(57)【要約】【課題】マルチウェルプレートのウェル内の溶液の蒸発を減少させることができる撹拌装置を提供する。【解決手段】撹拌装置１は、被撹拌物質を収容可能なウェル３１を複数有するマルチウェルプレート３０を搭載可能に構成され、モータ１２を用いて被撹拌物質を撹拌するウェル３１毎に設けられた撹拌機構５０を備える。撹拌機構５０は、第１の回転体２１と、撹拌棒１１と、第２の回転体１３と、磁気結合機構と、シールリング１４とを具備する。第１の回転体２１は、モータ１２に接続し、モータ１２の作動により回転する。撹拌棒１１は、被撹拌物質を撹拌する。第２の回転体１３は、撹拌棒１１を支持する。磁気結合機構は、第１の回転体２１と第２の回転体１３とを磁気結合する。シールリング１４は、ウェル３１の開口の周囲を覆い、第２の回転体１３とともにウェル３１内を閉空間とすることが可能である。【選択図】図４
2018083191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被撹拌物質を収容可能なウェルを複数有するマルチウェルプレートを搭載可能に構成され、モータを用いて前記被撹拌物質を撹拌する前記ウェル毎に設けられた撹拌機構を備えた撹拌装置であって、
前記撹拌機構は、
前記モータに接続し、前記モータの作動により回転する第１の回転体と、
前記被撹拌物質を撹拌する撹拌棒と、
前記撹拌棒を支持する第２の回転体と、
前記第１の回転体と前記第２の回転体とを磁気結合する磁気結合機構と、
前記ウェルの開口の周囲を覆い、前記第２の回転体とともに前記ウェル内を閉空間とすることが可能なシールリングと
を具備する撹拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撹拌装置であって、
前記第２の回転体は、前記撹拌棒と結合する回転部と、前記回転部と前記シールリングとの間に設けられた軸受とを含む
撹拌装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撹拌装置であって、
前記回転部は、前記撹拌棒と結合する回転軸を有し、
前記軸受は、前記撹拌棒及び前記回転軸が挿入される貫通孔を有するインナーレースと、アウターレースと、前記インナーレースと前記アウターレースとの間に設けられたボールとを有し、
前記シールリングと前記インナーレースを前記回転軸と直交する面に投影したときに、前記シールリングの内径は、前記インナーレースの外径以下である
撹拌装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の撹拌装置であって、
前記軸受はピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１つからなる
撹拌装置。
【請求項５】
請求項１に記載の撹拌装置であって、
前記第２の回転体は、前記撹拌棒と結合する回転部を有し、
前記撹拌装置は、前記回転部と前記シールリングとの間に設けられたリング部材を更に具備する
撹拌装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１つに記載の撹拌装置であって、
前記マルチウェルプレートの上面に対向する主面部を有し、前記主面部に前記撹拌機構を備えたケーシング
を更に具備する撹拌装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撹拌装置であって、
前記ケーシングは、前記モータと前記ウェル毎の前記第１の回転体を収容するモータ収容ケーシングと、前記ウェル毎の前記撹拌棒、前記第２の回転体及び前記シールリングを保持するハウジングとの積層構造を有する
撹拌装置。
【請求項８】
請求項７に記載の撹拌装置であって、
前記ハウジングは、前記モータ収容ケーシングと隣接する第１の平面と前記第１の平面と対向する第２の平面とを有し、前記第２の平面には、前記第２の回転体を収容する前記ウェル毎に設けられた有底の収容部が形成されている
撹拌装置。
【請求項９】
請求項８に記載の撹拌装置であって、
前記マルチウェルプレートを載置する載置台を更に具備する
撹拌装置。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１つに記載の撹拌装置であって、
前記ハウジングはピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１つからなるからなる
撹拌装置。
【請求項１１】
請求項１から１０いずれか１つに記載の撹拌装置であって、
前記磁気結合機構は、前記第１の回転体に設けられた第１の磁石と、前記第２の回転体に設けられた第２の磁石とにより構成される
撹拌装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の撹拌装置であって、
前記第１の回転体は、前記第１の回転体の回転軸方向に沿って対向配置された第１の面と第２の面とを有し、
前記第１の磁石は異なる２つの磁極を有し、一方の前記磁極が前記第１の面側に、他方の前記磁極が前記第２の面側に位置するように、前記回転軸方向と平行して前記第１の磁石が設けられ、
前記ウェル毎に設けられた前記撹拌機構における前記第１の磁石の前記第１の面側に位置する前記磁極はいずれも同じである
撹拌装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の撹拌装置であって、
前記モータは複数の前記ウェル毎に設けられる
撹拌装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１つに記載の撹拌装置であって、
前記シールリングはフッ素樹脂又はフッ素ゴムからなる
撹拌装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１つに記載の撹拌装置であって、
前記撹拌棒はピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１つからなるからなる
撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェルプレート内の溶液を撹拌するための撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチウェルプレートは、マイクロプレート、マイクロウェルプレート、マイクロタイタープレート等とも称され、医学、薬学、生化学、化学等の研究分野において、実験用あるいは検査用器具として広く用いられている。マルチウェルプレートは、一般に、６個、２４個、９６個、３８４個、１５３６個等のウェルを有し、それぞれのウェルに１マイクロリットル〜数ミリリットル程度の反応溶液を入れることができる。反応後の溶液を検出するためにプレートリーダーが用いられる他、溶液の添加、ウェルの洗浄のための自動溶液添加吸引装置およびプレート自体を搬送するための搬送システムなどが各社から汎用品として市販されている。
【０００３】
近年、細胞単位で機能評価するCell based assayが注目を浴びており、マルチウェルプレートは多用されている。Cell based assayに使用される測定フォーマットは、９６ウェルプレートが主流であり、その他、１６ウェル、３８４ウェルも使用されている。細胞の培養及び計測においては撹拌の制御が重要である。その際に底面に接着、もしくは浮遊する細胞に損傷を与えることなく溶液を撹拌することが必要であり、精度の高い撹拌が必要となる。また、ウェル内に収容される反応溶液は少量のため、反応溶液の蒸発が生じると、十分な攪拌が行えず、また細胞に損傷を与える場合もある。特に、反応溶液に揮発性溶液が用いられる場合、反応溶液の蒸発を防止することは非常に重要となる。
【０００４】
医薬品はその７０%で複数の結晶形を持つといわれており、それぞれの結晶形において溶解度や安定性が異なることから、開発の過程で可能な限り多くの結晶形を評価しておく必要がある。このような結晶多形のスクリーニングにおいては、化合物溶液の溶液組成、温度、撹拌速度などを細かく条件設定しそれぞれで生成した結晶形を評価するハイスループットスクリーニングの技術が有用とされる。この場合もマルチウェルプレートが使用される場合が多いが、撹拌に関しては、水平渦動撹拌もしくはマグネティックスターラーを用いた撹拌が用いられる。マグネティックスターラーを用いる方法は撹拌回転数の設定範囲が狭く低速、高速に回すことは容易ではない。また、スターラーの動きの信頼性は低く回転追随性が悪い場合は撹拌効率の低下につながる。また装置自体が大型であるという問題もある。最も問題となるのはマグネットスターラが底面に配置されるため、生成した結晶を粉砕しながら攪拌されることで、正確な評価とならないことである。また、どちらの方法でもすべてのウェルの撹拌条件が一律で決まってしまい、詳細に多くの撹拌条件を検討するためにはそれぞれのウェルに対応した撹拌回転数を設定できることが望ましい。結晶スクリーニングにおいては、スケールアップする際はパドル攪拌となることが多いので小スケールでの実験の際もパドル攪拌であることが好ましい。
