JP4956700B2 - 流体を混合する混合システムに使用するための容器 - Google Patents

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    • F16C37/00—Cooling of bearings
    • F16C37/005—Cooling of bearings of magnetic bearings

Description

【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、一般に、超伝導を用いて磁石を浮上させることに関し、特に、超伝導素子によって容器内で浮上される回転磁気素子を用いて流体をポンプ送り又は混合するための流体ポンプ送り又は混合システム及びその関連構成部品及び関連する方法に関する。
【０００２】
発明の背景
商業規模で製造されるほとんどの薬剤溶液及び懸濁剤は、満足な収率（歩留まり）を達成し、最終製品中における成分の均一な分布を保証するために高度に制御された、全体に亘る完全な混合を必要とする。混合工程を全うするためにしばしば攪拌機付きタンクが用いられるが、通常は、機械的掻き混ぜ機又はインペラ（例えば、金属ロッドに１組の混合ブレードを取り付けたもの）を用いた方が、より高度の混合が得られる。通常、機械的掻き混ぜ機又はインペラは、単純に容器の頂部の開口を通して下降され、外部モータによって回転されて所望の混合作用を創生する。
【０００３】
このような構成の１つの制約又は欠点は、混合中汚染又は流体の漏れが生じるおそれがあることである。混合ブレード又はインペラを担持しているロッドは、通常、動的シール又は動的軸受を通して容器内へ導入されるが、この導入開口は、バクテリアやその他の汚染物の侵入経路となり、その結果、製品を劣化させる原因となる。それとともに、動的シール又は動的軸受は流体漏れを起こしやすいので、危険な又は有毒流体、又は、病原微生物の懸濁剤を伴うアプリケーションには、環境汚染の危険性も存在する。又、動的シール又は動的軸受のような構造物は、通常、届き難いひだやすき間を有しているので、洗浄及び滅菌処理を困難にする。これらの問題は無菌溶液、薬剤等のすべての製造業者に関係するものであるから、米国食品医薬品局（ＦＤＡ）は、そのような流体、特に静脈注射用の流体に対しては厳格な加工要件を規定している。
【０００４】
又、近年、医薬品の製造において生合成経路の使用が著しく増大しているが、この急激に発展している産業に従事する業者を悩ませる問題がある。主たる問題は、たんぱく質薬剤（よく知られている例では、インシュリン）を生成するのにしばしば用いられる遺伝子工学によって改変されたバクテリア細胞の懸濁剤の場合、栄養素を循環させるために緩やかな混合を必要とすることである。インペラと容器の壁との間に過度に激しい混合又は接触が起こると、その結果として生じる作用力と剪断応力が、剪断応力に敏感なたんぱく質分子のみならず、バクテリア細胞の有意の一部分を損傷又は破壊するおそれがある。このことは、その製造工程の有効収率を低下させるばかりでなく、懸濁剤中に追加の除去工程を必要とするような有害な屑を創出する原因となる。
【０００５】
この問題を克服するための試みとして、従来からいろいろな代替混合技術が提案されている。流体を無菌状態下で掻き混ぜるための最も一般的な提案は、テフロン（登録商標）、ガラス等の不活性層で被覆された回転永久磁石バーを用いることである。そのような永久磁石バーは、攪拌機容器の底壁上に設置されており、容器の外部に配置された駆動磁石によって回転される。もちろん、そのような外部から駆動される磁石バーを用いれば、駆動磁石から撹拌磁石へ回転力を伝達するために容器内に動的軸受又はシール、又は、その他の開口を設ける必要性を回避することができる。従って、完全に密閉されたシステムが得られる。このことは、もちろん、流体の漏れを防止し、危険な物質（例えば、細胞障害性剤、低引火点の溶媒、血液製品等）によって惹起される汚染を防止し、洗浄を容易にし、望ましい無菌内部環境を維持することを可能にする。
【０００６】
しかしながら、この混合技術は、多くのアプリケーションにおいて使用することが許容されないような幾つかの周知の欠点を有している。例えば、駆動磁石は、撹拌磁石バーに作用するトルクを創出するばかりでなく、バーを容器の底壁に接触させようとする軸方向の吸着推力をも創出する。その結果、もちろん、撹拌磁石バーと容器の底壁との間の界面に相当大きな摩擦を惹起することになる。この無制御の摩擦は、望ましくない熱を発生し、流体内に望ましくない剪断応力を創出する。従って、温度と剪断応力に非常に敏感なたんぱく質や生細胞等の壊れやすい生物分子は、この混合工程中損傷されやすく、その結果生じる屑が製品を汚染することになる。更に、磁気バー式掻き混ぜ機は、インペラによって可能にされる度合の循環作用を創出することができず、従って、商業生産操業において望ましいとされるタイプの大型攪拌機付きタンクの全容積全体に亘って有効な混合を達成するように大型化することができない。
【０００７】
動的軸受又は軸シールを設ける必要性を排除するための別の試みとして、混合インペラを容器の外部に設置されたモータに遠隔結合する外部磁石を備えた混合容器が提案されている。典型的な磁気結合器は、外部モータに取り付けられた駆動磁石と、インペラを担持する撹拌磁石とから成る。上述した磁気バー式混合技術の場合と同様に、駆動磁石と撹拌磁石とは、十分なトルクを創生するのに十分に強固な両者間の結合を保証するために密に近接した位置に保持される。そのような提案の１つの例は、米国特許第５，４７０，１５２号にみられる。
【０００８】
上述したように、創生される高いトルクによってインペラを容器の壁に圧接することになり、相当大きな摩擦を発生する。容器内にローラ軸受を戦略的に（諸条件・効果など配慮して）配置することによって、インペラと容器の壁との間の摩擦作用を相当に減少させることができる。しかしながら、ころ軸受と容器の壁又はインペラとの間の界面に高い応力が生じる結果、混合するたんぱく質と生細胞を摩砕し、それだけ収率を損なうことになる。更に、ころ軸受は、水成溶液やその他の溶媒との腐食反応を生じやすく、やがて劣化して、インペラの回転速度を遅らせる摩擦損失を惹起し、混合作用を低下させ、最終的に製品の望ましくない汚染につながることになる。機械的な軸受は、又、洗浄を困難にするという問題をも生じる。
【０００９】
上述した制約に対処しそれらを克服する試みとして、磁気結合式混合器に生じる有害な摩擦作用を減少させることを企図した浮上式ポンプ送り又は混合素子が提案されている。垂直方向にのみ反撥浮上力を維持するために特別に構成された磁気結合器を用いることによって、撹拌磁石と駆動磁石との間の大きな推力を除去することができ、その結果として、剪断応力と摩擦熱を除去することができるとされている。そのような構成の１つの例は、米国特許第５，４７８，１４９号に開示されている。
【００１０】
しかしながら、この方式に依然として残されている１つの制約は、浮上を起こさせる手段として磁石対磁石の相互作用だけに依存していることである。従って、垂直方向には所望の浮上力を創生するが、側方の変位を制御することができない本質的に不安定なシステムを提供することになる。その結果として、インペラを横方向に安定化させるために軸受リングの形とした外部接触軸受が必要とされる。この「部分的な」浮上は、インペラと容器壁との間の摩擦を減少させるが、上述した磁気結合式の、ローラ軸受付き混合器の欠点を完全には解消することはできない。
【００１１】
接触型又はその他のタイプの機械的ローラ軸受を設ける必要性を排除するための試みとして、インペラを安定化させるための複雑なフィードバック制御が提案されている。典型的な構成では、浮上磁石の横に電磁石が配置される。しかしながら、浮上磁石と安定化用電磁石との間に１ｍｍ未満の僅かな離隔を設定するのに高い電力を必要とすることが、この方式の大きな欠点である。更に、この解決策は、非常に複雑である。なぜなら、まずまずの安定性を得るためにでも、安定化用磁石を複雑なコンピュータによるソフトウエアルーチンによって積極的にモニターし、正確に制御しなければならないからである。この複雑さと、それに随伴するメンテナンス費用の結果として、このうわべだけの解決策は、商業分野では受け入れられなかった。又、この解決策は、工業又は商業規模の量の流体を混合するのに適するように首尾よく大型化することができるかどうか疑問である。
【００１２】
更に、超伝導を誘導するのに必要とされる低温が大きな問題とはならない場合は、軸受又はモータのフライホイールなどの物体を浮上させるために超伝導材を用いることも提案されている。しかしながら、当該技術分野の近年の進歩にもかかわらず、所要の超伝導効果を創生するためには低い温度が必要とされることからこの技術を非極低温流体ポンプ送り又は混合システムに適用するには重大な制約がある。最近発見された「高温」超伝導体でさえ、ポンプ送り又は混合素子に信頼しうる安定した浮上を誘導するには７７〜１３０°Ｋのレベルの低温を必要とする。従って、今日までのところ、この技術の流体への応用は、主として、必然的に発生する低温効果による影響をほとんど心配する必要のない分野、例えば、常温核融合実験、フライホイール又はその他のエネルギー貯蔵デバイス、又は宇宙旅行に用いられるような寒剤等をポンプ送りする技術分野に限られていた（例えば、米国特許第５，７４７，４２６号又は４，３６５，９４２号参照）。
【００１３】
本出願人の米国特許第５，５６７，６７２号には、超伝導素子を冷却するのに用いられる冷却源を収容するクライオスタットの二重壁の真空ジャケット（間隙）全体によって熱的に離隔される磁石を超伝導素子の上方に浮上させることが開示されている。この拡大された離隔が、低温の超伝導素子と、浮上素子との間の熱伝達を少なくし、それによって、細胞懸濁剤や血液のような温度に敏感な流体を混合する技術に超伝導素子を使用することを可能にした。従って、この技術は流体のポンプ送り又は混合に用いることができるが、二重壁の真空隙間によって設定される超伝導素子と浮上素子との間の間隔が大きくされることの結果として、安定性と負荷容量を相当に低下させる。そのことが、この構成の適用可能範囲を制限することになり、特に、粘性の流体をポンプ送り又は混合する工程への適用や、商業規模の操業に必要とされる大容量の流体への適用を除外することになる。しかしながら、この技術は、他の応用例には効用を有することも事実である。
【００１４】
よく知られているもう１つの要望は、頻繁に高い内圧に露呈される容器内の流体を混合することができる混合システムを求める要望である。そのような容器は、高圧スチームによる周期的な滅菌操作を必要とするバイオテクノロジーや食品加工工業において広く使用されている。容器は、内部加圧によって発生する力に耐えるために比較的厚肉の側壁を有していなければならず、側壁は、通常、非磁性ステンレス鋼で形成される（例えば、７バールのレベルの内圧を保持するためには少くとも７ｍｍの厚さを必要とする）。しかしながら、このように厚くされた壁厚は、磁石と磁石の相互作用だけに依存する外部浮上システムの適用を困難にするので、有害である。特に、高い内圧に耐えるために壁厚を厚くした結果として磁石間の離隔距離が大きくなるので、磁石間の相互作用（吸着）力が著しく低下する。その結果、安定した浮上を得ることが、不可能ではないにしても困難である。
【００１５】
この問題を解決するための試みとして、通常は円筒形の薄肉キャビティを有する特別な容器が提案されている。もちろん、この構成は、容器の外部のキャビティ内に配置された駆動磁石と、容器の内部にキャビティに近接して配置される攪拌機等の非浮上（浮上しない）磁石との間に創生される間隙を小さくする。又、高い内圧が、円筒形キャビティの薄い側壁を収縮させる働きをするとともに、圧力作用を受けるキャビティの上壁の面積が最小限にされる。しかしながら、これによって得られる改良をもってしても、非浮上ストリッパーの使用は、上述した理由（例えば、容器と壁との摩擦接触が生じること、機械的軸受等を必要とすることなど）により多くの用途において有害である。
【００１６】
従って、流体、特に、高い加圧に耐えることができる容器内で処理される超高純度の、又は、危険な、又は、微妙な流体溶液や懸濁剤をポンプ送り又は混合するための、浮上磁気素子を備えた改良されたシステムを求める要望がある。そのようなシステムは、使用中容器の底壁又は側壁との接触を避けるために、上述した特殊な高圧容器の場合はキャビティのどの部分との接触をも避けるために、安定した態様で浮上し、流体をポンプ送り又は混合することができる磁気素子を用いることが好ましい。磁気素子は流体内で浮上するので、混合容器内に突入させる混合ロッド等の構造物を必要としない。従って、動的軸受又はシールを設ける必要性及びそれに随伴するあらゆる有害作用を排除することができる。又、浮上磁気素子の使用は、機械的軸受の必要性を排除し、流体内の望ましくない剪断応力や摩擦を生じさせる有害な磁石−壁間の相互作用を排除する。混合ロッド等を容器の壁を貫通させて設ける必要がないので、混合前に、しかも、加圧する前にでも容器を完全に密封することができる。それによって、生物学的に活性の、又は敏感な生成物を取り扱う場合、汚染の危険性を回避し、血液等の危険な又は生物学的流体への暴露の危険性を少なくする。又、容器とポンプ送り又は混合素子は、安価な可撓性プラスチック材のような使い捨て可能な材料で製造することができ、１回の使用ごとに廃棄することも可能であるから、洗浄又は滅菌工程の必要もなくなる。
【００１７】
温かい、又は温度に敏感な流体の場合でも、所望の浮上を得るための超伝導の使用は、低温の超伝導素子をポンプ送り又は混合素子から熱的に隔絶し、かつ、離隔させることによって可能にされる。この熱的隔絶と離隔との組合せにより、容器内にも、ポンプ送り又は混合素子にも、混合すべき又はポンプ送りすべき流体にも有意の（問題になるような）冷却を惹起することを回避することができる。超伝導体の使用は、又、浮上力を得るために磁石対磁石の反撥力だけに依存することを排除し、それに伴って、安定した浮上を保証するために能動的な電子制御システムを設ける必要性をも排除することができる。全体として、本発明のシステムは、特に、安定性、混合品質、安全性と信頼性の面で、既存のポンプ送り又は混合技術を越える優れた特性を有し、より大規模な工業的操業に使用するために容易に適合させることができる。
【００１８】
発明の開示
これらの要望を充足するために、本発明の第１側面によれば、流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、少くとも一側に形成されたキャビティを有する、流体を保持するための容器と、該キャビティと同心関係をなして該容器内に配置された磁気ポンプ送り又は混合素子と、該ポンプ送り又は混合素子を浮上させるために前記キャビティ内に又はキャビティに近接して配置された少くとも１つの超伝導素子と、該超伝導素子を囲繞し、前記容器から熱的に隔絶及び、又は離隔するチャンバーを画定する壁と、該超伝導素子に熱的にリンク（連結）された冷却源と、前記ポンプ送り又は混合素子を、又は、前記超伝導素子と該ポンプ送り又は混合素子とを一緒に前記キャビティに対して相対的に回転させるための原動デバイスとから成る。
【００１９】
一実施形態においては、前記容器の他の壁の材料の厚さより薄い第１厚さを有する材料で形成された第１壁によって前記キャビティの一部分を画定する。この第１壁は、断面円形とするのが好ましい。前記超伝導素子を囲繞するチャンバーを画定する壁は、該キャビティ内へ挿入することができるようになされたクライオスタットの外側壁とすることができる。ポンプ送り又は混合素子は、クライオスタット内の超伝導素子と同心関係をなす浮上磁石を含むものとすることができる。超伝導素子は、環状形状とすることができ、その場合は、前記第１壁によって画定されるチャンバーの対応部分も、環状の超伝導素子を受容するために環状形状とする。一実施例においては、原動デバイスは、一端に複数の交互極性の駆動磁石を担持した軸を有し、それらの駆動磁石は、前記クライオスタット内の熱的に離隔又は隔絶された孔内に挿入される。この孔は、超伝導素子を収容するための前記環状のチャンバーと同心関係をなす。好ましくは、前記浮上磁石は、その少くとも１つの寸法が前記超伝導素子に対応するものとし、複数の交互極性を有する被駆動磁石を含むものとする。作動において、これらの被駆動磁石は、前記駆動磁石と整列し、前記原動デバイスによって駆動磁石と共に回転せしめられ、浮上磁石がポンプ送り又は混合素子を浮上させるとともに、被駆動磁石が駆動磁石からの駆動トルクをポンプ送り又は混合素子に伝達する。超伝導素子を支持するために、前記冷却源に熱的にリンクされたプラットホームを前記チャンバー内に設けることができる。前記熱的リンク（連結）は、該冷却源から超伝導素子を支持するための前記プラットホームにまで延長させたロッド、又は、該プラットホームに熱的に係合した冷却源として機能するクライオクーラー（極低温冷却器）によって設定することが好ましい。有害な熱伝達を排除するために、超伝導素子を囲繞するチャンバーは、拔気される（真空にされる）か、又は断熱処理される。
【００２０】
特に好ましいバージョンでは、ポンプ送り又は混合素子は、磁化ベクトルを有する浮上磁石を含み、前記少くとも１つの超伝導素子は、結晶Ａ−Ｂ平面と結晶Ｃ軸とから成る結晶学的構造を有する超伝導材の複数のセグメントから成る。好ましくは、上記Ａ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して平行であり、Ｃ軸は、磁化ベクトルに対して垂直である。更に、各々Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する超伝導材の複数のセグメントから成る少くとも２つの超伝導素子を設けることができる。好ましくは、各セグメントのＡ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して平行であり、各セグメントのＣ軸は、磁化ベクトルに対して垂直である。もう１つのオプションは、向きに関するものであり、（１）第１超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して平行とし、第１超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して垂直にし、（２）第２超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して垂直にし、第２超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して平行にしてもよい。
【００２１】
非常に好ましい実施形態においては、各々Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する超伝導材の複数のセグメントから成る第１、第２及び第３超伝導素子を設ける。この場合、第１超伝導素子と第３超伝導素子の各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して平行にし、第１超伝導素子と第３超伝導素子の各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して垂直にすることが好ましい。第２超伝導素子の各セグメントのＡ−Ｂ平面は磁化ベクトルに対して垂直にし、第２超伝導素子の各セグメントのＣ軸は磁化ベクトルに対して平行にする。これらの３つの超伝導素子は、各々、環状又は多角形の形態に配列することができ、上記ポンプ送り又は混合素子は、容器内に配置された環状の浮上磁石を含むものとすることができる。浮上磁石は、その４辺のうちの３辺の各々が３つの超伝導素子の１つに並置するように配置される。各超伝導素子は、複数の隣接又は非隣接セグメントで構成することができる。
【００２２】
別の実施形態においては、ポンプ送り又は混合素子は、上記キャビティの上壁の上に載置するためのディスク形本体を含む。この本体は、前記容器内で前記キャビティを画定する円筒形側壁を囲繞する環状の浮上磁石を担持する。前記超伝導素子は、環状であり、該環状の浮上磁石と相互作用するためにキャビティ内に又はキャビティに近接して配置される。
【００２３】
本発明の第２側面によれば、磁化ベクトルを有する永久磁石を浮上させるためのシステムが提供される。このシステムは、各々前記磁石の異なる側面に配置され、超伝導状態において超伝導材の複数のセグメントから成る少なくとも２つの超伝導素子から成る。各超伝導素子は、Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する。好ましくは、各セグメントのＡ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して実質的に平行であり、各セグメントのＣ軸は、磁化ベクトルに対して実質的に垂直である。好ましくは、浮上磁石は、（１）ロータ、インペラ又はその他のタイプのポンプ送り又は混合素子の一部を構成し、（２）環状形状である。上記２つの超伝導素子のうちの第１超伝導素子は、環状の浮上磁石の開口の内側表面に近接して配置され、第２超伝導素子は、第１超伝導素子のある側とは反対側に対向して配置される。
【００２４】
このシステムは、更に、各々Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する超伝導材の複数のセグメントから成る第３超伝導素子を備えたものとすることができる。その場合、第３超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して実質的に垂直とし、第３超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸は磁化ベクトルに対して実質的に平行にする。好ましくは、第３超伝導素子は、環状の浮上磁石の上面又は下面に近接して配置される。
【００２５】
本発明の第３側面によれば、流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、流体を保持するための容器と、該容器内に配置された磁気ポンプ送り又は混合素子と、該ポンプ送り又は混合素子を浮上させるための、前記容器に近接して配置された少なくとも１つの超伝導素子と、該超伝導素子を前記容器から熱的に隔絶及び、又は離隔するチャンバーを有し、該超伝導素子に熱的にリンク（連結）された冷却源を有するクライオスタット（低温恒温槽）と、該冷却源及び超伝導素子を含めて該クライオスタットを回転させるための原動デバイスとから成る。好ましくは、回転するクライオスタット内の冷却源は、スターリングサイクルクライオクーラーとし、該システムは、更に、スリップリングのような動的電気コネクタを介して該回転するクライオクーラーに電力を供給するための電源を含むものとする。クライオスタットを支持し、減摩回転運動を可能にするために少なくとも１つの軸受を設けることができる。原動デバイスは、無端ベルトを介してクライオスタットに連結されたプーリを、又は、クライオスタットに連結された被駆動軸を回転させるためのモータを含むものとすることができる。
【００２６】
本発明の第４側面によれば、磁化ベクトルを有する浮上磁石を浮上させるためのシステムが提供される。このシステムは、各々前記浮上磁石の異なる側面に配置され、超伝導状態において超伝導材の複数のセグメントから成る第１及び第２超伝導素子から成る。各セグメントは、Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する。好ましくは、第１超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して実質的に平行であり、第１超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸は、磁化ベクトルに対して実質的に垂直である。第２超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して実質的に垂直であり、第２超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸は、磁化ベクトルに対して実質的に平行である。好ましくは、浮上磁石は、環状で、ロータ、インペラ又はその他のタイプのポンプ送り又は混合素子の一部を構成する。その場合、第１超伝導素子は、環状の浮上磁石の開口の内側表面又はその反対側の外側表面に近接して配置され、第２超伝導素子は、浮上磁石の上方又は下方外側表面に近接して配置される。このシステムは、更に、各々Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する超伝導材の複数のセグメントから成る第３超伝導素子を備えたものとすることができる。好ましくは、第３超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して実質的に平行とし、第３超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸は磁化ベクトルに対して実質的に垂直にする。第３超伝導素子は、第１超伝導素子の反対側に配置することができる。
【００２７】
