JPH11512025A - 遠心力を使用する渦混合のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 遠心力作動揺動カムによって液体容器（３６）を係合し、その中の液体の渦混合を発生する渦ミキサー（４２）。一対の垂直揺動カム（５２）は容器（３６）を係合するように作用し、水平揺動カム（４８）は容器（３６）の下方部分へ円形運動を提供する。容器（３６）の上方部分はスライド自在に支持され（８０）、そのため容器は渦混合作用に反作用して回転し、それにより液体の剪断混合を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】 遠心力を使用する渦混合のための方法および装置本発明の分野 広い面において、本発明は液体および液体懸濁物を混合するための方法および 装置に関する。本発明は、渦混合作用発生のため遠心力を使用する、生物学的液 体を追加液体または液体懸濁物と混合するための方法に向けられる。本発明の背景 診断分析機は、患者から採取した尿、血清、血漿、脳脊髄液などの化学分析を 実施するために商業的に入手することができる。一般に、生物学的サンプル液中 のサンプルと、分析の間に使用される試薬との間の反応が反応容器中で生起し、 該容器内で液体と、少なくとも一種の他の液体または少なくとも１種の固体試薬 とが懸濁液または反応溶液を生成するように混合される。サンプルと固体もしく は液体試薬の混合から生ずる化学反応は、分析機によって検出することができる 反応溶液に特徴的な変化を発生する。この混合方法は、反応溶液の分析の測定の 正確性または再現性に悪影響することを避けるため全体を通じ均一な組成を有す る均質な反応溶液を生成しなければならない。加えて、液体を混合するための装 置は、分析機のコスト、複雑性および寸法を不当に増加することを避けるため、 最少の部品をもって組立てられなければならない。 液体内に渦巻もしくは円形運動を形成することは均質混合物を生成するための 効果的混合方法である。ここでは渦巻混合と呼ぶその ような運動は、渦ミキサーにより液体中心に空胴を生成し、そして液体の外側部 分から空胴へ向かって液体を引き、液体を完全に混合するように発生される。渦 ミキサーは、一般に容器を静止に保ちながら液体の容器の下方部分を円形路に回 転するか、代わりに容器の頂部を下方部分を静止に保ちながら回転してもよい。 そのような渦ミキサーは、例えば各液体容器の底にある突出先端を回転自在連結 に係合することにより、容器のある種の係合の問題を解決しなければならない。 渦ミキサーの他のタイプは、混合すべき液体を有する容器を容器の垂直軸のまわ りの回転運動へ服させ、同時に容器を横方向の揺動運動へ服させる。そのような 混合は複雑な機構を必要とする。 これらの渦ミキサーの設計の属性として、外壁に次に隣接する容器内側の薄い シエルは、容器中心により近い液体ほど激しく渦混合に参加しない。全部が均質 の溶液を生成するためには増加した時間がこのため必要である。診断分析機内で 増加した生産性を目指す傾向は、このため均質なサンプル溶液を速かに生成し、 同時に液体容器と渦ミキサーの間の簡単なそして信頼できる係合をコストのかか るまたは複雑なエレメントの導入なしに提供する渦ミキサーに対する需要をこの ように産んだ。本発明の概要 本発明は、液体容器がその中の液体の渦混合の反作用で回転するように該容器 が支持される、渦混合のための方法を提供する。容器は液体の渦混合の方向に対 し反対方向にゆっくり回転する。渦混合と剪断混合作用の組合せがそれによって 発生し、混合効率を増加する。 液体容器の下方部分を自由に係合するため回転し得るバーが使用される。回転 し得るバーへ適用される円形運動は容器の円形運動を発生し、そしてその中の液 体の渦混合を生じせしめる。容器の上方部分は、容器がその中心線のまわりをゆ っくりと、容器の下方部分の容器の中心線のまわりの円形路中のここでは円形運 動と呼ぶ急速運動の反作用として回転することができるように適応した支持機構 に支持される。回転し得るバーおよび容器は容器の先端の回転し得るプレート上 のボア中への挿入によって係合される。このボアは、容器先端がボア内で回転で きる寸法とされる。