【０００５】
医薬品合成時においては、コンビナトリアルケミストリーをはじめとするハイスループットな合成技術が望まれており、マイクロプレートでの合成も数多く実施されている。通常は水平渦動撹拌もしくはマグネティックスターラーを用いた撹拌が用いられるが、医薬品合成はスケールアップする際はパドル攪拌となることが多いので小スケールでの実験の際もパドル攪拌であることが好ましい。
【０００６】
特許文献１には、マルチウェルプレートのウェル毎にパドル撹拌を用いてウェル内の溶液の撹拌を行うことが記載されている。特許文献１では、撹拌棒はモータのモータシャフトに接続され、モータの作動により攪拌棒を回転し攪拌を行っている。特許文献１に記載の撹拌装置は、攪拌棒とモータシャーシに固定される軸受との間に封止シールを設けて、撹拌対象液体と連通する空間とモータシャーシに固定された軸受とを隔離し、撹拌対象液体の飛沫及び軸受への到達を防止している。
【０００７】
また、特許文献２には、磁気結合機構を用いた攪拌装置が記載されている。特許文献２では、密閉容器内の被撹拌物質を撹拌するために、電動モータにより回転駆動可能な駆動回転体と撹拌羽根が取り付けられている従動回転体とを磁気的に結合させ、電導モータの作動により被撹拌物質を撹拌することが記載されている。特許文献２では、密閉状態でなければ撹拌できない物質、高温・高圧環境下あるいは真空化で撹拌される物質を密閉容器内に封入している。密閉容器は、全体として中空で開口が無く、撹拌羽根とこれが取り付けられている従動軸と磁気回転伝達装置の一部が密閉容器の内部に密閉状態で収容されている。密閉容器は、少なくとも２つの部分からなり、ボルトとシール材等によって密閉されており、攪拌後は、密閉箱の中で密閉容器を分解して被攪拌物質を取り出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２０１６／１１６９７２号公報
【特許文献２】特開２００７−７４９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２における攪拌装置は被攪拌物質が収容される密閉容器は１つのみである。また、被攪拌物質が収容される密閉容器は２つの部分からなり、ボルトとシール材等によって密閉される構成となっているため、被攪拌物質を収容するウェルを複数有するマルチウェルプレートのウェル毎に特許文献２に示すようなボルトとシール材等によって密閉構造とすることは困難である。
【００１０】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、マルチウェルプレートに最適な撹拌装置を提供するものであって、ウェル内の被撹拌物質の蒸発を抑制する構成を有する撹拌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る撹拌装置は、被撹拌物質を収容可能なウェルを複数有するマルチウェルプレートを搭載可能に構成され、モータを用いて上記被撹拌物質を撹拌する上記ウェル毎に設けられた撹拌機構を備える。
上記撹拌機構は、第１の回転体と、撹拌棒と、第２の回転体と、磁気結合機構と、シールリングとを具備する。
上記第１の回転体は、上記モータに接続し、上記モータの作動により回転する。
上記撹拌棒は、上記被撹拌物質を撹拌する。
上記第２の回転体は、上記撹拌棒を支持する。
上記磁気結合機構は、上記第１の回転体と上記第２の回転体とを磁気結合する。
上記シールリングは、上記ウェルの開口の周囲を覆い、上記第２の回転体とともに上記ウェル内を閉空間とすることが可能である。
【００１２】
上記撹拌装置は、磁気結合機構により、撹拌棒が収容されるウェル内の空間と、撹拌棒を回転させる駆動源となるモータが収容される空間とが隔離される。これにより、モータにウェル内の溶液が蒸発し到達することがない。また、シールリング及び第２の回転体によりウェル内を閉空間とすることが可能であるので、ウェル内の気密性が向上し、ウェル内の溶液の蒸発が抑制される。
【００１３】
上記第２の回転体は、上記撹拌棒と結合する回転部と、上記回転部と前記シールリングとの間に設けられた軸受とを含んでもよい。
【００１４】
上記回転部は、上記撹拌棒と結合する回転軸を有し、上記軸受は、上記撹拌棒及び上記回転軸が挿入される貫通孔を有するインナーレースと、アウターレースと、上記インナーレースと上記アウターレースとの間に設けられたボールとを有し、上記シールリングと上記インナーレースを上記回転軸と直交する面に投影したときに、上記シールリングの内径は、上記インナーレースの外径以下であってもよい。
【００１５】
このような構成によれば、長期使用により軸受のボールによってインナーレースが摩耗し、この摩耗による摩耗粉が生じたとしても、シールリングの内径がインナーレースの外径以下で形成されているので、摩耗粉をシールリングが受け止め、ウェル内に摩耗粉が混入することを防止することができる。
【００１６】
上記軸受はピーク（ＰＥＥＫ：ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうち少なくとも１つで構成されもよい。
このような構成によれば、被撹拌物質に含まれる有機溶媒などの溶液が飛沫して軸受に付着したり、蒸発して軸受に付着しても、軸受に耐溶剤性に優れたピーク樹脂やフッ素樹脂を用いているので、軸受の有機溶媒などの溶液による劣化を抑制することができる。
【００１７】
上記第２の回転体は、上記撹拌棒と結合する回転部を有し、上記撹拌装置は、上記回転部と上記シールリングとの間に設けられたリング部材を更に具備してもよい。
【００１８】
上記マルチウェルプレートの上面に対向する主面部を有し、上記主面部に上記撹拌機構を備えたケーシングを更に具備してもよい。
【００１９】
上記ケーシングは、モータ収容ケーシングとハウジングとの積層構造を有してもよい。
上記モータ収容ケーシングは、上記モータと上記ウェル毎の上記第１の回転体を収容する。
上記ハウジングは、上記ウェル毎の上記撹拌棒、上記第２の回転体及び上記シールリングを保持する。
【００２０】
上記ハウジングは、上記モータ収容ケーシングと隣接する第１の平面と上記第１の平面と対向する第２の平面とを有し、上記第２の平面には、上記第２の回転体を収容する上記ウェル毎に設けられた非貫通孔の収容部が形成されていてもよい。
【００２１】
このような構成によれば、第２の回転体とモータ収容ケーシングとの間にハウジングが介在することになり、更に個々の第２の回転体間にもハウジングが介在する形態となる。これにより、モータ収容ケーシングはハウジングを面で抑えることができるので、撹拌時、マルチウェルプレートの複数のウェルの開口毎に設けられているシールリングに面内均一に圧力をかけることができる。
【００２２】
例えば、第２の回転体とモータ収容ケーシングとの間にハウジングが介在せず、複数の第１の回転体がマトリクス状に配置、保持されたケーシングと、複数の第２の回転体がマトリクス状に配置、保持されたケーシングとを、各ケーシングの外周部の四隅で抑え第１の回転体と第２の回転体とを磁気結合させた場合、ウェル毎に設けられるそれぞれのシールリングに面内均一に圧力をかけることが困難であり、マルチウェルプレートの中央部に位置するシールリングにかかる圧力が他に位置するシールリングにかかる圧力よりも弱くなってしまう。このため、ウェル数が多くなるほど、複数のウェルのうちマルチウェルプレートの中央部に位置するウェルの気密性がマルチウェルプレートの外周部に位置するウェルと比較して悪くなってしまう。
【００２３】
これに対し、第２の回転体とモータ収容ケーシングとの間にハウジングを介在させることにより、撹拌装置作動時において、面内均一に複数のシールリングに圧力をかけることができ、複数のウェル内の気密性を面内均一に向上させることができる。
【００２４】
上記マルチウェルプレートを載置する載置台を更に具備してもよい。
このような構成によれば、載置台とケーシングとにより面でマルチウェルプレートを挟んだ状態で撹拌を行うことができる。これにより、個々のシールリングにかかる圧力を均一にすることができ、複数のウェル内の気密性を面内均一に向上させることができる。
【００２５】
