JP4773072B2

JP4773072B2 - 細胞破砕装置

Info

Publication number: JP4773072B2
Application number: JP2004226606A
Authority: JP
Inventors: 修二安井
Original assignee: 安井器械株式会社
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: JP2006043554A

Description

本発明は、微生物、植物の組織や種子類、動物の組織、鉱物材料などの被破砕物を化学的に分析・分画分離するために、被破砕物と破砕媒体とを収容した破砕容器に振動を加えて被破砕物を破砕する細胞破砕装置に関するものである。

上記のような被破砕物を化学的に分析・分画するためには、被破砕物を均一に破砕する必要がある。被破砕物を破砕するために破砕装置が用いられ、被破砕物と破砕媒体とを収容した破砕容器に振動を加えることにより、被破砕物に破砕媒体が衝突することによる圧縮と回転による磨砕とによって被破砕物を破砕する。

このような破砕装置として、被破砕物と破砕媒体とを収容した破砕容器に８の字状の振動を加えて効率的且つ安定した被破砕物の破砕を行うことができる破砕装置を本願出願人は先に提案している（特許文献１参照）。この破砕装置は、モータとこれによって回転駆動される回転軸とを水平方向に配置しているため、被破砕物を収容した多数の破砕容器を水平方向に保持する必要があり、その着脱が困難となる課題があった。そこで、後述するように回転軸を垂直方向に配置して多数の破砕容器を回転軸の周囲に垂直方向にして保持する構造により、破砕容器の着脱を容易にした破砕装置を本願出願人は提案した（特許文献２参照）。

図１５は、上記破砕装置の構成を示すもので、回転軸８にその軸芯に対して軸芯が傾斜した傾斜軸体１１を設け、傾斜軸体１１に相対回転自在に環状体１５を外嵌させると共に、この環状体１５に取り付けられた磁石１６と、これに対極する固定磁石１８とにより環状体１５の回転を弾性的に拘束し、環状体１５に取り付けられた環状保持体２０の外周部に破砕媒体３２と被破砕物とを収容した細長い破砕容器３０を環状保持体２０の軸芯と平行な姿勢で保持できるように構成したものである。前記回転軸８を図外のモータにより回転駆動すると、破砕容器３０にはその軸芯方向の比較的長い行程の主往復移動とそれに直交する方向の比較的短い行程の副往復移動とが組み合わされた８の字状の往復振動が加わり、破砕媒体３２が相対回転しながら破砕容器３０の底部に衝突することにより、破砕容器３０が乳鉢、破砕媒体３２が乳棒にように作用して、被破砕物が植物組織や動物組織、あるいはプラスチック材料や鉱物材料であっても効率的に破砕することができる。
特開２０００−０２３６６０号公報（第３〜５頁、図１）特開２００１−１７８４４４号公報（第３〜５頁、図２）

しかしながら、モータによって回転駆動される回転軸を垂直方向に配置すると、回転軸の下方にはモータなどの回転駆動構造を配置することになるため、破砕装置は縦長の構造となり、卓上に置いて使用する場合に取り扱いが不便となる課題があった。

また、破砕容器に破砕媒体と共に収容した被破砕物に振動を加えると、破砕に伴う熱の発生や装置の温度上昇などによって被破砕物が温度上昇し、被破砕物の種類によっては熱による変質が生じて細胞分析等の作業に支障を来たす課題があった。被破砕物の温度上昇を抑えるために、本願出願人は破砕容器を冷却する機能を備えた破砕装置を特開２０００−２０２３１４号として提案しているが、振動が加えられている破砕容器に外部から冷媒を循環させるために配管を設ける必要があり、配管接続が複雑になり、破砕時の振動による配管の劣化や破砕容器の着脱が困難になる課題があった。

本発明は上記従来技術に係る課題に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、高さを抑えて机上配置を可能にすると共に、冷却機能を破砕装置内に組み込んで随時冷却しながら破砕することを可能にした細胞破砕装置を提供することにある。

