技术特征：
1.一种表征流体混合装置中的状态的磁性混合系统，所述系统包括：包括流体的容器(601;701;1001)；产生磁场的驱动器(110;111;120;160;410;420;605;705;1005)；操作所述驱动器的控制器(113;902)；与所述系统定位在一起来检测所述磁场或磁通量的一个或多个传感器(808;907,908,910)；以及从所述传感器接收信息来计算提供至所述流体的功率、所述叶轮的转矩和速度中的一个或多个的处理器(912)。2.根据权利要求1所述的磁性混合系统，其特征在于，所述磁性混合系统包括所述容器内的叶轮(1002)，其中所述驱动器产生磁场以旋转所述叶轮，且所述传感器测量所述磁场或提供至所述叶轮的磁通量。3.根据权利要求1或权利要求2所述的磁性混合系统，其特征在于，所述一个或多个传感器与所述驱动器、所述叶轮定位在一起，或定位在所述叶轮与所述驱动器之间。4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述传感器进一步检测提供至所述驱动器的电流和电压。5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述驱动器为定子(110;111;120;160;605;705)。6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述驱动器包括与电机组合的一组永磁体。7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述驱动器为定子、电机或磁性耦合，并且所述传感器为分别单独或组合地与其定位在一起的换能器。8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述叶轮的转矩和速度对应于所述流体混合中的转矩和速度。9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述处理器单独地或组合地将功率、转矩或速度与一种或多种流体性质一起使用来评估实时混合状态和混合性质。10.根据权利要求9所述的磁性混合系统，其特征在于，所述处理器单独地或组合地检测流体性质、混合状态或混合性质的变化。11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述处理器检测如由习得模式或预定阈值确定的流体性质、混合状态或混合性质的异常。12.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述流体性质包括所述流体的密度和粘度等。13.根据权利要求12所述的磁性混合系统，其特征在于，所述处理器单独地或组合地检测流体的密度或粘度、功率、转矩或速度中的异常。14.根据权利要求1至权利要求13中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述处理器单独地或组合地检测堵塞、气体分散或流体中的一种或多种污染物。15.根据权利要求1至权利要求14中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述处理器为在反馈回路中向所述控制器提供指示的分析器。
16.根据权利要求15所述的磁性混合系统，其特征在于，所述分析器单独地或组合地将功率引导至驱动器来增大或减小搅拌，调整流体性质以及校正任何缺陷或异常。17.根据权利要求1至权利要求5或权利要求7至权利要求16中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述驱动器包括用于驱动生物反应器中的磁性叶轮的轴向磁通定子(110;111;120;160;605;705)，其包括：多个载流元件(164;764)，其用于产生沿轴向方向的磁通量；芯(121;170;175)，其用于附连所述载流元件，使得所述芯包括多个固定节段(123;163;176;763)，各个节段均具有高度和其中调制槽(122;165)处于其间的宽度，所述节段结合在具有中心中空轴线的板上。18.一种磁性混合系统，包括：包括流体的容器(601;701;1001)；驱动器(110;111;120;160;410;420;605;705;1005)，其包括产生磁场的一个或多个驱动磁体，其中所述驱动器驱动所述容器内的叶轮(1002)；操作所述驱动器的控制器(113;902)；一个或多个传感器(808;907,908,910)，其单独地或组合地与所述驱动器的至少一部分、与所述叶轮的至少一部分定位在一起，或定位在所述叶轮与所述驱动器之间的空间中，以检测所述磁场或磁通量；以及从所述传感器接收信息以计算提供至所述流体的功率、所述叶轮的转矩和速度中的一个或多个的处理器(912)；其中，所述处理器单独地或组合地将功率、转矩或速度与一种或多种流体性质一起使用来评估实时混合状态和混合性质。