ケーシングの一部を構成するハウジングの第２の平面、すなわちマルチウェルプレート側に位置する面には、第２の回転体を収容するウェル毎に設けられた非貫通孔の収容部が形成されているので、個々の第２の回転体間にはハウジングが介在し、更に第２の回転体とモータ収容ケーシングとの間にもハウジングが介在した形態となっている。したがって、載置台とケーシングとによりマルチウェルプレートを面内均一の圧力で抑えることが可能となり、複数のウェル内の気密性を面内均一に向上させることができる。
【００２６】
上記ハウジングはピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうち少なくとも１つで構成されてもよい。
このような構成によれば、被撹拌物質に含まれる有機溶媒などが付着しても耐溶剤性に優れたピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドを用いているので、ハウジングの有機溶媒などの溶液による劣化を抑制することができる。
【００２７】
上記磁気結合機構は、上記第１の回転体に設けられた第１の磁石と、上記第２の回転体に設けられた第２の磁石とにより構成されていてもよい。このように、第１の磁石と第２の磁石との磁気結合により第１の回転体と第２の回転体を磁気結合することができる。
【００２８】
上記第１の回転体は、上記第１の回転体の回転軸方向に沿って対向配置された第１の面と第２の面とを有し、上記第１の磁石は異なる２つの磁極を有し、一方の上記磁極が上記第１の面側に、他方の上記磁極が上記第２の面側に位置するように、上記回転軸方向と平行して上記第１の磁石が設けられ、上記ウェル毎に設けられた上記撹拌機構における上記第１の磁石の上記第１の面側に位置する磁極はいずれも同じであってもよい。
【００２９】
このような構成によれば、撹拌機構における回転の乱れが抑制される。磁気結合機構を用いた撹拌機構を複数同時に作動させる際、隣り合う撹拌機構で干渉が生じ、回転の位相がずれて回転の乱れが起きることがあったが、各ウェルに対応する磁気結合機構を構成する磁石を、第１の回転体の第１の面側に位置する磁極が全て同じとなるように配置させることにより、回転の乱れが抑制されることがわかった。
【００３０】
モータは複数の前記ウェル毎に設けられていてもよい。
このように、各撹拌機構毎にモータを設け、複数のモータの駆動を個別に制御してもよい。これにより、個々の撹拌棒を各々独立して回転させることができる。各撹拌棒は、相互に同一の回転条件で駆動されてもよいし、異なる回転条件で駆動されてもよい。
【００３１】
上記シールリングはフッ素樹脂又はフッ素ゴムからなってもよい。
このような構成によれば、被撹拌物質に含まれる有機溶媒などがシールリングに付着しても耐溶剤性に優れたフッ素樹脂やフッ素ゴムを用いるので、シールリングの有機溶媒などの溶液による劣化を抑制することができる。また、シールリングにフッ素樹脂やフッ素ゴムなどの弾性体を用いるのが望ましく、ウェル内の気密性を向上させることができる。
【００３２】
また上記攪拌棒はピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のうちの少なくとも１つで構成されてもよい。
このような構成によれば、耐溶剤性に優れたピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１つを用いるので、被撹拌物質に含まれる有機溶媒などによる攪拌棒の劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明によれば、マルチウェルプレート内の溶液を、溶液の蒸発を抑制して撹拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る撹拌装置の分解斜視図であって、マルチウェルプレートが搭載された状態を示す図である。
【図２】上記撹拌装置に搭載されるマルチウェルプレートの斜視図である。
【図３】撹拌時の上記撹拌装置の状態を示す斜視図である。
【図４】マルチウェルプレートが搭載された上記撹拌装置の部分断面図である。
【図５】上記撹拌装置の撹拌機構の一部を構成する磁石ディスクの斜視図である。
【図６】上記磁石ディスクの一部を構成する第１の磁石（第２の磁石）の斜視図である。
【図７】上記撹拌装置の撹拌機構の一部を構成する軸受の平面図である。
【図８】上記磁石ディスクの概略断面図である。
【図９】上記撹拌装置の部分概略断面図であり、ウェル、シールリング及び軸受の位置関係を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る第１の磁石ディスクの斜視図である。
【図１１】図１０に示す第１の磁石ディスクが組み込まれた撹拌装置の部分断面図である。
【図１２】本発明の更に他の実施形態に係る第１の磁石ディスクの斜視図である。
【図１３】図１２に示す第１の磁石ディスクが組み込まれた撹拌装置の部分断面図である。
【図１４】第２の回転体の変形例を備えた撹拌機構の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００３６】
図１は本発明の実施形態に係る撹拌装置を示す分解斜視図、図２は撹拌装置に搭載されるマルチウェルプレートの斜視図、図３は撹拌時の撹拌装置の状態を示す斜視図である。
【００３７】
なお各図においてＸ軸およびＹ軸方向は相互に直交する水平方向を示し、Ｚ軸方向はこれらに直交する高さ方向を示している。
【００３８】
［全体構成］
図１及び図３に示すように、本実施形態の撹拌装置１は、撹拌ユニット１０と、載置台４０と、コントローラ（図示せず）とを備える。載置台４０はマルチウェルプレート３０を水平面（ＸＹ平面）に載置する台である。載置台４０は、平面形状が矩形状のマルチウェルプレート３０よりも平面形状が大きい矩形状を有する。
【００３９】
撹拌装置１は、被撹拌物質を収容可能なウェル３１を複数有するマルチウェルプレート３０を搭載可能に構成され、モータ１２を用いて被撹拌物質を撹拌するウェル３１毎に設けられた撹拌機構（図４における符号５０）を備える。各ウェル３１に対応して個々に設置される撹拌機構は同一の構成を有する。
【００４０】
図２に示すように、マルチウェルプレート３０は、複数のウェル３１がマトリクス状に配置される底面３０５と、長辺側の側面３０２と、短辺側の側面３０３とを有する略矩形の箱状部材と、複数の中空部を有する円筒状のウェル３１とで構成される。ウェル３１は円形の開口３０４を有する。
【００４１】
攪拌装置１でマルチウェルプレート３０内の被攪拌物質を攪拌する際、箱状部材の枠部の上面３０１'とほぼ面一に配置されるウェル３１の開口３０４を形成する円形の縁の上面３０１は、攪拌ユニット１０を構成するケーシング２０の主面部２０ａに当接される。マルチウェルプレート３０は、典型的には、透光性を有する合成樹脂材料の射出成形体あるいはガラスあるいは金属の切削加工体で構成される。
【００４２】
複数のウェル３１は、所定間隔でマトリクス状に配列されている。図示の例では、短辺方向（Ｘ軸方向）に整列した８個のウェル３１が長辺方向（Ｙ軸方向）に１２列配列されることで、計９６個のウェルが形成される。ウェル３１の配列間隔は、約９ｍｍである。なお、ウェルの数はこの例に限られず、６個、２４個、３８４個、１５３６個等であってもよく、またウェルの数により配列間隔は適宜異なる。
【００４３】
本実施形態においては、マルチウェルプレート３０として箱状部材に複数の円筒状のウェル３１が形成された形状のものを用いたが、板状部材の一方の面にウェルとなる非貫通（有底）の孔が複数形成された形状のものを用いてもよい。
【００４４】
マルチウェルプレート３０としては、典型的には市販の汎用品が用いられる。例えば、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社（Thermo Fisher Sceintific K.K）製Web Seal Plate＋96ウェルガラスコーティングマイクロプレートが適用可能である。
【００４５】
撹拌ユニット１０は、マルチウェルプレート３０のウェル３１内に収容された溶液を撹拌するための撹拌機構（図４における符号５０）を有する。撹拌機構は、複数のウェル３１毎に設けられる。撹拌機構はウェル３１内の溶液を撹拌する撹拌棒１１を有する。撹拌機構の詳細については後述する。
【００４６】
撹拌ユニット１０の駆動の制御は、コントローラ（図示せず）により行われる。コントローラは、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory））を有するコンピュータで構成される。コントローラは、汎用のコンピュータで構成されてもよいし、専用のコンピュータで構成されてもよい。
