CN102989351A - 用于混合固体、液体和气体的柔性混合袋 - Google Patents

用于混合固体、液体和气体的柔性混合袋 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于混合固体、液体和气体的柔性混合袋。在实施方案中，设备包括柔性的一次性混合槽，其具有设置于其中的密封套筒以用于布置混合装置。混合槽的内壁和套筒的内壁限定了混合槽的容积。该混合槽可用于混合、储存、重构和/或调配其中的材料。

Description

用于混合固体、液体和气体的柔性混合袋
本申请是申请日为2004年10月7日、申请号为200480030244.9的中国国家专利申请的分案申请。
技术领域
本发明总体上涉及组分的混合，并且更特别地涉及用于混合固体、液体、气体及其组合的柔性混合袋。
背景技术
将例如不同类型的固体、液体和/或气体的组分进行混合在不同工业中具有多种应用。例如，在制药工业中，将不同类型的药物混合到一起。在医疗领域中，体液（例如血液）和/或药物是进行混合的典型组分。在半导体领域，将湿溶液与研磨剂相结合以制造浆料。食品工业在很多应用中也引入了混合操作。例如，将水与脱水食品相混合从而对该食品进行再水化处理。
然而，在这些和其它工业中，进行混合的组分可能是危险的、不安全的、有传染性的和/或要求很高的纯度。例如，在制药和/或医疗工业中，需要进行混合的组分可能是毒性的。而且，在很多场合，粉末处理可能是危险的，因为可能吸入这种粉末。在医疗领域，处理体液例如被HIV感染流体的人员在操作的同时需努力避免直接接触这些液体。而且，在半导体工业中，需避免对化学药品进行操作，以降低形成微粒和引入杂质的可能性。
常规的混合装置一般包括用于小体积组分的玻璃槽和用于大体积组分的不锈钢槽。这些槽通常包含用于搅动并且保持粉末处于悬浮状态的螺杆。这种螺杆也用于将多相溶液均质化。在使用之前，必须对这些混合槽进行清洗和消毒。一般，使用高压釜对小体积槽进行清洗和消毒，而采用基于水蒸汽的操作对大体积槽进行清洗和消毒。当为半导体应用制备蚀刻后残余物去除剂批料时，在处理过程的所有阶段均应该避免引入污染物，以减少会导致装置故障的微粒形成。对于特定技术所必需的这些清洗、消毒和处理操作通常是耗时且昂贵的，并且要求高级操作人员用于实施操作。而且，必须对与各种工艺相关的混合装置进行定期维护以确保正确的操作。在某些情形下，对这些混合装置进行清洗/消毒操作以及维护的费用可能占这些混合装置的操作及维护总成本的三分之一还多，这对于所给定的应用而言是过于高昂的。此外，对组分进行混合可能引起在这些常规混合装置中的压力增加。如果对这种压力的提高不加考虑，则对这种组分进行混合将可能变得危险，例如混合槽可能由于该内部压力而破裂/爆炸的可能性。而且，在使用很多目前所采用的混合装置混合药物时，不可避免地会有一些药物移动到混合装置之外，因此在混合之后保留在混合装置内部的药物量可能是不够充分准确或精确已知的。在FDA要求对这种药品以精确的、准确的和已知的量进行给药时，这将引起问题。
一次性容器由于其多种优点而在很多工业应用中变得日益有用，尤其是作为储存容器。
在生化处理中，对一次性产品的要求不断提高，例如储存袋，其尺寸范围可从10升到超过3000升。目前的应用包括有待供给至进一步处理步骤例如净化步骤的产品或组分的储存。然而，所储存的产品或组分通常为混合物，它们随时间可能会分离成为不同的相或组分。例如乳液和悬浮液尤其易于发生这种相分离。
目前的工业标准要求在可以继续后续处理之前，对悬浮液或乳液进行再混合、再生和/或再生效。为了在无需将袋中物质从储存袋移出的情形下发生再混合，使用磁搅拌子。再生/再生效步骤的持续时间通常长达几个小时，并且混合质量不高。此外，该过程易于在袋中产生污染其中的制剂的粒子。
或者，可以采用再循环过程以使例如乳液或悬浮液的混合物再生，其中从混合物本体中分离出的液体从储存袋的底部或基部不断流出并且通过储存袋的顶部再次充入。该替代方案除了耗时之外，其还要求将容器打开并且再次密封。
如上所述，材料混合在很多工业应用中继续面临挑战。因此需要这样的系统，其同时具有储存和混合能力，并且该系统使用一次性元件。该系统在混合应用中应该提供降低的人力成本、更低的生产成本以及改进的产品质量。
附图简要说明
