JP2020192487A - 裁断装置および裁断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料を容易に所望の範囲の大きさに裁断できる裁断装置を提供する。【解決手段】裁断装置（１）は、所定の長さの目開きを有する篩（１１）と、篩に対して接触および離隔を繰り返すように往復運動可能な複数の裁断刃（１２）と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、裁断装置および当該裁断装置を用いた裁断方法に関する。

試料に含まれる物質を検出または計量する方法では、採取した試料を裁断または破砕することにより断片化し、断片化された試料から物質を抽出して目的物質の検出または計量を行う。特許文献１には、貯蔵容器内のゲル状物を裁断する裁断装置が開示されている。当該裁断装置は、貯蔵容器側面に実質的に接触しない格子状に組み立てられた裁断刃本体と、該裁断刃本体の外周部の少なくとも対向する２か所に前記貯蔵容器内側面に接触する補助裁断刃とを有する。特許文献１に開示されている裁断装置を用いることで、破砕機を用いた粉砕や鋏などを用いた手による裁断を行わなくても物質を裁断することが可能である。

特開平１０−２９６１０５号

しかしながら、所望の範囲の大きさまで試料を裁断する場合、特許文献１に開示されている装置では、試料または裁断された試料片が格子状の裁断刃本体の大きな隙間から上方に逃げるため、所望の範囲の大きさまで裁断されない試料が出てくるという問題がある。また、多くの試料を所望の範囲の大きさまで断片化する過程において、一部の試料は所望の範囲の大きさよりも小さく裁断されるという問題がある。

本開示の一態様は、所望の範囲の大きさに、容易に裁断対象を裁断することのできる裁断装置などを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る裁断装置は、所定の長さの目開きを有する篩と、前記篩に対して接触および離隔を繰り返すように、往復運動可能な複数の裁断刃と、を備える。

また、本開示の一態様に係る裁断装置は、複数の裁断刃と、前記複数の裁断刃の間に配され、所定の長さの目開きを有する篩と、前記裁断刃の刃先に対して接触および離隔を繰り返すように、往復運動可能な押圧部材と、を備える。

本開示の一態様によれば、裁断対象を容易に所望の範囲の大きさに裁断できる。

実施形態１に係る裁断装置の断面図である。 実施形態１に係る裁断装置の斜視図である。 （ａ）は、裁断刃を個々の裁断刃が見える方向から見た図であり、（ｂ）は、裁断刃を側面が見える方向から見た図であり、（ｃ）は、裁断容器およびその内部に配置された裁断刃の底面図である。 （ａ）は、一層の網からなる篩の平面図であり、（ｂ）は、一層の網からなる篩の側面図である。 （ａ）は、２層の網で構成される篩の側面図であり、（ｂ）は、３層の網で構成される篩の断面図である。 実施形態３に係る裁断装置が備える篩の構成を示す側面図である。 実施形態３に係る裁断装置が備える篩の構成を示す斜視図である。 （ａ）は、裁断刃が篩へ向かう方向に移動する場合における逆流防止部材の動きを示す図であり、（ｂ）は、裁断刃が篩から離れる方向に移動する場合における逆流防止部材の動きを示す図である。 実施形態３に係る篩の、別の例を示す側面図である。 実施形態４に係る裁断装置の構成を示す図である。 実施形態４に係る裁断装置により試料を裁断する場合における空気の流れを示す図である。 実施形態５に係る裁断装置の構成を示す図である。 実施形態６に係る裁断装置の構成を示す図である。 実施形態６に係る裁断装置における裁断刃および篩の配置を示す図である。 実施形態６に係る裁断装置における裁断刃および篩の配置の別の例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 実施形態７に係る裁断刃の一例を示す底面図である。 実施形態７に係る裁断刃の、別の例を示す底面図である。 実施形態８に係る逆流防止部材の構成を示す斜視図である。 実施形態８に係る逆流防止部材の構成を示す側面図である。

〔実施形態１〕
以下、本開示の一実施形態について、図１〜図４に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る裁断装置１の断面図である。図２は、本実施形態に係る裁断装置１の斜視図である。裁断装置１は、試料Ｈ（裁断対象）を裁断する装置である。ただし、裁断装置１は、試料ではない、すなわち成分の分析等を目的としない裁断対象を裁断する装置であってもよい。図１および図２に示すように、裁断装置１は、篩１１、複数の裁断刃１２、容器１３、および裁断容器１４を備える。

篩１１は、所定の長さの目開きを有する篩である。本実施形態では、篩１１は、１層の網を有する。ただし、篩１１は、後述する別実施形態のように、複数層の網を含んでいてもよい。すなわち、篩１１は、少なくとも１層の網を有する。

目開きとは、篩１１の隙間（目）の大きさである。例えば篩１１の隙間が正方形である場合には、目開きは当該正方形の一辺の長さである。また、篩１１の隙間が長方形である場合には、目開きは当該正方形の長辺の長さである。また、篩１１の隙間が円形である場合には、目開きは当該円の直径である。