【００４７】
コントローラは、撹拌ユニット１０に電気的に接続され、撹拌棒１１を駆動するモータの回転を個別にあるいは共通に制御するように構成される。本実施形態においてコントローラは、撹拌ユニット１０に対して配線部材を介して電気的に接続されるが、これに限られず、例えば無線によって撹拌ユニット１０と電気的に接続されてもよい。
【００４８】
［撹拌ユニット］
以下、撹拌機構を含めた撹拌ユニット１０の詳細について、図１、図３および図４を参照して説明する。図４は、マルチウェルプレート３０が搭載された撹拌装置１の部分断面図である。図４は、図３の撹拌装置をＸ軸方向に沿って切断した部分断面図に相当する。
【００４９】
撹拌ユニット１０は、ケーシング２０と、撹拌機構５０とを有する。ケーシング２０は、マルチウェルプレート３０の上面３０１及び３０１'に対向する主面部２０ａを有し、攪拌機構５０を収容する。
【００５０】
ケーシング２０は、モータ収容ケーシング２００とハウジング２０１との積層構造を有する。モータ収容ケーシング２００は、後述する撹拌機構５０の一部を構成する第１の回転体である第１の磁石ディスク２１とモータ１２を保持する。ハウジング２０１は、後述する撹拌機構５０の一部を構成する第２の回転体１７とシールリング１４を保持する。モータ収容ケーシング２００とハウジング２０１とは図上Ｚ軸方向に積層されてケーシング２０を構成する。モータ収容ケーシング２００とハウジング２０１とは離間可能に構成される。
【００５１】
モータ収容ケーシング２００は、例えばアルミニウム合金等の金属材料で構成される。モータ収容ケーシング２００は、ハウジング２０１に隣接する板状に形成された底面２０００を有する。底面２０００には、各ウェル３１に対応した第１の磁石ディスク２１の第２の面２１５が露出するように第１の磁石ディスク２１が複数配置される。モータ収容ケーシング２００には、モータ１２、第１の磁石ディスク２１及び複数のモータ１２を駆動する回路基板（図示せず）が収容される。
【００５２】
ハウジング２０１は、耐溶剤性、耐高熱性の、例えばピーク（ＰＥＥＫ、Poly Ether Ether Keton、ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１つから構成され、本実施形態においては、ピーク樹脂で構成される。ハウジング２０１は、モータ収容ケーシング２００の底面２０００と隣接する第１の平面２０１２と、該第１の平面２０１２と対向する第２の平面２０１１とを有する。ハウジング２０１の第２の平面２０１１は、ケーシング２０の主面部２０ａに相当する。
【００５３】
ハウジング２０１は略矩形の板状に形成され、第２の平面２０１１に、ウェル３１毎に対応して非貫通孔（有底）の収容部２０１０が複数形成されている。各収容部２０１０には、第１の磁石ディスク２１と磁気結合される第２の回転体１７、攪拌棒１１の一部及びシールリング１４の一部が収容、保持される。シールリング１４は、ウェル３１の開口３０４に対応して配置された円形の開口を有する収容部２０１０の開口の周縁部に配置される。シールリング１４は第２の平面２０１１から一部が突出して配置される。また、撹拌棒１１は、ハウジング２０１の第２の平面２０１１からウェル３１に向かって突出して配置される。
【００５４】
ハウジング２０１の収容部２０１０は非貫通孔形状に形成され、ハウジング２０１の第１の平面２０１２はモータ収容ケーシング２００の底面２０００と隣接しており、モータ収容ケーシング２００と第２の回転体１７との間にハウジング２０１の第１の平面２０１２が介在した構成となっている。また、ウェル３１毎に設けられた複数の撹拌機構５０の一部を構成する第２の回転体１７、撹拌棒１１及びシールリング１４は、ハウジング２０１（収容部２０１０）によってウェル３１毎に区画され、互いに隔離された状態で保持される構成となっている。
【００５５】
撹拌装置１は、撹拌ユニット１０と載置台４０とが離間可能に構成されており、撹拌ユニット１０は載置台４０に対して上下（Ｚ軸方向）に移動可能となっている。マルチウェルプレート３０の載置台４０への載置は、撹拌ユニット１０と載置台４０とが離れるように撹拌ユニット１０を上方向に移動させた状態で行う。マルチウェルプレート３０を載置台４０に載置し、ウェル３１内の被撹拌物質を撹拌する際は、載置台４０に搭載されるマルチウェルプレート３０のウェル３１の開口を形成する縁の上面３０１と、撹拌ユニット１０の各シールリング１４とが当接するように撹拌ユニット１０を下方向に移動させた状態で撹拌が行われる。ここで、マルチウェルプレートとして、板状部材の一方の面にウェルとなる非貫通の孔が複数形成された形状のものを用いる場合においては、攪拌時、マルチウェルプレートの上面と、攪拌ユニット１０のシールリング１４及びハウジング２０１の第２の平面２０１１とが当接される。
【００５６】
このように、駆動回転体となる第１の磁石ディスク（第１の回転体）２１と従動回転体となる第２の回転体１７とは間にハウジング２０１の第１の平面２０１２が介在することにより空間的に隔離される。第１の磁石ディスク（第１の回転体）２１が収容されるモータ収容ケーシング２００と第２の回転体１７との間にハウジング２０１を介在させ、かつ、隣り合うウェル３１毎に配置される撹拌機構５０間にもハウジング２０１を介在させることにより、攪拌時、モータ収容ケーシング２００はハウジング２０１を底面２０００で抑えることができる。これにより、各ウェル３１に対応して設けられる複数のシールリング１４に面内均一に圧力をかけることができ、マルチウェルプレート３０の複数のウェル３１の気密性を面内でばらつきなく向上させることができる。
【００５７】
例えば、モータ収容ケーシングと第２の回転体との間にハウジングが介在せず、複数の第１の回転体がマトリクス状に配置、保持されたケーシングと、複数の第２の回転体がマトリクス状に配置、保持されたケーシングとを、各ケーシングの外周部の四隅で抑え第１の回転体と第２の回転体とを磁気結合させた場合、ケーシング同士を面内均一に抑えることは困難であり、マルチウェルプレートの中央部の抑えが弱くなってしまう。このため、マルチウェルプレートの中央部に位置するウェルに対応するシールにかかる圧力が他に位置するシールにかかる圧力よりも弱くなり、マルチウェルプレートの中央部に位置するウェルの気密性が悪くなってしまう。
【００５８】
これに対し、本実施形態においては、第２の回転体１７とモータ収容ケーシング２００との間にハウジング２０１（第１の平面２０１２）を介在させ、更に個々の第２の回転体１７間にもハウジング２０１を介在させることにより、撹拌時に面内均一に複数のシールに圧力をかけることができ、マルチウェルプレート３０の複数のウェル３１内の気密性を面内で均一に向上させることができる。
【００５９】
更に、本実施形態においては、載置台４０とケーシング２０とにより面でマルチウェルプレート３０を挟んだ状態で撹拌が行われる。ケーシング２０の一部を構成するハウジング２０１の第２の平面２０１１、すなわちマルチウェルプレート３０側に位置する面には、第２の回転体１７を収容するウェル３１毎に設けられた非貫通孔の収容部２０１０が形成されているので、個々の第２の回転体１７間にはハウジング２０１が介在し、更に第２の回転体１７とモータ収容ケーシング２００との間にもハウジング２０１が介在した形態となっている。そして、載置台４０はマルチウェルプレート３０の底面全てを保持する矩形の平面形状を有している。従って、載置台４０とケーシング２００とによりマルチウェルプレート３０を面内均一の圧力で抑えることが可能となり、複数のウェル３１内の気密性を面内均一に向上させることができる。
【００６０】
また、モータ収容ケーシング２００は、個々の第１の回転体（第１の磁石ディスク２１とモータ１２）間にモータ収容ケーシングが介在する構成となっている。これにより、ハウジング上面を、モータ収容ケーシングの面で抑えることができ、ハウジング２０１の変形を防止することができる。
【００６１】
また、マルチウェルプレート３０の各ウェル３１の開口高さのばらつきがあっても、シールリング１４がウェル３１毎に個別に設けられているので、個々のシールリング１４により開口高さのばらつきを吸収することができ、ウェル３１内の気密性を面内で均一とすることができる。
【００６２】
図１及び図４に示すように、撹拌機構５０は、マルチウェルプレート３０のすべてのウェル３１に対応してケーシング２０にマトリクス状に同一の構成のものが配置される。撹拌機構５０は、モータ１２と、第１の回転体２１と、第２の回転体１７と、第１の磁石ディスク（第１の回転体）２１と第２の回転体１７とを磁気結合する磁気結合機構と、シールリング１４と、撹拌棒１１を有する。
