KR20220164476A

KR20220164476A - 펌프 및 조합 펌프/혼합기 장치

Info

Publication number: KR20220164476A
Application number: KR1020227030459A
Authority: KR
Inventors: 마이클 씨. 가네
Original assignee: 알피니티 유에스에이, 인크.
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2022-12-13
Also published as: TW202138051A; WO2021158448A1; EP4100649A4; EP4100649A1; JP2023512299A; US20230358223A1

Abstract

펌프 또는 조합 펌프/혼합기 장치가 체크 밸브와 조합된 이동 격막을 사용하여 유체를 펌핑 및/또는 혼합한다. 주 유입구가 펌프의 상단부에 위치되고, 유체를 포함하는 용기 또는 컨테이너에 의해서 공급된다. 유체는, 이동 격막에 응답하여, 외부 챔버를 통해서 복수의 하부 챔버 내로 그리고 이어서 중앙 챔버 내로 전달되고, 이어서 중앙 챔버에서 유체는 하나 이상의 배출구를 통해서 빠져 나간다. 일련의 체크 밸브를 이용하여, 챔버들을 통한 유체의 일방향 유동을 보장한다. 모터 또는 구동 유닛의 구동 샤프트가 왕복 운동 디스크 또는 사판을 구동하고, 왕복 운동 디스크 또는 사판은 격막을 작동시켜 장치를 통해서 유체를 구동한다. 펌프/혼합기 구성에서, 하나 이상의 부가적인 유입구가 제공되어, 펌프/혼합기 내의 혼합을 위해서 부가적인 유체를 장치 내로 투입한다.

Description

펌프 및 조합 펌프/혼합기 장치

관련 출원

본원은, 본원에서 참조로 포함되는, 2020년 2월 4일자로 출원된 미국 가특허출원 제62/970,103호에 대한 우선권을 주장한다. 우선권은 35 U.S.C. § 119 및 임의의 다른 적용 가능 법령에 따라 주장된다.

본 발명의 분야는 일반적으로 제품의 제조, 생산, 및 캡쳐에서 사용되는 유체-기반의 시스템 및 프로세스에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 바이오프로세스, 의약, 생물학적, 유전자 치료 적용예 또는 다른 위생 프로세스 산업에서 사용되는 펌프 및 혼합기에 관한 것이다.

많은 상업적 제품이 화학적 및 생물학적 프로세스를 이용하여 생산된다. 의약품은 예를 들어 규모-확대 반응기 및 다른 장비를 이용하여 상업적인 양으로 생산된다. 소위 생물 제제는, 세포나 조직과 같은 살아 있는 개체로부터 생산 또는 분리된 약물 또는 기타 화합물이다. 생물 제제는 단백질, 핵산, 생체 분자 또는 이러한 물질의 복잡한 조합으로 구성될 수 있다. 이들은 심지어 세포와 같은 살아 있는 개체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 생물 제제를 상업적 규모로 생산하기 위해서는, 정교하고 고가인 장비가 필요하다. 의약 및 생물 제제 모두에서, 예를 들어, 최종 제품이 얻어지기 전에 다양한 프로세스가 이루어져야 할 필요가 있다. 생물 제제의 경우에, 포유류 세포는 성장 챔버, 반응기, 백 또는 기타와 같은 컨테이너 내에서 성장될 수 있고, 세포를 유지하는 유닛 내로의 영양소가 조심스럽게 조절될 필요가 있을 수 있다.

중요하게는, 살아 있는 세포 또는 다른 유기체에 의해 생산된 생물학적 제품은 성장, 필터링, 추출, 농축 및 궁극적으로 성장 컨테이너부터 수집될 필요가 있을 수 있다. 종종 시약이 성장 컨테이너 내에 적재되고, 다른 유체 스트림(들) 또는 투입물과 조합되며, 혼합을 필요로 한다. 예를 들어, 버퍼 용액이 종종 제조 프로세스 중에 첨가되고 다른 공급 스트림(들)과 혼합된다. 세포에 의해서 생성된 폐기 생성물은 일반적으로 제어되어 성장 컨테이너로부터 제거되어야 한다. 일반적으로, 세포 및/또는 폐기 생성물에 의해 생성된 희망 생물학적 제품이, 세포를 포함하는 컨테이너의 하류에 위치된 별도의 펌핑 장치를 사용하여, 성장이 일어나는 컨테이너의 외부로 펌핑된다. 성장 챔버로부터 제거되는 이러한 펌핑된 유체는 일반적으로 분리 또는 여과와 같은 하류 프로세싱을 거친다.

앞서 주목한 바와 같이, 하나의 유닛 작업으로부터 다른 작업으로 유체 및 그 내용물을 이동시키기 위해서, 펌프가 필요하다. 실제로 펌프를 통해 유체를 이동시키는 것 외에도, 이러한 작업 중 하나 이상 중에, 혼합이 종종 필요하다. 예를 들어, 농축된 버퍼 용액을 더 큰 부피의 물과 조합하여, 하나 이상의 하류 프로세스에서 사용되는 희망 버퍼 농도를 만들 수 있다. 일반적으로, 이는, 혼합기를 내부에 가지는 용기 또는 컨테이너 내에서 이루어진다.

바이오 의약 작업에서 사용되는 기존 펌프가 알려져 있다. 예를 들어, 어떠한 습윤 회전 부품도 사용하지 않고 그 대신 유체를 펌핑하기 위해서 사용되는 4개의 별도로 작동되는 격막을 사용하는, Quattroflow^TM 4-피스톤 격막 펌프가 알려져 있다. 펌프의 일반적인 문제는, 이들이 일반적으로 다양한 도관을 통해 용기에 연결된다는 것이다. 펌프를 유체 경로에 통합할 때, 공동화(cavitation), 진공 또는 펄스 유동 조건으로 인한 문제를 방지하도록 이러한 시스템을 설계해야 할 필요가 있다. 공동화 및 비-정상 유동 조건은, 이러한 제조 프로세스에서 사용되는 민감한 포유류 세포를 용해시키는 경향이 있다. 불행히도, 펌프가 컨테이너 또는 용기의 하류에 배치될 때, 이는 필연적으로 세포를 죽이거나 방해하는 경향이 있는 공동화, 진공, 및 문제가 있는 흐름 조건을 생성하는 경향을 갖거나, 느린 유동 조건을 초래하는 경향을 갖는다. 이는 적은 유량에서 맥동을 유발하고, 유체를 펌프 내로 효율적으로 유입시키는 것에 관한 주요 문제를 해결하지 못한다. 따라서, 개선된 펌프 및 혼합기 장치가 요구된다.

일 실시형태에서, 펌프를 통해서 유체를 펌핑하기 위해서 순차적으로 활성화되는 복수의 격막을 이용하여 동작되는 펌프가 개시된다. 펌프 유입구는 펌프의 상단 또는 상부 영역에 위치되고, 중력의 보조로 유체를 수용한다. 예를 들어, 펌프 유입구는, 유체를 내부에서 유지하도록 구성된 용기 또는 컨테이너에 커플링(또는 그에 통합)될 수 있다. 이어서, 이러한 유체는 펌프의 상단 또는 상부 영역으로부터 펌프 유입구에 진입하고, 격막들이 작동되어 유체를 펌프 내의 하나의 또는 다수의 배출구의 외부로 펌핑한다. 일부 실시형태에서, 펌프는 플랜지 또는 기타를 이용하여 용기 또는 컨테이너의 하부측 또는 하단부에 장착될 수 있다. 다른 실시형태에서, 펌프는 직접적으로 제조될 수 있거나, 용기 또는 컨테이너와 통합될 수 있다. 용기 또는 컨테이너는 강성 용기/컨테이너 및 가요성 용기/컨테이너(예를 들어, 백) 모두를 포함할 수 있다. 용기 또는 컨테이너 내의 유체는 중력의 보조로 펌프의 유입구 내로 공급된다.

펌프는, 펌프에 대한 유입구 내에 또는 그에 인접하여 장착되어 펌프의 작업 중에 액체 유체 내에서 와류가 형성되는 것을 방지하거나 억제하는 선택적 와류 파괴부를 포함할 수 있다. 펌프는, 일 실시형태에서, 홀수의 격막을 포함한다. 이는 하나 이상의 격막일 수 있다. 예는 (비록 1개 초과의 격막이 바람직하지만) 1, 3, 5, 7, 또는 9개의 격막을 포함한다. 다른 실시형태에서, 짝수(예를 들어, 2, 4, 6, 8, 10)의 격막이 이용될 수 있다. 펌프는 하나의 배출구, 또는 바람직한 실시형태에서, 복수의 배출구를 포함할 수 있다. 펌프의 각각의 배출구는 동일한 부피의 유체를 이송할 수 있거나, 상이한 배출구들이 가변적인 또는 상이한 양의 유체를 이송할 수 있다. 배출구는 선택적으로, 여러 배출구들을 선택적으로 턴 온/오프하기 위해서 사용될(예를 들어, 작동될) 수 있는 밸브를 포함 또는 통합할 수 있다. 이들은 수동 동작 밸브 또는 자동 작동 밸브일 수 있다. 펌프는 금속(예를 들어, 스테인리스 강) 또는 중합체(예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리카보네이트 등) 또는 이들의 조합으로 제조될 수 있다. 일부 경우에, 펌프 또는 그 구성요소가 (적절한 멸균 또는 다른 위생적 세정 후에) 재사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 펌프 또는 그 구성요소가 1회-사용 또는 일회용일 수 있다.

다른 실시형태에서, 펌프/혼합기가, 유체 펌핑 외에, (본원에서 펌프/혼합기로 지칭되는) 혼합 기능을 제공하도록, 펌프/혼합기 장치가 하나 이상의 부가적인 유체 유입구를 포함한다. 하나 이상의 부가적인 유체 유입구는, 바람직한 실시형태에서, 측면으로부터 펌프/혼합기에 진입하나, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다. 따라서, 펌프/혼합기 자체 내에서 다양한 투입 유체들을 혼합하기 위해서 내부에서 조합되는 중력 공급 유입구가 하나 이상의 부가적인 유체 유입구들과 함께 (펌프/혼합기 장치의 상단 또는 상부 영역에서) 전술한 바와 같이 제공되고, 혼합된 유체는 이어서 펌프/혼합기 장치의 외부로 펌핑된다. 이러한 구성에서, 펌프/혼합기는 단일 배출구 또는 복수의 배출구를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 특정 실시형태에서, 펌프/혼합기는 본원에 개시된 바와 같이 용기 또는 컨테이너에 고정될 수 있다. 제1 유체 또는 공급 원료가 펌프/혼합기의 상단 또는 상부 영역에 위치된 유입구를 통해서 펌프/혼합기 내로 중력 공급될 수 있다. 이는, 예를 들어, 물 또는 다른 희석제를 포함할 수 있다. (예를 들어, 펌프/혼합기의 측면 또는 다른 표면을 통해서 연결된) 펌프/혼합기 내로의 하나 이상의 부가적인 유입구가 농축된 버퍼(예를 들어, 농축된 유체)를 포함할 수 있다. 이러한 별도의 유입구들은 별도의 펌핑되는 농축 버퍼의 공급원에 연결될 수 있고, 이는 이어서 펌프/혼합기에 투입되어 희망 최종 농도 또는 구성의 버퍼(들)를 생성할 수 있고, 이는 펌프/혼합기 내에서 혼합되고 하나 이상의 펌프 배출구를 통해서 외부로 펌핑된다. 물론, 다른 유체가 펌프/혼합기의 여러 유입구 내로 펌핑될 수 있다.

