JP7257059B2

JP7257059B2 - 撹拌棒、撹拌装置及び撹拌システム

Info

Publication number: JP7257059B2
Application number: JP2021024117A
Authority: JP
Inventors: 真宏関口
Original assignee: 中村科学器械工業株式会社
Priority date: 2021-02-18
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2023-04-13
Anticipated expiration: 2041-02-18
Also published as: JP2022126198A; JP7365079B2; JP2022132693A

Description

本発明は、撹拌棒及び撹拌棒を用いた撹拌装置及び撹拌システムに関する。

磁石を用いた撹拌装置として例えば、特許文献１には、溶液や粒子などの物質の物性を測定するセンサ部と磁性体を備えた回転子を用いて、物性を感知すると共に撹拌することができる撹拌装置が開示されている。

特開２０１１－２００２４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された撹拌装置では、容器の底部において回転子が回転することにより、物質がすり潰される虞があり、物質によっては最適な撹拌になっていない。また、撹拌される物質を加熱あるいは保温するには、ホットプレートにより容器を底面から加熱するが、物質によっては最適な加熱になっていない。

本発明は、最適な撹拌条件で撹拌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、本発明の撹拌装置は、磁石と、撹拌する溶液の特性を検知する検知手段とを備える撹拌棒と、前記溶液を収容する容器と、前記容器を載置する本体部と、を備え、前記本体部に備えられた磁性体の磁力により前記撹拌棒を揺動させることを特徴とする。

本発明によれば、最適な撹拌条件で撹拌できる撹拌装置を提供することができる。

本発明に係る撹拌装置１００の概略図である。（Ａ）実施例１Ａの撹拌棒１０Ａの部分断面図である。（Ｂ）実施例１Ｂの撹拌棒１０Ｂの部分断面図である。（Ｃ）実施例１Ｃの撹拌棒１０Ｃの部分断面図である。（Ａ）実施例２Ａの撹拌棒２０Ａの部分断面図である。（Ｂ）実施例２Ｂの撹拌棒２０Ｂの部分断面図である。（Ａ）実施例３Ａの撹拌棒３０Ａの部分断面図である。（Ｂ）実施例３Ｂの撹拌棒３０Ｂの部分断面図である。

（実施形態）
以下、本発明を実施するための例示的な実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の各実施例で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に具体的に記載された各実施例に限定されるものではない。なお、本明細書において、上下とは重力方向における上方向と下方向にそれぞれ対応する。

図１は、本発明の揺動部材（撹拌棒）を適用可能な撹拌装置１００の概略図であり、図１を参照して撹拌装置１００について説明する。撹拌装置１００は、揺動部材（樹脂チューブ１）、揺動部材を支持する支持部材５、溶液を収容するバイアル６（容器）、蓋部材７、防振用シリコンシート８とバイアル６を載置するマグネティックスターラー９（本体部）を備える。防振用シリコンシート８は、バイアル６とマグネティックスターラー９の間に載置して用いられる。

マグネティックスターラー９に備えられた不図示の磁性体を動かすことにより、揺動部材が磁性体の磁力により揺動する。撹拌装置１００では、いわゆる振り子方式による無摺動撹拌が可能となっており、揺動部材は浮いた状態で揺動し、揺動部材の先端がバイアル６の内部、特に底面を摺動しないので撹拌の時に内容物が擦りつぶされない。このような撹拌装置１００は、例えば、晶析操作、分子伸長、固液分散などの用途に適している。

揺動部材は、フッ素樹脂チューブ（樹脂チューブ１）で構成され、詳細には透明なフッ素樹脂熱収縮チューブ（耐熱温度２００℃）が用いられている。樹脂チューブ１の一端側の内部には、磁石２が設けられており、樹脂チューブ１の一端側と磁石２の間には、フッ素樹脂からなる封止部材３が配置され、樹脂チューブ１は封止（溶液から保護）されている。すなわち、揺動部材の接液部は全てフッ素樹脂で構成されている。磁石２には耐熱磁石であるサマリウムコバルト磁石（耐熱温度３５０℃）が用いられているので、滅菌処理における高温、高圧の条件に対応することが可能である。

