(57)【要約】【課題】一般的なラボ用マグネチックスターラー装置でしばしば見られるスピンアウト又は飛び跳ね現象を生じせしめることなく媒体（例えば、液体、ゲル、ゾル、粉末材料等）の安定かつ確実な混合／撹拌を実現するマグネチックスターラー装置及び混合装置を提供すること。【解決手段】非磁性ブロックにおいて特定の幾何学的配置による複数磁石の結合ペアを有する磁性結合アセンブリ（ＭＣＡ）を備えるマグネチックスターラー装置及び混合装置。【選択図】図３
2018086646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの磁性撹拌子と組合せて用いるためのマグネチックスターラー装置であって、
非磁性ブロックならびに該非磁性ブロックに設けられた第１結合ペアの磁石および第２結合ペアの磁石を含む磁性結合アセンブリを備え、
前記磁性結合アセンブリは、所定の回転軸を中心に回転可能に構成されており、
第１結合ペア及び第２結合ペアのそれぞれにおける２つの磁石は、そのうち一方の磁石のＮ極が上方を向き、他方の磁石のＳ極が上方を向くように配向されており、
第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は、前記非磁性ブロック上面上の第１仮想四角形の４つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置し、
前記４つの磁石のうちＮ極が上方を向いた２つの磁石は、第１仮想四角形における互いに隣接する２つの頂点に又はそれらの近傍に位置し、Ｓ極が上方に向いた他の２つの磁石は第１仮想四角形における他の２つの頂点に又はそれらの近傍に位置する、
マグネチックスターラー装置。
【請求項２】
前記非磁性ブロックに連結され、かつ前記所定の回転軸に対して、該非磁性ブロックを回転させることにより前記磁性結合アセンブリを回転させる駆動機構を更に備える、請求項１に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項３】
第１仮想四角形は長方形である、請求項１又は２に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項４】
第１仮想四角形において２つの辺はその他２つの辺よりも長く、かつ前記結合ペアのそれぞれにおける２つの磁石は、前記その他２つの辺よりも長い辺のうちの一方で繋がっている２つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置する、請求項１〜３の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項５】
前記所定の回転軸は、第１仮想四角形の対称軸のうち第１結合ペアと第２結合ペアとの間を通過する対称軸に対して垂直に該対称軸上の点を通過する、請求項１〜４の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項６】
前記所定の回転軸は、第１仮想四角形の中心を通過する、請求項１〜５の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項７】
前記非磁性ブロックは円盤形状である、請求項１〜６の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項８】
第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は、前記非磁性ブロックに形成された複数のウェルにそれぞれ埋め込まれている、請求項１〜７の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項９】
第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は、同じ形状、サイズ及び磁場ポテンシャルを有する、請求項１〜８の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１０】
第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は永久磁石又は電磁的手段によって作り出された磁極である、請求項１〜９の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１１】
第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は希土類磁石である、請求項１〜１０の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１２】
第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は、ネオジム／鉄／ボロン磁石である、請求項１〜１１の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１３】
前記駆動機構は電気モーターと回転軸とを備え、前記非磁性ブロックは、該回転軸に対して載置されている、請求項２〜１２の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１４】
前記磁性結合アセンブリは、前記非磁性ブロックに設けられた第３結合ペアの磁石を更に含み、
第３結合ペアにおける２つの磁石は、そのうち一方の磁石のＮ極が上方を向き、他方の磁石のＳ極が上方を向くように配向されており、
第３結合ペアにおける２つの磁石と第２結合ペアにおける２つの磁石とは、前記非磁性ブロック上面上の第２仮想四角形の４つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置し、
第２結合ペア及び第３結合ペアにおけるこれら磁石のうち、Ｎ極が上方を向いた２つの磁石は、第２仮想四角形における互いに隣接する２つの頂点に又はそれらの近傍に位置し、Ｓ極が上方に向いた他の２つの磁石は、第２仮想四角形における他の２つの頂点に又はそれらの近傍に位置する、
請求項１〜１３の何れか１項に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１５】
第２仮想四角形は長方形である、請求項１４に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１６】
第１結合ペア、第２結合ペア及び第３結合ペアにおける６つの磁石は、前記非磁性ブロックの上面上の仮想円の周上に均等な角度で間隔を置いて配置されている、請求項１４又は１５に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１７】
