(57)【要約】  容器内部の流体を効率的に迅速に撹拌することを可能とする撹拌子、撹拌装置、撹拌方法及び撹拌子の組み立て方法を提供する。  撹拌子１は、容器６内に収容された流体Ａを撹拌するものである。撹拌子１は、回転軸線Ｓを中心に回転することにより流体Ａを撹拌する混合体２と、前記混合体２を回転させる回転磁場を受ける磁石５ａ，５ｂ又は磁性体とを備える。前記混合体２の表面には、流体Ａの吸入口２０α及び吐出口２０βが設けられ、前記混合体２の内部には、前記吸入口２０αと前記吐出口２０βを繋ぐ１又は２以上の孔２２が設けられ、前記吸入口２０αは、前記回転軸線Ｓ上の位置又は前記吐出口２０βよりも前記回転軸線Ｓに近い位置に配置され、前記吐出口２０βは、前記吸入口２０αよりも前記回転軸線Ｓより外側の位置に配置されている。
2017183320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に収容された流体を撹拌するための撹拌子であって、
回転軸線を中心に回転することにより流体を撹拌する混合体と、前記混合体を回転させる回転磁場を受ける磁石又は磁性体とを備え、
前記混合体の表面には、流体の吸入口及び吐出口が設けられ、
前記混合体の内部には、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ１又は２以上の孔が設けられ、
前記吸入口は、前記回転軸線上の位置又は前記吐出口よりも前記回転軸線に近い位置に配置され、
前記吐出口は、前記吸入口よりも前記回転軸線より外側の位置に配置されている撹拌子。
【請求項２】
請求項１に記載の撹拌子において、
前記混合体は、前記磁石、前記磁性体、又は前記磁石若しくは前記磁性体を保持する回転子が嵌め込み固定されている撹拌子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の撹拌子において、
前記混合体中央部には、回転軸線方向に延びて前記吸入口と連通する中空部が設けられている撹拌子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記混合体内部の孔の一部又は全部が、前記回転軸線方向に隣接する孔との間で流体を直接流通可能に連通し、流体を回転軸線方向と半径方向とに分割するように配置されて前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ構成とされている撹拌子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記混合体は、複数の混合エレメントを前記回転軸線方向に積層した積層物により構成され、
前記混合エレメントは、前記混合体内部の孔となる複数の第１の貫通孔を有し、
前記混合体において前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔の一部又は全部が、隣接する混合エレメントの第１の貫通孔とその位置をずらせて部分的に重なり合うように配置され、且つ隣接する混合エレメントの第１の貫通孔との間で流体を流通可能に連通し、混合エレメントの積層方向と延在方向とに分割するように配置されている撹拌子。
【請求項６】
請求項５に記載の撹拌子において、
前記混合エレメントには、第１の貫通孔より大きい第２の貫通孔を有し、
前記混合体には、前記第２の貫通孔が積層方向に連通し、流体を混合体内部に流入させるための中空部が形成されている撹拌子。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の撹拌子において、
前記混合エレメントは、前記複数の第１の貫通孔をそれぞれに区画する仕切壁を有し、
前記仕切壁は、断面視において円形状又は楕円形状に形成されている撹拌子。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記混合体は、固定手段により複数の混合エレメントが分解可能に積層状態に固定されるとともに、前記磁石又は前記磁性体を有する台座に固定されている撹拌子。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記混合体は、一部材により構成されている撹拌子。
【請求項１０】
容器内に収容された流体を撹拌するための撹拌子であって、
回転軸線を中心に回転することにより流体を撹拌する混合体と、前記混合体を回転させる回転磁場を受ける磁石又は磁性体とを備え、
前記混合体は、１又は２以上の流路を有し、
前記流路の一端側開口が流体の吸入口を構成し、
前記流路の他端側開口が流体の吐出口を構成し、
前記吸入口は、前記回転軸線上の位置又は前記回転軸線に近い位置に配置され、
前記吐出口は、前記吸入口よりも前記回転軸線より外側の位置に配置されている撹拌子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記磁石又は前記磁性体を有する台座を備えている撹拌子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撹拌子において、
前記台座は、保持体に前記磁石、前記磁性体、又は前記磁石若しくは前記磁性体を保持する回転子を嵌め込み固定して構成されている撹拌子。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の撹拌子において、
前記混合体と前記台座とが一体に構成されている撹拌子。
【請求項１４】
請求項１０に記載の撹拌子において、
前記混合体は、前記流路を構成するチューブ体、又は前記流路を内部に設ける構造物により構成されている撹拌子。
【請求項１５】
請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記台座は、棒状体により形成されている撹拌子。
【請求項１６】
請求項１５に記載の撹拌子において、
前記棒状体の底部中心位置に突起を有する撹拌子。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の撹拌子において、
前記台座は、さらに前記棒状体の両端部に繋がる円環部を備える撹拌子。
【請求項１８】
請求項１７に記載の撹拌子において、
前記円環部の底部に突起を有する撹拌子。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の撹拌子において、
前記円環部に前記磁石又は前記磁性体が設けられている撹拌子。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の撹拌子は、表面層がフッ素樹脂により形成されている撹拌子。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の撹拌子と、
前記撹拌子を回転させる回転磁場を発生させる回転磁場発生手段とを備える撹拌装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の撹拌装置において、
前記回転磁場発生手段は、前記撹拌子を自転させながら公転させる構成とする撹拌装置。
【請求項２３】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の撹拌子を容器底部に配設し、当該撹拌子を流体を収容する容器内の底部で回転させ、当該撹拌子がその吸入口から容器内の流体を吸い込み、当該撹拌子内部に流体を流通させ、当該撹拌子の吐出口から容器内へ流出させて流体を撹拌する撹拌方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の撹拌方法において、
前記撹拌子を自転させながら公転させる撹拌方法。
【請求項２５】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の撹拌子を用いた細胞培養方法であって、
容器内の流体を細胞培養液とし、
前記撹拌子により細胞培養液を撹拌する細胞培養方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の細胞培養方法において、
前記細胞培養液又は培養環境の温度を制御しながら細胞培養液を撹拌する細胞培養方法。
【請求項２７】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の撹拌子を用いた反応促進方法であって、
容器内の流体を反応溶液とし、
前記撹拌子により反応溶液を撹拌して反応を促進する反応促進方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の反応促進方法において、
前記反応溶液又は反応環境の温度を制御しながら反応溶液を撹拌する反応促進方法。
【請求項２９】
請求項５〜８のいずれか１項に記載の撹拌子の組み立て方法であって、
前記混合体を形成する工程と、
