JP2004037187A - 超音波振動供与装置とその供与方法 - Google Patents
超音波振動供与装置とその供与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004037187A JP2004037187A JP2002193261A JP2002193261A JP2004037187A JP 2004037187 A JP2004037187 A JP 2004037187A JP 2002193261 A JP2002193261 A JP 2002193261A JP 2002193261 A JP2002193261 A JP 2002193261A JP 2004037187 A JP2004037187 A JP 2004037187A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic vibration
- container
- test tube
- applying
- test piece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
- C12M35/04—Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli
Abstract
【課題】異質の素材を封入した容器に直接超音波振動を付与して素材を変化させる超音波振動供与装置と方法の提供。
【解決手段】プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与装置。
【選択図】 図１
【解決手段】プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与装置。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波振動エネルギーを利用して異質の流体もしくは固体等を混合、乳化、分散処理する技術であって、特に動植物の細胞や組織を破砕して高精度に検診もしくは検査を寄与しうる技術の分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の超音波振動エネルギーを応用して動植物の細胞、ＤＮＡ等を分散、加工する技術は各種提案され、採用されている。
【０００３】
その一例として、生体における狂牛病（ＢＳＥ）、その他の病因を診断するための検査技術を挙げれば次の如くである。
【０００４】
この場合、一般的には次の方法が利用されている。
【０００５】
予め、生体の一部を切除して試料（テストピース）を用意した後、次の各種の方法を実行する。
【０００６】
イ．テストピースＴＰとガラスビーズＧＢを挿入した試験管（図４（Ｙ））を動力手段で２０００回／分程度にふるい動かす。
ロ．テストピースを挿入した試験管内に動力回転式の撹拌体を直接挿入して振動・撹拌する。
ハ．テストピースを耐圧容器に入れ１０００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力をかけて処理する。
ニ．テストピースを挿入した試験管内に振動ホーンを挿入して振動・撹拌する（図６参照）。
ホ．カップ型の超音波ホーンに水を入れ、その中にテストピースＴＰを挿入した試験管２０００’を入れ（図４（Ｘ））、水を介して間接的に超音波で処理する（図７参照）。
【０００７】
前記イ〜ホの方法の後に例えば、タンパク質消化酵素等の所要の試薬を注加し、人間の体温程度（約３７℃）に１時間加温する。
【０００８】
その後、テストピースの混入した水溶液に蛍光試薬を入れ、発光状態を検出してタンパク質の消化状況から病因を診断する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術ではテストピースの破砕と撹拌、均質化が十分でなく、診断精度に改善の余地があった。
【００１０】
即ち、前記のイの方法では、十分な均質化が期待できず、固形状のテストピースの残留が見られた。
【００１１】
又、ロ〜ニの方法では、汚染（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を回避しなければならないテストピースの場合や、取り扱い上、作業者に危険性が懸念されるようなテストピースの処理は不可能であった。
【００１２】
更に、ホの方法では、前記した不具合は解消されるが、水を媒体として超音波振動によって振動・撹拌処理するものであるために超音波エネルギーが十分にテストピースに伝達され難く、処理に時間がかかるという不具合点も指摘されるところであった。
【００１３】
この発明が解決しようとする第１の課題点は、異質の流体もしくは固体状の処理材を超音波振動エネルギーを利用して混合、乳化もしくは分散する（処理する）ものを提供することである。
【００１４】
この発明が解決しようとする第２の課題点は、前記処理材を装填したプラスチック製の容器（テストチューブ）に直接超音波振動エネルギーを供与しうるものを提供することである。
【００１５】
この発明が解決しようとする第３の課題点は、前記処理材を前記テストチューブに封止して汚染を未然防止しうる状態で処理しうるようにしたものを提供することである。
【００１６】
この発明が解決しようとする第４の課題点は、前記テストチューブに超音波振動ホーンを圧接させてエネルギー伝達損失を防止して効率的に処理しうるものを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記したこの発明の課題点を解決する手段を挙げれば特許請求の範囲の請求各項と同様に次の如くである。
【００１８】
（１） プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与装置。
【００１９】
（２） 前記超音波振動付与手段におけるホーンに前記容器に係合する凹入状の振動部を形成した前記（１）記載の超音波振動供与装置。
【００２０】
（３） 前記振動部が縦振動状の超音波振動を前記容器内の素材に付与するように構成した前記（１）又は（２）記載の超音波振動供与装置。
【００２１】
（４） プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、前記容器内に前記異質の素材を封入した後、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与方法。
【００２２】
（５） 前記異質の素材が流体で構成されており、超音波振動エネルギーを付与して、混合、乳化、脱気もしくは分散処理させる前記（４）記載の超音波振動供与方法。
【００２３】
（６） 前記異質の素材が流体と固体とで構成されており、超音波振動エネルギーを付与して前記固体状の素材を破砕し、混合、乳化もしくは均質化させる前記（４）記載の超音波振動供与方法。
【００２４】
（７） 前記異質の素材の少なくとも一つが動植物の細胞や組織である前記（４）又は（６）記載の超音波振動供与方法。
【００２５】
即ち、前記（１）乃至（３）に係る超音波振動供与装置及び前記（４）乃至（７）に係る供与方法によれば、異質の素材に超音波振動エネルギーを伝達損失を軽減させて効果的に付与して、例えば動植物の細胞や組織等の素材を混合、乳化、脱気、分散、均質化もしくは破砕処理することができ、例えば病因の精密な診断等に貢献できるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の内容を具体化した実施の形態を挙げると次の通りである。
【００２７】
図面に示す実施の形態は、狂牛病の疑いのある牛の病因を診断するために、牛の脳等の固形状の試料（テストピース）を水、その他の水溶液と共にプラスチック製の容器内に封入した試験容器（テストチューブ）に超音波振動を与えて混合溶液状に均質化（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅ）させる超音波振動供与装置１０００である。
【００２８】
次に、その内容を項目毎に詳細に説明する。
【００２９】
１．全体構成
図１に示すように超音波振動供与装置（装置）１０００は、後述するテストチューブ２０００に超音波振動を付与する超音波振動付与手段１１００と、その昇降支持手段１２００と、前記テストチューブ２０００を安定的に保持する担持手段１３００並びに各動作制御のための制御手段１４００とで構成されている。
【００３０】
２．個別的構成
（１） 超音波振動付与手段１１００
後述する発振器１１１１によって超音波振動を誘起されるコンバータ１１１０の下端に、ホーン１１２０を垂設した構成であり、このホーン１１２０の下端にはテストチューブ２０００に縦方向振動を与えるための接触部１１２１が形成されているが、その形状については、担持手段１３００に対向する対状の形状を呈するものであるので担持手段１３００と共に後述する。
【００３１】
（２） 昇降支持手段１２００
