(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動可能な回転軸にその軸心に対して軸心の傾斜した傾斜軸部を設け、この傾斜軸部に環状体を相対回転自在に外嵌するとともに、この環状体の回転を非接触で一定の磁力により阻止する手段を設け、前記環状体の外周に、被破砕物と破砕媒体を収容した密閉容器を保持するホルダを周方向に適当間隔置きに多数配置したことを特徴とする細胞破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は細胞や組織を破砕する細胞破砕装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酵母菌、バクテリア等の物質生産菌や生産細胞等のスクリーニング用あるいはＤＮＡ，ＲＮＡ  抽出用の細胞破砕装置としては、高速回転刃による破砕、超音波による破砕、圧力による破砕等の種々の破砕方式を採用したものが知られているが、その中で被破砕細胞とガラスやセラミックス製の微小ビーズ、海砂、セラミック円柱を密閉容器に収容してこの密閉容器を高速で振動させ、微小ビーズと細胞の衝突を繰り返して細胞を破砕する方式のものも知られている。
【０００３】
図６に示す細胞破砕装置は本発明者が発明者の一人として開発完成したものである（特公平６−３６７３２号公報）。この従来例は、回転駆動可能な回転軸６にその軸心に対して中心線が傾斜した傾斜軸部８を設け、この傾斜軸部８に中心線が一致するように環状体１５を相対回転自在に外嵌するとともに、この環状体１５にその回転を弾性的に拘束するバネ５０を係着し、前記環状体１５の外周に、被破砕物とビーズを収容した密閉容器２０を保持するホルダ１８を周方向に多数配置したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の細胞破砕装置においては、多数のサンプルの細胞破砕を行う場合には多数の密閉容器２０を環状体１８の外周にセットする際に、環状体１８の回転を阻止するバネ５０を外し、環状体１８を回転させながら環状体１８の外周に各密閉容器２０をセットし、すべての密閉容器２０をセットしてから再度、上記バネ５０を取り付けるのに手間がかかり、バネ５０の引っ張り強度を一定に保つ事も難しく、サンプルの破砕強度を一定に保つのが困難であり、非常に能率が悪いという問題があった。
【０００５】
さらに運転中に環状体１８と環状体１８を阻止するバネ５０の連結接合部に摩擦が発生し、バネ５０が破断し、各連結部が摩耗し、連結部の定期的な交換が必要であった。また回転による連結部の振動騒音も発生した。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、多数のサンプルの細胞破砕を一度に速く同一条件で行うことができるとともに、簡単な構成で振動形態が最適な８の字状となる細胞破砕装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の細胞破砕装置は、回転駆動可能な回転軸にその軸心に対して軸心の傾斜した傾斜軸部を設け、この傾斜軸部に環状体を相対回転自在に外嵌するとともに、この環状体の回転を非接触で一定の磁力により阻止する手段を設け、前記環状体の外周に、被破砕物と破砕媒体を収容した密閉容器を保持するホルダを周方向に適当間隔置きに多数配置したことを特徴とする。
【０００８】
前記破砕媒体としては、ビーズあるいは密閉容器の内径よりやや小さい外形の球状、楕円状、先が密閉容器の底の形状に合う円錐状の破砕体を用いると好適である。
【０００９】
本発明の細胞破砕装置によれば、環状体の周囲に配置した多数のホルダに密閉容器を保持させることによって一度に多数のサンプルの細胞破砕を行え、かつ回転軸に設けた傾斜軸部に共回転しないように磁力によって拘束された環状体の外周に各密閉容器を保持しているので、各密閉容器はそれぞれ回転軸が１回転する度に８の字状に移動し、回転軸を高速回転させることによって各密閉容器を８の字状の最適な振動形態で振動させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１１】