前記混合体を前記磁石又は前記磁性体を有する台座に固定する工程とを備え、
前記混合体を形成する工程は、複数の混合エレメントの各々を揃えて積層させて混合体とする工程を有し、
前記混合体を前記台座に固定する工程は、前記混合体を固定手段により積層方向に貫通させて前記台座に固定する工程を有する撹拌子の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内に収容された流体を撹拌する撹拌子、撹拌装置、撹拌方法、細胞培養方法、反応促進方法、及び撹拌子の組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器内に収容された流体を撹拌するには、マグネチックスターラーと撹拌子とを組み合わせたものが知られている（特許文献１、特許文献２）。撹拌子は、容器内の底部に沈めて配置され、マグネチックスターラーからの回転磁力を受けて回転することにより容器内の流体を撹拌させる。この撹拌子としては、棒状又はクロス状の突起を備える円板状等に形成されて端部に磁石を備えた回転体、あるいは回転体上に撹拌羽根を設けたもの（特許文献１）があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３６４４３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５０２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の撹拌子では、容器内の流体を撹拌するためには、接線方向の速度が小さい撹拌子中央の上部にある流体が撹拌され難いという問題があった。これは、容器外周部の流体は、撹拌子端部から伝達される回転による力が大きいため、流体の流れによる乱れが大きく撹拌されやすいが、容器中央部の流体は、撹拌子中央部から伝達される回転による力が小さいため、流体の流れによる乱れが小さく撹拌され難いからである。また、容器内の上下方向では、流体の粘性により撹拌子から伝達される力は、撹拌子に近い底部側ほど大きく、上部側ほど小さい。その結果、容器内の流体は、容器底部の外周部が最も早く撹拌され、容器上部の中央部が最も遅く撹拌される。以上により、従来の撹拌子では、容器内における流体の撹拌は、容器外周部から容器中央部へと進み、また、容器底部から容器上部へと進む。そのため、容器内の流体全体が均一に撹拌されるには比較的長い時間を要していた。【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、容器内の流体を効率的に迅速に撹拌することを可能とする撹拌子、撹拌装置、撹拌方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記撹拌子による細胞培養方法、反応促進方法、及び撹拌子の組み立て方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る撹拌子は、
容器内に収容された流体を撹拌するための撹拌子であって、
回転軸線を中心に回転することにより流体を撹拌する混合体と、前記混合体を回転させる回転磁場を受ける磁石とを備え、
前記混合体の表面には、流体の吸入口及び吐出口が設けられ、
前記混合体の内部には、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ１又は２以上の孔が設けられ、
前記吸入口は、前記回転軸線上の位置又は前記吐出口よりも前記回転軸線に近い位置に配置され、
前記吐出口は、前記吸入口よりも前記回転軸線より外側の位置に配置されている。【０００７】
上記構成より、容器内に配置した撹拌子を回転させると、回転による力により混合体内部の流体は吐出口から外部へ流出させられる。そうすると、容器内の中央上部付近の流体が、混合体の吸入口から混合体内に吸い込まれる。これにより、撹拌子の外周部の流体は、吐出口から流出される流体によって流れを乱されることにより混合される。以上により、容器内の中央上部の流体を停滞させずに混合体の吸入口から吸い込ませ、吐出口から流出させることができるので、流体を効率的に撹拌することができ、容器内の流体全体を均一に混合するまでの時間を短くすることができる。【０００８】
また、本発明に係る撹拌装置は、
前記撹拌子と、
前記撹拌子を回転させる回転磁場を発生させる回転磁場発生手段とを備える構成とすることができる。【０００９】
さらに、本発明に係る撹拌方法は、
前記撹拌子を容器底部に配置し、当該撹拌子を流体を収容する容器内の底部中央で回転させ、当該撹拌子がその吸入口から容器内の中央上部の流体を吸い込み、当該撹拌子内部に流体を流通させ、当該撹拌子の吐出口から容器内の外周部へ流出させて流体を撹拌する方法とすることができる。【００１０】
また、本発明は、容器内の流体を細胞培養液とし、前記撹拌子により細胞培養液を撹拌する細胞培養方法、または、容器内の流体を反応溶液とし、前記撹拌子により反応溶液を撹拌して反応を促進する反応促進方法として提供することができる。【００１１】
また、本発明に係る撹拌子の組み立て方法は、
前記混合体を形成する工程と、
前記混合体を前記磁石又は前記磁性体を有する台座に固定する工程とを備え、
前記混合体を形成する工程は、複数の混合エレメントの各々を揃えて積層させて混合体とする工程を有し、
前記混合体を前記台座に固定する工程は、前記混合体を固定手段により積層方向に貫通させて前記台座に固定する工程を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、容器の上下方向に大きな流体の流れが発生するので、容器内の流体を迅速に混合することができる。従って、流体の混合時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態による撹拌子を用いた撹拌装置を示す断面図である。
【図２】撹拌子を示す斜視図及び側面図である。
【図３】台座を示す斜視図及び側面図である。
【図４】混合体を構成する混合エレメントの構成を示す平面図である。
【図５】混合体内部の流体の流動状態を示す平面図及び断面図である。
【図６】混合体の変形例１における混合エレメントの構成を示す平面図である。
【図７】混合体の変形例２における混合エレメントの斜視図及び流体の流動状態を示す断面図である。
【図８】混合体の変形例３における混合エレメントの斜視図及び混合エレメントの断面形状を示す一部断面図である。
【図９】混合体の変形例４として、各々の混合体の断面図である。
【図１０】台座の変形例として、各々の台座の斜視図である。
【図１１】台座の変形例として、他の例の台座の斜視図及び平面図である。
【図１２】他の実施形態１による撹拌子の斜視図である。
【図１３】他の実施形態１として、別の例の撹拌子を示す斜視図である。
【図１４】他の実施形態２による撹拌子の斜視図である。
【図１５】他の実施形態２として、別の例の撹拌子を示す斜視図である。
【図１６】他の実施形態３の撹拌子を示す斜視図である。
【図１７】他の実施形態４の撹拌子の例を示す斜視図である。
【図１８】他の実施形態４の撹拌子の例を示す斜視図である。
【図１９】他の実施形態５の撹拌子を示す斜視図である。
【図２０】実施例及び比較例に使用した撹拌子を示す写真である。
【図２１】実施例１，２の撹拌の様子を示す写真である。
【図２２】比較例１，２の撹拌の様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。
なお、本明細書において記載する方向として、「積層方向」とは、撹拌子１（混合体２、台座３を含む。）の回転軸方向や上下方向等と同義であり、「延在方向」とは、積層方向と直交する方向、混合エレメント２１の半径方向や周方向等と同義である。
【００１５】
図１に示す撹拌装置は、本発明の一実施形態の撹拌子１と、撹拌子１を回転させるための回転磁場を発生させるマグネチックスターラー４とを備えている。
撹拌子１は、ビーカー等の容器６内に配置され、この容器６を載置したマグネチックスターラー４からの回転磁場を受けて回転させられて、容器６内に収容する試料等の流体Ａを撹拌するものである。なお、本発明は、撹拌子１がビーカー等の容器６内に配置されて実験等の利用に供されることに限らず、各種原料等の流体Ａを収容するタンク等の容器６内に配置されて商業的利用に供されることも含む。撹拌子１は、図２（ａ）（ｂ）も参照して、回転軸線Ｓを中心に回転することにより流体Ａを撹拌する混合体２と、混合体２を支持するとともに回転磁場を受ける撹拌用磁石５ａ，５ｂを内蔵する台座３とを備えている。なお、撹拌用磁石５ａ，５ｂは、永久磁石が用いられるが、これに代えて磁性体を用いてもよい（本実施形態以外の実施形態でも同様である。）。
【００１６】
