JP3755151B2 - 振動叩打具を有する袋叩き式細菌懸濁装置 - Google Patents

Description

本発明は、食物その他のサンプルの微生物学的安全性又は衛生特性を決めるために、或いは液体を混合するために細菌その他の検体を懸濁する装置に関するものである。
食物その他の臨床サンプルにおける細菌等の検体の存在及び量を決定するために、通常、細菌等の検体をサンプルから除去して該検体を水その他の液体に分散させる。サンプルに懸濁したデブリは分析の障害になりうるので、この懸濁液は最小量のデブリしか含まないことが好適である。例えば米国特許第３８１９１５８号明細書には、サンプルをプラスチックの袋に封入し、支持板又はオペレータ保護ドアに対して作動するモータ駆動のパドルにより練り混ぜ装置が記載されている。この装置は、使い捨て袋が同装置を清浄にしたり殺菌する必要性を無くするので、ブレンダーよりも好都合である。しかし、その圧壊作用は、依然として浮遊もしくは懸濁デブリを生じさせ、袋が硬い物質を含むサンプルの場合には、硬い物質が袋に穴をあけ漏れを生じさせるので、このようなサンプルに対する使用を禁じることになる。また、圧壊作用は透明なガラスもしくはプラスチック扉の安全な使用を禁じるため、装置を切断することなくかつ同装置を開くことなく、サンプルの状態を見ることが可能ではなくなる。更に、オペレータ保護ドアと練り混ぜパドルとの間でプラスチック袋を開放自在に封止する手段は、オペレータに練り混ぜ領域への完全なアクセスを与えるためにドアの除去を容易には許容しない。従って、袋に漏れが生じたときに、また、装置の下の台への汚染した漏れ液滴がある場合、漏洩物を清浄することが難しい。
液中の音の振動は、主に、物体と液体の密度が異なることにより物体及び液体が同一の速度で圧力波に追随することを妨げられるので、浸漬された物体の表面のところに液体のシャーもしくは剪断を生じさせる。人間の可聴能力よりも高い振動数の超音波は、限られた状況下で食物から効率的に細菌を除去して、比較的にデブリのない細菌の懸濁液を生成する。しかし、音の強さが、サンプルを撹拌して内部の細菌を解放するほど強くなると、キャビテーションにより細菌が即座に死滅してしまうので、超音波は、音響エネルギが容易に到達しうる表面上に細菌が存在する場合にのみ有効である。低い可聴振動数では、所定振幅についてのエネルギは低く、また、キャビテーションは減少する。しかし、電子的な振動数発生器やスピーカー等の変換器によって発生されるような可聴範囲の音響エネルギのみにより作動する装置は、作動中、実施困難なほどに騒音が高い。
衝撃波及び音波は基本的に同じであり、また、衝撃波は、プラスチック製袋を固体物体により急に打つことによって、このプラスチック製袋内に閉じ込められた液体中に発生させることができる。衝撃波の細菌懸濁能力を、サンプルの内部表面を圧潰することなく該内部表面に作用する機械的攪拌と組み合わせる細菌懸濁装置には、非常に効果的に細菌を懸濁する作用があることが分かった。このような作用は、液体を閉じ込めたプラスチック製の袋の両側を叩打具で交互に叩くことにより得ることができ、その際、叩く速度は、叩打具サイクルの比較的に大部分の間、該叩打具が袋と接触状態にあり且つそのエネルギを撹拌エネルギとして袋に効果的に伝達するのに十分に低ければ、叩打具の各サイクルにおいて該叩打具が袋を叩いて衝撃波を袋の中に送られるように、袋が叩打具の運動に完全に追随するのを防止するのに足る大きさとする。この高エネルギ叩打作用は、乾燥粉末を混合させたり、該乾燥粉末を液中に懸濁させたりするのに非常に効果的でもある。
本発明は、プラスチック袋内に懸濁液体を有する試験サンプルを閉じ込める解放可能な封止手段を提供し、袋の外側に作用する非圧潰性の衝突により前記サンプル及び懸濁液体に衝撃エネルギを伝える。前記衝突は、衝撃波又は音波と機械的シェーキングとの組み合わせからなる懸濁エネルギを発生するような振動数及び振幅の範囲内にある。これを達成するために、サンプル及び懸濁液体は可撓性の袋内に解放自在に封止されるので、袋は液体の上方に若干のエヤスペースを有して自由に吊り下がる。次に、袋は振動する又は往復動する叩打具により叩かれる。該叩打具は、袋が叩打具の運動に部分的にのみ追随するのに十分な早い速度で袋の両側を交互に叩き、このようにして次の作用をもたらす。
（１） 袋との叩打具の衝突により生ずる衝撃波が懸濁作用を奏する。
（２） 叩打具が袋に連続接触している各サイクルの部分の間に液体に加えられる衝撃により、サンプル及び懸濁液体中に強い攪拌作用が生じ、これが液体の懸濁運動を助け、また、サンプルの攪拌により、懸濁作用も改善される。
（３） 所望の懸濁作用をもたらすために裏当て板が何ら必要とされない。
