(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合槽を備え、当該混合槽内に配置される内容物を加工処理する攪拌装置であって、
底部を有するベース部と、
前記ベース部の底部より上方に配置された第１の可動体であって、前記ベース部に対して直角方向である第１の直線方向および当該第１の直線方向と反対方向である第２の直線方向に移動自在なものである、前記第１の可動体と、
重心を有する偏心体を回転させる２つの回転手段であって、この２つの回転手段の各々は、前記第１の可動体に固着され且つ当該偏心体が取り付けられたシャフトを有し、前記第１および第２の直線方向の軌道が存在する第１の平面と平行な第２の平面上に当該偏心体の重心が位置するように当該偏心体を回転させるものである、前記２つの回転手段と、
第２の可動体であって、当該第２の可動体を前記第１の可動体に移動自在に連結する第１の弾性手段と、当該第２の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第２の弾性手段とを有し、これにより、前記第１の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第２の可動体と、
第３の可動体であって、当該第３の可動体を前記第２の可動体に移動自在に連結する第３の弾性手段と、当該第３の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第４の弾性手段とを有し、これにより、前記第１の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第３の可動体と
を有し、
前記偏心体は実質的に同一の重量および慣性特性を有し、且つ実質的に同一の速度で相反する回転方向に、互いに平行に配置された前記２つの回転手段の各シャフトの回転軸を中心として回転自在であり、さらに、この偏心体は、回転中、前記第１の可動体に対して、前記第１の直線方向に第１の力を発生させ、且つ前記第２の直線方向に第２の力を発生させるものであり、前記第１の可動体に対して実質的に当該第１および第２の力以外の力は発生しないものである
攪拌装置。
【請求項２】
請求項１記載の攪拌装置において、前記混合槽は、前記第２の可動体に固着されるものである攪拌装置。
【請求項３】
請求項１記載の攪拌装置において、前記混合槽は、前記第３の可動体に固着されるものである攪拌装置。
【請求項４】
請求項１記載の攪拌装置において、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体が周期的に前記第１および前記第２の直線方向に移動する振動数および／または、前記第２の可動体または前記第３の可動体が周期的に前記第１および前記第２の直線方向に移動する際の変位を制御する第１の電子手段または第１の電気機械手段を有するものである攪拌装置。
【請求項５】
請求項１記載の攪拌装置において、さらに、
前記第２の可動体または前記第１の可動体が周期的に前記第１および前記第２の直線方向に移動する振動数および／または、前記第１の可動体が周期的に前記第１および前記第２の直線方向に移動する際の変位を制御する第２の電子手段または第２の電気機械手段を有するものである攪拌装置。
【請求項６】
請求項１記載の攪拌装置において、前記第１〜第４の弾性手段は調節可能なバネ定数を有するものである攪拌装置。
【請求項７】
請求項１記載の攪拌装置において、さらに、
前記第１〜第４の弾性手段の特性、力の大きさ、および力が加えられる際の振動数を自動的に調節する電子手段または電気機械手段を有し、当該手段により、被混合物の振動数または変位が制御され、前記攪拌装置の一貫し且つ制御された動作が可能となるものである攪拌装置。
【請求項８】
請求項１記載の攪拌装置において、前記第１〜第４の弾性手段の少なくともいくつかは、コイルバネ、板バネ、防振ゴム、圧電可変、および空気可変バネで構成される群より選択されるものである攪拌装置。
【請求項９】
請求項１記載の攪拌装置において、前記第２の可動体は、複数の追加可動体を有し、前記複数の可動体の各々は、追加弾性手段によって前記第３の可動体に連結されているものである攪拌装置。
【請求項１０】
請求項１記載の攪拌装置において、前記第３の可動体は、複数の追加可動体を有し、前記複数の可動体の各々は、追加弾性手段によって前記第２の可動体に連結されているものである攪拌装置。
【請求項１１】
混合槽を備え、当該混合槽内に配置される内容物を加工処理する攪拌装置であって、
底部を有するベース部と、
前記ベース部の底部より上方に配置された第１の可動体であって、前記ベース部に対して直角方向である第１の直線方向および当該第１の直線方向と反対方向である第２の直線方向に移動自在なものである、前記第１の可動体と、
前記第１の可動体に固着され、前記第１の可動体に対して、前記第１および第２の直線方向に力を周期的に加える複数の手段と、
第２の可動体であって、当該第２の可動体を前記第１の可動体に移動自在に連結する第１の弾性手段と、当該第２の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第２の弾性手段とを有し、これにより、前記第１の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第２の可動体と、
第３の可動体であって、当該第３の可動体を前記第２の可動体に移動自在に連結する第３の弾性手段と、当該第３の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第４の弾性手段とを有し、これにより、前記第１の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第３の可動体と
を有し、
前記複数の手段の各々は、前記第１の可動体に対して前記第１の直線方向に第１の力を発生させ、且つ前記第２の直線方向に第２の力を発生させるように構成されており、前記第１の可動体に対して実質的に当該第１および第２の力以外の力は発生しないものである
攪拌装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の攪拌装置において、前記混合槽は、前記第２の可動体に固着されるものである攪拌装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の攪拌装置において、前記混合槽は、前記第３の可動体に固着されるものである攪拌装置。
【請求項１４】
混合槽を備え、当該混合槽内に配置される内容物を加工処理する攪拌装置であって、
底部を有するベース部と、
前記ベース部の底部より上方に配置された第１の可動体であって、前記ベース部に対して直角方向である第１の直線方向および当該第１の直線方向と反対方向である第２の直線方向に移動自在なものである、前記第１の可動体と、
前記第１の可動体に固着され、前記第１の可動体に対して、前記第１および第２の直線方向に力を周期的に加える駆動部と、
第２の可動体であって、当該第２の可動体を前記第１の可動体に移動自在に連結する第１の弾性手段と、当該第２の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第２の弾性手段とを有し、これにより、前記第１の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第２の可動体と、
第３の可動体であって、当該第３の可動体を前記第２の可動体に移動自在に連結する第３の弾性手段と、当該第３の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第４の弾性手段とを有し、これにより、前記第１の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第３の可動体と
を有し、
前記駆動部は、前記第１の可動体に対して前記第１の直線方向に第１の力を発生させ、且つ前記第２の直線方向に第２の力を発生させるように構成されており、前記第１の可動体に対して実質的に当該第１および第２の力以外の力は発生しないものである
攪拌装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の攪拌装置において、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の振動力、振動振幅、および／または振動数を制御するように調整できる、４若しくはそれ以上の独立した、調節・制御可能な駆動部を有するものである攪拌装置。
【請求項１６】
混合槽を備え、当該混合槽内に配置される内容物を加工処理する攪拌装置であって、
底部を有するベース部と、
前記ベース部の底部より上方に配置された第１の可動体であって、前記ベース部に対して直角方向である第１の直線方向および当該第１の直線方向と反対方向である第２の直線方向に移動自在なものである、前記第１の可動体と、
重心を有する偏心体を回転させる２つの回転手段であって、この２つの回転手段の各々は、前記第１の可動体に固着され且つ当該偏心体が取り付けられたシャフトを有し、前記第１および第２の直線方向の軌道が存在する第１の平面と平行な第２の平面上に当該偏心体の重心が位置するように当該偏心体を回転させるものである、前記２つの回転手段と、
第２の可動体であって、当該第２の可動体を前記第１の可動体に移動自在に連結する第１の弾性手段と、当該第２の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第２の弾性手段とを有し、これにより、前記第１の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第２の可動体と、
第３の可動体であって、当該第３の可動体を前記第２の可動体に移動自在に連結する第３の弾性手段を有し、これにより、前記第１の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第３の可動体と
を有し、
前記偏心体は実質的に同一の重量および慣性特性を有し、且つ実質的に同一の速度で相反する回転方向に、互に平行に配置された前記２つの回転手段の各シャフトの回転軸を中心として回転自在であり、さらに、この偏心体は、回転中、前記第１の可動体に対して前記第１の直線方向に第１の力を発生させ、且つ前記第２の直線方向に第２の力を発生させるものであり、前記第１の可動体に対して実質的に当該第１および第２の力以外の力は発生しないものである
攪拌装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の攪拌装置において、さらに、
前記第３の可動体は、前記第３の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第４の弾性手段を有するものである攪拌装置。
【請求項１８】
混合する方法であって、
請求項１記載の装置を提供する工程と、
前記偏心体を前記互いに平行に配置された前記各シャフトの回転軸を中心として実質的に同一の速度で相反する回転方向に回転させる工程と
を有する方法。
【請求項１９】
混合する方法であって、
請求項２記載の装置を提供する工程と、
前記混合槽内に混合される組成物を配置する工程と、
前記偏心体を前記互いに平行に配置された前記各シャフトの回転軸を中心として実質的に同一の速度で相反する回転方向に回転させる工程と
を有する方法。
【請求項２０】
混合する方法であって、
請求項３記載の装置を提供する工程と、
前記混合槽内に混合される組成物を配置する工程と、
前記偏心体を前記互いに平行に配置された前記各シャフトの回転軸を中心として実質的に同一の速度で相反する回転方向に回転させる工程と
を有する方法。
【請求項２１】
請求項１、１１、１４、１６のいずれか１つに記載の攪拌装置により、混合槽内に配置される組成物を混合する方法であって、
第１の可動体に対して周期的に、ベース部に対して直角方向である第１の直線方向に第１の力を加えるとともに、当該第１の直線方向と反対方向である第２の直線方向に第２の力を加える工程と、
前記第１の可動体の運動により、第２の可動体を前記第１の可動体と同一の方向に運動させる工程と、
前記第１の可動体の運動または前記第２の可動体の運動により、第３の可動体を前記第１の可動体と同一の方向に運動させる工程と、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動により、前記組成物を混合する工程と
