JPWO2012173074A1

JPWO2012173074A1 - 回転する試料テーブルを備える恒温装置

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Publication number: JPWO2012173074A1
Application number: JP2013520537A
Authority: JP
Inventors: 早水　慎; 慎早水
Original assignee: Rorze Corp
Current assignee: Rorze Corp
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2015-02-23
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: EP2722385B1; WO2012173074A2; KR101541760B1; WO2012173074A3; JP5788983B2; EP2722385A4; US20140117824A1; KR20140021025A; CN103597065A; EP2722385A2; US9364082B2; CN103597065B

Abstract

乾熱滅菌作業時の高温雰囲気や、過酸化水素ガスなどの酸化性の強い滅菌ガス雰囲気内に設置されても、長時間にわたって安定した動作ができる自動搬送機構を備えた恒温装置を提供する。培養室内において試料を載置し回転動作する試料テーブル１０の駆動部を培養室外部に配置し、駆動部からの駆動力を磁気結合により伝達させる。さらに、試料テーブル１０が備えるベースプレート１３の上下に、リップ２４の形成されたリング状シールパッキン２２を配置し、ベースプレート１３のリップ２４の当接する部分には全周にわたってシールプレート２３を配置することで、高温雰囲気及び酸化性の強い庫内雰囲気から軸受１７や駆動部分を隔離し、高温や滅菌ガスによる故障を防止する。

Description

本発明は、少なくとも温度を一定に保ち、試験の対象となる検体を入れた容器を自動で搬入・搬出することができる恒温装置に関するものである。

微生物や細胞などの培養や試験に用いられる検体を保管する装置として、恒温装置が広く利用されている。恒温装置は培養や試験の対象となる多数の試料を収納する恒温室に温度や湿度、二酸化炭素濃度等の環境条件を維持する手段を備えたものであり、特に培養を行う場合には、恒温室内は温度約３７℃で湿度９０％以上といった高湿度環境が維持されている。また、培養や試験は長時間継続して行われるので、その過程においては、定期的に各試料の状態を検査・分析し、必要であれば老廃物の混入した培地を新しいものに交換する必要がある。

そこで、記憶手段や演算手段並びに搬送手段を備え自動化された恒温装置が現在まで多数考案されている。これらは、試料の入った容器の出し入れ、検査・分析工程への受け渡し、試料の状態管理等を自動で行う機能を備えたもので、これらの装置により、長期間にわたる培養・試験を効率よく行うことが可能となった。

また、こういった恒温装置は、空気中の雑菌、以前行った培養或いは試験で使用した細胞や微生物が恒温室内に残留していると、次に培養或いは試験をする際に目的の細胞や微生物に悪影響を及ぼすので、恒温室内に対して培養或いは試験の開始前に雑菌を除去する滅菌と呼ばれる作業が必要となる。従来の自動搬送機能付き恒温装置では、紫外線を照射する滅菌方法や、薬液で拭き取る滅菌方法が採用されていた。しかし、近年では、恒温室内にモータや電子部品を配置しない工夫を施した自動搬送機能付き恒温装置が登場して、恒温室内を１３０℃以上の高温環境に維持して雑菌を死滅させる乾熱滅菌と呼ばれる滅菌方法が利用できるようになった。

ＷＯ２０１０／００１８７３号公報

この特許文献１で開示された自動搬送機能付き恒温装置１は、培養或いは試験を行う試料を収容した容器を収納する試料棚を複数載置した試料テーブルを恒温室の内部に着脱自在に配置していて、この試料テーブルに取り付けられた複数の従動マグネットと、恒温室の外部の従動マグネットに対応する位置に配置された複数の駆動マグネットとを磁気結合することで、駆動源から駆動マグネットに与えられた駆動力により、回転磁界を発生させ、これに磁気結合する従動マグネットに伝達する方法を採用している。この試料テーブルの下面にはボールキャスターや車輪が一定間隔で取り付けられていて、このボールキャスターや車輪に支持されて試料テーブルは所望の位置までの回転移動が可能となっている。また、恒温室の外部には試料を収容した容器を搬入・搬出するための昇降手段を有する搬送ロボットが備えられていて、この搬送ロボットのアクセス可能な位置まで試料テーブルを回転動作させ、所望の試料棚の、所望の棚段に搬送ロボットがアクセスできる構造となっている。

上記構造にすることで、恒温室内部にはモータや電気部品といった高温及び／又は多湿の環境に弱い部品を配置することがなくなるので、恒温室内を高温に維持する乾熱滅菌を行うことが可能となり、さらに恒温室内を湿度９０パーセント以上の環境に維持する培養環境であっても、故障のない安定した動作が可能となっている。