容器内の液体は、このようにして容器の下方部分の円形運動 によって形成された渦混合へ服され、同時に容器が容器の下方部分の円形運動の 反対方向にゆっくり回転する時剪断混合へ服される。 ミキサーが非運転位置にあり、そして容器内の液体が混合されようとしている 時、容器は、容器の底先端が回転し得るバーのボアの上方のあらかじめ定めた位 置に垂直整列に配置されるように渦ミキサーへ提供される。ミキサーが作動する 時、モーターシャフトが回転し始め、そして最初の十分な遠心力がシャフトへ接 続された垂直揺動カムの対へ加わる時、垂直揺動カムはシャフトから放射方向外 側へ回動することが強制される。回動し得るバーは、垂直揺動カムの回動運動が 回転し得るバーを容器の下から容器の先端がボア内に係合できるように持ち上げ る態様で垂直揺動カムへ接続される。 モーターシャフトが高速で回転する時、そして第２の十分な遠心力が発生する 時、水平揺動カムがシャフトから放射方向外側へ遠心力によって押され、そして 回転し得るバーをその当初の先端係合位置から変位させる。このようにモーター シャフトの回転は、反応容 器の下方部分へ中心線を外れた円形運動を提供し、そしてその中の液体の渦混合 を発生する。図面の簡単な説明 本発明は、本出願の一部をなす添付図面と合わせて以下の詳細な説明からもっ と完全に理解されるであろう。 図１は、本発明を使用することができる自動化学分析機の概略平面図である。 図２は、本発明を実施するのに適した例示的渦ミキサーの斜視図である。 図３は、図２の例示的渦ミキサーの分解図である。 図４は、図２の例示的渦ミキサーに有用な垂直揺動カムの斜視図である。 図４Ａは、図４の垂直揺動カムの側面図である。 図５は、図２の例示的渦ミキサーに有用なリフターの斜視図である。 図６は、図２の例示的渦ミキサーに有用なピン支持プレートの斜視図である。 図７は、図２の例示的渦ミキサーに有用な水平揺動カムの平面図である。 図７Ａは、図７の水平揺動カムの斜視図である。 図８は、図２の例示的渦ミキサーに有用な回転し得るバーの斜視図である。 図８Ａは、図８の回転し得るバーの断面図である。 図９は、図２の例示的渦ミキサーによって混合すべき液体を収容するのに適し た反応容器の斜視図である。 図１０は、非作動位置にある図７の水平揺動カムの平面図である。 図１１は、非運転位置にある図２の例示的渦ミキサーの斜視図である。 図１１Ａは、非作動位置にある図７の水平揺動カムの平面図である。 図１２は、図２の例示的渦ミキサーに有用な摩擦クランプの斜視図である。 図１３は、混合運動にある図の例示的渦ミキサーの概略図である。 図１３Ａは、混合運動にある図９の反応容器の概略図である。好ましい具体例の詳細な説明 本発明の方法および装置は、最初図面の図１および２を参照して記載されるで あろう。図１は、サンプルカップ１４を支持するカルーセル１２と、複数のクベ ット１８および複数の試薬カートリッジ２０を保持するのに適したクベットカル ーセル１６を持っている化学分析機１０のエレメントを概略的に図示する。サン プルプローブ２４は、プローブ２４の運動がサンプルカップ１４、クベット１８ およびここで反応容器３６と呼ばれる、インキュベーションカルーセル３４上の 複数の容器３６を交差するように、回転自在なそして並進自在なシャフト２７へ 取付けられる。第１の試薬プローブ２５は、カートリッジ２０から試薬を吸引し 、そして分析機による処理のためクベット１８内に試薬を沈着するためカルーセ ル１６の上方に取付けられる。未処理反応溶液がこれによってクボット１８内に つくられる。 処理カルーセル３２およびインキュベーションカルーセルは独立して可動であ り、そして両者共反応容器３６を支持する。移し換えステーション３８は容器を カルーセル３２および３４中に形成された容器支持スリップ８１（図１３に示さ れている）間に移し換える。第２の反応容器プローブ４０は、試薬を試薬カート リッジ２０から吸引し、そこで反応容器をインキュベートするかまたはさらに処 理するため処理カルーセル３２へ移すことができるインキュベーションカルーセ ル３４中の反応容器３６へ吸引した試薬を沈着する。 処理カルーセル３２は、反応容器を分析のためクベット１８へ移す前に分離、 洗浄および混合のため隣接する処理装置４１（図１）へ反応溶液を提供する。図 示しない光度計分析機は、サンプル液中の検体の量を測定するため種々の波長に おいてクベット１８を通る吸光度を測定する。