１はベースで、その上に防振ゴム２を介して架台３が設置されている。この架台３上には、一対の軸受ユニット４ａ、４ｂとモータ５がそれらの軸心が一直線上に位置するように配置されている。一対の軸受ユニット４ａ、４ｂは互いに適当な間隔を設けて配置された軸受台３ａ、３ｂ上に設置されており、回転軸６の両端部を回転自在に支持している。この回転軸６の一端６ａはカップリング７を介して前記モータ５の出力軸５ａに結合されている。前記回転軸６の軸受ユニット４ａ、４ｂ間には、中心軸心に対して軸心が傾斜した傾斜孔８ａを形成された傾斜軸体８が外嵌されるとともに、キー（図示せず）にて相対回転不可能に結合されている。この傾斜軸体８は、その両端面に当接配置された傾斜スペーサリング９ａ、９ｂを介して、回転軸６の外周に突設された鍔部１０と回転軸６の外周面に形成されたねじ部１１に螺合された固定ナット１２とにより軸心方向にも挟圧固定され、回転軸６と一体的に回転する傾斜軸部を構成している。
【００１２】
傾斜軸体８の外周には、一対の軸受１３を介して相対回転自在に環状体１５が外嵌されている。１４は傾斜軸体８側の軸受固定ナット、１６は環状体１５側の軸受固定ナットである。環状体１５の外周には、周方向に所定ピッチで放射状に多数（図示例では１２個）の突部１７が突設されている。この突部１７の両端面には、それぞれ径方向外方に突出しかつ互いに対向するように弾性板から成るホルダ片１８ａ、１８ｂがビス１９にて取付けられ、これらホルダ片１８ａ、１８ｂ間でチューブ状の密閉容器２０を着脱自在に保持できるように構成されている。
【００１３】
環状体１５の適所に半径方向に突出する突出部２１が形成されるとともにその外周面が平坦にされて磁石２２が取付けられている。また、この磁石２２に対向する位置において架台３にもう１つの磁石２３が固定されている。これら磁石２２、２３間に作用する磁力によって環状体１５が回転軸６と共回りしないように回転を阻止されている。さらに、前記突出部２１は、隣合う突部１７、１７を接続しているが、その一方の突部１７とその一側方に隣接する突部１７との間に形成されている空間の中央部を通るストッパ軸２４が設けられ、その両端部は軸受台３ａ、３ｂにて支持されている。
【００１４】
次に、動作を説明する。サンプルとしての各種被破砕細胞と破砕媒体（例えばガラスやセラミックス製の微小ビーズあるいは、チューブの内径に近い外形の金属製やセラミック製、あるいは樹脂製やガラス製の球体、楕円体、先の形状がチューブ内の先端形状に合った円錐体とをそれぞれチューブ状の密閉容器２０内に収容し、この密閉容器２０を環状体１５の外周の各ホルダ片１８ａ、１８ｂ間に保持させる。前記破砕媒体は、直径０．１〜０．５ｍｍのガラスビーズやジルコニア等のセラミックスビーズが、例えば微生物の破砕や真核細胞の破砕等の破砕目的に応じて選択して使用される。
【００１５】
密閉容器２０の装着が終わると、モータ５を駆動し、回転軸６を例えば１２００〜２８００ｒｐｍ  で高速回転させる。すると、環状体１５が回転軸６と一体回転する傾斜軸体８の外周に相対回転自在に外嵌され、かつ１対の磁石２２、２３間に作用する磁力にて共回転を阻止されているので、図３に示すように、回転軸６の回転が１回転する毎に環状体６が軸心方向両側に振れ運動する。
【００１６】
このとき、環状体１５の外周の任意の点は、図４の（ａ）、（ｂ）に示すように８の字状に移動することになる。即ち、図４の（ａ）に実線で示すように環状体１５が紙面の上下方向に傾斜した状態を基準位置として、そのときの環状体１５の外周上におけるａ点位置の挙動を見てみると、実線状態から回転軸６が矢印方向に９０°回転すると、環状体１５は仮想線で示すように紙面の表裏方向に傾斜した状態に移行し、その間ａ点に対応していた位置は経路ｂを経てｃ点に移動する。次に、回転軸６がさらに９０°回転すると、環状体１５は図４の（ｂ）に実線で示すように紙面の上下方向でかつ逆向きに傾斜した状態に移行し、ａ点に対応していた位置はｃ点から経路ｄを経て元のａ点に戻る。さらに回転軸６が９０°回転すると、環状体１５は仮想線で示すように紙面の表裏方向に逆向きに傾斜した状態に移行し、ａ点に対応していた位置は経路ｅを経てｆ点に移動し、さらに回転軸６が元の回転位置まで９０°回転すると、ａ点に対応していた位置はｆ点から経路ｇを経て元のａ点に戻るのである。