台座３は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、横置きにされる角柱状の棒状体３１を備えている。棒状体３１の上面両端部には、それぞれ、混合体２を取り付け固定するためのネジ筒部３３が設けられている。また、棒状体３１の両端部には、それぞれ、マグネチックスターラー４からの回転磁場を受ける撹拌用磁石５ａ，５ｂが収容されている。各撹拌用磁石５ａ，５ｂは、着磁方向が棒状体３１の長手方向と直交する上下方向を向くように配置され、且つ各撹拌用磁石５ａ，５ｂの磁極の位置が互いに逆位置となるように配置されている。すなわち、図１に示すように、棒状体３１の横置き状態では、例えば、一方の撹拌用磁石５ａのＮ極が下面側に配置されている場合には、他方の撹拌用磁石５ｂの下面側にＳ極が配置される。撹拌用磁石５ａ，５ｂとしては、円柱型、リング型、または角型磁石を使用することができるが、棒状体３１の長手方向にわたって収容されるような大きさの棒磁石を棒状体３１内部に収容してもよい。
【００１７】
また、棒状体３１には、撹拌子１の転倒防止用の円環部３２が設けられている。円環部３２は、棒状体３１の下面と面一となるように棒状体３１の両端部に連設されている。棒状体３１の下面中央部には、容器６の底面と接触する円弧状の支持突起３４が突設されている。これにより、撹拌子１は、支持突起３４が回転中心となるため、回転時にほとんど移動せずに撹拌子１が支持される。そのため、撹拌子１と容器６底面との摩擦抵抗が非常に小さくなり、撹拌子１をスムーズに回転させることができる。
【００１８】
なお、円環部３２の下面（棒状体３１の連設部分も含む。）には、支持突起３４の突出高さ以下で、円弧状の安定化突起を等間隔に２以上設けるようにしてもよい。この場合、回転時に支持突起３４で支持されている撹拌子１の姿勢が混合体２の重み等で斜めに傾いても、安定化突起が容器６の底面に接触して安定した姿勢に保つことができる。また、図３（ｃ）に示すように、支持突起３４が棒状体３１の下面全体にわたって形成されていてもよい。
【００１９】
混合体２は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、略円板形状の混合エレメント２１を複数枚（ここでは１０枚）積層した積層物により構成されており、積層した混合エレメント２１を外周部の１８０度位置の２ヶ所に設けるボルト孔ｈ１（図４参照）にボルト１１（固定手段）を挿通させることにより、台座３のネジ筒部３３にそれぞれ締め付けて台座３に固定される。これにより、積層した複数の混合エレメント２１が分解可能に一体化された混合体２を容易に構成するとともに台座３に固定される。また、複数の混合エレメント２１が個々に分解可能に構成することにより、各混合エレメント２１に分解して混合エレメント２１（後述の第１の貫通孔２２、第２の貫通孔２３等）に残存した残留物や異物の除去のような洗浄作業を容易に行うことができる。なお、複数の混合エレメント２１を一体化する構造や混合体２の台座３への取付け構造としては、ボルト１１による固定に限らず、凹凸の嵌め合い構造等のような分解可能な取付け構造としてもよい。
【００２０】
混合体２は、図４に示すように、２種類の混合エレメント２１ａ，２１ｂを交互に積層して構成されており、これら２種類の混合エレメント２１ａ，２１ｂは、それぞれ、厚さ方向に貫通する第１の貫通孔２２を複数有している。なお、図２に示す混合エレメント２１ａ，２１ｂは、図４に示すものとは周方向及び半径方向の仕切壁の数が異なるが、それ以外の構造は共通するものである。複数の第１の貫通孔２２は、略円板形状の混合エレメント２１ａ，２１ｂの延在方向に延びる延在面に沿って設けられている。混合エレメント２１ａ，２１ｂの中央部には、第１の貫通孔２２よりも開口面積が大きい第２の貫通孔２３を有している。第２の貫通孔２３は、略円形状に形成されており、混合エレメント２１ａ，２１ｂが積層されることにより、混合体２には、各第２の貫通孔２３が連通した円筒状の中空部２４が形成される。この中空部２４の上部開口が流体Ａの吸入口２０αを構成する。中空部２４の中心軸線は、撹拌子１の回転軸線Ｓと一致する。従って、吸入口２０αは、回転軸線Ｓ上の位置に配置されている。
【００２１】
また、第１の貫通孔２２は、平面視略矩形状に形成されており、第２の貫通孔２３の中心点を中心に同心円状に配設されている。第１の貫通孔２２は、千鳥状に配置され、２種類の混合エレメント２１ａ，２１ｂでは、第１の貫通孔２２の配列パターン自体を異ならせている。一方の混合エレメント２１ａは、第１の貫通孔２２が第２の貫通孔２３の内周面では閉じられ、外周面では開放されているが、他方の混合エレメント２１ｂは、第１の貫通孔２２が第２の貫通孔２３の内周面では開放され、外周面では閉じられている。混合エレメント２１ａの外周面に開放された第１の貫通孔２２の各々が流体Ａの吐出口２０βを構成する。従って、吐出口２０βは、中空部２４の上端開口である吸入口２０αよりも回転軸線Ｓより外側の位置（例えば、回転軸線Ｓに直交する半径方向外側の位置）に配置されている。
【００２２】
第１の貫通孔２２の大きさは、混合エレメント２１ａ，２１ｂの同一円周方向では同じ大きさに形成され、混合エレメント２１ａ，２１ｂの半径方向外側に向かうに従い大きくなるように形成されている。また、２種類の混合エレメント２１ａ，２１ｂの重なり状態では、第１の貫通孔２２が相互に重なり合った部分の面積は、円周方向において均等となっている。
【００２３】
そして、混合体２において隣接する混合エレメント２１ａ，２１ｂの各々の第１の貫通孔２２は、半径方向及び円周方向に部分的にずれて重なり合うように配置され、混合エレメント２１ａ，２１ｂの積層方向及び延在方向に連通されている。換言すれば、混合エレメント２１ａ，２１ｂの半径方向と円周方向とのそれぞれに延びる第１の貫通孔２２間の仕切壁が、隣接する混合エレメント２１ａ，２１ｂ相互間において位置を違えて配置されている。従って、混合体２内部は、流体Ａを隣接する混合エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２間に順次通り抜けさせて、混合エレメント２１ａ，２１ｂの積層方向及び延在方向のそれぞれにおいて分割するように構成されている。このように、混合体２内部の複数の第１の貫通孔２２は、吸入口２０αとなる中空部２４の上部開口と吐出口２０βとなる混合エレメント２１ａの外周面に開放する第１の貫通孔２２との間を繋ぐための複数の「流路」を構成している。
【００２４】
混合体２を構成する混合エレメント２１ａ，２１ｂや台座３は、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素系樹脂等の樹脂から作製されたものであるが、セラミック、金属等で作製されたものでもよい。混合エレメント２１ａ，２１ｂや台座３を樹脂製とすることにより、樹脂成形により混合エレメント２１ａ，２１ｂや台座３を容易に且つ安価に製造することができる。また、混合エレメント２１ａ，２１ｂや台座３がフッ素系樹脂以外の樹脂で作製されている場合は、コーティング等により表面層をフッ素系樹脂により形成してもよい。この場合、耐薬品性が向上し、化学薬品等の混合を行う分野にも好ましく使用することができる。
【００２５】
以上の撹拌子１の組み立て方法として、混合体２を形成する工程と、混合体２を台座３に固定する工程とを備える。
混合体２を形成する工程は、複数の混合エレメント２１ａ，２１ｂを周方向の所定位置に揃えて交互に積層させて混合体２とする。この場合、各混合エレメント２１ａ，２１ｂには、ボルト１１（固定手段）を貫通させるボルト孔ｈ１（図４参照）が外周部の２ヶ所に設けられているので、各混合エレメント２１ａ，２１ｂは、ボルト１１に外周部のボルト孔ｈ１を挿通させるようにして積層させることで、周方向所定位置に簡単に揃えることができる。なお、混合エレメント２１ａ，２１ｂのボルト孔ｈ１が中心により近い位置、又は中心部に設けられたもののような場合は、治具などを外周部に当てがって周方向所定位置に効率良く揃えるようにすることができる。そして、混合体２を台座３に固定する工程は、複数の混合エレメント２１ａ，２１ｂを積層した混合体２をボルト１１により積層方向に貫通させて、このボルト１１を台座３のネジ穴ｈに螺合させて固定する。以上の工程により、複数の混合エレメント２１ａ，２１ｂが周方向所定位置に揃えられて積層した混合体２が形成されるととともに、台座３への取り付けが完了するから、撹拌子１の組み立てを効率よく行うことができる。
【００２６】
一方、マグネチックスターラー４は、図１に示すように、上面が水平な本体４１と、本体４１の内部に配置された回転磁場発生部４２とを備えている。回転磁場発生部４２は、水平方向に延びる板状の駆動用回転体４３と、駆動用回転体４３の上面両端部のそれぞれに設ける駆動用磁石４６ａ，４６ｂとを備えている。各駆動用磁石４６ａ，４６ｂは、着磁方向が駆動用回転体４３の延在面（水平面）に垂直な方向（上下方向）を向くように配置され、且つ磁極（Ｎ極、Ｓ極）の位置が互いに逆位置となるように配置されている。駆動用回転体４３の下面中心部には、軸部４４を介してモータ４５が連結され、このモータ４５の回転駆動により、駆動用回転体４３及び２個の駆動用磁石４６ａ，４６ｂを水平方向に回転させて本体４１上面上に回転磁場を発生させる。