後述する担持手段１３００を搭載可能なベース１２１０に竪設したポール１２２０上に昇降移動可能に架設した昇降枠１２３０に連結したホルダ１２４０により、前記のコンバータ１１１０を把持している。
【００３２】
又、昇降枠１２３０には、電動モータもしくはソレノイド等の動力手段にて駆動されるエアシリンダ１２３１が内蔵されており、後述する制御手段１４００によって昇降枠１２３０の昇降移動量が制御されるように構成されている。
【００３３】
（３） 担持手段１３００
図２及び図３にも示すように、前記の昇降支持手段１２００のベース１２１０上に固設した支持台１３１０上にテストチューブ２０００を担持しうる上向き凹入状の安置部１３２２を備えた受け部１３２１を形成した下受容枠１３２０を所要の位置に固定可能に設けている。
【００３４】
（４） テストチューブ２０００の支持構成
図２及び図３に示すように、前記下受容枠１３２０の上面には２個の半円弧状で、上向き凹入状の安置部１３２２でテストチューブ２０００を安定的に担持させる前記受け部１３２１が形成されている。
【００３５】
他方、ホーン１１２０の下面には、前記受け部１３２１と同様に２個の半円弧形で凹入状の負荷部１１２２を備えた接触部１１２１が下向き状に形成されており、テストチューブ２０００との接触面積を広くとることで超音波振動エネルギーの伝搬効率を上げる役目をしている。
【００３６】
尚、その機能については使用方法の項で後述する。
【００３７】
（５） 制御手段１４００
制御手段１４００は、マイコンを含んだ構成であって、操作部１４１０、タイマ１４２０、記憶部１４３０並びに表示部１４４０を設けており、超音波振動の付与内容を総括的に制御しうるものであるが、その機能については使用手順の項において後述する。
【００３８】
（６） テストチューブ２０００
図４（Ｘ）に示すように、プラスチック材料製の内径１０ｍｍ程度の円筒状のコンテナ２０１０内には、水を注入し、その中にテストピースＴＰを投入し、キャップ２０２１をネジ部２０３０によって封止した状態のものを利用した。
【００３９】
尚、この中空で未使用のテストチューブ２０００自体は市販されており、水とテストピースとが封入されていればガラスビーズが欠如していても足りるもので、その寸法、内容積は本発明に限定を与えるものではない。
【００４０】
３．使用手順
次に、この装置１０００によるテストピースの均質化処理手順について説明する。
【００４１】
この手順においては、狂牛病の検査における陽性もしくは擬陽性の診断のために牛の脳の一部をテストピースとして均質化処理について実行することが望ましいが、入手が困難であり、又、検査の危険性を未然防止するために各種の準備が不可欠であるので、生体的に組成上、又、硬さの点の共通点が多い牛の肝臓（レバー）を代替品として採用して作業を進めた。
【００４２】
（１） テストチューブ２０００の準備
前述したテストチューブ２０００のコンテナ２０１０内に水約３ｃｃを注入した上に、牛のレバーからなるテストピースＴＰを約３５０ｍｇの小片状として挿入し、キャップ２０２０により封止する（図５参照）。
【００４３】
（２） 均質化行程
▲１▼ テストチューブ２０００の配置行程
図２及び図３に示すように、下受容枠１３２０の２個の並列状に形成した受け部１３２１の安置部１３２２内にテストチューブ２０００を横向き状に挿入する。
【００４４】
▲２▼ 超音波振動付与行程
次に、図１に示すように、制御手段１４００における表示部１４４０を視認しつつ操作部１４１０をマニュアル操作して加圧力を設定し、タイマ１４２０によって振動付与時間を設定した後、始動指令を与えると、タイマ１４２０によって振動付与時間が制御されて発振器１１１１が始動されて約２０ＫＨｚの超音波振動がホーン１１２０に誘起されると共に、昇降枠１２３０がエアシリンダ１２３１によって始動されてポール１２２０に沿って下降されて、図３の仮想線で示すように、その下縁に形成された接触部１１２１の円弧状の負荷部１１２２が安置部１３２２に整列されると共に、負荷部１１２２がテストチューブ２０００に圧接され、テストチューブ２０００には、その半径方向に沿って超音波振動が付与される。
【００４５】
その負荷時間はタイマ１４２０で制御されており、約５秒程度であれば図５のＣで見られるように、均質化が十分に行われて望ましい。
【００４６】
同様に、同図のＡに見るように、負荷時間が１．０秒程度では、均質化が不十分で、テストピースＴＰが一部固形状に残留しているのが見られた。
【００４７】
又、同図のＢに見るように、負荷時間が長すぎて、例えば１０秒を超えると、テストチューブ２０００内の温度が高温化して凝固現象が発生し、凝固物Ｓが見られるという不具合が見られた。
【００４８】
▲３▼ 復帰行程
次に、タイマ１４２０がＯＦＦにされると発振器１１１１がＯＦＦにされると共に、昇降枠１２３０が上昇され、テストチューブ２０００が負荷部１１２２から解放され、この結果は表示部１４４０に表示されると共に、記憶部１４３０に記録される。
【００４９】
（３） 検査行程
前記のように、均質化処理されたテストチューブ２０００内に、前述の如き蛍光試薬を注入して発光状況等からその病因を専門的に検知するものである。
【００５０】
尚、図２、図３に示すように、テストチューブ２０００を担持し、超音波振動を付与する接触部１１２１と受け部１３２１は２個並列状に形成したが、その相対的な位置関係並びに個数は格別に限定されるものではない。
【００５１】
この結果、この装置１０００によれば、次のような良好な結果が見られた。
【００５２】
［１］ プラスチック製のテストチューブ２０００に直接超音波振動を付与するので、テストピースＴＰには効率的に超音波振動が伝達され、テストピースＴＰの破砕並びに均質化が急速に達成できた。
【００５３】
即ち、このテストピースＴＰの破砕状況を検認するため、図５（Ｃ）における処理液を０．５ｍｍメッシュの金属製網に注いだところ、テストピースＴＰに含まれていた少量の繊維質のみが金属製網上に残留し、他に凝固物等は見られず、破砕が効果的に達成されたことが確認できた。
【００５４】
又、図７に示す従来技術においては、約４５秒の処理を２回必要としたが、この実施の形態では約５秒と大巾に処理時間が短縮される。
【００５５】
［２］ 前記の処理時間の短縮のため、テストチューブ２０００の昇温が未然防止され、テストピースＴＰが固形化するのが回避でき、均質化が達成できる。
【００５６】
［３］ テストピースＴＰはテストチューブ２０００内に封止された状態で均質化処理されるため、テストピースＴＰの汚染を未然防止できる。
【００５７】
［４］ 例えば、狂牛病のおそれがあるような危険性を伴うテストピースＴＰでも安全に処理できる。
【００５８】
尚、この実施の形態おいては、モータ１２３４等の動力手段によりホーン１１２０を昇降動作させたが、例えば図１において仮想線で示すような手動ハンドルＨＡにより図示しないパンダグラフ等の平行移動手段を介して昇降枠１２３０を昇降させてホーン１１２０によりテストチューブ２０００を加圧して把持させる手段を採用するこ可能であり、構造が簡素化してコストの低減を図ることもできるものである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によってもたらされる特有の効果は次の如くである。
【００６０】
▲１▼ 異質の流体もしくは固体状の素材に効果的に超音波振動を付与して破砕、混合、乳化、分散、脱気、均質化等の処理を高精度に達成できる。
【００６１】
▲２▼ 超音波振動エネルギーを伝達損失を軽減して有効に素材に付与できる。
【００６２】
▲３▼ 動植物の組織、細胞等の素材に超音波振動を付与して変化させ、その病因等の解明に有効である。
【００６３】
▲４▼ 汚染を防止した状態で素材に超音波振動を付与させることができる。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波振動エネルギーを利用して異質の流体もしくは固体等を混合、乳化、分散処理する技術であって、特に動植物の細胞や組織を破砕して高精度に検診もしくは検査を寄与しうる技術の分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の超音波振動エネルギーを応用して動植物の細胞、ＤＮＡ等を分散、加工する技術は各種提案され、採用されている。
【０００３】
その一例として、生体における狂牛病（ＢＳＥ）、その他の病因を診断するための検査技術を挙げれば次の如くである。
【０００４】
この場合、一般的には次の方法が利用されている。
【０００５】
予め、生体の一部を切除して試料（テストピース）を用意した後、次の各種の方法を実行する。
【０００６】
イ．テストピースＴＰとガラスビーズＧＢを挿入した試験管（図４（Ｙ））を動力手段で２０００回／分程度にふるい動かす。
ロ．テストピースを挿入した試験管内に動力回転式の撹拌体を直接挿入して振動・撹拌する。
ハ．テストピースを耐圧容器に入れ１０００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力をかけて処理する。