また、上記目的を達成するための本願第１発明に係る細胞破砕装置は、中空構造に形成された回転軸にその軸心に対して軸心の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させると共に、この環状体の回転を拘束する回転拘束手段を設け、被破砕物と破砕媒体とを投入した細長い破砕容器を冷媒を循環させる容器ホルダ内に保持する冷却保持体を前記環状体に取り付けた破砕機能部と、この破砕機能部と並列配置された回転駆動手段と前記回転軸との間を回転伝達手段によって連結する破砕駆動部と、回転軸は、中空空洞内に回転軸の軸心と同心に中心パイプが配設され、中心パイプ内から回転軸の半径方向に傾斜軸体の周面に開口する冷媒流出管路と環状体に形成された前記冷媒流出管路より広い冷媒送出管路の開口が連接することで冷媒供給経路が形成され、環状体に形成された冷媒排出管路と回転軸の中空空洞内から回転軸の半径方向に傾斜軸体の周面に前記冷媒排出管路より狭い冷媒放出管路の開口が連接することで冷媒排出経路を形成し、前記冷媒送出管路と前記冷媒排出管路とは、前記環状体の前記回転軸方向で異なる位置に配置されたことを特徴とするものである。

上記構成によれば、破砕機能部の中心に上下に配設された回転軸は、破砕駆動部を破砕機能部と並列に配置することにより、その上下端が開放されるので、回転軸を中空構造に形成すると、中空空洞内を通じてその下方から上方に冷媒を送給することができ、回転軸の上方に配設される冷却保持体に冷媒を供給することができる。従って、往復振動する冷却保持体に冷媒を供給し、容器ホルダ内を循環させて排出するためにチューブ接続することなく冷却保持体を冷却し、破砕容器を冷却しながら被破砕物を破砕処理する細胞破砕装置に構成することができる。

上記第３発明の構成において、回転軸は、中空空洞内に回転軸の軸心と同心に中心パイプが配設され、中心パイプが冷媒の供給流路に、回転軸の中空空洞が冷媒の排出流路になるように二重構造に構成することにより、回転軸を通じて冷媒の供給及び排出を行うことができる。

また、回転軸内に中心パイプを配して二重構造に形成して、前記中心パイプ内から回転軸の半径方向に回転軸又は傾斜軸体の周面に開口する冷媒供給管路を形成し、前記周面に摺動接触するシール構造を通じて冷媒供給流路を形成することにより、回転軸から冷却保持体に冷媒を供給することができ、回転軸の中空空洞内から回転軸の半径方向に回転軸又は傾斜軸体の周面に開口する冷媒供給管路を形成し、前記周面に摺動接触するシール構造を通じて冷媒排出流路を形成することにより、冷却保持体を循環した冷媒を回転軸に排出することができ、冷媒流路とするチューブ接続を伴うことなく冷媒供給が可能となる。

また、容器ホルダは、冷却保持体の周方向に多数の破砕容器を収容する円環状に形成することにより、比較的小型の破砕容器を多数保持して、それらを冷却しながら同時に破砕処理することができる。

また、容器ホルダは、冷却保持体の周方向に複数の破砕容器を個別に収容する冷却容器として配設され、冷却保持体上に設けられた冷媒分配部と各冷却容器との間を冷媒供給チューブ及び冷媒排出チューブで接続して構成することにより、比較的大形の破砕容器をもちいて冷却しながら破砕処理する場合に有効となる。

上記冷却容器は、破砕容器を収容する内筒と、この内筒を所定間隔を隔てて収容する外筒とにより形成され、外筒と内筒との間の空間内に冷媒を循環させ、破砕容器は内筒に投入された熱伝導物を介して冷却されるように構成することにより、破砕容器は冷媒と隔離された状態で冷却されるので、破砕容器に収容した被破砕物や破砕容器に付着した物質が冷媒に混入することが防止でき、被破砕物が病原体を含むものであったり有害なものであったりしても、それを冷媒を介して外部に飛散させることがなく、バイオハザード対策がなされた冷却及び破砕を行うことができる。

