一种生物过滤系统的制作方法

1.本说明书涉及生物过滤领域，特别涉及一种生物过滤系统。

背景技术：

2.生物过滤系统是指处理或过滤生物溶液的系统，通常应用于更换新鲜培养液、分离细胞代谢产物、分离细胞与培养液等过滤工序。生物过滤系统的主要组成部件包括过滤装置和隔膜泵，过滤装置用于与生物反应器连通，隔膜泵设置在过滤装置的端部，用于为过滤装置提供驱动力，用于驱动生物溶液在过滤装置和生物反应器之间循环往复流动，以达到对生物溶液中的各成分进行选择性分离的目的。

技术实现要素：

3.本说明书的一个方面提供一种生物过滤系统。所述生物过滤系统包括：过滤装置，具有顶端和底端，所述顶端和底端中的其中一者用于与所述生物反应器流体连通，以过滤所述生物反应器内的溶液；液体腔室，与所述顶端和底端中的另一者流体连通，用于缓存所述过滤装置内的溶液；正压泵，与所述液体腔室流体连通，用于驱动溶液由所述液体腔室向所述生物反应器流动；负压泵，与所述液体腔室流体连通，用于驱动溶液由所述生物反应器向所述液体腔室流动。
4.在一些实施例中，所述生物过滤系统还包括用于检测所述液体腔室内的液位信息的第一传感器，所述第一传感器与所述液体腔室的顶部以预设间隔布置。
5.在一些实施例中，所述生物过滤系统不包括第一传感器，所述负压缓冲腔用于控制所述液体腔室内的液位高度。
6.在一些实施例中，所述负压泵与所述负压缓冲腔之间设置有第二调压装置，所述第二调压装置用于控制所述负压泵对所述负压缓冲腔的抽吸气体压力。
7.在一些实施例中，所述负压缓冲腔内或者所述负压缓冲腔与所述负压泵之间设置有测压元件，所述测压元件用于检测所述负压缓冲腔内的压力。
8.在一些实施例中，所述液体腔室包括单个腔体，所述腔体通过管道与所述过滤装置的所述顶端或所述底端相连。
9.在一些实施例中，所述液体腔室包括多个腔体，每个所述腔体分别通过管道与所述过滤装置的所述顶端或所述底端相连。
10.在一些实施例中，所述负压缓冲腔与所述液体腔室之间还设有节流阀，所述节流阀用于控制所述液体腔室的溶液流向所述负压缓冲腔的流速。
11.在一些实施例中，所述生物反应器和所述液体腔室之间设置有流量传感器，所述流量传感器用于采集所述生物反应器的溶液流向所述液体腔室的流量信号。
12.在一些实施例中，所述生物过滤系统还包括处理器；当所述生物过滤系统包括第一传感器时，所述第一传感器与所述处理器信号相连；当所述生物过滤系统包括第二调压装置时，所述第二调压装置与所述处理器信号相连；当所述生物过滤系统包括测压元件时，
所述测压元件与所述处理器信号相连；当所述生物过滤系统包括节流阀时，所述节流阀与所述处理器信号相连；当所述生物过滤系统包括流量传感器时，所述流量传感器与所述处理器信号相连。
13.根据上述技术方案，通过设置负压缓冲腔的容积和/或负压值可以控制溶液在液体腔室内上升的高度，避免溶液上升过高而从液体腔室的顶部溢出。并且，负压缓冲腔能够平衡生物过滤系统的循环回路中的正压，减小循环回路中的压力扰动，提高生物过滤系统的安全性和可控性。
附图说明
14.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
15.图1a是根据本说明书的实施例一所示的示例性生物过滤系统的示意图；
16.图1b是根据本说明书的实施例一所示的示例性生物过滤系统的示意图；
17.图2a是根据本说明书的实施例二所示的示例性生物过滤系统的示意图；
18.图2b是根据本说明书的实施例二所示的示例性生物过滤系统的示意图；
19.图3a是根据本说明书的实施例三所示的示例性生物过滤系统的示意图；
20.图3b是根据本说明书的实施例三所示的示例性生物过滤系统的示意图；
21.图3c是根据本说明书的实施例三所示的示例性生物过滤系统的示意图；
22.图3d是根据本说明书的实施例三所示的示例性生物过滤系统的示意图；
23.图4a是根据本说明书的实施例四所示的示例性生物过滤系统的示意图；
24.图4b是根据本说明书的实施例四所示的示例性生物过滤系统的示意图；
25.图4c是根据本说明书的实施例四所示的示例性生物过滤系统的示意图。
26.图中，10、20、30、40为生物过滤系统，50为生物反应器，101为过滤装置，1011为顶端，1012为底端，1013为反应液端口，1014为滞留液端口，1015为渗透液端口，1016为过滤部，1017为缓存部，102、202、302、402为液体腔室，103为正压泵，104为负压泵，1051为干路，1052为正压支路，1053为负压支路，106为第一管道，107为第二管道，108为第三管道，125为第四管道，126为第五管道，127为第六管道，1054为第一多通管道，1055为第二多通管道，109为第一单向阀，110为第二单向阀，111为第一传感器，112为第二传感器，203为第三传感器，204为第四传感器，113为气体净化器，114为冷却装置，115为加热装置，116为储液盒，117为止回阀，118为第一调压装置，119为第二调压装置，120为泄压旁路，121为收集容器，122为流量控制装置，123为电磁阀，124为压力传感器，130为负压缓冲腔，140为流量传感器。
具体实施方式
27.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标
号代表相同结构或操作。
28.应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，根据果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
29.根据本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
30.在细胞培养等相关领域中，生物过滤系统基于物理和/或化学性质对生物反应器中的反应溶液进行过滤，以获得所需的培养溶液。在本说明书一些实施例中，生物过滤系统可以过滤生物反应器内的反应液，反应液是指需要过滤的溶液；经过过滤后的溶液包括滞留液和渗透液，滞留液是指被生物过滤系统中的过滤装置所阻挡的溶液，该溶液可以再进入生物反应器进行再次过滤，渗透液是指透过生物过滤系统中的过滤装置的溶液。其中，滞留液可以是所需的培养溶液，渗透液可以是废液，或者，滞留液可以是废液，渗透液可以是所需的培养溶液。在一些实施例中，生物过滤系统中的滞留液可以再次排入生物反应器，以形成新的反应液。为简化描述，本说明书将反应液、滞留液和渗透液统称为溶液。
31.在本说明书一些实施例中，过滤装置和液体腔室一体成型，该过滤装置包括过滤部和缓存部，液体腔室集成在缓存部并与过滤部直接连通，这样，液体腔室集成设计在过滤装置的内部使得设计更紧凑，不仅可以简化生物过滤系统的结构，还可以减小过滤装置和液体腔室占用的空间体积。在一些实施例中，液体腔室包括单个腔体，该腔体与过滤装置的顶端直接对接，可以降低溶液在生物反应器和过滤装置外部的循环量。在一些实施例中，液体腔室包括单个腔体，腔体通过管道与过滤装置的顶端或底端相连，能够增加液体腔室布置位置的灵活性。在一些实施例中，液体腔室与过滤装置分离设置并且包括多个腔体，每个腔体分别与正压泵和负压泵流体连通，并且每个腔体分别与过滤装置连通，这样，正压泵在向部分腔体输送正压的同时，负压泵能够向另一部分腔体输送负压，提高溶液在过滤装置和生物反应器之间的过滤效率。在一些实施例中，多个生物过滤系统可以和同一个生物反应器相连，提高生物反应器内的溶液的过滤效率。
32.图1a和图1b是根据本说明书的实施例一所示的示例性生物过滤系统的示意图。
33.参见图1a和图1b，本说明书的实施例一提供一种生物过滤系统10，该生物过滤系统10用于连接生物反应器50，并驱动生物反应器50内的溶液在生物过滤系统10和生物反应器50之间循环/往复流动，以过滤生物反应器50内的溶液。在一些实施例中，生物反应器50可以是盛放或处理需要过滤的反应液的容器。
34.在实施例一中，该生物过滤系统10可以包括过滤装置101、液体腔室102、正压泵103和负压泵104等组件。