ニ．テストピースを挿入した試験管内に振動ホーンを挿入して振動・撹拌する（図６参照）。
ホ．カップ型の超音波ホーンに水を入れ、その中にテストピースＴＰを挿入した試験管２０００’を入れ（図４（Ｘ））、水を介して間接的に超音波で処理する（図７参照）。
【０００７】
前記イ〜ホの方法の後に例えば、タンパク質消化酵素等の所要の試薬を注加し、人間の体温程度（約３７℃）に１時間加温する。
【０００８】
その後、テストピースの混入した水溶液に蛍光試薬を入れ、発光状態を検出してタンパク質の消化状況から病因を診断する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術ではテストピースの破砕と撹拌、均質化が十分でなく、診断精度に改善の余地があった。
【００１０】
即ち、前記のイの方法では、十分な均質化が期待できず、固形状のテストピースの残留が見られた。
【００１１】
又、ロ〜ニの方法では、汚染（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を回避しなければならないテストピースの場合や、取り扱い上、作業者に危険性が懸念されるようなテストピースの処理は不可能であった。
【００１２】
更に、ホの方法では、前記した不具合は解消されるが、水を媒体として超音波振動によって振動・撹拌処理するものであるために超音波エネルギーが十分にテストピースに伝達され難く、処理に時間がかかるという不具合点も指摘されるところであった。
【００１３】
この発明が解決しようとする第１の課題点は、異質の流体もしくは固体状の処理材を超音波振動エネルギーを利用して混合、乳化もしくは分散する（処理する）ものを提供することである。
【００１４】
この発明が解決しようとする第２の課題点は、前記処理材を装填したプラスチック製の容器（テストチューブ）に直接超音波振動エネルギーを供与しうるものを提供することである。
【００１５】
この発明が解決しようとする第３の課題点は、前記処理材を前記テストチューブに封止して汚染を未然防止しうる状態で処理しうるようにしたものを提供することである。
【００１６】
この発明が解決しようとする第４の課題点は、前記テストチューブに超音波振動ホーンを圧接させてエネルギー伝達損失を防止して効率的に処理しうるものを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記したこの発明の課題点を解決する手段を挙げれば特許請求の範囲の請求各項と同様に次の如くである。
【００１８】
（１） プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与装置。
【００１９】
（２） 前記超音波振動付与手段におけるホーンに前記容器に係合する凹入状の振動部を形成した前記（１）記載の超音波振動供与装置。
【００２０】
（３） 前記振動部が縦振動状の超音波振動を前記容器内の素材に付与するように構成した前記（１）又は（２）記載の超音波振動供与装置。
【００２１】
（４） プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、前記容器内に前記異質の素材を封入した後、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与方法。
【００２２】
（５） 前記異質の素材が流体で構成されており、超音波振動エネルギーを付与して、混合、乳化、脱気もしくは分散処理させる前記（４）記載の超音波振動供与方法。
【００２３】
（６） 前記異質の素材が流体と固体とで構成されており、超音波振動エネルギーを付与して前記固体状の素材を破砕し、混合、乳化もしくは均質化させる前記（４）記載の超音波振動供与方法。
【００２４】
（７） 前記異質の素材の少なくとも一つが動植物の細胞や組織である前記（４）又は（６）記載の超音波振動供与方法。
【００２５】
即ち、前記（１）乃至（３）に係る超音波振動供与装置及び前記（４）乃至（７）に係る供与方法によれば、異質の素材に超音波振動エネルギーを伝達損失を軽減させて効果的に付与して、例えば動植物の細胞や組織等の素材を混合、乳化、脱気、分散、均質化もしくは破砕処理することができ、例えば病因の精密な診断等に貢献できるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の内容を具体化した実施の形態を挙げると次の通りである。
【００２７】
図面に示す実施の形態は、狂牛病の疑いのある牛の病因を診断するために、牛の脳等の固形状の試料（テストピース）を水、その他の水溶液と共にプラスチック製の容器内に封入した試験容器（テストチューブ）に超音波振動を与えて混合溶液状に均質化（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅ）させる超音波振動供与装置１０００である。
【００２８】
次に、その内容を項目毎に詳細に説明する。
【００２９】
１．全体構成
図１に示すように超音波振動供与装置（装置）１０００は、後述するテストチューブ２０００に超音波振動を付与する超音波振動付与手段１１００と、その昇降支持手段１２００と、前記テストチューブ２０００を安定的に保持する担持手段１３００並びに各動作制御のための制御手段１４００とで構成されている。
【００３０】
２．個別的構成
（１） 超音波振動付与手段１１００
後述する発振器１１１１によって超音波振動を誘起されるコンバータ１１１０の下端に、ホーン１１２０を垂設した構成であり、このホーン１１２０の下端にはテストチューブ２０００に縦方向振動を与えるための接触部１１２１が形成されているが、その形状については、担持手段１３００に対向する対状の形状を呈するものであるので担持手段１３００と共に後述する。
【００３１】
（２） 昇降支持手段１２００
後述する担持手段１３００を搭載可能なベース１２１０に竪設したポール１２２０上に昇降移動可能に架設した昇降枠１２３０に連結したホルダ１２４０により、前記のコンバータ１１１０を把持している。
【００３２】
又、昇降枠１２３０には、電動モータもしくはソレノイド等の動力手段にて駆動されるエアシリンダ１２３１が内蔵されており、後述する制御手段１４００によって昇降枠１２３０の昇降移動量が制御されるように構成されている。
【００３３】
（３） 担持手段１３００
図２及び図３にも示すように、前記の昇降支持手段１２００のベース１２１０上に固設した支持台１３１０上にテストチューブ２０００を担持しうる上向き凹入状の安置部１３２２を備えた受け部１３２１を形成した下受容枠１３２０を所要の位置に固定可能に設けている。
【００３４】
（４） テストチューブ２０００の支持構成
図２及び図３に示すように、前記下受容枠１３２０の上面には２個の半円弧状で、上向き凹入状の安置部１３２２でテストチューブ２０００を安定的に担持させる前記受け部１３２１が形成されている。
【００３５】
他方、ホーン１１２０の下面には、前記受け部１３２１と同様に２個の半円弧形で凹入状の負荷部１１２２を備えた接触部１１２１が下向き状に形成されており、テストチューブ２０００との接触面積を広くとることで超音波振動エネルギーの伝搬効率を上げる役目をしている。
【００３６】
尚、その機能については使用方法の項で後述する。
【００３７】
（５） 制御手段１４００
制御手段１４００は、マイコンを含んだ構成であって、操作部１４１０、タイマ１４２０、記憶部１４３０並びに表示部１４４０を設けており、超音波振動の付与内容を総括的に制御しうるものであるが、その機能については使用手順の項において後述する。
【００３８】
（６） テストチューブ２０００
図４（Ｘ）に示すように、プラスチック材料製の内径１０ｍｍ程度の円筒状のコンテナ２０１０内には、水を注入し、その中にテストピースＴＰを投入し、キャップ２０２１をネジ部２０３０によって封止した状態のものを利用した。
【００３９】
尚、この中空で未使用のテストチューブ２０００自体は市販されており、水とテストピースとが封入されていればガラスビーズが欠如していても足りるもので、その寸法、内容積は本発明に限定を与えるものではない。
【００４０】
３．使用手順
次に、この装置１０００によるテストピースの均質化処理手順について説明する。
【００４１】
この手順においては、狂牛病の検査における陽性もしくは擬陽性の診断のために牛の脳の一部をテストピースとして均質化処理について実行することが望ましいが、入手が困難であり、又、検査の危険性を未然防止するために各種の準備が不可欠であるので、生体的に組成上、又、硬さの点の共通点が多い牛の肝臓（レバー）を代替品として採用して作業を進めた。
【００４２】
（１） テストチューブ２０００の準備
前述したテストチューブ２０００のコンテナ２０１０内に水約３ｃｃを注入した上に、牛のレバーからなるテストピースＴＰを約３５０ｍｇの小片状として挿入し、キャップ２０２０により封止する（図５参照）。
【００４３】
（２） 均質化行程
▲１▼ テストチューブ２０００の配置行程