本発明の第５側面によれば、磁化ベクトルを有する浮上磁石を浮上させるためのシステムが提供される。このシステムは、各々前記浮上磁石の異なる側面に配置され、超伝導状態において超伝導材の複数のセグメントから成る第１、第２及び第３の超伝導素子から成る。各セグメントは、Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する。第１及び第３超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して実質的に平行であり、第１及び第３超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸は、磁化ベクトルに対して実質的に垂直である。第２超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面は、磁化ベクトルに対して実質的に垂直であり、第２超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸は、磁化ベクトルに対して実質的に平行である。この構成の結果として、磁化ベクトルに対する超伝導素子の前記平面及び軸の向きによって浮上磁石の浮上が安定化され、かつ、促進される。好ましくは、各超伝導素子は、そのＣ軸が浮上磁石（好ましくは環状形状）の実質的に中心を通るように配置される。
【００２８】
本発明の第６側面によれば、例えば容器内の流体をポンプ送り又は混合するためにキャビティを有する容器内で磁気素子を浮上させ回転させる方法が提供される。この方法は、容器内に前記キャビティと同心関係に前記磁気素子を設置する工程と、現場冷却プロトコルに従って超伝導状態に維持され、前記容器内の前記キャビティに近接して配置された拔気又は断熱処理されたチャンバー内に保持された超伝導素子の上方に前記磁気素子を浮上させる工程と、前記磁気素子を回転させる工程を含む。
【００２９】
本発明の第７側面によれば、磁化ベクトルを有する磁石を浮上させる方法が提供される。この方法は、前記磁石を浮上させるために、各々該磁石の異なる側面に配置され、各々Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する超伝導材の複数のセグメントから成り、現場冷却プロトコルに従って超伝導状態に維持された第１及び第２超伝導素子を設置する工程と、前記第１超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して実質的に平行になるように配向する（向きを決める）工程と、該第１超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して実質的に垂直になるように配向する工程と、前記第２超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して実質的に垂直になるように配向する工程と、該第２超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して実質的に平行になるように配向する工程とから成る。
【００３０】
本発明の第８側面によれば、磁化ベクトルを有する浮上磁石を浮上させる方法が提供される。この方法は、前記浮上磁石を浮上させるために、各々該浮上磁石の異なる側面に配置され、各々Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する超伝導材の複数のセグメントから成り、現場冷却プロトコルに従って超伝導状態に維持された第１及び第２超伝導素子を設置する工程と、前記第１超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して実質的に平行になるように配向する工程と、該第１超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して実質的に垂直になるように配向する工程と、前記第２超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して実質的に平行となるように配向する工程と、該第２超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して実質的に垂直になるように配向する工程とから成る。
【００３１】
本発明の第９側面によれば、磁化ベクトルを有する浮上磁石を浮上させる方法が提供される。この方法は、前記浮上磁石を浮上させるために、各々該浮上磁石の異なる側面に配置され、各々Ａ−Ｂ平面とＣ軸とから成る結晶学的構造を有する超伝導材の複数のセグメントから成り、現場冷却プロトコルに従って超伝導状態に維持された第１、第２及び第３超伝導素子を設置する工程と、前記第１及び第３超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して実質的に平行になるように配向する工程と、該第１及び第３超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して実質的に垂直になるように配向する工程と、前記第２超伝導素子を構成する各セグメントのＡ−Ｂ平面を磁化ベクトルに対して実質的に垂直になるように配向する工程と、該第２超伝導素子を構成する各セグメントのＣ軸を磁化ベクトルに対して実質的に平行になるように配向する工程とから成る。その結果として、浮上磁石の浮上は、磁化ベクトルに対する超伝導素子の前記平面及び軸の向きによって安定化され、かつ、促進される。
【００３２】
本発明の第１０側面によれば、ポンプ送り又は混合素子を浮上させるための超伝導素子と、該ポンプ送り又は混合素子を回転させるための複数の交互極性の駆動磁石を含むシステムに使用するためのポンプ送り又は混合素子が提供される。このポンプ送り又は混合素子は、環状の浮上磁石と、前記交互極性の駆動磁石に対応する複数の交互極性の被駆動磁石を担持した本体を含む。該本体は、ディスク形とし、環状の浮上磁石は、該ディスク形本体から垂下させることが好ましい。被駆動磁石は、環状の浮上磁石の開口の周縁の内側に沿う円形配列の形に該本体に埋設することができる。
【００３３】
本発明の第１１側面によれば、浮上磁石を含むポンプ送り又は混合素子の一部分を受容する環状の外側部分を画定するキャビティを側壁に形成されている容器から熱的に隔絶された１つ又は複数の超伝導素子を超伝導状態に維持するためのクライオスタットが提供される。このクライオスタットは、１つ又は複数の超伝導素子を収容するための環状のチャンバーを画定する外側壁から成る。環状チャンバーは、超伝導素子を外側壁から熱的に隔絶するために拔気又は断熱処理される。外側壁は、ポンプ送り又は混合素子の前記一部分と共に容器の環状外側部分を受容するための環状のチャンネルを有している。一実施例においては、ポンプ送り又は混合素子を回転させるための原動デバイスの一部分を受容するための孔又は開口が、環状チャンバーと同心関係をなして形成され、周囲環境に露呈される。
【００３４】
本発明の第１２側面によれば、安定した支持構造体上に配置された容器内の流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、容器内に設置するための磁気ポンプ送り又は混合素子と、該ポンプ送り又は混合素子を浮上させるための少なくとも１つの超伝導素子と、該超伝導素子に熱的にリンクされた冷却源と、該超伝導素子と冷却源を一緒に回転させるための原動デバイスとから成る。このシステムは、更に、超伝導素子を熱的に隔絶するためのチャンバーを画定する壁を備えたクライオスタットを含む構成とすることができる。その場合、クライオスタットも、超伝導素子及び冷却源と一緒に回転される。
【００３５】
好ましい実施例では、クライオスタットは、回転運動を可能にする軸受によって支持され、原動デバイスは、モータであり、超伝導素子を回転させるためのモータの回転運動をクライオスタットに伝達するために無端ベルトが設けられる。冷却源は、動的電気コネクタを介して電源に連結された電気クライオクーラーである。好ましくは、動的電気コネクタは、電源に連通する１対の静止電気接点とに係合するように回転するクライオクーラーに取り付けられた１対の電気接点、又は、スリップリングで構成する。容器は、超伝導素子と磁気ポンプ送り又は混合素子の間に配置された安定した支持構造体によって支持させることができる。磁気ポンプ送り又は混合素子は、複数の交互極性のセグメントから成る浮上磁石を含み、超伝導素子は、各々半径方向に向けられた結晶Ｃ軸を有する複数の交互極性のセグメントから成る。
【００３６】
上記容器は、キャビティを含む構成とすることができ、ポンプ送り又は混合素子はキャビティと同心関係に配置される。超伝導素子は、クライオスタットの真空ジャケット内に収容することが好ましい。超伝導素子がポンプ送り又は混合素子に浮上を誘導するように、システムの作動前又は作動中にクライオスタットを少くとも部分的にキャビティ内に導入する。この構成の結果として、キャビティは、それと同心のポンプ送り又は混合素子をそれが不浮上状態にあるときにおいても調心又は支持するための支柱として機能する。キャビティを備えた上記容器は、可撓性の袋とすることもできる。
【００３７】
本発明の第１３側面によれば、流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、流体を保持するための容器と、該容器内に配置された磁気ポンプ送り又は混合素子と、該ポンプ送り又は混合素子を浮上させるために容器に近接して配置された少くとも１つの超伝導素子と、該超伝導素子を囲繞し、容器から熱的に隔絶及び、又は離隔させるチャンバーを画定する壁を備えたクライオスタットと、該超伝導素子に熱的にリンクされた冷却源と、該クライオスタットを回転させるための原動デバイスとから成る。
【００３８】
一実施形態においては、前記容器の第１壁によってキャビティを画定する。この第１壁は、容器の他の部分を形成する材料の厚さより薄い第１厚さとし、円筒形とする。クライオスタットは、キャビティ内へ挿入することができるようになされており、ポンプ送り又は混合素子は、クライオスタット内の超伝導素子と同心関係をなす浮上兼被駆動磁石を備えている。従って、超伝導素子は、環状とすることが好ましい。
【００３９】
この実施形態の一バージョンにおいては、クライオスタットを回転自在に支持する構成とし、原動デバイスはモータとする。超伝導素子を回転させるためにモータの回転運動を無端ベルトによってクライオスタットに伝達する。クライオスタットは、１つ又は複数の軸受組立体によって回転自在に支持し、軸受組立体を安定した支持構造体によって支持する。又、超伝導素子を支持するために前記チャンバー内にプラットホームを設けることが好ましい。その場合、プラットホームを冷却源に熱的にリンクさせる。超伝導素子を囲繞するチャンバーは、拔気又は断熱処理することが好ましい。
【００４０】
本発明の第１４側面によれば、磁気結合によって駆動されるポンプ送り又は混合素子を用いるポンプ送り又は混合システムに使用するための、開口付き容器が提供される。この容器は、流体を保持するための可撓性の本体と、該本体に隣接する円筒形の壁によって画定されるキャビティとから成る。この壁は、例えば容器を輸送する場合や、ポンプ送り又は混合素子が偶発的に外れた場合、ポンプ送り又は混合素子を前記開口を通して所定位置に弛く保持することができる。この壁は、ポンプ送り又は混合素子が該壁から偶発的に浮き上がるのを防止する過大サイズ部分を有していることが好ましい。
【００４１】
本発明の第１５側面によれば、例えば流体をポンプ送り又は混合するための磁気素子を浮上させ回転させる方法が提供される。この方法は、キャビティを有する容器内に磁気素子を設置する工程と、超伝導素子を用いて磁気素子を浮上させる工程と、該磁気素子を非接触態様で容器内でキャビティの周りに回転させる工程から成る。
【００４２】
本発明の第１６側面によれば、流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、キャビティを有する、流体を保持するための容器と、該キャビティと同心関係をなして該容器内に配置された磁気ポンプ送り又は混合素子と、該ポンプ送り又は混合素子を容器に対して浮上させるために前記キャビティ内に又はキャビティに近接して配置された少なくとも１つの超伝導素子と、該超伝導素子を囲繞し、前記容器から熱的に隔絶及び、又は離隔するチャンバーを画定する壁と、該超伝導素子に熱的にリンクされた冷却源と、前記ポンプ送り又は混合素子を、又は、前記超伝導素子と該ポンプ送り又は混合素子とを一緒に回転させるための原動デバイスと、前記浮上するポンプ送り又は混合素子を前記キャビティに対して適正な位置に維持するのを助成するための助成手段とから成る。
【００４３】
一実施形態においては、前記助成手段は、ポンプ送り又は混合素子上に配置された第１磁気構造体と、第１磁気構造体に並置して、前記超伝導素子を囲繞するチャンバーを画定する壁内又は壁上に、又は、前記容器上又は容器内に配置された第２磁気構造体を含み、第１磁気構造体と第２磁気構造体の互いに近接する表面が同じ極性を有し、互いに反撥する構成とされる。別の実施形態においては、前記助成手段は、ポンプ送り又は混合素子上に配置された第１磁気構造体と、第１磁気構造体に並置して、前記超伝導素子を囲繞するチャンバーを画定する壁内又は壁上に、又は、前記容器上又は容器内に配置された第２磁気構造体を含み、第１磁気構造体と第２磁気構造体の互いに近接する表面が同じ極性を有する構成とされる。好ましくは、第１磁気構造体及び第２磁気構造体は、各々、リング磁石とするが、磁石のアレー（配列体）から成るものとすることができる。又、このポンプ送り又は混合構造体は、開口を有し、前記キャビティと協同して環体を形成する構成とすることができ、それによって、キャビティを中心として回転すると、流体が環体を通り、開口から抽出され、ポンプ送り又は混合作用を高めることができる。超伝導素子は、１対の互いに離隔した超伝導素子のアレーによって構成することができ、ポンプ送り又は混合素子は、交互極性の浮上磁石の互いに離隔したアレーを含むものとすることができる。
【００４４】
本発明の第１７側面によれば、流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、少なくとも一側壁に形成されたキャビティを有する、流体を保持するための容器と、該キャビティと同心関係をなして該容器内に配置され、少なくとも１つの浮上磁石を含む磁気ポンプ送り又は混合素子と、該ポンプ送り又は混合素子を浮上させるために前記キャビティ内に又はキャビティに近接して配置された少なくとも１つの超伝導素子と、該超伝導素子を囲繞し、前記容器から熱的に隔絶及び、又は離隔するチャンバーを画定する壁と、該超伝導素子に熱的にリンクされた冷却源と、前記ポンプ送り又は混合素子だけを、又は、前記超伝導素子と該ポンプ送り又は混合素子とを一緒に回転させるための原動デバイスと、前記ポンプ送り又は混合素子上に配置された第１浮上助成磁気構造体と、該第１浮上助成磁気構造体に並置して、超伝導素子を囲繞するチャンバーを画定する壁内、壁の内側又は壁上に、又は、前記容器内、容器の内側又は容器上に配置された第２磁気構造体を含み、該第１磁気構造体と第２磁気構造体の互いに近接する端部が同じ極性を有する構成とされる。
【００４５】
本発明の第１８側面によれば、流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、少なくとも一側壁に形成されたキャビティを有する、流体を保持するための容器と、該キャビティと同心関係をなして該容器内に配置され、交互極性を有する浮上磁石の第１及び第２アレーを含む磁気ポンプ送り又は混合素子と、該交互極性の浮上磁石の第１及び第２アレーに並置して前記キャビティ内に又はキャビティに近接して配置された少なくとも２つの互いに離隔された超伝導素子のアレーと、該超伝導素子を囲繞し、前記容器から熱的に隔絶及び、又は離隔するために拔気又は断熱処理されたチャンバーを画定する壁と、該超伝導素子に熱的にリンクされた冷却源と、前記ポンプ送り又は混合素子、又は、超伝導素子を回転させるための原動デバイスとから成る。このシステムには、前記浮上するポンプ送り又は混合素子を前記キャビティに対して適正な位置に維持するのを助成するための助成手段を設けることもできる。
【００４６】
本発明の第１９側面によれば、流体をポンプ送り又は混合する方法が提供される。この方法は、ポンプ送り又は混合素子を容器内に配置する工程と、該容器に近接して拔気又は断熱処理されたチャンバー内に配置された超伝導素子を用いて前記ポンプ送り又は混合素子を浮上させる工程と、該ポンプ送り又は混合素子を回転させる工程と、前記ポンプ送り又は混合素子を前記容器に対して適正な位置に維持するために１対又は複数対の助成磁石を用いて該ポンプ送り又は混合素子を別々に又は同時に吸着及び反撥させる（吸着と反撥を別々に又は同時に行わせる）工程とから成る。容器は、キャビティを含むものとすることができ、その場合は、ポンプ送り又は混合素子を該キャビティに近接させて同心関係に配置し、前記浮上工程は、超伝導素子を内部に設置したチャンバーをポンプ送り又は混合素子と並置関係をなして該キャビティ内へ挿入する操作を含む。この方法は、更に、ポンプ送り又は混合素子を容器に対して適正な位置に維持するために該ポンプ送り又は混合素子を別々に又は同時に吸着及び反撥させる工程を含むものとすることができる。
【００４７】
本発明の第２０側面によれば、キャビティを有し、流体を保持することができる容器内の流体を、該キャビティと同心関係をなして容器内に配置された磁気ポンプ送り又は混合素子を用いてポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、超伝導素子に熱的にリンクされ、該超伝導素子をその転移温度以下に選択的に保持することができる冷却源と、該超伝導素子を前記容器から熱的に隔絶及び、又は離隔させるために拔気又は断熱処理されたチャンバーを含む、該容器の外部で前記キャビティ内に配置されたクライオスタットと、前記冷却源及び超伝導素子を含め、前記クライオスタットを回転させるための第１原動デバイスと、該クライオスタットを、従ってその中の超伝導素子を前記キャビティに対して移動させるための第２原動デバイスとから成る。
【００４８】
一実施形態においては、前記容器は、磁気ポンプ送り又は混合素子の合致表面に対応する合致表面を有する係合支持構造体を含み、ポンプ送り又は混合素子が不浮上位置、即ち座置位置にあるときは、該両合致表面が互いに係合する構成とされる。前記クライオスタットは、磁気ポンプ送り又は混合素子が不浮上位置にあるとき、該磁気ポンプ送り又は混合素子に近接する第１位置へ移動され、前記超伝導素子は、その転移温度以下に冷却されて該磁気ポンプ送り又は混合素子に対して磁気結合を設定し、次いで、クライオスタットは、第２位置へ移動されて前記両合致表面を引き離してポンプ送り又は混合素子を浮上させる。クライオスタットは、第２位置に置かれると、回転せしめられ、磁気ポンプ送り又は混合素子との間に磁気結合が設定されているので、該浮上した磁気ポンプ送り又は混合素子を回転させる。ポンプ送り又は混合工程が完了すると、超伝導素子は、加熱又は自然放置によって転移温度以上に温められ、ポンプ送り又は混合素子の前記合致表面を前記支持構造体の合致表面即ち支持表面上に座置又は係合させる。
【００４９】
本発明の第２１側面によれば、流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。この方法は、キャビティを有し、流体を保持するための容器を含み、該容器は、テーパした、又は切頭円錐形の係合表面を有する。キャビティと同心関係をなして容器内に配置された磁気ポンプ送り又は混合素子は、前記係合表面に合致する合致表面を有する。該合致表面を係合表面から分離させるように磁気ポンプ送り又は混合素子を前記容器内で浮上させるためのデバイスと、該浮上されたポンプ送り又は混合素子を回転させるためのデバイスが設けられる。
【００５０】
一実施形態においては、ポンプ送り又は混合素子を浮上させるための前記デバイスは、超伝導素子に熱的にリンクされ、該超伝導素子をその転移温度以下に選択的に保持することができる冷却源と、該超伝導素子を前記容器から熱的に隔絶及び、又は離隔させるために拔気又は断熱処理されたチャンバーを備えたクライオスタットから成る。該クライオスタットは、該容器の外部で前記キャビティ内に配置され、ポンプ送り又は混合素子を回転させるための前記デバイスは、前記冷却源及び超伝導素子を含め、該クライオスタットを回転させるための第１原動デバイスを含む。更に、該クライオスタットを、従ってその中の超伝導素子を前記キャビティに対して移動させるための第２原動デバイスを設けることができる。
【００５１】
本発明の第２２側面によれば、選択的に浮上されるポンプ送り又は混合素子を用いて流体をポンプ送り又は混合のに用いるための組立体が提供される。この組立体は、キャビティを有し、流体を保持するための容器を含み、該容器は、テーパした、又は切頭円錐形の係合表面を有する。キャビティと同心関係をなして容器内に配置された磁気ポンプ送り又は混合素子は、前記テーパした、又は切頭円錐形の係合表面に合致する合致表面を有する。従って、磁気ポンプ送り又は混合素子は、不浮上位置にあるときは、キャビティ上に座置し、前記両合致表面の係合によって該キャビティに対して調心されるが、浮上状態では該両表面が分離される。
【００５２】
本発明の第２３側面によれば、少なくとも１つのキャビティを有し、流体を保持するための容器内に該キャビティと同心関係をなして配置され、初期状態では不浮上位置即ち座置位置にある磁気ポンプ送り又は混合素子を浮上させる方法が提供される。この方法は、超伝導素子を容器内の磁気ポンプ送り又は混合素子に整列させて容器外でキャビティ内の第１位置に配置する工程と、該超伝導素子をその転移温度以下に冷却して磁気ポンプ送り又は混合素子との磁気結合を設定する工程と、該超伝導素子を第２位置へ移動させて前記ポンプ送り又は混合素子に浮上を誘導する工程を含む。この方法は、更に、ポンプ送り又は混合素子をその不浮上位置において調心する工程と、超伝導素子を前記容器から熱的に隔絶又は離隔させる工程を含む。調心工程は、（１）第１整列構造体を前記容器上に又は容器に近接させて設ける操作と、（２）第１整列構造体と合致する第２整列構造体をポンプ送り又は混合素子上に設ける操作を含む。第１整列構造体と第２整列構造体とは、ポンプ送り又は混合素子が不浮上位置にあるときは接触し、ポンプ送り又は混合素子が浮上されたときは、分離される。
【００５３】
本発明の第２４側面によれば、容器内で磁気ポンプ送り又は混合素子を浮上させ回転させることによって流体をポンプ送り又は混合するためのシステムが提供される。このシステムは、磁気ポンプ送り又は混合素子を浮上させるための少なくとも１つの超伝導素子と、該超伝導素子を周囲環境から熱的に隔絶するクライオスタットから成る。このクライオスタットは、超伝導素子を転移温度以下にまで冷却するためのポータブルのスターリングサイクルクライオクーラーを含む。ポンプ送り又は混合素子を回転させるために、クライオクーラー及び超伝導素子を含め、該クライオスタットを回転させるための原動デバイスを設けることもできる。
【００５４】
好ましい実施形態の説明
図１を参照すると、本発明のポンプ送り又は混合システム１０の第１実施形態が示されている。この実施形態では、ポンプ送り又は混合素子１４に所望の浮上を起こさせる超伝導素子のための冷却源を保持するためにクライオスタット（低温恒温槽）１２が用いられる。この素子１４は、クライオスタット１２の外部に配置された容器１６内に設置される。容器１６内には、予め流体Ｆを入れておいてもよく、あるいは、ポンプ送り又は混合素子１４を所定位置に設置した後に流体Ｆを充填してもよい。ここでいう「流体」とは、例えば流体懸濁剤、ガス状懸濁剤（総称して、単に「懸濁剤」と称する）、ガス等を含む流動可能な任意の物質を意味する。流体を保持するための容器１６は、円筒形状として示されており、頂部が開放したものであってよい。あるいは、容器１６は、混合中に流体が外部環境から汚染されたり、外部へ漏出したりするのを回避するために完全に密封されたものとしてもよく、あるいは、流体Ｆを容器１６の入口から出口へポンプ送りするようにしてもよい（図２参照）。いずれの場合にも、容器１６は、流体を収容するのに適した任意の材料、例えばガラス、プラスチック、金属等で製造することができる。もちろん、後に詳述するように、容器１６をポンプ送り又は混合が完了した後廃棄するものとする場合は、容器の素材として軽量プラスチック又はその他の高密度ポリマーを使用することが特に望ましい。
【００５５】
図１に示されるように、容器１６は、クライオスタット１２の外側壁１８の上に座置させる。この外側壁１８は、非磁性ステンレス鋼で製造することが好ましいが、ポンプ送り又は混合素子１４を浮上させ回転させる能力が実質的に影響されない限り、他の材料の使用も、もちろん可能である。この壁１８の内側に該壁と並置して超伝導素子２０が配置される。超伝導素子２０は、冷却源２４への熱的リンク（連結手段）として機能するロッド２２によって支持される。かくして、クライオスタット１２の外側壁１８は、低温の超伝導素子２０を比較的温かい容器１６、ポンプ送り又は混合素子１４及び流体Ｆから熱的に隔絶するために好ましくは拔気される（真空にされる）チャンバー２５を画定する。この真空チャンバー２５内への超伝導素子２０の配置は、熱的リンクの役割をするロッド２２によって可能にされる。チャンバー２５によって設定される熱的隔絶と離隔が、超伝導素子２０を、その温度にも、容器１６の温度にも影響することなく、外側壁１８に非常に近接させた位置に設置することを可能にする。チャンバー２５の存在は、超伝導素子２０から壁１８の内側面までの離隔距離を相当に短くすることを可能にするので、図示の好ましい実施形態では、超伝導素子２０と壁１８との間の間隙Ｇは、好ましくは１０ｍｍ以下であり、必要ならば、ほぼ０．０１ｍｍにまで狭めることができる。離隔距離のこの大幅な縮減は、ポンプ送り又は混合素子１４の浮上安定度、磁気剛性及び負荷容量を高めることができる。
