JP2008131928A - 混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】培地と試料とを均一に混釈することができる混合装置を提供する。
【解決手段】載置台１１が、シャーレ１を載置可能な載置面１１ａを有している。４本の支持脚１３が、載置面１１ａを水平にして水平方向に振動可能に載置台１１を支持している。振動装置１４が、モータ２８と偏心重り２９とを有している。モータ２８は、回転軸の回転数を調節可能であって、電動で回転軸を回転させる構成を有している。モータ２８は、回転軸が載置台１１の載置面１１ａに対して垂直をなすよう載置台１１の反対面１１ｃに取り付けられている。偏心重り２９は、一端に重り部３５を有し、重り部３５がモータ２８の回転軸の周囲を回転するよう他端が回転軸に設けられている。偏心重り２９は、重心がモータ２８の回転軸の周囲を回転するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に混釈培養法で細菌などを含む試料と培地とを混釈するのに使用される混合装置に関する。

寒天培地は、固形培地であり、通常、水に約1.5%の濃度の寒天を加え、固化させて成る。寒天培地は、微生物学や植物学の分野で、細菌や細胞を培養するために使用される。
一般的な細菌検査では、寒天平板培地を用い、試料0.1ミリリットルを培地の表面に塗抹して室温あるいはインキュベータなどで一定期間培養する（塗沫培養法）。試料中に細菌が存在した場合、分裂増殖を繰り返して目視で確認できるコロニーを形成するため、このコロニーの有無により、細菌が試料中に存在していたかどうかを判定できる。

検査対象の試料が１ミリリットル程度の量のときには、通常、寒天培地の表面には塗抹することができない。このため、塗抹する代わりに、検査対象の試料と固化する前の寒天培地とをシャーレに入れて固化させた後、培養する方法（混釈培養法）をとることがある。例えば、牛乳の場合は、１枚のシャーレに１ミリリットルの牛乳と１９ミリリットルの寒天培地とを入れて、混釈培養している。
試料と寒天培地とを混釈する場合、良く混じっていてムラがない方が、目視検査では判定し易い。また、画像処理による自動細菌検査機器を使用する検査でも、寒天培地の仕上がりが一定であることは、検査の質に影響を与えるほど重要である。

従来、試料と寒天培地とを混合させるための装置として、シャーレを載せた台を左右、前後に振らせるものや、８の字にローテイトさせるものがある（例えば、特許文献１または２参照）。

特開平１０−１９１９５９号公報 特開平１０−１９１９６０号公報

しかしながら、従来の装置では、混ぜ合わせるのに“首を振る”ようなシャーレを傾ける動作しかしないため、試料と培地とが良く混じらないという課題があった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、培地と試料とを均一に混釈することができる混合装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る混合装置は、載置台と支持脚と振動装置とを有し、前記載置台はシャーレを載置可能な載置面を有し、前記支持脚は前記載置面を水平にして水平方向に振動可能に前記載置台を支持し、前記振動装置はモータと偏心重りとを有し、前記モータは電動で回転軸を回転させる構成を有し、前記回転軸が前記載置台の載置面に対して垂直をなすよう前記載置台に取り付けられ、前記偏心重りは重心が前記モータの回転軸の周囲を回転するよう前記回転軸に設けられていることを、特徴とする。
支持脚は載置面を一方向のみに振動可能であってもよいが、水平３６０度方向に振動可能であることが好ましい。

本発明に係る混合装置は、主に混釈培養法で細菌などを含む試料と寒天等の培地とを混釈するのに使用される。本発明に係る混合装置では、細菌などを含む試料と培地とを入れたシャーレを、載置台の載置面の上に載せて振動装置のモータにより偏心重りを回転させる。このとき、偏心重りの重心がモータの回転軸の周囲を回転するよう設けられ、載置台が水平方向に振動可能に設けられているため、偏心重りの水平面内での回転に従って、載置台も水平面内で振動する。これにより、載置台に載せられたシャーレも水平面内で振動し、シャーレ内の培地と試料とを容易に混釈することができる。