しかしながら、近年、乾熱滅菌に代わり、加熱し気化させることで得られた過酸化水素蒸気を恒温室内に充満させて殺菌を行う過酸化水素滅菌と呼ばれる滅菌方法が多く採用され始めている。これは、培養庫内に過酸化水素蒸気を充満させ、過酸化水素の殺菌力によって雑菌を死滅させる滅菌方法であり、乾熱滅菌法では恒温室内の加熱開始から培養可能な室内温度に戻るまで数時間を必要とした滅菌時間が、過酸化水素滅菌では約１時間程度の短期間で終了でき、培養終了から次の培養開始までの休止時間を飛躍的に短縮させる滅菌方法である。

しかし、従来の自動搬送機能付き恒温装置では、上記の過酸化水素滅菌を行うのは難しい。なぜならば、過酸化水素は強い腐食性を有するため、庫内に配置された鉄やアルミといった構造物を腐食させてしまうからである。特に可動部材については、腐食予防のための表面処理を施していても、長時間の動作によりその処理表面が削られ、露出した金属面が腐食してしまうのである。さらに、恒温室内に配置されている転動体として複数個所で試料テーブルを支持しているボールキャスターや、耐熱樹脂製の車輪を回転可能に支持する軸受といった金属製部品には、摩擦や磨耗を防ぐための潤滑剤が使用されている。この潤滑剤に含まれる微量な水分や、高湿度環境から潤滑剤内部に浸透した水分が雑菌の温床となってしまう。過酸化水素のガスは、これら潤滑剤内部の水分中に存在する雑菌については十分に滅菌することができない。滅菌後に培養庫内に雑菌が残留していると、次の培養の際に、雑菌が試料を汚染してしまい、良好な培養結果を得ることはできなくなってしまう。そして、腐食される箇所や雑菌の残留が予測される箇所は、試料テーブルを支持する転動体が複数個所に分散しているため、それぞれの軸受けに存在することになる。

そこで、過酸化水素の腐食作用に耐性があり、雑菌の温床となる潤滑剤が庫内雰囲気に曝露されない構造の自動搬送機能付き恒温装置が強く求められている。

本発明は、上記問題点に着目し、これを有効に解決すべく創出されたものであって、強い腐食性薬剤が使用される恒温装置の閉空間内に、回転磁界の鉛直軸方向の回転中心に一致した位置に回転シャフトの中心を有する軸受けを設けて１箇所に集約し、かつこれを恒温装置から着脱自在にしている。

すなわち、上記問題点を解決するために、本発明の恒温装置は、周囲が壁で囲われた閉空間を内部に有し、当該閉空間を囲う壁からなる恒温室と、前記壁のうちの底部分の床面の下側から、鉛直軸方向の回転中心を有する回転磁界を、当該閉空間に当該床面を通して与える回転磁界発生手段と、前記恒温室の閉空間内に着脱自在に配置されたベースプレートとを有し、前記ベースプレートは、前記鉛直軸方向の回転中心に一致した位置に回転シャフトの中心を有する軸受けを具備し、前記軸受けの上側の前記回転シャフトには、試料を収容した容器を収納する試料棚を搭載する試料プレートが連結され、前記軸受けの下側の前記回転シャフトには、前記複数の従動マグネットを備えたマグネットプレートが連結され、前記従動マグネットは前記恒温室の壁面を透過した回転磁界と磁気結合して、前記回転磁界に従って前記回転シャフトを回転させることを特徴としている。

上記構成により、恒温室内に於いて、ベースプレートに軸受を介して回転自在に支持された試料プレートが、恒温室床の下方に配置された回転磁界に追従して、磁気結合した従動マグネットが回転することで、試料プレートを回転させることが可能となる。回転磁界を発生する装置を恒温室外に配置することが可能となり、恒温室内が過酸化水素雰囲気で満たされても、酸化作用によって腐食することはなくなる。ここで、軸受はステンレス等の金属製、若しくは、セラミックや樹脂製の耐アキシアル荷重軸受が使用できる。特に、潤滑剤を使用する必要のないＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂製軸受や、ジルコニアや炭化ケイ素、窒化ケイ素等から製造されるセラミック軸受を用いるのが好ましい。

さらに、好ましくは、前記軸受を外気から隔離するように、ベースプレートと前記試料プレート及び／又は回転シャフトとの間に、及び、前記ベースプレートと前記従動マグネットを固定するプレート又は前記回転シャフトとの間に、リップを有するリング状シールパッキンを備える。

上記構成により、軸受が配置される環境は、試料プレート、マグネットプレート、ベースプレート、回転シャフト、及び、試料プレートとマグネットプレートのそれぞれに取り付けられたリング状のシールパッキンがベースプレートに全周にわたって接触しているので、恒温室内部の高湿度雰囲気や、過酸化水素ガス雰囲気から遮断されることとなるので、潤滑剤の必要な素材からなる軸受を使用することが可能となる。

さらに、前記リング状シールパッキンと前記試料プレート及び／又は前記回転シャフトと前記軸受との間の空間に、且つ、前記ベースプレートと前記従動マグネットを固定するプレート及び／又は前記回転シャフトとの間の空間に、気体を導入してもよい。