【００５６】
図示されたこの第１実施形態では、冷却源２４は、液体窒素のような寒剤を保持した別個の実質的に密閉された冷却チャンバー２６である。チャンバー２６は、熱伝達を最少限にするためにクライオスタット１２の外側壁１８から熱的に離隔された外側壁２８によって画定される。寒剤を冷却チャンバー２６内へ導入するための入口管Ｉがこの壁２８を貫通して設けられている。寒剤Ｃが暖まったとき蒸気Ｐをチャンバー２６から逃がすために、排気出口管Ｏも設けられている（入口と出口を示す図１の動作矢印参照）。図示の実施形態では、入口管Ｉ及び出口管Ｏは、熱伝導率の低い材料で形成することができ、例えば非磁性ステンレス鋼で形成された細長い薄壁管とすることができ、冷却チャンバー２６をクライオスタット１２内に懸架するために密封又は溶接される。当業者には明らかなように、ステンレス鋼のような熱伝導率の低い材料で形成された薄壁管を使用することにより、入口管又は出口管からクライオスタット１２の壁１８への熱伝達の量は、無視しうる程度の量となる。入口管Ｉ及び出口管のための密封又は溶接方法は、必要ならば、チャンバー２５の真空状態を維持することができるような方法とすべきである。図示の実施形態は冷却チャンバー２６の支持構造の一例を示しているが、冷却チャンバー２６とクライオスタット１２の壁１８との間の熱伝達を最少限にする他の任意の支持構造体を使用することができることは、当業者には明らかであろう（例えば、本出願人の米国特許第５，５６７，６７２号参照）。
【００５７】
冷却源２４と超伝導素子２０との間の熱的リンクとして機能するロッド２２は、円筒形とすることができ、冷却チャンバー２６の外側壁２８を貫通して延長させることができる。ロッド２２と超伝導素子２０との間の熱伝達を最大限にするために、超伝導素子２０の全表面積を円筒形ロッド２２の上面に接触させるべきである。ロッド２２は、真鍮、銅又はアルミニウム等の良好な熱伝導性と低い熱抵抗を有する材料で形成することができる。
【００５８】
図１から分かるように、又、上記の説明で簡単に述べたように、この第１実施形態では外側壁１８と内側の冷却チャンバー２６の組合せによって超伝導素子２０を囲繞するチャンバー２５を画定する。チャンバー２５は、冷却チャンバー２６の壁２８からクライオスタット１２の外側壁１８への熱伝達を最少限にするために拔気する（真空にする）ことが好ましい。この拔気圧（真空圧）は、少くとも１０−３トルとすることが好ましく、より好ましくは１０−５トルとするが、もちろん、特定の用途の要件に応じて変更することができる。重要な要素は、容器１６又はその中に保持されている流体Ｆが冷却されるのを回避するために、冷却源２４（この実施形態では寒剤Ｃを保持した冷却チャンバー２６）及び超伝導素子２０から外側壁１８への熱伝達を最少限にすることである。この熱伝達を最少限にする１つの好ましい態様としてこの実施形態では真空チャンバー２５が提案されているが、所望の熱的隔絶を設定するための他の手段の使用も可能であり、例えば、チャンバー２５内に断熱材等を挿入してもよい。
【００５９】
斯界において周知のように、ある磁界の存在下で超伝導素子２０を冷却させると、超伝導素子２０は、永久磁石によって誘導される電流を、該永久磁石（浮上磁石）が超伝導素子の上方へ一定距離だけ浮上するように分配することができる。その浮上距離は、永久磁石（浮上磁石）によって創生される磁界の強度と方向によって決まる。基本的には反撥力が発生するのであるが、実際に発生するピン止め力が、浮上磁石を超伝導素子２０に、あたかも両者が目に見えないばねによって連結されているかのようにつなぎ止める。この形のつなぎ止めは、互いに反撥し合う２つの対向した永久磁石を用いるポンプ送り又は混合素子のための慣用の浮上方式では得られない。なぜなら、バランスした反撥力を発生するとともに、２つの磁石をつなぎ止める働きをするピン止め力が存在しないからである。
【００６０】
本発明のシステム１０のこの好ましい実施形態では、超伝導効果を発揮する素子２０は、「高温」即ち「タイプII」の超伝導体であり、好ましくは、図示の液体窒素チャンバー２５のような冷却源２４を用いてほぼ７７〜７８°Ｋの温度にまで冷却されると、永久磁石内に所望の浮上特性を発生させるメルトテクスチャー加工されたイットリウム−バリウム酸化銅（ＹＢＣＯ）の比較的薄い円筒形ペレットから形成される。もちろん、より高い、又は、より低い作動温度を有する他の周知の超伝導材の使用も可能であり、本出願人の米国特許第５，５６７，６７２号に記載されている他の高温超伝導剤を参照されたい。又、同特許の記載は、ここに編入されたものとする。
【００６１】
この好ましい実施形態におけるポンプ送り又は混合素子１４は、流体Ｆ内で浮上するように超伝導素子２０に近接した位置で容器１６内に位置づけするための第１永久磁石３２を含む。この第１磁石３２の極性は所望の浮上力を創生する上で決定的に重要な要素ではないが、第１磁石３２は、ディスク形とし、垂直方向に分極化することが好ましい。それにより、第１磁石３２よって実質的に対称形の磁界が創生され、ポンプ送り又は混合素子１４の、超伝導素子２０の上方への安定した浮上が得られ、かつ、垂直軸線に対するポンプ送り又は混合素子の自由回転が可能にされる。
【００６２】
比較的深い流体容器に使用するのに特に適合されたポンプ送り又は混合素子１４のバージョンでは、支持軸３４を第１永久磁石３２に連結し、該磁石から垂直に延長させる。軸３４に沿って、少なくとも１つの、好ましくは２つのインペラ３６を担持させる。インペラ３６は、ポンプ送り又は混合素子１４が回転されると、所望のポンプ送り作用を、又は、図１の場合には混合作用を提供する働きをする。容器１６内で浮上するポンプ送り又は混合素子１４の回転は、軸３４の上端に取り付けられた第２永久磁石３８（図１に点線で示され、図２には実線で示されている）と、容器１６の外部に配置された駆動磁石４０との間に形成される磁気結合によって可能にされる。駆動磁石４０は、電気モータ４２などのような駆動手段によって回転され、その回転駆動トルクが、駆動磁石４０と第２永久磁石３８の間に形成される磁気結合によってポンプ送り又は混合素子１４に伝達され、所望のポンプ送り又は混合作用を提供する。回転方向は、図１及び２では動作矢印によって反時計回り方向として示されているが、回転方向は、単に駆動磁石４０の回転方向を逆転させることによって容易に逆転させることができることは明らかである。
【００６３】
作動において、流体をポンプ送り又は混合する方法の本発明の一実施例を実施する場合、流体Ｆとポンプ送り又は混合素子１４を収容した容器１６を、拔気又は断熱処理されたチャンバー２５内に設置された超伝導素子２０に近接したクライオスタット１２の壁１８の外側に設置する。ディスク形の第１永久磁石３２を超伝導素子２０の近接位置に位置させると、該第１永久磁石によって創生される対称形の磁界がポンプ送り又は混合素子１４全体を容器１６の底壁から上方へ安定した態様で浮上させる。この浮上により第２永久磁石３８を駆動磁石４０との係合関係にもたらし、両者の間に所望の磁気結合を形成する。この磁気結合は、駆動トルクを伝達することに加えて、ポンプ送り又は混合素子１４の回転を安定化させる働きをする。モータ４２又は他の原動デバイスが作動されて駆動磁石４０を回転させ、それによって、ポンプ送り又は混合素子１４に定常的な安定した回転を誘導する。回転するインペラ３６は、流体Ｆを緩やかな、しかも徹底した態様でポンプ送り又は混合する働きをする。
【００６４】
ポンプ送り又は混合素子１４が完全に浮上して流体内に完全に浸漬されるので、容器１６をどのような態様であれ貫通する混合又は撹拌ロッドを設ける必要性が排除される。従って、そのような貫通ロッドのための動的軸シールや支持ポンプ送り又は混合素子を容器の壁に設ける必要性も排除される。有害な摩擦が発生する心配もない。これに関連して、流体Ｆとポンプ送り又は混合素子１４を収容した容器１６を混合作業の前に外部環境から完全に密封することができ、流体漏れや汚染を防止する更なる保証が確保されるという利点が得られる。これに関連するもう１つの利点は、以下に詳述するように、容器１６及びポンプ送り又は混合素子１４を比較的安価な使い捨て可能材料で形成することができ、混合が完了した後、単に廃棄することができることである。いうまでもなく、このことは、容器１６及びポンプ送り又は混合素子１４の洗浄及び滅菌を不要にするので有利である。かくして、ポンプ送り又は混合素子と流体を収容したプラスチック容器又は可撓袋のような使い捨て容器を混合作業の前に完全に密封しておけば、混合作業の後、流体内容物を回収した後、ポンプ送り又は混合素子と容器をふくむ組立体全体をそのまま廃棄することができる。このことは、危険な流体の場合、その混合中も、混合後も、流体が周囲環境に露呈される危険性を少なくし、又、流体がポンプ送り又は混合作業の前又は作業中に汚染されるのを防護するのに役立つ。
【００６５】
本発明のシステム１０のこの第１実施形態の、流体Ｆをポンプ送りするのに特に適合された変型バージョンが、図２に示されている。このバージョンでは、容器１６は、少くとも１つの流体入口４４と、少なくとも１つの出口４６を有する。ポンプ送り又は混合素子１４は、流体Ｆを入口４４から出口４６を圧送する（動作矢印参照）ことによって所望のポンプ送り作用を提供する働きをする回転インペラ３６を担持したものとすることが好ましい。モータ４２又は他の原動デバイスの回転速度を増減することによって、又は、ポンプ送り又は混合素子１４、インペラブレード３６のサイズ、形状又はスタイルを調節することによって、又は、全体的に異なる設計のものと差し替えることによって、精密な度合のポンプ送り作用を提供することができる。
【００６６】
図２に示された実施例のもう１つの改変は、超伝導素子２０に所要の冷却を施すために、液体寒剤を保持したクライオスタットを冷却源とするのに代えて、閉サイクル冷凍機４８を用いることである。冷凍機４８は、超伝導素子２０を収容したハウジング１８（上述したクライオスタットの外側壁１８の均等物であってよい）の外部に配置することができる。第１実施形態の場合と同様に、ハウジング１８によってチャンバー２５が画定される。チャンバー２５は、やはり、超伝導素子２０からハウジング１８への熱伝達を最少限にするために、真空にするか、断熱材を充填するすることが好ましい。ただし、ハウジング１８内には冷却源２４が収容されていないので、ハウジング１８は、一般に定義されるようないわゆる「クライオスタット」ではない。しかしながら、（１）冷却源４８がハウジング１８から、従って容器１６、ポンプ送り又は混合素子１４及び流体Ｆから離隔して配置されており、（２）ハウジング１８が、超伝導素子２０と容器１６を離隔させ、熱的に隔絶するチャンバー２５を画定するので、望ましい二重の熱的離隔が可能であり、それに伴う利点が得られる。更に別の変型構成として、冷凍機４８を主冷却源として使用し、停電や機械的な故障が生じた場合に副冷却源即ち「バックアップ」冷却源として機能する極低温チャンバー（図示せず）を設けることもできる。
【００６７】
本発明のシステム１０の多くの重要な側面のうちの更に別の一面によれば、容器１６の壁を貫通して延長する混合ロッド又はその他の機械的攪拌機が存在しないので、ポンプ送り又は混合素子１４を図３に示されるように偏心位置に設置することをも可能にする。即ち、図３の変型実施例では、超伝導素子２０、ポンプ送り又は混合素子１４及び駆動磁石４０を容器１６の垂直中心軸線から偏倚した位置で軸方向に整列させる。この方式を用いることの１つの特別な利点は、容器１６をもその中心軸線の周りに回転させるのと併行してポンプ送り又は混合素子１４を非常に遅い速度で回転させることができることである。それによって、剪断応力に敏感な流体に使用するのに特に有利な、緩やかで、しかも全体に亘っての完全な混合が得られる。もちろん、この構成は、容器１６が、図２に示されるように完全に密封され、入口４４と出口４６を備えている場合でも、周囲環境に開放している場合でも、用いることができる。図３は、例示の目的で、外側壁１８を有し、壁２８によって画定された冷却チャンバー２６を有する図１に示された実施形態のクライオスタット１２を示しているが、図３の構成には、図２の第２実施形態のハウジング１８と閉サイクル冷凍機４８を「クライオスタット」の一部として使用することも可能である。
【００６８】
第１実施形態に使用するためのものとして説明されたタイプのポンプ送り又は混合素子１４を用いる場合、ポンプ送り又は混合素子が容器１６の側壁に接触するのを確実に回避するために必要なポンプ送り又は混合素子の安定度がある種の用例では重要な関心事になることが、実験を通して判明した。かくして、ポンプ送り又は混合素子１４を極めて高い安定度でもって回転させ、有害な接触を完全に回避するために、図４ａ及び４ｂの変型実施例では、第２永久磁石３８と駆動磁石４０の各々に少くとも２対の、好ましくは４対の互いに協同するサブ磁石５０ａ，５０ｂを設ける。図４ａ及び４ｂに示されるように、これらのサブ磁石５０ａと５０ｂは、互いに反対の極性を有しており、それによって、互いに引きつけ合い、浮上するポンプ送り又は混合素子１４が側方へ実質的に変位するのを防止する働きをする。ただし、この吸着力は、第１永久磁石３２と冷却されたときの超伝導素子２０との間に創生されるばねに似た吸着力と反撥力とが組み合わさった浮上／ピン止め力によって釣り合わされる。それによって、ポンプ送り又は混合素子１４が容器１６の頂壁（それが存在する場合）と接触する可能性を回避することができる。全体として、ポンプ送り又は混合素子１４は、この構成を用いた場合、格別に安定した回転をすることができ、それによって、回転するポンプ送り又は混合素子１４が、詳述すれば、第１及び第２永久磁石３２，３８又はインペラ３６のブレードが容器１６の底壁又は側壁に密に近接する位置にまで変位したとすれば生じるであろう望ましくない摩擦熱や剪断応力を防止する更なる防護を提供する。
【００６９】
当業者には明らかなように、浮上力及び駆動力が、容器の頂壁及び底壁からではなく、容器の他の区域から得られるようにシステム１０の構成部品を構成し直すすることができる。例えば、図４ｃに示されるように、超伝導素子２０を収容するためのクライオスタット１２又は他のハウジングを容器１６の１側壁に隣接させて配置するとともに、駆動磁石４０を容器１６の反対側の側壁に隣接させて配置する。その場合、ポンプ送り又は混合素子１４は、横にして回転させることができ、テーブルＴなどの別個の安定した支持構造体によって支持することができる。容器１６は、密封されたものとして示されているが、ここに開示されたどのタイプの容器でも、真直ぐな、又は、Ｌ字形のパイプでさえも、図４に示される委の構成に用いることができることは明らかであろう。
【００７０】
図１又は図２の実施形態においても、又はここに開示された他の実施形態においても、ポンプ送り又は混合素子１４を浮上させるのを助成するために、周囲流体Ｆより軽い物質を収容するための少なくとも１つの、好ましくは複数のチャンバー６０を設ける。チャンバー６０は、ポンプ送り又は混合素子１４の各磁石３２，３８に隣接させて設けることができ、更に、必要ならば、軸３４の周りにも設けることができる。流体Ｆが水である場合、又は水の比重と同様の比重を有する場合、この好ましい実施形態では、チャンバー６０に入れる物質は、例えば空気とすることができる。しかしながら、流体Ｆが、グリセリンに近い比重を有する流体のような、より粘度の高い流体である場合は、チャンバー６０に入れる流体として、水などのより軽い流体、あるいはより軽いガス、又はそれらの組合せを用いることができる。かくして、これらのチャンバー６０は、ポンプ送り又は混合素子１４を流体Ｆ内に「浮揚」するのを助成することによって浮上させるのを助成する働きをする。もちろん、超伝導素子２０によって創生される「ピン止め」力と、第２永久磁石３８と駆動磁石４０の間に創生される浮上及び整列力（ポンプ送り又は混合素子を浮上させる力と軸方向に整列させる力）も、ポンプ送り又は混合素子１４をその回転中適正位置に保持するのを助成する働きをする。ポンプ送り又は混合素子１４がディスク又はパンケーキ形の第１及び第２永久磁石３２，３８と円筒形の軸３４から成るものである場合、環状のチャンバー６０を用いることができる。流体又はガスを充填したチャンバーの代わりに、浮上助成機能を果たすものとして他の浮揚性材料を用いることも可能である。
【００７１】
先に述べたように、本発明のシステム１０の多くの利点のうちの１つは、ポンプ送り又は混合素子１４が流体Ｆ内で浮上し、回転させるための混合又は撹拌ロッドを必要としないので、容器１６を外部の周囲環境から完全に密封することができることである。従って、ポンプ送り又は混合素子１４と容器１６を比較的安価な使い捨て可能材料で形成することによって、混合が完了し、流体Ｆが回収された後、ポンプ送り又は混合素子と容器を両方共そのまま廃棄することができる。もちろん、もちろん、そのような材料は、ポンプ送り又は混合作業が完了した後洗浄又は滅菌する必要がないようにするために、流体をポンプ送りするための容器１６（図２）を形成するのにも、あるいは、流体を混合するための頂部が開放した容器を形成するのにも、用いることができる。
【００７２】
又、図示のポンプ送り又は混合素子１４は、好ましい実施形態の一例にすぎず、他のいろいろな構成が可能であることを理解されたい。例えば、平滑壁の、ディスク形ポンプ送り又は混合素子は、単に回転するだけでそれ自体がある程度の緩やかな混合作用を創生するので、インペラブレードは必ずしも必要とされない。１つ又は複数のブレードを設ける場合は、特に容器１６の高さが比較的低い場合、軸３４の長さを短くすることができるように、あるいは軸３４をなくすことができるように、ブレードをディスク形の第１永久磁石３２の周りに円周方向に取り付けることもできる。又、ブレード付きインペラ３６に代えて、他の構造物を使用することも可能である。例えば、多少とも効率的な回転をするように、それに伴って、回転されたときポンプ送り又は混合作用を高めるように設計されたベーン又はそれに類する部材を有するディスク形ホイールを使用することができる。容器１６の深さ、及び軸３４が設けられている場合、軸３４の長さを必要に応じて増減することもできる。上述したどの実施形態においても、ポンプ送り又は混合素子を構成するすべての構成部品には、汚染又は腐食の可能性を少なくするとともに、洗浄を必要とする場合、洗浄を容易にするために、テフロン（登録商標）又はその他の不活性物質を被覆することができる。
【００７３】
もちろん、本発明のシステムは、実験室設備で実験及び研究に用いられる小バッチの溶液や流体懸濁材剤のポンプ送り又は混合に使用する用途の他に、大きいバッチで医薬品の製造に用いられる工業的又は商業的ポンプ送り又は混合作業に適用できるようにシステムの構成部品を容易にスケールアップ（大型化）することができる。ポンプ送り又は混合素子の安定した、信頼性の高い浮上は、図に例示の目的で示されたものよりはるかに大きい容量のシステムでも容易に達成することができ、従って、本発明の構成は、加工中、緩やかで、しかも全体に亘って完全な混合処理を必要とする医薬品や、その他の任意の溶液又は懸濁材剤の商業的生産に特に好適である。
【００７４】
今日までの実験によって、上述した本発明のシステム１０の有効性が実証された。これらの実験を実施するのに用いられたシステム１０のセットアップは、図１に示されるように、軸方向に整列した上側磁石と下側磁石と、垂直に延長した支持軸に取り付けられたインペラを有するポンプ送り又は混合素子を備えたものであった。メルトテクスチャー加工されたＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７＋ｘの直径３０ｍｍ、厚さ２５ｍｍの円筒形ペレットを超伝導素子として使用し、図１に示されたものに類似した構成のクライオスタット内に設置した。このクライオスタットは、約１リットルの液体窒素を充填された冷却チャンバーを有するものであった。０．４テスラの表面磁界強度を有するＮｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石を下側の第１永久磁石として用いた。
【００７５】
このセットアップを用いた場合、比較的温かい流体を充填された容器内でポンプ送り又は混合素子をクライオスタットの上面の上方に極めて安定した望ましい態様で浮上させることが可能であることが実験によって実証された。最大７ｍｍもの浮上離隔距離が達成され、しかも、その浮上は、寒剤として僅か１リットルの液体窒素を用いて最高５時間もの間安定していた。このセットアップを用いた最初の実験では、低粘度のモデル流体として水を用いた。ポンプ送り又は混合素子の回転速度としては、最高６００ｒｐｍの回転速度が得られた。この回転速度の上限は、この実験で駆動磁石を回転させるのに用いられたモータの容量によってのみ制限された。どの回転速度においても、ポンプ送り又は混合素子の脱結合や不安定作動はみられなかった。高粘度のモデル流体であるグリセリンの場合は、ポンプ送り又は混合素子の何らかの脱結合が観察されるまでに６０ｒｐｍの最高回転速度が得られた。本発明のシステムを用いて得られる混合能力を更に実証するために、ＳＥＰＨＡＤＥＸパウダー（直径５０〜１５０ミクロンの乾燥ビード）を水を充填した容器の底部に堆積させ、浮上ポンプ送り又は混合素子を回転させた。ほぼ５分間の混合の後均一な懸濁液が得られた。
【００７６】
図１〜４に示された上述のシステム１０は、静止超伝導素子２０と、「浮上」磁石に加えて、容器の、例えば超伝導素子のある側とは反対側の端部に配置された駆動機構に結合するための１つ又は複数の別個の被駆動磁石を含むポンプ送り又は混合素子１４の使用に依拠しているが、ポンプ送り又は混合システムの他の実施形態として、浮上のためだけでなく、同時に駆動トルクを伝達するためにも用いられる磁石を含む浮上回転ポンプ送り又は混合素子を備えたものとすることもできる。一実施形態として、この駆動トルクは、ポンプ送り又は混合素子を回転する超伝導素子に結合するピン止め力によて供給される構成とすることができる。この場合、回転する超伝導素子は、ポンプ送り又は混合素子を、たとえ両者の間に物理的接触を設定しなくても、浮上させ、かつ、回転させる。
【００７７】
より具体的に説明すれば、図５に示される本発明のこの第２実施形態によれば、ポンプ送り又は混合システム１００は、２つの別個の構成部品、即ち、比較的薄い、ディスク形超伝導素子１０６を囲繞してチャンバー１０８を画定する外側壁１０４を含む第１構成部品１０２ａと、冷却源１１０を含む第２構成部品１０２ｂとで構成することができるクライオスタット１０２を含む。外側壁１０４は、非磁性ステンレス鋼等の非磁性材料で製造することが好ましいが、システム１００の作動に干渉することがなく、熱伝導率が比較的低いものである限り、他の材料の使用も、可能である。超伝導素子１０６を囲繞するチャンバー１０８は、超伝導素子を壁１０４から熱的に隔絶し離隔させるために上述したように真空にするか、断熱処理を施すことができる。ただし、この実施形態では、以下に述べるように、ポンプ送り又は混合すべき流体が温度敏感流体でない場合は、チャンバー１０８をそっくり省除することができる。
【００７８】
チャンバー１０８を拔気する場合、真空源に接続するための弁１１２を外側壁１０４に設けることができる。又、残留ガスを吸収し、所望の拔気圧が維持されるようにするためのゲッター１１４（例えば、活性炭素のインサート等）を、随意選択として、チャンバー１０８内に挿入することができる。上述した各実施形態の場合と同様に、拔気圧は、ほぼ１０−３トル又はそれ以上とすることが好ましいが、特定の応用例に応じて変更することができる。
【００７９】
超伝導素子１０６は、チャンバー１０８内にクライオスタット１０２の第１部分１０２ａの外側壁１０４とは独立して支持される。その支持は、壁１０４によって囲われ、細長い熱的リンク１１８の一端に支持されたプラットホーム１１６によって与えられる。熱的リンク１１８は、高い熱伝導率（例えば、５０ワット／ケルビン又はそれ以上）を有する金属又はその他の材料で形成することが好ましい。超伝導素子１０６に所要の冷却を与えるために、熱的リンク１１８の他端を、先に述べたように、クライオスタット１０２の第２部分１０２ｂの一部を構成する冷却源１１０に接触するように位置づけする。（ここで、クライオスタットとは、超伝導素子を、それが単一のユニットであれ、複数の構成部片から成るものであれ、低温状態に維持することができる構造体、又は構造体の組み合わせのことをいう。）冷却源１１０は、窒素等の液体寒剤Ｃを収容したデュワー瓶のような頂部が開放した容器１１９として概略的に例示されているが、冷却源として、現場での冷却が完了した後磁石を超伝導素子の上方へ浮上させるのに必要な冷却を与えることができる閉サイクル冷凍機又はその他の任意のデバイスを用いることも可能である。クライオスタット１０２の第１部分１０２ａの壁１０４が図示のように液体寒剤Ｃに接触している場合、壁１０４の、ポンプ送り又は混合すべき流体Ｆを収容した容器１３２に隣接した部分への熱伝達は無視しうる程度であることを理解されたい。なぜなら、（１）壁１０４は、熱伝導率の低い薄い材料で形成することができ、（２）壁１０４の、容器１３２に隣接した部分は、室温の周囲環境によって囲繞されているからである。
