JP7606390B2 - スターラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、磁石を内蔵した撹拌子を容器中で回転させるスターラ装置に関する。

例えば、医学、薬学、生化学、及び、化学等の各種の研究分野においては、実験用や検査用等の器具として撹拌装置が用いられている。撹拌装置は、一般に、磁石（マグネット）を内蔵した撹拌子と、この撹拌子に磁力を作用させるスターラ（マグネティックスターラ）とを有している（特許文献１、特許文献２）。

スターラは、駆動源となるモータや、モータにより回転させられる駆動用磁石を備えている。また、スターラには、溶液試料（以下では「試料」と称する）を収容した容器が載せられる。試料中には、磁石（撹拌子用磁石）を内蔵した撹拌子（スターラーバー）が沈められて配置される。そして、スターラが、駆動用磁石を回転させると、撹拌子の磁石に駆動用磁石の磁力が作用し、撹拌子が駆動用磁石とともに回転して、試料が撹拌される。

特開平１１－７６７８８号公報 特開２０１４－２４００３８号公報

ところで、従来のスターラにおいては、内蔵されたモータが、駆動用磁石を回転させ続けるのに伴って熱を発生させる。また、例えば細胞培養などに際しては、撹拌装置は、一定温度（例えば３７±１℃など）の環境を保つよう温度管理が行われたインキュベータ内で使用されることがある。そして、撹拌が長時間（例えば数時間以上）に亘り行われたような場合には、モータ（駆動源）の熱が試料に伝わり、試料の温度（試料温度）を上昇させてしまうという技術的課題が生じ得る。

本発明は、駆動源の熱が容器内の試料に伝わるのを防止することが可能なスターラ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る一実施形態のスターラ装置は、
容器の中の試料中に配置された撹拌子を駆動する駆動用磁石と、
前記駆動用磁石を回転させるための回転力を発生する駆動源と、
前記駆動源が収容された駆動部と、
前記容器を載置するための載置面を有するプレート部と、
空気を流動させるためのフィンを有し、前記プレート部と前記駆動部との間に配置され、前記載置面の背面側に空気を流動させるファンと、を備え、
前記ファンは、前記フィンによって前記ファンの外部から吸入された空気を、前記ファンの外部に放出するために案内する案内部を有する。

本発明によれば、駆動源の熱が容器内の試料に伝わるのを防止することが可能なスターラ装置を提供することができる。

第１実施形態のスターラ装置を示す斜視図である。 第１実施形態のスターラ装置から容器台を取り外した状態示す斜視図である。 図２の状態から１段ファンを取り外した状態示す斜視図である。 図３の状態から伝達機構部ケースを取り外した状態示す斜視図である。 １段ファンを示す斜視図である。 １段ファンから第３円板を取り外した状態を斜め下方から示す斜視図である。 図６の状態から第２円板を取り外した状態を斜め下方から示す斜視図である。 １段ファンによる空気の流れを模式的に示す説明図である。 容器台への温度上昇防止対策に係る実験装置を模式的に示す説明図である。 （ａ）は温度上昇防止対策前の温度変化を示すグラフ、（ｂ）は温度上昇防止対策後の温度変化を示すグラフである。 第２実施形態に係る２段ファンを示す斜視図である。 ２段ファンから第３円板を取り外した状態を斜め下方から示す斜視図である。 （ａ）は２段ファンを時計回りに回転させた場合における空気の流れを模式的に示す説明図であり、（ｂ）は同じく２段ファンを反時計回りに回転させた場合における空気の流れを模式的に示す説明図である。 第２実施形態のスターラ装置の空気の流れを模式的に示す説明図である。 第３実施形態のスターラ装置を示す斜視図である。 第３実施形態に係る３段ファンを示す斜視図である。 ３段ファンから第４円板を取り外した状態を斜め下方から示す斜視図である。

以下に、本発明の各実施形態に係る撹拌装置１１や、この撹拌装置１１を構成するスターラ装置（以下では「スターラ」と称する）１２について、図面に基づき説明する。図１は第１実施形態に係るスターラ１２を示している。このスターラ１２には、例えば、円筒形の容器（試料容器）１３が載置され、二点鎖線により仮想的に示す容器１３の中の試料１４に沈められた撹拌子１５を、磁力により回転させることができる。そして、撹拌子１５は、図中に示す直交座標系のＸＹ面に平行な面内で回転する。ここで、容器１３としては、円筒状のものに限らず種々のものを適用できる。

スターラ１２は、積層状態で配置された駆動部１６、回転力伝達機構部１７、及び、温度上昇防止部１８を有しており、全体として直方体の箱状に形成されている。図２は、スターラ１２から、温度上昇防止部１８のケースである容器台１９（ファンケース）を取り外し、１段ファン２０を露出させた状態を示している。ここで、「１段ファン」の用語は、備えているフィンの段数に基づくものであるが、「１段ファン」の詳細については後述する。

また、図３は、図２の状態から１段ファン２０を取り外し、ファン支持軸２１を露出させた状態を示している。さらに、図４は、図３の状態から、回転力伝達機構部１７のケースである伝達機構部ケース２２を取り外し、回転力伝達機構部１７の駆動用磁石保持体２３を露出させた状態を示している。

図４に示すように、駆動部１６にはモータ２６（駆動源）が収容されており、上向きに延びるモータ２６の出力軸２６ａには、駆動用磁石保持体２３が装着されている。ここで、モータ２６としては、ステッピングモータなどの一般的な種々のモータを採用できる。

