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CN101715363B - 用于混合容器内盛物的装置 - Google Patents

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CN101715363B CN200880018640.8A CN200880018640A CN101715363B CN 101715363 B CN101715363 B CN 101715363B CN 200880018640 A CN200880018640 A CN 200880018640A CN 101715363 B CN101715363 B CN 101715363B
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Abstract

本发明公开了一种用于混合材料的装置。该装置包括支撑物。混合容器设置在支撑物中，其中混合容器被构造来盛装材料。驱动组件被构造成伸出支撑物并伸入到混合容器中。混合容器包括桨状物，驱动组件被构造成附接到该桨状物上，其中驱动组件被构造成以设定角度沿着来回的方向摆动桨状物，以在混合容器中混合材料。

Description

用于混合容器内盛物的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2007年6月4日提交的第60/941,766号美国临时申请的优先权；该申请的全部公开内容整体以引用方式并入本文。
【技术领域】
本发明涉及一种用于混合容器的内盛物的装置。
【背景技术】
通常，生物制品或者制药公司想要混合材料以生产特殊材料时，这些公司使用混合容器，例如，钢罐混合器或者一次性混合系统。因为相当大地节省了运行和资本成本，这些一次性混合系统或者单次使用的装置优于具有固有的高人工和材料的清洁成本的不锈钢罐。使用单个装置还将产品残留和交叉污染的风险降到最低。
但是，存在若干问题，与现有一次性混合系统有关。首先，研发一次性混合系统的主要问题是制造可靠的无菌密封，该无菌密封足够便宜，以便仅在一次使用后丢弃，例如，利用具有旋转的传动轴的低成本塑料套管密封的混合装置。不能依靠这些密封来提供制药操作必不可少的无菌操作。这类带有复杂内部的袋体的成本对于混合器的应用而言太高，并且它们大部分的效用在于高性能应用，例如，发酵和细胞培养，其中它们的高成本可以是合理的。
其次，磁化耦合密封(magnetically coupled seal)提供了套管密封的替换物，例如，具有放置在塑料袋中的搅拌棒的混合装置，搅拌棒由外部磁力驱动装置驱动。该方法的优点是混合袋内的流体完全与该驱动器隔离。缺点是：由于经济考虑，搅拌棒与容器的直径相比非常小，因此作为混合器效果不好。因为搅拌器位于袋体的底部，所以由搅拌棒引起的大部分流体循环未能到达该混合袋的上部区域。可以通过磁性耦合器传输的功率量受到了限制。已经做了一些努力以使用超导磁体来改善功率传输效率，但是它们运行昂贵，并且需要液氮来维持超导运行。按比例扩大一次性磁化耦合混合器是相当困难的，并且使用超过100升的商用系统是不可能的。再有，在单次使用后一般会将搅拌棒丢弃，这造成了一次用品的高成本以及这类应用中使用的稀土磁体的环境处理问题。
已经做了许多尝试去研发非密封一次性混合器，例如，具有安装在底部的摆动盘(oscillating disk)的混合袋。该盘被迫在垂直尺度上摆动，其运动引起了循环流。该装置未能发现有任何重要的商业应用，因为流体运动向着容器的上部区域快速地减少。如果液相具有高的粘度，则混合性能更差。问题在于机械装置限制了该盘体的垂直运动。因而，尽管该盘体的直径相对较大，但是对于其而言，每次摆动运动的流体量太少以致不能用作有效的混合器。
其次，有一种在袋体中具有多个混合平台的混合器，该袋体具有带有水平混合器平台的垂直轴。该轴上下运动以混合袋体的内盛物。该轴固定到该袋体的上表面上，这消除了对旋转密封的需要，但是由于顶面的最大容许偏转，最大可能的冲程长度较小。这导致较差的混合性能。此外，成批的液体流沿着侧壁绕过混合器平台，也降低了混合器的效率。