35.在一些实施例中，过滤装置101是指能够基于溶液中的某些成分的物理和/或化学特性进行选择性分离的装置，例如过滤装置101可以是生物膜过滤装置101、中空纤维柱过滤装置101等各种类型的过滤装置101，本说明书对此不作限制。在一些实施例中，过滤装置101具有顶端1011和底端1012，其中顶端1011和底端1012是基于过滤装置101惯常使用的方位定义的，例如过滤装置101通常竖直放置，则顶端1011可以是过滤装置101的上端，底端
1012可以是过滤装置101的下端，但过滤装置101也可以朝向任何合适的方位放置，其顶端1011和底端1012也可以随其方位而适应性旋转调整。
36.在一些实施例中，过滤装置101可以包括反应液端口1013、滞留液端口1014和渗透液端口1015，反应液从反应液端口1013进入过滤装置101，经过过滤装置101内部过滤后形成滞留液和渗透液，滞留液从滞留液端口1014排出过滤装置101或者滞留液返回反应液端口1013排出过滤装置101，渗透液从渗透液端口1015排出过滤装置101。在一些实施例中，反应液端口1013可以位于过滤装置101的底端1012，滞留液端口1014可以位于过滤装置101的顶端1011，渗透液端口1015可以位于过滤装置101的侧面。
37.在实施例一中，过滤装置101的底端1012用于与生物反应器50流体连通，进一步地，过滤装置101底端1012的反应液端口1013与生物反应器50流体连通，使得生物反应器50内的溶液能够从反应液端口1013流入过滤装置101。其中，流体连通是指允许流体在过滤装置101和生物反应器50之间流动的联接或连接，包括但不限于管道相连、接口相连或直接连通等连接形式。本说明书下文所称的流体连通与此处定义类似，对此下文不再赘述。
38.在一些实施例中，液体腔室102可以是用于缓存溶液的容器，或者可以是为过滤装置101流出的溶液提供缓冲空间的腔室。在一些实施例中，液体腔室102可以与过滤装置101集成为一体结构，例如参见实施例一提供的生物过滤系统10。在一些实施例中，液体腔室102可以与过滤装置101分体设计，例如参见实施例二至实施例四提供的生物过滤系统10。
39.在实施例一中，液体腔室102可以与过滤装置101集成为一体结构。在一些实施例中，过滤装置101包括过滤部1016和缓存部1017，过滤部1016可以靠近反应液端口1013所处的一端，即过滤部1016靠近过滤装置101的底端1012，缓存部1017可以靠近滞留液端口1014所处的一端，即缓存部1017靠近过滤装置101的顶端1011。在一些实施例中，过滤部1016设置有过滤膜或中空纤维柱等滤芯元件。在一些实施例中，缓存部1017构造为中空腔室以形成液体腔室102，即液体腔室102和缓存部1017集成为一体结构。在一些实施例中，在过滤装置101的高度方向上，缓存部1017的高度和过滤部1016的高度之比可以为1/2、2/3、3/4等，本说明书对此不作限制。
40.在一些实施例中，缓存部1017与过滤部1016直接连通，即缓存部1017与过滤部1016相邻布置且不通过其他元件实现连通，滤芯元件的出口可以是缓存部1017的入口。在一些实施例中，缓存部1017与过滤部1016可以为中间通过间隔件相互隔开的一体成型结构。在一些实施例中，缓存部1017可以缓存溶液，即过滤部1016内的溶液进入缓存部1017后，可以在缓存部1017累积到一定体积后再返回缓存部1017的底部并进入过滤部1016，再从过滤部1016的底部排出过滤装置101。在一些实施例中，缓存部1017可以为溶液提供缓冲空间，即溶液到达滤芯元件的顶部后，溶液到达过滤部1016顶部后进入缓存部1017，缓存部1017可以避免溶液流入其他元件(例如下文提及的气体净化器113)中，以及可以使溶液能完全浸没过滤部1016，使过滤更充分。
41.液体腔室102集成设计在过滤装置101的内部使得设计更紧凑，不仅可以简化生物过滤系统10的结构，还可以减小过滤装置101和液体腔室102占用的空间体积。并且，液体腔室102与过滤部1016直接连通，溶液经由过滤部1016之后无障碍流入液体腔室102，减小了流体的阻力，有利于降低生物过滤系统10的动力损耗。
42.在一些实施例中，生物过滤系统10的动力可以通过正压泵103和负压泵104提供。
其中，正压泵103与液体腔室102(即缓存部1017)流体连通，例如通过管道连通等流体连通方式。在一些实施例中，正压泵103能够将气体泵送至液体腔室102，通过泵送气体向液体腔室102内的溶液提供正压，从而驱动溶液由液体腔室102向生物反应器50流动。
43.在一些实施例中，负压泵104与液体腔室102(即缓存部1017)流体连通，例如通过管道连通等流体连通方式。在一些实施例中，负压泵104能够将液体腔室102内的气体抽吸出来，通过抽吸气体向液体腔室102内的溶液提供负压，从而驱动溶液由生物反应器50向液体腔室102流动。
44.在实施例一中，过滤装置101顶部的滞留液端口1014与缓存部1017导通，正压泵103和负压泵104可以通过三通管道与该滞留液端口1014相连。在一些实施例中，三通管道包括干路1051、正压支路1052和负压支路1053，干路1051的一端与滞留液端口1014相连，正压支路1052的一端与正压泵103相连，负压支路1053的一端与负压泵104相连。
45.在一些实施例中，可以根据使用具体情况单独控制正压泵103和负压泵104。例如在一些应用场景中，需要驱动溶液从生物反应器50缓慢流动至过滤装置101，然后需要驱动溶液从过滤装置101快速流动至生物反应器50，可以单独设置正压泵103和负压泵104的功率，根据需要在不同阶段对液体腔室102提供不同的压力值。再例如在一些应用场景中，对于具有多个腔体的生物过滤系统(具体可参见实施例四)，对于需要正压的腔体和需要负压的腔体，可以根据需要分别设置正压泵103和负压泵104的功率，对不同的腔体提供不同的压力值。通过设置正压泵103和负压泵104来分别向液体腔室102施加正压和负压，以驱动溶液在生物过滤系统10和生物反应器50之间的流动，正压泵103和负压泵104在运行时互不影响，且两者的运行时间和功率可以单独控制，提高了控制灵活性。并且，负压泵103和正压泵104作为动力源，能快速在液体腔室内建立压力，且压力稳定。
46.在一些实施例中，过滤装置101和生物反应器50之间可以通过管道连通。在实施例一中，过滤装置101的底端1012的反应液端口1013通过管道与生物反应器50连通，过滤装置101可以通过一根管道与生物反应器50连通，也可以通过两根管道与生物反应器50连通。
47.在一些实施例中，参见图1a，生物过滤系统10可以包括第一管道106，过滤装置101的底端1012通过第一管道106与生物反应器50相连。在一些实施例中，正压泵103运行时，过滤装置101内的溶液能够沿第一管道106流动至生物反应器50，负压泵104运行时，生物反应器50内的溶液能够沿第一管道106流动至过滤装置101，即溶液沿第一管道106作往复流动。
48.在一些实施例中，参见图1b，生物过滤系统10可以包括第二管道107和第三管道108，过滤装置101的底端1012通过第二管道107和第三管道108与生物反应器50相连。在一些实施例中，正压泵103运行时，过滤装置101内的溶液能够沿第二管道107流动至生物反应器50，负压泵104运行时，生物反应器50内的溶液能够沿第三管道108流动至过滤装置101，即溶液沿第二管道107和第三管道108做循环流动。
49.在一些实施例中，第二管道107上设置有第一单向阀109，以使过滤装置101内的溶液(通过第二管道107)单向流动至生物反应器50，第三管道108上设置有第二单向阀110，以使生物反应器50内的溶液(通过第三管道108)单向流动至过滤装置101。这样，第一单向阀109和第二单向阀110可以控制溶液的循环流向，无需控制器参与溶液的流向控制，简化了控制策略。
50.在一些实施例中，液体腔室102可以是用于缓存溶液的容器，生物过滤系统10还包