駆動用磁石保持体２３は、断面が矩形な棒状に形成されており、図４中のＸＹ面に平行となるよう倒された状態で、モータ２６に連結されている。さらに、駆動用磁石保持体２３は、その長手方向の中央部で、モータ２６の出力軸２６ａに固定されている。駆動用磁石保持体２３における長手方向の両端部には、それぞれ駆動用磁石２８、２９が固定されている。

駆動用磁石２８、２９は、丸棒状の形状を有しており、長手方向を上下方向に向けている。駆動用磁石２８、２９における上側の端部は、駆動用磁石保持体２３の表面から幾分突出している。そして、モータ２６が作動すると、駆動用磁石保持体２３が横向きのまま回転し、駆動用磁石２８、２９が、同一円（同心円）上において１８０度離間した状態で回転変位する。ここで、図４に符号２７で示すのは、モータ２６のための電気配線等を通すことが可能な導出管である。

図３に示すように、駆動部１６に、前述の伝達機構部ケース２２を装着すると、駆動用磁石保持体２３が伝達機構部ケース２２により覆われる。駆動部１６への伝達機構部ケース２２の固定は、伝達機構部ケース２２を、駆動部１６のケースである駆動部ケース３０にねじ止めすることにより行われている。

伝達機構部ケース２２からは、丸棒状のファン支持軸２１が上向きに突出している。このファン支持軸２１の中心（軸心）は、モータ２６の出力軸２６ａの軸心や、駆動用磁石保持体２３の回転中心にほぼ一致している。

ファン支持軸２１には、図２に示すように、１段ファン２０が同心的に装着されている。１段ファン２０とファン支持軸２１との間には、ベアリング（図７の符号４４、後述する）が介在し、１段ファン２０は、ファン支持軸２１を中心として滑らかに水平回転できる。この１段ファン２０の構造や機能については後述する。

伝達機構部ケース２２に容器台１９を装着すると、１段ファン２０が容器台１９により覆われる。図１に示すように、容器台１９の側面には、気体通過穴３１、３２が設けられている。これらの気体通過穴３１、３２は、横長な矩形に開口し、容器台１９の側壁を貫通している。また、気体通過穴３１、３２は、各々、容器台１９において９０度をなす側面に形成されている。

気体通過穴３１、３２は、異なる高さで（Ｚ方向に関して異なる位置に）形成されている。本実施形態では、図中における右側に描かれた気体通過穴３２のほうが、他方の気体通過穴３１よりも高い位置に開口している。ここで、下段に位置する気体通過穴３１は、容器台１９に設けられた矩形の切り欠きを、伝達機構部ケース２２と組み合わせることで、矩形に開口して形成できる。

また、図１では背後に隠れているが、各気体通過穴３１、３２から１８０度離間して向かい合う位置（Ｚ方向に関して同じ高さ）にも、ほぼ同一な形状やサイズを有する気体通過穴（不図示）が形成されている。そして、これらの気体通過穴３１、３２は、後述するように１段ファン２０により流動させられた空気の通過経路となる。

容器台１９は、試料用の容器１３が載せられるプレート３３（プレート部）を有している。プレート３３の上面（載置面）３３ａには、載置マーク３４が刻まれている。載置マーク３４は、十字マークと、十字マークの交点を中心として直径が異なる２つの円マークとを有する。載置マーク３４の中心は、駆動用磁石保持体２３の回転中心や、ファン支持軸２１の中心（軸心）に対して、ほぼ真上に位置している。

ここで、容器台１９の材質として、鉄や、アルミ、ステンレスといった金属や、合成樹脂を採用することが考えられる。さらに、伝達機構部ケース２２や駆動部ケース３０の材質にも、同様に金属や合成樹脂を採用することが考えられる。

図５は、１段ファン２０を拡大して示している。この１段ファン２０は、第１円板３６～第３円板３８の３枚の円板を有している。第１円板３６～第３円板３８は、上下方向に沿ってほぼ等間隔に配置され、互いに同心的且つ平行に並んでいる。第１円板３６～第３円板３８のうち、中段の第２円板３７と下段の第３円板３８の厚みはほぼ同一であるが、上段の第１円板３６の厚みは、第２円板３７や第３円板３８よりも幾分厚くなっている。

さらに、１段ファン２０には、丸棒状のファン磁石３９、４０が取り付けられている。これらのファン磁石３９、４０は、軸心を、第１円板３６～第３円板３８が並んだＺ方向に向けて（各円板３６～３８の厚さ方向に向けて）、取り付けられている。ファン磁石３９、４０は、第１円板３６と第２円板３７を貫通しており、ファン磁石３９、４０における上側の端部（上端部）は、第１円板３６の上面から幾分突出している。

なお、本実施形態では、ファン磁石３９、４０の下側の端部（下端部）における端面（下端面）は、第３円板３８から突出も露出もしていない。しかし、これに限定されず、ファン磁石３９、４０の下端面を、第３円板３８から露出させたり、突出させたりすることも可能である。また、ファン磁石３９、４０は、１本が第２円板３７を貫通するものに限らず、例えばＺ方向に２本に分割され、第１円板３６と第２円板３７の間の部分と、第２円板３７と第３円板３８の間の部分とに分割され、同軸に配置されたものであってもよい。