因此，需要一种装置，其为使用者提供一种具有良好的混合性能且高效的混合系统。同样，需要一种混合系统，该混合系统维持其密封完整性并且不需要任何类型的密封。
【发明内容】
本发明已经考虑到上述的技术背景而完成，并且本发明的一个目的是提供一种具有良好混合性能并且能够以低成本制造的装置。
在本发明的一个优选实施例中，公开了一种混合材料的装置。该装置包括支撑物。混合容器设置在支撑物中，其中混合容器被构造来盛装材料。驱动组件构造成伸出该支撑物并伸入到该混合容器中。混合容器包括桨状物，驱动组件被构造成附接到桨状物上，其中该驱动组件被构造成以设定角度沿着来回的方向摆动该桨状物，以便在混合容器中混合这些材料。
在本发明的另一个优选实施例中，公开了一种混合装置，其包括支撑物。混合容器设置在该支撑物中，其中混合容器被构造来盛装材料。混合器容器包括混合袋和套管，其中该套管设置在该混合袋内。驱动组件被构造成伸出该支撑物并伸入到该套管中。桨状物位于该套管内，其中该套管被配置成使得该桨状物与该混合袋的外部环境隔离。该桨状物可以垂直地延伸该混合容器的垂直高度的5％-95％。该驱动组件被构造成以设定角在来回方向上摆动该桨状物，以便在混合容器中混合材料。
【附图说明】
随着结合附图阅读下面的具体实施方式，本发明的这些和其他优点将变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的混合装置的透视图；
图2是根据本发明的图1所示的混合装置的局部分解图；
图3是根据本发明的图1所示的混合装置的截面视图；
图4是根据本发明的图1所示的混合容器的截面视图；
图5是根据本发明的图1所示的混合容器的密封柔性面板的透视图；
图6A是根据本发明的图5中的混合容器的透视图；
图6B是根据本发明的图1所示的套管连接至混合容器的截面视图；
图7A-7F示出了根据本发明的混合桨状物的各种实施例；
图8示出了根据本发明的一种曝气装置(aeration device)的一个实施例；
图9是根据本发明具有顶伸式混合轴(top entering mixing shaft)的一个实施例的透视图；
图10是根据本发明具有多个混合套管的大型矩形混合装置的一个实施例的透视图；
图11是根据本发明具有加热/冷却护套的混合装置的透视图；
图12A-图12C示出了根据本发明具有垂直铰链的混合桨状物的一个实施例；
图13A-图13C示出了根据本发明具有水平铰链的混合桨状物的一个实施例；
图14示出了根据本发明的单向混合桨状物的一个实施例；
图15示出了根据本发明的单向驱动混合桨状物的一个实施例。
【具体实施方式】
参考附图描述本发明的优选实施例，其中相似的部件用相同数字标识。这些优选实施例的描述是示范性的，而不是意在限制本发明的范围。
本发明的混合组件涉及在容器中混合材料内盛物，所述容器让使用者能够以单次使用的方式混合组分、混合物以及悬浮固体，该方式避免了清洗并减少了污染。混合装置通过以下方式克服了所有现有技术的限制：1)不具有任何容易污染的旋转密封；2)提供无需任何昂贵的磁性搅拌棒或者叶轮的极低成本的容器；3)提供可由各种可用材料便宜构成的容器；4)一般可扩大至大容量(多达至少10,000升)；以及5)仅需要低成本的混合支撑物和简单的旋转机械驱动组件。本发明装置利用一种具有摆动的内部混合桨状物的新容器，带来了一种低成本而高效率的混合装置。
本发明的装置围绕(encompass)一种用于在密封的塑料袋中混合成分的方法，其在生物工艺和制药产业中有非常重要的应用。该装置适合需要清洁运行的应用，并且单次使用的设计防止未清洁干净的混合罐经常所遇到的交叉污染和产品残留。该装置可以以顶部开口的构造运行以方便组分添加。该装置还能够以完全封闭的构造制造，在需要这类安全措施的应用中所有的添加物通过端口进行添加。对于需要消毒的混合器皿的应用而言，通过伽马射线可对该装置提供预消毒。本发明的装置消除了对旋转密封的需要。