【００８０】
超伝導素子１０６を回転させることができるようにするために、１つ又は複数の環状のローラ軸受１２２から成るローラ軸受組立体１２０によって、チャンバー１０８を画定する壁１０４を含む、クライオスタット１０２の第１部分１０２ａを支持する。図５から分かるように、これらのローラ軸受１２２は、超伝導素子１０６を収容したクライオスタット１０２の第１部分１０２ａを回転軸線の周りに回転させる。軸受１２２を支持するための軸受ハウジング１２４又はそれに類する構造体は、近接する安定した支持構造体１２６に固定される。図示の実施形態では、原動デバイスは、モータ１３１の軸１３０にキー止め又は取り付けられたプーリ１２９から回転運動をクライオスタット１０２の第１部分１０２ａに伝達する働きをする無端ベルト１２８を含む。モータ１３１は、可変速、可逆電気モータであってよいが、超伝導素子１０６を、特に、超伝導素子１０６を収容しているクライオスタットの第１部分１０２ａを回転させるのに必要な回転運動を奏せする他のタイプのモータを使用することも可能である。
【００８１】
混合すべき流体Ｆを収容した容器１３２（以下に述べるように、流体を搬送するための遠心ポンプ送りヘッドの形とすることもできる）は、回転超伝導素子１０６に近接させて、好ましくは、ポンプ送り又は混合素子１３４によって創生される磁界に干渉しない材料で形成された安定した支持表面Ｔ上に配置される。先に述べたように、容器１３２は、任意の形状の剛性容器（頂部が開放した容器、入口と出口を有し密閉された容器、パイプのような中空円筒形容器等）、又は可撓性のプラスチック袋、又は剛性のインサートを有する可撓袋、又は剛性の又は半剛性の容器内に挿入された可撓袋などであってよい。唯一の要件は、容器１３２は、ポンプ送り又は混合すべき流体Ｆ（又はガス）を少なくとも一時的に収容することができることである。
【００８２】
この実施形態において望ましいポンプ送り又は混合作用を創出するために、ポンプ送り又は混合素子１３４が、容器１３２内に配置され、超伝導素子１０６によって浮上されるとともに回転されるようになされている。詳述すれば、クライオスタット１０２の、超伝導素子１０６を収容した第１部分１０２ａが、無端ベルト１２８によって伝達される回転運動の結果として回転される。この回転が、容器１３２内のポンプ送り又は混合素子１３４を回転させ、容器１３２内に保持されている流体Ｆをポンプ送り又は混合する。チャンバー１０４が真空にされているか、又は断熱処理されている場合、浮上力を提供する低い温度の超伝導素子１０６と、容器１３２、従って流体Ｆとの間に所望の熱的離隔が設定された状態で、ポンプ送り又は混合素子１３４が安定した、信頼しうる態様で回転される。ポンプ送り又は混合素子１３４は、複数の混合ブレードＢ（図６ａ及び６ｂ参照）、ベーンＶ（図６ａ，６ｂには示されていない。図７参照）、又はインペラを形成する構造体を備えたものとすることができる。ただし、血液やその他のタイプの細胞懸濁液のような特に繊細な流体を扱う場合は、望ましい混合作用を得るために図５に示されるようなブレード等のない薄型のディスク形ポンプ送り又は混合素子１３４を用いることができる。
【００８３】
図６ａと６ｂを合わせみることによって分かるように、ポンプ送り又は混合素子１３４は、少くとも２つの永久磁石１３５ａ，１３５ｂを備え、２つ以上の永久磁石（図２０参照）を備えることができる。これらの磁石１３５ａ，１３５ｂは、ポンプ送り又は混合素子１３４を超伝導素子１０６の上方へ浮上させる働きをするのみならず、回転運動をポンプ送り又は混合素子１３４に伝達する働きをもする。当業者には明らかなように、回転運動を効率的に伝達するためには、磁石１３５ａ，１３５ｂによって創生される磁界は、超伝導素子１０６の回転軸線に対して軸非対称とすべきである。一実施例では、磁石１３５ａ，１３５ｂは、ディスク形であり、垂直軸線に沿って分極されている。（図６ｂは、１対の超伝導素子１０６ａ，１０６ｂの上方に浮上した交互極性（Ｎ極とＳ極）の永久磁石１３５ａ，１３５ｂを示し、極性の方向と軸線は動作矢印で示されている。）これらの磁石１３５ａ，１３５ｂは、永久磁性を示すいろいろな周知の材料、例えば、ネオジム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）、サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）、アルミニウムとニッケルとコバルトの化合物（アルニコ）、セラミック、又はそれらの混合物で製造することができる。磁石１３５ａと１３５ｂとは、例えばプラスチック又は不活性の非腐蝕性金属のような不活性マトリックス材Ｍによって連結することができる。あるいは別法として、磁石１３５ａ，１３５ｂは、マトリックス材Ｍの別々の部材内に埋設してもよく、あるいは、単一の部材（図示せず）内に埋設してもよい。又、先に述べたように、ポンプ送り又は混合素子１３４には、そのポンプ送り又は混合作用の度合いを高めるために、随意選択として、１つ又は複数のブレードＢ、ベーン又はそれに類する構造物を担持させることができる。
【００８４】
更に別の変型例として、クライオスタット１０２の、冷却源（液体寒剤容器（頂部が開放したもの、又は密封され、入口及び出口ポートを備えたもの）又は冷凍機（好ましくは、後述するように「クライオクーラー」））を含む第２部分１０２ｂは、クライオスタットの第１部分１０２ａに固定的に取り付け、両者が一緒に回転するようにすることができる（図５の開放した冷却容器１１９の頂部に示された点線、及び後述する図２０−２１の実施形態を参照）。この回転運動は、先に述べたように、無端ベルトとモータの組み合わせによって与えることができるが、別法として、クライオスタット１０２の、冷却源を含む第２部分１０２ｂと、モータ又はそれに類する原動デバイス（図示せず）から延長した、又は、それに結合されたインライン軸との直接連結によって与えることもできる。
【００８５】
先に略称したように、システム１００のこの実施形態は、低温（例えば極低温）の又は非温度敏感性流体をポンプ送り又は混合するためであれば、拔気、断熱処理又は他の何らなかの方法により超伝導素子１０６を周囲環境から熱的に離隔させる必要なしに用いることができる。その場合、超伝導素子１０６を囲繞する壁１０４又はチャンバー１０８は、特に必要としない。なぜなら、超伝導素子１０６を容器１３２を支持する構造体（例えば、テーブル、スタンドなど）から熱的に離隔させる必要がないからである。そのような変型例の場合でも、ポンプ送り又は混合素子１３４の安定した信頼しうる浮上を達成することができる。
【００８６】
以上の説明から分かるように、流体を混合するのではなくポンプ送りする構成の場合にも、図５に示されたのと同じ駆動機構及びクライオスタットを用いることができる。遠心ポンプ送りヘッド１５０の形とした容器１３２の一バージョンが、図７に示されている。このポンプ送りヘッド１５０は、入口１５４と出口１５６（もちろん、非遠心ポンプ送りヘッドの場合のように入口と出口を逆にすることもできる（図２参照））。チャンバー１５０は、浮上ポンプ送り又は混合素子１５８（図に示されるように複数のベーンＶを備えていてもよく、あるいは複数のブレード（図示せず）を担持するものであってもよい）を収容している。ポンプ送り又は混合素子１５８には、互いに異なる極性を有する少くとも２つの永久磁石１６０ａ，１６０ｂが埋設又は何らかの態様で設けられる。ポンプ送り又は混合素子１５８は、ポンプ送り又は混合作用を促進するために任意所望の形状を有する不活性マトリックス材Ｍを有するものとすることができる。先に述べたように、これらの磁石１６０ａ，１６０ｂは、それに近接する回転超伝導素子１０６にによって浮上力と回転トルクの両方を付与される。
【００８７】
浮上ポンプ送り又は混合素子１５８に対する回転駆動力を、容器兼ポンプ送りヘッド１５０の、ポンプ送り又は混合素子が浮上力を受ける側と同じ側から与えることの１つの利点は、流体入口１５４（入口と出口の位置が逆にされる構成の場合は、出口１５６）を、ポンプ送り又は混合作用に干渉することなく、容器兼ポンプ送りヘッド１５０の反対側のどの部位にでも、所望ならば中心位置にでも配置することができることである。又、容器兼ポンプ送りヘッド１５０のこの反対側は、回転動作に干渉することなく、又、ポンプ送り又は混合素子１３４，１５８の設計変更を必要とすることもなく、図に示されるように切頭円錐形とすることができ、あるいは、何らかの態様で外方へ突出させることができる。
【００８８】
先に略述したように、ある種の用例においては容器１３２の開口が中くらいのサイズのポンプ送り又は混合素子１３４でさえも流体Ｆ内へ挿入するのに小さすぎる場合がある。そのような場合、この特定の要件を充足するポンプ送り又は混合素子１３４の変型バージョンが図８ａ〜８ｃに示されている。第１変型バージョンでは、ポンプ送り又は混合素子１３４ａは、両端又はその近くに浮上／被駆動磁石１３５ａ，１３５ｂの１つを担持した不活性マトリックス材Ｍで形成された細いロッドの形とされる。このポンプ送り又は混合素子１３４ａは、直立姿勢に起立させて容易に容器の開口に挿入することができる。ポンプ送り又は混合素子１３４ａは、容器内に挿入されて容器の底壁の下の回転超伝導素子１０６に係合する位置におかれると、浮上されるとともに回転せしめられ、容器内の流体Ｆをポンプ送り又は混合する働きをする。狭い開口を通しての挿入を更に容易にするために、マトリックス材Ｍを、エラストマー材、又は、自由に撓曲又は屈曲させることができる材料とすることもできる。
【００８９】
狭い開口を有する容器に使用するためのポンプ送り又は混合素子１３４ｂの第２変型バージョンは、図８ｂに示されている。このポンプ送り又は混合素子１３４ｂは、マトリックス材Ｍで形成された第１及び第２細長ロッド１８０と、各々のロッドの両端に担持された浮上／被駆動磁石１３５ａ，１３５ｂから成り、各異なるロッドに同じ極性を有する少なくとも２つの磁石が保持される。一実施例においては、２つのロッド１８０は、それらの中心においてピン止めされ（図８ｂの連結ピン１８２参照）、ハサミ状に折り畳むことができる。従って、図８ｃから分かるように、ポンプ送り又は混合素子１３４ｂは、容器１３２の開口を通すことができるように薄型位置へ折り畳むことができる。ポンプ送り又は混合素子１３４ｂの２つのロッド１８０は、容器内に挿入されて容器の底壁の下に位置づけされた、適正に現場冷却された超伝導素子１０６に係合する位置におかれると、拡げられる。同じ極性を有する磁石１３５ａ又は１３５ｂは互いに近接した位置におかれるので、ポンプ送り又は混合素子１３４ｂが回転すると、２つのロッド１８０のそれぞれの端部は互いに反撥し合う。それによって、２つのロッドは、容器１３２内では整列した（重なり合う）位置をとるのを阻止される。２つの別個のロッド１８０をピン止めしてポンプ送り又は混合素子１３４ｂを構成する方法に代えて、ロッド１８０を可撓性材料で十字の形の一体に成形してもよい。その場合、ポンプ送り又は混合素子１３４ｂの十字形のロッド１８０は、撓曲させて狭い開口を通すことができ、開口を通された後は、超伝導素子１０６の上方に浮上するための所望の形態（この例では十字形）に弾発的に戻る。
【００９０】
本発明の更に別の側面によれば、ポンプ送り又は混合システム２００の第３実施形態が提供される。図９、９ａ、９ｂ及び１０に示されるこの第３実施形態においては、ポンプ送り又は混合素子２０４を浮上させ、回転駆動するための力は、流体容器２０２（図では頂部開放容器として示されているが、上述したように、密閉容器、ポンプ送りチャンバー又はヘッド、可撓袋、パイプ等であってもよい）の同じ側から供給される。このシステム２００では、ポンプ送り又は混合素子２０４は、２つの磁気サブシステム、即ち、ポンプ送り又は混合素子２０４を浮上させる働きをする、好ましくはリングの形とした第１永久磁石（浮上磁石）２０６を含む第１磁気サブシステムと、ポンプ送り又は混合素子２０４に駆動トルクを伝達するために好ましくはリング形の第１磁石２０６の内側に配置された少くとも２つの交互極性の被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂ（図９ａ及び９ｂ参照）を含む第２磁気サブシステムから成る。
【００９１】
図９は、リング形永久磁石２０６又は磁石のアレー（図示せず）がポンプ送り又は混合素子２０４に対して浮上力を与える構成としたシステム２００全体を示す。リング形永久磁石２０６の分極は、図９ｂに長い垂直矢印で示されるように垂直方向である。被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂは、ディスク形であり、磁気結合器を構成し、浮上するポンプ送り又は混合素子２０４に回転駆動トルクを伝達する反対極性即ち交互極性（図９ｂに短い動作矢印で示されている）を有する。浮上磁石２０６と被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂは、それらをプラスチック等の軽い不活性マトリックス材Ｍ内に埋設するか、取り付けることによって単一の剛性構造体として一体化することが好ましい。
【００９２】
このリング形の浮上磁石２０６に対応させるために、この実施形態に用いるための超伝導素子２１０は、環状とされる。超伝導素子２１０は、高温超伝導材（ＹＢＣＯ等）の単一部片で形成することもでき、あるいは、複数の構成部品又はセグメントで構成することもできる。超伝導素子２１０は、ある磁界の存在下で、それと同じ磁界を創生するリング形永久磁石２０６と整列した状態で転移温度にまで冷却されると、ポンプ送り又は混合素子２０４を極めて安定した信頼しうる態様で容器２０２内で浮上させるばねのような反撥／吸着（反撥力と吸着力とが組み合わさった）浮上／ピン止め力を提供する。図９では、容器２０２は、このシステム２００に使用するために設計された特別なクライオスタット２２０の外側表面上に支持されるものとして示されているが、容器２０２は、超伝導素子２１０を該容器内に保持されているポンプ送り又は混合素子２０４に所望の浮上を誘導するのに十分に近接したい値に配置することができる限り、例えばテーブル（図示せず）のような任意の安定した支持構造体上に支持することも、本発明の基本的な教示の範囲内である。
【００９３】
上述した各実施形態におけるのと同様に、ポンプ送り又は混合素子２０４に回転運動を付与するために原動デバイスが用いられる。原動デバイスは、環状の超伝導素子２１０に近接してそれと同心関係に配置することが好ましい。この第３実施形態のシステム２００に用いるための原動デバイスの１例は、ポンプ送り又は混合素子２０４の被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂに対応し、磁気結合を設定するようにそれらの被駆動磁石と反対の極性を有する駆動磁石２１２ａ，２１２ｂを含むものである（図９ｂ参照）。駆動磁石２１２ａ，２１２ｂは、原動デバイスの一部を構成する軸２１４に結合することが好ましい。駆動磁石２１２ａ，２１２ｂは、軸２１４に直接取り付けてもよいが、図９に示されるようにマトリックス材Ｍ（図９には参照番号を付されていないが、図９ｂを参照されたい）に埋設又は取り付けてもよい。駆動磁石２１２ａ，２１２ｂを、例えば環状超伝導素子２１０の開口又は孔２１９内に挿入することによりポンプ送り又は混合素子２０４に近接して配置し、原動デバイスの一部を構成するモータ２１６を用いて軸２１４を回転させることによって、浮上するポンプ送り又は混合素子２０４を浮上と併行して同時に回転させることができる。ポンプ送り又は混合素子２０４には、そのリング形浮上磁石（第１永久磁石）２０６（又は、ポンプ送り又は混合素子２０４の周縁を構成するマトリックス材Ｍ）に固定した１つ又は複数のブレードＢを設けることができるが、所望の混合作用を得るために単に平滑な（ブレードのない）薄型ポンプ送り又は混合素子（図５参照）を用いることも、本発明の範囲内である。
【００９４】
図９及び１０に示され、先に略述したように、リング形浮上磁石２０６と別個の被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂから成るポンプ送り又は混合素子２０４を含むポンプ送り又は混合システム２００は、信頼性の高い、安定した回転／浮上が得られることを保証するために特別なクライオスタット２２０を用いることができる。図９の断面図に明示されているように、クライオスタット２２０は、超伝導素子２１０に所要の冷却を間接的に与えるための冷却源２２１を含む。冷却源２２１は、後述するように、特別クライオスタット２２０の別個の部分に支持され、収容されている。図示の実施形態では、冷却源２２１（図９では、必ずしも一定の縮尺率で示されていない）は、二重壁のデュワー瓶のような容器２２２を含み、容器２２２内に液体寒剤Ｃ（窒素）を収容した第１チャンバー２２４が懸架されている。第１チャンバー２２４の周りに画定される第２チャンバー２２３は、通常は室温である周囲環境への熱伝達を最少限にするために拔気又は断熱処理することが好ましい。懸架されたチャンバー２２４に特定の選択された液体寒剤Ｃを充填するためと、排気ガスを逃がすためのポート２２６も、設けられている。上述した第１及び第２実施形態の場合と同様に、冷却源２２１は、上述した構成ではなく、閉サイクル冷凍機（図示せず）の形を取ることもでき、その場合は、二重壁容器２２２をシステム２００から完全に省除することができる。
【００９５】
冷却源（図示の実施形態では、容器２２２）と、リング形超伝導素子２１０を支持するためにクライオスタット２２０内に懸架されたリング形プラットホーム２３０との間に熱的リンク２２８が設けられる。プラットホーム２３０の使用は、超伝導素子２１０の温度を転移温度以下に（ＹＢＣＯのような「高温」超伝導材の場合は、８７〜９３°Ｋの範囲が好ましい）維持するために望ましいが、熱的リンク２２８を直接超伝導素子２１０にまで延長させることも可能であるから、プラットホーム２３０の使用は、本発明にとって決定的に重要なものではなく、特別クライオスタット２２０の一部として必須の要件ではない。熱的リンク２２８は、銅、真鍮、又は比較的高い熱伝導率を有する他の任意の材料の中実ロッドとすることができるが、中実ロッドとはせず、特に、窒素のような、自由に流動することができる液体寒剤Ｃが冷却源２２１として用いられる場合は、熱的リンク２２８に開放チャンネル２３２を形成することも可能である。このチャンネル２３２は、懸架チャンバー２２４からの寒剤Ｃを直接プラットホーム２３０へ到達させることができる。もちろん、寒剤Ｃとの直接接触は、超伝導素子２１０に対してより能率的で効率的な冷却を与えることができるが、必ずしも必要ではない。
【００９６】
超伝導素子２１０を支持し、熱伝導によって所望の冷却を与えるリング形プラットホーム２３０は、銅、真鍮、アルミニウム、又は比較的高い熱伝導率を有する他の任意の材料で製造することができる。プラットホーム２３０は、図に示されるように、中実リングの形とすることができるが、中空リング（例えば、円形又は楕円形のトーラス（円環体）、図示せず）とすることもできる。これによって液体寒剤Ｃがリング形のプラットホーム２３０の周りを完全に囲繞して流れることができ、冷却を超伝導素子２１０に伝達する効率を一層増大させることができる。いずれにしても、プラットホーム２３０を用いる場合は、超伝導素子２１０の対応する表面に対して完全な接触が得られるように配慮すべきである。なぜなら、均一な冷却は、所望の円滑で、均一で、信頼しうる浮上を達成するのを助成するからである。
【００９７】
システム２００によってポンプ送り又は混合すべき流体が温度敏感性流体である場合、容器２０２への熱伝達を少なくするために、プラットホーム２３０及び環状の超伝導素子２１０を囲繞するリング形の壁又は囲い２３４によって第１チャンバー２３５を画定する。更に、円筒形の壁又は囲い２３６によって熱的リンク２３２を囲繞し、第２チャンバー２３７を画定することができる。これらの第１及び第２チャンバー２３５，２３７、周囲環境と、それらのチャンバー内に保持されている素子との間の熱伝達を最少限にするために拔気又は断熱処理することが好ましい。好ましい実施形態では、各囲い２３４，２３６は、非磁性ステンレス鋼で形成されるが、ポンプ送り又は混合素子２０４の浮上に干渉しない限り、他の材料の使用も可能である。上述した第２実施形態の場合と同様に、第３実施形態のシステム２００も、極低温流体又は非温度敏感性流体をポンプ送り又は混合するのに用いることも可能であり、その場合は、囲い２３４，２３６を拔気又は断熱処理する必要はなく、上述した特別のクライオスタット２２０を使用する必要すらない。
【００９８】
囲い２３４，２３６によって画定されるチャンバー２３５，２３７と、チャンバー２２３の３つのチャンバーを、すべて、互いに連通させて一体的な真空空間（図示せず）を形成する構成とすることができる。この構成は、例えば、それらの３つのチャンバーのうちの１つに設けた弁（図示せず）を用いることによって３つのチャンバーのすべてを１回の操作で拔気することができるので、セットアップを容易にする。ただし、各チャンバー２２３，２３５，２３７の各々を別々に拔気することも、もちろん可能である。又、チャンバー２２３，２３５，２３７を拔気することに代えて、又は拔気に加えて、それらのチャンバーのうちの幾つかの、又は、すべてのチャンバーに適当な断熱材（図示せず）を充填してもよい。
【００９９】
又、この実施形態においてポンプ送り又は混合素子２０４を回転させるために、駆動磁石２１２ａ，２１２ｂをポンプ送り又は混合素子２０４に密に近接させて配置することが望ましく、容器２０２の、超伝導素子２１０がある側と同じ側に配置することが好ましい。従って、特別クライオスタット２２０、より具体的には、壁又は囲い２３４に、室温の温度下にある駆動磁石２１２ａ，２１２ｂを担持した軸２１４の端部を導入することができる円筒形の孔又は開口部２４０を画定する。この構成の結果として、原動デバイスの一部である軸２１４は、超伝導素子２１０と同心関係となる。軸２１４は、又、浮上磁石２０６を超伝導素子２１０に整列させたとき、駆動磁石２１２ａ，２１２ｂが被駆動磁石２０８ａ，２０８ｂと整列するように位置づけされる。かくして、軸２１４及び駆動磁石２１２ａ，２１２ｂは、超伝導素子２１０に近接してそれと同心関係に位置づけされるにもかかわらず、容器２０２、流体Ｆ及びポンプ送り又は混合素子２０４と同様に室温に保持される。
【０１００】
図９のシステム２００と連携して使用するための遠心ポンプ送りヘッド２５０の一実施例が図１１に示されている。この遠心ポンプ送りヘッド２５０は、随意選択としての１つ又は複数のブレード又はベーンＶ（図１１の側面図では直立している）を担持した浮上ポンプ送り又は混合素子２５２と、流体入口２５４（浮上力と回転駆動力が容器２０２の同じ側から供給されるので、ポンプ送りヘッド２５０の一方の側の中心に配置することができる）と、流体出口２５６と、被駆動磁石２５８ａ，２５８ｂと、リング形の浮上磁石２６０を含む。
【０１０１】
図１２の断面図に示された本発明の更に別の実施形態においては、インライン式ポンプ送り又は混合システム３００は、容器をパイプ３０４の形とした場合のようにインライン用途に適合するようになされたポンプ送り又は混合素子３０２を含む。ポンプ送り又は混合素子３０２は、互いに間隔を置いて配置された第１及び第２浮上磁石３０５ａ，３０５ｂを含み、安定した浮上を達成するように、好ましくは第１及び第２浮上磁石３０５ａ，３０５ｂは、ポンプ送り又は混合素子３０２の両端に１つづつ配置される。浮上磁石３０５ａ，３０５ｂは、容器に対応する形状とすることが好ましく、従って、容器がパイプ３０４の形とされた場合は、浮上磁石は環状とすることを意味する。浮上磁石３０５ａ，３０５ｂは、ポンプ送り又は混合素子３０２の一部を構成する軸３０６に担持され、軸３０６には更に被駆動磁石３０８が担持される。被駆動磁石３０８は、この実施形態では容器として機能するパイプ３０４の形状に対応するように環状に配列された交互に異なる極性を有する複数のサブ磁石３０８ａ，３０８ｂ・・・３０８ｎ（図１２ｂ参照）で構成することができる。これらの３つの磁石３０５ａ，３０５ｂ及び３０８は、軸３０６に結合するプラスチック等の不活性マトリックス材Ｍに埋設又は取り付けることができる。ポンプ送り又は混合素子３０２の軸３０６には、１つ又は複数のブレードＢを担持させることもできる。
【０１０２】
この実施形態では、第１及び第２「クライオスタット」３１０ａ，３１０ｂが設けられる。図１２ａの断面図に明示されているように、第１「クライオスタット」３１０ａは、ポンプ送り又は混合素子３０２を浮上させるための環状の超伝導素子３１２ａの形とした超伝導体を含む。この環状超伝導素子３１２ａは、クライオスタット３１０ａによって画定されるチャンバー３１４ａ内に懸架される。チャンバー３１４ａは、パイプ３０４又はその中を通る流体Ｆに対する熱伝達を最少限にするために拔気又は断熱処理される。クライオスタット３１０ａは、パイプ３０４の外側表面に隣接した内側壁（図示せず）を含むものとすることができるが、そのような壁は、超伝導素子３１２ａを囲繞する真空又は断熱空間によって熱離隔が設定されることからして必ずしも必要ではない。超伝導素子３１２ａは、環状の支持プラットホーム３１６ａに結合することができ、プラットホーム３１６ａは、１つ又は複数の別個の冷却源３１８に熱的にリンクさせることができる。プラットホーム３１６ａと冷却源３１８とのこの連結（熱的リンク）は、図１２には図式的に示されているが、先の説明から分かるように、液体寒剤を保持した容器又は閉サイクル冷凍機を超伝導素子３１２ａに熱的にリンクする働きをするロッドを含むものとすることができる。第２「クライオスタット」３１０ｂも、詳細には示されていないが、上述した第１クライオスタット３１０ａと同様の又は同一の構造とすることができる。