篩１１は、その平面構造を利用して試料Ｈを裁断し、網状構造を利用して裁断された試料片ＨＦの篩分けを行うことができる。篩１１は、裁断刃１２で裁断されない硬さであることが好ましい。篩１１は、導電性の材料により構成されることが好ましい。篩１１を構成する材料の具体例として、金属または炭素繊維が挙げられる。篩１１を導電性の材料により構成することで、静電気によって試料Ｈが篩１１に付着することを防止することができる。

図４の（ａ）は、一層の網からなる篩１１の平面図である。図４の（ｂ）は、一層の網からなる篩１１の側面図である。図４の（ａ）に示すように、篩１１は、複数の網の目が形成された網目領域Ｍと、網目領域Ｍの周囲を囲む枠Ｆとを有する。図４の（ｂ）に示すように、網目領域Ｍにおいては、紙面に平行な第１の方向に沿う第１の線材１１ａ、および紙面に垂直な第１の方向に直交する第２の方向に沿う複数の第２の線材１１ｂにより複数の目が形成されている。すなわち、図４の（ａ）および（ｂ）に示す例では、第１の方向と第２の方向とは互いに直交している。なお、篩１１が有する目の数は図４の（ａ）および（ｂ）に示した例に限定されない。

図４の（ｂ）には、３つの試料片ＨＦａ、ＨＦｂおよびＨＦｃが示されている。このうち、所望の範囲の大きさまで裁断されている試料片は、試料片ＨＦｃのみである。このため、図４の（ｂ）に示す例では、試料片ＨＦｃのみが篩１１を通過している。

なお、第１の方向および第２の方向は、必ずしも互いに直交している必要はない。また、図４の（ｂ）において、篩１１は、第１の線材１１ａおよび第２の線材１１ｂが互いに同じ平面状にない構造で例示されている。しかし、篩１１は、２つの線材が同じ平面にある構造（例えば、一枚の板材にパンチによって等間隔に格子状の穴を開けた構造など）を有していてもよい。

本実施形態では、篩１１は、試料Ｈの最も短い方向における長さよりも小さい目開きを有する網で形成されている。例えば、試料Ｈが毛髪である場合、篩１１を構成する網の目開きは、毛髪の太さ（４０μｍ〜１００μｍ）よりも小さいことが好ましい。ただし、篩１１の目開きは、試料Ｈの種類に応じて適宜決定されてよい。篩１１の目開きは、例えば０．０２ｍｍ以上かつ０．２ｍｍ以下の範囲で選択されてよい。具体的には、篩１１の目開きを、例えば０．１ｍｍとする。

篩１１の目開きよりも小さく裁断された試料片ＨＦは、篩１１の隙間から下方へと落下するため、それ以上裁断されることはない。したがって、篩１１を構成する網の目開きを上述した範囲から選択することにより、裁断装置１による裁断後の試料片ＨＦの大きさを、選択した目開きの近傍に決定することができる。

裁断装置１においては、第１の線材１１ａおよび第２の線材１１ｂの太さと篩１１を構成する網の目開きとは同程度の長さであるように構成されている。例えば、第１の線材１１ａおよび第２の線材１１ｂの太さを太くすると網の隙間が少なくなり、裁断された試料片ＨＦの回収の時間効率が低下する。反対に第１の線材１１ａおよび第２の線材１１ｂを細くしすぎると、篩１１と裁断刃１２とが接触する面積が小さくなるため、試料Ｈの裁断の時間効率が低下する。第１の線材１１ａおよび第２の線材１１ｂの太さと網の目開きとを同程度の長さにすることで、試料Ｈの裁断および試料片ＨＦの回収を、どちらも時間効率を低下させることなく進めることができる。

裁断刃１２は、篩１１に対して接触および離隔を繰り返すように、往復運動可能な複数の裁断刃である。本実施形態においては、裁断刃１２の方向と、篩１１の第１の線材１１ａの方向とは、互いに直交する。裁断刃１２と篩１１とが接触することで、裁断刃１２と篩１１との間で試料Ｈが裁断されて試料片ＨＦへと断片化される。

試料Ｈの例としては、ヒト、動物または植物から採取されたサンプルなどが挙げられる。例えば、試料Ｈがヒトの毛髪である場合、裁断刃１２の厚さは、毛髪の太さ（４０μｍ〜１００μｍ）以下であることが好ましい。具体的には、裁断刃１２の厚さを、例えば１００μｍとする。

図３の（ａ）は、裁断刃１２を個々の裁断刃１２が見える方向から見た図である。図３の（ｂ）は、裁断刃１２を側面が見える方向から見た図である。図３の（ｃ）は、裁断容器１４およびその内部に配置された裁断刃１２の底面図である。図３の（ａ）〜（ｃ）に示されるように、複数の裁断刃１２は、互いに密着して並んでいる。個々の裁断刃１２は、それぞれ刃先１２ａを備える。個々の裁断刃１２の厚さは、試料Ｈの最も短い方向における長さ以下である。これにより、複数の裁断刃１２の間に試料Ｈが入り込みにくくなるため、試料Ｈを裁断して断片化することが容易となる。

また、裁断刃１２は、篩１１と同様、導電性の材料、例えば金属または炭素繊維により構成されることが好ましい。この場合、静電気によって試料Ｈが裁断刃１２に付着することを防ぐことができる。