通过参考下面的描述和附图，可以最好地理解本发明的实施方案，所述附图示意出这些实施方案。对于在这里所给出的附图，其参考标记编号规则是，对于在附图中的给定参考标记，其首数字通常与该附图的编号相关。例如，柔性混合槽100如图1中所述。然而，对于在不同附图中的相同元件，其参考标记相同。在所述附图中：
图1示出了根据本发明一个实施方案的一次性混合槽的透视图。
图2示出了图1的基本为平行六面体形状的混合槽的透视图。
图3A和3B示出了图1混合槽的基本为圆柱形的密封套筒140的展开部分的透视图。
图4A-4C分别示出了根据本发明再一个实施方案的如下透视图：一次性混合槽及单独布置的混合装置；完成插入一次性混合槽内的混合装置；以及部分插入一次性混合槽内的混合装置。
图5A示出了含有混合叶板的密封套筒的透视图以及混合叶板和混合轴的展开视图；图5B示出了部分插入图5A含叶板的密封套筒内的混合轴；图5C示出了完全插入图5A-5B含叶板的密封套筒内的混合轴，这三个视图均根据本发明的又一实施方案。
图6示出了根据本发明再一个实施方案的一次性混合槽与相关的密封套筒的侧视图，其所示密封套筒在槽内处于360°运动范围的各个位置处。
图7示出了均根据本发明再一个实施方案的含密封套筒的一次性混合槽及由支架支撑的混合装置的透视图。
图8示出了根据本发明再一个实施方案的组分混合方法的步骤流程图。
发明概述
本发明涉及一次性的混合和储存袋。更具体的，本发明涉及用于混合、储存、重构和/或调配材料的一次性袋。
在一个方面，本发明涉及设备，其包括一次性混合槽，该混合槽具有位于其中的密封套筒。
在另一个方面，本发明涉及设备，其包括一次性混合槽，该混合槽具有位于其中的密封套筒以及由混合槽的内壁和套筒的外壁所限定的内部容积。
在又一个方面，本发明涉及设备，其包括一次性混合槽，该混合槽具有位于其中的密封套筒以及由混合槽的内壁和套筒的外壁所限定的内部容积，其中套筒限定了用于布置混合装置的通道。
在另一个方面，本发明涉及储存系统，其包括：
一次性混合槽，该混合槽具有位于其中的密封套筒以及由混合槽的内壁和套筒的外壁所限定的内部容积；
位于该内部容积中的至少一种组分；和
设置在套筒内的混合装置。
在又一个方面，本发明涉及混合方法，其包括如下步骤：
将混合物的两种或更多种组分添加到具有设置于其中的密封套筒的一次性混合槽的内部容积中，该内部容积由混合槽的内壁和套筒的外壁所限定；
使用设置在套筒内的混合装置将该两种或更多种组分混合从而形成混合物；和
将混合物储存在一次性混合槽内。
从随后的公开内容和所附权利要求可以更加充分地理解本发明的其它方面、特征和实施方案。
发明详述及优选实施方案
本发明基于用于混合固体、液体和/或气体的设备、方法和系统，其在混合应用中具有减轻人力需求、降低生产成本并且改进产品质量的潜力。其使得在很多实验室和中试操作中可使用一次性袋子或槽替代永久性混合槽，由此消除了对清洁、消毒和产品污染方面的担心。
所描述的本发明实施方案包括具有设置在其中的密封套筒的柔性的一次性混合槽。可以利用任意合适的材料制造该混合槽和套筒。在一个实施方案中，利用具有如下特性的任意合适的材料制造该混合槽和套筒：当释放拉伸作用力时，该材料能够基本恢复其最初尺寸和形状和/或呈现显著的回缩力。因此，该混合槽和套筒可以由任意合适类型的可拉伸的、可折叠的、易弯的和/或弹性材料制成。在优选实施方案中，该一次性混合槽由完全透明的膜制成，从而在使用之前和之后能够直观检查混合槽内的物质。
如在此所使用的，术语“可折叠的”指的是可以折叠成更紧凑的形状的材料。
如在此所使用的，术语“易弯的”指的是足够柔顺或可调节从而能够自由弯曲而不会断裂的材料。
如在此所使用的，术语“弹性的”或“弹性体的”指的是材料的如下性能：当释放拉伸作用力时，该材料能够基本恢复其最初尺寸和形状并且/或者呈现显著的回缩力。
如在此所使用的，术语“拉伸的”或“可拉伸的”指的是弹性的或者可延伸的材料。即，该材料能够被拉伸、变形等，而不会断裂，并且在释放拉伸作用力之后能够或者不能显著回缩。在实施方案中，该可拉伸材料任选地可以是可双轴拉伸的。
如在此所使用的，术语“双轴拉伸”或“可双轴拉伸的”指的是这样的材料，其在相互垂直的两个方向上具有拉伸性，即在机器方向和横向机器方向或者纵向（从前到后）和横向（从一侧到另一侧）具有拉伸性。