慣用のマイクロプロセッサー中央 作業コンピューター（図示せず）が、一般的作業およびアッセイ特異コンピュー ターソフトウエアプログラムと組合せて、自動化学分析機１０のすべての機能を 制御するために使用される。そのようなプログラムは当分野で既知であり、そし て多数の商業的分析機に使用されている。 本発明を例示する渦ミキサー４２は、反応容器３６に収容された反応溶液に渦 および剪断混合作用を実施するため処理カルーセル３２近くに配置される。反応 容器は移し換えステーション３８によってスロット８１内に置かれ、そして容器 は保持機構内でその中心線のまわりを回転できるように適応した保持機構により 、処理カルーセル３２上に支持される。そのような保持機能の例は、例えば後で 記載する、しかし本発明を限定しないここで使用する摩擦クランプ８０（図１３ ）のような、調節し得るトング、万力または他の把持器具である。摩擦クランプ ８６は、処理カルーセル３２に対してばねクランプを曲げることによって調節す ることができる摩擦力を使用して反応容器３６を保持するスロットつき低張力ば ねクランプである。反応容器係合バー５０は、図３および８に処理効率のため二 つの反応容器３６を支持するものとして示されている。１本の反応容器３６を容 器係合バー５０により支持することもできる。反応容器係合バー５０は反応容器 ３６の下に整列し、そして最初後で記載する遠心力作動垂直カム機構により係合 バー５０上の反応容器３６の下方部分を係合するように持ち上げられる。次に記 載する遠心力作動水平カム機構が係合バー５０およびそのため反応容器３６へ揺 動運動を提供し、その中の反応溶液の渦混合を発生する。反応容器３６は反応容 器３６の下方部分の円形運動に応答してクランプ８０内で回軸自在であるため、 反応容器３６内の反応溶液も剪断混合に服され、これは反応溶液の連続部分、特 に反応容器に隣接する薄い層および近くの反応溶液が相互に関して運動へ服され る時に発生する。 図２および３は、本発明を実施するために適した渦ミキサー４２を図示する。 ミキサー４２は、渦ミキサー４２の中心線Ｃ／Ｌのまわりのシャフト４５（図３ に最良に見られる）の回転運動を提供する慣用のモーター４４と、シャフト４５ へ取り付けたリフター５４へ接続した一対の垂直揺動カム５２と、そして水平揺 動カム４８とを含み、モーター４４によってエレメント５２および４８へ遠心力 を発生するように駆動される。揺動カムは時により揺動おもり、フ ライおもり、フライボールガバナーとして他の用途において知られている。ここ では例示として、渦ミキサー４２の運転の間、渦ミキサー４２が第１の十分な遠 心力によって作動される時、一対の垂直揺動力カムは反応容器係合バー５０の垂 直位置決めを提供し、そのため処理カルーセル３２上に支持されている反応容器 はそれと係合するが、しかしそれ自身の中心線（Ｃ２／Ｌ２）（図９に示してい る）のまわりを回転することが自由である。第１の十分な遠心力とは、後で記載 する一対の位置決めばね７８によって加えられる力を含め、一対の垂直揺動カム ５２を静止位置に保つ力の全部に打ち勝ち、そして一対の垂直揺動カム５２を外 側へ回動させるため必要とする遠心力を意味する。渦ミキサー４２が第２の十分 な遠心力によって作動される時、水平揺動カム４８は反応容器係合バー５０をそ れが最初渦混合ミキサー４２によって係合される時反応容器３６の垂直中心線か ら遠くへ変位させるように放射方向外側へ動く。第２の十分な遠心力とは、ばね ７１（図３，１０Ａおよび１１Ａに図示）からの張力により加えられる力および 容器３６を通常の直交方位に保持する摩擦クランプ８０の回復力を含めて、水平 揺動カム４３を静止位置に保つ全部の力に打ち勝ち、そして揺動カム４８を外側 へ回動させるために要する遠心力を意味する。このため第２の十分な遠心力を発 生する速度と等しいまたは大きい速度におけるモーターシャフト４５の回転は、 反応容器係合バー５０を円形路内で運動させ、それにより係合自在に支持された 反応容器へ中心を外れた円形運動を提供する。この反応容器の円形運動はその中 に収容された反応液の渦混合を発生させる。 図３は掛金形のそしてボア５８内にそれを貫通して配置された一 対のシャフト５６によってリフター５４の両側へ回動自在に取り付けた垂直揺動 カム５２を図示する。