導管。所述流體連接器203引導流體從過濾器元件205的入口端242進入所述貯存器腔室211。所述流體連接器包括流體連接器入口和流體連接器出口。所述流體連接器203可以被進一步以這樣一種方式配置，即引導排入腔室211的流體以使所述腔室內的混合最大化並且增加轉移進入在所述腔室內部的培養物中的氧氣，同時使剪切力最小。如圖4a和4b中的一種形式所示，在過濾器元件205的壁219與流體連接器203之間，流體連接器203限定出允許流體流動的分離空間284。進一步，位於所述處理腔室211的基底243（和225）的泵204連接至所述過濾器元件205的出口端，與圖1a中過濾器元件5如何連接至泵4相似。圖1中泵、泵適配器、和泵殼、泵空氣入口的部件6、7、8、23、27和29分別與圖4a-4e中部件206、207、208、223、227和229相似。其它部件包括但不限於所述無菌過濾器222和管線（管道）221。另一個相似點在於設置在所述過濾器入口端242之上的流體連接器管道203的流體接收端。圖1a-1h示出的系統與圖4a-4e示出的系統之間的主要不同之處在於流體連接器管道203從入口端242處的延伸。其中在圖1a中，所述流體連接器延伸至外部容器2，在圖4a-4e中所述流體連接器203延伸進入內部容器，即貯存器腔室211。優選地，所述流體連接器向下朝所述過濾器元件205的基底243並關於所述過濾器元件205對稱地（優選但不排除其他方式）延伸，並且止於所述處理腔室的基底225之上的處理腔室中。因此，在所述泵204的壓力循環期間，流體從泵室207流過起到過濾滲餘液腔室的作用的中空纖維內腔（圖4a、4b和4c，同樣參見圖1a-1h中的45、17）。所述流體然後經由位於這些滲餘液腔室的入口端271處的入口270（圖4d）在所述過濾器元件入口端242流出。所述流體然後被導入所述流體連接器203，隨後通過開口230（見圖4a）排入位於所述流體連接器另一端的處理腔室。圖4a中，配置在所述過濾器元件入口端242與頂板216之間的流體連接器被密封。因此，來自所述過濾器元件入口的流體不能穿過所述流體連接器的該端部流出，而是被朝開口230偏轉。在所述隔膜泵的排氣循環期間，流體流的方向反向，從處理腔室211穿過開口230流入所述流體連接器203，穿過入口端242流入所述中空纖維，經由它們位於它們的出口端273的出口272流出所述纖維，並且返回泵室207（所述纖維的出口和出口端的位置參見圖1）。除了提供用於過濾過程的切向流之外，由於排入所述反應器腔室211的流體的速度，所述交變流也會在所述處理腔室211中形成混合。在圖4a中，除了由泵204和處理腔室之間的可逆流產生的混合外，可能需要進一步的攪拌；圖4a和4b中示出了這樣的一種實例；示出的是存在位於所述處理腔室內的兩端開口的管狀引流管，以促進所述反應器腔室內的混合，所述引流管繞所述流體連接器203配置，但與所述流體連接器之間留有距離。所述引流管224包括敞開的引流管入口和敞開的引流管出口。空氣或氧氣穿過對稱設置在所述引流管外周的開口231鼓泡進入所述處理腔室，提供了流體上升能，產生繞所述引流管的兩端的循環流；本領域可以充分理解該過程，並且該過程在後文中被進一步描述。在圖1a中，所述屏障19優選為選擇性屏障，以調節所述濾液腔室10與反應器腔室11之間的交換。然而，在圖4a的系統中，儘管可以使用選擇性屏障219，但屏障219通常會是非滲透性屏障，以防止相鄰的腔室210和211之間的混合。儘管可以理解的是，可以以多種方式接入所述濾液腔室210或通過多種手段從所述系統移除濾液腔室210中的過濾物料，圖4a、4d和4e示出了一種實例：濾液收穫管線213連接至優選地硬質濾液收穫管道214，所述管線和管道提供了從所述濾液腔室210中移除濾液（例如無細胞的濾液）的途徑。從所述培養物中移除的培養基作為濾液被新鮮培養基，例如經由連接至可用埠（也被稱為「導管」）之一的附加管線281，替換，該可用埠連接至所述處理腔室。收穫泵249控制濾液的移除速率。處理收穫管線244從所述系統外部延伸進入處理腔室211。管線244可選地可以連接至下述類型的歧管或其它管線。連接至收穫管線244的泵可以用於「抽取」所述培養物，這是用於控制細胞濃度的常用過程。使用常規的抽運系統、程序和控制，可以手動地或自動地對添加到所述系統的流體，或者從所述系統移除的流體進行控制。多個埠和導管可以被插入所述處理腔室的壁或頂板中，或者可以是連接至管線比如244的歧管的一部分（圖5中的埠245、246和247）。其它可用於介質、懸浮物、基質、氣體或其它添加物的添加。其它埠可以用作通風孔238或用於取樣234（圖4a；同樣圖5a中的歧管）。將所述收穫管道214設置在所述濾液腔室210的中心，即沿所述過濾器元件205的中心軸線設置（圖4a、4d和4e）是有益的。在所述封閉的生物反應器系統中，通過使所述收穫管道需要穿透的壁的數量最小化，這種布置使整個系統的結構和組裝容易。它同樣消除了細胞可能附著並積聚在其上的障礙物，或使細胞可能附著並積聚的障礙物最小化，例如通過垂直於所述流體連接器203和處理腔室211中流道的收穫管道的布置可以現實。濾液收穫管道214，尤其為硬質時，也可以用作流體連接器203的附著位置，所述管道在該位置穿透所述流體連接器。所述濾液收集管道還可以服務於用於控制穿過所述流體連接器或系統的其它部分的流動的流動控制設備的布置，如將被展示的。必需維持細胞的高濃度和高活性的系統（比如在圖4a-4e中）也必需為培養物提供其基本需要，由於熟悉細胞培養或類似應用的技術人員了解這些基本需要時什麼，因此只給出了較少的實例：氧氣-充足的氧氣水平是在高細胞濃度下維持培養物所需的關鍵要素。圖4a、4b和4c示出了一種加氧系統的實例，所示的是噴嘴環230通過孔231將氣體排入處理腔室211中。所述噴嘴環可以對稱設置在所述貯存器腔室211的基底225或泵法蘭226內。