(57)【要約】【課題】　破砕媒体と被破砕物とを収容した多数の破砕容器を破砕装置にセットして多数同時に処理できるようにした破砕装置の容器保持体を提供する。【解決手段】　８の字状の往復振動が加えられる環状保持体２０の複数の同心円上に容器収容穴が多数形成され、押圧板２３に形成された容器挿入穴５２を通して容器収容穴５０に破砕容器を挿入し、押圧板２３を回動させて容器挿入穴５２の配列間を容器収容穴５０上に位置させ、押圧板２３を固定することにより多数の破砕容器は環状保持体２０に保持され、多数の破砕容器に収容した被破砕物を同時に破砕処理することができる。【選択図】　図３ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い有底筒状の容器内に被破砕物と破砕媒体とを収容した破砕容器に往復振動を加えて被破砕物を破砕する破砕装置に、多数の破砕容器を装着するための容器保持体であって、
　複数の同心円上に破砕容器を収容する多数の開口部が形成されてなる容器収容部と、前記開口部に収容した破砕容器を保持する容器保持部とを備えてなることを特徴とする破砕装置の容器保持体。
【請求項２】
容器保持部は、容器収容部に形成された多数の開口部に対応させて破砕容器を通過させ得る多数の穴が形成された円板が、前記開口部の中心に前記穴の中心が一致する出し入れ位置と、隣り合う穴の中間部位が開口部の中心上に一致する破砕位置との間に回動できるように容器収容部上に配設され、前記破砕位置において開口部に挿入された破砕容器を押圧固定できるように構成されてなる請求項１に記載の破砕装置の容器保持体。
【請求項３】
容器収容部は、各開口部の下方に破砕容器を収容する筒状の容器ホルダが設けられてなる請求項１に記載の破砕装置の容器保持体。
【請求項４】
容器ホルダは、熱伝導率が小さい材料によって形成されてなる請求項３に記載の破砕装置の容器保持体。
【請求項５】
容器ホルダは、熱伝導率が大きい材料によって形成されてなる請求項３に記載の破砕装置の容器保持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、植物の組織や種子類、動物の組織、微生物、カビ、プラスチック材料、鉱物材料などの被破砕物を化学的に分析・分画分離するために破砕する破砕装置に、前記被破砕物を破砕媒体と共に収容した破砕容器を多数装着して、多数の破砕容器に対して同時に破砕処理を行うことを可能にした破砕装置の容器保持体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　被破砕物を化学的に分析・分画分離するためには、まず被破砕物を均一に粉砕する必要がある。被破砕物を破砕するための従来の粉砕装置としては、破砕容器に公転運動と自転運動を同時に行わせることにより、破砕容器内に収容した被破砕物と微小ビーズからなる破砕媒体を立体的に運動させ、被破砕物に対する破砕媒体の衝突による圧縮と回転による磨砕で破砕する「遊星型ミル」が知られている。
【０００３】
　また、本出願人は、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の細胞破砕装置として、ガラスやセラミックス製の微小ビーズを被破砕物と共に破砕容器に収容し、この破砕容器を８の字状の振動形態で高速回転させ、微小ビーズと細胞との効率的な衝突を繰り返して短時間で破砕する方式を提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
　また、本出願人は、破砕容器に被破砕物と共に単一の破砕媒体を収容して被破砕物を効果的に破砕する破砕装置や破砕効率を改良した破砕方法及び装置などを提案している（特許文献２参照）。
【特許文献１】特公平０６−３６７３２号公報（第２〜３頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−１７８４４４号公報（第２〜４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　破砕装置としては、より効率的に被破砕物を破砕することが要求されており、高速で精細な破砕を可能にすると共に、同時により多くの被破砕物を破砕処理できる破砕装置が望まれている。
【０００６】
　本出願人による上記破砕装置は被破砕物を収容した複数の破砕容器を同時に破砕装置にセットすることができるが、更に多くの破砕容器を同時処理できるようにすることが要望されている。
【０００７】