图1示出了一种混合装置。图1中描述了混合装置10。混合装置10包括放置在典型小推车14上的大体上坚硬的支撑物12。小推车14包括框架60和车轮62。设置在框架60内的是机械的混合器驱动器40或者典型驱动组件40，设置在支撑物12内的是混合容器16。如下面将更加详细讨论的，机械混合器驱动器40被用于混合材料，诸如设置在混合容器16内的流体。
支撑物12可以是由聚合材料模制的罐或桶。在替代实施例中，支撑物12可包括金属、玻璃纤维、复合材料、塑料或者任何其他期望的材料。尽管支撑物12显示为大致圆柱形的构造，但是在替代实施例中，支撑物12可以具有多边形、椭圆形、不规则或者任何其他期望的形状。
图2示出了支撑物、混合容器和小推车。支撑物12包括大致圆柱形的侧壁24，该侧壁24从顶缘26延伸到连接至侧壁24的底板或者底壁30上。中心孔32设置在底板30中，使得当支撑物12放置到框架60上时，驱动组件40的驱动轴44和夹件42或者耦合器42能够伸入到支撑物12中。尽管驱动组件40(driver assembly)显示为安装到框架60上，但是它可以安装到支撑物12上。支撑物12还可以是分离设计，该设计可以垂直地或者水平地分离成若干部分，以轻松地将混合容器16安装到支撑物12中。驱动组件40也可以被称为摆动驱动组件。
在本发明的一个实施例中，驱动组件40还包括机械地耦合到典型齿轮箱46的典型电伺服马达48，该驱动组件40转而机械地安装到驱动轴44的第一端。驱动组件40充当由计算机控制的典型伺服马达放大器，其能够控制轴44开始和停止运动，例如利用电伺服马达48和典型齿轮箱46来指示轴44以每秒4000-8000的步级运动。在本发明的另一实施例中，电伺服马达48和/或齿轮箱46可以用诸如齿轮、凸轮、气动活塞、液压活塞或者会产生所需摆动运动的其他装置的各种机械装置替换。夹件42附接到驱动轴44的第二端。驱动组件40附接到框架60上，使得只有轴44和夹件42可将桨状物18围绕着混合容器16的垂直轴或者纵向轴旋转。驱动组件40通过预设角沿着一个方向旋转、驱动或者摆动桨状物18，并且然后反向旋转回开始位置，并且然后通过设定角度继续进行，该设定角度在任一方向上具有1到360度的范围。一旦起动，该循环或者摆动运动自动地重复。代替驱动电伺服马达48和/或齿轮箱46的各种机械装置，诸如齿轮、凸轮、气动活塞和其他装置，可用于产生所需的摆动运动。再有，驱动组件40可以独立于框架60。驱动组件40位于混合装置10的下方，这将整个顶部自由地留给入口25(图4)和23，方便使用者存取。或者，驱动组件40可用套管20和向下悬挂的桨状物18安装在顶部上。
参考图2至图6，混合容器16包括容器或者混合袋21，套管20在第一端100处从混合袋21的壁中的开口延伸入混合容器16的内部，直到第二封闭端101，103。
驱动组件40用来驱动混合容器16内的桨状物18，并安装到套管20的封闭端部101，103。驱动组件40使桨状物18以摆动运动的方式运动，以便在混合容器16中混合材料。端口22，25以及23可设置在混合袋21上。混合容器16放置在支撑物12内，以便套管20在夹件42和驱动轴44上滑动。设置在混合容器16内的桨状物18装入夹件42中，以便套管20和桨状物18跟随驱动轴44的旋转。
与传统的在一个方向上连续旋转的混合器不同，本发明的混合装置10具有围绕着混合容器16的纵向轴摆动的桨状物18。桨状物18通过柔性套管20与混合袋21的外部环境隔离，其中套管20在混合容器16的内部。套管20可以由多层材料制成，该多层材料具有1-10层之间的任意层数。优选地，套管20由1-3层的材料制成。用来制造套管20的材料可以由涂层尼龙、硅涂层材料、聚乙烯、硅树脂、模制结构、splyrene结构或者螺旋结构制成。桨状物18由驱动轴44驱动(图6B)，该驱动轴44安装在柔性套管20内。按照这种方式，驱动轴44不会与混合容器16的内盛物接触。驱动轴44通过设定角度来回旋转。依据驱动轴44的应用，此设定角度可为在任一方向上1到360度之间的任意值。
