用于混合和喷射流体的方法和喷嘴.pdf

本发明涉及一种用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法，该外部混合喷嘴具有带有不同或相同截面的至少两个出口通道(10，20)以及至少两个入口开口(13，23)，其中具有不同体积流量和/或不同粘度的两种流体被喷射，并且其中这些入口开口(13，23)和/或这些出口通道(10，20)的截面的比率对应于这些体积流量的比率，这样使得这些流体以基本上相同的流速流动穿过这些出口通道(10，20)和/或这些入口开口(13，23)。此外本发明涉及一种用于喷射物质、尤其是生物物质的外部混合喷嘴、医疗器械和医疗装置。

1.  用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法，该外部混合喷嘴具有带有不同或相同截面的至少两个出口通道(10，20)以及至少两个入口开口(13，23)，其中
-一种第一流体经由一个第一供应通道(11)侧向地、尤其切向地被引导至一个第一腔室(12)中，该第一腔室是流体连接至一个第一出口通道(10)上的，
-一种第二流体经由一个第二供应通道(21)侧向地、尤其切向地被引导至一个第二腔室(22)中，该第二腔室是流体连接至一个第二出口通道(20)上的，
-该第一流体经由该第一出口通道(10)流出并且该第二流体经由该第二出口通道(20)流出，其方式为使得形成多个重叠的流体锥，
其中该第一流体和该第二流体具有不同的体积流量和/或不同的粘度并且这些入口开口(13，23)和/或这些出口通道(10，20)的截面的比率对应于这些体积流量的比率，这样使得该第一流体和该第二流体以基本上相同的平均流速流动穿过这些出口通道(10，20)和/或这些入口开口(13，23)。

2.  根据权利要求1所述的方法，
其特征在于
该第一流体向该第一腔室(12)的供应和/或该第二流体向该第二腔室(22)的供应是受控制的。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
一种第三流体被引导穿过一个第三供应通道(31)而进入该第二腔室(22)中并且与该第二流体混合。

4.  根据权利要求3所述的方法，
其特征在于
该第三流体同轴地流入该第二腔室(22)中。

5.  根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
一种第三流体经由一个第三出口通道(30)被引导进入该第一流体和该第二流体的重叠的流体锥中。

6.  根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
一种第三流体被直接地、尤其侧向地引入该第二出口通道(20)中并且在该第二出口通道中与该第二流体混合。

7.  用于供应物质、尤其是生物材料的、具有第一出口通道(10)以及第二出口通道(20)的外部混合喷嘴，该第一出口通道和该第二出口通道是彼此间隔开地安排的，其方式为使得从用于混合多种流体的该第一出口通道和第二出口通道(10，20)离开的多个流体锥至少部分地发生重叠，其中该第一出口通道(10)是流体地连接至一个第一腔室(12)上的并且该第二出口通道(20)是流体地连接至一个第二腔室(22)上的，并且一个第一供应通道(11)侧向地、尤其切向地排放至该第一腔室(12)上并且一个第二供应通道(21)侧向地、尤其切向地排放至该第二腔室(22)中，其特征在于
提供了至少一个第三供应通道(31)，该至少一个第三供应通道同轴地排放至该第二腔室(22)中或直接排放至该第二出口通道(20)或一个第三 出口通道(30)中。

8.  根据权利要求7所述的喷嘴，
其特征在于
该第三供应通道(31)侧向地排放至该第二出口通道(20)中或是相对于该第二出口通道(20)同轴地安排的。

9.  根据权利要求7或8所述的喷嘴，
其特征在于
该第三出口通道(31)被安排在该第一出口通道与该第二出口通道(10，20)之间，其方式为使得从该第三出口通道(30)离开的流体被引导进入这些重叠的流体锥中。

10.  根据以上权利要求之一所述的喷嘴，
其特征在于
该第一腔室(12)和该第二腔室(22)在各自情况下是经由一个入口开口(13，23)连接至一个第一或第二供应通道(11，21)上的，其中该第一腔室(12)的入口开口(13)和该第二腔室(22)的入口开口(23)具有不同的截面表面。

11.  根据以上权利要求之一所述的喷嘴，
其特征在于
至少该第一出口通道(10)和该第二出口通道(20)、尤其所有的出口通道(10，20，30)具有被定向成彼此平行或成一个角度的纵向轴线。

12.  根据以上权利要求之一所述的喷嘴，
其特征在于
至少该第二出口通道(20)具有一个瓶颈(15)，尤其是其中该第三供应通道(31)在该瓶颈(15)的区域中排放至该第二出口通道(20)中。

13.  带有根据权利要求7至12之一所述的外部混合喷嘴的医疗器械，其中该器械能被连接至具有一个用于对流体供应进行设定的开环或闭环控制单元的医疗装置上。

14.  带有根据权利要求7至12之一所述的外部混合喷嘴和/或根据权利要求13所述的器械的医疗装置，
其特征为
一个开环或闭环控制单元，该开环或闭环控制单元被适配成用于以一种方式对流体供应进行设定，其方式为使得在这些流通具有不同的体积流量和/或不同的粘度的情况下，所述流体以基本上相同的流速流动穿过这些出口通道(10，20)和/或入口开口(13，23)。

