(57)【要約】      （修正有）【課題】撹拌装置のコンパクト化をはかること。【解決手段】超音波振動子と、撹拌部材と、超音波振動子を支持すると共に超音波振動子の周りを回転可能に撹拌部材を支持する支持部材とを備える撹拌装置。【効果】支持部材が超音波振動子を支持すると共に、超音波振動子の周りを回転可能に撹拌部材を支持することにより、超音波振動子と撹拌部材とが一体化されるので、撹拌装置のコンパクト化が画られ、小容量の試料撹拌チャンバに適用することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子と、撹拌部材と、超音波振動子を支持すると共に超音波振動子の周りを回転可能に撹拌部材を支持する支持部材とを備える撹拌装置。
【請求項２】
撹拌部材を回転させるための駆動源と、駆動源の駆動力を撹拌部材に伝達するための駆動力伝達部材とをさらに備える請求項１記載の撹拌装置。
【請求項３】
起音波振動子が細長い棒状で、撹拌部材が回転羽根からなり、支持部材は回転羽根を超音波振動子の軸を中心に回転可能に支持する請求項１又は２記載の撹拌装置。
【請求項４】
支持部材は、撹拌すべき液体を収容する容器に起音波振動子と回転羽根とを傾斜を有して挿入するように形成されてなる請求項３記載の撹拌装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の撹拌装置と、粒子と液体を収容し前記撹拌装置によって撹拌して粒子含有液を調製する撹拌チャンバと、撹拌チャンバで撹拌した粒子含有液を試料流に変換するフローセルと、フローセル中の試料流に光を照射する光源と、試料流の粒子からの光学情報を検出する検出器と、検出した光学情報を分析する分析部とを備える粒子分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粒子分析装置に使用される撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明の背景技術としては、上部に開口を有し測定すべき粉体粒子を媒体と混合した懸濁液を収容する試料撹拌チャンバと、上部開口から試料撹拌チャンバへ挿入される攪拌機および超音波振動子を有する撹拌装置とを備えた粒度分布測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２３６０８８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の撹拌装置では、撹拌機と超音波振動子とが互いに分離しているので、攪拌機と超音波振動子の占めるスペースが大きくなり、小容量の試料撹拌チャンバにはそれらを同時に適用することが難しいという問題があった。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、攪拌機と起音波振動子とを一体化してコンパクト化をはかり、小容量の試料撹拌チャンバに適用することが可能な撹拌装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、超音波振動子と、撹拌部材と、超音波振動子を支持すると共に超音波振動子の周りを回転可能に撹拌部材を支持する支持部材とを備える撹拌装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、支持部材が起音波振動子を支持すると共に、超音波振動子の周りを回転可能に撹拌部材を支持することにより、超音波振動子と撹拌部材とが一体化されるので、撹拌装置のコンパクト化が画られ、小容量の試料撹拌チャンバに適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
この発明による撹拌装置は、超音波振動子と、撹拌部材と、超音波振動子を支持すると共に超音波振動子の周りを回転可能に撹拌部材を支持する支持部材とを備える撹拌装置を特徴とする。
この発明における撹拌装置は、サブミクロンから数百ミクロンの径を有する種々の粒子を光学的又は電気的に測定するフローサイトメータのような粒子分析装置に適用できる。
