用于组合材料的混合和分配设备相关申请的交叉引用
本专利申请要求2014年7月18日提交的美国专利申请号62/026,131的优先权，其全部
内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于混合材料的方法和设备，该混合材料包括组合材料诸如粉末、凝
胶、含水材料，以及其他类似材料。该混合设备还可起分配设备的作用。
背景技术
用于形成所得组合或混合物的混合材料是已知的，并且包括各种技术诸如人工混
合到机电混合。在某些情况下，由于存储稳定性的问题或当一种或多种组分与其它组分或
与水分反应时，某些材料不能进行预混。例如，在一些情况下，将要使粉末与凝胶或含水材
料进行混合，并且该粉末必须保持干燥以防止降解，所以预混是不期望的。在其它情况下，
将要制成混合物，但是混合物要在混合之后不久或在一定的放置期之后被分配，以获得特
定粘度。另外，消毒方法致使更加复杂的情况出现。例如，一些凝胶可通过蒸汽消毒，因为它
们通过辐射太容易降解，而其它材料由于热不稳定性或水分不稳定性而通过辐射消毒。
混合两种组分诸如凝胶和粉末与混合面粉和水类似，可为困难的。在这些情况下，
粉末的外层润湿并且粉末的内层保持干燥，这导致混合物的团聚和不同的浓度。混合还可
通过该方法受阻，因为过小的速度可使混合物快速凝固从而形成糊剂，而过大的速度可增
加压力从而将水分排挤出来并在底部形成堆积的粉末。不完全混合形成团块，并且团块阻
塞混合器或涂覆器/分配器。在一些情况下，干燥的粉末可对水具有亲和力，并且凝胶或其
它材料具有高水浓度，从而导致潜在的复杂情况。在一些情况下，被称为凝胶阻塞的现象可
干扰混合物的分配。
本发明通过提供用于混合的改善的混合设备和方法来力图解决涉及混合组分的
各种问题。混合装置可还包括分配装置，从而允许在一个装置中进行混合和分配。
发明内容
本发明涉及混合装置和设备，以及组分，以实现多种组分的混合。在一个方面，存
在一种用于实现多种组分的混合的混合设备，该混合设备包括：具有第一端部和第二端部
的混合室，其中所述第一端部是打开的；和固定到所述第一端部的混合装置，所述混合装置
包括柱塞、杆、具有多个成角叶片的混合头部，以及用于控制所述混合头部的旋转的装置，
其中所述混合头部至少部分地插入所述混合室，其中当所述柱塞沿第一轴向移动时，用于
控制所述混合头部的旋转的所述装置使得所述混合头部旋转，并且当所述柱塞沿第二轴向
移动时，使得所述混合头部避免旋转。
还包括一种混合方法诸如混合两种组分的方法：将第一组分和第二组分放入具有
第一端部和第二端部的混合室，其中所述第一端部是打开的；将混合装置固定到所述第一
端部，所述混合装置包括柱塞、杆、具有多个成角叶片的混合头部，以及用于控制所述混合
头部的旋转的装置，其中所述混合头部至少部分地插入所述混合室；以及使所述柱塞沿第
一轴向和第二轴向各移动至少一次，其中当所述柱塞沿第一轴向移动时，用于控制所述混
合头部的旋转的所述装置使得所述混合头部旋转，并且当所述柱塞沿第二轴向移动时，使
得所述混合头部避免旋转。
还包括一种套件，该套件包括具有第一端部和第二端部的混合室，其中所述第一
端部是打开的；能够被固定到所述第一端部的混合装置，所述混合装置包括柱塞、杆、具有
多个成角叶片的混合头部，以及用于控制所述混合头部的旋转的装置，其中所述混合头部
至少部分地插入所述混合室；待混合的第一材料；和待混合的第二材料。
在本发明的其它方面，提供了一种用于在混合过程中将组分保持在一起的注射器
锁定系统，并且该注射器锁定系统适用于各种尺寸的注射器。
附图说明
图1示出了混合设备的实施方案。
图2为混合头部的近距离视图。
图3A为混合头部的近距离前视图。
图3B为混合头部的近距离侧视图。
图4A为混合头部的近距离前视图。
图4B为混合头部的近距离侧视图。
图5A为混合头部的近距离前视图。
图5B为混合头部的近距离侧视图。
图6为混合头部的近距离前视图。
图7A为混合头部的近距离前视图。
图7B为混合头部的近距离透视图。
图8为混合头部的近距离透视图。
图9A为混合头部的近距离透视图。
图9B为混合头部的近距离侧视图。
图10为混合头部的近距离透视图。
图11为混合头部的近距离透视图。
图12为混合头部的近距离透视图。
图13为混合头部的近距离透视图。
图14为混合头部的近距离透视图。
图15为其上具有安全覆盖件的混合设备的透视图。
图16为连接到注射器的装配混合设备的侧透视图。
图17和18为螺纹构型的视图。图17示出了具有0.25英寸节距的螺纹。图18示出了
具有1.0英寸节距的螺纹。
图19A-19F为具有凸起的突出部的各种混合头部的透视图。
图20为可用于套件的各种部件的绘图。
图21为可用于套件的各种部件的绘图。
图22为示出了紧凑混合设备的实施方案。
图23为图22的连接到递送注射器的紧凑混合设备的绘图。
图24为彼此连接的混合设备和递送注射器的另一绘图。
图25为图24的混合设备的剖视图。
图26为图24的混合设备的侧视图。
图27为混合头部的前视图和侧视图。
图28-34示出了注射器锁定系统的各种视图和绘图。
具体实施方式
本发明涉及用于混合至少两种组分的方法和设备。这两种组分可包括例如粉末、
凝胶、含水材料、溶剂，以及它们的组合。所使用的设备可包括各种部件，诸如混合部件、分
配部件、各种注射器，以及分配末端。这些部件中的每一者可由它们自身、组合或作为套件
的一部分来使用。例如，分配部件和混合部件可由它们自身组合使用，或者混合部件可由其
自身使用。
大部分材料可经由本发明通过选择合适的混合叶片进行混合，并且在一些情况