【００２７】
次に、以上の構成の撹拌子１を用いた流体Ａの撹拌方法を説明する。
図１のように、マグネチックスターラー４の本体４１上面に流体Ａが収容された容器６を載置して、容器６内の底面に撹拌子１を配置させて、駆動用磁石４６ａ，４６ｂから発生する磁場に撹拌子１の台座３の撹拌用磁石５ａ，５ｂを吸引させる。そして、マグネチックスターラー４のモータ４５を駆動させて回転させることにより、容器６内で撹拌子１が回転させられる。この場合、撹拌子１は所定位置で自転しているが、回転磁場発生部４２を公転させる等して撹拌子１を自転させながら公転させるようにしてもよい（他の実施形態でも同様である。）。
【００２８】
この撹拌子１の回転により、混合体２内部に保持されている流体Ａは遠心力を受けて混合体２外周部方向へ流通し、混合体２の外周面に開く混合エレメント２１ａの第１の貫通孔２２から混合体２外部へ流出する。一方、容器６内の流体Ａは、混合体２を配置する中央下部に向かって渦状に回転流動しながら、混合体２の上部から中空部２４の上部開口である吸入口２０αを通じて中空部２４内に流入する。中空部２４内に流入した流体Ａは、さらに撹拌子１に作用する遠心力（この場合、撹拌子１の回転による力を含む。以下同様である。）を受け、中空部２４の内周面に開く混合エレメント２１ｂの第１の貫通孔２２から混合体２内部に流入する。そして流体Ａは、流入場所の第１の貫通孔２２から当該第１の貫通孔２２に連通する他の第１の貫通孔２２を通り抜け、さらに、他の第１の貫通孔２２に連通する第１の貫通孔２２を通り抜けるという具合に混合体２内部を流通する。
【００２９】
この場合、混合体２内部を流通する流体Ａは、図５（ａ）に示すように、混合エレメント２１ａ，２１ｂの複数の第１の貫通孔２２を通り抜けて内周部から外周部に向かって略放射状に流通し、この際、流体Ａは、混合エレメント２１ａ，２１ｂの延在方向に分割され、合流する。
【００３０】
また、混合体２は、混合エレメント２１ａ，２１ｂを積層方向に複数層備え、積層方向に連通する各第１の貫通孔２２により流体Ａを混合エレメント２１ａ，２１ｂの積層方向にも流通させる複数の流路が形成されている。従って、混合体２内部の流体Ａは、第１の貫通孔２２を通り抜ける際に、図５（ｂ）に示すように、混合エレメント２１ａ，２１ｂの積層方向にも流通し、この際、流体Ａは、混合エレメント２１ａ，２１ｂの積層方向にも分割され、合流する。なお、図２に示す混合エレメント２１ａ，２１ｂは、図５に示すものとは周方向及び半径方向の仕切壁の数が異なるが、機能として異なるものではない。
【００３１】
こうして、混合体２内部における流体Ａの流動は、混合エレメント２１ａ，２１ｂの延在方向への平面的すなわち二次元的な分割と合流だけではなく、混合エレメント２１ａ，２１ｂの積層方向にも広がりをもった三次元的に分割と合流が行われる。このような三次元的な流動により、流体Ａは、分割、合流等を繰り返して高度に混合される。混合エレメント２１ａ，２１ｂを１枚ずつ積層した場合には、平面的・二次元的な分割と合流が行われるが、この場合でも、流体Ａは、分割、合流等を繰り返して混合される。
【００３２】
ところで、従来のような、棒状やクロス状等の回転体からなる撹拌子では、回転の中心付近である撹拌子の中央部では回転のエネルギーが小さい。また、回転体上に撹拌羽根を設けた撹拌子（特許文献１）が、容器６内の上部の流体Ａに大きな回転力を付与するとしても、依然として、回転の中心付近である撹拌子の中央部では回転のエネルギーが小さい。そのため、これら従来の撹拌子では、容器６内の中央部の流体Ａ、特に撹拌子から離れた容器６内の中央上部の流体Ａは、小さい範囲で半径方向に回転しているに過ぎない。従って、容器６内の中央上部の流体Ａがその他の部分と撹拌され、最終的に容器６内の流体Ａが全体的に均一に撹拌されるまでに長時間を要していた。
【００３３】
これに対して、本実施形態の撹拌子１では、混合体２中央部において回転軸線Ｓ方向に貫通する中空部２４を備えている。そのため、容器６内の中央上部の流体Ａは、混合体２の上部から中空部２４内に吸い込まれて混合体２内部で高度に混合されることにより迅速に撹拌される。
【００３４】
この混合体２の中空部２４は、第１の貫通孔２２より開口面積の大きい第２の貫通孔２３の積層によって形成され、第１の貫通孔２２に対して十分大きく開口している。それゆえ、中空部２４へ流体Ａが流入する際の流動抵抗は、混合体２上面に開口する第１の貫通孔２２に比べて小さい。また、混合体２の中空部２４は、容器６内の中央部に位置する。従って、撹拌子１の回転により、この中空部２４と対向する容器６内の中央上部の流体Ａを滞らせることなく吸入口２０αを経て中空部２４内に容易に吸い込ませることができる。そして、中空部２４内に吸い込まれた流体Ａは、混合体２の回転による遠心力を受け、混合体２内部へ流入して各第１の貫通孔２２を通過することで、上述したように、混合エレメント２１ａ，２１ｂの積層方向及び延在方向へそれぞれ分割と合流を繰り返して高度に混合される。
なお、混合体２の中空部２４は、必ずしも容器６内の中央部に位置する必要はなく、撹拌子１の中心部の位置を容器６の中心部から外すことにより、混合体２の中空部２４が容器６内の中央部から外れていてもよい。
【００３５】
以上より、このような混合体２を備える撹拌子１によれば、回転中心にある容器６内中央部の流体Ａをも迅速に撹拌し、流体Ａ全体を効率よく撹拌することができ、その結果、容器６内の流体Ａ全体を均一に撹拌するまでの時間を非常に短くすることができる。
【００３６】
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で様々な変更を施すことが可能であり、例えば、以下のように変形することが可能である。
（混合体２の変形例１）
混合エレメント２１の第１の貫通孔２２は、混合エレメント２１の延在方向において非線形状に配列することができる。
例えば、図６に示すように、混合エレメント２１ｃ，２１ｄは、第１の貫通孔２２の間の仕切壁２５Ｒ，２５Ｃのうち中央部から外周に向かう仕切壁２５Ｒが一方向側に湾曲する略インボリュート曲線状に形成され、これらの仕切壁２５Ｒ間を周方向に連続して延びる仕切壁２５Ｃで区画するように連結した形状とする。なお、周方向に延びる仕切壁２５Ｃは、混合エレメント２１ｃ，２１ｄの中心点を中心とする同心円状に形成されている。
【００３７】
このように第１の貫通孔２２をインボリュート状（非線形状）に配置することによって、直線状に配置する場合よりも流体が混合体２を流通する際の流動抵抗を小さくすることができる。
【００３８】
（混合体２の変形例２）
混合エレメント２１における第１の貫通孔２２間の仕切壁は、断面方向視においてエッジを有しない曲線形状とすることができる。
例えば、図７（ａ）（ｂ）に示すように、混合エレメント２１ｅ，２１ｆにおける半径方向に延びる仕切壁２５Ｒと周方向に延びる仕切壁２５Ｃの断面形状は、縦長の略楕円形とする。
【００３９】
このような断面形状の仕切壁２５Ｒ，２５Ｃを有する混合エレメント２１ｅ，２１ｆ内での流体Ａの流動は、仕切壁の外面において断面方向視で方形状等のエッジを有するものと比べて、流体Ａの衝突時の衝撃を和らげることができる。例えば、酵母等による発酵食品の製造、液体高密度培養等の細胞培養の分野においては、酵母や細胞等の物質を含む流体Ａを均一に撹拌する際、酵母や細胞等の物質が仕切壁と衝突してもその衝撃が抑えられ、当該物質を傷付けずに良好な撹拌を行うことができる。
【００４０】
（混合体２の変形例３）
混合エレメント２１における第１の貫通孔２２間の仕切壁２５は、傾斜した構成とすることができる。
例えば、図８（ａ）（ｂ）に示したように、混合エレメント２１ｇ，２１ｈにおける円周方向に延びる仕切壁２５Ｃは、上方ほど外周に広がるように傾斜し、半径方向に延びる仕切壁２５Ｒは、左右方向における一方に傾斜している。なお、図８に示す混合エレメント２１ｇ，２１ｈの仕切壁２５Ｒ，２５Ｃの断面形状は、略楕円形であるが、四角形等の多角形状であってもよい。
【００４１】
このような傾斜した仕切壁２５Ｒ，２５Ｃを有する混合エレメント２１ｇ，２１ｈにより、撹拌子１の回転により撹拌子１の内部の流体Ａの流れに方向性を持たせることができる。図８のものでは、撹拌子１の回転方向によって流体Ａを下方または上方へ螺旋状に流動させることができる。
【００４２】
（混合体２の変形例４）
混合体２において積層した複数の混合エレメント２１における第１の貫通孔２２や第２の貫通孔２３は、それぞれ、各混合エレメント２１ごとに大きさを異なるように構成することができる。
例えば、図９（ａ）に示すように、積層した複数の混合エレメント２１ｉ，２１ｊにおける第１の貫通孔２２は、下層側ほど大きい第１の貫通孔２２を有するものを配置することができる。
