(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕される試料を含む試験管を高速で振動させるための装置であって、
前記装置は、偏心ピン（１７）を備えたディスク（１６）を回転駆動する電気モーター（１２）を、備え、
試験管（２３）は、支持体（２０）によって前記偏心ピンに実質的に平行に運ばれ、前記偏心ピン（１７）に実質的に垂直方向に向けられ、
前記ピンは、互いに直交する２つの回転軸（Ｘ，Ｙ）を有するヒンジ中心部（１５）を介して固定ベースプレートに結合され、
一方の軸である軸（Ｙ）は、前記偏心ピン（１７）に実質的に平行であり、前記支持体（２０）が上記２つの軸（Ｘ，Ｙ）に垂直な軸（Ｚ）の回りでの回転運動を阻止する前記ヒンジ中心部（１５）におけるもう一方の軸である軸（Ｘ）に前記支持体（２０）を結合する、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記支持体（２０）は、フォークタイプ結合（２２）により前記支持体（２０）に固定される一方の端部と、前記偏心ピン（１７）にヒンジ結合（１８）されるもう一方の端部と、を有する垂直リンク（１９）により前記偏心ピン（１７）に結合される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記結合（１８）は、ロータリーボールジョイントである、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
ディスク（１６）の回転は、前記軸（Ｙ）の回りでの回転運動に関連づけられた、前記軸（Ｘ）の回りでの管（２３）の揺動運動を駆動する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記リンク（１９）及び前記フォークタイプヒンジ（２２）は、金属、又はポリマー、又はエラストマーのような弾性変形可能な材料で形成された部品の形式をとる、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【請求項６】
前記支持体（２０）は、前記リンク（１９）及び前記フォークタイプヒンジ（２２）が一体化して一つの部品を形成する、ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記支持体（２０）は、前記リンク（１９）、前記フォークタイプヒンジ（２２）及び前記ヒンジ中心部（１５）が一体化して一つの部品を形成する、ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記ヒンジ中心部（１５）は、カルダンタイプのジョイント、フォーク、ポリマー又はエラストマーの板片、又はエラストマースタッド（３２）の列によって形成される、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記モーター（１２）と前記偏心ピン（１７）は、前記支持体（２０）及び垂直方向に対して傾けられた前記試験管（２３）上方を斜めに延びる、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記支持体（２０）は、例えば１から５の範囲に及ぶ数である、小さい数の試験管（２３）を直接担持する、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記偏心ピン（１７）を担持するディスク（１６）の回転速度は、３０００ｒｐｍから７０００ｒｐｍの範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験管の高速振動が試料を粉砕、撹拌、及び／又は均質化するように働き、試料、特に生物学的試料を含む試験管を高速で振動させるための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス、セラミックス、鋼鉄、又はその他の材料のマイクロビーズをも含む試験管に生物学的試料（組織、穀類、毛、等）を封入し、密閉された試験管を比較的短期間、例えば３０秒（ｓ）〜６０ｓ程度の期間、高周波数、例えば約１００ヘルツ（Ｈｚ）で基本軸方向の振動に付すことによって試料を粉砕することは既に公知である。