通道232，可以從所述孔有效延伸至所述處理腔室的外壁215，供應穿過通道232的氣體，所述通道232橫穿所述處理腔室壁215並且在其入口處包括過濾器233，以對流入氣體進行滅菌。這種圓形管狀噴嘴環230和噴嘴孔231在所述泵法蘭226的生產過程中可以預成型在泵法蘭226中。可以看出，所述孔231配置在所述處理腔室靠近所述隔膜泵的一端。噴嘴孔231可以沿所述基底225布置，以使氧氣傳輸最大化，減小剪切力並增大攪拌。噴嘴孔231或空氣入口組件的其它部分可以配備單向止回閥，以保證僅在一個方向上流動，防止反向流入所述噴嘴環230。另一種將氧氣輸入培養物的方法（未示出）可以包括在所述引流管支撐架252中形成通道，用於將氣體輸入所述引流管224自身中。這種引流管其自身可能以這樣一種方式配置，即，使得進入所述引流管的氧氣可以經由噴灑機構或擴散機構以本領域技術人員熟知的方式輸入所述培養物中。攪拌-培養物的混合，也是懸浮培養的關鍵方面，它可以通過數個已知的機構實現；圖4a-4b中示出了一個實例，其中引流管224以所述過濾器元件205為中心並圍繞所述過濾器元件205設置。在與所述噴嘴孔231的組合中，由上升的氣泡產生的上升流在所述引流管中形成流體流浮升力。流體上升流可以由所述引流管224外部的氣泡產生，並且在下降流中流體穿過位於所述引流管的底部與所述反應器底部225之間的引流管出口229的中心返回，以恢復循環流。注意，隔膜泵法蘭226和反應器基底225可以被成型為使形成的細胞積聚的死區最小化，並且促進所述培養物的循環流。當所述貯存器中存在液體時，所述引流管的頂端保持在液位237之下。這種「空氣-提升」的攪拌方法是很容易理解的過程並且可以被熟知該過程的技術人員改變。所述引流管的連接和布置可以以多種方式完成。如圖4a所示，它可以通過引流管支撐架252固定到所述反應器壁215，或者通過其它附著件固定到頂板216或基底225。位於所述反應器頂部的通氣管238將為添加的氣體或一般氣流提供通氣孔。另一種可能的攪拌形式包括利用由所述隔膜泵形成的交變流。如圖4d和4e所示，可以將單向止回閥組件225整合到所述流體連接器203中，所述單向止回閥可以引導穿過所述流體連接器的流動，並且在所述處理腔室211中引導流動方向。如圖4a和4d所示：在泵204的排氣循環期間，總體流動是從所述處理腔室211到泵室207。如前所述，至少部分流動被引導穿過提升閥開口246並且部分流動將繼續穿過開口230行進。通過在所述流體連接器內產生的相對於所述反應器腔室的負壓，以及通過來自所述處理腔室211的流體在其去往泵室207的過程中流過埠246進入所述過濾器元件205的流動所產生的合力將使可以是彈性材質的提升閥228（見圖4d和4e）受力離開開口246（見圖4a）。另一方面，在泵的壓力循環期間，當流動方向反向時，來自泵室207的流動流入所述過濾器元件205，出現在所述入口端242並且迫使提升閥228抵靠開口246，有效地阻擋流體進一步流過這些開口；從而，流動僅可以繼續行進穿過所述流體連接器203，從開口230出現（見圖4a）。該過程使所述處理腔室211內出現循環流動以促進混合。所述閥225的定位或其構造可以根據需要改變。其它常規的攪拌形式可以被用於促進所述處理腔室內的混合。所述系統的溫度控制可以以不同的方式完成，包括使用熱包層、水或空氣夾套、加熱元件等。所描述的封閉的生物反應器系統可以為不同的用途定製並且實現最優的結果。所述封閉的生物反應器系統的另一個實施例如圖4f所示。圖4f中的實施例示出了一種封閉的生物反應器系統，其中所述處理腔室211位於袋子215內部，並且所述袋子215也用作整個系統的外殼，類似圖4a中的系統。然而，所述過濾器元件205的布置在本實施例中是水平的。同樣，在圖4中出現的引流管224和空氣噴射孔231在這裡沒有出現，而是對培養物提供了其他形式的攪拌和氧氣輸送。所述泵204連接至所述過濾器元件的一端，即所述出口端243；在其另一端或入口端242，所述過濾器元件連接至流體連接器203，或者所述入口端可以直接排入所述袋子中。如前所述，由所述隔膜泵產生的流體流在泵室207與處理腔室211之間可逆地流過所述過濾器元件205。過濾出的收穫物可以從濾液腔室210利用埠212和收穫管線213以及泵204收集；對系統進行進一步的添加或減少可以通過其它管線246、247（或者如果需要，其它管線）完成。此外，在圖4f中，部件54、206、208和219與圖4a、4b、4d和4e中部件54、206、208和219基本相同或功能相同。顯然，在圖4f中存在其它部件（儘管沒有標記），這些部件具有與圖4a、4b、4d和4e相同的意義。相應地，圖4f中的流體過濾系統可以被認為是圖4a中的流體過濾系統的簡化版。圖4f中缺少環繞所述過濾器元件205的連接器管道203、圓柱形引流管224、噴嘴環230和用於氧氣鼓泡進入的孔231。提供這些實施例是為了展示所述系統的一些、但不是所有的，可能配置。可以想像一種泵位於上部位置而過濾器元件位於所述泵之下的系統。從所述隔膜泵排出的流體流入過濾器元件的頂部並在過濾器的下端排入所述反應器腔室。這種實施方案在圖4g中被例示。注意，在圖4g中，埠250和管線244的埠僅在頂板216之下可見。這些埠在頂板216之上延伸，但是因為包括有部分泵法蘭的圓柱形部件226出於繪圖的目的遮蓋了這些埠，這些埠在頂板216之上的位置在圖4g中並不可見。可以進一步想像一種隔膜泵沒有直接連接至而是通過導管連接至所述過濾器元件的系統。其它實施例也是可能的。取樣歧管和方法：該歧管發明在總體方面包括：（1）通道（比如管道的內部通道），所述通道包括第一端和第二端；（2）連接至所述通道和管道的第一端的交變流隔膜泵，和（3）設置在通道之上且位於通道的兩端之間的多個（多於一個）探測器埠；其中通道的第二埠可以連接至流體源（比如容器或反應器腔室）。為了取樣或監測通道內流體的目的，埠提供了可以插入探測器或傳感器的位置。埠還提供了可以對通道中的內含物進行添加或減少的位置。