本発明によれば、破砕機能部とそれを駆動する駆動手段とは並列位置に配列されているので装置の高さを抑えて机上配置することができる細胞破砕装置に構成することができ、破砕処理前の準備作業や破砕後の遠心分離など机上で行われる一連の作業を能率よく実施することができる。また、被破砕物が破砕に伴う温度上昇により変成が生じやすいものであるときには、破砕容器を冷却しながら破砕処理することができ、特に動物組織の細胞分析などのための細胞破砕に有効な細胞破砕装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施の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。また、従来構成と共通する構成要素には同一の符号を付している。

図１は、第１の実施形態に係る細胞破砕装置１の全体構成を示すもので、外装体１０内に配置されたケーシング２９に防振コイル４を介して吊設されたベース板４０上には、ケーシング２９内に配設された破砕機能部５０を支持する軸受部７が取り付けられ、この軸受部７に回転自在に回転軸８が支持されている。回転軸８のケーシング２９内に位置する部分には前記破砕機能部５０が取り付けられ、ベース板４０より下方に延出する部分には従動ベルト車２１が固定されている。前記回転軸８と回転軸心を平行にして並列配置されたモータ５ａや減速機５ｂからなる駆動手段５の回転軸５ｃには駆動ベルト車２２が固定され、両ベルト車２１，２２の間にＶベルト２３が架設されることにより、モータ５ａによって回転軸８を回転駆動することができ、回転軸８の回転により破砕機能部５０に細胞破砕のための往復振動が加えられるように構成されている。外装体２の上方に開口するケーシング２９の開口部は取手９ａによって開閉可能に扉９によって閉じられている。また、外装体１０の正面部には操作部１０ａが配設され、細胞破砕装置１の運転を操作することができる。

図２は、前記破砕機能部５０の構成を断面図として示すもので、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にて押圧固定されている。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。回転軸８及びそれに固定された傾斜軸体１１の回転に伴って前記環状体１５が共回転しようとするが、環状体１５に固定された磁石１６と、これに異極対向させて配設されている対極磁石１８との磁気吸引力により環状体１５の回転は弾性拘束される。また、環状体１５の外形は円形に形成され、下端側周面に形成された周溝１５ａに一端を嵌合させ、他端を軸受部７の周面に形成された周溝７ａに嵌合させてゴム筒２７が取り付けられている。このゴム筒２７は、可動部分をカバーしてケーシング２９内の洗浄時等において可動部分に洗浄液や異物が侵入することを防止する作用に加え、磁石１６及び対極磁石１８による環状体１５の回転を弾性拘束する作用を補う機能をも併せ有している。また、ゴム筒２７は、複数の襞を設けた蛇腹状に形成され、周面の位置で異なる伸縮状態に柔軟に対応できるように構成されている。

前記環状体１５には破砕容器３０を保持する環状保持体２０が着脱交換可能に取り付けられている。この環状保持体２０の円周上に形成された容器収容穴から容器ホルダ１９内に、被破砕物及び破砕媒体３２を収容した多数の破砕容器３０を挿入し、押圧板３８を破砕容器３０の蓋体３１上に配し、固定ノブ２５を環状保持体２０に設けられた取付ボス２４に螺入することにより、多数の破砕容器３０は環状保持体２０に固定される。

上記破砕容器３０は、図１１に示すように、細長い円筒容器から成り、その開口部外周にねじ３０ａが形成され、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。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、環状保持体２０もこの破砕容器３０の大きさに応じた容器ホルダ１９が装着できるように構成される。

また、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１２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たものが使用でき、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。また、図１２及び図１３（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が形成されたものを用いると、植物繊維などのように破砕され難い被破砕物を切断しながら破砕することができる。

被破砕物が微生物の場合においては、破砕媒体３２は上記のごとき単一部材のものでなく、グラスビーズ、ジルコニアビーズなど多数の小球を用いるのが好適で、微生物とビーズとが効率よく混合されて良好な破砕を得ることができる。

環状保持体２０に被破砕物と破砕媒体３２とを収容した破砕容器３０を装着して細胞破砕装置１を運転させ、回転軸８を例えば１２００〜２８００ｒｐｍで高速回転させると、回転する傾斜軸体１１に相対回転自在に外嵌された環状体１５は傾斜軸体１１と共に回転しようとするが、磁石１６と対極磁石１８との間の磁気吸引力により共回転が拘束されているので、回転軸８が１回転する毎に環状体１５は軸心方向両側に振れ運動する。

