超音波細胞破砕装置
【課題】 超音波発振器から発振される超音波の振動エネルギーを効率よく密閉容器に伝達させ、密閉容器内の細胞を確実に破砕できる超音波細胞破砕装置を提供する。
【解決手段】 超音波細胞破砕装置１は、上部に蓋２２が被せられ、内部に液体が収容される槽７と、この槽７の上部に被せられるギア板１１と、このギア板１１に設けられるとともに内部に細胞分散液Ｔが封入される複数の密閉容器２０と、槽７の下方に設けられ超音波を発振する超音波発振器３、およびこの超音波発振器３から発振される超音波を槽７に伝達して槽７内の液体Ｗに振動エネルギーを付与する振動子５を含む超音波発生手段６と、槽７の内部に設けられ超音波発生手段６の超音波発振器３から発振される超音波を捕捉して集束する集束部材２４を備えている。
【解決手段】 超音波細胞破砕装置１は、上部に蓋２２が被せられ、内部に液体が収容される槽７と、この槽７の上部に被せられるギア板１１と、このギア板１１に設けられるとともに内部に細胞分散液Ｔが封入される複数の密閉容器２０と、槽７の下方に設けられ超音波を発振する超音波発振器３、およびこの超音波発振器３から発振される超音波を槽７に伝達して槽７内の液体Ｗに振動エネルギーを付与する振動子５を含む超音波発生手段６と、槽７の内部に設けられ超音波発生手段６の超音波発振器３から発振される超音波を捕捉して集束する集束部材２４を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波細胞破砕装置に係り、更に詳しくは、密閉容器内に、被破砕体としての細胞を溶かした溶液を密閉収容するとともに、この状態で、密閉容器に対して超音波を放射して、密閉容器内の溶液等に加えられる超音波衝撃作用と、密閉容器自体の超音波共振とに基づく細胞分散液のキャビテーション作用等によって細胞を破砕するようにした超音波細胞破砕装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医学や農芸化学、その他各種の分野で、バイオテクノロジー、臨床検査時の尿、血清検査等において、動植物の細胞を含む各種の細胞内の生化学的解析等が必要になっており、細胞の機械的破砕が要望されている。
【０００３】
細胞の機械的破砕を行うために、超音波による破砕装置が用いられている。この破砕装置としては、従来、ビーカーまたは試験管等の非密閉性の容器内に細胞を溶かした細胞分散液を収容して、その容器の上方から容器内にホーンまたはチップを浸漬し、その状態で超音波発振器の出力により振動子を励振させ、ホーン等を介して容器中の細胞溶液に超音波振動を加え、容器にキャビテーション現象等を生じさせて、細胞等の細胞膜を破砕する構成のものが使用されていた。
【０００４】
以上のような超音波による破砕装置においては、破砕すべき細胞が分散している液の同一のものを大量に破砕できる特徴を有している反面、次のような不具合点を有している。
【０００５】
すなわち、まず、数種類の細胞を同時に破砕することができないという点が挙げられる。また、ホーンを通すために容器が開口しているので、エアゾールが容器より飛散するおそれがあり、ウィルス、細胞等を扱う検査者、研究者にとっては、極めて危険である。さらに、外部よりの細菌類によって細胞が汚染される可能性もあり、水分の漏出やＰＨの変化が生じる場合もある。
【０００６】
そこで、本出願人は、図１１、図１２に示すように、破砕すべき細胞を溶かした液Ｔを収容できる容器本体３０１と蓋３１２よりなる密閉容器３０８を備え、上記密閉容器３０８の容器本体３１０部分を槽３０７の液Ｗ中に浸漬せしめると共に、上記槽３０７の底面から超音波を放射せしめて上記密閉容器３０８内の細胞分散液中の細胞を破砕するようにした細胞の超音波細胞破砕装置において、上記容器本体３０８の底壁３１０Ａの中央部分の外周壁に、奥へ行くに従い小径となる小さい溝３１０Ｂを形成した細胞の超音波細胞破砕装置３０１を開発した（特許文献１参照）。
【０００７】
この細胞の超音波細胞破砕装置によれば、比較的微量の細胞を一度に数種類破砕することができる。また、容器が密閉されているのでエアゾールが飛散することがなく、かつ、水分が漏れることがない。さらに、容器が密閉されているのでＰＨの変化を生じることがなく、また、温度や時間によって起こる変化を少なくすることができる。
【０００８】
【特許文献１】特許２６７１１３５号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１では、密閉容器を用いることにより、エアゾールが飛散することがなく、同時に数種類の細胞を破砕できる。超音波作用が密閉容器に及び密閉容器の固有振動で共振することで、密閉容器内の細胞分散液にキャビテーションが生じ、その結果、密閉容器内の細胞を破砕することができる。密閉容器の底壁に形成された溝に放射超音波の振動エネルギーがロスなく集中されるので、密閉容器内部の細胞に破砕作用が及び、確実に細胞を破砕することができる、等の効果が得られるが、超音波振動のエネルギーが槽内の液を伝播して密閉容器に達するものがある一方で、液中を伝播するだけで消滅するものもあり、エネルギーのロスが生じ、必ずしも振動エネルギーを効率よく密閉容器に伝えられない、という問題点が生じている。
【００１０】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、超音波発振器から発振される超音波の振動エネルギーを効率よく密閉容器に伝達させ、密閉容器内の細胞を確実に破砕できる超音波細胞破砕装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を解決するために、本発明の請求項１に記載の超音波細胞破砕装置１は、上部が開放されるとともに内部に液体Ｗが収容される槽７と、この槽７の上記上部に被せられる蓋部材１１と、この蓋部材１１に設けられるとともに内部に細胞分散液Ｔが封入される少なくとも一個の密閉容器２０と、上記槽７の下方に設けられ超音波を発振する超音波発振器３、およびこの超音波発振器３から発振される超音波を上記槽７に伝達して当該槽７内の上記液Ｔに超音波の振動エネルギーを付与する振動子５を含む超音波発生手段６と、上記槽７の内部に設けられ上記超音波発生手段６の超音波発振器３から発振される超音波を捕捉して集束する集束部材２４を備えて構成され、この集束部材２４は、上記超音波発生手段６側内径が大きく反対側内径が小さなテーパ状の側面を有するスカート形状に形成されるとともに、上記少なくとも一個の密閉容器２０を囲んで配置されていることを特徴とする超音波細胞破砕装置１である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、集束部材が、スカート状に形成されているので、超音波による振動エネルギーは、槽の液中を伝播して集束部材の内面に衝突したのち反射し、槽の中央部に容易に集束されて集束部材に囲まれた内部の密閉容器に衝突し、密閉容器を振動させる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の超音波細胞破砕装置は、上記集束部材２４が、上記蓋部材１１の裏面に設けられていることを特徴とする超音波細胞破砕装置１である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、蓋部材を槽に被せることで上記集束部材が、密閉容器２０と共に槽内の液体Ｗ中に浸漬される。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の超音波細胞破砕装置は、上記集束部材３４（２４）が、上記槽７内に配置されたアタッチメント１５に設けられ、このアタッチメント１５は上記蓋部材１１に吊設されていることを特徴とする超音波細胞破砕装置３１（１）である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、蓋部材を槽に被せることで集束部材３４の上端が槽内の液体Ｗ上面近傍に配置される。