【０００３】
米国特許５５６７０５０及びＷＯ２００４／０１２８５１のような、様々な文献がそのような方法を実行するための装置を記述している。それらは、管を支持している円形のトレイ及び回転中心の回りでの揺動によりトレイを駆動する手段を備える。管は、回転中心から等しい距離でトレイの外周に固定され、実質的に曲線の往復運動に付される。理論的には、試料が粉砕されるために、モーターからの出力軸の回転速度は、３０００毎分回転数（ｒｐｍ）〜８０００ｒｐｍの範囲にあり、試料は１５０ｇ〜４００ｇの範囲にある線形加速に付される。
【０００４】
しかし、これらの装置は、同時に多数のサンプル（一般に１２、１６、２４又は４８サンプル）を動作する。
【０００５】
これらの装置は、継続的基準で、通常は同じプロトコルを使用して大量のサンプルを分析する必要があるため大規模な試験室が想定される。典型的な例は、屠殺場に組み込まれ、ＢＳＥの検出のため提供された試験室である。これらの試験室は、各動物の脳のサンプルを分析し、死体が試験室を出る前に分析結果を提供する必要がある。これは、一日当たり千以上の分析を意味する。
【０００６】
多くの試験室は、このように専門化されていない。それらは、１日に１回又は２回又はそれ以下の頻度だけサンプルを粉砕又は攪拌する必要があり、異なるプロトコルを必要とする他のサンプルを引き続き作業する必要がある。
【０００７】
それらの試験室は、異なる体積のサンプルでの動作も要求され、結果として、例えば２μＬ及び７μＬの異なるサイズの試験管を有する。
【０００８】
多数のこれらの試験室にとって、１６又は２４の試験管を備えた機械を使用することは可能であるが、コスト的に効果的でない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の特定の目的は、この問題に対する簡単、効果的、及び廉価な解決策を提供することである。本発明は、既知の装置の品質及び効率と少なくとも同等の品質及び効率な分析のために、高速振動が試料を含む少数の管に分け与えられることを可能とする、上記タイプの装置を提供する。
【００１０】
本発明は、また、高振動で損傷を受けずに作動する装置を提供する。
【００１１】
本発明は、また、簡単に使用及びメンテナンスでき、実験台の上に簡単に配置可能である小型サイズの装置を提供する。
【００１２】
この目的のため、本発明は、粉砕される試料を含む試験管を高速で振動させるための装置であって、偏心ピンを備えたディスクを回転駆動する電気モーターを備え、試験管が、支持体によって偏心ピンに実質的に平行に運ばれ、偏心ピンに実質的に垂直方向に向けられ、ピンは、互いに直交する２つの回転軸を有するヒンジ中心部を介して固定ベースプレートに結合され、一方の軸は、偏心ピンに実質的に平行であり、支持体が上記２つの軸に垂直な軸の回りでの回転運動を阻止するヒンジ中心部におけるもう一方の軸に支持体を結合する、ことを特徴とする、装置を提供する。
【００１３】
本発明の装置は、このように試験管支持体及びヒンジ中心の回りでの揺動を実行するための支持体を駆動させるための手段を備え、試験管支持体は、基準の長方形枠内におけるＸ軸及びＹ軸回りの回転で、２つの直交する自由度を有する結合部を介して、装置の定常位置に結合され、それによって、ヒンジ中心部から一定距離を維持して、前記支持体がヒンジ中心部に関する揺動を実行することを可能とする。
【００１４】
偏心ピンを有する回転ディスクによって発生する試験管支持体の振動運動は、支持体の長さ方向に対して横断又は直交するヒンジ軸を有するフォークを介して、そこに固定されたリンクによって前記支持体に伝達される。サンプルを含んだ試験管に伝達される動作は、このように実質的に球形表面上に８字形の経路を形成する。この経路は、試験管の内部に亘って十分にビーズ（beads）が一掃する特徴、サンプルを効果的に粉砕する特徴をもたらす。
【００１５】
好ましくは、試験管支持体のヒンジ中心部は、カルダンタイプのヒンジ、フォーク、ポリマー又はエラストマーの板片、又はエラストマースタッドの列によって具体化される。
【００１６】