可以利用任意合适的材料制造混合槽和套筒。合适的材料包括，例如膜、聚合物、热塑性聚合物、均聚物、共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物、交替共聚物、三元共聚物、茂金属聚合物、无纺布、纺粘纤维、熔喷纤维、聚纤维素纤维、聚酯纤维、聚氨酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维、棉纤维、共聚多酯纤维、开孔型泡沫、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、金属、合金、玻璃纤维、玻璃、塑料（例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚醚醚酮（PEEK）和聚四氟乙烯（PTFE）及其多氟烷氧基（PFA）衍生物）、橡胶及其组合或其混合物。
如在此所使用的，术语“膜”指的是利用膜挤出和/或发泡工艺例如流延膜或吹塑膜挤出工艺制造的热塑性膜。为了本发明的目的，该术语包括无孔膜以及微孔膜。膜可以是蒸汽可透的或者蒸汽不可透的，并且在正常使用条件下用作液体阻挡层。
如在此所使用的，术语“热塑性”指的是热敏材料的非交联聚合物，其在施加热或者压力时流动。
如在此所使用的，术语“聚合物”包括但并不局限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等以及其共混物和改性物。而且，除非特别指明，术语“聚合物”包括材料的所有可能的几何结构。这些结构包括但不局限于全同立构的、间同立构的和无规立构的对称。
如在此所使用的，术语“茂金属聚合物”指的是使用茂金属或限定几何形状的催化剂（一类有机金属络合物）作为催化剂，通过至少乙烯的聚合而生产的聚合材料。
如在此所使用的，术语“无纺”和“无纺料片”指的是在没有纺织或针织过程辅助的情形下形成的纤维材料和纤维材料的料片。
如在此所使用的，术语“纺粘纤维”指的是将熔融热塑性材料以长丝形式从具有圆形或其他形状的喷丝头的多个微细毛细管挤出，伴随挤出的长丝直径迅速减少，由此形成的小直径纤维。
如在此所使用的，术语“熔喷纤维”指的是通过多个微细的通常为圆形的模具毛细管，将熔融热塑性材料以熔融线或长丝形式挤出到会聚的高速热气（例如空气）流中，该热气流使得熔融热塑性材料的长丝变细以减少其直径，该直径可以达到微纤维直径（平均微纤维直径不高于约100微米，例如，具有从约0.5微米到约50微米的平均直径，更具体的，微纤维可具有从约4微米到约40微米的平均直径），由此所形成的纤维。
在说明书中提到的“一个实施方案”，“实施方案”、“示例性实施方案”等指的是，所述实施方案可包含特定的特征、结构或特性，但是每个实施方案并非必须包含该特定的特征、结构或特性。而且，这种措词不必指的是相同实施方案。进一步，当结合实施方案描述特定特征、结构或特性时，则认为可在本领域技术人员的知识范围内，影响与其它实施方案有关的该特征、结构或特性，无论该其他实施方案是否被明确描述。
本发明的实施方案包括在由机器可读介质所提供的机器可执行指令中实施的特征、方法或过程。机器可读介质包括任何机构，其以机器（例如，计算机、网络设备、个人数字助理、制造工具、具有一个或多个处理器的组的任意设备等）可读方式提供（即，储存和/或传输）信息。在示例性实施方案中，机器可读介质包括易失性和/或非易失性介质（例如，只读存储器（ROM）；随机存储器（RAM）；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存装置等），以及电的、光的、声的或者其它形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号等）。
利用这种指令以引起利用指令编程的通用或专用处理器执行本发明实施方案的方法或过程。或者，利用含有用于执行操作的硬连线逻辑的特定硬件器件，或者编程数据处理器件和特定硬件器件的任意组合，来执行本发明实施方案的特征或操作。本发明实施方案可以软件、数据处理硬件、数据处理系统实现方法以及进一步在此描述的各种处理操作进行实施，或包括这些内容。
如在此所描述的一次性混合槽提供了用于混合物处理、重构或再生效的所有阶段的封闭系统。优选的，该混合槽是柔性的。该混合槽可由无热原、无菌材料制造以降低与交叉污染有关的危险。该柔性袋可包括一个或多个口，用于组分的填充、穿刺、添加和/或排放，以降低在混合这种组分期间人为接触一部分待混合组分（可能是危险的、不安全的或传染性的）的程度。