を有する方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、前記組成物は複数の液体を含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記組成物を、１５Ｈｚ〜１，０００Ｈｚの振動数および０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜０．５インチ（１２．７ｍｍ）の振幅で振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、前記組成物中に、サイズおよび分散が実質的に均等な液滴を有する、１０ミクロン〜１００ミクロンの範囲の気泡の生成を伴う前記組成物の微小混合を実現するものである方法。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法において、前記組成物は液体と気体とを含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記組成物を、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの振動数および０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）より小さい振幅で振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、液体と気体の分離を実現するするものである方法。
【請求項２４】
請求項２１記載の方法において、前記組成物は複数の反応物質を含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記反応物質を、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの振動数および０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）より小さい振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、前記反応物質への熱伝達または前記反応物質からの熱伝達、前記反応物質中での物質移動、または前記反応物質の懸濁を増加させるものである方法。
【請求項２５】
請求項２１記載の方法において、前記組成物は、第２の液体中に混入された第１の液体または気体と、境界層を有する多孔質固体媒質とを含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記多孔質固体媒質および前記第２の液体中に混入された前記第１の液体または気体を５Ｈｚ〜１，０００Ｈｚの振動数および０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜０．５インチ（１２．７ｍｍ）の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、前記境界層を破壊し、強制的に前記第２の液体中に混入された前記第１の液体または気体を前記多孔質固体媒質内に流入させ、流出させて前記多孔質固体媒質を通過させるものである方法。
【請求項２６】
請求項２１記載の方法において、前記組成物は培養液と微生物とを有する培養物を含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記培養物を、５Ｈｚ〜１，０００Ｈｚの振動数および０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）〜０．２インチ（５．０８ｍｍ）の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、前記組成物の低剪断混合を実現するものである方法。
【請求項２７】
請求項２１記載の方法において、前記組成物は固体と液体とを含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記固体および前記気体を、１５Ｈｚ〜１，０００Ｈｚの振動数および０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜０．５インチ（１２．７ｍｍ）の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有し、前記振動環境は所定数の部分を含む体積を有するものであり、
前記曝す工程により、前記体積の全部分を、当該全部分と実質的に同量の音響エネルギー下に、実質的に同時に置いて前記固体を前記液体に混合するものである方法。
【請求項２８】
請求項１、１１、１４、１６のいずれか１つに記載の攪拌装置により、混合槽内に配置される組成物を混合する方法であって、
第１の可動体に対して周期的に、ベース部に対して直角方向である第１の直線方向に第１の力を加える、若しくは当該第１の直線方向と反対方向である第２の直線方向に第２の力を加える工程と、
前記第１の可動体の運動により、第２の可動体を前記第１の可動体と同一の方向に運動させる工程と、
前記第１の可動体の運動または前記第２の可動体の運動により、第３の可動体を前記第１の可動体と同一の方向に運動させる工程と、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動により、前記組成物を混合する工程と
を有する方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法において、前記第２の可動体または前記第３の可動体は、第３の調和振動数で振動し、力を相殺する効果を生じさせるように構成されているものであり、これにより、周囲環境へ伝播する力を低減または除去して混合効率を増加させるものである方法。
【請求項３０】
請求項２８記載の方法において、前記組成物は複数の液体を含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記組成物を、１５Ｈｚ〜１，０００Ｈｚの振動数および０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜０．５インチ（１２．７ｍｍ）の振幅で振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。
【請求項３１】
請求項２８記載の方法において、前記組成物は液体と気体とを含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記組成物を、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの振動数および０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）より小さい振幅で振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。
【請求項３２】
請求項２８記載の方法において、前記組成物は複数の反応物質を含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記反応物質を、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの振動数および０．０２５インチ（０．６３５ｍｍ）より小さい振幅で前記組成物振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。
【請求項３３】
請求項２８記載の方法において、第２の液体中に混入された第１の液体または気体と、境界層を有する多孔質固体媒質とを含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記多孔質固体媒質および前記第２の液体中に混入された前記第１の液体または気体を、５Ｈｚ〜１，０００Ｈｚの振動数および０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜０．５インチ（１２．７ｍｍ）の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。
【請求項３４】
請求項２８記載の方法において、前記組成物は培養液と微生物とを有する培養物を含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記培養物を、５Ｈｚ〜１，０００Ｈｚの振動数および０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）〜０．２インチ（５．０８ｍｍ）の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。
【請求項３５】
請求項２８記載の方法において、
前記組成物は固体と液体とを含み、さらに、
前記第２の可動体または前記第３の可動体の運動を利用して、前記固体および前記気体を、１５Ｈｚ〜１，０００Ｈｚの振動数および０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜０．５インチ（１２．７ｍｍ）の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有し、前記振動環境は所定数の部分を含む体積を有するものである方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
アメリカ合衆国政府が本発明におけるライセンス権料を支払い、限定的所有するものであるが、米陸軍コントラクト番号ＤＡＡＨ０１−００−Ｃ−Ｒ−０８６に基づいて、特許権者は本ライセンスを妥当な条件で要求があれば、他に権利を譲渡できる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は一般には混合方法と大量の集合体である塊の搬出入に関するものである。より具体的には、本発明は共鳴振動混合するための装置および方法に関する。
【０００３】
液体物質の混合方法とは、液体に動きを生み出したり攪拌することを利用して、異種または同種の素材を混ぜることで均一に配分させ、最終的な形態に仕上げることをいう。この混合プロセスは、以下の物質を均一配分することに効果が期待できる：水におけるアルコールのような混和性の液体群、または水中で油が乳化するような非混和性の液体群、液体中の顔料色素粒子が浮揚しているような粒状物質群、もしくは砂やセメントと水のような乾燥材質と液体の混合体、および固体粒子とチキソトロピー（擬似プラスティック）性流体、製薬関連の化学物質材料、そして細菌などのように培養物液体中で物理的なダメージ変化させなくて混合を行わなければならない生物学上のサンプルといった材質に効果的である。
【０００４】
混合は、さまざまな形でおこなわれる。シャフトにとりつけられた回転羽根をまわして混ぜられる液体や固体を攪拌させるか、穴の開いたプレートに移して攪拌させるか、材質が入っている容器ごと攪拌させるか、揺すったり、振動させたりする方法がある。これらの混合は継続的（回転羽根を回転させたり、容器ごと振動させる時）に行うか、あるいはドライブメカニズムにて単一方向もしくは多方向へ作動停止を繰り返す時のように断続的に行われる。
【０００５】
従来型の振動ミキサーでは、振幅は非常に狭い範囲内でしか変更できず、周波数は一般に交流電流（ＡＣ）電源の周波数に設定されている。周波数コントロールのあるモーターコントローラを使用した場合でも、従来の振動性ミキサーの振動周波数は比較的狭い設定の範囲である。自然の共鳴周波数での混合は一般に、高負荷を防ぐためや、機構の摩耗に関連する。
【０００６】
生物学的細胞を培養する折、全細胞を栄養液に漬け浮遊させたままにするメカニズムの疲労をさけるために使用される：つまり細胞が培養されている容器の底に沈殿しないためである。しかし沈殿を最小化させると同様に、生組織を攪拌している中で、引き起撹拌器によっておこる機械的影響の高率の刈り取りが原因で、細胞の完全な状態を変化させるべきではない。回転攪拌器を使った場合、頻繁に培養物は細胞が吸収されてしまう乱渦を作る。この乱渦の状況下では、細胞は機械によるダメージを受けるというリスクが非常に高く、細胞への酸素の継続的な供給も保証されにくい。
【０００７】
こうした背景技術は、アメリカ．特許番号２，０９１，４１４；３，１６２，９１０；２，３５３，４９２；２，６３６，７１９；３，４９８，３８４；３，５８３，２４９；３，７６７，１６８；４，６１９，５３２；４，９７２，９３０；５，９７９，２４２；６，２１３，６３０；６，２５０，７９２；６，２９３，７５０；６，５７９，００２で出願され認可され、公開されている。
【０００８】
アメリカ国内、ＮｅｗＰｏｒｔニューポート他の特許番号２，０９１，４１４にて影響ある振動装置が公開されている。発明出願項目は単一部システムに限定された発表である。
【０００９】
アメリカ国内、Ｂｅｈｎｋｅベンケ他の特許３，１６２，９１０においては鋳造フラスコでゆするための装置が発表されている。この発明出願は単一部システムに限定され、スプリング単一セットが供給されているのみである。