このとき、環状体１５の任意の点は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、８の字状に移動することになる。即ち、図１４（ａ）に実線で示すように、環状体１５が紙面の上下方向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、実線位置から回転軸８が矢印方向に９０度回転すると、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。回転軸８が更に９０度回転すると、環状体１５は図１４（ｂ）に実線で示すように、紙面の上下方向で且つ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ｃ点から経路ｄを経て元のａ点に戻る。更に回転軸８が９０度回転すると、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度回転すると、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、環状体１５に取り付けられた環状保持体２０に保持された破砕容器３０は、回転軸８の回転に伴って８の字状の振動形態により振動が加えられ、破砕容器３０内では被破砕物に破砕媒体３２が効果的に衝突し、その衝撃によって被破砕物は速やかに且つ均一に細胞破砕される。特に、図１２、図１３に示した破砕容器３０の底部形状に対応する先端形状を備えた破砕媒体３２では、破砕容器３０の軸心にほぼ沿った姿勢を保持したまま相対回転しながら破砕容器３０の底部に衝突する動きを繰り返し、破砕容器３０が乳鉢、破砕媒体３２が乳棒のように作用するので、被破砕物が大型の植物細胞や動物組織などであっても効率的に破砕がなされる。

上記構成になる細胞破砕装置１は、環状体１５の上部開口部分は封止キャップ４３によって閉じられ、環状体１５と軸受部７との間はゴム筒１７によって被覆され、更にはケーシング２９の底面に回転軸８及び軸受部７を通すために形成された開口部は遮蔽ゴム２８によって閉じられているので、ケーシング２９の中に位置する軸受１４などの可動部分は全て被覆される。従って、ケーシング２９の内部は蒸気洗浄、薬品洗浄等によって洗浄することができる。破砕処理の繰り返しによってケーシング２９の内部が塵埃等によって汚れることは勿論のこと、被破砕物を飛散させてしまうこともあり得る。特に被破砕物が有害なものであったり、病原菌などを含むものであった場合には、ケーシング２９の内部を滅菌消毒して洗浄する必要がある。このときにも蒸気や薬品類が噴射されても、可動部分に侵入することはなく、完全に洗浄することができる。また、洗浄時にケーシング２９の内部に溜まった液体は、図１、図２に示すように、ケーシング２９の底面に設けられた排水栓５３を開くと、液体は排水ホース５４から外部に排出することができる。

また、ケーシング２９の内角部分や排水栓５３の表面形状、各構成要素の内角部分などは全てアール形成され、ゴム筒２７及び遮蔽ゴム２８の取り付け部分は、周溝７ａ，１５ａに嵌入させた後、コーキング材で隙間を埋めて表面を滑らかな状態に仕上げられるので、窪み部分に塵埃や洗浄残滓が残ることがなく、それらから細菌や微生物が発生増殖することが防止できる。

上記構成になる細胞破砕装置１は、駆動手段５を破砕機能部５０と並列位置に配置しているので、装置の高さを抑えることはでき、机上に設置することができる細胞破砕装置１に構成することができ、細胞分析等の一連の作業を行うための作業能率の向上を図ることができる。

次に、第２の実施形態に係る細胞破砕装置２について、図３〜図１０を参照して説明する。本実施形態に係る細胞破砕装置２は、破砕に伴う温度上昇により被破砕物に変質が生じるのを防止するために冷却機能を設けたものである。尚、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。

図３は、第２の実施形態に係る細胞破砕装置２の全体構成を示すもので、外装体１０内に配置されたケーシング２９には、冷却機能を備えた破砕機能部５１が配設され、これと並列配置された駆動手段５によって駆動される。駆動構造は第１の実施形態の構成と同一である。破砕機能部５１を構成する環状体１５には冷却保持体４１が取り付けられ、この冷却保持体４１に、被破砕物と破砕媒体３２とを収容した多数の破砕容器３０を保持し、冷媒供給部４２から供給される冷媒を冷却保持体４１内に循環させ、破砕容器３０を冷却しながら被破砕物を破砕処理できるように構成されている。