일 실시형태에서, 펌프 또는 펌프/혼합기에 고정되거나 유체적으로 연결된 유체 컨테이너 또는 용기는 실질적으로 강성인 컨테이너이다. 예를 들어, 용기는 액체를 유지하기에 적합한 터브(tub), 배트(vat), 배럴(barrel), 병, 탱크(예를 들어, 버퍼 탱크), 반응기, 플라스크, 또는 다른 컨테이너의 형태를 가질 수 있다. 유체 용기는 금속, 중합체, 유리, 및 기타를 포함하는 임의의 수의 재료로 제조될 수 있다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 컨테이너 또는 용기는 중합체 또는 수지 재료로 형성되고, 1회-사용 장치로 제조된다. 마찬가지로, 유체 컨테이너 또는 용기에 직접으로 또는 간접적으로 고정되는 펌프의 하나 이상의 부분이 또한 중합체 또는 수지 재료로 제조될 수 있고, 이는 펌프를 용기에 통합 또는 본딩하는 것을 용이하게 한다. 일부 실시형태에서, 펌프 및 용기 모두가 동일 재료로 제조된다. 다른 실시형태에서, 펌프 및 용기 모두가 상이한 재료들로 제조된다.

다른 실시형태에서, 유체 컨테이너 또는 용기는 백과 같은 가요성 컨테이너이다. 백은 일반적으로 중합체 또는 수지 재료(들)로 제조되고, 임의의 수의 형상 및 크기를 가질 수 있다. 가요성 백은 다수의 층으로 형성될 수 있다. 백은, 백의 하단 표면에 직접적으로 또는 간접적으로 고정된 펌프를 포함한다. 백 및 부착되거나 통합된 펌프는 백 및 펌프를 적절한 배향으로 유지하기 위한 트롤리, 돌리, 크래들, 카트, 홀더, 또는 다른 지지 컨테이너 내에서 이송될 수 있다. 일부 실시형태에서, 펌프 및 백 모두가 동일 재료로 제조된다. 다른 실시형태에서, 펌프 및 백 모두가 상이한 재료들로 제조된다.

펌프 또는 펌프/혼합기 장치는 격막 또는 멤브레인 펌프로서 동작한다. 격막 펌프 또는 멤브레인 펌프는, 유체를 펌핑하기 위해서 체크 밸브와 조합된 이동 격막(들)을 이용하는 양변위 펌프로서 동작한다. 일 실시형태에서, 모터 또는 구동 유닛의 구동 샤프트를 이용하여 왕복 운동 디스크(nutating disk) 또는 사판을 구동할 수 있고, 그에 따라 격막 멤브레인을 작동시켜 유체를 펌프를 통해서 구동할 수 있다. 예를 들어, 왕복 운동 디스크 또는 사판이 하부 작동 디스크 또는 링과 인터페이스하고, 이는 왕복 운동 디스크 또는 사판의 동요 운동 시에 각각의 격막을 순차적으로 작동시킨다. 대안적으로, 서보 모터 또는 전자/자기 작동기를 이용하여 격막 멤브레인(들)을 순차적으로 작동시킬 수 있고, 그에 따라 유사한 펌핑 작용을 달성할 수 있다. 펌프 또는 펌프/혼합기 장치는, 컨테이너 또는 용기 내의 개구를 통과하는 유입 유체를 수용하는 유입구 포트를 상단 또는 상부 영역에서 포함한다. 펌프 또는 펌프/혼합기는 하나의 또는 복수의 배출구를 포함할 수 있다. 또한, 펌프/혼합기 구성에서, 하나 이상의 부가적인 유입구가 제공되어, 부가적인 유체를 혼합을 위해서 펌프/혼합기 내로 투입할 수 있다.

하나의 특정 실시형태에서, 펌프/혼합기 장치는 펌프/혼합기의 상단 또는 상부 영역에 위치된 주 유입구를 포함하고, 주 유입구는 용기 또는 컨테이너의 하단부에 고정 또는 통합되도록 구성된다. 외부 챔버가 펌프/혼합기 내에 배치되고, 주 유입구에 유체적으로 연결된다. 복수의 하부 챔버가 외부 챔버 아래에서 펌프/혼합기 내에 배치되고, 외부 챔버와 복수의 하부 챔버 사이에 개재된 각각의 체크 밸브에 의해서 외부 챔버에 유체적으로 연결된다. 중앙 챔버가 펌프/혼합기 내에 배치되고, 중앙 챔버는, 중앙 챔버와 복수의 하부 챔버 사이에 개재된 각각의 체크 밸브에 의해서 복수의 하부 챔버에 유체적으로 연결된다. 펌프/혼합기는 각각의 배출구 체크 밸브(들)를 통해서 중앙 챔버에 유체적으로 연결된 적어도 하나의 배출구를 갖는다. 펌프/혼합기는 각각의 유입구 체크 밸브(들)를 통해서 중앙 챔버에 유체적으로 커플링된 하나 이상의 부가적인 유입구를 갖는다. 이동 가능 격막이 복수의 하부 챔버의 각각에 배치되고, 이동 가능 격막은 모터 또는 구동 유닛에 동작 가능하게 커플링된 사판 또는 왕복 운동 판에 의해서 구동되는 각각의 작동 요소와 인터페이스하며, 작동은 각각의 이동 가능 격막들이 반대 방향으로(예를 들어, 위쪽 및 아래쪽으로) 이동하게 한다. 이러한 이동은 유체를 펌프/혼합기를 통해서 펌핑한다.

다른 실시형태에서, 펌프/혼합기의 동작 방법이 사판 또는 왕복 운동 판을 작동시키기 위해서 모터 또는 구동 유닛을 구동하는 단계; 제1 유체를 용기 또는 컨테이너로부터 주 유입구 펌프/혼합기 내로 투입하는 단계; 하나 이상의 부가적인 유입구를 통해서 제2 또는 부가적인 유체(들)를 펌프/혼합기 내로 투입하는 단계; 제1 유체 및 제2 또는 부가적인 유체(들)를 펌프/혼합기의 중앙 챔버 내에서 혼합하는 단계; 및 혼합된 유체를 적어도 하나의 배출구를 통해서 산출하는 단계를 포함한다.

다른 실시형태에서, 펌프 장치가 펌프의 상단 또는 상부 영역에 위치된 유입구를 포함하고, 유입구는 용기 또는 컨테이너의 하단부에 고정 또는 통합되도록 구성된다. 외부 챔버가 펌프 내에 배치되고, 유입구에 유체적으로 연결된다. 복수의 하부 챔버가 외부 챔버 아래에서 펌프 내에 배치되고, 외부 챔버와 복수의 하부 챔버 사이에 개재된 각각의 체크 밸브에 의해서 외부 챔버에 유체적으로 연결된다. 중앙 챔버가 펌프 내에 배치되고, 중앙 챔버는, 중앙 챔버와 복수의 하부 챔버 사이에 개재된 각각의 체크 밸브에 의해서 복수의 하부 챔버에 유체적으로 연결된다. 펌프 장치는 각각의 배출구 체크 밸브(들)를 통해서 중앙 챔버에 유체적으로 연결된 적어도 복수의 배출구를 갖는다. 이동 가능 격막이 복수의 하부 챔버의 각각에 배치되고, 이동 가능 격막은 모터 또는 구동 유닛에 동작 가능하게 커플링된 사판 또는 왕복 운동 판에 의해서 구동되는 각각의 작동 요소와 인터페이스하며, 작동은 각각의 이동 가능 격막들이 반대 방향으로(예를 들어, 위쪽 및 아래쪽으로) 이동하게 한다.

다른 실시형태에서, 펌프 장치의 동작 방법이 사판 또는 왕복 운동 판을 작동시키기 위해서 모터 또는 구동 유닛을 구동시키는 단계; 유체를 용기 또는 컨테이너로부터 펌프 내로 투입하는 단계; 및 유체를 복수의 배출구를 통해서 펌프로부터 산출하는 단계를 포함한다.