當被用於取樣時，每個探測器埠連接至探測器設備。每個探測器設備會是測量通道內流體的物理或化學性質的設備。所述測量包括但不限於對壓力、pH、或流體中存在的顆粒物質的濃度的測量。所述歧管發明可以進一步包括位於其通道內的過濾器元件和配置在所述過濾器元件與一個或多個埠之間的濾液腔室。例如，所述過濾器元件會是中空纖維過濾器濾筒。所述過濾器濾筒的外壁優選為全滲透的，以便通過所述中空纖維的半滲透膜壁對較小物質的尺寸選擇步驟進行控制。本發明的歧管取樣方法包括：（1）使得來自容器（或腔室或區室）的流體進入歧管通道；（2）然後使得所述流體大部分或全部流出所述通道，以便返回所述容器，其中通過交變流隔膜泵控制所述流體的移動；和（3）當所述流體位於所述通道中時，測量所述流體的性質，通過連接至所述通道的探測器設備完成所述測量，所述探測器設備能夠測量所述流體的物理或化學性質。該方法優選地利用上述的歧管系統實現。在如本文所描述的交變切向流過程中，所述濾液腔室與滲餘液區室（或腔室）之間的快速流體平衡可以促進這種測量，以便可以在相同的樣品流中對滲餘液和濾液進行取樣。圖5a和5b例示了取樣歧管259、260的兩種實施方式。從所述歧管到處理容器的連接244使易於從所述生物反應器分離歧管，或從其與生物反應器的連接分離歧管；並且使易於以無菌形式進行該過程。通過使用可移除的取樣歧管，增強了所述生物反應器系統（例如圖4a和4f）的可一次性利用的性質，例如，所述取樣歧管可以經由圖4a中管線244可逆地連接至生物反應器，雖然可以直接將探測器插入處理腔室211（圖4a），但這樣做並不方便。獨立的探測器可能很貴；並且如果用於所述生物反應器會極大地增加所述系統的成本。探測器直接插入預消毒過的生物反應器存在汙染的風險；這種探測器可能在運行中失效或漂移出校準值，致使其無用並因此危害所述培養物。探測器可能很大，不容易如可能需要的那樣被小培養系統容納。因此，包含諸如本歧管發明的設備將是有益的，能夠實現單個無菌連接，對所述培養物頻繁取樣並通過分析樣品以監測所述培養物的狀態。這種取樣將必須足夠快速以檢測培養物中的快速變化。在圖5a和5b中示出的歧管259和260能夠保有多個且不同的探測器比如261、263、264和265。來自探測器的輸出例如可以經由管線262連接至控制器設備或能夠監測這種輸出並提供數據輸出和對培養物參數（比如pH、DO、CO2及其它）的控制能力（未示出）。歧管259和260都分別包括通道（比如管道）266和279，所述通道在一端（第一端）連接至泵274並且在另一端（第二端）可通過管線244連接至例如生物反應器、生物反應器系統或過濾系統，以便允許流體在所述歧管與生物反應器之間流動。通道266和279連接至隔膜泵274。這種泵類似於隔膜泵4和204，並且具有兩個由隔膜276分隔開的腔室277和278。如前對泵7和207所描述的，所述泵274能夠通過泵室277和處理腔室211接收並排出流體（見圖4a）。在容器與泵之間穿過管線244和探測器歧管的流體循環的頻率可以通過控制隔膜泵274的循環頻率控制。這提供了一種方便的控制所述培養物取樣速率的方法。探測器261、263、264和265可以被固定在所述歧管260中，其傳感端暴露在所述歧管通道266或279中。所述歧管通道266或279中的流體進而可以被探測或監測。在所述歧管內的探測器必須以防止外部源對歧管內流體的汙染、並限制歧管內的流體以免溢出的方式布置。儘管不是最優選的，但使用連續泵（比如蠕動泵）通過一個導管移除培養介質，引導樣品穿過歧管260用於分析，然後通過另一個導管將樣品返回所述培養物容器，並不超出本發明構思的保護範圍。對於所描述的取樣歧管260，存在其它實質性的好處。以下是一些例子：1、所述取樣歧管也可以包含多個埠，比如267，用於例如經由管線234、245或247，和例如泵248，對生物反應器中的培養物進行添加和減少。從而可以極大地較少需要添加至所述封閉的反應器系統的埠的數量，使該系統的結構簡便並簡化其使用。2、位於取樣歧管260與封閉的反應器系統（比如圖4a中所示的201）之間的單個連接管線244，允許所述取樣歧管與使用常規的管焊機或相似的無菌連接器的容器之間快速附著或拆離。如果探測器失效或需要校準，一個取樣歧管可以快速地被另一個替換，極大地降低培養物的風險。3、這種取樣歧管可以與生物反應器（比如圖4a中所示的201）分別製備和滅菌，極大地增加了它們的使用和滅菌的便利性。4、所述取樣歧管易與一次性袋子一起使用。一次性袋子的一個局限是難以在所述袋子中設置多個探測器以及難以對袋子中的培養物條件進行監測和控制。使用如所描述的探測器歧管可以減輕該障礙。5、所描述的歧管可以以如圖5a所示的方式改造，包括位於通道266中過濾器元件285（比如中空纖維過濾器濾筒）。當使用過濾器元件285時，優選地使用包圍所述過濾器元件並且與埠263、264和267流體連接的歧管濾液腔室（或區室）286。雖然過濾器元件285在圖5a中的位置是個具體位置，然而所述過濾器元件和濾液腔室286可以類似地布置在腔室266中的別處。培養介質將在含有培養物的腔室211與泵室277之間可逆地流動。6、從生物反應器移除培養物樣品的能力提供給了用戶額外的診斷功能，當探測器被固定在生物反應器內時，這種功能不是很容易就可實現的；例如，樣品的流動，從生物反應器流到泵，可能停留一段時間，在該時間內可以監測氧氣的衰減速率，反映培養物的情況；相似地，可以反覆地監測其它培養物參數（比如葡萄糖、CO2、pH和其它）的變化速率，而不會干擾培養物。無需從生物反應器中反覆地移除樣品，因此減小了樣品汙染和變化的風險。7、通過過濾器元件285形成過濾流的能力能夠將該過濾流通過濾液管線247引入第二分析設備（比如HPLC）或一些其它分析儀器。所述過濾器元件285通過兩個O形環258固定在通道266中。然而，所述過濾器也可以使用粘合劑或機械地設置並密封在通道266內。