【００４３】
このような構成により、混合体２内部で流体Ａが積層方向に隣接する第１の貫通孔２２間を通過する際の通過抵抗が下層側ほど小さくなるので、混合体２内部では上層側を流れる流体Ａの流量を減らし、下層側を流れる流体Ａの流量を増やすことができる。
【００４４】
また、図９（ｂ）に示すように、積層した複数の混合エレメント２１ｍ，２１ｎにおける第２の貫通孔２３は、下層側ほど大径の第２の貫通孔２３を有する混合エレメント２１ｍ，２１ｎを配置し、中空部２４の内径を下層側ほど大きくなるように構成する。この場合、各混合エレメント２１ｍ，２１ｎの外径が同じであるので、第１の貫通孔２２の数は、下層側ほど少なくなる。
【００４５】
このような構成により、中空部２４内を流れる流体Ａの流動抵抗が下層の方ほど小さくなるので、下層側を流れる流体Ａの流量を増やすことができる。
【００４６】
（混合体２の変形例５）
混合体２は、複数の混合エレメント２１を積層した積層物ではなく、上述した第１の貫通孔２２及び中空部２４を設けた一部材により構成することができる。このような一部材の混合体２は、例えば、３Ｄプリンター装置により容易に作製することができる。また、他の混合体２として、第１の貫通孔２２となる連続気孔を有する多孔質の一部材に、上述した中空部２４を設けたものでもよい。
【００４７】
（台座３の変形例）
台座３は、実施形態のものでは棒状体３１と円環部３２とを備えるが、転倒しない構造であれば、形状等の形態は特に限定されない。
このような台座３として、例えば、楕円柱形状の棒状体から構成した台座３ａ（図１０（ａ））、偏平な角柱形状の棒状体から構成した台座３ｂ（図１０（ｂ））、円環状のホイール体から構成した台座３ｃ（図１０（ｃ））、また、円柱形状の柱状体から構成した台座３ｄ（図１１）等、様々な形態とすることができる。なお、図１０（ａ）（ｂ）に示した台座３ａ，３ｂでは棒状体の上面両端部において、また、図１０（ｃ）に示した台座３ｃではホイール体の上面の直径方向における２ヶ所において、混合体２を取り付けるネジ穴ｈを有する隆起部（ネジ筒部）３３を設け、混合体２と台座３ａ，３ｂ，３ｃとの間に隙間を形成して混合体２下方における流体Ａの流れを停滞させないようにしている。
【００４８】
また、図１１に示した台座３ｄでは、柱状体の上面外周部において１８０度位置の２ヶ所に混合体２を取り付けるネジ穴ｈを設け、中央部には上下面を貫通する縦穴３５を設けるようにしている。これにより、混合体２と台座３ｄとが接触していても、台座３ｄの下方から流入する流体Ａは、縦穴３５から混合体２の中空部２４を経て連通する第１の貫通孔２２を流通して混合体２の外周部へ送り出され、流体Ａの流れを停滞させず流体Ａを良好に撹拌することができる。
【００４９】
なお、台座３、３ａ、３ｂ（図３（ａ）、図１０（ａ）（ｂ）参照）のように長手方向に伸びる棒状体に棒磁石を収容できるような構造を有するものは、棒状体内部に棒磁石を横置きに収容させてもよい。また、台座３ｄ（図１１参照）のような柱状体形状の台座であっても縦穴３５が下面に貫通しない構造とすれば、台座下部に棒磁石を横置きに収容させてもよい。
また、棒状の台座３ａ，３ｂの底面には、図３（ｂ）（ｃ）に示すような支持突起３４を設け、また、ホイール状・柱状等の台座３ｃ，３ｄの底面には、等間隔に２以上の支持突起３６（図１１（ｂ）参照）を設ける。
【００５０】
（他の実施形態１）
他の実施形態１の撹拌子１Ａにおいては、図１２に示すように、混合体２ａは、上方と側方とに開口端を形成するチューブ体７により構成し、台座３ｅは、チューブ体７を保持する円板体３０により構成したものである。
【００５１】
チューブ体７（混合体２ａ）と円板体３０（台座３ｅ）とは、凹凸の嵌め合い構造や、接着剤による接合等、様々な連結手段より連結させることができる。チューブ体７は、上下方向に延びる縦チューブ７１と、この縦チューブ７１の下端に連設されて側方に延びる４つの横チューブ７２とを備えている。縦チューブ７１は、撹拌子１Ａの回転軸線Ｓ上に配置され、その上端開口が流体Ａの吸入口２０αとなる。横チューブ７２は、十文字状に配置され、それぞれの側端開口が流体Ａの吐出口２０βとなる。従って、吸入口２０αは、撹拌子１Ａの回転軸線Ｓ上の位置に配置され、吐出口２０βは、吸入口２０αよりも回転軸線Ｓより外側の位置、すなわち、回転軸線Ｓに直交する側方外側の位置に配置される。また、縦チューブ７１と横チューブ７２とは連通しており、内部が流体Ａの流路を構成する。なお、横チューブ７２は、縦チューブ７１に対して斜め下方または斜め上方に向けて取り付けられていてもよい。
【００５２】
台座３ｅは、円板体３０の外周部における１８０度位置の２ヶ所に、それぞれ、上記実施形態と同様に構成される撹拌用磁石５ａ，５ｂが収容されている（図示せず）。また、円板体３０の下面中央部には、上記実施形態と同様に、容器６底面と接触する円弧状の支持突起３４が突設されている（図示せず）。なお、台座３ｅの１８０度位置に両端部が位置するように棒磁石を撹拌用磁石として収容させてもよい。
【００５３】
以上の他の実施形態１の撹拌子１Ａによる流体Ａの撹拌方法を説明する。
図１に示した実施形態の場合と同様に、マグネチックスターラー４からの回転磁場により容器６内の底部に配置した撹拌子１Ａを回転させると、遠心力により各横チューブ７２内部の流体は各横チューブ７２の側端開口の吐出口２０βから外部へ流出させられる。そうすると、縦チューブ７１内部の流体Ａが各横チューブ７２に流入するため、容器６内の中央上部付近の流体Ａがチューブ体７に向かって渦状に回転流動させられながら、縦チューブ７１の上端開口の吸入口２０αから縦チューブ７１内に吸い込まれる。これにより、撹拌子１Ａの外周部の流体Ａは、吐出口２０βから流出される流体Ａによって流れを乱されることにより混合される。以上により、容器６内の中央上部の流体Ａを停滞させずに撹拌子１Ａの上端開口の吸入口２０αから吸い込ませ、側端開口の吐出口２０βから流出させることができるので、流体Ａを効率的に撹拌することができ、流体Ａ全体を均一に混合するまでの時間を短くすることができる。
【００５４】
なお、横チューブ７２は、図１３（ａ）に示す撹拌子１Ａ−１のチューブ体７ａのように、側方２ヶ所に開口（吐出口２０β）したＩ型に形成してもよく、その他にも側方複数個所に開口した様々な形態の横チューブを構成することができる。
【００５５】
また、図示しないが、撹拌子１は、混合体２として両端が開口した１本のパイプ体により構成し、このパイプ体の両端部にそれぞれ回転磁場を受ける磁石５ａ，５ｂ又は磁性体を設けた構成とすることができる。この場合、混合体２となるパイプ体は、長さ方向を横方向にした横置き状態で上面に流体の吸入口２０αとなる開口を設け、パイプ体の両端開口部を吐出口２０βとすることができる。また、磁石５ａ，５ｂ又は磁性体は、パイプ体の両端部の下面又は側面等に取り付けるようにしてもよいし、また、磁石５ａ，５ｂ又は磁性体を台座３に備え付けて、この台座３をパイプ体の両端部の下面又は側面等に取り付けるようにしてもよい。これによれば、撹拌子１を細長く形成することができるから、例えば、入口の狭い容器であっても容器の入口から容器内へ投入して使用することができる。
【００５６】
また、混合体２ａを構成するチューブ体も、図１３（ｂ）（ｃ）に示す撹拌子１Ａ−２、１Ａ−３のように、上端開口（吸入口２０α）と側端開口（吐出口２０β）とを設けたＬ型のチューブ体７ｂとし、このＬ型チューブ体７ｂを複数本使用して、各々の縦方向のチューブ構成部分を背中合わせに組み付けて混合体２ａを構成するようにしてもよい。この場合、複数本のＬ型チューブ体７ｂのそれぞれの上端開口（吸入口２０α）の高さは、同一高さとしてもよいし、また、図１３（ｂ）（ｃ）に示すように、それぞれ段違いに配置させるようにしてもよい。このように複数の吸入口２０αの高さを段違いに配置（図１３（ｂ）（ｃ）等）することにより、容器６中央部の上部と中間部のそれぞれの位置の流体Ａを同時に吸い込むことができ、停滞しやすい中央部の流体Ａの撹拌をより迅速に行うことができる。なお、このＬ型チューブ体タイプの混合体２ａでは、各吸入口２０αは、撹拌子１Ａ−２，１Ａ−３の回転軸線Ｓ上位置でなく回転軸線Ｓ上近くの位置に配置されている。
【００５７】
（他の実施形態２）
他の実施形態２の撹拌子１Ｂにおいては、図１４（ａ）に示すように、混合体２ｂは、上面と側面とにそれぞれ開口部（２０α，２０β）を有し、各開口部（２０α，２０β）を内部流路８１により連通した円柱体８により構成し、台座３は、この円柱体８の外径と同じ外径の円板体３０により構成したものである。
【００５８】
