(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより回転駆動される回転軸と、
回転軸に対して傾斜して固定された傾斜軸と、
傾斜軸まわりに相対回転可能に軸受け部を介して傾斜軸に支持された環状体と、
複数の破砕容器を環状体の周方向に配置して保持させる保持部材と、
傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束する回転拘束手段とを備え、
回転拘束手段は、
回転軸と傾斜軸との交差位置において傾斜軸に直交する第１軸に関して回動可能に、環状体の外縁に一端が取り付けられた一対の第１部材と、
第１軸と平行な第２軸を軸心とする部材であって、第２軸に関して回動可能に、その両端が一対の第１部材のそれぞれの他端と連結された第２部材と、
第２部材の長手方向における中央部分に相対回動可能に一端が連結された第３部材と、
第３部材の他端に連結された球面部と、球面部を回動可能に支持するとともに装置基台に固定された球面支持部とを有する球面軸受け部と、により構成されるリンク機構であって、
回転拘束手段は、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束しながら、環状体の揺動を一対の第１部材、第２部材、第３部材、および球面軸受け部にて吸収する、破砕装置。
【請求項２】
モータにより回転駆動される回転軸と、
回転軸に対して傾斜して固定された傾斜軸と、
傾斜軸まわりに相対回転可能に軸受け部を介して傾斜軸に支持された環状体と、
複数の破砕容器を環状体の周方向に配置して保持させる保持部材と、
傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束する回転拘束手段とを備え、
回転拘束手段は、
回転軸と傾斜軸との交差位置において傾斜軸に直交する第１軸に関して回動可能に、環状体の外縁に一端が取り付けられた一対の第１部材と、
第１軸と平行な第２軸を軸心とする部材であって、第２軸に関して回動可能に、その両端が一対の第１部材のそれぞれの他端と連結された第２部材と、
第２部材の長手方向における中央部分に一端が連結された第３部材と、
第３部材を回動可能に支持するとともに装置基台に固定された支持部材と、
第１部材、第２部材、第３部材、および支持部材のいずれかの１つの部材と他の１つの部材との間に介在して両部材を連結させる弾性部材と、により構成されるリンク機構であって、
回転拘束手段は、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束しながら、環状体の揺動を一対の第１部材、第２部材、第３部材、支持部材、および弾性部材にて吸収する、破砕装置。
【請求項３】
回転軸は鉛直方向に配置され、回転拘束手段のリンク機構における第２部材の中央部分は、回転軸と傾斜軸との交差位置よりも低い位置に配置される、請求項１または２に記載の破砕装置。
【請求項４】
回転拘束手段のリンク機構において、第１部材、第２部材、第３部材、および球面軸受け部のいずれかの１つの部材が他の１つの部材と弾性部材を介して連結される、請求項１または３に記載の破砕装置。
【請求項５】
モータにより回転駆動される回転軸と、
回転軸に対して傾斜して固定された傾斜軸と、
傾斜軸まわりに相対回転可能に軸受け部を介して傾斜軸に支持された環状体と、
複数の破砕容器を環状体の周方向に配置して保持させる保持部材と、
傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束する回転拘束手段とを備え、
回転拘束手段は、
回転軸と傾斜軸との交差位置において傾斜軸に直交する第１軸に関して回動可能に、環状体の外縁に一端が取り付けられた一対の第１部材と、
第１軸と平行な第２軸を軸心とする部材であって、第２軸に関して回動可能に、両端が一対の第１部材のそれぞれの他端と連結された第２部材と、
傾斜軸および第１軸と直交する軸に関して第２部材が回動可能に、一端が第２部材の中央部分に連結され、他端が装置基台に支持された第３部材と、により構成されるリンク機構であって、
第２部材の中央部分が、回転軸と傾斜軸との交差位置と同じ高さ位置に配置され、
回転拘束手段は、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束しながら、環状体の揺動を一対の第１部材、第２部材、および第３部材にて吸収する、破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物、植物の組織や種子類、動物の組織、有機材料、無機材料などを分析するために破砕する破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の破砕装置では、微生物や植物の組織などの対象物を破砕用媒体（例えば、微小ビーズ）とともに破砕容器内に収容して、破砕容器に対して複数の方向の往復運動を与えることにより、破砕容器内において破砕用媒体を対象物に衝突させて、対象物を破砕する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来の破砕装置の構成について、図８を用いて説明する。
