CN104707495B - 高调节比叶轮 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于生物处理的可旋转叶轮，一种包括所述叶轮的搅拌器，一种包括所述叶轮的混合器皿，以及一种使用所述叶轮和混合器皿的方法。

Description

高调节比叶轮
背景技术
流体的制备，尤其是制药和生物制药行业中的溶液和悬浮液的制备，通常涉及充分混合以提供各种成分在产品中的期望分布。许多混合操作是利用安装在不锈钢器皿的底部附近的混合叶轮在不锈钢器皿中完成的，并且叶轮能够在流体从器皿的底部排出时进行操作。
然而，有必要改进叶轮和包括叶轮的混合器皿。
本发明能够改善现有技术中的至少一部分缺点。本发明的各种优点将从以下给出的说明内容中显而易见。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种用于生物处理的叶轮，该叶轮包括：(a)可旋转的毂；(b)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面以及从毂端到末端的一段长度，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：(c)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在第一端和第二端之间具有一段距离，第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少约45°至约90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的约25％到约60％的范围内。优选地，该叶轮还包括可旋转轴，该轴包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直的旋转轴线，其中，毂安装在可旋转轴的第一端上，并且毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线。
在另一个实施例中，提供了一种用于生物处理的混合器皿，其包括：(a)生物容器，其包括密闭容器，该密闭容器具有适用于容纳流体的内部容积，该容器包括底壁、顶壁和至少一个侧壁，所述侧壁连接到顶壁和底壁；以及至少一个进入端口和一个排出端口，排出端口设置在底壁中，其中该生物容器还包括：(b)可旋转的搅拌器，该搅拌器包括叶轮和壳体组件，该叶轮包括：(i)可旋转轴，其包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直的旋转轴线，该轴穿过生物容器的底壁，以使第一端延伸进入容器的内部容积，而第二端延伸到底壁外；(ii)安装在可旋转轴的第一端上的毂，该毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线；(iii)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面以及从毂端到末端的一段长度，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：(iv)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在第一端和第二端之间具有一段距离，第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少约45°至约90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的约25％到约60％的范围内；以及(v)安装到生物容器底壁的壳体组件，该壳体组件包括轴承和密封件；壳体组件密封地支撑可旋转轴，其中轴的第二端穿过壳体组件。
根据本发明方法的另一个实施例，一种制备用于生物处理的混合流体的方法包括：(a)使至少一种流体和至少一种要与流体混合的组分通过进入端口进入生物容器，该生物容器包括具有内部容积的封闭容器，该容器包括底壁、顶壁和至少一个侧壁，所述侧壁连接到顶壁和底壁；以及至少一个进入端口和一个排出端口，排出端口设置在底壁中，其中该生物容器还包括可旋转的叶轮，该叶轮包括：(i)可旋转轴，其包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直的旋转轴线，该轴穿过生物容器的底壁，以使第一端延伸进入容器的内部容积，而第二端延伸到底壁外；(ii)安装在可旋转轴的第一端上的毂，该毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线；(iii)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面以及从毂端到末端的一段长度，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：(iv)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在第一端和第二端之间具有一段距离，第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少约45°至约90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的约25％到约60％的范围内；以及(b)使叶轮旋转，混合该至少一种流体和该至少一种要与流体混合的组分，并产生混合流体。