括用于检测液体腔室102内的液位信息的第一传感器111和第二传感器112，以方便判断液体腔室102内的溶液的量。在一些实施例中，液位信息可以是溶液在液体腔室102内的高度位置信息。在一些实施例中，第一传感器111和第二传感器112包括但不限于接触式液位传感器和非接触式液位传感器等多种型号的传感器。
51.在一些实施例中，第一传感器111可以与液体腔室102的顶部以预设间隔布置，第一传感器111的位置用于确定液体腔室102内允许的高液位线。其中，预设间隔是指第一传感器111到液体腔室102的顶部的高度距离，例如预设间隔可以是液体腔室102整个高度的1/2、1/3或1/4等，在此不作限制。在一些实施例中，第一传感器111与液体腔室102的顶部之间的空间可以为溶液提供缓冲，避免溶液从液体腔室102的顶部溢出至正压支路1052和负压支路1053。
52.在一些实施例中，第二传感器112设置在液体腔室102的底部，第二传感器112的位置用于确定液体腔室102内允许的低液位线。在实施例一中，第二传感器112可以贴近过滤装置101的滤芯元件的上表面设置。在实施例三和实施例四中，第二传感器112可以设置在液体腔室10内侧的底部。通过设置第二传感器112，可以在溶液到达液体腔室102最低位置时及时控制正压泵103停止运行，能够避免气体或气泡进入过滤装置101的过滤部1016而影响过滤装置101的过滤效果。
53.在实施例一中，在负压泵104的作用下，生物反应器50内的溶液逐渐流入过滤装置101，液体腔室102内的溶液液位逐渐上升，直到第一传感器111检测到液位信号时，说明溶液到达高液位线，此时停止负压泵104运行。在一些实施例中，在正压泵103的作用下，过滤装置101内的溶液逐渐流入生物反应器50，液体腔室102内的溶液液位逐渐下降，直到第二传感器112检测到液位信号时，说明溶液到达低液位线，此时停止正压泵103运行。通过第一传感器111和第二传感器112可以更精准的控制正压泵103和负压泵104的运行策略，提高溶液在过滤装置101和生物反应器50之间循环/往复流动的效率。
54.在一些实施例中，生物过滤系统10还包括气体净化器113，气体净化器113用于过滤进出液体腔室102的气体。在一些实施例中，气体净化器113可以是无菌过滤器，主要过滤气体中的杂质、细菌等污物。在一些实施例中，正压泵103泵送的气体流经气体净化器113再进入液体腔室102，防止液体腔室102内的溶液污染；负压泵104从液体腔室102抽出的气体经过气体过滤器，使负压支路1053内的气体得以净化，这样，当正压泵103工作时，即使负压支路1053内残余的气体返回液体腔室102也不会污染溶液。
55.在一些实施例中，气体净化器113为两个，其中一个气体净化器113设置在连接正压泵103的正压支路1052上，另一个气体净化器113设置在连接负压泵104的负压支路1053上。在一些实施例中，气体净化器113为一个，该气体净化器113设置在连接液体腔室102的干路1051上。
56.在一些实施例中，生物反应器50和过滤装置101内的溶液通常需要维持在恒定的温度范围内，例如，某些生物细胞反应溶液可以维持在37
°
左右。液体腔室102内的气体在较高的温度下含有大量水分，该水分含量大的气体经过气体净化器113时容易打湿气体净化器113的滤芯，导致气体净化器113失效。基于此，在一些实施例中，生物过滤系统10还包括冷却装置114，该冷却装置114可以对应液体腔室102设置，用于冷却进入气体净化器113的气体，使气体中的水分部分凝结成冷凝水以降低气体的水分含量。
57.在实施例一中，冷却装置114可以设置在缓冲部的外表面，并且设置在第一传感器111和液体腔室102的顶部之间的区域。在一些实施例中，冷却装置114可以是散热片或冷凝片，散热片或冷凝片可以加快气体与外界的热量交换，使气体内的部分水分凝结成冷凝水返回至液体腔室102的溶液中。
58.在一些实施例中，生物过滤系统10还包括加热装置115，加热装置115对应气体净化器113和/或液体腔室102设置。在一些实施例中，加热装置115对应气体净化器113设置，避免气体净化器113内的气体中的水分凝结打湿滤芯。在一些实施例中，加热装置115对应液体腔室102设置，例如加热装置115可以对应液体腔室102位于第一传感器111和第二传感器112之间的部分设置，用于维持液体腔室102内的溶液的温度。在一些实施例中，加热装置115既对应气体净化器113设置，又对应液体腔室102设置。
59.在一些实施例中，液体腔室102外侧可以仅设置加热装置115，而不设置冷凝装置，换言之，加热装置115可以对应整个液体腔室102设置。在一些实施例中，加热装置115可以为一个，液体腔室102和气体净化器113同时处于同一个加热装置115的热量辐射范围内。
60.在一些实施例中，在液体腔室102处设置冷却装置114，以及在气体净化器113处设置加热装置115，则冷却装置114首先对液体腔室102中的气体进行冷却，使气体的湿度增大甚至饱和以析出冷凝水，从而减小气体中的水分含量。接着，气体进入气体净化器113后，加热装置115对气体加热，使气体的湿度减小，避免打湿气体净化器113的滤芯。
61.在一些实施例中，加热装置115可以为暖风设备，该暖风设备能够将热风吹向气体净化器113和/或液体腔室102。在一些实施例中，加热装置115可以是加热丝，该加热丝通过保温介质(如保温棉、保温泡沫等)包覆在气体净化器113和/或液体腔室102的外表面，为气体净化器113和/或液体腔室102提供热量。
62.在一些实施例中，生物过滤系统10还包括储液盒116，储液盒116设置在气体净化器113与负压泵104之间的流路上，储液盒116用于收集冷凝水。在一些实施例中，从气体净化器113流出的气体在管道中冷却而形成冷凝水，储液盒116能够收集该冷凝水并将冷凝水汇聚在储液盒116的底部，防止冷凝水回流到气体净化器113。
63.在一些实施例中，储液盒116包括顶部端口和底部端口，顶部端口通过管道与液体腔室102流体连通，底部端口通过管道与负压泵104流体连通。在一些实施例中，负压支路1053上未设置空气净化器，储液盒116的顶部端口和液体腔室102直接连通。在一些实施例中，储液盒116的顶部端口与液体腔室102之间还设置空气净化器，储液盒116的顶部端口经由空气净化器与液体腔室102连通。冷凝水从顶部端口进入储液盒116并汇聚在储液盒116的底部，并且，在负压泵104的作用下冷凝水被持续抽吸到外界排出，防止冷凝水积满储液盒116。
64.在一些实施例中，加热装置115也可以对应储液盒116设置，负压泵104能够将大部分冷凝水抽吸到外界，当负压泵104停止工作时，加热装置115可以对储液盒116内剩余的冷凝水和气体进行加热，使其保持高温状态，避免冷凝水从气体析出，从而降低冷凝水的量。在一些实施例中，储液盒116、气体净化器113和液体腔室102可以同时处于同一个加热装置115的热量辐射范围内。在一些实施例中，储液盒116和气体净化器113同时处于同一个加热装置115的热量辐射范围内，液体腔室102对应第一传感器111和第二传感器112之间的部分处于另一个加热装置115的热量辐射范围内，液体腔室102的顶部到第一传感器111之间的
部分处于冷却装置114的辐射范围内。
65.在一些实施例中，生物过滤系统10还包括止回阀117，止回阀117设置在气体净化器113与负压泵104之间的流路上，止回阀117允许气体、冷凝水等流体从气体净化器113单向流动至负压泵104，防止冷凝水回流至气体净化器113内。在一些实施例中，止回阀117可以设置在气体净化器113和储液盒116之间。在一些实施例中，止回阀117可以设置在储液盒116和负压泵104之间。
66.在一些实施例中，生物过滤系统10还包括第一调压装置118和第二调压装置119。通过第一调压装置118和第二调压装置119可以控制溶液在液体腔室102和生物反应器50之间流动的速度。