【０００４】
図８に示すように、従来の破砕装置は、鉛直方向に配置された回転軸１０８にその軸心に対し軸心が傾斜した傾斜軸体１１１に固定し、傾斜軸体１１１に相対回転自在に軸受けを介して支持された環状体１１５に環状保持体１２０を取り付け、環状保持体１２０の円周方向に対象物と破砕用媒体とを収容した複数の破砕容器１３０を保持させている。また、環状体１１５は、磁石１１６と対極磁石１１８との間の磁力により、その回転が拘束されている。
【０００５】
この状態にて回転軸１０８を回転させると、傾斜軸体１１１が回転軸１０８まわりに回転されるが、傾斜軸体１１１まわりの環状体１１５の回転は磁力により拘束されているため、環状体１１５の周縁部分が周期的に鉛直方向に揺動する。これにより、環状保持体１２０に保持されているそれぞれの破砕容器１３０が複数の方向に往復振動されて、その結果、破砕容器１３０内の対象物が破砕用媒体により効率的に破砕される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−８７７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の破砕装置では、傾斜軸体１１１まわりの環状体１１５の回転を拘束する手段として、環状体１１５に固定された磁石１１６と、装置基台側に固定された対極磁石１１８との間に生じる磁力が用いられている。このように磁力を用いることにより、環状体１１５に対して非接触にて回転を拘束することができる。
【０００８】
しかしながら、環状体１１５の回転については磁力により拘束されるものの、環状体１１５の周縁部分の鉛直方向の揺動は磁力に抗して行われることになる。そのため、環状体１１５の回転を拘束する手段として磁力を用いるような構成では、回転軸１０８を回転駆動させるモータに対して常に負荷がかかり、モータの耐久性やエネルギ効率の観点からも好ましくない。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、モータへの負荷を低減できる回転拘束手段を備えた破砕装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１１】
本発明の第１態様によれば、モータにより回転駆動される回転軸と、回転軸に対して傾斜して固定された傾斜軸と、傾斜軸まわりに相対回転可能に軸受け部を介して傾斜軸に支持された環状体と、複数の破砕容器を環状体の周方向に配置して保持させる保持部材と、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束する回転拘束手段とを備え、回転拘束手段は、回転軸と傾斜軸との交差位置において傾斜軸に直交する第１軸に関して回動可能に、環状体の外縁に一端が取り付けられた一対の第１部材と、第１軸と平行な第２軸を軸心とする部材であって、第２軸に関して回動可能に、その両端が一対の第１部材のそれぞれの他端と連結された第２部材と、第２部材の長手方向における中央部分に相対回動可能に一端が連結された第３部材と、第３部材の他端に連結された球面部と、球面部を回動可能に支持するとともに装置基台に固定された球面支持部とを有する球面軸受け部と、により構成されるリンク機構であって、回転拘束手段は、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束しながら、環状体の揺動を一対の第１部材、第２部材、第３部材、および球面軸受け部にて吸収する、破砕装置を提供する。
【００１２】
本発明の第２態様によれば、モータにより回転駆動される回転軸と、回転軸に対して傾斜して固定された傾斜軸と、傾斜軸まわりに相対回転可能に軸受け部を介して傾斜軸に支持された環状体と、複数の破砕容器を環状体の周方向に配置して保持させる保持部材と、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束する回転拘束手段とを備え、回転拘束手段は、回転軸と傾斜軸との交差位置において傾斜軸に直交する第１軸に関して回動可能に、環状体の外縁に一端が取り付けられた一対の第１部材と、第１軸と平行な第２軸を軸心とする部材であって、第２軸に関して回動可能に、その両端が一対の第１部材のそれぞれの他端と連結された第２部材と、第２部材の長手方向における中央部分に一端が連結された第３部材と、第３部材を回動可能に支持するとともに装置基台に固定された支持部材と、第１部材、第２部材、第３部材、および支持部材のいずれかの１つの部材と他の１つの部材との間に介在して両部材を連結させる弾性部材と、により構成されるリンク機構であって、回転拘束手段は、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束しながら、環状体の揺動を一対の第１部材、第２部材、第３部材、支持部材、および弾性部材にて吸収する、破砕装置を提供する。