図４は、前記破砕機能部５１の構成を断面図として示すものである。尚、図４においては冷媒が流れる管路の接続部分に設けられる摺動シール構造やＯリング等のシール構造の記載は図面を明解にするため記載省略している。

図４において、回転軸８は中空パイプに形成され、中空空洞内に中心パイプ６が同心に配設され、回転軸８の上端に装着された上封口体５７によって中心パイプ６の回転軸８内の上端位置が保持されると共に、回転軸８及び中心パイプ６の上端開口部が封口され、回転軸８の下端に装着された下封口体５８によって中心パイプ６の回転軸８内の下端位置が保持されると共に、回転軸８の下端開口部が封口されている。この回転軸８はベース板４０上に固定された軸受部７によって回転自在に支持され、その下端側はベース板４０に吊設された下部支持板４８に取り付けられた冷媒供給部４２に軸受３７を介して回転自在に支持されている。前記中心パイプ６は冷媒の供給流路に、回転軸８の中空空洞は冷媒の排出流路として機能する。

回転軸８の下端側を支持する冷媒供給部４２には、中心パイプ６の下端開口部に向けて冷媒供給管路７６が開口しており、図示しない冷媒供給装置から所要圧力で供給される冷媒が冷媒供給口７６ａから冷媒供給部４２に供給され、前記冷媒供給管路７６から図示しない摺動シール構造を介して中心パイプ６内に送給される。中心パイプ６内に送給された冷媒は中心パイプ６内を上昇し、回転軸８の傾斜軸体１１が嵌合固定された位置に回転軸８の半径方向に中心パイプ６を穿つ長さに形成された冷媒取出管路７７ａから中心パイプ６外に出て、冷媒取出管路７７ａの開口部に連接させて傾斜軸体１１の半径方向に穿かれた冷媒流出管路７７ｂに流れる。傾斜軸体１１の周面に開口する冷媒流出管路７７ｂの開口部には、環状体１５内に形成された冷媒送出管路７８の開口部がオイルシール等の液体漏出防止機能を備えた摺動接触構造によって連接し、送給されてきた冷媒は環状体１５の冷却保持体４１が装着される面上に導かれる。

前記冷却保持体４１は、図５に示すように、円形に形成された環状体１５に鍔状に張り出し形成された鍔状部１５ａの上面に装着するための装着面７３の周囲に有底円環状に形成された容器ホルダ７４を設けて構成されている。前記容器ホルダ７４は、その内部は１箇所に半径方向に設けられた仕切り７４ａ仕切られ、この仕切り７４ａから白抜き矢印で示す方向に冷媒が容器ホルダ７４内に流され、仕切り７４ａの反対側が冷媒の流れる下流側となるように構成されている。また、容器ホルダ７４の上面には、多数の容器投入口７５が等間隔に形成されている。前述したように環状体１５に形成された冷媒送出管路７８の下流側は鍔状部１５ａの上面に開口しているので、その開口位置に対応する装着面７３上には冷媒供給ターミナル８１が取り付けられ、図４に示すように、冷媒送出管路７８に管路接続がなされている。前記冷媒供給ターミナル８１には仮想線で示すように供給チューブ７９が接続され、供給チューブ７９は装着面７３に形成された供給チューブ穴８３から下方に導かれて容器ホルダ７４の仕切り７４ａの冷媒供給最上流側の下面に取り付けられた冷媒送出ターミナル８５に配管接続される。