図２及び図３に示すように、下受容枠１３２０の２個の並列状に形成した受け部１３２１の安置部１３２２内にテストチューブ２０００を横向き状に挿入する。
【００４４】
▲２▼ 超音波振動付与行程
次に、図１に示すように、制御手段１４００における表示部１４４０を視認しつつ操作部１４１０をマニュアル操作して加圧力を設定し、タイマ１４２０によって振動付与時間を設定した後、始動指令を与えると、タイマ１４２０によって振動付与時間が制御されて発振器１１１１が始動されて約２０ＫＨｚの超音波振動がホーン１１２０に誘起されると共に、昇降枠１２３０がエアシリンダ１２３１によって始動されてポール１２２０に沿って下降されて、図３の仮想線で示すように、その下縁に形成された接触部１１２１の円弧状の負荷部１１２２が安置部１３２２に整列されると共に、負荷部１１２２がテストチューブ２０００に圧接され、テストチューブ２０００には、その半径方向に沿って超音波振動が付与される。
【００４５】
その負荷時間はタイマ１４２０で制御されており、約５秒程度であれば図５のＣで見られるように、均質化が十分に行われて望ましい。
【００４６】
同様に、同図のＡに見るように、負荷時間が１．０秒程度では、均質化が不十分で、テストピースＴＰが一部固形状に残留しているのが見られた。
【００４７】
又、同図のＢに見るように、負荷時間が長すぎて、例えば１０秒を超えると、テストチューブ２０００内の温度が高温化して凝固現象が発生し、凝固物Ｓが見られるという不具合が見られた。
【００４８】
▲３▼ 復帰行程
次に、タイマ１４２０がＯＦＦにされると発振器１１１１がＯＦＦにされると共に、昇降枠１２３０が上昇され、テストチューブ２０００が負荷部１１２２から解放され、この結果は表示部１４４０に表示されると共に、記憶部１４３０に記録される。
【００４９】
（３） 検査行程
前記のように、均質化処理されたテストチューブ２０００内に、前述の如き蛍光試薬を注入して発光状況等からその病因を専門的に検知するものである。
【００５０】
尚、図２、図３に示すように、テストチューブ２０００を担持し、超音波振動を付与する接触部１１２１と受け部１３２１は２個並列状に形成したが、その相対的な位置関係並びに個数は格別に限定されるものではない。
【００５１】
この結果、この装置１０００によれば、次のような良好な結果が見られた。
【００５２】
［１］ プラスチック製のテストチューブ２０００に直接超音波振動を付与するので、テストピースＴＰには効率的に超音波振動が伝達され、テストピースＴＰの破砕並びに均質化が急速に達成できた。
【００５３】
即ち、このテストピースＴＰの破砕状況を検認するため、図５（Ｃ）における処理液を０．５ｍｍメッシュの金属製網に注いだところ、テストピースＴＰに含まれていた少量の繊維質のみが金属製網上に残留し、他に凝固物等は見られず、破砕が効果的に達成されたことが確認できた。
【００５４】
又、図７に示す従来技術においては、約４５秒の処理を２回必要としたが、この実施の形態では約５秒と大巾に処理時間が短縮される。
【００５５】
［２］ 前記の処理時間の短縮のため、テストチューブ２０００の昇温が未然防止され、テストピースＴＰが固形化するのが回避でき、均質化が達成できる。
【００５６】
［３］ テストピースＴＰはテストチューブ２０００内に封止された状態で均質化処理されるため、テストピースＴＰの汚染を未然防止できる。
【００５７】
［４］ 例えば、狂牛病のおそれがあるような危険性を伴うテストピースＴＰでも安全に処理できる。
【００５８】
尚、この実施の形態おいては、モータ１２３４等の動力手段によりホーン１１２０を昇降動作させたが、例えば図１において仮想線で示すような手動ハンドルＨＡにより図示しないパンダグラフ等の平行移動手段を介して昇降枠１２３０を昇降させてホーン１１２０によりテストチューブ２０００を加圧して把持させる手段を採用するこ可能であり、構造が簡素化してコストの低減を図ることもできるものである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によってもたらされる特有の効果は次の如くである。
【００６０】
▲１▼ 異質の流体もしくは固体状の素材に効果的に超音波振動を付与して破砕、混合、乳化、分散、脱気、均質化等の処理を高精度に達成できる。
【００６１】
▲２▼ 超音波振動エネルギーを伝達損失を軽減して有効に素材に付与できる。
【００６２】
▲３▼ 動植物の組織、細胞等の素材に超音波振動を付与して変化させ、その病因等の解明に有効である。
【００６３】
▲４▼ 汚染を防止した状態で素材に超音波振動を付与させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の超音波振動供与装置の側面図。
【図２】図１の振動付与手段の一部拡大正面図。
【図３】図２の側面図。
【図４】テストチューブ（ガラスビーズ無し（Ｘ）、ガラスビーズ入り（Ｙ））の側面図。
【図５】素材の変化を説明するためのテストチューブの側面図。
【図６】従来技術の超音波振動供与装置の説明図。
【図７】図６の他の例を示す説明図。
【符号の説明】
１０００ 超音波振動供与装置
１１００ 超音波振動付与手段
１１２１ 接触部
２０００ 試験容器（テストチューブ）
ＴＰ 素材（テストピース）
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波振動エネルギーを利用して異質の流体もしくは固体等を混合、乳化、分散処理する技術であって、特に動植物の細胞や組織を破砕して高精度に検診もしくは検査を寄与しうる技術の分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の超音波振動エネルギーを応用して動植物の細胞、ＤＮＡ等を分散、加工する技術は各種提案され、採用されている。
【０００３】
その一例として、生体における狂牛病（ＢＳＥ）、その他の病因を診断するための検査技術を挙げれば次の如くである。
【０００４】
この場合、一般的には次の方法が利用されている。
【０００５】
予め、生体の一部を切除して試料（テストピース）を用意した後、次の各種の方法を実行する。
【０００６】
イ．テストピースＴＰとガラスビーズＧＢを挿入した試験管（図４（Ｙ））を動力手段で２０００回／分程度にふるい動かす。
ロ．テストピースを挿入した試験管内に動力回転式の撹拌体を直接挿入して振動・撹拌する。
ハ．テストピースを耐圧容器に入れ１０００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力をかけて処理する。
ニ．テストピースを挿入した試験管内に振動ホーンを挿入して振動・撹拌する（図６参照）。
ホ．カップ型の超音波ホーンに水を入れ、その中にテストピースＴＰを挿入した試験管２０００’を入れ（図４（Ｘ））、水を介して間接的に超音波で処理する（図７参照）。
【０００７】
前記イ〜ホの方法の後に例えば、タンパク質消化酵素等の所要の試薬を注加し、人間の体温程度（約３７℃）に１時間加温する。
【０００８】
その後、テストピースの混入した水溶液に蛍光試薬を入れ、発光状態を検出してタンパク質の消化状況から病因を診断する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術ではテストピースの破砕と撹拌、均質化が十分でなく、診断精度に改善の余地があった。
【００１０】
即ち、前記のイの方法では、十分な均質化が期待できず、固形状のテストピースの残留が見られた。
【００１１】
又、ロ〜ニの方法では、汚染（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を回避しなければならないテストピースの場合や、取り扱い上、作業者に危険性が懸念されるようなテストピースの処理は不可能であった。
【００１２】
更に、ホの方法では、前記した不具合は解消されるが、水を媒体として超音波振動によって振動・撹拌処理するものであるために超音波エネルギーが十分にテストピースに伝達され難く、処理に時間がかかるという不具合点も指摘されるところであった。
【００１３】
この発明が解決しようとする第１の課題点は、異質の流体もしくは固体状の処理材を超音波振動エネルギーを利用して混合、乳化もしくは分散する（処理する）ものを提供することである。
【００１４】
この発明が解決しようとする第２の課題点は、前記処理材を装填したプラスチック製の容器（テストチューブ）に直接超音波振動エネルギーを供与しうるものを提供することである。
【００１５】
この発明が解決しようとする第３の課題点は、前記処理材を前記テストチューブに封止して汚染を未然防止しうる状態で処理しうるようにしたものを提供することである。
【００１６】
この発明が解決しようとする第４の課題点は、前記テストチューブに超音波振動ホーンを圧接させてエネルギー伝達損失を防止して効率的に処理しうるものを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記したこの発明の課題点を解決する手段を挙げれば特許請求の範囲の請求各項と同様に次の如くである。
