(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、前記ベースの上方に水平に固定して取り付けられる支持ディスクと、前記支持ディスクの上方に取り付けられるトップディスクと、前記支持ディスクの下方に回転可能に取り付けられる回転ディスクと、複数の反応フラスコと、を備え、
前記支持ディスクに複数の光透過孔が設けられ、複数の前記反応フラスコは前記光透過孔に一対一で対応して配置され、
前記トップディスクには、前記反応フラスコを挿通させて前記支持ディスクに配置するための複数の反応フラスコ貫通孔が設けられ、
前記トップディスクと前記支持ディスクとの間には、前記反応フラスコにおける液体を撹拌するための複数組のスターラーが取り付けられ、
前記回転ディスクは、前記支持ディスクと同軸に配置され、前記回転ディスクの上表面に複数の光源が設けられることを特徴とする光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項２】
前記スターラーは、磁気カバー、磁気撹拌子、動力磁石及び駆動機構を備えるマグネチックスターラーであり、
前記磁気カバーは前記トップディスクの下表面に回転可能に取り付けられ、前記反応フラスコの外側に隙間をあけて被せられ、
前記磁気撹拌子は前記反応フラスコ内に配置され、
前記動力磁石は前記磁気カバーに固定され、
前記駆動機構は前記磁気カバーに接続され、前記磁気カバーの回転を駆動することを特徴とする請求項１に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項３】
前記駆動機構は、撹拌モータと、前記磁気カバーに固定して接続される同期プーリーとを備え、
前記撹拌モータは同期ベルトを介して前記同期プーリーの回転を駆動することを特徴とする請求項２に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項４】
前記動力磁石は前記磁気カバー上に対向して取り付けられる２つの永久磁石、又は前記磁気カバーに設けられる１組の電磁巻線を備えることを特徴とする請求項２に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項５】
前記光源はＬＥＤランプ、キセノンランプ、水銀ランプ及びハロゲンランプのうちの１種又は複数種であることを特徴とする請求項１に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項６】
前記反応フラスコの底は光学研磨されてなり、前記反応フラスコの口部にシールスレッドが設けられることを特徴とする請求項１に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項７】
前記光源は導電性スリップリングを介して外部電源に接続されることを特徴とする請求項１に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項８】
前記回転ディスクは回転軸を介して前記ベースに取り付けられ、前記導電性スリップリングは前記回転軸に取り付けられることを特徴とする請求項７に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項９】
前記回転軸は１つの回転モータによってプーリーユニットを介して駆動されることを特徴とする請求項８に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項１０】
前記光源の輝度、前記回転ディスクの回転及び前記スターラーの作動を制御するためのコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項１１】
複数の前記光透過孔は前記支持ディスクの円周方向に設けられ、
複数の前記光源は前記回転ディスクの上表面に円周方向に沿って前記光透過孔に対応して設けられることを特徴とする請求項１に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【請求項１２】
複数の前記光源は前記回転ディスクの上表面にアレイ状に配列され、又は円心から離れる多列環状に配列されることを特徴とする請求項１に記載の光照射マルチサンプル並行反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光触媒、光化学反応分野に関し、特に光照射マルチサンプル並行反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光触媒、光化学反応分野での鋭意な研究の進行につれて、実験研究中に、異なる反応物、触媒の同じ光照射条件下での性能評価が重要視されつつある。特に光触媒分野では、光触媒実験の時間周期が数時間から数日間と長く、触媒を直接実験に用いると手間がかかると共に、光源、測定機器、消耗品などの資源を投入せざるを得ない。複数組のサンプルの触媒効果の並行比較実験には数週間、ひいては数ヶ月もかかってしまう。