【００１３】
本発明の第３態様によれば、回転軸は鉛直方向に配置され、回転拘束手段のリンク機構における第２部材の中央部分は、回転軸と傾斜軸との交差位置よりも低い位置に配置される、第１態様または第２態様に記載の破砕装置を提供する。
【００１４】
本発明の第４態様によれば、回転拘束手段のリンク機構において、第１部材、第２部材、第３部材、および球面軸受け部のいずれかの１つの部材が他の１つの部材と弾性部材を介して連結される、第１態様または第３態様に記載の破砕装置を提供する。
【００１５】
本発明の第５態様によれば、モータにより回転駆動される回転軸と、回転軸に対して傾斜して固定された傾斜軸と、傾斜軸まわりに相対回転可能に軸受け部を介して傾斜軸に支持された環状体と、複数の破砕容器を環状体の周方向に配置して保持させる保持部材と、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束する回転拘束手段とを備え、回転拘束手段は、回転軸と傾斜軸との交差位置において傾斜軸に直交する第１軸に関して回動可能に、環状体の外縁に一端が取り付けられた一対の第１部材と、第１軸と平行な第２軸を軸心とする部材であって、第２軸に関して回動可能に、両端が一対の第１部材のそれぞれの他端と連結された第２部材と、傾斜軸および第１軸と直交する軸に関して第２部材が回動可能に、一端が第２部材の中央部分に連結され、他端が装置基台に支持された第３部材と、により構成されるリンク機構であって、第２部材の中央部分が、回転軸と傾斜軸との交差位置と同じ高さ位置に配置され、回転拘束手段は、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束しながら、環状体の揺動を一対の第１部材、第２部材、および第３部材にて吸収する、破砕装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転拘束手段により、傾斜軸まわりの環状体の回転を拘束しながら、環状体の揺動を一対の第１部材、第２部材、および第３部材、あるいはさらに球面軸受け部にて吸収することができる。すなわち、リンク機構における各部材間の連結部分における回動を用いて、環状体の回転拘束および揺動に伴う各部材の動作を吸収することができる。よって、回転軸を駆動するモータへの負荷を低減させながら、環状体の回転を拘束することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一の実施の形態にかかる細胞破砕装置の側面図
【図２】実施の形態の細胞破砕装置の側面図
【図３】実施の形態の細胞破砕装置の平面図
【図４】図２の細胞破砕装置におけるＡ−Ａ線断面図
【図５】図１の破砕部の拡大側面図
【図６】リンク機構をモデル化した模式図
【図７Ａ】リンク機構の動作説明図
【図７Ｂ】リンク機構の動作説明図
【図７Ｃ】リンク機構の動作説明図
【図７Ｄ】リンク機構の動作説明図
【図８】従来の細胞破砕装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態）
（細胞破砕装置の全体構成）
本発明の一の実施の形態にかかる破砕装置の一例として、細胞破砕装置１の全体構成を図１から図３に示す。図１から図３において、鉛直方向をＺ方向、水平面内において互いに直交する２つ方向をＸ方向およびＹ方向とする。図１は細胞破砕装置１をＹ方向から見た側面図（一部断面図）であり、図２はＸ方向から見た側面図（一部断面図）であり、図３はＺ方向から見た平面図である。なお、図１の細胞破砕装置１と、図２の細胞破砕装置１とは、後述する破砕部の回転位置が異なる状態にあり、また、装置構成を理解し易いように後述するホルダの位置などを調整して示している。
【００２０】
図１から図３に示すように、本実施の形態の細胞破砕装置１は、装置全体の外装部材２内に配置されたケーシング３と、ケーシング３内に配置された破砕部４と、ケーシング３の外部下方に配置され、回転駆動力を付与可能に破砕部４と連結された駆動部５と、外装部材２の前面に配置され、破砕部４および駆動部５の動作を制御するとともに作業者による操作が行われる制御部６とを備えている。
【００２１】
