(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部が揺動可能な一対の軸受にそれぞれ保持された可撓性を有する撓み軸と、該撓み軸の中央部に設けられた反応容器保持部材と、前記軸受を貫通して延出した前記撓み軸の延出部に旋回運動を与える駆動部とを備えていることを特徴とする振盪装置。
【請求項２】
前記反応容器保持部材は、前記反応容器の胴部を保持する容器保持部を備えるとともに、前記一対の軸受の少なくともいずれか一方の軸受を支持する軸受支持部材及び前記反応容器保持部材は、該反応容器保持部材に保持された反応容器に接続される配管を保持する配管保持部を備えていることを特徴とする請求項１記載の振盪装置。
【請求項３】
前記撓み軸、前記反応容器保持部材及び該反応容器保持部材に保持される反応容器を合成樹脂で形成するとともに、前記反応容器にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の振盪装置。
【請求項４】
前記撓み軸及び前記駆動部の旋回運動の中心が一つの鉛直線上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の振盪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振盪装置に関し、詳しくは、樹脂製ディスポーザブル反応容器内に注入された液体を撹拌したりするために反応容器を振盪させるための振盪装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反応容器を振盪させながら反応容器内に薬品を連続的に注入したり、反応容器内の反応後の液体を反応容器の底部から連続的に取り出したりすることが可能な反応装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、反応容器内での反応を促進させるため、液体を撹拌しながら反応容器にマイクロ波を照射することも行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１３７９９０号公報
【特許文献２】特開２００７−９０２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の振盪機で反応容器の液体の出し入れを行うためには、反応容器を収納する反応容器収納部の構成が複雑になり、容量の小さな反応容器に適した小振幅、高回転で、きれいな円軌道を描くという振盪を実現するには、反応容器収納部及び振盪機駆動部を強固に作成する必要があり、製造コストが上昇する大きな要因となっている。また、マイクロ波を照射する場合には、撹拌子や駆動用磁石のような金属製の部品がマイクロ波の照射範囲に存在すると、これらの部品に意図しない発熱を生じて反応条件を所定の条件に保つことができなくなることがある。
【０００４】
そこで本発明は、簡単な構成で容量の小さな反応容器を十分に振盪させることができる振盪装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の振盪装置は、両端部が揺動可能な一対の軸受にそれぞれ保持された可撓性を有する撓み軸と、該撓み軸の中央部に設けられた反応容器保持部材と、前記軸受を貫通して延出した前記撓み軸の延出部に旋回運動を与える駆動部とを備えていることを特徴としている。
【０００６】
さらに、本発明の振盪装置は、前記反応容器保持部材が前記反応容器の胴部を保持する容器保持部を備えるとともに、前記一対の軸受の少なくともいずれか一方の軸受を支持する軸受支持部材及び前記反応容器保持部材は、該反応容器保持部材に保持された反応容器に接続される配管を保持する配管保持部を備えていることを特徴としている。
【０００７】
また、前記撓み軸、前記反応容器保持部材及び該反応容器保持部材に保持される反応容器を合成樹脂で形成するとともに、前記反応容器にマイクロ波を照射するマイクロ波照射手段を設けたことを特徴とし、さらに、前記撓み軸及び前記駆動部の旋回運動の中心が一つの鉛直線上に配置されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の振盪装置によれば、撓み軸の延出部に旋回運動を与えると、一対の軸受間の撓み軸の中央部に設けられた保持部材が延出部とは逆位相で旋回し、この旋回運動に伴って反応容器保持部材に保持された反応容器が円運動を描いて振盪状態となる。一対の軸受間の距離、撓み軸の材質や太さ、駆動部から与える旋回運動の径や旋回速度を適切に設定することにより、最適な振盪作用を得ることができる。