参考图2，柔性套筒20在混合过程期间来回地扭转(twist)，但是由于其从不经受任一方向上的连续旋转，当装置沿着相反方向(返回冲程)扭转时，在一个方向(一个冲程)上的任何扭转均快速地解开。两个冲程构成一个循环。具有柔性套管20的桨状物18能够在一个方向每分钟扭转大约10-60个循环。优选地，具有柔性套管20的桨状物18每分钟能够扭转30个循环。选择套管20的设计和材料，以便套管20可运行上百万个循环。与适合的桨状物18耦合的轴44和搅拌器15的来回作用产生有效的混合作用。
桨状物18可以制造成延伸到混合容器10的整个高度，从而提供良好的混合而不管充装量。典型地，桨状物18是简单的热成型平板塑料片，其能够非常廉价地制造。再有，桨状物18可以由诸如丙烯酸的材料、聚丙烯、聚乙烯、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯(ABS)或者任何非生物惰性材料(non-bioinert material)制成。平板桨状物18设计使混合袋21包装平整，减少存储空间并方便最后的处理。
在单次使用的混合容器16的构造中不使用潜在危害环境的磁性搅拌器或者金属轴承，使得其处理变得容易。通过增加袋体直径或者通过增加高度来增加运行容积，按比例扩大混合装置10是简单的。在按比例扩大时，保持一致的梢速(tip speed)提供了在不同的容积可比较的性能。混合装置10紧跟典型混合罐的脚步(the mixing device is very compacted with the footprintof a typical mixing bank)。对大容积而言，可以将多个套管20、桨状物18和驱动组件40安装在混合容器10中(图10)。
由于仅有柔性套管20在运行期间运动，而不是混合容器16，因而混合容器16可由各种各样的材料制造，包括多层气体阻绝膜。这极大地增加了潜在可用膜的数量。如上所述，柔性套管20可基于兼容性和所期望的运行寿命而由许多可用材料制成。
图3中示出了该完整混合装置的横截面视图。套管20在较低缘100处开向混合袋21的外侧。并且套管20的顶部密封件101确保了混合袋21不会与套管20的内部连通。桨状物18通过由密封件101和103形成的颈状物而设置在混合袋21内，但是由于密封件103，奖状物18不会与套管20的内部连通。桨状物18包括连接到中心体17上的搅拌器15。中心体17通过套管20装入到夹件42中，并且通过轴44的旋转而被驱动，如图6B中详细地显示的。按照这种方式，隔离套管20的内部与混合袋21的内部完全隔开。该构造确保混合袋21在混合运行期间保持气密密封。尽管夹件42显示为轭形，以容纳单个的中心体17，中心体17可以是轭形，以容纳单个夹件42或者耦合器42。
参考图3，混合作用通过用将要混合的组分或者材料充装混合容器16而完成，其中混合容器16也还留存有材料或者组分。将要混合的组分可以是任何类型的介质，诸如缓冲准备(buffer prep)、盐、固体材料、液体、糖、缓冲溶液、自然介质以及本领域技术人员已知的任何其他类型的介质。这些组分可以通过混合容器16中的顶部开口或者端口23而引入。如口23和22设置在混合容器16上，用以引入和去除组分以及安装典型的传感器和探针。
参考图2，当起动驱动组件40时，其使轴44旋转，而使耦合的桨状物18在任一方向上按1到360度范围内的相同角度旋转。套管20在密封端100处牢固地附接到混合袋21上。旋转使得套管20扭转，从而上密封件101相对于下密封件100以同样的量旋转。在完成设定角度第一旋转后，轴44然后沿着相反的方向回转通过起始位置，达到相反方向的设定角度。该作用首先解开套管20并随后沿着相反方向使其扭转。扭转和解开作用可以无限地重复，因为套管20的任何扭转在相反方向上会快速松开。桨状物18通过该角度来回扭转，彻底搅拌容纳在混合容器16中的流体。尽管使用了一个套管20，但是在本发明中可以使用多个套管。
轴44具有比套管20窄很多的直径，以便随着套管20扭转，其直径允许收缩到与驱动轴44的外径相等的尺寸。弹性耦合器41可以设置在夹件42中，以允许套管20在扭转运行期间轻微地扩张和收缩。随着其扭转，这极大地降低了隔离套管20上的轴向应力。由于不会发生完全旋转，因而该机械装置不需要旋转密封。