ファン磁石３９、４０は、第１円板３６～第３円板３８の回転軸（軸心）を挟んで、直径上に配置されている。さらに、ファン磁石３９、４０は、第１円板３６～第３円板３８の回転軸（軸心）を中心とした同一円上に配置されている。

また、ファン磁石３９、４０の向きは、磁極が互いに逆向きになるように決められている。具体的には、ファン磁石３９、４０の向きは、例えば、一方のファン磁石３９における上端部の磁極がＳ極であれば、他方のファン磁石４０の上端部の磁極はＮ極となるように決められている。さらに、ファン磁石３９、４０の磁極の向きは、ファン磁石３９、４０の下端部と、前述した駆動用磁石保持体２３（図４）の駆動用磁石２８、２９の上端部における端面（上端面）との間に、吸引力が発生するように決められている。

図６は、１段ファン２０から第３円板３８を取り外した状態を示しており、図７は、図６の状態から更に第２円板３７を取り外して第１円板３６のみを示している。図６に示すように、第２円板３７は環状に形成されており、中央部に丸穴４１を有している。そして、この丸穴４１からは、第１円板３６に設けられた円筒状のボス部４２が同心的に突出している。ここで、第３円板３８の位置決めは、ファン磁石３９、４０の下端部の端面（下端面）に第３円板３８を接触させて行うことが可能である。また、丸穴４１に代えて、他の形状（四角形等の多角形や楕円形など）の孔を形成してもよい。

図７に示すように、第１円板３６における下面４３の中央部からは、上述のボス部４２が下方に突出している。ボス部４２の下端部における内周面に、前述したベアリング４４が装着されており、このベアリング４４は、前述した伝達機構部ケース２２（図３）におけるファン支持軸２１の外周面に装着されるようになっている。ベアリング４４は、ボス部４２の内部において、上下に離間して２つ設けられているが、図７（及び図６）では１つのみ示されている。

さらに、第１円板３６における下面４３には、矩形な断面を有する長尺な板状のフィン４５が、複数（ここでは８枚）形成されている。フィン４５は、第１円板３６の中央部を中心として放射状に配置されているが、各フィン４５の長手方向は、第１円板３６の半径方向（遠心方向）に対して斜めに傾斜している。このような各フィン４５の向きや配置については、例えば渦状などと称することも可能である。そして、隣り合ったフィン４５同士の間隔は、第１円板３６の内周側から外周側へ行くほど、徐々に広がっている。

このようなフィン４５を有する１段ファン２０において、第１円板３６と第３円板３８との間隔は、第１円板３６のボス部４２を介して一定に確保されている。また、第１円板３６と第２円板３７との間隔は、フィン４５によって一定に確保されている。そして、第１円板３６と第２円板３７との間には、第１空間部４６が形成されており、第２円板３７と第３円板３８との間には、第２空間部４７が形成されている。また、第１空間部４６は、フィン４５により、周方向に区画されている。

この１段ファン２０は、第１空間部４６及び第２空間部４７の２段の空間部のうち、フィン４５が設けられているのは１段の空間部（第１空間部４６）のみである。また、１段ファン２０における第１円板３６～第３円板３８の材質としては、合成樹脂を採用することが考えられる。

ここで、図５に示すように、１段ファン２０には、２つの補助用ファン磁石４８、４９が組み込まれている。これらの補助用ファン磁石４８、４９は、前述したファン磁石３９、４０を結ぶ直線上（一の直径上）において、ファン磁石３９、４０の間に位置するよう配置されている。そして、補助用ファン磁石４８、４９は、第１円板３６の円の中心部からほぼ等距離となる部位に配置されている。

このような１段ファン２０は、伝達機構部ケース２２（図３）のファン支持軸２１に装着されており、前述したように、ファン支持軸２１を中心として滑らかに水平回転できる。そして、モータ２６が作動し、駆動用磁石保持体２３（図４）の駆動用磁石２８、２９が回転変位すると、駆動用磁石２８、２９とファン磁石３９、４０と間の吸引力を介して、１段ファン２０が水平回転する。

図８は、１段ファン２０の回転に伴い発生する気流を矢印Ａにより模式的に示している。図８には、１段ファン２０を横方向から（外周側から）見た状態が示されている。この１段ファン２０の回転に伴い、フィン４５が回転変位して気流が発生する。図８においては、前述した第２空間部４７の空気が、フィン４５の作用によりボス部４２の周りから第１空間部４６に吸い上げられている。

さらに、第１空間部４６に吸い上げられた空気は、フィン４５により、第１空間部４６の内周側から外周側へ案内される。そして、１段ファン２０の内部の空気は、フィン４５の向きに応じて遠心方向に流動し、１段ファン２０から連続して放出される。

上述のような空気の流れが連続して発生することにより、容器台１９の気体通過穴３１、３２（図１には１組のみ図示している）のうち、一方（ここでは下段の気体通過穴３１）を吸気口として容器台１９（図１）の内部に流入し、他方（ここでは上段の気体通過穴３２）を排気口として容器台１９から外に出る空気の流れが発生する。このように、容器台１９の内部に気流を形成することにより、前述したプレート３３の下面に空気の流れを接触させることができる。

また、１段ファン２０にはファン磁石３９、４０が設けられており、１段ファン２０が回転すると、ファン磁石３９、４０が同一円上において１８０度離間した状態で回転変位する。図１に示すように、容器台１９のプレート３３に試料用の容器１３が載せられ、容器１３の底には撹拌子１５が配置されている。

