JP2004188309A

JP2004188309A - 破砕装置

Info

Publication number: JP2004188309A
Application number: JP2002358987A
Authority: JP
Inventors: Shuji Yasui; 修二安井
Original assignee: YASUI KIKAI KK
Current assignee: YASUI KIKAI KK
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: JP4279545B2

Abstract

【課題】破砕媒体と被破砕物とを収容した破砕容器を多数収容した容器ホルダを破砕処理後に遠心分離機に移載できるようにした破砕装置を提供する。
【解決手段】複数の破砕容器３０を収容した容器ホルダ２２は環状体２０に装着して押圧板２３を置き、固定キャップ２５を環状体２０に螺入することにより破砕装置１に固定される。破砕装置１を運転すると、各破砕容器３０には８の字状の往復振動が加えられて破砕容器３０中に収容された破砕媒体により被破砕物が破砕される。破砕処理後に容器ホルダ２２を取り外して遠心分離機に装着すると、複数の破砕容器３０について遠心分離の処理を行うことができる。
【選択図】図１

Description

【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、まず材料を均一に破砕しなければならない。一般的には乳鉢と乳棒が用いられるが、均一な破砕状態を得るには時間と労力とを要し、効率的でない。そこで破砕作業を効率的に行うために破砕装置が用いられ、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、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（特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記細胞破砕装置を改良して、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装置などを提案している（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特公平６−３６７３２号公報（第２〜３頁、図１）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−１７８４４４号公報（第２〜４頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記破砕装置により被破砕物を破砕してＤＮＡ抽出等の分析を行う場合には、破砕後の破砕容器内に緩衝液を注入して緩衝液中に破砕された被破砕物を懸濁した状態で遠心分離する必要がある。従来は破砕装置により破砕が終了した後、破砕装置から複数の破砕容器を個々に取り出して遠心分離にセットする必要があり、破砕容器の数が多い場合には面倒な作業となる課題があった。
【０００８】
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保持する容器ホルダを破砕装置による破砕処理後に、遠心分離機に移載することを可能にした破砕装置を提供することにある。
【０００９】
【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、破砕媒体と被破砕物とを収容した破砕容器を保持する容器ホルダに往復移動を加えて前記破砕媒体により被破砕物を破砕する破砕装置において、前記容器ホルダが当該破砕装置と破砕された被破砕物を遠心分離する遠心分離装置とに着脱できるように構成されてなることを特徴とするもので、複数の破砕容器を保持する容器ホルダは破砕装置と遠心分離装置とに着脱できるように構成されているので、破砕装置による破砕処理後に容器ホルダを取り出し、遠心分離装置に装着すると、破砕された被破砕物に対する遠心分離の処理を速やかに実施することができる。
【００１０】
上記構成において、破砕装置は、駆動源により回転駆動される回転軸に、その軸心に対して軸心が傾斜した傾斜軸部を設け、この傾斜軸部に相対回転自在に環状体を外嵌すると共に、この環状体の回転を弾性的に拘束する弾性拘束手段を設け、前記環状体に容器ホルダを取り付けて構成することにより、破砕容器を比較的長い工程の主往復移動とそれに直交する比較的短い工程の副往復移動とを組み合わせた８の字状に往復振動させることができるので、破砕容器中に収容した破砕媒体により被破砕物を効率的に破砕することができる。
【００１１】
また、容器ホルダは、複数の破砕容器を所定角度で収容する複数の容器収容穴を形成することにより、破砕処理後に遠心分離する好適な傾斜角度を得ることができる。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係る破砕装置の構成を示すもので、図示しないモータによって回転駆動される回転軸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。この回転軸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にて回転軸８に押圧固定されている。