도 1은 일 실시형태에 따른 펌프를 도시한다. 펌프는 복수의 배출구를 포함한다. 배출구의 하나 이상을 유입구(및 유입구 체크 밸브)로 대체하여, 본원에서 설명된 바와 같은 펌프/혼합기를 생성할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 유형의 펌프의 분해도를 도시한다.
도 3은 도 1의 펌프 실시형태의 횡단면도를 도시한다. 유입구로부터 배출구로의 유체 유동 방향이 화살표(A)로 도시되어 있다.
도 4는 도 1의 펌프의 중앙 하우징을 도시하는 횡단면이다.
도 5는 도 1의 펌프의 중앙 하우징을 따라서 취한 다른 횡단면이다.
도 6a는 일 실시형태에 따른 펌프/혼합기 장치의 상면도를 도시한다.
도 6b는 사판 또는 왕복 운동 판이 작동 링 및 작동 요소와 어떻게 인터페이스하여 펌프/혼합기를 구동하는지를 보여주는, 도 6a의 펌프/혼합기 장치의 상면 횡단면을 도시한다. 펌프/혼합기가 도 6a 및 도 6b에 도시되었지만, 펌핑 작업은 도 1의 펌프와 동일하다.
도 7은 일 실시형태에 따른 펌프/혼합기를 도시한다. 펌프/혼합기는 복수의 유입구(5) 및 단일 배출구를 포함한다.
도 8은 도 7의 펌프/혼합기의 분해도를 도시한다.
도 9는 도 7의 펌프/혼합기의 횡단면도를 도시한다. 유입구(상단부 및 측면)로부터 배출구로의 유체 유동 방향이 화살표로 도시되어 있다.
도 10은 도 7의 펌프/혼합기의 중앙 하우징을 도시하는 횡단면이다.
도 11은 도 7의 펌프/혼합기의 중앙 하우징의 다른 횡단면이다.
도 12는 복수의 배출구 및 복수의 유입구를 포함하는 펌프/혼합기의 부가적인 실시형태를 도시한다. 이러한 실시형태에서, 열한개(11개)의 유입구가 상부 하우징 및 중앙 하우징에 위치된다.
도 13a는 컨테이너 또는 용기에 고정된 펌프의 실시형태(예를 들어, 도 1의 실시형태의 펌프)를 도시한다.
도 13b는 컨테이너 또는 용기에 고정된 펌프/혼합기의 실시형태(예를 들어, 도 7의 실시형태의 펌프/혼합기)를 도시한다.
도 14는 중앙에 위치된 펌프/혼합기 상의 유입구를 각각의 용기 또는 컨테이너에 커플링된 2개의 상이한 펌프(들) 및/또는 펌프/혼합기(들)에 연결하는 도관 또는 배관을 따라 용기 또는 컨테이너에 고정된 중앙 펌프/혼합기를 도시한다.
도 15는 복수의 펌프/혼합기를 이용하는 예시적인 희석 작업을 도시한다.
도 16a는 바이오반응기 적용예에서 사용되는 펌프/혼합기의 실시형태의 사시도를 도시한다. 2개의 바이오반응기 용기 또는 컨테이너가 도시되어 있고, 그 각각은 그 자체의 전용 펌프/혼합기 장치를 갖는다.
도 16b는 도 16a의 바이오반응기 시스템의 측면도이다.
도 17a는 다른 바이오반응기 적용예에서 사용되는 펌프/혼합기의 실시형태의 사시도를 도시한다. 단일 바이오반응기 용기 또는 컨테이너(예를 들어, 가요성 백)가 커플링된 펌프/혼합기 장치와 함께 도시되어 있다. 가요성 백은 프레임 내에서 유지된다(명료함을 위해서 하나의 벽을 생략하였다).
도 17b는 도 17a의 바이오반응기 시스템의 정면도이다.
도 17c는 도 17a의 바이오반응기 시스템의 측면도이다.

도 1은 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 일 실시형태를 도시한다. 장치가 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)인지의 여부는, 주 유입구(12)를 넘어서 장치 내로 통합된, 본원에서 설명된 바와 같은, 부가적인 유입구(72)가 있는지에 따라 달라진다. 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)는 도 1에서 확인되는 바와 같이 펌프(10)의 상단 또는 상부 부분에 위치되는 주 유입구(12)를 포함한다. 이러한 방식으로, 주 유입구(12)는 본원에서 설명된 바와 같이 적어도 부분적으로 상단부로부터 중력으로 공급된다. 주 유입구(12)는 위생 클램프(104)를 이용하여 포트 또는 커플러(101)를 통해서 도 13a, 도 13b, 도 14, 도 16b, 도 17b, 도 17c에서 확인되는 바와 같이 용기 또는 컨테이너(100)의 하단부에 커플링되는 (도 3에서 가장 잘 확인되는) 플랜지형 단부(14)를 포함할 수 있다. 포트 또는 커플러(101)는, 일부 실시형태에서, 용기 또는 컨테이너(100) 내로 통합될 수 있다. 다른 실시형태에서, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)는 직접적으로 용기 또는 컨테이너(100) 내에 통합될 수 있거나 그에 본딩될 수 있다. 예를 들어, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)는 용기 또는 컨테이너(100)에 용접될 수 있거나 열적/화학적으로 본딩될 수 있거나 심지어 통합될 수 있다. 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)가 용기 또는 컨테이너(100)에 연결되는 방식과 관계없이, 주 유입구(12)는 용기 또는 컨테이너(100)의 내부와 유체 연통된다.

용기 또는 컨테이너(100)는 강성 용기/컨테이너 및 가요성 용기/컨테이너(예를 들어, 백) 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용기 또는 컨테이너(100)는 유체, 액체, 또는 유체 유사 특성을 갖는 재료를 유지하기에 적합한 터브, 배트, 배럴, 병, 탱크(예를 들어, 버퍼 탱크), 반응기(예를 들어, 바이오반응기), 플라스크, 또는 다른 컨테이너의 형태를 가질 수 있다. 용기 또는 컨테이너(100)는 금속, 중합체, 유리, 및 기타를 포함하는 임의의 수의 재료로 제조될 수 있다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 용기 또는 컨테이너(100)는 중합체 또는 수지 재료로 형성되고, 1회-사용 장치로 제조된다. 마찬가지로, 유체 용기 또는 컨테이너(100)에 직접으로 또는 간접적으로 고정되는 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 하나 이상의 부분이 또한 중합체 또는 수지 재료로 제조될 수 있고, 이는 펌프(10)를 용기 또는 컨테이너(100)에 통합 또는 본딩하는 것을 용이하게 한다. 일부 실시형태에서, 펌프(10)(또는 펌프/혼합기(70)) 및 용기 또는 컨테이너(100) 모두가 동일한 재료로 제조된다. 다른 실시형태에서, 펌프(10)(또는 펌프/혼합기(70)) 및 용기 또는 컨테이너(100)가 상이한 재료들로 제조된다.

용기 또는 컨테이너(100)는 또한 백과 같이 가요성을 가질 수 있다. 가요성 용기 또는 컨테이너(100)(예를 들어, 백)는 일반적으로 중합체 또는 수지 재료(들)로 제조되고, 임의의 수의 형상 및 크기를 가질 수 있다. 가요성 백은 다수의 층으로 형성될 수 있다. 백은, 백의 하단 표면에 직접적으로 또는 간접적으로 고정된 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)를 포함한다. 용기 또는 컨테이너(100) 및 부착되거나 통합된 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)는 백 및 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)를 적절한 배향으로 유지하기 위한 트롤리, 돌리, 크래들, 카트, 홀더, 또는 다른 지지 컨테이너 내에서 이송될 수 있다. 일부 실시형태에서, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70) 및 백 모두가 동일한 재료로 제조된다. 다른 실시형태에서, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70) 및 백이 상이한 재료들로 제조된다.

앞서 주목한 바와 같이, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)는 포트 또는 커플러(101)에서 용기 또는 컨테이너(100)의 하단부에 고정될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 것과 같은 위생 클램프(104)(예를 들어, Tri-클램프) 및 O-링(106)을 이용하여 펌프(10)의 플랜지형 단부(14)를 용기 또는 컨테이너(100)의 하단부에 위치된 포트 또는 커플러(101)의 다른 플랜지형 단부에 클램핑할 수 있다. 다른 실시형태에서, 주 유입구(12)(또는 상부 하우징(22))이 직접적으로 용기 또는 컨테이너(100) 내에 통합될 수 있거나 그 내부에 제조될 수 있다. 예를 들어, 주 유입구(12)는 용기 또는 컨테이너(100)의 하단부에 위치되는 개구 또는 개구부로서 형성될 수 있다. 주 유입구(12)는, 일 실시형태에서, (비록 다양한 치수가 이용될 수 있지만) 약 1 인치 이상의 직경을 가지는 원형 형상의 유입구이다. 예를 들어, 주 유입구(12)는 3 인치, 4 인치, 5 인치, 또는 그 초과의 직경을 가질 수 있다. 도 1에서 확인되는 바와 같이, 선택적 와류 파괴부(16)가 유입구(12)로부터 연장 또는 돌출되고, 주변부 주위에 형성된 복수의 핀(fin)(17)을 포함한다. 와류 파괴부(16)는 용기 또는 컨테이너(100)의 하단 부분 내로 연장된다. 와류 파괴부(16)는, 그 명칭이 암시하는 바와 같이, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)가 동작할 때 용기 또는 컨테이너(100) 내에 유체 와류가 형성 또는 생성되는 것을 방지한다. 본원에서 설명된 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 일부 실시형태에서, 와류 파괴부(16)가 생략될 수 있다. 이는, 예를 들어, 도 6a 및 도 6b, 도 7, 도 9, 도 12, 도 16a, 도 16b, 도 17a 내지 도 17c에서 확인된다.

도 1에서 확인되는 바와 같이, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)는 하나 이상의 배출구(18)를 포함한다. 각각의 배출구(18)는 동일한 부피의 유체를 이송할 수 있거나, 상이한 배출구들(18)이 가변적인 또는 상이한 양의 유체를 이송할 수 있다. 배출구(18)는 선택적으로, 여러 배출구들(18)을 선택적으로 턴 온/오프하기 위해서(또는 통과 유동을 조절하기 위해서) 사용될(예를 들어, 작동될) 수 있는 밸브를 포함, 통합하거나 그에 연결될 수 있다.

도 1의 실시형태에서, 복수의 배출구(18)(즉, 세개(3개)의 배출구(18))가 도시되어 있다. 이러한 특정 실시형태에서, 배출구들(18)은 크기가 상이하다(예를 들어, 3/4 인치 배출구, 1-인치 OD 배출구, 1-인치 ID 배출구). 물론, 상이한 크기들 및 유형들의 배출구들(예를 들어, 배출구 연결부 유형들)이 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또 다른 실시형태에서, 모든 배출구(18)가 동일한 크기 및/또는 유형이다. 배출구(18)는 도시된 바와 같이 체결부(19)(예를 들어, 볼트)를 통해서 펌프(10)의 본체에 제거 가능하게 고정될 수 있다. 도 8을 참조하면, o-링(75)을 이용하여 배출구(18)를 펌프(10)의 중앙 하우징(30)에 밀봉할 수 있다. 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 하단부는 위생 클램프(104)를 이용하여 (도 1, 도 6b, 도 7, 도 8, 도 12, 도 13a, 도 13b, 도 14, 도 16a, 도 16b, 도 17b 및 도 17c에서 확인되는 바와 같이) 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)를 모터 또는 구동 유닛(102)에 연결하기 위해서 사용되는 플랜지(20)(도 12)를 포함할 수 있다. 모터 또는 구동 유닛(102)은 예를 들어 무브러시 직류 구동 모터(예를 들어, Kollmorgen으로부터 입수할 수 있는 AKM1^TM 계열 모터)를 포함할 수 있다.