上記構成により、ベースプレートと回転シャフトとリング状シールパッキンとがなす空間に清浄空気などの気体を導入して陽圧を保つことによって、水蒸気や過酸化水素などの腐食性ガスが漏洩しないので、耐アキシアル荷重軸受は防食され、恒温室内での試料テーブルの長時間にわたる回転動作が可能となる。この空間に気体を導入するにあたって、ベースプレートにこの空間に通じる孔をあけ、この孔に結合したチューブを設置する。また、別の孔をベースプレートに開けて排気口とし、チューブで恒温室外部に排気するのが好ましい。前記気体としては、０．１μｍ以下のフィルターでろ過した清浄空気、乾燥空気、炭酸ガス、窒素などを用いることができる。

さらに、リング状シールパッキンの素材は、フッ素ゴム、酢酸ビニルエチレン樹脂、水素化ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴムなど耐酸化性柔軟高分子であるのが望ましい。中でも、リング状シールパッキンの素材をフッ素ゴムとした場合、過酸化水素ガスなどの滅菌ガスによる滅菌以外に、恒温室内部を１３０℃以上の環境に維持する乾熱滅菌を行えるので好ましい。また、ベースプレートは、前記リング状シールパッキンのリップが接触する位置に、リップの接触する表面が平滑に処理されたシールプレートを備えるのが望ましい。

また、シールプレートを備えることで前記リップが接触する部分と接触しない部分を別部品とすることが可能となり、ベースプレートの製造コストを下げることができる。なお、シールプレートの素材は、摩擦抵抗の少ないポリテトラフルオロエチレンといったフッ素系樹脂やシリコーン樹脂とするのが好ましい。また、シールプレートの素材を金属とする場合、摩擦抵抗の少ないフッ素による表面コート処理を施すのが好ましい。

さらに、試料プレートは、前記恒温室床面と接触する部分に、樹脂製のパッドを備えていてもよい。また、試料プレートは、前記恒温室床面にブラケットを介してネジ止めすれば、恒温室床面を傷付けることがなくなり、さらに、ネジを取り外すことにより、試料テーブルを恒温室床面から簡単に取り外すことができる。これにより、滅菌後の拭き取り作業を簡単に行えるものとなる。

なお、前記樹脂製のパッドは、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、シリコーン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどの部材を用いるが、中でも耐熱性があり摩擦抵抗の少ないポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素系樹脂やシリコーン樹脂とするのが好ましい。

本発明によれば、恒温室の壁に囲われた閉空間の中に、軸受けを有するベースプレートを着脱可能に配置することにより、恒温室内から軸受け共々ベースプレートを取り外すことができる。磁気結合の磁気ギャップとなる床面は、その表面に回転を伝達するための構造物を有しないため、ベースプレートを取り外した際には、滅菌後の拭き取り作業を簡単に行うことができる。一方、軸受けは回転磁界の回転中心にあって、試料テーブルの荷重を集中的に支持するため、試料棚を乗せた試料プレートの回転はスムースとなる。また、軸受けは１箇所に集中しており、分散していないため、腐食性の薬剤からシールする構造を容易化できる。
シールする構造としては、リング状シールパッキンを用いるのが望ましい。リング状シールパッキンを備えることにより耐久性を向上させることができ、加えて、耐アキシアル荷重軸受部分に清浄空気を導入することにより耐久性を著しく向上させて、過酸化水素に代表される酸化性の強い滅菌ガスによる滅菌処理を行った後でも、試料テーブルは安定した動作を行うことができるようになる。また、滅菌に過酸化水素を利用できるため、乾熱滅菌や他の滅菌方法に比べて、培養を停止している時間を短縮することができ、本発明を自動インキュベータなどに適用する場合にも生産効率を向上させることができる。

図１は従来の自動搬送機能付き恒温装置を示した斜視図である。図２は従来の自動搬送機能付き恒温装置の試料テーブル周辺を示した断面図である。図３は第１の実施例の試料テーブルを示した分解図である。図４は第１の実施例の試料テーブルを恒温装置に配置した際の断面図である。図５は第２の実施例の試料テーブルにおけるシールパッキン周辺を示した断面図である。図６は試料テーブルが備える自在式キャスターの断面図である。図７は試料テーブルを示した図である。

以下に、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図３は本実施例の試料テーブル１０を構成する主要な部材を示した分解図であり、図４は各部材が組み付けられた状態の断面図である。恒温室５は、その内部に周囲が壁で囲われた閉空間を有し、この閉空間を囲う壁のうちの底部分の壁が床面５ａになっている。本発明の試料テーブル１０は、ベース部材であるベースプレート１３が固定ブラケット１４によって、恒温室５の床面５ａに４箇所で固定されている。さらに、上方からの荷重を受け止めるために、ベースプレート１３は支持ブロック１５によって４箇所で支持され、支持ブロック１５とベースプレート１３とは六角ボルトで固定されている。支持ブロック１５の床面５ａに当接する部分には、樹脂製のパッド１６が取り付けられている。なお、本発明の試料テーブル１０の各部材を締結固定するネジは十字穴付ボルトや六角穴付ボルトのような頂部に窪みを有するものよりも、窪みのない六角ボルトを使用するのが好ましい。これは、過酸化水素ガスが試料テーブル１０の隅々まで行き届くようにするためと、滅菌後の拭き取り作業を容易にするためである。また、パッド１６に使用される素材は、過酸化水素に対し耐性のあるものが好ましく、さらに耐熱性の高い物であれば、乾熱滅菌にも耐えることができるので、より好ましい。