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の超音波細胞破砕装置は、上記集束部材４４（２４）が、上記槽７の内部に取付け部材４３を介して設けられ、上記集束部材４４（２４）の上端部は上記密閉容器２０の上端部と略同じ高さとなっていることを特徴とする超音波細胞破砕装置４１（１）である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、蓋部材を槽に被せることで集束部材の上端部が、上記密閉容器の上端部と略同じ高さ位置に保持される。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の超音波細胞破砕装置は、上記槽７、超音波発振器３および振動子５がケース１内に設けられ、このケース２の上端部には中心に開口部８Ａが形成されたケース用蓋部材８が設けられ、上記槽７の蓋部材１１は上記ケース用蓋部材８の開口部８Ａを塞ぐとともに、槽７の蓋部材１１の外周にはギアが形成され、このギアは、上記ケース用蓋部材８に設けられた電動モータ９により駆動するギア１０と噛合し、上記蓋部材１１および集束部材２４（３４，４４）は回動可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波細胞破砕装置１（３１）である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、電動モータの駆動によりケース用蓋部材を介して集束部材が槽の液中で回動される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は以下の効果を奏する。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、超音波発振器から発振される超音波の振動エネルギーを効率よく密閉容器に伝達させ、密閉容器内の細胞を確実に破砕できる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、集束部材を蓋部材に予め取付けておくことで、蓋部材を槽に被せると同時に集束部材を設けることができるので、集束部材を取付ける手間が省ける。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、集束部材がアタッチメントに取付けられ、このアタッチメントが蓋部材に吊設されているので、集束部材の高さ寸法を短くすることができ、これにより、集束部材の小型化を図ることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、集束部材の上端部が密閉容器の上端部と略同じ高さとなっているので、集束部材で捕捉された超音波の振動エネルギーを確実に密閉容器に伝達することができ、密閉容器内の細胞を確実に破砕することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、各密閉容器に放射される超音波が不均一であっても、集束部材が回動可能となっているので、複数の密閉容器全体の平均は等しくなり、超音波エネルギーを均一に伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１〜図３には、超音波細胞破砕装置１の実施例１が示されている。図１は本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例１を示す全体縦断面図、図２は上記実施例１の要部を示す分解斜視図、図３は上記実施例１の要部を示す分解斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、超音波細胞破砕装置１は、例えば四角形の箱状のケース２を備えている。このケース２の底部には、超音波発振手段６が配置されている。超音波発振手段６は、超音波を発振する超音波発振器３と、この超音波発振器３の上方に設けられ当該超音波発振器３により駆動される励振コイル４と、この励振コイル４と接続されたフェライト磁歪振動子等の複数個の振動子５とを含み構成されている。
【００２５】
ケース２内において、励振コイル４および振動子５の上方には、上部が開放された例えば円筒状の槽７が、振動子５と当接状態となって設けられている。従って、槽７には、振動子５から超音波の振動エネルギーが付与されるようになっている。
【００２６】
この槽７は、ケース２の上面を覆うケース用蓋部材としてのケース蓋８の裏面に、当該ケース蓋８と一体的に設けられている。槽７の内部には液Ｗが所定レベルまで収容されている。そのため、超音波発振器３から発振される超音波が槽７の底部から液Ｗ中を伝播するようになっている。
【００２７】
ケース蓋８の中央部には、槽７の外径よりわずかに小さな径の開口部８Ａが形成されている。この開口部８Ａには、外周にギアが形成された槽７の蓋部材としてのギア板１１が被せられている。
【００２８】
ケース蓋８の上面には電動モータ９が設けられ、この電動モータ９の主軸にはギア１０が取付けられている。このギア１０には、上記ギア板１１のギアが噛合しており、電動モータ９の駆動により、ギア板１１は回転自在となっている。
【００２９】
ギア板１１の中央部には、ナット１３により止められた状態でホルダ棒１４が上記槽７ 内に垂設されている。ホルダ棒１４の上部にはねじ部１４Ａが形成されており、このねじ部１４Ａと上記ナット１３との螺合により、ホルダ棒１４の高さ方向の位置調整が自在となっている。
【００３０】
このようなホルダ棒１４の下部には、アタッチメントである回転ホルダ１５を取付けるための雄ねじ１４Ｂが螺設されている。
【００３１】
上記回転ホルダ１５は、円板１６と、この円板１６の蓋１７とで構成されており、円板１６は、図２に詳細を示すように、円板本体１６Ａとこの円板本体１６Ａの外周に立設されたほぼ垂直な縁部１６Ｂとで形成され、円板１６はほぼ皿状に形成されている。そして、以上のような回転ホルダ１５は、上記ギア板１１よりやや小径となっている。
【００３２】
上記円板１６の円板本体１６Ａには、その外周側の円周上に、複数の密閉容器２０を挿着するための丸孔１６Ｃ（図３参照）が形成されている。また、円板本体１６Ａの中央部には、雌ねじ１６Ｄが螺設されている。この雌ねじ１６Ｄには、上記ホルダ棒１４の下部の雄ねじ１４Ｂが螺合するようになっており、両ねじ１６Ｄ、１４Ｂの螺合により、回転ホルダ１５がホルダ棒１４に取付けられている。この際、ホルダ棒１４の雄ねじ１４Ｂの部分は上記蓋１７の下方に位置している。
【００３３】
前述のように、ホルダ棒１４はナット１３との協働によって高さ方向の位置調整が自在となっているので、ホルダ棒１４に取付けられた回転ホルダ１５は、槽７の大きさ、槽７内部の液Ｗのレベルに対応して高さを調整することができる。
【００３４】
密閉容器２０は、図３に詳細を示すように、容器本体２１と容器蓋２２とで構成されている。容器本体２１は、その底壁２１Ａの方に行くに従い次第に細径となるテーパ状に形成されており、底壁２１Ａの中央部の外周壁に、奥に行くに従い次第に小径となる小さい溝２１Ｂが形成されている。
【００３５】
以上のような容器本体２１としては、特に高硬度材質で形成されることが望ましく、例えば、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン、アクリル、高密度ポリエチレン、ポリスチレン等のいずれかで形成されることが好ましい。
【００３６】
ホルダ棒１４の雄ねじ１４Ｂが円板本体１６Ａの中央部の雌ねじ１６Ｄに螺合したとき、円板本体１６Ａに取付けられた上記密閉容器２０の天面２０Ａと、回転ホルダ１５の蓋１７の裏面１７Ａ間には、図３に示すように、寸法Ｓ１のクリアランスが予め設定されている。このため、蓋１７が接触して密閉容器２０を押圧することがないので、密閉容器２０自体を超音波振動により確実に共振させることができる。