叩打具は、クランクを介して作動する電気モータにより好適に駆動されるが、例えば空力により往復動するアクチュエータや電磁アクチュエータのような他の動力源が排除されるものではない。典型的には、叩打具は、水平な楕円体の形態であり、直径が６ｍｍ以上ではない材料から形成されるが、例えば、プラスチック製の袋を囲む垂直部材、平らな叩打面又はカップを有する叩打具のようなその他の形態が排除されるものではない。裏当て板を必要としないので、本発明の透明材料からなるオペレータ保護ドアを提供し、従って、オペレータは作動の状態を見ることができ、また、このドアは、完全に除去しうるので、細菌懸濁領域に完全にアクセスすることを可能とし、清浄を容易にする。更に、本発明は、袋の漏れが生じた場合に液体を収容するトレーを提供しており、実験室の清潔さ及び安全性を向上する。
本発明の好適な実施形態を示す添付図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明による細菌サスペンダの概略的な縦断面図である。
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図３は、図１及び図２のサスペンダにおいて用いられる種々の叩打具の斜視図である。
図１及び図２を参照すると、剛なケーシング１が本発明の全構成部材を支持している。平らな水平楕円の形に曲げられた適当な剛性のロッドからなる叩打具２は、モータ７が作動されたときに叩打具２が偏心体６により決まる振幅且つモータ７により決まる速度で往復動するように、ブッシュ付きプレート４を貫通する軸３を介して、連結棒５と釣合せ偏心体６及びモータ７に接続されている。開閉自在のドア８上には、枢回可能なトグルバー９が配設されていて、ドア８が鎖線で示したような開位置にあるときに、該トグルバー９が図示しないスプリングにより保持されるようになっている。そのためドアの回転支点棒１０とトグルクランプ縁部１１との間の距離が適当に減少し、ドア８を実線で示すように閉じると、トグルクランプ縁部１１がゴム製の条片１２の下に最初滑り込むことができる。しかし、トグルのトリップ縁部１３がゴム製の条片１２に接触すると直ぐに、トリップ縁部によりトグルはその枢軸１４回りに回転し、それによりドアの回転支点棒１０とトグルクランプ縁部１１との間の距離が増大して、トグルクランプ縁部１１がゴム製の条片１２の中にしっかり押し込まれる。ドア８を閉める前に、液体及びサンプルを閉じ込めたプラスチック製の袋１５をゴム製の条片１２の外側縁部に対して静止状態にしておくことにより、袋１５は、ドアが再び開かれるまで、トグルクランプ縁部１１とゴム製の条片１２との間にしっかりクランプされる。
液体及びサンプルを閉じ込めたプラスチック製の袋１５は、叩打具２の楕円体の中に入るように置かれる。叩打具２の平行な側辺間の隙間の寸法は、モータ７を作動したときに、叩打具２が振動して袋に当たるようになっており、また、袋は叩打具の運動に完全には追随できないので、袋の両側を交互に作用する叩打具２の衝撃は細菌懸濁衝撃波を発生し、懸濁液を撹拌する。幅が１００〜１５０ｍｍで１００ｍｌの液体及びサンプルを入れたプラスチック製の袋については、満足すべき振動数及び振幅の組み合わせは、１２〜２０mmの振幅で毎分２９００回の往復動であり、５〜１０mmの振幅では毎分４０００〜５０００回の往復動であり、それらの間の値でもよい。もっと低い振動数では、袋及びその内容物は、余りにも近く叩打具の運動に追随し、衝撃波の発生が最小である。毎分５０００回以上の往復動では、袋が叩打具の動きに十分に追随せず、これは撹拌効果を最小にする。懸濁作用は、叩打されているサンプルの上方に良好なエアスペースが存在するときに改善され、そして、最も良好な改善は、袋の底部上方５０〜１２５mm間を封止することによって得られる。封止が１２５mm以上であると、袋は叩打具の運動に十分に追随せず、封止が５０mm以下であると、衝撃波は簡単に強くなりすぎて、袋が破裂する。幅が１００〜１５０mmで１００mlの液体を閉じ込めた袋の場合、叩打具は袋よりも幅が広く、そして袋を囲み、袋に接触する叩打具の構成部材間のスペースは２０mmよりも小さくはなく、また、４０mmよりも大きくはない。ゴム製の脚部１６は、装置が作動しているときのベンチの振動を減少させる。
装置の作動中における袋１５からの液体の漏洩は、懸濁領域の下部縁に封着されたトレー１７により、台に滴下することを防止されている。トレー１７の舌状部１８は、通常の使用中におけるドア８の開き角度を制限する手段となる。しかし、ドア８は支点棒１０に組み合うところで単にスロットが付けられているだけであるから、装置を清浄にする必要があれば、ドアは完全に打ち上げられる。
図３を参照すると、使用可能な種々の叩打具の形態が示されている。前述した剛性ロッド２の楕円体は斜視図で符号１９として示されている。他の使用可能な叩打具の形態は、垂直叩打部材２０を有する叩打具、平らな叩打面２１を有する叩打具、カップ２２状の叩打具である。

