JP4247573B2 - 撹拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の容器内に設けられた撹拌子を、マグネット回転体の磁力伝達により同時に回転させて撹拌などを行なわしめる、所謂多連式の撹拌装置に関する。

一般に、この種の撹拌装置は、予め複数の試験管などの容器に小分けした血液などの検体（液体）に対して各々数種類の試薬を混入し、これらを撹拌して反応解析するなどの際に、各容器内の撹拌子を、複数のマグネット回転体を同期回転させ、その磁力伝達により一斉に従動回転させることが要求される。
ところで、従来、例えば特許文献１に開示された如く、２つの容器（４）内にセットされたマグネット付き撹拌子（５）を、１つのマグネット回転体（６）の磁力伝達により従動回転させようにし、プーリ（７、８，９）による駆動伝達手段を介して３組のものをモータ（１３）により同期駆動するようにしたものが知られている。

しかしながら、このものは、容器（４）内にセットされたマグネット付き撹拌子（５）の半分の位置（ＮもしくはＳ極）の下にマグネット回転体（６）の片方の極がくるようにし、かつマグネット回転体（６）の他極の上にもう１つの撹拌子（５）を同じように配置して、各撹拌子（５）の下をマグネット回転体（６）のＳとＮ極が交互に回転することにより両方の撹拌子（５）が１つのマグネット回転体（６）により回転するようにしたものであるため、その構造上、隣設するマグネット回転体（６、６）の間隔を、互いに磁力干渉しないよう離間させることができる利点があるものの、マグネット回転体（６）の低速回動によらなければ、撹拌子（５）に対して有効に磁力伝達させることができず、高速回動により撹拌子（５）を高速回転させて、容器内液体を、撹拌棒（羽）を挿入して直接回転させて渦流を生成させるような撹拌制御には不向きであるという問題がある。

この様な、高速回転により渦流を生成させるような撹拌には、例えば、特許文献２に示すように、マグネット付き撹拌子とマグネット回転体（マグネットスターラー）とが一対一の関係となった単体式のものを複数配置して構成することが望ましいのであるが、この構成のものを単に近接配置させて特許文献１の駆動伝達手段の如くに連装させるだけでは、伝達ベルトを架設するためにプーリー（７、８，９）間を離間させる必要が生じるばかりか、棒状マグネットの磁極が水平方向に働く要因も加わって、互いに磁力干渉を生じるなどの要因から、撹拌子への磁力伝達がスムーズに行われず良好な撹拌ができないという問題があり、薬品吐出器具や分注装置等の幅狭に規格配列されたノズルピッチ等をもってセットされた容器配列をそのまま利用できず、撹拌専用に別途セットし直さなければならなず作業が煩雑となるいう問題がある。
なお上記カッコ付き符号は当該公報に所載の符号であることを示す。
特開平７−２０４４８５号公報 特開２００３−１０７０２４号公報

本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、マグネット回転体を、各容器に対して一対の関係で連装せしめて、容器内の撹拌子を回転するようにしたものでありながら、隣設するマグネット回転体同士を、近接配置しても、他のギヤやベルトプーリーによる駆動伝達手段の如くにギヤ同士の噛み合い騒音もなく、伝達ベルトを架設するためにプーリー間を離間させる必要が無くなり、各マグネット回転体を密接状に配設することができるばかりか、１つのステッピングモータの駆動軸に直結される弾性ローラを介して、順次逆方向へ回転が伝達されて同期回動を行うことができ、各撹拌子を低速から高速へ、一定速度へと任意に速度切換えする精度の良い同期回転制御を可能にし、変化性に富んだ渦流生成による撹拌を行うことができ、しかも、規格ピッチで配列された薬品吐出器具、分注装置等を利用した分注工程をそのまま撹拌工程として移行することができ、装置のコンパクト化と共に、作業工程の簡略化や作業性の向上を図ることができる撹拌装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、複数の容器の外部下側にモータ駆動に連動して同期回動すべく設けられたマグネット回転体によって、各容器内に液体と共に入れられた撹拌子を、その磁力伝達により従動せしめて一斉回転可能に構成することで、容器内液体の混合や撹拌などを行う撹拌装置であって、前記マグネット回転体に、駆動伝達する樹脂製またはゴム質製の弾性ローラを軸着し、各マグネット回転体を、隣接する弾性ローラ同士を弾圧連結せしめて同期回動すべく構成してあることを特徴とするものである。