駆動部５は、その駆動軸７ａがＺ方向（鉛直方向）上向きに配置されたモータ７と、モータ７の駆動軸７ａと破砕部４の回転軸１０とを連結して、駆動軸７ａの回転駆動を回転軸１０に伝達するカップリング８と、モータ７およびカップリング８など駆動部５のそれぞれの構成部をケーシング３に支持させる支持部材９とを備えている。
【００２２】
破砕部４は、駆動部５のモータ７の駆動軸７ａとカップリング８を介して連結されてＺ方向に配置された回転軸１０と、回転軸１０に対して傾斜して固定された傾斜軸１１と、傾斜軸１１まわりに相対回転可能に軸受け部１２を介して傾斜軸１１に支持された環状体１３とを備えている。傾斜軸１１の軸心Ｌ１１は、Ｚ方向に配置された回転軸１０の軸心Ｌ１０に対して、角度θだけ傾斜して配置されている。環状体１３は、平坦面である上面が傾斜軸１１の軸心Ｌ１１に対して直交するように傾斜軸１１に軸受け部１２を介して外嵌めされているため、環状体１３の上面は、水平面に対して角度θだけ傾斜して配置される。なお、回転軸１０は、ケーシング３に固定された支持ブロック１４に軸受け部１５を介して回転可能に支持されている。
【００２３】
環状体１３は例えば円環形状（リング形状）を有しており、環状体１３の円周状外縁部分には、周方向に複数の破砕容器１６を保持する環状の保持部材１７が脱着可能に取り付けられている。破砕容器１６は、例えば、細長い円筒形状の容器であり、蓋部材を螺合させることでその内部がシール部材を介して密閉可能とされている。保持部材１７の外縁には、それぞれの破砕容器１６をその内部に収容して支持する複数のホルダ１８が取り付けられている。なお、ホルダ１８内に破砕容器１６が収容された状態では、破砕容器１６の長手方向が傾斜軸１１の軸心Ｌ１１と平行に配置される。すなわち、破砕容器１６は、その長手方向がＺ方向に対して角度θだけ傾斜した状態にて、ホルダ１８を介して保持部材１７に取り付けられる。なお、このような傾斜角度θは、例えば、数度〜十数度程度の範囲の角度に設定される。
【００２４】
図３に示すように、本実施の形態の細胞破砕装置１では、保持部材１７の円周方向に均等な間隔にて３個のホルダ１８が配置されており、３個の破砕容器１６を収容することが可能となっている。なお、破砕容器１６の収容数量は、装置仕様などに応じて適切な個数に設定され、またその大きさ（容量）についても破砕する対象物の材質や仕様に応じて、例えば、数ｍｌ〜数十ｍｌ程度の容積のものが用いられる。破砕容器１６内には、破砕する対象物と破砕用媒体とが収容されるが、破砕する対象物のみが収容されるような場合であっても良い。なお、本実施の形態では、保持部材１７とホルダ１８とがそれぞれ別の部材として構成されている場合を例として説明するが、保持部材とホルダとの形態は、その他様々な構成を採り得る。例えば、保持部材１７とホルダ１８とを一体に構成しても良い。また、ホルダ１８内に複数の破砕容器を収容させるような構成を採用しても良い。
【００２５】
破砕部４は、回転軸１０が軸心Ｌ１０まわりに回転駆動され、それに伴って傾斜軸１１も回転軸１０の軸心Ｌ１０まわりに回転駆動される。このように傾斜軸１１が回転駆動されるような場合であっても、軸受け部１２を介して傾斜軸１１に対して相対回転可能に支持されている環状体１４が傾斜軸１１まわりに回転しないように、環状体１３の回転を拘束する回転拘束手段が、破砕部４には備えられている。本実施の形態の細胞破砕装置１では、この回転拘束手段はリンク機構により実現されており、詳細については後述する。
【００２６】
ケーシング３の中央底部には、モータ７の駆動軸７ａと破砕部４の回転軸１０とを連結するためなどに必要な開口部３ａが設けられているが、この開口部３ａは必要最小限度として、開口部３ａの隙間がゴム部材などを用いて遮蔽されることが好ましい。また、ケーシング３の底部には、ケーシング３の内部を洗浄する際に洗浄水を装置外部に排出する排水管１９が設けられている。
【００２７】
また、破砕部４のそれぞれのホルダ１８には、ホルダ１８内に収容された破砕容器１６を冷却するための冷却水（あるいは冷却液）を循環させる冷却配管２０が接続されており、この冷却配管２０は装置外部の冷却水供給源あるいは循環装置などの接続可能とされている。冷却配管２０の途中にはバルブ２３が設けられており、このバルブ２３を操作することにより、冷却水の循環／循環停止などの操作を行うことができる。なお、冷却配管２０において、ホルダ１８との接箇所の近傍部分は、ホルダ１８の動作を阻害しないようにフレキシブル配管が採用されている。
【００２８】
制御部６には、破砕部４および駆動部５の動作を制御するための各種制御基板２１と、作業者による装置の操作を行うための操作パネル２２とが備えられている。
【００２９】