必须选择套管20的构造材料，使得其能抵抗弯曲和扭转。对于本发明的优选实施例而言，套管20由特别配制的聚乙烯(从特拉华州ILC Dover公司获得的Armorflex)制成。在本发明的另一实施例中，套管20可以由包括涂覆纤维的尼龙、聚乙烯和聚四氟乙烯的材料制成。旋转的速度、加速率以及角度全部可以改变以优化处理性能，诸如在任一方向上1到360度的范围内的任何旋转角度。在优选的实施例中，在任一方向上套管20旋转的最佳角度是180度，速度范围为每分钟10到60个循环(cpm)。优选地，套管20以10-30cpm的速度旋转。加速率应当为10-300转/秒2(rps2)。优选地，加速率为50rps2。
参考图2，小推车14包括框架60，该框架具有多个安装在其上的车轮62。小推车14使得能够容易地运输支撑物12。锁定装置64可以提供来防止支撑物12在运转时运动。锁定装置64可以是车轮锁或者足压锁(footdepressed lock)。在本发明的替代实施例中，当不需要或者不期望运动支撑物12时，可以除去车轮62，并且框架60可以直接放在地面或者任何期望的结构上。
参考图4，混合容器16包括具有内表面82和外表面84的柔性可折叠的混合袋21。内表面82限制隔间86。外部环境88是指隔间86外面的空间。外部环境88还可以指混合袋21的外部环境。当被打开并装满时，混合袋21具有大致圆柱形的形状。在替代实施例中，混合袋21可以是多边形、椭圆形、不规则形或者任何其他期望的形状。混合袋21由柔性不透水材料构成，例如，具有1到40密耳范围厚度的其他聚合片的聚乙烯。在优选实施例中，使用20密耳的Armorflex聚乙烯(特拉华州ILC Dover公司)。材料可以是单层、粘合层、多层或者离散层的膜。这些膜层可以由相同或者不同的材料制成。
在制作期间，端口22，23以及25可以附接到混合袋21上，并用于从混合容器16引进材料、样品以及收获产品。端口还可以用于引入典型的传感器，例如，需要用于测量导电率、pH值、温度、离子测量、非离子测量、非导电率、压力及其他类型测量以及进入混合装置10的氧气量的传感器。混合期间，通常需要这些测量来确定均匀度或者计量成分。这类端口可以放置在混合袋21的顶部、底部以及侧部。端口被定位来与位于图2所示的支撑物12上的切口34和36对准，以便这类过程转移可以用设置在支撑物12中的混合袋21进行。在支撑物12的侧壁24上还可以设置窗口38，用于直观地监视该过程以及桨状物18和夹件42的对准。
参考图4，套管20包括形成在管体中的柔性片，并被放置在混合容器16内。套管20在下缘100处通过任何一种通常的方法密封到混合袋21上，例如，射率(RE)能量、超声波处理、1到10分钟间任意一段时间的激光。优选地，密封处理时间为从2至5分钟的任意时间。必须进行密封，以便套管20的内部与混合袋21的外部连通。套管20在103处密封，以便混合袋21的内部86不会与外部88连通。密封件103通过典型的折叠方法折叠，并且由坚硬塑料片(1到20毫米厚)制成的桨状物18的中心体17被插入到套管20中并且由密封件101机械地保持。密封件101和103形成颈状物以将桨状物18保持在套管20上。对于构造的细节请参考图6A和图6B。
在图5所示的一个实施例中，混合容器16是通过将热塑片密封在一起而制成的三维结构。在该实施例中，混合容器16通过将两个片放置在一起并将它们密封以形成管体而构造。套管20被密封到一边缘中，该边缘被折叠并密封穿过拐角(corner)，以便当被填充或者膨胀时形成三维袋。另外一端也可以被折叠并密封穿过拐角以形成三维顶部，或者可以仅任其打开。密封可以根据聚合材料的性质通过各种工艺实现。这类工艺包括：加热、RF能量、超声波、激光、粘合剂或者其他惯用方法。应当理解的是：混合容器16的形状和尺寸可以通过使用密封一起的面板的不同组合进行改变。这类袋体可被制造为范围从10升到10,000升的内部容积。