撹拌子１５は、例えば、丸棒状に成型された合成樹脂（ここではテフロン（登録商標））製の本体５０に、２つの撹拌子用磁石（不図示）を内蔵している。そして、撹拌子磁石（不図示）は、本体５０における軸方向（長手方向）の両端部にそれぞれ配置されている。さらに、撹拌子１５は、撹拌子磁石（不図示）の磁極の向きが、ファン磁石３９、４０との間に吸引力を生じるように、容器１３の底に配置されている。

前述のように１段ファン２０が回転するとファン磁石３９、４０が回転変位し、これに伴い、撹拌子１５が水平回転する。そして、この撹拌子１５の回転により、容器１３の中の試料１４が撹拌される。ここで、本実施形態では、撹拌子１５とスターラ１２との組み合わせにより、撹拌装置１１が構成されている。

撹拌装置１１が、例えば、細胞培養に用いられる場合などには、撹拌装置１１が、恒温装置となるインキュベータの中に設置されることがある。インキュベータにおいては、内部の温度や湿度（温湿度）の管理が行われている。そして、インキュベータの庫内では、例えば、温度が３７±１℃に保たれ、湿度が１００％程度に保たれる。湿度が１００％程度に保たれることにより、撹拌される試料の蒸発が防止される。

インキュベータのように厳密な温度管理が行われている環境下では、管理下にある空気の熱以外の熱が加わると、温度管理が困難になったり、試料１４の温度が上がったりすることが考えられる。そして、スターラ１２には、モータ２６が備えられていることから、モータ２６の熱がプレート３３を介して容器１３の中の試料１４に伝わり、実験結果に影響を及ぼすことも考えられる。

そこで、本実施形態のスターラ１２のように、容器１３が載せられるプレート３３の下面側に空気を導いて流動させることで、モータ２６から発生した熱を送風により外部に放出でき、プレート３３の温度上昇を防止することが可能となる。

図９は、このような送風による温度上昇防止対策が有効であることを確認するために行った実験装置の構成を模式的に示している。実験装置は、インキュベータ５６の庫内６３に、従来の一般的なスターラ５７とファン装置５８を設置し、スターラ５７の上に、側面に気体通過穴を開口し内側が中空な容器設置台５９を置いて構成されている。

容器設置台５９の上には、試料６０を収容した容器６１が設置され、容器６１の中には撹拌子６２が沈められている。また、図示は省略するが、インキュベータ５６の庫内６３、スターラ５７の上面６４、及び、容器設置台５９の上面であるプレート６５には、温度センサが装着されている。

スターラ５７には、モータ６６や駆動用磁石保持体６７が内蔵されており、駆動用磁石保持体６７が水平回転すると、撹拌子６２も回転して試料６０を撹拌する。また、ファン装置５８は、容器設置台５９に向けて送風を行い、矢印Ｂで示すように、容器設置台５９の内側に空気の流れを形成する。

図１０は、図９の実験装置について、送風の有無による各部の温度変化を表している。図１０（ａ）は、送風を行わなかった場合における各部の温度変化を示しており、図１０（ｂ）は、送風を行った場合における各部の温度変化を示している。図１０（ａ）、(ｂ)の横軸は時間（経過時間）を示しており、縦軸は温度を示している。

また、実線の曲線は、プレート６５の温度変化を示しており、一点鎖線の曲線は、スターラ５７の上面６４（スターラ上）における温度変化を示している。さらに、二点鎖線の曲線は、インキュベータ５６の庫内６３における温度変化を示している。

図１０（ａ）、（ｂ）に一点鎖線で示すように、スターラ上（スターラ５７の上面６４）の温度は、スターラ５７の作動開始後に上昇を開始し、数時間後からは４５℃付近で推移している。二点鎖線で示す庫内６３の温度は、温度管理の下、３７℃付近で一定に保たれている。これらに対して、実線で示すプレート６５の温度は、図１０（ａ）に示す送風を行わなかった場合には、スターラ５７の作動開始後、数時間後に約４３℃に達し、その後も約４３℃で推移している。しかし、図１０（ｂ）に示す送風を行った場合、プレート６５の温度は、スターラ５７の作動開始後、数時間後に３８℃近辺に達した後には一定の温度を保っている。

このように、スターラ５７の上部に空間を形成し、この空間に連続して送風を行うことにより、容器の載置面となるプレート６５の温度を、庫内６３と同程度の温度に保つことができた。さらに、実験では、プレート６５の温度は３６℃以上３８℃未満の範囲の温度に収まっていることから、庫内６３の許容温度範囲が３７±１℃である場合には、この許容温度範囲に収まるという結果が得られた。

そして、空気の流れの有無により、スターラ上（スターラ５７の上面６４）の温度は変わらないが、試料６０の温度に直接的に影響するプレート６５の温度は、インキュベータ５６の庫内６３と同程度の温度になる、という結果が得られた。前述した本実施形態のスターラ１２においても、伝達機構部ケース２２の上に容器台１９が備えられ、この容器台１９の内側に対して送風が行われるため、実験装置と同様の温度特性が得られる。

以上説明したような本実施形態のスターラ１２によれば、容器が載置される容器台１９の内側に対して送風が行われることから、モータ２６から発生した熱が送風により外部に放出されるためプレート３３に熱が伝わらず、容器の載置面における温度が適正に保たれる。したがって、試料を撹拌する際、モータ２６から発生している熱が試料に伝わるのを防止できる。そして、試料１４の温度上昇や、試料１４の蒸発による乾固、といったことが生じるのを防止できる。

