JPH0248033Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は超音波破砕装置に係わり、更に詳しく
は、破砕しがたい被破砕体例えば細胞膜自体が厚
いものや、形状が略球形のもの等を均一に破砕さ
せるには好適な超音波破砕装置に関する。

〔従来の技術〕

周知の通り、医学臨床検査、遺伝子工学、医薬
品、農芸化学、食品等の分野に於いては、細胞内
の各器管の化学組成や生物学的特性を調べる為
に、細胞膜を破砕し細胞内の小器管を分別する装
置が用いられている。

上記装置には機械式のものと超音波によるもの
等々が用いられている。

上記機械式のものについて着目すると回転駆動
モーターに連結されるジエネレーターシヤフト及
びこのジエネレーターシヤフトの先端に取着され
ている回転刃等により成り、被破砕体を容器に入
れ、ジエネレーターシヤフトの回転刃を上記容器
内に挿着し且つ回転刃を被破砕体の溶液内に浸漬
させ、回転駆動モーターによつて高速回転させる
ことによつて被破砕体を破砕させるものである。
これによると被破砕体の破砕の大きさに一定の限
界がある。又この機械式装置によれば一度に多量
に被破砕体を破砕できるけれども使用する容器自
体が非密閉構造であるので、被破砕体がエアゾー
ル化して外部へ飛散する恐れがあり、検査者、研
究者によつて好ましくない。又被破砕体側からみ
ると容器が非密閉構造なので外部の細菌、微生物
等によつて汚染される場合があり、細胞破砕によ
つて得られる細胞小器管を純粋な状態に保持でき
ず目的とする研究に支障をきたす恐れもある。更
に機械式破砕装置に於いては容器自体が大きいこ
とや非密閉形状な次工程である遠心分離装置に用
いる容器に移し変えなければならない。

他方上記超音波破砕装置の場合容器内に被破砕
体を収容し、この容器内に超音波共振チツプを入
れる場合及び入れない場合であつても上記容器を
密閉し、超音波破砕装置の液を満たした槽内に入
れ、超音波発生手段によつて超音波を発生させ且
つ超音波によつて生ずるキヤビテーシヨンによつ
て容器内の例えば共振チツプ、容器自体を共振せ
しめ、被破砕体を破砕するものである。

この超音波破砕装置に於いては、密閉容器を使
用しているので外部への細胞の飛散を防止でき、
且つこの容器自体を次工程である遠心分離装置に
直接そのまま使用できるので超音波破砕によつて
得られる細胞小器管を純粋な状態に保持できるも
のである。

所が細胞の種類によつては細胞の外皮自体が非
常に固いものや、細胞の形状が球形のもの例えば
バクテリア、球菌、酵母菌等は、超音波破砕装置
によつて非常に破砕しにくいものである。即ち超
音波破砕装置の設定条件が非常に難かしいもので
ある。

そこで上記した機械式細胞破砕装置と超音波破
砕装置を組合せることが考えられる。即ち、非密
閉容器内に被破砕体を入れこの非密閉容器内に駆
動モーター及び、それに連結されていると共に先
端に回転刃を有するジエネレーターシヤフトを収
容させて、被破砕体に応じた回転速度によつて回
転刃を回転せしめ、この回転刃の回転している状
態に於いて槽底部から超音波発生装置によつて超
音波を発生させ、回転刃の切削作用と被破砕体中
のキヤビテーシヨン及び衝撃作用によつて容器内
の細胞を破砕するようにしたものが考えられる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記従来の組合わせ技術は機械切削式破砕装置
と超音波破砕装置を組合わせることにより被破砕
体中に分散する粒子自体も振動し、それぞれの利
点を有効に発揮させようとしたものであるがこれ
を実現するには解決すべき幾つかの問題点を有し
ていることが判つた。

即ち機械式装破砕装置と超音波破砕装置を組
合わせた技術はモーターを容器内に入れるので使
用される容器が非密閉タイプとなる。従つて破砕
後、後工程の遠心分離をする為には、遠心分離装
置用の容器に破砕された被破砕体を移し変えなけ
ればならない。

又使用する容器が非密閉容器であるので被破
砕体がエアゾール化して外部へ飛散する恐れがあ
り、検査者、研究者に好ましくない。即ち従来の
機械式回転刃をそのまま有する。更に被破砕体が
外部の細菌、微生物等によつて汚染される場合が
あり、細胞小器管を純粋な状態に保持することが
難かしい。

更に回転駆動ユニツトの駆動モーターを容器
の内部にとりつける為にモーター収容スペースの
為の容器自体が大型化してしまう。

加えて超音波破砕装置は共振条件を設定する
ことが必要で上記機械式破砕装置と組合わせた時
には、モーターが容器内であつてモーターから振
動が生ずるので、共振条件のマツチングが非常に
難かしい。