【０１０３】
図１２ｂ及び１２ｃを参照して説明すると、パイプ３０４内のポンプ送り又は混合素子３０２を回転するための２つのことなる原動デバイスが示されている。図１２ｂの断面図に示された原動デバイスの第１のバージョン（変型例）は、パイプ３０４の外側表面に担持された機械的ボール又はローラ軸受のような軸受３２２に回転自在に支承された駆動磁石組立体即ち磁気駆動組立体３２０を含む。駆動磁石組立体３２０は、交互に異なる極性を有する複数の駆動磁石３２０ａ，３２０ｂ・・・３２０ｎを有する。ポンプ送り又は混合素子３０２の被駆動磁石３０８ａ，３０８ｂ・・・３０８ｎの場合と同様に、駆動磁石組立体３２０の駆動磁石３２０ａ，３２０ｂ・・・３２０ｎも、プラスチック等の不活性マトリックス材Ｍに埋設又は取り付けられている。原動デバイスの一部を構成する無端ベルト３２４が、駆動磁石組立体３２０と、モータＭ（好ましくは、上述したように可逆、可変速電気モータ）のスピンドル又は軸に担持されたプーリＷに摩擦係合する。
【０１０４】
この構成から明らかなように、ポンプ送り又は混合素子３０２は、浮上磁石３０５ａ，３０５ｂと、それに隣接しているが、パイプ３０４の外側表面から（又は、クライオスタット３１０ａ，３１０ｂの内側壁が設けられている場合は、その内側壁から）熱的に離隔された超伝導素子３１２ａ，３１２ｂとの相互作用により、パイプ３０４内で浮上せしめられる。次いで磁気駆動組立体３２０を回転させると、ポンプ送り又は混合素子３０２が、容器として機能するパイプ３０４内で回転せしめられ、所望のポンプ送り又は混合作用を発揮する。たとえ流体Ｆがポンプ送り又は混合素子３０２の周りを通って流動していても、ポンプ送り又は混合素子３０２は、その浮上磁石３０５ａ，３０５ｂに作用する超伝導素子３１２ａ，３１２ｂによって創生されるピン止め力の結果としてパイプ３０４内に所望の位置に保持される。
【０１０５】
原動デバイスの第２バージョンは、図１２ｂの断面図と同様の断面図である図１２ｃに示されている。この第２バージョンでは、磁気駆動組立体３２０と、無端ベルト３２４と、モータから成る駆動機構に代えて、パイプ３０４の周りに電界を創生することによってポンプ送り又は混合素子３０２に回転運動が与えられる。即ち、回転運動は、パイプ３０４の周りに巻線３２６を巻装し、それに例えば電源３２８又は他のＡＣ電流源から電流を供給することによって与えられる。ポンプ送り又は混合素子３０２は、交互極性を有する被駆動磁石３０８ａ，３０８ｂ・・・３０８ｎを担持しているので、巻線３２６によって創生される電界により回転される。
【０１０６】
インライン式ポンプ送り又は混合システム４００の更に他の実施形態が図１３に示されている。この実施形態のクライオスタット４０２は、基本的にパイプ４０３の流体流路内に直接配置され、パイプ内に環状の（又は上側と下側の）流体チャンネル４０４ａ，４０４ｂを画定する。クライオスタット４０２は、超伝導素子４１０を収容するためのチャンバー４０８を画定する外側壁４０６を有する。超伝導素子４１０は、環状形状とすることができ、その場合、チャンバー４０８も同様の形状とされる。チャンバー４０８は、超伝導素子４１０を外側壁４０６から熱的に離隔するために拔気又は断熱処理することができる。超伝導素子４１０は、別個の冷却源４１２に熱的にリンクされている。（図１３では、超伝導素子４１０も、冷却源４１２も図式的に示されている。）このクライオスタット４０２は、図９に示された第３実施形態に関連して上述したクライオスタット多くの点で類似しており、同様な、多少向きを変えただけの構成を用いている。
【０１０７】
超伝導素子４１０のための環状チャンバー４０８を形成する壁４０６は、室温の孔又は開口部４１４を画定し、開口部４１４内に原動デバイスの一部分、例えば少くとも２つの駆動磁石を担持した軸４１６の一端を挿入することができる。図１３に示された例では、原動デバイスは、３つの駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃを含むものとして示されており、そのうちの１つは、軸４１６の回転軸線と整列している。軸４１６の他端は、該軸を、従って駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃを回転させるモータに連結される。駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃは、軸４１６に直接結合してもよく、あるいは、不活性マトリックス材Ｍに埋設又は取り付けてもよい。
【０１０８】
ポンプ送り又は混合素子４２０は、クライオスタット４０２の外側壁４０６に近接してパイプ４０３内に配置される。ポンプ送り又は混合素子４２０は、超伝導素子４１０にサイズ及び形状において対応する浮上磁石４２２と、超伝導素子４１０の駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃに対応する被駆動磁石４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃを含む。浮上磁石４２２及び被駆動磁石４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃは、マトリックス材Ｍに取り付けられるか、マトリックス材Ｍ内に埋設される。マトリックス材Ｍは、所望のポンプ送り又は混合作用を発揮する１つ又は複数のブレードＢをも支持することができる。
【０１０９】
作動において、モータが軸４１６を回転させて回転運動を駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃに伝達する。これらの駆動磁石４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃと反対極性の被駆動磁石４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃとの間に磁気結合が形成される結果として、ポンプ送り又は混合素子４２０が流体Ｆ内で回転される。それと同時に、ポンプ送り又は混合素子４２０は、超伝導素子４１０と浮上磁石４２２との間にピン止め力が創生される結果として、流体Ｆ内に磁力によって懸架された状態に保持される。この作動は、第３実施形態に関連して上述したのと実質的に同じであるから、これ以上は説明しない。
【０１１０】
いろいろな随意選択としての改変が、ある種の状況下においては、ここに述べた本発明の各システムのセットアップ又は性能を高めることがあり、あるいは、それらのシステムを特定の用途、目的又はアプリケーションに適合させることができる。先に述べたように、ポンプ送り又は混合作用を受ける流体を保持するための使い捨て容器は、可撓袋の形とすることもできる。そのような可撓袋５００の一例が、ポンプ送り又は混合素子５０２を浮上させるための図５のシステム１００と連携するものとして図１４に示されている。袋５００は、使用のために販売する前に袋の中に流体Ｆ又はポンプ送り又は混合素子５０２（上述した幾つかのタイプのポンプ送り又は混合素子の１つ又はその均等物であってよい）を入れて密封しておいてもよく、あるいは、流体とポンプ送り又は混合素子を袋内へ導入し、後に袋から回収することができるようにする密封自在の（又は再密封自在の）開口を有するものとすることもできる。
【０１１１】
ポンプ送り又は混合素子５０２と、袋５００（恒久的に密封されたものであれ、再密封自在のものであれ）は、いずれも、プラスチックのような安価な、使い捨て可能な材料で製造することができる。従って、両者は、ポンプ送り又は混合作業が完了し、流体Ｆが回収された後、そのまま廃棄することができる。又、可撓袋５００の垂直方向の寸法（高さ）は、その中に保持される流体Ｆの容積によって規定される。従って、ポンプ送り又は混合素子５０２を収容した可撓袋５００を超伝導素子１０６に近接したクライオスタット、テーブルＴ又はその他の支持構造体の表面上に直接設置することに代えて、可撓袋５００を別個の剛性又は半剛性の容器（例えば、図２２参照）内に挿入することも可能である。この構成は、流体Ｆが、ポンプ送り又は混合素子を袋５００に接触することなく自由に回転させるのに十分な垂直方向の寸法を袋５００に与えるのを助成する。あるいは別法として、可撓袋５００には、ポンプ送り又は混合素子の回転を妨害することなく該袋の剛性を高めるために内側又は外側補強材（図示せず）を設けることもできる。
【０１１２】
ポンプ送り又は混合素子５０２が流体と共に、又は流体なしで袋５００内に予めパッケージされている場合、ポンプ送り又は混合素子が近接する磁石又はその他の金属製構造物に偶発的に結合してしまうことがある。この結合を破ろうとすると、袋がパンクしたり、避けたり、その他の何らかの損傷を受けやすい。従って、特に、袋５００が、その製造中、中にポンプ送り又は混合素子５０２を入れて密封される場合、図１４ａ及び１４ｂに示されるように、ここに開示されたどのシステムに使用される場合でもその使用前にポンプ送り又は混合素子５０２を所定位置に保持することが望ましい。
【０１１３】
図１４ａに示されるように、混同素子５０２を所定位置に保持する１つの態様は、磁性材等で形成された結合部材５２２を含むアタッチメント５２０又はカバー等を袋５００に隣接して配置することである。かくして、このアタッチメント５２０は、それが所定位置に置かれると、ポンプ送り又は混合素子５０２に吸着され、該ポンプ送り又は混合素子との間に磁気結合を形成する。この結合の結果として、ポンプ送り又は混合素子５０２は、近接する袋内の磁石やその他の磁気構造物と結合するのを防止される。アタッチメント５２０は、ゴムなどの非磁性材で製造すべきである。作動位置では、結合部材５２２は、ポンプ送り又は混合素子５０２によって創生される磁界を遮蔽する。袋５００とポンプ送り又は混合素子５０２を含む組立体を使用するときは、単にアタッチメント５２０を袋５００から外して、ポンプ送り又は混合素子５０２と結合部材５２２との磁気結合を破ればよい。
【０１１４】
使用される特定の浮上／回転デバイスとの結合を容易にするためにポンプ送り又は混合素子５０２を所望の位置に保持する第２の態様は、袋５００に支柱５２８のような「調心」構造体を設けることである。図５の基本的浮上及び回転システムを含む図１４ｂの実施形態に示されるように、この支柱５２８は、袋５００の内部に突入する剛性又は半剛性の部材とすることができる。支柱５２８は、袋５００又はその他の容器（プラスチック製）と同じ素材で形成し、ポンプ送り又は混合素子５０２の内径又は該素子に形成された内孔又は開口より小さい外形を有するものとすることが好ましい。ポンプ送り又は混合素子５０２は、使用前の輸送中、又は使用と使用の間の不使用中においてさえ重力により支柱５２８上に所定位置に保持させることができる。図に示されるように、支柱５２８の上端には、Ｔ字形の又は過大（支柱５２８の軸部及びポンプ送り又は混合素子５０２の開口より大きい）ヘッド（球形、ピラミッド形、円錐形又は立方形）を設けることもできる。あるいは別法として、ヘッド５２９は、ポンプ送り又は混合素子５０２が不使用中に偶発的に抜け落ちるのを防止するためにポンプ送り又は混合素子５０２を少くとも一時的に捕捉するための１つ又は複数の横断方向に延長した変形可能な横部材、又は、Ｌ字形フック状部材、又は、その他のタイプの突起を有するものとすることができる。もちろん、ポンプ送り又は混合素子５０２を捕捉するためのヘッド５２９の配置は、該素子の自由な浮上及び回転を妨害しないような位置に選定することが好ましい。当業者には明らかなように、支柱５２８は、調心機能を果たすだけでなく、ポンプ送り又は混合素子５０２がポンプ送り又は混合作動中に（原動デバイスから）偶発的に脱結合した場合該素子を所定位置に保持する働きをもする。それによって、ポンプ送り又は混合素子５０２を、対応するシステム（例えば、システム１０、１００、２００、３００、８００等）による浮上／回転操作を開始又は再開するための適正位置へ復帰させる工程を著しく容易にする。
【０１１５】
図１４ｂの構成においては、支柱５２８は、対応する開口を有するポンプ送り又は混合素子５０２（従って、環状又はその他の所望の形状及びサイズを有するものとすることができる）を受容するようになされている。支柱５２８は、袋又は容器５００内に流体を導入する前にでもポンプ送り又は混合素子５０２を所定位置に保持する過大ヘッド部分５２９を備えているので、容器５００は、使用前に予めポンプ送り又は混合素子５０２を所定位置に設置した状態で、製造し、必要ならば密封し、輸送し、保管することができる。容器５００は、又、特定の用途のために必要ならば、滅菌することもでき、可撓性袋である場合は、コンパクトに保管するために折り畳むこともできる。当業者には明らかなように、支柱５２８は、ポンプ送り又は混合素子５０２を、万一それが近接する原動デバイス（この例では回転する環状の超伝導素子１０６）から偶発的に脱結合したとしても、実質的に所定位置（「調心された」位置）に保持するという機能をも果たす。調心支柱５２８は、図９の実施形態において単にポンプ送り又は混合素子２０４に中心開口を形成すれば、図９の実施形態にも用いることができる。
【０１１６】
図１４ｂの実施形態においては、支柱５２８は、バイオプロセス工業（製薬、食品、細胞培養等）においてしばしば用いられる可撓性のプラスチック袋に通常設けられているニップルの１つを通して挿入することができる細長いロッド状構造部材によって形成されたものとして示されている。過大ヘッド部分５２９は、ニップル５３０の開口を容易に通すのに十分な可撓性又は変形性を有する材料で形成することが好ましい。ニップル５３０と、支柱５２８の該ニップルに通された部分との間に流体密シールを設定するためにケーブル又はワイヤ留め具のような慣用のクランプ５３１を用いることができるが、恒久的な、又は、半恒久的なシールを形成するための他の周知の方法（例えば、ニップルと支柱がプラスチック材である場合は超音波溶接、接着剤等）を用いることもできる。混合する前に流体を袋に導入するために、又は、混合中に又は混合か完了した後流体を容器から回収するために、又は、ポンプ送り動作の場合は流体を循環させるために袋に設けられている他の任意のニップル５３０（図１４ｂに仮想線で示されている）を用いることができる。ロッドとニップルの組み合わせを使用することによりレトロフィット（ポンプ送り又は混合素子を後付けすること）を容易にする。ただし、支柱５２８は、別個のロッドとせずに、容器５００製造工程中に、又は、レトロフィット作業の一部として、容器５００の素材と一体に形成してもよい。過大ヘッド部分５２９は、十字架形状、ディスク形、Ｌ字形又はＹ字形にしてもよく、ポンプ送り又は混合素子５０２捕捉する機能を果たすことができる限り、他の任意の形状とすることができる。ヘッド部分５２９は、支柱５２８と一体に形成してもよく、あるいは、別個の部材として設けて支柱５２８にクランプするか、又は（例えば、螺着、溶接、締り嵌めによって）締着してもよい。
【０１１７】
更に別の実施形態として、容器５００は、調心支柱５２８と、例えばポンプ送り又は混合素子５０２を浮上／回転させるためのデバイスのような近接する構造体との間に適正な整列関係を設定するのを助成する構造体を含むものとすることができる。図１４ｂの実施形態においては、この整列構造体は、容器５００から調心支柱５２８と同延関係をなして外方に突出する整列支柱５３２として示されている。近接する原動デバイス（回転する超伝導素子１０６を収容したクライオスタット１０２を含むものとして示されている）は、位置決め孔５３３を有する。孔５３３は、超伝導素子１０６と同心関係をなしており、整列支柱５３２（円形、楕円形、正方形、多角形等の任意の断面形状であってよい）を受容するように寸法及び形状を決められている。調心支柱５２８と整列支柱５３２を設けたことにより、ポンプ送り又は混合素子５０２を回転する超伝導素子１０６（上述したように、クライオスタット１０２と一緒に回転するようにすることもできる）を収容したクライオスタット１０２のような近接する原動デバイスとの結合を設定するための望ましい位置に確実に位置づけすることができる。これは、容器が不透明な容器である場合や、複数の容器が隣接して設けられている場合や、密閉又は無菌容器である場合や、大型容器の場合、あるいは、容器内の流体が透明でない場合、ポンプ送り又は混合素子５０２をクライオスタット１０２に適正に整列させるのに特に役立つ。整列支柱５３２は、ニップル５３０に挿入する細長いロッドとして形成するのに代えて、容器５００の製造中、又は、後にポンプ送り又は混合素子をレトロフィットさせる際に容器５００と一体に形成してもよい。
【０１１８】
図１４ｂは、調心支柱５２８を容器５００の底壁から上方へ突出させた例を示しているが、調心支柱５２８は、容器のどの壁から突出させてもよく、壁の中心からではなく他の部分から突出させてもよい。例えば、図１４ｃに示されるように、調心支柱５２８としても、整列支柱５３２としても機能するロッドを垂直平面に対して実質的に直角に配置することができる。図１４ｃに示された特定の実施形態では、容器５００は、側壁の下方部分に形成された開口５３６を有する剛性又は半剛性の外側容器５３４内に挿入された空の可撓性袋である。容器５００を、好ましくはそれに流体を導入する前に、外側容器５３４内に挿入したならば、整列支柱５３２を開口５３６内に位置づけし、（入口又は出口ホースが装着されている場合はそれと一緒に）開口５３６から突出させる。次いで、整列支柱５３２の近位端（外側端）を原動デバイスの対応する受け器内に、例えばクライオスタット１０２（容易に向きを変えることができる）に形成された位置決め孔５３３に挿入する。これによって、ポンプ送り又は混合素子５０２は、浮上及び、又は回転を達成するために超伝導素子の現場冷却が実施されたとき外部からの介入無しで超伝導素子との磁気結合を設定するのに望ましい位置に位置づけされる。先に述べたように、この磁気結合は、流体を容器５３４内に導入する前に設定してもよく、導入した後に設定してもよい。又、図ではポンプ送り又は混合システムの特定の実施形態に組み合わせたものとして示されているが、調心支柱５２８と整列支柱５３２は、一緒に、又は別々に、他の異なるタイプのポンプ送り又は混合素子と連携して、又は、ここに開示されたどのポンプ送り又は混合システムと組み合わせても用いることができることを理解されたい。
【０１１９】
上述したどの実施形態においても、ポンプ送り又は混合作用は、基本的には局部化される。そのような局部的なポンプ送り又は混合作用は、容器がポンプ送り又は混合素子に比して比較的大きいような場合などのように、望ましくない場合がある。この問題を解決するために、ポンプ送り又は混合作用を行うのに用いられる特定のシステムに、超伝導素子を物理的に移動させる（超伝導素子は同時に回転されていてもよい）ための原動デバイスを設けることができる。もちろん、超伝導素子を移動させると、浮上ポンプ送り又は混合素子も超伝導素子の移動経路に追従させることになる。
【０１２０】
図１４ｄを参照すると、そのための機構の１例が、図５のシステム１００と図１４の可撓袋５００とを組み合わせた構成に使用されるものとして示されている。この例では、システム１００は、クライオスタット１０２の第１部分１０２ａ（軸受１２０と、無端ベルト１２８と、モータ１３１と、軸と、プーリを含むものとすることができる）と、冷却源５４１とを回転駆動するための第１原動デバイス５４０の他に、第２原動デバイス５４２を含むものとすることができる。一実施形態においては、第２原動デバイス５４２（図１４ｄでは点線の輪郭線で図式的に示されている）は、クライオスタット１０２の第１部分１０２ａを、従って超伝導素子１０６を直線的に左右に（図１４ｄの動作矢印Ｌを参照）移動させることができる。かくして、ポンプ送り又は混合素子５０２を浮上させ回転させることに加えて、袋５００又は流体を収容したその他の容器を左右に移動させることができる。これによって、非局部的ポンプ送り又は混合作用を得ることができる。第２原動デバイス５４２は、クライオスタットの第１部分１０２ａ（又は、図９の実施形態におけるようにクライオスタット全体）、超伝導素子１０６（又は、図９の実施形態におけるようにポンプ送り又は混合素子）を回転させるための第１原動デバイス５４０、及び冷却源５４１（図９に示されるようにクライオスタットの一部を構成するもの、又は、図２に示されるように全く別個の構成部品であってもよい）等のすべての所要部品を支持するためのプラットホーム（図示せず）のような支持構造体を含むものとすることができる。又、第２原動デバイス５４２は、直線運動デバイスとする代わりに、超伝導素子１０６を袋５００又は他の容器の固定位置に対して円形又は楕円形の経路に沿って、あるいは、回転するポンプ送り又は混合素子５０２によって提供される全体的ポンプ送り又は混合作用を高める他の任意の方向に移動させるものとすることができる。又、ポンプ送り又は混合作用を更に高めるために、袋５００又は容器を別途に回転又は移動させることもできる（図３の上述した実施形態参照）。
【０１２１】
上述した各システムに用いられるポンプ送り又は混合素子は、その特定のシステムにとって適正に適合させ、かつ、適正なサイズとすることも重要である。その目的のために、ポンプ送り又は混合素子と容器のどちらか一方に信号を発生するための発信器を設け、その信号を受け取るための受信器をシステムに（例えば、超伝導素子に近接した位置又はその他の位置に）設けるか、反対に、発信器をシステムに設け、受信器をポンプ送り又は混合素子と容器のどちらか一方に設けることもできる。そのような構成の１例が、図１４に示されている。この例では、発信器５５０がポンプ送り又は混合素子５０２自体に設けられ、受信器５６０がクライオスタット１０２内に設けられている（図１４ａでは、発信器５５０又は受信器５６０が容器として機能する袋５００に設けられている）。その場合、発信器５５０と受信器５６０が互いに通信するまで（即ち、発信器５５０が受信器５６０によって受信される適正な信号を発信するまで）ポンプ送り又は混合素子５０２を回転させるシステムを不作動即ち「ロックアウト」状態に維持するために、該システムのための制御器、例えばコンピュータ（図示せず）又はその他の論理デバイスを用いることができる。使用される発信器／受信器は、電磁式、超音波式、光式又はその他の任意のワイヤレス又は遠隔発信及び受信デバイス等の斯界において周知の任意のタイプのものであってよい。
【０１２２】
本発明の更に他の側面によれば、上述した各システムのセットアップを容易にするためのキットが提供される。本明細書並びに本出願人の先行出願に略述されているように、ある磁界を創生する永久磁石に浮上を誘導するためには、現場での冷却中それと同じ磁界の存在下で超伝導素子をその転移温度以下にまで冷却することが必要とされる。この冷却工程が超伝導素子にその磁界を「記憶」させ、それによって、ポンプ送り又は混合素子、又は実質的に同様の、又は、同一の磁界分布を有する多の任意の磁石が超伝導素子の上に置かれるたびに所望の浮上を該ポンプ送り又は混合素子内に誘導する。現場冷却中に磁界を創生するためにポンプ送り又は混合素子自体を用いることも可能であるが、ポンプ送り又は混合素子は多くの場合容器内に予め密封されている。そのため、現場冷却中に磁石を超伝導素子に適正に整列させ、超伝導素子から適正に離隔させることは不可能ではないにしても、困難である。
【０１２３】
この問題を克服するための１つの方法は、セットアップキットを用いることである。図１５に示されるように、本発明のセットアップキットは、上述したポンプ送り又は混合システムの１つに使用するために設計された特定のポンプ送り又は混合素子内に収容された浮上磁石と同一のサイズ、形状及び磁界分布を有する少くとも１つの充電磁石６００を含むものとする。この充電磁石６００は、冷却中超伝導素子６０２に近接した位置に、例えば超伝導素子を囲繞するクライオスタット６０４又はテーブル（図示せず）又は他の構造体の上面上に設置する。図に示されるように、充電磁石６００は、スペーサ６０６を含むものとすることができる。スペーサ６０６は、充電磁石６００が、ポンプ送り又は混合素子（図示せず）を現場冷却中超伝導素子６０２の上方に浮上させるべき離隔距離に位置づけするのを可能にする。それによって、浮上させるべき実際のポンプ送り又は混合素子を収容した容器を所定位置に設置したとき、該ポンプ送り又は混合素子（図示せず）の所望の浮上高さが得られるのを保証する。スペーサ６０６は、充電工程に干渉するのを回避するために非磁性材料で形成される。このキットにいろいろな異なるサイズ、形状及び形態の充電磁石（例えば、環状の磁石）を用意することによって、ポンプ送り又は混合素子内のどのようなサイズ又は形状の浮上磁石にも適合するように超伝導素子現場冷却を容易に実施することが可能であり、超伝導素子の転移温度以下までの冷却が完了したならば、充電磁石６００を取り外し、それに代えて対応するポンプ送り又は混合素子を収容した容器（図示せず）を超伝導素子６０２の上方に設置すればよく、それによってポンプ送り又は混合素子に所望の安定した信頼しうる浮上を誘導することができる。又、クライオスタット６０４を１つの向きに配置した状態で超伝導素子６０２を現場冷却し、次いで、該超伝導素子をポンプ送り又は混合素子との磁気結合を設定するためにクライオスタットの向きを向け直すことも可能である（例えば、図１５参照）。