【００１４】
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との間の吸着力によって、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、且つ傾斜軸体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。
【００１５】
前記環状体１５に固定された保持体２０にはリング状の容器ホルダ２２が取り付けられる。容器ホルダ２２は、図２に示すように、円周上に所定の傾斜角度で破砕容器３０を収容する容器収容穴５０が複数に形成され、中心位置に前記保持体２０の円筒部２０ａの下方に形成されたスプライン（図示せず）に対応するスプライン穴が形成された嵌挿穴２４が設けられている。前記円筒部２０ａの外周には、図示省略しているが、下方に容器ホルダ２２の嵌挿穴２４に対応するスプラインが、上方に固定キャップ２５を螺入するための雄ネジが形成されている。
【００１６】
容器ホルダ２２は、複数の容器収容穴５０に被破砕物と破砕媒体とを投入して蓋体３１で閉じた破砕容器３０を収容し、図１に示すように、嵌挿穴２４を前記円筒部２０ａに挿入することにより破砕装置に装着され、図３に示す押圧板２３を円筒部２０ａに嵌め込み、固定キャップ２５を円筒部２０ａに螺入することにより、容器ホルダ２２に収容された各破砕容器３０はその蓋体３１が押圧板２３に設けられたタブ２３ａよって押圧されることにより容器ホルダ２２に固定され、容器ホルダ２２も固定キャップ２５によって環状体１５に固定される。
【００１７】
容器ホルダ２２が取り付けられた破砕装置を運転させると、各破砕容器３０には８の字状の振れ運動が加えられ、破砕媒体によって被破砕物が破砕される。即ち、図４（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４（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、更に回転軸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り、環状体１５に固定された容器ホルダ２２に収容された破砕容器３０に８の字状の振れ運動が加わり、破砕容器３０に収容された破砕媒体が被破砕物を破砕する。
【００１８】
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なり、その開口部外周にねじ３０ａが形成され、底部に載頭半球部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。この破砕容器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、容器ホルダ２２もこの破砕容器３０の大きさに応じた容器収容穴５０を形成したものが用いられる。
【００１９】
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。
【００２０】
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を形成することにより、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。
【００２１】
また、破砕媒体３２は破砕容器３０の形状に対応して形成され、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７に示す破砕容器３０は、その底部に円錐形の円錐部３３が形成されているので、破砕媒体３２はその一端部に図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。
【００２２】
上記破砕媒体としては、上述のような単一のものでなく、ビーズ状のものを複数個用いることもできる。
【００２３】
上記構成になる破砕装置を用いて被破砕物の破砕がなされた後、被破砕物を分析に用いる場合には、破砕後の破砕容器３０内に緩衝液を注入して遠心分離する必要がある。そこで、破砕装置による破砕が完了すると、固定キャップ２５を緩めて取り外し、押圧板２３を外すと容器ホルダ２２を取り出すことができるので、容器ホルダ２２を遠心分離機に移載すると、そのまま遠心分離の作業に移行させることができる。
【００２４】
容器ホルダ２２に対応する遠心分離機は、図９、図１０に示すように、図示しないモータによって回転駆動される駆動軸５３に、中心位置にスプライン５５が形成されたボス５４を設けたロータ本体５７がボルト５６で固定されている。
【００２５】
破砕装置によって破砕処理が終了した各破砕容器３０は蓋体３１を開いて破砕媒体３２を取り出し、破砕容器３０中に緩衝液を注入する。尚、破砕容器３０から破砕媒体３２を取り出す方法は、蓋体３１の取り外しと同時に取り出す破砕媒体３２の取り出し方法を適用することができ、本願出願人により特願２００２−２０８１０８号として提案している。
【００２６】