【００３７】
図１に示すように、上記ギア板１１の裏面には、超音波による振動エネルギーを集束する集束部材２４が設けられている。
【００３８】
すなわち、集束部材２４は、超音波発生手段６側内径が大きく反対側内径が小さなテーパ状の側面を有するスカート状、すなわち、本実施例では、中空の截頭円錐形に形成され、回転ホルダ１５の周囲を囲むように配置されている。このような集束部材２４は、上記反対側、つまり上端部がギア板１１の裏面に固着され、超音波発生手段６側、つまり下端側が槽７の底部に向かって延出され、このとき、集束部材２４の下端と槽７の底面との間隔はＳ２となっている。また、上端部と下端部とは角度αの傾斜のテーパとなっており、この角度αは、例えば３０度程度とされているが３０度には限定されるものではない。
【００３９】
以上の集束部材２４はギア板１１に取付けられているので、ギア板１１と一体的に回転自在である。そして、以上の集束部材２４は、例えばステンレス、あるいは耐蝕性等に優れた合成樹脂等で形成されているが、ギア板１１と同じ材質のものを使用すると、取付けが容易である等の点で好適である。
【００４０】
次に、以上のような構成の超音波細胞破砕装置１の使用方法を説明する。
【００４１】
まず、複数の密閉容器２０内に、所定の細胞が混入された細胞分散液が混入された液を投入した後、各密閉容器２０に容器蓋２２を被せて密閉する。この際、複数の密閉容器２０はすべて同一種類の細胞分散液が封入されたものであってもよく、あるいはそれぞれ異なる種類のものが封入されているものを同時に使用してもよい。
【００４２】
その後、回転ホルダ１５の蓋１７を開けておいて、円板本体１６Ａの複数の丸孔１６Ｃに各密閉容器２０を挿着し、円板本体１６Ａに蓋１７をする。そして、ホルダ棒１４の雄ねじ１４Ｂを円板本体１６Ａの雌ねじ１６Ｄに螺合させて、ホルダ棒１４に回転ホルダ１５を取付ける。
【００４３】
次いで、裏面に集束部材２４を固着したギア板１１に、回転ホルダ１５を取付けたホルダ棒１４をナット１３で固定して高さ方向の位置を調整して所定位置に吊設させる。
【００４４】
この際、集束部材２４を超音波細胞破砕装置１の槽７の液Ｗ中に浸漬させ、ギア板１１をケース蓋８の開口部８Ａに被せる。このとき、ギア板１１のギアと電動モータ９のギア１０とを噛合させる。
【００４５】
回転ホルダ１５を超音波細胞破砕装置１の槽７の液Ｗ中に浸漬するとき、槽７の液Ｗのレベルが密閉容器２０内の細胞分散液のレベルより上方になるようにセットする。
【００４６】
以上のような準備が終了したら、電動モータ９を駆動させてギア板１１および回転ホルダ１５等を回転させるとともに、超音波発振器３を駆動させる。超音波発振器３により超音波を放射すると、超音波の一部は直進して槽７内の液Ｗを伝播しながら密閉容器２０に向かい、かつ衝突して密閉容器２０を振動させる。また、超音波の一部は集束部材２４のテーパ形状の内面に衝突した後、反射して密閉容器２０側に向かい、かつ衝突して密閉容器２０を振動させる。
【００４７】
集束部材２４は、中空の截頭円錐形に形成されているので、集束部材２４の内面に衝突した放射超音波はすべてが集束部材２４の中心側に反射する。
【００４８】
密閉容器２０は、放射超音波振動の振動数下で共振する固有振動を有しているので、超音波放射により共振する。この共振により細胞分散液Ｔ中に二次的な振動が生じ、溶液中にキャビテーションが生じ、細胞分散液Ｔ中の細胞が破砕される。つまり、細胞膜が破砕され細胞小器官に分離される。
【００４９】
密閉容器２０が共振すると、密閉容器２０内の細胞分散液Ｔがその超音波作用下で激しい振動を受ける。その結果、細胞は激しい振動エネルギーによって容器本体２１の底壁２１Ａの内壁面に激しくたたきつけられる。さらに、密閉容器２０の底壁２１Ａの中央部の外周壁に小さい溝２１Ｂが形成されているので、超音波の振動エネルギーが溝２１Ｂに集中し、その結果、密閉容器２０の底壁２１Ａが激しく振動して、底壁２１Ａ部分に収容されている細胞分散液Ｔが底壁面にたたきつけられ、内部の細胞がより確実に破砕される。
【００５０】
以上のような実施例１によれば、次のような効果が得られる。
【００５１】
（１）槽７の下方から超音波発振手段６により放射される超音波が、振動エネルギーとして槽７の内部で集束部材２４により捕捉され、かつ集束される。特に、集束部材２４はスカート状、すなわち、中空の截頭円錐形形状に形成されているので、振動エネルギーは衝突した後、反射し、中央部に容易に集束される。そのため、超音波の振動エネルギーが槽７の液中を伝播して、集束部材２４で囲まれた密閉容器２０に衝突し、密閉容器２０を振動させる。従って、超音波発振器３から発振される超音波の振動エネルギーを効率よく密閉容器２０に伝達させることができ、これにより、密閉容器２０自体、および密閉容器２０内の細胞分散液あるいは液が振動して、その内部に混入している細胞を確実に破砕できる。
【００５２】
（２）集束部材２４が槽７内に配置される回転ホルダ１５に設けられ、この回転ホルダ１５はギア板１１に吊設されているので、集束部材２４の高さ寸法を小さくすることができ、これにより、集束部材２４を小型化することができる。
【００５３】
（３）回転ホルダ１５を取付けるホルダ棒１４は、その上部のねじ部１４Ａとナット１３との螺合により、高さ方向の位置調整が自在となっているので、槽７の液Ｗのレベルに対応させて、密閉容器２０、ひいては回転ホルダ１５の高さ位置を容易に調整でき、密閉容器２０の内部の細胞分散液Ｔを最適の高さ位置に保持することができる。
【００５４】
（４）密閉容器２０に放射される超音波が不均一であっても、集束部材２４が回動可能となっているので、複数の密閉容器２０全体の放射される超音波の振動エネルギーが平均化される。その結果、超音波の振動エネルギーを均一に伝達することができる。
【００５５】
（５）超音波細胞破砕装置１は、複数の密閉容器２０を備えているので、細胞分散液Ｔ内の細胞、あるいは微細物を、大量に、かつ、同時に破砕することができる。
【実施例２】
【００５６】
次に、図４に基づいて本発明の実施例２を説明する。図４は本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例２を示す全体縦断面図である。本実施例および以下の実施例において、上記実施例１と同一構造および同一使用部材には、同一符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００５７】
実施例２の超音波細胞破砕装置３１は、集束部材３４を上記回転ホルダ１５に取付けたものである。すなわち、集束部材３４は、回転ホルダ１５の円板本体１６Ａの下面外周に、槽７の下面側に延びて設けられている。集束部材３４は、上記実施例１の集束部材２４と同様の中空の截頭円錐形形状となっているが、ギア板１１の裏面と回転ホルダ１５の円板本体１６Ａとの差分だけ短い高さ寸法に形成されている。
【００５８】
このような実施例２によれば、上記実施例１と同様の作用、および（１）、（３）〜（５）の効果と同様の効果を得ることができる他、（６）集束部材３４が回転ホルダ１５に取付けられ、この回転ホルダ１５は、ホルダ棒１４により、ギア板１１の下方に吊設されているので、ギア板１１の高さ位置と、回転ホルダ１５の高さ位置との差の分だけ集束部材３４の高さ寸法を小さくすることができ、その結果、集束部材３４を小型化することができる、という効果が得られる。
【実施例３】
【００５９】
次に、図５に基づいて本発明の実施例３を説明する。図５は本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例３を示す全体縦断面図である。
【００６０】
