多分支静态混合器的制作方法

多分支静态混合器
1.相关申请
2.该申请要求2019年11月29日提交的ep优先权申请19306541.4的权益，该申请被通过引用全部结合于此。
技术领域
3.本公开涉及流体的混合。更具体地，混合器和用于混合的方法的实施例涉及能够混合少量流体的静态混合器。


背景技术：

4.在生物加工工业中，生物流体被在溶液中进行混合。均匀混合是一个特定的目标。加工包括细胞培养和其他生物加工，例如生产预期产品，例如，用于在植物和动物细胞中使用的病毒灭活。然而，使用高剪切速率(即，湍流)会损坏生物流体的组分，例如，细胞、病毒、衣壳、单克隆抗体等。因此，使用静态混合器。然而，利用静态混合器混合少量流体和/或固体是具有挑战性的。此外，特别是在流量是低的和/或间歇的时，均匀混合少量流体和/或固体是尤其困难的。
5.当待混合的流体量太少使得它滴落到系统中时，就会出现小流速。流体(或固体)可被作为“液滴”注入。以较高速率流动的主要流体(即，主要量的流体)仅间歇性地或准时地看到较少流体，换句话说，主要流体的“包”流动而与较少流体没有任何接触。主要流体和较少流体的均匀混合只能利用很长的扩散过程发生。在这种情况下，术语长可以表示在长的物理导管或混合系统内的混合和/或持续时间长，这是不利的。
6.静态混合器通常由在导管或管道内具有固定位置的挡板组成。挡板是该导管或管道内的螺旋或网格元件。导管通常是封闭系统的流体流过其中的一部分。这种混合器对于层流效率较低且不能混合流量不连续的流体。
7.尽管流量存在显著差异但可以快速且彻底地混合两种或多种流体的新型静态混合器以及在低流量和/或间歇性流动期间可以有效地混合两种或多种流体的新型静态混合器将会代表技术的进步。


技术实现要素：

8.一种静态混合器包括静态混合器壳体，其具有能够接收多种流体的入口端口、与入口端口流体连通的通道，至少一个通道、在至少一个通道内用于使流体流分流的多个分流器以及用于重新汇合和混合流体流的多个t型接头。一种静态混合器包括：静态混合器壳体，其具有用于接收流体的入口端口、与入口端口流体连通的通道、沿通道的周边的凸肋、用于在通道内将流体分流成第一流和第二流的分流器、用于在通道内将第一流分流成第三流和第四流的第二分流器、用于在通道内将第二流分流成第五流和第六流的第三分流器、用于在通道内重新汇合和混合第三流和第四流的第一t型接头、用于在通道内重新汇合和混合第五流和第六流的第二t型接头以及用于重新汇合和混合这些流的第三t型接头；以及
塑料薄膜，该塑料薄膜被密封于凸肋，从而形成能够混合流体的静态混合器。
9.在根据本公开的一些实施例中，本文公开的静态混合器混合两种或更多种流体，其中，流体中的一种或多种被以液滴的形式可选择地间歇地或连续地引入流体流。
10.在根据本公开的一些实施例中，本文公开的静态混合器将酸、碱和/或缓冲剂与生物产品或生物流体混合。在一些实施例中，本文公开的静态混合器用于活化生物加工中的低ph病毒。在本文中，低ph是指ph为5.0至6.0。在一些实施例中，低ph是指3.0至7.0。
11.在一些实施例中，本文所述的静态混合器可以有效地混合两种或更多种流体。在一些实施例中，至少一种流体的流体流是不连续的、间断的和/或“滴落”到第二流体中，其中，一种或两种流体的流动是低的和/或间断的和/或层流的。
12.在一些实施例中，本文所述的静态混合器可以有效地混合两种或多种流速大不相同的流体，用于本领域技术人员已知的在线病毒灭活过程。
13.这些和其他规定将通过下面的说明书、权利要求书和附图而变得清楚。本公开的多种益处、方面、新颖性和创造性特征以及其示例性实施例的细节将通过以下说明书和附图而得到更为充分的理解。因此，可以通过参考附图更详细的理解本文所公开的特征的方式以及以上简要概括的对本公开的实施例作出的更为具体的描述。然而，所要注意的是，附图仅图示说明了本公开的典型实施例，并且因此不应被认为是对其范围的限制，因为所描述的实施例可以允许其他同样有效的静态混合器。还应理解的是，一个实施例的元件和特征可以在其他实施例中找到而无需进一步叙述，并且在可能的情况下，相同的附图标记已被用于指示附图共有的可比较元件。如本文所使用的那样，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与这些实施例所属领域的技术人员通常理解的相同含义。此外，除非上下文另有说明，否则本文使用的以下术语受到以下定义的约束。