19.根据权利要求18所述的磁性混合系统，其特征在于，所述传感器单独地或组合地检测流体性质和所述磁场的对准。20.根据权利要求18至权利要求19中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述驱动器包括用于驱动生物反应器中的磁性叶轮的轴向磁通定子(110;111;120;160;605;705)，其包括：多个载流元件(164;764)，其用于产生沿轴向方向的磁通量；芯(121;170;175)，其用于附连所述载流元件，使得所述芯包括多个固定节段(123;163;176;763)，各个节段均具有高度和其中调制槽(122;165)处于其间的宽度，所述节段结合在具有中心中空轴线的板上。21.根据权利要求18至权利要求19中任一项所述的磁性混合系统，其特征在于，所述驱动器包括与电机组合的一组永磁体。22.一种控制流体混合装置中的状态的方法，所述方法包括以下步骤：提供所述流体混合装置，所述装置具有包括流体的容器(601;701;1001)、产生磁场的驱动器(110;111;120;160;410;420;605;705; 1005)、由所述驱动器驱动的叶轮(1002)、操作所述驱动器的控制器(113;902)、一个或多个传感器(808;907,908,910)以及处理器(912)；通过所述一个或多个传感器检测磁场、磁通量、提供给流体的功率、转矩、速度、电流或电压中的至少一者；如果之前未检测到，则计算所述叶轮的功率、转矩和速度；以及通过所述处理器，使用所述功率、转矩和速度来分析，以确定所述流体的一种或多种流
体性质、实时混合状态以及混合性质。23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述检测步骤包括检测所述叶轮的位置。24.根据权利要求22或权利要求23所述的方法，其特征在于，所述分析步骤包括检测所述流体性质中的变化。25.根据权利要求22至权利要求24中任一项所述的方法，其特征在于，所述功率、转矩、速度、电流、电压、流体性质、混合状态和混合性质单独地或组合地被显示在用户界面处。26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，在无用户操纵的情况下，直接地确定所述功率、转矩和速度。27.根据权利要求24至权利要求26中任一项所述的方法，其特征在于，所述流体性质包括单独或组合地通过所述传感器提供至所述处理器的流体成分、密度和粘度。28.根据权利要求22至权利要求27中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括识别所述流体混合装置、所述流体性质、所述混合状态和所述混合性质中的异常的步骤。29.根据权利要求22至权利要求28中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理器为分析器，其提供反馈至所述控制器，以自动地控制输送至所述驱动器的所述功率、转矩和速度。30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述处理器单独地或组合地提供所述流体的预定成分、粘度和密度。31.根据权利要求29或权利要求30所述的方法，其特征在于，所述处理器提供信息至所述控制器，所示控制器基于所述流体性质的变化确定最佳的成分、粘度和密度。32.根据权利要求22至权利要求31中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器在所述流体混合装置的操作期间检测所述驱动器与所述叶轮之间的角度，以便确定所述流体性质。33.根据权利要求22至权利要求32中任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动器包括用于驱动生物反应器中的磁性叶轮的轴向磁通定子(110;111;120;160;605;705)，其包括：多个载流元件(164;764)，其用于产生沿轴向方向的磁通量；芯(121;170;175)，其用于附连所述载流元件，使得所述芯包括多个固定节段(123;163;176;763)，各个节段均具有高度和其中调制槽(122;165)处于其间的宽度，所述节段结合在具有中心中空轴线的板上。34.根据权利要求22至权利要求32中任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动器包括与电机组合的一组永磁体。35.一种用于驱动生物反应器中的磁性叶轮的轴向磁通定子(110;111;120;160;605;705)，包括：多个载流元件(164;764)，其用于产生沿轴向方向的磁通量；芯(121;170;175)，其用于附连所述载流元件，使得所述芯包括多个固定节段(123;163;176;763)，各个节段均具有高度和其中调制槽(122;165)处于其间的宽度，所述节段结合在具有中心中空轴线的板上。36.一种混合系统，包括：定子(110;111;120;160;605;705)，其包括产生沿轴向方向的磁通量的多个载流元件(164;764)；以及能够围绕所述轴向磁通定子的轴线旋转的叶轮；