このような構成の細胞破砕装置１において、モータ７の駆動軸７ａより回転軸１０に対して回転駆動力が伝達されると、回転軸１０の軸心Ｌ１０に対して傾斜して配置された傾斜軸１１が、回転軸１０の軸心Ｌ１０まわりに回転駆動される。傾斜軸１１が回転駆動されると、回転軸１０の軸心Ｌ１０と傾斜軸１１の軸心Ｌ１１との交差位置Ｐを中心として、傾斜軸１１の上方側および下方側の部分が、回転軸１０の軸心Ｌ１０まわりに旋回運動を行う。
【００３０】
一方、傾斜軸１１まわりに相対回転可能に軸受け部１２を介して傾斜軸１１に支持されている環状体１３は、回転拘束手段によりその回転が拘束されている。そのため、傾斜軸１１が回転軸１０の軸心Ｌ１０まわりに旋回（回転）されると、傾斜軸１１の旋回運動に合わせて、環状体１３の外周縁部が周期的に上下方向に揺動される。これにより、それぞれのホルダ１８内に収容されている破砕容器１６が上下方向に揺動されて揺れ運動を行う。その結果、破砕容器１６内の対象物が破砕用媒体と衝突する動きが繰り返されて、対象物が破砕される。特に、このような揺れ運動では、直線一方向のみではない往復運動（複数方向への往復運動とも言える。）が繰り返されるため、効率的な破砕が可能となる。なお、モータ７の回転数としては、例えば、０回転／分より大きな回転数であって、５０００回転／分以下の範囲にて、破砕対象物の仕様などに応じて設定される。
【００３１】
（リンク機構の構造）
ここで、破砕部４の構成として、特に回転拘束手段であるリンク機構の構成について詳細に説明する。説明にあたって、図２の細胞破砕装置１におけるＡ−Ａ線断面図を図４に示し、図１の破砕部４の拡大側面図（一部断面図）を図５に示す。
【００３２】
図４および図５に示すように、回転拘束手段であるリンク機構３０は、環状体１３の外転にそれぞれの一端３１ａが取り付けられた一対の第１リンク部材（第１部材）３１と、その両端３２ａが一対の第１リンク部材３１のそれぞれの他端３１ｂと連結された第２リンク部材（第２部材）３２と、第２リンク部材３２を可動可能に、長手方向における中央部分にて第２リンク部材３２にその一端３３ａが連結された第３リンク部材（第３部材）３３と、第３リンク部材３３の他端３３ｂと連結されるとともに、装置基台（例えば、支持ブロック１４）に固定された球面軸受け部３４とを備えて構成される。なお、一対の第１リンク部材３１および第２リンク部材３２は、共に棒状部材として構成される。
【００３３】
一対の第１リンク部材３１は、回転軸１０の軸心Ｌ１０と傾斜軸１１の軸心Ｌ１１との交差位置Ｐを通過しかつ傾斜軸１１の軸心Ｌ１１（あるいは回転軸１０の軸心Ｌ１０）に直交する第１軸Ｌ１に関して回動可能に、第１軸Ｌ１が通過する環状体１３の外縁部分に、それぞれの一端３１ａが取り付けられている。
【００３４】
第２リンク部材３２は、第２軸Ｌ２を軸心とするリンク部材であり、第２リンク部材３２の両端３２ａは、一対の第２リンク部材３１のそれぞれの他端３１ｂと、第２軸Ｌ２まわりに相対回転可能に連結されている。
【００３５】
第３リンク部材３３は、回転軸１０の軸心Ｌ１０と平行（すなわち同じ方向）に配置された第３軸Ｌ３に関して相対回転可能に、第２リンク部材３２の中央部分にて、その一端３３ａが連結されている。
【００３６】
球面軸受け部３４は、球面部３４ａと、球面部３４ａを回動可能に支持する環状の球面支持部３４ｂとにより構成されている。球面支持部３４ｂの環状の中心が、回転軸１０の軸心Ｌ１０と傾斜軸１１の軸心Ｌ１１との交差位置Ｐに向かって配置されるように、球面支持部３４ｂが支持ブロック１４に固定されている。第３リンク部材３３の他端３３ｂは球面部３４ａに連結されており、球面部３４ａとの連結位置を基準として、第３リンク部材３３の一端３３ａが可動可能とされている。
【００３７】
また、第２リンク部材３２と球面軸受け部３４との間には、弾性部材３５が介在されており、回転拘束に伴う慣性力をこの弾性部材３５にて吸収する。弾性部材３５としては、樹脂材料やバネ部材などを採用できる。また、第３リンク部材３３と球面軸受け部３４との間に、このような弾性部材を配置しても良い。
【００３８】
特に図５に示すように、本実施の形態では、第１リンク部材３１は水平方向に対して傾斜して配置されており、第１リンク部材３１の他端３１ｂ（第２リンク部材３２との連結側）は、一端３１ａ（環状体１３との連結側）よりも低い位置に位置されている。このように配置することにより、環状体１３の外周縁部などの揺動部分がリンク機構３０と干渉することを防止できる。
【００３９】
また、特に図４に示すように、一対の第１リンク部材３１の他端３１ｂ間の距離は、一端３１ａ間の距離よりも短くなるように、第１リンク部材３１は曲げられた構造を有している。このような構成を採用することにより、回転軸１０や傾斜軸１１の径の大きさなどに影響を受けることなく、第２リンク部材３２の長さを短くできる。よって、リンク機構３０全体を小型化することができ、リンク機構３０が他の構成部材と干渉することを防止できる。
【００４０】