在优选实施例中，桨状物18是切割成字母H形状(图4)的平板硬塑料片。孔19包含在桨状物18中，以便在来回混合运动期间减少曳力并迫使流体穿过其孔口。这提升了涡系(vortice)并且改善了混合效率。可以想到许多其他的桨状物的构造。图7A-图7F示出一些形状。桨状物18可以是平板状，如图7A、图7C、图7D和图7E所示，或者是诸如鳍状物、折板(flap)和叶片的三维流形配件，除图4的孔19以外如图7B和图7F所示。图7A示出了具有穿孔的桨状物。这些孔使得在桨状物转动时形成液体流束(liquidjet)。流束引起增加液体切力的涡系。这转而提高了混合效率，以及溶解气体的能力。可以改变孔的直径和数量以满足工艺要求。例如，当混合粘性流体时，较小直径的孔会更加有效。
图7B示出了具有弯曲腿部的桨状物。弯曲腿部15A或者这些倾斜的表面偏转混合容器16中的液体流，使得流体的重要组分被引向混合容器16的底部。如果期望悬浮或者溶解重的固体，由于这些重的固体试图积累在底部，所以这种构造是有用的。图7B中的桨状物15具有下弯曲端15A，并且桨状物的上端具有槽口15B和伸出部分15C。
图7C示出了具有四部分的桨状物。这种设计对于混合具有最小剪切力的流体有用。易受流体剪切损害的生物流体可能需要这种特性。图7D示出了仅具有底部混合部分的桨状物。当混合流体易于起泡沫时，这种设计是有用的。在这种设计中，桨状物的定位远低于液体表面以将表面干扰和随后泡沫产生降到最低。
图7E示出了具有弯曲缘的桨状物。这种设计对于混合粘性流体是有用的。该桨状物具有需要更少混合器功率输入的更小的截面面积。图7F示出了具有弯曲轮廓的桨状物。这种设计将流体引向混合容器16的壁并且在悬浮或者溶解易于粘连到壁上的固体方面是有用的。部分液体流被引向壁面，从而冲洗掉任何粘连或者沉积在混合容器壁上的材料。图7F中的桨状物18具有弯曲侧缘15D。它还可能具有多个加强肋或者热成形的弯曲部。
桨状物18可以垂直地延伸混合容器16的垂直高度的5％到95％。再有，桨状物18路径的外径可以是混合容器16内径的25％到95％。
对于混合期间需要气体弥散的应用，例如，发酵或者细胞培养，曝气装置可以容易地并入混合装置10中。在图8所示的一个实施例中，管体120耦合到套管20或者桨状物18上，其中管体120引导空气126或者以每分钟0到2容积的速率向混合袋21和材料提供通风。管体120可以连续地引导空气126直到氧气水平达到某个点，例如，混合袋21中50％的氧气水平。在本发明的另一实施例中，ph传感器和氧气传感器可以被用来确定气体量，诸如需要引导的空气126的氧气。可以使用其他气体代替氧气，例如，二氧化碳和氮气。气泡122被引入到运动桨状物18的后缘并被快速地分散到包含在混合容器16中的流体中。或者，可以将气泡扩散器附接到混合袋21的底部或者侧部，空气通过扩散器被抽吸到袋体中。
图9中示出了另一个实施例。这里混合器组件从顶部引入而不是支撑物的底部引入。耦合器42将被修正以匹配并支撑混合容器16中的桨状物18。驱动组件40安装到支撑物12的顶壁28上。驱动组件40还可以通过附加结构进行支撑。通过将驱动组件40放置在底部支撑物12的顶部上，驱动组件40的运动将更少受限，这允许使用者增加额外功率来使轴44运动。如果支撑物12下面的空间太受限制以致于不能安装驱动组件40，这该构造可能是有利的。
图10中示出了另一个实施例。在该实施例中，混合袋21A具有菱形体形状并且支撑物12具有矩形截面。混合袋21A的浅纵横比(shallow aspectratio)使其仅用一个混合器混合的效率低。如图10所示，具有对应桨状物18的多个隔离套管20可以制造在混合袋21A中。这些套管将与需要数量的驱动组件40耦合。桨状物18可以按交错模式进行运转，以便加大混合。可以想到用多边形或者不规则形状作为替代实施例。
图11示出了另一实施例，其中支撑物12是双壁式的，或者设置在内壁24和外壁50内。混合容器16容纳在内壁24中。热或者冷流体可以经过端口52和54循环通过双壁套24和50，以加热或者冷却设置在支撑物12内的混合袋21的内盛物。本发明的替代实施例可以利用附接到单壁支撑物12的外壁24上的电热衬垫。通过在容器支撑物12的外表面上设置换热套或者电热衬垫轻易地实现加热和冷却。因为能加热或者冷却袋体，所以换热套是很有用的，其效率在于将袋体从20摄氏度加热到37摄氏度花费不到一个小时。加热/冷却的范围是2-60摄氏度。温度测量探针可以通过端口22放置在混合容器16中，或者袋体的表面温度可以用来估计内盛物的温度。