本発明における撹拌装置は、上記のように構成したことにより、複数設けられた各容器に対してマグネット回転体を組として配設し、撹拌子と一対の関係で回転するよう連装したものでありながら、
隣設するマグネット回転体同士を、近接配置しても、他のギヤやベルトプーリーによる駆動伝達手段の如くにギヤ同士の噛み合い騒音もなく、伝達ベルトを架設するためにプーリー間を離間させる必要が無くなり、各マグネット回転体を密接状に配設することができるばかりか、１つのステッピングモータの駆動軸に直結される弾性ローラを介して、順次逆方向へ回転が伝達されて同期回動が行われる。その結果、ステッピングモータの駆動特性を利用できるようになり、各撹拌子を低速から高速へ、一定速度へと任意に速度切換えする精度の良い同期回転制御を可能にし、変化性に富んだ渦流生成による撹拌を行うことができ、しかも、規格ピッチで配列された薬品吐出器具、分注装置等のを利用した分注工程をそのまま撹拌工程として移行することができ、装置のコンパクト化と共に、作業工程の簡略化や作業性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を、好適な実施の形態として例示する撹拌装置を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は撹拌装置の全体構成図、図２はマグネット回転体の上面図、図３は容器ホルダの上面図、図４は撹拌子への磁力伝達説明図である。図に示すように、１は撹拌装置であって、該撹拌装置１は、試験管等の容器２を一列状に都合４本セットすることのできる容器ホルダ１１と、該容器ホルダ１１にセットされた各容器２……の外部直下面域にそれぞれ一対一の関係で組として連設された４つのマグネット回転体３……と、各マグネット回転体３……をモータ（ステッピングモータ）１２の駆動に連動連結して同期回動すべく設けられた駆動伝達手段１３とを備え、前記マグネット回転体３によって、血液等の検体に対して所定の試液等を吐出するなどの分注作業を終えた液体の入った各容器２内にセットされた撹拌子４……を、マグネット回転体３の磁力伝達により従動せしめて一斉回転可能に構成されている。

前記容器ホルダ１１は、アルミニウム製（非磁性の板体で有ればよい）の仕切板１４上に設けられており、この容器ホルダ１１には、外径９ｍｍの容器２を略接触状にセットできるよう円形孔を連続して重合形成させた長形のセット孔１１１が設けられている。なお、容器ホルダ１１は、一列状に容器２を４本セットできるようにしたがこれに限定されず、任意の本数をセットできるようにし、マグネット回転体３も該容器２に対して一対の関係で配設され、複数列に構成しても良く、また、撹拌装置１を、同一作業テーブルに複数設けて実施しても良い。

前記マグネット回転体３は、マグネットを磁着することのできる強磁性ステンレス材にて成形された円形の基盤３１と、該基盤３１上に対向配設された一対のマグネット３２（３２ａ、３２ｂ）とからなり、基盤３１、およびマグネット３２ａと３２ｂの間隔は、それぞれ容器２の外観寸法幅（筒径）と略同幅内の８ｍｍ（容器２を接触配置しても相互に接触しない幅）に設定されている。マグネット３２は、略外径３ｍｍ×高さ５ｍｍの円筒形のものを用い、マグネット３２ａの磁極は上側をＳ極、下側をＮ極とし、マグネット３２ｂの磁極は上側をＮ極、下側をＳ極として対設させて、磁力線が上下方向に背反して働くようになっている。つまり、図４に示されるように、一方のマグネット３２ｂのＮ極が上面に、他方のマグネット３２ａのＮ極が下面に形成され、各々のＮ極からの磁力線が、マグネット３２ｂからは上方の撹拌子４に向けて出され、マグネット３２ａからは下方の基盤３１に向けて出されて、矢視の如くマグネット３２ｂ−撹拌子４−マグネット３２ａ−基盤３１へと磁力伝達がなされることで磁界が形成されるようになっている。

また、近接配置された各マグネット回転体３……は、隣設するマグネット３２の磁極同士が互いに回転位置で対向しないよう異なる磁軸向きをもって配置されている。つまり、マグネット３２ａと３２ｂとで形成される磁軸が、図２に示すように、隣設する相互間でマグネット同士の磁力干渉を防ぐために９０度づつ角度を変えて、左から水平−垂直−水平−垂直となるよう順次角度ズレさせて配置してある。なお、この配設角度は磁極同士を対面させない態様において任意であり、要は各マグネット回転体３……の回動時に互いに直線上に配列されてしまうことがないもので有ればよい。