下，该混合包括粉末形式的第一材料和凝胶形式的第二材料。例如，粉末材料可包括颗粒或
纤维形式的氧化再生纤维素，而凝胶可包括纤维素诸如羧甲基纤维素。多糖可被用作第一
材料和/或第二材料。附加组分可以组合形式混合，包括例如溶剂和/或液体载体诸如盐水。
混合器最广泛用于容易地混合干燥材料（或已经被含水材料润湿的干燥材料）与非常粘稠
的材料诸如凝胶或霜膏，其通常不容易完全混合。使用含水材料来润湿粉末有助于减少粉
末的团聚，并因此是优选的，但在一些情况下是不需要的，例如，如果凝胶具有足够的含水
材料作为凝胶组合物的一部分。
通过典型的鲁尔锁定注射器将粉末与粘稠的凝胶混合在一起的尝试通常已经失
败、十分繁琐、或取决于操作者，并且甚至仅在小的诸如10ml或更小的注射器体积中存在成
功的尝试。发现有时被称为“凝胶阻塞”的现象通过简单地将一个注射器递送到另一个注射
器中而防止这两种组分的容易且充分的混合。当“凝胶阻塞”在鲁尔锁定连接器中发生时，
将材料从一个注射器移动到另一个注射器的力超过人手的力，并且不能被消除从而使得该
装置无用。如本文所用，术语凝胶阻塞是指当超吸收聚合物的溶胀阻塞流体进入材料的中
心从而降低吸收能力时发生的现象。本发明要解决的技术挑战是刚好在施用之前或施用时
（诸如在外科手术期间）将大体积和/或小体积的第一吸收粉末（诸如ORC粉末）与凝胶型材
料（诸如CMC凝胶）以快速且足够完全的方式混合。将这些组分直接在注射器中混合是有利
的，其中该注射器将被用作分配部件。
剪切是用于考虑材料诸如粉末和凝胶的混合的因素。通常，剪切是混合过程的结
果，导致材料粘度的降低，其有时被称为剪切致稀。然而，本混合系统已示出可以有限的剪
切致稀或以取决于用于混合的叶片构型和行程数量的剪切致稀水平来实现混合。这允许形
成具有极高粘度的完全混合的ORC/CMC凝胶，并且相反地，通过使用不同的叶片构型，相同
的混合设备和ORC/CMC混合物可产生较低粘度的凝胶。最终结果提供高粘度的混合物，然后
其可使用打开的分配器以粘稠凝胶被分配，或者通过限定分配器开口来以致稀霜膏凝胶被
分配。这是有趣的并且新型且意想不到的，因为在可能时注射器对注射器混合将通常产生
高剪切凝胶，其以致稀霜膏凝胶呈现。某些ORC/CMC组合物的详情以及制备和使用某些ORC/
CMC组合物的方法可见于2014年7月18日提交的美国专利申请号62/026,148以及2014年7月
18日提交的美国专利申请号62/026,156中，其各自的全部内容以引用方式并入本文。
本发明混合设备和组件以及方法可由使用者毫不费力地在任何尺寸的混合和分
配注射器中混合各种混合物浓度。本发明混合设备能够比先前的尝试更容易且更快地混合
更大量的粉末（诸如ORC粉末，其可用含水材料润湿）与凝胶（诸如CMC凝胶）。这可在更小的
体积（例如，5或10mL)或更大的体积（例如，50mL）中实现，但可放大到更大的尺寸。另外，与
注射器到注射器混合不同，在本发明混合器中，混合更大的体积比混合更小的体积更容易。
这可能部分地由于更大的叶片直径具有更高的表面速度，以及增大的剪切。为了最小化过
度的剪切，可使用更加开放的叶片结构。
参考图1，描述了混合部件或混合装置。混合装置包括混合柱塞1，柱塞可包括手柄
2。手柄2可包括例如使用者可用的手指孔穴、抓持部或其它人体工程学特征部，以及任何与
安全相关的特征部。柱塞1能够沿轴向（A）移动。柱塞1可为推拉型柱塞，或者其可经由螺旋
方法或转向方法移动。混合装置可包括可拆卸或可连接的铰链系统3，其将在下文更详细地
描述。简单地说，铰链系统3允许混合器在沿第一轴向移动时旋转混合头部，但在沿相反的
轴向移动时避免旋转。该移动被称为下旋/上拉混合。另外，由铰链外壳、铰链和铰链销构成
的铰链系统特征部可提供如下的随机化，其中叶片开始位置将使得向下叶片路径可与先前
穿过凝胶的途径不同。在使用较少的叶片翅片时，以及在使用下旋/上旋混合方法时尤其有
用。
混合装置包括螺纹混合螺杆4，其沿混合装置轴向延伸并连接到铰链系统3。该螺
纹混合螺杆4可被容纳在混合外壳5内，该混合外壳为轴向延伸、中空的圆柱体。该螺纹混合
螺杆4优选可释放地连接到混合柱塞1，使得在沿近侧方向9轴向牵拉该混合柱塞1时，该螺
纹混合螺杆4也沿近侧方向9被牵拉。在沿远侧方向10推送混合柱塞1时，该螺纹混合螺杆4
沿该远侧方向旋转。连接器11牢固地附接到混合螺杆4的近侧端部，并包括用于接收铰链销
12的开口，如将在下文所述。
定位穿过螺纹混合螺杆4的与柱塞1轴向相对的端部是混合杆7，其为刚性圆柱形
装置。杆7可轴向滑动穿过混合螺杆7以及混合主体5。在杆7的端部处为混合头部8，其将在
下文中更详细描述。混合头部8可为大体圆柱形，但可具有其中叶片头部可在混合注射器内
旋转以促进混合的任意横截面构型，并且被固定到杆7使得如果杆7旋转，则该混合头部8同
时旋转。如果杆7轴向移动，则混合头部8同时移动。柱塞1、螺纹螺杆4、混合主体5和杆7均沿
轴A对齐。柱塞1和混合头部8轴向连接，但不通过铰链销12和杆7彼此旋转，其中杆7从柱塞1
内延伸到混合头部8，并穿过螺纹螺杆4。因此，柱塞1、杆7和混合头部8均能够沿轴A沿近侧
方向9和远侧方向10移动。螺纹螺杆4具有开放的中心轴，杆7行进通过该中心轴。
在混合主体5的远侧端部处为接合特征部6，其可为螺纹接合。在一些实施方案中，
接合特征部6可包括凸螺杆式机构，该凸螺杆式机构被设计成与凹螺纹接收体配合。在其它
实施方案中，接合特征部6可包括与随同卡扣配合装置配合的卡扣配合机构。也可使用其它
适合用于接合的固定特征部。
