CN215743153U - 流体混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流体混合装置，包括：一柔性袋，其接收及容纳流体；一支撑单元，固定于所述柔性袋的内侧；一混合单元，包括一轴杆及一磁性件，其中，所述轴杆的一端或杆身与所述支撑单元通过一第一旋转件相连接，所述混合单元悬挂于所述柔性袋内，所述轴杆的另一端与所述磁性件连接；一驱动单元，通过磁力驱动所述磁性件旋转。本实用新型的流体混合装置利用支撑单元作为悬挂系统来稳定和固定混合单元，相较直接从柔性袋的底部固定混合单元，可提供更稳定的机械结构，同时增加流体混合的效果。另外，悬挂系统可使混合单元与驱动单元在彼此未对准的情况下，也能经驱动单元驱动，使操作更加灵活。

Description

流体混合装置

技术领域

本实用新型涉及混合设备技术领域，特别涉及一种流体混合装置。

背景技术

一次性产品由于可免于洁净度验证、降低成本并提高生产周转率而在制药行业变得越来越流行。混合设备在一些制造过程中必不可少，并且一次性混合设备的设计至关重要，因为它的制动部件可能会磨损容器，从而导致故障或在操作过程中造成污染或泄漏的风险。

工业规模生产的大多数药物溶液、试剂和悬浮液都需要高度控制、充分混合，以实现所需的产量并确保最终产品中的成分均匀分布。通常使用摇动或旋转槽来完成该过程，但使用机械搅拌器或叶轮具有更好的混合效果。

对于一次性混合袋系统，最简单的设计是以固定在柔性袋底部薄膜上的支撑器和叶轮从底部驱动。例如公开号为US07481572B2的美国专利公开了一种底部驱动混合袋系统，该系统具有一个刚性支撑和固定件，以及一个带有或不带有轴承的叶轮，以通过袋子外部的磁性驱动装置实现搅拌目的。滚动部件利用叶轮轴承、周围磁场或由超导产生的磁场作为旋转叶轮的手段，以减少混合过程中产生的摩擦。这种设计简单，但实际上需要限制规模、尺寸和叶轮数量，从而限制混合效率或混合装置的尺寸。

为了提高混合效率且在大型混合系统中固定底部驱动器，设计出双螺旋桨系统，例如GE Healthcare的2500L XDUO Plus混合系统。多叶轮的设计将需要多个驱动单元和电动机。袋子的尺寸变宽并增加了投影面积，从而占据了更大的操作面积。底部驱动系统的另一个缺点是位于柔性袋内部的混合装置与位于柔性袋外部的驱动装置之间的对准是至关重要的，如果对准不当，则驱动装置不能驱动柔性袋内的混合装置，从而可能导致混合失败。因此，还产生了顶部驱动混合系统，以便将更多的螺旋桨放入轴中并实现更好的混合效率。然而，顶部驱动系统导致难以折叠柔性袋以进行运送，并且混合袋的尺寸变得笨重。为了保护易碎的混合袋，需要更多类型的包装系统，且尺寸和包装上的额外负载增加了运输成本以及操作和废物处理的负担。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种流体混合装置，以解决现有的底部驱动系统中由于驱动装置和混合装置对准不当而无法驱动混合装置，导致混合失败的技术问题。

本实用新型提供了一种流体混合装置，包括：一柔性袋，其接收及容纳流体；一支撑单元，固定于所述柔性袋的内侧；一混合单元，包括一轴杆及一磁性件，其中，所述轴杆的一端或杆身与所述支撑单元通过一第一旋转件相连接，所述混合单元悬挂于所述柔性袋内，所述轴杆的另一端与所述磁性件连接；一驱动单元，通过磁力驱动所述磁性件旋转。

本实用新型的流体混合装置中，所述支撑单元包括：一顶盖，与所述轴杆的一端或杆身通过所述第一旋转件相连接；一支撑件，固定于所述柔性袋的内侧；至少一支架，所述支架的一端与所述顶盖连接，所述支架的另一端与所述支撑件连接。

本实用新型的流体混合装置中，所述支撑单元包括：一顶盖，与所述轴杆的杆身通过所述第一旋转件相连接；第一支撑件和第二支撑件，相对固定于所述柔性袋的内侧，所述第一支撑件与所述轴杆的一端通过一第二旋转件相连接；至少一支架，所述支架的一端与所述顶盖连接，以及所述支架的另一端与所述第二支撑件连接。