　本発明が目的とするところは、被破砕物を収容した多数の破砕容器を破砕装置にセットして多数同時に破砕処理できるようにした破砕装置の容器保持体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、細長い有底筒状の容器内に被破砕物と破砕媒体とを収容した破砕容器に往復振動を加えて被破砕物を破砕する破砕装置に、多数の破砕容器を装着するための容器保持体であって、複数の同心円上に破砕容器を収容する多数の開口部が形成されてなる容器収容部と、前記開口部に収容した破砕容器を保持する容器保持部とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
　上記容器保持体は、容器収容部には複数の同心円上にそれぞれ複数の開口部が形成されているので、破砕媒体と被破砕物とを収容した多数の破砕容器を開口部に挿入して収容することができ、収容した破砕容器は容器保持部により保持することができる。この容器保持体を破砕装置にセットすると、多数の破砕容器に収容した被破砕物について同時に破砕処理を実施することができる。
【００１０】
　上記構成において、容器保持部は、容器収容部に形成された多数の開口部に対応させて破砕容器を通過させ得る多数の穴が形成された円板が、前記開口部の中心に前記穴の中心が一致する出し入れ位置と、隣り合う穴の中間部位が開口部の中心上に一致する破砕位置との間に回動できるように容器収容部上に配設され、前記破砕位置において開口部に挿入された破砕容器を押圧固定できるように構成することにより、円板を出し入れ位置に回動させて容器収容部の開口部に破砕容器を挿入し、円板を破砕位置に回動させて円板により破砕容器を押圧固定して破砕することができる。破砕終了後は円板を出し入れ位置に回動させると、被破砕物を破砕した破砕容器を取り出すことができる。
【００１１】
　また、容器収容部は、各開口部の下方に破砕容器を収容する筒状の容器収容筒を設けて構成することにより、振動が加えられて破砕容器が落下したときにも飛散することが防止でき、破砕容器と容器収容筒との間に冷却剤等を収容して被破砕物の温度上昇を抑制することができる。
【００１２】
　上記容器ホルダは、熱伝導率が小さい材料によって形成することによって、破砕装置内の熱が破砕容器に伝導することが抑制され、被破砕物が温度上昇により変質することが防止できる。
【００１３】
　また、容器ホルダは、熱伝導率が大きい材料によって形成することによって、破砕により発熱した被破砕物の熱を容器収容部に放熱することができ、これに組み合わせて容器収容部が配置された空間を冷却する冷却手段を設けると、容器収容部が冷却され、破砕による被破砕物の温度上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
　以上の説明の通り本発明に係る破砕装置の容器保持体によれば、被破砕物と破砕媒体とを収容した破砕容器を多数収容することができるので、多くの被破砕物を同時に破砕処理することができ、効率的な破砕処理を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
　以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１６】
　図１は、本実施形態に係る容器保持体１に被破砕物を収容した破砕容器を装着して破砕処理を行うための破砕装置の要部構成を示すものである。図示しないモータ及び減速手段により回転駆動される回転軸８は軸受部７にて鉛直な軸心回りに回転自在に支持され、回転軸８の上部には、その軸心に対して軸心が角度θに傾斜した状態で傾斜軸体１１が嵌合され、傾斜リング１２を介して回転軸８の上端部に螺合したナット１３にて押圧固定されている。前記傾斜軸体１１の外周には軸受１４を介して相対回転自在に環状体１５が装着されている。この環状体１５に磁石１６が取付けられ、この磁石１６に対峙させて固定された支持柱１７に対極磁石１８が取り付けられている。これら磁石１６と対極磁石１８の吸着力によって、回転軸８及び傾斜軸体１１が回転した場合に、それに追従する環状体１５の回転を阻止し、かつ傾斜軸体１１の回転に伴って環状体１５が振れ運動を行うように構成されている。尚、前記磁石１６は、環状保持体２０の円周上に複数箇所に設け、各磁石１６に対向させて対極磁石１８を設けることにより、環状体１５の回転を阻止する作用をより確実に行なわせることができる。
【００１７】