도 2는 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 분해도를 도시한다. 용이한 설명을 위해서 그리고 이러한 실시형태를 펌프(10)로 만드는 부가적인 유입구가 없기 때문에, 펌프(10)를 참조할 것이다. 도 2에서 확인되는 바와 같이, 펌프(10)는, 펌프(10)를 함께 형성하는 많은 수의 조립체 또는 구성요소로 형성된다. 펌프(10)는 금속(예를 들어, 스테인리스 강) 또는 중합체(예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리카보네이트 등) 또는 이들의 조합으로 제조될 수 있다. 일부 경우에, 펌프(10) 또는 그 구성요소가 (적절한 멸균 또는 다른 위생적 세정 후에) 재사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 펌프(10) 또는 그 구성요소가 1회-사용 또는 일회용일 수 있다. 이는, 이하에서 설명되는 바와 같이, 상부 하우징(22), 중앙 하우징(30), 또는 하단 하우징 또는 판(52)을 포함할 수 있다.

펌프(10)(또는 본원에서 설명된 바와 같이 하나 이상의 부가적인 유입구(72)를 포함할 때 펌프/혼합기(70))는, 주 유입구(12)뿐만 아니라 선택적인 와류 파괴부(16)를 위한 선택적 장착부(13)(예를 들어, 나사산형 기둥을 수용하는 나사산형 개구부)를 포함하는 상부 하우징(22)을 포함한다. 물론, 와류 파괴부(16)가 생략될 때, 장착부(13)는 필요하지 않다. 주 유입구(12)는, 상부 하우징(22)을 통해서 연장되는 복수의 통로(24)로 이어지는 중앙 개구부를 포함한다. 상부 하우징(22)은, 상부 하우징(22)을 중앙 하우징(30)에 고정하는 일련의 체결부(26)(예를 들어, 볼트)를 더 포함한다. 중앙 하우징(30)은, 하나 이상의 배출구(18)를 통해서 펌프(10)를 빠져 나가기 직전에 펌프(10)(또는 펌프/혼합기(70))의 펌핑 작용에 의해서 생성되는 가압 유체를 유지하는 중앙 챔버(32)를 포함한다. 중앙 하우징(30)은, 원환체로서 중앙 챔버(32)를 둘러싸는 별도의 외부 챔버(34)를 포함한다. 그에 따라, 벽이 외부 챔버(34)를 중앙 챔버(32)로부터 분리한다. 2개의 별도의 O-링(36, 38)이 상부 하우징(22)과 중앙 하우징(30) 사이에 개재되고, O-링(36, 38)은 외부 챔버(34)의 벽 및 외부 둘레부 상에 위치된다. 내부 O-링(36)은 (중앙 챔버(32)로부터의 더 높은 압력에 노출되는 것으로 인해서) 외부 O-링(38)보다 더 견고하거나 더 두껍다.

중앙 챔버(32)는 각각의 배출구(18)를 위한 배출구 통로(40)(도 2 내지 도 5, 도 9, 도 10, 도 11)를 포함한다. 배출구 통로(40)는 중앙 챔버(32)로부터의 가압 유체가 배출구(18)를 통해서 펌프(10)(또는 펌프/혼합기(70))를 빠져 나갈 수 있게 한다. 도 3에서 가장 잘 확인되는 바와 같이, 유체는 화살표(A)를 참조하는 이하의 방식으로 중앙 챔버(32)에 진입한다. 유체는 먼저 주 유입구(12)를 통해서 펌프(10)에 진입하고, 이어서 유체는 복수의 통로(24) 내로 유동한다. 이어서, 유체는 외부 챔버(34)에 진입한다. 펌프(10)의 작업 중에, 본원에서 설명된 바와 같은 격막(48)의 작동에 응답하여, 이러한 외부 챔버(34) 내의 유체가 이어서 상응 체크 밸브(42)를 통과하고, 이러한 체크 밸브는 중앙 하우징(30) 내에 위치된 상응 하부 챔버(44) 내로의 유체의 일방향 유동을 허용한다. 하부 챔버들(44)은 서로 분리되고, 특정 체크 밸브(42)와 연관된다. 유체는, 중앙 챔버(32) 내로의 유체의 일방향 유동을 허용하는 제2 일방향 체크 밸브(46)를 통과한다. 체크 밸브(42, 46)는, 일 방향의 유체 압력차에 응답하여 일 방향으로 개방되나 유체 압력차가 존재하지 않거나 반대일 때 폐쇄되어 유지되는, 중합체 체크 밸브이다. 예를 들어, 3개 세트의 체크 밸브(42, 46)(3개의 유동 통로의 경우에 총 6개)가 있을 수 있으나, 더 많거나 적은 체크 밸브가 사용될 수 있다. 외부 챔버(34) 내에 위치된 체크 밸브(42)는 외부 챔버(34)를 중심으로 대칭적으로(예를 들어, 서로 약 120°로 이격되어) 배치된다. 일련의 홀 또는 개구(35)(도 4)가, 각각의 체크 밸브(42)와 연관된 외부 챔버(34)로부터 하부 챔버(44)로의 유체의 통과를 허용한다(유체는 아래쪽으로 유동한다; 일 방향). 체크 밸브(42)는 유동 방향을 따른 홀 또는 개구(35)를 통한 유체 유동을 허용하나, 홀 또는 개구(35)를 덮는 것에 의해서 반대(위쪽) 방향으로의 유동을 차단한다. 중앙 챔버(32) 내에 위치된 체크 밸브(46)는 또한 중앙 챔버(32)를 중심으로 대칭적으로(예를 들어, 이러한 실시형태에서 서로 약 120°로 이격되어) 배치된다(도 4). 일련의 홀 또는 개구(35)는 또한 각각의 체크 밸브 쌍(42, 46)과 연관된 하부 챔버(44)로부터 중앙 챔버(32)로의 유체의 통과를 허용한다(화살표(A)에 의해서 확인되는 바와 같이 유체는 일 방향으로 중앙 챔버(32)로 내측으로 유동한다). 체크 밸브(42)는 유동 방향을 따른 홀 또는 개구(35)를 통한 유체 유동을 허용하나, 홀 또는 개구(35)를 덮는 것에 의해서 반대 방향으로의 유동을 차단한다. 세개(3개)의 체크 밸브(42, 46)의 쌍 및 3개의 격막(48)이 도시되어 있지만, 다른 실시형태에서, 상이한 수가 존재할 수 있다. 예를 들어, 하나의 쌍의 체크 밸브(42, 46) 및 하나의 격막(48)이 사용될 수 있다. 바람직하게, 복수의 쌍의 체크 밸브(42, 46) 및 복수의 격막(48)이 있다. 짝수 및 홀수의 체크 밸브 쌍 및 격막(48) 모두가 고려되나, 원치 않는 박동성(pulsatile) 유동 효과를 줄이기 위해서 일부 실시형태에서 홀수가 바람직할 수 있다. 이는 3, 5, 7, 9개 등의 격막(48) 및 체크 밸브 쌍(42, 46)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 짝수(예를 들어, 2, 4, 6, 8, 10)의 격막이 이용될 수 있다.

가요성 격막(들)(48)(도 2, 도 3, 도 6b, 도 9)이 각각의 하부 챔버(44)의 하단부에 위치되고 유체를 펌프(10)(또는 펌프/혼합기(70))를 통해서 "당기기" 및 "밀기" 위해서 사용된다. 가요성 격막(48)은, 그 주변부 주위에서, 하나 이상의 체결부(50)(예를 들어, 볼트)를 통해서 중앙 하우징(30)에 고정되는 하단 하우징 또는 판(52) 내에서 유지된다. 각각의 가요성 격막(48)은 또한 그 중앙 영역에서 작동 요소(54)에 고정된다(예를 들어, 도 2, 도 3, 도 6b, 도 9). 상향 또는 하향 방향의 작동 요소(54)의 모멘트가 가요성 격막(48)을 유사하게 상향 또는 하향 방향(예를 들어, 반대 방향들)으로 이동시킨다. 가요성 격막(48)이 제1 또는 하향 방향으로 이동할 때, 이는 유체를 하부 챔버(44) 내로 당긴다. 역으로, 가요성 격막(48)이 제2 또는 상향 방향(예를 들어, 반대 방향)으로 이동할 때, 이는 유체를 중앙 챔버(32) 내로 민다. 이러한 것이, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(10)를 통한 유체의 "당기기" 및 "밀기"를 유발한다.

특히, 격막(48)의 순차적인 활성화는, 작동 요소(들)(54) 또는 각각의 가요성 격막(들)(48)에 또한 부착되고 상향/하향 방향으로 격막(들)(58)을 이동시키는 도 9에서 확인되는 바와 같은 체결부(50)(예를 들어, 볼트)를 통해서 작동 링(56)(도 2, 도 3, 도 6b, 도 9)에 고정된 작동 요소(들)(54)에 의해서 유발된다. 이는 각각의 하부 챔버(44)의 부피가 증가 또는 감소되게 한다. 격막들(48)의 순차적인 활성화는, 작동 링(56)에 고정된 사판 또는 왕복 운동 디스크(58)를 이용하여 달성된다(도 2, 도 6b 및 도 8). 사판 또는 왕복 운동 디스크(58)는 그 중심에 장착된 제1 및 제2 베어링(60, 62)을 포함한다. 베어링(60, 62)의 내부 베어링 표면은 편심 구동 샤프트(64)의 샤프트(65)에 고정된다. 편심 구동 샤프트(64)는, 약간 각도를 형성하는(예를 들어, 수직으로부터 몇 도(~4°)) 샤프트(65)를 포함하고, 편심 구동 샤프트(64)는, 회전될 때, 사판 또는 왕복 운동 디스크(58)가 요동하게 한다. 편심 구동 샤프트(64)는, 모터 또는 다른 구동 유닛(102)의 모터 샤프트(69)를 수용하는 샤프트 홀(68)을 포함한다. 모터 샤프트(69)는 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이 세트 스크류(67)를 통해서 편심 구동 샤프트(64)에 고정된다. (편심 구동 샤프트(64)에 고정된) 모터 샤프트(69)의 회전은 사판 또는 왕복 운동 디스크(58)가 (사판 또는 왕복 운동 디스크(58)의 요동 운동을 통해서) 작동 요소들(54)을 상향/하향 운동으로 순차적으로 작동시키게 한다. 이러한 작동 요소(54) 및 고정된 격막(48)의 상향/하향 운동은 펌핑 작용을 생성한다. 예를 들어, 3개 격막(48) 구성(제1, 제2, 및 제3 격막(48))에서, 제1 격막(48)이 하향 이동하여 유체를 하부 챔버(44)로 당길 수 있는 한편, 제2 및/또는 제3 격막(48)은 상향 이동하여 유체를 중앙 챔버(32) 내로 밀 수 있다. 이어서, 사판 또는 왕복 운동 디스크(58)가 다음 위치/배향으로 "요동"하여, 제1 격막(48)을 위쪽으로 미는 한편, 제2 및/또는 제3 격막(48)은 아래쪽으로 이동하여 작동부/작동 요소(54)를 통해서 유체를 하부 챔버(44) 내로 당길 수 있다. 이러한 것이 순차적인 방식으로 계속되어 펌프(10)(또는 펌프/혼합기(70))의 펌핑 작용을 생성한다.