67.在一些实施例中，第一调压装置118设置在正压泵103出口处，用于调节正压泵103的泵送气体压力。在一些实施例中，当第一调压装置118调高正压泵103泵送气体的压力时，会加快溶液从液体腔室102流动到生物反应器50的速度。在一些实施例中，当第一调压装置118调低正压泵103泵送气体的压力时，会减缓溶液从液体腔室102流动到生物反应器50的速度。
68.在一些实施例中，第二调压装置119设置在负压泵104出口处，用于调节负压泵104的抽吸气体压力。在一些实施例中，当第二调压装置119调高负压泵104抽吸气体的压力时，会加快溶液从生物反应器50流动到液体腔室102的速度。在一些实施例中，当第二调压装置119调低负压泵104抽吸气体的压力时，会减缓溶液从生物反应器50流动到液体腔室102的速度。
69.在一些实施例中，在负压支路1053和正压支路1052上还分别设置有电磁阀123。当正压泵103运行时，正压支路1052上的电磁阀123开启，负压支路1053上的电磁阀123关闭；当负压泵104运行时，负压支路1053上的电磁阀123开启，正压支路1052上的电磁阀123关闭。通过设置电磁阀123，可以根据正压泵103和负压泵104的泵送状态及时切断和连接正压支路1052和负压支路1053，可以更精准的控制液体腔室102内的溶液上升或下降。
70.在一些实施例中，生物过滤系统10还包括泄压旁路120，泄压旁路120设置在液体腔室102与正压泵103和/或负压泵104之间的流路上，用于泄放生物过滤系统10内的气体压力。
71.在一些实施例中，当第一传感器111或第二传感器112检测到液位信息后，正压泵103或负压泵104停止运行，由于液体腔室102内依然存在正压或负压，因此溶液会沿原流向继续流动。为了能使液体腔室102内的溶液在高液位线和低液位线快速停止，正压泵103或负压泵104停止运行后，可以开启泄压旁路120，将液体腔室102与外界导通，使液体腔室102内的气体与外界气压平衡，从而使溶液能够在高液位线或低液位线快速停止。在一些实施例中，泄压旁路120开启后，液体腔室102内部的正压和负压可以在极短时间内(例如1秒、2秒、5秒等)与大气压达到平衡，从而使溶液的液位线快速停止。
72.在一些实施例中，泄压旁路120可以包括旁路管道和泄压阀，泄压阀的一端与外界导通，另一端通过旁路管道与液体腔室102导通。当开启泄压阀时，液体腔室102内的气体的正压力会从泄压阀释放，或者外界气体能够快速补足液体腔室102内的气体的负压，使气体与外界气压平衡。当关闭泄压阀时，液体腔室102内的压力由调压装置来调节。
73.在一些实施例中，过滤装置101设置有渗透液端口1015，生物过滤系统10还包括收
集容器121，渗透液端口1015与收集容器121相连，收集容器121用于收集和盛放渗透液。
74.在一些实施例中，生物过滤系统10还包括流量控制装置122，流量控制装置122设置在收集容器121和过滤装置101之间，用于控制过滤装置101中的溶液流向收集容器121的流动速度，该流动速度可以是过滤装置101内的渗透液的排出速度，通过调节该流动速度，即调节渗透液的排出速度，从而调节过滤装置101的过滤渗透速度。通过设置流量控制装置122，可以根据不同成分的溶液和/或不同的过滤要求，控制适宜的渗透速度，提高过滤效果。
75.在一些实施例中，流量控制装置122可以是蠕动泵，通过调节蠕动泵的功率来调节过滤装置101中的溶液流向收集容器121的流动速度。
76.在一些实施例中，生物过滤系统10还包括至少一个压力传感器124，用于检测溶液和/或气体的压力信号。在一些实施例中，压力传感器124检测到生物过滤系统10的压力信号可以与预设压力阈值比较，基于比较结果判断生物过滤系统10内是否存在堵塞，为用户提供预警信息。
77.在实施例一中，参见图1a和图1b，压力传感器124设置在液体腔室102与正压泵103和/或负压泵104之间的流路上，以检测正压支路1052和负压支路1053上的压力，即在正压支路1052和负压支路1053上可以分别设置压力传感器124。在一些实施例中，在正压支路1052上，压力传感器124可以设置在电磁阀123和第一调压装置118之间，在负压支路1053上，压力传感器124可以设置在电磁阀123和第二调压装置119之间。在一些实施例中，当正压支路1052或负压支路1053的电磁阀123开启时，第一调压装置118和第二调压装置119可以根据压力传感器124反馈的压力值进行更精准的调压。在一些实施例中，若压力传感器124检测到压力过大，则可以判断液体腔室102和正压泵103或负压泵104之间存在堵塞。
78.在一些实施例中，压力传感器124可以设置在过滤装置101和收集容器121之间，例如，压力传感器124可以设置在流量控制装置122和过滤装置101之间。在一些实施例中，若压力传感器124检测到压力过大，则说明流量控制装置122和过滤装置101之间存在堵塞；若压力传感器124检测到压力过小，则说明过滤装置101的滤芯元件存在堵塞。
79.在一些实施例中，压力传感器124还可以设置在过滤装置101和生物反应器之间，例如压力传感器124设置在如图1a中的第一管道106上，或者压力传感器124设置在如图1b中的第二管道107和第三管道108上。若压力传感器124检测到压力过大，则说明该压力传感器124对应的管道上存在堵塞情况。
80.图2a至图2b是根据本说明书的实施例二所示的示例性生物过滤系统的示意图。
81.参见图2a和图2b，本说明书实施例二还提供一种生物过滤系统20，首先需要说明的是，实施例二中的大部分结构可以参见图1a和图1b中所示的生物过滤系统10及其相关描述，在下文中将主要对实施例二相对于实施例一的不同部分进行描述，对于相同的结构不再赘述。
82.本说明书实施例二中的液体腔室202设置在过滤装置101的外部。在一些实施例中，液体腔室202包括单个腔体，该腔体与过滤装置101的顶端1011直接对接。其中，直接对接是指两个部件不借助其他结构而直接相连，例如液体腔室202的接口和过滤装置101的滞留液端口1014直接相连。
83.在一些实施例中，液体腔室202包括第一接口2021和第二接口2022，第一接口2021
设置在腔体的顶端1011，第二接口2022设置在腔体的底端1012。在一些实施例中，第一接口2021与正压泵103和负压泵104流体连通，例如通过三通管道连通，具体可参见图1a和图1b及其相关描述。在一些实施例中，第二接口2022与过滤装置101直接相连，即第二接口2022可以与过滤装置101的滞留液端口1014直接相连。液体腔室202与过滤装置101直接相连，可以减少管道的数量，从而减小溶液的流体阻力。
84.在一些实施例中，液体腔室202可以是用于缓存溶液的容器，其内部可以设置第一传感器111和第二传感器112以检测液体腔室202内的液位信息，具体可参见图1a和图1b及其相关描述。
85.在一些实施例中，液体腔室202可以是为过滤装置101流出的溶液提供缓冲空间的腔室，即溶液到达过滤装置101的顶部后，溶液在惯性的作用下进入液体腔室202，液体腔室202为溶液提供缓冲空间，可以避免溶液流入气体净化器113等元件中。在一些实施例中，溶液主要在过滤装置101和生物反应器50之间循环，并无液体长期缓存在液体腔室202中，因此可以有效降低溶液在生物反应器50和过滤装置101外部的循环量。
86.参见图2a和图2b，在一些实施例中，液体腔室202作为溶液的缓冲空间，溶液主要在过滤装置101和生物反应器50两者之间循环，负压泵104使溶液从生物反应器50流入过滤装置101，直到过滤装置101充满，正压泵103使溶液从过滤装置101流入生物反应器50，直到过滤装置101排空。生物过滤系统20还包括用于检测过滤装置101内的液位信息的第三传感器203和第四传感器204，第三传感器203设置在过滤装置101的反应液端口1013处，第四传感器204设置在过滤装置101的滞留液端口1014处。在一些实施例中，第三传感器203和第四传感器204包括但不限于接触式液位传感器和非接触式液位传感器等多种型号的传感器。