【０１２４】
現場冷却中、充電磁界を創生するためにポンプ送り又は混合素子（図示せず）又は別個の充電磁石６００のいずれが用いられるかに関係なく、例えばポンプ送り又は混合素子（図示せず）又は充電磁石６００の位置が冷却中適正な位置でなかった場合のように、超伝導素子６０２内に意図せずに又は偶発的に望ましくない磁束を誘導することがある。その場合、不適正な充電が、ポンプ送り又は混合素子が安定した態様で浮上するのを妨害することがあるので、超伝導素子６０２を「再充電」する必要がある。超伝導素子のこの再充電を容易にするために、超伝導素子に電気加熱コイルのような加熱器Ｈ（図示せず）を設けることができる。電源Ｐ又はその他の電流源（図示せず）を用いてこのコイルを付勢することによって、超伝導素子６０２をその転移温度から再充電のための温度にまで迅速に昇温させることができる。図１５に図式的に示されているように、電源Ｐは、クライオスタット６０４の外部に配置することが好ましい。ポンプ送り又は混合素子又は充電磁石６００の位置が調整又は修正されたならば、加熱器Ｈをオフにして超伝導素子６０２を所望の磁界の存在下で再度転移温度にまで冷却させることができる。更に別の実施形態として、例えば高い内圧に耐えるように設計されたタイプのような、キャビティを有する特定のタイプの容器に使用するためのシステム７００（図１６）が提供される。キャビティを備えていても、このシステム７００は、安定した信頼性の高い浮上を確保するために、該婦の磁石又は超伝導体と、容器内のロータ又はインペラのような、内部混合素子の一部を構成する１つ又は複数の磁石との間に強い磁気結合を設定することを可能にする。
【０１２５】
図１６に一部断面による概略側面図で示されるように、システム７００の容器７０２は、その一側壁に形成されたキャビティ７０４を有する。先に略述したように、キャビティ７０４の形状は円筒形とすることが好ましい。円筒形のキャビティとした場合、その円筒形の故に、キャビティ７０４の外側壁の厚さを比較的薄い第１の厚さＴ１（一実施例では約２ｍｍとするが、それより薄くすることも可能である）として製造することができ、容器７０２の残部（キャビティ以外の部分）を比較的厚い第２の厚さＴ２（例えば２ｍｍより厚く、好ましくは約７ｍｍ）を有する、キャビティの素材と同じ又は異なる素材で製造することができる。一体の容器を形成するために、キャビティ７０４を、環状のフランジを有する別個の「ハット」（帽子）形セクションとして形成し、そのフランジを容器の対応するフランジ（参照番号を付されていない）に溶接（図１６の溶接部７０５参照）することができる。
【０１２６】
この構造によれば、容器７０２は、比較的高い内圧（約７バールまでの、あるいはそれ以上の圧力）に耐えることができ、しかも、キャビティ７０４の側壁の壁厚が比較的薄いので、強い磁石対磁石間又は磁石対超伝導体間の相互作用を得ることができる。もちろん、キャビティ７０４の側壁の壁厚の減少限度及び耐えることができる内圧の上限は、容器７０２を慣用の非磁性ステンレス鋼で形成し、上述した寸法とした場合、キャビティ７０４の素材のタイプによって直接左右される。図には円筒形のキャビティ７０４が示されているが、正多角形又は不規則多角形の断面形状など、円筒形と均等の他の幾何学的形状を用いることもできる。
【０１２７】
上述した超伝導による浮上方式をこのようなキャビティ７０４を有する容器７０２に適合させるために、図９に示されたものとほぼ同様な構造の特別な「クライオスタット」７０６を用いることができる。図１６の実施形態では、クライオスタット７０６は、囲われたスペース又はチャンバー（参照番号を付されていない）を画定する外側壁７０８を有する。このスペースを例えば真空源（参照番号を付されていない）に接続することによって拔気し、外側壁７０８と協同して該スペース内に保持された超伝導体又は超伝導素子７１２を囲繞する真空「ジャケット」７１０を形成する。超伝導素子７１２は、メルトテクスチャー加工されたＲｅＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｒｅは、希土類元素（例えば、イットリウムであり、その一般的な例はＹＢＣＯである）を表す）で形成された「高温」超伝導素子であることが好ましいが、既知の又は本願出願後に発見されたたのそれに類する材料を使用することももちろん可能である。又、斯界において周知のように、超伝導素子７１２は、単一の環状又はリング形部材で形成してもよく、あるいは、後述するように、各々超伝導材で形成された複数のセグメント又はセクションを互いに隣接させて、又は隣接させないで環状に又は多角形状に連結又は配列することによって形成することもできる。
【０１２８】
図示の実施形態では、超伝導素子７１２は、クライオスタット７０６の、容器７０２のキャビティ７０４内へ突入させることができるように寸法づけされた、及び、又は何らかの態様でキャビティ７０４内へ突入させることができるように構成された「ヘッド」部分内に設置される。クライオスタット７０６は、又、超伝導素子７１２を所望の超伝導状態に維持する冷却を供給するための熱的リンク７１４を収容している。先に述べたように、熱的リンク７１４は、高い熱伝導性と低い熱抵抗を有する材料（銅、真鍮等の金属）で形成することが好ましい。決定的に重要な要件ではないが、リンク７１４は、超伝導素子７１２との間の熱伝達を良好にするために対応する表面間に望ましい全面接触及び係合が設定されるように、超伝導素子７１２のサイズ及び形状にほぼ対応するサイズ及び形状を係合部分を有するものとすることができる。先にも述べたように、リンク７１４は、液体寒剤を満たしたデュワー瓶、閉サイクル冷凍機等の冷却源（例えば、図９参照）に接続される。当業者には明らかなように、冷却源及び熱的リンクは、混合素子７２２に浮上を誘導するために超伝導素子７１２を所望の超伝導状態に維持することができる限り、どのようなタイプのものを使用するかは、臨界的に重要なことではない。
【０１２９】
図９の実施形態の場合と同様に、クライオスタット７０６の外側壁７０８は、軸７１６又はそれに類似した部材を挿通するための孔又は開口（図１６ａ参照）を画定するように付形することができる。軸７１６の一端は、モータ７１８のような原動デバイスに結合し、軸の他端には複数の駆動磁石７２０又は駆動磁石７２０のアレーを担持させる。駆動磁石７２０のアレーは、キャビティ７０４の側壁の内側面に密に近接させて配置することが好ましく、交互の極性又は極配向（極の向き）を有する複数の磁石で構成する（可及的に強い磁気結合、従って最も能率的なトルク伝達を得るためにＮ−Ｓ極は、垂直平面に対して直角に配置し、キャビティ７０４の壁に十分に近接させることが好ましい）。
【０１３０】
混合素子７２２について説明すると、この混合素子７２２は、容器７０２内でキャビティ７０４と同心関係に配置することができるように寸法づけされた空中の、円筒体又は筒体から成るロータ又はインペラの形とすることが好ましい。混合素子７２２は、超伝導素子７１２の形状にほぼ対応する形状を有し、超伝導素子７１２の寸法と比例関係の寸法を有し、好ましくは、磁極を垂直平面に平行な方向に向けた浮上磁石７２４と、浮上磁石７２４から離隔させ、戦略的に（良好な効果が得られるように）配置された、好ましくはマトリックス材Ｍに埋設させた被駆動磁石７２６のアレーとで構成することができる。被駆動磁石７２６は、軸７１６に支えられた交互極性駆動磁石７２０のアレーと、サイズ及び形状において一般的に対応する。これらの被駆動磁石７２６も、モータ等の原動デバイスから軸７１６へそして最終的に浮上する混合素子７２２へ駆動トルクを伝達するために駆動磁石７２０との所望の磁気結合を設定するために交互極性となるように配列されている。図１６に示されるように、混合素子７２２には、その混合作用（又は底部にキャビティを有するポンプ送りチャンバーの場合はポンプ送り作用）を更に高めるために１つ又は複数のブレード７２８又はベーン等を担持させることもできる。
【０１３１】
かくして、図１６に示されるように、混合システム７００を、清掃又は滅菌操作集に生じるような高い圧力にも耐えることができるキャビティ７０４を有する容器７０２と組み合わせて使用するように容易に適合させることができる。１つの可能な応用例として挙げれば、容器７０２は、その内部に磁気混合素子（例えば、ロータ又はインペラ）を設置して予め密封しておくことができ、次いで、容器７０２を単に例えばテーブル、支持プラットホーム、スタンド等（図１６に符号Ｔで示されている）のような近接する安定した支持表面上に載せることによって簡単にクライオスタット７０６の上に設置することができる。例えば現場冷却において対応する「セットアップ」磁石（この例の場合は、図１５に示されるディスク形の磁石ではなく、環状のセットアップ磁石とすることができる）を超伝導素子７１２に近接させて支持するための「キット」を用いることによって、現場冷却が既に完了しているものとすると、容器７０２をクライオスタット７０６の上方に単に載せればよく、浮上永久磁石７２４の磁界が、超伝導素子７１２を通る所望の電流を創出し、それによって、安定した浮上をもたらす吸着と反撥を同時に発生させる。
【０１３２】
システム７００を用いての実験において、超伝導素子７１２を上述したメルトテクスチャー加工又はメルト処理された希土類伝導体の複数のセグメントで形成し、各セグメントの結晶軸又は結晶平面の向きを、浮上混合素子７２２の負荷容量並びに結合の磁気剛性を十分に高めるように選択することが、浮上の安定性という点で有利であることが判明した。即ち、浮上磁石７２４と、結晶平面（後述）を有する超伝導材で形成され、非隣接多角形パターンに並列された複数の超伝導セグメント７１２ａ・・・７１２ｎの概略平面図である図１７と、図１７の線１８−１８に沿ってみた断面図である図１８に示されるように、各超伝導セグメント７１２ａ・・・７１２ｎの結晶「Ｃ軸」は、半径方向に、図示の実施例では浮上磁石７２４の磁化ベクトルに対して実質的に垂直に向けられ、好ましくは浮上磁石７２４の中心を通る。従って、Ａ−Ｂ平面は、浮上磁石７２４の極性磁化軸に実質的に平行に向けられている。このような結晶平面及び結晶軸を有する超伝導材としては、斯界において周知のようにメルトテクスチャー加工又は「メルト処理」によって製造されるＲｅＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（例えば、米国特許第５，７４７，４２６号及び５，７６３，９７１号参照）がある。
【０１３３】
この構成を用いれば、浮上力、磁気剛性、及びそれに伴う浮上磁石７２４の負荷容量が、上述したシステム７００のその他のどのパラメータにも変化を及ぼすことなく、２〜３倍ものレベルで増大されることが判明した。もちろん、これらの値の増大は、この構成をポンプ送り又は混合システムに用いた場合、混合素子７２２の回転安定性を高める働きをし、ひいては、作動の安定性を高めることになる。これらの値の増大は、又、高い回転速度の場合、あるいは、高粘度の流体等をポンプ送り又は混合する場合に、ポンプ送り又は混合素子７２２が脱結合するおそれを少なくする上でも有利である。
【０１３４】
又、システム７００は、高圧に耐えることができる容器７０２又はその他の容器と組み合わせて用いるためのものとして説明されたが、システム７００は、キャビティ７０４を有する可撓性の頂部開放容器又はその他の任意のタイプの容器又はそれに類似した容器の形とした容器７０２を介して流体を混合又はポンプ送りするのに用いることもできる。もちろん、セグメント式超伝導体の各素子の戦略的な向きは、ここに開示されたどのシステムに用いられるポンプ送り又は混合素子であれ、その浮上及び回転安定度を高めるために用いることもできる。
【０１３５】
更に別の実施形態のポンプ送り又は混合システム８００が、図１９に示されている。この実施形態を説明する最善の方法は、容器８１０及びポンプ送り又は混合素子８１２の説明から始めることであろう。容器８１０は、容器７０２と同様に、同心の環状突出部分８１５を画定するキャビティ８１４を有するものとして形成することが好ましい。好ましくは、キャビティ８１４の各側壁及び環状部分８１５の各側壁を画定する壁は、ステンレス鋼のような比較的薄い非磁性材料で製造される。容器７０２に関連して先に述べたように、容器８１０は、そのキャビティ８１４以外の残部を比較的厚い側壁で形成することによって、高圧スチーム等を用いての滅菌操作において醸成される高圧に耐えることができる。ただし、容器８１０が高圧を受けない場合や、ポンプ送りチャンバーとして用いられる場合は、容器の壁は、実質的同じ厚さを有する、実質的に均質の材料（使い捨て可能なプラスチック、ガラス、ステンレス鋼等）で形成することができる。可撓性袋にキャビティを設ける実施形態の説明は、図２２に示されており、後で説明する。
【０１３６】
ポンプ送り又は混合素子８１２は、容器８１０内に配置することができ、浮上磁石８１６を備えている。浮上磁石８１６は、容器８１０の環状部分８１５の内部に突入させることができるように寸法づけされ、付形されている。図示の実施形態では、浮上磁石８１６は、垂直方向の磁化ベクトルを創生するように垂直方向に分極されている（磁極の厳密な向きは決定的な重要性を有するものではない）。ただし、磁化ベクトルは、水平又は実質的に水平な平面に配向してもよい（ただし、当業者には理解されるように、水平平面内に配向された両磁極を有する単一のリング形磁石を形成することは、垂直方向の磁化ベクトルを有する単一のリング形磁石を形成することより困難である）。
【０１３７】
ポンプ送り又は混合素子を容器８１０内で浮上させるために、少なくとも１つの、好ましくは複数の超伝導素子８１８がクライオスタット８０２内に配置される。このクライオスタット８０２は、容器８１０の環状突出部分８１５を受容するように特別に構成されており（図１９ａ参照）、図１９に示されるように容器８１０をも支持することができる。詳述すれば、図示の実施形態では、クライオスタット８０２は、容器８１０の対応する環状部分８１５を受容するための環状チャンネル８０６を有している。クライオスタット８０２の外側壁８０８は、上述したように、真空ジャケットを創生するために好ましくは拔気されるスペース又はチャンバーを画定する。あるいは別法として、このチャンバーに熱伝達を抑制するために断熱材を充填してもよい。どのような手段を用いようとも、重要なポイントは、極低温でない流体、温かい流体又は温度に敏感な流体をポンプ送り又は混合する場合は、低温の超伝導体から容器への、従って流体への熱伝達がないか、あるいは、あったとしても無視しうる程度であることである。
【０１３８】
好ましくは、超伝導素子８１８は、各々、クライオスタット８０２内に配置され支持された熱的リンク８２０を介して冷却源（例えば、デュワー瓶又は閉サイクル冷凍機）に熱的に連通された複数のセグメントで構成する。１つ又は複数の超伝導素子８１８を構成するセグメントは、上述したようにメルトテクスチャー加工又はメルト処理されたＲｅＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｒｅは、希土類元素（例えば、イットリウムであり、その一般的な例はＹＢＣＯである）を表す）の特徴である結晶平面Ａ−Ｂと結晶Ｃ軸を有する「高温」超伝導材で形成することが好ましい。
【０１３９】
好ましい実施形態では、熱的リンク８２０上に３つの超伝導素子８１８ａ，８１８ｂ，８１８ｃが設けられるが、以下の説明から分かるように、ポンプ送り又は混合素子８１２を浮上させるために１つだけ又は２つの超伝導素子を用いることも完全に可能である（図１６参照）。第１超伝導素子８１８ａは、環状浮上磁石８１６の第１側壁に近接してクライオスタット８０２に形成された環状チャンネル８０６の第１側壁に近接して配置される。第２超伝導素子８１８ｂは、環状浮上磁石８１６の第２側壁に近接して配置される。第３超伝導素子８１８ｃは、環状浮上磁石８１６の第３側壁に近接して配置される。各超伝導素子８１８ａ，８１８ｂ，８１８ｃは、図１９に示されるように同じ熱的リンク８２０に熱連通させることができ、対応するクライオスタット８０２の内部に配置することができる。クライオスタット８０２は、断熱材又は真空ジャケットにより、室温の容器８１０、その中に保持された流体及びポンプ送り又は混合素子８１２への熱伝達を防止する。
【０１４０】
この実施形態の最も好ましいバージョンにおいては、超伝導素子８１８ａ，８１８ｂ，８１８ｃを構成する超伝導体のセグメントの結晶平面及び結晶軸は、浮上力、その結果得られる負荷容量、及び、ポンプ送り又は混合素子８１２との間に形成される結合の磁気剛性を十分に高めるように配向される。即ち、第１超伝導素子と第３超伝導素子８１８ａ，８１８ｃ（詳しくは、それらの素子を構成するセグメント）は、それらのＣ軸が浮上磁石８１６の磁化ベクトルに対して垂直になるように配向され、第２超伝導素子８１８ｂは、その各セグメントのＣ軸が浮上磁石８１６の磁化ベクトルと整列し、それに平行になるように配向される。別の面から説明すれば、第１超伝導素子と第３超伝導素子８１８ａ，８１８ｃのＡ−Ｂ結晶平面は、浮上磁石８１６の分極軸に平行に配向され、第２超伝導素子８１８ｂのＡ−Ｂ結晶平面は、分極軸に対して垂直に配向される。（図１９において、実質的に平行な線は、各超伝導素子８１８ａ，８１８ｂ，８１８ｃ上に引かれたＡ−Ｂ平面を表す。）ここで、「平行」及び「垂直」という言葉は、ほぼ又は実質的に平行及び垂直という意味である。なぜなら、磁化ベクトルに対する結晶平面又は結晶軸の向きの変動は、超伝導材に固有のものである場合もあり、隣接する超伝導素子間の僅かな位置ずれによる場合もあり、あるいは、得られる浮上力又は回転安定度を調節又は微調整するために一定の範囲内で意図的に行われることがあるからである。
【０１４１】
図１９に示された特定の構成によれば、ポンプ送り又は混合素子８１２を極めて安定した態様で浮上させるシステム８００が得られる。この安定した浮上は、主として、特定の向きに配向された各超伝導素子８１８ａ，８１８ｂ，８１８ｃを構成するセグメントと環状の浮上磁石８１６との相互作用によって得られる。この構成の結果として、磁気結合の剛性が増大されるとともに、ポンプ送り又は混合素子の負荷容量が増大される。この組み合せ（磁気結合剛性の増大とポンプ送り又は混合素子の負荷容量の増大）により、偶発的な脱結合のおそれなしに、ポンプ送り又は混合素子８１２により大きいトルクを供給することを可能にし、それによって該素子のより高い角速度を得ることができる。又、この組み合わせは、システム８００をより高い粘性を有する流体に適用することも可能にする。
【０１４２】
このポンプ送り又は混合素子を回転させるための駆動システムは、実質的に上述した構成とすることができる。即ち、一端をモータ等の原動デバイスに結合された軸８２２をクライオスタット８０２に形成された室温の孔又は開口に挿通し、軸８２２の容器８１０側の他端に交互極性の複数の駆動磁石８２４を担持させる。ポンプ送り又は混合素子８１２には、やはり交互極性を有する、対応する被駆動磁石８２６を設ける。図１９に示されるように、ポンプ送り又は混合素子には、そのポンプ送り又は混合作用を更に高めるためにインペラブレード８２８又はベーン又はそれに類する構造部材を設けることができる。
【０１４３】
本発明の更に別の実施形態によれば、図２０に示されるように、回転超伝導素子９０１を用いるポンプ送り又は混合システム９００が提供される。超伝導素子９０１は、クライオスタット９０３の一部を構成する冷却源と熱的に係合し、好ましくは冷却源と一緒に回転するプレート９０２によって支持することができる。超伝導素子９０１は、拔気されたチャンバー９０６を画定する壁９０５によって囲繞されている。拔気されたチャンバー９０６は、クライオスタット９０３の一部を構成する真空ジャケットを形成するものとみなすことができる。（ただし、チャンバー９０６は、先に述べたように、断熱材処理してもよく、あるいは、低温の超伝導素子との熱伝達を排除するための他の任意の周知の又は未知の手段を用いることもできる。）
【０１４４】
図示の実施形態では、冷却源は、やはりクライオスタット９０３の一部を構成する可搬冷凍機又は「クライオクーラー」９０４である。クライオクーラー９０４は、チャンバー９０６内に突入して、超伝導素子９０１を支持するプレート９０２に直接係合し支持する「ヘッド」端９０７を有するものとして示されている。ただし、システムの相対的寸法によっては、別個の熱的リンク（図示せず）を使用することも可能である。先に述べた熱的リンクの場合と同様に、クライオクーラーのプレート９０２と、ヘッド端９０７は、望ましい効率的な熱伝達が得られるように、通常はいずれも、高度の熱伝導率／低い熱抵抗を有する材料（例えば金属）で形成される。プレート９０２は、又、１つ又は複数の連結部材９０８によって壁９０５からも支持される。連結部材９０８は、クライオスタット９０３の外側壁９０５への熱伝達を無視しうる程度にするために、薄肉であるが、比較的強固であるることが好ましいく、低い熱伝導性を有する材料で形成される。
【０１４５】
クライオスタット９０３は、少なくとも１つの、好ましくはＩ対の軸受又は軸受組立体９０９ａ，９０９ｂによって回転自在に支持される。これらの軸受又は軸受組立体は、近接する垂直壁ＶＷ又は他のタイプの支持フレーム（テーブルＴのような近接する構造体に係合させるものであっても、あるいは係合させないものであってもよい）のような安定した支持構造体によって支持される。例えば、１つの軸受をクライオスタット９０３の外側壁９０５に係合させ、他方の軸受をクライオクーラー９０４の外側壁に係合させることができる。このように２つの軸受９０９ａ，９０９ｂを使用することによって、クライオスタット９０３は、極めて安定した、信頼しうる態様で垂直中心軸線の周りに回転することができ、斜めに曲げようとする力にも抵抗することができる。又、２つの軸受９０９ａ，９０９ｂを使用することにより、クライオスタット９０３は、図２０に示される縦長の向きにではなく、図２０の位置から横に回転させた横長の向きに配置することもできる。図２０に示されるように、軸受組立体９０９ａ，９０９ｂは、機械的ローラ軸受又は球軸受、又は、クライオスタット９０３を減摩状態で回転自在に支持する他の素子であってよい。
【０１４６】
所望の回転運動を伝達するために、クライオスタット９０３に結合又は担持された第１プーリ９１１に摩擦係合する無端ベルト９１０を設けることができる。ベルト９１０は、可変速電気モータのような原動デバイス９１６の軸９１４によって支持された第２プーリ９１２に係合させる。これによって、軸９１４の回転がクライオスタット９０３、従ってその中に配置されている超伝導素子９０１に伝えられ、それらをを回転させる。先に述べたように、クライオスタット９０３は、電気モータのような原動デバイスに連結された、又は、直接結合された軸に「インライン」式に取り付けてもよい。
【０１４７】
本発明に使用するのに適する市販の閉サイクル冷凍機又はクライオクーラー９０４の１つの好ましい例は、スターリングサイクルを用いて所望の冷凍を創出するコンパクトな内蔵型閉サイクルクライオクーラーである。そのようなクライオクーラーの幾つかのモデルが米国オハイオ州アセンズのサンパワー・インコーポレイテッド社から製造販売されている。図２０に概略的に示されるように、このクライオクーラー９０４は、電気モータを収容する下方部分９０４ａと、ヘッド９０７に隣接し、往復動ピストン（図示せず）を収容する上方部分９０４ｂとから成る。本発明に使用するのに適する幾つかのモデルが市販されているので、この種のクライオクーラーの作動は、本発明を実施する上で必ずしも理解する必要はないが、サンパワー・インコーポレイテッド社はいろいろなタイプのクライオクーラーに関して多数の特許を取得しているので、必要ならばそれらを参照されたい。どのようなタイプの冷却源を使用するかに拘わらず、重要な点は、冷却源が、例えばＹＢＣＯ超伝導素子（後述するように複数のセグメントで構成することができる）に超伝導状態を誘導するのに必要な「高い温度」（例えば、７７Ｋ〜９０Ｋ）を創出する完全な能力を有していることである。
【０１４８】
クライオクーラー９０４を高速度ででも回転させるのを可能にする態様で、クライオクーラー９０４が超伝導素子９０１を所望の温度に保持するのに必要な電力を該クライオクーラーに供給するために、動的電気接続手段が設けられる。即ち、クライオクーラー９０４の外側壁を囲繞する環状リングの形とした接点９１８が設けられ、遠隔地点に設置することができる電源（１２０／２２０Ｖ）に電気的に接続された対応する「静止した」可撓性の接点又は枢動接点９２０に係合される。この構成によれば、クライオクーラー９０４は、高速ででも、低速ででも自由に回転されながら、モータを作動させピストンを駆動させてヘッド端９０７を所望の低温に維持するのに必要な電力を常時受け取ることができる。この図示の構成に代えて、ジーメンス、リトン、ケイドン・コーポレーシヨン社によって製造されているような「スリップリング」と称される周知のタイプの動的電気接続手段を用いることもできる。スリップリングは、「回転電気インタフェース」、「コミュテータ」、「スイベル」又は「回転継手」とも称される。
【０１４９】