前記基盤３１には、所定間隔を存して上下に設けられたベースフレーム１５、１５に対してベアリングを介して回転軸３３が軸支されており、該回転軸３３により前記駆動伝達手段としての樹脂製またはゴム質製の弾性ローラ１３が軸着されている。
各マグネット回転体３……は、それぞれ隣接する弾性ローラ１３同士を弾圧係合することで回転が伝達されるよう連動連結され、任意の回転軸３３の一つ（図１の右から２番目）をモータ１２の駆動軸３３ａに直結させて、互いに異方向に同期回動すべく構成されている。

前記撹拌子４は、液体と共に容器２内に投入され、撹拌作業後に容器２に同伴して処理されることから、ワイヤ状の磁性棒体として太さ約１．５ｍｍのステンレス製ワイヤを長さ約５ｍｍにカッティングしたマグネット３２の幅（Ｓ−Ｎ磁極両端幅）よりも短い寸法のものを用い、その端部がマグネット３２の中心位置となるようマグネット３２ａと３２ｂの間に配置される長さに設定されている。
なお、撹拌子４は、磁力を有しない強磁性体を用いたが、マグネットを用いても良く、また、その材質は検体等との反応を起こさないのものであれば任意のものを用いることができる。さらに、鉄など液体と反応するものであってもフッ素樹脂等の被膜材で被覆することで用いることができる。また、撹拌子４の両端部を切断時に潰すなどして扁平状に形成させ、あるいは、スパイラル溝形成されたねじり棒体などを用いても良い。

図５は、マグネット回転体３の他の実施形態を示すものであって、マグネット回転体３は、前記マグネット３２に替えて基盤３１上に設けられた棒状のマグネット３２ｃと、該マグネット３２ｃの磁極となる両端部に取着された磁着片３４、３４とで構成されている。磁着片３４は、強磁性体としてのステンレス製等により板状に形成されており、マグネット３２ｃよりも上方に突出した状態で設けられている。これにより水平方向への磁力線を上方の撹拌子４に向けて出すことができ、実施例１と同様な磁界を形成することができるようになっている。

図６は、前記駆動伝達手段の他の実施形態を示すものであって、前記マグネット回転体３を、実施例１に示す直線上に配置させたものに替えて、モータ１２の駆動軸３３ａに連結された弾性ローラ１３（硬性プーリーであっても良い）に対して、その円周廻りに配設させた他の弾性ローラ１３を弾圧係合することで回転が伝達されるよう連動連結したものである。
この場合、マグネット３２ａと３２ｂの配置態様は、その磁軸が中心に位置するものを水平方向にし、周廻りに配置されるものを垂直方向（左右のものを垂直、上下のものを４５度）にして、隣設する相互間で回転時にマグネット同士が対面して磁力干渉が起こらないように角度ズレさせて配設したものとなっている。なお、本実施例では中心部にもマグネット回転体３を配設したが、配設の有無は任意であり、また、駆動軸３３ａに直結される弾性ローラ１３の径を大きくしてマグネット回転体３の配設数を増やすなどしても良い。

叙述の如く構成された本発明の実施例の形態において、血液等の検体に対して所定の試液等を吐出するなどの分注作業を終えた液体の入った各容器２内にセットされたそれぞれの撹拌子４……を、モータ駆動に連動してそれぞれのマグネット回転体３を同期回動させ、その磁力伝達により従動させて一斉に回転させるのであるが、本発明における撹拌装置１は、それぞれのマグネット回転体３……が、各容器２……に組としてそれぞれの撹拌子４……に対し一対一の関係で磁力伝達が行われるように配設されてる。