シャフト５６の両端はボア５８から突出し、そして垂直揺 動カム５２中の穴６０を通って延びている。シャフト５６はそれらの露出端にお いて例えばクランプ６２を用いて固着される。 図４は、垂直揺動カム５２は一般に長四角形テーブル形を有し、本体部分５５ から下方へ延びるＬ字形脚部分５３と、やはり本体部分５５から下方へ延びる直 線形脚部分５７を持っていることを図示する。図４Ａは、Ｌ字形脚部分５３の最 下端水平部分から延びる足部分５９を示している。アセンブリにおいて、足部分 ５９はリフターピン６８（図３）の対の一方と接触して配置され、そのためリフ ターピン６８は、本体部分５５が中心線Ｃ／Ｌから外側へ動きそして足部分５９ が上昇へ動くときに上へ動かされる。揺動カム５２の他方は、渦ミキサーの対称 重量バランスを保つように、揺動カム５２の対の第１のメンバーと反対関係にリ フター５４へ接続される。揺動カム５２の他のメンバーの足部分５９は、このよ うにリフターピン６８の他方と接触して対応して配置される。 図５は、中心線Ｃ／Ｌと整列した中心ボア５１と直交関係に水平に貫通して延 びている一対の平行ボア５８を有する下方部分、および中心ボア５１に平行にし かし放射方向に移動してリフター５４の上方部分を通って垂直に延びている第２ の一対の平行ボア６１を有する上方部分よりなるリフター５４を図示する。リフ ターエレメント５４は例えば中心ボア５１内のシャフト４５と交差するねじつき ボア４６中のセットスクリュー（図示せず）を使用して、シャフト４５へ固着す ることができる。第２の平行ボア６１（図３にも見ら れる）は、垂直配向のリフターピン６８をスライド関係に受け入れる。作動にお いて、モーター４４がシャフト４５を回転するため作動される時、一対の揺動カ ム５２を中心線Ｃ／Ｌから外側へ回転させる第１の十分な遠心力が発生する。垂 直揺動カム５２のＬ字形のため、足部分５９は上へ動き、渦ミキサーを反応容器 と係合するためリフターピン６８の対を持ち上げる。このため反応容器３６は反 応容器３６へ混合運動を供給する同じモーター４４を用いて渦ミキサー４２によ って係合され、分析機１０の設計および組立てを簡単化する。 図６は、中心線Ｃ／Ｌと整列した中心開口４３と、平行ボア６１の対と整列し て周辺近くに配置された一対の開口４５を有する円形支持プレート４７を図示す る。リフターピン６８の各自は支持プレート４７中の開口４５を通って図７に関 連して記載する水平揺動カム４８を係合するのに十分な距離を延びている（図３ に示す）。リフターピン６８は締めばめを用いてピン支持プレート４３へ固着さ れる。開口４３はその中へ延びているベアリングピン７７（図３，１０Ａおよび １１Ａに示す）の自由な水平運動のあらかじめ定めた量を許容する寸法であり、 ベアリングピン７７の運動は中心線Ｃ／Ｌに対し直角方向である。ベアリングピ ン７７は水平揺動カム４８へ固定されているため、水平揺動カム４８の外側への 回動運動は、渦ミキサー４２の作動および図３および図８に関連して後で記載す るように、制限される。ばねピンボア４１は支持プレート４７の周縁近くに配置 され、やはり開口４５から角度的に変位している。ばねピン７０（図３に示す） はばねピンボア４１中に垂直に上方へ延びる締めばめに固着される。 図７は、一般に半円形平面形状を有し、図７Ａに示した中心線Ｃ／Ｌと整列し た中心に配置されたベアリングピンボア４９と、図示したように揺動カム４８の 外側部分に位置する周縁ボア７３を有する水平揺動カム４８を図示する。揺動カ ム４８は、ピン支持プレート４７に固定されそしてそれを通って上へ延びている リフターピン６８の一方（図３，１０Ａおよび１１Ａに示す）が周縁ボア７３と 対向して位置する９０で指示した切り欠き部分に対して着座するような寸法およ び形状とされる。周縁ボア７３は、水平揺動カム４８がピン支持プレート４７を 通ってリフターピン６８の対の一方（図３に示す）上に回転自在に乗り、そのた め水平揺動カム４８は揺動カム５２の対へ回動自在に取り付けられるような寸法 とされる。セクション９０は水平揺動カム４８のリフターピン６８を通って延び る一つに対する回動変位のためのストップとして機能する。突起７５は揺動カム ４８本体から突出し、図７に示すようにその端近くに半円形みぞ８２を有し、み ぞ８２は揺動カムばね７１の一端を受け入れる。