この実施例３の超音波細胞破砕装置４１は、集束部材４４を上記回転ホルダ１５の槽７に取付けたものである。すなわち、槽７の上部内面には、回転ホルダ１５の外周と槽７の外周との間に配置可能な幅寸法のリング状の取付け部材としての取付け板４３が固着されている。集束部材４４は、上記取付け板４３の内径側下面に取付けられている。そして、取付け板４３の高さ位置は、回転ホルダ１５の円板本体１６Ａの高さ位置とほぼ同一高さとなっている。
【００６１】
集束部材４４は、上記実施例２の集束部材３４とほぼ同様の形状となっているが、この実施例３では、集束部材４４は槽７に取付けられているので、回転できない構造となっている。ただし、ギア板１１、回転ホルダ１５は回転するので、集束部材４４は相対的に回転可能とされていることになる。
【００６２】
このような実施例３によれば、上記実施例１、および実施例２と同様の作用、および実施例１の（１）、（３）〜（５）の効果、実施例２の（６）の効果と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００６３】
次に、図６に基づいて本発明の実施例４を説明する。図６は本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例４を示す全体縦断面図である。
【００６４】
この実施例４の超音波細胞破砕装置５１は、上記各実施例で使用した電動モータ９、ギア１０、ギア板１１、回転ホルダ１５等を設けずに、ケース２に被せたケース蓋５７の開口部に、槽７の蓋５３を被せ、この蓋５３に上記密閉容器２０を挿着するとともに、集束部材５４を取付けたものである。
【００６５】
すなわち、槽７の上部開口を塞ぐ蓋５３の裏面には、上記集束部材２４とほぼ同一形状の集束部材５４が槽７の底部側に延びて取付けられている。
【００６６】
このような実施例４によれば、上記第１〜実施例３と同様の作用、および（１）、（５）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、例えば、上記各実施例では、集束部材２４，３４，４４，５４は、所定のテーパを有する中空の截頭円錐形に形成されているが、例えば図７に示すように、パラボナアンテナのように、全体が湾曲した形状の集束部材６４を使用してもよい。このような実施例では、超音波が集束部材６４のどの内面に衝突しても中央側に集まるようになっているので、より効率よく振動エネルギーを集束することができる。
【００６８】
また、上記各実施例では、密閉容器２０として、奥に行くに従って小径となるものを使用していたが、これに限らず、例えば図８に示すような、同一径で形成され丸底の密閉容器６０を使用してもよい。
【００６９】
さらに、図９に示すような密閉容器７０を使用してもよい。この密閉容器７０は、容器本体７１と、蓋７２とを備えており、容器本体７１の内部には金属棒７３が収容されている。この金属棒７３の上部にはねじ部７４が形成され、このねじ部７４にナット７５が螺合することで、金属棒７３が支持される。この密閉容器７０では、金属棒７３の共振を利用して容器本体７１の内部の細胞を破砕するようになっている。
【００７０】
また、図１０に示すような構成の密閉容器８０を使用してもよい。この密閉容器８０は上記密閉容器７０の大容量化を図ったもので、容器本体８１が密閉容器７０の容器本体７１より大きく形成されているものである。したがって、蓋８２も容器本体８１に合わせて大きく形成されている。
【００７１】
また、上記実施例４では蓋５３の裏面に集束部材５４を取付けたが、これに限らず、実施例４の超音波細胞破砕装置５１の槽７に、実施例３の集束部材４４を取付けるのと同じように、槽７の内径面に取付け部材を介して集束部材を取付けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例１を示す全体縦断面図である。
【図２】上記実施例１の要部を示す分解斜視図である。
【図３】上記実施例１の要部を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例２を示す全体縦断面図である。
【図５】本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例３を示す全体縦断面図である。
【図６】本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例４を示す全体縦断面図である。
【図７】本発明の集束部材の変形例を示す縦断面図である。
【図８】本発明の密閉容器の変形例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の密閉容器の他の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の密閉容器のさらに他の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】従来の超音波細胞破砕装置を示す全体縦断面図である。
【図１２】上記従来の超音波細胞破砕装置で使用される密閉容器を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，３１，４１，５１ 超音波細胞破砕装置
２ ケース
３ 超音波発振器
４ 励振コイル
５ 振動子
６ 超音波発振手段
７ 槽
８ ケース蓋（ケース用蓋部材）
９ 電動モータ
１０ ギア
１１ ギア板（蓋部材）
１３ ナット
１４ ホルダ棒
１４Ａ ねじ部
１４Ｂ 雄ねじ
１５ 回転ホルダ（アタッチメント）
１６ 円板
１６Ａ 円板本体
１６Ｂ 縁部
１６Ｃ 丸孔
１６Ｄ 雌ねじ
１７ 蓋
１７Ａ 裏面
２０，６０，７０，８０ 密閉容器
２０Ａ 天面
２１，７１，８１ 容器本体
２１Ａ 底壁
２１Ｂ 溝
２２ 容器蓋（蓋）
２４，３４，４４ 集束部材
４３ 取付け板（取付け部材）
５３ 蓋
５４，６４ 集束部材
５７ ケース蓋
７２ 蓋
７３ 金属棒
７４ ねじ部
７５ ナット
８２ 蓋
Ｔ 細胞分散液
Ｗ 液体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波細胞破砕装置に係り、更に詳しくは、密閉容器内に、被破砕体としての細胞を溶かした溶液を密閉収容するとともに、この状態で、密閉容器に対して超音波を放射して、密閉容器内の溶液等に加えられる超音波衝撃作用と、密閉容器自体の超音波共振とに基づく細胞分散液のキャビテーション作用等によって細胞を破砕するようにした超音波細胞破砕装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医学や農芸化学、その他各種の分野で、バイオテクノロジー、臨床検査時の尿、血清検査等において、動植物の細胞を含む各種の細胞内の生化学的解析等が必要になっており、細胞の機械的破砕が要望されている。
【０００３】
細胞の機械的破砕を行うために、超音波による破砕装置が用いられている。この破砕装置としては、従来、ビーカーまたは試験管等の非密閉性の容器内に細胞を溶かした細胞分散液を収容して、その容器の上方から容器内にホーンまたはチップを浸漬し、その状態で超音波発振器の出力により振動子を励振させ、ホーン等を介して容器中の細胞溶液に超音波振動を加え、容器にキャビテーション現象等を生じさせて、細胞等の細胞膜を破砕する構成のものが使用されていた。
【０００４】
以上のような超音波による破砕装置においては、破砕すべき細胞が分散している液の同一のものを大量に破砕できる特徴を有している反面、次のような不具合点を有している。
【０００５】
すなわち、まず、数種類の細胞を同時に破砕することができないという点が挙げられる。また、ホーンを通すために容器が開口しているので、エアゾールが容器より飛散するおそれがあり、ウィルス、細胞等を扱う検査者、研究者にとっては、極めて危険である。さらに、外部よりの細菌類によって細胞が汚染される可能性もあり、水分の漏出やＰＨの変化が生じる場合もある。