より具体的には容器内に被破砕体を所定量収容
し、回転駆動ユニツトの回転刃を挿着し、容器内
回転駆動モーターによつて回転刃を駆動している
状態で超音波を放射させることによつてキヤビテ
ーシヨンを生じさせようとするものであるが、こ
の時容器内モーターの振動によつて超音波による
共振条件が打ち消されてしまい所期していたほど
の効果が得られない場合が多い。

従つて本考案の目的とする所は上記した、
、、を解決しつつ、特に密閉容器内に回転
刃を配し、機械切削破砕を得つつ、超音波発生手
段の超音波作用の共振条件の設定がより容易にで
きる超音波破砕装置を提供するにある。

即ち、容器内の回転刃の機械的破砕と超音波に
よる物理的破砕の設定条件のマツチングによる相
乗効果によつて種々の被破砕体を精度良く各部近
一に破砕させることができるようにするにある。

〔問題点を解決する為の手段〕

本考案は上記目的を達成する為に次の技術的手
段を有する。即ち、実施例に対応する添付図面に
使用した符号を用いて説明すると、駆動モーター
によつて回転せしめられる回転刃を有し、この回
転刃の回転によつて容器内の被破砕体を破砕する
ようにした破砕装置に於いて； 種々の被破砕体Ｔを密閉収容する密閉容器９内
に上記回転刃１９が回転自在に配設され且つ密閉
容器の外に配された駆動モーター１６によつて上
記回転刃１９が回転せしめられ、更に回転駆動状
態に於いて上記被破砕体Ｔが収容されている密閉
容器９に対して槽底部から超音波を放射せしめ、
上記回転刃１９の切削作用と超音波放射による被
破砕体中に生ずるキヤビテーシヨン、衝撃作用の
相乗効果によつて上記被破砕体Ｔを破砕するよう
にしたことを特徴とする超音波破砕装置である。

〔作用〕

上記構成により、超音波破砕装置１の槽３に装
着する為の密閉容器９内に被破砕体Ｔを収容し且
つ回転駆動ユニツト１３である回転刃１９を挿着
せしめる。次いで上記槽３に密閉容器９をセツト
し、回転駆動ユニツト１３である外部駆動モータ
ー１６を駆動させ、回転刃１９を駆動せしめ、密
閉容器９内に収容されている被破砕体Ｔを上記回
転刃１９の回転によつて破砕する。この時回転刃
１９の回転状態に於いて槽底部より超音波を放射
せしめることによつて上記密閉容器９内の被破砕
体Ｔの回転刃による機械的破砕と超音波の共振に
よる衝撃、共鳴等による破砕の双方が生ずるもの
である。

即ち回転刃１９による機械的切削破砕と超音波
による衝撃やキヤビテーシヨン作用に基く物理的
破砕によつて上記回転刃１９と超音波が互いの相
乗効果によつて被破砕体Ｔをより精度良く均一に
而も細胞の外皮の厚さ、形状に係わりなくあらゆ
る種類の被破砕体Ｔに有効に適用させることがで
きるものである。而も駆動モーターは密閉容器外
であるので、上記超音波作用の衝撃やキヤビテー
シヨンの発生の最適条件設定が容易に得られるも
のである。

〔実施例〕

次に添付図面第１図〜第３図に従い本考案の好
適な実施例を詳述する。

図中１は超音波破砕装置全体を示し、この超音
波破砕装置１は箱形のケーシング２内に液体Ｗを
入れる為の槽３を配設し、この槽３の底面４の裏
面に超音波発生手段５を設けている。

上記超音波発生手段５は高周波発信器６、高周
波発信器６により駆動される励振コイル７が巻着
されたフエライト磁歪振動子等の振動子８より成
つている。

次いで９は被破砕体Ｔを収容する為の密閉容器
であり、本例に於いては先端１０に向かうに従つ
て細くなる勾配を有し、且つ先端１０が弧状に湾
曲せしめられている。この密閉容器９の材料とし
ては例えば合成樹脂材料等を用いることができ
る。又他の材料を用いることも可能である。又こ
の密閉容器９の開口部１１には密閉蓋１２が冠着
せしめられ、この密閉容器９を密閉している。更
に上記密閉蓋１２の略中央には回転駆動ユニツト
１３の回転駆動軸１４の挿着用の穴１５が形成さ
れている。

上記回転駆動ユニツト１３は、駆動モーター１
６、駆動モーターの出力軸に配設されている駆動
ギア１７、上記駆動ギア１７に嵌合して回転駆動
軸１４の端部１８に位置回転刃１９即ち内刃１９
ａと外刃１９ｂを回転駆動する為のギア２０等よ
り成つている。