在优选的实施方案中，在通过手柄2沿远侧方向10推送螺纹混合螺杆4并且铰链销
12容纳在手柄2中时，设置铰链系统3以将铰链销12接合到螺纹混合螺杆4的连接器11中。螺
纹螺杆与容纳在混合器内继而形成旋转的螺纹螺母配合。旋转量和旋转速度是由螺杆4和
配合螺母的节距来控制的，如在图17和18中所见。通过连接器11中的开口来接合螺纹混合
螺杆4与铰链销12使得手柄2的铰链系统3允许由手柄2沿方向10向下推送驱动的铰链销12、
铰链和螺杆4组件以及叶片8和轴7的动力旋转。由于铰链销12已经可移除地连接到铰链/螺
杆并且叶片/轴被固定到该铰链销，因此铰链销12和叶片/轴在它们沿方向10移动时将同时
旋转。叶片沿方向10的旋转数量直接与螺杆4的节距和行进距离关联。因此，较高的螺杆节
距将使每轴向行程的旋转数量降低（例如，沿方向9或10），而较低的螺杆节距将使每轴向行
程的旋转数量升高（例如，沿方向9或10）。
一旦手柄2已经沿方向10被推送，则其可沿相反的方向9被牵拉。在手柄2上沿方向
9牵拉的动作去激活用其牵拉螺杆/铰链的铰链系统3，以及叶片8和轴7，然而，由于铰链销
12已经与连接器11中的开口断开连接，因此螺杆4可随其沿方向9移动而自由旋转，而混合
头部8和轴7不能也随其沿方向9移动而旋转。
通过使用铰链系统3的下旋和上拉的概念已被发现提供显著提高的混合。在多个
试验之后，使用下旋/上旋方法，已发现混合头部8中的叶片将采用相同的路径通过混合注
射器，并且或者不会混合该混合室的底部处的干燥组分与座置于其上的粘稠的凝胶，或者
在组分被混合之前将需要显著更多的行程（诸如超过50个行程或超过100个行程）。挑战是
在手柄的向上移动期间充分分散并混合粉末，以加速混合过程。容纳在手柄1内的铰链系统
3的形成消除了对开关或杠杆的任何需要，并且对使用者来说变得自动且不可见，从而促进
在只有5个行程、10个行程或20个行程内的毫不费力的混合而不管混合物或粘度如何。
图2、3A和3B示出了在本发明中可用的混合头部8。可以看出，在该实施方案中，混
合头部8被固定到杆7的远侧端部，该杆滑动地设置在混合主体5内并在主体5的远侧端部处
具有接合特征部6。命名为“B”的线示出了混合头部8随其沿远侧方向移动的旋转，例如，如
果杆7被朝远侧推送并允许旋转。该实施方案示出了装置沿顺时针方向的旋转，但如果需要
的话，混合头部8可沿逆时针方向移动。混合头部8包括由间隙20间隔开的多个混合叶片15，
均周向设置在中心开口16和混合头部圆柱体20之间。混合头部8为大体圆柱形装置，在其外
表面处由混合头部叶片环25限定。杆7在中心开口16处固定到混合头部。
在图2-3中所见的实施方案中，混合头部具有由三个间隙20A, 20B, 20C分开的三
个混合叶片15A, 15B, 15C。每个叶片15在尺寸上从中心开口16伸展到混合叶片环25。如在
图3B中所见，混合叶片15可具有角度θ，如由中心轴线A形成的线所限定。混合叶片15从叶片
环25的远侧端部到叶片环25的近侧端部成角度，以有助于混合。角度θ可为约45度至约85度
或约45度至约67度。可使该角度基本上适形于柱塞形状和角度。通过适形该角度，其可从柱
塞面刮材料诸如粉末和凝胶以更好地混合。仅以举例的方式，100ml的注射器柱塞的角度可
为大约80°。
图4A-4B示出了可在本发明中使用的另选混合头部。在该实施方案中，有各自由间
隙20分开的三个混合叶片15，然而，每个混合叶片15均在周向尺寸上比图2-3的实施方案
大。另外，每个间隙20均在周向尺寸上比在图2-3中小。混合叶片15的混合边缘可包括倾斜
区域17，以有助于混合。在该实施方案中，每个间隙20均比每个混合叶片15小，如在叶片环
25内由其周向尺寸所测量。
图5A-5B示出了在本发明中可用的另一个混合头部8。在该实施方案中，混合头部
包括三个混合叶片15和间隙20，然而，附加轮辐30设置在每个间隙20中，从混合头部的中心
区域延伸到叶片环25。轮辐30可为平的，或者它们可为圆的，或者以期望的构型成形。
图6示出了混合头部的另一个实施方案，其包括三个混合叶片15以及介于它们之
间的三个间隙20。然而，该实施方案包括穿过每个混合叶片15的多个孔穴35。在每个混合叶
片15中可有至少一个孔穴35，其中孔穴35沿轴向A延伸穿过该混合叶片15（在图1中所见）。
图7A-7B示出了混合头部的另一个实施方案，其包括各自由间隙20分开的三个混
合叶片15，然而，在该实施方案中，每个混合叶片具有周向尺寸β，如在叶片环25处所测量。
每个叶片15的尺寸被设定成稍微搭接相邻叶片15，并且如从前视图（图7A）所见那样，间隙
不明显。这种样式的每个混合叶片15具有约120度的圆周角，并且由于螺旋节距，每个叶片
15搭接相邻叶片。每个混合叶片15从叶片环25的近侧端部到叶片环25的远侧端部成角度，
从而允许混合每个叶片15之间的材料。
在其中使用多个叶片15的实施方案中，每个叶片可具有约120度至约45度的圆周
角，包括约90度、约66度或约60的角度。叶片15的圆周角可取决于相邻叶片15之间的间隙20
的圆周角。叶片可具有任何螺旋节距，约1.0英寸至约0.10英寸，或约0.70英寸至约0.20英
寸，或约0.52英寸至约0.25英寸，或约0.40英寸至约0.30英寸。叶片15的螺旋节距结合混合
头部8中的叶片角度、叶片的数量以及叶片的周向覆盖均有助于混合头部8的总开口剪切面
积。开口剪切面积可为0.100平方英寸至约0.001平方英寸，并且可为约0.08平方英寸，或约
0.065平方英寸，或约0.05平方英寸，例如在混合头部中能够适配在通常10mL的注射器中。