リンクは、ロータリーボールジョイントによって回転ディスクのピンに結合される。支持体に結合されたリンクのフォークは、リンクを駆動ディスクのピンと支持体との間の相対運動から生じる変形に適応可能にする。その有効長さは、支持体上のその固定点と装置上の支持体のヒンジ中心部との間の距離と実質的に同じである。
【００１７】
一実施形態では、ヒンジ中心部、支持体、及びリンクを備えたアセンブリは、金属、ポリマー、又はエラストマーの単一ピースとして形成される。部品を成型又は鋳造する間に設置される挿入材は、Ｘ軸及びＹ軸の回りで生じる動きを許容し、回転ディスクのピンが通る経路に適用するためのリンクのキャパシティも少量にする一方、Ｚ軸の回りでの回転に対してより良い剛性を提供する。
【００１８】
本発明の他の特徴によれば、試験管は、クランプ手段によって支持体に保持される。有利なことに、試験管の内部容積を十分にビーズ（beads）が一掃することを促進するように、それらは僅かに傾けられる。
【００１９】
基本構成では、支持体は、１、２、又は３個の例えば２ｍＬの小容量の試験管、及び／又は例えば１個の７ｍＬの大容量の試験管を収容可能な１セットのクランプに結合される。
【００２０】
好ましい実施形態では、回転ディスクは、使用者が例えば３０００ｒｐｍから７０００ｒｐｍまでの範囲の回転速度、例えば３０秒から１８０秒までの範囲の運転期間の両方を設定可能な電気モーターによる回転により駆動される。
【００２１】
２つの変形例においてそれは同様に機能し、リンク、回転ディスク、及びモーターが試験管支持体の下部又は上部に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】カバーを取り除いた本発明の装置の実施形態の斜視図である。
【図２】ヒンジ中心部、支持体、リンク、試験管クランプを備えたアセンブリの斜視図である。
【図３ａ】構成部品をどのように配列することができるか、及び装置をどのように作成することができるかを例示した正面図である。
【図３ｂ】構成部品をどのように配列することができるか、及び装置をどのように作成することができるかを例示した側面図である。
【図４】変形実施形態の斜視図である。
【図５】変形実施形態の斜視図である。
【図６ａ】試験管を支持及び位置決めするスペーサの変形実施形態の斜視図である。
【図６ｂ】図６ｂは、試験管を支持及び位置決めするスペーサの変形実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付図面を参照して例示された下記の説明から、本発明はより理解でき、他の特徴、詳細、効果はより明らかになるであろう。
図１の実施形態において、本発明の装置は、実験台上面又は他の平面状の固定支持体上に設置するための絶縁脚１１がその底部に備え付けられたベースプレートであって、振動フィルタ連結部１３を介して電動モーター１２と、ヒンジ中心部１５のための支持体１４とを受ける上部を有するベースプレート１０を含む。
【００２４】
モーター１２の軸に固定されたディスク１６は、ロータリーボールジョイント１８を介してリンク１９が固定される偏心ピン１７を備える。
【００２５】
互いに直交するＸ軸及びＹ軸であって、それらが交差するヒンジ中心部１５を規定するＸ軸及びＹ軸の回りでの回転運動を支持体２０に加えることが可能なフォーク２２を介して、リンク１９は支持体２０に固定される。
【００２６】
軸線上の移動を規制し、Ｘ軸の回りでの単一の回転自由度を許容する、好ましくはボール軸受である軸受２４によって、ヒンジ１５は支持体１４に固定される。
【００２７】
好ましくは軸線上の移動を規制し、Ｙ軸の回りでの単一の回転自由度を許容するボール軸受又はローラー軸受である軸受２５によって、支持体２０はヒンジ１５に固定される。
【００２８】
試験管２３を受け、保持するためのクランプ２１は、支持体２０に堅固に固定される。それは、例えば１から５の範囲に及ぶ数である、少数の試験管を受け入れることが可能である。
【００２９】
図２に示される実施形態では、支持体２０、ヒンジ中心部１５、リンク１９は、ポリマー又はエラストマーの単一ピースで形成されている。補強材２６は、ヒンジ中心部１５のＸ軸及びＹ軸の回りでのヒンジの運動を容易にし、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸の回りでの回転を規制するために、支持体内に挿入されている。支持体を構成する材料は、ヒンジ１５の連続する曲げに耐えうる優秀な性能が選定されている。