また、本実施形態のスターラ１２によれば、１段ファン２０が、駆動用磁石２８、２９とファン磁石３９、４０との間の磁力を利用して回転駆動されることから、１段ファン２０の駆動源としてモータ２６を利用できる。そして、１段ファン２０の駆動源を別途備える必要がないため、スターラ１２を、その分小型化することが可能である。

つまり、例えば、図９に示す実験装置のようにファン装置５８を、スターラ５７や容器設置台５９と分離して設置することも考えられる。ただ、このようにした場合には、モータ６６とは別に、ファン装置５８の電源や制御（制御機器や制御プログラムなど）が必要となる。また、ファン装置５８にはモータも備えられる。

しかし、本実施形態のスターラ１２のように、モータ２６を、１段ファン２０及び撹拌子１５の駆動に兼用することで、電源やモータ、及び、これらの制御に係る構成を省略でき、全体の構成を簡素化することが可能になる。このような簡素化された構成については、例えば、撹拌力を送風に利用した構成にもできる。

また、本実施形態のスターラ１２によれば、１段ファン２０が容器台１９に内蔵されていることから、横方向に対しての小型化が可能である。そして、このことによっても、スターラ１２の小型化が可能である。

さらに、１段ファン２０が、駆動用磁石２８、２９とファン磁石３９、４０との間の磁力を利用して回転駆動されることに加え、ファン磁石３９、４０を用いて撹拌子１５を回転させている。このため、１段ファン２０を、回転力伝達機構として利用しながら送風を行うことが可能である。そして、このことにより、スターラ１２の縦方向についても、サイズを抑制して小型化することが可能である。

さらに、気体通過穴３１、３２は、異なる高さで形成されていることから、気体通過穴３１、３２を、上下２段に並んだ第１空間部４６及び第２空間部４７の位置（高さに）合わせて配置することが容易である。

なお、駆動部ケース３０に気密的な密閉構造を採用してもよい。密閉構造としては、駆動部ケース３０にシール材やパッキンを用いて隙間がないようにしたものを例示できる。このように密閉構造を採用することにより、インキュベータ内の高湿度な空気が、駆動部ケース３０の内部に進入して、モータ２６や、モータ２６等に係る電気機器や電子機器に触れるのを防止できる。これにより、駆動部ケース３０内における各機器の故障を防止できる。

また、本実施形態のスターラ１２においては、駆動用磁石２８、２９とファン磁石３９、４０との間の磁力を利用して回転力の伝達が行われているが、これに限定されず、例えば、１段ファン２０とモータ２６にプーリを装着し、両プーリをベルト（無端ベルト）で連結して回転力の伝達を行ってもよい。

次に、図１１～図１４に基づき、本発明の第２実施形態に係るスターラ８１について説明する。なお、第２実施形態のスターラ８１においては、内蔵したファン（２段ファン８２）以外の構成は、第１実施形態のスターラ１２と同様である。このため、第２実施形態については、主に２段ファン８２について説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。また、２段ファン８２についても、第１実施形態に係る１段ファン２０（図５）と同様の構成については同一符号を付し、その説明は適宜省略する。

図１１は、２段ファン８２を示している。この２段ファン８２は、第１円板３６、第２円板８３、及び、第３円板３８の３枚の円板を有している。第１円板３６及び第３円板３８は、第１実施形態に係る１段ファン２０と同様である。この２段ファン８２においては、第２円板８３にもフィン８４が設けられている。このため、第１円板３６と第２円板８３との間の第１空間部４６のみでなく、第２円板８３と第３円板３８との間に形成された第２空間部８５も、フィン８４により周方向に区画されている。

図１２は、２段ファン８２から第３円板３８を取り外し、第２円板８３のフィン８４を露出させた状態を示している。第２円板８３における下面８６には、矩形な断面を有する板状のフィン８４が、複数（ここでは８枚）形成されている。

フィン８４は、第１実施形態の１段ファン２０に係るフィン４５と同様に、第２円板８３の中央部を中心として放射状に配置されている。そして、隣り合ったフィン８４同士の間隔は、第２円板８３の内周側から外周側へ行くほど、徐々に広がっている。さらに、各フィン８４の向きは、第２円板８３の半径方向（遠心方向）に対して傾斜している。ただし、第１円板３６のフィン４５とは、傾斜の向きが逆になっている。

つまり、第１円板３６と第２円板８３とを同じ方向（ここでは斜め下方向）から見た場合、第１円板３６のフィン４５においては、図７を援用して示すように、最も手前のフィン（ここでは符号４５ａを付して示している）が内周側から外周側へ右向きに傾いて見えるよう、それぞれのフィン４５が形成されている。

これに対し、第２円板８３のフィン８４においては、図１２に示すように、最も手前のフィン（ここでは符号８４ａを付して示している）が内周側から外周側へ左向きに傾いて見えるよう、それぞれのフィン８４が形成されている。このような、第１円板３６のフィン４５と、第２円板８３のフィン８４との向きの関係については、例えば、互いに逆向きの渦状に形成されている、と捉えることも可能である。このように、２段ファン８２のように２段のフィン４５、８４を有するファンや、後述するように３段以上のフィンを有する場合には、複数段のうち少なくとも一部の段のフィンが、他の段のフィンと逆向きに形成されているものであるということができる。そして。ここでいう「逆向き」の態様としては、奇数段と偶数段が逆向きであるものなどが例示される。