【００１０】
本発明はアメリカから特許をあたえられたＪｏｈｎ  Ｃ．Ｏ'Ｃｏｎｎｅｒオコーナーが出願した特許番号２，３５３，４９２と２，６３６，７１９やＫｏｓｓｍａｎコスマンが出願した特許番号６，２１３，６３０の制限を越えるものである。Ｏ'Ｃｏｎｎｅｒオコーナーの特許は乾燥材料の振動的圧縮と、振動コンベーヤーを介して材料を注入する装置を公開している．Ｏｌｇａ  Ｋｏｓｓｍａｎコスマンは圧縮装置の振動をコントロールする目的で電気モーターのコントロールを特許出願している。
【００１１】
Ｏ'Ｃｏｎｎｅｒオコナーのパテントは二つの集合体部分から構成される振動メカニズムも公開している。周期的に力をかける装置は第一部に接続されている。効果が期待される原料を含むもの、もしくはそれが属する第二部は、第一部に結合する形で具備されている。この結合は部品によって地面（接地面）に固定されている。こうした機能は結合部品を適切に選択する事によって、接地面に伝達される力をかなり軽減する点では効果的な調整が可能だが、第一部にかかる加速を軽減する能力に限界がある。第１集合部分にかかる加速は、周期的な力を誘発するドライバーを含み、強力な力を誘発させた上、早期故障につながりやすい。ドライバーの故障率を下げるためには、この誘発する力を軽減させるか、直接影響を受ける材質部分の量を厳しく制限しなくてはならない。いずれののケースでも、利用できるアプリケーション装置が限定される。さらに推奨されるべき最適操作コンディションは第一および第二の振動ピークの間であると記載されている。これは最適な範囲の混合加速と振幅で操作するために、追加の電源が必要になるということで、装置の効率をさらに限定する。仮に装置が二つのピーク振動モードのうちで一つの装置の減衰を超えない程度の電力のみで操作されるなら、最大の加速と振幅に影響効果があると期待されるだろう。
【００１２】
Ｋｏｓｓｍａｎコスマン特許では、ドライバーモーターを制御する方法、もしくはＯ'Ｃｏｎｎｅｒオコーナー特許に似た振動装置のモーター類を制御する方法を公開している。この公開されている装置は自然周波数ピークでの操作を行う能力に欠け、ドライバーへ、もしくは接地面へいずれにも伝達力を限定できる能力にも欠ける。
【００１３】
Ｏｇｕｒａオグラはアメリカにて特許番号３，４９８，３８４で振動性衝突（反応する）装置を出願している。この発明は２つの集合体部分からなるシステムに限定した公開である。２部からなるシステムでは高負荷の装置の加速や、強制終了および低ドライバー加速を達成することは可能なことではない。
【００１４】
Ｓｔａｈｌｅスタール他のアメリカ特許番号３，５８３，２４６では少なくとも一つは不均衡な発動機の下で作動された振動装置を公開。この発明は単一集合体システムにて作動時のみの限定された公開だった。
【００１５】
Ｄｕｐｒｅドゥプレ他のアメリカ特許番号３，７６７，１６８では機械的に攪拌を行う装置を発表。この発明は単一集合体システムにおいてのみ限定されて公開されている。
【００１６】
Ｓｃｈｍｉｄｔシュミッドのアメリカ特許番号４，６１９，５３２では塗料容器のための攪拌装置を公開。この発明は二つの塊のシステムにおいてのみ限定公開されている。
【００１７】
Ｄａｖｉｓデイヴィスのアメリカ特許４，９７２，９３０ではダイナミックな調節可能なロータリー型不均衡な攪拌器を公開。この発明は単一集合体システム時にのみ限って公開されている。その上振動ドライバーは単一集合体部分に直接接続され、さらにこの集合体部分は地面に空気圧スプリングで取り付けられている。このような装置ではドライバーの高加速が起こるのは避けられない。
【００１８】
Ｈｏｂｂｓホッブスのアメリカ特許番号５，９７９，２４２では制御可能な振動特性を持つ多レベルの振動テストシステムを公開している。この発明はシステムは、各々の混合の塊物が各ドライバーに取り付けられ、複数ドライバーによるシステムにのみ限定して公開されている。低加速ドライバーや地面への低い伝達力を達成する方法は公開されていない。
【００１９】
Ｋｒｕｓｈクラッシュ他のアメリカ特許番号６，２５０，７９２では複数の装置を統合した振動式アダプター装置を公開。この発明は単一集合体部分システムにのみ限定して、公開している。
【００２０】
Ｍａｕｒｅｒモウラー他のアメリカ特許番号６，２６３，７５０では方向性振動を発生させる装置を公開。この発明は単一集合体集合体システムにのみ限定されて公開されている。
【００２１】
Ｂａｒｔｉｃｋバーテッィク他のアメリカ特許番号６，５７９，００２では広範囲で大きな容量を扱える高速振動の高性能実験用攪拌器を公開。この発明は、単一集合体部分システムに限って公開されている。この発明は、振動による操作ではなくて物理学的変位による操作のため、共鳴条件下で操作する能力がない。
【００２２】
つまり背景技術を要約すると、従来の技術では三つの集合体構成システムでも達成可能かどうかについて論じていない。本発明のシステムは、０から１０００ヘルツ（Ｈｚ）の低周波数、自然重力（ｇ'ｓ）内と同等な２−７５の高加速度、０．０１から０．５インチ（１２．７ｍｍ）の大きな変位振幅を達成できる構造を持つシステムである。このシステムに必要なのは、壊れやすい不安定な分子が完全な状態で容器内で維持される様に、または混合して大量のエネルギーを与えることで均質化された一つの大きな集合体になるような液体および固体を混合する装置とその混合の方法である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的は種類の異なる液体を混合するといった根本的な混合の方法プロセス条件を供給することである。たとえば液体中にガスを十分に混合することや、ある液体に他の液体を、もしくは固体・気体・液体の中の２種以上の混合などである。本発明の応用の一つとして、液体中の固体の混合および分散、特に硬い湿った固体で小さな粒子などの混合に。ほかの応用としては、化学や製薬に関する乳濁液を準備する際に、純化するためや化学反応の目的で液体をガス化させたい際、物理的化学的反応を迅速化させい時、液体中で微小粒子を浮遊させたい時などがある。ここでいう液体とは、液体中に解けている固体物質をふくむこともある。  
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は広範囲の応用が可能にならしめる各種の混合材料に、優れた制御をも備えた混合の方法や装置を供給する。この範囲は、コンクリート混合のような強力な攪拌から、薬品実験の準備用に必須なデリケートで精確な混合や、混合プロセス中でも生存し続けることが要求される生物学的混合培養にまで応用される。推奨される実施例として、本発明では電気的に制御可能な単一モーターまたは複数モーター類で駆動する振動混合器を使用する、これは仮想的にはあらゆる混合作業の無制限な操作を可能にする。
【００２５】
推奨される実施例として、本発明は３つの集合体から構成されており、その一つの集合体には変動直線力がかかっている。最初の集合体にかかる直線力は振動を発生させ、弾力材を通して二つ目の結合部、さらに第三の集合体に伝達される。第二の集合体部分を追加することで、システムの反射を調整でき、それによって伝達された力も相殺される。容器が第二または第三の部分についているのは、二つ以上の構成物を混合するからである。この三つの主要集合体部分は弾力材で結合されており、この弾力材は混合容器にかかる力が最大限にかかるように、接地面や支柱にかかる力が最小限になるためである。接地面にかかる力を最小限にし、容器にかかる力を最大限にすることで、容器の中身の混合が最も効果的に行われ、比例的に増大する力変換機の磨耗を軽減することができる。最も効率的なオペレーションは、機械的に共鳴周波数に近い操作を達成することである。従来の振動による混合の方法ではなし得なかったレベルの強度をここで発表する共振周波を導入することにより、容易に達成することができる。
【００２６】
本発明で推奨される実施例の一つの目的として、二種類以上の液体を容易に混合できることがある。推奨される実施例の他の目的は、単一および多種の液体と単一もしくは多種の期待を混合できるようにすることである。また推奨される具体化された他の目的には、単一種もしくは多種の液体と単一種もしくは多種の固体粒子を混合することでもある。さらに単一種もしくは多種の液体と単一種もしくは多種の固体粒子と同様に単一種もしくは多種の気体を混合する目的もある。また２種類以上の固体を混合させる目的もふくむ。二種類以上の非ニュートン材料を容易に混合させることも、推奨する具体的な応用の目的とする、更にはこの単一種もしくは多種の非ニュートン材料と単一種もしくは多種の固体粒子を混合することも、推奨する具体化の目的である。
【００２７】
推奨する具体化の他の目的としては、液体のガス化、液体の非ガス化、物理的化学反応の促進、熱伝導の促進、塊の集合体値合成の迅速化、粒子の沈殿を防ぎ均一に分散化させること、ナノ粒子の浮遊および均一に分散化、超極小物質の混合と、ニュートン的不安定を発生させることである。気体から液体へおよび液体から気体への移動を高い比率で発生させることも目的とする。その他の推奨する具体例の目的として、蒸気泡を均一に表面に発生させ、液体に分散させることにより、蒸気泡を下にひろがる液体中に移動させることであり、または液体中に浮遊させることも目的とし、他の推奨する具体例では蒸気が液体中で空洞を作るようにすることでもある。
【００２８】
さらに推奨される具体化の目的として、周波数、振幅、加速度を選択して混合することである。他の推奨される具体化の目的には、ニュートンまたは非ニュートン培養液体内でも、微小粒子を分散させることである。他にも推奨される具体化の目的としてさらに液体が浸透性の固体を侵入させるようにすることであり、さらに同様の目的で液体を浸透性の固体通過をおこさせ、液体を浸透性の固体に侵入したあと、こし出すことも可能にさせるのが目的である。こうした推奨される具体化の目的には、他にも集合体である大きな塊の移動と熱伝導を妨げる境界層を軽減させることでもある。さらには、混合の効率を上げるために共鳴作用を利用することである。推奨される具体化の目的として、三種類以上の物質を混合する場合、操作中の強制終了モードを設定出来るようにすることもある。推奨される具体化の目的の中には、０から１０００ヘルツ（Ｈｚ）の低周波、自然重力（ｇ'ｓ）に相当する２−７５の高加速度、０．０１から０．５インチ（１２．７ｍｍ）の大変位振幅を発生させることである。さらにこの発明で推奨される実施例の他の目的として、液体と固体がプラットフォーム（基本骨格）で混合される内蔵型のシステムや、そのプラットフォームがシステムに安全に設置し機能される方法や装置を与え、同じ目的で装置のベースに強制終了を可能にさせる手段を供給することである。
【００２９】
そして別の推奨される具体化の目的として、振動器上の加速を軽減することで、ベアリング寿命（軸受寿命）を伸ばし、装置の部品の使用寿命を延ばすことにもある。しかもこの推奨される具体化の目的は、共鳴周波数を利用して効率と有効性を挙げることでもある。
【００３０】
推奨される具体化の目的として、内部での強制終了を導入することと、装置の周辺に伝わる力を軽減することも開発した目的である。この上推奨される具体化の目的として、実験装置部分に加わった力と集合体屁の相関加速を効率的に移し、振動器の加速を軽減することもある。これは作業中に振動力を自動または手動で調整できるという推奨される具体化の目的もふくんでいます。さらに推奨される具体化の目的として、三種またはそれ以上の大容量のシステムでも実験装置部分の変化に対してオペレーティングパラメター（周波数や変位）はあまり影響されなく、さまざまな状況において一貫性のある操作できることにあります。
【００３１】
推奨される具体化の目的のなかで、この混合方法の装置は、三種類振動モードでもそれぞれの最大値でも操作可能です。そうすることでこの装置は元々おこりうる疲労（ダンピング）を軽減し効率性を向上させるようなより多くのスプリング使用も可能になります。推奨される具体化の他の目的に、細胞に気体、液体および栄養物を低いせんだん速度が大容量でも搬入できるようになります。また同時に細胞から低いせんだん速度で気体と不要物をも大量に搬出できます。気体、液体および栄養を低いせんだん速度が微小運搬へ、もしくは微小運搬内でも、衝突を最小限に抑えながら大量に運搬できますし、目的でも低いせんだん速度で微小運搬にて気体の放出や、衝突を最小限に抑えた微小運版が可能です
振動性の装置の状態を提唱するのもこの開発が推奨する具体例の目的です。この装置は液体を（気体−液体、気体−液体−固体システムおよびこれらのシステムの組み合わせ）実験装置容器に高レベルの気体−液体集合体の塊のを運搬し、なおかつ混合させ、ほぼ完全で永続的な音波、軸流パターンを確立させる共鳴混合状態を展開させる周波数と変位数の調整ができます。
【００３２】