　前記環状体１５には、容器保持体１を構成する環状保持体（容器収容部）２０が取り付けられ、環状保持体２０にはリング状の容器ホルダ２２が固定され、環状保持体２０には容器ホルダ２２内に向けて開口する多数の容器収容穴５０が２つの同心円上に形成されている。この容器ホルダ２２の各容器収容穴５０内に多数の破砕容器３０を収容すると、収容された破砕容器３０の蓋体３１は環状保持体２０上に載り、蓋体３１の上面を押圧して破砕容器３０を固定するための押圧板（容器保持部）２３が環状保持体２０の上部に設けられた取付ボス２４に固定ノブ２５のネジ部を螺入することにより固定できるように構成されている。
【００１８】
　上記破砕容器３０は、図７に示すように、細長い円筒容器から成り、その開口部外周にねじ３０ａが形成され、底部に載頭円球部３５が形成されており、その開口部に蓋体３１を螺合して密閉できるように構成されている。蓋体３１の内周部には、破砕容器３０の開口部の内周に嵌合する環状シール部３１ａが形成されている。破砕容器３０は、被破砕物の材質や量に応じて２ｍｌ〜５０ｍｌの容積のものが用いられ、環状保持体２０もこの破砕容器３０の大きさに応じた容器ホルダ２２を設けたものが用いられる。
【００１９】
　破砕容器３０の材質としては、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、テフロン（登録商標）などの合成樹脂や、ステンレス鋼などの金属やその内面にテフロン（登録商標）コーティングを施したものを用いることができる。
【００２０】
　破砕容器３０内に被破砕物とともに収容される破砕媒体３２は、図８（ａ）に示すように、破砕容器３０の内径Ｄより大きい長さＬの単一部材にて構成されており、その一端部に破砕容器３０の底部形状に対応して同様の載頭円球状の突出端部３２ａが形成されている。また、他端部は、蓋体３２の内周の環状シール部３１ａと干渉したり、嵌まり込むことがないように小径部３２ｂに形成されている。また、破砕媒体３２の外径ｄは、破砕容器３０の内径Ｄに対して２ｍｍ以下、内径ｄが小さい場合には１ｍｍ以下程度小さく設定されている。例えば、破砕容器３０の容量が２ｍｌの場合で、その内径Ｄは８ｍｍ、破砕媒体３２の外径ｄは７ｍｍに設定されている。
【００２１】
　また、図８（ｂ）、（ｃ）に示すように、破砕媒体３２の突出端部３２ａには必要に応じて放射状又は螺旋状に１又は複数の溝３４が形成される。
【００２２】
　この破砕媒体３２の材質としては、ＳＵＳ４３０などの磁性ステンレス、ＳＵＳ３０４硬質ステンレスなどのステンレス鋼、炭素鋼、チタン、タングステン、
ルコニア、タングステンカーバイド、セラミック、ガラス、テフロン（登録商標）の単体又は複合して構成したものを適宜用いることができる。
【００２３】
　上記構成において、回転軸８を回転駆動すると、環状体１５の振れ運動は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように８の字状となる。即ち、図２（ａ）に示すように、環状体１５が右側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８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、その間に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８がさらに９０°回転すると、環状体１５は図２（ｂ）に実線で示すように左側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８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８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。従って、回転軸８の回転により、環状体１５の外周部の任意の位置が８の字状の振れ運動を繰り返すことになる。
【００２４】
　回転軸８が回転駆動されることにより、環状体１５は上記のように８の字状に振れ運動するので、環状体１５に取り付けられた容器保持体１も８の字状の振れ運動して保持された破砕容器３０に８の字状の振動を加えられ、被破砕物と共に破砕容器３０内に収容された破砕媒体３２により被破砕物が破砕される。
【００２５】
　図３、図４は、前記環状保持体２０の構造及び破砕容器３０の装脱方法を説明するもので、図３は破砕容器３０を装脱できる位置に押圧板２３を回動させた状態、図４は破砕装置に破砕容器３０を装着して破砕処理することができる位置に押圧板２３を回動させた状態を示している。
【００２６】