上述のような２段ファン８２は、第１実施形態と同様に、伝達機構部ケース２２（図３）のファン支持軸２１に装着されている。そして、駆動用磁石保持体２３（図４）の駆動用磁石２８、２９が回転変位すると、駆動用磁石２８、２９とファン磁石３９、４０と間の吸引力を介して、２段ファン８２が水平回転する。

図１３（ａ）、（ｂ）は、２段ファン８２の回転に伴い発生する気流を矢印Ｃ、Ｄにより模式的に示している。図１３（ａ）、（ｂ）には、停止した２段ファン８２を横方向から（外周側から）見た状態が示されている。この２段ファン８２の回転に伴い、フィン８４が回転変位し、回転方向に応じた向きの気流が発生する。

図１３（ａ）は、２段ファン８２の回転方向を、上方から見て時計回り（ＣＷ）となるようにした場合の気流を模式的に示している。このように２段ファン８２を時計回りに回転させた場合には、矢印Ｃで示すように、第２空間部８５に外周側から吸い込まれた空気が内周側に向かい、ボス部４２の周りを通って、第１空間部４６に向かうよう上昇している。

さらに、第１空間部４６に流入した空気は、第１円板３６のフィン４５により、第１空間部４６の内周側から外周側へ案内される。そして、２段ファン８２の内部の空気は、第２空間部８５ではフィン８４の向きに応じて求心方向に流動し、第１空間部４６ではフィン４５の向きに応じて遠心方向に流動する。

一方、図１３（ｂ）は、２段ファン８２の回転方向を、上方から見て反時計回り（ＣＣＷ）となるようにした場合の気流を模式的に示している。このように２段ファン８２を反時計回りに回転させた場合には、時計回りの場合とは逆向きの矢印Ｄで示すように、第１空間部４６に外周側から吸い込まれた空気が内周側に向かう。そして、この空気は、ボス部４２の周りを通って、第２空間部８５に向かうよう下降する。

さらに、第２空間部８５に流入した空気は、第２円板８３のフィン８４により、第２空間部８５の内周側から外周側へ案内される。そして、２段ファン８２の内部の空気は、第１空間部４６ではフィン４５の向きに応じて求心方向に流動し、第２空間部８５ではフィン８４の向きに応じて遠心方向に流動する。

図１０（ａ）又は図１０（ｂ）に示すような空気の流れが連続して発生することにより、第１実施形態のスターラ１２と同様に、容器台１９（図１）の内部に流入し、容器台１９の内部から外に出る空気の流れが発生する。そして、容器１３が載せられるプレート３３の下面側に空気を導いて流動させることで、モータ２６から発生した熱を送風により外部に放出でき、プレート３３の温度上昇を防止することが可能となる。

さらに、２段ファン８２を時計回り又は反時計回りのいずれの方向に回転させた場合であっても、図１４に両方向の白抜き矢印Ｅ、Ｆで示すように、気体通過穴３１、３２を介して外気を流動させることができる。そして、第１実施形態において説明したように、気体通過穴３１、３２は、異なる高さ（Ｚ方向に関して異なる位置に）で形成されていることから、上下２段に並んだ第１空間部４６及び第２空間部８５の位置（高さに）合わせた配置を、容易に行うことができる。したがって、空気の流動抵抗が極力低減され、効率の良い送風が行われる。

以上説明したような第２実施形態のスターラ８１によれば、第１実施形態と同様な発明の効果を奏するほか、２段のフィン４５、８４を有する２段ファン８２が用いられていることから、送風量を増大でき、プレート３３の温度上昇防止を効率よく行うことが可能となる。

また、２段ファン８２において、第１空間部のフィン４５と第２空間部８５のフィン８４が逆向きの傾きや広がりをもって形成されていることから、撹拌子１５の回転方向を時計回り（ＣＷ）とする場合であっても、反時計回り（ＣＣＷ）とする場合であっても、２段のフィン４５、８４により、効率よく試料の温度上昇を防止できる。

次に、図１５～図１７に基づき、本発明の第３実施形態に係るスターラ９１（図１５）について説明する。なお、第３実施形態のスターラ９１においては、内蔵したファン（３段ファン９２、図１６）や、容器台９３（ファンケース）以外の構成は、第１実施形態のスターラ１２や、第２実施形態のスターラ８１と同様である。このため、第３実施形態については、主に３段ファン９２と、容器台９３について説明し、その他の構成については適宜説明を省略する。また、３段ファン９２についても、第１実施形態に係る１段ファン２０（図５）や、第２実施形態に係る２段ファン８２と同様の構成については同一符号を付し、その説明は適宜省略する。

図１６は、３段ファン９２を示している。この３段ファン９２は、第１円板３６、第２円板８３、第３円板９４、及び、第４円板９６の４枚の円板を有している。第１円板３６は、第１実施形態に係る１段ファン２０や、第２実施形態に係る２段ファン８２と同様である。また、第２円板８３は、第２実施形態に係る２段ファン８２と同様である。さらに、第４円板９６は、第１実施形態及び第２実施形態に係る第３円板３８と同様のものを採用することが可能である。

この３段ファン９２においては、第３円板９４にもフィン９７が設けられている。このため、第１円板３６と第２円板８３との間の第１空間部４６や、第２円板８３と第３円板９４との間の第２空間部８５のみでなく、第３円板９４と第４円板９６との間に形成された第３空間部９８も、フィン９７により周方向に区画されている。