（リンク機構の動き）
次に、このような構成のリンク機構３０を用いて、環状体１３の揺動をリンク機構３０における各部材の運動（動作）として吸収しながら、傾斜軸１１まわりの環状体１３の回転を拘束する、リンク機構３０の動きについて説明する。この説明にあたって、リンク機構３０の各部材をモデル化した模式構成図を図６に示し、リンク機構３０の具体的な動きをモデルにて示す説明図を図７Ａ〜図７Ｄに示す。
【００４１】
まず、図６のリンク機構３０のモデル化について説明する。図６に示す模式構成図では、リンク機構３０の各部材の動きが理解し易いように、各部材を線状の部材として示してモデル化している。
【００４２】
図６の図面中央では、図４にて示したリンク機構３０の平面図上にモデル化された各部材を重ねて配置して、モデル化した部材と実際の部材との関係が理解できるように示している。図面中央に対して右側および左側には、一対の第１リンク部材３１を側面から見た状態をそれぞれ示している。図面中央に対して下側には、第２リンク部材３２を側面（手前側）から見た状態を示している。なお、このモデル化では、一対の第１リンク部材３１の一端同士を連結する仮想的なリンク部材として、第０リンク部材３６を示している。この第０リンク部材３６は、第１軸Ｌ１をその軸心とするリンク部材であり、図面中央に対して下側に、第２リンク部材３２とともに第０リンク部材３６を側面から見た状態を示している。
【００４３】
図示実線にて示される各リンク部材の位置はある状態での位置を示しており、図示点線にて各リンク部材の動作範囲を示している。なお、このモデル化においては、一対の第１リンク部材３１は直線状のリンク部材として示しており、それに伴って第２リンク部材３２の長さも長く示されている。
【００４４】
図６に示すように、傾斜軸１１が回転方向Ｒに回転される場合には、リンク機構３０の一対の第１リンク部材３１より環状体１３に対して回り止め力Ｆが付与され、環状体１３の回転が拘束される。環状体１３では回転は拘束されているが、傾斜軸１１の回転に伴って、その外周縁部が周期的に上下方向に揺動される。具体的には、環状体１３の外周縁部における位置Ａが高位置、位置Ｃが低位置となった後、位置Ｂが高位置、位置Ｄが低位置となり、その後、位置Ｃが高位置、位置Ａが低位置となり、さらにその後、位置Ｄが高位置、位置Ｂが低位置となるというように、傾斜軸１１の回転に合わせて、環状体１３の外周縁部が回転周期に合わせて揺動されることになる。
【００４５】
この環状体１３の外周縁部の上下方向の揺動に合わせて、一対の第１リンク部材３１、第２リンク部材３２、第３リンク部材３３、および球面軸受け部３４が動作されることになる。このリンク機構３０における動作について、図７Ａ〜図７Ｄの説明図を用いて説明する。
【００４６】
まず、図７Ａに示す状態では、環状体１３の外周縁部が、位置Ａが高位置、位置Ｃが低位置となっている。この状態では、第０リンク部材３６、一対の第１リンク部材３１、および第２リンク部材３２は、平面視（図面中央）にて長方形状態となっている。また、第０リンク部材３６と第２リンク部材３２とは側面視（図面下側）にて互いに平行な状態にある。さらに、第３リンク部材３３は、平面視にて第２軸Ｌ２と直交して配置されている。なお、側面視（図面左右側）にて一対の第１リンク部材３１の他端３１ｂは、一端３１ａよりも下方に位置されている。
【００４７】
図７Ｂに示すように、傾斜軸１１が回転方向Ｒに回転されると、環状体１３の外周縁部における位置Ｂが高位置、位置Ｄが低位置となり、側面視（図示下面）にて第１軸Ｌ１を軸心とする第０リンク部材３６が、図示右側を高位置、左側を低位置として傾斜される。それに伴い、図示右側の第１リンク部材３１の一端３１ａが上昇し、図示左側の第１リンク部材３１の一端３１ａが下降する。それとともに、右側の第１リンク部材３１の他端３１ｂが上昇し、左側の第１リンク部材３１の他端３１ｂが下降する。この一対の第１リンク部材３１の動きに合わせて、第２リンク部材３２の右側端部３２ａが上昇し、左側端部３２ａが下降して、側面視（図示下側）にて第２リンク部材３２が傾斜した状態となる。
【００４８】
上述したように、リンク機構３０において、一対の第１リンク部材３１を傾斜させているため、第０リンク部材３６については、それ自身の中心でもある交差位置Ｐを基準として傾斜される（回動される）のに対して、第２リンク部材３２は、それ自身の中心を基準とするのではなく、側面視（図示下側）にて交差位置Ｐに相当する位置を基準として回動される。そのため、図７Ｂの図示下側に示すように、第２リンク部材３２の中心である第３リンク部材３３の一端３３ａとの連結位置は右方向に移動することになる。したがって、平面視（図示中央）にて第２リンク部材３２は図示右側にスライド移動するとともに、第３リンク部材３３の一端３３ａが図示右側に移動されて、第３リンク部材３３が傾斜された状態となる。この第３リンク部材３３の傾斜動作は、第２リンク部材３２と第３リンク部材３３との連結部分の回動動作と球面軸受け部３４における球面部３４ａの回動動作により吸収される。