桨状物18可以包括在旋转期间沿一个方向延伸而沿另一方向缩回的可折面板，如图12和图13所示。搅拌器15通过铰链70连接到中心体17上。用于各搅拌器15的止挡件72安装到中心体17上以沿着一个旋转方向限制搅拌器15的枢转并且沿着另一旋转方向将其保持在固定位置。如图12B和13B所示，沿着逆时针方向旋转桨状物18维持搅拌器15固定。搅拌器15从固定位置沿着顺时针旋转，如图12C和13C所示。由于中心体17，在顺时针旋转期间的确会发生一些搅拌。在顺时针方向的搅拌的量可以通过改变铰链17的位置而调整。
如果仅需要沿着一个方向旋转，则可以提供传动机构以将驱动轴的摆动运动转换成桨状物18的单向运动。如图14和图15所示，在中心体17和将与驱动轴44的夹件42匹配的中心体的部分74之间提供单向传动机构73。传动机构73包括棘齿部76和棘爪部78。在图15的示出示例中，逆时针旋转使得桨状物18旋转而顺时针旋转是自由转动(free wheeling)。尽管单向传动机构73显示为棘齿和棘爪，但是也可以使用另外类型的单向传动机构。
本发明提供了一种装置，其允许使用者在一次性混合系统中简单有效地混合材料。使用者能够将介质插入到一次性混合系统的混合袋组件中，其中使用者能够通过使用驱动组件混合该介质。驱动组件耦合到桨状物上，该桨状物以特定角度来回地摆动而以有效的方式混合介质的内盛物。因而，本发明为使用者提供了一种产生良好的混合性能且高效的一次性混合系统。
尽管上面已经依据特定实施例描述了本发明，但是可以对本发明进行许多对本领域技术人员将是显而易见的修改和变化，而不背离如权利要求阐述的本发明的精神和范围。

Claims (27)

1.一种用于混合材料的装置，包括：
支撑物；
设置在所述支撑物中的混合容器，其中所述混合容器被构造来盛装材料；
驱动组件，被构造成伸出所述支撑物并且伸入到所述混合容器中；以及
所述混合容器包括桨状物，所述驱动组件被构造成附接到所述桨状物上，其中所述驱动组件被构造成以设定角度沿着来回方向摆动所述桨状物，以便在所述混合容器中混合所述材料；
其中，所述混合容器包括具有至少一个柔性套管的混合袋，所述桨状物由所述驱动组件的驱动轴驱动，所述驱动轴安装在所述柔性套管内使得所述驱动轴不会与所述混合容器的内盛物接触，并且所述桨状物通过所述柔性套管与所述混合袋的外部环境隔离，其中所述柔性套管在所述混合容器的内部。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动组件还包括：耦合到齿轮箱上的电伺服马达，其中所述齿轮箱耦合到所述驱动轴上。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动轴沿着来回的方向摆动所述桨状物。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述设定角度沿着任一方向在1到360度的范围内。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述桨状物自动地沿着来回方向摆动。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动轴通过选自伺服马达、齿轮箱、齿轮、凸轮、气动活塞或者液压活塞组成的组的装置运动。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合袋和所述至少一个套管密封在一起。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述套管由单层或者具有多层膜的材料制成。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述套管的材料选自涂层尼龙、硅涂层、聚乙烯和硅组成的组。