87.在一些实施例中，第三传感器203可以在生物过滤系统刚开始工作时检测溶液是否顺利进入过滤装置，第四传感器204可以在生物过滤系统刚开始工作时检测溶液是否充满过滤装置。
88.在一些实施例中，当正压泵103运行时，气体经由液体腔室202向过滤装置101内的溶液施加正压，过滤装置101内的溶液向生物反应器50流动，当过滤装置101内的液位下降到第三传感器203的位置时，触发第三传感器203响应，此时停止正压泵103的运行。
89.在一些实施例中，当负压泵104运行时，过滤装置101内的气体被抽出以提供负压，生物反应器50内的溶液向过滤装置101流动，当过滤装置101内的液位上升到第四传感器204的位置时，触发第四传感器204响应，此时停止负压泵104运行，液体腔室202为到达第四传感器204位置的溶液提供缓冲作用。
90.在一些实施例中，生物过滤系统20也可以设置有气体净化器113，用于净化进出液体腔室202的气体。在一些实施例中，参见图2a所示，气体净化器113可以是两个，分别设置在正压支路1052和负压支路1053上。通过设置两个气体净化器113可以更精准过滤正压支路和负压支路的气体，并且可以根据过滤效果要求设置不同类型的气体净化器。在一些实施例中，参见图2b所示，气体净化器113可以是一个，设置在连接液体腔室202的干路1051上，通过设置一个气体净化器113，可以节约成本，简化生物过滤系统中的元件数量。
91.在一些实施例中，为了降低进入气体净化器113内的气体的水分含量，冷却装置114可以设置在液体腔室202周围，使液体腔室202内气体的水分凝结为冷凝水。在一些实施例中，冷却装置114可以设置在液体腔室202的上半部，避免影响缓冲到液体腔室202下半部
的溶液的温度。关于气体净化器113和冷却装置114的其他描述具体可参见图1a和图1b及其相关描述。
92.在一些实施例中，参见图2a，负压支路1053上可以设置储液盒116与止回阀117，用于收集冷凝水并防止冷凝水回流至气体净化器113中，关于储液盒116与止回阀117的其他描述具体可参见图1a和图1b及其相关描述。在一些实施例中，参见图2b，负压支路1053上也可以取消设置储液盒116与止回阀117，以简化整体结构。
93.在一些实施例中，为了维持过滤装置101内的溶液的温度，防止溶液进入液体腔室202冷却而影响过滤效果，液体腔室202的外表面还可以设置加热装置115，该加热装置115对应液体腔室202的下半部，可以为缓冲到液体腔室202的下半部的溶液提供热量。关于加热装置115的其他描述具体可参见图1a和图1b及其相关描述。
94.在一些实施例中，参见图2a，过滤装置101和生物反应器50可以通过第一管道106相连。在一些实施例中，参见图2b，过滤装置101和生物反应器50可以通过第二管道107和第三管道108相连。过滤装置101和生物反应器50之间的连接方式可以参见图1a和图1b及其相关描述。
95.图3a至图3d是根据本说明书的实施例三所示的示例性生物过滤系统的示意图。
96.参见图3a至图3d，本说明书实施例三还提供一种生物过滤系统30，首先需要说明的是，实施例三中的大部分结构可以参见图1a至图2b中所示的生物过滤系统及其相关描述，在下文中将主要对实施例三相对于实施例一和实施例二的不同部分，对于相同的结构不再赘述。
97.本说明书的实施例三中的液体腔室302与过滤装置101分离设置，并通过管道流体连通，能够增加液体腔室302布置位置的灵活性。在一些实施例中，液体腔室302包括单个腔体，腔体通过管道与过滤装置101的顶端1011或底端1012相连。在一些实施例中，参见图3a、图3b和图3d，液体腔室302通过管道与过滤装置101顶端1011的滞留液端口1014相连。在一些实施例中，参见图3c，液体腔室302通过管道与过滤装置101底端1012的反应液端口1013相连。
98.在一些实施例中，过滤装置101的顶端1011和底端1012中的其中一者用于与生物反应器50流体连通，以过滤生物反应器50内的溶液。参见图3a、图3b和图3d，生物反应器50通过管道与过滤装置101底端1012的反应液端口1013相连。在一些实施例中，参见图3c，生物反应器50通过管道与过滤装置101顶端1011的滞留液端口1014相连。在一些实施例中，参见图3c和3d，液体腔室302和生物反应器50之间还通过管道相连。
99.在实施例三中，参见图3a，过滤装置101底端1012的反应液端口1013可以通过第一管道106与生物反应器50相连。正压泵103和负压泵104用于驱动溶液通过第一管道106在过滤装置101和生物反应器50之间做往复流动。关于第一管道106的更多特征可以参见图1a及其相关描述。
100.参见图3b，过滤装置101底端1012的反应液端口1013可以通过第二管道107和第三管道108与生物反应器50相连。正压泵103用于驱动溶液通过第二管道107由过滤装置101流动至生物反应器50，负压泵104用于驱动溶液通过第三管道108由生物反应器50流动至过滤装置101。关于第二管道107和第三管道108的更多特征可以参见图1b及其相关描述。
101.在一些实施例中，生物过滤系统30包括第四管道125、第五管道126和第六管道
127，过滤装置101的顶端1011和底端1012中的其中一者通过第四管道125与腔体相连，过滤装置101的顶端1011和底端1012中的另一者通过第五管道126与生物反应器50相连，腔体通过第六管道127与生物反应器50相连。通过第四管道125、第五管道126和第六管道127将过滤装置101、生物反应器50和液体腔室302三者连接形成回路，正压泵103和负压泵104驱动溶液在该回路中循环流动，这种连接方式使得溶液在过滤装置101内单向流动，实现持续不断的过滤，提高过滤效率。
102.在一些实施例中，参见图3c，过滤装置101的底端1012与液体腔室302通过第四管道125相连，即过滤装置101的反应液端口1013与液体腔室302相连；过滤装置101的顶端1011与生物反应器50通过第五管道126相连，即过滤装置101的滞留液端口1014与生物反应器50相连；液体腔室302通过第六管道127与生物反应器50相连。
103.在一些实施例中，正压泵103用于驱动腔体内的溶液经由过滤装置101流动至生物反应器50，负压泵104用于驱动生物反应器50内的溶液流动至腔体，以使溶液依次沿过滤装置101、生物反应器50和液体腔室302循环流动。
104.在一些实施例中，第四管道125、第五管道126和第六管道127上分别设置有单向阀，其中，第四管道125的单向阀用于使液体腔室302内的溶液单向流动至过滤装置101，第五管道126的单向阀用于使过滤装置101内的溶液单向流动至生物反应器50，第六管道127的单向阀用于使生物反应器50内的溶液单向流动至液体腔室302。通过设置单向阀可以避免溶液在流动方向上出现回流。
105.在一些实施例中，参见图3d，过滤装置101的顶端1011与液体腔室302通过第四管道125相连，即过滤装置101的滞留液端口1014与液体腔室302相连；过滤装置101的底端1012与生物反应器50通过第五管道126相连，即过滤装置101的反应液端口1013与生物反应器50相连；液体腔室302通过第六管道127与生物反应器50相连。
106.在一些实施例中，正压泵103用于驱动腔体内的溶液流动至生物反应器50，负压泵104用于驱动生物反应器50内的溶液经由过滤装置101流动至腔体，以形成循环回路，以使溶液依次在液体腔室302、生物反应器50和过滤装置101之间循环流动。
107.在一些实施例中，第四管道125、第五管道126和第六管道127上分别设置有单向阀，其中，第四管道125的单向阀用于使过滤装置101内的溶液单向流动至液体腔室302，第五管道126的单向阀用于使生物反应器50内的溶液单向流动至过滤装置101第六管道127的单向阀用于使液体腔室302内的溶液单向流动至生物反应器50。