【０００９】
また、容器保持部で反応容器の胴部を保持することにより、反応容器の底部や上部に配管を簡単に接続することができ、軸受支持部材や反応容器保持部材に配管保持部を設けることにより、反応容器に接続される配管を確実に保持することができる。さらに、反応容器にマイクロ波を照射する場合、撓み軸の長さや軸受間の距離を適切に設定することにより、マイクロ波が照射される部分を撓み軸の中央部に位置する保持部材の部分に限定することができ、軸受や駆動部に金属部品を使用しても、これらの金属部品にマイクロ波が照射されることを回避でき、保持部材に保持された反応容器に確実にマイクロ波を照射することができる。また、撓み軸を鉛直方向に配置することにより、振盪時の重量バランスを最適化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の振盪装置の一形態例を示す正面図、図２は振盪装置の撓み軸の動きを示す説明図、図３は反応容器保持部材の平面図、図４は反応容器保持部材の動きを示す説明図、図５乃至図７は旋回運動を与える駆動部における駆動機構の一例を示すもので、図５は正面図、図６は平面図、図７は図６の状態から反時計回りに９０度旋回した状態を示す平面図、図８はマイクロ波照射手段を備えた振盪装置の一形態例を示す正面図である。
【００１１】
振盪装置１１は、鉛直方向に向けて配置された可撓性を有する撓み軸１２と、該撓み軸１２の上下部を揺動可能な状態で保持する上下一対の軸受１３ａ，１３ｂと、前記撓み軸１２の上下方向中央部で、上下両軸受１３ａ，１３ｂの中間位置に設けられた反応容器保持部材１４と、下方の軸受１３ｂを貫通して下方に延出した撓み軸１２の延出部１２ａに旋回運動を与える駆動部１５とを備えている。
【００１２】
反応容器保持部材１４は、合成樹脂製の円盤状部材を上下の固定部材１４ａ、１４ａと共に撓み軸１２の所定位置に固定したものであって、本形態例では反応容器保持部材１４の周方向の４箇所に等間隔で、市販の樹脂製ディスポーザブル（使い捨て）反応容器１６を上方から挿入して保持するための容器保持部となる保持孔１７が設けられている。この保持孔１７の内周面は、保持する反応容器１６の外周面形状である逆円錐面に対応させて下方が小径となる円錐面に形成されており、さらに、反応容器１６の底部に接続される配管１８ａを挿通させて保持するための配管保持部となる配管保持溝１７ａが保持孔１７の内周面の一部を切り欠いた状態でそれぞれ設けられている。反応容器１６は、保持孔１７の上方から反応容器１６を差し込んで僅かに押し込むようにすることにより、保持孔１７及び反応容器１６の両円錐面が密着し、両者の弾性及び摩擦力によって保持孔１７に保持される。このとき、保持孔１７の内周面に前記配管保持溝１７ａを連設しておくことにより、保持孔１７への反応容器１６の挿入と、反応容器１６の底部に接続した配管１８ａの配管保持溝１７ａへの挿入とを同時に、容易かつ確実に行うことができる。
【００１３】
前記軸受１３ａ，１３ｂは、壁面１９やスタンド等に基端が固定された上下一対の軸受保持部材１９ａ，１９ｂに装着され、一方の軸受保持部材１９ａには、複数の配管１８ａ，１８ｂを挿通するための配管挿通孔２０が設けられている。この軸受１３ａ，１３ｂは、撓み軸１２を揺動可能に保持できるものならば任意の構造の軸受部材を使用することができ、例えば、球面軸受の外輪を軸受保持部材１９ａ，１９ｂに固定し、内輪を撓み軸１２に固定した状態で用いることができ、ゴム等の可撓性材料からなる弾性軸受を使用することも可能である。また、軸受１３ａ，１３ｂの外側部分に対応する撓み軸１２の外周には、軸受１３ａ，１３ｂから撓み軸１２が抜け出たり、撓み軸１２が大きく撓みすぎたりすることを防止するための止め輪２１ａ，２１ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００１４】
なお、駆動部１５側に位置する下部の軸受１３ｂと下部の止め輪２１ｂとは、延出部１２ａと駆動部１５との距離を一定に保つため、軸受１３ｂと止め輪２１ｂとが当接するような状態としておくことが好ましく、上部の軸受１３ａと上部の止め輪２１ａとは、撓み軸１２の撓みを許容するため、撓み軸１２の許容撓み量に応じた間隔を設けておくことが好ましい。
【００１５】