本发明提供一次性的和柔性的混合槽，其中设置有密封套筒。作为单次使用的设备，该混合槽可以用于混合两种或多种组分并且在混合之前或之后储存任意的该两种或多种组分。因此，可在单次使用之后将混合槽弃去，由此无需常规混合装置所需的清洗/消毒操作以及维护。而且，如将要予以描述的，在一个实施方案中，该混合槽可进一步带有多个入口和出口。
图1示意了根据本发明一个实施方案的一次性混合槽100的透视图。该槽用于储存和/或混合液体、固体和/或气体。该槽可具有5升或更大的体积，并且为可折叠的形式，当被填充时呈现基本为平行六面体的形状。支架115可支撑该混合槽100，以便在将组分装入混合槽期间以及在混合步骤期间保持足够的张力。混合槽100包括底壁110、顶壁120以及四个侧壁130。该混合槽可进一步包括入口160和任选的出口170。特别地，图1示意了包括由壁150限定的密封套筒或隔室140的柔性混合槽（设备/装置）的透视图。该密封套筒可设置在混合槽的任意壁上。然而优选的是，该密封套筒设置在上壁或顶壁上并且中心定位。
该一次性混合槽100可包括任意数目的入口160和出口170。下面将结合对其各个构件的描述，给出混合槽100的不同构件的更加详细的描述。
该柔性混合槽可被制造成当填充时呈现任何形状和体积。优选该混合槽的形状为圆柱形或平行六面体并且其体积在5到10,000升之间。更优选的，该柔性混合槽的体积在约10到3,000升之间。
图2示意了图1的基本为平行六面体形状的混合槽的透视图。分别具有内部210、220和230并分别具有外部211、221和231的底壁110、顶壁120和侧壁130可以具有任意合适的厚度，该厚度易于由本领域技术人员所确定。而且，每个壁可由一种或多种、相同或不同的材料制造。
图3A和3B分别示意了图1混合槽的基本为圆柱形的密封套筒140的透视图及其展开部分。分别具有内部351和外部352的该密封套筒140的壁150可由与混合槽的壁相同或不同的材料制造。混合槽壁110、120、130的内部210、220和230以及密封套筒140的外部352共同限定了混合槽100的内部容积180，该空间用于在混合过程之前或之后容纳混合物的组分。
该密封套筒140可以具有任意合适的厚度，该厚度易于由本领域技术人员所确定。而且，该密封套筒140可包括多个部分例如侧壁或单独的制造件。
利用本领域技术人员易于实现的任何过程，包括但并不限于接合、焊接热收缩、收缩塑料管或其组合，在接缝或接合点190处将优选柔性的套筒140密封地连接到一次性混合槽100。套筒空腔353由套筒壁的内部351限定，其具有长度或高度和直径或宽度尺寸。该套筒可具有规则的或不规则的形状（即，分别为圆柱形的vs.锥形的）。而且，该套筒可以是适形的，以便直接接触设置于其中的物体，就象手套中的手一样。
套筒可限定用于在其中插入或布置混合装置的密封通道。该混合装置利用套筒壁与混合槽的内部隔离并且因此不会接触槽的内部180或者其中的组分。该混合装置当置于混合模式中时用于将槽中的组分进行混合。该混合装置用于形成紊流并实现混合，而不存在接触容器中的混合物的危险。
图4A-4C示意了密封套筒140和混合装置400的透视图。如图4B所示，密封套筒140限定了用作布置混合装置400的空腔。根据本发明的一个实施方案，混合装置400包括混合叶板410，其具有用于连接到例如混合器（未示出）的轴上的相关连接装置420。
如在此所使用的，术语“混合装置”指的是能够将能量或运动传递给容纳在混合袋中的材料的机械系统或其构件。利用套筒外壁与混合槽内部隔离的该混合装置用于形成紊流和混合，而不存在接触容器中的混合物的危险。易于插入到密封套筒中以便向组分传递能量的有用机械系统构件包括例如但不局限于如下的元件：压电致动器、超声发生器、旋转元件、摇动元件、掺混元件、振动元件、喷射器、搅拌元件、搅动元件、涡轮元件、定子/转子元件、推进器、螺旋混合元件和旋涡发生器。该机械系统可以是手提式的或者固定安装的。优选的，该机械系统的构件包括刚性的、可拆卸的支撑杆或轴，其能够插入密封套筒内。具有最靠近混合槽100的上壁120的近端和最远离混合槽100的上壁120的远端的该支撑杆或轴可以被额外的特征例如叶板和/或叶片所加强。而且，所述额外的特征例如叶板和/或叶片可在制造过程期间装配到套筒中。