推奨する具体例の目的はこの実験装置とは、たとえば理論密度に非常に隣接した高負荷の多種の固体を入れた容器で、物質を液体化し高い混合率を発生させ得る周波数と振幅を持たせる各種装置の供給です。更なる本発明の目的は、理論密度に非常に隣接した高負荷の多種の固体を入れた容器で、物質を液体化し高い混合率を発生させ得る周波数と振幅を持たせる各種装置を供給することです。二種類またはそれ以上の部分で構成される振動性の装置を条件づけることである。これらは直線的な振動と作業中にさまざまな強制終了を可能にする制御方法が含まれ、そのしゅ部分はバイブレータで発生する力が容器に伝達するために弾力性のある部品でつながっており、あらゆる方向に作動されていようと、強制終了がコントロール可能になっている。
【００３３】
本発明は推奨する具体化においては、つぎの部分からなる装置である：ベース組み立ては、各隣接脚が少なくとも一脚のコネクタ組み立てに接続されていること。ここに記載する各ベース脚は底に弾力のある結合部品（例えばスプリング）サポートを持ち、上部弾性結合部品サポートはドライバー組み立てに接続されている。このドライバ組み立ては第一の直線方向とその反対直線方向に振動可能である。この、ドライバー組み立てはの末端部に弾力性のある複数のシャフト部分を持つ結合シャフト部品からなっており、各結合弾力性シャフト部品は各末端に接続されている実験装置結合部品ドライバーを持つ。複数のモーター組み立ては中心を外れた偏心部分がある一つ一つのモーターシャフトを持つモーターで構成され、それぞれ重心を持っている。前述の各モーター組み立ては前述のドライバー組み立てに頑丈に結合され、それぞれある面の偏心部品の重心を回転させるように調整され、この面は前述の第一方向と前述の直線逆方向と平行である。荷重の装置組み立ては、ドライバ組み立てと同じ方向に振動可能であるように組み立てられ、荷重のあるスプリングによってドライバーに接続されている。これらは振動可能なベースの底と上端の弾力のある結合部品にサポートされ、複数のベース結合弾力部品の実験装置で接続されている。
【００３４】
そしてこれらは、複数の連携作用しあう以下の集合体から組み立てられ、ドライバ−組み立てと同じ方向に作用し振動可能である。実験装置結合部品の複数に作用する部分に接続され、複数のベース結合弾性部品の反応部分でベースに組み立て接続されている。それによって各偏心部分は実質上同じ重量で慣性特性を持っている。したがって、偏心部分は逆方向回転と実質上同じ回転速度で同じ面にある軸を中心に回転可能である。回転中は記載されている組み立てられたドライバーを第一の方向に第一の力を生成し、その逆方向に第二の力を発生させ、記載されているドライバーの可動部分には本質的には他の力は発生しないようになっている。出来るなら、この装置はさらに以下のように構成されるべきである：４つのベース脚；４つの結合弾力性シャフト；４つの組み立てようモーター、４つの相関に反応しある組み立て用の集合体である。さらに以下のようにモーターシャフトの回転をコントロールできるような制御部分もあることが好ましい。そして実験装置組み立てに取り付けられた記載されている様な大量集合体が具備された混合用容器も好ましい。その中には２つのモーターシャフトは時計回りに回転し、他の２つのモーターシャフトは反時計回りに回転するように働くモーター制御器もあればいい。特許請求の５番目の装置も以下のように構成されるのが望ましい。つまり実験装置集合体やドライバー組み立てに取り付けられた加速度計で、組み立てられた集合体に最初の動作のシグナルを送ることができるのみ取り付けられることが望ましい。装置は各モーターシャフトに取り付けられたモーターシャフトの正確な位置を特定する第二のシグナルを送ることができる極性位置変換器（例：分解・還元器）が作動するように構成されていることが望ましい。
他にも推奨する具体化例は、本発明は以下の混合構成物の方法をとることが望まれる：つまりここで公開された装置を使用、逆方向回転と同じ面にある軸の周りを、同回転スピードで偏心部分にて回転させる。こうした混合の方式は、本発明では他の具体化の場合にも以下のように構成されることをのぞむ：ここに公開された装置を使用すること、次に混合される内容物を混合槽内で注入し、混合を準備すること、さらに本質的に同じ回転スピードで逆方向に回転することで偏心集合部分を回転させる段階がある。
【００３５】
推奨される具体化の他の例としては、本発明のベースに構成されている攪拌用装置以下のように設定することが望ましい。第一の可動集合部分は最初の直線方向とその反対方向に振動可能である：これらの偏心部分を回転させるには二つの方法がある。ここに記載された各偏心部分はそれぞれに自らの重心を持ち、記載されている回転用の各部分は強力に上記の第一可動部分に接続されており、一番目の面にある偏心部品を回転させるように取り付けられている。この一番目の面は第一方向とその逆方向が乗っている二番目の面と平行である。記載のある第二の可動部品も、第一の可動部分と同方向に振動可能である。この記載されている第二の振動可動部分は、第一の可動部分に振動可能なように弾力性のある結合部品で接続されている。そして記載のある第三の可動部も第一の可動部分と同一方向に移動可能で，上記の第二の可動部分にも振動移動可能なように３番目の弾力性結合部で接続され、尚かつ４番目の弾力性結合部で上記のベースに移動可能なように接続されている。したがって前述の各偏心部品は本質的に同じ重量と慣性の特性をもつ。そして偏心部品は本質的には同じ面にある軸を中心に逆方向に同じ速度で回転可能である。回転時には１番目の方向で上記の第一の可動部分の力を操作でき、ここに、記載された逆方向にある上記の第一の集合体にて第二の力を発生させ操作もできる。しかし上記の第一の可動集合体部分には、そのほかの力は発生しない。可能ならば、装置はさらに混合槽は第二の可動部品に頑丈に接続されるように構成されるのが望ましい。装置はさらに前述の第二および第三の可動部分が周期的に動くように周波数が制御され、その上・もしくは前述の第二および第三の可動部分が周期的に動くよう変位を制御するための第一の電気的または電気機械的方法もつのが望ましい。出来ればここで弾力性のある結合方法は調整可能なスプリングが好ましい。ここに記載する装置はさらに以下のように構成されるのが望ましい。つまり電気的にもしくは自動的に調整が可能な電気機械的方法で力の大きさや負荷がかかる周波数を上記の弾力的な特性を持つ方法で調節している。これによりさまざまな状況でのバイブレーション振動の周波数および荷重がかかったときの変位数の制御が可能になり、装置の一貫性のある操作ができる。できるなら、以下の弾力性のある結合方法から選択するのが望まれる：ぜんまい、板ばね、空気圧スプリング、ゴム製スプリング、圧電可変スプリング、空気可変スプリングで構成グループである。出来るなら第二のシステムの集合体は複数の追加部分によって構成されていて、各追加部分はさらなる弾力性のある結合方法によって第三部分に接続されているのが望ましい。また第三の部分は複数のの追加集合体部分よって構成され、この追加集合体はさらなる弾力性のある結合方法によってそれぞれ第二集合体部分に接続されているのが望ましい。
【００３６】
さらに推奨される実施例（形式）として、本発明は攪拌を一つのベースからなる装置である；直線方向とその反対方向に振動の動きが可能な第一の可動集合体部分システムは第一の方向とその逆方向に周期的に負荷力がかかることができるのが望ましい；第二の動くことが可能な集合体部分システムは、前述の第一の可動部分集合体システムと同一方向に振動移動可能で、この第一弾力性のある結合方法によって前述の第一の可動集合体システムに移動可能なように接続され、前述のベースにも移動可能なように第二の弾力性のある結合部分で接続されている。そして第三の可動集合体部分は、前述の第一の可動集合体システムと同一方向に移動可能であるが、この第三の可動集合体システムは第三の弾力性のある結合方法によって前述の第二の可動集合体システムに移動可能なように接続され、第四の弾力性のある結合方法によって前述のベースに振動可能なように接続されている。したがって、前述の負荷力方式は１番目の方向で第一の可動集合体集合体システムで第１番目の力を発生させ、逆の方向で第一の可動集合体部分システムで第二の力を発生させる。その中で実質的には第一の可動集合体部分システムにはそのほかの力は発生しない。装置はできるなら、第二や第三の移動可能集合体システムに頑丈に混合槽と接合されてることが望ましい。また第三移動可能集合体システムも頑丈に混合槽と接合されてることが望ましい。
【００３７】
さらに推奨される具体例として、ベース、第一の可動集合体部分からなる攪拌のための装置が以下のように構成されているのが望ましい：具体的には第一の直線方向とその反対方向に振動の動きが可能であることであり、第一の振動の動きが可能な集合体システムを第一の方向もしくはその逆方向に周期的に荷重をかけるドライバーが加わることが望ましい。第二の可動集合体部分システムは第一の可動集合体システムと同一方向に振動可能で、第二の可動集合体部分システムは１番目の弾力のある結合方法によって第一の可動集合体システムの振動の動きが可能なるように接続され、ベースにも振動の動きが可能なように接続されている。そして第三の可動部システムは上記記載の第一の可動集合体システムと同一方向に振動の動き可能にならしめる第三の弾力のある結合方法によって第二の可動集合体システムに振動の動きが可能なように接続され、第四の結合方法によってベースも振動の動きが可能なように接続されている。したがって、ドライバーは１番目の方向で上記にある第一の可動集合体部分システムで１番目の力を発生させることができ、あるいは逆の方向で第二の力を上記の第一の可動集合体部分システムに発生させる。そして第一の可動集合体部分システムにはそのほかの力は発生しない。さらに可能ならば、装置は以下の部分で構成されのが望ましい。四種類かそれ以上の調整可の独立した制御ドライバー：ドライバーは前述の第二集合体部分システムか前述の第三集合体部分システムの振動力、振動振幅、および・または振動周波数を制御するものである。
【００３８】
推奨される具体的使用例の内、本発明は以下の攪拌用装置器具で偏心部品を回転させる二つの方法を提唱する：べ−ス：最初の直線方向とその逆方向へ振動可能な前述の第一の可動集合体部分：偏心した回転用二つの部分は、それぞれに重心を持ち、回転用に強力に上記の第一可動集合体部分システムに接続されており、一番目の面にある偏心部品を回転するように取り付けられている。この一番目の面は第一方向とその逆方向が乗っている二番目の面と平行で、第一の可動集合体部分システムと同一方向の振動の動きが可能であることが望ましい。この第二の可動集合体部分システムは上記のように、第一の可動部分システムと同一方向の振動の動きを可能にさせる１番目の弾力性のある結合方法で接続され、２番目の弾力性結合方法で前述のペースト接続されているのが望ましい．さらに第三の可動集合体部分システムは、３番目の弾力性結合部分で前述の第二の可動集合体部分システムと接続され、第一可動集合体部分システムと同方向で振動するのが望ましい。これによって偏心部品は同じ重量と慣性をもつ特性で、偏心部品は逆方向に同じ回転速度で同一面にある軸を中心に回転可能である。回転時には、１番目の方向で第一の可動集合体システムで１番目の力を発生させることができ、逆方向に第一の偏心部分に２番目の力を発生させることもでき、本質的にはこの第一の可動集合体部分システムにはその他の力は発生しないことになっている。第三の可動方法はできれば、４番目の弾力性のある結合方法によってベースに接続されているのが望ましい。
【００３９】
本発明が推奨するその他の実施例としては、この発明は以下の混合の方式である。１番目の直線方向に第一の振動可能集合体システムで周期的に１番目の力をかけ、ベースに対して逆の直線方向にある上記の第一集合体システムが振動可能集合体システムに２番目の力をかけるのが望ましい。また前述の第一の可動集合体システムが１番目の直線方向と更に前述の逆の直線方向に動くことがのぞましく、第二の可動集合体システムは第一の可動集合体システムと同じ方向に動くことが可能であることも望まれる。そしてこれらは２番目の弾力のある結合部でベースと連結され、１番目の弾力性の結合で上記の第一の可能集合体システムと連結される。第二の振動の動き可能集合体システムや第三の振動の動き可能集合体システムの動きが、第二の可動集合体システムまたは第三の可動集合体システムによって動かされた内容物の混合を引き起こす。出来れば組成材料である内容物は複数の液体から構成され、混合を引き起こす段階は以下のようになる。上記の内容物を振動することのできる振動環境におき、その振動環境とは周波数は約１５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅は約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の間とする。その結果、組成内で気泡を生成することにより組成のマイクロサイズな混合が得られる。このマイクロサイズの範囲は１０から１００マイクロンで、液滴のサイズと均一になる用にする。上記の組成は一種類の液体および一種類の気体で構成されることが望ましく、その混合を引き起こす段階は周波数は約１０ヘルツから約１００ヘルツの間、振幅は約０．０２５インチ以下の振動環境をさす；この結果、この液体と気体の分離が達成されることになる。可能ならば、前述の内容物は複数の反応体から構成されることが望ましく、前述の混合を引き起こす段階は、更なる構成段階をもひきおこす：組成を振動することのできる振動環境に反応体をおく。