容器１３は、開口部を有する容器である。容器１３は、断面が矩形である有底筒状の形状を有する。篩１１は、容器１３の開口部に設けられる。また、容器１３は、開口部が鉛直上方を向くように配される。このため、裁断刃１２により裁断されて篩１１の隙間を通り抜けた試料片ＨＦは、容器１３内に落下して回収される。

容器１３は、篩１１などと同様、導電性の材料、例えば金属または炭素繊維により構成されることが好ましい。この場合、静電気によって試料片ＨＦが容器１３に付着することを防ぐことができる。

裁断装置１を上面視した場合、篩１１に裁断刃１２が接触する領域の面積は、容器１３の開口部の面積の８０％以上かつ９０％以下である。これにより、裁断刃１２の１回の往復運動により多量の試料Ｈを裁断し、かつ、篩１１と裁断刃１２との間で裁断された試料片ＨＦが容器１３の外部へ落下する虞を低減できる。

裁断容器１４は、試料Ｈを最初に入れ、その中で試料の裁断を行うための容器である。裁断容器１４は、断面の形状が容器１３の断面と同様の矩形である筒状の形状を有する。裁断容器１４の内部では、複数の裁断刃１２が往復運動することが可能である。

また、裁断容器１４は、篩１１などと同様、導電性の材料、例えば金属または炭素繊維により構成されることが好ましい。この場合、静電気によって試料Ｈが裁断容器１４に付着することを防ぐことができる。

裁断容器１４の底面積は、想定される試料Ｈの大きさおよび量に応じて適宜決定されればよい。例えば、長さが１ｃｍ程度である、毛根付近の毛髪を１００本、裁断容器１４内に配置して裁断する場合には、裁断容器１４の底面積が１０ｃｍ^２程度であることが好ましい。より具体的には、裁断容器１４の底面は、３．２ｃｍ四方の正方形であることが好ましい。この場合、１００本の毛髪が互いに重なり合うことなく裁断容器１４内に並ぶことができる。例えば上述したように、裁断刃１２の厚さを１００μｍとした場合、裁断刃１２は裁断容器１４内に３２０枚並ぶこととなる。

裁断装置１による裁断方法は、以下のとおりである。まず、裁断刃１２と篩１１との間に試料Ｈを配置する（配置ステップ）。その後、篩１１に対して接触および離隔を繰り返すように、裁断刃１２を篩１１に対して往復運動させる（裁断ステップ）。このとき、裁断刃１２の往復運動により気流が生じるため、裁断刃１２の往復ごとに篩１１上で試料Ｈが移動する。また、裁断刃１２が篩１１に接触していない状態で、ユーザが裁断装置１を揺動させるなどの方法によっても試料Ｈを移動させることができる。

上記の方法により、裁断容器１４の底部にある試料Ｈが混ぜ動かされながらより小さく裁断される。篩１１の目開きよりも小さく裁断された試料片ＨＦは、篩１１を通過し、容器１３内に回収される。したがって、裁断装置１によれば、所望の大きさよりも小さく、かつ過度に小さくはない、所望の範囲の大きさに裁断された試料片ＨＦを得ることができる。このとき、複数の裁断刃１２により、一度に複数本の試料Ｈが裁断されるため、短時間で試料片ＨＦを得ることができる。

また、裁断装置１によれば、例えば破砕機などと比較して、簡便な装置で、ビーズ、ボールまたは使い捨ての容器といった消耗品を使用せず、低コストで試料Ｈを裁断できる。さらに、裁断装置１は、繰り返し使用可能であるため、装置の稼働コストも低減できる。また、裁断装置１によれば、裁断時に試料Ｈの温度が上昇しないため、試料Ｈまたは試料Ｈに含まれる成分物質が温度上昇により破壊されることがない。

〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図５の（ａ）は、２層の網で構成される篩１１の側面図である。図５の（ｂ）は、３層の網で構成される篩１１の断面図である。図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態において、篩１１は、複数層の網を含む。

図５の（ａ）に示す例では、篩１１は、第１の網１１１および第２の網１１２という２層の網が互いに重畳される構成を有する。第１の網１１１は、第１の線材１１１ａおよび第２の線材１１１ｂを備える。第２の網１１２は、第１の線材１１２ａおよび第２の線材１１２ｂを備える。

図５の（ｂ）に示す例では、篩１１は、第１の網１１１、第２の網１１２および第３の網１１３という３層の網が互いに重畳される構成を有する。第１の網１１１および第２の網１１２は、図５の（ａ）に示した例と同様である。第３の網１１３は、第１の線材１１３ａおよび第２の線材１１３ｂを備える。

図５の（ａ）における網１１１および１１２、ならびに図５の（ｂ）における網１１１、１１２、および１１３の目は、篩１１に垂直な方向から見て互いにずれていることが好ましい。すなわち、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、それぞれの網における第２の線材１１１ｂ、１１２ｂおよび１１３ｂの位置は互いにずれている。また、図５の（ａ）および（ｂ）には表れていないが、それぞれの網における第１の線材１１１ａ、１１２ａおよび１１３ａの位置も、紙面に垂直な方向において互いにずれている。