樹脂チューブ１の内部には、磁石２、封止部材３の他に、撹拌する溶液の特性を検知する手段４（検知手段）又は撹拌する溶液の変化を促進する手段４（促進手段）が備えられており、手段４に接続している配線４ａが図面の上方に延在している。樹脂チューブ１の一端側の反対側である他端側は、支持部材５に固定され、支持部材５はバイアル６の入口に載置されると共に蓋部材７で共締め固定される。手段４に接続している配線４ａは、支持部材５の中を貫通し、蓋部材７に形成された孔７ａからバイアル６の外部へ延出する。以下、本発明の揺動部材の各実施例について、図２（Ａ）～図４（Ｂ）を参照して説明する。

（実施例１Ａ）
図２（Ａ）は、本発明の実施例１Ａの揺動部材（撹拌棒１０Ａ）の部分断面図である。撹拌棒１０Ａは、溶液の温度を検知する検知手段である温度センサＳ１を備えている。温度センサＳ１には例示的に熱電対が用いられているが、他のセンサを用いることも可能である。温度センサＳ１は、磁石２と樹脂チューブ１の間に、磁石２の長手方向に沿って設けられており、樹脂チューブ１によって溶液から保護されている。また、樹脂チューブ１の一端側は、封止部材３で封止されている。温度センサＳ１からの配線４ａは、樹脂チューブ１内を延在して不図示のバイアル６の蓋部材７の孔７ａからバイアル６の外部へ延び、不図示の温度測定ユニットに接続される。

実施例１Ａの撹拌棒１０Ａには、磁石２の長手方向に沿って温度センサＳ１が設けられているので、バイアル６の中の溶液の温度を正確に検知することができる。また、このように磁石２の側面に温度センサＳ１を配置するので、既存の構成に対して比較的簡単に製造することができる。

（実施例１Ｂ）
次に、実施例１Ｂについて説明するが、実施例１Ａと相違する構成について説明し、同様の構成ついてはその説明を省略する。図２（Ｂ）は、本発明の実施例１Ｂの撹拌棒１０Ｂの部分断面図である。撹拌棒１０Ｂは、溶液の温度を検知する検知手段である温度センサＳ２を備えている。

温度センサＳ２は、絶縁体で覆われた熱電対により構成されている。より詳細には、耐薬品性能を有するカップ状の容器に絶縁体が充填されると共に熱電対をモールドすることにより形成され、充填された絶縁体とカップ状の容器により熱電対は溶液から保護されている。温度センサＳ２は、磁石１２に隣接し、実施例１Ａにおける封止部材３の替わりに樹脂チューブ１の一端側に設けられる。

磁石１２には、温度センサＳ２からの配線４ａを通すための貫通孔１２ａが磁石１２の中央に、長手方向に延在して形成されている。配線４ａは、この貫通孔１２ａを通り、樹脂チューブ１内を延在して不図示のバイアル６の蓋部材７の孔７ａからバイアル６の外部へ延び、不図示の温度測定ユニットに接続される。

実施例１Ｂの撹拌棒１０Ｂには、撹拌棒１０Ｂの一端側の先端に温度センサＳ２が設けられているので、温度センサＳ２を完全に溶液の中に浸すことができ、バイアル６の底部近傍の溶液の温度を正確に検知することができる。また、封止部材３の替わりに温度センサＳ２が設けられているので、撹拌棒１０Ｂの大きさは既存の物と同程度の大きさとなる。

（実施例１Ｃ）
次に、実施例１Ｃについて説明するが、実施例１Ａ、１Ｂと相違する構成について説明し、同様の構成ついてはその説明を省略する。図２（Ｃ）は、本発明の実施例１Ｃの撹拌棒１０Ｃの部分断面図である。撹拌棒１０Ｃは、溶液の温度を検知する検知手段である温度センサＳ３を備えている。温度センサＳ３は、実施例１Ｂと同様に絶縁体で覆われており、溶液から保護されている。