【０００６】
そこで、本出願人は、図１１、図１２に示すように、破砕すべき細胞を溶かした液Ｔを収容できる容器本体３０１と蓋３１２よりなる密閉容器３０８を備え、上記密閉容器３０８の容器本体３１０部分を槽３０７の液Ｗ中に浸漬せしめると共に、上記槽３０７の底面から超音波を放射せしめて上記密閉容器３０８内の細胞分散液中の細胞を破砕するようにした細胞の超音波細胞破砕装置において、上記容器本体３０８の底壁３１０Ａの中央部分の外周壁に、奥へ行くに従い小径となる小さい溝３１０Ｂを形成した細胞の超音波細胞破砕装置３０１を開発した（特許文献１参照）。
【０００７】
この細胞の超音波細胞破砕装置によれば、比較的微量の細胞を一度に数種類破砕することができる。また、容器が密閉されているのでエアゾールが飛散することがなく、かつ、水分が漏れることがない。さらに、容器が密閉されているのでＰＨの変化を生じることがなく、また、温度や時間によって起こる変化を少なくすることができる。
【０００８】
【特許文献１】特許２６７１１３５号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１では、密閉容器を用いることにより、エアゾールが飛散することがなく、同時に数種類の細胞を破砕できる。超音波作用が密閉容器に及び密閉容器の固有振動で共振することで、密閉容器内の細胞分散液にキャビテーションが生じ、その結果、密閉容器内の細胞を破砕することができる。密閉容器の底壁に形成された溝に放射超音波の振動エネルギーがロスなく集中されるので、密閉容器内部の細胞に破砕作用が及び、確実に細胞を破砕することができる、等の効果が得られるが、超音波振動のエネルギーが槽内の液を伝播して密閉容器に達するものがある一方で、液中を伝播するだけで消滅するものもあり、エネルギーのロスが生じ、必ずしも振動エネルギーを効率よく密閉容器に伝えられない、という問題点が生じている。
【００１０】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、超音波発振器から発振される超音波の振動エネルギーを効率よく密閉容器に伝達させ、密閉容器内の細胞を確実に破砕できる超音波細胞破砕装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を解決するために、本発明の請求項１に記載の超音波細胞破砕装置１は、上部が開放されるとともに内部に液体Ｗが収容される槽７と、この槽７の上記上部に被せられる蓋部材１１と、この蓋部材１１に設けられるとともに内部に細胞分散液Ｔが封入される少なくとも一個の密閉容器２０と、上記槽７の下方に設けられ超音波を発振する超音波発振器３、およびこの超音波発振器３から発振される超音波を上記槽７に伝達して当該槽７内の上記液Ｔに超音波の振動エネルギーを付与する振動子５を含む超音波発生手段６と、上記槽７の内部に設けられ上記超音波発生手段６の超音波発振器３から発振される超音波を捕捉して集束する集束部材２４を備えて構成され、この集束部材２４は、上記超音波発生手段６側内径が大きく反対側内径が小さなテーパ状の側面を有するスカート形状に形成されるとともに、上記少なくとも一個の密閉容器２０を囲んで配置されていることを特徴とする超音波細胞破砕装置１である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、集束部材が、スカート状に形成されているので、超音波による振動エネルギーは、槽の液中を伝播して集束部材の内面に衝突したのち反射し、槽の中央部に容易に集束されて集束部材に囲まれた内部の密閉容器に衝突し、密閉容器を振動させる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の超音波細胞破砕装置は、上記集束部材２４が、上記蓋部材１１の裏面に設けられていることを特徴とする超音波細胞破砕装置１である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、蓋部材を槽に被せることで上記集束部材が、密閉容器２０と共に槽内の液体Ｗ中に浸漬される。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の超音波細胞破砕装置は、上記集束部材３４（２４）が、上記槽７内に配置されたアタッチメント１５に設けられ、このアタッチメント１５は上記蓋部材１１に吊設されていることを特徴とする超音波細胞破砕装置３１（１）である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、蓋部材を槽に被せることで集束部材３４の上端が槽内の液体Ｗ上面近傍に配置される。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の超音波細胞破砕装置は、上記集束部材４４（２４）が、上記槽７の内部に取付け部材４３を介して設けられ、上記集束部材４４（２４）の上端部は上記密閉容器２０の上端部と略同じ高さとなっていることを特徴とする超音波細胞破砕装置４１（１）である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、蓋部材を槽に被せることで集束部材の上端部が、上記密閉容器の上端部と略同じ高さ位置に保持される。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の超音波細胞破砕装置は、上記槽７、超音波発振器３および振動子５がケース１内に設けられ、このケース２の上端部には中心に開口部８Ａが形成されたケース用蓋部材８が設けられ、上記槽７の蓋部材１１は上記ケース用蓋部材８の開口部８Ａを塞ぐとともに、槽７の蓋部材１１の外周にはギアが形成され、このギアは、上記ケース用蓋部材８に設けられた電動モータ９により駆動するギア１０と噛合し、上記蓋部材１１および集束部材２４（３４，４４）は回動可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波細胞破砕装置１（３１）である。
上記の超音波細胞破砕装置によれば、電動モータの駆動によりケース用蓋部材を介して集束部材が槽の液中で回動される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は以下の効果を奏する。
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、超音波発振器から発振される超音波の振動エネルギーを効率よく密閉容器に伝達させ、密閉容器内の細胞を確実に破砕できる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、集束部材を蓋部材に予め取付けておくことで、蓋部材を槽に被せると同時に集束部材を設けることができるので、集束部材を取付ける手間が省ける。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、集束部材がアタッチメントに取付けられ、このアタッチメントが蓋部材に吊設されているので、集束部材の高さ寸法を短くすることができ、これにより、集束部材の小型化を図ることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、集束部材の上端部が密閉容器の上端部と略同じ高さとなっているので、集束部材で捕捉された超音波の振動エネルギーを確実に密閉容器に伝達することができ、密閉容器内の細胞を確実に破砕することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、各密閉容器に放射される超音波が不均一であっても、集束部材が回動可能となっているので、複数の密閉容器全体の平均は等しくなり、超音波エネルギーを均一に伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１〜図３には、超音波細胞破砕装置１の実施例１が示されている。図１は本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例１を示す全体縦断面図、図２は上記実施例１の要部を示す分解斜視図、図３は上記実施例１の要部を示す分解斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、超音波細胞破砕装置１は、例えば四角形の箱状のケース２を備えている。このケース２の底部には、超音波発振手段６が配置されている。超音波発振手段６は、超音波を発振する超音波発振器３と、この超音波発振器３の上方に設けられ当該超音波発振器３により駆動される励振コイル４と、この励振コイル４と接続されたフェライト磁歪振動子等の複数個の振動子５とを含み構成されている。