【００４０】
ここでいう振動環境とは、周波数は約１０ヘルツから約１００ヘルツの間、振幅は約０．０２５インチの間である。この結果、反応体物質に対してまたは反応体物質から離れていくかたちで熱伝達が増え。反応体間および浮遊する物質間での移動や反応体の分布も増加する。可能ならば、前述の内容物組成は第一の液体または気体の混入されている第二の液体と境界層を持つ多孔質の固体媒体で構成されるのが望ましい。前述の混合を引き起こす段階を以下で記載する。前述の組成を振動することのできる周波数が約５ヘルツから約１０００ヘルツ、振幅は約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の間の振動環境におき、多孔質の固体媒体メディアと、第一の液体または気体の混入されている第二の液体をさらす。この結果、境界層を破壊し、多孔質の固体メディアに第一の液体または第二の液体に混入されている気体を搬入させ、運び出させ、多孔質の固体メディア内を通過させる。出来るなら、前述の組成は培養液から成る培地と微生物から構成されるのが好適である：つまり前述の組成内容物を周波数は約５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅は約０．０１インチ（０，２５４ｍｍ）から約０．２インチ（５．０８ｍｍ）の間の振動環境に培地をさらす。この結果、前述の内容物の低せんだん混合が達成される。また可能ならば、前述の組成内容物は一種類の固体と一種類の液体から構成されることがここでは望ましく、前述の混合を引き起こす段階は他にも、前述の組成を振動することのできる周波数が約１５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅は約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）間の振動環境に、固体と液体を晒した場合による。したがって、全体量の中のすべての部分的集合体システムが実質的に同じ時間に同量の音響エネルギーを受け、固体が液体の中に取り入れられる。
本発明で推奨されるその他の具体例として、本発明は以下の混合の方式がある。１番目の直線方向に第一の振動可能な集合体システムで周期的な力をかけるか、ベースに関して逆方向の直線方向に前述の第一集合体システムの上の第二の力をかける。記載されたこの第一の振動可能な集合体システムが前述の１番目の直線方向と、前述の逆の直線方向に移動される：第一の振動可能集合体システムの動きが第二の振動可能集合体システムの動きを引き起こす。前述の第二可動集合体システムは第一振動可能集合体システムと同じ方向に動くことが可能である。第一の振動可能集合体システムに第一の弾力性結合方法により振動可能なように接続されている。ベースにも第二の弾力性のある結合方法により振動可能なように接続され、第一の振動の動き可能集合体システムや第二の振動の動き可能集合体システムの動きが、第三の振動の動き可能集合体システムの動きを引き起こす。第三の振動可能集合体システムが第一の振動の動き可能集合体システムと同じ方向に振動することが可能になり、第二の振動の動き可能集合体システムに３番目の弾力性結合方法で振動可能になるよう接続されている、またベースには４番目の弾力性結合方法で振動の動きが可能なように接続されている。
【００４１】
第二の振動可能な集合体システムや第三の振動可能な集合体システムの動きも、第二の可動集合体システムまたは第三の可動集合体システムの動きによって動かされた組成の混合を引き起こす。第二の可動集合体システムまたは第三の可動集合体システムは第三高調波で振動するし、または強制終了効果を発するように働く。この結果、周囲に伝達された力を減少もしくは排除して混合の効率を高める。出来うるなら、組成内容物は多種類の液体から構成されたり、さらに以下のように混合を引き起こす段階を構成するのが望ましい：組成内容物を振動することのできる約１５ヘルツから約１０００ヘルツの周波数値で、振幅は約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）間の振動環境におくと、固体と液体が均一に配分混合できる。組成内容物は一種類の液体および一種類の気体で構成されるときは、周波数約１０ヘルツから約１００ヘルツの間、振幅は約０．０２５インチ以下に設定された環境が望ましい。組成内容物は複数の反応体から構成されることが望ましく、混合を引き起こす周波数が約１０ヘルツから約１００ヘルツの間、振幅は約０．０２５インチ以下であり振動環境に反応体を使用されることが望ましい。できるなら、第一の液体または気体の混入されている第二の液体と、境界層を持っている多孔質の固体メディアは、以下の構成で混合されるのが望ましい：これらの内容物の混合は周波数が約５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅は約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の間の設定の振動環境に、多孔質の固体メディアと第一の液体または気体の混入されている第二の液体を晒すことである。組成は培養液から成る培地と微生物から構成されることがのぞましい。前述の混合を引き起こすステップは前述と周波数の範囲では同様の環境であるが振幅は約０．０１インチ（０，２５４ｍｍ）から約０．２インチ（５．０８ｍｍ）の間である。組成は一種類の固体と一種類の液体から構成されることがのぞましい。この周波数は約１５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅は約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の間である。
【００４２】
本発明で推奨されるその他の実施具体例として、最初の直線方向に第一の移動振動の動きの可能部分集合体システムで周期的が１番目の力をかけるステップ。または、ベースに対して逆の直線方向に第一の移動振動の動き可能部分集合体システムに第二の力をかける。前述の第一の移動振動の動き可能部分集合体システムが前述の第一の直線方向に、そして、前述の逆の直線方向に振動される。前述の第一の振動可能部分集合体システムの動きが第二の振動可能部分集合体システムの動きを引き起こすステップ。前述の第二の可動部分集合体システムは前述の第一の振動可能部分集合体システムと同じ方向に動くことが可能である。前述の第一の振動可能部分集合体システムに第一の結合方法により振動可能なように接続されている。前述のベースに第二の結合方法により振動可能なように接続されている。前述の第一の振動可能部分集合体システムまたは前述の第二の振動可能部分集合体システムの動きが、前述の第三の振動可能部分集合体システムの動きを引き起こすステップ。前述の第三の振動可能部分集合体システムが前述の第一の振動可能部分集合体システムと同じ方向に振動することが可能である。前述の第二の振動可能部分集合体システムに第三の弾力のある結合方法により振動の動き可能なように接続されている。前述のベースに第四の弾力ある結合方法により振動可能なように接続されている。前述の第二の振動可能部分集合体システムや前述の第三の振動可能部分集合体システムの動きが、前述の第二の振動可動部分集合体システムまたは前述の第三の可動部分集合体システムの動きによって動かされた内容物の混合を引き起こすステップ。可能ならば、第二の振動可動部分集合体システムまたは第三の振動可動部は第三高調波で振動することが望ましい。そして強制終了効果を発するように働く。この結果、周囲に伝達された力は減少または排除して、混合効率を高める。可能ならば、前述の組成は多種類の液体から構成されることがのぞまれ、前述の混合を引き起こすステップはさらに以下のようになる。組成内容物を振動することのできる振動環境：周波数が約１５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅が約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の間に、この固体と液体をさらすことである。組成内容物が一種類の液体および一種類の気体で構成される混合の望ましい方法の望ましい手順は以下のようになる：組成を振動することのできる周波数が約１０ヘルツから約１００ヘルツの間、振幅が約０．０２５インチ以下の振動環境にさらすことである。組成内容物が複数の反応体から構成されるときの、混合を引き起こす手順はさらに以下のようになることが望ましい：組成を振動することのできる振動環境周波数が約１０ヘルツから約１００ヘルツの間、振幅が約０．０２５インチ以下に、反応体をさらすこと。組成内容物が、前述の第一の液体または気体の混入されている第二の液体に、境界層を持っている多孔質の固体メディアで構成された場合の混合を引き起こす望ましい手順はさらに以下のようになる：組成内容物を振動することのできる周波数が約５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅が約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の間の振動環境に、多孔質の固体メディアと第一の液体または気体の混入されている第二の液体をさらすことがある。組成内容物が培養液から成る培地と微生物から構成される混合を引き起こす望ましい手順はさらに以下のようになる：組成内容物を振動することのできる周波数が約５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅が約０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）から約０．２インチ（５．０８ｍｍ）の間の振動環境に、培地をさらすことである。さらに組成内容物が一種類の固体と一種類の液体から構成される混合を引き起こす望ましい手順はさらに以下のようになる：組成を振動することのできる周波数が約１５ヘルツから約１０００ヘルツの間、振幅数が約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の間にある振動環境に、この固体と液体をさらすことである。
【００４３】
本発明の更なる側面については図面を確認すると、以下にあるような推奨される実施例の説明で明らかになるだろう。技能に長けた人物ならば、本構想から大きく外れることなく、本発明と同様の実験も可能であり、本発明の詳細をかなりずらしても可能であることもわかっていただけただろう。したがって以下の図面と説明はあくまでも事例的なものであり、限定的なものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
本発明の機能について、関連のある図面を参照することにより理解が深まるだろう。ここに公開する図面は本発明の推奨する実施例を具体的に図解している。
【図１】図１は、平面共鳴反応体の正面図で望ましい具体使用例に基づいて構築された。明確にするため若干の要素は省略。
【図２】図２は図１の平面共鳴反応体を右側から見た集合体システム側面図
【図３】図３は図１と図２の推奨する具体的な実施例の全体図。明確化のため若干は省略
【図４】図４は図１から４の推奨具体的使用例の正面図。明確化のために若干の要素は省略。
【図５】図５は図１から４の振動伝達力の実施反応を示した表
【図６】図６は図１から４の各手順の周波数と位相度の反応を示した表
【図７】図７は横付けの振動ドライブ装置の付いた代替的な３つの集合体の全体図
【図８】図８は下方部に取り付けた振動ドライブ装置の代替的な３つの集合体の全体図
【図９】図９は中央部付けの振動ドライブ装置の代替的な３つの集合体側面・正面図（同様）
【図１０】図１０は２つの集合体と望ましい形態の３つの集合体間の性能格差を示した表
【図１１】図11は本発明の実施時に望ましい形態の回路図である。
【図１２】図12は本発明の実施時に二次的に望む全体図である。
【図１３】図１３は本発明における共鳴装置部分の二次的に望まれる全体図である。
【図１４】図１４は本発明、ベース結合に二次的に望む骨組み図である。
【図１５】図１５は本発明、反応体結合の二次的に望まれる具体図である。