도 3은 화살표(A)에 의해서 도시된 바와 같은 펌프(10) 또는 펌프/혼합기 내로의 유체의 유동 방향을 도시한다. 유체는 주 유입구(12)로부터 하향 유동하고, 이어서 유체는 복수의 통로(24) 내로 유동한다. 이어서, 유체는 외부 챔버(34)에 진입한다. 펌프(10)의 작업 중에, (하향 방향의) 격막(48)의 작동에 응답하여, 이러한 외부 챔버(34) 내의 유체가 이어서 제1 체크 밸브(42)를 통과하고, 이러한 체크 밸브는 중앙 하우징(30) 내에 위치된 하부 챔버(44) 내로의 유체의 일방향 유동을 허용한다. 작동 요소(54)에 응답하는 반대 방향(상향 방향)으로의 격막(48)의 작동은 유체를 중앙 챔버(32) 내로 민다. 특히, 유체는 제2 체크 밸브(46)를 통해서 중앙 챔버(32) 내로 전달된다. 중앙 챔버(32)로부터, 압력 하의 유체가 이어서 하나 이상의 배출구(18)를 통해서 펌프를 빠져 나갈 수 있다. 제1 및 제2 체크 밸브(42, 46)의 다른 쌍이 유사한 방식으로 동작된다.

본원에서 설명된 바와 같이, 다른 실시형태에서, (펌핑 및 혼합 기능 모두를 제공하는) 조합 펌프/혼합기 장치(70)가 제공된다(본원에서 펌프/혼합기(70)로서 설명된다). 이는 도 6a, 도 6b 및 도 7 내지 도 12, 도 13b, 도 14, 도 16a, 도 16b, 도 17a 내지 도 17c에 도시되어 있다. 펌프/혼합기 장치(70)는, 몇몇 설계의 변경을 제외하고, 본원에서 설명된 펌프(10)와 유사하다. 펌프/혼합기 장치(70)는 전술한 펌프(10)와 동일한 구성요소를 포함하나, 몇몇 부가적인 요소를 부가한다. 그러한 공통되는 요소는 본원의 펌프(10) 실시형태와 동일한 참조 번호를 사용하고, 개시 내용의 반복을 피하기 위해서 다시 설명하지 않을 것이다. 펌프/혼합기 장치(70)는 상단 또는 상부 "주" 유입구(12)를 포함할 뿐만 아니라, 중앙 하우징(30)(또는 도 12에서 확인되는 바와 같이 상부 하우징(22)과 같은 펌프/혼합기 장치(70)의 다른 곳)에 위치되고 (도 6b, 도 8 내지 도 11에서 가장 잘 확인되는) 각각의 유입구(72)와 연관된 유입구 체크 밸브(74)를 통해서 중앙 챔버(32)와 유체 연통되는 하나 이상의 부가적인 유입구(72)를 포함한다. 유입구(들)(72)로부터 중앙 챔버(32)까지 이어지는 유동 통로(들)는, 중앙 챔버(32) 내의 유체의 혼합을 더 돕기 위해서 제트 구조물(예를 들어, 도 9에서 확인되는 바와 같이 좁아지거나 테이퍼링되는 통로)를 포함할 수 있다. 이러한 제트 구조물은 중앙 챔버(32) 내에서 발생되는 난류 혼합을 증가시킬 수 있다. 펌프/혼합기(70) 실시형태 내의 중앙 챔버(32)는 효과적으로 혼합 챔버가 되며, 그에 의해서 주 유입구(12) 및 부가적인 유입구(들)(72)로부터의 유체들이 외부로 펌핑되기 전에 서로 혼합될 수 있다.

도 6a, 도 6b, 도 7, 도 8, 도 10, 및 도 11은 중앙 챔버(32)와 연통되는 다섯개(5개)의 부가적인 유입구(72) 및 하나의 배출구(18)를 보여주는 중앙 하우징(30)을 도시하고, 각각의 부가적인 유입구(72)는 상응 체크 밸브(74)를 갖는다. 체크 밸브(74)는, 유체가 유입구(72)로부터 중앙 챔버(32) 내에 진입할 수 있게 하지만 반대 방향으로는 허용하지 않는(즉, 유체는 중앙 챔버(32)로부터 유입구(72)의 외부로 유동할 수 없다) 일방향 밸브이다. 부가적인 유입구(들)(72)는 또한 도 12에 도시된 바와 같이 상부 하우징(22) 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 부가적인 유입구(72)는 상부 하우징(22) 및 중앙 하우징(30) 모두 내에 위치될 수 있다. 이는 많은 수의 유입구(72)를 펌프/혼합기(70)의 주변부 주위에 배치할 수 있는 능력을 제공한다. 이는 또한, 중앙 챔버(32)의 벽 내에서 체크 밸브(74)를 수용하기 위해서 중앙 챔버(32)의 크기를 증가시킬 것을 요구할 수 있다.

유입구들(72)은 동일한 크기 및 유형일 수 있다. 물론, 상이한 크기들 및 유형들의 유입구들(72)(예를 들어, 유입구 연결부 유형들)이 펌프/혼합기(70)와 함께 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이들은 미늘형 유입구(barbed inlet)(72), 위생 연결부를 갖는 유입구(72), 및 기타일 수 있다. 유입구(72)는 선택적으로 도시된 바와 같이 체결부(19)(예를 들어, 볼트)를 통해서 펌프/혼합기(70)의 본체에 제거 가능하게 고정될 수 있다. 유입구(72)는 또한 펌프/혼합기(70)의 본체 내로 통합될 수 있다. 또한, 이러한 실시형태에서, 단일 배출구(18)가 도시되어 있다. 다른 실시형태가 복수의 배출구(18)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프/혼합기(70)는 복수의 유입구(72) 및 복수의 배출구(18)를 포함할 수 있다. 유입구(72) 및 배출구(들)(18)는 펌프/혼합기(70)에 대한 유밀(流蜜) 연결을 위한 O-링(75)(도 8)을 포함한다.

펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 배출구(들)(18) 및 유입구(들)(72)는 바이오 의약 프로세스에서 사용되는 다양한 단부들 또는 연결부들에서 종료될 수 있다. 이는 위생 연결부, 미늘 잠금 장치, 호스 미늘, 플랜지, TC 연결부, 일회용 무균 연결부(DAC) 등을 포함한다. 배출구(들)(18) 및 유입구(들)(72)는 선택적으로 직접적으로 또는 간접적으로 밸브를 포함 또는 통합할 수 있다. 배관 또는 다른 도관(112)(도 14)이 또한 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 배출구(들)(18) 및 유입구(들)(72)와 인터페이스할 수 있다. 도관(112)은 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 배출구(들)(18) 및 유입구(들)(72)에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 배출구(들)(18) 및 유입구(들)(72)는 단순히 유체가 통과하는 개구 또는 개구부일 수 있다. 이러한 개구 또는 개구부는 내부에 나사산을 가질 수 있고, 그에 따라 배출구(들)(18) 및/또는 유입구(들)(72)는, 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)의 나사산형 배출구(들)(18) 및 유입구(들)(72)와 인터페이스하는 나사산형 연결 구성요소 또는 삽입체를 수용할 수 있다.

도 12는 많은 수의 부가적인 유입구(72)를 갖는 펌프/혼합기(70)의 실시형태를 도시한다(이러한 실시형태에서 열한개(11개)가 도시되어 있다). 배출구(18)의 수 및 부가적인 유입구(72)의 수는 다양하고 적용예에 따라 달라진다. 일부 적용예에서, 펌프/혼합기(70)가 단일 배출구(18)만을 가질 수 있으나, 다른 적용예는 두개(2개), 세개(3개), 네개(4개), 또는 다섯개(5개)의 배출구(18)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 유입구(72)의 수가 적용예에 따라 달라진다. 이는 한개(1개) 내지 이십개(20개)의 부가적인 유입구(72)를 포함할 수 있다. 더 큰 크기의 펌프/혼합기(70)는 예를 들어 열다섯개(15개) 내지 이십개(20개)의 부가적인 유입구(72)를 포함할 수 있다. 더 일반적으로, 더 작은 크기의 펌프/혼합기(70)에서, 일반적으로 열개(10개) 미만의 부가적인 유입구가 있다. 이러한 특정 실시형태에서, 각각의 유입구(72)는, 도관 또는 배관(112)과 인터페이스하는 미늘형 단부를 포함한다(예를 들어, 도 14 참조). 도 12는 도 13a, 도 13b 및 도 14에 도시된 바와 같이 펌프-혼합기(70)를 용기 또는 컨테이너(100)의 하단부에 고정하기 위해서 이용될 수 있는 위생 클램프(104)를 더 도시한다. 부가적인 위생 클램프(104)는 장치들, 장치들, 배관(예를 들어, 배관(112))을 배출구(18)에 고정하기 위해서 사용될 수 있다.

도 13a는 일 실시형태에 따른 펌프(10)의 작업을 도시한다. 이러한 실시형태에서, 컨테이너 또는 용기(100)는, 포트 또는 커플러(101)(또는 다른 부착 체계)를 통해서 하단부 또는 하부 측면에 고정되는 펌프(10)를 구비한다. 복수의 배출구(18)가 펌프(10) 상에 위치된다. 컨테이너 또는 용기(100)가 유체로 채워진다. 전력을 펌프(10)에 고정된 모터 또는 다른 구동 유닛(102)에 제공함으로써, 펌프(10)가 턴 온된다. 이어서, 컨테이너 또는 용기(100) 내에 포함된 유체가 본원에서 설명된 바와 같이 주 유입구(12)에 진입하고, 복수의 배출구(18)의 외부로 펌핑된다. 화살표는 유동 방향을 나타낸다. 모터 또는 다른 구동 유닛(102)의 속력을 제어하여 펌프(10)를 통한 유량을 조정할 수 있다. 이는, 모터 또는 구동 유닛(102)에 동작 가능하게 연결된 자동화된 제어기 또는 다른 제어 회로소자를 통해서 이루어질 수 있다.