ばね７１は、ピン支持プレート ４７中に取り付けたばねピン７０と、揺動カム４８中のみぞ８２の間に、リフタ ー５４がモーター４４によって回転されていない時（図１０に示した）、揺動カ ム４８とリフターピン６８の間の停止接触を持った近接位置に揺動カム４８を保 持する延びた張力のもとに配置される。ばね７１の抗張力は、第２の十分な遠心 力が発生するシャフト４５の回転速度を決定するように選定される。 図８は、容器係合バー５０の両端近くの二つのくり抜き反応容器先端ポート７ ２と、中心線Ｃ／Ｌ（図８Ａに示した）と整列した中心ボア７４を有する反応容 器係合バー５０を図示する。ボア７４は 締めばめを使用してベアリング７６（図３に示した）を収容する寸法とされる。 くり抜きポート７２は反応容器３６の底に位置する突出先端３７（図９に示した ）を、反応容器が渦ミキサー４２によってしっかり係合される深さまで受入れる 寸法とされる。くり抜きポート７２の直径および突出先端３７の直径は、反応容 器３６がバー５０に対して自由に回転できることを許容しながら突出先端３７が くり抜きボア７２で回転することが自由であるように選定される。例えば、くり 抜きボア７２の０．０７８インチ（０．１９８ｃｍ）直径および突出先端７２の ０．０６２インチ（０．１５７ｃｍ）直径が例示渦ミキサー４２に使用された。 容器係合バー５０の両端に二つのばね穴７９が形成され、支持プレートばね７ ８の一方は穴７９へ接続され、他端は分析機１０の静止フレーム９２へ接続され 、容器係合バー５０の可撓性係留を提供し、そしてミキサー４２が停止された時 容器係合プレート５０のそのもとの位置への復帰を助ける。ベアリングピン７７ （図３に示した）はベアリング７６中に固定され、そして水平揺動カム４８のベ アリングピンボア４９を通って下方へピン支持プレート４７の開口４３中へ延び ている。従って、容器係合バー５０はベアリングピンボア４９中に固定されたベ アリングピン７７により、揺動カム４８へ接続される。 モーター４４がシャフト４５を増加する速度で回転する時、ピンばね７１の拘 束力に抗して作用する遠心力が発生する。ばね７１の抗張力は、この回動運動が モーターシャフトの望ましいあらかじめ定めた回転速度が得られた後にだけ発生 するように選定される。モーターシャフト４５のこの回転速度をこえると、遠心 力は水平揺動 カム４８を中心線Ｃ／Ｌの外側へ回転させ、ピン支持プレート４７に固定された リフターピン６８上へ回動する（図１１Ａに示す）。ピン７７は開口４３内に捕 捉されているので、水平揺動カム４８は開口４３の直径の半分に大体等しい距離 だけ外側へ回転することが許容される。ベアリングピン７７の外側運動は、ベア リング７６および容器係合バー５０をやはり開口４３の直径の半分に大体等しい 距離だけ中心線Ｃ／Ｌに直交して動かす。水平揺動カム４８は、揺動カム４８の 外縁のリフターピン６８によりピン支持プレート４７へ接続されているので、変 位したピン７７は円形路内に動かされる。この円形路はベアリング７６および容 器係合バー５０へ中継され、そして容器係合バー５０に係合された反応容器３６ の下方のＬ字部分を同様な円形路内に動かす。 図９は、処理カルーセル３２内に摩擦源を使用し、例えば図１２に示したよう な摩擦クランプもしくは板ばね８０を使用して保持される容器３６の上方部分８ ６と対向した、容器３６の下方部分８８中に配置された突出先端３７を持った、 中心線Ｃ２／Ｌ２を有する反応容器３６を図示する。本発明の例示的具体例にお いては、摩擦クランプ８０によってつくられ、そして反応容器３６に作用する保 持力は、反応容器３６が反応容器３６の中心軸のまわりを反応容器３６の下方部 分の円形運動の反作用により回転するように設計される。 作動において、容器係合バー５０は通常反応容器３６の下へ約０．０５０イン チ（０．１２７ｃｍ）くぼんでおり、そのため容器先端３７は処理カルーセル３ ２が反応容器３６を渦ミキサー４２を含む種々のステーション４１へ提供するよ うに進められる時容器係合 バー５０から離れている。容器３６がその中に収容された反応溶液の混合のため に予定される時は、処理カルーセル３２は反応容器３６を渦ミキサー４２へ提供 するように進められる。