円柱体８の上面の開口部は、中心部に１つ配置され、この上面の開口部が流体Ａの吸入口２０αとなる。円柱体８の側面の開口部は、等間隔に４つ配置され、この側面の各開口部が流体Ａの吐出口２０βとなる。従って、この円柱体８（混合体２ａ）では、吸入口２０αが撹拌子１Ｂの回転軸線Ｓ上の位置に配置され、吐出口２０βは、吸入口２０αよりも回転軸線Ｓより外側の位置、すなわち、回転軸線Ｓに直交する側方外側の位置に配置されている。なお、この円柱体８（混合体２ｂ）は、側方に延びる内部流路８１及び吐出口２０βを４つ設けるが、これに限らず、側方に延びる内部流路８１及び吐出口２０βを複数設けるようにしてもよい。また、側方に延びる内部流路８１は、吸入口２０αから縦方向に延びる内部流路８１に対して斜め下方または斜め上方に向けて形成されていてもよい。台座３ｅは、上記他の実施形態１（図１２、図１３）と同様の構成を有する。
【００５９】
また、台座３を図３、図１０または図１１のものと同様の構成とした場合には、円柱体８の上面の開口部２０αは下面まで貫通させてもよい。この場合には、円柱体８の下面からも流体Ａを吸い込ませることができるからである。なお、図１４（ｂ）（ｃ）に示す撹拌子１Ｂ−１，１Ｂ−２では、台座は、図１１に示す台座３ｄを用いた例であり、この台座３ｄの縦穴３５は、混合体２ｂとなる円柱体８における貫通孔（内部流路８１の縦流路）と連通されている。
また、円柱体８は、側面の開口部２０βに連通する内部流路８１（回転軸線Ｓ方向に沿った縦流路と、回転軸線Ｓに直交する横流路）を有する場合、図１４（ｃ）に示す円柱体８ｂのように、内部流路８１（横流路）の位置で上下に分割可能な上部円柱体８ｂ−１と下部円柱体８ｂ−２とから構成とすれば、円柱体８ｂを分割して内部流路８１の洗浄を容易に行うことができる。
【００６０】
以上の他の実施形態２の撹拌子１Ｂ，１Ｂ−１，１Ｂ−２によっても、上記他の実施形態１と同様の作用効果を発揮することができる。
なお、他の実施形態２の撹拌子１Ｂ，１Ｂ−１，１Ｂ−２は、台座３ｄ，３ｅを混合体２ｂとは別体として備えるが、混合体２ｂが台座３ｄ，３ｅと一体構造となった円柱体とするものであってもよい。換言すれば、台座３ｄ，３ｅを兼ねた混合体２ｂを円柱体８で形成し、この円柱体８に撹拌用磁石を収容させたものでもよい。例えば、図１５（ａ）に示す撹拌子１Ｂ−３のように、円柱体８ｃの上面の開口部が下面まで貫通していれば、円柱型、リング型、または角型等の磁石を撹拌用磁石５として円柱体８ｃに収容することができる（なお、図１５（ａ）は角型磁石５ａ，５ｂの例である。）。また、図１５（ｂ）に示す撹拌子１Ｂ−４のように、円柱体８ｃの上面の開口部が下面まで貫通していなければ、前記磁石以外にさらに棒磁石を撹拌用磁石５として円柱体８に収容することができる。
【００６１】
（他の実施形態３）
他の実施形態３の撹拌子１Ｃにおいては、図１６（ａ）に示すように、混合体２ｃは、中央に貫通孔を有する円板状の環状板９１と他の円板９２とを複数の接続壁９３により接続した構造体９より構成し、上面と側面とにそれぞれ開口部（２０α，２０β）を有し、台座３ｅは、この構造体９の外径と同じ外径の円板体３０により構成したものである。このように構成することによっても、複数の接続壁９３により隔てられた環状板９１と円板９２との間隙９０の外周端は、流体Ａの吐出口２０βとなるので、撹拌子１Ｃの回転により、容器６内部の流体Ａを上面の開口部（吸入口２０α）から吸い込み、側面の開口部（吐出口２０β）から吐出することにより撹拌することができる。なお、この混合体２ｃとしての構造体９は、環状板９１と円板９２を接続する接続壁９３を４つ設けるが、これに限らず４つより少なくても多くてもよい。また、図１６（ｂ）に示す撹拌子１Ｃ−１のように、接続壁９３は平面視でインボリュート形状（非線形状）を有するものであってもよい。
【００６２】
他の実施形態３の撹拌子１Ｃ−２においては、図１６（ｃ）に示すように、混合体２ｃは、環状板９１に管状の吸込みチューブ９４を接続した構造体９ｂとしてもよい。この場合、環状板９１に接続された吸込みチューブ９４の一端の開口部は上面に開口し、流体Ａの吸入口２０αとなる。なお、この吸込みチューブ９４は、図示しないが末広がりのラッパ形状となったものであってもよい。
【００６３】
（他の実施形態４）
他の実施形態４の撹拌子１Ｄでは、例えば、図１７（ａ）に示すように、台座３ｆは、棒状撹拌子３０２を支持台（保持体）３０１に嵌め込み式に取り付けて構成したものである。
ここで、「棒状撹拌子３０２」は、例えば、磁石又は磁性体を保持する回転子により構成することができる。この台座３ｆは、円環状に形成する支持台３０１の内側面の１８０度位置の２ヶ所に取り付け穴３０３を設け、各取り付け穴３０３に棒状撹拌子３０２の両端部を嵌め込んで固定することにより構成する。支持台３０１の上面には直径方向の２ヶ所にネジ穴ｈが設けられ、これらネジ穴ｈに混合体２に挿通させたネジ１１をネジ止めすることにより混合体２が取り付けられる。これにより、例えば、既存品の棒状撹拌子３０２を利用して、混合体２を備える撹拌子を簡易に構成することができる。
【００６４】
台座３の他の例として、図１７（ｂ）に示す台座３ｇのように、支持台３０１の内側面に周方向に連続する凹溝３０４を形成して、支持台３０１に棒状撹拌子３０２を嵌め込みやすくすることもできる。また、図１７（ｃ）に示す台座３ｈのように、支持台３００を円盤型に形成し、その円盤底面に設ける嵌め込み溝３０５に棒状撹拌子３０２を嵌め込んで固定する構成としたものでもよい。なお、図１７（ｂ）（ｃ）に示す各支持台３０１，３００の上面には混合体２を取り付けるネジ１１のネジ穴ｈが設けられている。
【００６５】
さらに、図１８（ａ）（ｂ）に示す台座３ｉでは、支持台３０１を円環状に形成し、内側面の１８０度位置の２ヶ所に周方向に延びる長孔３０６を設け、この支持台３０１の各長孔３０６に棒状撹拌子３０２の両端部を嵌め込んで固定することにより台座３ｉを構成する。この場合、棒状撹拌子３０２を嵌め込んだ長孔３０６には、支持台３０１の内径側と外径側とを連通する隙間が形成されるので、この隙間を通じて、撹拌子１Ｄに作用する遠心力により支持台３０１の内径側の流体Ａを支持台３０１の外径側に流動させ、流体Ａが支持台３０１の内径側に滞留しないようにすることができる。また、支持台３０１の下面には、対向する２つの長孔３０６の間における対向した部分に切欠３０７が設けられている。これら切欠３０７によっても、流体Ａが支持台３０１の内径側に滞留しないようにすることができる。支持台３０１の上面には、直径方向の２ヶ所に混合体２を取り付けるネジ１１のネジ穴ｈが設けられている。
なお、図１７、図１８に示した支持台（３００，３０１）の他にも、棒状撹拌子３０２を取り付け可能に構成するものを使用することができる。
【００６６】
（他の実施形態５）
他の実施形態５の撹拌子１Ｅは、例えば、図１９に示すように、撹拌用磁石５ａ，５ｂを嵌め込み式に取り付けて構成したものである。撹拌子１Ｅを構成する円柱体８ｄの下面の直径方向の２ヶ所に、撹拌用磁石５ａ，５ｂを嵌め込んで固定する嵌め込み溝８０１を設けた構成とする。これにより、撹拌子１Ｅを簡易に構成することができる。また、例えば、目的、用途等に応じて、磁力の異なる撹拌用磁石５ａ，５ｂを選択して使用する等、撹拌子１Ｅの磁力調整も容易に行うことができる。
【００６７】
なお、この撹拌子１Ｅにおいては、撹拌用磁石５ａ，５ｂは、樹脂で被覆したものを使用するのが好ましい。例えば、円柱体８ｄがフッ素樹脂製で形成されていれば、撹拌用磁石５ａ，５ｂもフッ素樹脂で被覆したものが用いられる。撹拌用磁石５ａ，５ｂの形状は、図１９に示すような角型に限らず、円柱型等の各種の形状のものを使用することができる。円柱体８ｄは、混合体２ｂの構造として、図１５（ａ）に示した円柱体８ｃと略同様の構成を有するものであるが、これに限らず、各種の混合体構造とすることができる。また、円柱体８ｄは、撹拌用磁石５ａ，５ｂを備える台座３の機能をも有し、混合体２ｂと台座３の機能を一体に備えるものであるが、混合体２ｂと台座３とが組み付け可能に別体に構成され、この台座３において撹拌用磁石５ａ，５ｂを嵌め込んで取り付け可能とする嵌め込み溝８０１を設けた構成としてもよい。また、撹拌用磁石５ａ，５ｂは、２個使用することに限らず、１本の棒磁石により構成し、円柱体８ｄにはこの棒磁石を横向き状態で嵌め込み固定することが可能な嵌め込み溝を設けた構成とするものでもよい。
【００６８】
撹拌用磁石５ａ，５ｂにそれぞれ円環形状等の保持輪を設け、各保持輪を図１２に示すようなチューブ体７の端部に嵌め込み固定してもよい。この場合、保持輪を設けた撹拌用磁石５ａ，５ｂは４本の横チューブ７２に設けてもよいし、対向する２本の横チューブ７２のみに設けてもよい。この場合、撹拌子１Ａは、チューブ体７と保持輪付きの撹拌用磁石５ａ，５ｂにより構成され、台座３ｅは不要になる。同様に、例えば、図１３（ａ）に示すようなチューブ体７ａの両端部に保持輪付きの撹拌用磁石５ａ，５ｂを嵌め込み固定して台座３ｅを不要とする構成としてもよい。
【００６９】
（他の形態）
他の形態は、以上の実施形態における混合体部分をモータに直結して容器内の流体を撹拌する混合体とするものである。