图5A-5C示意了根据本发明优选实施方案的混合槽100的密封套筒140和机械元件。密封套筒140包括叶板510、中空空腔520、混合轴530和连接引导件540。更特别的，图5A示出在制造步骤期间具有适配于其中的叶板型装置510的密封套筒140。在密封套筒140内部的中空空腔520提供用于将轴或杆型的构件530布置并且将其连接到叶板型装置510。支撑杆或轴530具有最靠近混合槽100的上壁120的近端531和最远离混合槽100的上壁120的远端532，其在远端532处连接到叶板510。该连接可由本领域技术人员易于获得的任何装置在制造过程中在混合步骤之前的任何时间实现。支撑杆530的近端可以连接到例如混合器电动机驱动器（未示出）。中空空腔520的内部可由密封套筒140的内壁限定。或者，中空空腔520的内部可由一体的单独套筒限定，以便提供额外的保护，和/或避免错送的或错误的杆或轴可能引起的刺穿。密封到套筒140的连接引导件540用作插入、布置和连接支撑杆或轴530的刚性引导件。叶板型装置510、支撑杆或轴530以及连接引导件540优选是刚性的，并且可由本领域技术人员容易获得的任何材料形成，包括但并不限制于金属、合金、复合材料、陶瓷、组合物和这里所述的材料，和/或其混合物。优选的，该叶板装置不具有任何锐利边缘。
图5B示出通过连接引导件540将支撑杆530插入中空空腔520，图5C示出连接到叶板510的支撑杆530。
优选的，该密封套筒具有类似于手套式操作箱或干箱的手套中的臂和手的一系列运动的能力。适形的手套连接到干箱的壁，并且将使用者与干箱的内部环境相隔离。虽然手套的一部分接触干箱中的物质，但使用者通过手套而不必接触箱中的物质，同时为使用者的臂和手提供大范围的运动性。
图6用于以二维视图示意混合槽100以及具有利用适形装置设置于其中的叶板600的密封套筒140。该叶板可包括一个或多个制造部分。底壁、顶壁和侧壁的内部210、220和230以及密封套筒的外部352用于限定混合槽100的内部容积180，该空间用于在混合过程之前或之后容纳混合物的组分。含有叶板600的密封套筒140在混合槽100内以一定角度，在混合槽基部110之上的平面中通过360°范围的运动而进行移动，由此通过机械运动，该叶板600至少部分地使容纳于其中的组分结合。
在一个实施方案中，该一次性混合槽可用于存放和存储混合物的至少一种组分，由此该一次性混合槽可将至少第一组分储存一段时间，直至至少第二组分被加入混合槽，用于随后与该至少第一组分相结合和混合。任意的该第一和第二组分可包括如在混合物或共混物中的多种成分，或者该第一和第二组分可基本由单成分组成。可通过一个或多个入口将每种组分引入混合槽中。
在又一个实施方案中，本发明涉及对随时间已分离成两个或多个相或组分的混合物进行再混合、再生和/或再生效的方法。已经储存在具有设置在其中的密封套筒的一次性混合槽内的该混合物包括两种或多种易于相分离的组分，包括但是并不限制于乳液、共混物和悬浮液（例如生物溶液，包括血浆、红细胞、病毒等，或者用于半导体制造过程中的CMP浆料）。该套筒限定了用于在其中插入或布置混合装置的密封通道。当套筒和混合装置处于混合模式时，其用于再混合、再生和/或再生效混合槽中的混合物。有利的是，由于无需材料的传递，本发明可用于减少再生混合物所需的时间，因为不存在由于再生效所需的停机时间。
在进一步的实施方案中，本发明涉及组件，其包括具有设置于其中的可折叠密封套筒的一次性可折叠槽。具有由可折叠槽的内壁和套筒的外壁限定的储存/存放区域的该可折叠槽，用于在混合过程之前、期间和/或之后容纳组分。该可折叠套筒限定了用于在其中插入或布置混合装置的密封通道。该混合装置利用套筒外壁与混合槽的内部隔离，并且因此不会接触槽的内部或者其中的组分。该混合装置当置于混合模式中时用于将混合槽中的组分混合。优选的，该柔性套筒包括在制造过程期间预先设置于其中的混合杆轴或其它混合构件。该组件可进一步包括包装材料和位于包装材料之上或者包装材料内部的指示或标记，并且任选地可包括辅助构件例如联接器、连接器和过滤器。
因此这里示出的附图示意了根据本发明实施方案的一次性混合槽的各种实施方案。然而，应该理解，本发明可由不同于那些参考附图描述的系统和设备的实施方案实施，并且参考系统/设备描述的实施方案能够实施不同于那些参考附图描述的操作。
现在将给出图1的一次性和柔性混合槽100的不同构件的更加详细的描述。