緩衝液を注入した破砕容器３０を収容した容器ホルダ２２は、その中心位置に設けられた嵌挿穴２４をボス５４に嵌挿することにより、図１０に示すように、遠心分離機に装着することができる。この遠心分離機では３個の容器ホルダ２２を装着することができるが、１個の容器ホルダ２２を装着することもできる。容器ホルダ２２を装着して遠心分離機を運転すると、ロータ本体５７の回転に伴って容器ホルダ２２も回転し、破砕されて緩衝液した状態の被破砕物は遠心分離により上清と沈殿とに分離する。この遠心分離された上清の吸光度測定等の手段により被破砕物の分析を行うことができる。
【００２７】
容器ホルダ２２に収容する破砕容器３０の保持角度は、破砕容器３０の容量に応じて好適な傾斜角度があり、一般的に容量が大きくなるほど傾斜角度は小さく設定される。
【００２８】
次に、第２の実施形態に係る破砕装置について説明する。第２の実施形態に係る破砕装置は、容器ホルダ６０の装着構造が異なるもので、第１の実施形態の構成と共通する構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２９】
図１１において、第２の実施形態に係る破砕装置は、環状体１５にドーナツ状に形成された容器ホルダ６０を嵌め込み、環状体１５上に押圧板６１を配して、複数の固定ノブ６２のネジ部分を環状体１５に螺入することにより、容器ホルダ６０を環状体１５に固定し、容器ホルダ６０に収容した破砕容器３０を容器収容穴６５内に保持する。
【００３０】
容器ホルダ６０は、図１２に示すように、第１の実施形態における容器ホルダ２２と同様に複数の破砕容器３０を所定の傾斜角度にして収容する複数の容器収容穴６５が円周上に形成され、中央部分に開口部を形成したドーナツ状に形成されている。また、押圧板６１は、図１３に示すように、周囲に各破砕容器３０の蓋体３１を押圧保持するタブ６６が形成され、タブ６６の基部は容器ホルダ６０を環状体１５に押圧固定する固定部に形成され、固定穴６７から固定ノブ６２のネジ部分を環状体１５に螺入することにより容器ホルダ６０を押圧固定する。
【００３１】
上記構成になる容器ホルダ６０に対応する遠心分離機は、図１４に示すように、容器ホルダ６０を収容するロータ本体７０を備えて構成される。前述のように破砕装置に装着して破砕が終了した容器ホルダ６０は、固定ノブ６２を緩めて破砕装置から取り外され、図示するように前記ロータ本体７０に収納することができる。
【００３２】
この遠心分離機は、モータ７１によりロータ本体７０が回転駆動されるように構成され、ロータ本体７０の回転により、その中に収容された容器ホルダ６０も回転して各破砕容器３０に遠心力が及ぶので、破砕された被破砕物を緩衝液に懸濁しておくと、遠心分離により上清と沈殿物とに分離することができる。
【００３３】
前記容器ホルダ６０による破砕容器３０の保持角度は、遠心分離を行う際に破砕容器３０の容量に応じて好適な傾斜角度があり、一般的に容量が大きくなるほど傾斜角度は小さく設定される。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、被破砕物と破砕媒体とを収容した破砕容器を容器ホルダに複数に収容して、多くの被破砕物を同時に破砕処理することができ、破砕処理の終了後には容器ホルダを遠心分離機に移載することができるので、被破砕物を破砕した後に遠心分離の処理が不可欠な分析等の作業において、破砕容器を個々に破砕装置から遠心分離機に移載する面倒な作業を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る破砕装置の要部構成を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る容器ホルダの構成を示す平面図。
【図３】第１の実施形態に係る押圧板の構成を示す平面図。
【図４】８の字状往復振動の説明図。
【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】第１の実施形態に係る遠心分離機の要部構成を示す分解斜視図。
【図１０】同上遠心分離機の断面図。
【図１１】第２の実施形態に係る破砕装置の要部構成を示す断面図。
【図１２】第２の実施形態に係る容器ホルダの構成を示す平面図。
【図１３】第２の実施形態に係る押圧板の構成を示す平面図。
【図１４】第２の実施形態に係る遠心分離機の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１、２破砕装置
８回転軸
１１傾斜軸部
１５環状体
１６磁石
１８対極磁石
２０保持体
２２、６０容器ホルダ
２３、６１押圧板
２５固定キャップ
３０破砕容器
５０、６５容器収容穴
６２固定ノブ

Claims

破砕媒体と被破砕物とを収容した破砕容器を保持する容器ホルダに往復移動を加えて前記破砕媒体により被破砕物を破砕する破砕装置において、前記容器ホルダが当該破砕装置と破砕された被破砕物を遠心分離する遠心分離装置とに着脱できるように構成されてなることを特徴とする破砕装置。
破砕装置は、駆動源により回転駆動される回転軸に、その軸心に対して軸心が傾斜した傾斜軸部を設け、この傾斜軸部に相対回転自在に環状体を外嵌すると共に、この環状体の回転を弾性的に拘束する弾性拘束手段を設け、前記環状体に容器ホルダが取り付けられてなる請求項１に記載の破砕装置。
容器ホルダは、複数の破砕容器を所定角度で収容する複数の容器収容穴が形成されてなる請求項１又は２に記載の破砕装置。