【図１６】図１６は本発明、ドライバー結合の二次的に望まれる具体図である。
【図１７】図１７は本発明、荷重結合の二次的に望まれる骨組みの具体図である。
【図１８】図１８は本発明、モーターブロック部分の結合に二次的に望まれる具体図である。
【図１９】図１９は本発明、モーター部分の組み立てに二次的に望まれる具体図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１から４は本研究発明の望ましい環境での実施例を示す。装置１０は３つの独立した可動集合体（中間集合体１１、振動集合体１２、及び荷重集合体１３）により成り立ち、４つの独特なスプリング式のベースまたはスプリング装置（対接地用荷重体スプリング２４対中間集合体用振動器スプリング２５，対中間体用荷重集合体スプリング２６、対地面接地位置調整用中間集合体スプリング２７）が頑丈にも構造物内に収納されている。振動集合体１２はその他２つの集合体の間に位置していることが推奨され、荷重集合体１３は振動集合体１２の上に位置しているのが望ましい。さらにすべての集合体本体はスチールまたは類似した合金で構築することを推奨する。
【００４６】
振動集合体１２は２個の振動ドライバー装置３８（例えば２つの直流電流ＤＣサーボモーターなど）に頑丈に接合され、中間集合体１１には対中間集合体用振動装置支柱装置４３（２個の集合体は出来れば振動集合体１２に頑丈に接続しておくのが望ましい）と対中間集合体用振動器スプリング２５（規格に準拠した４個のスプリングから成る）、２個の固定器具４０、２個の施錠用ナット４１により連結されている。中間集合体１１は頑強な構造物３７に、対地面位置調整用中間体支柱５３（４個の集合体は出来れば頑強な構造物３７に堅固に結合されているのが望ましい）や対地面接地位置調整用中間集合体スプリング２７、（基準に準拠した８個のスプリングにより成り立つ）および４個の固定器具４０、４個の施錠用ナット４１により振動可動されるよう連結されている。荷重集合体１３は中間集合体１１に、対中間集合体荷重集合体用支柱５５（２つの同体は頑強に荷重集合体１３に結合されているのが望ましい）対中間集合体荷重体スプリング２６（４個の基準に準拠したスプリングにより構成される）および２個の固定器具４１と２つの施錠用ナット４０によって連結されている。対中間集合体用荷重集合体スプリング２６の片端は、止め具３０上に有り、この止め具は対中間集合体用荷重支柱５５に堅固に結合されているのが望ましい。荷重集合体１３はまた、３７の頑強な構造物に対地面位置調整支柱用荷重体３９（４個、望ましくは荷重体１３に堅固に固定されている）および対接地用荷重体スプリング２４（８個、基準に準拠したスプリング）、４個の固定器具４１、４つの施錠用ナット４０により連結されている。
【００４７】
図２は、図１に示された本発明の実施の形態の右側面図であり、更なる詳細を示している。中間集合体１１が荷重集合体１３と振動集合体１２を平行に支えているのは明らかである。更に振動集合体１２は荷重集合体１３に直接的には繋がっていない。この図ではモーター軸５７と偏心体５６が見えるように、一部サーボモーター３８のカバーの断片を切り取ったかのように表示している。
【００４８】
また実験として装置１０として混合槽６０を備える。混合槽６０は中間集合体１１または荷重集合体１３どちらかに接続されているのが望ましい。混合漕６０に接続されていない集合体は複数の集合体に分解出来、個々の集合体に弾性材が付いてそれぞれにと混合槽６０が接続されていない集合体との接続が出来るようになっている。
【００４９】
図３と図４では、図１と図２で推奨される実施形態を表示し、図３では装置１０の一番手前の角の部分を省略して示されている。この表示により、両方の振動ドライバー装置３８を見ることが出来る。
【００５０】
さらに他の実験形態では、機器１０の稼動中に衝撃力の可変性を与えるための、追加サーボモーター３８を機器１０に接続する事も出来る。２個のサーボモータ
ー３８と同一の偏心体５６を追加することにより、全ての作用力を相殺することが出
来る。これは全てのモーター軸をお互いに平行になるように配置し、２個のモーターを右回りに、また２個のモーターを左回りに回転させることによって達成できる。対になって互いに逆方向に回転するモーターに対して、偏心体５６を位相角を１８０度に設定し、全ての作用力を運転開始時に相殺できるような物を選択するのが好ましい。モーター回転の振動数が求められる値に達したら偏心体５６の位相を外すようにし、衝撃波を引き起こす。この位相角の動きは、２つのモーターを回転数の何分の１かのわずかな量だけ減速させた後、偏心体５６が対向しないように指定された回転周波数を回復することにより達成できる。
【００５１】
図１〜４に図解され本発明の実施の形態の操作はサーボモーター８のシャフト５７の両端に取り付けられている、同等の質量と慣性特性を持つ偏心体５６を、サーボモーター８によって同期回転することにより達成できる。２個のシャフト５７の回転の同期は電子制御により達成できる。２個のサーボモーター８の回転シャフト５７はお互いに平行に配置され、互いに逆方向に回転し、それぞれの偏向分銅５６が平行軸にて対向し、垂直軸にて同位置になるように配置されている。この配列は実質的に相当な垂直直線力を引き出し水平力を相殺する。
【００５２】
各シャフト５７の中心線をなす軸と、取り付けられた偏心体５６の速度重心は集合体に平面を形成する。１回転を旋回中、初期位置では集合体平面が互いに平行であり、各シャフトの偏心器５６は、２つの平行したモーター軸５７により形成されるモーター平面の上部に位置する。４分の１旋回した段階では、集合体平面はモーター平面と同位置に位置し、各シャフト５７の偏心分銅５６は互いに最接近する。偏心体５６により形成された遠心力はモーター平面に転換される。この転換された遠心力は同等の力量ではあるがシャフト５７とは逆方向である。これは事実上モーターの平面上にかかる作用力を相殺する。半周回転時には集合体平面は再びモーター平面と垂直となり、偏心器５６は全てモーター平面の下方に位置する。シャフト５７全てに作用している遠心力は
同方向であり、モーター平面と垂直である。４分の３旋回した段階では集合体平面は再
びモーター平面と同位置となるが、それぞれのシャフト５７の偏心体５６は互いに離れた位置に配置される。ここでまた、偏心体５６により形成された遠心力はモーター平面に転換される。同様にこの遠心力は同等の大きさではあるが、それぞれのシャフト５７とは逆方向である。これは事実上モーターの平面にかかる作用力を相殺する。ちょうど１回転目の時点では集合体平面は再びモーター平面と直角であり、偏心器５６は全てモーター平面の上部に位置する。各シャフト５７に作用する遠心力は同じ方向であり、モーター平面に垂直である。モーター平面に直角に作用している作用力は接続されたスプリングより中間集合体１１を通じて垂直方向に転換される。リニアガイドと中間集合体１１のスプリングより荷重体１３へ、更なる力の転換が達成される。スプリング土台２４・２５・２６・２７を含むスプリングは、中間集合体１１から荷重集合体１３への最大の力が転換されるよう、また支えている構造物３７と周辺への力へ伝達が最小にするために選択される。
【００５３】
共振点での運転は、荷重体の振動レベルとドライバー体振動レベルの差異が最大化された時に決定できる。この共鳴状態は選択されたスプリング・集合体システムに依存する。スプリング特性、体、分銅は期待される荷重重量に対して、共振状態を達成できるような物を選ぶのが好ましい。
【００５４】
共振状態での運転は要求される混合の水準を達成するのに必ずしも必要ではない。共振状態に近い状態での運転で、かなりの混合を実現するのに必要相当な振幅と加速を得ることが出来る。要求されるレベルの混合は満足な時間要求事項とばらつきの要求事項により規定される。より速く、より活発に混合するには、共振状態に近づけて運転することである。運転は典型的には共振周波数より１０Ｈｚ以内で行われる。振動数が共振状態に近づくに連れて、小さな変更が大きな結果を生み出す（曲線の勾配−振動数対振幅−共振状態が接近するに連れて急速に変化する）。
【００５５】
混合槽６０（この槽の中に材料を入れて混合されるが）は荷重体３に取り付けられているのが望ましい。活発な混合は伝達された力が混合物構成成分を上下に強く作動し、非主流な流れを伴ってドーナッツ流が形成され、加速と変位振幅に変換
されたときに、はじめて達成される。
【００５６】
更に他の実験形態では、２個のサーボモーター３８が図１〜４に見られるような機械装置に加えられ、それぞれ偏向分銅５６が取付られており、上記に述べたと同様の物理的特性を備えている。この追加モーター３８の接続された状態では衝撃力の制御は不可能である。制御は、２つづつペアになったモーター３８の相対位相角を制御することによって達成される。上記と似た方法であるが、このペアになったサーボモーター３８は全ての作用力を全周波数において相殺出来るように、電子的に制御されている。要求される周波数を達成した後には、２つのペアになったモーター間の相対位相角は、要求される衝撃力が達成されるまで変化する。この様な追加環境では、多様な作用力と周波数を実現できるという更なるメリットがある。
【００５７】
また振幅周波数を変化させるために、スプリング２４・２５・２６および２７や、いずれかの一方を可変弾力材と取り替える。この追加によって、性能を損ねることなくより大きな多様性を荷重に持たせることが出来る。可変弾力材は機械的にも、電子的にも制御することも出来る。機器の例としては、空気充てんフイゴ、長さ可変板スプリング、コイルスプリングウェッジ、（ピエゾ電気）圧電２種合金スプリング、またはその他の、スプリング定数を変更または影響させることが出来るような、弾力材として使用できる全ての材質が挙げられる。
【００５８】
撹拌翼による混合で多量の液体の流れを引き起こすよりも、本発明で提供されるレゾナント・ソニック（ＲｅｓｏｎａｎｔＳｏｎｉｃ(登録商標)−共振ソニック）撹拌は、音波を媒体に全てに伝播し、ミクロ規模の乱流を引き起こすものである。これは音響エネルギーの周波数がより低く、混和のスケールがより大きいので、超音波撹拌とは異なる。つまり超音波技術と明瞭に異なる点は、レゾナント・ソニック（ＲｅｓｏｎａｎｔＳｏｎｉｃ(登録商標)−共振ソニック）の機器は単純で機械的な撹拌器なので、工業的なスケールの作業も手軽なコストで行うことが出来る。
【００５９】
ここで開示される音波による撹拌技術と、従来の撹拌翼での撹拌作業の大きな違いは、完全な混和ができるスケールの大きさにある。撹拌翼での撹拌では、大規模な渦を引き起こすことによって混和を行い、ここで粘性力のために渦はより小さなスケールに分散される。しかし音波による撹拌は、音響によって流れを引きおこすので、音場によって引き起こされた時間非依存性の液体の流れである。これは液体の中の音の吸収と伝播により分散された運動量の保存により発生するものである。音響による流れは「ミクロ規模」の渦を液体を介して移し約１００−２００μｍと推定される。渦群はミクロの規模ではあっても、音響による流れではミクロ規模の渦巻きを均一に液体状で伝播するので、全ての反応体は非常に短い時間の間に完全に混和されることができる。
【００６０】
図１〜４上の機器１０は、活発な混合がおこりうる状況を供給するために、強力な変位と加速が生成されるように共振状態で運転されるのが望ましい。図５に図１〜４に示された、本発明の推進する振動周波数で運転した際の応答の特徴を示す。それぞれに示された周波数で作動させた場合、機器１０によって地面に伝播された力をグラフに示す。第１次高調波での機器１０（Ａ点）と第２次高調波での機器１０（Ｂ点）は、運転中グラフ上の振動伝達力のピークによりグラフに示され、ユーザーは作動振動数を第３モード（例えば機器１０で第３次高調波またはそれに近い振動数において、あるいはＣ点）で要求レベルを満たす混合に応じて選択される。
【００６１】
図６ではまたその他の図１から４に示されるような本発明の好適な実施の形態の、多様な振動周波数における応答についての実施の形態を示す。荷重集合体１３の作動位相と反動体（例えば中間集合体１１）がグラフに示されている。振動数が約４０ヘルツ（Ｈｚ）以上では、荷重集合体１３と反応体間の位相差は約１８０度で、逆方向に作動していることを示している。
【００６２】
図７、８、９は図１〜４の３システムの代替的な実施の形態であるが、力変換器３８を使用している型のような好適な実施の形態とは異なる。これらの数値は、図１〜４に示されたような好適な実施の形態のサーボモーター３８とは対照的に、直線電磁力変換器３８によって機器１０が励起されたことを表現している。機器１０のその他全ての機能は本発明の推進する状況と同等であるとみなす。
【００６３】