槽壁110、120、130和套筒壁150可以是用于提供柔性混合设备的任意类型的柔性材料（例如不同类型的塑料）。例如，壁110、120、130、150可包含热焊接的塑料膜。在一个实施方案中，壁110、120、130、150是具有范围在5微米到500微米（根据应用类型）厚度的塑料膜。虽然壁110、120、130、150可以由多种不同的塑料制成，但在一个实施方案中，壁110、120、130和150由包括如下至少一种材料的塑料制成：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚醚醚酮（PEEK）和聚四氟乙烯（PTFE）及其多氟烷氧基（PFA）衍生物。在一个优选实施方案中，混合槽的壁由包括乙烯-醋酸乙烯酯和茂金属聚乙烯中的至少一种材料制造。在另一个实施方案中，壁110、120、130和150是可拉伸材料，当受到每英寸（每2.54cm）宽度100gmf的拉伸作用力时其具有小于约5%的变形率。各槽壁和套筒壁110、120、130和150限定了储存和/或混合隔室，该隔室将其中的组分与外部介质/环境隔离。膜110、120、130和150优选还具有机械阻力，从而该一次性混合槽100可在来自外部介质/环境的压力下使用。优选的，一次性混合槽和套筒的壁利用具有类似厚度的类似材料制造。在优选实施方案中，混合槽和套筒的各壁的厚度约为200微米。
在进一步的实施方案中，混合槽的壁110、120和130基本上是透明的，以便能够观察组分及其混合物，从而本领域技术人员可基于对组分的观察确定混合操作何时结束。在一个实施方案中，该混合槽的壁包括用于测量其中的组分体积的体积测定标记。
在另一个实施方案中，该一次性混合槽100是单次使用设备。特别是，该混合槽100用于至少部分地混合容纳于其中的组分。更优选的，该混合槽用于至少部分地混合并且储存其中的组分。混合组分所得到的混合物可从混合槽100取出（如在下面更加详细描述的）。然后将混合槽100弃去。因此，无需为了准备后续使用而清洗/消毒该混合槽100。而且，因为该混合槽100是单次使用设备，该混合槽不具有与常规混合装置相关的维护成本。
所述至少一个出口170可将一次性混合槽100中的物质从中排出。虽然将混合槽100示意为具有独立的入口160和出口170，但本发明实施方案并不局限于此。例如，在一个实施方案中，可将单一的开口同时用于组分和/或混合物的装入和排出。
在一个实施方案中，入口160和出口170包含焊接到混合槽的壁120和130的内表面或外表面的基板，从而开口的一端在壁120、130内露出并且另一端从壁120、130外露出。而且，可利用多个装置例如密封塞子将入口160和出口170封闭。在一个实施方案中，入口160和出口170的直径依赖于将特定组分引入混合槽100中的流速和/或将要利用设置在密封套筒140中的混合装置的运动引起的混合操作。对于气体组分，该气体的入口和出口速率（或压力）可以是使得在一次性混合槽100中的组分充分均质化。
在进一步的实施方案中，入口160和出口170可用于将不同类型的探头引入混合槽100中。例如，可通过多个入口160和/或出口170开口将pH、pO2、温度或压力探头引入混合槽100中以检查组分的状态和/或在混合槽100中对该组分进行混合的结果。
需要存储的组分以及在柔性套筒140内部的混合装置的运动期间需要至少部分地混合在一起的组分可以处于不同的相（不同类型的固体、液体和/或气体）。例如，固体组分可以是不同类型的粉末。液体组分可以处于不同的有机相和/或水相中。气体可包括氧气、空气、氮气、氩气、二氧化碳等。在一个实施方案中，组分基本上是均质化的。而且，不同组分可以互相溶解或者不可以互相溶解。
根据本发明的实施方案，可以将不同相中的不同组分的多种组合的任何一种进行混合。例如，可将固相中的第一组分与固相中的第二组分混合。可将固相中的第一组分与液相中的第二组分混合。在一个这样的实施方案中，当粉末部分或完全地不溶于液体组分中时，该粉末悬浮于液体组分中。在粉末是完全可溶的实施方案中，混合槽100的操作使得其结果是获得粉末和液体的均质化溶液。
而且，可将液相中的第一组分与液相中的第二组分混合。在一个实施方案中，第一液体组分对第二液体组分可以是部分可溶的、完全可溶的或者完全不可溶的。如果至少一种液体组分至少部分地不溶于至少另一种液体组分中，则在混合槽100的混合/搅拌之后获得乳液。在一个实施方案中，如果液体组分可以相互溶解，则混合槽100的操作使得其结果是获得两种不同液体组分的均质化溶液。
可将液相中的第一组分与气相中的第二组分混合。该气体可以是惰性的或者可以与液体组分的至少一个组分发生反应。例如，当培养细胞或微生物或者为氧化反应提供准备时，气体（在期望条件下是相对反应性的）可以是氧气或二氧化碳。