温度センサＳ３は、磁石２に隣接して封止部材３の反対側に設けられる。樹脂チューブ１の一端側は、封止部材３で封止されている。温度センサＳ３からの配線４ａは、樹脂チューブ１内を延在して不図示のバイアル６の蓋部材７の孔７ａからバイアル６の外部へ延び、不図示の温度測定ユニットに接続される。

実施例１Ｃの撹拌棒１０Ｃには、撹拌棒１０Ｃの一端側の反対側に温度センサＳ３が設けられているので、バイアル６の上層部の溶液の温度を正確に検知することができる。また、このように磁石２の上側に温度センサＳ３を配置するので、既存の構成に対して比較的簡単に製造することができる。

以上、実施例１Ａ～１Ｃの各撹拌棒１０Ａ～１０Ｃには、それぞれ温度センサＳ１～Ｓ３が内蔵されているので、別体でセンサを配置する必要がない。また、温度センサＳ１～Ｓ３を内蔵した撹拌棒１０Ａ～１０Ｃが振り子のように撹拌するので、撹拌時に物質を擦りつぶす虞が無い。実施例１Ａ～１Ｃによれば、溶液の温度を測定することができるので温度に関する撹拌条件を検知することが可能となる。温度の調整は、不図示の加熱装置で行うことが可能である。本発明によれば、最適な撹拌条件で撹拌することができる撹拌棒１０Ａ～１０Ｃを提供すると共に、そのような撹拌棒１０Ａ～１０Ｃの何れかを備えた撹拌装置１００を提供することができる。

（実施例２Ａ）
図３（Ａ）は、本発明の実施例２Ａの撹拌棒２０Ａの部分断面図である。撹拌棒２０Ａは、溶液を加熱し、溶液の変化（反応）を促進する促進手段であるヒーターＨ１を備えている。ヒーターＨ１には例示的にフィルムヒーターが用いられているが、他の形態の加熱要素を用いることも可能である。ヒーターＨ１は磁石２と樹脂チューブ１の間に設けられており、溶液から保護されている。また、ヒーターＨ１はチューブ状あるいはシート状の形状をしており、磁石２と封止部材３の一部を取り囲むように配置されている。樹脂チューブ１の一端側は、封止部材３で封止されている。ヒーターＨ１からの配線４ａは、樹脂チューブ１内を延在して不図示のバイアル６の蓋部材７の孔７ａからバイアル６の外部へ延び、不図示のヒーター制御ユニットに接続される。

従来では、水浴、湯浴やヒートブロックによる加熱であるが、これらはバイアル６を外側から加熱するため、装置が大型化し、また撹拌対象を直接加熱するには至っていなかった。一方、実施例２Ａの撹拌棒２０Ａには、磁石２と封止部材３の一部の周囲を取り囲むように広範囲にヒーターＨ１が設けられているので、バイアル６の中の溶液を効率的に加熱することができる。また、このように磁石２と封止部材３の一部の周囲にヒーターＨ１を配置するので、既存の構成に対して比較的簡単に製造することができる。更に、実施例１Ｂの温度センサＳ２、実施例１Ｃの温度センサＳ３を組み合わせることが可能で、溶液の温度を測定しながら溶液を加熱することが可能となる。

（実施例２Ｂ）
次に、実施例２Ｂについて説明するが、実施例２Ａと相違する構成について説明し、同様の構成ついてはその説明を省略する。図３（Ｂ）は、本発明の実施例２Ｂの撹拌棒２０Ｂの部分断面図である。撹拌棒２０Ｂは、溶液を加熱し、溶液の変化（反応）を促進する促進手段であるヒーターＨ２を備えている。