附图说明
图1(A-B)示出了根据本发明一个实施例的叶轮的透视图(图1A)和侧视图(图1B)。
图2为根据本发明一个实施例的装配好的搅拌器的侧视图，其中包括如图1所示的叶轮，以及密封壳体。
图3为图2所示的搅拌器的分解图。
图4为根据本发明一个实施例的搅拌器的侧视图，其中包括如图2所示的搅拌器，其中搅拌器安装在混合器皿的生物容器的底壁上。
图5为根据本发明一个实施例的混合器皿的透视图，其中包括图2所示的搅拌器，搅拌器安装到混合器皿的生物容器的底壁上。
具体实施方式
有利地，可以提供各种成分在混合流体中的期望分布，并且可获得更大体积的混合流体以供后续使用。由安装在混合器皿的底壁上的叶轮所执行的混合操作将具有能够进行混合的最小体积，该最小体积由器皿的几何形状和叶轮安装的高度决定。最大混合体积和最小混合体积之间的关系被称作“调节比”。与在底部安装有叶轮的传统混合器皿相比，本发明的实施例提供了改进的调节比，其结果是，与这种传统的混合器皿相比，本发明的实施例具有较低的最小混合体积。有利地，能够成功地混合流体的较小起动体积。可选地或附加地，当流体从混合器皿排出时，流体能够继续进行混合和搅拌，这样能保持混合流体的均匀性。
不受限于任何特定的机制，人们确信通过使叶轮的底部边缘的一部分朝向混合器皿的底部向下延伸(也就是延伸到流体的常规未混合的部分中)，与降低常规混合叶片的安装高度相比，将获得更好的性能。
本发明的一个实施例提供一种用于生物处理的叶轮，该叶轮包括可旋转的毂，毂具有(a)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面，以及从毂端到末端的一段长度，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：(b)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在第一端和第二端之间具有一段距离，第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少约45°至约90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的约25％到约60％的范围内。优选地，该叶轮还包括可旋转轴，该轴包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直的旋转轴线，其中，毂安装在可旋转轴的第一端上，并且毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于生物处理的叶轮，包括(a)可旋转轴，其包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直旋转轴线；(b)安装在可旋转轴的第一端上的毂，该毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线；(c)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面，以及从毂端到末端的一段长度；其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：(d)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在第一端和第二端之间具有一段距离，第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少约45°至约90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的约25％到约60％的范围内。