密封套筒140的宽度/直径，以及入口160和出口170的宽度/直径依赖于混合槽100的尺寸以及依赖于需要混合和/或传递的组分本身。密封套筒140的宽度/直径和高度必须使得能在其内布置混合装置。而且，密封套筒140的尺寸是基于混合槽100的尺寸以及需要混合的组分的物理特性。套筒140的直径所依赖的特性类型的例子包括粘度、颗粒度、密度、触变性和流变性(rheoscopy)。
在一个实施方案中，混合槽100还包括至少一个阀，用以提供在由于混合/旋转操作而在混合槽100中压力增加的情形下的释放机制。
在进一步的实施方案中，该一次性的混合槽100可包括支架115，如图1所示。该支架可围绕该一次性混合槽100并且能够通过多种连接设备（例如夹子、钩子等，未示出）中的一种连接到混合袋100。该支架还可另外用作混合装置和相关附件的支撑件。因此，该支架支撑混合槽100，以便在将组分装入混合槽以及在将容纳于其中的组分进行混合期间保持充分的张力。
图7示意了一次性的混合槽100，其包括混合装置700，其中混合槽100和混合装置700均由支架115支撑。电动机-轮驱动器710连接到旋转轮720，该旋转轮通过轴承740和750连接到混合棒730。该电动机-轮驱动器710可直接与处理器连通以便执行用于控制混合棒730旋转的机器可读指令，包括旋转数、转速、转角、对于给定旋转的转距，如下面结合对图8流程图800的描述所作的更加详细的描述。
在进一步的实施方案中，本发明的一次性混合槽还可包括二级容纳系统，用于容纳在储存、处理和/或转移进和/或转移出混合槽期间可从该槽泄漏的材料。该二级容纳系统可以是固定的或者可移动的。而且，本领域技术人员能够容易地确定用于该一次性混合槽的合适二级容纳系统。
在进一步的实施方案中，本发明的一次性混合槽还可包括外部加热和/或冷却装置，用于控制该一次性混合槽中的组分温度。该二级容纳系统可用作流体箱，该流体将热量传导入一次性混合槽中或者从中将热量传导出去，例如加热和冷却水浴。或者，该加热和/或冷却装置可围绕一次性混合槽的外部或其一部分例如在加热套、加热和冷却槽、热交换器、冷却器和流体冷却系统中。作为进一步的替代方案，该混合槽可包括位于密封空腔140和混合槽100外壁之外的衬垫。该衬垫优选围绕混合槽的至少一部分并且在衬垫和密封空腔140和混合槽100的外壁之间提供密封间隙或空间。该间隙或空间可用于容纳具有加热和/或冷却能力的流体。优选的，容纳于其中的该加热和/或冷却流体可通过循环装置在该间隙或空间中循环。
图8示意了根据本发明进一步实施方案的组分混合方法的步骤流程图。在方框802内所述的第一步骤中，通过入口160将组分装入混合槽100中。入口160或者多个入口（未示出）可以按照与待装入混合槽100中的组分的混合规程相一致的顺序被打开。例如对三种组分而言，如果将第一组分和第二组分相混合，然后将第三组分混合到第一组分和第二组分的混合物中，则对该三种组分可以获得更加均质化的溶液。
在方框802内所述的第一步骤中，可以同时地或者基于来自CPU的混合规程或指令装入组分。如上所述，该多个入口160允许引入需要在混合槽100中进行混合的组分（“原材料”或“反应物”）。在方框804内所述的第二步骤继续进行控制。
如在第一方框802中所描述的装入操作，虽然描述成第二方框804的操作跟随方框802的操作之后，但在所有实施方案中都不限于此。例如，如上所述，在组分混合期间可在不同的时间打开不同的入口，以便遵循对于给定组的组分的混合规程，因此，可跟随第一混合操作之后打开用于装入的入口，随后进行第二混合操作。
在第二方框804内所述的第二步骤中，基于如图7所示的混合装置的旋转或其他运动，装入混合槽100中的组分至少部分地被混合。可通过操作人员和/或控制设备（未示出）实施或控制组分的混合操作。可利用混合装置700的多次旋转进行组分的混合操作，其中一次旋转包括至少以360度进行旋转。在一个实施方案中，360度旋转的运动范围沿着混合槽基部110的平面进行。
在用于产生均质化溶液的实施方案中，继续混合装置700在混合槽100中的旋转，直至组分基本均质化。在包括将液体和至少部分不溶粉末进行混合的实施方案中，继续混合装置700的旋转直至粉末悬浮在液体中。
而且，如上所述，可发生多次打开通道操作和混合操作以便遵循给定的混合规程。因此，可发生多次混合操作直至不同的组分被至少部分地混合而成最终所得的组分。在第三方框806内所述的第三步骤中继续进行控制。