ベースプレート１３の中央部には２種類の異なる直径を有する円形の穴が同心軸状に形成されている。その穴はベースプレート１３の下側に形成された穴の方が直径は小さく、上側の方が直径は大きいものとなっている。この上側の穴はリング状の軸受１７の外輪が密着状態で嵌入可能な直径を有し、軸受１７は上側の穴底部に当接して上側の穴深さ位置で上下方向に支持されている。軸受１７の内輪には、円柱状の回転シャフト１８が上方から密着状態で嵌入されている。回転シャフト１８は、上方に軸受１７の内輪直径よりも大きい鍔部を有し、この鍔部が軸受１７の内輪の上辺に当接して上下方向に支持されることとなっている。上記構成により、回転シャフト１８は、軸受１７を介して回転自在にベースプレート１３に支持されることとなる。

回転シャフト１８の上面には、円形の試料プレート１９が回転シャフト１８に対し同心軸状にボルト留めされている。試料プレート１９の試料棚３が載置される面には、試料棚３の位置決めをするためのピン２０が試料棚３の底部に対応する位置に固定されている。さらに、回転シャフト１８の底面には、従動マグネット６を円状に配置したマグネットプレート２１が回転シャフト１８に対し同心軸状に下方からボルト留めされていて、試料プレート１９と回転シャフト１８及びマグネットプレート２１は、ベースプレート１３に対し一体的に回転自在に支持されることとなる。駆動源８は駆動マグネット７に駆動力を与えると、床面５ａの下側から床面５ａを透過して回転磁界が恒温室５内に至る。この回転磁界の回転中心は、回転シャフト１８の回転中心に一致している。駆動マグネット７と従動マグネット６との間の磁気ギャップ空間に、床面５ａが両者に物理的に接触しないように配置される。

この構造により、マグネットプレート２１に配置された従動マグネット６と、恒温室５の外部であって、従動マグネット６に対応する位置に配置された複数の駆動マグネット７とが磁気結合することとなり、駆動源８から駆動マグネット７に与えられた駆動力を従動マグネット６に伝達し、ひいては、試料プレート１９を回転動作させることが可能となっている。また、ベースプレート１３や固定ブラケット１４、支持ブロック１５、試料プレート１９、マグネットプレート２１といった過酸化水素ガス雰囲気に晒される部材には、過酸化水素による酸化を防止するために塩化ビニールやポリケトンといった樹脂、若しくは、ステンレスや、表面に酸化防止処理を施したアルミ、鉄といった金属を使用することができる。また、過酸化水素による酸化作用以外にも、恒温装置１が培養運転中、恒温室５内部は通常湿度９０％以上、庫内温度３７度の環境に維持されるので、各部材の防錆処理は非常に重要なものとなる。

本実施例で使用される軸受１７は、試料プレート１９、回転シャフト１８、マグネットプレート２１といった構造物及び、試料プレート１９上に配置される複数の試料棚３、試料棚３に収容される複数の容器２といった部材全ての荷重を支持する強度が必要となる上に、上記部材の荷重に加えて、駆動マグネット７と従動マグネット６の磁気による吸着力も支持した上で円滑に回転するだけの強度を必要とする。

軸受１７は、外輪と内輪と、その間に配置された転動体と、その転動体を保持する保持器とから構成され、軸を円滑に回転させるために広く用いられていて、一般的には、ステンレスや鉄といった金属製のものが多く使われている。さらに、円滑に回転させる目的から、転動体の周囲に潤滑剤としてグリスが塗布、充填されることが多い。こういった軸受は過酸化水素ガス雰囲気中に晒されると、過酸化水素ガスの酸化作用によって金属が錆付き使用できなくなってしまう。さらに、内部にグリスが塗布、充填されている場合、グリスに含まれる微量の水分や、庫内の高湿度環境からグリス内部に浸透した水分が雑菌の温床となってしまう。このグリス内の水分中に存在する雑菌は、過酸化水素ガスによる殺菌でも死滅させることはできない。さらに、軸受１７内部をシール部材によって外部と隔離させたものも存在するが、シール性能が十分ではない。また、培養中の湿度９０％以上の雰囲気に長時間晒されているだけで、軸受１７が錆を発生させてしまうこともある。そこで、本発明の試料テーブル１０では、潤滑剤を必要としない軸受１７を使用する。特に、耐荷重や過酸化水素に対する耐性を考慮して、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂製軸受や、ジルコニアや炭化ケイ素、窒化ケイ素等から製造されるセラミック軸受を用いるのが好ましい。