【００２５】
ケース２内において、励振コイル４および振動子５の上方には、上部が開放された例えば円筒状の槽７が、振動子５と当接状態となって設けられている。従って、槽７には、振動子５から超音波の振動エネルギーが付与されるようになっている。
【００２６】
この槽７は、ケース２の上面を覆うケース用蓋部材としてのケース蓋８の裏面に、当該ケース蓋８と一体的に設けられている。槽７の内部には液Ｗが所定レベルまで収容されている。そのため、超音波発振器３から発振される超音波が槽７の底部から液Ｗ中を伝播するようになっている。
【００２７】
ケース蓋８の中央部には、槽７の外径よりわずかに小さな径の開口部８Ａが形成されている。この開口部８Ａには、外周にギアが形成された槽７の蓋部材としてのギア板１１が被せられている。
【００２８】
ケース蓋８の上面には電動モータ９が設けられ、この電動モータ９の主軸にはギア１０が取付けられている。このギア１０には、上記ギア板１１のギアが噛合しており、電動モータ９の駆動により、ギア板１１は回転自在となっている。
【００２９】
ギア板１１の中央部には、ナット１３により止められた状態でホルダ棒１４が上記槽７ 内に垂設されている。ホルダ棒１４の上部にはねじ部１４Ａが形成されており、このねじ部１４Ａと上記ナット１３との螺合により、ホルダ棒１４の高さ方向の位置調整が自在となっている。
【００３０】
このようなホルダ棒１４の下部には、アタッチメントである回転ホルダ１５を取付けるための雄ねじ１４Ｂが螺設されている。
【００３１】
上記回転ホルダ１５は、円板１６と、この円板１６の蓋１７とで構成されており、円板１６は、図２に詳細を示すように、円板本体１６Ａとこの円板本体１６Ａの外周に立設されたほぼ垂直な縁部１６Ｂとで形成され、円板１６はほぼ皿状に形成されている。そして、以上のような回転ホルダ１５は、上記ギア板１１よりやや小径となっている。
【００３２】
上記円板１６の円板本体１６Ａには、その外周側の円周上に、複数の密閉容器２０を挿着するための丸孔１６Ｃ（図３参照）が形成されている。また、円板本体１６Ａの中央部には、雌ねじ１６Ｄが螺設されている。この雌ねじ１６Ｄには、上記ホルダ棒１４の下部の雄ねじ１４Ｂが螺合するようになっており、両ねじ１６Ｄ、１４Ｂの螺合により、回転ホルダ１５がホルダ棒１４に取付けられている。この際、ホルダ棒１４の雄ねじ１４Ｂの部分は上記蓋１７の下方に位置している。
【００３３】
前述のように、ホルダ棒１４はナット１３との協働によって高さ方向の位置調整が自在となっているので、ホルダ棒１４に取付けられた回転ホルダ１５は、槽７の大きさ、槽７内部の液Ｗのレベルに対応して高さを調整することができる。
【００３４】
密閉容器２０は、図３に詳細を示すように、容器本体２１と容器蓋２２とで構成されている。容器本体２１は、その底壁２１Ａの方に行くに従い次第に細径となるテーパ状に形成されており、底壁２１Ａの中央部の外周壁に、奥に行くに従い次第に小径となる小さい溝２１Ｂが形成されている。
【００３５】
以上のような容器本体２１としては、特に高硬度材質で形成されることが望ましく、例えば、ポリメチルペンテン樹脂、ポリプロピレン、アクリル、高密度ポリエチレン、ポリスチレン等のいずれかで形成されることが好ましい。
【００３６】
ホルダ棒１４の雄ねじ１４Ｂが円板本体１６Ａの中央部の雌ねじ１６Ｄに螺合したとき、円板本体１６Ａに取付けられた上記密閉容器２０の天面２０Ａと、回転ホルダ１５の蓋１７の裏面１７Ａ間には、図３に示すように、寸法Ｓ１のクリアランスが予め設定されている。このため、蓋１７が接触して密閉容器２０を押圧することがないので、密閉容器２０自体を超音波振動により確実に共振させることができる。
【００３７】
図１に示すように、上記ギア板１１の裏面には、超音波による振動エネルギーを集束する集束部材２４が設けられている。
【００３８】
すなわち、集束部材２４は、超音波発生手段６側内径が大きく反対側内径が小さなテーパ状の側面を有するスカート状、すなわち、本実施例では、中空の截頭円錐形に形成され、回転ホルダ１５の周囲を囲むように配置されている。このような集束部材２４は、上記反対側、つまり上端部がギア板１１の裏面に固着され、超音波発生手段６側、つまり下端側が槽７の底部に向かって延出され、このとき、集束部材２４の下端と槽７の底面との間隔はＳ２となっている。また、上端部と下端部とは角度αの傾斜のテーパとなっており、この角度αは、例えば３０度程度とされているが３０度には限定されるものではない。
【００３９】
以上の集束部材２４はギア板１１に取付けられているので、ギア板１１と一体的に回転自在である。そして、以上の集束部材２４は、例えばステンレス、あるいは耐蝕性等に優れた合成樹脂等で形成されているが、ギア板１１と同じ材質のものを使用すると、取付けが容易である等の点で好適である。
【００４０】
次に、以上のような構成の超音波細胞破砕装置１の使用方法を説明する。
【００４１】
まず、複数の密閉容器２０内に、所定の細胞が混入された細胞分散液が混入された液を投入した後、各密閉容器２０に容器蓋２２を被せて密閉する。この際、複数の密閉容器２０はすべて同一種類の細胞分散液が封入されたものであってもよく、あるいはそれぞれ異なる種類のものが封入されているものを同時に使用してもよい。
【００４２】
その後、回転ホルダ１５の蓋１７を開けておいて、円板本体１６Ａの複数の丸孔１６Ｃに各密閉容器２０を挿着し、円板本体１６Ａに蓋１７をする。そして、ホルダ棒１４の雄ねじ１４Ｂを円板本体１６Ａの雌ねじ１６Ｄに螺合させて、ホルダ棒１４に回転ホルダ１５を取付ける。
【００４３】
次いで、裏面に集束部材２４を固着したギア板１１に、回転ホルダ１５を取付けたホルダ棒１４をナット１３で固定して高さ方向の位置を調整して所定位置に吊設させる。
【００４４】
この際、集束部材２４を超音波細胞破砕装置１の槽７の液Ｗ中に浸漬させ、ギア板１１をケース蓋８の開口部８Ａに被せる。このとき、ギア板１１のギアと電動モータ９のギア１０とを噛合させる。
【００４５】
回転ホルダ１５を超音波細胞破砕装置１の槽７の液Ｗ中に浸漬するとき、槽７の液Ｗのレベルが密閉容器２０内の細胞分散液のレベルより上方になるようにセットする。
【００４６】
以上のような準備が終了したら、電動モータ９を駆動させてギア板１１および回転ホルダ１５等を回転させるとともに、超音波発振器３を駆動させる。超音波発振器３により超音波を放射すると、超音波の一部は直進して槽７内の液Ｗを伝播しながら密閉容器２０に向かい、かつ衝突して密閉容器２０を振動させる。また、超音波の一部は集束部材２４のテーパ形状の内面に衝突した後、反射して密閉容器２０側に向かい、かつ衝突して密閉容器２０を振動させる。
【００４７】
集束部材２４は、中空の截頭円錐形に形成されているので、集束部材２４の内面に衝突した放射超音波はすべてが集束部材２４の中心側に反射する。
【００４８】