在第三方框806内所述的第三步骤中，所述至少部分混合的组分从混合槽100排出。在一个实施方案中，该混合槽100放置成使得当插塞型装置被移除或者阀被打开时，混合组分从出口170排出。如果期望可对该排出操作进行促进。例如，当组分为具有低流动的粘性溶液时，可通过多个操作促进该排出操作。在一个实施方案中，通过将气体引入入口160中以引起压力的升高，可以促进该排出操作。在第四方框808内所述的第四步骤中继续进行控制。
在第四方框808内所述的第四步骤中，将混合槽100弃去。特别是，在单次使用之后将混合槽100弃去。因此，无需与常规混合装置相关的清洗/消毒操作以及维护。而且，如所述的，本发明实施方案降低了在混合组分期间人为接触一部分待混合组分的程度（这可能是危险的、不安全的和/或传染性的）。
因此，已经描述了用于混合固体、液体和/或气体的各种实施方案的方法、装置和系统。虽然本发明参考特定的示例性实施方案进行描述，显然，在不背离本发明的一般精神和范围的前提下可对这些实施方案做出各种修改和改变。因此，本说明和附图应该被视为用于示意而非限制性的目的。

Claims (20)

1.一种混合设备，包含：
混合容器，所述混合容器包含(i)底壁，包含热塑性膜的顶壁，以及至少一个侧壁，其限定了容器的内部；和(ii)密封至所述顶壁并伸入至所述内部的套筒，所述套筒具有闭合端并限定了空腔，其中所述套筒用作所述空腔与所述内部之间的隔离阻挡件，且其中所述套筒包含靠近所述空腔的闭合端的加宽部分；和
刚性支撑杆，其包含延伸至所述空腔外的近端，其中所述支撑杆适于与混合器电动机驱动器接合，从而使套筒在所述内部中运动。
2.权利要求1的混合设备，其中所述混合容器包含混合袋，且其中所述底壁、所述顶壁和所述至少一个侧壁各自包含热塑性膜。
3.权利要求2的混合设备，其中所述热塑性膜是透明的。
4.权利要求1的混合设备，其中所述套筒焊接至所述顶壁。
5.权利要求1的混合设备，其中所述套筒包含热塑性膜。
6.权利要求1的混合设备，其中所述套筒包含比支撑杆更宽的混合叶板。
7.权利要求1的混合设备，其中所述套筒包含开口端，且其中所述混合容器包含限定了孔的连接引导件，所述连接引导件沿所述开口端密封至所述套筒，并用作插入、布置和连接所述支撑杆的至少一种的刚性引导件。
8.一种混合容器，包含：
限定了所述混合容器的内部的多个壁；
位于所述多个壁的任意壁上或附接至所述多个壁的任意壁的柔性套筒，所述套筒具有伸入至所述内部中的闭合端，并限定了适于接收至少一个混合元件的空腔，其中所述套筒用作所述内部与位于空腔内的至少一个混合元件之间的隔离阻挡件；和
设置在所述空腔内的至少一个混合元件，其中所述至少一个混合元件布置成在所述套筒内振动。
9.权利要求8的混合容器，其中所述至少一个混合元件包含压电致动器。
10.权利要求8的混合容器，其中所述至少一个混合元件包含超声发生器。
11.权利要求8的混合容器，其中所述至少一个混合元件包含如下杆或轴，其布置成与设置在空腔外的混合器电动机驱动器接合、并布置成使所述杆或轴及在所述内部中的套筒运动。
12.权利要求8的混合容器，其中所述混合元件包含比相关的支撑杆更宽的混合叶板。
13.权利要求12的混合容器，其中所述支撑杆布置成与设置在空腔外的混合器电动机驱动器接合，并布置成使支撑杆与在所述内部中的套筒运动。
14.一种混合容器，包含：
限定了所述混合容器的内部的多个壁；
位于所述多个壁的任意壁上或附接至所述多个壁的任意壁的柔性套筒，所述套筒具有伸入至所述内部中的闭合端，并限定了适于接收振动元件的空腔，其中所述套筒用作所述内部与位于空腔内的振动元件之间的隔离阻挡件；和
布置在所述空腔内的振动元件。
15.权利要求14的混合容器，其中所述振动元件包含压电致动器。
16.权利要求14的混合容器，其中所述振动元件包含超声发生器。
17.权利要求14的混合容器，包含位于套筒内的杆或轴，所述杆或轴布置成与设置在空腔外的动能源接合。
18.权利要求14的混合容器，包含比相关的支撑杆更宽的叶板，其中所述叶板布置在所述套筒内并布置成与设置在空腔外的混合器电动机驱动器连接。
19.权利要求8或14的混合容器，其中所述多个壁中的至少一个壁包含热塑性膜。
20.权利要求8或14的混合容器，其中所述套筒包含热塑性膜。
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