在另一个实施例中，提供了一种用于生物处理的混合器皿，包括(a)生物容器，其包括密闭容器，该密闭容器具有适用于容纳流体的内部容积，该容器包括底壁、顶壁和至少一个侧壁，所述侧壁连接到顶壁和底壁；以及至少一个进入端口和一个排出端口，排出端口设置在底壁中，其中该生物容器还包括：(b)可旋转的搅拌器，该搅拌器包括叶轮和壳体组件，该叶轮包括：(i)可旋转轴，其包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直的旋转轴线，该轴穿过生物容器的底壁，以使第一端延伸进入容器的内部容积，而第二端延伸到底壁外；(ii)安装在可旋转轴的第一端上的毂，该毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线；(iii)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面以及从毂端到末端的一段长度，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：(iv)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在第一端和第二端之间具有一段距离，第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少约45°至约90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的约25％到约60％的范围内；以及(v)安装到生物容器底壁的壳体组件，壳体组件包括轴承和密封件；壳体组件密封地支撑可旋转轴，其中轴的第二端穿过壳体组件。
根据本发明的另一个实施例，一种制备用于生物处理的混合流体的方法，包括(a)使至少一种流体和至少一种要与流体混合的组分通过进入端口进入生物容器，该生物容器包括具有内部容积的封闭容器，该容器包括底壁，顶壁和至少一个侧壁，所述侧壁连接到顶壁和底壁；以及至少一个进入端口和一个排出端口，排出端口设置在底壁中，其中该生物容器还包括可旋转的叶轮，该叶轮包括：(i)可旋转轴，其包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直的旋转轴线，该轴穿过生物容器的底壁，以使第一端延伸进入容器的内部容积，而第二端延伸到底壁外；(ii)安装在可旋转轴的第一端上的毂，该毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线；(iii)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面，以及从毂端到末端的一段长度，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：(iv)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在第一端和第二端之间具有一段距离，第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少约45°至约90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的约25％到约60％的范围内；以及(b)使叶轮旋转，并混合该至少一种流体和该至少一种要与流体混合的组分，并产生混合流体。
现将在下文中更详细地描述本发明的每个组成部分，其中，相同的部件具有相同的附图标记。
图1以透视图(图1A)和侧视图(图1B)示出了示范性的可旋转叶轮。在该实施例中，叶轮10包括毂11和四个从毂延伸的臂12，每个臂12包括上边缘13、下边缘14、毂端12A、末端12B、臂的外表面E、臂的内表面E′，以及从毂端到末端的一段长度L，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括从臂的下边缘延伸的突起15，该突起包括第一端15A、第二端15B、突起外表面F、突起内表面F′(面F和F′在使用中竖直地设置)，并且在第一端和第二端之间具有一段距离D，第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而第二端延伸到臂的末端，突起外表面F相对于臂的外表面E形成在至少约45°至约90°范围内的角度A，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的约25％到约60％的范围内。使用图1A、1B和图5作为一般参考，在用于混合器皿中时，突起朝向混合器皿的底部向下延伸，优选地，其中凸起的表面垂直于或接近垂直于器皿底部。
臂12可以设置为相对于毂的旋转轴线(RA)成大约45°到大约90°的角度，并且在图示的实施例中，臂设置为相对于毂的旋转轴线成大约45°的角度。在图1B示出的实施例中，突起外表面F相对于臂外表面E形成大约45°的角度，突起的第一端和第二端之间的距离是从臂的毂端到臂的末端的长度的约50％。