密閉容器２０は、放射超音波振動の振動数下で共振する固有振動を有しているので、超音波放射により共振する。この共振により細胞分散液Ｔ中に二次的な振動が生じ、溶液中にキャビテーションが生じ、細胞分散液Ｔ中の細胞が破砕される。つまり、細胞膜が破砕され細胞小器官に分離される。
【００４９】
密閉容器２０が共振すると、密閉容器２０内の細胞分散液Ｔがその超音波作用下で激しい振動を受ける。その結果、細胞は激しい振動エネルギーによって容器本体２１の底壁２１Ａの内壁面に激しくたたきつけられる。さらに、密閉容器２０の底壁２１Ａの中央部の外周壁に小さい溝２１Ｂが形成されているので、超音波の振動エネルギーが溝２１Ｂに集中し、その結果、密閉容器２０の底壁２１Ａが激しく振動して、底壁２１Ａ部分に収容されている細胞分散液Ｔが底壁面にたたきつけられ、内部の細胞がより確実に破砕される。
【００５０】
以上のような実施例１によれば、次のような効果が得られる。
【００５１】
（１）槽７の下方から超音波発振手段６により放射される超音波が、振動エネルギーとして槽７の内部で集束部材２４により捕捉され、かつ集束される。特に、集束部材２４はスカート状、すなわち、中空の截頭円錐形形状に形成されているので、振動エネルギーは衝突した後、反射し、中央部に容易に集束される。そのため、超音波の振動エネルギーが槽７の液中を伝播して、集束部材２４で囲まれた密閉容器２０に衝突し、密閉容器２０を振動させる。従って、超音波発振器３から発振される超音波の振動エネルギーを効率よく密閉容器２０に伝達させることができ、これにより、密閉容器２０自体、および密閉容器２０内の細胞分散液あるいは液が振動して、その内部に混入している細胞を確実に破砕できる。
【００５２】
（２）集束部材２４が槽７内に配置される回転ホルダ１５に設けられ、この回転ホルダ１５はギア板１１に吊設されているので、集束部材２４の高さ寸法を小さくすることができ、これにより、集束部材２４を小型化することができる。
【００５３】
（３）回転ホルダ１５を取付けるホルダ棒１４は、その上部のねじ部１４Ａとナット１３との螺合により、高さ方向の位置調整が自在となっているので、槽７の液Ｗのレベルに対応させて、密閉容器２０、ひいては回転ホルダ１５の高さ位置を容易に調整でき、密閉容器２０の内部の細胞分散液Ｔを最適の高さ位置に保持することができる。
【００５４】
（４）密閉容器２０に放射される超音波が不均一であっても、集束部材２４が回動可能となっているので、複数の密閉容器２０全体の放射される超音波の振動エネルギーが平均化される。その結果、超音波の振動エネルギーを均一に伝達することができる。
【００５５】
（５）超音波細胞破砕装置１は、複数の密閉容器２０を備えているので、細胞分散液Ｔ内の細胞、あるいは微細物を、大量に、かつ、同時に破砕することができる。
【実施例２】
【００５６】
次に、図４に基づいて本発明の実施例２を説明する。図４は本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例２を示す全体縦断面図である。本実施例および以下の実施例において、上記実施例１と同一構造および同一使用部材には、同一符号を付し、それらの詳細な説明は省略する。
【００５７】
実施例２の超音波細胞破砕装置３１は、集束部材３４を上記回転ホルダ１５に取付けたものである。すなわち、集束部材３４は、回転ホルダ１５の円板本体１６Ａの下面外周に、槽７の下面側に延びて設けられている。集束部材３４は、上記実施例１の集束部材２４と同様の中空の截頭円錐形形状となっているが、ギア板１１の裏面と回転ホルダ１５の円板本体１６Ａとの差分だけ短い高さ寸法に形成されている。
【００５８】
このような実施例２によれば、上記実施例１と同様の作用、および（１）、（３）〜（５）の効果と同様の効果を得ることができる他、（６）集束部材３４が回転ホルダ１５に取付けられ、この回転ホルダ１５は、ホルダ棒１４により、ギア板１１の下方に吊設されているので、ギア板１１の高さ位置と、回転ホルダ１５の高さ位置との差の分だけ集束部材３４の高さ寸法を小さくすることができ、その結果、集束部材３４を小型化することができる、という効果が得られる。
【実施例３】
【００５９】
次に、図５に基づいて本発明の実施例３を説明する。図５は本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例３を示す全体縦断面図である。
【００６０】
この実施例３の超音波細胞破砕装置４１は、集束部材４４を上記回転ホルダ１５の槽７に取付けたものである。すなわち、槽７の上部内面には、回転ホルダ１５の外周と槽７の外周との間に配置可能な幅寸法のリング状の取付け部材としての取付け板４３が固着されている。集束部材４４は、上記取付け板４３の内径側下面に取付けられている。そして、取付け板４３の高さ位置は、回転ホルダ１５の円板本体１６Ａの高さ位置とほぼ同一高さとなっている。
【００６１】
集束部材４４は、上記実施例２の集束部材３４とほぼ同様の形状となっているが、この実施例３では、集束部材４４は槽７に取付けられているので、回転できない構造となっている。ただし、ギア板１１、回転ホルダ１５は回転するので、集束部材４４は相対的に回転可能とされていることになる。
【００６２】
このような実施例３によれば、上記実施例１、および実施例２と同様の作用、および実施例１の（１）、（３）〜（５）の効果、実施例２の（６）の効果と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００６３】
次に、図６に基づいて本発明の実施例４を説明する。図６は本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例４を示す全体縦断面図である。
【００６４】
この実施例４の超音波細胞破砕装置５１は、上記各実施例で使用した電動モータ９、ギア１０、ギア板１１、回転ホルダ１５等を設けずに、ケース２に被せたケース蓋５７の開口部に、槽７の蓋５３を被せ、この蓋５３に上記密閉容器２０を挿着するとともに、集束部材５４を取付けたものである。
【００６５】
すなわち、槽７の上部開口を塞ぐ蓋５３の裏面には、上記集束部材２４とほぼ同一形状の集束部材５４が槽７の底部側に延びて取付けられている。
【００６６】
このような実施例４によれば、上記第１〜実施例３と同様の作用、および（１）、（５）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
なお、本発明は前述の実施例に限定されるものではなく、例えば、上記各実施例では、集束部材２４，３４，４４，５４は、所定のテーパを有する中空の截頭円錐形に形成されているが、例えば図７に示すように、パラボナアンテナのように、全体が湾曲した形状の集束部材６４を使用してもよい。このような実施例では、超音波が集束部材６４のどの内面に衝突しても中央側に集まるようになっているので、より効率よく振動エネルギーを集束することができる。
【００６８】
また、上記各実施例では、密閉容器２０として、奥に行くに従って小径となるものを使用していたが、これに限らず、例えば図８に示すような、同一径で形成され丸底の密閉容器６０を使用してもよい。
【００６９】
さらに、図９に示すような密閉容器７０を使用してもよい。この密閉容器７０は、容器本体７１と、蓋７２とを備えており、容器本体７１の内部には金属棒７３が収容されている。この金属棒７３の上部にはねじ部７４が形成され、このねじ部７４にナット７５が螺合することで、金属棒７３が支持される。この密閉容器７０では、金属棒７３の共振を利用して容器本体７１の内部の細胞を破砕するようになっている。
【００７０】
また、図１０に示すような構成の密閉容器８０を使用してもよい。この密閉容器８０は上記密閉容器７０の大容量化を図ったもので、容器本体８１が密閉容器７０の容器本体７１より大きく形成されているものである。したがって、蓋８２も容器本体８１に合わせて大きく形成されている。
【００７１】