【０００３】
従来の光照射並行反応装置は通常側面照射型であり、すなわち照射光源が、環状に配置された反応試験管の中央部に配置され、光が側面から反応フラスコ又は試験管壁を透過して反応溶液に入射するものである。このような装置は以下の欠点や欠陥がある。
【０００４】
（１）反応フラスコ又は試験管壁の製造・加工時の平滑度や真円度の一致性の確保が難しいため、並行比較実験時に溶液に入射した照射光の強度も一致せず、比較実験結果の精度を損なってしまう。
【０００５】
（２）側面入射であることにより、光の利用率が極めて低い。一方では、試験管の円筒面によって光の反射率が高くなり、入射率が下がってしまい、他方では、試験管の隙間において光を利用できない。従来の技術では、光源のパワーを上げることにより実験の結果を強化するため、資源の浪費をもたらしてしまう。
【０００６】
（３）反応装置は実験の際に試験管を光源の回りで回転させるため、オンラインでサンプリングして検出することが難しくなり、全自動操作の実現が不可能である。
【０００７】
（４）柔軟性が劣る。光強度を調整するシステムを有していないため、異なる実験波長を選択する場合、フィルターを交換する必要があり、それにより、光束が大幅に減少してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、実験の際に、溶液に入射する照射強度の一致性が高く、実験結果の精度を高めることができる光照射マルチサンプル並行反応装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、ベースと、前記ベースの上方に水平に固定して取り付けられる支持ディスクと、前記支持ディスクの上方に取り付けられるトップディスクと、前記支持ディスクの下方に回転可能に取り付けられる回転ディスクと、複数の反応フラスコと、を備え、前記支持ディスクに複数の光透過孔が設けられ、複数の前記反応フラスコは前記光透過孔に一対一で対応して配置され、前記トップディスクには、前記反応フラスコを挿通させて前記支持ディスクに配置するための複数の反応フラスコ貫通孔が設けられ、前記トップディスクと前記支持ディスクとの間には、前記反応フラスコにおける液体を撹拌するための複数組のスターラーが取り付けられ、前記回転ディスクは、前記支持ディスクと同軸に配置され、前記回転ディスクの上表面に複数の光源が設けられる光照射マルチサンプル並行反応装置を提供する。
【００１０】
前記スターラーは、磁気カバー、磁気撹拌子、動力磁石及び駆動機構を備えるマグネチックスターラーであり、前記磁気カバーは前記トップディスクの下表面に回転可能に取り付けられ、前記反応フラスコの外側に隙間をあけて被せられ、前記磁気撹拌子は前記反応フラスコ内に配置され、前記動力磁石は前記磁気カバーに固定され、前記駆動機構は前記磁気カバーに接続され、前記磁気カバーの回転を駆動することが好ましい。
【００１１】
前記駆動機構は、撹拌モータと、前記磁気カバーに固定して接続される同期プーリーとを備え、前記撹拌モータは同期ベルトを介して前記同期プーリーの回転を駆動することが好ましい。
【００１２】
前記動力磁石は前記磁気カバー上に対向して取り付けられる2つの永久磁石、又は前記磁気カバーに設けられる１組の電磁巻線を備えることが好ましい。
【００１３】
前記光源はＬＥＤランプ、キセノンランプ、水銀ランプ及びハロゲンランプのうちの１種又は複数種であることが好ましい。
【００１４】
前記反応フラスコの底は光学研磨されてなり、前記反応フラスコの口部にシールスレッドが設けられることが好ましい。
【００１５】
前記光源は導電性スリップリングを介して外部電源に接続されることが好ましい。
【００１６】
前記回転ディスクは回転軸を介して前記ベースに取り付けられ、前記導電性スリップリングは前記回転軸に取り付けられることが好ましい。
【００１７】
前記回転軸は１つの回転モータによってプーリーユニットを介して駆動されることが好ましい。
【００１８】
該反応装置は、前記光源の輝度、前記回転ディスクの回転及び前記スターラーの作動を制御するためのコントローラをさらに備えることが好ましい。
【００１９】
複数の前記光透過孔は前記支持ディスクの円周方向に設けられ、複数の前記光源は前記回転ディスクの上表面に円周方向に沿って前記光透過孔に対応して設けられることが好ましい。
【００２０】
複数の前記光源は前記回転ディスクの上表面にアレイ状に配列され、又は円心から離れる多列環状に配列されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る光照射マルチサンプル並行反応装置は、以下の利点を有する。