通常，可旋转的叶轮为机械驱动叶轮，并且还包括可旋转轴，该轴包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，其中，毂安装在可旋转轴的第一端上，并且该毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线。图2示出了附连到可旋转轴20(具有竖直旋转轴线VA)的叶轮10，该轴包括具有第一端21(在图3中示出)和第二端22的圆柱形元件。
本发明的另一个实施例包括搅拌器，该搅拌器包括叶轮的一个实施例(附连到可旋转轴)和壳体组件，该附连包括至少一个轴承和至少一个密封件，其中，壳体组件密封地支撑可旋转轴，并且其中轴的第二端穿过壳体组件。
图2(装配图)和图3(分解图)示出了根据本发明的一个实施例的机械驱动搅拌器500的一个实施例，该搅拌器500包括如上所述的叶轮10，叶轮10附连到可旋转轴20(也如上所述)，该搅拌器还包括壳体组件510。
使用图3以供参考，示出的密封壳体组件510包括壳体100，壳体100具有空腔511，其中，壳体组件包括上部密封组件110和下部密封组件210，以及穿过密封壳体组件、上部密封组件110和下部密封组件210的中心通道511A，其中，空腔511接纳上部密封组件110和下部密封组件210，轴20穿过空腔511和中心通道511A。
如图3中更详细地示出的那样，图示的上部密封组件110和下部密封组件210分别具有相应的中心通道111、211(用于接收可旋转轴20)，并且分别包括相应的具有环形开口的密封件120、220(例如，市售的密封件包括施力弹簧和密封唇，诸如，例如，VARISEAL(特瑞堡密封解决方案))，每一个密封组件还包括弹性环124、224和轴承126、226(其中轴承装配到轴20上)。在该图示的实施例中，轴承隔离圈326插置在轴承126和轴承226之间。优选地，在将密封组件装配到密封壳体组件510的壳体100中时，弹性环124、224压缩。通常，如图3所示，插入端帽161以将密封组件保持在壳体100中，并且图3示出了已拧入壳体100中的端帽。图3还示出了与毂的一部分和轴相接合的叶轮保持夹10A。
图3还示出了完整性测试组件，其包括与上部密封组件110和下部密封组件210相连通的中心通道511A的一部分，以及与中心通道511A连通的端口527。
如上所述，叶轮具有向下面朝混合器皿底部的一部分，该部分优选地具有与容器底部垂直的突起面。图4示出了叶轮的一个实施例(图示为搅拌器的一部分)，具有向下面朝混合器皿的生物容器或生物处理容器的底壁的突起，其中壳体组件安装至底壁，并且壳体组件密封地支撑可旋转轴，其中轴的第二端穿过壳体组件。
在图5中示出了一种示范性的混合器皿1000，包括封闭的生物容器或封闭的生物处理容器1100，该容器包括底壁1101、顶壁1102以及相对的侧壁1103、1104和1105、1106，并且包括多个端口，所述端口包括至少一个进入端口1150和一个排出端口1152，并且具有适用于容纳流体的内部容积，并且具有安装到生物容器1100的底壁1101的搅拌器500，其中叶轮的突起15的竖直表面垂直于底壁1101。柔性的(例如塑性的)生物容器(或生物处理容器)可以具有任意合适的形状(例如，圆柱形(具有例如单个连续的侧壁)、正方形或矩形)，并在图5中示为具有多个侧壁的大致长方体的形状。
混合器皿的实施例可以具有任意合适数量和位置的端口，例如，以下任意端口中的一个或多个：液体进入端口、气体进入端口、气体排出端口、粉末进入端口、酸/碱进入端口、探针端口和/或采样端口。
使用图5以供参考，根据本发明的一个实施例，一种制备用于生物处理的混合流体的方法，包括使至少一种流体和至少一种要与流体混合的组分通过一个或多个端口进入生物容器，使叶轮旋转，并混合该至少一种流体和该至少一种要与流体混合的组分，并产生混合流体。
通常，该方法还包括在使叶轮旋转的同时，输送生物容器的内部容积中的混合流体通过排出端口。
在一些实施例中，该方法包括获得至少约20的调节比，例如至少约25的调节比，或至少约30的调节比。
如果需要的话，该方法的实施例还可以包括例如下列任意的一项或多项：确定和/或调节容器中的pH值，加入一种或多种液体，加入一种或多种干燥成分，采集一个或多个样本，确定和/或调节容器中的O2，和/或确定和/或调节容器中的CO2。
根据本发明的实施例，可以处理和/或制备(包括混合)各种流体。应用包括例如细胞培养(例如，包括悬浮液和贴壁细胞系的分批和补料分批操作)，制备用于制药和/或生物制药行业的无菌流体(包括药物、疫苗、静脉注射液、含抗体和/或含蛋白质的流体)和/或用于食品和饮料行业的流体。根据本发明的实施例混合的流体也可以用作例如介质和/或缓冲剂例如色谱缓冲剂。
根据本发明的一个实施例，一种用于测试机械驱动搅拌器的密封完整性的方法实施例包括向与内部通道511A(在图1和图4中示出)连通的端口527施加压力，并在一段时间内对压力进行分析以查看压力是否得到保持，从而示出密封件的完整性是否得到保持。如果压力已经衰减，那就表明有的密封件的完整性已经被破坏。示范性地，叶轮可以用约0.6巴的压力加压6分钟，并分析压力衰减情况。