図７に関しては、単一直線電磁力変換器３８は振動体１２の型側に強固に接合されている。振動体１２は、対中間集合体スプリング用振動器２５を通じて、中間集合体１１に可動に結合されている。荷重体１３は、対中間集合体スプリング用荷重体２６を通じて中間集合体１１に可動に結合されている。中間集合体１１は対接地スプリング用中間集合体２７を通じベース３７と結合している。
【００６４】
図８では、振動体１２と荷重体１３はほぼ同じ高さに位置し、両方ともに中間集合体１１よりも上にある。ここで示されるように集合体間の相対的な位置は実施の形態によって異なる。
【００６５】
図９に関しては、単一直線電磁力変換器３８は振動体１２の中間に強固に結合している。振動体１２は対中間集合体スプリング用振動器２５を通じて中間集合体１１に結合している。荷重体１３は中間集合体１１対中間集合体スプリング用荷重体２６を通じて接合されている。中間集合体１１は対接地スプリング用中間集合体２７を通じてベース３７に接合されている。
【００６６】
図１０については、本文にて開示される型の３つの集合システムによって生成された加速と、技術経過にて発表された２つの集合システムによって生成された加速とを比較する。Ｆ線上の点は関連する力の入力による、振動体の加速をあらわし、Ｇ線上の点は関連する力の２つの集合システムでの入力による、荷重体の加速をあらわす。Ｈ線上の点は関連する力の入力による、振動体の加速をあらわし、Ｉ線上の点は関連する力の３つの集合システムでの入力による荷重体の加速をあらわす。
【００６７】
図１１では図１〜４に示される本発明が推進する状態の自由体回路図である。以下は器機１０の作動に関する方程式である。
【００６８】
【数１】
0005731570.tif 000002
【００６９】
ここでｍｘ＝質量ｘ
ｋｘ＝スプリングｘのスプリング定数
ｃｘ＝ダッシュポット（緩衝器）の減衰係数ｘ
ｘｘ＝体ｘの位置
ｖｘ＝体ｘの速度
ａｘ＝体ｘの加速
Ｆ＝加えた力
上記方程式を同時に解くことによって、本発明の好適な実施の形態のための、体の適切な重量と、スプリングの適切な定数、また減衰係数を選択することも出来る。該当技術分野の一般的知識を有するものであればその他の本発明の実施の形態用に似たような方程式を立てることも出来るであろう。
【００７０】
作動に関する機器１０の３つの集合体システムの作動を描写する上記３方程式の解は無限にある。システムの最適化は、システムの所望の操作に依存する。典型的に体とスプリングサイズの選択は荷重振幅の最大化、地面に伝播される力の最小化、ドライバー振幅の最小化に制約されている。好適な実施の形態では次のようなスプリングの比率を用いた。ｋ１／ｋ１＝１、ｋ２／ｋ１＝４．６、ｋ３／ｋ１＝３．９、ｋ４／ｋ１＝１．３、また体の比率は次のとおりである。ｍ１／ｍ１＝１，ｍ２／ｍ１＝１．１７，ｍ３／ｍ１＝０．６。ダッシュポット係数は好適な実施の形態での自然な緩衝の結果であり、実際の構成要素では無い。したがって、ダッシュポット係数の値は実施の形態が製作された後に決定されるのが好ましい。
【００７１】
図１２ー１９についてはまたもう一つの好適な実施の形態１０が提示されている。この実施形態では図１２に示すように、共振装置７０はベース組み立て７２によって実質的に密閉されている。
【００７２】
図１３ではベース組み立て７２が機器１０より取り除かれた状態で、共振装置７０の推進する状態だけ示されている。ここでは共振装置７０は荷重組み立て７４、ドライバー組み立て７６、反作用体組み立て７８により構成される。
【００７３】
図１４では共振装置７０は機器１０から取り除かれた状態でベース組み立て７０の好適な実施の形態を見せるように示されている。ベース組み立て７０は各、４個のベース脚８０が２個の隣接したベース脚８０と２個の脚接続組み立て８２にて接続されている。１個の底部スプリング支持材８４と１個の最上部スプリング支持材８６が各ベース脚８０に接合されている。ベース脚底部８８は各ベース脚部８０の底部に取り付けられているのが望ましい。
【００７４】
図１５では反動体組み立て７８の推進する状態が描かれ、４個の反動体組み立て７８は共振装置７０に含まれる。この実施形態では反動体組み立て７８は垂直材１０２によって接続された２個のスパン１００により構成されている。重さ調整１０４がそれぞれの垂直材１０２に取り付けられるよう推進する。ベース接続材１０６は各２個ずつのベーススプリング用反動体１０８をサポートできるように。推進状況では反動体対ベーススプリング１０８は米国ミシガン州、プリマス（Ｐｌｙｍｏｕｔｈ）の、Ｍｏｅｌｌｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙモーラー製造社製品で、部品番号ＲＨＬ２００−４００である。対荷重スプリング用反動体１１０は反動体組み立て７８を荷重組み立て７４に接合する。対荷重スプリング反動体１１０は米国ミシガン州、プリマス（Ｐｌｙｍｏｕｔｈ）の、Ｍｏｅｌｌｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇモーラー製造社製品で、部品番号ＲＨＬ２５０−４５０を推奨する。
【００７５】
さらに地面に伝わる力が最小になるように３つの集合システム体で調整されている。この調整は地面への力が相殺されるような反動体（立法体ｍ３）を選択することによって達成できる。図６からも明らかなように体ｍ１（荷重体）と立法体ｍ３（反動体）は１８０度位相がずれている（反対方向に作動している）。もし集合体の重さが同一であるか、自然減衰定数によって若干改変されたならば、地面に伝達される正味の力はゼロとなり相殺される。
【００７６】
図１６では、ドライバー組み立て７６の好適な実施の形態を提示する。この実施態様のドライバー組み立て７６は、２台のドライバーシャフト取付台１２２を固定するモーターブロック組み立て１２０により成り立つ。２個のドライバースプリングシャフト１２４はそれぞれのシャフト取付台１２２の両端に取り付けられている。最上部スプリングフランジ１２６は各ドライバースプリングシャフト１２４の最上部に１個ずつ取り付けられている。好適な実施の形態では８個のドライバー荷重スプリング１２８はドライバーシャフト取付台１２２の両端と各最上部スプリングフランジ１２６に取り付けられている。ドライバー荷重スプリング１２８はドライバー組み立て７６を荷重組み立て７４に接合している。好適な実施の形態ではドライバー荷重スプリング１２８は米国ミシガン州、プリマス（Ｐｌｙｍｏｕｔｈ）の、Ｍｏｅｌｌｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙモーラー製造社製品で、部品番号ＲＨＬ１２５−４５０である。
【００７７】
図１７では荷重組み立て７４の推進状況が提示されている。この実施態様でドライバー組み立て７６は、１個の荷重最上部プレート１３２と１個の荷重底部プレート１３４がとりつけられている、８個の荷重垂直支材１３０で成り立っている。荷重最上部プレート１３２と荷重底部プレート１３４はともに４個のドライバースプリングシャフト穴１３８が開けられており、機器１０が組み立てられるときにこの穴に、ドライバースプリングシャフト１２４が通る。８個の荷重底部スプリング１３６は荷重最上部プレート１３２に取り付けられ、８個の荷重底部スプリング１３６は荷重底部プレート１３４に取り付けられるのが好ましい。荷重底部スプリング１３６は荷重組み立て７４をベース組み立て７２に結合している。好適な実施の形態では荷重底部スプリング１３６は米国ミシガン州、プリマス（Ｐｌｙｍｏｕｔｈ）の、Ｍｏｅｌｌｅｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙモーラー製造社製品で、部品番号はＲＨＬ２００−４００である。
【００７８】
図１８ではモーターブロック組み立て１２０の好適な実施の形態が提示されている。この実施の形態でモーターブロック組み立て１２０は、４個のモーター組み立て１４０と２個のモーター用金具１４２、熱用シンク１４４によって成り立っている。各モーター組み立て１４０は電源コネクタ１４６（出来れば３ピン仕様）とフィードバック・コネクタ１４８（出来れば７ピン仕様）に接続されているのが望ましい。各モーター用金具１４２の２つのアクセスホール１５０を通して、４個の各モーター組み立て１４０のモーター軸１７０の一方の端が見えるのが望ましい。２個のモーター組み立て１４０は１個のモーター用金具１４２方向に向けられ、２個のモーター組み立て１４０はもう一方のモーター用金具１４２方向に向けられている。
【００７９】
図１９では各モーター組み立て１４０の好適な実施の形態が提示されている。この実施の形態での各モーター組み立て１４０はモーター始動器収納部１６０、自動調整心軸受け１６２、２個の波形スプリング１６４、モーターステーター１６６、モーター１６８、モーター軸１７０、キー １７２、バランス用重し１７４、バランス用重し収納場１７６、アンギュラ玉軸受け１７８、回転子１８０、モーター重量収納部１８２、分解用始動１８４、止め輪１９０で構成されるのが望ましい。好適な実施の形態では、分解用は米国バージニア州、ブラックスバーグ（Ｂｌａｃｋｂｕｒｇ）の、Ｎｏｒｔｈｒｏｐ  Ｇｒｕｍｍａｎ、Ｐｏｌｙ−Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃノースロプグルーマン・ポリ化学社製品で、商品名はＦｒａｍｅｌｅｓｓ  Ｒｅｓｏｌｖｅｒ、型式番号ＪＳＳＢ−１５−Ｊ−０５Ｋである。
【００８０】
稼動中、図１２−１９の実施形態のモーター組立部品１４０は、二つのモーターシャフト１７０を時計回りに回転させ、二つを逆時計回りに回転させる制御装置（図示せず）によって起動される。上記の通りモーターシャフト１０７は互いに対し平行に向きを合わせられており、各ペアは水平軸において互いに対立し垂直軸に一致するバランス用重し１７４のペアとは反対の回転方向に動く。その他の実施形態と同様にこの配置は水平力を解除し垂直直進力を大きく引き起こす。
【００８１】
混合方法の変形形態はモーター制御装置もしくはモーションコントローラー（図示せず）を使用することで実現され、線形振動を生み出すためにモーター組立部品１４０の振動数と振幅を操作する信号を発生させる。別の実施形態では、モーターはサーボモーター、ステッピングモーター、リニアモーターまたは直流電流（ＤＣ）モーターを使用することが可能である。加速度計（図示せず）を荷重組立部品７４およびモーターブロック組立部品１２０に設置し混合モーターのフィードバック制御を提供することで、液体中もしくは固体中の攪拌特性の調整が可能になり混合度を最適化し高品質の混合物を作り出すことができる。推奨される実施形態では、モーター制御装置はカリフォルニア州ローナートパーク市、Ｐａｒｋｅｒ  Ｈａｎｎｉｆｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎパーカー・ハニフィン社のコンピューモーター部製造型番６Ｋ４、四軸６Ｋ制御装置が使用される。推奨される実施形態では、加速度計はメリーランド州ゲーサーズバーグ市、Ｗｉｌｃｏｘｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈウィルコクソン研究所製造の型番７９３、加速度計が使用される。
【００８２】
三つの集合体システムの制御には二つの主要態様が含まれる。一つ目の態様には、位相角もしくは各サーボモーターの互いに対する相対位置の制御がある。このためのセンサーは各モーターのシャフトに取り付けられた分解用部品である。これらの装置は絶対位置信号をモーションコントローラー（一つのモーターから他のモーターへの位置誤差を探知）に送り返す。モーションコントローラーはその後モーターへ訂正信号を算出し送り返す。これによりモーターの位相角は制御コードで設定される許容誤差に収められる。
【００８３】
制御装置の二つ目の態様は、所望振動幅の設定と維持である。これは荷重集合体移動（ｍ１）を加速度計で観察することで可能となる。加速度計から発せられる信号は、モーションコントローラーへ送られ、操作する者により設定値と比較される。その後、振幅を得るためモーターの振動数と位相角を増減する目的でエラー訂正信号が算出され、モーターに送られる。
【００８４】
モーターの位相角制御の制御にもまた二つの形態がある。一つ目の形態は、モーター間の位置を維持すること。そして二つ目の形態はシステムに対しての入力装置の重要性を管理することである。モーター間の位置の維持は、システムに対して合力入力装置を単一方向に向かわせるために必要である。これはモーターの各ペアの位置を調節することで実現される。各セットの位相角を一致させるため、モーターは二つづつ、またはセットで対を成す。それからモーターの対は均等でありながら逆回転数を持たせるよう動かされる。位相位置はその後スプリング軸の方向と平行である特異方向に偏心質量より合力を合計する形で制御される。力の大きさはモーターペア間の位相角を制御することにより調節される。モーターのペアが互いの位相より１８０度異なる場合、正味の合力はゼロである。モーターペア間の位相角が０度の場合、正味の合力は４つの偏心質量の合計数の１００％に値する。このような極度間の位相角は最大値よりも低い力を生じさせる。