前記回転軸は前記仮想円の中心を通過する、請求項１６に記載のマグネチックスターラー装置。
【請求項１８】
（Ａ）非磁性ブロックならびに該非磁性ブロックに設けられた第１結合ペアの磁石および第２結合ペアの磁石を含む磁性結合アセンブリ；
（Ｂ）前記磁性結合アセンブリの上／上方に配置された混合容器；並びに
（Ｃ）前記混合容器の内部に配置された少なくとも１つの磁性撹拌子
を備え、
前記磁性結合アセンブリは、所定の回転軸を中心に回転可能に構成されており、
第１結合ペア及び第２結合ペアのそれぞれにおける２つの磁石は、そのうち一方の磁石のＮ極が上方を向き、他方の磁石のＳ極が上方を向くように配向されており、
第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は、前記非磁性ブロック上面上の第１仮想四角形の４つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置し、
前記４つの磁石のうちＮ極が上方を向いた２つの磁石は、第１仮想四角形における互いに隣接する２つの頂点に又はそれらの近傍に位置し、Ｓ極が上方に向いた他の２つの磁石は第１仮想四角形における他の２つの頂点に又はそれらの近傍に位置する、
混合装置。
【請求項１９】
前記非磁性ブロックに連結され、かつ前記所定の回転軸に対して該非磁性ブロックを回転させることにより前記磁性結合アセンブリを回転させる駆動機構を更に備える、請求項１８に記載の混合装置。
【請求項２０】
前記磁性結合アセンブリは、前記非磁性ブロックに設けられた第３結合ペアの磁石を更に含み、
第３結合ペアにおける２つの磁石は、そのうち一方の磁石のＮ極が上方を向き、他方の磁石のＳ極が上方を向くように配向されており、
第３結合ペアにおける２つの磁石と第２結合ペアにおける２つの磁石とは、前記非磁性ブロック上面上の第２仮想四角形の４つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置し、
第２結合ペア及び第３結合ペアにおけるこれら磁石のうち、Ｎ極が上方を向いた２つの磁石は、第２仮想四角形における互いに隣接する２つの頂点に又はそれらの近傍に位置し、Ｓ極が上方に向いた他の２つの磁石は、第２仮想四角形における他の２つの頂点に又はそれらの近傍に位置する、
請求項１８又は１９に記載の混合装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの磁性撹拌子として２つの磁性スターラーバーを備える、請求項１８〜２０の何れか１項に記載の混合装置。
【請求項２２】
前記混合容器に前記２つの磁性スターラーバーがタンデムに非磁性固定具を用いて載置された、請求項２１に記載の混合装置。
【請求項２３】
前記非磁性固定具にインペラが取り付けられている、請求項２２に記載の混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、マグネチックスターラー装置（例えば、ラボスケールまたは工業スケールのスターラー装置）および混合装置に関する。特に、本発明は、改良された磁性結合アセンブリを用いたマグネチックスターラー装置及び混合装置に関する。該磁性結合アセンブリは、混合器を静止状態から高回転速度へと瞬時に加速するようにパワーオンした時に、ならびに／または粘度もしくは流体の流れの変化および／もしくは気泡もしくは望ましくない容器の形状もしくは混合形態などによって引き起こされる高い慣性外乱力に逆らって動く時に、磁性撹拌子、特に、広く使用されている軸方向に磁化されたスターラーバー（撹拌バー）を固定するのに有効である。
【背景技術】
【０００２】
磁性撹拌は、化学、生化学または生物実験の準備において、多くの一般的な実験手順で用いられる。図１Ａは、従来の磁性撹拌混合器（または磁性結合撹拌混合器）１００を示す。この従来の磁性撹拌混合器（または磁性結合撹拌混合器）１００においては、二極性スターラーバー１１１がビーカーまたはフラスコ形状の混合容器１１０の内部に配置され、マグネチックスターラー装置１０２におけるモーター駆動磁性結合アセンブリ（ＭＣＡ）１０６’によって磁力を介して二極性スターラーバー１１１を回転させることにより、各種液体内容物１１６を、付随し得る粉末状の固体化学物質、有機物質および／または閉じ込められたガス気泡と連続的に混合する。マグネチックスターラー装置１０２によれば、手作業による撹拌の手間を省くことに加え、想定外の中断を伴わずに、安定した連続的かつ制御可能な各種混合条件を提供するために利用される。
【０００３】
しかしながら、マグネチックスターラー装置の結合解除およびスターラーバー１１１のスピンアウトは今日よく見られる問題である。ＭＣＡ１０６’にマッチするようスターラーバー１１１のサイズ、形状、または長さを慎重に選択することにより、前記問題をある程度緩和することができる。スターラーバー１１１とＭＣＡ１０６’との間の適切な磁力もまた役立つ。従来のマグネチックスターラー混合器１００には長らく設計上の欠陥が存在することから、マグネチックスターラー装置でのスピンアウトを最小限に抑えるためにＭＣＡ１０６’（またはその中の駆動磁石）の回転速度をゆっくりかつ安定的に上げることがなお必要である。スターラーバーのデザインについては、シグマアルドリッチの実験機器ノートのＶｏｌ．３のＮｏ．１に、以下のように記されている。
「・・・磁性スターラーバーを溶液入りの容器に入れたら、該磁性スターラーバーを駆動磁石の中央真上に配置する必要がある。所望の渦パターンが得られるまで、撹拌速度をゆっくりと増加させなければならない。磁性スターラーバーが駆動磁石の速度または流体の粘性のために駆動磁石との結合を失った場合、それは「スピンアウト」した状態と呼ばれる。不適切に選択されたスターラーバーは、速すぎる駆動磁石速度と同様に、頻繁に「スピンアウト」の原因となる・・・」
【０００４】