本实用新型的流体混合装置中，所述顶盖包括一中空结构，所述顶盖上具有连通所述中空结构的内部和外部的多个开口，其中一所述开口由一导管连接至所述柔性袋的一端口，用以使流体出入所述柔性袋。

本实用新型的流体混合装置中，所述支撑单元包括：一支撑件，固定于所述柔性袋的内侧，所述支撑件与所述驱动单元相对，所述支撑件与所述轴杆的一端通过所述第一旋转件相连接。

本实用新型的流体混合装置中，所述支撑单元还包括一悬杆，所述悬杆从所述柔性袋的外侧连接至所述支撑件上，以固定所述轴杆。

本实用新型的流体混合装置中，所述混合单元还包括至少一叶轮，所述叶轮设置于所述轴杆或所述磁性件上。

本实用新型还提供了一种流体混合装置，包括：一柔性袋，用于接收及容纳流体；一支撑件，固定于所述柔性袋的内侧；一吊架，包括一顶盖及从所述顶盖的中央向外侧延伸的一支架，所述支架具有一磁性件；一轴杆，所述轴杆的一端与所述顶盖通过一第二旋转件相连接，所述轴杆的另一端与所述支撑件通过第一旋转件相连接，使所述吊架悬挂于所述柔性袋内；一驱动单元，通过磁力驱动所述吊架及所述轴杆旋转。

本实用新型的流体混合装置中，所述流体混合装置还包括至少一叶轮，所述叶轮设置于所述吊架上。

本实用新型还提供了一种流体混合装置，包括：一柔性袋，其接收及容纳流体；一支撑单元，固定于所述柔性袋的内侧；一混合单元，包括一轴杆及一磁性件，所述轴杆的一端或杆身与所述支撑单元通过一第一旋转件相连接，使所述混合单元悬挂于所述柔性袋内，所述轴杆的另一端与所述磁性件连接。

本实用新型具有以下优点和能力使底部驱动搅拌系统进行更有效的混合：

1.支撑更大的叶轮；2.能够从底部固定多个叶轮；3.适用于一次性柔性袋；4.低剪切应力搅拌环境；5.能够提高每分钟的搅拌速度。其中较大的叶轮支撑在哺乳动物细胞培养中尤为重要，因为较低的剪切应力搅动是必不可少的，剪切应力搅动很大程度上取决于叶轮的尺寸。对于大型混合容器或生物反应器，多个叶轮也很重要。另外，该混合单元和驱动单元之间的对准并不像以前的底部驱动设计系统那样重要，甚至可以通过驱动单元以一定角度与混合单元相对即可驱动混合单元，使混合操作更加灵活并且易于安装，亦适用于顶部驱动混合系统。

底部驱动搅拌系统可以简化混合系统的设计和操作，包括设备、控制系统和消耗品。本实用新型利用具有开口的顶盖及支架作为悬挂系统来维持和固定叶轮，而非直接从柔性袋的底部固定叶轮，这在搅拌过程中提供了更稳定的机械结构，并且稳定的机械结构还提供具较大叶片的叶轮或多个叶轮在较慢转速下增强混合的效果，且仍可将驱动单元设置在柔性袋的底部。旋转件位于叶轮的顶部，叶轮通过轴杆连接，该轴杆由带有开口的支架支撑。旋转件可以是由玻璃制成的球型接头，也可以是在旋转过程中可以承受摩擦的其他材料，也可以是轴承。具有开口的支架从柔性袋的底部或顶部焊接并固定在柔性袋内侧的薄膜上。第一磁性件如磁性板、磁性棒或磁性环，固定在该轴杆的底部，而不会与柔性袋的薄膜接触。驱动单元由驱动马达、连接器和第二磁性件制成，第二磁性件为磁性板、磁性棒或磁性环制成，驱动单元放置于柔性袋的外部且位于混合单元的正下方。柔性袋外部的驱动马达上的第二磁性板将驱动柔性袋内部的第一磁性板，从而驱动叶轮进行混合。