【０００７】
この発明の撹拌対象粒子には、ヒトや哺乳動物などの体液に含まれる有形成分や、粉末食品や食品添加物のような有機粉末や、トナー、シリカ、溶融アルミナのような無機粉末などを含む。
【０００８】
この発明は、撹拌部材を回転させるための駆動源と、駆動源の駆動力を撹拌部材に伝達するための駆動力伝達部材を備えてもよい。
駆動源としては、例えば、ＤＣ、ＡＣモータ、ステッピングモータなどが使用可能であり、とくに回転数を管理する場合にはエンコーダ付のモータ（或いはステッピングモータ）を使用することが好ましい。
また、駆動力伝達部材としては、プーリとベルトの組合せた機構や、複数のギアの組合せた機構などを用いることができる。
【０００９】
この発明において超音波振動子が細長い棒状で、撹拌部材が回転羽根からなり、支持部材は、回転羽根を超音波振動子の軸を中心に回転可能に支持してもよい。
この場合、棒状の超音波振動子には、例えば、共振周波数２０〜５０ＫＨＺの圧電素子と、長さ５０〜１００ｍｍの細長いホーンとを組合せたものが好適に用いられる。
支持部材は、撹拌すべき液体を収容する容器に超音波振動子と回転羽根とを傾斜を有して挿入するように形成されてもよい。
また、支持部材は、容器の中心軸と回転羽根の回転中軸を偏心させるように形成されても良い。このような構成をとることにより、撹拌中の粒子懸濁液は容器の中心軸に対して非対称な流れを形成する。それによって、容器の中心軸と回転羽根の回転中心軸が同軸に配置した場合と比較して、粒子懸濁液はより複雑な流れを形成することが可能となり、粒子の分布を一様にする効果が得られる。さらに、容器への粒子懸濁液の注入を容易にする効果が得られる。
【００１０】
また、別の観点から、この発明は、上記撹拌装置と、粒子と液体を収容し撹拌装置によって撹拌して粒子含有液を調製する撹拌チャンバと、撹拌チャンバで撹拌した粒子含有液を試料流に変換するフローセルと、フローセル中の試料流に光を照射する光源と、試料流の粒子からの光学情報を検出する検出器と、検出した光学情報を分析する分析部とを備える粒子分析装置を提供するものである。
上記液体は、対象粒子の材質、密度、粒径などによって選択されるが、それには、生理食塩水や各種有機溶媒などを用いることができ、有機溶媒としては、アセトン、キシレン、ヘプタン、２プロパノール、トルエンなどが挙げられる。
【００１１】
フローセルには、粒子含有液をシース液に包んで細い試料流に変換する一般的なシースフローセルを用いることができる。
光源には、白色光源、レーザ光源などを用いることができる。
検出部には、ビデオカメラ、ＣＣＤカメラのようなカメラやフォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトマルチプライヤチューブのような光検出器を用いることができる。
また、分析部には、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータを用いることができる。
【実施例】
【００１２】
以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
試料分析装置の流体系と光学系
図１はこの発明に係る試料分析装置の流体系と光学系を示す構成説明図である。
同図に示すように、シースフローセルＦＣは、シース液受給口１と、試料液受給口２と、シース液と試料液の混合液を排出する排出口３を有する。試料液容器（撹拌チャンバ）Ｃ１は上部が開放され内部に試料液を貯留し電磁バルブ（以下、バルブという）ＳＶ１を介して試料液受給口２に接続されている。
【００１４】
シリンジポンプＣＬ１は２つの吸引・吐出口４、５を有し、吸引・吐出口４は、バルブＳＶ４を介してシースフローセルＦＣのシース液受給口１に接続され、吸引・吐出口５は、バルブＳＶ６を介してシース液容器Ｃ２に接続される。
シリンジポンプＣＬ２は２つの吸引・吐出口４ａ、５ａを有し、シリンジポンプＣＬ３は２つの吸引・吐出口６、７を有する。シリンジポンプＣＬ２の吸引・吐出口４ａはシリンジポンプＣＬ３の吸引・吐出口６に接続される。
【００１５】