上記回転駆動軸１４の外側には外筒２１が配設
され、この外筒２１を上記容器９の密閉蓋１２の
挿着穴１５に挿着することによつて上記容器９の
略中心位置にしつかりと位置決め保持すると共に
外筒２１内に回動自在に配設されている回転駆動
軸１４を回転駆動することができる。

又、上記密閉容器９自体が先端１０に向かうに
従い細くなる勾配を有しているので、本例に於い
ては、上記回転駆動軸１４の端部１８に取着せし
められている回転刃１９の位置は容器９の先端部
２２のテーパー面２３に位置決めされている。本
例に於いては、上記した密閉容器９を８か所に配
設した例を示し、この８本の密閉容器９は周面に
ギアが形成された回転駆動円板２４に配設され、
上記槽３の開口端２５には板状の上蓋２６が冠着
せしめられた上蓋２６に回動自在に配設されてい
る。

又上記上蓋２６には回転駆動円板２４に挿着さ
れている複数の密閉容器９が回転駆動できるよう
に円形の回転穴が形成されている。

又上記回転駆動円板２４を所定方向に回転駆動
する為の駆動手段である駆動モーター２７、駆動
ギア２８によつて上記回転駆動円板２４を回転駆
動せしめる。

更に上記回転駆動円板２４上に配設されている
複数の密閉容器９の個々に夫々配設されている回
転駆動軸１４の上部に取着せしめられているギア
２０に嵌合する駆動ギア１７を外部に配した駆動
モーター１６によつて駆動することによつて複数
の密閉容器９内の個々の回転駆動軸１４を回転さ
せることによつて、上記密閉容器９内に収容せし
められている被破砕体Ｔの細胞膜等を上記回転刃
１９の回転によつて機械的に破砕させるものであ
る。この回転刃１９は内刃１９ａと外刃１９ｂに
より成り、内外の刃１９ａ、１９ｂによつて破砕
される。

又上記回転駆動ユニツト１３によつて複数の密
閉容器９内の個々の回転刃１９具体的には内刃１
９ａを回転駆動状態に於いて上記超音波発生手段
５によつて生ずる超音波を密閉容器９の先端１０
めがけて放射せしめることによつて、上記密閉容
器９内に収容されている被破砕体Ｔ例えば細胞の
外皮が厚く而も非常に固いものや、細胞自体の形
状が球形等のバクテリア、球菌、酵母菌類等を収
容した場合、超音波発生手段５による超音波放射
によつて物理的な衝撃、共振等を密閉容器９内に
収容されている被破砕体Ｔに与えつつ上記回転刃
１９による機械的破砕をより有効にし、且つ機械
的破砕によつて破砕された被破砕体Ｔは更に超音
波による物理的作用即ち衝撃、共振と回転刃１９
の機械的破砕作用が互いに相乗効果を発揮し、被
破砕体Ｔをより効率的且つ均一に破砕できるもの
である。

又上記超音波発生手段５による超音波を複数の
密閉容器９の各部均一に作用させる為に上記複数
の密閉容器９が配設されている回転駆動円板２４
を所定速度で回転駆動するようにしている。

尚本例に於いては複数の密閉容器９を用いた例
を示したが、第４図に示すように単一の密閉容器
９内に回転刃１９を挿着して同様に容器９内の被
破砕体Ｔを破砕することも可能である。

加えて本件に於いては、外部モーターであつ
て、この振動、騒音が容器内に伝わらないので機
械的破砕と超音波による衝撃、共振等の物理的破
砕の最適な設定条件を確立し易すい。

次にこの実施例の使用例を説明する。

先ず目的とする被破砕体Ｔ例えば細胞の外皮が
厚く而も非常に固いものや球形のものであるバク
テリア、球菌、酵母菌類等の破砕しにくいとされ
ているものを密閉容器９内に収容する。

この時、上記密閉容器９は複数であり、本例に
於いては例えば８個使用した例を示している。次
いで上記複数の密閉容器９の個々に回転駆動ユニ
ツト１３である回転駆動軸１４を密閉蓋１２の挿
着穴１５に挿着すると共に上記密閉容器９に冠着
せしめることによつて密閉する。

即ちモーターは外部に位置する。次いで上記複
数の密閉容器９を回転駆動円板２４の挿着穴に
各々を挿着する。そして超音波破砕装置１の槽３
の開口端２５に冠着されている上蓋２６上に上記
回転駆動円板２４を回動自在に挿着されている。

この時上記複数の密閉容器９が槽３内に挿着さ
れると共に槽３内の液Ｗによつて上記密閉容器９
のテーパー面２３の上端部付近まで上記液Ｗによ
つて満されている。

次いで上記回転駆動円板２４の周面に形成され
ているギアと駆動モーター２７の出力軸２９に取
着せしめられているギア２８を嵌合させることに
よつて上記複数の密閉容器９は所定方向に、所定
速度によつて槽３内を回動させることが可能であ
る。