도 13b는 일 실시형태에 따른 펌프/혼합기(70)의 작업을 도시한다. 이러한 실시형태에서, 컨테이너 또는 용기(100)는, 포트 또는 커플러(101)를 통해서 하단부 또는 하부 측면에 고정되는 펌프/혼합기(70)를 구비한다. 이러한 실시형태에서, 하나의 배출구(18) 및 복수의 유입구(72)가 펌프/혼합기(70)에 위치된다. 컨테이너 또는 용기(100)가 유체로 채워진다. 복수의 유입구(72)는 도관, 배관 또는 기타(예를 들어, 도 14의 배관(112))를 통해서 하나 이상의 유체 공급원에 유체적으로 연결되고, 이러한 유체 공급원은, 도 14에 도시된 것과 같이, 유체를 중앙 챔버(32) 내로 펌핑하는 자체적인 별도의 펌프(110)를 갖는다. 별도의 펌프(110)가 일부 실시형태에서 통상적인 펌프를 포함한다는 것에 주목하여야 한다. 다른 실시형태에서, 별도의 펌프(들)(110)는 본원에서 설명된 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)를 포함할 수 있다(도 14). 복수의 유입구(72)를 통한 유체의 유량을 개별적으로 제어하여 펌프/혼합기(70) 내의 유체의 혼합을 조정할 수 있다. 예를 들어, 상이한 부가적인 유입구들(72) 내로의 유체의 유량은, 적용 가능 유체를 펌프/혼합기(70) 내로 펌핑하기 위해서 이용되는 각각의 펌프(들)(110)의 동작을 통해서 제어될 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 밸브를 복수의 유입구(72)에 포함시켜(또는 그에 유체적으로 커플링시켜) 다양한 유입구(72)를 선택적으로 턴 온/오프시킬 수 있다(또는 유입구(72) 내로의 또는 배출구(18) 외부로의 유동을 조정할 수 있다). 전력을 펌프/혼합기(70)에 고정된 모터 또는 다른 구동 유닛(102)에 제공함으로써, 펌프/혼합기(70)가 턴 온된다. 이어서, 컨테이너 또는 용기(100) 내에 포함된 유체가 본원에서 설명된(하향 화살표로 도시된) 바와 같이 주 유입구(12)에 진입하고, 중앙 챔버(32) 내에서 하나 이상의 유입구(72)로부터의 유체(들)와 혼합되고, 하나 이상의 배출구(18)의 외부로 펌핑된다.

복수의 부가적인 유입구(72)를 포함하는 펌프/혼합기(70)의 실시형태에서, 각각의 유체가 펌프/혼합기(70) 내로의 부가적인 유입구(72) 내로 동시에 또는 순차적으로 펌핑될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 유체(A)를 수용하는 주 유입구(12), 단일 배출구(18), 및 각각의 유체(B, C, 및 D)에 각각 커플링된 세개(3개)의 부가적인 유입구(72)를 포함하는 펌프/혼합기(70)를 고려한다. 일 실시형태에서, 펌프/혼합기(70)는 순차적으로 유체(A)와 유체(B)를 혼합하도록, 이어서 유체(A)와 유체(C)를 혼합하도록, 이어서 유체(A)와 유체(D)를 혼합하도록 동작한다. 이는 펌프/혼합기가 유체(A)를 주 유입구(12)로부터 끌어 당기면서 유체(B, C, 및 D)를 펌프/혼합기(70) 내로 순차적으로 펌핑하는 것에 의해서 이루어질 수 있다. 대안적으로, 각각의 유체를 3개의 상이한 부가적인 배출구(70) 내로 펌핑하는 것에 의해서, 유체(B, C, 및 D)가 유체(A)와 동시에 혼합될 수 있다. 물론, 다른 조합도 사용될 수 있다.

복수의 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)가 적용예에 따라 다양한 시스템과 함께 조합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 다수의 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)를 조합하여 희석 시스템을 동작시킬 수 있고, 그에 의해서 농축된 공급 원료 유체 매체를 물과 같은 희석제로 희석시킨다. 농축된 매체가 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)를 이용하여 컨테이너 또는 용기(100)의 외부로 펌핑될 수 있다. 이러한 산출물은 이어서 도 15에 도시된 바와 같이 하나 이상의 부가적인 하류에 대한 투입물로서의 역할을 한다. 마찬가지로, 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)는, 도 16a, 도 16b, 도 17a 내지 도 17c에 도시된 바와 같이 바이오반응기 컨테이너 또는 용기(100)로서 사용되는 컨테이너 또는 용기(100)(또는 다수의 그러한 컨테이너 또는 용기(100))와 함께 사용될 수 있다. 바이오반응기 내에 포함된 유체는, 예를 들어, 펌프 및/또는 펌프 혼합기(70)를 이용하여 펌핑될 수 있고 프로세싱(예를 들어, 여과, 폭기, 가스 교환, 및 기타)을 거칠 수 있으며 컨테이너 또는 용기(100)로 복귀될 수 있다. 부가적인 유입구(72)를 이용하여 바이오반응기 내용물을 시약, 버퍼, 화학물질, 및 기타와 혼합할 수 있다.

도 15는, 필요에 따라 상이한 버퍼 용액들을 생성하기 위해서 사용되는 하나의 예시적인 시스템(200)을 도시한다. 시스템(200)은 상이한 조성들 및/또는 농도들의 버퍼 용액을 생성할 수 있게 한다. 시스템(200)은, 각각의 컨테이너 또는 용기(100a, 100b, 100c)에 유체적으로 연결된 다수의 펌프/혼합기(70a, 70b, 70c)를 포함한다. 각각의 컨테이너 또는 용기(100a, 100b, 100c)는 상이한 버퍼 농축물을 포함한다. 세개(3개)의 그러한 상이한 버퍼 농축물들이 예시되어 있지만, 더 많거나 적은 버퍼 농축물이 이용될 수 있다. 각각의 펌프/혼합기(70a, 70b, 70c)는 (예를 들어, 배출구(18a, 18b)에 커플링된 도관 또는 배관을 이용하여) 각각의 유체 경로로 이어지는 2개의 배출구(18a, 18b)를 갖는다. 배출구(18a, 18b)로부터의 각각의 유체 유동을 개방/폐쇄하기 위해서 사용될 수 있는 밸브(202)가 유체 경로 내에 위치된다. 유체 경로(204a, 204b, 204c)는 유체를 각각의 컨테이너 또는 용기(100a, 100b, 100c) 내로 다시 재순환시킨다. 유체 경로(206a, 206b, 206c)가 다른 펌프/혼합기(70d)의 부가적인 유입구(72)로 이어진다(예를 들어, 이러한 예에서, 세개(3개)의 그러한 유입구(72)가 있다). 이러한 펌프/혼합기(70d)는, 물과 같은 희석제를 포함하는 컨테이너 또는 용기(100d)에 유체적으로 커플링된다. 물을 이용하여, 유체 경로(206a, 206b, 206c)로부터 도달하는 농축된 버퍼를 희석한다. 컨테이너 또는 용기(100d)와 조합된 펌프/혼합기(70d)는 도시된 바와 같이 희석 기능 유닛(208)으로서 동작된다.

펌프/혼합기(70d)는, 각각의 유체 경로(210, 212, 214)로 이어지는 3개의 배출구(18c, 18d, 18e)를 포함한다. 배출구(18c, 18d, 18e)로부터의 각각의 유체 유동을 개방/폐쇄하기 위해서 사용될 수 있는 밸브(202)가 유체 경로(210, 212, 214) 내에 위치된다. 유체 경로(210)로 이어지는 제1 배출구(18c)가 유입구(72)를 통해서 다른 펌프 혼합기(70e)에 진입한다. 이러한 펌프/혼합기(70e)는 컨테이너 또는 용기(100e)에 유체적으로 커플링된다. 펌프/혼합기(70e)는, 각각의 유체 경로(216, 218)로 이어지는 2개의 배출구(18f, 18g)를 포함한다. 유체 경로(216)는 유체를 컨테이너 또는 용기(100e) 내로 다시 재순환시킨다. 도 15에 도시된 바와 같이, 유체 경로(218)는 프로세스(220)로 이어진다. 프로세스(220)는 일반적으로 적절한 버퍼를 필요로 하는 임의의 하류 프로세스를 지칭한다. 제2 배출구(18d)는, 폐기부(222)로 이어지는 유체 경로(212) 내에 위치된다. 제3 배출구(18e)는 유체 경로(214) 내에 위치되고 유입구(72)를 통해서 다른 펌프/혼합기(70f)로 이어진다. 이러한 펌프/혼합기(70f)는 컨테이너 또는 용기(100f)에 유체적으로 커플링된다. 펌프/혼합기(70f)는, 각각의 유체 경로(224, 226, 228)로 이어지는 3개의 배출구(18h, 18i, 18j)를 포함한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 유체 경로(224)는 프로세스(220)로 이어진다. 유체 경로(228)는 유체를 컨테이너 또는 용기(100f) 내로 다시 재순환시킨다. 유체 경로(226)는 다른 희석 기능 유닛(208)으로 지향된다. 컨테이너 또는 용기(100f)로부터의 버퍼의 농도를 희석하기 위해서 사용되는 이러한 부가적인 희석 기능 유닛(208)은 펌프/혼합기(70d) 및 연관된 컨테이너 또는 용기(100d)와 유사하게 동작한다. 이러한 것이 도 15에 도시되어 있고, 그에 의해서 희석된 버퍼(230)(예를 들어, 버퍼(Y), 농도 2)가 생성된다. 이러한 희석된 버퍼는 이어서 프로세스(220)으로 지향된다.