在所述過濾器與通道266的壁之間形成的歧管濾液腔室286可以被暴露於通道266中的探測器探測。優選地，所述過濾器元件285具有全滲透外壁。腔室211與277之間的交變流促進了歧管260中所述滲餘液腔室與濾液腔室之間的流體通量（所述歧管的滲餘液腔室是，例如，所述過濾器元件285的中空纖維的內部空間加上通道266未被過濾器元件佔據的部分）。穿過位於所述生物反應器與泵274之間的歧管的交變流使所述探測器歧管能夠準確反映培養物的情況。也可以將上述構思延伸至包括系統的滲餘液腔室、濾液腔室或處理腔室中，以及如果期望的話在平行流中的培養物情況的監測。通過使碎片在探測器上的積聚最小化，監測過濾流（不含細胞碎片）中培養物的情況可以延長探測器的壽命；所述過濾流也可以被引導致其他需要過濾樣品的分析儀器。這給用戶提供了在持續的基礎上監測細胞生長和培養物活性的能力。這種設備在圖5a和5b中被例示。雙泵系統雙泵發明另一個發明是雙泵系統，所述系統包括：1）第一泵，所述第一泵為兩腔室隔膜泵，所述第一泵包括第一腔室，所述第一腔室為可連結至流體源的泵貯存器腔室，所述第一泵進一步包括第二腔室，所述第二腔室為可連結至導管的界面腔室，所述第一和第二腔室被可彈性變形的隔膜分隔開；2）連接至所述第一泵的界面腔室的導管；和3）第二泵，所述第二泵包括連接至所述導管的界面腔室，所述第二泵界面腔室包括可移動元件，所述可移動元件選自由彈性可變形隔膜或非彈性活塞式可移動壁構成的組，所述第二泵可連結至壓力控制機構。在一種實施方案中，所述壓力控制機構僅連接至第二泵（不連接至第一泵）。在另一種實施方案中，所述壓力控制機構連接至第一泵和第二泵，例如通過使用蠕動泵。流體源的實施例包括但不限於生物反應器腔室，例如，如上所述的封閉的流體過濾系統或封閉的生物反應器的滲餘液腔室。在一種實施方案中，所述第二泵也是交變流隔膜泵，這樣該泵包括彈性可變形隔膜。在另一種實施方案中，所述第二泵為機械泵，這樣該泵包括可移動壁，通過十分成熟的方法實現所述可移動壁的可逆移動和泵吸作用。許多可行的機械泵的一個實施例是這樣的，其中所述可移動壁是活塞（活塞壁），所述活塞是由連接至馬達或步進馬達的凸輪機構驅動的活塞泵的一部分。容易理解的是，所述可逆的活塞運動由凸輪行程決定。在可行的機械泵的另一個實施例中，所述可移動壁包括直接或間接連接至螺杆或螺紋驅動軸的連接，所述驅動軸轉而連接至馬達或步進馬達。所述驅動軸的旋轉，以螺旋狀方式，使得壁移動。軸旋轉的方向（以及因此壁移動的方向），與所述壁行進的距離，可以通過機電旋轉裝置的旋轉方向與持續時間，和/或通過螺旋軸的構造進行控制。以上兩個實施例的活塞運動的速率可以通過馬達旋轉的速率，通過螺旋間距和螺距方向進行控制；容易理解地是，所述第二泵的腔室和壁必需是密封且防漏的，以便將其所有能量傳送給所述第一泵。優選地，所述第一泵的界面腔室大於所述雙泵系統中的泵的任意其它腔室，從而將隔膜的行程限制在第一隔膜泵中。優選地，所述第一泵的界面腔室、所述第二泵的界面腔室，和連接兩者的導管，優選地充滿不可壓縮介質，優選液體。可選地，所述雙泵系統進一步包括在一個或多個腔室中的傳感器，特別是在第二隔膜泵的界面腔室中，用於泵行動的額外控制。同樣，可選地，通過能夠在多泵系統中控制泵的行動的空氣、液體或機械連接，一個或多個附加泵被連接至所述雙泵系統的兩個泵。所述雙泵泵吸方法包括，使第一和第二泵循環經歷一個或多個泵循環，這些泵通過各自的界面腔室彼此連接，所述第一泵是兩腔室隔膜泵，除了其界面腔室外，還包括連接至外部流體源的泵貯存器腔室，其中所述第二泵的界面腔室暴露於源自外部壓力源（壓力控制機構）的壓力下，所述外部壓力源的壓力交替地小於或大於所述外部流體源的壓力。使用由空氣壓力驅動（例如在圖1a和4a中）的單泵系統（例如不是雙泵系統），已被證明非常有效，尤其在大尺寸上。然而，它也具有若干對其可靠性和泵精度起負面作用的特性。這些不足源於空氣所固有的可壓縮性。例如，參見圖1a和1b，在壓縮循環中，氣體（通常是空氣）流入泵的第一腔室8，在其中增壓並壓縮所述氣體。在所述泵的空氣第一腔室8與其第二腔室7之間所具有的彈性隔膜6，將腔室中的內含物分隔開，並在第一腔室8增壓、同時從第二腔室7朝處理容器2驅動流體的期間，允許第一腔室8的膨脹。產生的流速是第一腔室8與處理腔室2之間壓差ΔΡ的函數。為了說明的目的，假設容器2中的壓力保持恆定，在腔室8中以特定速率驅動隔膜6所需的壓力被稱為「驅動壓力」；從而，隨著ΔΡ增大，並且導致驅動壓力、及相應的流速增大，控制隔膜位置也變得更為困難。使用的空氣壓力的輕微變化，傳感器、調節器、閥門或控制器電子器件的響應的固有延遲，可能影響在壓力循環結束時所述隔膜的最終位置。在排氣循環期間也存在相似的難點。由於泵第一內部腔室8中的氣體壓力相對於處理容器2減小，流動方向從容器2反向朝向所述隔膜泵4。流動速率取決於容器2與隔膜泵4之間被稱為「負驅動壓力」的ΔΡ。然而，由於氣體的可壓縮性，在壓力循環或排氣循環期間分別產生相似的+ΔΡ或-ΔΡ，不會在兩個方向上形成相同的流動。為了確定流入和流出腔室8的流速，可以使用下述等式：流速=腔室8的置換容積/置換時間，顯然，通過使流入和流出腔室8的流速保持相同，壓力循環和排氣循環各自的持續時間將不相同；相對於容器2對腔室8進行加壓，壓縮了該腔室中的氣體；從而，增大腔室中的氣量；相反，轉換到排氣循環，減小腔室8中的壓力；實際上需要更長的時間從腔室8中清除氣量。在加壓或排氣期間建立恆定的循環周期的努力可以實現，但是是在不同的氣流速率這種不良效果下實現的。使用氣體驅動單泵交變切向流系統的另一個效果在循環轉換期間被觀察到。轉換到壓力循環，第一內部腔室8中的壓力需要從完全排氣驅動壓力轉換到壓力驅動壓力；相似地，轉換到排氣循環，腔室8中的壓力需要從完全壓力驅動壓力轉換到負驅動壓力；在交變流循環期間壓力的這種劇烈變化導致在循環轉換期間的短暫延遲，並且被稱為「軟轉換」。這種延遲在較高流速時變得嚴重，而流體流動動量對轉換的擾亂越來越明顯。