ここで、３段ファン９２には、ファン磁石１０１、１０２が設けられているが、これらのファン磁石１０１、１０２の軸方向の長さは、第１実施形態や第２実施形態におけるファン磁石３９、４０よりも軸方向に長くなっている。そして、ファン磁石１０１、１０２は、第３空間部９８から第２空間部８５及び第１空間部４６を経て第１円板３６の上面から突出している。ここで、ファン磁石１０１、１０２は、長さ方向において複数に分割された構造のものであってもよい。

図１７は、３段ファン９２から第４円板９６を取り外し、第３円板９４のフィン９７を露出させた状態を示している。第３円板９４における下面９５には、矩形な断面を有する板状のフィン９７が、複数（ここでは８枚）形成されている。

フィン９７は、第１円板３６のフィン４５や、第２円板８３のフィン８４と同様に、第３円板９４の中央部を中心として放射状に配置されている。そして、隣り合ったフィン９７同士の間隔は、第３円板９４の内周側から外周側へ行くほど、徐々に広がっている。さらに、各フィン９７の向きは、第３円板９４の半径方向（遠心方向）に対して斜めに傾斜している。そして、第３円板９４における各フィン９７の傾斜の向きは、第１円板３６のフィン４５と同じであり、第２円板８３のフィン８４とは逆である。

このような３段ファン９２は、第１実施形態や第２実施形態と同様に、伝達機構部ケース２２（図３）のファン支持軸２１に装着されている。そして、駆動用磁石保持体２３（図４）の駆動用磁石２８、２９が回転変位すると、駆動用磁石２８、２９とファン磁石１０１、１０２と間の吸引力を介して、３段ファン９２が水平回転する。

ここで、伝達機構部ケース２２（図３）のファン支持軸２１については、３段ファン９２の厚み（軸方向の大きさ）が、１段ファン２０や２段ファン８２の厚みよりも大きくなることから、３段ファン９２の厚みに合わせ、必要に応じて長さ（伝達機構部ケース２２からの突出量）が変更される。ただし、３段ファン９２の厚みを、１段ファン２０や２段ファン８２の厚みと同程度となるように変更した場合には、ファン支持軸２１の長さを変更する必要がない。

また、図１５に示す容器台９３の側面には、気体通過穴１０５～１０７が設けられている。これらの気体通過穴１０５～１０７は、横長な矩形に開口し、容器台９３の側壁を貫通している。また、気体通過穴１０５～１０７は、互いに異なる高さ（Ｚ方向に関して異なる位置に）で形成されている。

図１５では、最上段の気体通過穴１０５及び最下段の気体通過穴１０７の組が、図中における左側の側面に描かれており、中段の気体通過穴１０６が、図中における右側の側面に描かれている。そして、最上段の気体通過穴１０５及び最下段の気体通過穴１０７の組と、中段の気体通過穴１０６とは、容器台９３において９０度をなす側面に形成されている。ここで、最下段に位置する気体通過穴１０７については、容器台９３に設けられた矩形の切り欠きを、伝達機構部ケース２２と組み合わせることで、矩形に開口する気体通過穴１０７が形成されている。

また、図１５では背後に隠れているが、最上段の気体通過穴１０５及び最下段の気体通過穴１０７の組から１８０度離間して向かい合う位置（Ｚ方向に関して同じ高さ）にも、ほぼ同一な形状やサイズを有する気体通過穴（不図示）が形成されている。さらに、中段の気体通過穴１０６から１８０度離間して向かい合う位置にも、ほぼ同一な形状やサイズを有する気体通過穴（不図示）が形成されている。

そして、これらの気体通過穴１０５～１０７は、３段ファン９２の水平回転により発生した空気の通過経路となる。前述のように３段ファン９２においては、第１円板３６のフィン４５と、第３円板のフィン９７とが同じ向きに傾斜しており、第２円板８３のフィン８４が、第１円板３６のフィン４５や第３円板のフィン９７とは逆向きに傾斜している。

このため、空気の流動方向については、３段ファン９２の回転方向により、第１空間部４６と第３空間部９８に空気が吸い込まれる場合には、第２空間部８５から空気が吐き出される。一方、第２空間部８５に空気が吸い込まれる場合には、第１空間部４６と第３空間部９８から空気が吐き出される。

そして、気体通過穴１０５～１０７のうち、最上段の気体通過穴１０５と最下段の気体通過穴１０７は、第１空間部４６と第３空間部９８に対応した気体通過穴となり、中段の気体通過穴１０６は、第２空間部８５に対応した気体通過穴となる。

また、容器台９３の高さを増やさずに気体通過穴１０５～１０７を形成するために、気体通過穴１０５～１０７を介した吸気量と排気量のバランスを考慮して、気体通過穴１０５～１０７の開口面積の関係を定めることが望ましい。

以上説明したような第３実施形態のスターラ９１によれば、第１実施形態や第２実施形態と同様な発明の効果を奏するほか、３段ファン９２が用いられていることから、吸気或いは排気に係る送風量を一層増やすことができ、プレート３３の温度上昇防止をより効率よく行うことが可能となる。

なお、本発明は、各実施形態に係るスターラ１２、８１、９１に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば、３段以上の空間部を有し一部の空間部にはフィンを備えないタイプの多段ファン（複数段のファン）なども採用が可能である。