【００２２】
（１）光源が反応フラスコの底部から反応フラスコに入射することにより、並行比較実験の際に、溶液に入射する照射強度の一致性が高く、実験結果の精度を高めることができる。
【００２３】
（２）平面透光性シートは光学レベルでの研磨、研削により、光透過性に優れ、また、平面透光性シートは、反射率が低く、入射率が高く、資源を節約することができる。
【００２４】
（３）複数の光源が反応溶液に循環的に照射されることにより、単一発光光源の照射強度の不一致による光化学反応の比較結果への影響を解消する。
【００２５】
（４）反応フラスコの位置が相対的に固定されることにより、実験の自動化を容易に実現することができる。
【００２６】
（５）柔軟性が高い。光源の輝度を制御するコントローラが設けられることにより、光源交換作業を減少させ、実験効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１の正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ方向の断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：ベース；２：支持ディスク；３：トップディスク；４：回転ディスク；５：反応フラスコ；６：撹拌モータ；７：マグネチックスターラー；８：集光レンズ；９：光源；１０：回転モータ；１１：磁気撹拌子；１２：磁気カバー；１３：同期プーリー；１４：動力磁石；１５：回転軸；１６：リード線；１７：導電性スリップリング；１８：コントローラ；１９：プーリーユニット；２０：支持フレーム；２１：支持柱。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面及び実施例を参照しながら、本発明の具体的な実施形態をさらに詳細に説明する。以下の例は本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３０】
［実施例１］
図１〜３に示すように、本発明に係る光照射マルチサンプル並行反応装置は、ベース１、支持ディスク２、トップディスク３、回転ディスク４及び複数の反応フラスコ５を備え、本実施例においては、反応フラスコ５の数は８個であり、以下、８個の反応フラスコ５を一例として説明する。ベース１は鋼板からなる矩形の中空枠である。回転ディスク４、支持ディスク２及びトップディスク３はいずれも円形である。支持ディスク２は支持フレーム２０を介してベース１の上方に水平に固定して取り付けられる。トップディスク３は支持柱２１を介して支持ディスク２の上方に取り外し可能に取り付けられ、支持ディスク２に平行する。回転ディスク４は支持ディスク２の下方に回転可能に取り付けられ、同様に支持ディスク２に平行し、且つ支持ディスクと同軸に配置される。支持ディスク２の円周方向に８個の光透過孔が設けられており、光透過孔内にはレンズシートが取り付けられてもよく、何も取り付けられなくてもよい。好ましくは、光透過孔の周囲に反応フラスコを配置するための環状溝が設けられる。本発明に使用される反応フラスコ５は、フラスコ体がガラスからなり、反応フラスコ５の底が平面透光性シートである。具体的には、反応フラスコ５の底は石英からなり、精密的な光学研磨、研削を行った後、特殊な光学加工プロセスによって、平面透光性シートとガラスからなる本体とを一体化し、反応フラスコに強酸、強アルカリなどの化学薬品の腐食に対する耐性を付与する。反応フラスコ５の口部にはシールスレッドが設けられ、スレッド付きの蓋により反応フラスコを閉鎖し、実験過程での気密性を確保する。好ましくは、反応フラスコ５の断面は円形又は矩形である。８個の反応フラスコ５は８個の光透過孔に一対一で対応して配置され、トップディスク３には、反応フラスコ５を通過させて支持ディスク２に配置するための８個の反応フラスコ貫通孔が設けられる。トップディスク３と支持ディスク２との間には、反応フラスコ５に対応した、反応フラスコ５における液体を撹拌するための８組のスターラーが取り付けられる。本実施例では、８組のスターラーはいずれもマグネチックスターラー７であり、マグネチックスターラー７はトップディスク３の下表面に取り付けられ、下向きに反応フラスコ５の周囲に配置され、各組のマグネチックスターラー７はそれぞれ１つの反応フラスコ５に対応する。回転ディスク４の上表面に円周方向に沿って光透過孔に対応した８個の光源９が設けられ、光源９は導電性スリップリング１７を介して外部電源に接続される。光源９から出射する光を反応フラスコ５に効果的に入射させるために、各光源９に１つの集光レンズ８が覆って設けられ、光源９から出射する光は集光レンズ８により集光されて、反応フラスコ５の底部から反応フラスコ５内に入射する。光源９としては、ハイパワーＬＥＤ（発光ダイオード）ランプ、キセノンランプ、水銀ランプ及びハロゲンランプのうちの１種又は複数種が好ましい。複数の光源９は同一光源を用いてもよく、複数種の異なる光源の組合せを用いてもよい。例えば、複数の光源９はいずれもＬＥＤ光源を用いてもよく、キセノンランプとハロゲンランプとの組合せを用いてもよい。