スターラーバーがスピンアウトまたは飛び跳ねるノミのような状態となるのは、モーターの始動時に流体慣性がスターラーバー１１１を押し、ＭＣＡ１０６’または駆動磁石に対してスターラーバー１１１が遅れる結果である。１つの形態（図示せず）において、ＭＣＡ１０６’は、その両端がＮ極１１２’およびＳ極１１４’で磁化されたロッド１０８’を含む。別の形態では、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ロッド１０８’は、ＭＣＡ１０６’内に配置された２つの磁石１１２’、１１４’の磁性結合ペア１０８’に置き換えられ、磁石１１２’のＮ極が上方を向いており、磁石１１４’のＳ極が上方を向いている。ＭＣＡ１０６’の磁化ロッド１０８’または磁性結合ペア１０８’が、モーター１０４および回転シャフト１０４１によって回転され、典型的な磁性スターラーバー１１１を磁力を介して回転させる。マグネチックスターラー装置１０２は、このＭＣＡ１０６’のための密閉空間１０２１と、モーター１０４と、回転軸１０４１と、混合容器１１０を支持するための平坦なステージ１０２３とを有している。静止状態から回転するＭＣＡ１０６’でスターラーバー１１１が回る際の流体慣性による（例えば、位置１１１’または１１１’’に対する）スターラーバー１１１の遅れが図１Ｃに示されている。各磁性結合磁極のこの分離が例えば過度な始動速度または流体の流れの乱れにより元に戻らなければ、スターラーバー１１１は、すぐに磁性結合を失って蛇行し、ＭＣＡ１０６’におけるＮ極およびＳ極の交互パルスによる磁場よって飛ばされて、急速かつランダムなポッピング運動、すなわち上述のスピンアウトまたは飛び跳ね様現象（飛び跳ねるノミのような現象；jumping-flea phenomena）が生じる。
【０００５】
ＭＣＡの回転速度の大きな段階的変化に起因する高い始動慣性は、ＭＣＡの結合力に容易に打ち勝ち、それがラボ用マグネチックスターラー装置でのスターラーバーの結合解除の主な理由となる。これはまた、高速下での混合性能を制限する。したがって、自動スピードランピングプログラムを用いない基本的な市販のラボ用マグネチックスターラー装置の場合、典型的な定格最大スターラー速度は１０００ｒｐｍ〜１２００ｒｐｍとなる。より高度なマグネチックスターラー装置は、より同期したＭＣＡスターラーバー結合を確保するために、（ユーザーが設定するｒｐｍを上限とした）自発的なモータースピードランピングの自動化プログラムを使用してスターラーバーのスピンアウトを回避する。ラボ用電磁化マグネチックスターラー装置では、この予めプログラムされた撹拌子速度の上昇（ランピング）または自動スターラーバーの始動は、固有の低い混合パワーまたは結合強度であってもさらに容易である。これら今日の改良により、スターラーバーのスピンアウトの問題は回避されたが、基本的には依然解決されていない。撹拌子速度において数百ｒｐｍから１０００ｒｐｍ超に変化する等大きな幅の瞬時の段階的変化は、ある種のスターラーバーのスピンアウトまたは分離を生じせしめる。
【０００６】
向かい合った各端部が磁化された一般的なスターラーバーと棒状またはロッド状のＭＣＡとの間のポイント・ツー・ポイント（point-to-point）結合の代わりに、スターラーバーのポイント・ツー・ライン（point-to-line）またはポイント・ツー・エリア（point-to-area）結合のために半分がそれぞれ磁化された円盤形状のＭＣＡも、慣性で誘発されるスターラーバーのスピンアウトに対処するために使用されている。図２Ａおよび２Ｂに円盤形状のＭＣＡ１０６’’が示されている。該ディスク形状のＭＣＡ１０６’’は、Ｎ型拡散極１１２’’とで磁化された円盤１０８’’とＳ型拡散極１１４’’とに半分の領域がそれぞれ磁化されたディスク１０８’’を備え、吊り具Ｌに備え付けられたマグネチックスターラー混合器１００’における典型的な磁性スターラーバー１１１を回転させる。該円盤形状のＭＣＡ１０６’’を静止状態から回転さしめることによってスターラーバー１１１が押された時に生じる、液体慣性による（例えば位置１１１’および１１１’’に対する）スターラーバー１１１の遅れが図２Ｃに示されている。位置特定もしくは位置規定の境界の欠落、または動くスターラーバーに対する磁気吸引力のために、スターラーバーは、多数の可能結合位置に対して制約の無いアクセスを有する（図２Ｂ）。このため、円盤ＭＣＡの始動時の慣性プッシュにより、スターラーバーは、ＭＣＡ結合磁場全体の上を脱落するまで容易に回転し得る。したがって、半々に双極磁化された円盤ＭＣＡ１０６’’は、実際には、スターラーバー１１１を内包できず、該スターラーバー１１１が蛇行し、滑り又は滑走することで対処しようのないスピンアウトまたは結合解除に陥ることを防止できない。
【０００７】
よって、スピンアウトしにくく、過度の中断を伴わずに連続的な高速かつ高性能混合に適した、ラボ用マグネチックスターラー装置における改善されたＭＣＡとスターラーバーとの結合が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第２，３５０，５３４号公報
【特許文献２】米国特許第３，５７０，８１９号公報
【特許文献３】米国特許第５，５８６，８２３号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１０/００４６３２３号公報
【特許文献５】台湾特許出願公開第２０１５００５４６号公報（ＴＷ２０１５００５４６Ａ）
【特許文献６】特開２００７−５４８１７
【特許文献７】中国特許出願公開第１０２９２２１４９号公報（ＣＮ１０２９２２１４９Ａ）
【特許文献８】特開２００８−６８２２９
【特許文献９】特開２００１−２３２１７２
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_stirrer
【非特許文献２】https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Aldrich/General_Information/1/labwarenews-3-1.pdf 〔「劇的に改善した混合結果：スターラーバーの設計が違いをもたらす。」（Dramatically Improve Mixing Results: Stirring bar design makes the difference）,シグマ・アルドリッチ・ラボウェアノート（SIGMA-ALDRICH Labware Notes），第３巻Ｎｏ．１（Vol. 3, No. 1)〕
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、一般的なラボ用マグネチックスターラー装置で頻繁に生じるスピンアウト又は飛び跳ね現象を起こすことなく、媒体（例えば、液体、ゲル、ゾル、粉末材料等）の安定かつ確実な混合／撹拌を実現するマグネチックスターラー装置及び混合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】
上記の目的を達成するために、本発明は、高回転速度設定下でオン／オフされるとき、軸方向に磁化された一般的なスターラーバー（撹拌バー）をスピンアウトまたは飛び跳ね現象を引き起こすことなく結合せしめる独自の磁性結合アセンブリ（ＭＣＡ）を採用する。簡潔に説明すると、前記ＭＣＡは、以下に説明するように、非磁性ブロックにおいて複数磁石の結合ペアの特定の幾何学的配置を有する。
【００１２】