さらに、金属製の軸受を使用する実施例では、以下のシール構造とすることで、過酸化水素ガス雰囲気や高湿度雰囲気から軸受１７を保護している。また、図５にその他の実施例を示す。ベースプレート１３に空間２５に通じる孔４５を開け、チューブ４６を通して清浄空気を送り、空間２５内を陽圧に保ちながら排気口４７、逆止弁４８を通して恒温室の外部に排出する。なお、本実施例に用いられる軸受１７には、軸受１７の回転中心線方向に大きな荷重が掛かることから、深溝玉軸受やアンギュラ玉軸受、クロスローラ式軸受といった耐アキシアル荷重軸受が好ましい。さらに、ベースプレート１３や回転シャフト１８の軸受１７と当接する部分の形状を変更することで、回転中心線方向の荷重に対しより強度の高いスラスト玉軸受やスラストころ軸受を使用することも十分可能である。

軸受１７を庫内雰囲気から保護するために、本発明の試料テーブル１０には、軸受１７の上下方向二箇所にシール部材が設けられている。シール部材はリング状のシールパッキン２２と、そのシールパッキン２２が当接する位置に配置されたシールプレート２３とからなる。リング状のシールパッキン２２は、回動する部材である試料プレート１９とマグネットプレート２１にそれぞれ形成された低い円柱状の突起部分に密着して固定されていて、試料プレート１９とマグネットプレート２１と共に一体的に回動する。また、本実施例に使用されるシールパッキン２２は断面形状が略四角形のリング状の部材で、外周側には、リング部分から全周にわたって鍔状に張り出したリップ２４が一体的に形成されている。リップ２４は断面略四角形のリング状本体よりも高さ方向及び外周方向に張り出すように形成されていて、先端に行くにつれて薄くなるテーパー状に形成されている。このリップ２４の先端部分が全周にわたってシールプレート２３に接触することで軸受１７の配置された空間を高温多湿の庫内雰囲気から隔離している。

シールパッキン２２の素材は、フッ素ゴム、アクリルゴムや水素化ニトリルゴム、シリコーン樹脂、酢酸ビニルエチレン樹脂、エチレンプロピレンゴムといった耐熱性や耐薬品性に優れ、柔軟性を有する素材が望ましい。また、シールパッキン２２はリップ２４が全周にわたってベースプレート１３に固定されたシールプレート２３に当接し、かつ試料プレート１９及びマグネットプレート２１と一体的に回転することから、耐摩耗性が高く、摩擦抵抗の少ない素材であるフッ素ゴムが特に望ましい。

次に本実施例で使用されるシールパッキン２２のリップ２４と当接するシールプレート２３について説明する。シールプレート２３はベースプレート１３上の、試料プレート１９及びマグネットプレート２１に面する面の二箇所にそれぞれ固定されているリング状の部材であり、ベースプレート１３と同心軸状に配置されている。シールプレート２３の試料プレート１９への固定方法は、ボルト留めでもよいし接着でもよいが、シールプレート２３は軸受１７の外輪を押さえ留める役割も果たしているので、軸受１７の交換作業を考慮するとボルト留めするのが望ましい。さらに、シールプレート２３とベースプレート１３とを隙間なく固定する目的から、シールプレート２３とベースプレート１３の間にパッキンを挟めば、より密閉性は向上する。同様に、マグネットプレートに固定したパッキン２２のリップ２４をベースプレート又はシールプレート２３に当接させる。尚、リング状シールパッキンのリップの向きは、上記に限らず、上下又は内外いずれでもよい。即ち、上部パッキン２２をベースプレート１３上面に固定してそのリップ２４を回転する試料プレート１９の下部突起部に当接させ、下部パッキン２２をベースプレート１３下面に固定してそのリップを回転するマグネットプレート２１の上部突起部に当接させてもよい。

シールプレート２３の素材としては、ステンレス材やアルミ材といった各種金属や、さらには摩擦抵抗の少ないポリテトラフルオロエチレンといったフッ素系樹脂やシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。金属部材を用いる場合には、表面の酸化防止に加え、シールパッキン２２のリップ２４が当接したまま回転動作することから、摩擦抵抗の少ないフッ素による表面コート処理を施すのが好ましい。さらに、リップ２４が全周にわたってシールプレート２３に接触できるように、リップ２４に当接する面は平坦であることが必要となる。

図５は、図４に示した本発明の試料テーブル１０の、シールパッキン２２周辺を拡大した図である。上記構成により、図５において空間２５は、ベースプレート１３、試料プレート１９、マグネットプレート２１、回転シャフト１８、シールパッキン２２、シールプレート２３といった部材で密閉され、外部から隔離されたものとなっているので、恒温室５内部を過酸化水素ガス雰囲気にしたとしても、軸受１７は過酸化水素ガスの影響を受けることはない。さらに、通常の培養環境である湿度９０％以上の雰囲気からも隔離されることとなる。さらに、空間２５を非腐食性の雰囲気にするために、ベースプレートにこの空間２５に通じる孔４５を開け、清浄空気や乾燥空気などの気体をこの空間に導入することができる。