実施形態１においては、断片化された試料の一番小さな面の大きさが篩１１の網の目の大きさよりも小さい場合、試料の別の面の大きさが網の目の大きさよりも大きくても篩１１を通過し得る。実施形態２のように篩１１が多層の網で構成され、かつそれぞれの目が互いにずれている場合、図５の（ａ）および（ｂ）に示されるように、どの面から見ても所望の大きさまで断片化された試料がより特異的に選別され、篩１１を通過する。

図５の（ａ）においては、４つの試料片ＨＦｄ、ＨＦｅ、ＨＦｆ、およびＨＦｇが示されている。このうち、所望の範囲の大きさまで裁断されている試料片は試料片ＨＦｅのみである。また、図５の（ｂ）においては、３つの試料片ＨＦｈ、ＨＦｉ、およびＨＦｊが示されている。このうち、所望の範囲の大きさまで裁断されている試料片は試料片ＨＦｈのみである。

図５の（ａ）に示す例では、試料片ＨＦｅおよびＨＦｇは篩１１を通過しているが、試料片ＨＦｄおよびＨＦｆは篩１１を通過していない。このうち、試料片ＨＦｆは、第１の網１１１については通過している。このように、篩１１が第１の網１１１に加えて第２の網１１２を備えることで、所望の範囲の大きさまで裁断されていない試料片ＨＦｆの通過を抑止する効果が向上する。

図５の（ｂ）に示す例では、試料片ＨＦｈは篩１１を通過しているが、試料片ＨＦｉおよびＨＦｊは篩１１を通過していない。このうち、試料片ＨＦｊは、試料片ＨＦｇと同様の形状を有し、第１の網１１１および第２の網１１２を通過しているが、第３の網１１３を通過していない。このように、篩１１が第３の網１１３を備えることで、所望の範囲の大きさまで裁断されていない試料片ＨＦの通過を抑止する効果がさらに向上する。

図５の（ａ）および（ｂ）に示した例では、篩１１を構成する網の数は、２枚または３枚であった。しかし、本実施形態に係る篩１１を構成する網の数は、４枚以上であってもよい。

また、図５の（ａ）に示した例において、第１の網１１１の第２の線材１１１ｂと第２の網１１２の第１の線材１１２ａとの間隔（以下、単に第１の網１１１と第２の網１１２との間隔と称する）は、０以上、かつ断片化したい所望の大きさ以下であることが好ましい。より好ましくは、第１の網１１１と第２の網１１２との間隔は、試料Ｈを断片化する所望の大きさと等しい。さらにより好ましくは、第１の網１１１と第２の網１１２との間隔は、第１の網１１１および第２の網１１２を構成する２本の線材の太さ、網の隙間の幅、および試料Ｈを断片化する所望の大きさとほぼ等しい。

例えば、試料Ｈが毛髪である場合、篩１１を構成する網の隙間の幅および網間の間隔は、毛髪の太さ（４０μｍ〜１００μｍ）よりも小さいことが好ましく、さらにその網の隙間の幅および網間の間隔は、試料Ｈを断片化する所望の大きさとほぼ等しいことが好ましい。このような多層の網からなる篩を採用することにより、どの方向から見た大きさも所望の大きさまで断片化された試料Ｈが選択的に篩１１を通過することが可能となる。上記の内容は、３層以上の網で構成される篩１１についても同様である。

〔実施形態３〕
図６は、本実施形態に係る裁断装置が備える篩１１の構成を示す側面図である。図７は、本実施形態に係る裁断装置が備える篩１１の構成を示す斜視図である。図６および図７に示すように、本実施形態に係る篩１１は、第１の線材１１ａおよび第２の線材１１ｂに加えて、逆流防止部材１５（薄膜部材）を備える。

逆流防止部材１５は、容器１３内の試料片ＨＦが篩１１を通過して裁断刃１２の側へ移動することを制限する。逆流防止部材１５は、篩１１などと同様、導電性を有する材料、例えば炭素繊維または金属で形成されることが好ましい。本実施形態では、逆流防止部材１５は、篩１１の第２の線材１１ｂに接合されている。

本実施形態では、逆流防止部材１５は矩形を有する。逆流防止部材１５の一方の長辺は、篩１１（第２の線材１１ｂ）に対して固定されている。また、逆流防止部材１５の他方の長辺は自由端となっており、逆流防止部材１５は可撓性を有する。このため、逆流防止部材１５の上記一方の長辺に対して他方の長辺が揺動可能である。

逆流防止部材１５の厚さは、例えば０．１ｍｍ以下としてよい。この場合、裁断刃１２の移動により生じる気流によって、逆流防止部材１５が揺動する。ただし、逆流防止部材１５の最適な厚さは、逆流防止部材１５の材質、および裁断刃１２の移動により生じる気流の強さなどによって異なる。

逆流防止部材１５は、篩１１との間に３０°以上かつ７５°以下の角度を成していることが好ましい。これにより、所望の範囲の大きさに裁断された試料片ＨＦをスムーズに容器１３へ回収でき、かつ容器１３内の試料片ＨＦが篩１１の隙間を裁断刃１２の側へ通過することを防止できる。