シースフローセルＦＣの排出口３はバルブＳＶ２、ＳＶ５を介してシリンジポンプＣＬ２の吸引・吐出口５ａに接続されると共に、バルブＳＶ２、ＳＶ３を介して排出液容器Ｃ３へ接続される。
そして、シリンジポンプＣＬ３の吸引・吐出口７はバルブＳＶ７を介してシース液容器Ｃ２に接続される。
【００１６】
シリンジポンプＣＬ１、ＣＬ２は単一の第１駆動源８によって連動して駆動され、シリンジポンプＣＬ３は第２駆動源９によって駆動されるようになっている。第１駆動源８は、ステッピングモータＳＭ１と、モータＳＭ１の回転運動を直線運動に変換してシリンジポンプＣＬ１とＣＬ２に伝達する伝達機構１０とを備える。
【００１７】
第２駆動源９は、ステッピングモータＳＭ２と、モータＳＭ２の回転運動を直線運動に変換してシリンジポンプＣＬ３に伝達する伝達機構１１を備える。試料液容器Ｃ１には、開放された上部から撹拌装置１２が挿入され、容器Ｃ１に貯留された試料液が撹拌されるようになっている。
また、シースフローセルＦＣには、シース液に包まれて細く絞られた試料液流に光を照射するための光源ＬＳと、試料液流中の粒子を撮像するための対物レンズＯＬおよびビデオカメラＶＣが設けられている。
【００１８】
シリンジポンプと駆動源の構成
図２は図１に示す第１駆動源８の詳細な構成説明図である。同図に示すように、シリンジポンプＣＬ１、ＣＬ２は同一寸法で同一構造を有し、互いに逆方向に直列に支持板１３の表面に固定される。シリンジポンプＣＬ１は、シリンダ１４と、その先端がシリンダ１４内に挿入されるピストン１５と、シリンダ１４とピストン１５との間隙を密閉するパッキン１６と、吸引・吐出口４、５にそれぞれ設けられたニップル１７、１８を備える。
【００１９】
また、シリンジポンプＣＬ２は、シリンダ１４ａと、その先端がシリンダ１４ａ内に挿入されるピストン１５ａと、シリンダ１４ａとピストン１５ａとの間隙を密閉するパッキン１６ａと、吸引・吐出口４ａ、５ａにそれぞれ設けられたニップル１７ａ、１８ａを備える。ピストン１５と１５ａは互いに同径である。
【００２０】
ピストン１５と１５ａは互いに同軸になるようにそれぞれの後端が結合部材１９によって結合される。ステッピングモータＳＭ１はその出力軸が支持板１３の表面に突出するように、支持板１３の裏面に固定され、出力軸駆動プーリＰＬ１が設けられる。
また、支持板１３の表面には、対応する従動プーリＰＬ２が設けられ、駆動プーリＰＬ１と従動プーリＰＬ２との間にタイミングベルトＴＢがピストン１５、１５ａと平行に張設される。そして、タイミングベルトＴＢと結合部材１９とが接続部材ＣＭによって接続される。
【００２１】
そこで、ステッピングモータＳＭ１が回転すると、接続部材ＣＭがタイミングベルトＴＢによってピストン１５、１５ａの軸方向（矢印Ａ又はＢ方向）に直線的に移動する。つまり、駆動および従動プーリＰＬ１、ＰＬ２とタイミングベルトＴＢは、ステッピングモータＳＭ１の回転運動を矢印Ａ又はＢ方向の直線運動に変換してシリンジポンプＣＬ１とＣＬ２に同時に伝達する伝達機構を構成する。
【００２２】
そして、ピストン１５、１５ａが矢印Ａ方向に移動すると、シリンジポンプＣＬ１は吐出動作を、シリンジポンプＣＬ２は吸引動作を行う。一方、ピストン１５、１５ａが矢印Ｂ方向に移動すると、シリンジポンプＣＬ１、ＣＬ２はそれぞれ逆の動作を行う。
【００２３】
撹拌装置の構成
図４は図１に示す撹拌装置１２と試料液容器Ｃ１との詳細を示す拡大断面図である。同図に示すように、支持板２７の下面に試料容器Ｃ１が取り付けられ、上面に傾斜板２８が取り付けられている。
【００２４】
傾斜板２８は支持板２７に対して１０度の角度で傾斜している。傾斜支持板２８の円形開口２８ａにベアリング３１が設置され、ベアリング固定具３２によりベアリング３１の外輪が開口２８ａに同軸に固定される。
【００２５】
プーリ３３がベアリング３１に挿入され、ベアリング３１の内輪の上側に係止する。プーリ３３のベアリング３１から下方へ突出した部分の外周には外ネジが形成されている。  その外ネジにナット３４が螺合して締付けられ、ナット３４の上端がベアリング３１の内輪の下側に係止する。これによってプーリ３３がベアリング３１を介して傾斜板２８に回転可能に固定される。