上述したシステムは、平坦な底壁の剛性の容器又は袋内で流体をポンプ送り又は混合するために平坦なディスク形ロータ又はインペラ１３４の形のポンプ送り又は混合素子を回転させるための図５〜７に示されたシステム１００に代入することもできる。その場合、プレート９０２を省除し、代わりに、素子１０６のようなディスク形の超伝導素子を用いることができる。図２０には、キャビティ９２４を有する容器９２２が示されているが、もちろん、このキャビティ９２４は、図１６に示されたような高い内圧に耐えることができる容器に設けられているキャビティと同様な構造であってよい。別法として、キャビティ９２４は、慣用の頂部開放容器にも、あるいは、可撓性袋又は容器（図２２参照）にも、あるいは、高い圧力が問題とならないような用途に使用される他の任意の容器に形成することができる。キャビティ９２４が図２２に示されるように可撓性袋又は容器に形成される場合は、キャビティ９２４は、図１４ｂに示された調心支柱５２８と同様な機能を果たすことができることを理解されたい。（又、調心支柱５２８の上端には、ポンプ送り又は混合素子９２６が輸送中、保管中又は使用と使用の間の不使用中完全に所定位置に保持され、かつ、所望の浮上／回転を妨害しないように十分に離隔された状態に保持されるようにするために、周縁フランジ、突起等の構造体を設けることができる。）
【０１５０】
いずれにしても、図２０の実施形態においては、ポンプ送り又は混合素子９２６は、実質的に円筒形であり、浮上力と駆動トルクは超伝導素子９０１によって与えられるので、浮上磁石９２８だけを備えている。この浮上磁石９２８は、交互の極性を有し、実質的に環状又は多角形状に配列された複数の永久磁石のセグメント９２８ａ・・・９２８ｎ（好ましい極性の向き及び配列の好ましい一例を示す図２１参照）で構成することができる。図２１に図式的に示されるように、超伝導素子９０１は、浮上磁石９２８と同心関係に配置され、環状又は多角形状に配列された複数の磁石セグメント９０１ａ・・・９０１ｎで構成される。好ましくは、各セグメント９０１ａ・・・９０１ｎは、その結晶Ｃ軸を半径方向に整列させる向きに配向される（即ち、永久磁石９２８の対応するセグメント９２８ａ・・・９２８ｎの磁化ベクトルにほぼ平行に、好ましくはその中心を通るように配向される）。従って、超伝導素子９０１を構成するセグメント９０１ａ・・・９０１ｎのＡ−Ｂ結晶平面は、半径方向、従って磁化ベクトルに対してほぼ垂直に配向される。この構成の結果として、回転する超伝導素子９０１は、ポンプ送り又は混合素子９２６に浮上磁石９２８を介して安定した浮上を高い信頼性をもって誘導するのみならず、ポンプ送り又は混合素子９２６を回転させる磁気結合をも設定する。図２０に示されるように、ポンプ送り又は混合素子９２６には、又、そのポンプ送り又は混合作用を更に高めるためにインペラブレード又はベーン又はそれに類する構造部材９３０を設けることができる。
【０１５１】
図２３は、図２０に示された実施形態に類似しているが、２、３の改変を加えたキャビティを有する容器（例えば、タンクＫであるが、ここに開示されたどの容器にも適用することができる）に使用するためのポンプ送り又は混合システム９５０の実施形態を示す。第１の改変は、回転するクライオスタット９５２垂直方向に離隔された２つの超伝導素子９５４，９５６（複数のセグメントで構成することができる）を備えていることである。ポンプ送り又は混合素子９５８は、超伝導素子に対応する交互極性の磁石９６０，９６２のアレー（例えば、図２１参照）を備えている。アレー９６０の各磁石は、隣接する磁石と交互の極性を有する。かくして、クライオスタット９５２、従って超伝導素子９５４，９５６の回転は、ポンプ送り又は混合素子９５８（複数のブレードＢを有するものとして示されている）に浮上と回転の両方を誘導する。超伝導素子の上下に重ねられたアレーは、磁気結合の垂直方向の剛性を高め、トルク伝達を向上させる。
【０１５２】
超伝導素子９５４，９５６は、直立円筒形壁９６４によって熱伝導性プラットホーム９６３上に支持される。プラットホーム９６３は、上述したサンパワー社製のクライオクーラー又は液体寒剤で満たされたデュワー瓶のような冷却源への熱的リンクとして機能するロッド９６５に結合され、冷却源は、原動デバイス（図ではブロックで示されているが、一例として図２０を参照されたい）に結合される。先に述べたように、クライオスタット９５２内のチャンバー９６６を断熱処理するか、拔気することにより、低温の超伝導素子９５４，９５６が近接するタンクＫを有意の度合にまで冷却するのを防止する。このことは、このシステムは、室温の流体を含む、非極低温流体をポンプ送り又は混合するのに適合されていることを意味する。
【０１５３】
図２３の実施形態は、そのポンプ送り又は混合素子９５８に第１リング磁石９６８（又は、それと均等の、垂直方向に分極された磁気ディスク（図示せず）のような磁石のアレー）を担持させてある点でも、図２０に示された実施形態と異なる。これに対応する第２リング磁石９７０（又は磁石のアレー）を回転するクライオスタット９５２に（好ましくは図２３に示されるように、クライオスタットの外側頂部に）担持させる。第１リング磁石９６８と第２リング磁石９７０は、同じ磁極が互いに隣接するように配向される。この磁石対磁石間の相互作用によりポンプ送り又は混合素子９５８をクライオスタット９５２から反撥させる。しかしながら、ポンプ送り又は混合素子９５８は、超伝導素子９５４，９５６と磁石９６０，９６２との間の相互作用によって浮上せしめられ、所定位置に保持される。従って、その正味結果（磁石９６８と９７０との相互作用と、超伝導素子９５４，９５６と磁石９６０，９６２との間の相互作用との差し引きの結果）として、ポンプ送り又は混合素子９５８は、浮上せしめられるが、該素子をタンクＫ及び近接するキャビティの外表面に接触させるほどに移動させようとする力には抵抗することができる。
【０１５４】
図２３の実施形態のもう１つの相違点は、ポンプ送り又は混合素子９５８が総体的に円筒形であり、開口９６７を有していることである。この構成の結果として、ポンプ送り又は混合素子９５８が回転されると、流体は、ポンプ送り又は混合素子とタンクＫ内のキャビティとの間の間隙内へ引き込まれる（動作矢印Ｆ参照）。次いで、流体は、開口９６７を通って上昇し、比較的低い角速度で回転していてもポンプ送り又は混合素子９５８の回転によってより高い撹拌作用を受ける。
【０１５５】
図２３のそれに関連した実施形態が図２４に示されている。この実施形態では、第１リング磁石９６８（又は磁石のアレー）は、やはりポンプ送り又は混合素子９５８上又は内に設けられているが、第２リング磁石９７０（又は磁石のアレー）は、タンクＫの外部に配置されている。やはり、リング磁石９６８と９７０反発力を創出するために互いに隣接する面に沿って同じ極性を有している。この実施形態では、この反撥力は、ポンプ送り又は混合素子９５８がそれに近接するタンクＫの表面に「突き当たる」のを防止するのを助成する。第２リング磁石９７０も、タンクＫの内部に設けることも可能であるが、それは清掃及び滅菌作業を困難にするという問題があるので、大抵の用途にとって好ましくない。第２リング磁石９７０は、タンクＫに取り付けるのに代えて、クライオスタット９５２によって、例えばそのフランジ（図２４に点線で示されている）又はクライオスタット９５２と共に回転する関連の構造体によって支持することもできる。又、各磁石アレー９６０，９６２の側方に隣接する磁石に同じ極性を付与することが可能であること（ただし、各磁石アレー９６０，９６２の垂直方向に隣接する磁石の極性は、交互に異なる極性とされる）が示されているが、各磁石アレー９６０，９６２の側方に隣接する磁石の極性も、交互に異なる極性とされている図２３の実施形態よりは多少好ましくない。
【０１５６】
これらの２つの方式を図２５に示されるように同一のシステムに組み入れることも可能である。即ち、第１及び第２リング磁石９６８ａ，９７０ａをポンプ送り又は混合素子９５８の１つの部分に設け、第３及び第４リング磁石９６８ｂ，９７０ｂをポンプ送り又は混合素子９５８の他の部分に設ける。これによって創出される反撥力は、ポンプ送り又は混合素子９５８が容器又はタンクＫに偶発的に接触するのを防止する二重の防護を提供する。又、上記２つの方式のいずれかを、又は両方を図１６又は図１９の実施形態にも用いることができる。又、磁石アレー９６０，９６２の垂直方向に隣接する各対の磁石は、その側方に隣接する対の磁石とは異なる極性を有しているが、各磁石アレー９６０，９６２の側方に隣接する磁石の極性は同じであることに留意されたい。この構成は、磁気剛性の点では図２３の構成よりは多少好ましくないが、作動には支障がない。
【０１５７】
極性の配置を切り換えることによって、互いに反撥するのではなく、互いに吸着するリング磁石９６８，９７０のような１つ又は複数の磁石セットを設けることも可能である。それによって創出される吸着力は、ポンプ送り又は混合素子９５８が回転するキャビティに対して垂直方向に（キャビティがその中心線を水平平面に平行にして配置されている場合は、水平方向に）動くのを防止する働きをする。これらの磁石は、超伝導素子９５４，９５６によって誘導される浮上／回転に不安定をもたらすのを回避するのに十分にパワーを弱くすることが好ましい。
【０１５８】
図２６及び２７は、容器９８１内で、例えば気密タンク、滅菌容器、可撓性袋、又は、ポンプ送り又は混合素子に近接する表面へのアクセスが制限されるような頂部開放容器のような容器内で浮上することができるポンプ送り又は混合素子９８０を調心し、セットアップするための方法及び装置を示す。容器９８１は、上述したようなキャビティ９８２を備えている。容器９８１内において、キャビティ９８２の外側表面には、ポンプ送り又は混合素子９８０に、それが非浮上位置又は休止（座置）位置にあるとき、接触、係合又は支持するための係合構造手段を設けることができる。図示の好ましい実施形態では、この係合構造手段は、水平平面に対してテーパされた切頭円錐形表面９８４から成る。総体的に環状のポンプ送り又は混合素子９８０は、その、該切頭円錐形表面に近接する内側表面の少くとも一部分に沿って該切頭円錐形表面に合致する合致表面９８６を有する。合致表面９８６は、ポンプ送り又は混合素子９８０の不活性部分に、例えば、浮上磁石又は磁石アレー９８８（図２６には図式的に示されているが、本明細書に開示された浮上磁石構成のうちの任意の適当なものであってよい）を支持するために用いられるマトリックス材（例えば、プラスチック、金属、複合材等）に形成することが好ましい。図では、ポンプ送り又は混合素子９８０は、表面９８４と９８６の形状を示すために垂直方向に僅かに持ち上げられた状態で示されているが、これらの表面９８４と９８６は、ポンプ送り又は混合素子９８０が休止（即ち、非浮上）位置にあるときは重力により互いに接触した状態にあり、半径方向の調心機能が必然的に得られる。
【０１５９】
クライオスタット９８９（上述したクライオスタットと実質的に同じものであってよい）は、キャビティ９８２内に配置される。クライオスタット９８９は、プラットホーム９８３上に取り付けられた１つ又は複数の超伝導素子９９０を収容する。プラットホーム９８３は、熱的リンク９９１を介して冷却源（本明細書に開示された冷却源のうちの任意のものであってよいので、ブロック図で示されている）に結合される。クライオスタット９８９全体は、超伝導素子９９０と共に回転する第２原動デバイス９９４（やはりブロック図で示されている）に結合することが好ましい。クライオスタット９８９は、又、それをキャビティ９８２の内側表面に対して例えば図２６に示されるように垂直方向に運動させるために第２原動デバイスに結合することもできる。先に述べたように、非極低温流体を処理する場合、クライオスタット９８９、又は、少なくとも超伝導素子９９０及びその他の極く冷温構造体を収容する部分は、近接する容器９８１への熱伝達を防止するために拔気又は断熱処理することが好ましい。
【０１６０】
超伝導素子９９０とポンプ送り又は混合素子９８０の浮上磁石９８８との間に磁気結合を設定するために、クライオスタット９８９は、キャビティ９８２内で、これらの２つの構造体（超伝導素子と浮上磁石）を実質的に整列させる位置へ移動される。詳述すれば、この整列は、超伝導素子９９０を容器９８１内にあるポンプ送り又は混合素子９８０上の近接する浮上磁石９８８に対面させるような整列である。この整列が得られると、超伝導素子９９０は、現場冷却プロトコルに従って転移温度以下（ＹＢＣＯ超伝導素子の場合は、好ましくは９０Ｋより低い温度）にまで冷却される。その結果、超伝導素子と浮上／被駆動磁石９８８との間に磁気結合が設定され、ポンプ送り又は混合素子９８０の安定した、極めて信頼度の高い浮上を（及び、超伝導素子９９０が、例えば図２１に示された構成を用いることによって回転される場合は、回転をも）可能にする所望のピン止め力が創出される。
【０１６１】
磁気結合が設定されると、クライオスタット９８９を、手操作で、又は、リニアアクチュエータ等の第３原動デバイスを用いてキャビティ９８２内へ更に深く移動させることができる。超伝導素子９９０と浮上磁石９８８との間に磁気結合が形成された結果として、ポンプ送り又は混合素子９８０の合致表面９８６を切頭円錐形の係合表面９８４（図２７及び動作矢印Ｚを参照）から引き離す。次いで、第２原動デバイス９９４を用いてのクライオスタット９８９の回転を上述したようにして実施することができ、それによって、浮上しているポンプ送り又は混合素子９８０を回転させ、従って容器９８１内の流体をポンプ送り又は混合する。
【０１６２】
ポンプ送り又は混合素子９８０を、表面９８４と９８６の間に接触を再設定するように休止位置へ戻すには、超伝導素子９９０をその転移温度より高い温度に戻しさえすればよく、それによって磁気結合が失われる。この作動を促進するために、先に述べたように、加熱器９９８を用いることができる。磁気結合が失われると、ポンプ送り又は混合素子９８０は、ゆっくりと休止位置に戻り、表面９８４と９８６が係合し、それらの表面のテーパ又は傾斜が合致する結果として所望の調心機能が得られる。このことは、このシステムの使用者は、ポンプ送り又は混合素子を浮上させる前に現場冷却のために適正に調心するためにポンプ送り又は混合素子にアクセスする必要がないことを意味し、実際、上述したようなセットアップキットを使用する必要がない。（この場合、セットアップキットは、クライオスタット９８９のヘッド端の上方に設置される浮上磁石の磁界及び極性に対応する磁界及び極性を有するセットアップ即ち充電磁石を備えたハット形とすることができる。）
【０１６３】
この「動く」クライオスタット構成をここに開示されたポンプ送り又は混合システムの他の実施形態、具体的にいえば、図１９、２０及び２３〜２５に示された実施形態（各部材の相対的寸法を調節すること、又は、合致表面９８６を形成するために不活性材料の環状部材を追加することを必要とする場合がある）と組み合わせて使用することも可能である。又、切頭円錐形表面は、キャビティ９８２の一部として形成することに代えて、ポンプ送り又は混合素子９８０の外側表面と同じ位置に又はそれに近接して配置された別個の自立（支えなしで立っている）構造体（図２７に仮想線で示された係合構造体９９９参照）とすることもできる。その場合、合致表面９８６は、係合構造体９９９に対応して（即ち、ポンプ送り又は混合素子９８０の外側表面に沿って）配置する。又、図には示されていないが、この全体の構成を上下逆にすることもできる。即ち、係合表面９８４をキャビティ９８２の上端に設け、合致表面９８６をポンプ送り又は混合素子９８０の対応する表面に形成する。（その場合、クライオスタット９８９は、所要の磁気結合が設定されると、キャビティ９８２から引っ込められる。）容器９８１を上下逆に位置づけした場合は、キャビティ９８２は、容器９８１の近接する壁に干渉するのを回避するために細長くすることが好ましい。
【０１６４】
ＣＴテクノロジ・インコーポレイテッド社に譲渡された、本出願と同時係属の出願に説明されているように、ここに開示されたポンプ送り又は混合システム１０、１００、２００、３００、７００、８００、９００の各実施形態は、又、バクテリアによる栄養素培養基、真核細胞栄養素培養基、緩衝剤、試薬、又は１種又は複数種の最終製品を生成するための中間製品等の製品と共に流体をポンプ送り又は混合するのに用いることもできる
ポンプ送り又は混合素子が浮上する性質のものであることの結果として、これらのシステムを、製品とポンプ送り又は混合素子が使用前に予め容器内に滅菌環境にされることを含めて密封されるような容器に適用することも可能である。
【０１６５】
以上要約すれば、本発明は、回転されたとき流体をポンプ送り又は混合する働きをする磁気素子を浮上させるために超伝導技術を用いる、又は、超伝導技術の使用を容易にする多数のシステム１０，１００，２００，３００、７００、８００、９００、並びに、それらのシステムの変型、及び、それらのシステムに関連する方法を提供する。１つのシステム１０においては、磁気素子１４は、超伝導素子２０を収容するための外側壁又はその他のハウジング１８を有するクライオスタット１２の外部に配置された流体容器１６内に設置される。超伝導素子２０に熱的にリンクされた別個の冷却源２４（図１及び３の極低温チャンバー２６又は図２の冷凍機４８）が、所望の超伝導効果を創生し、磁気素子１４に浮上を誘導するための所要の冷却を与える。ポンプ送り又は混合素子は流体Ｆ内で浮上するので、混合又は撹拌ロッドを容器の壁を貫通して延長させる必要がなく、従って、そのようなロッドのための動的軸受又はシールを設ける必要がない。
【０１６６】
更に、クライオスタット１２の外側壁１８又はその他のハウジングは、超伝導素子２０を流体Ｆ及びポンプ送り又は混合素子１４を収容した容器１６から熱的に隔絶し離隔させるチャンバー２５を画定する。この熱的隔絶は、チャンバー２５を拔気するか、チャンバー２５に断熱材を充填することによって与えられる。この熱的隔絶及び離隔のお陰で、超伝導素子２０を容器１６及びポンプ送り又は混合素子１４に隣接した外側壁又はハウジング１８に密に近接させて配置することができ、それによって、ポンプ送り又は混合素子１４と超伝導素子２０との間の離隔間隔を大幅に縮減することができる。それによって、浮上するポンプ送り又は混合素子１４の磁気剛性及び負荷容量を高め、ポンプ送り又は混合素子を粘性の流体又は比較的大容量の流体に使用するのに適したものとすることができる。
【０１６７】
ポンプ送り又は混合素子と超伝導素子との間の離隔間隔が縮減された結果として得られる極めて安定したポンプ送り又は混合素子の浮上は、又、回転するポンプ送り又は混合素子と容器の底壁又は側壁に接触するおそれを大幅に少なくする。このため、この構成は、剪断応力又は摩擦熱の作用に敏感な流体に使用するのに特に適する。しかも、超伝導素子２０は、容器１６から実質的に熱的に隔絶され離隔されるので、磁気素子１４及び容器内に収容された流体Ｆを冷却源２４によって創生される低温から遮蔽することができ、所望の超伝導効果を創生し、その結果としての磁気素子の所望の浮上を達成する。この構成は、温度敏感性流体をポンプ送り又は混合することを可能にする。流体Ｆ内に浮上する磁気素子１４を回転及び、又は安定化するために容器１６の外部に設けた手段、例えば磁気素子１４に結合された１つ又は複数の回転駆動磁石を用いることによって、所望のポンプ送り又は混合作用が提供される。
【０１６８】
本発明は、又、所要の原動力が容器の、超伝導素子が配置されている側と同じ側から提供されるようにした実施形態の流体ポンプ送り又は混合システム１００（９００），２００を提供し、更に、パイプ等の形とした容器内に同様の態様で配置されたインライン式ポンプ送り又は混合素子を回転させるためのシステム３００，４００を提供する。本発明は、又、高い内圧に耐えるのを助成するキャビティ付きの特別な容器を用いる用途に特に適する別の実施形態のシステム７００，８００，９００をも提供する。本発明は、ポンプ送り又は混合素子の安定性及び負荷容量の増大につながる浮上力及び結合の磁気剛性を高めるために、超伝導体として用いられる材料の結晶平面の特定の配向、並びに、浮上助成機能を提供するために対向した対の永久磁石を使用することについても開示している。更に、気密密封容器内でポンプ送り又は混合素子調心し、セットアップする態様も開示している。
【０１６９】
本発明のいろいろな実施形態の上記の記載は、例示及び説明の目的でなされたものであり、この記載は、本発明をそこに開示された形態に厳密に限定することを企図したものではない。上記の教示に鑑みていろいろな改変や変更が可能である。例えば、本明細書では熱的に離隔される超伝導素子の使用を開示しているが、今後室温の超伝導体が開発されれば、超伝導素子を熱的に離隔する必要がなくなるであろう。ここに説明された実施形態は、本発明の原理とその実用的用途の好適な例示であり、それによって、当業者が本発明をいろいろな実施形態及びその変型形態で利用することができ、企図した特定の用途に適用することができるようにする。そのようなすべての改変及び変型は、本出願の請求項によって規定される本発明の範囲内であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、流体を容器内で混合するために浮上ポンプ送り又は混合素子を外部駆動装置又は駆動磁石によって回転し、冷却源を、寒剤を保持したクライオスタットの外側壁によって画定された別個の冷却チャンバーとした本発明のシステムの一実施形態の部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図２】 図２は、流体を超伝導素子のためのハウジングに隣接して配置された容器を通してポンプ送りするために回転する浮上ポンプ送り又は混合素子を使用し、冷却源を閉サイクル冷凍機とした本発明の別の実施形態の拡大断面図であり、一部を切除し、一部を概略図で示す。
【図３】 図３は、超伝導素子と、容器と、ポンプ送り又は混合素子と、駆動磁石を軸方向に整列させて配置するが、超伝導素子、ポンプ送り又は混合素子及び駆動磁石を容器の垂直中心軸線に対して偏心位置で移動させる構成とした、本発明の第１実施形態のシステムの部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図４ａ】 図４ａは、本発明の好ましい実施形態のポンプ送り又は混合素子の極めて高い回転安定性が要求される状況下で用いられる駆動磁石の底面図である。
【図４ｂ】 図４ｂは、図４ａの駆動磁石が、ポンプ送り又は混合素子の一部を構成する、同様の構成の第２永久磁石に磁気結合されていることを示す本発明のシステムの部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図４ｃ】 図４ｃは、ポンプ送り又は混合素子の浮上を助成する、空気等の周囲流体より軽い物質を保持するためのチャンバーを有するポンプ送り又は混合素子を備えたポンプ送り又は混合システムの一変型実施形態である。
【図５】 図５は、熱的に隔絶された低温超伝導素子によって浮上せしめられるポンプ送り又は混合素子を使用し、ポンプ送り又は混合素子を容器内で回転させるための原動力が超伝導素子自体を回転させることによって得られるようにした本発明のポンプ送り又は混合システムの変型実施形態の部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図６ａ】 図６ａは、回転する超伝導素子によって駆動することができる浮上ポンプ送り又は混合素子の一変型例の上からみた概略平面図である。
【図６ｂ】 図６ｂは、図６ａのポンプ送り又は混合素子が２つの構成部片で構成された回転する超伝導素子の上方に浮上しているところを示す。
【図７】 図７は、容器を遠心ポンプ送りヘッドの形とし、遠心ポンプ送りヘッドの入口から出口へ流体をポンプ送りするための浮上する回転ポンプ送り又は混合素子を備えた変型例を示す一部破除された、一部断面による概略側面図である。
【図８ａ】 図８ａは、比較的狭い開口を有する容器内で浮上させるために特に適合されたポンプ送り又は混合素子の変型例を示す。
【図８ｂ】 図８ｂは、比較的狭い開口を有する容器に使用するために特に適合されたポンプ送り又は混合素子の別の変型例を示す。
【図８ｃ】 図８ｃは、図８ｂのポンプ送り又は混合素子が容器の狭い開口に挿入するために半ば折り畳まれた状態にあるところ示す。
【図９】 図９は、別個の浮上磁石と被駆動磁石を同じ薄型ポンプ送り又は混合素子上に担持させ、ポンプ送り又は混合素子に対する浮上力は、熱的に隔絶された超伝導素子によって与えられ、ポンプ送り又は混合素子の回転運動は、回転軸に結合され、超伝導素子を保持するための拔気又は断熱処理されたチャンバーの開口内に配置された駆動磁石を含む原動デバイスによって与えられるようにした本発明のポンプ送り又は混合システムの第２実施形態の部分断面図であり、一部を破除し、一部を概略図で示す。
【図９ａ】 図９ａは、図９のシステムに用いるためのポンプ送り又は混合素子の一実施形態の上面図又は底面図である。
【図９ｂ】 図９ｂは、図９及び９ａのポンプ送り又は混合素子が超伝導素子の上方に浮上しているところを示す部分断面図であり、被駆動磁石が所望の回転運動を創生するために対応する駆動磁石に結合される態様を示す。
【図１０】 図１０は、図９の実施形態のポンプ送り又は混合システムと連携して用いるためのクライオスタットの好ましいバージョンの上面図である。
【図１１】 図１１は、図９の実施形態のポンプ送り又は混合システムと連携して用いるための遠心ポンプ送りヘッドの一部破除された、一部断面による側面図である。