15.  带有根据权利要求7至12之一所述的外部混合喷嘴和/或根据权利要求13所述的器械的医疗装置、尤其是根据权利要求14所述的装置，
其特征为
一个开环或闭环控制单元，该开环或闭环控制单元被适配成用于对流体供应进行设定，其方式为使得这些不同的流体能独立于彼此以任何希望的顺序被供应。

用于混合和喷射流体的方法和喷嘴
本发明涉及一种用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法。本发明另外涉及一种用于供应物质、尤其生物材料的外部混合喷嘴以及一种具有此类喷嘴的医疗器械和医疗装置。根据权利要求7的前序部分所述的喷嘴是例如从美国5,368,563 A中已知的。
在这种已知喷嘴的情况下，提供了两个涡旋腔室，各有一个出口通道排放至这两个涡旋腔室中。在两种不同的流体经由这些出口通道离开该喷嘴之前，经由这些涡旋腔室引发了这些流体的旋转运动。由于提前施加至这些流体的涡旋，产生了旋转的喷射流。因此，该已知喷嘴的这两个出口开口是彼此间隔开地安排的，其方式为使得这两个旋转流体锥重叠从而在该喷嘴之外发生这两种流体的混合。
由于该已知喷嘴的所披露的这些特征，具有不同粘度和/或以不同体积流量被供应的流体的均匀混合不能以希望的品质实现或者根本就是不可能的。该已知喷嘴的另外一个缺点在于，这些涡旋腔室中的流体被暴露在高应力下，这在供应生物材料例如细胞的情况下是不希望的。
本发明的目的在于指明一种用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法，该方法能够实现多种流体的均匀混合。本发明的目的进一步在于指明一种外部混合喷嘴，该外部混合喷嘴允许多种流体均匀混合并且尤其能够实现生物材料的温和混入。本发明的目的最后在于指明一种带有此类外部混合喷嘴的医疗器械和医疗装置。
根据本发明，这个目的关于该方法是通过权利要求1的主题而实现的、关于该外部混合喷嘴是通过权利要求7的主题而实现的、关于该医疗器械是通过权利要求13的主题而实现的、并且关于该医疗装置是通过权利要求14的主题而实现的。
本发明所基于的概念是指明一种用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法，该喷嘴具有至少两个出口通道以及至少两个入口开口，这些流体可以离开这些出口通道从而从该喷嘴中离开，并且腔室中、尤其是混合腔室或涡旋腔室中的流体可以穿过这些入口开口进入。既然这些流体在该喷嘴外部混合，因而可能适宜的是这些有待混合的流体中的至少一者以锥形射流从该喷嘴中离开。
该至少两个出口通道和/或该至少两个入口开口可以具有不同的或相同的截面。具体而言，这些入口开口的截面可以是彼此不同或相同的。这些出口通道的截面同样可以是彼此不同或相同的。还可能的是，一个出口通道的截面不同于被指派给这个出口通道的入口开口的截面，或者这些截面是相同的。此外，这些腔室的直径可以具有不同的大小。在根据本发明的方法的情况下，一种第一流体经由第一供应通道被侧向地、尤其是切向地引导至第一腔室中，该第一腔室是流体连接至一个第一出口通道上的。一种第二流体经由第二供应通道被侧向地、尤其是切向地引导至第二腔室中，该第二腔室是流体连接至一个第二出口通道上的。该第一流体经由该第一出口通道流出并且该第二流体经由该第二出口通道流出，从而形成了多个重叠的流体锥。这些流体锥的重叠程度可以根据既定的应用而形成。因此可能的是，这两个流体锥的重叠区域是由这两个流体锥的相同比例部分形成的。然而，还可能的是，该重叠区域大部分仅由一个流体锥形成。这些流体锥是通过在该方法的情况下所使用的喷嘴特征以及所供应的流体而确定的。该第一流体和该第二流体可以具有不同的粘度并且可以按不同的体积流量被供应，即以特定的体积流量比率。另外，这些入口开口和/或出口通道的截面之比对应于这些体积流量之比。例如，该第一流体和该 第二流体可以按基本上相同的流速流动穿过这些出口通道和/或这些入口开口。另外，在具体应用中，这些腔室可以具有不同的直径。由于对应形成的喷嘴，可以确保流体锥的形成是以有足够大的开口角度发生的，尽管该第一流体和该第二流体具有不同的体积流量。这可以使得流体锥区域具有大致相等的大小并且重叠。
通过根据本发明的方法实现了，在这些重叠的流体锥中产生这些不同流体的均匀混合。由于这两种流体的流速针对彼此进行调整，尽管它们的粘度或体积流量不同，还是实现了这些流体的良好且恒定的混合。在这种情况下，这种混合在该喷嘴外部进行，这样避免了该喷嘴阻塞的风险。这些流体优选地是在该喷嘴内彼此完全分开地被引导的。具体而言，这些流体的交联反应或混合可以只在该喷嘴外部进行。