前記容器ホルダ７４に設けられた仕切り７４ａの冷媒供給最下流側の下面には冷媒取出ターミナル８６が取り付けられており、容器ホルダ７４内に嵌入する排出筒９０により容器ホルダ７４内を流れて破砕容器３０を冷却して温度上昇した冷媒は容器ホルダ７４内の上方から吸入されて冷媒取出ターミナル８６に排出される。冷媒取出ターミナル８６には排出チューブ８０が接続され、排出チューブ８０は装着面７３に形成された排出チューブ穴８４から装着面７４の上方に導いて冷媒排出ターミナル８２に配管接続されているので、容器ホルダ７４から排出された冷媒は環状体１５に形成された冷媒排出管路８７から図示しない摺動シール構造を介して傾斜軸体１１に形成された冷媒放出管路８８に入り、冷媒放出管路８８に対向して回転軸８に形成された排出口８９から回転軸８の中空空洞内に排出される。回転軸８内を流下した冷媒は回転軸の下方の形成された吐出口９１から図示しない摺動シール構造を介して冷媒供給部４２に形成された冷媒吐出管路９２に出て、冷媒排出口９２ａから図示しない冷媒供給装置に戻される。

上記構成における冷却保持体４１は、装着面７３に形成された締結穴９３から締結ボルトを環状体１５に形成されたネジ穴に螺入することにより装着することができ、使用する破砕容器３０のサイズや冷却の要不要に応じて冷却保持体４１や先に示した環状保持体２０に着脱交換することができる。

冷却保持体４１を用いて破砕を行うときには、環状体１５に冷却保持体４１を装着すると、冷却保持体４１に設けられた冷媒供給ターミナル８１は冷媒送出管路７８に管路接続され、冷媒排出ターミナル８２は冷媒排出管路８７に管路接続される。装着された冷却保持体４１に対し、容器投入口７５から破砕媒体３２と被破砕物とを収容した破砕容器３０を容器ホルダ７４内に投入する。次に、図６に示すように、冷却保持体４１の装着面７３上に設けられた取付ボス２４上に押圧板３８を載せ、固定ノブ２５を取付ボス２４に螺入することにより、押圧板３８は容器ホルダ７４に投入された破砕容器３０の蓋体３１を押圧するので、蓋体３１によって容器投入口７５の隙間は塞がれて容器ホルダ７４内を循環する冷媒の外部漏出を防止することができる。この状態で冷媒供給装置を稼動させ、細胞破砕装置２の運転を開始すると、回転軸８の回転により第１の実施形態において説明したように、破砕容器３０には８の字状の往復振動が加えられ、破砕媒体３２による圧縮及び衝突の作用により被破砕物は破砕される。この破砕に伴う発熱や装置の温度上昇によって破砕容器３０にも温度上昇が生じるが、前述した冷媒の循環により破砕容器３０は冷却されるので、被破砕物が温度上昇によって変質しやすい物質であっても所要の温度条件下で破砕を行うことができる。

所要時間の破砕が終了したときには、細胞破砕装置２の運転を停止し、冷媒供給装置の稼動を停止すると、容器ホルダ７４から破砕容器３０を取り出すことができる。破砕容器３０の取り出しは、固定ノブ２５を緩めて押圧板３８による蓋体３１の押圧を開放した状態で行う。押圧板３８は冷却保持体４１から逐一取り外すのでなく、図７及び図８に示すように、固定ノブ２５を緩めると押圧板３８が回動できるように構成するのが破砕容器３０の出し入れが簡単になって好適である。

図７、図８に示すように、固定ノブ２５のネジ軸が貫通するように押圧板３８に形成される貫通穴９６は円弧状の長穴に形成し、長穴の一方中心を取付ボス２４の中心に合わせると、図７に示すように、押圧板３８に周囲に形成された押圧舌片３８ａが容器投入口７５に投入された破砕容器３０の蓋体３１上に位置するので、その状態で固定ノブ２５を締め付けると押圧舌片３８ａで蓋体３１を押圧した破砕処理状態が得られる。破砕処理が終了した後、固定ノブ２５を緩めると押圧板３８は回動可能になるので、図８に示すように、押圧板３８をその押圧舌片３８ａが容器投入口７５の間に位置するように回動させる。容器投入口７５の上方が開放されるので、容器投入口７５から破砕処理が終了した破砕容器３０を取り出すことができる。

以上説明した冷却保持体４１は、比較的小型の破砕容器３０を多数保持して冷却しながら破砕処理するためのものであるが、比較的大型の破砕容器３０を用いて破砕処理を行うためには、図９及び図１０に示すように構成された冷却保持体５２を環状体１５に取り付けると、冷却しながら破砕処理を行うことができる。