도 15의 시스템(200)을 이용하여 상이한 조성들 및/또는 농도들의 버퍼 유체를 생성한다. 이러한 예에서, 버퍼(X)는, 펌프/혼합기(70d) 및 연관된 컨테이너 또는 용기(100d)를 포함하는 제1 희석 기능 유닛(208)을 이용하여 생성된다. 생성된 버퍼(X)는 필요할 때까지 컨테이너 또는 용기(100e) 내에서 일시적으로 저장될 수 있다. 펌프/혼합기(70e)를 이용하여 버퍼(X)를 재순환시킴으로써 버퍼를 유지할 수 있고, 예를 들어, 버퍼 종 또는 성분의 침전을 방지할 수 있다. 버퍼(Y)가 또한, 컨테이너 또는 용기(100f) 내에 저장된 제1 희석 기능 유닛(208)을 이용하여 생성된다. 물을 이용하여 버퍼(X)의 생성과 버퍼(Y)의 생성 사이에서 펌프/혼합기(70d)를 플러싱할 수 있다는 것에 주목하여야 한다. 이러한 세척물은 폐기부(222)로 전달될 수 있다. 버퍼(Y)는 필요할 때까지 컨테이너 또는 용기(100f) 내에서 일시적으로 저장될 수 있다. 펌프/혼합기(70f)를 이용하여 버퍼(Y)를 재순환시킴으로써, 본원에서 설명된 바와 같이 버퍼를 유지할 수 있다. 버퍼(Y)는 유체 경로(224)를 이용하는 프로세스(220)에서 사용될 수 있다. 대안적으로, 버퍼(Y)가 추가적인 희석을 필요로 할 수 있고, 이러한 경우에 유체 경로(226)를 이용하여 버퍼(Y)를 다른 희석 기능 유닛(208)으로 지향시켜 희석된 버퍼(Y)(예를 들어, 농도 2의 버퍼(Y))를 생성한다. 이어서, 이러한 희석된 버퍼가 프로세스(200)에 전달될 수 있다.

도 15가 펌프/혼합기(70)의 집합체를 이용하는 시스템(200)의 하나의 예시적인 실시형태를 도시한다는 것을 이해하여야 한다. 필요에 따라, 상이한 구성들 및 변경들이 이루어질 수 있다. 상이한 수의 펌프/혼합기(70)(또는 펌프(10))가 이용될 수 있다. 사용되는 펌프/혼합기(70)는 상이한 수의 부가적인 유입구(72)를 포함할 수 있고 배출구(18)가 이용될 수 있다. 부가적인 레벨 또는 캐스케이드의 펌프/혼합기(70)가 또한 이용될 수 있다.

도 16a, 도 16b, 도 17a 내지 도 17c는, 바이오반응기로서 사용되는 컨테이너 또는 용기(100)(이들은 도시된 바와 같은 가요성 백 또는 본원에서 설명된 바와 같은 다른 강성 컨테이너를 포함할 수 있다)와 함께 펌프/혼합기(70)가 사용되는 실시형태를 도시한다. 펌프/혼합기(70)는 도 16b에 도시된 바와 같이 포트 또는 커플러(101)를 통해서 각각의 컨테이너 또는 용기(100)에 커플링된다. 물론, 펌프/혼합기(70)가 상이한 커플링들을 통해서 컨테이너 또는 용기(100)에 고정될 수 있거나 심지어 컨테이너 또는 용기(100)에 직접 통합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 펌프/혼합기(70)는 컨테이너 또는 용기(100)에 용접될 수 있거나 열적/화학적으로 본딩될 수 있다. 연결 모드와 관계없이, 펌프/혼합기(70)의 주 유입구(12)는 컨테이너 또는 용기(100)의 내부와 유체 연통된다.

바이오반응기는 살아 있는 세포 또는 다른 유기체를 성장, 배양, 또는 유지하기 위해서 사용될 수 있다. 도 16a 및 도 16b는, 자체적인 각각의 펌프/혼합기(70)에 각각 커플링된 2개의 컨테이너 또는 용기(100)(즉, 2개의 바이오반응기)를 도시한다. 컨테이너 또는 용기(100)로부터의 유체가 본원에서 전술한 바와 같이 펌프/혼합기(70)의 주 유입구(12)에 진입한다. 각각의 펌프/혼합기(70)는 다수의 배출구(18)를 포함하고, 이러한 배출구 중 일부는, 최종적으로 컨테이너 또는 용기(100)로 복귀되는 유체-이송 도관 또는 라인(240, 242)으로 이어진다. 도 16a 및 도 16b에서 확인되는 바와 같이, 유체 도관 또는 라인(240)은 유동 경로 내에 개재된 가스 전달 유닛(244)을 포함하고 가스 전달 및/또는 교환을 위해서 사용된다. 유체 도관 또는 라인(242)은 유동 경로 내에 개재된 필터 유닛(246)을 포함하고 여과를 위해서 사용된다. 가스 전달 유닛(244) 및 필터 유닛(246)을 통과한 후에, 각각의 유체 도관 또는 라인(240, 242)은 유동을 포트(248)를 통해서 컨테이너 또는 용기(100)로 복귀시킨다. 하나의 바람직한 실시형태에서, 포트(248)는 컨테이너 또는 용기(100)의 상단부 내에 위치된다. 이와 관련하여, 포트(248)는 컨테이너 또는 용기(100) 내에 포함된 유체 레벨 위에 위치되고, 이는 누출 가능성을 방지함에 따라 유리하다. 각각의 포트(248)는, 컨테이너 또는 용기(100) 내의 다양한 깊이 또는 위치에서 종료되는 각각의 배출구 라인(250)에 연결된다. 유체, 가스, 또는 심지어 고체를 컨테이너 또는 용기(100)의 내부에 투입하기 위해서 사용되는 부가적인 포트(249)가 컨테이너 또는 용기(100)에 제공된다.

각각의 펌프/혼합기(70)는, 혼합하기 위한 유체들을 도관 또는 라인(252)을 통해서 펌프/혼합기(70) 내로 도입하기 위해서 사용되는 하나 이상의 부가적인 유입구(72)를 포함한다. 바이오반응기에서 발생되는 특정 프로세스에서 요구되는 바에 따라, 유입구(들)(72)를 이용하여 버퍼, 세척 유체, 다른 유체, 화학물질, 시약, 특정 세포 영양소, 약물 또는 치료제, 및 기타를 부가할 수 있다. 펌프/혼합기(70)는, 컨테이너 또는 용기(100)의 내용물을 비우기 위해서 또는 다른 하류 프로세싱 작업으로 운송하기 위해서 사용되는 부가적인 배출구(18)를 포함할 수 있다. 도 16a 및 도 16b가 가스 전달 유닛(244) 및 필터 유닛(246)을 도시하지만, 다른 작업이 선택적으로 유체 도관/ 라인(240, 242)(일부 실시형태에서, 이들은 생략될 수 있고, 라인(240, 242)은 단지 복귀 라인으로서의 역할을 할 수 있다)에 통합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 도 16a 및 도 16b에서 확인되는 바와 같이, 펌프/혼합기(70)는 하우징 또는 기부(254)에 의해서 지지된다. 하우징 또는 기부(254)는 펌프/혼합기(70)에 전력을 공급하고 구동하기 위해서 사용되는 모터 또는 구동 유닛(102) 및 전자기기를 포함한다.

도 17a 내지 도 17c는, 바이오반응기로서 사용되는 컨테이너 또는 용기(100)의 다른 실시형태를 도시한다. 이러한 실시형태는 위생 클램프(104)(다른 부착 체계)를 이용하여 포트 또는 커플러(101)를 통해 컨테이너 또는 용기(100)의 하단부에 고정된 하나 이상의 유입구(72) 및 다수의 배출구(18)를 갖는 펌프/혼합기(70)를 도시한다. 펌프/혼합기(70)로의 주 유입구(12)는 컨테이너 또는 용기(100)의 하단부에 위치된다. 이러한 실시형태에서, 다섯개(5개)의 배출구가 있고, 배출구 중 네개(4개)는, 최종적으로 유체를 컨테이너 또는 용기(100)로 복귀시키는 각각의 유체-이송 도관 또는 라인(260, 262, 264, 266)으로 이어진다. 부가적인 유입구(72)는, 주 유입구(12)에 진입하는 유체와 혼합하기 위해서, 펌프/혼합기(70)의 유입구(72)에 진입하는 유체를 이송하는 유체-이송 배관 또는 도관(73)에 커플링된다. 도 16a, 도 16b의 실시형태에서와 같이, 하나 이상의 프로세싱 유닛이 도관들 또는 라인들(260, 262, 264, 266) 내에 개재될 수 있다. 이들은, 예를 들어, 가스 전달 유닛(244), 필터 유닛(246), 또는 기타를 포함할 수 있다. 컨테이너 또는 용기(100) 내의 여러 위치에서 종료되는 각각의 배출구 라인(250)에 연결되는 포트(248)가 컨테이너 또는 용기(100)의 상단부에 제공된다. 이러한 특정 실시형태에서, 가요성 백인 컨테이너 또는 용기(100)가 프레임(270) 내에서 유지되고, 프레임은 가요성 백을 유지하기 위해서 하단 표면 및 측벽을 포함한다(명료함을 위해서 하나의 벽을 생략하였다). 물론, 컨테이너 또는 용기(100)를 유지하는 다른 방식이 고려된다. 예를 들어, 가요성 백은 돌리 또는 캐리어 내에 고정될 수 있거나, 후크, 유지부, 또는 기타로 제 위치에서 유지될 수 있다. 이전의 실시형태에서와 같이, 하우징 또는 기부(254)가 펌프/혼합기(70)를 지지하고, 펌프/혼합기(70)에 전력을 공급하고 구동하기 위해서 이용되는 모터 또는 구동 유닛(102) 및 전자기기를 수용한다.

도 16a 및 도 16b, 도 17a 내지 도 17c의 바이오반응기 실시형태의 하나의 장점은, 혼합이 펌프/혼합기(70) 내에서 이루어지고 이어서 컨테이너의 상단부에 위치된 포트(248)를 통해서 컨테이너 또는 용기(100) 내로 전달된다는 것이다. 이러한 포트(248)는 유체 라인 위에 위치되고, 그에 의해서 누출 및/또는 오염 위험을 감소시킨다. 또한, 혼합된 유체를 이송하기 위해서 사용되는 복귀 라인(240, 242, 260, 262, 264, 266)이 유체를 바이오반응기 내에서 재순환시키는데 또한 사용됨에 따라, 이는 포트의 총 수를 감소시킨다. 혼합 공급물이 펌프/혼합기(70)에 직접 투입될 수 있고, 컨테이너 또는 용기(100)로의 별도의 유입구 포트는 필요하지 않으며, 컨테이너 또는 용기(100) 내에서 교반기 및/또는 혼합기는 필요하지 않다. 부가적인 유입구(72)에 대한 투입 공급물을 제어하는 것 그리고 또한 하나 이상의 외부 프로세싱 유닛을 통해서 바이오반응기 내용물을 이동시키는 것에 의해서, 컨테이너 또는 용기(100) 내의 조건이 필요에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 이러한 프로세싱 유닛(예를 들어, 가스 전달 유닛(244))은, 호흡 중에 산소와 이산화탄소를 교환하기 위해서 사람의 폐가 동작하는 것과 유사한 방식으로 가스 교환을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 필터 유닛(246)은 폐기 생성물을 제거할 수 있고 사람의 간 또는 신장과 유사하게 동작할 수 있다. 동시에, (예를 들어, 내부에 존재하는 성장 매체를 조정 또는 조절하기 위해서) 컨테이너 또는 용기(100) 내부로의 투입 유체의 조성 및/또는 유량을 조정함으로써 컨테이너 또는 용기(100)에 대한 투입 조건이 조정 또는 조절될 수 있다. 도 16a 및 도 16b 및 도 17a 내지 도 17c에 도시된 특정 바이오반응기 셋업이 예시적이라는 것을 이해하여야 한다. 펌프/혼합기(들)(70)을 포함하는, 특정 적용예(들)에 적합한 다른 바이오반응기 셋업이 이용될 수 있다.

펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)가 또한 산업적 적용예에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)는 위험물 중형 산적 용기(Intermediate Bulk Containers(IBC))와 함께 사용될 수 있다. IBC는 유체 또는 액체를 포함하는 재료의 벌크 수량을 저장 및 운반하기 위해서 사용된다. 컨테이너 또는 용기(100)로서의 역할을 하는 IBC의 내용물은 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)를 이용하여 펌핑 및/또는 혼합될 수 있다. 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)는 또한, 식품 성분, 첨가제, 또는 기타를 혼합 및/또는 펌핑하기 위해서 식품 제조 적용예에서 사용될 수 있다. 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)가 주로 컨테이너 또는 용기(100) 내에 수용된 유체 또는 액체에 대해서 동작하도록 설계되지만, 일부 적용예(예를 들어, 식품)가, 점성적일 수 있거나 유체-유사 특성을 가질 수 있는 일부 고체 재료 또는 내용물을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 펌프(10) 및/또는 펌프/혼합기(70)가 또한 반도체 또는 다른 산업적 적용예에서 사용될 수 있다.

본 발명의 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고도, 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 격막(48)을 작동시키기 위해서 왕복 운동 디스크/링 또는 사판을 이용하는 대신, 대안적인 구동 메커니즘이, 격막들(48)을 순차적으로 작동시켜 유사한 펌핑 작용을 달성하기 위해서 사용되는 서보 모터 또는 전자/자기 작동기를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시형태의 양태가 본원에서 설명된 다른 실시형태에서 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 일 실시형태의 특징이 다른 실시형태에서 대체 또는 사용될 수 있다. 유입구(72)가 (예를 들어, 밸브(들) 또는 기타의 사용에 의해서) 폐쇄되거나 막히는 경우에, 펌프/혼합기(70)가 또한 펌프(10)로서 사용될 수 있다. 또한, 본원에서 예시된 펌프(10) 및 펌프/혼합기(70)가 수직으로 배향되지만, 일부 구성이 수평 구성으로 배향된 펌프(10) 및 펌프/혼합기를 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 실시형태에서, 엘보 또는 90-도 도관/포트 또는 커플러(101)가 컨테이너 또는 용기(100)를 펌프(10) 또는 펌프/혼합기(70)에 고정할 수 있다. 또한, 본원에서 설명된 실시형태가 대체로 바이오반응기 또는 의약 작업의 맥락에서 사용되는 것으로 설명되었지만, 실시형태는 이러한 적용예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 본원에서 설명된 개념 및 실시형태는 고순도 화학 시스템 또는 다른 산업에 적용될 수 있다. 그에 따라, 본 발명은 이하의 청구범위 및 그 균등물을 제외하고 제한되지 않을 것이다.

Claims

펌프/혼합기 장치이며:
펌프/혼합기의 상단 또는 상부 영역에 위치된 주 유입구로서, 용기 또는 컨테이너의 하단부에 고정되거나 그에 통합되도록 구성된, 주 유입구;
펌프/혼합기 내에 배치되고 주 유입구에 유체적으로 연결되는 외부 챔버;
외부 챔버 아래에서 펌프/혼합기 내에 배치되고 외부 챔버와 복수의 하부 챔버 사이에 개재된 각각의 체크 밸브에 의해서 외부 챔버에 유체적으로 연결되는, 복수의 하부 챔버;
펌프/혼합기 내에 배치되는 중앙 챔버로서, 중앙 챔버와 복수의 하부 챔버 사이에 개재된 각각의 체크 밸브로 복수의 하부 챔버에 유체적으로 연결되는, 중앙 챔버;
각각의 배출구 체크 밸브(들)를 통해서 중앙 챔버에 유체적으로 연결된 적어도 하나의 배출구;
각각의 유입구 체크 밸브(들)를 통해서 중앙 챔버에 유체적으로 커플링된 하나 이상의 부가적인 유입구; 및
복수의 하부 챔버의 각각에 배치된 이동 가능 격막으로서, 이동 가능 격막은 모터 또는 구동 유닛에 동작 가능하게 커플링된 사판 또는 왕복 운동 판에 의해서 구동되는 각각의 작동 요소와 인터페이스하며, 작동은 각각의 이동 가능 격막이 반대 방향으로 이동하게 하는, 이동 가능 격막을 포함하는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
펌프/혼합기는 복수의 배출구를 포함하는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
펌프/혼합기는 복수의 유입구를 포함하는, 펌프/혼합기 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
사판 또는 왕복 운동 판은 편심 구동 샤프트에 의해서 모터 또는 구동 유닛에 커플링되는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
이동 가능 격막의 수가 홀수의 격막을 포함하는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
이동 가능 격막의 수가 짝수의 격막을 포함하는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
하나 이상의 부가적인 유입구는 펌프/혼합기 장치로부터 제거될 수 있는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
하나 이상의 배출구는 펌프/혼합기 장치로부터 제거될 수 있는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
하나 이상의 부가적인 유입구는, 각각의 유입구 체크 밸브에 인접하여 내부에 형성된 제트 구조물을 포함하는 유동 통로에 유체적으로 연결되는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
유입구로부터 연장 또는 돌출되고 그 주변부 주위에 형성된 복수의 핀을 포함하는 와류 파괴부를 더 포함하는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
펌프/혼합기 장치는 용기 또는 컨테이너로부터 제거될 수 있는, 펌프/혼합기 장치.
제1항에 있어서,
주 유입구를 포함하는 상부 하우징, 복수의 하부 챔버 및 중앙 챔버를 포함하는 중앙 하우징, 및 이동 가능 격막을 포함하고 중앙 하우징에 고정되는 하단 하우징 또는 판을 포함하는, 펌프/혼합기 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 펌프/혼합기 장치의 동작 방법이며:
사판 또는 왕복 운동 판을 작동시키기 위해서 모터 또는 구동 유닛을 구동하는 단계;
제1 유체를 용기 또는 컨테이너로부터 주 유입구 펌프/혼합기 내로 투입하는 단계;
하나 이상의 부가적인 유입구를 통해서 제2 또는 부가적인 유체(들)를 펌프/혼합기 내로 투입하는 단계;
제1 유체 및 제2 또는 부가적인 유체(들)를 펌프/혼합기의 중앙 챔버 내에서 혼합하는 단계; 및
혼합된 유체를 적어도 하나의 배출구를 통해서 산출하는 단계를 포함하는, 방법.
제13항에 있어서,
제2 또는 부가적인 유체(들)는 하나 이상의 부가적인 펌프에 의해서 펌프/혼합기 내로 투입되는, 방법.
제13항에 있어서,
하나 이상의 부가적인 유입구는 각각의 밸브를 포함하거나 그에 커플링되고, 각각의 밸브 중 하나 이상이 작동되어 펌프/혼합기 내로의 제2 또는 부가적인 유체(들)의 유동을 개시 및/또는 정지시키는, 방법.
제13항에 있어서,
제2 또는 부가적인 유체(들)는 버퍼 유체 또는 농축된 유체를 포함하는, 방법.
펌프 장치이며:
펌프의 상단 또는 상부 영역에 위치된 유입구로서, 용기 또는 컨테이너의 하단부에 고정되거나 그에 통합되도록 구성되는, 유입구;
펌프 내에 배치되고 유입구에 유체적으로 연결되는 외부 챔버;
외부 챔버 아래에서 펌프 내에 배치되고 외부 챔버와 복수의 하부 챔버 사이에 개재된 각각의 체크 밸브에 의해서 외부 챔버에 유체적으로 연결되는, 복수의 하부 챔버;
펌프 내에 배치되는 중앙 챔버로서, 중앙 챔버와 복수의 하부 챔버 사이에 개재된 각각의 체크 밸브로 복수의 하부 챔버에 유체적으로 연결되는, 중앙 챔버;
각각의 배출구 체크 밸브(들)를 통해서 중앙 챔버에 유체적으로 연결되는 복수의 배출구; 및
복수의 하부 챔버의 각각에 배치된 이동 가능 격막으로서, 이동 가능 격막은 모터 또는 구동 유닛에 동작 가능하게 커플링된 사판 또는 왕복 운동 판에 의해서 구동되는 각각의 작동 요소와 인터페이스하며, 작동은 각각의 이동 가능 격막이 반대 방향으로 이동하게 하는, 이동 가능 격막을 포함하는, 펌프 장치.
제17항에 있어서,
사판 또는 왕복 운동 판은 편심 구동 샤프트에 의해서 모터 또는 구동 유닛에 커플링되는, 펌프 장치.
제17항에 있어서,
이동 가능 격막의 수가 홀수의 격막을 포함하는, 펌프 장치.
제17항에 있어서,
이동 가능 격막의 수가 짝수의 격막을 포함하는, 펌프 장치.
제17항에 있어서,
복수의 배출구는 펌프 장치로부터 제거될 수 있는, 펌프 장치.
제17항에 있어서,
유입구로부터 연장 또는 돌출되고 그 주변부 주위에 형성된 복수의 핀을 포함하는 와류 파괴부를 더 포함하는, 펌프 장치.
제17항에 있어서,
펌프 장치는 용기 또는 컨테이너로부터 제거될 수 있는, 펌프 장치.
제17항에 있어서,
유입구를 포함하는 상부 하우징, 복수의 하부 챔버 및 중앙 챔버를 포함하는 중앙 하우징, 및 이동 가능 격막을 포함하고 중앙 하우징에 고정되는 하단 하우징 또는 판을 포함하는, 펌프 장치.
제17항 내지 제24항 중 어느 한 항의 장치의 동작 방법이며:
사판 또는 왕복 운동 판을 작동시키기 위해서 모터 또는 구동 유닛을 구동하는 단계;
유체를 용기 또는 컨테이너로부터 펌프 내로 투입하는 단계; 및
유체를 복수의 배출구를 통해서 펌프로부터 산출하는 단계를 포함하는, 방법.