用于根据本发明的方法的喷嘴优选地具体地与两种选定流体的特性相适配。因此，可以对每个希望的流体组合提供进行了对应适配的喷嘴。例如，这些喷嘴的区别在于进入这些腔室中的这些出口通道和/或这些入口开口的截面、和/或腔室直径。由于这些几何变量，所以能够针对预定的流体选择性地设定流速。该外部混合喷嘴可以具有两个带有不同截面的出口通道并且还具有两个带有不同截面和/或不同腔室直径的入口开口。还可能的是，进入这些腔室中的这些出口通道和/或这些入口开口的截面是相同的。于是可以例如经由一个控制单元来实施流速的调整，该控制单元影响流体压力和/或流体的体积流量。换言之，在根据本发明的方法的一个优选构型中提供的是，该第一流体向该第一腔室的供应和/或该第二流体向该第二腔室的供应是受控制的。
在此背景下参考该腔室的直径与该腔室在垂直于该腔室中央轴线的平面中的尺寸有关这一事实。在本发明的情况下，该腔室具体可以发挥对于经由这些入口开口流入的流体施加涡旋的功能。为此，该腔室优选地具有 圆化的、尤其是圆形的截面。在本申请的背景下，该圆化的腔室截面的直径被称为腔室直径。
在根据本发明的方法的另外一个构型中，一种第三流体可以被引导穿过第三供应通道而进入该第二腔室中并且与该第二流体混合。因此，该第三流体可以在从该出口开口离开之前就已经与该第二流体混合。优选提供的是，该第二流体和该第三流体不发生与彼此的交联反应或仅发生与彼此的微小的交联反应。然而，该第一流体可以具有交联功能从而使得通过使该第一流体同该第二与第三流体的混合物在该喷嘴外部进行混合而发生交联。所有这些流体的交联优选地在该喷嘴外部进行，例如首先通过将该第一流体添加至该第二与第三流体的混合物中。
为了减小这些流体所受的应力，例如以便减小该第三流体进入该第二腔室时的剪切力，可能有利的是提供使得该第三流体同轴地流入该第二腔室中。具体而言，该第三流体可以相对于该第二腔室同轴地流入该第二腔室中，其中该第二腔室同轴地连接至该第二出口通道上。因此，该第三流体可以相对于该第二出口通道同轴地流动穿过该第二腔室。因此，很大程度上避免了该第二腔室中的第三流体被暴露给涡旋和/或增大的压力，否则将产生增大的应力、尤其是剪切力或压力。剪切力和/或压力对该第三流体的影响被最小化，从而发生该第三流体的特别温和的供应或混入。该第三流体可以包含例如在应力方面具有高敏感性的一种生物材料、尤其是细胞。该第三流体的同轴供应保护了该生物材料。
在根据本发明的方法的一个替代性变体中，一种第三流体可以经由一个第三出口通道被引导进入该第一流体和第二流体的重叠流体锥中。在这个变体中，该第三出口通道优选是定位在该第一出口通道与该第二出口通道之间从而使得该第三流体被引导进入该第一流体和第二流体的这些流体锥的混合或重叠区中。以此方式使得该第三流体与该第一流体和第二流 体在该喷嘴外部相结合，从而使得这三种流体的混合完全是在该喷嘴外部进行。这避免了单独的出口通道或该喷嘴的其他部件的阻塞。在该喷嘴外部这些流体的合并进一步引发了这些流体的特别温和的混合。
根据本发明的方法的另外一个替代性实施例提供的是，将该第三流体直接、尤其侧向地引入该第二出口通道中。该第三流体被该第二出口通道中的第二流体中的流动所吸入(文丘里原理)并且因此到达该第二出口通道而基本上没有压缩应力，其中该第三流体与该第二流体的混合至少部分地发生在该出口通道中。因此该第三流体在从该喷嘴离开之前与该第二流体混合，由此减小了喷嘴阻塞的风险。与此同时，实现了第三流体与第二流体的所希望的混合。
此外本发明所基于的概念是指明一种用于供应物质、尤其是生物材料的外部混合喷嘴，该外部混合喷嘴具有一个第一出口通道和一个第二出口通道。该第一出口通道和第二出口通道是彼此间隔开地安排的，这样使得从用于使多种流体混合的该第一和第二出口通道离开的流体锥至少部分地发生重叠。该第一出口通道是流体连接至第一腔室上的。该第二出口通道是流体连接至第二腔室上的。此外，一个第一供应通道侧向地、尤其切向地排放至该第一腔室中。一个第二供应通道侧向地、尤其切向地排放至该第二腔室中。根据本发明提供了至少一个第三供应通道，该至少一个第三供应通道同轴地排放至该第二腔室中或直接排放至该第二出口通道或一个第三出口通道中。
根据本发明的喷嘴能够实现至少三种流体的供应和混合，其中至少两种流体的混合是完全在该喷嘴外部进行的。因此有效地避免了该喷嘴的粘连或阻塞。
该第三供应通道可以尤其侧向地排放至该第二出口通道中。换言之， 在该第三供应通道中所引导的第三流体可以在垂直于该第二出口通道中所引导的第二流体的流动方向上被混入。这种类型的混合对于可能潜在地包含在该第三流体中的物质、尤其是生物材料是尤其有效的且同时是温和的。
在根据本发明的喷嘴的一个优选的变体中，该第三出口通道被安排在该第一与第二出口通道之间，从而使得从该第三出口通道离开的流体、具体是该第三流体被引导进入这些重叠的流体锥中。在这个变体中，这至少三种流体的混合完全是在该喷嘴外部进行，这可靠地避免了喷嘴的阻塞。由于该第三出口通道在该第一与第二出口通道之间的居中安排，从第三出口通道离开的第三流体上的应力(例如，是由于剪切力)被减小。