具体的には、本発明の一の態様によれば、少なくとも１つの磁性撹拌子と組合せて用いるためのマグネチックスターラー装置であって、非磁性ブロックならびに該非磁性ブロックに設けられた第１結合ペアの磁石および第２結合ペアの磁石を含む磁性結合アセンブリを備え、前記磁性結合アセンブリは、所定の回転軸を中心に回転可能に構成されており、第１結合ペア及び第２結合ペアのそれぞれにおける２つの磁石は、そのうち一方の磁石のＮ極が上方を向き、他方の磁石のＳ極が上方を向くように配向されており、第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は、前記非磁性ブロック上面上の第１仮想四角形の４つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置し、前記４つの磁石のうちＮ極が上方を向いた２つの磁石は、第１仮想四角形における互いに隣接する２つの頂点に又はそれらの近傍に位置し、Ｓ極が上方に向いた他の２つの磁石は第１仮想四角形における他の２つの頂点に又はそれらの近傍に位置する、マグネチックスターラー装置が提供される。
【００１３】
特定の実施形態では、上記マグネチックスターラー装置は、前記非磁性ブロックに連結され、かつ前記所定の回転軸に対して、該非磁性ブロックを回転させることにより前記磁性結合アセンブリを回転させる駆動機構を更に備える。
【００１４】
いくつかの実施形態では、磁石は非磁性ブロックに完全にまたは部分的に埋め込まれる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、上記第１結合ペアおよび第２結合ペアの磁石を含む、複数の結合ペアの磁石が、非磁性ブロックに完全にまたは部分的に埋め込まれる。この場合、非磁性体ブロックに形成された各ウェルに全ての磁石が埋め込まれてもよく、非磁性体ブロックの中心にまたは前記所定の回転軸に対して放射状または環状に、好ましくは一定の間隔で前記ウェルを形成することにより、前記ウェルの配置と同様に前記磁石が前記非磁性ブロックに設けられるよにしてもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態では、第１の仮想四角形は長方形である。
【００１７】
いくつかの実施形態では、第１仮想四角形において２つの辺はその他２つの辺よりも長く、かつ前記結合ペアのそれぞれにおける２つの磁石は、前記その他２つの辺よりも長い辺のうちの一方で繋がっている２つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置する。
【００１８】
いくつかの実施形態では、前記所定の回転軸は、第１仮想四角形の対称軸のうち第１結合ペアと第２結合ペアとの間を通過する対称軸に対して垂直に該対称軸上の点を通過する。
【００１９】
いくつかの実施形態では、前記所定の回転軸は、第１仮想四角形の中心を通過する。
いくつかの実施形態では、前記非磁性ブロックは円盤形状である。
【００２０】
いくつかの実施形態では、第１結合ペアおよび第２結合ペアにおける４つの磁石は、非磁性ブロックに形成された少なくとも１つのウェル、好ましくはそれぞれのウェルに埋め込まれる。
いくつかの実施形態では、第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は、同じ形状、サイズ及び磁場ポテンシャルを有する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、第１結合ペアおよび第２結合ペアにおける４つの磁石は、永久磁石、電磁的手段をによって作り出された磁極、または電磁石である。
いくつかの実施形態では、、第１結合ペアおよび第２結合ペアにおける４つの磁石は、希土類磁石である。
【００２２】
いくつかの実施形態では、非磁性ブロックに設けられる磁石は、ネオジム／鉄／ボロン（ＮｄＦｅＢ）磁石またはサマリウム／コバルト（ＳｍＣｏ）磁石である。磁石は好ましくはネオジム／鉄／ボロン磁石である。さらに、いくつかの実施形態では、プラスチック磁石の形態を採用することができる。さらに加えて、磁石の磁場電位は、本発明によるマグネチックスターラー装置と組み合わされるスターラーバーの磁場電位と等しいか、またはそれより高くてもよい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、磁石は、回転面に垂直な方向に磁化するように設けられてもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、駆動機構は、電気モーターと、非磁性ブロックが取り付けられる回転軸とを備える。
【００２５】
いくつかの実施形態では、前記磁性結合アセンブリは、前記非磁性ブロックに設けられた第３結合ペアの磁石を更に含み、第３結合ペアにおける２つの磁石は、そのうち一方の磁石のＮ極が上方を向き、他方の磁石のＳ極が上方を向くように配向されており、第３結合ペアにおける２つの磁石と第２結合ペアにおける２つの磁石とは、前記非磁性ブロック上面上の第２仮想四角形の４つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置し、第２結合ペア及び第３結合ペアにおけるこれら磁石のうち、Ｎ極が上方を向いた２つの磁石は、第２仮想四角形における互いに隣接する２つの頂点に又はそれらの近傍に位置し、Ｓ極が上方に向いた他の２つの磁石は、第２仮想四角形における他の２つの頂点に又はそれらの近傍に位置する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、第２仮想四角形は長方形である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、第１結合ペア、第２結合ペア及び第３結合ペアにおける６つの磁石は、前記非磁性ブロックの上面上の仮想円の周上に均等な角度で間隔を置いて配置されている。
【００２８】
いくつかの実施形態では、前記回転軸は前記仮想円の中心を通過する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、前記マグネチックスターラー装置は、磁性結合アセンブリの上／上方に配置されたステージをさらに含む。マグネチックスターラー装置において、ステージは、非磁性ブロックと平行に且つ非磁性ブロックから一定の距離で離れた位置に配置されてもよい。このような実施形態によれば、混合容器などをステージ上に配置し、液体、ゲル、ゾルまたは粉末材料のような媒体を、マグネチックスターラー装置を作動させることによって、混合容器内で混合することができる。
【００３０】
なお、第１結合ペアおよび第２結合ペアの磁石に関する前記実施形態は、同様に第３結合ペアの磁石に適用されるものとする。