附图说明

图1为本实用新型的第一实施例的流体混合装置的侧剖视图。

图2为本实用新型的第一实施例的流体混合装置的局部结构的立体图。

图3为本实用新型的第二实施例的流体混合装置的侧剖视图。

图4为本实用新型的第三实施例的流体混合装置的侧剖视图。

图5为本实用新型的第四实施例的流体混合装置的侧剖视图。

图6为本实用新型的第五实施例的流体混合装置的侧剖视图。

图7为本实用新型的第六实施例的流体混合装置的侧剖视图。

图8为本实用新型的第七实施例的流体混合装置的侧剖视图。

图9为本实用新型的第八实施例的流体混合装置的侧剖视图及局部结构的放大侧剖视图。

图中：

101、叶轮；101'、叶轮；102、第一磁性板；111、第二磁性板；103、轴杆；104、球型接头；104'、轴承；104”、轴承；105、顶盖；106、支架；107、第一支撑件；107'、第一支撑部；107”、第二支撑部；116、第二支撑件；108、膜；109、驱动马达；110、连接器；112、柔性袋；113、锚柱；114、齿轮；115、连接装置；117、悬杆；118、刚性容器；119、调节装置；120、导管；121、流体；122、端口；123、开口；124、出口。

具体实施方式

以下将详述本实用新型的各个实施例，并配合附图作为例示，使读者对本实用新型有较完整的了解。本文的说明可广泛地施行于其它的实施例中，在本实用新型的精神下，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都应包含在本实用新型的范围内，例如，两个叶轮意味着两个以上，叶轮的形状和尺寸仅是示例，并非限制于设计附图中。带有开口的支架、支架以及轴承的设计不需要是相同的设计图，但是任何可以满足所需功能的设计都在本实用新型的范围内。本实用新型的专利权应以申请的专利范围作为界定基准。特别注意的是，附图仅为示意的作用，并非代表部件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求附图的简洁。

本实用新型的流体混合装置，包括可供流体输入及容纳的一柔性袋、固定于柔性袋的内侧的一支撑单元、用于扰动柔性袋内的流体的一混合单元、以及驱动混合单元旋转的一驱动单元。柔性袋为一次性、可折叠的软包装袋。混合单元容置于柔性袋内，并可旋转地固定于支撑单元上，支撑单元容置于柔性袋内或一部分暴露于柔性袋的外侧表面上。驱动单元设置于柔性袋外，并与混合单元的位置相对应，以非接触的方式驱动混合单元进行旋转以使流体均质化。以下将以实施例说明本实用新型的流体混合装置的的不同实施例。

请参考图1，可作为一次性软容器的柔性袋112以膜108形成，用于接收及容纳流体，当需将流体均质化时，柔性袋112可设置于一刚性容器118中。混合单元包括第一磁性板102(即第一磁性件)、轴杆103和叶轮101，支撑单元包括一具有开口的支架106、第一支撑件107和具有开口的顶盖105。在第一实施例中，第一磁性板102具有至少一磁体块、磁性环或磁性盘嵌入第一磁性板102内，轴杆103的底端固定地设置于第一磁性板102的中央，轴杆103的顶端连接球型接头104，叶轮101则固定设置于第一磁性板102上。第一旋转件，例如球型接头104，通过具有开口的顶盖105和具有开口的支架106进行支撑，并和轴杆103以及叶轮101一起旋转。支架106安装在第一支撑件107上，第一支撑件107经焊接固定于由膜108形成的柔性袋112的内侧面上。因此，包括具有开口的支架106的支撑单元作为一悬挂系统对球型接头104、叶轮101、轴杆103和第一磁性板102进行限位，使得球型接头104、叶轮101、轴杆103和第一磁性板102在旋转搅拌流体的期间不接触膜108。

继续参考图1，柔性袋112还包括对准单元，对准单元包括多个锚柱113，多个锚柱113从第一支撑件107的底部突出于膜108外，这些锚柱113可与刚性容器118固定连接，以便与柔性袋112的外部的驱动单元对准。刚性容器118，其由塑料或金属制成，并容纳用于操作的柔性袋112，其中刚性容器118的中心可以是封闭的或者具有开口。驱动单元设置于柔性袋112的外部，驱动单元包括具有连接器110的驱动马达109，驱动马达109与一第二磁板111(即第二磁性件)相连，其中第二磁板111可位于刚性容器118的一开口位置处，并对应柔性袋112内的第一磁性板102。驱动单元通过磁力驱动的方式驱动柔性袋112内的第一磁性板102旋转，第一磁性板102带动球型接头104、叶轮101、轴杆103一起旋转以对流体进行搅拌，使流体均质化。驱动单元由驱动马达109、连接器110和第二磁性件制成，第二磁性件为磁性板、磁性棒、磁性环或磁性圆盘制成，图1所示形状仅为举例而非限制。