存在可以極大地使循環流動控制精度複雜化的因素。雖然軟轉換在許多應用中有益，但在許多其它應用中可能無益。眾所周知，例如在所述軟轉換期間，切向流的任何減少（技術上回到效率較低的「死端過濾」），可能減小過濾器的壽命或減弱其過濾能力。更期待的是不間斷或未延遲的循環轉換，特別是在交變切向流必須更一致的地方；這種未延遲的循環轉換被稱為「硬轉換」。使用一個隔膜泵另外還潛在的問題是使用單個隔膜將所述泵分隔成空氣驅動腔室和液體腔室所固有的問題。一旦所述隔膜破裂，加壓的氣體將不受限制地流入處理容器，可能導致危險狀態。液體也可能朝所述控制器流動，可能汙染所述過程並毀壞所述控制器。利用多種控制策略的傳感器、氣動裝置、工藝改造或其它可能的方案，有可能彌補所述空氣驅動單泵系統的一些不足。然而，如果在交變流循環期間可以對隔膜循環或流速進行更精確或可靠地控制，將是更值得期待的。同樣優選地是如果隔膜破裂，封閉反應器系統的完整性會保持完好無損並且未受汙染。在一些情形中，特別是在這些壓縮空氣或真空供給設施受限或不可用的情形中，如果泵吸能的輸入源（除了壓縮空氣或真空）被用於驅動泵將是高度期待的。圖3a、3b、3c和3e提供了上述不採用所描述的直接空氣驅動的單泵系統的方法的實例。圖3a示出了包括雙泵系統的封閉過濾系統101，所述雙泵系統是對僅使用所述隔膜泵104所做出的改進。然而，可以看出，如圖1a-1h所描述的封閉過濾系統1的許多部件出現在了圖3a所示的系統101中。例如，圖1a中的部件3、4、5、6、7、8、9、11、12、13和14也分別作為部件103、104、105、106、107、108、109、111、112、113和114出現。進一步的例子是，圖1a中的部件15、16、19、24、25、29、40、41、42和43分別作為部件115(雖然足夠長以包括第二泵144)、116(儘管由於剖面視圖，它需要剖交叉影線)、119、124、125、129、140、141、142和143出現。圖1a和圖3a所共有的所有前述部件也出現在圖3b中。然而，在圖3a中，包含了第二泵144，以形成雙泵系統，所述兩個泵通過導管135串聯。導管135可以是短的，以使圖3a中的兩個泵之間的連接的長度最小化；這使得整個封閉反應器系統能夠與兩個泵結合，以結合到一個模塊中。導管135可以是長的，使得兩個泵能夠如圖3b中分離。導管的任一選擇使得對於驅動所述泵的方法的選擇有較大的彈性，包括但不限於使用空氣、馬達驅動或其它機械裝置。在圖3a和3b中，所述雙泵系統的實施例示出了使用與第一泵104相同的第二泵144，即所述第二泵也是兩腔室隔膜泵。就像第一泵104，第二泵144包括由隔膜136分隔開的兩個腔室137和138。第一泵104中的腔室107（在本文中也稱為「泵貯存器腔室」）保持與前述相同。所述腔室107繼續作為用於接收或排出流進或流出容器（例如參見圖1a中的容器102）的滲餘液的貯存器；然而，與前述的空氣驅動系統不同，在第一泵104中的腔室108（在文中也稱為「第一泵的界面腔室」）通過導管135與第二泵144的腔室137（在文中也稱為「第二泵的界面腔室」）連接。此外，第一泵104的腔室108、第二泵的腔室137以及導管135優選地填充有不可壓縮介質，優選液體（當使用該實施例時，139指的是液體的位置）。通過利用空氣流進或流出腔室138，或通過改變腔室137的體積（通過如所描述的一些其它機制），第二泵144的第二腔室138可以驅動交變泵104循環。可選地，所述泵144的第二腔室138可以經由無菌過濾器122和管線121連接至可以對第二腔室的內含物施加正壓或負壓的空氣壓力控制機構或設備,154。在使用氣體的情形中，將氣體加入腔室138會驅動隔膜136並使得該腔室膨脹。這轉而將驅動腔室137中的液體向外穿過導管135進入腔室108，使該腔室膨脹。與之前所描述的那樣，腔室108的膨脹將朝容器102的方向驅動腔室107中的滲餘液，條件是腔室108中的壓力高於容器102中的壓力。反之，使腔室138排氣並減小其相對於容器102的壓力，將使得不可壓縮的液體從第一泵腔室108流入第二泵腔室137；滲餘液轉而從容器102流入第一泵腔室107。所述雙泵系統的優點如下：一個好處是在位置139處的不可壓縮液體可以根據應用進行改變；例如，當用在細胞培養系統中時，在位置139處的不可壓縮液體可以是PBS（磷酸鹽緩衝液）或培養介質本身。為了進一步的保護，在位置139處的不可壓縮液體可以與整個封閉反應器系統同時滅菌，或者在滅菌之後以無菌方式通過專用埠（未示出）加入。因此，一旦隔膜106破裂，在位置139處的不可壓縮液體將流入滲餘液通道109而不會傷害培養物。一旦隔膜106或136分別破裂，所述培養物將保持免受全部損失，並且可以在「安全」模式下繼續直到完成運行，或允許破壞的封閉反應器系統與新的封閉反應器系統交換。圖3a中示出的雙泵系統的另一個好處包括使用不同尺寸的腔室107和137；例如，腔室107的體積可以製備得比腔室108和137大。如果隔膜106進入腔室107的膨脹必須受限，例如以防止其延伸至腔室壁，它將變得很有用。腔室108和137較小的最大體積，在其中使用無彈性流體連接，將置換小於腔室107的最大體積的體積。由於體積差，腔室107將保持未充滿的狀態，在以前，如果腔室108過壓（在高流速下普遍），控制隔膜106位置多少存在困難；該隔膜通常將受力延伸至腔室107的壁，從而對培養的細胞產生潛在地有害影響。在改進的系統中，具有較小腔室137的第二泵144將消除隔膜106的這種過分延伸。所述雙泵系統的一些其它好處包括在控制交變切向流中增加的靈活性。例如，在圖3a中，兩個泵之間的導管135是無彈性的，它提供了用「遠程的」第二泵144控制第一泵104的方法。也可以將傳感器146和147植入第二泵144，用於定位其中隔膜的位置。該信息然後可以被用於第一泵104中隔膜的精確定位和控制。