【００１８】
（１） プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与装置。
【００１９】
（２） 前記超音波振動付与手段におけるホーンに前記容器に係合する凹入状の振動部を形成した前記（１）記載の超音波振動供与装置。
【００２０】
（３） 前記振動部が縦振動状の超音波振動を前記容器内の素材に付与するように構成した前記（１）又は（２）記載の超音波振動供与装置。
【００２１】
（４） プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、前記容器内に前記異質の素材を封入した後、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与方法。
【００２２】
（５） 前記異質の素材が流体で構成されており、超音波振動エネルギーを付与して、混合、乳化、脱気もしくは分散処理させる前記（４）記載の超音波振動供与方法。
【００２３】
（６） 前記異質の素材が流体と固体とで構成されており、超音波振動エネルギーを付与して前記固体状の素材を破砕し、混合、乳化もしくは均質化させる前記（４）記載の超音波振動供与方法。
【００２４】
（７） 前記異質の素材の少なくとも一つが動植物の細胞や組織である前記（４）又は（６）記載の超音波振動供与方法。
【００２５】
即ち、前記（１）乃至（３）に係る超音波振動供与装置及び前記（４）乃至（７）に係る供与方法によれば、異質の素材に超音波振動エネルギーを伝達損失を軽減させて効果的に付与して、例えば動植物の細胞や組織等の素材を混合、乳化、脱気、分散、均質化もしくは破砕処理することができ、例えば病因の精密な診断等に貢献できるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の内容を具体化した実施の形態を挙げると次の通りである。
【００２７】
図面に示す実施の形態は、狂牛病の疑いのある牛の病因を診断するために、牛の脳等の固形状の試料（テストピース）を水、その他の水溶液と共にプラスチック製の容器内に封入した試験容器（テストチューブ）に超音波振動を与えて混合溶液状に均質化（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅ）させる超音波振動供与装置１０００である。
【００２８】
次に、その内容を項目毎に詳細に説明する。
【００２９】
１．全体構成
図１に示すように超音波振動供与装置（装置）１０００は、後述するテストチューブ２０００に超音波振動を付与する超音波振動付与手段１１００と、その昇降支持手段１２００と、前記テストチューブ２０００を安定的に保持する担持手段１３００並びに各動作制御のための制御手段１４００とで構成されている。
【００３０】
２．個別的構成
（１） 超音波振動付与手段１１００
後述する発振器１１１１によって超音波振動を誘起されるコンバータ１１１０の下端に、ホーン１１２０を垂設した構成であり、このホーン１１２０の下端にはテストチューブ２０００に縦方向振動を与えるための接触部１１２１が形成されているが、その形状については、担持手段１３００に対向する対状の形状を呈するものであるので担持手段１３００と共に後述する。
【００３１】
（２） 昇降支持手段１２００
後述する担持手段１３００を搭載可能なベース１２１０に竪設したポール１２２０上に昇降移動可能に架設した昇降枠１２３０に連結したホルダ１２４０により、前記のコンバータ１１１０を把持している。
【００３２】
又、昇降枠１２３０には、電動モータもしくはソレノイド等の動力手段にて駆動されるエアシリンダ１２３１が内蔵されており、後述する制御手段１４００によって昇降枠１２３０の昇降移動量が制御されるように構成されている。
【００３３】
（３） 担持手段１３００
図２及び図３にも示すように、前記の昇降支持手段１２００のベース１２１０上に固設した支持台１３１０上にテストチューブ２０００を担持しうる上向き凹入状の安置部１３２２を備えた受け部１３２１を形成した下受容枠１３２０を所要の位置に固定可能に設けている。
【００３４】
（４） テストチューブ２０００の支持構成
図２及び図３に示すように、前記下受容枠１３２０の上面には２個の半円弧状で、上向き凹入状の安置部１３２２でテストチューブ２０００を安定的に担持させる前記受け部１３２１が形成されている。
【００３５】
他方、ホーン１１２０の下面には、前記受け部１３２１と同様に２個の半円弧形で凹入状の負荷部１１２２を備えた接触部１１２１が下向き状に形成されており、テストチューブ２０００との接触面積を広くとることで超音波振動エネルギーの伝搬効率を上げる役目をしている。
【００３６】
尚、その機能については使用方法の項で後述する。
【００３７】
（５） 制御手段１４００
制御手段１４００は、マイコンを含んだ構成であって、操作部１４１０、タイマ１４２０、記憶部１４３０並びに表示部１４４０を設けており、超音波振動の付与内容を総括的に制御しうるものであるが、その機能については使用手順の項において後述する。
【００３８】
（６） テストチューブ２０００
図４（Ｘ）に示すように、プラスチック材料製の内径１０ｍｍ程度の円筒状のコンテナ２０１０内には、水を注入し、その中にテストピースＴＰを投入し、キャップ２０２１をネジ部２０３０によって封止した状態のものを利用した。
【００３９】
尚、この中空で未使用のテストチューブ２０００自体は市販されており、水とテストピースとが封入されていればガラスビーズが欠如していても足りるもので、その寸法、内容積は本発明に限定を与えるものではない。
【００４０】
３．使用手順
次に、この装置１０００によるテストピースの均質化処理手順について説明する。
【００４１】
この手順においては、狂牛病の検査における陽性もしくは擬陽性の診断のために牛の脳の一部をテストピースとして均質化処理について実行することが望ましいが、入手が困難であり、又、検査の危険性を未然防止するために各種の準備が不可欠であるので、生体的に組成上、又、硬さの点の共通点が多い牛の肝臓（レバー）を代替品として採用して作業を進めた。
【００４２】
（１） テストチューブ２０００の準備
前述したテストチューブ２０００のコンテナ２０１０内に水約３ｃｃを注入した上に、牛のレバーからなるテストピースＴＰを約３５０ｍｇの小片状として挿入し、キャップ２０２０により封止する（図５参照）。
【００４３】
（２） 均質化行程
▲１▼ テストチューブ２０００の配置行程
図２及び図３に示すように、下受容枠１３２０の２個の並列状に形成した受け部１３２１の安置部１３２２内にテストチューブ２０００を横向き状に挿入する。
【００４４】
▲２▼ 超音波振動付与行程
次に、図１に示すように、制御手段１４００における表示部１４４０を視認しつつ操作部１４１０をマニュアル操作して加圧力を設定し、タイマ１４２０によって振動付与時間を設定した後、始動指令を与えると、タイマ１４２０によって振動付与時間が制御されて発振器１１１１が始動されて約２０ＫＨｚの超音波振動がホーン１１２０に誘起されると共に、昇降枠１２３０がエアシリンダ１２３１によって始動されてポール１２２０に沿って下降されて、図３の仮想線で示すように、その下縁に形成された接触部１１２１の円弧状の負荷部１１２２が安置部１３２２に整列されると共に、負荷部１１２２がテストチューブ２０００に圧接され、テストチューブ２０００には、その半径方向に沿って超音波振動が付与される。
【００４５】
その負荷時間はタイマ１４２０で制御されており、約５秒程度であれば図５のＣで見られるように、均質化が十分に行われて望ましい。
【００４６】
同様に、同図のＡに見るように、負荷時間が１．０秒程度では、均質化が不十分で、テストピースＴＰが一部固形状に残留しているのが見られた。
【００４７】
又、同図のＢに見るように、負荷時間が長すぎて、例えば１０秒を超えると、テストチューブ２０００内の温度が高温化して凝固現象が発生し、凝固物Ｓが見られるという不具合が見られた。
【００４８】
▲３▼ 復帰行程
次に、タイマ１４２０がＯＦＦにされると発振器１１１１がＯＦＦにされると共に、昇降枠１２３０が上昇され、テストチューブ２０００が負荷部１１２２から解放され、この結果は表示部１４４０に表示されると共に、記憶部１４３０に記録される。
【００４９】
（３） 検査行程
前記のように、均質化処理されたテストチューブ２０００内に、前述の如き蛍光試薬を注入して発光状況等からその病因を専門的に検知するものである。
【００５０】
尚、図２、図３に示すように、テストチューブ２０００を担持し、超音波振動を付与する接触部１１２１と受け部１３２１は２個並列状に形成したが、その相対的な位置関係並びに個数は格別に限定されるものではない。
【００５１】
この結果、この装置１０００によれば、次のような良好な結果が見られた。
【００５２】