【図１２】 図１２は、本発明のポンプ送り又は混合システムの更に別の変型実施形態の一部断面による概略側面図である。
【図１２ａ】 図１２ａは、図１２の線１２ａ−１２ａに沿ってみた断面図である。
【図１２ｂ】 図１２ｂは、図１２の線１２ｂ−１２ｂに沿ってみた断面図である。
【図１２ｃ】 図１２ｃは、図１２の実施形態の断面図であるが、原動デバイスが電界を発生してポンプ送り又は混合素子を回転させる電流を受け取るために容器の周りに巻装された巻線の形とされた例を示す。
【図１３】 図１３は、図９の実施形態と幾つかの点で類似しているが、インライン用の浮上ポンプ送り又は混合素子の一実施形態を示す部分断面図である。
【図１４】 図１４は、流体を混合するためにポンプ送り又は混合素子を担持した密封可撓袋を使用する態様を示すとともに、このシステムと組み合わせて適正なポンプ送り又は混合素子が用いられることを保証するために発信器と受信器を用いる態様の一例を示す一部断面による、一部を破除された拡大部分側面図である。
【図１４ａ】 図１４ａは、ポンプ送り又は混合素子に結合するための結合器を含むアタッチメントを示す一部断面による、一部を破除された拡大部分側面図である。
【図１４ｂ】 図１４ｂは、調心及び整列構造体を有する混合を容器を示す一部断面による、一部を破除された拡大部分側面図である。
【図１４ｃ】 図１４ｃは、調心及び整列構造体を有する混合を容器の別の実施例を示す一部断面による、一部を破除された拡大部分側面図である。
【図１４ｄ】 図１４ｄは、図１４のシステムにおいて、超伝導素子を、従ってポンプ送り又は混合素子を容器内で左右に移動させるための直線運動デバイスのような第２原動デバイスを示す一部断面による、一部を破除された拡大部分側面図である。
【図１５】 図１５は、転移温度にまで冷却される超伝導素子を充電するのに用いるためのキットの一部を構成することができる、スペーサを含む充電磁石と、超伝導素子を再充電のためにその転移温度以上の温度にまで加熱するための加熱器を示す。
【図１６】 図１６は、薄壁キャビティを有する容器に使用するためのシステムの一実施形態の一部断面による概略図である。
【図１６ａ】 図１６ａは、図１６のクライオスタットの一部切除された、一部断面による上面図である。
【図１７】 図１７は、同心の環状浮上磁石を浮上させるための、結晶平面を有する複数の超伝導材セグメントから成る超伝導体又は超伝導素子を示す拡大概略図であり、特に、各セグメントの結晶Ｃ軸の、浮上磁石の磁化ベクトルに対する望ましい向きを示す。
【図１８】 図１８は、図１７の線１８−１８に沿ってみた断面図である。
【図１９】 図１９は、流体収容容器内でポンプ送り又は混合素子を浮上させるために複数の超伝導体又は超伝導素子を使用する実施形態であり、やはり、各セグメントの結晶Ｃ軸の、浮上磁石の磁化ベクトルに対する望ましい向きを示す。
【図１９ａ】 図１９ａは、図１９のシステムのクライオスタットと、原動デバイスの一部分の上面図である。
【図２０】 図２０は、クライオスタットが、キャビティを有する容器内でポンプ送り又は混合素子を浮上かつ回転させるために超伝導素子と共に回転するクライオクーラーを含む実施形態を示す。
【図２１】 図２１は、図２０の実施形態において磁石と超伝導体の向きの一例を示す概略図である。
【図２２】 図２２は、キャビティを有する可撓性袋又は容器を示し、キャビティがクライオスタットのヘッド端を受容することに加えて同心のポンプ送り又は混合素子のための調心支柱としても機能することができる例を示す。
【図２３】 図２３は、ポンプ送り又は混合素子が近接する容器に接触するのを防止する浮上助成機能を発揮するために永久磁石を用いる実施形態を示す。
【図２４】 図２４は、ポンプ送り又は混合素子が近接する容器に接触するのを防止する浮上助成機能を発揮するために永久磁石を用いる別の実施形態を示す。
【図２５】 図２５は、ポンプ送り又は混合素子が近接する容器に接触するのを防止する浮上助成機能を発揮するために永久磁石を用いる更に別の実施形態を示す。
【図２６】 図２６は、不浮上状態にあるときのポンプ送り又は混合素子に係合して支持するための係合構造体を含む容器を示す一部断面による図である。
【図２７】 図２７は、クライオスタットを移動させることによって図２６の磁気結合されたポンプ送り又は混合素子を浮上位置へ移動させる態様を示す一部断面による図である。
【符号の説明】
１０ ポンプ送り又は混合システム
１２ クライオスタット
１４ ポンプ送り又は混合素子，混合素子，磁気素子
１６ 容器，流体容器
１８ ハウジング、壁、外側壁
２０ 超伝導素子，静止超伝導素子
２２ ロッド、円筒形ロッド
２４ 冷却源
２５ チャンバー、液体窒素チャンバー
２５ 真空チャンバー
２６ チャンバー、冷却チャンバー、極低温チャンバー
２８ 壁、外側壁
３２，３８ 永久磁石，磁石
３４ 支持軸、軸
３６ インペラブレード、インペラ
４０ 駆動磁石
４２ モータ、電気モータ
４４ 流体入口、入口
４６ 流体出口、出口
４８ 冷却源、閉サイクル冷凍機
５０ａ，５０ｂ サブ磁石
６０ チャンバー
１００ ポンプ送り又は混合システム
１０２ クライオスタット
１０２ａ 構成部品、部分
１０２ｂ 構成部品、部分
１０４ チャンバー
１０４ 壁、外側壁
１０６ ディスク形超伝導素子、超伝導素子、回転超伝導素子、超伝導素子
１０６ａ，１０６ｂ 超伝導素子
１０８ チャンバー
１１０ 冷却源
１１２ 弁
１１４ ゲッター
１１６ プラットホーム
１１８ 熱的リンク
１１９ 冷却容器
１２０ ローラ軸受組立体、軸受
１２２ ローラ軸受、軸受
１２４ 軸受ハウジング
１２６ 支持構造体
１２８ 無端ベルト
１２９ プーリ
１３０ 軸
１３１ モータ
１３２ 容器
１３４ ディスク形ポンプ送り又は混合素子、ポンプ送り又は混合素子、インペラ
１３４ａ，１３４ｂ ポンプ送り又は混合素子、混合素子
１３５ａ，１３５ｂ 永久磁石、被駆動磁石
１５０ ポンプ送り又は混合ヘッド、チャンバー
１５４ 入口、流体入口
１５６ 出口、流体出口
１５８ ポンプ送り又は混合素子
１６０ａ，１６０ｂ 永久磁石、磁石
１８０ ロッド
２００ 混合システム
２０２ 容器、流体容器
２０４ 混合素子
２０６ リング形永久磁石、リング形浮上磁石、磁石
２０８ａ，２０８ｂ 被駆動磁石
２１０ リング形超伝導素子、環状超伝導素子、超伝導素子
２１２ａ，２１２ｂ 駆動磁石
２１４ 軸
２１６ モータ
２１９ 孔
２２０ クライオスタット
２２１ 冷却源
２２２ チャンバー、二重壁容器、容器
２２３，２３５，２３６ チャンバー
２２４ チャンバー、懸架チャンバー
２２６ ポート
２２８ 熱的リンク
２３０ プラットホーム、リング形プラットホーム
２３２ 開放チャンネル、チャンネル、熱的リンク
２３４，２３６ チャンバー
２３５，２３７ チャンバー
２４０ 開口部
２５０ 遠心ポンプ送りヘッド
２５２ ポンプ送り又は混合素子
２５４ 流体入口
２５６ 流体出口
２５８ａ，２５８ｂ 被駆動磁石
２６０ 浮上磁石
３００ インライン式ポンプ送り又は混合システム
３０２ ポンプ送り又は混合素子
３０４ パイプ
３０５ａ，３０５ｂ 浮上磁石、磁石
３０６ 軸
３０８ａ，３０８ｂ・・・３０８ｎ サブ磁石
３０８ 被駆動磁石
３０８ａ，３０８ｂ 被駆動磁石
３１０ａ，３１０ｂ クライオスタット
３１２ａ，３１２ｂ 環状超伝導素子、超伝導素子
３１４ａ チャンバー
３１６ａ プラットホーム
３１８ 冷却源
３２０ 駆動磁石組立体、磁気駆動組立体
３２０ａ，３２０ｂ・・・３２０ｎ 駆動磁石
３２２ ポンプ送り又は混合素子
３２４ 無端ベルト
３２６ 巻線
３２８ 電源
４００ インライン式ポンプ送り又は混合システム
４０２ クライオスタット
４０３ パイプ
４０４ａ，４０４ｂ 流体チャンネル
４０６ 壁、外側壁
４０８ 環状チャンバー
４１０ 超伝導素子
４１２ 冷却源
４１４ 開口部
４１６ 軸
４１８ａ，４１８ｂ，４１８ｃ 駆動磁石
４２０ ポンプ送り又は混合素子
４２２ 浮上磁石
４２４ａ，４２４ｂ，４２４ｃ 被駆動磁石
５００ 可撓袋、袋、容器
５０２ ポンプ送り又は混合素子
５２０ アタッチメント
５２２ 結合部材
５２８ 支柱
５２８ 調心支柱
５２９ ヘッド、ヘッド部分、過大ヘッド部分
５３０ ニップル
５３１ クランプ
５３２ ニップル
５３２ 整列支柱
５３３ 孔
５３４ 外側容器、容器
５３６ 開口
５４０ 原動デバイス
５４１ 冷却源
５４２ 原動デバイス
５５０ 発信器
５６０ 受信器
６００ 充電磁石
６０２ 超伝導素子
６０４ クライオスタット
６０６ スペーサ
６０６ スペーサ
７００ 混合システム
７０２ 容器
７０４ キャビティ
７０５ 溶接部
７０６ クライオスタット
７０８ 外側壁
７１２ａ・・・７１２ｎ 超伝導セグメント
７１２ 超伝導素子
７１２ 軸
７１４ 熱的リンク
７１６ 軸
７１８ モータ
７２０ 駆動磁石
７２２ 浮上混合素子、混合素子
７２４ 浮上永久磁石、浮上磁石
７２６ 被駆動磁石
７２８ ブレード
８００ 混合システム
８０２ クライオスタット
８０６ 環状チャンネル
８０８ 外側壁
８１０ 容器
８１２ 混合素子
８１４ キャビティ
８１５ 環状突出部分、環状部分
８１６ 浮上磁石、環状浮上磁石
８１８ 超伝導素子
８１８ａ，８１８ｂ，８１８ｃ 超伝導素子
８２０ 熱的リンク
８２２ 軸
８２４ 駆動磁石
８２６ 被駆動磁石
８２８ インペラブレード
９００ 混合システム
９０１ａ・・・９０１ｎ セグメント
９０１ 回転超伝導素子、超伝導素子
９０１ａ 磁石セグメント
９０２ プレート
９０３ クライオスタット
９０４ クライオクーラー
９０４ａ 下方部分
９０４ｂ 上方部分
９０５ 壁、外側壁
９０６ チャンバー
９０７ ヘッド、ヘッド端
９０８ 連結部材
９０９ａ，９０９ｂ 軸受、軸受組立体
９１０ ベルト、無端ベルト
９１１ プーリ
９１２ プーリ
９１４ 軸
９１６ 原動デバイス
９２０ 枢動接点
９２２ 容器
９２４ キャビティ
９２６ 混合素子
９２８ａ・・・９２８ｎ セグメント
９２８ 永久磁石、浮上磁石
９３０ 構造部材
９５０ 混合システム
９５２ クライオスタット
９５４，９５６ 超伝導素子
９５８ 混合素子
９６０，９６２ 磁石アレー、磁石
９６３ プラットホーム、熱伝導性プラットホーム
９６４ 直立円筒形壁
９６５ ロッド
９６６ チャンバー
９６７ 開口
９６８，８７０ リング磁石
９６８ａ，９７０ａ リング磁石
９６８ｂ，９７０ｂ リング磁石
９６８，９７０ リング磁石
９８０ 混合素子
９８１ 容器
９８２ キャビティ
９８３ プラットホーム
９８４ 係合表面、切頭円錐形表面
９８６ 合致表面
９８８ 浮上磁石、磁石アレー、被駆動磁石
９８９ クライオスタット
９９０ 超伝導素子
９９１ 熱的リンク
９９４ 原動デバイス
９９８ 加熱器
９９９ 係合構造体
Ｂ ブレード、混合ブレード
Ｃ 液体寒剤。寒剤
Ｆ 流体
Ｇ 間隙
Ｈ 加熱器
Ｉ 入口管
Ｋ タンク
Ｍ モータ
Ｍ 不活性マトリックス材、マトリックス材
Ｏ 出口管、排気出口管
Ｐ 蒸気
Ｐ 電源
Ｔ テーブル、支持表面
Ｖ ベーン
Ｗ プーリ
ＶＷ 垂直壁

Claims (8)

  1. 磁気結合を介して駆動されるように少なくとも１つの被駆動磁石を担持した混合素子（５０２）を用いて流体を混合する混合システムに使用するための容器であって、
    前記流体を保持するための、底壁と側壁を有する可撓性の本体（５００）と、
    該可撓性の本体の前記底壁又は側壁に取り付けられており、該容器を輸送する場合や、前記混合素子が磁気的に結合されている原動デバイスから偶発的に外れた場合、該混合素子を該素子の調心を容易にするための望ましい位置に保持するための剛性の調心支柱（５２８）とから成り、該混合素子は、前記可撓性の本体（５００）内に設けられており、前記調心支柱を受容するための中心開口を有して成る容器。
  2. 前記支柱は、前記混合素子が該支柱から偶発的に浮き上がるのを防止するために該混合素子の前記開口より大きい過大ヘッド部分を有していることを特徴とする請求項１に記載の容器。
  3. 前記支柱は、前記可撓性の本体に形成されたニップル（５３０）を通して挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器。
  4. 前記支柱を前記ニップルに固定するためのクランプ（５３１）を有することを特徴とする請求項３に記載の容器。
  5. 前記支柱は、前記混合素子を磁気結合を介して駆動させるための外部原動デバイスに係合するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容器。
  6. 前記支柱は、総体的に円筒形であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の容器。
  7. 前記可撓性の本体は、袋であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の容器。
  8. 前記可撓性の本体は、袋であり、前記支柱は、該袋と一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の容器。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1534412B1 (en) * 2001-10-03 2010-08-18 Levtech Inc. Mixing vessel having a receiver for a fluid-agitating element
US7168848B2 (en) * 2003-07-02 2007-01-30 Spx Corporation Axial-pumping impeller apparatus and method for magnetically-coupled mixer
CA2552717C (en) 2004-01-07 2011-11-29 Levtech, Inc. Mixing bag with integral sparger and sensor receiver
JP2008504118A (ja) * 2004-06-23 2008-02-14 リーブテック，インコーポレイテッド 混合用容器心合システム、デバイス及びそれらに関連する方法
US8603805B2 (en) 2005-04-22 2013-12-10 Hyclone Laboratories, Inc. Gas spargers and related container systems
WO2007134267A2 (en) 2006-05-13 2007-11-22 Advanced Technology Materials, Inc. Disposable bioreactor
US9090398B2 (en) 2007-05-04 2015-07-28 Emd Millipore Corporation Disposable processing bag with alignment feature
US7832922B2 (en) 2007-11-30 2010-11-16 Levitronix Gmbh Mixing apparatus and container for such
JP5480392B2 (ja) * 2009-10-21 2014-04-23 メテノヴァ ホールディング， エービー 攪拌装置
WO2013040161A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Xcellerex, Inc. Single-use mixing and bioreactor systems
US9376655B2 (en) 2011-09-29 2016-06-28 Life Technologies Corporation Filter systems for separating microcarriers from cell culture solutions
BR112014007807B1 (pt) 2011-09-30 2020-11-17 Life Technologies Corporation recipiente com pulverizador de película
US9827357B2 (en) 2011-12-03 2017-11-28 Indiana University Research And Technology Corporation Cavopulmonary viscous impeller assist device and method
AP2014007904A0 (en) * 2012-03-21 2014-08-31 H R D Corp Apparatus, system, and method for converting a first substance into a second substance
US9962832B2 (en) * 2013-03-04 2018-05-08 President And Fellows Of Harvard College Magnetic assembly of soft robots with hard components
US11944946B2 (en) 2013-06-28 2024-04-02 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Mixing assemblies including magnetic impellers
BR112015031637B1 (pt) 2013-06-28 2022-01-18 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Conjuntos de mistura incluindo impelidores magnéticos
US9079690B1 (en) 2014-06-26 2015-07-14 Advanced Scientifics, Inc. Freezer bag, storage system, and method of freezing
EP2990373B1 (en) * 2014-08-29 2018-10-03 Sidel S.p.a. Con Socio Unico A fluid-agitating tank assembly for a machine for filling containers
US10092888B2 (en) 2014-11-07 2018-10-09 Genesis Technologies, Llc Linear reciprocating actuator
AU2017304767A1 (en) * 2016-07-28 2019-01-17 Medisieve Ltd. Magnetic mixer and method
CN110177864B (zh) 2016-12-01 2022-11-08 生命科技股份有限公司 微载体过滤袋总成和使用方法
CN107970840A (zh) * 2017-12-07 2018-05-01 南昌叁润科技有限公司 一种建筑墙面喷漆用油漆搅拌设备
CN109513379A (zh) * 2018-10-29 2019-03-26 长沙创恒机械设备有限公司 一种药剂均匀混合装置
CN109545002B (zh) * 2018-12-05 2020-08-14 济南大学 一种用于虚拟实验的容器套件及其应用
CN110180450A (zh) * 2019-06-11 2019-08-30 陈超 一种纺织行业用节能型溶解罐
WO2021003282A1 (en) 2019-07-01 2021-01-07 Oakwood Laboratories, Llc System and method for making microspheres and emulsions
CN110538585A (zh) * 2019-09-19 2019-12-06 张文静 一种医院药学药理分析实验装置
CN111097309A (zh) * 2019-12-24 2020-05-05 盐城顶益食品有限公司 一种食品乳化剂生产用减震均料装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4090745A (en) * 1974-01-14 1978-05-23 Sperry Rand Corporation Magnetic suspension with magnetic stiffness augmentation
US4162855A (en) * 1974-11-18 1979-07-31 Spectroderm International, Inc. Magnetic stirrer apparatus
DE3003024A1 (de) 1980-01-29 1981-07-30 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe Fluessigheliumpumpe
JPS5628739A (en) * 1979-08-17 1981-03-20 Olympus Optical Co Endoscope photographing device
JPS5931435A (ja) * 1982-08-16 1984-02-20 Ulvac Corp 油回転ポンプの油劣化モニタ−装置
JPS61212275A (ja) † 1985-03-16 1986-09-20 Shibaura Eng Works Co Ltd アクチユエ−タ付きバイオリアクタ
US4711582A (en) * 1986-11-07 1987-12-08 Kennedy Richard B Rotary mixing of two component resins in disposable plastic bag
JPH01104332A (ja) * 1987-10-15 1989-04-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 攪はん装置
JP3177847B2 (ja) * 1990-12-18 2001-06-18 光洋精工株式会社 超電導軸受装置
JP3188977B2 (ja) * 1991-08-09 2001-07-16 光洋精工株式会社 駆動装置
US5470152A (en) 1993-02-23 1995-11-28 General Signal Corporation Radially mounted magnetic coupling
JPH07149376A (ja) * 1993-11-23 1995-06-13 Saishi Kamimura 溶質封入バッグ内蔵、活栓付フレキシブルバッグ
US5567672A (en) 1994-10-11 1996-10-22 Queen's University At Kingston Method and apparatus for damping mechanical vibration with a high Tc superconductor
US5763971A (en) 1995-03-16 1998-06-09 Koyo Seiko Co., Ltd. Superconducting bearing device
JPH08257387A (ja) * 1995-03-27 1996-10-08 Meguro Kagaku Kogyo Kk 攪拌装置及び攪拌用容器及び攪拌子
US5478149A (en) 1995-04-24 1995-12-26 Magnetic Mixers, Inc. Magnetic mixer
US5747426A (en) 1995-06-07 1998-05-05 Commonwealth Research Corporation High performance magnetic bearing systems using high temperature superconductors
DE19643844C1 (de) * 1996-10-30 1998-05-07 Karlsruhe Forschzent Supraleitendes Magnetlager in Modulbauweise
JPH10192680A (ja) * 1997-01-14 1998-07-28 Horiba Ltd 液体攪拌装置
JPH10313718A (ja) † 1997-05-22 1998-12-02 Toshiba Eng & Constr Co Ltd 植物片の培養装置および培養方法
US5941867A (en) * 1997-07-15 1999-08-24 Kao; Ti Formulation of pharmaceutical solutions in free fall
JP4070326B2 (ja) * 1998-10-20 2008-04-02 慎一 秋山 非接触撹拌装置
EP1534412B1 (en) * 2001-10-03 2010-08-18 Levtech Inc. Mixing vessel having a receiver for a fluid-agitating element

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