【００４９】
次に図７Ｃに示すように、傾斜軸１１が回転方向Ｒにさらに回転されると、環状体１３の外周縁部における位置Ｃが高位置、位置Ａが低位置となり、側面視（図示下面）にて第０リンク部材３６が水平な状態とされる。それに伴い、図示右側の第１リンク部材３１の一端３１ａが下降し、図示左側の第１リンク部材３１の一端３１ａが上昇する。それとともに、右側の第１リンク部材３１の他端３１ｂが下降し、左側の第１リンク部材３１の他端３１ｂが上昇する。この一対の第１リンク部材３１の動きに合わせて、第２リンク部材３２の右側端部３２ａが下降し、左側端部３２ａが上昇して、側面視（図示下側）にて第２リンク部材３２が水平な状態となる。
【００５０】
図７Ｃの図示下側に示すように、第２リンク部材３２の中心である第３リンク部材３３の一端３３ａとの連結位置は左方向に移動される。これにより、平面視（図示中央）にて第２リンク部材３２は図示左側にスライド移動するとともに、第３リンク部材３３の一端３３ａが図示左側に移動されて、第３リンク部材３３が第２軸Ｌ２と直交した状態となる。この第３リンク部材３３の動作は、第２リンク部材３２と第３リンク部材３３との連結部分の回動動作と球面軸受け部３４における球面部３４ａの回動動作により吸収される。
【００５１】
次に、図７Ｄに示すように、傾斜軸１１が回転方向Ｒにさらに回転されると、環状体１３の外周縁部における位置Ｄが高位置、位置Ｂが低位置となり、側面視（図示下面）にて第１軸Ｌ１を軸心とする第０リンク部材３６が、図示左側を高位置、右側を低位置として傾斜される。それに伴い、図示右側の第１リンク部材３１の一端３１ａが下降し、図示左側の第１リンク部材３１の一端３１ａが上昇する。それとともに、右側の第１リンク部材３１の他端３１ｂが下降し、左側の第１リンク部材３１の他端３１ｂが上昇する。この一対の第１リンク部材３１の動きに合わせて、第２リンク部材３２の右側端部３２ａが下降し、左側端部３２ａが上昇して、側面視（図示下側）にて第２リンク部材３２が傾斜した状態となる。
【００５２】
図７Ｄの図示下側に示すように、第２リンク部材３２の中心である第３リンク部材３３の一端３３ａとの連結位置は左方向に移動することになる。したがって、平面視（図示中央）にて第２リンク部材３２は図示左側にスライド移動するとともに、第３リンク部材３３の一端３３ａが図示左側に移動されて、第３リンク部材３３が傾斜された状態となる。この第３リンク部材３３の傾斜動作は、第２リンク部材３２と第３リンク部材３３との連結部分の回動動作と球面軸受け部３４における球面部３４ａの回動動作により吸収される。
【００５３】
その後、傾斜軸１１が回転方向Ｒにさらに回転されると、リンク機構３０は再び図７Ａに示す状態となる。リンク機構３０において、図７Ａ〜図７Ｄに示す状態が繰り返されることにより、環状体１１の回転を確実に拘束しながら、環状体１１の外周縁部の揺動を吸収することができる。
【００５４】
本実施の形態の回転拘束手段によれば、回転軸１０の軸心Ｌ１０まわりに回転（旋回）する傾斜軸１１の動作に伴って、傾斜軸１１まわりに回転しようとする環状体１３の回転動作と、傾斜軸１１の回転（旋回）動作により環状体１３の外周縁部が揺動しようとする揺動動作との２つの動作に対して、リンク機構３０を用いて、回転動作を確実に拘束しながら、揺動動作を確実に吸収することができる。特に、揺動動作の吸収は、リンク機構３０の複数のリンク部材の回動動作により行われる。したがって、回転拘束手段によりモータ７へ与える負荷を大幅に低減することができる。特に、このような細胞破砕装置１では、高回転にてモータ７を駆動して、対象物に対して高い周波数の振動を与えて破砕が行われる。そのため、回転拘束に伴うモータ７への負荷を低減することは、モータ７の寿命や装置のメンテナンスの観点からも効果的である。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、上述の実施の形態では、一対の第１リンク部材３１が傾斜した構成を例として説明したが、傾斜させずに水平方向に配置された構成としても良い。傾斜軸１１の傾斜角度θの大きさや環状体１３の大きさなどを考慮して、リンク機構３０と環状体１３との干渉を防止できるように、一対の第１リンク部材の配置角度を設定することが好ましい。
【００５６】