附图说明
14.图1描绘了根据本公开的实施例的静态混合器壳体的俯视图；
15.图2描绘了根据本公开的实施例的沿图1的静态混合器壳体的线2-2截取的横截面的俯视透视图；
16.图3描绘了根据本公开的实施例的图1的静态混合器壳体的俯视透视图和用于粘合到静态混合器壳体的膜的分解视图以及静态混合器壳体100的后视图；
17.图4描绘了根据本公开的实施例的双重系统，该双重系统包括被串联连接的图3的两个静态混合器；
18.图5描绘了根据本公开的实施例的第二静态混合器壳体；和
19.图6描绘了根据本公开的实施例的具有七个t型接头(junction)的第三静态混合器壳体。
具体实施方式
20.图1描绘了根据本公开的实施例的静态混合器壳体100的俯视图。图1示出了设置在静态混合器壳体100上的初级入口通道102，其中，流体流f流入到静态混合器壳体100中。应当理解，诸如带有倒钩的端口之类的端口可被连接到入口通道102。在一些实施例中，带
有倒钩的端口还包括用于与入口通道102连接的y型连接器或t型连接器，其中的任一种可以具有附接到其上的管道，用于供应待混合的两种不同的流体组分。在一些实施例中，带有倒钩的端口具有连接到用以供应流体的管道的单个端口，其中，流体包含用于后续混合的不止一种流体组分。初级入口通道102在从入口通道102接收流体流之后在分支104处分开。如所示，分支104是y型分路器，其中，该分路器形成锐角。所设想到的是，分支104可以是不同的类型，例如t型分支。此后，流体流分成两个次级通道106a、106b。如所示，每个次级通道与初级通道104形成45
°
角，尽管10
°
、20
°
、30
°
、60
°
、70
°
等的角度也被认为处于本公开的范围内。尽管如此，其他角度也被认为处于该技术的范围内。此后，次级通道106a分路(被再次示出为y型分支)成三级通道108a、108b。如上所述，本文设想到任何锐角。三级通道108a、108b接下来在位置110a、110b处形成大致垂直的角度，在这些位置处，它们重新接合，从而形成混合作用。在不受到理论束缚的情况下，据信，由于t型接头112a处终止，因此，与其他接头相比，位置110a和110b内的流体有效地混合。
21.类似于结合次级通道106a所述，次级通道106b分路(被再次示出为y型分支)成三级通道108c、108d。三级通道108c、108d接下来在位置110c、110d处形成大致垂直的角度，在这些位置处，它们重新接合，从而在t型接头112b处形成混合作用。分别跟随在t型接头112a、112b之后的两个终端通道114a、114b随后连结到t型接头116中，从而引起另外的混合。静态混合器100内的流体可以随后经由出口端口120以完全混合的方式离开。
22.如所示，通道104、106a、106b、108a、108b、108c、108d、110a、110b、110c、110d、112a、112b、114a、114b、116的尺寸(即，内径)基本相似。然而，情况不一定是这样的，如下所述。
23.图2描绘了根据本公开的实施例的沿图1的静态混合器壳体的线2-2截取的横截面的俯视透视图200。图2a描绘了透视图，其中，通道104的几何形状包括沿线2a-2a截取的半圆形形状202a。图2b描绘了透视图，其中，通道104的几何形状包括沿线2b-2b截取的梯形形状202b。图2c描绘了透视图，其中，通道104的几何形状包括沿线2c-2c截取的矩形形状202c。图2d描绘了透视图，其中，通道104的几何形状包括沿线2d-2d截取的v形形状202d。应当理解，两个相似的静态混合器壳体100(例如，各自具有半圆形通道104，各自具有梯形通道104，各自具有矩形通道104或者各自具有v形通道104)可被焊接或以其他方式粘合在一起以形成静态混合器。