次いで上記複数の密閉容器９内に個々に配設さ
れている回転駆動ユニツト１３である回転駆動軸
１４上のギア２０と駆動モーター１６の出力軸に
配設されている駆動ギア１７を複数のギア２０即
ち密閉容器９の回転駆動軸１４に取着せしめられ
ているギアの内側に配置することによつて全ての
ギア２０と嵌合させることができ、上記駆動モー
ター１６を駆動せしめることによつて上記複数の
密閉容器９内の回転刃１９を所定方向に回転させ
ることができるものである。

次いで、上記回転駆動ユニツト１３を駆動させ
ている状態に於いて、上記槽３の底面４の裏面に
配設されている超音波発生手段５を作動せしめる
ことによつて超音波を槽３内の液Ｗを介して複数
の密閉容器９の先端１０めがけて放射せしめるこ
とによつて、被破砕体液中にキヤビテーシヨン作
用を生ぜしめ、それによつて上記複数の密閉容器
９の個々に物理的な衝撃を加え、あるいは共振に
基づくキヤビテーシヨンを与えて、容器９内の被
破砕体Ｔを破砕し、且つ回転刃１９の機械的な切
削破砕と共に、この超音波による物理的破砕の相
乗効果により、目的とする細胞内の小器官を分別
をより精度良く行なうことができ、而も密閉容器
９を使用することによる被破砕体のエアゾール化
による外部への飛散を防止し、検査者、研究者へ
の汚染等による悪影響を防止でき、且つ被破砕体
に対しても外部からの細菌類等による汚染を防止
でき純粋な破砕された細胞の小器官を得ることが
できるものである。

特に本件に於いて回転刃１９による機械的破砕
と超音波による物理的破砕の各々の設定条件を最
適に設定させるに当つて外部モーターなので、そ
の最適設定がしやすく各々の利点を最大限に発揮
させつつ、且つ各々の欠点を打ち消し合うように
する設定条件をより簡単に設定可能とする超音波
破砕装置とすることができる。

即ち単に容器内にモーターを配してしまうと上
記設定条件が非常に難かしく、各々の利点を打ち
消すように作用してしまい個々の機械的破砕装置
や超音波破砕装置に比べて、それら以上の所期し
た効果が発揮されることが少なかつた。

本件に於いては上記不具合を完全に除去すると
共により一層の効果を得られるようにしたもので
ある。

〔考案の効果〕

以上詳述した如く本考案は、外部作業者に汚
染を与えず、且つ細胞の純度を保ち、そのまま
次工程で遠心分離でき、破砕容器自体を小型化
でき、加えて機械式回転ユニツトＢである回転
刃１９を有しつつも、超音波発生手段による超音
波作用の最適作用の設定条件を得やすくする超音
波破砕装置を提供できる。

特に容器９内の回転刃１９の機械的切削破砕
と超音波作用による物理的破砕の設定条件のマツ
チングによる相乗効果によつて種々の被破砕体Ｔ
を精度良く各部均一に破砕させることができる。

故に特に破砕しがたい細胞の外皮が厚く固いも
のや形状が球形のものであるバクテリア、球菌、
酵母菌類等を容易に破砕することができる等の実
用上種々の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

添付図面第１図〜第３図は本考案の実施例を示
し、第１図は装置全体を示す縦断側面図、第２図
は回転駆動ユニツト等の回転駆動機構を示す斜視
図、第３図は密閉容器の拡大縦断面図、第４図は
他の実施例を示し、単一密閉容器の回転駆動ユニ
ツトを示す部分断面を含む側面図をそれぞれ示し
ている。 尚図中５……超音波発生手段、９……密閉容
器、１３……回転駆動ユニツト、１６……駆動モ
ーター、１７……ギア、１９……回転刃、Ｔ……
被破砕体、をそれぞれ示している。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 駆動モーターによつて回転せしめられる回転刃
   を有し、この回転刃の回転によつて容器内の被破
   砕体を破砕するようにした破砕装置に於いて； 種々の被破砕体Ｔを密閉収容する密閉容器９内
   に上記回転刃１９が回転自在に配設され且つ密閉
   容器の外に配された駆動モーター１６によつて上
   記回転刃１９が回転せしめられ、更に回転駆動状
   態に於いて上記被破砕体Ｔが収容されている密閉
   容器９に対して槽底部から超音波を放射せしめ、
   上記回転刃１９の切削作用と超音波放射によるキ
   ヤビテーシヨン、衝撃作用の相乗効果によつて上
   記被破砕体Ｔを破砕するようにしたことを特徴と
   する超音波砕装置。