【００３１】
さらに、本発明の別の態様によれば、前記マグネチックスターラー装置と、前記マグネチックスターラー装置の上／上方に配置された混合容器と、混合容器の内部に配置された少なくとも１つの磁性撹拌子とを備える、混合装置が提供される。
【００３２】
さらに加えて、本発明のさらなる別の態様によれば、（Ａ）非磁性ブロックならびに該非磁性ブロックに設けられた第１結合ペアの磁石および第２結合ペアの磁石を含む磁性結合アセンブリ；（Ｂ）前記磁性結合アセンブリの上／上方に配置された混合容器；並びに（Ｃ）前記混合容器の内部に配置された少なくとも１つの磁性撹拌子を備え、前記磁性結合アセンブリは、所定の回転軸を中心に回転可能に構成されており、第１結合ペア及び第２結合ペアのそれぞれにおける２つの磁石は、そのうち一方の磁石のＮ極が上方を向き、他方の磁石のＳ極が上方を向くように配向されており、第１結合ペア及び第２結合ペアにおける４つの磁石は、前記非磁性ブロック上面上の第１仮想四角形の４つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置し、前記４つの磁石のうちＮ極が上方を向いた２つの磁石は、第１仮想四角形における互いに隣接する２つの頂点に又はそれらの近傍に位置し、Ｓ極が上方に向いた他の２つの磁石は第１仮想四角形における他の２つの頂点に又はそれらの近傍に位置する、混合装置が提供される。
【００３３】
いくつかの実施形態では、混合装置は、前記非磁性ブロックに連結され、かつ前記所定の回転軸に対して該非磁性ブロックを回転させることにより前記磁性結合アセンブリを回転させる駆動機構を更に備える。
【００３４】
いくつかの実施形態では、前記磁性結合アセンブリは、前記非磁性ブロックに設けられた第３結合ペアの磁石を更に含み、第３結合ペアにおける２つの磁石は、そのうち一方の磁石のＮ極が上方を向き、他方の磁石のＳ極が上方を向くように配向されており、第３結合ペアにおける２つの磁石と第２結合ペアにおける２つの磁石とは、前記非磁性ブロック上面上の第２仮想四角形の４つの頂点に又はそれらの近傍にそれぞれ位置し、第２結合ペア及び第３結合ペアにおけるこれら磁石のうち、Ｎ極が上方を向いた２つの磁石は、第２仮想四角形における互いに隣接する２つの頂点に又はそれらの近傍に位置し、Ｓ極が上方に向いた他の２つの磁石は、第２仮想四角形における他の２つの頂点に又はそれらの近傍に位置する。
【００３５】
本発明による混合装置では、少なくとも１つの撹拌子（スターラーバー）が磁性結合アセンブリによって磁気的に結合され、かつ駆動されることから、混合容器における液体、ゼラチン状またはゾル状物質、粉末状物質等の媒体の安定かつ確実な混合をスピンアウトまたは飛び跳ね現象を引き起こすことなく実現することができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、混合装置は、上記の少なくとも１つの磁性撹拌子として働く２つの磁性スターラーバーを含む。
【００３７】
いくつかの実施形態では、非磁性固定具を用いて、２つの磁性スターラーバーが混合容器にタンデムに載置される。
【００３８】
いくつかの実施形態では、インペラなどの追加の撹拌子が非磁性固定具に取り付けられる。
【００３９】
いくつかの実施例では、混合容器は、工業スケールのタンクもしくはチャンバ、実験スケールのフラスコもしくはビーカー又はこれらと同種のものであってもよい。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの撹拌子は、典型的にはロッド状またはカプセル状であり、軸方向に磁化されることにより、その各端部に１つのＮ極および１つの極を有してもよい。
【００４０】
さらに、本発明のＭＣＡの一実施形態は、２つの結合Ｎ極および２つの結合Ｓ極、すなわち２Ｎ＝２Ｓを有する２つの平行な磁性結合ペアを備え、スターラーバーのＳ極およびＮ極それぞれに対するそれら磁性結合ペアーの組合せ磁気吸引力は、定義された、すなわち「サンドイッチされた」１つの場所にのみ限定的にスターラーバーを収容する、すなわち「閉じ込める」（cage;ケージ）ことができる。本発明によってこのように結合された一般的なラボ用スターラーバーは文字通り「捕捉」され、この事はほとんど疑いようもなく、はるかに高い、より動的な磁気吸引力に耐えることができ、結合解除またはスピンアウトが起こり得ない。
【００４１】
本発明のＭＣＡの別の実施形態は、３つの結合Ｎ極および３つのＳ極、すなわち３Ｎ≡３Ｓを有する３つの平行な磁性結合ペアを備え、それら磁性結合ペアーの組合せ磁気吸引力は、唯一１つのセットの定義された複数の場所に限定的に、１つのスターラーバーではなく、２つのスターラーバー収容する、すなわち「閉じ込める」ことができる。このようなＭＣＡの複数の磁性結合ケージ（cage）及びタンデムスターラーバーにより、マグネチックスターラー装置の動力入力は２倍になり、撹拌プロセスが強化される。このように結合された２つの撹拌子は、２つの独立したスターラーバーであってもよく、または回転平面内に非磁性固定具とタンデムに載置されてもよい。本発明のＭＣＡにさらに平行な磁性結合ペアを追加することによって、より多くのスターラーバーを結合してもよい。
【００４２】
本発明では、ＭＣＡ上の２つ極がスターラーバー上の１つ極に結合する前述の結合原理を採用することにより、単一または二重スターラーバーの結合を一体化するためのＭＣＡ設計およびその磁石配置をさらに開示する。この設計は、非磁性材料でできたディスクまたは平板上に、使用されるスターラーバーの長さに相当する直径の円上に６０度ずつ離れた６つの同一ウェルを均等に配置することを含み、この場合、４つまたは６つの磁石を選択し、それぞれ２つまたは３つの平行な磁性結合ペアを形成してもよい。６個の磁石すなわち３Ｎ≡３ＳのＭＣＡの場合、このＭＣＡを撹拌平面に平行に回転させることによって、２つのスターラーバーを作動させることができる。４つの磁石すなわち２Ｎ＝２ＳのＭＣＡの場合には、円の対向する端にそれぞれある２つの隣接するウェルが、単一のスターラーバー結合のために磁石を埋め込むのに使用される。実際には、ＭＣＡ平板およびその上の磁石ウェルは、好ましくはそれぞれディスク形状および円筒形状であり、使用される磁石も同様である。磁石は、接着剤や硬質のエンクロージャーを使用してそれぞれのウェルに固定する必要がある。
【００４３】
前記Ｎ極およびＳ極の磁石またはＭＣＡ上の磁石ペアは、永久磁石型である。それらの磁力場は、それらが誘引する前記１又は複数のスターラーバーの磁力場と等しいか、またはそれより強い。それらは希土類タイプの磁石、より具体的にはネオジム／鉄／ボロン系の磁石であってもよい。
【００４４】