【００６３】
撹拌機構５０において、駆動回転体である第１の磁石ディスク（第１の回転体）２１はモータ１２と接続し、モータ１２の作動により第１の磁石ディスク２１が回転する。第１の磁石ディスク２１と第２の回転体１７とは磁気結合機構により結合し、第２の回転体１７は第１の磁石ディスク２１に追従して回転する。第２の回転体１７に結合される撹拌棒１１は第２の回転体１７の回転により回転し、ウェル３１内の被撹拌物質を撹拌する。
【００６４】
モータ１２は、モータシャーシ１２０、モータシャフト１２１、２つの軸受１２２及び１２３を備える。
【００６５】
モータシャーシ１２０は、モータの回転子及び固定子を格納しており、回転子にはモータシャフト１２１が接続されている。軸受１２２及び軸受１２３はモータシャーシ１２０に固定され、モータシャフト１２１を回転可能に支持している。モータシャフト１２１には、第１の回転体２１としての第１の磁石ディスク２１が結合、支持される。
【００６６】
軸受１２２及び軸受１２３には、潤滑グリースが塗布されている。本実施形態においては、撹拌機構に磁気結合機構を採用しているので、モータ１２に結合する第１の磁石ディスク２１と、撹拌棒１１が結合する第２の回転体１７とは空間的に隔離される。したがって、被撹拌物質に含まれる溶液の蒸気等がモータ１２まで到達することはなく、被撹拌物質に含まれる溶液の蒸気等によって潤滑グリースが流出したり劣化することがない。
【００６７】
モータ１２は、モータシャフト１２１をその軸まわりに回転させる駆動部を構成する。モータ１２の回転数は特に限定されず、本実施形態では、１ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍの範囲で設定可能であり、回転数精度が±２％以下のモータが用いられる。これにより、低速撹拌および高速撹拌のいずれにも対応することができるとともに、撹拌棒１１の高精度な回転数制御を実現することが可能となる。
【００６８】
モータ１２は、パルス信号で駆動されるステッピングモータで構成されるが、これに限られず、例えば、シンクロナスモータ、ブラシレスＤＣモータ等の回転数を高精度に制御することが可能なモータが適用可能である。モータ１２の大きさも特に限定されず、例えば直径６ｍｍ以下のものが用いられる。
【００６９】
各モータ１２は、フレキシブル配線基板（図示せず）を介して回路基板（図示せず）に電気的に接続される。回路基板は、配線部材を介してコントローラ（図示せず）に電気的に接続され、各モータ１２の駆動は、コントローラにより個別に制御可能に構成されている。各モータ１２は、同一の回転方向に同一の回転数（回転速度）で駆動されるが、これに限られず、回転方向、回転数をモータ毎に異ならせることも可能である。また、すべてのモータ１２は同時に起動されてもよいし、一部のモータ１２が選択的に起動されてもよい。回路基板は、撹拌装置１内に設置してもよいし、撹拌装置１の外部に設置してもよい。
【００７０】
図５は第１の回転体である第１の磁石ディスク２１の斜視図である。図６は磁石ディスク２１の一部を構成する磁石の斜視図である。図８は、隣り合う２つの撹拌機構の第１の磁石ディスク２１に組み込まれる磁石の磁極の配置を示す図である。
【００７１】
図４及び図５に示すように、第１の回転体２１としての第１の磁石ディスク２１は、第１の磁石ディスク本体２１３と、２つの第１の磁石２１０とからなる。第１の磁石ディスク２１は、回転軸方向（Ｚ軸方向）に沿って対向配置された第１の面２１４と第２の面２１５とを有する。第１の面２１４がモータ１２側に、第２の面２１５が第２の回転体１７側に位置するよう各面が水平面（ＸＹ平面）に平行に配置される。
【００７２】
図４、図５及び図８に示すように、円形の板状の第１の磁石ディスク本体２１３には、中心部に１つの貫通孔２１２、外周部に２つ貫通孔２１１が形成されている。中心部に形成される貫通孔２１２にはモータシャフト１２１が挿入され、モータシャフト１２１が支持される。外周部の２つの貫通孔２１１には第１の磁石２１０が挿入される。
【００７３】
各貫通孔２１１及び２１２は、第１の面２１４から第２の面２１５に向かって、回転軸であるモータシャフト１２１に平行して形成されている。第１の磁石ディスク本体２１３の外周部に設けられる２つの貫通孔２１１は中心部に位置する貫通孔２１２を介して対向配置され、第１の磁石ディスク本体２１３の直径方向に沿って配置される。
【００７４】
図６に示すように第１の磁石２１０は円柱形を有し、図４及び図８に示すように２つの磁石２１０は２つの貫通孔２１１内にそれぞれ挿入され、配置される。第１の磁石ディスク２１に設けられる第１の磁石２１０は長手方向の一端が符号Ｎで示されるＮ磁極部、他端が符号Ｓで示されるＳ磁極部の異なる２つの磁極を有している。本実施形態においては、撹拌装置１に第１の磁石ディスク２１を組み込んだ状態で、モータ１２側に位置する第１の面２１４側にＮ極、第２の回転体１７側に位置する第２の面２１５側にＳ極が位置する。
【００７５】
図４に示すように、第２の回転体１７は、従動回転体である回転部としての第２の磁石ディスク１３と、軸受１５とを有する。第２の磁石ディスク１３は、第１の磁石ディスク２１と同様に、円形の板状の第２の磁石ディスク本体１３３と、２つの第２の磁石１３０と、中空の円筒部１３４と、回転軸１３５からなる。第２の磁石ディスク１３は、回転軸方向（Ｚ軸方向）に沿って対向配置された第１の面１３６及び第２の面１３７を有する。
【００７６】
円形の板状の第２の磁石ディスク本体１３３には、外周部に２つの貫通孔１３１が形成されている。貫通孔１３１は第１の面１３６から第２の面１３７に向かって、回転軸１３５に平行して形成されている。２つの貫通孔１３１は第２の磁石ディスク本体１３３の中心を介して対向配置され、第２の磁石ディスク本体１３３の直径方向に沿って配置される。第１の磁石ディスク本体２１３と第２の磁石ディスク本体１３３とは同じ外径を有し、第１の磁石ディスク本体２１３と第２の磁石ディスク本体１３３とを重ね合わせたとき貫通孔２１１と貫通孔１３１の位置が対応するように形成されている。
【００７７】
図６に示すように第２の磁石１３０は第１の磁石２１０と同様に円柱形を有し、２つの第２の磁石１３０は２つの貫通孔１３１内にそれぞれ挿入され、配置される。第２の磁石ディスク１３に設けられる第２の磁石１３０の長手方向の一端が符号Ｎで示されるＮ磁極部、他端が符号Ｓで示されるＳ磁極部の異なる２つの磁極を有している。本実施形態においては、撹拌装置１に第２の磁石ディスクを組み込んだ状態で、第１の磁石ディスク２１側に位置する第１の面１３６側にＮ極、ウェル３１側に位置する第２の面１３７側にＳ極が位置する。
【００７８】
磁気結合機構は、２つの第１の磁石２１０と、２つの第２の磁石１３０とにより構成される。磁気結合方向は回転軸方向（Ｚ軸方向）である。上述したとおり、互いに磁気結合する第１の磁石２１０及び第２の磁石１３０の各対のＮ極とＳ極とは、当該磁気結合方向に並ぶ。各ウェル３１に対応する撹拌機構５０に設けられている第１の磁石２１０及び第２の磁石１３０はいずれも、図４において、上がＮ極、下がＳ極となるように配置される。このように、撹拌機構５０に設けられる全ての磁石２１０及び１３０の磁極の向きが同じとなるように磁石２１０及び１３０を配置することにより、撹拌時の各ウェル３１に対応する撹拌機構５０の回転の乱れが抑制されることがわかった。これにより、いずれのウェル３１内においてもほぼ均一な撹拌を行うことができる。
【００７９】
１つの第１の磁石ディスク２１における２つの第１の磁石２１０間距離は、大きいほどトルクを伝えやすいが脱調しやすくなり、また隣り合う第１の磁石ディスク２１間の干渉が大きくなるため、最適値に適宜調整することが望ましい。本実施形態においては、１つの第１の磁石ディスク２１に設けられる２つの第１の磁石２１０間距離を６ｍｍとしている。尚、第１の磁石ディスク２１の直径は８ｍｍ、第１の磁石２１０の直径は１ｍｍ、隣り合う第１の磁石ディスク２１の中心間距離は９ｍｍとなっている。第２の磁石１３０及び第２の磁石ディスク１３においても同様である。磁石ディスク１３に設けられている２つの磁石の磁石間距離、磁石の直径、隣り合う第２の磁石ディスク１３の中心間距離が一致していれば第２の磁石ディスク１３の直径は第１の磁石ディスク１２と完全に同一でなくても構わない。
【００８０】
また、第１の磁石２１０と第２の磁石１３０との距離が近いほどトルクを伝えやすいが、近すぎると両磁石ディスク間の引力が働き過ぎて軸受１５やモータ１２に負荷がかかるため、最適値に適宜調整することが望ましい。本実施形態においては、第１の磁石２１０と第２の磁石１３０との距離を１〜２ｍｍとした。