次に、従動マグネット６を載置するマグネットプレート２１について説明する。マグネットプレート２１は円盤状で、恒温室床面５ａに面する側には、従動マグネット６が同心円上に複数配置されている。従動マグネット６のマグネットプレート２１への固定方法は、接着剤やネジ等によるものでもよいし、マグネットプレート２１の素材を鉄にして従動マグネット６の磁気吸引力による固定としてもよい。本実施例では、鉄製のマグネットプレート２１に、従動マグネット６に対応する大きさの窪みを従動マグネット６の数だけ同心円上に設け、その窪みに各従動マグネット６を嵌め込み、磁気吸引力による固定としている。これにより、万が一従動マグネット６を破損した場合でも、容易に交換部品と取り替えることができる。さらに、マグネットプレート２１を鉄製とすることで、従動マグネット６が持つ磁力線を拡散させない効果がある。また、マグネットプレート２１と従動マグネット６は、酸化防止の表面処理として過酸化水素に対し耐性のあるニッケルメッキを施すのが好ましい。なお、ニッケルメッキ以外にも過酸化水素に耐性のある樹脂や塗料で従動マグネット６をコーティングしたり、樹脂で密閉したりすることも十分可能である。

マグネットプレート２１はベースプレート１３に軸受１７を介して回転可能に支持された回転シャフト１８の底面に、従動マグネット６を配置した面が恒温室５の床面５ａに向くように取り付けられている。ここで、従動マグネット６が恒温室５の外部の従動マグネット６に対応する位置に配置された複数の駆動マグネット７と磁気結合することで、駆動源８から駆動マグネット７に与えられた回転力が従動マグネット６に伝達され、マグネットプレート２１、回転シャフト１８、試料プレート１９が一体的に回転することとなる。

本実施例の試料テーブル１０は、試料プレート１９上に載置された複数の試料棚３に収納された複数の容器２を、自動で搬送することができる自動搬送機能を備えた恒温装置１に設置して使用されることから、目的の容器２に搬送ロボット１２がアクセスできるように回転方向の位置を正確に検出される必要がある。そこで、本実施例の試料テーブル１０には、恒温装置１に備えられた回転位置検出のためのホールセンサ２６が試料テーブル１０の回転位置を検出するための目的物となるマグネット２７がブラケット２８を介して取り付けられている。ホールセンサ２６はホール効果を利用したセンサで、マグネット２７が発生する磁界を電気信号に変換し出力するもので、磁界を検出することから、恒温室５の床面５ａといった遮蔽物を透過して目的物であるマグネット２７の磁界を検出することができるセンサである。このホールセンサ２６の検出したタイミングと駆動源８であるモータの回転位置を記憶しておけば、目的の試料棚３を搬送ロボット１２がアクセスできる位置に移動させることが可能となる。

本実施例の試料テーブル１０は支持ブロック１５底面に取り付けられたパッド１６が恒温室床面５ａに当接することで恒温室５内に設置され、固定ブラケット１４をネジ留めすることで正確な位置決めと固定が行われる。固定ブラケット１４を固定するネジ２９は、前述のとおり雑菌の残留を抑制する目的から窪みのない六角ボルトや、ローレットネジとするのが好ましい。さらに、恒温室５の床面５ａには袋ナット３０を溶接することで、恒温室５内部の雰囲気を外部に漏らすことがなくなる。さらに、固定するネジ２９にシール構造を備えたワッシャ３１を付加することで、より密閉性を高めることが可能となる。

次に、特許文献１のボールキャスターや、耐熱樹脂製の車輪を回転可能に支持する軸受といった金属製部品の周囲に対して、シールパッキンを適用して、腐食性の薬剤に晒されないようにした例を、本発明の比較例として図６、図７を参照して説明する。本例における試料テーブル４０では、試料プレート１９を回転させる機構として試料プレート１９の底面に自在式キャスター３２を複数備えることとしている。図６Ａはこの自在式キャスター３２の構造を示す断面図であり、図６Ｂは側面図である。自在式キャスター３２には、キャスター本体を水平面内で旋回可能に保持している軸受３３と、車輪３４に挿入され、車輪３４を円滑に回転させるための軸受３５の２つが備えられている。さらに、２つの軸受３３、３５それぞれを外部雰囲気から保護するために、第２の実施例で説明したものと同様の形態であるリング状のシールパッキン３６、３７が備えられている。