前記スターラーバーは、一般に、様々な長さのロッドまたはカプセル形状であり、軸方向に磁化されている。前記スターラーバーには、一般的な市販のテフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）で被覆されたロッド状のスターラーバーが含まれる。前記スターラーバーは、希土類タイプまたはネオジム／鉄／ボロン系の永久磁石であってもよい。
【００４５】
２Ｎ＝２Ｓおよび３Ｎ≡３ＳのＭＣＡの実施形態では、回転軸は、１又は複数の磁性結合ケージの中心を通り抜け、すなわちＭＣＡ上のすべての駆動磁石の対称面の交点を通り抜ける。これにより、全方向において遠心力のバランスがとれ、高い回転速度で安定した磁気スターラーの動作が保証される。十分に低い速度での混合のために、このバランスは必要でないかもしれない。なぜなら、スターラーバー上の本発明の「閉じ込め」（「caged」）磁気吸引力は、不均衡な遠心引っ張りを吸収するのに十分なほど強いからである。本発明の別個の実施形態は、拡大された有効混合半径を有するように同じスターラーバーが中心を外れかつバランスを崩した状態とさせる変形ＭＣＡ−スターラーバー結合を採用する。これは、ガス抜きされていないニュートン流体の層流領域に引き込まれる混合力が、撹拌回転速度の平方およびスターラー装置直径の立方に比例するため、低い撹拌速度でもより大きい混合容器においてより良好な混合およびより高出力が引き出されるという更なる利点を有する。
【００４６】
１つの変形例では、磁性結合ペアは、ＭＣＡ上の２つの磁性結合ペアの対称線に沿って横方向に単純にシフトされ、その結果結合されたスターラーバーも同様に移動する。別の変形例では、中心つき複数磁性結合ペアは、接触しない状態に保たれ、それら複数磁性結合ペアの回転軸は、ＭＣＡ上の該複数磁性結合ペアの対称線に沿って偏心して動く。両変形例によれば、低い撹拌速度においてもこれまでと同じスターラーバーを使用して混合撹拌半径または直径を拡大し、出力を増加させる同じ効果が得られる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、一般的なラボ用マグネチックスターラー装置で頻繁に発生するスピンアウトや飛び跳ね現象を生じることなく、媒体（例えば、液体、ゲル、ゾル、粉末材料等）の安定かつ確実な混合／撹拌を実現することができる。
以下に、より具体的な実施形態および実施例を参照して、本発明ならびに本発明の利点および有効性を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１Ａ〜１Ｃは、従来のマグネチックスターラー混合装置（または磁気結合スターラー混合装置）で使用されるポイント・ツー・ポイント磁性（磁極）結合を示す。図１Ａは、従来のポイント・ツー・ポイント磁性（磁極）結合を有するマグネチックスターラー混合装置の垂直断面図である。図１Ｂは、スターラーバーの軸方向に沿ったスターラーバーと単一の磁性結合ペアとの間の磁性結合の２つの側面図である。図１Ｃは、磁性結合ペアの上面図であり、単一の磁性結合ペアが回転を開始したときの流体慣性下におけるスターラーバーの遅れを示す。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、従来のマグネチックスターラー混合装置で使用されるポイント・ツー・エリア磁性（磁極）結合を示す。図２Ａは、従来のポイント・ツー・エリア磁性（磁極）結合を有する磁性スターラー混合装置の垂直断面図である。図２Ｂは、スターラーバーと拡散半円磁性結合ペアとの間の磁性結合の２つの側面図である。図２Ｃは、拡散磁性結合ペアの上面図であり、等磁位の多くの結合位置へのスターラーバーの制約の無いアクセスを示す。
【図３】図３Ａ〜３Ｄは、本発明による磁性結合アセンブリ（ＭＣＡ）によるスターラーバーの１点対２点（ワンポイント・ツー・ツーポイント）磁極結合を示す。図３Ａは、４つの駆動磁石、すなわち該駆動磁石による２つの磁性結合ペアを有する結合の上面図であり、該磁石は、ＭＣＡに埋め込まれ、それぞれ四角形の４つの頂点に配置されている。図３Ｂは、スターラーバーの軸方向に沿ったスターラーバーのＳ極側から見た結合の側面図を示す。図３Ｃは、スターラーバーの軸方向に沿ったスターラーバーのＮ極側から見た結合の側面図を示す。図３Ｄは、図３Ａの上面図に対応しており、スターラーバーが、４つの頂点による磁性結合によって収容され又は「閉じ込め」られているのを示す。
【図４】図４Ａ〜４Ｄは、本発明によるＭＣＡの回転ディスク内に埋め込まれた駆動磁石の複数の磁性結合ペアの各種配置を示す図である。図４Ａは、単一のスターラーバーを結合するための１つの配置の上面図である。図４Ｂは、２つのスターラーバーを連結するための別の配置の上面図である。図４Ｂに対応する図４Ｃは、スターラーバーの軸方向に沿った３つの磁性結合ペアによる２つのスターラーバーの結合の２つの側面図を示す。図４Ｂに対応する図４Ｄは、回転平面内に非磁性固定具を用いてタンデムに載置された２つのスターラーバーと、二次混合インペラが取り付けられた状態を示す。
【図５】図５Ａ〜５Ｂは、拡張されたスターラーバー混合半径を達成するために中心から逸れた撹拌のための手段を示す。図５Ａは、ＭＣＡの回転軸をシフトさせることによる偏心撹拌を示す。図５Ｂは、磁性結合ペアを同じ方向にシフトすることによる偏心撹拌を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明の理解を助けるために、図面の寸法は誇張されており、実際には本当の比率にはなっていないかもしれない。図面および以下の説明における各部は、当該技術分野で知られている機能的に等価なものと置換され得ることに留意されたい。
【００５０】
以下、本発明について添付の図面と共に多くの実施形態を通して詳細に説明する。本発明の利点および有効性を説明するために実施例が提供される。
【００５１】
本発明による磁性結合アセンブリ（ＭＣＡ）１０６の好ましい実施形態を図３Ａ〜３Ｄに示す。本発明のＭＣＡ１０６は、駆動磁石１１２、１１４を保持または埋め込むために、好ましくは平坦なディスク形状の非磁性ブロック１０７を有する。従来のＭＣＡと同様に、非磁性ブロック１０７およびＭＣＡ１０６を回転軸の周りに回転させるために、駆動機構（図３Ａには図示せず）がＭＣＡ１０６の非磁性ブロック１０７に接続されている。図３Ｂと図３Ｃに示すように、ＭＣＡ１０６の回転軸は、回転軸１０４１の中心を通り、Ｚ軸と同一直線上にある。ＭＣＡ１０６は、（図１Ｂおよび１Ｃに示されるように）従来の単一ポイント・ツー・ポイント磁性結合、または（図２Ｂおよび２Ｃに示されるように）ポイント・ツー・エリア磁性結合を使用する代わりに、２つの磁性結合ペア１０８を使用し、該磁性結合ペア１０８はそれぞれ非磁性ブロック１０７内に埋め込まれた２つの駆動磁石１１２、１１４を有する。４つの駆動磁石１１２、１１４は、図３Ｄに示すように、４つの頂点を有するケージ１１９の４つの頂点にそれぞれ配置されている。