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述桨状物由选自聚丙烯、聚乙烯、丙烯酸的材料、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯或者任何非生物惰性材料组成的组的材料制成。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合袋由柔性并且不透水材料制成。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合袋由聚乙烯材料制成。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合袋具有在1到40密耳范围内的厚度。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述桨状物具有多个孔。
15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述桨状物具有倾斜的表面。
16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述桨状物包括附接到中心体上的搅拌器。
17.如权利要求16所述的装置，还包括安装在所述搅拌器上的止挡件。
18.一种混合装置，包括：
支撑物；
设置在所述支撑物中的混合容器，其中所述混合容器被构造来盛装材料，其中所述混合容器包括混合袋和套管，其中所述套管设置在所述混合袋中；
驱动组件，被构造成伸出所述支撑物并伸入到所述套管中；
桨状物位于所述套管内，其中所述套管被构造成使得所述桨状物与所述混合袋的外部环境隔离；
所述桨状物可以垂直地延伸所述混合容器的垂直高度的5％到95％；以及
所述驱动组件被构造成以设定角度沿着来回方向摆动所述桨状物，以便在所述混合容器中混合所述材料。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述设置角度在任一方向上在1到360度的范围内。
20.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述桨状物以每分钟1到60个循环的范围内的速度沿着来回方向摆动。
21.一种混合装置，包括：
支撑物；
设置在所述支撑物中的混合容器，其中所述混合容器被构造来盛装材料，其中所述混合容器包括混合袋和套管，其中所述套管设置在所述混合袋内；
摆动驱动组件，被构造成伸出所述支撑物并伸入到所述套管；
桨状物，位于所述套管内，其中所述套管被构造成使得所述桨状物与所述混合袋的外部环境隔离；
所述桨状物可以垂直地延伸所述混合容器的垂直高度的5％到95％；
所述摆动驱动组件，以摆动运动驱动所述桨状物，以便在所述混合容器中混合所述材料；以及
所述摆动驱动组件，沿着单一方向驱动所述桨状物，以便在所述混合容器中混合所述材料。
22.如权利要求21所述的混合装置，其特征在于，所述容器是三维袋。
23.一种混合装置，包括：
支撑物；
设置在所述支撑物中的混合容器，其中所述混合容器被构造来盛装材料，其中所述混合容器包括混合袋和套管，其中所述套管设置在所述混合袋中；
驱动组件，被构造成伸出所述支撑物并伸入到所述套管中；
桨状物位于所述套管内，其中所述套管被构造成使得所述桨状物与所述混合袋的外部环境隔离；
所述驱动组件被构造成以设定角度摆动所述桨状物，以在所述混合容器中混合所述材料；以及
耦合到所述套管或者桨状物上的管，其中所述管被构造成将气体分散到所述混合袋中。
24.如权利要求23所述的混合装置，其特征在于，所述混合袋是菱形体形状。
25.如权利要求23所述的混合装置，其特征在于，所述支撑物设置在内壁和外壁的内侧。
26.如权利要求23所述的混合装置，其特征在于，所述支撑物设置在内壁中。
27.如权利要求25所述的混合装置，其特征在于，换热套附接到所述外壁上。
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