在根据本发明的喷嘴的情况下，还可以提供的是，该第三供应通道是相对于该第二出口通道同轴地安排的。该第三供应通道中所引导的第三流体因此同轴地或居中地到达该第二腔室中并且可以在这里与经由该第二供应通道流入该第二腔室中的第二流体温和地混合。由于该第二供应通道的侧向排出，在该第二腔室中产生涡旋，该涡旋导致紊动从而使得经由该同轴安排的第三供应通道而流入其中的第三流体与该第二流体良好地混合。该第三供应通道的同轴安排同时产生了对该第三流体尤其在出现的应力(具体是剪切力和/或压力)方面的保护。
为了实现对从这些出口通道离开的流体的流速的调整并且因此实现这些喷射锥在速度分量(轴向、径向)方面的同等化以获得这些流体的最佳均匀分布以及这些喷射锥的尽可能大的重叠，可以优选地提供的是，该第一腔室和该第二腔室在各自情况下经由一个入口开口连接至该第一或第二供应通道上，其中该第一腔室的入口开口和该第二腔室的入口开口具有不同的截面表面。该第一腔室或该第二腔室的入口开口的截面表面可以在其几何形状和/或其大小方面不同。这些截面表面优选地具有不同的大小， 其中这些截面表面之间的大小差异被适配成使得流入该腔室中的流体的流速是相同的。
最后，在根据本发明的喷嘴的情况下可以提供的是，至少该第一出口通道和该第二出口通道、尤其所有的出口通道具有平行地对齐或彼此成一个角度的纵向轴线。这些出口通道的纵向轴线的平行对齐有利于根据本发明喷嘴的制造。这些出口通道的纵向轴线的成角度的安排实现了这些流体锥的重叠区域的扩大。这支持这些流体的混合并且因此改善了该喷嘴的混合功能。
另外，在根据本发明的喷嘴的一个优选示例性实施例的情况下可以提供的是，该第二出口通道具有一个瓶颈。该第三供应通道可以排放至该第二出口通道中、具体是该瓶颈的区域中。该第三供应通道优选地在该瓶颈的区域中侧向地排放至该第二出口通道中。该瓶颈可以实质上形成楔形从而使得该出口通道本身是以文丘里喷嘴的方式形成。因此该出口通道具有不同的或变化的截面直径，其中该出口通道的截面优选地是圆形。参考了以下事实：不仅该第二出口通道并且还有该第一出口通道和/或该第三出口通道都可以是以文丘里喷嘴的方式形成的，即，可以实质上具有一个瓶颈。该瓶颈形成了相应出口通道的最小截面直径。在这些入口开口和这些出口通道的截面尺寸的对比情况下，瓶颈区域中的最小截面直径是在以文丘里喷嘴的方式形成的出口通道的意义上叫的。例如借助于一个被引导穿过该出口通道的量筒可以确定该最小截面直径。可以被引导穿过该出口通道的最大量筒的直径对应于该出口通道在瓶颈处或在最小截面直径处的截面直径。
流动穿过该出口通道的流体的流速在瓶颈区域中处于其最高值，因而根据文丘里远离，在该供应通道中产生了真空，该供应通道在瓶颈区域中排放至该出口通道中。以此方式，经由该供应通道而被侧向地引入该出口 通道中的流体可以借助于在该出口通道中流动的流体而被吸入，由此避免了进入的流体上的压力应力。
本发明的一个次要方面涉及一种带有以上描述的外部混合喷嘴的医疗器械，其中该器械可以连接至带有用于对流体供应进行设定的一个开环或闭环控制单元的医疗装置上。
另外，在本发明背景下描述了一种连接至以上描述的外部混合喷嘴上和/或此类器械上的医疗装置，其中该医疗装置具有一个开环或闭环控制单元。该开环或闭环控制单元被配置成用于对流体供应进行设定以使得，在这些流体具有不同的体积流量和/或不同的粘度的情况下，这些流体以基本上相同的流速流动穿过这些出口通道和/或入口开口。
另外，连接至外部混合喷嘴上和/或以上描述的器械上的医疗装置可以具有一个开环或闭环控制单元，该开环或闭环控制单元被配置成用于对流体供应进行设定，其方式为使得这些不同的流体可以独立于彼此以任何希望的顺序、例如以一定间隔被供应。另外可能的是，医疗装置具有一个开环或闭环控制单元，该开环或闭环控制单元被适配成用于对流体供应进行设定，其方式为使得具有不同体积流量和/或不同粘度的这些流体的流速是彼此相等的并且这些不同的流体可以独立于彼此以任何希望的顺序来供应。因此，可以实现的是，例如该第一流体从该第一出口通道离开该喷嘴、与该第二流体从该第二出口通道离开该喷嘴相隔一个时间间隔被喷射到目标物体上，并且这两种流体的混合或交联首先在该目标物体上、例如一种组织、尤其是生物组织上进行。
以下将基于多个示例性实施例并参见附图来对本发明进行更详细地阐释。在这些附图中：
图1：示出了穿过根据一个优选示例性实施例的本发明外部混合喷嘴的截面视图，其中第三供应通道同轴地排放至第二腔室中；
图2：示出了根据另外一个优选示例性实施例的本发明外部混合喷嘴的截面视图，其中该第三供应通道排放至一个第三出口通道中；
图3：示出了根据另外一个优选示例性实施例的本发明外部混合喷嘴的截面视图，其中该第三供应通道侧向地排放至第二出口通道中；
图3a：在放大的视图中示出了根据图3的本发明外部混合喷嘴的出口通道的优选构型；
图4：示出了一件式设计的本发明外部混合喷嘴的有利通道系统的透视图；并且