【００５２】
非磁性ブロック１０７に埋め込まれた磁石の各々に関し、該磁石の磁極のうち上方を向いており、その結果バイポーラスターラーバー１１１における反対磁極と結合する磁極を「結合磁極」と呼ぶ。各磁性結合ペア１０８において、２つの磁石１１２、１１４はそれぞれ反対結合極を有する。すなわち、一方の磁石１１２はＮ極が上方を向いており、他方の磁石１１４はＳ極が上方を向いている。
【００５３】
そこで、以下、各磁石１１２および各磁石１１４を、Ｎ極磁石およびＳ極磁石と呼ぶ。さらに、同じ上向き磁極を有する各磁石は、四角形ケージ１１９における互いに隣接する角に配置される必要がある。
【００５４】
図３Ａ〜３Ｃに示すように、ＭＣＡ１０６がＭＣＡ上に２つの磁性結合ペア（すなわち、２Ｎ＝２Ｓ）を含む場合、それぞれスターラーバー１１１のＳ極およびＮ極に対する、２つのＮ極磁石１１２と２つのＳ極磁石１１４とによる磁気吸引力（矢印Ｆ１とＦ２）は、唯一規定される位置に限定的にスターラーバー１１１を収容し又は「閉じ込める」ことができ、この場合、唯一規定される位置とは、２つの磁性結合ペア１０８によって形成される対応する４角形ケージ１１９の中央に位置し、かつ２つの磁性結合ペア１０８における２つのＮ極磁石１１２の間及び２つのＳ極磁石の間に沿って軸方向に直線上に整列されるものである。図３Ａ〜３Ｄに示されているように、２つの磁性結合ペア１０８が、同一であり、かつＸ座標およびＹ座標の両方に平行に配置されている場合、４角形ケージ１１９は長方形となり、２つの磁性結合ペア１０８に関して互いに直交する２つの対称面Ｄ１、Ｄ２が存在する。すなわち、面Ｄ１は２つのＮ極磁石１１２を２つのＳ極磁石１１４から対称的に分離し、平面Ｄ２は２つの磁性結合ペア１０８を対称的に分離する。
【００５５】
ＭＣＡ１０６の回転軸は、２つの対称面Ｄ１、Ｄ２が交わる部分と同一線上にあることが好ましい。すなわち、回転軸は、図３Ａ〜３Ｃに示すように、長方形１１９の２つの対称線の交点に相当する点を垂直に通過する。以下、スターラーバー１１１の撹拌半径を拡大するために、ＭＣＡ１０６の回転軸が、２つの磁性結合ペア１０８の間の対称線に沿って上記点から逸れてもよいことが示される。したがって、２つの磁性結合ペア１０８によってスターラーバー１１１が収容され、結合されると、２つの対称面Ｄ１、Ｄ２もまた、スターラーバー１１１の対称面となる。このようにＭＣＡ１０６によって結合されたスターラーバー１１１は、文字通り「捕捉」され、この事はほぼ疑いようがない。新規ＭＣＡ１０６を設計する際にスターラーの始動時の慣性を考慮すると、スターラーバー１１１は、ＭＣＡ１０６の二重磁性結合により、結合解除またはスピンアウトが起こらないように、はるかに高い潜在的な磁気吸引力に打ち勝たなければならない。
【００５６】
図３Ａにおいて平行に配置された２つの４頂点ケージを組み合わせると、結果として得られるＭＣＡは、２つの一般的な実験用スターラーバー１１１を平行に「捕捉」することができる。その最も単純なものでは、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、３つの同一の磁性結合ペア１０８が「平行に」配置される。すなわち、１つの磁性結合ペア１０８の２つの磁石１１２、１１４を結ぶ線は、他の全ての磁性結合ペア１０８それぞれの２つの磁石１１２、１１４を結ぶ線に平行である。更に、中央の結合ペアについては、その他２つの結合ペアの２つの対称面が該中央の結合ペアの対称面ともなるように、該中央の結合ペアが配置される。
【００５７】
このような３Ｎ≡３ＳのＭＣＡ１０６は、６つの埋め込まれた磁石１１２，１１４を使用して、２つの同一のスターラーバー１１１を同時に結合することができる。図４Ｂに示すように、中央の結合ペアの２つの磁石（Ｐ２−Ｐ５）とその他の各結合ペア（Ｐ１−Ｐ６またはＰ３−Ｐ４）とは、それぞれ四角形の４つの頂点、本例では台形（Ｐ１−Ｐ２−Ｐ５−Ｐ６またはＰ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｐ５）の４つの頂点に位置している。Ｐ１−Ｐ２−Ｐ５−Ｐ６、Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｐ５それぞれによって表される２つの四角形は、中央の結合ペアに対応する一辺をＰ２−Ｐ５で共有する。
【００５８】
図４Ａ〜図４Ｂに示す特定のＭＣＡ設計では、非磁性ブロック１０７上のスターラーバー１１１の長さに相当する直径の円の周囲に６つの同一ウェルＰ１〜Ｐ６が６０°ずつ離れて形成されている。（図４Ａに示すように）４つの駆動磁石を用いた２つの磁性結合ペア１０８、または（図４Ｂに示すように）６つの駆動磁石を用いた３つの磁性結合ペア１０８の任意選択の実施形態によれば、それぞれ２つまたは３つの平行な磁性結合ペア１０８を形成することができる。
【００５９】
図４ＡのＭＣＡ１０６では、ウェルＰ１及びＰ２に２つのＮ極磁石１１２が配置され、ウェルＰ４及びＰ５に２つのＳ極磁石１１４が配置されている。それらの組合せ磁気吸引力は、スターラーバー１１１を捕捉し、先に説明したように結合解除を防止することができる。
【００６０】
図４Ｂに示すＭＣＡ１０６では、同じディスクＭＣＡ１０６に埋め込まれた６つの駆動磁石、すなわちウェルＰ１、Ｐ２、及びＰ３における３つのＮ極磁石１１２とウェルＰ４、Ｐ５、及びＰ６における３つのＳ極磁石１１４とで、２つのスターラーバー１１１ａ、１１１ｂの各Ｓ極及び各Ｎ極に対する組合せ磁気吸引力（Ｆ１とＦ２）が、該２つのスターラーバー１１１ａ、１１１ｂをそれぞれ２つの４頂点台形ケージに収容し又は「閉じ込め」ることができる。２つの４頂点台形のケージは、中央の磁性結合ペア１０８を共有していることに留意されたい。ＭＣＡ１０６とタンデムスターラーバー１１１ａ、１１１ｂとの間の多重磁性結合故に、本形態は、磁性撹拌器の動力入力を２倍にする手段を有し、結果として撹拌プロセスを強化する。このように結合された２つの撹拌子は、図４Ｃに示すように２つの独立したスターラーバーとすることができ、または図４Ｄに示すように、当業者に知られるように、非磁性固定具１０７’を用いて回転平面内にタンデムに載置することができる。本形態に示す非磁性固定具１０７’は、前記スターラーバーを挟む上部及び下部のピース、並びにこれら２つのピースを共に固定してシャフト１０５の底部にタンデムスターラーバーをボルト締めする中央ピースの３つのピースを有する。自由回転シャフト１０５は、取り付けられたタンデムスターラーバーアセンブリと共に、容器１１０の底部に固定されたピボットピース１０５’によって駆動磁石１０６と同じ回転軸上の磁気と重力とによって中心に配置され、インペラ１１５等の二次的な撹拌又は混合要素を追加する別の手段を提供する。