【００３１】
本実施例では、回転ディスク４の中心部の下表面に１つの回転軸１５が固定され、回転軸１５の下端がベース１の上板を貫通してベース１内に挿入され、ベース１に回転可能に取り付けられる。導電性スリップリング１７は回転軸１５に取り付けられ、外部電源に相対摺動可能に電気的接続される。回転軸１５は中空軸であり、各光源９のリード線１６は回転軸の中空部を貫通して導電性スリップリング１７に接続され、それにより光源９に電力を供給する。回転軸１５はベース１内に取り付けられた回転モータ１０にプーリーユニット１９を介して接続され、回転モータ１０の駆動で水平に回転する。回転モータ１０はプーリーユニット１９（ほかの減速伝動機構でもよい）を介して、環状に分布した光源９が一定の速度で回転するように駆動することにより、それぞれの反応フラスコ５がすべての光源９に照射され、単一発光光源の照射強度の不一致による光化学反応の比較結果への影響を解消する。本実施例では、光源９の数及び位置はいずれも光透過孔と同じであり、データへの要求が低い場合、回転ディスクを回転させなくてもよい。なお、光源９の数はテストの需要に応じて選択されてもよく、光透過孔と同数でなくてもよい。
【００３２】
本実施例では、各組のマグネチックスターラー７はいずれも磁気カバー１２、磁気撹拌子１１、動力磁石１４及び駆動機構を備える。磁気カバー１２は両端とも開放している円筒であり、内径が反応フラスコ５の最大外径（反応フラスコ５が矩形である場合、最大外径とは、対角位置の外径を意味する）よりも大きい。磁気カバー１２の一端はベアリング又はブッシュを介してトップディスク３の下表面に回転可能に取り付けられ、反応フラスコ５の外側に隙間をあけて被せられる。磁気撹拌子１１は反応フラスコ５内に配置される。本実施例において、動力磁石１４は２つの永久磁石を備え、磁気カバー１２に２つの固定孔が対向して設けられ、２つの永久磁石が磁気カバー１２の固定孔内に固定される。駆動機構は磁気カバー１２に接続され、磁気カバー１２の回転を駆動する。駆動機構は、撹拌モータ６と、磁気カバー１２に固定して接続される同期プーリー１３と、を備え、撹拌モータ６は同期ベルト（図示せず）を介して同期プーリー１３の回転を駆動する。撹拌モータ６の数は複数又は１つであってもよい。撹拌モータ６が複数である場合、各撹拌モータ６は１つの同期プーリー１３の回転を駆動し、それにより本反応装置の構造が複雑になり、また、複数の撹拌モータ６の回転数の完全一致を確保しにくく、回転速度の一致性を確保できない。本実施例では、好ましくは、撹拌モータ６は１つのみであり、トップディスク３の上表面に取り付けられ、モータ軸がトップディスク３を貫通し、モータ軸の軸心とトップディスク３の円心との距離が反応フラスコ貫通孔の軸心とトップディスク３の円心との距離に等しい。撹拌モータ６は１つの同期ベルトを介して各組のマグネチックスターラーの同期プーリー１３に接続される。磁気カバー１２は回転すると、動力磁石１４はそれにつれて回転し、磁気カバー１２の回転する際に、磁力作用で、反応フラスコ５内にフローティングしている磁気撹拌子が回転して、反応フラスコ５における液体を撹拌する。
【００３３】
さらに、本発明は、光源９の輝度、回転ディスク４の回転及びスターラーの作動を制御するためのコントローラ１８をさらに備える。コントローラ１８はプログラマブルコントローラ、シングルチップマシン又は調速機を用いる。本発明の回転モータ１０、撹拌モータ６はいずれもサーボモータを用いる。コントローラ１８は中空のベース１の内部に取り付けられ、回転モータ１０、撹拌モータ６に電気的に接続され、回転モータ１０、撹拌モータ６の回転数、回転方向を制御し、それによりスターラーと回転ディスクの作動を制御する。コントローラ１８はさらに光源９に通信接続され、光源の輝度を調整する。
【００３４】
［実施例２］
本実施例は、マグネチックスターラーが支持ディスクに取り付けられ、反応フラスコの外側に位置する以外、実施例１と同様である。
【００３５】
［実施例３］
本実施例は、動力磁石が１組の電磁巻線であり、電磁巻線が磁気カバー１２に設けられ、外壁又は内壁に位置し、環状電磁石リングを形成して磁気撹拌子１１を駆動する以外、実施例１と同様である。
【００３６】
［実施例４］
本実施例は、動力磁石が回転ディスク４の下方に位置し、２つの永久磁石又は電磁石が平面状に配置され、反応フラスコ内に位置する磁気撹拌子を駆動する以外、実施例１と同様である。