设想到，开口剪切面积可随混合头部的直径和总体尺寸的改变而增大或减小到适于更大或
更小的混合设备（诸如注射器）。
图8示出了另一个混合头部8，其包括三个混合叶片15，但还包括连接相邻混合叶
片15且跨越每个间隙20的竖直叶片40。
图9A-9B示出了另一个混合头部8，其包括沿轴向A彼此偏置的两组混合叶片15。第
一组混合叶片15朝远侧设置，而第二组混合叶片15朝近侧偏置。当然，可设想到近侧叶片和
远侧叶片的位置可彼此对齐，或在叶片环25内彼此偏置。在每组混合叶片15之间存在间隙，
以允许材料在其间流动并允许材料混合。
图10和11示出了与图8类似的混合头部，但图10示出了在每个间隙20内且连接邻
近的混合叶片15的两个竖直叶片40。间隙45设置在每个竖直叶片40之间。图11示出了在每
个间隙20内且连接邻近的混合叶片15的三个竖直叶片40。图12示出了图11的混合头部，但
还包括多个凸起的叶片50。凸起的叶片50可用于接触在使用中的注射器活塞，从而有效地
将材料从注射器活塞的表面刮下。图13和14各自示出了包括连接相邻的混合叶片15的两个
竖直叶片40的混合头部8，该混合头部具有多个更具攻击性的成角度的凸起的叶片50，该凸
起的叶片可用于在向下行程结束时挖入干燥或堆积的粉末以干扰粉末并允许粉末穿过并
位于叶片15上方。位于叶片上方允许粉末在回程被向上牵拉，从而有助于完全且快速的混
合。例如，当一个或多个凸起的叶片如在图19中所见位于叶片上方时，该一个或多个叶片充
当栓塞，从而迫使组分随该一个或多个叶片在回程向上移动而围绕该一个或多个叶片被混
合（例如，凝胶和粉末）。这有助于实现完全、有效且适当的混合。如在图13和14中可见，突出
部50在叶片直径上交错以覆盖一些或整个横截面；然而突出部也可彼此对齐。
图15示出了混合设备的另选实施方案，其具有改性的紧凑型安全柱塞手柄以保护
使用者的手套或手不能与螺杆接合。正如先前所公开，手柄可包括铰链系统3。包括混合头
部8、杆7、接合特征部6、主体5以及螺纹混合螺杆4的其它部件包括如上所述的那些构型。然
而，在该实施方案中，柱塞1是伸长的，并且是适配的使得柱塞在沿远侧方向被推送时进入
主体5的内部。可使用包括例如手指或拇指接合凹陷部的人体工程学保持件2。
图16示出了连接到注射器的装配混合设备，其中柱塞以剖视图示出，并且主体5被
示出为透视的或透明的（注意：主体5不需要为透明的，并且如果需要的话可为不透明的）。
如可以看出的那样，在该实施方案中，混合设备连接到注射器，使得混合设备的远侧端部
（在接合特征部6处）连接到注射器的分配端部（在注射器接合特征部80处）。可使用任何接
合特征部，并且例如混合设备接合特征部6可为凸螺纹区域且注射器接合特征部80可为凹
螺纹区域。其它连接包括例如摩擦配合或卡扣配合是可用的。可使用具有改性的接合特征
部80的任何标准注射器，并且注射器可包括特征部诸如圆柱形主体60、紧密地配合在圆柱
形主体60内的柱塞隔膜70，其中该柱塞隔膜70连接到注射器柱塞75。注射器主体60可为任
何尺寸，并且可为体积上约5mL至体积上约100mL，或其可为10mL、20mL、30mL、40mL、或50mL。
尤其需要的是，混合头部8的外叶片环25的尺寸被设定成使得在注射器主体60内
可轴向移动，其中混合头部8的直径比注射器主体60的内径略小。在一些实施方案中，混合
头部的直径可比注射器主体60的内径小等于或小于1mm，并且可比注射器主体60的内径小
等于或小于0.1mm。还设想到，混合头部可具有至少一个轴向延伸的柔性伸出部，柔性伸出
部的尺寸和形状被设定成在混合头部8轴向移动时接触并擦拭注射器的内壁。此类伸出部
可沿行进方向“A”或在“A”的90度内对齐。
当混合设备和注射器彼此连接时，混合头部8设置在注射器主体60内，并且可通过
推送或牵拉混合柱塞1而朝远侧和近侧轴向移动。如在图16中可见，当朝远侧推送时，混合
头部8沿旋转路径B旋转，但当朝近侧牵拉时，混合头部8不旋转。这可为相反的，从而混合头
部8在朝近侧牵拉时旋转但在朝远侧推送时不旋转。当然，如果需要的话，混合头部8可在朝
近侧和朝远侧牵拉时均旋转（“下旋/上旋”旋转）。
如上所述的螺纹混合器螺杆4可用于混合设备。螺杆4沿其外表面从近侧端部到远
侧端部具有一系列螺纹。图17和18示出了混合螺杆4的不同的示例性螺距。螺杆4上的螺距
可为改性的以适应其需要的目的，可以理解的是，沿螺杆4的螺纹的尺寸、间距和量对使用
中的混合头部8的旋转有影响。例如，如在图17中所见可具有0.25英寸的节距，或如在图18
中所见可具有1.0英寸的节距（例如，节距可为约0.10英寸至1.0英寸）。可使用双螺旋或三
螺旋设计，其可提高旋转速度或增加旋转次数。本发明设想其它节距，人们可以想象更高的
节距以及更低的节距，但是请记住，节距越低对使用者来说越难完成轴向移动。另外，已发
现通常可在少至5个行程或10个行程内实现完全混合，但是由于使混合器进行行程的容易
度以及知道混合物为均匀的舒适度，大部分混合可在20个行程内实现。另外，已发现用于实
现完全混合的叶片旋转的范围在10mL的注射器混合器中为约50至约150次旋转，但通常在
80和120次旋转之间，或为约100次旋转。混合不仅根据螺距，而且根据所使用的一个或多个
叶片以及被混合的一种或多种材料而有差别。也已发现，随着混合器体积以及圆柱体直径
变得更大，混合由于叶片环25处的叶片旋转速度提高而变得更快且更容易，从而形成提高
的混合能力，以及如果需要的话，形成具有叶片设计的剪切。
螺距可大大地影响转数，因为螺距越小，每轴向行程的旋转次数越多。对于1"和