其中，所述磁通量驱动所述叶轮。37.一种用作生物反应器混合器的系统，所述系统包括：旋转驱动器(110;111;120;160;410;420;605;705)；能够围绕中心轴线(172;407;415;419;608;1011)旋转的叶轮；以及以一种或多种阵列格式定位的多个磁体，呈第一阵列格式的第一组磁体(402;123;163;176;763)定位在邻近所述旋转驱动器的驱动端处，且呈第二阵列格式的第二组磁体(404;414;418;603;810)定位在所述叶轮处；其中，所述旋转驱动器为驱动定子。38.一种要被用作生物反应器混合器的系统，所述系统包括：旋转驱动器(110;111;120;160;410;420;605;705)；能够围绕中心轴线(172;407;415;419;608;1011)旋转的叶轮；以一种或多种阵列格式定位的多个磁体，呈第一阵列格式的第一组磁体(402;123;163;176;763)定位在邻近所述旋转驱动器的驱动端处，且呈第二阵列格式的第二组磁体(404;414;418;603;810)定位在所述叶轮处；以及至少一个板(162;177;406;762)，其包括定位在其上的所述第一组磁体，使得所述第一组磁体定位成同心几何构造，且单独地定形成具有较宽的外部尺寸，其朝所述同心几何构造的中心变窄；其中，所述第二组磁体(404;414;418;603;810)彼此邻近而布置，以增加所述第二阵列的一侧上的磁场，同时在所述第二阵列的相反侧上将磁场消除至零，以实现磁化的空间旋转模式。39.一种要被用作生物反应器混合器的系统，所述系统包括：旋转驱动器(110;111;120;160;410;420;605;705)；能够围绕中心轴线(172;407;415;419;608;1011)旋转的叶轮；以一个或多个阵列格式定位的多个磁体，呈第一阵列格式的第一组磁体(402;123;163;176;763)定位在邻近所述旋转驱动器的驱动端处，且呈第二阵列格式的第二组磁体(404;414;418;603;810)定位在所述叶轮处；以及至少第一板(162;177;406;762)，其包括定位在其上的所述第一组磁体；其中，所述第二组磁体与第二板(405)定位在一起，所述第二板(405)包括具有大于空气磁导率的磁导率的材料，且夹在所述第一组磁体与所述叶轮之间，使得在所述第一阵列格式的所述第一组磁体与所述第二阵列格式的所述第二组磁体之间产生磁场梯度。40.一种构造成接收具有磁性叶轮(1002)的柔性生物反应器袋(1001)的刚性支承容器(1004)，其中，所述刚性支承容器包括：构造成驱动所述磁性叶轮的旋转驱动器(1005)、以第一阵列格式定位在邻近所述旋转驱动器的驱动端处的第一组磁体以及第一板，所述第一板包括定位在其上的所述第一组磁体，使得所述第一组磁体定位成同心几何构造，且单独地定形成具有朝所述同心几何构造的中心变窄的较宽的外部尺寸。41.一种适于被接收在包括磁性驱动器(1005)的刚性支承容器(1004)中的柔性生物反应器袋(1001)，其中，所示柔性生物反应器袋包括能够围绕中心轴线(172;407;415;419;608;1011)旋转的叶轮(1002)，以及以第二阵列格式定位在所述叶轮处的第二组磁体，其中所述第二组磁体彼此邻近而布置，以增大所述第二阵列的一侧上的磁场，同时在所述第二
阵列的相反侧上将磁场消除至零，以实现磁化的空间旋转模式。
技术总结
本发明的系统和方法涉及轴向磁通定子，其实施成替代驱动端磁体和驱动电机。轴向磁通定子包括控制电路，以单独地或组合地控制提供至定子的电压和电流，以测量转矩和转速，以及以测量由轴向磁通定子和叶轮磁体产生的磁通量和磁通量密度。轴向磁通定子包括多个载流元件，用于产生沿轴向方向的磁通量并驱动叶轮。用于产生沿轴向方向的磁通量并驱动叶轮。用于产生沿轴向方向的磁通量并驱动叶轮。
技术研发人员：J.P.亚历山大 K.格鲍尔 D.A.托雷 A.S.阿塔拉 S.迪达里 R.L.达姆任
受保护的技术使用者：环球生命科技咨询美国有限责任公司
技术研发日：2017.03.08
技术公布日：2022/7/5