图2为局部结构的立体示意图，请参考图1和图2，流体混合装置还包括一调节装置119，调节装置119用于调整驱动单元的位置。在第一实施例中，调节装置119通过连杆连接驱动马达109，在使用过程中、使用前以及使用后，通过齿轮114带动调节装置119沿垂直于第二磁性板111的方向移动，使得驱动马达109向上或向下移动，进而开始或停止驱动柔性袋112内的第一磁性板102。

图3为流体混合装置的第二实施例，请参考图1和图3，图3中的第一旋转件为一轴承104'，其中轴承104'优选地是推力轴承，其余部件类似图1，驱动单元也可配备图2中的调节装置119，在此不赘述。图4为流体混合装置的第三实施例，请参考图1、图3和图4，除了叶轮101外，第三实施例的轴杆103的杆身上还设置有另一叶轮101'，其中叶轮101或叶轮101'的叶片数量和对称性并无限定，图上仅为例示。其次，具有开口的支架106也可采用不同的设计，例如由圆柱外型更改为渐变的梯形外型，使叶轮101和叶轮101'更加稳定。

图5和图6分别为流体混合装置的第四实施例、第五实施例，请参考图1和图5，第四实施例的支撑单元包括第二支撑件116和连接装置115，连接装置115为盒或壳体，其中第二支撑件116可利用焊接的方式固定于由膜108形成的柔性袋112上，以及可选择性地延伸至柔性带112的外侧以便于定位，连接装置115连接第二支撑件116。其次，作为第一旋转件的球型接头104是可旋转的，其由连接装置115支撑。其次，流体混合装置还包括一悬杆117，可选地，悬杆117从柔性袋112外部连接到第二支撑件116上，以对轴杆103、叶轮101以及叶轮101'进行限位。因此，本实用新型能够从柔性袋112的顶部支撑叶轮101和叶轮101'。其次，相较于图5，图6中的第五实施例，则采用轴承104'作为第一旋转件并由第二支撑件116支撑，其余结构类似，于此不赘述。

图7为流体混合装置的第六实施例，请参考图1、图5、图6、图7，第六实施例的支撑单元可以整合第一至第五实施例的实施方式，支撑单元包括具有开口的顶盖105、具有开口的支架106以及第一支撑件107、第二支撑件116。其次，轴杆103在具有开口的支架106中向上延伸，轴杆103的杆身与支撑单元中具有开口的顶盖105通过轴承104'(即第一旋转件)相连接，轴承104'由具有开口的顶盖105和具有开口的支架106支撑，其中轴承104'优选地是杆轴承。第一支撑件107、第二支撑件116相对固定于柔性袋112上，其中具有开口的支架106连接并固定在第一支撑件107上，第二支撑件116则与轴杆103的一端通过轴承104”(即第二旋转件)相连接，其中轴承104”优选地是推力轴承，轴承104”的支撑如图6的第五实施例所示，在此不赘述。

图8为流体混合装置的第七实施例。请参考图1、图2、图8，图8的流体混合装置可以是图1、图2或其他实施例的流体混合装置，除此之外，第七实施例的流体混合装置还包括防止污染单元，在此实施例中，顶盖105是中空结构，并且具有连通中空结构的内部和外部的多个开口123。在顶盖105的侧面具有与空气管120相连通的出口124，空气管120与端口122连通，该端口122焊接在由膜108形成的柔性袋112上。尺寸小于0.2um的空气管120与端口122连通以防止污染。空气、氧气或其他流体121通过从端口122引入空气管120中，并通过顶盖105上的开口123进入柔性袋112。