0.4"节距的螺杆，经验是大约120次总旋转足以提供合适且有效的混合组合物。那可为例如
对于0.4"节距的螺杆约20个行程并且对于1"节距的螺杆约50个行程。如可在以下图表中看
出，如果有50个行程的话，0.4"节距的螺杆可被旋转300次。在一些实施方案中，装置应被用
于混合组分使得混合头部旋转约50至约300次，或约100至约200次，或约120至约150次。行
程数可根据装置的节距和轴向长度而有差别。以举例的方式，使用长度大约2.4"的通常
10mL的注射器主体，混合头部对于给定行程数的总转数（或旋转次数）可被估计如下：
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图19A-19F为具有凸起的突出部的各种混合头部的透视图。如可看到那样，在每个实施
方案中，混合头部包括至少一个间隙20，其允许流体材料流过使用中的混合头部。图19A-
19C示出了混合头部的远侧侧面，而图19D-19F示出了混合头部的近侧表面。混合头部可包
括在其表面上，有利地在其远侧表面上的各种突出部或凸起的齿55。在该表面上可具有各
种构型的凸起的突出部55。将这些突出部55包括在远侧表面上是有利的，因为在使用期间，
混合头部的远侧表面可与注射器的柱塞隔膜70接触。在使用期间，突出部55可帮助将材料
从柱塞隔膜70的表面刮下。在远侧侧面或近侧侧面上的突出部55还可帮助在混合室（例如，
注射器主体60）内搅拌流体材料，并且可通过使材料围绕突出部55流动或沿旋转方向或非
旋转方向使块破碎而有助于混合。突出部55不是必需的，并且混合头部可不包括突出部55。
如上文所指出的，混合头部可包括围绕环25的外周的一个或多个向外延伸的柔性突出部，
其接触混合室（诸如注射器）的内侧壁并在轴向行程中擦拭壁。
本发明还包括套件，其可包括由使用者使用的各种工具和装置。图20为可用于套
件的各种部件的绘图。套件可包括混合和分配注射器100，其包括柱塞105、柱塞隔膜110、注
射器主体115、分配端部120，和任选的一次性密封盖125。密封盖125可包括用于注入材料诸
如盐水或凝胶材料的端口，并可包括从密封盖延伸到注射器主体115中的管。已发现，将材
料添加到注射器可从底部完成以避免在从顶部填充各种凝胶时可发生的滞留空气。此外，
注射器100可适配有用于限制柱塞105在混合期间朝远侧移动的特征部。注射器主体115可
为大体圆柱形，如上所述。分配端部120有利地为圆柱形主体115的打开端部，并且可包括附
接特征部诸如螺纹区域，或卡扣配合或摩擦配合区域。密封盖125的尺寸和形状可被设定成
适配在注射器100的分配端部120上。混合和分配注射器100可包括预填充材料诸如粉末材
料或凝胶材料。预填充材料可包括例如ORC粉末。
套件可还包括预填充液体的注射器130，包括液体材料诸如水、盐水、或其它含水
材料填充的注射器。注射器在尺寸上可比混合和分配注射器100小，并且可包括任何期望量
的液体材料。套件可还包括第二预填充注射器135，其预填充有第二材料，诸如待使用的凝
胶或其它粉末材料。该第二材料可包括例如纤维素凝胶诸如羧甲基纤维素。液体注射器130
和第二预填充注射器135以及注射器100中的材料的体积的组合应等于或小于注射器100可
保持的体积。套件还包括混合设备140，如上所述。混合头部8具有尺寸和形状被设定成适配
入并穿过混合注射器100的分配端部120的圆周。混合设备140应该还包括接合特征部6，其
配置成与混合注射器100的分配端部120配合。套件可任选地包括具有接合特征部150的分
配器末端145，其中接合特征部150基本上类似于混合设备140的接合特征部6，并且可包括
在混合或分配期间防止渗漏的密封件。分配器末端145可包括内部分配管腔155，该内部分
配管腔终止于分配端部处的孔口160。在使用中，分配器末端145可被固定到混合注射器100
的分配端部120以有助于分配已混合的材料。分配器末端145可包括附接特征部诸如在孔口
160处的标准鲁尔锁定配件，用于将用于递送的伸长管或导管固定到诸如肺或其它身体部
位的内侧。
图21为可被提供的套件的绘图，其中该套件包括可重复使用的混合设备140和分
配器末端145，但是预填充材料的包装件或套件165被提供给使用者。套件可包括材料的包
装件165，或其可包括三个包装件165, 166, 167，其中每个包装件包括一组预填充注射器，
包括例如预填充液体注射器130、预填充混合和分配注射器100，以及容纳预填充第二材料
的注射器135，如上所述。这三种材料可作为独立套件（例如，165, 166, 167）被出售，其中
混合设备140和分配器末端145可重复使用或作为单独装置被出售。
混合设备可为紧凑型混合设备200，其中与之前仅轴7和叶片8与混合物接触的较
早的实施方案相对地，驱动螺杆进入被混合的材料，如在图22中所见。图23示出了使用中且
如连接到递送注射器100的紧凑型混合设备200。如可以看到的那样，紧凑型混合设备200包
括上文所述的许多相同部件，包括柱塞201、人体工程学保持件202、包括铰链销212的铰链
系统203、具有连接件211的螺纹螺杆204，以及混合主体205。该紧凑型混合设备200可还包
括用于固定至注射器100的分配端部的锁定或附接机构206。该紧凑型混合设备200还包括
终止于具有大体圆柱形叶片环225的混合头部208的混合杆207。然而，在该紧凑型混合设备
200中，螺纹螺杆204通常设置在主体205的外侧并且比主体205更远，并且该螺纹螺杆204可