すなわち、回転軸線を中心に回転することにより容器内に収容された流体を撹拌するための混合体（図２、図６、図７、図８、図９等参照）であって、前記混合体の表面には、流体の吸入口及び吐出口が設けられ、前記混合体の内部には、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ１又は２以上の孔が設けられ、前記吸入口は、前記回転軸線上の位置又は前記吐出口よりも前記回転軸線に近い位置に配置され、前記吐出口は、前記吸入口よりも前記回転軸線より外側の位置（例えば、前記回転軸線に直交する半径方向外側の位置）に配置されている構成とするものである。
また、回転軸線を中心に回転することにより容器内に収容された流体を撹拌するための混合体（図１２〜図１６、図１８、図１９等参照）であって、前記混合体は、１又は２以上の流路を有し、前記流路の一端側開口が流体の吸入口を構成し、前記流路の他端側開口が流体の吐出口を構成し、前記吸入口は、前記回転軸線上の位置又は前記回転軸線に近い位置に配置され、前記吐出口は、前記吸入口よりも前記回転軸線より外側の位置（例えば、前記回転軸線に直交する半径方向外側の位置）に配置されている構成とするものである。
【００７０】
さらには、以上の混合体を備える撹拌装置を構成することができる。
具体的に、撹拌装置としては、図１に示す撹拌装置において、モータ４５の軸部４４を装置本体４１の上面及び容器６の底面を貫通させて混合体に直結させたものが挙げられる。また、図２２に示す撹拌装置においても、マグネチックスターラー４のモータの軸部を装置本体及び蓋６ａの上部平面を貫通させて混合体に直結させたものが挙げられる。これらの場合、回転磁場発生部４２や、撹拌用磁石５ａ，５ｂ又は台座３を有しない構成とすることができる。また、図１の撹拌装置での適用の場合は、容器６の底面には軸部４４との間に所定のシール機構を設ける。
【００７１】
以上の他の形態の混合体及び撹拌装置によっても、上述の各実施形態と同様に、回転中心にある容器６内中央部の流体Ａをも迅速に撹拌し、流体Ａ全体を効率よく撹拌することができ、その結果、容器６内の流体Ａ全体を均一に撹拌するまでの時間を非常に短くすることができる。
【００７２】
（実施例）
次に、本発明の撹拌子による撹拌の効果を確かめるため、以下の脱色実験を行った。
脱色実験は、ヨウ素脱色反応を用いた。具体的に、ヨウ素溶液（流体Ａ）を収容したビーカー（容器６）をマグネチックスターラー４に載置して、ビーカー内の底に実施例の撹拌子１を配置してヨウ素溶液を撹拌し、この撹拌しているヨウ素溶液中にチオ硫酸ナトリウム水溶液を加えてからヨウ素溶液が透明になるまでの脱色時間を測定した。この脱色されるまでの時間は、チオ硫酸ナトリウム水溶液がヨウ素溶液に全体的に均一に混合される時間、つまり流体Ａ全体が均一に混合される時間とみることができ、この脱色されるまでの時間の長さから撹拌子の撹拌効果を検証した。
【００７３】
脱色実験に用いた各溶液の仕様は、以下のとおりである。
・ヨウ素溶液：  ０．０５モル／リットルのヨウ素溶液（１／１０規定）を２０ｃｃ
・チオ硫酸ナトリム水溶液：  チオ硫酸ナトリウム３７．５ｇを水２００ｃｃに溶解した水溶液を４ｃｃ
【００７４】
実施例１、２の撹拌子１は、図２０（ａ）（ｂ）の写真に示したものを用いた。
実施例１の撹拌子１は、図２０（ａ）に示すものであり、混合体２は図２に示すような構造（混合エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２が半径方向に２つ並ぶ。）のものを用い、また、台座３は図１２の円板体３０の上面にネジ筒部３３を２ヶ所設けた円板構造のものである。この実施例１の撹拌子１の仕様サイズは、以下のとおりである。
台座３は、円板部分が直径（外径）４０ｍｍ、高さ１４ｍｍのものであり、混合体２との間に５ｍｍの隙間がある。混合体２は、高さ１ｍｍの混合エレメント２１ａを２枚重ねにして１組としたものと、高さ１ｍｍの混合エレメント２１ｂを２枚重ねにして１組としたものとを、交互に各々３組ずつ積層した積層物（混合エレメントは合計１２枚使用）からなり、直径（外径）が３７．５ｍｍ、中空部の内径が１９ｍｍ、高さが１２ｍｍである。
【００７５】
実施例２の撹拌子１は、図２０（ｂ）に示すものであり、混合体２は図２に示すような構造（混合エレメント２１ａ，２１ｂの第１の貫通孔２２が半径方向に３つ並ぶ。）のものを用い、また、台座３は図１２の円板体３０の上面にネジ孔ｈを３ヶ所設け、且つ上下に貫通した貫通孔を複数設けて軽量化した円板構造のものである。なお、混合体２は、台座３との間に空間を形成するように台座３に取り付けた。この実施例２の撹拌子１の仕様サイズは、以下のとおりである。
台座３は、円板部分が直径（外径）６０ｍｍ、高さ１５ｍｍのものであり、混合体２との間に２０ｍｍの隙間がある。混合体２は、高さ１ｍｍの混合エレメント２１ａを３枚重ねにして１組としたものと、高さ１ｍｍの混合エレメント２１ｂを３枚重ねにして１組としたものとを、交互に各々３組ずつ積層したものの３層構造の積層物（混合エレメントは合計１８枚使用）からなり、直径（外径）が５４ｍｍ、中空部の内径が２７ｍｍ、高さが１８ｍｍである。なお、混合体２と台座３との間の空間は、高さ２０ｍｍである。
【００７６】
また、比較例１として、図２０（ｃ）の写真に示す棒状体からなる撹拌子（アズワン社製の商品名「回転子」）を用いた。この比較例１の撹拌子は、長さ６０ｍｍ、幅（直径）８ｍｍの略円柱状のものである。
さらに比較例２として、図２０（ｄ）の写真に示す円盤の上下面に十字状に配置された突起を有する撹拌子（アズワン社製の商品名「クロスヘッド回転子ダブル」）を用いた。この比較例２の撹拌子は、直径４０ｍｍ、高さ１４ｍｍ（円盤の厚さ５．６ｍｍ、上下の突起の各々の高さ４．２ｍｍ）の略円盤状のものである。
【００７７】
以上の脱色実験の結果、脱色されるまでの時間が実施例１の撹拌子１では２０秒、実施例２の撹拌子１では５秒であったのに対し、比較例１の撹拌子では１００秒、比較例２の撹拌子では７０秒も要した。すなわち、本実施例の撹拌子１によれば、流体Ａ全体を均一に混合するのに、比較例の撹拌子に比べて１／３．５以下の短時間で完了することができ、高い撹拌性能、高い混合性能を有するものであった。
【００７８】
また、撹拌の様子は、図２１の写真（実施例１、実施例２）に示すように観察された。すなわち、実施例１及び実施例２の撹拌子１では、ビーカー内の溶液が、ビーカーの底部から上部へと全体的に透明に変化していった。これは、撹拌子１が、ビーカー内の中央上部の溶液を、混合体２の上部から中空部内に吸い込んで混合体２内部で混合して混合体２の外周側に放出するように流動させて流体Ａの撹拌が行われていることがわかる。
【００７９】
一方、比較例１及び比較例２の撹拌子では、図２２の写真（比較例１、比較例２）に示すようにビーカー内の外周側の溶液がビーカーの底部から上部へと透明に変化し、次に、撹拌子のある中央部の溶液がビーカーの底部から上部へと透明に変化していった。これは、回転の中心である撹拌子の中央部では回転のエネルギーが小さく、特に撹拌子から最も離れた中央上部において溶液の動きが鈍く、そのため、中央部及び中央上部の流体Ａがその他の部分の流体Ａと混合して全体的に均一に混合されるまでに長時間を要することがわかった。
【符号の説明】
【００８０】
１  撹拌子
２  混合体
３  台座
４  マグネチックスターラー
５ａ，５ｂ  磁石
６  容器
【図１】
2017183320.tif 000003
【図２】
2017183320.tif 000004
【図３】
2017183320.tif 000005
【図４】
2017183320.tif 000006
【図５】
2017183320.tif 000007
【図６】
2017183320.tif 000008
【図７】
2017183320.tif 000009
【図８】
2017183320.tif 000010
【図９】
2017183320.tif 000011
【図１０】
2017183320.tif 000012
【図１１】
2017183320.tif 000013
【図１２】
2017183320.tif 000014
【図１３】
2017183320.tif 000015
【図１４】
2017183320.tif 000016
【図１５】
2017183320.tif 000017
【図１６】
2017183320.tif 000018
【図１７】
2017183320.tif 000019
【図１８】
2017183320.tif 000020
【図１９】
2017183320.tif 000021
【図２０】
2017183320.tif 000022
【図２１】
2017183320.tif 000023
【図２２】