混合は、モーター４４およびモーターシャフト４５を作 動しその速度を制御するためソフトウエアを使用し、自動化学分析機１０の中央 作業コンピューターによって開始される。モーター４４は、例えば無負荷回転速 度０〜１５００ｒｐｍが可能なＳＤＰ Ｍｅｔｒｉｃにより供給される２４ボル ト２０ｍｍ直径のような、または無負荷速度０〜１０，０００ｒｐｍが可能なＭ ａｘｏｎ ＤＣ Ｍｏｔｏｒｓ（Ｆａｌｌ Ｒｉｖｅｒ，ＭＡ）から供給される ＤＣギアモーターでよい。 垂直揺動カム５２の対の重量および重量分布は、モーターシャフト４５の回転 速度が休止位置から増加するにつれ、反応容器係合バー５０へ上昇作用が与えら れ、反応容器３６が二つのくり抜き反応容器先端ポート７２内の安座先端３７に より作動的に係合されるように選定される。モーターシャフト４５の回転により 発生する遠心力は、リフター５４へ接続された垂直揺動カム５２の対へ加えられ 、本体部分５５を第１の十分な遠心力において放射方向外側へ（ボア５８内に配 置されたシャフト５６上の掛金のように）回動する。第１の十分な遠心力におい て、垂直揺動カムに加えられる遠心力の量は、ロケーターばね７８の対によって 加えられる力と、そして支持プレート４７、水平揺動カム４８および支持バー５ ０の重量から発生する重力を含めて、垂直揺動カム５２を静止位置に保つように 作用するすべての力に打ち勝つのに十分大きい。例えば、もし垂直揺動カム５２ がステンレス鋼製で寸法が約０．２５×約０．６２イ ンチ（０．６３５×１．５７５ｃｍ）であり、重量が約０．２オンス（５．６７ ｇ）であれば、揺動カム５２を作動するのに要する第１の十分な遠心力は２５０ 〜４００ｒｐｍの回転速度において発生する。垂直揺動カム５２の外側回動作用 は足部分５９を上へ動かし、リフターロッド６８（図３に示した）の対の上へ変 位させる。この上方変位の結果は図１１に示されている。リフター５４中のボア ６１を通って延びているリフターピン６８は上方へ変移してピン支持プレート４ ７，水平揺動カム４８および容器係合バー５０を上方へ動かし、反応容器３６上 の突出先端３７を係合する。好適な反応容器３６はポリプロピレン製で、直径５ ／１６インチ（０．７９ｃｍ）高さ１インチ（２．５４ｃｍ）でサンプル液約３ ００μＬを収容し、そして直径０．６２インチ（１．５７ｃｍ）および長さ０． １０インチ（０．２５４ｃｍ）先端３７を持っていた。ロケーターばね７８によ る容器係合バー５０の位置決めは、ミキサー４２が作動されない時、くり抜きボ ア７２がカルーセル３２上に支持された反応容器３６の突出先端３７と垂直整列 にあり、それにより、ミキサー装置４２と反応容器３６の中の係合プロセスにお いて不規則性をなくす。この位置決めは、分析機１０の図１０に９２で指示した フレームへロケーターばね７８の対を接続することにより達成され、そのため反 応容器３６の先端３７はミキサー４２が作動されない時容器係合バー５０の先端 ポート７２と垂直に整列する。慣用のセンサー手段（図示せず）をこの容器接触 位置が得られたことを確認するために使用できる。 モーター４４の運転速度が反応容器３６を容器係合バー５０へ固定した後増加 し続けるにつれ、そして水平揺動カム４８へ加えられ る遠心力の量が第２の十分な遠心力より大きくなった時、水平揺動カムはリフタ ーピン６８上で放射方向外側へ回動する。例えば、もしばね７１が０．６３ＬＢ ／インチ級のステンレス鋼ワイヤ（部品番号Ｅ１−０１０Ｂ−３，Ｌｅｅ Ｓｐ ｒｉｎｇｓ，Ｂｒｏｏｋｌｙｎ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ）製であり、水平揺動カム４ ８がステンレス鋼で寸法約０．１０インチ（０．２５４ｃｍ）×０．７５インチ （１．９０ｃｍ）であり、そして約０．１オンス（２．８３ｇ）であれば、水平 揺動カム４８を作動するのに十分な第２の遠心力は、４００ないし６００ｒｐｍ の範囲の回転速度において発生することがわかった。例示目的のため、図１１お よび１１Ａは８４で指示したギャップは、水平揺動カム４８とリフターピン６８ の間に開いていることが示されている。ギャップ８４は水平揺動カム４８の回動 作用から発生する。この回動作用は図１０Ａと１１Ａを合わせて考慮することに よって最良に示される。