前記駆動部１５は、その上面に可撓性を有する連結部材２２を介して撓み軸１２の延出部１２ａの下端に連結される公転軸２３を有するもので、公転軸２３は、自転せずに公転のみを行うことで撓み軸１２の下端に旋回運動を与えるように形成されている。例えば、図５乃至図７に示すように、駆動部本体に固定されているモータ２４の出力軸２４ａに偏心軸部材２５を取り付け、この偏心軸部材２５の偏心軸２５ａに回転可能な状態で公転軸２３の基板２３ａの裏面に設けた嵌着孔２３ｂを嵌着するとともに、前記基板２３ａを二組の平行腕２６ａ，２６ｂと、両腕間のスパイダ２７とを介して駆動部本体に固定されている支持部材２８で支持している。
【００１６】
このような駆動機構を有する駆動部１５は、モータ２４を回転させると偏心軸部材２５の偏心軸２５ａがモータ２４の出力軸２４ａを中心とする円運動を行い、この円運動が偏心軸２５ａから基板２３ａに伝達されて基板２３ａも同じ円軌道を描くように運動する。このとき、基板２３ａは、平行腕２６ａ，２６ｂ及びスパイダ２７を介して支持部材２８により回転しないように支持されているため、基板２３ａに突設された公転軸２３は、出力軸２４ａを中心とした円軌道の公転運動のみを行う状態となる。
【００１７】
前記連結部材２２は、可撓性を有する合成樹脂やゴムからなるチューブ、あるいは、コイルスプリングのようなもので形成されており、鉛直方向を向いた状態で公転する公転軸２３に対して、上部が軸受１３ｂに保持されて鉛直線に対して傾斜した状態で円運動、いわゆるミソすり運動を行う延出部１２ａの下端が、ある程度の偏角、偏心を許容した状態で円滑に円運動できるように連結している。
【００１８】
このように形成した振盪装置１１において、軸受１３ａ，１３ｂの軸線と、駆動部１５のモータ２４の出力軸２４ａの軸線とは、基本的には、一つの鉛直線上に配置される。駆動部１５を作動させて公転軸２３が円軌道の公転運動を開始すると、連結部材２２で連結された延出部１２ａの下端も円軌道の公転運動を開始し、延出部１２ａの全体は、軸受１３ｂを頂点とし、公転運動を行う連結部材２２が描く円軌道を底辺とする円錐面に沿うように旋回運動を行う。この延出部１２ａの旋回運動は、軸受１３ｂを支点として逆位相で撓み軸１２に伝達され、撓み軸１２は、上部が軸受１３ａで、下部が軸受１３ｂで揺動可能にそれぞれ保持されているため、撓み軸１２の上半部が上部の軸受１３ａを頂点とし、下半部が下部の軸受１３ｂを頂点として上下方向中間部が遠心力により外側に膨らんだ紡錘形状面を描くように撓みながら旋回する状態となる。
【００１９】
このように、上下の軸受１３ａ，１３ｂで保持した中間部の撓み軸１２が紡錘形状面を描くように旋回運動を行うことにより、撓み軸１２の上下方向中央部に設けられた反応容器保持部材１４は、図４に示すように、軸受１３ａ，１３ｂの軸線を通る鉛直線Ｖを中心として円軌道を描くようにミソすり運動Ｃａを行い、反応容器保持部材１４に設けられた各保持孔１７は、反応容器保持部材１４のミソすり運動Ｃａに伴って同様の円軌道からなるミソすり運動Ｃｂをそれぞれ行う。これにより、保持孔１７に保持された反応容器１６が旋回運動を行って振盪状態となり、反応容器１６内に注入されている液体試料の撹拌が行われる。この振盪状態は、反応容器１６の全体を、小振幅、高回転できれいな円軌道を描くように旋回運動させた状態にすることができるので、容量の小さな反応容器に適した振盪を実現することができ、内部の液体試料全体を満遍なく確実に撹拌状態にすることができることから、粉末等の固体の溶解も短時間で確実に行うことができる。
【００２０】
ミソすり運動の軌跡は、撓み軸１２の材質や太さ、軸受１３ａ，１３ｂ間の距離、軸受１３ａ，１３ｂ間における反応容器保持部材１４の位置、注入された試料を含む反応容器１６の重量、駆動部１５の回転速度等の条件によって異なり、一般に、撓み軸１２が柔軟で伸縮性が高く、反応容器１６等を含めた重量が大きく、回転速度が高いほど径が大きな軌跡となるので、所望の振盪条件に応じてこれらを適宜設定することにより、さらに、反応容器１６内の状態を確認しながら駆動部１５の回転速度を調節することにより、最適な振盪状態を得ることができる。例えば容量が小さな反応容器の場合には小さな円軌道を高速で、大きな反応容器の場合には大きな円軌道を低速で旋回させることにより、反応容器や試料、撹拌条件等に適した振盪状態が得られる。
【００２１】
通常は、取り扱い性や設置スペースを考慮すると、軸受１３ａ，１３ｂ間の距離を３００ｍｍ程度とし、延出部１２ａの長さを１００ｍｍ程度とすることが好ましい。また、各部材の材質や形状（例えば棒状、管状等）は任意に選定することができ、例えば、撓み軸１２には金属製も使用可能であるが、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やパーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）等の合成樹脂製で外径が８ｍｍ程度の丸棒を使用することが好ましい。さらに、駆動部１５は、直径５ｍｍ前後の円軌道を描いて１０００ｒｐｍ以上の高回転まで運転できるもので、回転速度を任意に調節できるものが望ましく、市販の振盪機の駆動機構を利用することも可能である。