一方、細胞破砕装置１において、ホルダ１８に収容された状態の破砕容器１６の中心高さ位置が、回転軸１０の軸心Ｌ１０と傾斜軸１１の軸心Ｌ１１との交差位置Ｐの高さ位置に近づくと破砕容器１６での上下方向の変位量（振幅）が大きくなり、交差位置Ｐの高さ位置より離れると水平方向の変位量が大きくなる。対象物の破砕効果は、破砕容器１６での上下方向の動きにより大きく影響される。本実施の形態では、破砕容器１６の中心高さ位置を交差位置Ｐの高さ位置に近づけるように環状体１３、保持部材１７およびホルダ１８の配置関係を構成するとともに、リンク機構３０において、それぞれのリンク部材が環状体１３などに干渉しないように、一対の第１リンク部材３１を傾斜させて配置している。このような配置構成を採用することにより、細胞破砕装置１において、対象物の破砕効果を高めることができる。
【００５７】
なお、一対の第１リンク部材を水平方向に配置させた構成（すなわち、第２リンク部材の中央部分が、回転軸１０の軸心Ｌ１０と傾斜軸１１の軸心Ｌ１１との交差位置Ｐと同じ高さ位置に配置された構成）では、第２リンク部材の左右方向へのスライド移動は生じず、第２リンク部材の中央部分と第３リンク部材の一端との連結位置が移動しないことになる。そのため、第２リンク部材３２、第３リンク部材３３および球面軸受け部３４の連結構成を簡素化でき、例えば、球面軸受け部３４を用いずに、１つの軸まわりの回動を吸収できるような連結構成を採用することができる。より具体的には、傾斜軸１１の軸心Ｌ１１および第１軸Ｌ１に直交する軸に関して、第２リンク部材が回動可能に、第３リンク部材の一端を第２部材の中央部分に連結し、第３部材の他端を装置基台（支持ブロック１４等）に直接的または間接的に支持させて、上記直交する軸に関する第２リンク部材の回動を吸収するような構成を採用できる。なお、第２リンク部材と第３リンク部材とが相対的に回動可能な構成としても良く、あるいは、第２リンク部材の回動に合わせて第３リンク部材が回動され、回転軸受けなどを用いて第３リンク部材を回動可能に支持するような構成としても良い。このような構成では、リンク機構全体の動きを簡単なものにすることができるという利点がある。
【００５８】
また、上述の説明では、環状体１３が円環形状である場合を例としたが、環状体として、多角形状の形状を採用しても良い。
【００５９】
また、細胞破砕装置１において、共振防止部材を介して、破砕部４全体を外装部材２またはケーシング３に支持させるようにしても良い。このような共振防止部材としては、例えばシリコン部材を採用することが効果的である。
【００６０】
また、上述の説明では、第２リンク部材３２と球面軸受け部３４との間に配置された弾性部材３５により、回転拘束に伴う慣性力を吸収するような構成について説明したが、慣性力を吸収する構成についてはその他様々な構成を採用できる。例えば、第２リンク部材３２と第３リンク部材３３との連結位置を、第２軸Ｌ２に沿ってスライド移動可能とし、この連結位置と第２リンク部材３２の両端３２ａとの間にバネなどの弾性部材を配置して、慣性力による連結位置のスライド移動をそれぞれのバネにより吸収させるようにしても良い。このような慣性力を吸収する構成は、リンク部材の可動部分に弾性部材を配置するような構成であれば良く、第１リンク部材３１、第２リンク部材３２、第３リンク部材３３、および球面軸受け部３４のいずれかの１つの部材が他の１つの部材と弾性部材を介して連結されるような構成を採用できる。
【００６１】
また、上述の実施の形態では、破砕装置の一例として細胞破砕装置１を用いて説明しているが、本発明の回転拘束手段を有する破砕装置はこのような場合のみに限定されない。破砕対象物として、微生物、植物の組織や種子類、動物の組織などの他に、有機材料、無機材料などを破砕する破砕装置に対しても適用できる。
【００６２】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  細胞破砕装置
２  外装部材
３  ケーシング
３ａ  開口部
４  破砕部
５  駆動部
６  制御部
７  モータ
７ａ  駆動軸
８  カップリング
９  支持部材
１０  回転軸
Ｌ１０  軸心
１１  傾斜軸
Ｌ１１  軸心
１２  軸受け部
１３  環状体
１４  支持ブロック
１５  軸受け部
１６  破砕容器
１７  保持部材
１８  ホルダ
１９  排水管
２０  冷却配管
２１  制御基板
２２  操作パネル
２３  バルブ
３０  リンク機構
３１  第１リンク部材
３１ａ  一端
３１ｂ  他端
３２  第２リンク部材
３２ａ  両端
３３  第３リンク部材
３３ａ  一端
３３ｂ  他端
３４  球面軸受け部
３４ａ  球面部
３４ｂ  球面支持部
３５  弾性部材
３６  第０リンク部材
Ｐ  交差位置
Ｌ１〜Ｌ３  第１軸〜第３軸
Ｒ  回転方向
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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