また、上記実施例４では蓋５３の裏面に集束部材５４を取付けたが、これに限らず、実施例４の超音波細胞破砕装置５１の槽７に、実施例３の集束部材４４を取付けるのと同じように、槽７の内径面に取付け部材を介して集束部材を取付けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例１を示す全体縦断面図である。
【図２】上記実施例１の要部を示す分解斜視図である。
【図３】上記実施例１の要部を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例２を示す全体縦断面図である。
【図５】本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例３を示す全体縦断面図である。
【図６】本発明に係る超音波細胞破砕装置の実施例４を示す全体縦断面図である。
【図７】本発明の集束部材の変形例を示す縦断面図である。
【図８】本発明の密閉容器の変形例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の密閉容器の他の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の密閉容器のさらに他の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】従来の超音波細胞破砕装置を示す全体縦断面図である。
【図１２】上記従来の超音波細胞破砕装置で使用される密閉容器を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１，３１，４１，５１ 超音波細胞破砕装置
２ ケース
３ 超音波発振器
４ 励振コイル
５ 振動子
６ 超音波発振手段
７ 槽
８ ケース蓋（ケース用蓋部材）
９ 電動モータ
１０ ギア
１１ ギア板（蓋部材）
１３ ナット
１４ ホルダ棒
１４Ａ ねじ部
１４Ｂ 雄ねじ
１５ 回転ホルダ（アタッチメント）
１６ 円板
１６Ａ 円板本体
１６Ｂ 縁部
１６Ｃ 丸孔
１６Ｄ 雌ねじ
１７ 蓋
１７Ａ 裏面
２０，６０，７０，８０ 密閉容器
２０Ａ 天面
２１，７１，８１ 容器本体
２１Ａ 底壁
２１Ｂ 溝
２２ 容器蓋（蓋）
２４，３４，４４ 集束部材
４３ 取付け板（取付け部材）
５３ 蓋
５４，６４ 集束部材
５７ ケース蓋
７２ 蓋
７３ 金属棒
７４ ねじ部
７５ ナット
８２ 蓋
Ｔ 細胞分散液
Ｗ 液体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開放されるとともに内部に液体Ｗが収容される槽７と、
この槽７の上記上部に被せられる蓋部材１１と、
この蓋部材１１に設けられるとともに内部に細胞分散液Ｔが封入される少なくとも一個の密閉容器２０と、
上記槽７の下方に設けられ超音波を発振する超音波発振器３、およびこの超音波発振器３から発振される超音波を上記槽７に伝達して当該槽７内の上記液Ｔに超音波の振動エネルギーを付与する振動子５を含む超音波発生手段６と、
上記槽７の内部に設けられ上記超音波発生手段６の超音波発振器３から発振される超音波を捕捉して集束する集束部材２４を備えて構成され、
この集束部材２４は、上記超音波発生手段６側内径が大きく反対側内径が小さなテーパ状の側面を有するスカート形状に形成されるとともに、上記少なくとも一個の密閉容器２０を囲んで配置されていることを特徴とする超音波細胞破砕装置１。
【請求項２】
上記集束部材２４が、上記蓋部材１１の裏面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波細胞破砕装置１。
【請求項３】
上記集束部材３４（２４）が、上記槽７内に配置されたアタッチメント１５に設けられ、このアタッチメント１５は上記蓋部材１１に吊設されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波細胞破砕装置３１（１）。
【請求項４】
上記集束部材４４（２４）が、上記槽７の内部に取付け部材４３を介して設けられ、上記集束部材４４（２４）の上端部は上記密閉容器２０の上端部と略同じ高さとなっていることを特徴とする請求項１に記載の超音波細胞破砕装置４１（１）。
【請求項５】
上記槽７、超音波発振器３および振動子５がケース１内に設けられ、このケース２の上端部には中心に開口部８Ａが形成されたケース用蓋部材８が設けられ、上記槽７の蓋部材１１は上記ケース用蓋部材８の開口部８Ａを塞ぐとともに、槽７の蓋部材１１の外周にはギアが形成され、このギアは、上記ケース用蓋部材８に設けられた電動モータ９により駆動するギア１０と噛合し、上記蓋部材１１および集束部材２４（３４，４４）は回動可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波細胞破砕装置１（３１）。
【請求項１】
上部が開放されるとともに内部に液体Ｗが収容される槽７と、
この槽７の上記上部に被せられる蓋部材１１と、
この蓋部材１１に設けられるとともに内部に細胞分散液Ｔが封入される少なくとも一個の密閉容器２０と、
上記槽７の下方に設けられ超音波を発振する超音波発振器３、およびこの超音波発振器３から発振される超音波を上記槽７に伝達して当該槽７内の上記液Ｔに超音波の振動エネルギーを付与する振動子５を含む超音波発生手段６と、
上記槽７の内部に設けられ上記超音波発生手段６の超音波発振器３から発振される超音波を捕捉して集束する集束部材２４を備えて構成され、
この集束部材２４は、上記超音波発生手段６側内径が大きく反対側内径が小さなテーパ状の側面を有するスカート形状に形成されるとともに、上記少なくとも一個の密閉容器２０を囲んで配置されていることを特徴とする超音波細胞破砕装置１。
【請求項２】
上記集束部材２４が、上記蓋部材１１の裏面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波細胞破砕装置１。
【請求項３】
上記集束部材３４（２４）が、上記槽７内に配置されたアタッチメント１５に設けられ、このアタッチメント１５は上記蓋部材１１に吊設されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波細胞破砕装置３１（１）。
【請求項４】
上記集束部材４４（２４）が、上記槽７の内部に取付け部材４３を介して設けられ、上記集束部材４４（２４）の上端部は上記密閉容器２０の上端部と略同じ高さとなっていることを特徴とする請求項１に記載の超音波細胞破砕装置４１（１）。
【請求項５】
上記槽７、超音波発振器３および振動子５がケース１内に設けられ、このケース２の上端部には中心に開口部８Ａが形成されたケース用蓋部材８が設けられ、上記槽７の蓋部材１１は上記ケース用蓋部材８の開口部８Ａを塞ぐとともに、槽７の蓋部材１１の外周にはギアが形成され、このギアは、上記ケース用蓋部材８に設けられた電動モータ９により駆動するギア１０と噛合し、上記蓋部材１１および集束部材２４（３４，４４）は回動可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波細胞破砕装置１（３１）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１８０７５６（Ｐ２００６−１８０７５６Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７６７２７（Ｐ２００４−３７６７２７）
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（３９００１５８６４）東湘電機株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（３９００１５８６４）東湘電機株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]