108.参见图3c和图3d所示，第四管道125、第五管道126和第六管道127的连接方式使得溶液在过滤装置101、生物反应器50和液体腔室302三者之间具有相反的流向，可以根据溶液的性质选用具有不同流向的生物过滤系统。例如对于图3c中的方案，溶液从生物反应器50中流出后先进入液体腔室302，可以使溶液在液体腔室302内缓存和静置一段时间，这样可以减少气泡进入过滤装置101内。再例如对于图3d中的方案，溶液从生物反应器50直接流入过滤装置101进行过滤，从过滤装置101流出的溶液可以在液体腔室302内缓存和静置一段时间再进入生物反应器50，这样可以减少气泡进入生物反应器50内。
109.在一些实施例中，液体腔室302内还设置有第一传感器111和第二传感器112，第一传感器111用于检测液体腔室302内溶液是否到达高液位线，第二传感器112用于检测液体腔室302内溶液是否到达低液位线。
110.在一些实施例中，生物过滤系统30还包括至少一个压力传感器124。在一些实施例中，参见图3a至图3d，压力传感器124可以设置在过滤装置101与液体腔室302之间的流路上，以检测两者之间是否存在堵塞。在一些实施例中，压力传感器124设置在过滤装置101与生物反应器50之间的流路上，以检测两者之间是否存在堵塞。在一些实施例中，参见图3c和图3d，压力传感器124可以设置在生物反应器50与液体腔室302之间的流路上，以检测两者之间是否存在堵塞。有关压力传感器124的其他特征以及其他布置方式可以参见图1a和图1b及其相关描述。
111.在一些实施例中，上述流路均可以都设置压力传感器124。在一些实施例中，上述流路中的部分流路设置压力传感器124，其余部分不设置压力传感器124。本说明书实施例对此不作限制。
112.图4a至图4c是根据本说明书的实施例四所示的示例性生物过滤系统的示意图。
113.参见图4a和图4c，本说明书实施例四还提供一种生物过滤系统40，首先需要说明的是，实施例四中的大部分结构可以参见图1a至图3d中所示的生物过滤系统及其相关描述，在下文中将主要对实施例四相对于实施例一的不同部分进行描述，对于相同的结构不再赘述。在不矛盾的前提下，实施例四中的部分特征也可以应用于实施例一至实施例三中的生物过滤系统，例如实施例四中的负压缓冲腔、流量传感器等结构可以应用于实施例一至实施例三中的生物过滤系统。
114.本说明书实施例四中的液体腔室402与过滤装置101分离设置并且包括多个腔体，每个腔体分别与正压泵103或负压泵104流体连通，并且每个腔体分别与过滤装置101连通。在一些实施例中，正压泵103在向部分腔体输送正压的同时，负压泵104向另一部分腔体输送负压，提高溶液在过滤装置101和生物反应器50之间的过滤效率。在一些实施例中，腔体的数量可以是2～10个，例如可以是2个、3个、4个、6个等，本说明书对此不作限制。
115.在一些实施例中，正压泵103可以通过第一多通管道1054与多个腔体流体连通。在一些实施例中，第一多通管道1054包括第一干路和多个第一分支，第一干路的一端与正压泵103相连，多个第一分支分别与多个腔体一一对应相连。在一些实施例中，每个第一分支上分别设置有电磁阀123，电磁阀123用于分别控制每个第一分支的导通和关闭。
116.在一些实施例中，负压泵104可以通过第二多通管道1055与多个腔体流体连通。在一些实施例中，第二多通管道1055包括第二干路和多个第二分支，第二干路的一端与正压泵103相连，多个第二分支分别与多个腔体一一对应相连。在一些实施例中，每个第二分支上分别设置有电磁阀123，电磁阀123用于分别控制每个第二分支的导通和关闭。
117.在一些实施例中，每个腔体分别通过管道与过滤装置101的顶端1011或底端1012相连，例如可以通过多通管道将多个腔体连接至过滤装置101。在一些实施例中，生物过滤系统40包括第四管道125、第五管道126和第六管道127，第四管道125连接在液体腔室402和过滤装置101之间，第五管道126连接在生物反应器50和过滤装置101之间，第六管道127连接在生物反应器50和液体腔室402之间，其中，第四管道125和第六管道127可以是能够分别连通每个腔体的多通管道。
118.在一些实施例中，参见图4a，液体腔室402通过第四管道125与过滤装置101底端1012的反应液端口1013相连，过滤装置101顶部的滞留液端口1014通过第五管道126与生物反应器50相连，生物反应器50通过第六管道127与液体腔室402相连。
119.在一些实施例中，在第四管道125、第五管道126和第六管道127上还分别设置有单向阀，其中，第四管道125的单向阀用于使液体腔室402内的溶液单向流动至过滤装置101，第五管道126的单向阀用于使过滤装置101内的溶液单向流动至生物反应器50，第六管道127的单向阀用于使生物反应器50内的溶液单向流动至液体腔室402。
120.在一些实施例中，以具有两个腔体的液体腔室402为例来说明溶液在生物过滤系统40和生物反应器50之间的循环过程。该液体腔室402包括第一腔体和第二腔体，生物过滤系统40工作时，负压泵104向第一腔体提供负压，驱动生物反应器50内的溶液流向第一腔体，正压泵103与负压泵104同时工作，正压泵103向第二腔体提供正压，驱动第二腔体内的溶液流动至过滤装置101，并经由过滤装置101过滤后流动至生物反应器50。当第一腔体内的溶液到达第一传感器111处，第二腔体内的溶液到达第二传感器112处时，负压泵104向第二腔体提供负压，驱动生物反应器50内的溶液流向第二腔体，正压泵103向第一腔体提供正压，驱动第一腔体内的溶液流动至过滤装置101，并经由过滤装置101过滤后流动至生物反应器50。生物过滤系统40内的溶液按照这样的规律不断循环流动。
121.在一些实施例中，参见图4b，液体腔室402通过第四管道125与过滤装置101顶端1011的滞留液端口1014相连，过滤装置101底端1012的反应液端口1013通过第五管道126与过滤装置101相连，生物反应器50通过第六管道127与液体腔室402相连。
122.在一些实施例中，在第四管道125、第五管道126和第六管道127上还分别设置有单向阀，其中，第四管道125的单向阀用于使过滤装置101内的溶液单向流动至液体腔室402，第五管道126的单向阀用于使生物反应器50内的溶液单向流动至过滤装置101，第六管道127的单向阀用于使液体腔室402内的溶液单向流动至生物反应器50。该方案中的溶液循环过程与图4a中的方案类似，区别仅在于溶液的流向与图4a方案中的溶液流向不同，本说明书在此不再赘述。
123.在一些实施例中，参见图4c，生物过滤系统40还包括负压缓冲腔130，负压缓冲腔130设置在负压泵104与液体腔室402的流路上。例如，负压缓冲腔130设置在第二多通管道1055的第二干路上。负压缓冲腔130构造为中空腔室，负压缓冲腔130的一侧与负压泵104通过管路连接，另一侧与液体腔室402通过管路连接。
124.在一些实施例中，负压缓冲腔130用于控制液体腔室402内的溶液的上升高度。根据图4a及其相关描述，溶液在生物过滤系统40和生物反应器50之间的循环过程中，当液体腔室402需要负压使生物反应器50内的溶液进入液体腔室402时，可以利用负压缓冲腔130控制溶液进入液体腔室402内的高度。示例地，首先，负压缓冲腔130与液体腔室402之间的流路处于非导通状态，负压缓冲腔130与负压泵104之间的流路处于导通状态，负压泵104向负压缓冲腔130提供负压，此时负压缓冲腔130能够形成负压。接着，当负压缓冲腔130内形成的负压达到预设压力值之后，负压缓冲腔130与负压泵104之间的流路切换为非导通状态。然后，当负压缓冲腔130工作时，负压缓冲腔130与液体腔室402之间的流路切换为导通状态，负压缓冲腔130内的负压向液体腔室402形成吸引，使生物反应器50内的溶液进入液体腔室402中。在此过程中，溶液进入液体腔室402的量和所能达到的高度和负压缓冲腔130内的容积及负压值相关，通过设置负压缓冲腔130内的压力值，可以控制液体腔室402内的溶液的上升高度。