被放置在使用中的注射器100的内部主体115内。紧凑型混合设备200的有益效果是与上述
传统的混合设备（例如，140）相比，其可占用更少的空间并且更容易由使用者操纵，并且所
述实施方案中的任何实施方案可具有各种混合体积且混合体积可由短粗或细长的混合器
组成。
图24示出了具有彼此连接为组件300的安全手柄和递送注射器的紧凑型大的（例
如，约30-50mL）混合设备的另一绘图。通用部件是相同的，包括注射器柱塞305、注射器活塞
310，具有固定到注射器以防止注射器柱塞305从注射器主体340移除的任选注射器锁定件
315。注射器可包括预填充材料320诸如粉末，或者材料320可在使用前被添加。组件300还包
括连接到混合杆330的混合头部325，其中混合头部325包括大体圆柱形的外环335。圆柱形
外部主体335的尺寸和形状被设定成直径比注射器主体340的内表面略小，以在注射器主体
340内完成适当且完全的材料混合。组件包括注射器接合机构345和混合接合机构（未见），
其中接合机构将彼此配合，并且可包括螺纹、卡扣配合、摩擦配合，或其它附接特征部。组件
300还包括混合器主体350、具有近侧连接器356的混合器螺纹螺杆355、和柱塞360，其中柱
塞手柄360可包括人体工程学保持特征部365并且可包括铰链系统（未示出）。特征部365包
括示出的配合螺杆特征部，但还可包括卡扣或焊接超声柱。
如在为图24的混合设备的剖视图的图25中可见，混合装置还包括容纳在混合主体
350内的螺母370和用于防止手柄主体相对于混合主体旋转的抗旋转肋351，螺杆355穿过二
者之间放置。装置还包括铰链系统375，如上所述以允许混合头部325仅沿一个方向（例如，
朝远侧或朝近侧）旋转。图26为图24的混合设备的侧视图，如未固定到注射器主体。可以看
到混合器附接特征部345，其包括一系列螺纹，但可设想到任何附接特征部。
图27为混合头部325的前视图和侧视图，其中混合头部包括大体锥形形状的叶片
380（从侧面观察到）且包括作为叶片的一部分的一系列孔穴或穿过区域。如前所述的任何
混合头部可用于该实施方案中，其具有任何数量的叶片、叶片角度、叶片节距、叶片覆盖和
开口剪切面积，并且包括突出部或缺乏突出部。例如，叶片构型可包括三个叶片，每个叶片
具有约120度的叶片角度，约0.520的叶片节距，具有360度叶片覆盖，以及约0.068平方英寸
的开口剪切面积。另一个叶片构型可包括三个叶片，每个叶片具有约120度的叶片角度，约
0.420的叶片节距，具有360度叶片覆盖，以及约0.052平方英寸的开口剪切面积。另一个叶
片构型可包括三个叶片，每个叶片具有约120度的叶片角度，约0.320的叶片节距，具有360
度叶片覆盖，以及约0.042平方英寸的开口剪切面积。另一个叶片构型可包括六个叶片，每
个叶片具有约60度的叶片角度，约0.250的叶片节距，具有360度叶片覆盖，以及约0.022平
方英寸的开口剪切面积。
因此，如上所述并如在各图中所见，混合头部可包括任何数量的叶片、不同的叶片
角度、节距、覆盖和开口剪切面积。前述四种叶片构型是代表性的，并应当理解可发生特定
尺寸、角度和开口剪切面积的变型。
另外并相对于如上所述的实施方案中的任一个，混合室诸如注射器可具有任何尺
寸，并且可为5mL的注射器、10mL的注射器、30mL的注射器、50mL的注射器、100mL的注射器，
或任何其它期望的尺寸。混合部件的相对尺寸可被改性以适配在任何尺寸的装置内并实现
混合。
本发明还涉及混合至少两种材料的方法，该材料包括凝胶、粉末、液体及其组合，
然而如果如此需要，其还可用于在使用之前重新混合预混合的溶液。在一个方面，存在混合
凝胶和粉末的方法。任选地，液体材料诸如水或盐水可结合凝胶和/或粉末被混合。虽然进
行混合的次序可为相反的，但在一个实施方案中，水或盐水、或另一种致稀材料可首先添加
到粉末组分以便润湿粉末从而有助于混合。如果需要的话，水或盐水、或其它致稀材料可添
加到任何其他附加材料。
在一个方法中，注射器填充有待混合的期望的材料。注射器可被预填充一种或多
种材料，或者材料可在使用之前被填充。例如，注射器可填充有凝胶组分诸如纤维素、粉末
组分诸如ORC，并可包括液体材料诸如盐水或水以有助于混合。注射器活塞可被插入注射器
中，并可在混合期间经由锁定特征部被保持在适当位置。
如上所述，混合设备可经由锁定特征部诸如配合的螺纹、卡扣配合或摩擦配合被
固定到注射器的分配端部。在该构型中，混合头部设置在注射器的主体内，其中混合头部的
外表面在直径上与注射器主体的内圆周相同或在直径上比注射器主体的内圆周略小。柱塞
用于轴向推送和牵拉混合头部，使得其从远侧方向向近侧方向移动并返回到远侧方向期望
的次数。通过使用联结机构，混合头部仅沿一个方向例如远侧方向或近侧方向旋转，并沿相
反方向（下旋/上拉）保持不旋转。
随着混合头部沿旋转方向移动，注射器主体内的各种材料通过穿过混合头部中的
叶片间隙或孔穴而被旋转、搅拌且混合。当混合头部沿相反方向移动时不旋转，并因此具有
通过真空和力牵拉各种材料穿过混合头部中的叶片间隙和孔穴的效果。混合头部被移动足
够的次数，该次数可为约5至约50个系列的推送和牵拉（其中一个推送和牵拉计数为一个
“系列”）或可为约10至约20个系列。一旦实现了充分的混合，即产生了可用于分配或递送的
混合组合物，混合头部可在其位置诸如近侧位置停止。此时，该组合物被认为是充分混合
的，并且不需要混合头部的进一步行程了。
在充分混合以形成充分混合的组合物之后，混合装置可从注射器移除。如果大量
混合材料将不被使用，则分配末端或盖可被固定到注射器的分配端部。如果盖被固定，则具