以下的示例进一步说明本发明，但是当然不应该被解释为以任何方式限制本发明的保护范围。
示例1
与相对于器皿的底部安装在相同位置的常规叶轮相比，该示例说明了在一次性混合器皿中对搅拌流体的体积和调节比的改进，该一次性混合器皿包括根据本发明的一个实施例的安装在底部的叶轮。
获取50mL混合器的袋(低密度聚乙烯)，搅拌器包括根据本发明的一个实施例的叶轮，搅拌器安装在底部。轴是不锈钢棒，该轴在与旋转密封件和轴承配合的位置具有光滑表面，并且容纳在注模成型的密封壳体中，通过加热和压力将密封壳体焊接到袋的薄膜上。臂和毂为注模成型，以形成装配在轴的端部上的整体件。袋安装在支撑袋的储箱中，其中储箱还包括设置用于驱动叶轮的马达。根据本发明的叶轮和搅拌器在图1-3中示出，袋大致如图5所示。臂12从轴向外延伸，与叶轮的旋转轴线成大约45°的角度，并且与突起的外表面F和臂的外表面E所成的角度A约为45°(与突起的内表面F′和臂的内表面E′所成的角度A约为135°)。叶轮在突起的第一端和第二端之间具有的距离是从臂的毂端到臂的末端的长度的约50％。突起15朝混合器皿的底部向下延伸，以使表面垂直于袋的底部。
加入50mL水并启动马达。在从袋排出流体期间，叶轮保持运行。一旦搅拌停止，就通过停止排出操作来得出正在进行搅拌的被阻止的流体的体积。
测量流体的体积，并与使用常规叶轮所获得的体积相比较，所述常规叶轮相对于袋的底部安装在相同位置。
利用相对于袋的底部安装在相同位置的常规叶轮所获得的体积的计算方式如下：
最小混合体积＝(宽度)×(长度)×(到叶轮边缘的高度)。袋的宽度为34cm，长度为44cm，常规叶轮到底部的高度为2.6cm。因此，最小混合体积为3890cc(3.89L)。
使用常规叶轮的混合器皿中的未搅拌流体的体积为约4L，而使用根据本发明一个实施例的叶轮的混合器皿中的未搅拌流体的体积在约1.4L至约2L的范围内。因此，使用常规叶轮的调节比(初始体积/未搅拌体积)为13(50L/3.89L)，而使用根据本发明的一个实施例的叶轮的调节比在约25(50L/2L)至约36(50L/1.4L)的范围内。
示例2
与常规叶轮相比，本示例说明了使用根据本发明实施例的叶轮在混合方面的改进。
根据本发明的实施例制备两个叶轮。第一叶轮配置为如示例1中所述、并且大致如图1B所示的那样。
将第二叶轮进行类似地配置，但在突起的第一端和第二端之间具有的一段距离是从臂的毂端到臂的末端的长度的约95％(与第一叶轮中约50％的取值做对比)。
获取没有突起的常规叶轮。
叶轮安装在混合器的袋中，袋通常如示例1所述那样安装在储箱中。每个袋容纳40L甘油(高粘度流体)。
叶轮设置为前向的200rpm，并运行1分钟。每隔0.5秒启动照相机拍照。加入2mL红色食用染料。
随着时间推移，如染料流动所印证的那样，常规叶轮提供轴向流通，向上移动大部分流体，但很少有径向分量。
根据本发明实施例的两个叶轮都能提供轴向流动和径向流动，使染料能够在甘油的整个宽度和高度上更加高效地混合，结果使混合时间更快。大约15秒之后，两个叶轮提供均匀的溶液，而常规叶轮要在约40秒后才能提供均匀的溶液。因此，根据本发明实施例的叶轮相较于常规叶轮，使混合时间缩短超过50％。具有更短突起的叶轮比具有更长突起的叶轮提供略快一些的混合。
本文引证的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利，以引用的方式并入此处，其程度等同于每篇参考文献都被单独地且明确地指明通过引用并入并将其全部内容在此陈述一样。
在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求的上下文中)使用的术语“一”和“一个”、“所述”和“至少一个”以及类似的指代均视为涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。由一个或多个项目的列表跟随其后的术语“至少一个”(例如，“至少一个A和B”)的使用将视为是指从所列的项目中选择一个项目(A或B)或者两个或更多个所列项目(A和B)的任意组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。术语“构成”，“具有”、“包括”和“包含”将视为开放式术语(即，意思是“包括但不限于，”)，除非另有说明。本文中数值范围的详述仅旨在用作每个在该范围内的单独的数值的简写方法，除非本文另有说明，并且每个单独的数值都结合到说明书中，就好像它在本文中单独列举一样。本文中所描述的所有方法能够以任何合适的顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文所提供的任何和所有的示例或示范性的语言(例如，“如”)仅仅是为了更好地阐述本发明，并不构成限制本发明的范围，除非另有声明。说明书中的任何语言不应解读为将任何未要求保护的要素表述成本发明所必须的内容。