振動装置は、１つであっても複数であってもよい。また、モータは、回転数を手動で調節可能であってもよく、自動で調節可能であってもよい。偏心重りは、載置台の中心位置からずれて配置されていてもよい。振動装置の数やモータの回転数、偏心重りの配置などを調節することにより、載置面を水平３６０度方向に振動可能なとき、載置台を複雑に回転振動させることができるため、試料が培地に拡散しやすく、培地と試料とをより均一に混釈することができる。また、試料が微量であっても、均一に混釈することができる。本発明に係る混合装置は、混釈培養法での試料と培地との混釈に限らず、他の混釈にも使用することができる。例えば、試験管を立てた試験管立てを載置台に載せ、偏心重りを回転させることにより、試験管の中の試料などを混釈することもできる。また、粉体同士を混合させるのにも使用することができる。

本発明に係る混合装置で、前記偏心重りはアーム状で、一端に重り部を有し、前記重り部が前記モータの回転軸の周囲を回転するよう他端が前記回転軸に設けられていてもよい。この場合、重り部の回転により、載置台を水平面内で振動させることができる。これにより、載置台に載せられたシャーレ内の培地と試料とを容易に混釈することができる。

本発明に係る混合装置で、前記振動装置は２つから成り、各振動装置は前記モータの回転軸の回転数が互いに異なり、前記載置面に沿った方向で互いに離れて取り付けられていてもよい。この場合、時間とともに各振動装置の偏心重りの位相がずれていくため、載置台の振動の振幅を時間とともに変化させることができる。例えば、各偏心重りが同一で、同じ方向に回転し、載置台の中心位置に対して対称に配置されているとき、各偏心重りの位相がそろうと載置台の振動の振幅が大きくなり、各偏心重りの位相が１８０度ずれると載置台の振動が止まる。このように、載置台を複雑に振動させることができ、載置台に載せられたシャーレ内の培地と試料とを均一に混釈することができる。

また、本発明に係る混合装置で、前記モータは前記回転軸の回転数を調節可能であって、前記回転軸の回転数を自動で変化させる制御手段を有していてもよい。この場合、制御手段で回転軸の回転数を自動で変化させることにより、載置台を複雑に振動させることができるので、試料が培地に拡散しやすく、培地と試料とを均一に混釈することができる。制御手段は、計時手段を備えて経過時間により回転数を変化させるものでも、載置台の振動が所定の大きさ以上になったとき回転数を変化させるものであってもよい。

本発明に係る混合装置で、前記支持脚は３本以上から成ってそれぞれ脚部本体とコイルバネとを有し、各脚部本体は水平面に設置されたとき前記載置面を水平にして水平方向に振動可能に前記載置台を支持し、各コイルバネは前記載置台を各脚部本体に対し定位置に付勢するよう前記載置台と各脚部本体との間に設けられていてもよい。この場合、振動する載置台をコイルバネにより定位置に戻すことにより載置台の振動を複雑にし、培地と試料との混釈を効果的に行うことができる。特に、載置台が各脚部本体に対する振幅を所定の範囲に制限するストッパを有する場合には、載置台の振動が所定の範囲を超えるとき、載置台の振幅がストッパで制限されて、載置台の振動を変化させることができる。振動装置の数やモータの回転数、偏心重りの配置などを調節して載置台の振動の振幅を変化させることにより、載置台をより複雑に回転振動させることができる。これにより、載置台に載せられたシャーレ内の寒天培地などの培地と試料とを容易に混釈することができる。

また、本発明に係る混合装置で、前記支持脚は３本以上から成り、前記載置面を水平にした前記載置台の定位置に対し、前記載置面を水平方向および垂直方向に振動可能に前記載置台を支持するとともに、前記載置台を前記定位置に付勢する弾性を有していてもよい。この場合、振動する載置台を支持脚の弾性で定位置に戻すことにより、載置台の振動を複雑にし、培地と試料との混釈を効果的に行うことができる。また、載置面を水平方向だけでなく、垂直方向にも振動可能であるため、載置台の振動をより複雑にすることができ、培地と試料との混釈をさらに効果的に行うことができる。支持脚は、ゴム材から成ることが好ましい。
本発明に係る混合装置は、混釈装置として使用されるほか、混合攪拌するために使用されてもよい。

本発明によれば、培地と試料とを均一に混釈することができる混合装置を提供することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態の混合装置を示している。
図１に示すように、混合装置１０は、載置台１１とケーシング１２と支持脚１３と振動装置１４とを有している。