図９において、冷却保持体５２は、締結穴９３により環状体１５に取り付けられる装着板９７には、３個の冷却容器６１及び冷媒分配部５９が設けられ、冷媒供給ターミナル８１から送給されてきた冷媒を冷媒分配部５９で３個の冷却容器６１に分配供給し、３個の冷却容器６１から排出された冷媒を冷媒分配部５９に集めて冷媒排出ターミナル８２に排出できるように構成されている。

前記冷却容器６１は、図１０（ａ）に示すように、外筒６２内に所定間隔を隔てて内筒６３を配設し、外筒６２に設けられた冷媒供給口６４から冷媒を送給して外筒６２と内筒６３の間に冷媒を循環させて冷媒排出口６５から冷媒を排出し、内筒６３内に収容した破砕容器３０は内筒６３内に投入された純水等の冷却媒体を介して冷却されるように構成されている。冷却媒体を投入した内筒６３に被破砕物と破砕媒体３２とを収容した破砕容器３０を収容し、容器投入口にキャップ６０を螺合させると、蓋体３１により内筒６３の開口部は封じられるので、冷媒を循環させながら破砕機能部５１により破砕容器３０に往復振動を加えると、被破砕物の温度上昇を抑えて破砕処理を行うことができる。この冷却容器６１では、破砕容器３０は冷媒に直接触れないので、被破砕物が病原体を含むものであったり、有害なものであったりした場合でも、冷媒を通じて外部に漏れることがなく、バイオハザード対策上で好適な構成となる。

バイオハザード対策の必要がない場合では、図１０（ｂ）に示すように、冷媒供給口６４から送給される冷媒を循環させて冷媒排出口６５から排出する冷却筒１００に形成した冷却容器６１ａに破砕容器３０を収容するように構成することができる。この構成では破砕容器３０は冷媒によって直接冷却されるので冷却効率がよく、より簡易に構成することができる。

以上説明した第２の実施形態に係る細胞破砕装置２は、破砕処理に用いる破砕容器の種類やサイズに応じて冷却保持体４１，５２を交換するとき、環状体１５に冷却保持体４１，５２を取り付けることにより、冷媒の供給及び排出の管路接続が自動的になされるので、冷却しながら破砕処理する細胞破砕装置２の取り扱いを作業性よく行うことができる。しかし、冷却保持体４１，５２の交換を頻繁に行うことは少ないので、冷媒供給及び排出のための管路接続を手動で行うようにすると、装置構成の簡略化を図ることができる。

細胞破砕装置２では破砕機能部５１を駆動する駆動手段５を破砕機能部５１と並列配置してベルト駆動する基本構造を採用することにより、上下端が開放される回転軸８を中空構造に形成し、中空空洞内を冷媒の供給管路及び排出管路として利用しているが、冷却保持体４１，５２が取り付けられる環状体１５は振れ運動はするが回転軸８と共回転しないので、回転軸８の中空空洞は冷媒の供給管路又は排出管路だけに利用することもできる。

即ち、回転軸８の中空空洞を冷媒の供給管路とする場合には、回転軸８の中空空洞から冷却保持体４１，５２に冷媒を供給して破砕容器３０を冷却した冷媒は、冷却保持体４１，５２に接続した可撓性のチューブによって冷媒供給装置に戻すように構成することができる。また、回転軸８の中空空洞を冷媒の排出管路とする場合には、冷媒供給装置から可撓性チューブを通じて冷却保持体４１，５２に供給された冷媒は、破砕容器３０を冷却した後、回転軸８の中空空洞を通じて排出し、冷媒供給装置に戻すように構成することができる。

より簡易には、第１の実施形態に示した細胞破砕装置１に冷却保持体４１，５２を取り付け、冷媒供給装置と冷却保持体４１，５２との間を可撓性チューブで接続することによっても冷媒の供給及び排出を行うことができる。

上記第２の実施形態に係る細胞破砕装置２は、破砕容器３０を冷却する機能を備えているが、冷却が不要な被破砕物を破砕処理するときには、環状体１５に第１の実施形態に示した環状保持体２０を取り付け、冷媒供給を停止して環状保持体２０に破砕容器３０を保持して破砕処理を行うことができる。