逆流防止部材１５と篩１１との間の角度が３０°未満である場合、裁断刃１２が篩１１から離れる方向に移動するときに、逆流防止部材１５が篩１１の隙間を適切に塞がない虞がある。また、逆流防止部材１５と篩１１との間の角度が７５°よりも大きい場合、裁断刃１２が篩１１へ向かう方向に移動するときに、所望の大きさ以下に裁断された試料片ＨＦｋが篩１１の隙間を通過することを逆流防止部材１５が妨げる虞がある。

図８の（ａ）は、裁断刃１２が篩１１へ向かう方向に移動する場合における逆流防止部材１５の動きを示す図である。図８の（ｂ）は、裁断刃１２が篩１１から離れる方向に移動する場合における逆流防止部材１５の動きを示す図である。

裁断刃１２が篩１１へ向かう方向に移動する場合には、図８の（ａ）に白抜き矢印で示すように、裁断刃１２（不図示）から篩１１へ向かう方向の気流が生じる。この気流により逆流防止部材１５の先端が揺動し、第２の線材１１ｂの間を塞がない位置へ移動する。このため、篩１１を通過可能な大きさに裁断された試料片ＨＦｋは、篩１１を通過することができる。

裁断刃１２が篩１１から離れる方向に移動する場合には、図８の（ｂ）に白抜き矢印で示すように、篩１１から裁断刃１２（不図示）へ向かう方向の気流が生じる。この気流により逆流防止部材１５の先端が揺動し、第２の線材１１ｂの間を塞ぐ位置へ移動する。このため、篩１１を通過した試料片ＨＦｋが、裁断刃１２の移動により生じる気流により舞い上がった場合に、篩１１の隙間を通過して再度裁断刃１２の側へ移動する虞が低減される。したがって、所望の範囲の大きさに裁断された試料片ＨＦｋがさらに裁断されて過度に断片化される虞が低減される。

また、逆流防止部材１５の長辺の長さは、当該長辺の方向における篩１１の網目領域Ｍの長さ以上かつ当該長辺の方向における篩１１全体の長さ以下であることが好ましい。さらに、逆流防止部材１５の短辺の長さは、篩１１の目開き以上であることが好ましい。ここでいう「篩１１全体の長さ」とは、網目領域Ｍだけでなく、縁Ｆを含む篩１１の全体の長さを意味する。また、例えば篩１１の目開きが１００μｍであれば、逆流防止部材１５の短辺の長さも１００μｍ以上とする。逆流防止部材１５の長辺および短辺の長さがこのような長さを有することで、裁断刃１２が篩１１から離れる方向に移動する場合に、篩１１の隙間が広範囲にわたって塞がれる。したがって、試料片ＨＦｋが篩１１の隙間を通過して再度篩１１と裁断刃１２との間へ移動する虞がより低減される。

なお、逆流防止部材１５は、例えば第２の線材１１ｂに対して回転可能に配された環状の部材を介して、回動可能に篩１１に接続されてもよい。この場合、逆流防止部材１５は、長辺に平行な回転軸（第２の線材１１ｂの中心軸）の周りで回動することで、篩１１に対して固定された逆流防止部材１５と同様の効果を奏する。

逆流防止部材１５は、篩１１の目を構成する４つの辺のうち、少なくとも１つの辺に設けられている。上述した例における逆流防止部材１５は、篩１１の目を構成する４つの辺のうち、１つの辺に設けられている。しかし、逆流防止部材１５は、篩１１の目を構成する４つの辺のうち、２つ以上の辺に設けられていてもよい。

図９は、本実施形態に係る篩１１の、別の例を示す側面図である。図６〜図８に示した例では、篩１１は、第２の線材１１ｂのそれぞれに、当該第２の線材１１ｂに対して一方の側の隙間を塞ぐ逆流防止部材１５を備えていた。しかし、本実施形態に係る篩１１は図９に示すように、第２の線材１１ｂのそれぞれに、当該第２の線材１１ｂの両側の隙間に対応する逆流防止部材１５を備えていてもよい。

図９に示した例は、篩１１の目を構成する４つの辺のうち、２つの辺に逆流防止部材１５が設けられているといえる。このような篩１１も、図６〜図８に示した篩１１と同様の効果を奏する。

〔実施形態４〕
図１０は、本実施形態に係る裁断装置４の構成を示す図である。図１０に示すように、裁断装置４は、裁断装置１の構成要素のそれぞれに、裁断刃１２の往復移動に伴って、篩１１の側から逆側へ向かう方向、またはその逆方向へ空気を通流させる通気孔１６１、１６３、１６４および隙間１６２が設けられている構成を有する。

具体的には、篩１１を構成する複数層の網の間の平面方向における端部に、通気孔１６１が設けられている。また、複数の裁断刃１２は、隙間１６２を形成するように配されている。また、容器１３の側壁に、通気孔１６３が設けられている。さらに、裁断容器１４の側壁には、通気孔１６４が設けられている。なお、裁断装置４は、必ずしも通気孔１６１、１６３、１６４および隙間１６２が全て設けられている必要はなく、少なくともいずれか１つが設けられていればよい。