［１］ プラスチック製のテストチューブ２０００に直接超音波振動を付与するので、テストピースＴＰには効率的に超音波振動が伝達され、テストピースＴＰの破砕並びに均質化が急速に達成できた。
【００５３】
即ち、このテストピースＴＰの破砕状況を検認するため、図５（Ｃ）における処理液を０．５ｍｍメッシュの金属製網に注いだところ、テストピースＴＰに含まれていた少量の繊維質のみが金属製網上に残留し、他に凝固物等は見られず、破砕が効果的に達成されたことが確認できた。
【００５４】
又、図７に示す従来技術においては、約４５秒の処理を２回必要としたが、この実施の形態では約５秒と大巾に処理時間が短縮される。
【００５５】
［２］ 前記の処理時間の短縮のため、テストチューブ２０００の昇温が未然防止され、テストピースＴＰが固形化するのが回避でき、均質化が達成できる。
【００５６】
［３］ テストピースＴＰはテストチューブ２０００内に封止された状態で均質化処理されるため、テストピースＴＰの汚染を未然防止できる。
【００５７】
［４］ 例えば、狂牛病のおそれがあるような危険性を伴うテストピースＴＰでも安全に処理できる。
【００５８】
尚、この実施の形態おいては、モータ１２３４等の動力手段によりホーン１１２０を昇降動作させたが、例えば図１において仮想線で示すような手動ハンドルＨＡにより図示しないパンダグラフ等の平行移動手段を介して昇降枠１２３０を昇降させてホーン１１２０によりテストチューブ２０００を加圧して把持させる手段を採用するこ可能であり、構造が簡素化してコストの低減を図ることもできるものである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によってもたらされる特有の効果は次の如くである。
【００６０】
▲１▼ 異質の流体もしくは固体状の素材に効果的に超音波振動を付与して破砕、混合、乳化、分散、脱気、均質化等の処理を高精度に達成できる。
【００６１】
▲２▼ 超音波振動エネルギーを伝達損失を軽減して有効に素材に付与できる。
【００６２】
▲３▼ 動植物の組織、細胞等の素材に超音波振動を付与して変化させ、その病因等の解明に有効である。
【００６３】
▲４▼ 汚染を防止した状態で素材に超音波振動を付与させることができる。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波振動エネルギーを利用して異質の流体もしくは固体等を混合、乳化、分散処理する技術であって、特に動植物の細胞や組織を破砕して高精度に検診もしくは検査を寄与しうる技術の分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の超音波振動エネルギーを応用して動植物の細胞、ＤＮＡ等を分散、加工する技術は各種提案され、採用されている。
【０００３】
その一例として、生体における狂牛病（ＢＳＥ）、その他の病因を診断するための検査技術を挙げれば次の如くである。
【０００４】
この場合、一般的には次の方法が利用されている。
【０００５】
予め、生体の一部を切除して試料（テストピース）を用意した後、次の各種の方法を実行する。
【０００６】
イ．テストピースＴＰとガラスビーズＧＢを挿入した試験管（図４（Ｙ））を動力手段で２０００回／分程度にふるい動かす。
ロ．テストピースを挿入した試験管内に動力回転式の撹拌体を直接挿入して振動・撹拌する。
ハ．テストピースを耐圧容器に入れ１０００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力をかけて処理する。
ニ．テストピースを挿入した試験管内に振動ホーンを挿入して振動・撹拌する（図６参照）。
ホ．カップ型の超音波ホーンに水を入れ、その中にテストピースＴＰを挿入した試験管２０００’を入れ（図４（Ｘ））、水を介して間接的に超音波で処理する（図７参照）。
【０００７】
前記イ〜ホの方法の後に例えば、タンパク質消化酵素等の所要の試薬を注加し、人間の体温程度（約３７℃）に１時間加温する。
【０００８】
その後、テストピースの混入した水溶液に蛍光試薬を入れ、発光状態を検出してタンパク質の消化状況から病因を診断する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術ではテストピースの破砕と撹拌、均質化が十分でなく、診断精度に改善の余地があった。
【００１０】
即ち、前記のイの方法では、十分な均質化が期待できず、固形状のテストピースの残留が見られた。
【００１１】
又、ロ〜ニの方法では、汚染（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）を回避しなければならないテストピースの場合や、取り扱い上、作業者に危険性が懸念されるようなテストピースの処理は不可能であった。
【００１２】
更に、ホの方法では、前記した不具合は解消されるが、水を媒体として超音波振動によって振動・撹拌処理するものであるために超音波エネルギーが十分にテストピースに伝達され難く、処理に時間がかかるという不具合点も指摘されるところであった。
【００１３】
この発明が解決しようとする第１の課題点は、異質の流体もしくは固体状の処理材を超音波振動エネルギーを利用して混合、乳化もしくは分散する（処理する）ものを提供することである。
【００１４】
この発明が解決しようとする第２の課題点は、前記処理材を装填したプラスチック製の容器（テストチューブ）に直接超音波振動エネルギーを供与しうるものを提供することである。
【００１５】
この発明が解決しようとする第３の課題点は、前記処理材を前記テストチューブに封止して汚染を未然防止しうる状態で処理しうるようにしたものを提供することである。
【００１６】
この発明が解決しようとする第４の課題点は、前記テストチューブに超音波振動ホーンを圧接させてエネルギー伝達損失を防止して効率的に処理しうるものを提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記したこの発明の課題点を解決する手段を挙げれば特許請求の範囲の請求各項と同様に次の如くである。
【００１８】
（１） プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与装置。
【００１９】
（２） 前記超音波振動付与手段におけるホーンに前記容器に係合する凹入状の振動部を形成した前記（１）記載の超音波振動供与装置。
【００２０】
（３） 前記振動部が縦振動状の超音波振動を前記容器内の素材に付与するように構成した前記（１）又は（２）記載の超音波振動供与装置。
【００２１】
（４） プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、前記容器内に前記異質の素材を封入した後、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与方法。
【００２２】
（５） 前記異質の素材が流体で構成されており、超音波振動エネルギーを付与して、混合、乳化、脱気もしくは分散処理させる前記（４）記載の超音波振動供与方法。
【００２３】
（６） 前記異質の素材が流体と固体とで構成されており、超音波振動エネルギーを付与して前記固体状の素材を破砕し、混合、乳化もしくは均質化させる前記（４）記載の超音波振動供与方法。
【００２４】
（７） 前記異質の素材の少なくとも一つが動植物の細胞や組織である前記（４）又は（６）記載の超音波振動供与方法。
【００２５】
即ち、前記（１）乃至（３）に係る超音波振動供与装置及び前記（４）乃至（７）に係る供与方法によれば、異質の素材に超音波振動エネルギーを伝達損失を軽減させて効果的に付与して、例えば動植物の細胞や組織等の素材を混合、乳化、脱気、分散、均質化もしくは破砕処理することができ、例えば病因の精密な診断等に貢献できるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の内容を具体化した実施の形態を挙げると次の通りである。
【００２７】
図面に示す実施の形態は、狂牛病の疑いのある牛の病因を診断するために、牛の脳等の固形状の試料（テストピース）を水、その他の水溶液と共にプラスチック製の容器内に封入した試験容器（テストチューブ）に超音波振動を与えて混合溶液状に均質化（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅ）させる超音波振動供与装置１０００である。
【００２８】
次に、その内容を項目毎に詳細に説明する。
【００２９】
１．全体構成
図１に示すように超音波振動供与装置（装置）１０００は、後述するテストチューブ２０００に超音波振動を付与する超音波振動付与手段１１００と、その昇降支持手段１２００と、前記テストチューブ２０００を安定的に保持する担持手段１３００並びに各動作制御のための制御手段１４００とで構成されている。
【００３０】
２．個別的構成
（１） 超音波振動付与手段１１００