　押圧板２３は、図６に示すように、環状保持体２０の２つの同心円上に多数形成された容器収容穴５０に対応させて破砕容器３０の蓋体３１が容易に通過できる直径の容器挿入穴５２が形成されている。また、中心寄りの同心円上に大径孔と小径孔とをつないだ瓢箪状に形成された固定孔５１と回動孔５４とがそれぞれ複数に開口しており、図３、図５に示すように、前記固定孔５１には環状保持体２０に設けられた取付ボス２４に螺入する固定ノブ２５のネジ部分２５ａが通り、前記回動孔５４には大径孔の直径より小さい直径の鍔部５６ａを備えた軸体５６を通して環状保持体２０に固定されている。
【００２７】
　容器保持体２０に破砕容器３０をセットするときには、固定ノブ２５を緩めると押圧板２３は回動できるようになるので、図３に示すように、容器収容穴５０に容器挿入穴５２が一致するように回動させると、容器挿入穴５２を通して破砕容器３０を容器収容穴５０に挿入することができる。各容器収容穴５０に破砕容器３０を収容した後、図４に示すように、破砕容器３０の蓋体３１上に各容器挿入穴５２の間が位置するように押圧板２３を回動させ、固定ノブ２５で押圧板２３を固定すると、押圧板２３は破砕容器３０の蓋体３１を押圧して多数の破砕容器３０を同時に固定した状態が得られる。
【００２８】
　上記構成において、環状保持体２０に固定した容器ホルダ２２は必ず必要なものではなく、容器ホルダ２２がなくても破砕容器３０は、環状保持体２０に形成された容器収容穴５０に挿入すると、蓋体３１が環状保持体２０上に載るので、蓋体３１を押圧板２３によって押圧することによって破砕容器３０は環状保持体２０に保持させることができる。しかし、破砕容器３０の蓋体３１が確実に閉じられていなかった場合に、破砕装置から加えられる振動によって脱落する恐れがあるので、容器ホルダ２２を設けるのが望ましい形態となる。
【００２９】
　また、図１１、図１３に示すように、蓋体３１の直径を同一に形成した破砕容器３０の場合には、環状保持体２０に保持させるためには容器ホルダ２２は必須の構成要素となる。また、容器ホルダ２２は、それを樹脂によって形成することにより熱伝導性が小さく断熱壁となるので、装置の稼動によって発生する熱が破砕容器３０に伝熱することが抑制され、被破砕物が熱によって変質することが抑えられる。また、アルミニウム等の軽量で熱伝導性のよい材料によって形成することにより、内部ケース２９内を冷却もしくは内部ケース２９内に冷却空気を送給すると容器ホルダ２２が冷却され、破砕時に発生する熱で被破砕物が変質することを防止することができる。
【００３０】
　上記容器保持体１は、破砕容器３０の寸法に対応する直径に形成された環状保持体２０と押圧板２３とが用意され、環状体１５に装着固定することにより、様々な寸法の破砕容器３０に対応させることができる。
【００３１】
　また、上記破砕容器３０や破砕媒体３２を、図９及び図１０（ａ）〜（ｃ）に示すような形状に構成することもできる。図９において、破砕容器３０の底部に円錐形の円錐部３３が形成されており、それに伴って破砕媒体３２の一端部に図１０（ａ）に示すように円錐状の突出端部３２ａが形成されている。また、その突出端部３２ａに図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、溝３４を形成することもできる。
【００３２】
　また、図１０、図１１（ａ）〜（ｅ）に示すように、破砕容器３０の底部と蓋体３１の両方に載頭円錐部３３を形成し、破砕媒体３２の両端に同様の載頭円錐状の突出端部３２ａを形成し、必要に応じて突出端部３２ａや破砕媒体３２の全長にわたって１又は複数の放射状や螺旋状の溝３４を形成することもできる。
【００３３】
　また、図１３、図１４（ａ）〜（ｅ）に示すように、破砕容器３０の底部と蓋３１の両方に半球部３５を形成し、破砕媒体３２の両端に同様の半球状の突出端部３２ａを形成し、必要に応じて突出端部３２ａや破砕媒体３２の全長にわたって１又は複数の放射状や螺旋状の溝３４を形成することもできる。
【００３４】
　上記構成において、被破砕物の破砕を行うには、細長い破砕容器３０内にその内径より大きい長さの単一の破砕媒体３２と被破砕物を収容し、この破砕容器３０を環状保持体２０の容器ホルダ２２に収容して押圧板２３で固定し、回転軸８を回転駆動すると、前述したように破砕容器３０がその軸心方向の比較的長い行程の主往復移動とそれに直交する方向の比較的短い行程の副往復移動を組み合わせた８の字状に往復振動し、それに伴って破砕媒体３２が破砕容器３０の軸心にほぼ沿った姿勢を保持したまま相対回転しながら破砕容器３０の底部に衝突を繰り返し、破砕容器３０が乳鉢、破砕媒体３２が乳棒のように作用し、被破砕物が大型の植物細胞や動物組織やプラスチック材料や鉱物材料などであっても効率的に破砕される。
【００３５】