【００３０】
本実施形態の大きな利点は、機械部品がないことによる、生産やメンテナンスの低コスト化、及び騒音レベルの大幅な削減にある。
【００３１】
図３ａ及び図３ｂに示される実施形態は、図２の支持体２０を使用する。モーター１２は、支持体２０上方及び垂直方向に対して傾けられた試験管２３上方に斜めに配置される。この構成は、コンパクトかつ人間工学的な装置を提供可能とする。このアセンブリは、バイザー２８を含むカバー２７の下方に配置される。バイザー２８を後方に傾けることによって、試験管２３及びモーターの回転速度及び運転期間を調整するためのノブ２９、３０にアクセスが可能となる。それは、モーターを始動及び停止するボタン３１へのアクセスも防ぐ。
【００３２】
バイザーを前方に傾けることは、必要であれば装置を始動及び停止するボタン３１へのアクセスを許容する一方、オペレータと環境を保護し、試験管２３及びノブ２９、３０へのアクセスを防ぎ、そのため運転パラメータの設定変更を防ぐ。
【００３３】
図４に示される実施形態では、試験管２３を受けるための支持体２０及びクランプ２１は、平面、直角のエッジ３３、及び２つの補強用側壁３９，４４により構成された単体の板であって、軽量の金属又は硬質のプラスチック材料の単体の板として形成される。ヒンジ中心部１５は、ネジ固定された、又は一方の端部で固定支持体１４に加硫（vulcanization）固定され、もう一方の端部で支持体２０の直角のエッジ３３に加硫（vulcanization）固定された３個のエラストマースタッド３２の列によって構成される。スタッドは互いに平行であり、Ｙ軸に対して平行である。変形例として、Ｚ軸に関する移動を制限する一方、支持体２０のＸ軸及びＹ軸の回りでの回転移動を促進するために、その回転中心をＸ軸上に一直線に配置し、外側の２個のスタッドはＹ軸に対して平行に、中央のスタッドはＺ軸に対して平行にしてもよい。
【００３４】
リンク１９は、ネジ固定された、又は一方の端部で支持体２０に加硫（vulcanization）固定され、もう一方の端部でリンク１９の直角部分に加硫（vulcanization）固定された３個のエラストマースタッド３４の列によって支持体２０に固定される。２ｍＬ又は７ｍＬの試験管２３が支持体２０の前方に形成された穴３６に嵌め込まれ、保持される。
【００３５】
図５、図６ａ及び６ｂに示される実施形態では、２ｍＬ又は７ｍＬの試験管２３は、試験管が支持体２０の平面に対して僅かに傾斜するように、効果的に傾けられたスペーサ３７又は３８によって穴３６に配置及び保持される。スペーサ３７は、１、２、又は３個の２ｍＬの試験管を受けるために適用される。スペーサ３８は、１個の７ｍＬの試験管を受けるために適用される。
【００３６】
支持体２０の一方のフランク３９は、溝４０及び切欠４１を含む。ガラス又はカーボン繊維で形成されたロッド４２は、例えば、エラストマーリング４３を備える。リング４３が切欠４１内に配置され、ロッド４２が溝４０内に配置され、それによりロッド４２はリング４３によって垂直な位置に保持される。
【００３７】
他のフランク４４は、ロッド４２の他端を受けるためのフック４５を含む。その又は各試験管は、楔３７又は３８と、溝４０とフック４５との間に捩じ曲げられたロッド４２とにより、支持体２０上での移動が制限されてもよい。
【００３８】
図６ｂに示される実施形態では、２又は３個の２ｍＬの試験管を使用した時に均一の固定を保証するため、試験管の高さの変化に自動的に変形及び適応できるように、試験管を受けるためのスペーサ３７はオリフィス間で分割される。有利なことには、スペーサの端部の変形は、複数の試験管の端部を一点に集め、様々な試験管において均一品質の粉砕を得るのに好ましい。スペーサ３７は、その端部で２個の２ｍＬの試験管を、中央で１個の７ｍＬの試験管を受けるように設計されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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