【００１７】
従って、環状体１５の外周に保持された密閉容器２０は回転軸６の高速回転に伴って８の字状の振動形態で振動せしめられ、その結果密閉容器２０内で被破砕細胞に微小ビーズ等の破砕媒体が効果的に衝突し、その衝撃によって速やかにかつ均一に細胞が破砕される。こうして、多数の密閉容器２０内に収容された多数のサンプルの細胞破砕を一度に破砕処理することができる。
【００１８】
尚、環状体１５はその外周位置を磁石２２，２３の磁力にて弾性的に引張することによって、上記８の字状の変位動作を許容しながらその回転を阻止しているため、回転軸６の回転速度域によっては共振による異常振動を発生する恐れがあるが、その場合ストッパ軸２４に突部１７が当接するため、異常振動は確実に防止される。
【００１９】
上記実施形態では、回転軸６上に単一の環状体１５を配置した例を示したが、図５に示すように回転軸６上に同一構成の複数の環状体１５を並列配置してもよく、一層大量のサンプルの細胞破砕を一度に行うことができる。
【００２０】
又図１に仮想線で示すように開閉可能なボックス５０で環状体１５の全体を覆いここに冷気５１を送って、破砕時の振動により昇温する密閉容器２０の内部を冷却できるようにすれば好適である。このボックス５０は万が一密閉容器２０がホルダ片１８ａ、１８ｂから離脱した場合にも、それが飛び散るのを防止する安全ボックスとしての作用をも営む。
【００２１】
又上記実施形態では、両磁石２２、２３を固定状態としているが、一方の磁石を移動可能又は取外し可能として、密閉容器２０の取付け、取外し作業時に、環状体６の回転を容易に行えるようにすると、好適である。
【００２２】
又上記実施形態では１対の磁石（永久磁石、電磁石を含む）２２、２３を用いているが、磁石と強磁性体の組み合わせにより、球状体の回転を磁力で阻止するように構成してもよい。
【００２３】
更に上記実施形態では、回転軸６が水平で両持ち支持されているが、回転軸を鉛直方向に設け、これを片持ち支持するように構成してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の細胞破砕装置によれば、環状体の周囲に配置した多数のホルダに密閉容器を保持させることによって一度に多数のサンプルの細胞破砕を行え、かつ回転軸に設けた傾斜軸部に共回転しないように嵌合した環状体の外周に各密閉容器を保持するので、各密閉容器はそれぞれ回転軸が１回転する度に８の字状に移動し、回転軸を高速回転させることによって各密閉容器を８の字状の最適な振動形態で振動させることができる。しかも、回転軸に傾斜軸部を設けて環状体を外嵌しただけの簡単な構成で安価に構成できる等、大なる効果を発揮する。さらに、環状体を磁力により非接触で一定の磁力で回転を阻止しているので、常に安定した振動形態が得られ、同一条件で、繰り返し安定した細胞破砕が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の部分断面正面図である。
【図２】本発明の一実施形態の側面図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作状態を示す要部の正面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は環状体の外周における振動形態の説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態の要部の正面図である。
【図６】従来例の部分断面正面図である。
【符号の説明】
６  回転軸
８  傾斜軸体
１５  環状体
１８ａ、１８ｂ  ホルダ片
２０  密閉容器
２２  磁石
２３  磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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