ヒーターＨ２には例示的にカートリッジヒーターが用いられているが、他の形態の加熱要素を用いることも可能である。カートリッジヒーターは、電熱線を金属のパイプで保護した棒状の発熱要素である。ヒーターＨ２は、磁石２２に隣接し、実施例２Ａの封止部材３の替わりに樹脂チューブ１の一端側に設けられる。

磁石２２には、ヒーターＨ２からの配線４ａを通すための貫通孔２２ａが磁石２２の中央に、長手方向に延在して形成されている。配線４ａは、この貫通孔２２ａを通り、樹脂チューブ１内を延在して不図示のバイアル６の蓋部材７の孔７ａからバイアル６の外部へ延び、不図示の温度測定ユニットに接続される。

実施例２Ｂの撹拌棒２０Ｂには、撹拌棒２０Ｂの一端側の先端にヒーターＨ２が設けられているので、ヒーターＨ２を完全に溶液の中に浸すことができ、バイアル６の底部近傍の溶液を加熱することができる。また、封止部材３の替わりにヒーターＨ２が設けられているので、撹拌棒２０Ｂの大きさは既存の物と同程度の大きさとなる。更に、撹拌棒２０Ｂには、実施例１Ａの温度センサＳ１又は実施例１Ｃの温度センサＳ３を組み合わせることが可能で、溶液の温度を測定しながら溶液を加熱することが可能となる。

以上、実施例２Ａ、２Ｂの撹拌棒２０Ａ、２０Ｂには、それぞれヒーターＨ１、ヒーターＨ２が内蔵されているので、別体で加熱要素を配置する必要がない。また、ヒーターＨ１、ヒーターＨ２を内蔵した撹拌棒２０Ａ、２０Ｂが振り子のように撹拌するので、撹拌時に物質を擦りつぶす虞がない。実施例２Ａ、２Ｂによれば、溶液を加熱することができるので、最適な温度となる撹拌条件で撹拌することができる撹拌棒２０Ａ、２０Ｂを提供すると共に、そのような撹拌棒２０Ａ、２０Ｂの何れかを備えた撹拌装置１００を提供することができる。

（実施例３Ａ）
図４（Ａ）は、本発明の実施例３Ａの撹拌棒３０Ａの部分断面図である。撹拌棒３０Ａは、溶液を照射し、溶液の変化（反応）を促進する促進手段である特定の波長の光を発生する発光体Ｌ１を備えている。発光体Ｌ１には例示的にＬＥＤ照明が用いられているが、他の形態の発光要素を用いることも可能である。発光体Ｌ１は、磁石３２に隣接し、実施例１Ａの封止部材３の替わりに樹脂チューブ１の一端側に設けられる。

磁石３２には、発光体Ｌ１からの配線４ａを通すための貫通孔３２ａが磁石３２の中央に、長手方向に延在して形成されている。配線４ａは、この貫通孔３２ａを通り、樹脂チューブ１内を延在して不図示のバイアル６の蓋部材７の孔７ａからバイアル６の外部へ延び、不図示の照明制御ユニットに接続される。

実施例３Ａの撹拌棒３０Ａには、撹拌棒３０Ａの一端側の先端に発光体Ｌ１が設けられているので、発光体Ｌ１を完全に溶液の中に浸すことができ、バイアル６の底部近傍の溶液を照射することができる。また、封止部材３の替わりに発光体Ｌ１が設けられているので、撹拌棒３０Ａの大きさは既存の物と同程度の大きさとなる。溶液を照射することによって、例えば光合成を促進させたりすることが可能となる。

（実施例３Ｂ）
次に、実施例３Ｂについて説明するが、実施例３Ａと相違する構成について説明し、同様の構成ついてはその説明を省略する。図４（Ｂ）は、本発明の実施例３Ｂの撹拌棒３０Ｂの部分断面図である。撹拌棒３０Ｂは、溶液を照射し、溶液の変化（反応）を促進する促進手段である発光体Ｌ２を備えている。