125.在一些实施例中，负压缓冲腔130可以代替液体腔室402内的第一传感器111，即在
液体腔室402内不设置第一传感器111，负压缓冲腔130用于控制液体腔室402内的液位高度，从而无需第一传感器111检测液体腔室402内的液位高度。通过预先确定液体腔室402允许的溶液上升的最大高度，并基于最大高度计算负压缓冲腔130的预设压力值，通过负压泵104预先向负压缓冲腔130提供该预设压力值(或低于该预设压力值)的负压，即可保证液体腔室402内的液位达到(或不超过)该最大高度。在一些实施例中，在液体腔室402内设有第一传感器111，负压缓冲腔130可以与液体腔室402内的第一传感器111协同作用，第一传感器111检测溶液是否超过液体腔室402内的最大高度，负压缓冲腔130控制液体腔室402内的溶液的上升高度。
126.生物过滤系统40在使用过程中，生物反应器50内可能存在不稳定的正压。使用负压泵104驱动生物反应器50内的溶液流动到液体腔室402时，生物反应器50内的正压可能对整个循环回路的压力存在扰动，使溶液流速过快和/或使液体腔室402内的液位超过最大高度，从而对生物过滤系统40的安全性和可控性产生影响。在一些实施例中，通过设置负压缓冲腔130，且负压缓冲腔130工作时，负压缓冲腔130与负压泵104之间的流路为非导通状态(即封闭状态)，能够使得液位达到该最大高度后，即使正压作用于液体腔室402内的液体也较难改变液体腔室402内的液位高度。
127.在一些实施例中，负压泵104与负压缓冲腔130之间设置有第二调压装置119，第二调压装置119用于控制负压泵104对负压缓冲腔130的抽吸气体压力。在负压泵104工作过程中，第二调压装置119能够将负压泵104输出的负压调节到负压缓冲腔130所需的压力范围内。例如，负压缓冲腔130内所需的压力为100毫帕，负压泵104输出的负压为200毫帕，负压泵104向第二调压装置119输入200毫帕的负压，第二调压装置119经过自身调节功能，能够向负压缓冲腔130输入100毫帕的负压。当负压缓冲腔130内的压力达到预设压力值时，第二调压装置119切换为关闭状态，使负压泵104和负压缓冲腔130之间的流路非导通，负压泵104停止工作，负压缓冲腔130形成预设压力值的负压。
128.在一些实施例中，第二调压装置119为比例调节阀。在其他实施例中，第二调压装置119也可以是其他调节阀门，如电动调节阀、气动调节阀等。有关第二调压装置119的更多细节可以参见实施例一中的相关描述。
129.在一些实施例中，负压缓冲腔130内或者负压缓冲腔130与负压泵104之间设置有测压元件(图中未示出)，测压元件用于检测负压缓冲腔130内的压力。在一些实施例中，测压元件可以是设置在负压缓冲腔130与负压泵104之间的压力传感器124。在一些实施例中，测压元件可以是与压力传感器124不同的其他元件。在一些实施例中，测压元件可以设置在负压缓冲腔130内。
130.在一些实施例中，负压缓冲腔130与液体腔室402之间设有电磁阀123，电磁阀123用于控制负压缓冲腔130和液体腔室402之间的导通与截断。在一些实施例中，电磁阀123可以设置在第二多通管道1055的第二分支上，方便控制对应腔体与负压缓冲腔130之间的导通与截断。有关电磁阀123的更多内容可以参见实施例一中的相关描述。
131.在一些实施例中，生物过滤系统40还包括处理器，电磁阀123和测压元件分别通过有线或无线的方式与处理器信号连接，处理器用于根据测压元件的信号控制电磁阀123关闭。
132.在一些实施例中，生物过滤系统40的处理器与负压缓冲腔130、测压元件和电磁阀
123配合时，能够控制溶液进入液体腔室402内的上升高度。示例地，首先，确定液体腔室402允许的溶液上升的最大高度，并计算溶液到达该最大高度需要负压缓冲腔130向液体腔室402提供的第一负压值。接着，负压泵104向负压缓冲腔130内提供第一负压值的负压，处理器控制负压缓冲腔130与负压泵104之间的第二调压装置119关闭。然后，处理器控制负压缓冲腔130与液体腔室402之间的电磁阀123打开，负压缓冲腔130内的负压向液体腔室402形成吸引，使生物反应器50内的溶液进入液体腔室402，负压缓冲腔130内的负压值随液体腔室402的液位上升而下降。当测压元件检测到负压缓冲腔130内的负压值降到设定值时(如此时负压缓冲腔130内的负压与液体腔室402的液位达到平衡)，处理器控制电磁阀123关闭，使液体腔室402内的溶液停止上升，此时可以控制溶液上升的高度在上述最大高度处。在一些实施例中，负压泵104向负压缓冲腔130内提供的负压可以大于第一负压值，此时可以对应调整关闭电磁阀123对应的设定值，以准确控制溶液上升的高度。
133.当负压缓冲腔130和液体腔室402之间的电磁阀123打开的过程中，一般而言，负压缓冲腔130内的负压值越大，溶液进入液体腔室402的流速越快，则当负压缓冲腔130内的负压值随液位上升而下降时，溶液进入液体腔室402的流速也由高到低变化，流速的变化容易导致溶液循环不稳定。因此，在一些实施例中，负压缓冲腔130与液体腔室402之间还设有节流阀(图中未示出)，节流阀用于控制液体腔室402的溶液流向负压缓冲腔130的流速。在一些实施例中，节流阀可以控制溶液以恒定或基本恒定的速度进入液体腔室402，避免影响溶液循环的稳定性。
134.在一些实施例中，节流阀与处理器信号相连，例如通过有线或无线的方式与处理器信号相连。处理器能够向节流阀发送控制指令以调节节流阀的开度，从而调节液体腔室402的溶液流向负压缓冲腔130的流速。
135.在一些实施例中，节流阀可以设置在负压缓冲腔130与电磁阀123之间，例如节流阀可以设置在第二多通管道1055的第二干路上，方便液体腔室402的多个腔体共用一个节流阀。
136.在一些实施例中，生物反应器50和液体腔室402之间设置有流量传感器140，流量传感器140用于采集生物反应器50的溶液流向液体腔室402的流量信号，根据该流量信号可以确定溶液在生物反应器50、液体腔室402和过滤装置101形成的回路中的循环流量。
137.在一些实施例中，生物过滤系统40还包括处理器，流量传感器140与处理器信号连接，例如通过有线或无线的方式与处理器连接，流量传感器140还用于将流量信号发送至处理器。在一些实施例中，处理器可以存储有预设循环流量范围，处理器接收到流量传感器140的流量信号后，将流量信号与预设循环流量范围进行对比，若流量信号低于预设循环流量范围，则说明生物过滤系统40的循环流量过低，若流量信号在预设循环流量范围内，则说明生物过滤系统40的循环流量满足要求，若流量信号高于预设循环流量范围，则说明生物过滤系统40的循环流量过高。
138.在一些实施例中，处理器可以根据流量信号控制生物过滤系统40的溶液的流通速率。在一些实施例中，处理器根据流量信号与预设循环流量范围进行比较后，可以判断生物过滤系统40的循环流量是否满足要求。若不满足要求，处理器可以控制负压泵104和正压泵103的泵送频率来调整生物过滤系统40的溶液的流通速率，或者通过控制负压缓冲腔130的负压值以及正压泵103的压力值来调整生物过滤系统40的溶液的流通速率，从而调整生物
过滤系统40的循环流量。
139.在一些实施例中，液体腔室402包括多个腔体，每个腔体分别通过管道与顶端1011和底端1012中的另一者流体连通。即上述负压缓冲腔130和/或流量传感器140可以应用于图4a和图4b相关的两种类型的生物过滤系统40中。在一些实施例中，液体腔室可以包括2个、3个、4个或其他数量的腔体。
140.在一些实施例中，负压缓冲腔130可以应用于实施例一至实施例三的生物过滤系统中。其中，负压缓冲腔130可以设置在负压泵104和液体腔室之间，负压泵104首先使负压缓冲腔130形成负压，负压缓冲腔130内的负压达到预设压力值后，由负压缓冲腔130向液体腔室形成吸引，使生物反应器50内的溶液进入液体腔室中。通过设置负压缓冲腔130的容积和/或负压值可以控制溶液在液体腔室内上升的高度，避免溶液上升过高而从液体腔室的顶部溢出。并且，负压缓冲腔130能够平衡生物过滤系统的循环回路中的正压，减小循环回路中的压力扰动，提高生物过滤系统的安全性和可控性。