图9为流体混合装置的第八实施例。流体混合装置包括一柔性袋112，用于接收及容纳流体；一支撑单元，经焊接固定于由膜108形成的柔性袋112的内侧面上；一吊架，包括顶盖105及从顶盖105的中央向外侧延伸的一支架106，其中支架106具有一第一磁性件102；一轴杆103，轴杆103的一端与顶盖105通过第二旋转件相连接，轴杆103的另一端与第一支撑件107通过第一旋转件相连接，使吊架悬挂于柔性袋112内；一驱动单元，以磁力驱动吊架及轴杆103旋转。第一旋转件及第二旋转件分别为轴承104'、轴承104”，其中轴承104'优选地是推力轴承，以及轴承104”优选地是杆轴承。在此实施例中，轴承104'可通过从第一支撑件107突出的第一支撑部107'进行支撑，第二支撑部107”呈中空状从第一支撑件107突出，以支撑另一个轴承104”。

综上所述，本实用新型的流体混合装置利用顶盖和支架形成的支撑单元作为悬挂系统来稳定和固定混合单元，相较直接从柔性袋的底部的固定混合单元，可提供更稳定的机械结构，同时增加流体混合的效果。另外，悬挂系统可降低混合单元与驱动单元的对准要求，仅通过以一定角度彼此位置相对即可驱动，使操作更加灵活。

Claims (10)

1.一种流体混合装置，其特征在于，包括：

一柔性袋，其接收及容纳流体；

一支撑单元，固定于所述柔性袋的内侧；

一混合单元，包括一轴杆及一磁性件，其中，所述轴杆的一端或杆身与所述支撑单元通过一第一旋转件相连接，所述混合单元悬挂于所述柔性袋内，所述轴杆的另一端与所述磁性件连接；

一驱动单元，通过磁力驱动所述磁性件旋转。

2.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，所述支撑单元包括：

一顶盖，与所述轴杆的一端或杆身通过所述第一旋转件相连接；

一支撑件，固定于所述柔性袋的内侧；

至少一支架，所述支架的一端与所述顶盖连接，所述支架的另一端与所述支撑件连接。

3.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，所述支撑单元包括：

一顶盖，与所述轴杆的杆身通过所述第一旋转件相连接；

第一支撑件和第二支撑件，相对固定于所述柔性袋的内侧，所述第一支撑件与所述轴杆的一端通过一第二旋转件相连接；

至少一支架，所述支架的一端与所述顶盖连接，以及所述支架的另一端与所述第二支撑件连接。

4.根据权利要求2或3所述的流体混合装置，其特征在于，所述顶盖包括一中空结构，所述顶盖上具有连通所述中空结构的内部和外部的多个开口，其中一所述开口由一导管连接至所述柔性袋的一端口，用以使流体出入所述柔性袋。

5.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，所述支撑单元包括：

一支撑件，固定于所述柔性袋的内侧，所述支撑件与所述驱动单元相对，所述支撑件与所述轴杆的一端通过所述第一旋转件相连接。

6.根据权利要求5所述的流体混合装置，其特征在于，所述支撑单元还包括一悬杆，所述悬杆从所述柔性袋的外侧连接至所述支撑件上，以固定所述轴杆。

7.根据权利要求1所述的流体混合装置，其特征在于，所述混合单元还包括至少一叶轮，所述叶轮设置于所述轴杆或所述磁性件上。

8.一种流体混合装置，其特征在于，包括：

一柔性袋，用于接收及容纳流体；

一支撑件，固定于所述柔性袋的内侧；

一吊架，包括一顶盖及从所述顶盖的中央向外侧延伸的一支架，所述支架具有一磁性件；

一轴杆，所述轴杆的一端与所述顶盖通过一第二旋转件相连接，所述轴杆的另一端与所述支撑件通过第一旋转件相连接，使所述吊架悬挂于所述柔性袋内；

一驱动单元，通过磁力驱动所述吊架及所述轴杆旋转。

9.根据权利要求8所述的流体混合装置，其特征在于，所述流体混合装置还包括至少一叶轮，所述叶轮设置于所述吊架上。

10.一种流体混合装置，其特征在于，包括：

一柔性袋，其接收及容纳流体；

一支撑单元，固定于所述柔性袋的内侧；

一混合单元，包括一轴杆及一磁性件，所述轴杆的一端或杆身与所述支撑单元通过一第一旋转件相连接，使所述混合单元悬挂于所述柔性袋内，所述轴杆的另一端与所述磁性件连接。

Images