【００６１】
効果的にするには、スターラーバー１１１ａ、１１１ｂと駆動磁石１０６との間の距離を最小限に抑えなければならない。シャフト１０５の他端は、低速撹拌のためにインペラ１１５の位置で短く切断され、高速撹拌ではボールベアリングによって容器の頂部に固定され得る。ＭＣＡにさらなる平行な磁性結合ペア１０８を追加することによって、より多くのスターラーバーを結合することができる。
【００６２】
本発明によるラボ用スターラーバーを用いた撹拌プロセスのさらなる強化は、スターラーバーの撹拌半径を拡大し、それにより引き出される混合力を増加させることを含む。図５Ａに示すように、対称面Ｄ２に沿って（すなわち、２つの磁性結合ペア１０８の間の対称線に沿って）、２つの磁性結合ペア１０８の中心ＣＰ１（すなわち、２つの磁性結合ペア１０８に関する対称面Ｄ１とＤ２とが交わる地点）から点ＣＰ２へＭＣＡ１０６の回転軸を移動させることにより、スターラーバー１１１の有効撹拌径がＣＰ１とＣＰ２との間の距離を２倍増加させる。スターラーバーの遠心力の増加により、引き出される動力の増加で撹拌速度は自然に失われる。同様の効果が、図５Ｂに示した通り、２つの磁性結合ペア１０８をＭＣＡ１０６の回転軸から対称面Ｄ２に沿って横方向にシフトさせることによって得ることができる。
【００６３】
従来の単純な１次元またはライン結合と比較して、本発明による磁性結合アセンブリは、真の３次元磁性結合、すなわち改良された動的「ケージ」結合を与える。この改良された動的「ケージ」結合は、一般的な実験用スターラーバーを捕捉し、マグネチックスターラー混合装置に以下の（１）〜（３）を実現させる：（１）数百ｒｐｍから千ｒｐｍへの撹拌速度の瞬時の増加、ならびに（２）スターラーバーが結合解除することの無い最高３０００ｒｐｍの連続高速撹拌、および（３）２つ以上のスターラーバーの結合によりもたらされるより高い混合力。
【００６４】
本発明によるＭＣＡのいくつかの実施形態について実験してみたところ、それらの利点および有効性が示された。実験および結果は、以下の実施例において提供する。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
図３Ｄを参照することにより、２５ｍｍ×４８ｍｍの長方形のプラスチックブロックを用い、４頂点ケージについて１４ｍｍ×２５ｍｍの比較的小さなサイズで直径５ｍｍ、厚さ５ｍｍの４つの小型ネオジム／鉄／ボロンディスク形駆動磁石を上記プラスチックブロックに埋め込む。対角線ペアの駆動磁石のみが埋め込まれる場合には、図１Ａ〜図１Ｃに示されている従来型の結合が得られる。以下の（Ａ）〜（Ｃ）に係る８ｍｍの直径ならびに各種長さＬおよび形状を有する３種類のテフロン（登録商標）加工型スターラーバーについて、従来型磁性結合に対する本発明の磁性結合の有効性に関し試験した。
（Ａ）Ｌ＝３８ｍｍ、（図１Ａに示すスターラーバー１１１如き）中央に一体化されたピボットリングを有する八角形断面；
（Ｂ）Ｌ＝２７ｍｍ、平滑な円筒形状；および
（Ｃ）Ｌ＝４４ｍｍ、平滑な楕円形。
【００６６】
磁性結合の有効性は、静止状態から瞬時に速度を増加させた際の達成可能な最大撹拌速度および最小スピンアウト速度として表される。２つの間の結合空間は、約５〜６ｍｍであり、ガラスビーカー底部とプラットフォーム１０２３との間の空気空間との合計厚さを含む。スターラーバーを室温２２℃の水道水３３０ｍＬと共に６００ｍＬガラスビーカーの底部中央に置いた。デジタルタコメータ回転数が±１ｒｐｍの５，０００ｒｐｍブラシレスＤＣモータを使用して、単純な約半回転のレオスタットで手動で設定されたさまざまな速度でＭＣＡと磁性結合式スターラーバーを駆動した。テスト結果を以下に示す。
【００６７】
【表１】
2018086646.tif 000003
【００６８】
（実施例２）
図３Ｄに準じ、本実施例では、実施例１と同じ長方形のプラスチックブロックを使用するが、２０ｍｍ×４３ｍｍの比較的大きいケージサイズで直径８ｍｍ、厚さ５ｍｍである中型ネオジム／鉄／ボロンディスク形駆動磁石１０８を４つプラスチックブロックに埋め込む。その他のＭＣＡ設計及び試験内容は実施例１と同じである。テスト結果を以下に示す。
【００６９】
【表２】
2018086646.tif 000004
【００７０】
（実施例３）
図４Ａに準じ、直径４８ｍｍの駆動磁石ディスク１０６には、直径１０ｍｍ、厚さ１２ｍｍのネオジム／鉄／ボロン系ディスク磁石４つが２５ｍｍ×３６ｍｍのケージサイズで埋め込まれている。実施例１のように対角線ペアの磁石のみ、例えばＰ１及びＰ４のみが埋め込まれている場合、図１の従来型結合が得られる。設計上の相違により、本実施例における各磁石とスターラーバーとの間の結合スペースは約７〜８ｍｍであり、これはガラスビーカー底部とプラットホーム１０２３とその間の空隙との合計厚さを含む。±１ｒｐｍまでｒｐｍを読み取るデジタルタコメータ、１０回転精密レオスタット（10-turn precision rheostat）およびオン／オフ瞬時モーター・ブレーク・トグル・スイッチ（on-off instant motor-breaking toggle switch）を備えた３１００ｒｐｍブラシレスＤＣモータを使用した。その他のＭＣＡ設計および試験内容は実施例１と同じである。試験結果を以下に示す。
【００７１】
【表３】
2018086646.tif 000005
【００７２】
前記実施例は、効果的な磁性結合のために適切なスターラーバーの長さを選択することの既知の実践だけでなく、スターラーバーがスピンアウトすることなく、より高いスターラー始動速度（すなわち即時のｒｐｍ上昇）およびより高い最大到達可能スターラー速度を実現するという点で、本発明による「閉じ込められた」または「サンドイッチ」結合が顕著な定量的向上をもたらすことを示している。向上の度合いは、磁石が小さいほど、または磁性結合ポテンシャルが低いほど、さらに顕著となる。
【００７３】
本明細書に含まれる図面は、本発明のより良い理解を助けることを単に目的とするものである。このメリットのために、図面寸法は誇張されており、実際には実物の比率とはなっていない場合がある。
【図１】
2018086646.tif 000006
【図２】
2018086646.tif 000007
【図３】
2018086646.tif 000008
【図４】
2018086646.tif 000009
【図５】
2018086646.tif 000010
【外国語明細書】
2018086646000001.pdf