図１に示すように、載置台１１は、ほぼ正方形の板状に形成され、上部にシャーレを載置可能な平坦な載置面１１ａを有している。載置面１１ａには、シャーレを付着可能な粘着層が設けられていることが好ましい。載置台１１は、載置面１１ａの周囲を取り囲むよう載置面１１ａに対して垂直に設けられた縁部１１ｂを有している。載置台１１の載置面１１ａの反対面１１ｃの四隅には、脚取付部２１が固定されている。各脚取付部２１は、断面Ｕ字状で載置面１１に垂直な側部２１ａと載置面１１に平行な底部２１ｂとを一体的に有し、底部２１ｂに取付孔を有している。その底部２１ｂは、コイルバネ２６の径より大きい面積を有している。ケーシング１２は、薄い直方体形状を成し、ほぼ正方形の底板１２ａと、底板１２ａの周囲を取り囲むよう底板１２ａに対して垂直に設けられた４つの側板１２ｂとを有している。

図１（ｂ）に示すように、支持脚１３は、４本から成り、それぞれ脚部本体２２と設置部２３とバネ押え２４と頭部２５とコイルバネ２６とを有している。脚部本体２２は、細長い棒材から成る。なお、脚部本体２２は、長さ方向に対して垂直方向に撓む可撓性を有していてもよい。設置部２３は、下面が平坦に形成されており、脚部本体２２の下端に取り付けられている。バネ押え２４は、コイルバネ２６の径より大きい径の円盤状であって、脚部本体２２の設置部２３より上側の位置に固定されている。脚部本体２２は脚取付部２１の取付孔を貫通し、その貫通した上端に頭部２５が固定されている。頭部２５は、底部２１ｂの取付孔より大きい径を有し、脚取付部２１の底部２１ｂと載置台１１との間に上下動可能に配置されている。コイルバネ２６は、内部に脚部本体２２が貫通されて、バネ押え２４と脚取付部２１との間に、やや縮んだ状態で取り付けられている。

各支持脚１３はケーシング１２の底板１２ａを貫通しており、ケーシング１２は底板１２ａがバネ押え２４と設置部２３とで挟まれて各支持脚１３に固定されている。図１（ａ）に示すように、各支持脚１３は、それぞれ底板１２ａの各隅部に取り付けられている。各支持脚１３は、コイルバネ２６の中心軸および脚部本体２２が載置面１１ａに対して垂直をなすよう設けられている。その状態がコイルバネ２６の定位置である。各支持脚１３は、設置部２３により水平面に設置されたとき、載置面１１ａを水平にして載置台１１を支持可能である。各支持脚１３は、載置台１１が水平方向に移動したとき、コイルバネ２６により、載置台１１を各脚部本体２２に対して定位置に戻す方向に付勢している。これにより、各支持脚１３は、載置面１１ａを水平３６０度方向に振動可能になっている。

図１に示すように、振動装置１４は、取付部材２７とモータ２８と偏心重り２９と電源（図示せず）と電源スイッチ３０とスタートボタン３１とストップボタン３２と回転数調節つまみ３３とヒューズ３４とを有している。取付部材２７は、細長い板状部材から成り、両端部が中央部に対して同じ方向に垂直に折り曲げられている。取付部材２７は、中央部が載置台１１の反対面１１ｃとの間に間隔を有するよう、両端部で載置面１１ａの反対面１１ｃの中央に取り付けられている。モータ２８は、電動で回転軸を回転させる構成を有し、回転軸が載置台１１の載置面１１ａに対して垂直をなすよう取付部材２７の中央部の下部に取り付けられている。モータ２８は、回転軸が取付部材２７の中央部を貫通して、取付部材２７の中央部と載置面１１ａの反対面１１ｃとの間に配置されている。モータ２８は、回転軸の回転数を調節可能である。

偏心重り２９は、細長いアーム状で、一端に重り部３５を有している。偏心重り２９は、取付部材２７の中央部と載置面１１ａの反対面１１ｃとの間に配置され、他端がモータ２８の回転軸に固定されている。偏心重り２９は、他端を中心として、重り部３５がモータ２８の回転軸の周囲を載置面１１ａと平行な面内で回転するようになっている。これにより、偏心重り２９は、重心がモータ２８の回転軸の周囲を回転するようになっている。電源は、ケーシング１２の内部に設けられ、モータ２８に接続され、モータ２８を駆動可能になっている。