【００３７】
［実施例５］
本実施例は、複数の光透過孔の支持ディスクでの配置方式として、円周配列、アレイ状配列又はほかの配列方式の何れを用いてもよい以外、実施例１と同様である。それに対応して、複数の光源は回転ディスクの上表面にアレイ状に配列され、又は円心から離れる多列環状に配列される。アレイ状又は多列環状に配列された光源によって、入射した光の均一性を向上させ、各反応フラスコへの同光量照射を実現することができる。
【００３８】
なお、本発明における複数の光源については広義的な意味を持ち、１つの発光部材から発光して、複数の導光部材により導出される場合も、複数の光源と同一視される。
【００３９】
本発明の反応装置の使用方法を説明する。
【００４０】
（１）レンズペーパーで反応フラスコ５の底をきれいにクリーニングして、内部に残存物がある場合、対応する試薬で除去する必要があり、平面透光性シートの光透過性を維持する。
【００４１】
（２）調製した反応溶液と媒体を反応フラスコ５に入れ、磁気撹拌子１１をフラスコ内に入れて、磁気撹拌子１１がフラスコの底に水平に横方向に配置されているか否かを観察して、そうではない場合、反応フラスコを振って磁気撹拌子１１を横方向に配置する。
【００４２】
（３）反応フラスコ5を上から反応フラスコ貫通孔を挿通させて、磁気カバー１２内に挿入し、挿入過程で、磁気撹拌子１１が磁力作用で溶液中にフローティングしているか否かを観察し、そうではない場合、改めて挿入する。動力磁石１４の磁気吸引作用を受けるため、磁気撹拌子１１が磁気カバー１２上の動力磁石１４で生じる磁力を受けて、両方が同一水平面上に維持され、反応フラスコ５を下向きに挿入し続ける時、磁気撹拌子１１がそのまま動かずに、反応フラスコ５内にフローティングしている。
【００４３】
（４）電源をオンにして、撹拌モータ６のノブを調整して、溶液が飛散しないように撹拌回転数を適切な回転数に維持する。撹拌モータ６が磁気カバー１２の回転を駆動する時、フラスコ内における磁気撹拌子１１が動力磁石１４につれて回転し、撹拌を行う。
【００４４】
（５）光源９の輝度を調整して、光源９の発光強度を適切な輝度に設定する。それとともに、必要に応じて、回転モータ１０の回転数を調整する。
【００４５】
本発明は以下の利点を有する。
【００４６】
（１）光源が反応フラスコの底部から反応フラスコに入射することにより、並行比較実験の際に、溶液に入射する照射強度の一致性が高く、実験結果の精度を高めることができる。
【００４７】
（２）平面透光性シートは光学レベルでの研磨、研削により、光透過性に優れ、また、平面透光性シートは、反射率が低く、入射率が高く、資源を節約することができる。
【００４８】
（３）複数の光源が反応溶液に循環的に照射されることにより、単一発光光源の照射強度の不一致による光化学反応の比較結果への影響を解消する。
【００４９】
（４）反応フラスコの位置が相対的に固定されることにより、実験の自動化を容易に実現することができる。
【００５０】
（５）柔軟性が高い。光源の輝度を制御するコントローラが設けられることにより、光源交換作業を減少させ、実験効率を高めることができる。
【００５１】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はそれに限定されない。本発明の趣旨及び原則を逸脱せずに行った変更、同等置換、改良などは、すべて本発明の保護範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、ベースと、ベースの上方に水平に固定して取り付けられる支持ディスクと、支持ディスクの上方に取り付けられるトップディスクと、支持ディスクの下方に回転可能に取り付けられる回転ディスクと、複数の反応フラスコと、を備える光照射マルチサンプル並行反応装置を提供する。支持ディスクに複数の光透過孔が設けられ、複数の反応フラスコは光透過孔に一対一で対応して配置される。トップディスクには、反応フラスコを挿通させて支持ディスクに配置するための複数の反応フラスコ貫通孔が設けられる。トップディスクと支持ディスクとの間には、反応フラスコにおける液体を撹拌するための複数組のスターラーが取り付けられる。回転ディスクは、支持ディスクと同軸に配置され、回転ディスクの上表面に複数の光源が設けられる。本発明は、光源が反応フラスコの底部から反応フラスコに入射することにより、並行比較実験の際に、溶液に入射する照射強度の一致性が高く、実験結果の精度が高められ、複数の光源が反応溶液に循環的に照射されることにより、単一発光光源の照射強度の不一致による光化学反応の比較結果への影響を解消する。実用性が極めて高い。
【図１】
0006348666.tif 000002
【図２】
0006348666.tif 000003
【図３】
0006348666.tif 000004