Claims (8)

1. 細菌懸濁装置であって、
   ケーシング（１）と、
   該ケーシングに装着されたオペレータ保護ドア（８）と、
   閉じるときの前記ドア（８）が、サンプル及び液体を閉じ込めることができる前記ケーシング（１）内の袋（１５）を、解放可能に封止するようにする、前記袋（１５）のための解放可能の封止手段（９）と、
   前記ケーシング（１）内に配置され、１２〜２０ｍｍの振幅での毎分２９００サイクルと、５〜１０ｍｍでの毎分５０００サイクルとの振動数範囲で振動可能であり、前記袋（１５）の両側を交互に叩くように係合する振動叩打具（２）と、
   前記振動叩打具（２）のための駆動手段（７）とを備え、
   前記懸濁装置は、前記袋が前記叩打具の運動に部分的にのみ追随しうると共に、十分なエネルギで前記袋に係合して、該袋の内部の前記サンプル及び液体に対して細菌懸濁衝撃波及び攪拌作用の双方を確実にもたらすように配置されている、細菌懸濁装置。
2. 前記叩打具（２）は、前記袋を囲む楕円環の形態である請求項１の細菌懸濁装置。
3. 前記叩打具（２）のための前記駆動手段（７）は、電気モータ及びクランク（６）である請求項１の細菌懸濁装置。
4. 前記オペレータ保護ドア（８）は前記ケーシング（１）から完全に取り外し可能である請求項１の細菌懸濁装置。
5. 袋からの漏洩体を捕捉するため前記ケーシング（１）内に設けられたトレー（１７）を含む請求項１の細菌懸濁装置。
6. 前記叩打具（２１，２２）は平らな叩打面を有する請求項１の細菌懸濁装置。
7. 前記叩打具（２０）は垂直な叩打部材を有する請求項１の細菌懸濁装置。
8. 前記叩打具はカップ（２２）の形状である請求項１の細菌懸濁装置。

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