（発明の実施態様）
本発明の第１の実施の態様は、駆動用磁石を回転させるための回転力を発生する駆動源（モータなど）と、
前記駆動源が収容された駆動部と、
試料の容器を載置するための載置面を有するプレート部（プレートなど）と、
空気を流動させるためのフィンを有し、前記プレート部と前記駆動部との間に配置され、前記載置面の背面側に空気を流動させるファン（１段ファン、２段ファン、３段ファンなど）と、を備えたスターラ装置である。
これにより、プレート部の温度上昇を防止でき、駆動源から発生する熱が試料に伝わるのを防止できるという効果を奏する。

本発明の第２の実施の態様は、第１の実施の態様において、前記ファンがファン磁石を備え、前記駆動用磁石と前記ファン磁石の間の磁力を介して前記ファンを回転させることである。
これにより、駆動源をファンの駆動源として兼用でき、ファン専用の駆動源が不要であるという効果を奏する。

本発明の第３の実施の態様は、第１の実施の態様又は第２の実施の態様において、前記プレート部が、前記ファンが収容されるファンケース（容器台など）に形成され、
前記ファンが水平方向に回転して遠心方向に空気を流動させることが可能であり、
前記ファンケースに、前記ファンの回転に伴い流動する空気を通過させる気体通過穴が形成されていることである。
これにより、気体通過穴を介し空気を流動させて、効率よくプレート部の温度上昇を防止できるという効果を奏する。

本発明の第４の実施の態様は、第３の実施の態様において、前記気体通過穴が複数設けられ、複数の前記気体通過穴が互いに異なる高さで配置されていることである。
これにより、ファンにおけるフィンの位置に合わせて気体通過穴を配置することが容易になるという効果を奏する。

本発明の第５の実施の態様は、第１の実施の態様から第４の実施の態様のいずれか一つの態様において、前記フィンが一段に形成され、
前記ファンが、前記一段の前記フィンにより空気を流動させることである。
これにより、プレート部の温度上昇防止を、簡素な構成で効率よく行うことが可能となるという効果を奏する。

本発明の第６の実施の態様は、第１の実施の態様から第４の実施の態様のいずれか一つの態様において、前記フィンが複数段に形成され、
前記ファンが、前記複数段の前記フィンにより空気を流動させることである。
これにより、送風量を増大でき、プレート部の温度上昇防止を効率よく行うことが可能となるという効果を奏する。

本発明の第７の実施の態様は、第６の実施の態様において、前記複数段のうち少なくとも一部の段の前記フィンが、他の段のフィンと逆向きに形成されていることである。
これにより、フィンの向きに応じて逆の方向へ空気を流動させることができる。

１１…撹拌装置、１２、８１、９１…スターラ、１３…容器、１４…試料、１６…駆動部、１９、９３…容器台（ファンケース）、２０…１段ファン（ファン）、２８、２９…駆動用磁石、２６…モータ（駆動源）、３１、３２、１０５～１０７…気体通過穴、３３…プレート（プレート部）、３３ａ…載置面、３９、４０、１０１、１０２…ファン磁石、４５、８４、９７…フィン、８２…２段ファン（ファン）、９２…３段ファン（ファン）

Claims (10)

1. 容器の中の試料中に配置された撹拌子を駆動する駆動用磁石と、
   前記駆動用磁石を回転させるための回転力を発生する駆動源と、
   前記駆動源が収容された駆動部と、
   前記容器を載置するための載置面を有するプレート部と、
   空気を流動させるためのフィンを有し、前記プレート部と前記駆動部との間に配置され、前記載置面の背面側に空気を流動させるファンと、を備え、
   前記ファンは、前記フィンによって前記ファンの外部から吸入された空気を、前記ファンの外部に放出するために案内する案内部を有するスターラ装置。
2. 前記ファンは、
   前記ファンの外部から吸入された空気を流動させる吸入側空間と、
   前記ファンの外部に放出するために、吸入された空気を流動させる放出側空間と、
   を有する請求項１に記載のスターラ装置。
3. 前記ファンがファン磁石を備え、前記駆動用磁石と前記ファン磁石の間の磁力を介して前記ファンを回転させる請求項１又は２に記載のスターラ装置。
4. 前記案内部は、前記ファンとともに回転する請求項３に記載のスターラ装置。
5. 前記フィンは、前記載置面と前記案内部との間に位置する、請求項１ないし４のいずれかに記載のスターラ装置。
6. 前記プレート部が、前記ファンが収容されるファンケースに形成され、
   前記ファンが水平方向に回転して遠心方向に空気を流動させることが可能であり、
   前記ファンケースに、前記ファンの回転に伴い流動する空気を通過させる気体通過穴が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載のスターラ装置。
7. 前記気体通過穴が複数設けられ、複数の前記気体通過穴が互いに異なる高さで配置されている請求項６に記載のスターラ装置。
8. 前記フィンが一段に形成され、
   前記ファンが、前記一段の前記フィンにより空気を流動させる請求項１ないし７のいずれかに記載のスターラ装置。
9. 前記フィンが複数段に形成され、
   前記ファンが、前記複数段の前記フィンにより空気を流動させる請求項１ないし７のいずれかに記載のスターラ装置。
10. 前記複数段のうち少なくとも一部の段の前記フィンが、他の段の前記フィンと逆向きに形成されている請求項９に記載のスターラ装置。