图5：示出了一个时间图表，带有在间隔操作中用于医疗装置的致动的示例性脉冲序列
图1示出了带有两个不同通道系统5的一个外部混合喷嘴的截面。该喷嘴具有两个出口通道10、20。出口通道10、20终止在界定了该喷嘴的一个端表面40中。这两个出口通道10、20形成了一个第一出口通道10和一个第二出口通道20。第一出口通道10和第二出口通道20是彼此间隔开地安排的。在所示出的示例性实施例的情况下，清楚可见的是，出口通道10、20具有不同的截面、尤其是截面直径。出口通道10、20优选地以圆筒形状形成，其中第二出口通道20具有比第一出口通道10更大的截面直径。
第一出口通道10将端表面40连接至腔室12上，该腔室具体被形成为涡旋腔室12a。涡旋腔室12a引起所供应的第一流体的紊动从而使得在流体经由第一出口通道10离开时产生一个锥形的流体射流。第一流体的流体锥14在附图中是用虚线表示的。
为了引起涡旋腔室12a中的第一流体的旋转运动，一个第一供应通道11侧向地排放至涡旋腔室12a中。具体而言，第一供应通道11可以切向地排放至第一涡旋腔室12a中。换言之，第一供应通道11可以具有一个内壁，这个内壁无缝地或连续地、或没有肩台地形成了到第一涡旋腔室12a的内壁的过渡。
第一供应通道11基本上垂直于端表面40延伸穿过该喷嘴并且具有一个成角度的端部11a，该成角度的端部基本上平行于端表面40延伸穿过该喷嘴并且排放至第一腔室12、具体第一涡旋腔室12a中。第一供应通道11在第一供应通道11、具体其端部11a与第一涡旋腔室12a之间的排放区域中具有一个第一入口开口13。第一入口开口13具有的高度小于涡旋腔室12a的高度。第一入口开口13的截面可以依据所供应的第一流体的粘度或体积流量进行选择。例如，第一入口开口13可以具有与涡旋腔室12a的高度相对应的高度。
第二出口通道20将端表面40连接至一个第二腔室22上，在根据图1的示例性实施例的情况下该第二腔室被形成为混合腔室22b。以类似于第一腔室12的方式，一个第二供应通道21排放至第二腔室22中。第二供应通道21基本上平行于第一供应通道11、即垂直于端表面40延伸并且具有排放至混合腔室22b中的一个成角度的端部21a。第二供应通道21的成角度的端部21a具体经由一个第二入口开口23排放至第二腔室22或混合腔室22b中。在根据图1和图2所表示的这些示例性实施例中，第二入口开口23具有与混合腔室22b或总体上第二腔室22的高度相对应的高度。第二入口开口23具体在截面表面方面的不同尺寸是可能的并且是本领域技术人员根据所供应第二流体的体积流量和粘度来选择的。
在根据图1的示例性实施例的情况下，显然第二入口开口23具有比第一入口开口13更大的截面。在此假设这两个入口开口仅有高度不同。决 定这两个入口开口的截面表面的其他参数是相同的。原则上，入口开口13、23之间的比率可以被选择成是不同或相同的以便设定流体在从出口通道10、20中离开时和/或穿过入口开口13、23时的流速，具体是使它们相等。不仅入口开口13、23的高度并且还有入口开口13、23的宽度(即相应的截面表面)在此可以变化。总体上，入口开口13、23可以在其几何形状方面并且在其尺寸方面彼此不同。
该喷嘴另外具有一个第三供应通道31，该第三供应通道基本上平行于第一和第二供应通道11、21延伸，即垂直于端表面40延伸。第三供应通道31用于供应一种第三流体。在根据图1的示例性实施例的情况下第三供应通道31直接排放至第二腔室22或混合腔室22b中。第二腔室22形成了一个混合腔室，因为该第二流体和第三流体均被引导至第二腔室22中并且在其中混合。第三供应通道31优选地相对于第二腔室22同轴地排放至第二腔室22中。具体而言，在根据图1的示例性实施例的情况下，第三供应通道31、第二腔室22或混合腔室22b以及第二出口通道20是相对于彼此同轴地安排的。因此实现了，该第三流体基本上无偏转地被引导穿过喷嘴并且经由第二出口通道20离开该喷嘴。第三流体与第二流体的混合基本上同时在混合腔室22b中发生，因为引发了混合腔室22中的第二流体的涡旋。因此，实现了第二供应通道21侧向地排放至混合腔室22b中。具体而言，第二供应通道21切向地排放至混合腔室22b中。以与第一供应通道11相似的方式，第二供应通道21同样具有一个内表面，该内表面形成了到混合腔室22b的内表面的齐平的、即无肩台的过渡。
第二流体和第三流体在混合腔室22b中产生的流体混合物作为第二流体锥24从第二出口通道20中离开。
总体上，第一腔室12和第二腔室22具有使有待喷射的流体产生涡旋的功能，从而当这些流体从出口通道10、20离开时产生锥形喷射流。以 此方式，产生了紧邻端表面40之后形成的两个流体锥14、24。出口通道10、20优选地是彼此间隔开地安排的，其方式为使得流体锥14、24发生重叠并且形成一个重叠区域34，其中重叠区域34被安排成与端表面40间隔开。在重叠区域34中发生来自流体锥14、24的流体的混合。由于重叠区域34被安排成与喷嘴的端表面40相隔一个距离，确保了在这个区域34中混合的流体不阻塞该喷嘴、尤其是出口通道10和20以及涡旋腔室或混合腔室12、22。