発光体Ｌ２は、磁石２に隣接して封止部材３の反対側に設けられる。樹脂チューブ１の一端側は、封止部材３で封止されている。発光体Ｌ２からの配線４ａは、樹脂チューブ１内を延在して不図示のバイアル６の蓋部材７の孔７ａからバイアル６の外部へ延び、不図示の温度測定ユニットに接続される。

実施例３Ｂの撹拌棒３０Ｂには、撹拌棒３０Ｂの一端側の反対側に発光体Ｌ２が設けられているので、バイアル６の上層部の溶液を照射することができる。また、このように磁石２の上側に発光体Ｌ２を配置するので、既存の構成に対して比較的簡単に製造することができる。

以上、実施例３Ａ、３Ｂの撹拌棒３０Ａ、３０Ｂには、それぞれ発光体Ｌ１、発光体Ｌ２が内蔵されているので、別体で照明要素を配置する必要がない。また、発光体Ｌ１、発光体Ｌ２を内蔵した撹拌棒３０Ａ、３０Ｂが振り子のように撹拌するので、撹拌時に物質を擦りつぶす虞がない。実施例３Ａ、３Ｂによれば、溶液を照射することができるので、最適な照度となる撹拌条件で撹拌することができる撹拌棒３０Ａ、３０Ｂを提供すると共に、そのような撹拌棒３０Ａ、３０Ｂの何れかを備えた撹拌装置１００を提供することができる。

本発明の撹拌装置１００は、不図示の制御装置により、検知手段の検出値に基づいてマグネティックスターラー９に備えられた磁性体の駆動周期、促進手段の駆動等が制御される撹拌システムを構成することができる。

１樹脂チューブ
２、１２、２２、３２磁石
６バイアル（容器）
９マグネティックスターラー（本体部）
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ撹拌棒
２０Ａ、２０Ｂ撹拌棒
３０Ａ、３０Ｂ撹拌棒
１００撹拌装置
Ｈ１、Ｈ２ヒーター（促進手段）
Ｌ１、Ｌ２発光体（促進手段）
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３温度センサ（検知手段）

Claims

磁石と、撹拌する溶液の温度を検知する温度センサとを備える撹拌棒において、
前記撹拌棒は、樹脂チューブから構成されており、前記樹脂チューブの中において前記磁石と前記温度センサとが前記撹拌棒の長手方向に隣接して備えられており、
前記撹拌棒は、磁力により揺動可能であることを特徴とする、撹拌棒。
前記撹拌棒の一端側の先端に前記温度センサが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の撹拌棒。
前記撹拌棒の一端側の先端から順に封止部材、前記磁石、前記温度センサが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の撹拌棒。
磁石と、撹拌する溶液の温度を検知する温度センサとを備える撹拌棒において、
前記撹拌棒は、樹脂チューブから構成されており、前記樹脂チューブの中において前記温度センサが前記磁石と前記樹脂チューブとの間に備えられており、
前記撹拌棒は、磁力により揺動可能であることを特徴とする、撹拌棒。
前記溶液を加熱するヒーターを更に備えることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の撹拌棒。
前記温度センサにより測定された温度に基づいて、前記ヒーターが制御されることを特徴とする、請求項５に記載の撹拌棒。
前記樹脂チューブの中において前記磁石と前記ヒーターとが前記撹拌棒の長手方向に隣接して備えられていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の撹拌棒。
前記樹脂チューブの中において前記ヒーターが前記磁石と前記樹脂チューブとの間に備えられていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の撹拌棒。
特定の波長の光で前記溶液を照射する発光体を備えることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の撹拌棒。
前記樹脂チューブの中において前記磁石と前記発光体とが前記撹拌棒の長手方向に隣接して備えられていることを特徴とする、請求項９に記載の撹拌棒。
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の撹拌棒と、
前記溶液を収容する容器と、
前記容器を載置する本体部と、を備え、
前記本体部には磁性体が備えられ、前記磁力は前記磁性体により発生し、前記磁力により前記撹拌棒を揺動させる撹拌装置。
請求項１１に記載の撹拌装置を制御する撹拌システム。