図１０Ａにおいて、揺動カム４８はピンばね７１によっ てリフターピン６８の一つに抗して捕捉され、そしてリフターピン６８上で外側 へ放射方向へ回動していないことが示されている。この状況は渦ミキサーが作動 されないか、またはモーターシャフト４５から供給される遠心力がばね７１の捕 捉力７１に打ち勝つのに要する第２の十分な遠心力より小さい時にいつでも存在 する。図１１Ａは、モーターシャフト４５がばね７１によって水平揺動カム４８ へ加わる捕捉力に打ち勝つ第２の十分な遠心力より遠心力を発生するのに十分に 高い速度で回転している時の、水平揺動カム４８の変位した位置を図示する。こ の状況において、水平揺動カム４８はリフターピン６８上で放射方向外側へ回動 し、ギャップ８４を形成し、そしてベアリングピン７７を開口４３ の直径の約半分以下の距離を変位させる。ベアリングピン７７の水平変位はベア リング７６および容器係合バー５０をやはり開口４３の直径の約半分に等しい距 離を動かす。例示した具体例において、開口４３は直径約０．３２インチ（０． ８１３ｃｍ）の寸法であり、ベアリング７６は、０ないし３０００ｒｐｍの間の 回転速度において使用に適した外径０．３７５インチ（０．９５３ｃｍ）および 内径０．１２５インチ（０．３１８ｃｍ）のＭＭＢ Ｂｅａｒｉｎｇｓ，Ｏｌｄ Ｂｒｉｄｇｅ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙから得たベアリングであった。 ピン支持プレート４７およびリフター５４はシャフト４５へ接続され、そして モーターシャフトが駆動される同じ速度で中心線Ｃ／Ｌのまわりで回転する。水 平揺動カム４３はリフターピン６８の一つによってピン支持プレート４７へ回動 自在に接続されているため、変位したベアリングピン７７はピン支持プレート４ ７がモーターシャフト４５によって回転される時円形路に動かされる。この円形 運動はベアリング７６および容器係合バー５０へ中継され、容器係合バー５０に 係合された反応容器３６のＬ字下方部分を同様な円形路に動かす。反応容器の上 方部分８６（図１３Ａに示した）は処理カルーセル３２上の摩擦クランプ８０に よって保持されているため、渦混合作用は反応容器３６内に収容された反応容器 へ与えられる。このよう反応溶液は、渦ミキサー４２の反応容器３６への係合作 用を供給する同じモーター４４を用いて混合され、ミキサー４２の設計を簡単化 し、寸法を減らす。 本発明の剪断混合特徴は容器支持機構または摩擦クランプ８０の容器保持力の 大きさ決めにより得られ、そのため反応容器３６の下 方部分８８の円形運動に対する反作用として、反応容器３６は容器支持スリップ ８１内で円形運動の反応方向にスライド可能に回転する。図示の明瞭性のため、 ロケーターばね７８が連結される静止壁を囲む周囲の多くは図１３から除去され ている。もし１２０，０００／ｉｎ²ないし１６０，０００／ｉｎ²範囲のステン レス鋼ばねがフォーク形に（容器支持スリップ８１内の反応容器３６の位置決め を容易にするため）摩擦クランプ８０を形成するために使用されるならば、約２ ないし５オンス（５６．７ないし１４２ｇ）の下向きの力が反応容器３６を処理 カルーセル上へクランプするようにばね材料を曲げることによって得ることがで きる。アルミ製の寸法約０．１２インチ×２．０インチ（０．３０ｃｍ×５．０ ８ｃｍ）、重量約０．１オンス（２．８ｇ）の容器係合バー５０を約４００ない し６００ｒｐｍで円形運動する水平揺動カム４８と共に使用するならば、反応容 器３６の下方部分８８も約４００ないし６００ｒｐｍにおいて円形に運動し、反 応容器３６は摩擦クランプ８０内で、摩擦クランプ８０によって加えられる捕捉 摩擦力によって減速されて、約４ないし１２ｒｐｍにおいて反応方向にスライド 自在に回転する。この反応容器の反対方向回転は、もし摩擦クランプの摩擦力が 反応容器３６を静止位置に保つほど大きければ得られるよりも大きい、その中の 液体の混合効率を提供する。図１３は、カルーセル３２に形成された容器支持ス リップ８１内に配置され、そして摩擦クランプ８０によって所定位置に拘束され た二つの反応容器３６を図示する。この例において、クランプ８０は上に記載し たようなステンレス鋼のバンドである。