【００２６】
ナット３４の下端には試料液容器Ｃ１の中へ延びる細長い帯状の一対の撹拌羽根３５ａ、３５ｂがビス３９ａ、３９ｂによりねじ止めされる。細長い棒状の超音波振動子３０がプーリ３３の中心貫通孔３３ａとナット３４の中心貫通孔３４ａを貫通して先端が撹拌羽根３５ａ、３５ｂの先端に達するように挿入され、ブラケット２９を介して傾斜板２８に固定される。
【００２７】
ここで、超音波振動子３０はプーリ３３、ナット３４に対して同芯であり、超音波振動子３０の外壁は、貫通孔３３ａ、３４ａの内壁および撹拌羽根３５ａ、３５ｂに対して所定のクリアランスを有し、それらと接触することはない。
【００２８】
また、傾斜板２８の上面にはブラケット３６を介して撹拌モータ２６が固定され、撹拌モータ２６の出力軸にはプーリ３７が設置される。そして、プーリ３３と３７はベルト３８で接続される。
なお、超音波振動子３０と撹拌羽根３５ａ、３５ｂは、傾斜板２８の傾斜角に対応して試料液容器Ｃ１の軸に対して１０度だけ傾斜した状態で試料容器Ｃ１の中へ挿入されている。
【００２９】
図５は撹拌羽根３５ａ、３５ｂの先端から見た平面図である。同図に示すように、一対の撹拌羽根３５ａ、３５ｂは、ナット３４の中心貫通孔３４ａの接線に沿って貫通孔３４ａの中心を通る中心線を境としてその両側に点対称で配置され、効果的な撹拌作用が得られるようになっている。
【００３０】
そこで、粒子を含む試料液が試料容器Ｃ１に注入され、撹拌装置１２が駆動して、超音波振動子３０と撹拌モータ２６とが作動すると、撹拌羽根３５ａ、３５ｂが超音波振動子３０の周りを回転し、超音波振動子３０から出力される超音波振動により試料液中の凝集粒子が個々に分散されると共に、分散した粒子が撹拌羽根３５ａ、３５ｂの回転により試料液中で撹拌され懸濁する。
【００３１】
制御系
図３は、図１に示す試料分析装置に係る制御系のブロック図である。パーソナルコンピュータ２０は、ビデオカメラＶＣからの画像信号をうけて画像処理を行い粒子の画像データを生成する画像処理部２１と、粒子の画像データに基づいて粒子の形態や色調から粒子の認識と計数を行い粒子を系統的に分析する分析部２２と、駆動回路部２４を制御する制御部２３を備える。分析部２２における分析結果は、出力部（例えばＣＲＴ）２５から出力される。
【００３２】
制御部２３によって制御される駆動回路部２４は、バルブＳＶ１〜ＳＶ７と、ステッピングモータＳＭ１、ＳＭ２と、撹拌モータ２６と、超音波振動子３０を振動させる超音波発振器４０と、光源ＬＳとを、それぞれ駆動するドライバー回路を備える。
【００３３】
分析動作
このような構成における試料分析装置の分析動作について説明する。
図１において、シリンジポンプＣＬ１をピストン１５がシリンダ１４から引き出された状態（吐出動作可能状態）に、シリンジポンプＣＬ２をピストン１５ａがシリンダ１４ａ内へ押し込まれた状態（吸引動作可能状態）にそれぞれ設定する。また、シリンジポンプＣＬ３も吸引動作可能状態に設定する。
【００３４】
次に、バルブＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４、ＳＶ６を開く。
シース液容器Ｃ２にはあらかじめ陽圧が印加されているので、シース液は容器Ｃ２からバルブＳＶ６、シリンジポンプＣＬ１、バルブＳＶ４、シースフローセルＦＣ、バルブＳＶ２、ＳＶ３を通って排出液容器Ｃ３へ排出される。
そして、バルブＳＶ２、ＳＶ３、ＳＶ４、ＳＶ６を閉じる。
それによって、シース液がシリンジポンプＣＬ１に充填される。
【００３５】
次に、バルブＳＶ３、ＳＶ５、ＳＶ７を開く。
シース液は容器Ｃ２からバルブＳＶ７、シリンジポンプＣＬ３、シリンジポンプＣＬ２、バルブＳＶ５、バルブＳＶ３を通って排出容器Ｃ３へ排出される。
そして、バルブＳＶ３、ＳＶ５、ＳＶ７を閉じる。
それによって、シース液がシリンジポンプＣＬ２、ＣＬ３に充填される。
【００３６】