外輪を車輪３４に固定された軸受３５は、支持ブロック３８ａ、３８ｂに両端を固定されたシャフト３９を内輪に挿入されている。さらに、軸受３５の左右には、内輪よりも外形が若干小さいカラー４１がシャフト３９に挿入されていて、このカラー４１と支持ブロック３８ａ、３８ｂが当接して固定されることで、車輪３４は円滑に回転できる構造となっている。支持ブロック３８ａ、３８ｂの軸受３５に対面する側には、低い円柱状の突起が形成されていて、この低い円柱状の突起部分に密着状態でシールパッキン３６がそれぞれ固定されている。シールパッキン３６のリップ部分先端は全周にわたって車輪３４に接触していて、この構成によって軸受３５が配置されている周辺は密閉された空間が形成され、外部雰囲気から隔離された空間となっている。

支持ブロック３８ａ、３８ｂは、上面をキャスターブロック４２に固定されている。キャスターブロック４２は支持ブロック３８ａ、３８ｂが固定できる四角形の形状をしていて、上方には、低い円柱状の突起が形成されていて、この低い円柱状の突起部分に密着状態でシールパッキン３７が固定されている。さらに、この低い円柱状の突起部分には、軸受３３の外輪の直径とほぼ同一の円形の窪みが形成されていて、この窪み部分に軸受３３が全体の高さの半分程度が沈み込むように挿入されている。軸受３３の内輪はベースブロック４３の底面中央付近に形成された円柱状の突起部分に挿入されている。ベースブロック４３は上面を試料プレート１９に固定されていて、底面は、中央付近に円柱状の突起部分が形成されていて、この突起部分は軸受３３の内輪が密着状態で挿入できる程度の直径を有していて、軸受３３よりも若干低い高さを有している。さらに、この円柱状の突起の根本部分は円柱状突起の直径よりも若干大きい直径のカラー状の微小な突起を形成していて、軸受３３を挿入した場合、この微小な突起に内輪が当接することとなり、外輪は自由に回転することができる。

ベースブロック４３の軸受３３よりも外周側には、軸受３３を取り囲むように土手が形成されている。この土手部分に前述したシールパッキン３７のリップ部分が全周にわたって接触していて、この構成によって軸受３３が配置されている周辺は密閉された空間が形成され、外部雰囲気から隔離された空間となっている。上記説明した構成により、車輪３４は軸受３５を介して支持ブロック３８ａ、３８ｂに回転自在に支持され、その支持ブロック３８ａ、３８ｂはキャスターブロック４２とともに一体的にベースブロック４３に軸受３３を介して回転自在に保持されることとなり、自在キャスター３２と試料テーブル４０は水平面内のあらゆる方向に移動可能となっている。さらに、本実施例の自在式キャスター３２は、車輪３４の回転中心軸とキャスターブロック４２の回転中心軸がオフセットした位置に配置されている。このため、車輪３４は常に進行方向に向かった回転動作が可能となり、摩擦の少ない円滑な回転運動を行うことができる。なお、本実施例では、軸受３３、３５を外部雰囲気から保護するシールパッキン３６、３７を備えるものとしているが、軸受３３、３５を前の実施例と同様にセラミック製若しくは樹脂製とすることで、シールパッキン３６、３７を備えないものとすることも十分可能である。

次に、自在式キャスター３２を備えた試料プレート１９について、図７を参照し、詳しく説明する。図７Ａは本例の試料プレート１９を下から見た図であり、図７Ｂは、正面図である。本実施例では、自在式キャスター３２を円形の試料プレート１９の中心位置を中心とした同心円上に４個、等配位置に備えたものとなっているが、３個以上であればその数に限定はない。さらに、全ての自在式キャスター３２は試料プレート１９の中心位置から同じ距離に配置される必要はなく、位置をずらして配置することにより、車輪３４の軌跡を一つにしないことで、恒温室床面５ａの摩擦による影響を分散することができる。

自在式キャスター３２が配置された内側には、従動マグネット６を固定したマグネットプレート２１が固定ブロック４４を介して試料プレート１９に対し同心円状に取り付けられている。固定ブロック４４は、従動マグネット６が恒温室床面５ａから数ミリ程度離間した位置になるような高さ寸法を有する部材で、本実施例では、４個配置されている。さらに、第１の実施例と同様に、回転位置を検出するホールセンサ２６の目的物としてのマグネット２７を試料プレート１９に備えている。

この構成により、本例の試料テーブル４０を恒温室床面５ａの所定の位置に配置することで、従動マグネット６が恒温室５の外部の従動マグネット６に対応する位置に配置された複数の駆動マグネット７と磁気結合することとなり、駆動源８から駆動マグネット７に与えられた回転力が従動マグネット６に伝達され、マグネットプレート２１、及び試料プレート１９が一体的に回転することが可能となる。なお、図７Ａでは、矢印に示した方向が試料プレート１９の回転方向とした場合、自在式キャスター３２が備える車輪３４の回転軸は、自在式キャスター３２の水平面内での旋回軸に対し後方に位置することとなる。こうすることによって、試料プレート１９の安定した回転動作が可能になっている。