有混合物的注射器可被存储期望的时间长度，这时分配末端可被固定到注射器的分配端
部。使用者将分配末端（或固定到分配末端的伸长管）与目标部位对齐，并通过推送或经由
螺杆型机构将柱塞压入注射器中。这将混合物通过分配器射入目标部位。如果需要的话，混
合器可被再接合到注射器用于附加混合，例如如果在放置后混合组合物变得过于黏稠。
包括如上所述的装置和组件以及混合方法的本发明提供许多有益效果。除了制造
有益效果，还提供在将黏稠凝胶或混合物传递通过致稀递送装置时在递送期间的人体工程
学混合有益效果，诸如在腹腔镜式外科手术期间或插入身体区域诸如肺中时使用的细管。
本发明包括二件式设计（递送注射器和混合装置），其允许使用将被利用的标准注射器（例
如，10mL的注射器）。注射器锁定件的使用可用于防止注射器柱塞在混合期间被逐出，并且
然后用于进行混合的相同注射器主体用于容易地递送混合组合物。这是因为一些标准注射
器具有小的凸缘，使得很难传递粘稠的组合物。因此，即使注射器是在使用之前不被改性的
标准注射器，如本文所述的注射器锁定件也可被应用到该标准注射器以有助于混合和递送
混合组合物。
如果需要的话，在完全混合后，在递送混合组合物之前或期间，加压的气体可被引
入到注射器主体中。加压混合组合物允许组合物从注射器喷射。以这种方式，如果混合物被
完全混合的话是有用的，使得喷雾嘴不会被未混合的组分诸如粉末阻塞。
如果需要的话，混合物中的水含量可被改性以允许混合物的合适浓度和水含量。
例如，将凝胶的水含量降低大约2ml（例如，4.3重量%的CMC对3.5重量%的CMC凝胶）可允许实
际上更难与干燥粉末混合的更浓、更高粘度的CMC凝胶。然而，通过然后在混合时将水或其
它流体直接再引入干燥的ORC粉末，凝胶有机会更好地与现已润湿的ORC粉末均匀地混合，
并然后再加入凝胶浓度以实现最终混合凝胶粘度。使用更低水含量凝胶并引入水或其它液
体（诸如盐水）的该方法可为有用的，并且通过使用如上所述的混合系统和混合叶片以便形
成合适的剪切而被最好地实现。
可用于如上所述的组件的本发明的附加元件为注射器锁定机构。参见图28-34，描
述了注射器锁定系统。
在尝试各种混合方法（使用粉末和凝胶混合）的有限成功之后，据信如果要实现粉
末和凝胶的混合，由于混合期间推送注射器柱塞的力的问题，将限于至多5-10mL或10-15mL
的注射器。为解决这些力的问题，提供了一种新型的二件式定制注射器柱塞锁定抓持部。注
射器柱塞锁定机构提供多个功能，包括提供混合期间的人体工程学保持件以及充当混合期
间将注射器柱塞保持在注射器主体内的锁定件。如果凝胶在注射器中时通过蒸汽消毒，则
该锁定件还有助于消毒过程，从而防止由于注射器内压力增加柱塞被推出注射器主体而将
凝胶排出。
示例性注射器锁定机构400包括两个部件：第一部件410和第二部件420，其中第一
部件410和第二部件420的形状和尺寸被设定成围绕注射器主体450的注射器柱塞430和凸
缘440，其中两个部件410, 420固定到彼此。每个部件410, 420包括尺寸和形状被设定成适
配注射器柱塞430以及注射器主体凸缘440的中心开口。
图28A和28B示出了具有固定到彼此的第一部件410和第二部件420的注射器锁定
系统的透视图。图28A示出了固定到20mL的注射器（例如，较大尺寸的注射器）的锁定组件
400，并且图28B示出了固定到较小注射器诸如10mL的注射器的锁定组件400。图29A示出了
第一部件410。该第一部件410可包括尺寸调整突片415，其在较大注射器主体诸如20mL的注
射器上使用时可被移除。尺寸调整突片415允许锁定组件400被用于各种尺寸的注射器上。
如可以看到的那样，在第一部件410中具有凸缘保持件460，注射器凸缘440可插入凸缘保持
件用于安全锁定。在使用中，第二部件420可首先容纳凸缘440的近侧侧面，并且第一部件
410可然后借助于保持件460在第二部件420之上滑动，从而固定凸缘440的远侧侧面以及第
二部件420的近侧顶部二者。图29B示出了尺寸和形状被设定成与第一部件410配合的第二
部件420。第二部件420包括凸缘定位突片425，其被设计成插入第一部件410的锁定孔422，
并因此提供稳定性。
装置包括图29A中所示的中心“V”型突出部411（被称为“中心V”），以及图29B中所
示的三个中心突出部（统称414）（被称为“三个中心突出部”）。中心V（411）和三个中心突出
部414彼此相对，这阻止柱塞旋转。相似地，随着三个中心突出部414接触柱塞的远侧端部，
该三个中心突出部414将柱塞物理地定位在注射器中。这确保了柱塞的橡胶密封件保持在
注射器筒体中，因为注射器筒体的最远侧端部比该区域近侧的筒体具有更大的直径。图29B
的外边缘上的两个柔性臂413A, 413B包括与图29A中所示的两个开口412A, 412B接合的锁
定突片。柔性臂413A与开口412A接合，从而将其保持在适当位置，而柔性臂413B与开口412B
接合，从而将其保持在适当位置。一旦锁定臂413A/B分别接合开口412A/B，则第一部件410
和第二部件420固定地定位且锁定在一起。
图30A和30B分别示出了图28A和28B的注射器锁定组件400的相反的透视图。如可
以看到的那样，注射器容纳在第一部件410和第二部件420的开口中心区域内。图31示出了
具有固定到彼此的第一部件410和第二部件420的组件400，诸如通过将凸缘定位突片425插
入到第一部件410的开口锁定孔422中。如在为图28B的装配注射器锁定件的相反侧视图的