図１１および１３は、揺動カム５２の対 へそれらを外側へ回動し容器係合バー５０を反応容器３６との係 合へ持ち上げるように第１の十分な遠心力が既に加えられた（モータシャフト４ ５により）、そして揺動カム４８へそれを外側へ回動し、反応容器３６の中心線 Ｃ２／Ｌ２をその元の垂直配向から偏向することを強制する第２の十分な遠心力 が既に加えられた（モーターシャフト４５により）、作動中のミキサー４２を図 示する。反応容器３６の下方部分８８は上方部分８６から変位されるため、モー ターシャフトの回転は反応容器３６の渦運動に変換される。反応容器３６の下方 部分８８の円形運動に対する反作用により、反応容器３６は摩擦クランプによっ て形成される拘束力に抗してスライド自在に回転する。この回転方向は反応容器 ３６の下方部分８８の渦運動の方向と反対であり、それにより反応溶液内に剪断 効果を与える。図１３Ａはこの反対回転を図示し、一方の矢印は摩擦クランプ８ ０内の反応容器３６の反時計方向運動を指示している。低摩擦装置のいくつかの タイプのどれか、例えば単なるおもりを、拘束摩擦力が適当な範囲で調節できる 限り、摩擦クランプの機能を果すために使用することができる。 ミキサー４２の部品の製造の材料は、種々の容易に入手し得る金属およびプラ スチックから選ぶことができ、好ましくはアルミニウムおよびアセチルが本発明 の例示具体例において具合よく使用された。もし例えば容器係合バー５０，水平 揺動カム４８，反応容器３６，ばねピン７１の張力、または垂直揺動カム５２の 重量および寸法が変われば、上昇および混合作用が発生する回転速度にそれに応 じて変わるであろう。 ここに開示した本発明の具体例は本発明の原理の例証であり、そしてなお本発 明の範囲内である修飾を採用することができることを 理解すべきである。例えば、反応容器の下部を拘束しそして上部を渦混合へ服せ しめ、渦および剪断混合の同じ組合せを発生させることができる。従って、本発 明は明細書に詳しく図示し記載した具体例に限定されず、請求の範囲のみによっ て規定される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上方および下方部分を持っている容器内で、液体を少なくとも一種の他の液 体または少なくとも一種の固体試薬と渦混合するための方法であって、 容器を摩擦クランプで支持することと、 容器の中心線のまわりの円形路に容器の下方部分を動かし、容器に対する摩 擦クランプの摩擦が容器が保持機構内で容器の下方部分の円形運動に応答して回 転するように確立されること を含んでいる前記方法。 ２．容器下方部分の円形路の運動は、容器下方部分を係合バー内に係合し、そし て円形運動を係合バーへ提供することを含む、請求項１の液体の渦混合方法。 ３．容器下方部分の係合は、垂直揺動カムの対を係合バーへ接続し、そして係合 バーが容器下方部分を係合するため持ち上げられるように第１の十分な遠心力を 垂直揺動カムへ加えることを含む、請求項２の液体の渦混合方法。 ４．円形運動の係合バーへの提供は、係合バーへ水平揺動カムの接続と、そして 水平揺動カムが容器下方部分を円形路に動かすように第２の十分な遠心力を水平 揺動カムへ加えることを含む、請求項２の液体の渦混合方法。 ５．容器は、容器下方部分の円形運動と反対方向に摩擦クランプ内で回転する、 請求項１の液体の渦混合方法。 ６．第１の十分な遠心力は回転シャフトにより提供される、請求項１の液体の渦 混合方法。 ７．第２の十分な遠心力は、回軸シャフトにより提供される、請求項６の液体の 渦混合方法。 ８．上方および下方部分を持っている容器内で、液体を少なくとも一種の他の液 または少なくとも一種の固体試薬と渦混合するための渦ミキサーであって、 反応容器の下に配置され、容器下方部分を係合する容器係合バーと、 容器係合バーへ円形運動を提供するのに適した水平揺動カムと、 前記水平揺動カムへ接続された遠心力源と、 容器上方部分を支持する摩擦クランプ を備えている渦ミキサー。 ９．容器が容器の円形運動に反作用して摩擦クランプ内で回転するように、摩擦 クランプの拘束力が確立される請求項８の渦ミキサー。 10．容器係合バーの垂直位置決めを提供するのに適した一対の垂直揺動カムをさ らに備えている請求項８の渦ミキサー。 11．水平揺動カムは一対の垂直揺動カムへ接続されている請求項１０の渦ミキサ ー。 12．遠心力源は回転シャフトである請求項８の渦ミキサー。