容器１３は、開口部と対向する底面を有している。容器１３の側壁とは、開口部と底面との間の空間を規定するものである。また、裁断容器１４の側壁とは、裁断刃１２の移動方向に平行な裁断容器１４の壁である。

図１１は、裁断装置４により試料Ｈを裁断する場合における空気の流れを示す図である。図１１に白抜き矢印で示すように、裁断刃１２が篩１１へ向かう方向へ移動する場合、黒塗り矢印で示すように、裁断装置４内の空気が通気孔１６１、１６３、１６４および隙間１６２から外部へ流れる。このため、裁断装置４においては、裁断刃１２を往復運動させる場合に要する力が小さくなるため、裁断装置４のユーザの労力が低減される。

また、裁断刃１２が篩１１から離れる方向へ移動する場合には、外部の空気が通気孔１６１、１６３、１６４および隙間１６２から裁断装置４内へ流れ込む。このため、裁断容器１４内に強い気流が生じ、当該気流により篩１１上の試料Ｈが移動しやすくなる。

通気孔１６１、１６３、１６４および隙間１６２は、試料片ＨＦが通過できず、かつ空気が通過可能なフィルタを備えていてもよい。または、通気孔１６１、１６３、１６４および隙間１６２は、試料片ＨＦが通過できない大きさに形成されていてもよい。この場合、試料片ＨＦが通気孔１６１、１６３、１６４および隙間１６２のいずれかを介して裁断装置４の外部へ放出される虞を低減できる。

〔実施形態５〕
図１２は、本実施形態に係る裁断装置５の構成を示す図である。図１２に示すように、裁断装置５は、裁断装置１の構成に加えて、固定板１２ｂおよび取っ手部１２ｃを備える。また裁断装置５は、駆動機構１７をさらに備える。

固定板１２ｂは、複数の裁断刃１２の、刃先１２ａ（図３参照）とは逆の側が固定される部材である。取っ手部１２ｃは、固定板１２ｂに対し、当該固定板１２ｂを往復移動させる力を加えるための部材である。

駆動機構１７は、固定板１２ｂを往復移動させる力を加えるための昇降機構である。駆動機構１７は、例えば取っ手部１２ｃを昇降させる空気シリンダまたはポンプなどの動力源と、取っ手部１２ｃを支持するフレームとを有する。

裁断刃１２を篩１１へ向かって移動させる場合には、容器１３および裁断容器１４内の空気を圧縮する力を要する。また、一度に裁断する試料Ｈが多量である場合などには、試料Ｈを裁断するために要する力が大きくなる虞がある。

本実施形態に係る裁断装置５は、固定板１２ｂ、取っ手部１２ｃ、および駆動機構１７を備えることで、大きな力で裁断刃１２を運動させることができる。したがって、裁断装置５のユーザの労力が低減される。

なお、裁断装置５は、必ずしも駆動機構１７を備える必要はない。裁断装置５が駆動機構１７を備えない場合であっても、固定板１２ｂおよび取っ手部１２ｃを用いて裁断刃１２に力を加えて運動させることで、固定板１２ｂおよび取っ手部１２ｃを備えない裁断装置と比較して、ユーザの労力が低減される。

〔実施形態６〕
図１３は、本実施形態に係る裁断装置６の構成を示す図である。図１４は、裁断装置６における裁断刃２２および篩２５の配置を示す図である。図１３および図１４に示すように、裁断装置６は、押圧部材２１、複数の裁断刃２２、容器１３、裁断容器１４および篩２５を備える。押圧部材２１、複数の裁断刃２２、および篩２５は、上述した他の部材と同様、導電性の材料、例えば金属または炭素繊維により構成されることが好ましい。

裁断刃２２は、所定の間隔で配される裁断刃である。図１３および図１４に示す例では、裁断刃２２は、刃先が裁断刃２２の厚さ方向における中央に位置する形状を有する。篩２５は、裁断刃２２の間に配され、所定の目開きを有する篩である。本実施形態では、裁断刃２２の所定の間隔、および、篩２５の目開きは、いずれも試料Ｈを裁断する所望の大きさであるように構成されている。

また、裁断刃２２および篩２５は、容器１３の開口部に設けられている。このため、裁断刃２２で裁断され、篩２５の隙間を通り抜けた試料片ＨＦは、容器１３へ回収される。

押圧部材２１は、裁断刃２２の刃先に対して接触および離隔を繰り返すように往復運動可能な部材である。本実施形態における押圧部材２１は、裁断刃２２の刃先と対向する面が平面である板状の部材である。

裁断装置６において、篩２５は、裁断刃２２の先端よりも、容器１３の底面に近い位置に配されている。このため、押圧部材２１は、篩２５に接触することなく、裁断刃２２との間で試料Ｈを裁断することができる。