以上説明した通り本発明によれば、破砕機能部とそれを駆動する駆動手段とは並列位置に配列されているので装置の高さを抑えて卓上配置することができる細胞破砕装置に構成することができ、破砕処理前の準備作業や破砕後の遠心分離など机上で行われる一連の作業を能率よく実施することができる。また、被破砕物が破砕に伴う温度上昇により変質が生じやすいものであるときには、破砕容器を冷却しながら破砕処理することができ、特に動物組織の細胞分析などのための細胞破砕に有効な細胞破砕装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る細胞破砕装置の全体構成を示す側面図。同上構成における破砕機能部の構成を示す断面図。第２の実施形態に係る細胞破砕装置の構成を示す側面図。同上構成における破砕機能部の構成を示す断面図。冷却保持体の構成を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。押圧板の取り付け構造を示す部分断面図。押圧板の破砕時の位置を示す平面図。押圧板の容器出し入れ時の位置を示す平面図。冷却保持体の構成を示す（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。冷却容器の構成を示す断面図。破砕容器の構成を示す断面図。破砕媒体の構成を示す側面図。破砕媒体の構成を示す断面図。環状体の振動形態を説明する説明図。従来技術に係る破砕装置の構成を示す断面図。

符号の説明

１、２細胞破砕装置
５駆動手段
６中心パイプ
７軸受部
８回転軸
１１傾斜軸体
１４軸受部
１５環状体
１６磁石（回転拘束手段）
１８対極磁石（回転拘束手段）
１９、７４容器ホルダ
２０環状保持体
２１従動ベルト車（回転伝達手段）
２２駆動ベルト車（回転伝達手段）
２３Ｖベルト（回転伝達手段）
２９ケーシング
３０破砕容器
３１蓋体
３２破砕媒体
３８押圧板
４１、５２冷却保持体
４２冷媒供給部
５０、５１破砕機能部
５９冷媒分配部
６１冷却容器
６２外筒
６３内筒
７５容器投入口
９５破砕駆動部

Claims

中空構造に形成された回転軸にその軸心に対して軸心の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させると共に、この環状体の回転を拘束する回転拘束手段を設け、
被破砕物と破砕媒体とを投入した細長い破砕容器を冷媒を循環させる容器ホルダ内に保持する冷却保持体を前記環状体に取り付けた破砕機能部と、
この破砕機能部と並列配置された回転駆動手段と前記回転軸との間を回転伝達手段によって連結する破砕駆動部と、
回転軸は、中空空洞内に回転軸の軸心と同心に中心パイプが配設され、
中心パイプ内から回転軸の半径方向に傾斜軸体の周面に開口する冷媒流出管路と環状体に形成された前記冷媒流出管路より広い冷媒送出管路の開口が連接することで冷媒供給経路が形成され、
環状体に形成された冷媒排出管路と回転軸の中空空洞内から回転軸の半径方向に傾斜軸体の周面に前記冷媒排出管路より狭い冷媒放出管路の開口が連接することで冷媒排出経路を形成し、前記冷媒送出管路と前記冷媒排出管路とは、前記環状体の前記回転軸方向で異なる位置に配置されたことを特徴とする細胞破砕装置。
容器ホルダは、冷却保持体の周方向に多数の破砕容器を収容する円環状に形成されてなる請求項１に記載の細胞破砕装置。
容器ホルダは、冷却保持体の周方向に複数の破砕容器を個別に収容する冷却容器として配設され、冷却保持体上に設けられた冷媒分配部と各冷却容器との間が冷媒供給チューブ及び冷媒排出チューブで接続されてなる請求項１または２に記載の細胞破砕装置。
冷却容器は、破砕容器を収容する内筒と、この内筒を所定間隔を隔てて収容する外筒とにより形成され、外筒と内筒との間の空間内に冷媒を循環させ、破砕容器は内筒に投入された熱伝導物を介して冷却されるように構成されてなる請求項３に記載の細胞破砕装置。