本例の試料テーブル４０に於いても、第１の実施例と同様、試料テーブル４０を構成する部材は、過酸化水素雰囲気や高湿度雰囲気に耐えられる素材を使用することが好ましく、さらに、アルミや鉄といった金属を使用する場合には表面に上記雰囲気に耐えることのできる表面処理を施すことが必要となる。さらに、ベースブロック４３については、シールパッキン３７のリップ部分が当接したまま回転動作することから、摩擦抵抗の少ないフッ素による表面コート処理を施すのが好ましい。さらに、リップ部分が全周にわたってベースブロック４３に接触できるように、リップ部分に当接する面は平坦であることが必要である。

また、シールパッキン３６のリップ部分が全周にわたって当接する車輪３５の素材については、試料テーブル４０の全荷重を支持し、且つ恒温室床面５ａに接触し円周軌道を回転動作しながら移動していることから、高強度で摩擦抵抗の少ない素材である必要がある。さらに、前述のように過酸化水素雰囲気や高湿度雰囲気に耐えられる必要がある。上記理由から、車輪３５の素材はポリイミド樹脂（ＰＩ）やＰＥＥＫ材、ＰＰＳ材といったエンジニアリングプラスチック材が好適である。さらに、こういったエンジニアリングプラスチック材は耐熱性の高いものが多く、過酸化水素滅菌以外の滅菌方法、例えば乾熱滅菌といった滅菌方法にも適用することが可能となる。

１恒温装置
２容器
３試料棚
４試料テーブル（先行技術）
５恒温室
５ａ恒温室床面
６従動マグネット
７駆動マグネット
８駆動源
９ボールキャスター
１０試料テーブル（第１の実施例）
１１昇降手段
１２搬送ロボット
１３ベースプレート
１４固定ブラケット
１５支持ブロック
１６パッド
１７軸受
１８回転シャフト
１９試料プレート
２０ピン
２１マグネットプレート
２２シールパッキン
２３シールプレート
２４リップ
２５空間
２６ホールセンサ
２７マグネット
２８ブラケット
２９ネジ
３０袋ナット
３１シール構造を備えたワッシャ
３２自在式キャスター
３３軸受
３４車輪
３５軸受
３６シールパッキン
３７シールパッキン
３８ａ支持ブロック
３８ｂ支持ブロック
３９シャフト
４０試料テーブル（第３の実施例）
４１カラー
４２キャスターブロック
４３ベースブロック
４４固定ブロック
４５清浄空気導入孔
４６チューブ
４７排気孔
４８逆止弁

Claims

周囲が壁で囲われた閉空間を内部に有し、当該閉空間を囲う壁からなる恒温室と、
前記壁のうち底部分の床面の下側から、鉛直軸方向の回転中心を有する回転磁界を、当該閉空間に当該床面を通して与える回転磁界発生手段と、
前記恒温室の閉空間内に着脱自在に配置されたベースプレートとを有し、
前記ベースプレートは、
前記鉛直軸方向の回転中心に一致した位置に回転シャフトの中心を有する軸受けを具備し、
前記軸受けの上側の前記回転シャフトには、試料を収容した容器を収納する試料棚を搭載する試料プレートが連結され、
前記軸受けの下側の前記回転シャフトには、複数の従動マグネットを備えたマグネットプレートが連結され、前記従動マグネットは前記恒温室の壁面を透過した回転磁界と磁気結合して、前記回転磁界に従って前記回転シャフトを回転させることを特徴とする恒温装置。
前記回転磁界発生手段は、前記回転中心に回転するハウジングユニットと、当該ハウジングユニットに相互の配置位置を規定された状態で実装された複数の駆動マグネットとを有することを特徴とする請求項１に記載の恒温装置。
リップを有するリング状シールパッキンが前記軸受けの上下に夫々備えられ、前記ベースプレートと前記試料プレートの間、及び従動マグネットをマグネットプレートとの間において前記軸受けを前記閉空間の雰囲気から隔離することを特徴とする請求項１に記載の恒温装置。
前記リング状シールパッキンの素材は、フッ素ゴムである、ことを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
前記ベースプレートは、前記リング状シールパッキンの前記リップが接触する位置に、前記リップが接触する表面が平滑に処理されたシールプレートを備えることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
前記ベースプレートは、前記恒温室床面と接触する部分に、耐熱樹脂製のパッドを備えていることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
前記ベースプレートは、前記恒温室床面にブラケットを介してネジ留めされることを特徴とする請求項１に記載の恒温装置。
前記ベースプレートには、
前記閉空間の外部と前記リング状シールパッキンによって隔離された前記中心軸周囲の空間とが連通可能な流路が形成され、
前記中心軸周囲の空間には気体が前記閉空間の外部から導入されることを特徴とする請求項３に記載の恒温装置。
前記中心軸周囲の空間に導入する前記気体は、清浄空気であることを特徴とする請求項８に記載の恒温装置。
前記中心軸周囲の空間に導入する前記気体は、窒素ガスであることを特徴とする請求項８に記載の恒温装置。