裁断装置６により試料Ｈを裁断する方法は、以下のとおりである。まず、押圧部材２１と、裁断刃２２および篩２５と、の間に試料Ｈを配置する（配置ステップ）。次に、裁断刃２２に対して接触および離隔を繰り返すように、押圧部材２１を裁断刃２２に対して往復運動させる（裁断ステップ）。これにより、裁断刃２２と押圧部材２１との間で試料Ｈが裁断される。所望の大きさよりも小さく裁断された試料片ＨＦは、篩２５の隙間を通り、容器１３へ回収される。

裁断の過程においては、裁断が不十分な試料Ｈが篩２５上に落下することがある。このような試料Ｈは、押圧部材２１の往復運動により生じる気流により舞い上がり、再度裁断刃２２上に配される。

図１５は、裁断装置６における裁断刃２２および篩２５の配置の別の例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。図１５の（ａ）および（ｂ）に示す例では、裁断刃２２は、刃先が裁断刃２２の厚さ方向における一方の端部に位置する形状を有する。また、裁断刃２２は、厚さ方向における刃先とは逆側の面同士が互いに接し、かつ刃先側の面同士が互いに所定の間隔を空けて配置されている。所定の間隔は、試料Ｈを裁断する所望の大きさである。また、裁断刃２２の刃先側の面同士の間には、図１４に示した例と同様に篩２５が配されている。

図１５に示した例では、裁断刃２２の厚さは、試料Ｈを裁断する所望の大きさの半分である。このため、裁断刃２２の刃先同士の間隔は試料Ｈを裁断する所望の大きさに等しい。したがって、図１５に示した例によれば、図１３および図１４に示した例と比較して、短時間で所望の範囲の大きさに裁断された試料片ＨＦを得ることができる。

なお、裁断装置６における容器１３には、裁断装置４における容器１３と同様に、側壁に空気が通流する通気孔が設けられていてもよい。この場合、裁断装置４と同様に、ユーザの労力が低減される。

また、裁断装置６は、上述した裁断装置５と同様に、押圧部材２１を往復移動させる力を押圧部材２１に加える駆動機構を備えていてもよい。この場合、裁断装置５と同様に、ユーザの労力が低減される。

〔実施形態７〕
図１６は、本実施形態に係る裁断刃３１および３２を示す底面図である。図１６に示す例では、複数の裁断刃３１は、矢印Ａ１に沿う形状を有し、矢印Ａ１に直交する方向（すなわち矢印Ａ２の方向）に並んでいる。一方、複数の裁断刃３２は、矢印Ａ２に沿う形状を有し、矢印Ａ２に直交する方向（すなわち矢印Ａ１の方向）に並んでいる。

図１７は、本実施形態に係る裁断刃３３、３４および３５を示す底面図である。複数の裁断刃３３は、矢印Ａ３に沿う形状を有し、矢印Ａ３に直交する方向に並んでいる。同様に、複数の裁断刃３４および３５はそれぞれ、矢印Ａ４またはＡ５に沿う形状を有し、矢印Ａ４に直交する方向またはＡ５に直交する方向に並んでいる。矢印Ａ３〜Ａ５は、それぞれ互いに１２０°の角度を成す。

上述した各実施形態に係る裁断装置は、いずれも複数の裁断刃１２または２２が一方向にのみ並ぶ構成を有していた。これに対し、本実施形態に係る裁断装置は、裁断刃３１および３２、または３３〜３５が２以上の方向に並ぶ構成を有する。このように裁断刃が並んだ裁断装置においては、裁断刃が一方向にのみ並ぶ構成と比較して、裁断刃の密度が高くなるため、裁断刃の一度の往復運動で裁断される試料Ｈの量が増大する。したがって、試料Ｈを所望の範囲の大きさまで裁断するために要する、裁断刃の往復運動の回数が低減される。

なお、本実施形態に係る裁断装置において、複数の裁断刃が並ぶ方向は、２方向または３方向には限定されず、４方向以上であってもよい。また、複数の裁断刃が複数方向に並ぶ場合において、当該複数方向は必ずしも互いに等しい角度を成す必要はない。一例として、複数の裁断刃が２方向に並ぶ場合において、当該２方向は必ずしも直交している必要はない。

〔実施形態８〕
図１８は、本実施形態に係る逆流防止部材１５の構成を示す斜視図である。図１８に示すように、本実施形態においては、複数の逆流防止部材１５が、ある１つの第２の線材１１ｂに対して所定の間隔で設けられている。前記所定の間隔とは、例えば、第１の線材１１ａを平面視したときの幅と概ね同じ間隔である。このような所定の間隔を有する複数の逆流防止部材１５が、複数の第２の線材１１ｂのそれぞれに対して設けられている。この配置によって、逆流防止部材１５は、篩１１の個々の目に対応して設けられることになる。

本実施形態においても、逆流防止部材１５は矩形を有する。逆流防止部材１５の一辺は第２の線材１１ｂに固定され、当該一辺と対向する辺は自由端となっている。逆流防止部材１５は可撓性を有する。このため、逆流防止部材１５の第２の線材１１ｂに固定されている一辺に対して、逆流防止部材１５の当該一辺に対向する辺が揺動可能である。