其中，在使用必需保持無菌的單泵時，傳感器的使用或插入受到極大地限制。第二泵的使用消除了這種限制。定位設備或許多其它設備中的基於近距離、壓力、接觸和視覺的傳感器可以被優選地植入第二泵，而不會影響第一泵或其中的培養物，並且是對過程的影響最小；由於兩個泵被不可滲透的隔膜分隔開，這可以在系統滅菌之間或之後實現。此外，第二泵的使用開啟了使用靈敏傳感器或定位設備的可能性（如果不使用第二泵，所述靈敏傳感器或定位設備會被滅菌過程毀壞）；在這種情形中，第一泵可以通過常規手段滅菌，而第二泵可以接收不穩定的（labile）、未滅菌的傳感器。相比而言傳感器在第二泵中的布置不是非常關鍵，因為如已經指出的，泵被不可滲透的屏障分隔開了。通過保持在位於兩個泵之間的位置139處提供的液體連接，在該液體中包含可以中和潛在汙染物的藥劑也變為可能。所提出的系統在保持對泵的高度控制時將防止培養物免受汙染。所述雙泵系統的另一個好處，如已經指出的，包括將所述封閉反應器系統結合到除壓縮空氣或真空的能量輸出源。可以將第一泵104通過關於第二泵144的液體連接結合至第二隔膜泵144，其中由如圖3b和3c所示的電動馬達提供第二泵驅動系統。圖3b示出了經由電動泵（此處為蠕動）152連接至第一泵104的第二泵178。第二泵腔室176與第一泵腔室108之間的液體流由電動泵152（例如，可逆蠕動泵），經過連接至兩個泵的界面腔室的導管171（例如管道）產生。在一個方向、「壓力」循環中，蠕動泵152將液體從腔室176泵入腔室108。當腔室176中的液體已被泵出時，腔室176上的傳感器179將產生用於改變泵吸方向的信號。同樣，傳感器180將產生排氣循環結束的信號。蠕動泵可以被任意數量的泵吸機構所取代。在圖3b中也出現了圖3a中的數字，表明許多但非所有的部件為兩圖中的系統所共有。圖3b中的系統的其它部件是第一泵連接器管道170、第二泵連接器管道172、第二泵殼部件173和174、第二泵隔膜175、第二泵的第一腔室（界面腔室）176、第二泵的第二腔室177。圖3c和3d示出了圖3a所示的雙泵系統的一種變形。圖3e和3f示出了圖3a所示的雙泵系統的另一種變形。圖3c-3d中的第二泵以及其結構為本領域所熟知。在圖3c和3d中，所述第二泵644是活塞泵。在所述雙泵系統的兩個泵之間存在液體連接621（例如管道）。在圖3c和3d中以兩種不同配置（configuration）（分別在插入物的左邊和右邊）所示的凸輪機構，用638、630和634給其組件部分編號，連接至馬達驅動軸630並且被用於經由凸角（lobe）634產生偏心行程，所述凸角634當連接至第二泵644的活塞636（也稱為第二泵的活塞壁）時，可以被用於產生排氣或壓力行程。當凸輪638移動活塞636進入泵腔室637，使該腔室中的內含物朝第一泵104中的腔室108排出時，將產生壓力循環。通過凸輪機構的連續旋轉並從腔室637中退回活塞636產生排氣循環；在該過程中，腔室637擴張接收流出腔室108的流體。腔室637的體積可以設為與腔室108的體積相等，從而設定第一泵104的位移行程；此外，然後流體流速可以通過控制電動泵的旋轉速度而準確地控制。圖3e和3f示出了第二泵656的另一個實施例，所述第二泵656在此為活塞泵，由可逆螺杆傳動（screwdrive）658驅動。所述可逆螺杆傳動連接至馬達驅動軸652。然後由馬達旋轉速率、泵室654的尺寸和可逆螺杆658的螺紋間距和長度確定活塞653（也稱為第二泵的活塞壁）在泵殼657內的線性移動。帶螺紋的螺杆658可以直接或間接連接至活塞653；在第一種情形中，所述螺杆可以通過穿過活塞653中帶螺紋的開口659連接至所述活塞，以便所述螺杆的旋轉可以導致活塞移動；在第二種情形中，活塞被添加在所述螺杆658不帶螺紋的部分，未示出。在軸的螺紋部分設有獨立的螺紋連接（像第一種情形中的一樣），並且就像第一中情形中的一樣，所述軸的旋轉造成螺紋連接移動。螺紋連接與活塞之間的結合把螺紋連接的運動傳給活塞。間接連接簡化了表面之間的密封，是更可取的。其中密封螺紋連接可能很複雜，而使用「O」形環、墊圈、機械偶聯等，相對於圓軸、可逆螺杆658的一部分密封圓管狀物體、活塞開口659，會更簡單且可靠。同樣，圓形活塞的外周直徑可以相對於泵室壁657內部的圓形密封。可以理解，圖3e和3f中的泵室654和圖3c和3d中的腔室637必須被密封，以將它們的能量通過導管651傳送到第一泵室108。消除滲漏以實現準確的液體位移控制，或者流入或流出腔室637和腔室108的流動控制。存在用於所述雙泵系統的兩個泵的液體導管651（例如管道）。所述第二泵，例如泵144，只要它作為用於將液體可逆地泵入第一泵104的腔室108中的工具，不必假定一個具體形狀或由具體材料組成。注意，在圖3c-3d和圖3e-3f中，636和653分別是可移動活塞，中央的雜線（hash）代表「O」環或一些其它墊圈。腔室637和654類似於圖1a中的腔室7。這些腔室中的液體將從這些腔室流入第一泵腔室8，以驅動第一泵中的隔膜。在圖3e-3f中，658是可逆地驅動活塞653的可逆螺杆。由於其本身性質，凸輪或可逆螺杆確定活塞的行程；只要馬達轉動，活塞向前或向後移動設定的距離。使用如圖3a和3b中的空氣驅動隔膜泵或可逆蠕動泵，控制器需要知道什麼時候行程結束，因此，使用諸如傳感器的設備，以通知控制器什麼時候循環結束及其反向的時間。圖3c、3d、3e和/或3f中的也出現在圖3a中的任何數字表示部件在它們所出現的系統中共有。所有未用數字標記的共有部件仍然可作為共有部件識別。文中對泵的描述並不限制可與第一泵104串聯或並聯使用的泵的數目。例如，第三泵可以通過不可壓縮連接用於驅動第二隔膜泵。第二隔膜泵然後可以連接至第一泵，同樣通過不可壓縮連接。第三泵可以是活塞泵或隔膜泵，並且通過電動馬達或其它方式驅動；例如，如前所述，圖3a中第二隔膜泵144的腔室138可以通過液體導管連接至第三泵的活塞或隔膜腔室。