後述する発振器１１１１によって超音波振動を誘起されるコンバータ１１１０の下端に、ホーン１１２０を垂設した構成であり、このホーン１１２０の下端にはテストチューブ２０００に縦方向振動を与えるための接触部１１２１が形成されているが、その形状については、担持手段１３００に対向する対状の形状を呈するものであるので担持手段１３００と共に後述する。
【００３１】
（２） 昇降支持手段１２００
後述する担持手段１３００を搭載可能なベース１２１０に竪設したポール１２２０上に昇降移動可能に架設した昇降枠１２３０に連結したホルダ１２４０により、前記のコンバータ１１１０を把持している。
【００３２】
又、昇降枠１２３０には、電動モータもしくはソレノイド等の動力手段にて駆動されるエアシリンダ１２３１が内蔵されており、後述する制御手段１４００によって昇降枠１２３０の昇降移動量が制御されるように構成されている。
【００３３】
（３） 担持手段１３００
図２及び図３にも示すように、前記の昇降支持手段１２００のベース１２１０上に固設した支持台１３１０上にテストチューブ２０００を担持しうる上向き凹入状の安置部１３２２を備えた受け部１３２１を形成した下受容枠１３２０を所要の位置に固定可能に設けている。
【００３４】
（４） テストチューブ２０００の支持構成
図２及び図３に示すように、前記下受容枠１３２０の上面には２個の半円弧状で、上向き凹入状の安置部１３２２でテストチューブ２０００を安定的に担持させる前記受け部１３２１が形成されている。
【００３５】
他方、ホーン１１２０の下面には、前記受け部１３２１と同様に２個の半円弧形で凹入状の負荷部１１２２を備えた接触部１１２１が下向き状に形成されており、テストチューブ２０００との接触面積を広くとることで超音波振動エネルギーの伝搬効率を上げる役目をしている。
【００３６】
尚、その機能については使用方法の項で後述する。
【００３７】
（５） 制御手段１４００
制御手段１４００は、マイコンを含んだ構成であって、操作部１４１０、タイマ１４２０、記憶部１４３０並びに表示部１４４０を設けており、超音波振動の付与内容を総括的に制御しうるものであるが、その機能については使用手順の項において後述する。
【００３８】
（６） テストチューブ２０００
図４（Ｘ）に示すように、プラスチック材料製の内径１０ｍｍ程度の円筒状のコンテナ２０１０内には、水を注入し、その中にテストピースＴＰを投入し、キャップ２０２１をネジ部２０３０によって封止した状態のものを利用した。
【００３９】
尚、この中空で未使用のテストチューブ２０００自体は市販されており、水とテストピースとが封入されていればガラスビーズが欠如していても足りるもので、その寸法、内容積は本発明に限定を与えるものではない。
【００４０】
３．使用手順
次に、この装置１０００によるテストピースの均質化処理手順について説明する。
【００４１】
この手順においては、狂牛病の検査における陽性もしくは擬陽性の診断のために牛の脳の一部をテストピースとして均質化処理について実行することが望ましいが、入手が困難であり、又、検査の危険性を未然防止するために各種の準備が不可欠であるので、生体的に組成上、又、硬さの点の共通点が多い牛の肝臓（レバー）を代替品として採用して作業を進めた。
【００４２】
（１） テストチューブ２０００の準備
前述したテストチューブ２０００のコンテナ２０１０内に水約３ｃｃを注入した上に、牛のレバーからなるテストピースＴＰを約３５０ｍｇの小片状として挿入し、キャップ２０２０により封止する（図５参照）。
【００４３】
（２） 均質化行程
▲１▼ テストチューブ２０００の配置行程
図２及び図３に示すように、下受容枠１３２０の２個の並列状に形成した受け部１３２１の安置部１３２２内にテストチューブ２０００を横向き状に挿入する。
【００４４】
▲２▼ 超音波振動付与行程
次に、図１に示すように、制御手段１４００における表示部１４４０を視認しつつ操作部１４１０をマニュアル操作して加圧力を設定し、タイマ１４２０によって振動付与時間を設定した後、始動指令を与えると、タイマ１４２０によって振動付与時間が制御されて発振器１１１１が始動されて約２０ＫＨｚの超音波振動がホーン１１２０に誘起されると共に、昇降枠１２３０がエアシリンダ１２３１によって始動されてポール１２２０に沿って下降されて、図３の仮想線で示すように、その下縁に形成された接触部１１２１の円弧状の負荷部１１２２が安置部１３２２に整列されると共に、負荷部１１２２がテストチューブ２０００に圧接され、テストチューブ２０００には、その半径方向に沿って超音波振動が付与される。
【００４５】
その負荷時間はタイマ１４２０で制御されており、約５秒程度であれば図５のＣで見られるように、均質化が十分に行われて望ましい。
【００４６】
同様に、同図のＡに見るように、負荷時間が１．０秒程度では、均質化が不十分で、テストピースＴＰが一部固形状に残留しているのが見られた。
【００４７】
又、同図のＢに見るように、負荷時間が長すぎて、例えば１０秒を超えると、テストチューブ２０００内の温度が高温化して凝固現象が発生し、凝固物Ｓが見られるという不具合が見られた。
【００４８】
▲３▼ 復帰行程
次に、タイマ１４２０がＯＦＦにされると発振器１１１１がＯＦＦにされると共に、昇降枠１２３０が上昇され、テストチューブ２０００が負荷部１１２２から解放され、この結果は表示部１４４０に表示されると共に、記憶部１４３０に記録される。
【００４９】
（３） 検査行程
前記のように、均質化処理されたテストチューブ２０００内に、前述の如き蛍光試薬を注入して発光状況等からその病因を専門的に検知するものである。
【００５０】
尚、図２、図３に示すように、テストチューブ２０００を担持し、超音波振動を付与する接触部１１２１と受け部１３２１は２個並列状に形成したが、その相対的な位置関係並びに個数は格別に限定されるものではない。
【００５１】
この結果、この装置１０００によれば、次のような良好な結果が見られた。
【００５２】
［１］ プラスチック製のテストチューブ２０００に直接超音波振動を付与するので、テストピースＴＰには効率的に超音波振動が伝達され、テストピースＴＰの破砕並びに均質化が急速に達成できた。
【００５３】
即ち、このテストピースＴＰの破砕状況を検認するため、図５（Ｃ）における処理液を０．５ｍｍメッシュの金属製網に注いだところ、テストピースＴＰに含まれていた少量の繊維質のみが金属製網上に残留し、他に凝固物等は見られず、破砕が効果的に達成されたことが確認できた。
【００５４】
又、図７に示す従来技術においては、約４５秒の処理を２回必要としたが、この実施の形態では約５秒と大巾に処理時間が短縮される。
【００５５】
［２］ 前記の処理時間の短縮のため、テストチューブ２０００の昇温が未然防止され、テストピースＴＰが固形化するのが回避でき、均質化が達成できる。
【００５６】
［３］ テストピースＴＰはテストチューブ２０００内に封止された状態で均質化処理されるため、テストピースＴＰの汚染を未然防止できる。
【００５７】
［４］ 例えば、狂牛病のおそれがあるような危険性を伴うテストピースＴＰでも安全に処理できる。
【００５８】
尚、この実施の形態おいては、モータ１２３４等の動力手段によりホーン１１２０を昇降動作させたが、例えば図１において仮想線で示すような手動ハンドルＨＡにより図示しないパンダグラフ等の平行移動手段を介して昇降枠１２３０を昇降させてホーン１１２０によりテストチューブ２０００を加圧して把持させる手段を採用するこ可能であり、構造が簡素化してコストの低減を図ることもできるものである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によってもたらされる特有の効果は次の如くである。
【００６０】
▲１▼ 異質の流体もしくは固体状の素材に効果的に超音波振動を付与して破砕、混合、乳化、分散、脱気、均質化等の処理を高精度に達成できる。
【００６１】
▲２▼ 超音波振動エネルギーを伝達損失を軽減して有効に素材に付与できる。
【００６２】
▲３▼ 動植物の組織、細胞等の素材に超音波振動を付与して変化させ、その病因等の解明に有効である。
【００６３】
▲４▼ 汚染を防止した状態で素材に超音波振動を付与させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の超音波振動供与装置の側面図。
【図２】図１の振動付与手段の一部拡大正面図。
【図３】図２の側面図。
【図４】テストチューブ（ガラスビーズ無し（Ｘ）、ガラスビーズ入り（Ｙ））の側面図。
【図５】素材の変化を説明するためのテストチューブの側面図。
【図６】従来技術の超音波振動供与装置の説明図。
【図７】図６の他の例を示す説明図。
【符号の説明】
１０００ 超音波振動供与装置
１１００ 超音波振動付与手段
１１２１ 接触部
２０００ 試験容器（テストチューブ）
ＴＰ 素材（テストピース）
Claims (7)
- プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与装置。
- 前記超音波振動付与手段におけるホーンに前記容器に係合する凹入状の振動部を形成した請求項１記載の超音波振動供与装置。