在本文中描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的用于实施本发明的最佳模式。在阅读前文描述内容的基础上，这些优选实施例的变型可以对本领域的普通技术人员变得显而易见。发明人预期本领域技术人员能够适当地采用这些变型，并且发明人认为本发明能够以不同于本文具体描述的方式实施。因此，本发明包括所附权利要求中描述的主题的所有变型和等价方案。此外，上述要素在所有可能的变型中的任意组合都被本发明所涵盖，除非本文另外说明或与上下文明显矛盾。

Claims (6)

1.一种制备用于生物处理的混合流体的方法，所述方法包括：
(a)使至少一种流体和至少一种要与流体混合的组分通过进入端口进入生物容器，所述生物容器包括具有内部容积的封闭容器，该容器包括底壁、顶壁和至少一个侧壁，所述侧壁连接到顶壁和底壁；以及至少一个进入端口和一个排出端口，排出端口设置在底壁中，其中所述生物容器还包括可旋转的搅拌器，所述搅拌器包括叶轮和安装到生物容器底壁的壳体组件，所述叶轮包括：
(i)可旋转轴，其包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直的旋转轴线，该轴穿过生物容器的底壁，以使第一端延伸进入容器的内部容积，而第二端延伸到底壁外；
(ii)安装在可旋转轴的第一端上的毂，所述毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线；
(iii)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面以及从毂端到末端的一段长度，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：
(iv)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在突起的第一端和第二端之间具有一段距离，突起的第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而突起的第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少45°至90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的25％到60％的范围内；以及
(b)使叶轮旋转，并混合该至少一种流体和该至少一种要与流体混合的组分，并产生混合流体。
2.如权利要求1所述的方法，还包括在使叶轮旋转的同时，输送生物容器的内部容积中的混合流体通过排出端口。
3.如权利要求1或2所述的方法，包括获得至少20的调节比，所述调节比是生物容器中的最大流体混合体积与生物容器中的最小流体混合体积之比。
4.一种用于生物处理的混合器皿，包括：
(a)生物容器，其包括密闭容器，该密闭容器具有适用于容纳流体的内部容积，该容器包括底壁、顶壁和至少一个侧壁，所述侧壁连接到顶壁和底壁；以及至少一个进入端口和一个排出端口，排出端口设置在底壁中，其中该生物容器还包括：
(b)可旋转的搅拌器，该搅拌器包括叶轮和壳体组件，所述叶轮包括：
(i)可旋转轴，其包括具有第一端和第二端的圆柱形元件，该轴具有竖直的旋转轴线，该轴穿过生物容器的底壁，以使第一端延伸进入容器的内部容积，而第二端延伸到底壁外；
(ii)安装在可旋转轴的第一端上的毂，该毂具有垂直于轴的竖直旋转轴线的水平轴线；
(iii)至少两个从毂延伸的臂，每个臂包括上边缘、下边缘、毂端、末端、臂的外表面、臂的内表面，以及从毂端到末端的一段长度，其中，臂的毂端连接到毂，并且臂的末端还包括：
(iv)从臂的下边缘延伸的突起，该突起包括第一端、第二端、突起外表面、突起内表面，并且在突起的第一端和第二端之间具有一段距离，突起的第一端设置在臂的毂端和臂的末端之间，而突起的第二端延伸到臂的末端，突起外表面相对于臂的外表面形成在至少45°至90°范围内的角度，其中突起的第一端和第二端之间的距离在从臂的毂端到臂的末端的长度的25％到60％的范围内；以及
(v)联接到生物容器底壁的壳体组件，该壳体组件包括轴承和密封件；壳体组件密封地支撑可旋转轴，其中轴的第二端穿过壳体组件。
5.如权利要求4所述的混合器皿，其中所述生物容器包括底壁、顶壁、相对的第一侧壁和第二侧壁以及相对的第三侧壁和第四侧壁，这些侧壁连接到顶壁和底壁。
6.如权利要求4或5所述的混合器皿，还包括至少一个附加端口，所述附加端口包括液体进入端口、气体进入端口、气体排出端口、粉末进入端口、酸/碱进入端口、探针端口和/或采样端口。
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