腔室138將根據第三泵的活塞或隔膜的循環而循環。如前所述，第二泵144進而可用於通過液體連接驅動第一泵104。這樣一種系統的優點在於能夠對第一隔膜泵和第二隔膜泵以及它們之間的液體連接進行充分滅菌，並且在第二泵與第三泵之間仍然保持無非無菌（nonsterile）液體連接。以這種方式，一旦第一泵或第二泵的隔膜破裂仍可以保持無菌環境，並且在同時保持由電動泵提供的泵吸準確度和控制。這樣一種系統可以提供透析應用、或者一些其它醫療或關鍵的非醫療應用中所要求的高水平可靠性。改性劑模塊(modifiermodule)發明該發明是為在過濾和生物反應器系統中使用而設計的改性劑模塊，以便調節所述系統中的一些（或不太普遍地，所有）成分。所述改性劑模塊（優選為圓柱形），在一個總體方面包括：1）支架；和2）被所述支架束縛的改性劑種群。可選地，所述模塊進一步包括半滲透膜，所述半滲透膜連同所述支架包圍並封閉改性劑種群。所述改性劑模塊（優選為圓柱形），在另一個總體方面包括：1）支架；和2）半滲透膜，所述膜以允許所述膜與所述支架之間留有區室的方式部分或完全地包圍所述支架；和3）位於所述區室中的改性劑種群；其中所述半滲透膜對所述改性劑是不可滲透的，但對於小到足以穿過所述膜的分子是可滲透的；並且其中所述改性劑種群被保留在所述區室內（優選地抵靠所述支架堆放）。改性劑的實施例為抗體或酶類。束縛於所述支架的改性劑種群可以塗敷在所述支架的表面（例如當改性劑為樹脂）。改性劑種群可以是珠子的一部分或者附著到珠子（bead）上，特別是當它並不束縛於支架而是固定在膜-支架區室內時。所述改性劑優選地選自由抗體、酶類、非酶催化劑、受體、配體、會改變生物分子的化學物質、親和樹脂、和離子交換樹脂、生物受體、會結合至生物受體的配體、和會改變生物分子的化學物質所構成的組。特別感興趣的是可以結合或改變成分（比如這些可以在腎或血液中積聚到不良水平並且可以使用過濾系統，比如文中所描述的封閉過濾系統，移除的成分）的改性劑。被認為不良的成分包括但不限於毒素、炎性蛋白（比如血漿C反應活性蛋白（CRP）和澱粉樣蛋白A（SAA））、菌落刺激或增長因子、趨化因子（比如白細胞化療有吸引力的細胞因子的成員之一，同樣已知為CXC、CC、C和CX3C趨化因子）、促炎白細胞介素（例如IL-1,IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、分泌型胰蛋白酶抑制物(PSTI),HDL膽固醇(HDL)、低密度脂蛋白（LDL）膽固醇、激素、尿素、鹽、毒品、和維生素。本發明的改性（modification）方法包括步驟：（1）使流體與本發明的改性劑模塊接觸，和（2）使用半透膜過濾流體，其中改性劑模塊位於過濾系統的腔室或生物反應器的腔室之內，優選地位於本發明的封閉的過濾系統的腔室或封閉的生物反應器的腔室之內。關於文中描述的本發明的封閉的過濾系統，改性劑優選的位置是反應器腔室，並且優選順序是步驟（2）接著步驟（1）。在一個實施方案中，該方法進一步包括步驟（3），在步驟（3）中過濾的或改性的流體用於人體給藥，特別是經由透析、注射或口服。反應器腔室流體或其它流體的改性圖6a示出了改性劑模塊351的潛在應用。在該圖中，反應器腔室311被設計成用以接收改性劑模塊350，所述改性劑模塊的功能主要是影響該腔室中流體的組成。相應地，圖6a例示了本發明的封閉的過濾系統的一種實施方案。圖6a中的封閉的過濾系統301的許多部件出現在了圖1a、1b、1c、1d、1e和1f的系統1中。部件303、306、307、308、309、312、313、314、315、316、321、322、323、324、325、326、327、329、335、340、341、342和343分別與圖1a、1b、1c、1d、1e和1f中部件3、6、7、8、9、12、13、14、15、16、21、22、23、24、25、26、27、29、35、40、41、42和43相同。圖6a中其它被標記的部件在下文討論。例如，改性劑模塊組成如下：改性劑模塊的主要部件可以包括支架主體354和改性劑種群352。可選地，所述改性劑進一步包括半滲透膜，所述半滲透膜連同所述支架包圍並封閉改性劑種群。來自腔室311的成分穿過所述半滲透膜353與改性劑352反應。類似波紋管的蓋（bellows-likecover）362包圍所述支架主體，以將它與外界環境的汙染隔離（參見圖6a、6c）。需要將整個改性劑模塊封閉以防止它受到汙染。蓋362是最內部的保護層，並且柔韌、類似波紋管。波紋管362（圖6c）以圖6a中的收縮形式（collapsedform）表現。當所述改性劑通過開口358被插入反應器腔室中時，蓋362（或370）在插入期間收縮而不暴露其中的改性劑。蓋365和366提供了硬質封閉。定位器367用於將所述改性劑安裝並保持在硬質殼365內部。主體355通過壁架367固定。適配器356內的通道358引導所述改性劑支架末端354通過反應器頂部中的埠331進入反應器腔室。所述改性劑種群352可以是所述支架主體354的一部分，直接附著至所述支架主體354，或者未直接附著至所述支架主體354而是利用保留多孔的（全滲透）或半多孔的（半滲透）膜353抵靠所述支架主體354封閉（優選抵靠所述支架主體354堆放）由於所述改性劑要比這些圖中示出的過濾系統、支架和其它項目小得多，在圖6a-6d中所述改性劑種群352被高度簡要示出。在圖6c中，每個改性劑由一個小六邊形表示。如果所述改性劑例如是抗體，表示所述改性劑種群所需的六邊形的數量將會如此之多以致六邊形難以辨認。然而，圖6c中的表現形式在圖6a-6d之中為討論所述改性劑到支架和包圍所述改性劑的任何半滲透膜的幾何關係提供了最清晰的基礎。在圖6c中，所述改性劑種群352包括兩個亞種群：接觸所述支架354的改性劑亞種群和接觸所述半滲透膜353的改性劑亞種群。由此，它可以被認為是堆放的改性劑種群的簡要表現形式，所述改性劑種群通過所述膜保留在區室之內並且靠所述支架354堆放。