電源スイッチ３０、スタートボタン３１、ストップボタン３２および回転数調節つまみ３３は、ケーシング１２の正面側の側板１２ｂに並んで取り付けられている。電源スイッチ３０は、ロッカースイッチから成り、モータ２８と電源との接続をＯＮ／ＯＦＦ可能になっている。スタートボタン３１は、プッシュスイッチから成り、押されたときモータ２８を駆動可能になっている。ストップボタン３２は、プッシュスイッチから成り、押されたときモータ２８の駆動を止めるようになっている。回転数調節つまみ３３は、可変抵抗から成り、モータ２８の回転数を調節して偏心重り２９の回転数を調節可能になっている。図１（ａ）に示すように、ヒューズ３４は、ケーシング１２の背面側の側板１２ｂに取り付けられている。

次に、作用について説明する。
混合装置１０は、主に混釈培養法で細菌などを含む試料と寒天等の培地とを混釈するのに使用される。まず、図２（ａ）に示すように、細菌などを含む試料と培地とを入れたシャーレ１を、載置台１１の載置面１１ａの上に載せる。このとき、シャーレ１は、一度に複数を載せてもよく、載置面１１ａのどこに載せてもよい。モータ２８の電源スイッチ３０を入れ、スタートボタン３１を押して偏心重り２９を回転させる。このとき、偏心重り２９の重心がモータ２８の回転軸の周囲を回転するよう設けられ、載置台１１が水平３６０度方向に振動可能に設けられているため、偏心重り２９の重り部３５の水平面内での回転に従って、載置台１１も水平面内で回転振動を行う。これにより、載置台１１に載せられたシャーレ１も水平面内で回転振動し、シャーレ１内の培地と試料とを容易に混釈することができる。また、振動する載置台１１をコイルバネ２６により定位置に戻すことにより、載置台１１の振動を複雑にし、培地と試料との混釈を効果的に行うことができる。偏心重り２９が載置面１１ａの反対面１１ｃに取り付けられているため、載置面１１ａのスペースを広くとることができる。偏心重り２９の重り部３５が、載置面１１ａに置いたシャーレ１や作業者などに当たらず、安全である。

偏心重り２９の回転数が遅いとき、重り部３５の回転に従って載置台１１がゆっくりと回転振動し、載置台１１の回転振動の振幅が大きくなる。このとき、コイルバネ２６が脚部本体２２に接触するため、図２（ｂ）に示すように、各支持脚１３に対応していると考えられる４つの渦２ａがシャーレ１の中に発生する。回転数調節つまみ３３で偏心重り２９の回転数を上げると、コイルバネ２６が脚部本体２２に接触することなく載置台１１が回転するため、図２（ｃ）に示すように、シャーレ１の中に一つの大きな渦２ｂが発生する。このように、回転数調節つまみ３３で偏心重り２９の回転数を上げたり下げたりして変えることにより、渦２ａ，２ｂの形状が変わり、シャーレ１内の寒天培地と試料との混ざり具合を変化させることができ、寒天培地と試料とをより均一に混釈することができる。混釈が終わったならば、ストップボタン３２を押して偏心重り２９の回転を止め、電源スイッチ３０を切る。

混合装置１０では、例えば、１枚のシャーレ１に１ミリリットルの牛乳と１９ミリリットルの寒天培地とを入れて混釈する場合、１分程度で均一に混釈することができる。従来のシャーレ１を水平に手で回して混釈する場合、試料がこぼれないよう周壁が高いシャーレ１を使用する必要がある。これに対し、混合装置１０では、高さが１ｃｍ程度の一般的なシャーレ１を使用しても、こぼさずに混釈することができる。

なお、混合装置１０で、モータ２８は、回転軸の回転数を自動で変化させる制御手段を有していてもよい。この場合、制御手段で回転軸の回転数を自動で変化させることにより、載置台１１を複雑に回転振動させることができるので、試料が培地に拡散しやすく、培地と試料とを均一に混釈することができる。

また、振動装置１４は、振動台１１の中心位置からずれて配置されていてもよい。振動装置１４は、複数から成り、振動台１１の中心位置に対して非対称の位置に配置されていてもよい。これらの場合、載置台１１を不規則に回転振動させることができ、シャーレ１内の寒天培地と試料との混ざり具合を不規則に変化させて、寒天培地と試料とを均一に混釈することができる。振動装置１４が複数から成る場合には、偏心重り２９が同じものであっても、重さが異なるものから成っていてもよい。