为了改善这些流体在该喷嘴外部的混合，可以提供的是，出口通道10、20、具体第一出口通道10和第二出口通道20是相对于彼此以一个角度安排的。第一出口通道10和第二出口通道20的纵向轴线因此可以彼此会聚，其中这些纵向轴线的相交点被安排在该喷嘴的外部。由此产生了一个扩大的重叠区域34。在所表示的示例性实施例的情况下，出口通道10、20是平行于彼此对齐的，这在制造该喷嘴时是有利的。
图2示出了根据本发明的具有三个不同通道系统5的喷嘴的另外一个示例性实施例，其中用于第一流体的流体引导件(在图2的左边表示出)被形成为基本上与根据图1的喷嘴相同。换言之，根据图2的喷嘴具有一个第一出口通道10，该第一出口通道是相对于第一腔室12、具体是涡旋腔室12a同轴地对齐的。第一出口通道10将第一腔室12连接至该喷嘴的端表面40上。具有一个端部11a的第一供应通道11侧向地排放至第一腔室12或第一涡旋腔室12a中。端部11a包括在到第一涡旋腔室12a的过渡区域中的一个第一入口开口13。如同在根据图1的示例性实施例的情况下，引起了第一涡旋腔室12a中第一流体的旋转运动以便在第一流体从第一出口通道10中离开时产生一个流体锥14。
该第二流体同样经由一个流体引导件被引导至端表面40，该流体引导件基本上对应于根据图1的流体引导件。在根据图2的喷嘴的情况下，提 供了一个第二出口通道20，该第二出口通道是相对于第二腔室22同轴地安排的并且第二腔室22是流体连接至端表面40上的。第二供应通道21经由一个成角度的端部21a和一个第二入口开口23排放至第二腔室22中。第二供应通道21侧向地、尤其切向地排放至第二腔室22中。与根据图1的示例性实施例相比，在根据图2的示例性实施例的情况下第二腔室22被形成为第二涡旋腔室22a。在第二涡旋腔室22a中不发生流体混合。腔室12、22可以具有不同或相同的直径。在第二涡旋腔室22a中仅引起了该第二流体的旋转运动以便在第二流体从第二出口通道20中离开时产生一个流体锥24。
在根据图2的示例性实施例的情况下，同样明显的是，第一出口通道10和第二出口通道20具有不同的截面。在任一情况下，第一入口开口13和第二入口开口23具有不同的截面。如以上所解释的，这是可变化的以匹配这些不同流体、具体该第一流体和第二流体的体积流量或粘度。例如，通过设定出口通道10、20的截面与入口开口13、23的截面之间的对应比率，在第一流体和第二流体进入涡旋腔室12a、22a的过程中和/或在第一流体和而流体从出口通道10、20中离开的过程中设定了优化的流速、在一种特定应用中为相同的流速。该第一流体和第二流体的优化流速在有待施加的这些材料的最小(尽可能低的)机械应力的情况下确保了优化的重叠区域。
在根据图2的示例性实施例的情况下，还提供了一个第三供应通道31，该第三供应通道平行于第一供应通道11和第二供应通道21延伸。第三供应通道31直接排放至被安排在第一出口通道10与第二出口通道20之间的一个第三出口通道30中。第三供应通道31和第三出口通道30是相对于彼此同轴地对齐的，这样使得第三流体无偏转地离开该喷嘴。第三流体优选地作为例如低紊动射流33从第三出口通道30离开，该低紊动射流直接流入重叠区域34中。因此，这三种流体的混合首先在重叠区域34中、即在喷嘴外部进行。从出口通道30中离开的射流33可以是连贯的连续流 体离开流、或是液滴形式的间歇式流体离开流。
图3示出了喷嘴的另外一个示例性实施例。为了清晰的原因，已经省略了对第一流体的通道系统5的流体引导件的表示。第一流体的仅流体锥14在图3中用虚线示出。根据图3的喷嘴的未表示出的部分基本上对应于图1和图2的对应部分。换言之，该喷嘴具有一个第一出口通道10，该第一出口通道将第一腔室12、具体第一涡旋腔室12a连接至端表面40上。第一供应通道11经由第一入口开口13侧向地排放至涡旋腔室12a中。
此外，根据图3的喷嘴具有一个另外的通道系统5，该通道系统具有终止于端表面40处的一个第二出口通道20。第二出口通道20起源于第二腔室22，该第二腔室被配置成为一个第二涡旋腔室22a。第二涡旋腔室22a是相对于第二出口通道20同轴地安排的。一个第二供应通道21经由第二端部21a侧向地排放至第二涡旋腔室22a中，该第二端部在第二入口开口23的区域中形成了到第二涡旋腔室22a的过渡。第二供应通道21优选切向地排放至第二涡旋腔室22a中。除了成角度的端部21a之外，第二供应通道21垂直于端表面40延伸。
经由一个成角度的端部41a侧向地连接至第二出口通道20上的一个第三供应通道41同样垂直于端表面40延伸。第三供应通道41的端部41a优选地平行于端表面40或垂直于第二出口通道20延伸。