【００８１】
また、モータ１２と第１の磁石ディスク２１との距離は、モータ１２からの磁束もれの影響を受けないように適宜調整することが望ましく、２ｍｍ〜６ｍｍ程度、本実施形態においては４．２ｍｍとした。
【００８２】
円筒部１３４は、第２の磁石ディスク本体１３３の第２の面１３７の中央部に、第２の面１３７に対して円筒部１３４の長手方向が直交するように、第２の面１３７と結合して配置される。円筒部１３４は中空部を有し、この中空部に撹拌棒１１が挿入、支持される。更に、中空の円筒部１３４の中心には、第２の面１３７と直交するように第２の面１３７に連結して回転軸１３５が設けられている。回転軸１３５は棒状の撹拌棒１１の一端に設けられた回転軸挿入孔に挿入され、回転軸１３５の回転に追従して撹拌棒１１が回転するよう構成される。撹拌棒１１は円筒部１３４及び回転軸１３５によって第２の磁石ディスク１３に結合している。
【００８３】
第２の磁石ディスク本体１３３及び円筒部１３４は例えば樹脂等により一体射出成型されて構成され、材料としては例えば耐溶剤性に優れたピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドを用いることができる。
【００８４】
モータシャフト１２１と、第２の磁石ディスク１３の回転軸１３５は同一軸上に配置される。回転部としての第２の磁石ディスク１３の回転軸１３５は攪拌棒１１と結合し、攪拌棒１１の長手方向が、モータシャフト１２１及び回転軸１３５と同一軸上に位置するように攪拌棒１１は設けられる。
【００８５】
軸受１５は、第２の磁石ディスク１３とシールリング１４との間に設けられる。図７は軸受１５の平面図である。図７に示すように、軸受１５は、インナーレース１５１と、アウターレース１５２と、複数のボール１５３と、保持器（図示せず）を有する。インナーレース１５１は、中央部に貫通孔１５０を有するリング形状を有する。図４に示すように、貫通孔１５０には攪拌棒１１を支持した第２の磁石ディスク１３の円筒部１３４が挿入される。攪拌棒１１は回転軸１３５に結合しており、貫通孔１５０には攪拌棒１１と回転軸１３５が挿入される。アウターレース１５２は、インナーレース１５１の外径よりも大きい内径及び外径を有するリング形状を有する。アウターレース１５２は、収容部２０１０の内周面に保持される。ボール１５３は、インナーレース１５１とアウターレース１５２との間に転動可能に設けられ、保持される。保持器は、ボール１５３を一定の間隔で正しい位置に配置するものである。
【００８６】
軸受１５は、耐溶剤性、耐高熱性の、例えばピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１つから構成され、本実施形態においては、ピーク樹脂で構成される。軸受１５には、潤滑剤として固体潤滑剤が用いられる。潤滑剤としては、固体潤滑剤の他に例えば潤滑グリースがあるが、潤滑グリースはウェル３１内の被撹拌物質の溶液の蒸気等によって潤滑グリースが流出し、被撹拌物質を汚染する恐れがある。これに対して、本実施形態では、潤滑剤として固体潤滑剤を用いており、潤滑グリース混入による汚染の問題がない。固体潤滑剤には、軟質金属系、層状結晶構造物質、高分子系のものがあり、本実施形態では高分子系のものを用い、インナーレース１５１、アウターレース１５２、及び保持器それぞれの材料に高分子系のピーク樹脂を用いた。尚、インナーレース１５１、アウターレース１５２、及び保持器それぞれの材料に高分子系材料を用いる他、例えば合金を用いたインナーレース及びアウターレースの転動面、保持器、ボールにフッ素樹脂などの高分子系材料をコーティングして潤滑させてもよい。
【００８７】
第１の磁石ディスク２１と第２の回転体１７とを磁気結合する磁気結合機構は、第１の磁石ディスク２１に設けられた第１の磁石２１０と、第２の回転体１７の第２の磁石ディスク１３に設けられた第２の磁石１３０により構成される。第１の磁石ディスク２１と第２の回転体１７とは非接触の磁気結合機構を介して結合し、モータ１２の回転駆動力を磁気結合機構を介して第２の回転体１７に伝達し、撹拌棒１１を回転させる。
【００８８】
本実施形態においては、第１の磁石ディスク２１及び第２の磁石ディスク１３それぞれに設けた磁石は２つずつであったが、これに限定されない。また、本実施形態では棒状の磁石を用いたが、形状はこれに限定されず、例えば平面形状がリング状の中空部を有する円筒型であってもよい。
【００８９】
シールリング１４は、ウェル３１毎に個別に設けられる。パッキンとなるシールリング１４はウェル３１の開口３０４の周囲を覆うリング状に形成される。シールリング１４の材料には耐溶剤性に優れたものを用いることが望ましく、フッ素樹脂やフッ素ゴムなどの弾性体を用いることができる。本実施形態では、ＦＦＫＭ（四フッ化エチレンパーフルオロメチルビニルエーテルゴム）を用いた。
【００９０】
図９は、ウェル３１、シールリング１４及び軸受１５の位置関係を示す断面図である。図９に示すように、シールリング１４はウェル３１の開口３０４の周囲を覆うようにリング状に形成される。シールリング１４の内径は平面形状が円形のウェル３１の開口３０４の直径よりも小さく形成される。更に、シールリング１４の内径は軸受１５のリング状のインナーレース１５１の外径とほぼ同じ又はインナーレース１５１の外径よりも小さくなるように形成される。言い換えると、回転軸１３５と直交する面にシールリング１４とインナーレース１５１を投影したときに、シールリング１４の内径はインナーレース１５１の外径以下となるように形成される。本実施形態では、シールリング１４の内径はインナーレース１５１の外径よりも小さくなるように形成している。
【００９１】
例えば、本実施形態においては、インナーレース１５１の内径ｅは３．０ｍｍ、インナーレース１５１の外径ｄは４．９５ｍｍ、アウターレース１５２の内径ｃは６．７５ｍｍ、アウターレース１５２の外径、すなわち軸受１５の外径ｂは８ｍｍ、シールリング１４の外径ａは８．５ｍｍとなっている。
【００９２】
このように、シールリング１４の内径をインナーレース１５１の外径以下となるように形成することにより、長期使用により軸受のボールによってインナーレース１５１が摩耗し、この摩耗による摩耗粉が生じたとしても、摩耗粉をシールリング１４が受け止め、ウェル３１内に摩耗粉が混入することを防止することができる。上述のように、本実施形態においては、インナーレース１５１、アウターレース１５２、及び保持器それぞれの材料に樹脂を用いているため、長期使用により摩耗によって摩耗粉が生じやすい。本実施形態においては、シールリング１４を設けることによりウェル３１内に摩耗粉が混入することを防止している。
【００９３】
撹拌棒１１は一端が回転軸１３５と結合し、更に第２の磁石ディスク１３の円筒部１３４に挿入され支持される。攪拌棒１１を支持した第２の磁石ディスク１３の円筒部１３４は軸受１５の貫通孔１５０に挿入される。撹拌棒１１の他端はパドル部となっており、このパドル部でウェル３１内の被撹拌物質を撹拌する。尚、パドル部の形状は特に限定されず、回転軸１３５の軸まわりの回転により所望とする被撹拌物質の撹拌機能が得られる種々の形態が採用可能である。
【００９４】
撹拌棒１１は、耐溶剤性、耐高熱性の、例えばピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１つから構成され、本実施形態においては、ピーク樹脂で構成される。
【００９５】
図４に示すように、撹拌棒１１は、マルチウェルプレート３０が撹拌装置１に収容された状態において、各ウェル３１の内部に配置される。典型的には、各撹拌棒１１は、各ウェル３１の中心軸上に配置される。ウェル３１の底部からの撹拌棒１１の高さは特に限定されず、ウェル３１の大きさや被撹拌物質の溶液の量、種類等に応じて適宜設定され、典型的には、撹拌棒１１の先端がウェル３１の底部に接触しない高さに設定される。
【００９６】
複数の撹拌棒１１は、マルチウェルプレート３０のすべてのウェル３１に対応するようにケーシング２０にマトリクス状に配置されている。複数の撹拌棒１１は、主面部２０ａからマルチウェルプレート３０に向かって突出し、各ウェル３１の内部に配置される。
【００９７】
撹拌ユニット１０は、使用されるマルチウェルプレートの種類（あるいはウェルの数）に応じて、撹拌棒１１やモータ１２の配列間隔等が最適化される。
【００９８】
［撹拌装置の動作］
次に、以上のように構成される撹拌装置１の典型的な動作について説明する。
【００９９】