141.在一些实施例中，流量传感器140可以应用于实施例一至实施例三的生物过滤系统中。流量传感器140用于采集生物反应器50的溶液流向液体腔室的流量信号，根据该流量信号可以控制溶液在循环回路中的流通速率，从而精确的调整生物反应系统的循环效率。
142.上述实施例一至实施例四中的生物过滤系统还可以包括处理器，处理器用于与生物过滤系统中的各个组件信号相连，可以获取各个组件的信号或者向各个组件发送控制指令。具体包括：
143.在一些实施例中，处理器与第一传感器111至第四传感器204信号相连，可以获取第一传感器111至第四传感器204的液位信号，并对该液位信号进行处理。
144.在一些实施例中，处理器与正压支路和负压支路的电磁阀123相连，可以基于第一传感器111至第四传感器204反馈的液位信号，控制电磁阀123的打开和关闭。
145.在一些实施例中，处理器与正压泵103和负压泵104信号相连，可以基于第一传感器111至第四传感器204反馈的液位信号，控制正压泵103和负压泵104的启动和停止。
146.在一些实施例中，处理器与泄压旁路120的电磁阀123信号相连，可以基于正压泵103和负压泵104的切换状态，选择性地泄放液体腔室102内的正压或负压。
147.在一些实施例中，处理器与正压支路和负压支路的压力传感器124相连，用于获取压力传感器124检测的压力信号。
148.在一些实施例中，处理器与第一调压装置118和第二调压装置119信号相连，用于基于正压支路和负压支路的压力传感器124反馈的压力信号，控制第一调压装置118和第二调压装置119调节正压支路和负压支路的压力。
149.在一些实施例中，处理器与流量控制装置122信号相连，用于控制流量控制装置122调节溶液流入收集容器121的流动速度。
150.在一些实施例中，处理器与液体腔室102和过滤装置101之间的压力传感器124、与过滤装置101与生物反应器50之间的压力传感器124、与过滤装置101与收集容器121之间的压力传感器124信号相连，用于获取压力传感器124的压力信号，以判断生物过滤系统中是否存在堵塞。
151.本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)在一些实施例中，过滤装置和液体腔室一体成型，该过滤装置包括过滤部和缓存部，液体腔室集成在缓存部并与过
滤部直接连通，这样，液体腔室集成设计在过滤装置的内部使得设计更紧凑，不仅可以简化生物过滤系统的结构，还可以减小过滤装置和液体腔室占用的空间体积；(2)在一些实施例中，液体腔室包括单个腔体，该腔体与过滤装置的顶端直接对接，可以降低溶液在生物反应器和过滤装置外部的循环量；(3)在一些实施例中，液体腔室包括单个腔体，腔体通过管道与过滤装置的顶端或底端相连，能够增加液体腔室布置位置的灵活性；(4)在一些实施例中，液体腔室与过滤装置分离设置并且包括多个腔体，每个腔体分别与正压泵和负压泵流体连通，并且每个腔体分别与过滤装置连通，这样，正压泵在向部分腔体输送正压的同时，负压泵向另一部分腔体输送负压，提高溶液在过滤装置和生物反应器之间的过滤效率；(5)通过设置负压缓冲腔的容积和/或负压值可以控制溶液在液体腔室内上升的高度，避免溶液上升过高而从液体腔室的顶部溢出。并且，负压缓冲腔能够平衡生物过滤系统的循环回路中的正压，减小循环回路中的压力扰动，提高生物过滤系统的安全性和可控性。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
152.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
153.同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。根据“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
154.此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的申请实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例根据，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，根据在现有的处理设备或移动设备上安装所描述的系统。
155.同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
156.最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

技术特征：

1.一种生物过滤系统，用于过滤生物反应器内的溶液，其特征在于，包括：过滤装置，具有顶端和底端，所述顶端和底端中的其中一者用于与所述生物反应器流体连通，以过滤所述生物反应器内的溶液；液体腔室，与所述顶端和底端中的另一者流体连通，用于缓存所述过滤装置内的溶液；正压泵，与所述液体腔室流体连通，用于驱动溶液由所述液体腔室向所述生物反应器流动；负压泵，与所述液体腔室流体连通，用于驱动溶液由所述生物反应器向所述液体腔室流动，所述负压泵与所述液体腔室的流路上设有负压缓冲腔。2.根据权利要求1所述的生物过滤系统，其特征在于，所述生物过滤系统还包括用于检测所述液体腔室内的液位信息的第一传感器，所述第一传感器与所述液体腔室的顶部以预设间隔布置。3.根据权利要求2所述的生物过滤系统，其特征在于，所述生物过滤系统不包括第一传感器，所述负压缓冲腔用于控制所述液体腔室内的液位高度。4.如权利要求1所述的生物过滤系统，其特征在于，所述负压泵与所述负压缓冲腔之间设置有第二调压装置，所述第二调压装置用于控制所述负压泵对所述负压缓冲腔的抽吸气体压力。5.如权利要求1所述的生物过滤系统，其特征在于，所述负压缓冲腔内或者所述负压缓冲腔与所述负压泵之间设置有测压元件，所述测压元件用于检测所述负压缓冲腔内的压力。6.根据权利要求1所述的生物过滤系统，其特征在于，所述液体腔室包括单个腔体，所述腔体通过管道与所述过滤装置的所述顶端或所述底端相连。7.根据权利要求1所述的生物过滤系统，其特征在于，所述液体腔室包括多个腔体，每个所述腔体分别通过管道与所述过滤装置的所述顶端或所述底端相连。8.如权利要求1所述的生物过滤系统，其特征在于，所述负压缓冲腔与所述液体腔室之间还设有节流阀，所述节流阀用于控制所述液体腔室的溶液流向所述负压缓冲腔的流速。9.如权利要求1所述的生物过滤系统，其特征在于，所述生物反应器和所述液体腔室之间设置有流量传感器，所述流量传感器用于采集所述生物反应器的溶液流向所述液体腔室的流量信号。10.如权利要求1所述的生物过滤系统，其特征在于，所述生物过滤系统还包括处理器；当所述生物过滤系统包括第一传感器时，所述第一传感器与所述处理器信号相连；当所述生物过滤系统包括第二调压装置时，所述第二调压装置与所述处理器信号相连；当所述生物过滤系统包括测压元件时，所述测压元件与所述处理器信号相连；当所述生物过滤系统包括节流阀时，所述节流阀与所述处理器信号相连；当所述生物过滤系统包括流量传感器时，所述流量传感器与所述处理器信号相连。

技术总结

本说明书实施例提供一种生物过滤系统。所述生物过滤系统用于过滤生物反应器内的溶液，包括：过滤装置，具有顶端和底端，所述顶端和底端中的其中一者用于与所述生物反应器流体连通，以过滤所述生物反应器内的溶液；液体腔室，与所述顶端和底端中的另一者流体连通，用于缓存所述过滤装置内的溶液；正压泵，与所述液体腔室流体连通，用于驱动溶液由所述液体腔室向所述生物反应器流动；负压泵，与所述液体腔室流体连通，用于驱动溶液由所述生物反应器向所述液体腔室流动，述负压泵与所述液体腔室的流路上设有负压缓冲腔。路上设有负压缓冲腔。路上设有负压缓冲腔。