24.图3a描绘了塑料片302和图1的静态混合器壳体100的上部透视图的分解图。塑料片302可以是可利用热、伽马辐射、酒精等消毒的几乎任何聚合材料，例如聚乙烯、硅、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯、双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯、双轴取向聚丙烯、聚醚砜、其共聚物和共混物以及其他适用的材料。塑料片302可被冲切、激光切割或以其他方式形成为大致对应于静态混合器壳体100的周边的形状。塑料片302被经由热和压力、粘合剂和本领域技术人员已知的其他接合方法粘附到静态混合器壳体100。如所示，静态混合器壳体100具有用于主要生物流体的大型入口端口306和用于将少量流体(例如缓冲液)输送到主要生物流体的小型入口端口304。还描绘了中型出口端口320。出口端口320具有比大型入口端口306小的内径，这可提供背压，从而延长流体停留时间并限制静态混合器内的湍流量。在实践中，可以使用任何尺寸的出口端口320，而与通道的尺寸无关。应进一步理解，任何和所有入口端口304、306可与任何出口端口320具有相同的尺寸。
25.凸肋308被示出在通道104、106、108、110、112、114的所有周边上，用于热熔接或结合塑料片302。凸肋308在热结合操作期间与塑料片302熔合。静态混合器壳体100可以由任何适用的塑料材料制成。例如，静态混合器壳体100可以由高密度聚乙烯(hdpe)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、尼龙6、尼龙66、尼龙46、聚醚砜和通常在生物加工工业中使用的其他可消毒聚合物制成。静态混合器壳体100可被使用例如注塑工艺制造而成。静态混合器壳体100也可以通过将通道铣削成塑料片或使用激光和/或其他烧蚀方法来制造。应当理解，本文所述的任何静态混合器壳体的一些实施例可包括肋308，而一些实施例可不具有肋308。在一些实施例中，两个静态混合器壳体可被粘合在一起以形成静态混合器。这种实施例可不包括凸肋308。图3b描绘了图3a中所示的静态混合器壳体100的后视图。
26.图4描绘了根据本公开的一些实施例的双系统400，其包括串联连接的图3的两个静态混合器100。第一静态混合器100’在接头m’处与第二静态混合器100”连接，该接头m’可以是管状连接器150。流体在端口1和端口2处被引入到静态混合器100’中。端口1可以将流体以低流体流动状况输送到入口120。端口2可以将流体以相对高的流体流动状况输送到入口120。然后，以与上述类似的方式，在静态混合器100’内混合两种流体。混合后的两种流体接下来从出口端口120流出。此后，流体在静态混合器100”中进一步混合，并在位置f处从出口端口120流出。虽然示出了两个静态混合器100’和100”，但应当理解，任何实际数量的静态混合器100可被串联和/或并联连接(未示出)。还应当理解，连接器150可包括用于添加另外的流体的入口。附加流体可以是在端口1和端口2处添加的两种流体中的一种，或者可以是第三种流体。
27.图5描绘了根据本公开的一些实施例的第二静态混合器壳体300。第二静态混合器壳体300类似于上述静态混合器100。第二静态混合器壳体300具有可选特征。例如，第二静态混合器壳体300可包括与入口通道302相邻的圆角曲折部326。该圆角曲折部326可以有助于混合。第二静态混合器壳体300还可包括凹形残端(nub)328。如所示，残端328是位置310a、310b，它们在那里重新接合，从而在t型接头312a处产生混合作用。第二静态混合器壳体300还可包括凸形残端330。如所示，凸形残端330处于位置310c、310d处，它们在那里重新接合，从而在t型接头312b处产生混合作用。还应理解，圆角曲折部326、凹形残端328和/或凸形残端330可通过任何y型分路器或t型接头处呈现(或省略掉)。