在圖6c中，不考慮接觸半滲透膜353的改性劑亞種群將提供改性劑種群被束縛至所述支架的實施方案的簡要表現形式。在該情形中，所述半滲透膜353可選地可以被移除，該決定部分基於通過該膜的過濾是否是想要的。圖6a、6b和6d提供了束縛至所述支架的改性劑種群的簡要表現形式。支架354的一部分可以起到支架結構的「頭」355的作用。如圖6b和6c所例示的，所述支架頭可以用作膜362的附著位置。如圖6c所示，所述支架頭在支架的上部可以具有比支架的下部更大的直徑，因此，支架頭提供了可以位於模塊支撐環367上的凸緣，所述環附著至存儲箱371的殼體，所述存儲箱適於存儲無菌改性劑模塊單元直至需要使用所述模塊。在圖6c中，所述存儲箱371包括設計用於將所述改性劑模塊固定到位的附加部件：下部適配器356，其在殼體365內的位置被附著至固定器356和存儲箱371的殼體365的圓形固定環368固定。膜353的目的在於保持所述改性劑種群352抵靠所述支架和允許穿過其壁的流體交換。因此，如果圖6c中示出的模塊351被插入圖6a中的系統301的腔室311之中作為該圖中的模塊351，反應器腔室311中的流體將自由地流過多孔的膜353，並且與所述改性劑種群352自由地接觸；從而，允許所述反應器腔室流體中的成分與所述改性劑種群反應。所述改性劑種群可以包括任何能夠與所述反應器腔室流體中選定的成分起反應或相互作用的改性劑。例如，所述改性劑可以是抗體，在這種情形中，它將被選為僅對所述反應器腔室流體的某一成分有反應活性。然而，作為替代方案，將改性劑（比如抗體）結合至某一固體樹脂可以使它更有效。在該情形中，所述樹脂可以直接結合至或塗敷於所述支架354。篩孔尺寸（screenporesize）將小於樹脂，以留住樹脂並允許穿過其表面的自由交換。所述篩或膜353的末端將相對於支架主體密封，以完全封閉並截留樹脂。上述過程中產生的濾液可以被允許自由地或以選擇性的方式流過屏障319中的孔318，進入所述反應器腔室311，浸沒所述改性劑模塊350。如果假定所述樹脂上附著的抗體是針對由培養的細胞產生的分泌劑（secretedagent），然後該分泌劑會被抗體捕獲並選擇性地從所述反應器腔室流體中移除。圖6a中例示的系統301具有多種用途，其中之一是透析。當在人的靜脈中插入導管時，所述導管便在所述系統與人之間提供直接或間接的流體連接器333。在該實施例中，反應器腔室中設有已知成分的透析液溶液。這種溶液可以被定製以保護使用者，並在透析過程中提供幫助，提高改性劑的功效或以其它方式影響該過程。在該情形中，過濾器元件（例如HF過濾器濾筒的過濾器）的滲餘液腔室345可以是濾膜或超濾膜。屏障（壁）319實際上也可以是選擇性的，以促進血液成分的進一步分離，使得只有期望的分子進入所述反應器腔室，以與所述改性劑反應。血液將穿過過濾器元件305在交變泵304與靜脈系統之間可逆地循環。如前所述，在交變切向流過濾循環期間，流體不僅流過所述中空纖維的內腔，同時也分別促進了在兩個方向上穿過位於所述滲餘液腔室與濾液腔室之間的過濾膜317、穿過位於所述濾液腔室310與反應器腔室311之間的屏障315、和穿過屏障315或作為所述改性劑模塊的一部分的其它屏障的雙向流體通量；因此，所述交變流增強了系統區室之間的混合。使用具有適當MWCO（截留分子量）的中空纖維可以用於血液、細胞部分（cellularfraction）、蛋白質等的必需成分的選擇性保留。同樣取決於膜的MWCO，其它選擇性分子成分可以被允許穿過膜/選擇性滲透屏障317表面而交換。允許尿素、某些蛋白質、激素、毒素、副產品等穿過過濾器膜317而交換也是可能的。選擇性膜319和潛在地選擇性膜353可以被用於進一步控制指定成分從濾液腔室310到反應器腔室311的流動。膜/屏障319的選擇性可以通過控制其電荷屬性、滲透性、孔隙率、化學性質等確定。可以改進屏障319的結構以增大其表面積。一旦進入反應器腔室311中，目標產品可以穿過屏障353自由地交換，以與改性劑種群352反應或結合。一旦被束縛，所選定的產物被阻止返回滲餘液或血液流。另一個可能性是使用酶替代抗體作為改性劑。所述酶將對循環中的特定有害成分具有選擇性或影響一些有益於病人的關鍵代謝反應。如果該成分從循環穿過選擇性膜進入反應器腔室，它將可以與附著的酶改性劑反應。被改變的成分（滅活或變得更有效）將穿過屏障353、319和317自由地交換以重新進入滲餘液或血液流，或者在反應器腔室中與第二改性劑模塊（未示出）反應，用於流體的進一步改性或移除，可以預見本發明所描述的結構在醫療保健或其它領域的許多其它用途。同樣預見到的是，無菌系統可以與預消毒的改性劑模塊350和351分開提供。可以從不同的改性劑模塊中選擇，以進一步增大系統的靈活性。由於可能出現的或基於即時需求的需要，將選擇的改性劑模塊351插入反應器腔室351也變為可能。這種模塊構思，除了提供從多種潛在模塊351中選擇的能力外，還提供了使用含有不穩定的改性劑種群352的改性劑模塊351的能力；比如蛋白質，不能預安裝在系統中進行常規滅菌，但可以採用不那麼劇烈的方式滅菌或消毒，例如，改性劑模塊351的分開組裝可能包括對模塊351的穩定部分使用蒸汽、放射物等消毒，對不穩定成分使用過濾消毒，並且在無菌環境中組裝這兩部分。抗生素或其它預防藥的使用提供了其它衛生處理選項。或者使用者可以以穩定的形式（比如冰凍的或凍幹的）保存不穩定的改性劑，然後在使用前，改性劑可以與水結合併被活化。有這樣的可能性，將所述改性劑模塊插入本發明的封閉的生物反應器系統可能必須發生在「野外」、開放、不受保護、未消毒的環境中，該過程具有導致系統汙染的可能性。所描述的封閉的生物反應器提供了以無菌的方式進行該過程的能力。這種連接器是可以買到的clean-pack（來自Pall,Inc）和DAC（來自GE公司）；從而，任何熟悉這種連接器的用途的人可以有效地將所述改性劑模塊以無菌的方式插入封閉的反應器系統。