在根据图3的示例性实施例的情况下，显然第二入口开口23具有的高度小于第二涡旋腔室22a的高度。总体上，可以使第二入口开口23的截面与第二流体的粘度或体积流量相适配，以便在第二流体从该喷嘴中离开时设定该第二流体的、或该第二流体与第三流体的流体混合物的流速，该流速与从第一出口通道10(未在图3中表示出)中流出的第一流体的流速相适配。由于借助于涡旋腔室12a、22a所产生的流体锥14、24，产生了一 个重叠区域34，在该重叠区域中这些流体彼此混合。在根据图3的示例性实施例的情况下，第二流体与第三流体的首先混合已经在第二出口通道20中进行。如在以上所描述的示例性实施例的情况下，在此还适用的是，重叠区域34被安排成与该喷嘴或其端表面40是间隔开的。
图3a中表示了喷嘴的另外一个实施例。在以放大形式表示出的切开部分中表示了出口通道20a以及第三供应通道41的端部41a的构型。在这个示例性实施例中，与以上所描述的示例性实施例相比，出口通道20a没有被实施成具有恒定直径的柱形、而是以文丘里喷嘴的形式形成。这意味着出口通道20a的截面在其近端与远端之间具有可变直径。具体而言提供的是，出口通道20a在腔室22与端表面40之间具有一个瓶颈15。另外有利地提供的是，端部41a是相对于出口通道20a的纵向轴线以小于90°的角度安排的。端部41a的排放点优选地被安排在最窄的点处，即在出口通道20a的瓶颈15的区域中。这种安排有助于在端部41a中产生真空并且因此对第三流体产生抽吸效果。以小于90°的角度安排该端部41a还促进了第三流体温和转移到第二出口通道20a中。为了改善第二和第三流体在第二出口通道20a中的分布与混合，第三供应通道41和端部41a可以按多种设计存在，例如以三次重复形式存在(图3a中未示出)。至少端部41a可以围绕出口通道20对称地安排。
根据本发明的喷嘴可以具有以上针对流体的供应所描述的通道系统的任何可能组合。因此，具有至少两个通道系统5或例如具有四个或若干个通道系统5的喷嘴也是可能的。无论所使用的通道系统的类型和/或数目如何，在根据本发明的喷嘴的情况下至少两种流体在被安排在该喷嘴外部的一个重叠区域34中混合。
在另外一个示例性实施例中，该喷嘴可以由一个或若干个通道系统5形成，这些通道系统在各自情况下是以一件式实施的。还可能的是整个喷 嘴是以一件式形成的。图4示出了一个通道系统5的一件式实施例，其中为了清晰的原因，已经省略了对其他通道系统5的表示。出口通道10、20、30、腔室12、22、入口开口13、23以及供应通道11、21、31(在图4中用虚线表示)被一体地实施在一个部件中。在这个喷嘴实施例的情况下，流体优选地通过无棱的偏转而流入该混合腔室中。这意味着多个径向地向外偏离的供应通道11、21、31被形成为管状的。与以上所描述的示例性实施例中供应通道11、21是由连接在一起的多个表面部分、尤其它们的偏转区域而形成的情况相比，在以一件式实施的喷嘴的情况下，这些偏转区域是由柱形的无棱的线性部分形成的。这使得有待供应的流体能够逐渐偏转，甚至在流动方向上发生高达90度的变化的情况下。因此，有待供应的流体可以按温和的方式被供应至腔室12、22中。供应通道11、21的这种构型使得从喷嘴的近端流经这些供应通道11、13直至进入腔室12、22中的流体的流动方向能够发生逐渐偏转。虽然从供应通道40、50、51的远端出发直至混合腔室的流动方向变化了高达90度，但是供应通道11、12优选地是无限可变地形成的或是以连续无限可变的曲线形成的。具体而言，供应通道11、12在这整个区段中不具有造成流动方向突然偏转的点。
基本上无限可变地形成的或配备有连续曲线的供应通道11、12尤其适用于供应生物材料、特别是细胞。在根据图4的示例性实施例的情况下，第一供应通道11经由端部11a排放至第一腔室12或第一涡旋腔室12a中。第一供应通道11的端部11a具有连续弯曲的侧表面，这样使得流经第一供应通道11的流体沿着一条连续曲线被温和地引导至第一入口开口13。第一供应通道11的端部11a的侧壁形成了到第一腔室12的侧壁的基本上无限可变的过渡，这样使得流入第一腔室12中的流体立刻发生涡旋运动。第一供应通道11的这样的具有弯曲端部11a的构型以及到腔室12中的连续过渡的确特别适用于供应生物细胞或包含生物细胞的流体。然而，根据图4的通道系统5还适用于供应其他的材料或流体。
根据本发明的喷嘴的上述变体可以在各自情况下联接至一个开环或闭 环控制单元上以便设定这些流通在从喷嘴离开时的流速，具体是根据这些流体的单独的体积流量和/或单独粘度来设定。该开环或闭环控制单元旨在对所有流体设定一个均匀的流速。另外，该开环或闭环控制单元可以引发这些流体的喷射，其中这些不同的流体独立于彼此和/或以任何希望的顺序离开该喷嘴。换言之，该喷嘴可以用一种方式致动以使得流体相继地或同时地从出口通道10、20、30离开。