28.此外，通道304、306a、306b、308a、308b、308c、308d、310a、310b、310c、310d、312a、312b、314a、314b、316的尺寸(即，内径或大小)在静态混合器壳体300中有所不同。例如，通道308a、308b的横截面积比通道306a大。在一些实施例中，通道308a、308b的横截面积比通道306a小。如上所述，第二静态混合器壳体300具有施加到其上以形成静态混合器的塑料膜，或者可将任何两个类似的静态混合器300粘合在一起。
29.图6描绘了根据本公开的实施例的具有七个t型接头535a、535b、535c、535d、545a、545b、555的第三静态混合器壳体500。在实践中，可以使用任何合适数量的分路器和接头。第三静态混合器壳体500与上述静态混合器和系统以类似的方式运转。包括两种或更多种用于混合的组分的流体在位置f处经由端口120进入第三静态混合器壳体500。流体流然后在y型分路器505处被分路成两个次级流510a和510b。流510a随后在y型分路器处被分路成三级流515a和515b。三级流515a然后在另一y型分路器处被分路成四级流525a和525b。四级流525a和525b随后在t型接头535a出重新汇合，其中，混合如上所述发生。来自流515b(已经
经历了与流515a类似的分路和重新接合)的流535b然后在t型接头545a处被重新接合。流510b被以与流510a类似的方式分路和重新接合，从而在t型接头545b处形成混合流。流545a、545b然后在于t型接头555处汇合时被再次混合。一股流然后在位置e处从端口120流出。总之，进入第三静态混合器壳体500的一股流被分路成八股单独的流并被重新结合成一个混合流。应当理解，第三静态混合器壳体500可包含上文结合混合器100、100’、100”和300所述的任何或所有特征。静态混合器壳体500可具有肋308，可具有圆角曲折部326，可具有凹形残端328、凸形残端330、塑料膜302或具有配合以形成静态混合器的两个静态混合器壳体500。此外，图5中描述的任何尺寸差异同样适用。此外，静态混合器壳体500可被串联或并联放置以形成混合系统。
30.用于本文所述构想的所有范围包括其间的范围并且可包括或不包括端点。所包括的可选范围是从它们之间的整数值(或包括一个原始端点)，处于所述数量级或下一个更小的数量级。例如，如果下限值为0.2，则所包含的可选端点可以是0.3、0.4、...1.1、1.2等以及1、2、3等；如果较高的范围是8，则所包含的可选端点可以是7、6等以及7.9、7.8等。单边边界(例如3个或更多)同样包括一致的边界(或范围)，其始于处于所述数量级或一个更低数量级的整数值。例如，3或更多包括4或3.1或更多。
31.在整个专利说明书中对“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”、“一些实施例”或“一种实施例”的引用表示结合该实施例所描述的特征、结构、材料或特性被包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在整个专利说明书中出现的诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”、“一些实施例”或“在一种实施例中”之类的短语的出现不一定指的是同一实施例。尽管如此，应当理解，本文描述的任何特征都可被结合到本文公开的任何实施例内。
32.在本专利说明书中引用的专利申请和专利以及其他非专利参考文献的公开内容被于此通过引用结合到整个部分中，就好像每个单独的出版物或参考文献被具体且单独地表明以被通过引用结合于本文中一样而被充分阐述。本技术要求优先权的任何专利申请也被以上文针对出版物和参考文献所述的方式通过引用结合到本文中。