【００８５】
要約すると、出願者は高度な混合均等性を実現できる反動器容積に対する音響エネルギーの応用のための装置と作用を発見した。実現されるミクロ混合および、本明細書に発表された振動数範囲、変異幅、加速範囲内の組み合わせにみられる影響は非常に高品質の混合物を作り出す。本明細書に開示された方法は本明細書が開示する推奨装置にて、また単一集合体振動機、二重の集合体振動機ならび電圧変換器、磁気変換器の使用により実行可能である。
【００８６】
液体から液体への混合は、数種の液体から成る合成物が、出来れば約１５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの範囲の振動数で約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の範囲の振幅で振動機能する振動環境にさらされた時改善される。非混和性の液体は次の状態にある場合、容易に混合される。混合を防ぐ標準境界層が破壊され、液体が互いに制限なく均等に分散されるからである。この振動環境では１０ミクロン〜１００ミクロンの液滴生成を伴うミクロ混合が実現される。液滴サイズと分散の均等性はこの振動過程により改善され、その結果大きな物質移動を実現するが、この混合物は振動攪拌が排除されると簡単に分離される。推奨振動数（約１５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚ）と推奨振幅（約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ））の間で作業を調節することで、音響エネルギーの液体への移動を最適化する。その後このエネルギーは、互いに衝突し一液滴から他の液滴への物質移動に影響を与える液滴の均等な分散（典型的な関連過程で生成されるものよりも大きい）を生じさせる。音響エネルギーが取り除かれると、液体は容易に早く分離するため乳濁液に変じることなく高速な集合体移動をもたらす。
【００８７】
液体、ガス、固体から成る合成物の混合は、合成物を約１５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの推奨振動数と約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の推奨振幅において振動させることのできる振動環境で混合した場合に改善される。荷重管内の液体（気液系、気液固系、またこれらの複数種）は、高水準の気液物質移動および混合をもたらす高水準の気液接触、音波、軸流形態を確立する共振／混合状態を作り出す。
【００８８】
非ニュートンもしくはチキソトロピー性（偽塑性）液は概して混合が困難である。これらの液体から成る合成物を約１５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの推奨振動数と約０．０２インチ０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の推奨振幅において振動させることのできる振動環境に置く事により、これらは液体化し容易に混合される。この条件において、一種類以上の固体、一種類以上の気体ならびに一種類以上の液体含んだ液体を混合することが可能である。
【００８９】
液体と気体から成る合成物の混合は、合成物を約１５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの推奨振動数と約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）から約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の推奨振幅において振動させることのできる振動環境で混合した場合に改善される。境界層は簡単に破壊され気体は液体に混入される。ミクロサイズの気泡が液体中に長時間閉じ込められる。この作業は特にバイオリアクターへの気体供給に使用される液体の気体化に有効である。音響エネルギーにさらされた小さな気泡は「気泡の膨張」を生み出す。これは液体中に閉じ込められた泡を音響エネルギーで圧迫し膨張させることによる影響である。この不安定性は推奨作業条件下において泡を完全に液体中に包み込む。また気泡に閉じ込められた気体の液体への物質移動は音波が液体を通過する際に増大される泡への圧力にも影響される。ヘンリーの法則は、気体から液体への物質移動は泡の気圧に比例すると述べている。この効果は、混合容器内の液体容量に関連して気体の有効高及び体積に左右される。比較的少量の気体はより高い気泡圧を持った極めて小さな気泡を生じさせ、音響攪拌が排除されると、さらに長時間の気泡の保持が可能になる。
【００９０】
液体と気体から成る合成物から気体を取り除く（脱気体化）ための混合は、合成物が約１０Ｈｚ〜約１００Ｈｚのより低めの推奨周波数と約０．００２５インチ以下の推奨変位振動幅において振動させることのできる振動環境にさらされた場合に改善される。変位と振動数をこのようなより低い値に下げるのは液体中に混入された気体を追い出すのに特に有効であり、同状態は水のような軽い液体と高粘度で固体の詰まった液体の両方に有効である。
【００９１】
熱伝達、物質移動、粒子の浮遊などの物理的反動は、反動体を約１５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの推奨振動数と約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の推奨振幅において振動させることのできる振動環境にさらした場合に大きく促進される。反動体を含んだ媒質をそのような環境に置く事で、これらの反動をもたらす物理的力はより高い値で動かされるからである。同様に、改善された接触とミクロ混合により化学反動の値も上昇する。媒質接触の値の上昇と境界層の破壊および減少は、反動率を増加させる。
【００９２】
液体もしくは液体に混入された気体の多孔質媒質への侵入または注入は多孔質媒質を約５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの推奨周波数と約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の推奨振幅において振動させることのできる環境に置くことで改善される。境界層は破壊され、液体と気体は多孔質構造内へ押し込まれ、外へ押し出され、そして通過させられる。
【００９３】
低いずれ混合の応用は媒質への被害を減らすよう、また生物培養物への被害を防ぐために必要である。これは培養物を約５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの推奨周波数と約０．０１インチ（０，２５４ｍｍ）〜約０．２インチ（５．０８ｍｍ）の推奨振幅において振動させることのできる振動環境に置くことで実現される。細胞培養物は低ずれ・最小細胞間衝突の環境において気体、固体、液体と物理的に混合される。栄養素と廃棄物は非常に小さなずれを伴い細胞培養液へ、もしくは細胞培養液から移される。この作業は低度にずれが生じるため、細胞培養のより理想的な形態を作り出す。細胞は個別細胞への物質移動および個別細胞からの物質移動を妨げるより大きい塊へ凝集されることから守られる。
【００９４】
固体の液体への混入は、固体と液体を約１５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの推奨周波数と約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の推奨振幅において振動させることのできる振動環境にさらすことで改善される。混入は理論上の最大値にほぼ等しくなる程完全に行われるようになる。液体と固体を振動環境に置く結果、音響エネルギーを媒質に与えることで、その効果は混合物を液体化させることとなる。その過程で、生成物をマクロ混合する一方で、容器の全体でミクロ混合が行われる。音響エネルギーを使用することで徹底した混合がなされ、これまでは実現不可能であった固体の積載にも使用することができる。
【００９５】
液体の混合と類似して、固体はミクロ混合を実現するため音響エネルギーを加えることにより混合される。約１５Ｈｚ〜約１，０００Ｈｚの推奨周波数と約０．０２インチ（０．５０８ｍｍ）〜約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の推奨振幅において作動される振動環境は、固体を混合するのに必須条件である音響エネルギーが提供可能になる。固体のサイズはナノサイズからかなり大きな粒子をも含可能にさせる。粒子に供給された音響エネルギーは媒質に直接働きかけ混合物を作り出す。一方、他の過程はプロペラなどの部品を使用し、それから媒質を混合する渦を通して液体運動を生み出す。これらの渦は媒質により弱められるため、混合物は、その混合物を作り出す部品付近に集中されるため、同時に全混合容器体積はエネルギーの影響を受ける。しかし媒質に供給される音響エネルギーは入力装置の位置特定に影響を受けない。
【００９６】
本発明の変形形態の多くは技術分野に従事する技術者によってあみ出されるだろう。変形形態の中には、発振器質量がスプリングにより中間集合体に連結され、中間集合体がスプリングにより荷重体に連結されているという状況がある。他の状況では、発振器質量がスプリングにより荷重質量に連結され、荷重質量がスプリングにより中間集合体に連結されているという状況を必要とする。そのような状況はすべて本発明の主旨範囲から逸脱する事のないよう意図されている。
【００９７】
これらの実験状況の中には一定の特性が含まれることが認められるものもあるが、出願者は、本明細書に示される特性に倣って使用する、もしくは当該発明の実験状況の他の特性と組み合わせて使用することを具体的に意図している。本発明の実施状況よりある特性が特別に除外される可能性があることも含む意図がある。
【符号の説明】
【００９８】
以下の参照番号は図面上で本発明の明示のための部品番号と周辺機器の概要である：
１０...装置、機器
１１...中間集合体
１２...振動集合体
１３...荷重体、荷重集合体
２４...対接地用荷重体スプリング
２５...対中間集合体用振動器スプリング
２６...対中間体用荷重集合体スプリング
２７...対地面接地位置調整用中間集合体スプリング
３０...止め具
３７...接地フレーム、ベース、頑強な構造物
３８...振動ドライバー装置、サーボモーター、力変換器
３９...対地面接地位置調整用荷重体の支柱
４０...固定装置
４１...施錠用ナット
４３...対中間集合体用振動装置支柱
５３...対地面接地位置調整用中間集合体支柱
５５...対中間集合体用荷重体支柱
５６...偏心体、偏心分銅、偏心器
５７...モーター軸、シャフト
６０...混合槽
７０...共振装置
７２...ベース組み立て
７４...荷重組み立て
７６...ドライバー組み立て
７８...反応体組み立て
８０...ベース脚
８２...脚接続組み立て結合
８４...底部スプリングサポート材
８６...最上部スプリングサポート材
８８...ベース脚底部
１００...スパン
１０２...垂直材
１０４...重さ調整
１０６...ベース接続材
１０８...対ベーススプリング反応体
１１０...対荷重スプリング反応体
１２０...モーターブロック・組み立て
１２２...ドライバーシャフト取付台
１２４...ドライバースプリングシャフト
１２６...最上部スプリングフランジ
１２８...対荷重用、ドライバースプリング
１３０...荷重垂直サポート材
１３２...荷重最上部プレート
１３４...荷重底部プレート
１３６...荷重底部スプリング
１３８...ドライバースプリングシャフト穴
１４０...モーター組み立て
１４２...モーター用金具
１４４...熱用シンク
１４６...電源コネクタ
１４８...フィードバック・コネクタ
１５０...アクセスホール
１６０...モーター始動収納部
１６２...自動調整軸受け
１６４...波形スプリング
１６６...モーター始動
１６８...モーター回転子
１７０...モーター軸
１７２...キー
１７４...バランス用重し
１７６...バランス用重し収納部
１７８...尖塔のある玉軸受け
１８０...分解・還元用回転子
１８２...モーター重量収納部
１８４...分解・還元用始動装置
１９０...止め輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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