(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い破砕容器内に破砕媒体と被破砕物とを収容し、前記破砕容器を収容保持する容器保持部が設けられた環状保持体に、その周方向と上下方向の複合振動を与えることにより被破砕物を破砕する破砕装置において、
前記環状保持体に上端に開口部を備えた容器保持部を、複数の同心円上のそれぞれに複数配設し、
前記破砕容器を通過させるための容器挿入穴を、前記各開口部に対応する位置に設けた押圧板を回動可能かつ上下動可能に、固定ノブによって環状保持体に取付け、
前記破砕容器は、その上端部が前記開口部を通して前記環状保持体の上面より上方に頭を出し、
前記破砕容器の前記容器保持部に対する挿脱時には、前記各開口部と前記各容器挿入穴とが一致する回動位置で、前記押圧板が前記環状保持体上に落ち込む下動位置に押圧板があり、前記破砕容器が前記容器保持部によって収容保持されるときには、前記各開口部と前記各容器挿入穴とが一致しない回動位置で、前記押圧板の各容器挿入穴の間の部分が前記破砕容器の頂面に接する上動位置に押圧板があり、このとき固定ノブの締結により破砕容器が容器保持部に収容保持されるように構成したことを特徴とする破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記各種材料を化学的に分析・分画分離するためには、まず材料を均一に粉砕しなければならない。従来の効率の良い粉砕機としては、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、先に特公平６−３６７３２号公報で、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てこの破砕容器を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。
【０００４】
また、本出願人は、特願２０００−１０４３４３号等において、破砕容器に単一の破砕媒体と被破砕物とを収容して、８の字状の振動を加えることにより、破砕媒体が乳棒、破砕容器が乳鉢のように作用する効率的な破砕方法及び装置を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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セットして同時に破砕処理できるようにした破砕装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、細長い破砕容器内に破砕媒体と被破砕物とを収容し、前記破砕容器を収容保持する容器保持部が設けられた環状保持体に、その周方向と上下方向の複合振動を与えることにより被破砕物を破砕する破砕装置において、前記環状保持体に上端に開口部を備えた容器保持部を、複数の同心円上のそれぞれに複数配設し、前記破砕容器を通過させるための容器挿入穴を、前記各開口部に対応する位置に設けた押圧板を回動可能かつ上下動可能に、固定ノブによって環状保持体に取付け、前記破砕容器は、その上端部が前記開口部を通して前記環状保持体の上面より上方に頭を出し、前記破砕容器の前記容器保持部に対する挿脱時には、前記各開口部と前記各容器挿入穴とが一致する回動位置で、前記押圧板が前記環状保持体上に落ち込む下動位置に押圧板があり、前記破砕容器が前記容器保持部によって収容保持されるときには、前記各開口部と前記各容器挿入穴とが一致しない回動位置で、前記押圧板の各容器挿入穴の間の部分が前記破砕容器の頂面に接する上動位置に押圧板があり、このとき固定ノブの締結により破砕容器が容器保持部に収容保持されるように構成したことを特徴とするもので、複数の同心円上にそれぞれ複数の容器挿入穴および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容器保持部に挿入保持し、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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
図１、図２において、モータ５や制御装置を収容した箱型のケーシング２上に防振ゴム４によりベース板３が支持され、このベース板３にモータ５（駆動手段）が垂下状態で支持されており、その出力軸がベース板３上に配設された軸受部７にて鉛直な軸心回りに回転自在に支持された回転軸８に連結されている。
【００１６】
回転軸８は、軸受部７の一対の軸受１０にて回転自在に支持されると共に、その上部が軸受部７の上方に延出されている。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。
【００１７】
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、偏心した環状体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。
【００１８】
前記環状体１５に設けられた環状保持体２０にはリング状の容器ホルダ２２が取り付けられ、容器ホルダ２２には２つの同心円上にそれぞれ多数の容器収容穴５０が環状体１５の軸心と平行姿勢で形成され、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を収容し、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、その上面を押圧して破砕容器３０を固定するための押圧板２３が、環状体１５の上部に形成された螺合部１５ａに螺入される固定ノブ２５にて締結固定するように構成されている。
【００１９】
この構成により、容器ホルダ２２の各容器収容穴５０に破砕容器３０を入れ、各破砕容器３０を押さえるように押圧板２３を置き、固定ノブ２５を環状体１５の螺合部１５ａに螺入することで破砕を開始することができる。
【００２０】
図３（ａ）（ｂ）は、前記環状保持体２０及び容器ホルダ２２、押圧板２３を、固定ノブ２５を取り外した状態で平面図（ａ）、側面図（ｂ）として示すもので、容器ホルダ２２の２つの同心円上に多数形成された各容器収容穴５０に対応させて、押圧板２３には破砕容器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。押圧板２３は、図４に示すように、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の固定孔５１と回動孔５４とがそれぞれ複数に開口しており、図３（ａ）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。
【００２１】