まず、被撹拌物質が各ウェル３１内に収容されたマルチウェルプレート３０が載置台４０に載置される。次に、攪拌ユニット１０が下方向に移動され、撹拌ユニット１０がマルチウェルプレート３０のウェル３１の開口３０４を形成する縁の上面３０１に当接されると、磁気結合機構により第１の磁石ディスク（第１の回転体）２１と第２の回転体１７の第２の磁石ディスク１３とが磁気結合する。これにより各撹拌棒１１がマルチウェルプレート３０の各ウェル３１の内部に配置される。
【０１００】
このとき、ウェル３１毎にケーシング２０の主面部２０ａに配置されたシールリング１４はマルチウェルプレート３０の各ウェル３１の開口３０４の縁の上面３０１に密着する。各ウェル３１の開口３０４は、第２の回転体１７及びシールリング１４により封止され、ウェル３１、シールリング１４及び第２の回転体１７により囲まれた空間の気密性が向上する。これによりウェル３１内の溶液の蒸発が抑制される。また、隣接する複数のウェル３１間は、ハウジング２０１、シールリング１４及び第２の回転体１７が隔壁となって遮断されるため、撹拌によって生じる被攪拌物質の飛沫が他のウェル３１へ混入することが防止される。
【０１０１】
コントローラは、モータ１２へ駆動パルス信号を出力し、撹拌対象溶液を収容するウェル３１に配置された撹拌棒１１を所定回転数（例えば１０００ｒｐｍ）で回転させる。典型的には、コントローラは、各撹拌棒１１を同一の回転数で回転させるが、ウェルごとに異なる回転数で撹拌棒１１を回転させてもよい。さらにコントローラは、各モータを同時に起動させてもよいし、各モータを所定の順序で起動させてもよい。
【０１０２】
本実施形態においては、磁気結合機構により、撹拌棒１１が収容されるウェル３１内の空間と、撹拌棒１１を回転させる駆動源となるモータ１２が収容される空間とは隔離されるためモータ１２にウェル３１内の被攪拌物質に含まれる溶液が蒸発し到達することがない。また、シールリング１４及び第２の回転体１７によりウェル３１内の気密性が向上しているので、ウェル３１内の被撹拌物質に含まれる溶液の蒸発が抑制される。従って、被撹拌物質である試料の濃度が変化することがない。
【０１０３】
また、各ウェル３１内は、攪拌時、第２の回転体１７及びシールリング１４によりウェル３１に対応する区画ごとに完全に隔離されているので、ウェル３１内の被攪拌物質に含まれる溶液の蒸気が拡散し別のウェル内被攪拌物質と混合することがない。
【０１０４】
また、ハウジング２０１によってシールリング１４には面内均一に圧力がかかるので、複数のウェル３１毎の気密性を面内均一に保つことができ、ウェル３１の位置によって試料の濃度が変化してしまうなどの面内ばらつきの発生が抑制され、精度の高い撹拌を行うことができる。
【０１０５】
また、各撹拌棒１１は、それぞれ個々のモータ１２により駆動されるため、各々の撹拌棒１１を最適かつ適切な駆動条件で回転させることができる。また、各モータ１２は、駆動パルスによって正確な回転数を実現できるステッピングモータで構成されているため、各ウェル３１における溶液の撹拌精度および撹拌効率を向上させることができる。
【０１０６】
以上のように本実施形態によれば、各ウェル３１内の被攪拌物質に含まれる溶液の蒸発を抑制し、各ウェル３１の撹拌精度および撹拌効率を大幅に向上させることができる。また本実施形態によれば、撹拌時の各ウェル３１の気密性を面内でほぼ均一にすることができ、ウェル３１の位置に依存することなく均一に撹拌することができる。したがって、ＥＬＩＳＡ等の試験方法において、試料中に含まれる抗体あるいは抗原の濃度を高精度に検出あるいは定量することができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【０１０８】
例えば上述の実施形態では、ウェル数が９６個のマルチウェルプレート３０を用いたがこれに限られず、ウェル数の異なる他のマルチウェルプレートが用いられてもよい。この場合、マルチウェルプレートの外形状やウェルの配列ピッチに応じて、撹拌棒の配列ピッチおよび載置台の大きさ等が最適化される。
【０１０９】
撹拌棒１１の回転数の更なる精度向上のため、コントローラによって各撹拌棒１１の回転数がモニタリング可能に構成されてもよい。この場合、例えば、ケーシングに撹拌棒１１の回転数を検出するエンコーダ等の検出部が設けられ、当該検出部の出力に基づいてコントローラが撹拌棒１１を所定回転数に制御するように構成される。
【０１１０】
また上述の実施形態では、駆動部として、複数の撹拌棒１１に対応して配置された複数のモータ１２を用いたが、単一のモータで複数の撹拌棒１１を回転させるように構成されてもよい。
【０１１１】
さらに以上の実施形態では、磁気結合機構が２つの第１の磁石２１０と２つの第２の磁石１３０とにより構成されたが、これに限られず、それぞれ１つ又は３つ以上の磁石で構成されてもよい。磁石２１０，１３０も円柱状に限られず、角柱状や平板状のものであってもよい。
【０１１２】
また第１の磁石ディスク２１を、図１０に示す構造としていてもよい。図１０は他の形態である第１の磁石ディスク３０２１の斜視図である。図１１はこの第１の磁石ディスク３０２１が組み込まれた撹拌装置３００１の部分断面図である。撹拌装置３００１は、上述の実施形態の撹拌装置１と第１の磁石ディスクの構造が異なる点でのみ相違し、同様の構造については同様の符号を付し、説明を省略する。
【０１１３】
図１０及び図１１に示すように、第１の磁石ディスク３０２１は、円形の板状の第１の磁石ディスク本体３２１０と、２つの第１の磁石２１０と、中空の円筒部３２１３とからなる。第１の磁石ディスク３０２１は、回転軸方向（Ｚ軸方向）に沿って対向配置された第１の面３２３６及び第２の面３２３７を有する。
【０１１４】
円形の板状の第１の磁石ディスク本体３２１０には、外周部に２つの貫通孔３２１１が形成されている。貫通孔３２１１は第１の面３２３６から第２の面３２３７に向かって、後述するモータシャフト１２１に平行して形成されている。２つの貫通孔３２１１は第１の磁石ディスク本体３２１０の中心に関して対称な位置に設けられ、第１の磁石ディスク本体３２１０の直径方向に沿って配置される。２つの第１の磁石２１０は２つの貫通孔３２１１内にそれぞれ挿入され、配置される。
【０１１５】
円筒部３２１３は、第１の磁石ディスク本体３２１０の第１の面３２３６の中央部に、第１の面３２３６に対して円筒部３２１３の長手方向が直交するように、第１の面３２３６と結合して配置される。円筒部３２１３は中空部を有し、この中空部にモータシャフト１２１が挿入、支持される。
【０１１６】
このように円筒部３２１３を設けることにより第１の磁石２１０とモータ１２とのＺ軸方向に沿った距離が円筒部３２１３の高さ分大きくなり、第１の磁石２１０とモータ１２とを離間して保持することができる。これにより、磁気結合機構はモータ１２から漏れる磁場の影響を受けにくくなるので、良好な撹拌動作を得ることができる。
【０１１７】
また、第１の磁石２１０とモータ１２とを離間させるために、第１の磁石ディスク２１を図１２に示すよう構造としてもよい。図１２は更に他の形態である第１の磁石ディスク４０２１の斜視図である。図１３はこの第１の磁石ディスク４０２１が組み込まれた撹拌装置４００１の部分断面図である。撹拌装置４００１は、上述の実施形態の撹拌装置１と第１の磁石ディスクの構造が異なる点でのみ相違し、同様の構造については同様の符号を付し、説明を省略する。
【０１１８】
図１２及び図１３に示すように、第１の磁石ディスク４０２１は、円柱状の第１の磁石ディスク本体４２１０と、２つの第１の磁石２１０とからなる。第１の磁石ディスク４０２１は、回転軸方向（Ｚ軸方向）に沿って対向配置された第１の面４２３６及び第２の面４２３７を有する。
【０１１９】
円柱状の第１の磁石ディスク本体４２１０の第２の面４２３７側には、外周部に２つの非貫通孔４２１１が形成されている。非貫通孔４２１１は、後述するモータシャフト１２１に平行して形成されている。２つの非貫通孔４２１１は第１の磁石ディスク本体４２１０の中心を介して対向配置され、第１の磁石ディスク本体４２１０の直径方向に沿って配置される。２つの第１の磁石２１０は２つの非貫通孔４２１１内にそれぞれ挿入され、配置される。
【０１２０】
円柱状の第１の磁石ディスク本体４２１０の第１の面４２３６側には、中央部に１つの非貫通孔４２１２が形成されている。非貫通孔４２１２にはモータシャフト１２１が挿入、支持される。
【０１２１】