　また、特に回転軸８を１０００〜４０００ｒｐｍ、好適には３０００ｒｐｍ程度で回転させ、破砕容器３０を２０〜６０Ｈｚの振動数で往復振動させると、破砕容器３０の容量が２〜５０ｃｃ程度の汎用される範囲で破砕媒体３２が効果的に作用し、被破砕物を効率的に破砕することができる。
【００３６】
　また、破砕装置は回転軸８もしくは傾斜軸体１１の軸心を偏心させて構成することにより、破砕容器３０は前述の８の字状の往復振動に加えて、それに交差する方向の振れ運動により振動し、より効率的な被破砕物の破砕を行なうことができる。
【００３７】
　また、破砕容器３０の底部又は両端部を載頭円錐部３３や半球部３５や楕円球部等とし、その内面を載頭円錐状ないし略半球状に突出した形状にし、破砕媒体３２の対向する端部外面をほぼ同様の形状とすると、上記乳鉢−乳棒作用がより効果的に得られ、さらに効率的に破砕することができる。
【００３８】
　また、破砕容器３０の内径と破砕媒体３２の外径の差を２〜１ｍｍ以下とすると、被破砕物がしなやかな場合でも、破砕媒体３２を確実に作用させることができて効率的に破砕することができる。
【００３９】
　また、被破砕物がしなやかで切断され難い繊維質を含んで破砕し難い動植物組織の場合には、破砕容器３０内に被破砕物を収容した状態で液体窒素浴に入れて被破砕物を凍結し、凍結真空乾燥すると、被破砕物が容易に破砕される状態になるので、効率的に破砕することができる。なお、本発明ではドライアイスで冷却するだけでも、同様の効果を得ることができる。さらに破砕媒体３２を液体窒素等で被破砕物と共に冷却することにより破砕の際の発熱を防ぐことができ、また破砕媒体３２を被破砕物よりもより一層低温に冷却しておけば前記発熱防止効果は顕著なものとなる。
【００４０】
　また、被破砕物が同じような動植物組織の場合に、図８、図１０の（ｂ）、（ｃ）や、図１２、図１４の（ｂ）〜（ｅ）のように溝３４を設けた破砕媒体３２を用いると、上記のように被破砕物を凍結真空乾燥しなくても溝部３４で切断され難い繊維質が効果的に切断されるために、効率的に破砕することができる。また、この場合に上記のようにドライアイスで冷却することにより大きな効果を発揮する。
【００４１】
　また、破砕媒体３２として、その表面を研磨したチタン製のものを用いると、被破砕物が骨などの硬い動物組織の場合にも、破砕媒体３２の表面に例えばＤＮＡやＲＮＡなどの組成物が残留して次の破砕時にクロスコンタミネーションが発生する恐れを無くすことができる。
【００４２】
　また、破砕媒体３２として、炭素鋼などの金属材料の表面にテフロン（登録商標）でコーティングを施したものを用いることにより、破砕容器３０に腐食性の緩衝液や抽出液を収容する場合に耐蝕性を示し、かつ作用に必要な重量を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
　以上の説明の通り本発明に係る容器保持体によれば、被破砕物と破砕媒体とを収容した破砕容器を破砕装置に多数収容することができるので、多くの被破砕物を同時に破砕処理することができ、効率的な破砕処理を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る破砕装置の要部構成を示す側面図。
【図２】同上破砕装置による８の字運動を説明する説明図。
【図３】容器保持体の構成を破砕容器装脱時の状態で示す平面図。
【図４】容器保持体の構成を破砕容器固定時の状態で示す平面図。
【図５】容器保持体の構成を示す側面図。
【図６】押圧板の構成を示す平面図。
【図７】破砕容器の構成を示す断面図。
【図８】同上破砕容器に組み合わせる破砕媒体の各種例を示す正面図。
【図９】破砕容器の構成を示す断面図。
【図１０】同上破砕容器に組み合わせる破砕媒体の各種例を示す正面図。
【図１１】破砕容器の構成を示す断面図。
【図１２】同上破砕容器に組み合わせる破砕媒体の各種例を示す正面図。
【図１３】破砕容器の構成を示す断面図。
【図１４】同上破砕容器に組み合わせる破砕媒体の各種例を示す正面図。
【符号の説明】
【００４５】
　１　容器保持体
　８　回転軸
　１１　傾斜軸部
　１５　環状体
　１６　磁石
　１８　対極磁石
　２０　環状保持体（容器収容部）
　２２　容器ホルダ
　２３　押圧板（容器保持部）
　３０　破砕容器
　５０　容器収容穴
　５１　固定孔
　５２　容器挿入穴
　５４　回動孔
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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