次に、撹拌装置１２を駆動させて試料容器Ｃ１内の試料を撹拌する。そして、バルブＳＶ２、ＳＶ４、ＳＶ５を開き、ステッピングモータＳＭ１、ＳＭ２を駆動してシリンジポンプＣＬ１に流量吐出動作を、シリンジポンプＣＬ２に流量Ｑの吸引動作をシリンジポンプＣＬ３に流量Ｑｓの吸引動作を行わせる。
【００３７】
それによって、シースフローセルＦＣにシリンジポンプＣＬ１から流量Ｑのシース液が流入すると共に試料容器Ｃ１から流量Ｑｓの試料液が流入する。試料液は、シースフローセルＦＣにおいてシース液に包まれ細い試料液流に変換された後、シース液と混合された流量（Ｑ＋Ｑｓ）の混合液となってシースフローセルＦＣから排出される。
排出された混合液の内、流量Ｑの混合液はシリンジポンプＣＬ２によって吸引され、流量Ｑｓの混合液はシリンジポンプＣＬ３によって吸引される。
【００３８】
この時、シースフローセルＦＣに形成される試料液流に光源ＬＳから光を照射し、試料液に含まれる粒子をビデオカメラＶＣにより撮像する。
そこで、図３に示すパーソナルコンピュータ２０はビデオカメラＶＣから撮像信号を受けて画像処理を行い、得られた粒子画像に基づいて粒子の種類と数を認識して統計的な分析を行い、分析結果を出力部２５に出力する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の試料分析装置に係る流体系と光学系を示す構成説明図である。
【図２】この発明の試料分析装置の要部構成説明図である。
【図３】この発明の試料分析装置に係る制御系を示すブロック図である。
【図４】この発明の試料分析装置における要部構成説明図である。
【図５】この発明の試料分析装置における要部構成説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
ＦＣ    シースフローセル
Ｃ１    試料容器
Ｃ２    シース液容器
Ｃ３    排出液容器
ＳＶ１    電磁バルブ
ＳＶ２    電磁バルブ
ＳＶ３    電磁バルブ
ＳＶ４    電磁バルブ
ＳＶ５    電磁バルブ
ＳＶ６    電磁バルブ
ＳＶ７    電磁バルブ
ＣＬ１    シリンジポンプ
ＣＬ２    シリンジポンプ
ＣＬ３    シリンジポンプ
ＳＭ１    ステッピングモータ
ＳＭ２    ステッピングモータ
ＬＳ    光源
ＯＬ    対物レンズ
ＶＣ    ビデオカメラ
ＴＢ    タイミングベルト
ＰＬ１    駆動プーリ
ＰＬ２    従動プーリ
ＣＭ  接続部材
１    シース液受給口
２    試料液受給口
３    排出口
４    吸引・吐出口
４ａ    吸引・吐出口
５    吸引・吐出口
５ａ    吸引・吐出口
６    吸引・吐出口
７    吸引・吐出口
８    第１駆動源
９    第２駆動源
１０    伝達機構
１１    伝達機構
１２    攪拌装置
１３    支持板
１４    シリンダ
１４ａ    シリンダ
１５    ピストン
１５ａ    ピストン
１６    パッキン
１６ａ    パッキン
１７    ニップル
１７ａ    ニップル
１８    ニップル
１８ａ    ニップル
１９    結合部材
２０    パーソナルコンピュータ
２１    画像処理部
２２    分析部
２３    制御部
２４    駆動回路部
２５    出力部
２６    撹拌モータ
２７    支持板
２８    傾斜板
２８ａ    円形開口
２９    ブラケット
３０    起音波振動子
３１    ベアリング
３２    ベアリング固定具
３３    プーリ
３３ａ  中心貫通孔
３４    ナット
３４ａ    中心貫通孔
３５ａ    撹拌羽根
３５ｂ    撹拌羽根
３６    ブラケット
３７    プーリ
３８    ベルト
３９ａ    ビス
３９ｂ    ビス
４０    超音波発振器
【図１】
2005127789.tif 000003
【図２】
2005127789.tif 000004
【図３】
2005127789.tif 000005
【図４】
2005127789.tif 000006
【図５】
2005127789.tif 000007