図３に示すように、振動装置１４は、２つの振動モータから成り、各振動モータのモータ５１の回転軸５１ａの回転数が互いに異なっていてもよい。図３に示す一例では、各振動モータの偏心重り５２が同一で、同じ方向に回転し、載置面１１ａに沿った方向で互いに離れて載置台１１の中心位置に対して対称に配置されている。この場合、時間とともに各振動モータの偏心重り５２の位相がずれていくため、載置台１１の回転振動の振幅を時間とともに変化させることができる。例えば、各偏心重り５２の位相がそろうと載置台１１の回転振動の振幅が大きくなり、各偏心重り５２の位相が１８０度ずれると載置台１１の回転振動が止まる。このように、載置台１１を複雑に回転振動させることができ、載置台１１に載せられたシャーレ１内の培地と試料とを均一に混釈することができる。各振動モータは、載置面１１ａに対して垂直な中心線を軸として載置台１１が回転するのを防ぐために、載置台１１の中心位置に対して対称に、できるだけ近くに配置されることが好ましく、上下に重ねて配置されてもよい。

また、図４に示すように、支持脚１３が、載置面１１ａを水平にした載置台１１の定位置に対し、載置面１１ａを水平方向および垂直方向に振動可能に載置台１１を支持していてもよい。支持脚１３は、載置台１１を定位置に付勢する弾性を有している。図４に示す一例では、４本の支持脚１３は、それぞれケーシング１２の上面に固定され、ケーシング１２を水平面に設置したとき載置面１１ａが水平になるよう載置台１１を支持している。支持脚１３で支持する構成の場合、振動する載置台１１を支持脚１３の弾性で定位置に戻すことにより、載置台１１の振動を複雑にし、培地と試料との混釈を効果的に行うことができる。また、載置面１１ａを水平方向だけでなく、垂直方向にも振動可能であるため、載置台１１の振動をより複雑にすることができ、培地と試料との混釈をさらに効果的に行うことができる。

本発明の実施の形態の混合装置を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面図である。 図１に示す混合装置の（ａ）シャーレを載置台に載せた使用状態を示す平面図、（ｂ）偏心重りの回転数が小さいときのシャーレの中の状態を示す平面図、（ｃ）偏心重りの回転数が大きいときのシャーレの中の状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態の混合装置の振動装置の変形例を示す底面図である。 本発明の実施の形態の混合装置の支持脚の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ シャーレ
１０ 混合装置
１１ 載置台
１１ａ 載置面
１２ ケーシング
１３ 支持脚
１４ 振動装置
２１ 脚取付部
２２ 脚部本体
２３ 設置部
２４ バネ押え
２５ 頭部
２６ コイルバネ
２７ 取付部材
２８ モータ
２９ 偏心重り
３０ 電源スイッチ
３１ スタートボタン
３２ ストップボタン
３３ 回転数調節つまみ
３４ ヒューズ
３５ 重り部

Claims (5)

1. 載置台と支持脚と振動装置とを有し、
   前記載置台はシャーレを載置可能な載置面を有し、
   前記支持脚は前記載置面を水平にして水平方向に振動可能に前記載置台を支持し、
   前記振動装置はモータと偏心重りとを有し、
   前記モータは電動で回転軸を回転させる構成を有し、前記回転軸が前記載置台の載置面に対して垂直をなすよう前記載置台に取り付けられ、
   前記偏心重りは重心が前記モータの回転軸の周囲を回転するよう前記回転軸に設けられていることを、
   特徴とする混合装置。
2. 前記振動装置は２つから成り、各振動装置は前記モータの回転軸の回転数が互いに異なり、前記載置面に沿った方向で互いに離れて取り付けられていることを、特徴とする請求項１記載の混合装置。
3. 前記モータは前記回転軸の回転数を調節可能であって、前記回転軸の回転数を自動で変化させる制御手段を有していることを、特徴とする請求項１または２記載の混合装置。
4. 前記支持脚は３本以上から成ってそれぞれ脚部本体とコイルバネとを有し、各脚部本体は水平面に設置されたとき前記載置面を水平にして水平方向に振動可能に前記載置台を支持し、各コイルバネは前記載置台を各脚部本体に対し定位置に付勢するよう前記載置台と各脚部本体との間に設けられていることを、特徴とする請求項１、２または３記載の混合装置。
5. 前記支持脚は３本以上から成り、前記載置面を水平にした前記載置台の定位置に対し、前記載置面を水平方向および垂直方向に振動可能に前記載置台を支持するとともに、前記載置台を前記定位置に付勢する弾性を有していることを、特徴とする請求項１、２または３記載の混合装置。