图31中可见，尺寸调整突片415保持固定到组件，因为注射器为10mL的注射器，但是如果使
用的是较大尺寸的注射器，该尺寸调整突片415可被移除。图32A-32B示出了定位在注射器
凸缘440上的第二部件420的各种视图。在使用中，第二部件420可被定位在凸缘440之上，使
得凸缘440将被插入第二部件420中的凸缘保持件凹坑、以及固定注射器凸缘边缘的凸缘定
位突片425中。然后第一部件410在第二部件420以及凸缘440之上滑动，使得凸缘定位突片
425接合锁定孔422直到柔性臂413A, 413B上的锁定突片分别被放置到开口412A, 412B中。
这会充分地接合第一部件410和第二部件420，从而固定凸缘440。
图33A和33B示出了注射器锁定系统的顶部剖视图，而图34A和34B示出了注射器锁
定系统的底部剖视图。图33A和34A为固定到较大尺寸的注射器（例如，20mL）的注射器锁定
系统，而图33B和34B为固定到较小尺寸的注射器（例如，10mL）的注射器锁定系统，其中较大
尺寸的注射器和较小尺寸的注射器具有不同的凸缘设计。使用两种单独的凸缘设计以及两
种单独的注射器尺寸确认注射器锁定系统可用于具有不同凸缘构型的不同注射器形状和
尺寸。如可以看到的那样，凸缘440容纳在第一部件410和第二部件420的凸缘保持件460内，
并且柱塞430容纳在组件400的开口中心区域内。
锁定组件400防止柱塞430从注射器主体450完全移除，或防止迫使柱塞430通过混
合器叶片旋转。锁定组件400通过附接到凸缘440被固定到注射器主体450。柱塞430能够被
轴向移动穿过主体450的内部，但是由于锁定组件400的堵板而被防止从主体450移除。在混
合期间，在主体450内生成力和压力，并且锁定组件400防止柱塞430从注射器主体450无意
地移除。
实施例
将能够下旋（朝远侧）和上拉（朝近侧）的10mL的混合器与能够下旋和上旋的混合
器进行比较。测试各自具有独特叶片构型的三个不同的混合头部。叶片1包括具有节距为
0.25英寸的六个叶片的混合头部，其中每个叶片为60度，在其叶片表面上具有许多凸起的
突出部，叶片之间具有约0.022平方英寸的开口剪切面积。叶片2包括具有三个叶片的混合
头部，每个叶片具有120度的圆周角和约0.32的螺旋节距，叶片之间具有约0.042平方英寸
的开口剪切面积。叶片3包括三个叶片。每个叶片具有约97度的圆周角，具有约0.72”的节距
并且叶片之间具有约0.095平方英寸的开口剪切面积。此外，在测试每个混合头部时比较多
个螺距，一个混合器具有0.4英寸节距的螺杆且一个混合器具有1.0英寸节距的螺杆。
在每个样品中混合的组合物包含约8mL的4.5%的250 kD中等重量的羧甲基纤维
素、约2mL的盐水和约1克的ORC粉末，具有4:1的长径纵横比。混合物从注射器一滴一滴地传
递，并且测试使用针对与粘度相关的传递力的Instron测试来进行。表征完全混合的方法是
利用灯箱目视检查以确认贯穿注射器的混合物的稠度进行的。
测试结果示于下表中：
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如可以看到的那样，对于叶片1，针对0.4英寸的节距，下旋/上拉与下旋/上旋相比行程
数降低37%（或者，换言之，下旋/上旋与下旋/上拉相比增加60%），并且针对1.0英寸的节距
降低58%（针对下旋/上旋增加140%）。对于叶片2，针对0.4英寸的节距，下旋/上拉与下旋/上
旋相比行程数降低60%（针对下旋/上旋增加150%），并且针对1.0英寸的节距降低65%（针对
下旋/上旋增加175%）。出现了需要最少的行程量并且还提供最高所得粘度的叶片类型。最
后，对于叶片3，针对0.4英寸的节距，下旋/上拉与下旋/上旋相比行程数降低70%（针对下
旋/上旋增加235%），并且针对1.0英寸的节距降低57%（针对下旋/上旋增加190%）。
如可以看到的那样，不管叶片类型如何，下旋/上拉构型的使用与沿向上方向和向
下方向二者旋转的混合器相比提供了足够的有益效果。此外，不管螺距如何，下旋/上拉设
计与下旋/上旋相比具有增加的有益效果。上述具体设计和概念可被缩放至任何所需尺寸
的注射器或注射器尺寸的范围，并且如上所指出的，可使用不同的叶片构型。
已发现，使用下旋/上拉设计的装置针对跨具有0.4英寸节距的螺杆的不同叶片设
计和不同节距的完全混合导致所需行程降低约37-70%。下旋/上拉注射器设计针对跨具有
1.0英寸节距的螺杆的不同叶片设计和不同节距的完全混合导致所需行程降低约57%至
65%。可以看到下旋/上旋设计随叶片开口剪切面积的增加而变得不太有效。据信，下旋/上
旋设计不如下旋/上拉设计更有效，因为叶片沿向上方向和向下方向二者采用相似的路径
穿过凝胶。通过对比，下旋/上拉构型通过迫使其在上拉移动中移动穿过非旋转叶片的剪切
区域来干扰凝胶。
据信，给定相同的叶片和螺距，较大的注射器混合器（诸如50mL的注射器混合器）
将与10mL的注射器混合器混合得一样快或甚至比其更快，因为增加的叶片直径具有更快的
周向速度，从而增加剪切并潜在地降低混合时间。
所进行的测试示出了更少的阻塞和堵塞，并且已发现，用于操作本发明注射器混
合器的力是低的并且不随注射器体积的增加而增大。另外，粉末与凝胶的传统的注射器到
注射器混合通常需要更小且一致尺寸的颗粒，而本发明混合设备允许不限于细磨的粉末、
不需要一致尺寸的颗粒并且不与操作者相关的粉末与凝胶的混合。因此，本发明混合器提
供更容易、更有效的混合器，其需要更少的力并且操作者出现错误的风险更小。