そして、隣設するマグネット３２の磁極同士が回転時に、互いにＮ極とＳ極、Ｎ極とＮ極、またはＳ極とＳ極といった具合に磁極対向しないよう異なる磁軸向きをもって配置されているため、隣設するマグネット回転体３同士を近接配置させた際に互いに磁力干渉を生じ、撹拌子４に対してスムーズな磁力伝達が図れず撹拌子４が所望の回転が成されないという危惧を回避することができるばかりか、撹拌子４も前記磁軸向きに追随して角度ズレし、相互間に磁力干渉を生じることを回避し、マグネット撹拌子によらなくとも各撹拌子４……に対する良好な磁力伝達が図られ、組として連装したものであっても各撹拌子４……を低速から高速へ、または一定速度へと任意に速度切り替えする同期回転制御を可能にし、液体の粘性に影響を受けることなく変化性に富んだ渦流生成による撹拌を行うことができるばかりか、Ｓ−Ｎ、Ｓ−Ｎ……の磁極順位に殊更捕らわれることなくランダムに隣設配置できる。

特に図４や図５の例示する実施例に如く、マグネット３２の磁極を、その磁力線が上下方向に背反して働くよう構成するものにおいては、略密接した近接状態でマグネット回転体３同士を配設することができ、また、特許文献１のような水平方向に磁束が形成される棒状マグネットを用いた場合でも、このものに比し接近して配置することができる。しかも、作業用容器は、所定の規格寸法にて形成されたものが用いられ、例えば、マルチピペット（薬品吐出器具）や分注装置の分注ノズル、特開平８−１２２３３６公報所載のようなカートリッジ容器、容器ホルダ（カートリッジラック）などの多くは、外径９ｍｍ（以下のものも含む）の容器２を用いた場合を前提に９ｍｍピッチで配列されてロット処理するよう製作されているのが一般的であり、したがって、かかるピッチ配列に対する分注工程をそのまま撹拌工程として移行することができ、分注作業と撹拌作業を容器２……の並べ替えや移動などを行うことなく同一のテーブル上で、かつ同一の容器ホルダ１１を兼用（利用）して行うことができるようになり、装置全体のコンパクトなものに構成し得て、作業工程の簡略化や作業性の向上を図ることができる。

また、マグネット３２の磁極は、そのＮ極に働く力の方向を連ねた磁力線（磁界の方向）が上下方向に背反して働くよう構成する一方、前記撹拌子４は、マグネット３２のＳ−Ｎ磁極幅よりも短い寸法で、その端部がマグネット３２の中心位置となるようマグネット３２ａと３２ｂの（外寸と内寸間でマグネットが存在する）間に配置される長さに設定してあるので、同期駆動機構をもって連装したものでありながら、隣設するマグネット回転体３……同士を、相互の磁力干渉を軽減・回避して略密接した近接状態で配設することができると共に、隣設する撹拌子４、４相互の間隔を離間したものとでき、前記同様に相互間に生じる磁力干渉や、磁界が乱されることを回避し得た状態で、マグネット３２ｂ（Ｎ極）からの磁力線を撹拌子４の一端部で受けて、他端よりマグネット３２ａ（Ｓ極）へ出すという、撹拌子４の両端を利用した理想的な磁界を形成し得て、殊更撹拌子が磁力を有していなくともスムーズな磁力伝達を図ることができる。
その結果、各撹拌子４……は、切断端部の扁平などの影響により、上下にブレながら液体の粘性に抗して回転揺動することができるばかりか、前記同様に各撹拌子４……を任意に速度切り替えする同期回転制御を可能にし、液体の粘性に影響を受けることなく変化性に富んだ渦流生成による撹拌を行うことができ、特に、ステッピングモータ１２の駆動特性を利用し得て、各撹拌子を正逆回動を含め精度良く回転制御できるようになり、かつ、規格ピッチで配列された医療器具、装置を利用した作業工程の簡略化や作業性の向上を図ることができる。

また、実施例１のマグネット回転体３は、基盤３１と、該基盤３１上に対向配設された一対のマグネット３２ａと３２ｂとからなり、該マグネット３２ａと３２ｂは、その外寸間隔を容器外寸幅と略同幅内に設定してあるので、近接配置させてもマグネット回転体３、３…同士の磁力干渉を防止できると共に、前記した規格ピッチで配列された外径が９ｍｍおよびそれ以下の複数の容器がもちいられたとしても、各容器２……内に投入される撹拌子４を、常に各マグネット３２ａと３２ｂの外寸幅よりも短く設定することができ、撹拌子４の端部を両磁極の中心位置にセッティング可能な長さのものを用いることができ、かつ、一斉高速回転によっても各撹拌子４……の両端部が磁極から外れてしまうことがないく、全体を均一に撹拌できる。