図１９は、本実施形態に係る逆流防止部材１５の構成を示す側面図である。個々の逆流防止部材１５の長辺の長さは、篩１１の目開きｄ１以上であればよい。図１９に示す例では、個々の逆流防止部材１５の長辺の長さは篩１１の目開きｄ１と等しい。また、平面視において第１の線材１１ａと重複する領域Ｓには、逆流防止部材１５が配されていなくてよい。このような逆流防止部材１５によっても、試料が過度に断片化される虞が低減される。

本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１、４、５、６ 裁断装置
１１、２５ 篩
１２、２２、３１、３２、３３、３４、３５ 裁断刃
１２ａ 刃先
１２ｂ 固定板
１２ｃ 取っ手部
１３ 容器
１５ 逆流防止部材
１６２、１６３ 通気孔
１７ 駆動機構
２１ 押圧部材

Claims (20)

1. 所定の長さの目開きを有する篩と、
   前記篩に対して接触および離隔を繰り返すように、往復運動可能な複数の裁断刃と、を備えることを特徴とする裁断装置。
2. 前記篩は、少なくとも１層の網を含むことを特徴とする請求項１に記載の裁断装置。
3. 前記篩は、複数層の網を含み、
   前記複数層の網の目の位置は、前記篩に垂直な方向から見て互いにずれていることを特徴とする請求項１または２に記載の裁断装置。
4. 開口部を有する容器をさらに備え、
   前記篩は前記開口部に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の裁断装置。
5. 前記容器は、
   前記開口部と対向する底面と、
   前記開口部と前記底面との間の空間を規定する側壁とを有し、
   前記側壁に、空気が通流する通気孔が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の裁断装置。
6. （ｉ）一方の長辺が前記篩に対して固定され、かつ、当該長辺に対して他方の長辺が揺動可能であるか、または（ｉｉ）当該長辺に平行な回転軸の周りで回動可能な逆流防止部材をさらに備えることを特徴とする請求項４または５に記載の裁断装置。
7. 一方の長辺が前記篩に対して固定され、かつ前記篩との間に３０°以上かつ７５°以下の角度を成す逆流防止部材をさらに備えることを特徴とする請求項４または５に記載の裁断装置。
8. 前記篩は、複数の網の目が形成された網目領域を有し、
   前記逆流防止部材の長辺の長さは、当該長辺の方向における前記網目領域の長さ以上かつ当該長辺の方向における前記篩全体の長さ以下であり、
   前記逆流防止部材の短辺の長さは、前記所定の長さ以上であることを特徴とする請求項６または７に記載の裁断装置。
9. 前記逆流防止部材は、前記篩が有する個々の目に対応して設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の裁断装置。
10. 前記複数の裁断刃の、前記篩に対向する側とは逆の側が固定される固定板と、
    前記固定板を往復移動させる力を加えるための取っ手部とをさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の裁断装置。
    
11. 前記固定板を往復移動させる力を前記取っ手部に加える駆動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の裁断装置。
12. 前記複数の裁断刃は、当該裁断刃の往復移動に伴って前記篩の側から逆側へ向かう方向、またはその逆方向へ空気を通流させる隙間を形成するように配されている請求項１０または１１に記載の裁断装置。
13. 複数の裁断刃と、
    前記複数の裁断刃の間に配され、所定の長さの目開きを有する篩と、
    前記裁断刃の刃先に対して接触および離隔を繰り返すように、往復運動可能な押圧部材と、を備えることを特徴とする裁断装置。
14. 開口部を有する容器をさらに備え、
    前記裁断刃および前記篩は、前記開口部に設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の裁断装置。
15. 前記篩は、前記裁断刃の先端よりも前記容器の底面に近い位置に配されていることを特徴とする請求項１４に記載の裁断装置。
16. 前記容器は、
    前記開口部と対向する底面と、
    前記開口部と前記底面との間の空間を規定する側壁とを有し、
    前記側壁に、空気が通流する通気孔が設けられていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の裁断装置。
17. 前記押圧部材を往復移動させる力を前記押圧部材に加える駆動機構をさらに備えることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の裁断装置。
18. 前記所定の長さは、０．０２ｍｍ以上かつ０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の裁断装置。
19. 所定の長さの目開きを有する篩と、
    前記篩に対して接触および離隔を繰り返すように、往復運動可能な複数の裁断刃と、を備える裁断装置による裁断方法であって、
    前記複数の裁断刃と前記篩との間に裁断対象を配置する配置ステップと、
    前記篩に対して接触および離隔を繰り返すように、前記裁断刃を前記篩に対して往復運動させる裁断ステップと、を含むことを特徴とする裁断方法。
20. 複数の裁断刃と、
    前記複数の裁断刃の間に配され、所定の長さの目開きを有する篩と、
    前記裁断刃の刃先に対して接触および離隔を繰り返すように、往復運動可能な押圧部材と、を備える裁断装置による裁断方法であって、
    前記押圧部材と前記複数の裁断刃および前記篩との間に裁断対象を配置する配置ステップと、
    前記裁断刃に対して接触および離隔を繰り返すように、前記押圧部材を前記裁断刃に対して往復運動させる裁断ステップと、を含むことを特徴とする裁断方法。

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