容器ホルダ２２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（ａ）に示すように、容器収容穴５０に容器挿入穴５２が一致するようにすると、押圧板２３は環状保持体２０上に落ちるので、破砕容器３０を容器挿入穴５２を通して容器収容穴５０に挿入する。各容器収容穴５０に破砕容器３０を収容した後、押圧板２３を環状保持体２０上から持ち上げ、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。
【００２２】
上記構成における容器ホルダ２２は、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。
【００２３】
上記破砕容器３０は、図５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。
【００２４】
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、フッ素系樹脂などの合成樹脂や、ステンレス鋼などの金属やその内面にフッ素系樹脂コーティングを施したものを用いることができる。
【００２５】
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６（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。
【００２６】
また、図６（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。
【００２７】
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ト、セラミック、ガラス、フッ素系樹脂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。
【００２８】
また、破砕容器３０や破砕媒体３２を、図７及び図８（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８（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８（ｂ）、（ｃ）に示すように、溝３４を形成することもできる。
【００２９】
また、図９、図１０（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。
【００３０】
また、図１１、図１２（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。
【００３１】
回転軸８及び傾斜軸体１１の回転に伴う環状体１５の振れ運動は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように８の字状となる。即ち、図１３（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１３（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。更に、傾斜軸体１１は回転軸８に対して偏心した状態に嵌入されているため、傾斜軸体１１の回転に伴って環状体１５及び環状保持体２０は、８の字状の振れ運動の長手方向に交差する方向に振れ運動を繰り返すことになる。
【００３２】
上記構成において、被破砕物の破砕を行う場合には、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、モータ５にて回転軸８を回転駆動すると、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の字状に往復振動すると共に、主往復移動に交差する方向に往復振動し、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、被破砕物が同じような動植物組織の場合に、図６、図８の（ｂ）、（ｃ）や、図１０、図１２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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、破砕媒体３２として、炭素鋼などの金属材料の表面にフッ素系樹脂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。
【００４１】
以上説明した破砕装置１において、環状保持体２０は環状体１５に一体的に取り付けられているが、環状体１５に対して着脱可能に構成して、多様なサイズの破砕容器３０に対応させることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、多くの被破砕物を同時に破砕処理することができ、破砕容器が乳鉢、破砕媒体が乳棒のように作用する破砕方法により破砕し難い被破砕物であっても効率よく破砕することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る破砕装置の全体構成を示す側面図。
【図２】実施形態に係る破砕装置の要部構成を示す断面図。
【図３】容器ホルダと押圧板の構成を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。
【図４】押圧板の構成を示す平面図。
【図５】破砕容器の構成を示す断面図。
【図６】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】８の字状往復振動の説明図。
【符号の説明】
１  破砕装置
５  モータ（駆動手段）
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
２２  容器ホルダ
２３  押圧板
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】
0003793472.tif 000002
【図２】
0003793472.tif 000003
【図３】
0003793472.tif 000004
【図４】
0003793472.tif 000005
【図５】
0003793472.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003793472.tif 000008
【図８】
0003793472.tif 000009
【図９】
0003793472.tif 000010
【図１０】
0003793472.tif 000011
【図１１】
0003793472.tif 000012
【図１２】
0003793472.tif 000013
【図１３】
0003793472.tif 000014