また、実施例２のマグネット回転体３は、前記マグネット３２ａの両磁極端部に、磁着片３４、３４が設けられているので、棒状マグネットのような水平方向への磁力線を出すものであっても、磁力線方向を上方に変換して撹拌子４に向けることができ、実施例１と同様な磁界を形成することができ、隣設するマグネット回転体３……同士の磁力干渉を軽減・回避して、設けられていないものに比しより近接した状態で配設することができる。なお、磁着片３４は、マグネット３２に設けても良く、マグネットはＵ字状の馬蹄形のものであっても良い。

また、前記マグネット回転体３には、駆動伝達する樹脂製またはゴム質製の弾性ローラ１３が軸着されており、各マグネット回転体３……を、隣接する弾性ローラ１３……同士を弾圧連結せしめて、１つのステッピングモータ１２の駆動軸３３ａに直結される弾性ローラ１３を介して、順次逆方向へ回転が伝達されて同期回動が行われるよう構成してあるので、他のギヤやベルトプーリーによる駆動伝達手段の如くにギヤ同士の噛み合い騒音もなく、伝達ベルトを架設するためにプーリー間を離間させる必要が無くなり、各マグネット回転体３……を密接状に配設することができ、コンパクト化を容易ならしめ、前記一列に並べた規格ピッチに対応した容器配列をもって一斉撹拌による作業を行うことができる。

また、前記一列配置に替えて、各マグネット回転体３……を、モータの駆動軸３３ａに設けられたプーリー（弾性ローラ１３）外周面に弾圧連結せしめ、円周配列させて同期回動すべく構成してあるので、各マグネット回転体３……の間隔をプーリー（弾性ローラ１３）の外径を変更することで容易に離間調整することができる。

また、前記撹拌子４は、ワイヤ状の磁性棒体であるため、殊更マグネット撹拌子を用いなくても磁力伝達により比較的軽快に回転することができ、かつ、上下にブレながら液体の粘性に抗して揺動回転することができる。しかも、任意の長さに簡単にカッティングし得て安価に製作でき、少量の血液などの検体に投入しても液体容積に影響を与えることがなく、撹拌後の状態確認が行い易いと共に、容器２内に投入し、撹拌作業後に容器２に同伴して処理することが可能となり、取扱いが極めて容易である。

また、前記撹拌子４は、フッ素樹脂等の被膜材で被覆されているので、容器２内の液体と反応してしまう様な材質のものであっても用いることができるばかりか、ステンレス製磁性棒体のようなものであっても、長時間浸漬した状態での使用に際し、試液と反応してしまうことへの危惧をも回避することができる。

撹拌装置の全体構成図。 マグネット回転体の上面図。 容器ホルダの上面図。 撹拌子への磁力伝達説明図。 マグネット回転体の他の実施形態を示す撹拌子への磁力伝達説明図。 駆動伝達手段の他の実施形態を示すマグネット回転体の上面図。

符号の説明

１ 撹拌装置
１１ 容器ホルダ
１１１ セット孔
１２ モータ
１３ 弾性ローラ（駆動伝達手段）
１４ 仕切板
１５ ベースフレーム
２ 容器
３ マグネット回転体
３１ 基盤
３２ マグネット
３２ａ マグネット
３２ｂ マグネット
３２ｃ マグネット
３３ 回転軸
３３ａ 駆動軸
３４ 磁着片
４ 撹拌子

Claims (3)

1. 複数の容器の外部下側にモータ駆動に連動して同期回動すべく設けられたマグネット回転体によって、各容器内にセットされた撹拌子を、その磁力伝達により従動せしめて一斉回転可能に構成することで、容器内液体の混合や撹拌などを行う撹拌装置であって、前記マグネット回転体に、駆動伝達する樹脂製またはゴム質製の弾性ローラを軸着し、各マグネット回転体を、隣接する弾性ローラ同士を弾圧連結せしめて同期回動すべく構成してあることを特徴とする撹拌装置。
2. 請求項１において、前記隣設するマグネット回転体は、互いに異方向に同期回動することを特徴とする撹拌装置。
3. 請求項１または２において、前記弾性ローラを、モータの駆動軸に設けられたプーリー外周面に弾圧連結せしめて同期回動すべく構成してあることを特徴とする撹拌装置。