2017183320.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月8日(2017.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に収容された流体を撹拌するための撹拌子であって、
回転軸線を中心に回転することにより流体を撹拌する混合体と、前記混合体を回転させる回転磁場を受ける磁石又は磁性体とを備え、
前記混合体の表面には、流体の吸入口及び吐出口が設けられ、
前記混合体の内部には、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ１又は２以上の孔が設けられ、
前記吸入口は、前記回転軸線上の位置又は前記吐出口よりも前記回転軸線に近い位置に配置され、
前記吐出口は、前記吸入口よりも前記回転軸線より外側の位置に配置され、
前記混合体は、複数の混合エレメントを前記回転軸線方向に積層した積層物により構成され、
前記混合エレメントは、前記混合体内部の孔となる複数の第１の貫通孔を有し、
前記混合体において前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔の一部又は全部が、隣接する混合エレメントの第１の貫通孔とその位置をずらせて部分的に重なり合うように配置され、且つ隣接する混合エレメントの第１の貫通孔との間で流体を流通可能に連通し、混合エレメントの積層方向と延在方向とに分割するように配置されている撹拌子。
【請求項２】
請求項１に記載の撹拌子において、
前記混合体は、前記磁石、前記磁性体、又は前記磁石若しくは前記磁性体を保持する回転子が嵌め込み固定されている撹拌子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の撹拌子において、
前記混合エレメントには、第１の貫通孔より大きい第２の貫通孔を有し、
前記混合体には、前記第２の貫通孔が積層方向に連通し、流体を混合体内部に流入させるための中空部が形成されている撹拌子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記混合エレメントは、前記複数の第１の貫通孔をそれぞれに区画する仕切壁を有し、
前記仕切壁は、断面視において円形状又は楕円形状に形成されている撹拌子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記混合体は、固定手段により複数の混合エレメントが分解可能に積層状態に固定されている撹拌子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記磁石又は前記磁性体を有する台座を備えている撹拌子。
【請求項７】
請求項６に記載の撹拌子において、
前記台座は、保持体に前記磁石、前記磁性体、又は前記磁石若しくは前記磁性体を保持する回転子を嵌め込み固定して構成されている撹拌子。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の撹拌子において、
前記混合体と前記台座とが一体に構成されている撹拌子。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の撹拌子において、
前記台座は、棒状体により形成されている撹拌子。
【請求項１０】
請求項９に記載の撹拌子において、
前記棒状体の底部中心位置に突起を有する撹拌子。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の撹拌子において、
前記台座は、さらに前記棒状体の両端部に繋がる円環部を備える撹拌子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撹拌子において、
前記円環部の底部に突起を有する撹拌子。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の撹拌子において、
前記円環部に前記磁石又は前記磁性体が設けられている撹拌子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の撹拌子は、表面層がフッ素樹脂により形成されている撹拌子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の撹拌子と、
前記撹拌子を回転させる回転磁場を発生させる回転磁場発生手段とを備える撹拌装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の撹拌装置において、
前記回転磁場発生手段は、前記撹拌子を自転させながら公転させる構成とする撹拌装置。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の撹拌子を容器底部に配設し、当該撹拌子を流体を収容する容器内の底部で回転させ、当該撹拌子がその吸入口から容器内の流体を吸い込み、当該撹拌子内部に流体を流通させ、当該撹拌子の吐出口から容器内へ流出させて流体を撹拌する撹拌方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の撹拌方法において、
前記撹拌子を自転させながら公転させる撹拌方法。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の撹拌子を用いた細胞培養方法であって、
容器内の流体を細胞培養液とし、
前記撹拌子により細胞培養液を撹拌する細胞培養方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の細胞培養方法において、
前記細胞培養液又は培養環境の温度を制御しながら細胞培養液を撹拌する細胞培養方法。
【請求項２１】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の撹拌子を用いた反応促進方法であって、
容器内の流体を反応溶液とし、
前記撹拌子により反応溶液を撹拌して反応を促進する反応促進方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の反応促進方法において、
前記反応溶液又は反応環境の温度を制御しながら反応溶液を撹拌する反応促進方法。
【請求項２３】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の撹拌子の組み立て方法であって、
前記混合体を形成する工程と、
前記混合体を前記磁石又は前記磁性体を有する台座に固定する工程とを備え、
前記混合体を形成する工程は、複数の混合エレメントの各々を揃えて積層させて混合体とする工程を有し、
前記混合体を前記台座に固定する工程は、前記混合体を固定手段により積層方向に貫通させて前記台座に固定する工程を有する撹拌子の組み立て方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る撹拌子は、
容器内に収容された流体を撹拌するための撹拌子であって、
回転軸線を中心に回転することにより流体を撹拌する混合体と、前記混合体を回転させる回転磁場を受ける磁石又は磁性体とを備え、
前記混合体の表面には、流体の吸入口及び吐出口が設けられ、
前記混合体の内部には、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ１又は２以上の孔が設けられ、
前記吸入口は、前記回転軸線上の位置又は前記吐出口よりも前記回転軸線に近い位置に配置され、
前記吐出口は、前記吸入口よりも前記回転軸線より外側の位置に配置され、
前記混合体は、複数の混合エレメントを前記回転軸線方向に積層した積層物により構成され、
前記混合エレメントは、前記混合体内部の孔となる複数の第１の貫通孔を有し、
前記混合体において前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔の一部又は全部が、隣接する混合エレメントの第１の貫通孔とその位置をずらせて部分的に重なり合うように配置され、且つ隣接する混合エレメントの第１の貫通孔との間で流体を流通可能に連通し、混合エレメントの積層方向と延在方向とに分割するように配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
さらには、以上の混合体を備える撹拌装置を構成することができる。
具体的に、撹拌装置としては、図１に示す撹拌装置において、モータ４５の軸部４４を装置本体４１の上面及び容器６の底面を貫通させて混合体に直結させたものが挙げられる。これらの場合、回転磁場発生部４２や、撹拌用磁石５ａ，５ｂ又は台座３を有しない構成とすることができる。また、図１の撹拌装置での適用の場合は、容器６の底面には軸部４４との間に所定のシール機構を設ける。
【国際調査報告】
2017183320.tif 000025
2017183320.tif 000026
2017183320.tif 000027
2017183320.tif 000028