このようにＺ軸方向に厚みのある円柱形の第１の磁石ディスク４０２１とすることにより、円柱状の第１の磁石２１０の第２の面４２３７側に位置する面と対向する面からモータ１２までのＺ軸方向に沿った空間を埋めるように第１の磁石ディスク４０２１が位置するので、第１の磁石２１０とモータ１２とを離間して保持することができる。これにより、磁気結合機構はモータ１２から漏れる磁場の影響を受けにくくなるので、良好な撹拌動作を得ることができる。
【０１２２】
また、上述の実施形態において、軸受１５のアウターレース１５２をハウジング２０１に設けられる収容部に圧入することによりアウターレース１５２が保持されてもよい。或いは、軸受１５のアウターレース１５２がハウジング２０１にすきまばめで保持されてもよい。
【０１２３】
軸受１５をハウジング２０１にすきまばめで保持する場合、シールリング１４の外径を、軸受１５が挿入される収容部の開口径よりも大きくし、軸受１５のアウターレース１５２の外径を、軸受１５が挿入される収容部の開口径よりも小さくする。
シールリング１４とハウジング２０１が接する面でシールリング１４がハウジング２０１を押す力により、第２の回転体１７はシールリング１４とハウジング２０１とにより保持される。
シールリング１４はＯリング形状の弾性体である。
軸受１５が挿入されるハウジング２０１の収容部の開口径は例えば８．３ｍｍであり、シールリング１４の外径は８．５ｍｍ、アウターレース１５２の外径は８ｍｍである。
【０１２４】
このように、軸受１５のアウターレース１５２をハウジング２０１にすきまばめで保持することにより、長時間の作動により摩耗しやすい軸受１５や消耗品である撹拌棒１１の交換を容易に行うことができる。
【０１２５】
また、上述の実施形態における撹拌装置１において、マルチウェルプレート３０が載置される載置台４０に複数のＺ軸方向に延びる位置決め用の棒を設け、モータ収容ケーシング２００に位置決め用の棒が挿入される複数の貫通孔を設け、位置決め用の棒を貫通孔に挿入してマルチウェルプレート３０とモータ収容ケーシング２００とを位置決めすることができる。
【０１２６】
このように、載置台４０を備える撹拌装置１としてもよいし、載置台を設けない撹拌装置としてもよい。
載置台を備えない撹拌装置は、例えば、互いに分離可能なマルチウェルプレートと、ハウジングと、モータ収容ケーシングとが積層可能に構成される。
このような撹拌装置では、マルチウェルプレートは、ウェルの開口が設けられた面の周縁部に複数のネジ穴を備える。
ハウジングは、複数の第２の回転体を備える撹拌モジュールであって、複数の位置決めピンとなるネジを備える。
モータ収容ケーシングは、モータを備えるモータモジュールである。
マルチウェルプレート上にハウジングを積み、ハウジングに備えられるネジをマルチウェルプレートのネジ穴に挿入し、ねじ止めすることによって、マルチウェルプレートとハウジングとを位置決めし固定することができる。この互いに固定されたマルチウェルプレートとハウジングのハウジング上にモータ収容ケーシングを位置決めピンを使用して位置決めして積み重ね、撹拌装置として使用することができる。
【０１２７】
また、上述の実施形態の撹拌装置１の撹拌機構５０では、球軸受を用いていた。これに対し撹拌機構の変形例として、図１４に示すように、滑り軸受を備える撹拌機構５０５０としてもよい。図１４に示す撹拌機構５０５０では、上述の実施形態の球軸受である軸受１５が配置された位置に滑り軸受となるリング部材５０１５が配置される。
【０１２８】
図１４は、変形例としての撹拌機構５０５０の断面図である。
図１４に示すように、撹拌機構５０５０は、モータ１２と、第１の回転体２１と、第２の回転体５０１７と、第１の磁石ディスク（第１の回転体）２１と第２の回転体５０１７とを磁気結合する磁気結合機構と、リング部材５０１５と、シールリング１４と、撹拌棒１１を有する。
第２の回転体５０１７は、上述の実施形態における第２の磁石ディスク１３と同様の構成を有する。以下、同様の構成については同様の符号を付し、説明を省略する場合がある。第２の回転体５０１７は、ハウジング２０１に設けられる非貫通孔の収容部に収容される。
【０１２９】
リング部材５０１５は、第２の回転体５０１７が収容部から抜け出さないように保持する抜け止め用のリングである。また、第２の回転体５０１７の回転軸を支持する滑り軸受である。
リング部材５０１５は、第２の回転体５０１７とシールリング１４との間に配置される。リング部材５０１５は、例えばハウジング２０１に設けられた収容部に圧入されることによりハウジング２０１に保持される。
第２の回転体５０１７はリング部材５０１５とハウジング２０１とにより保持される。
【０１３０】
リング部材５０１５の内径は、第２の回転体５０１７の第２の磁石ディスク本体１３３の外径よりも小さく、第２の回転体５０１７の円筒部１３４の外径よりも大きい。第２の回転体５０１７の円筒部１３４とリング部材５０１５とは間隙をおいて設置される。
【０１３１】
ハウジング２０１及び第２の回転体５０１７は、例えばピーク樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドのうち少なくとも１つから構成される。
【０１３２】
撹拌機構５０５０において、第１の磁石ディスク（第１の回転体）２１はモータ１２と接続し、モータ１２の作動により第１の磁石ディスク２１が回転する。第１の磁石ディスク２１と第２の回転体５０１７とは磁気結合機構により結合し、第２の回転体５０１７は第１の磁石ディスク２１に追従して回転する。第２の回転体５０１７に結合される撹拌棒１１は第２の回転体５０１７の回転により回転し、ウェル３１内の被撹拌物質を撹拌する。
第２の回転体５０１７の頂部の面は、ハウジング２０１の収容部の内頂面２０１ａと面接触し、回転する。
【０１３３】
このように、滑り軸受を備える撹拌機構５０５０としてもよく、第２の回転体５０１７を収容するハウジング２０１がシールリング１４とともにウェル３１内を閉空間とすることができる。
【０１３４】
また、撹拌機構５０５０において、第２の回転体５０１７の頂部の面はハウジング２０１の内頂面２０１ａと面接触して回転する。
第２の回転体５０１７の頂部の面の中心或いはハウジング２０１の収容部を形成する内頂面２０１ａに突起部を設け、第２の回転体５０１７の頂部とハウジング２０１の内頂面２０１ａとの接触面積を小さくし、回転時における接触部分の第２の回転体５０１７やハウジング２０１の摩耗を減少させる構成としてもよい。
尚、回転時の摩耗を減少させる構成は、突起部を設けることに限定されない。例えば、第２の回転体５０１７とハウジング２０１の収容部の内頂面２０１ａとの間に球を設けて、回転時の摩耗を減少させる構成としても良い。球を設ける場合は、球の移動を制限するための壁となる窪みを第２の回転体５０１７の頂部の面又はハウジング２０１の内頂面２０１ａに設けてもよい。
【０１３５】
また、撹拌機構５０５０において、シールリング１４とリング部材５０１５とを一体成型したものを用いてもよい。この場合、リング部材部分はすきまばめでハウジング２０１に保持され、シールリング部分がハウジング２０１に圧入されて固定される。
【符号の説明】
【０１３６】
１、３００１、４００１…撹拌装置
１１…撹拌棒
１２…モータ
１３…第２の磁石ディスク（回転部）
１４…シールリング
１５…軸受
１７…第２の回転体
２０…ケーシング
２０ａ…主面部
２１、３０２１、４０２１…第１の磁石ディスク（第１の回転体）
３０…マルチウェルプレート
３１…ウェル
４０…載置台
５０、５０５０…攪拌機構
１３０…第２の磁石
１３５…回転軸
１５１…インナーレース
１５２…アウターレース
１５３…ボール
２００…モータ収容ケーシング
２０１…ハウジング
２１０…第１の磁石
２１４…第１の磁石ディスクの第１の面
２１５…第１の磁石ディスクの第２の面
３０４…開口
２０１２…ハウジングの第１の面
２０１１…ハウジングの第２の面
５０１５…リング部材
５０１７…第２の回転体
【図１】
2018083191.tif 000003
【図２】
2018083191.tif 000004
【図３】
2018083191.tif 000005
【図４】
2018083191.tif 000006
【図５】
2018083191.tif 000007
【図６】
2018083191.tif 000008
【図７】
2018083191.tif 000009
【図８】
2018083191.tif 000010
【図９】
2018083191.tif 000011
【図１０】
2018083191.tif 000012
【図１１】
2018083191.tif 000013
【図１２】
2018083191.tif 000014
【図１３】
2018083191.tif 000015
【図１４】
2018083191.tif 000016