- 前記振動部が縦振動状の超音波振動を前記容器内の素材に付与するように構成した請求項１又は２記載の超音波振動供与装置。
- プラスチックその他の耐振、耐熱特性を持つ材料で形成された容器内に封入された流体状もしくは固体状の異質の素材に超音波振動エネルギーを供与する装置であって、前記容器内に前記異質の素材を封入した後、超音波振動付与手段を直接前記容器に接触させて超音波振動エネルギーを前記異質の素材に供与する超音波振動供与方法。
- 前記異質の素材が流体で構成されており、超音波振動エネルギーを付与して、混合、乳化、脱気もしくは分散処理させる請求項４記載の超音波振動供与方法。
- 前記異質の素材が流体と固体とで構成されており、超音波振動エネルギーを付与して前記固体状の素材を破砕し、混合、乳化もしくは均質化させる請求項４記載の超音波振動供与方法。
- 前記異質の素材の少なくとも一つが動植物の細胞や組織である請求項４又は６記載の超音波振動供与方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002193261A JP2004037187A (ja) | 2002-07-02 | 2002-07-02 | 超音波振動供与装置とその供与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002193261A JP2004037187A (ja) | 2002-07-02 | 2002-07-02 | 超音波振動供与装置とその供与方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004037187A true JP2004037187A (ja) | 2004-02-05 |
Family
ID=31702267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002193261A Pending JP2004037187A (ja) | 2002-07-02 | 2002-07-02 | 超音波振動供与装置とその供与方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004037187A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006105980A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Lucent Technol Inc | 微粒子の分析および操作のためのナノ構造表面 |
| JP2011169886A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-09-01 | Sysmex Corp | 試料調製装置 |
| JP4845151B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2011-12-28 | オリオン ダイアグノスティカ オーワイ | 媒質の音波処理 |
| JP2016517516A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-16 | セラノス， インコーポレイテッド | サンプル作成のための装置、システムおよび方法 |
| US10233479B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-03-19 | Theranos Ip Company, Llc | Systems and methods for sample preparation using sonication |
-
2002
- 2002-07-02 JP JP2002193261A patent/JP2004037187A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006105980A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Lucent Technol Inc | 微粒子の分析および操作のためのナノ構造表面 |
| JP4845151B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2011-12-28 | オリオン ダイアグノスティカ オーワイ | 媒質の音波処理 |
| JP2011169886A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-09-01 | Sysmex Corp | 試料調製装置 |
| US9046505B2 (en) | 2010-01-21 | 2015-06-02 | Sysmex Corporation | Sample preparation apparatus |
| JP2016517516A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-16 | セラノス， インコーポレイテッド | サンプル作成のための装置、システムおよび方法 |
| US10233479B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-03-19 | Theranos Ip Company, Llc | Systems and methods for sample preparation using sonication |
| US10233480B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-03-19 | Theranos Ip Company, Llc | Systems and methods for sample preparation using sonication |
| US11046992B2 (en) | 2013-03-15 | 2021-06-29 | Labrador Diagnostics Llc | Systems and methods for sample preparation using sonication |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102917756B (zh) | 用于选择性地生成超声波和热的超声换能器 | |
| US8327724B2 (en) | Sample preparation apparatus | |
| WO2008016691A2 (en) | Methods and apparatus for treating samples with acoustic energy | |
| JP2002540783A (ja) | 生物細胞の超音波分解の装置と方法 | |
| JP2005246155A (ja) | 試料破砕器具及び試料破砕方法 | |
| JP2004037187A (ja) | 超音波振動供与装置とその供与方法 | |
| KR101507234B1 (ko) | 생분자 추출기 및 생분자 추출방법 | |
| TW200842336A (en) | Microwave accelerating extraction equipment | |
| KR20180000487U (ko) | 복수개의 챔버의 개별 기계적 교반 조건 설정이 가능한 세포 배양 장치 | |
| CN211963963U (zh) | 一种生化用快速振荡溶解装置 | |
| JP2019154762A (ja) | 融解装置及び融解方法 | |
| JP4257470B2 (ja) | ペッスル、試料加工方法および試料加工装置 | |
| CN204237799U (zh) | 一种超声波细胞粉碎仪 | |
| WO2020264162A1 (en) | External sonication | |
| CN214416161U (zh) | 一种医学生物化学用加热搅拌装置 | |
| CN110624435A (zh) | 手持式均质器 | |
| CN219010317U (zh) | 一种超声波dna打断仪 | |
| CN219168259U (zh) | 磁微粒混悬液混匀装置 | |
| CN106483007B (zh) | 混匀器及使用该混匀器的混匀装置 | |
| CN213669079U (zh) | 一种医学检验匀浆装置 | |
| CN209791309U (zh) | 一种用于加速化学固体药品溶解的装置 | |
| CN214598720U (zh) | 一种营养液调配装置 | |
| CN218435745U (zh) | 一种微型生物样本提取均质装置 | |
| CN214438543U (zh) | 超声磁力搅拌器 | |
| CN211586116U (zh) | 手持式均质器 |