图5通过举例方式示出了用于产生具有不同流体施加层的多层结构的一系列可能的流体供应序列。因此，可以提供的是，一种第一流体F1初始地以高体积流量被施加到一个目标物体上。在施加第一流体F1后一个时间间隔时，可以将具有相对较小体积流量的第二流体F2经由根据本发明的喷嘴进行喷射。第一流体F1和第二流体F2各自可以喷射持续一个喷射时间段，即从该喷射流开始直至该喷射流停止的一个时间间隔，这是相同的或至少相似的。如图5中清楚的是，第一流体F1首先沉积在该目标物体上。第二流体F2随后被施加到第一流体F1上。最后，在流体F2的流体射流终止之后可以将第三流体F3沉积到第一流体F1和第二流体F2的层叠结构上。例如，如在根据图5的图表中清楚的是，第三流体F3可以经由该喷嘴以与第二流体F2相似或相同的体积流量进行喷射。然而，与第二流体F2相比，第三流体F3的喷射时间段可以延长。通过设定流体F1、F2、F3的不同体积流量，可以考虑不同粘度的流体F1、F2、F3。以此方式实现了，流体F1、F2、F3以相同的流速从该喷嘴中离开，尽管其粘度不同。还可以提供的是，流体F1、F2、F3各自从该喷嘴的不同通道系统5中离开从而使得流体F1、F2、F3的混合首先在该目标物体上发生。因此，根据图5的层叠结构实质上是示例性的并且最多在片刻是清楚的。实际上，这些独立流体的混合直接在该目标物体上进行。
以上所描述的喷嘴用于混合并且喷射流体。流体可以按相同或不同的体积流量进行供应和/或具有相同或不同的粘度。术语流体在此包括液体和气态物质二者以及它们的混合物。具体而言，通过根据本发明的喷嘴可以 混合并喷射一种双组份粘合剂，其中该喷嘴的外部混合功能避免了这些喷嘴通道的胶粘。这样的双组份粘合剂通常具有一种结合剂以及一种硬化剂或交联剂。硬化剂或交联剂优选地作为第一流体经由第一供应通道11、第一腔室12以及第一出口通道10进行喷射。例如，可以将凝血酶用作该硬化剂或交联剂。该结合剂优选地作为第二流体经由第二供应通道21、第二腔室22以及第二出口通道20进行喷射。一种优选的结合剂是例如纤维蛋白原。该结合剂和硬化剂或交联剂首先在重叠区域34中彼此接触从而使得交联反应或固化是发生在该喷嘴外部。在该喷嘴内，该第一流体和第二流体、具体该结合剂和硬化剂或交联剂是彼此完全分开地被引导的。
另外，具有例如生物材料、尤其细胞的一种物质可以被供应作为第三流体。为了保护该生物材料，所提供的是，该第三流体主要无偏转地、即在最低可能的剪切力的影响下被混入。这可能一方面是由于根据图1第三供应通道31相对于的混合腔室22b的同轴安排并且另一个方面是由于分开的出口通道30而得以进行的，第三供应通道31同轴地排放至该分开的出口通道(图2)。根据图3该第三流体侧向地供应至第二出口通道20中还保护了混入该第三流体中的生物组织。
对所有的示例性实施例都适用的是，根据本发明的喷嘴优选地具有与体积流量相适配的入口开口13、23截面，以便使这些单独流体的不同粘度和/或不同体积流量相等。另外可能的是提供不同数目的入口开口13、23来替代具有不同大小的单独的入口开口。因此第一腔室12可以例如具有比第二腔室22更大数目的入口开口13，反之亦然。此外，可以根据这些单独流体的体积流量比率来选择出口通道10、20的截面以便设定从该喷嘴离开的这些流体的基本上相同的平均流速。由于出口通道10、20的中央轴线的倾斜，重叠区域34此外可以被扩大以改善这些单独流体的混合。在出口通道10、20的中央轴线之间优选地存在大于0°且小于180°的角度。
在本申请的背景下，此外披露了一种用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法，该外部混合喷嘴具有带有不同或相同截面的至少两个出口通道10、20以及至少两个入口开口13、23，其中具有不同体积流量和/或不同粘度的两种流体被喷射，并且其中入口通道13、23和/或出口通道10、20的截面的比率对应于这些体积流量的比率，这样使得这些流体以基本上相同的平均流速流动穿过出口通道10、20和/或入口开口13、23。此外描述了一种用于喷射物质、尤其是生物物质的外部混合喷嘴、医疗器械和医疗装置。
参考数字清单
5    通道系统
10   第一出口通道
11   第一供应通道
11a  第一供应通道11的端部
12   第一腔室
12a  第一涡旋腔室
13   第一入口开口
14   第一流体锥
15   瓶颈
20   第二出口通道
21   第二供应通道
21a  第二供应通道21的端部
22   第二腔室
22a  第二涡旋腔室
22b     混合腔室
23      第二入口开口
24      第二流体锥
30      第三出口通道
31，41  第三供应通道
33      点射流
34      重叠区域
40      端表面
41a     第三供应通道41的端部