【００２２】
さらに、撓み軸１２の中間部で反応容器１６の胴部を保持するようにしているため、反応容器１６の上部や底部に配管１８ａ，１８ｂを容易かつ確実に接続することができる。また、本形態例に示すように、軸受保持部材１９ａに配管挿通孔２０を設けるとともに、反応容器保持部材１４に配管保持溝１７ａを設けることにより、反応容器１６の上部から薬液等を注入する配管１８ｂや、反応容器１６の底部から反応液等を抜き出す配管１８ａの取り回しが容易に行えるとともに確実に保持固定することができ、振盪操作中に配管１８ａ、１８ｂが外れたり、絡まったりすることを防止できる。
【００２３】
また、撓み軸１２や反応容器保持部材１４、反応容器１６等を、誘電正接の値が小さく、耐薬品性に優れたな材料、例えば、これらを前記ＰＥＥＫやＰＦＡ等の合成樹脂で形成することにより、振盪中の液体試料にマイクロ波を照射することが可能となる。例えば図８に示すように、軸受１３ａ，１３ｂ間の反応容器保持部材１４を含む撓み軸１２をアクセスホール３１で覆い、アクセスホール３１に導波管３２，３３を介してマイクロ波発振器３４と無反射終端３５とを配置することにより、意図しない発熱を生じることなく反応容器１６内の試料にマイクロ波を照射することができる。
【００２４】
また、図８に示すように、撓み軸１２の上部を前記同様の軸受１３で揺動可能に保持し、撓み軸１２の下端を球面状に形成し、円形の軸穴部３６ａを有する軸受部材３６に挿入して摺接させることで着脱可能な状態で保持するとともに、上部の軸受１３から上方に延出させた延出部１２ａの上端に前記同様の駆動部１５を設けることができる。そして、上部の軸受１３や駆動部１５を上下動可能に形成したり、これらを撓み軸１２から着脱可能、あるいは、振盪機壁面１９やスタンド等に着脱可能に形成しておくことにより、反応容器１６を保持した反応容器保持部材１４を含む撓み軸１２をアクセスホール３１の上方から挿入したり、抜き取ったりすることが可能となる。
【００２５】
なお、反応容器保持部材に保持する反応容器の本数は任意であり、反応容器の大きさなどによって１本でもよく、多数の反応容器を保持するように形成することも可能であり、反応容器は、市販のものではなく専用の反応容器を使用するようにしてもよい。また、反応容器の構造や内部の試料の状態等の条件によっては、撓み軸を傾斜させた状態や、水平方向に配置した状態で使用することも可能である。さらに、反応容器保持部材は、反応容器を挟持するクランプ状に形成することもでき、配管の保持も同様にクランプで行うことができる。また、軸受もクランプで着脱可能に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の振盪装置の一形態例を示す正面図である。
【図２】振盪装置の撓み軸の動きを示す説明図である。
【図３】反応容器保持部材の平面図である。
【図４】反応容器保持部材の動きを示す説明図である。
【図５】駆動部における駆動機構の一例を示す正面図である。
【図６】同じく平面図である。
【図７】図６の状態から反時計回りに９０度旋回した状態を示す平面図である。
【図８】マイクロ波照射手段を備えた振盪装置の一形態例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１…振盪装置、１２…撓み軸、１２ａ…延出部、１３，１３ａ，１３ｂ…軸受、１４…反応容器保持部材、１４ａ…固定部材、１５…駆動部、１６…反応容器、１７…保持孔、１７ａ…配管保持溝、１８ａ，１８ｂ…配管、１９…壁面、１９ａ，１９ｂ…軸受保持部材、２０…配管挿通孔、２１ａ，２１ｂ…止め輪、２２…連結部材、２３…公転軸、２３ａ…基板、２３ｂ…嵌着孔、２４…モータ、２４ａ…出力軸、２５…偏心軸部材、２５ａ…偏心軸、２６ａ，２６ｂ…平行腕、２７…スパイダ、２８…支持部材、３１…アクセスホール、３２，３３…導波管、３４…マイクロ波発振器、３５…無反射終端、３６…軸受部材、３６ａ…軸穴部
【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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