分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法
【課題】多量の液体に少量の液体又は固体を供給しても均一に攪拌することが可能な分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法を提供すること。
【解決手段】複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置１、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法。分析装置１は、容器に保持された液体を攪拌する音波を発生させる表面弾性波素子と、第一の液体を保持して搬送される容器に、第一の液体よりも少量の第二の液体又は固体を供給する供給装置５と、供給装置５による第二の液体又は固体の供給時に、第一の液体が攪拌されているように表面弾性波素子による音波の発生を制御する駆動制御部とを備えている。
【解決手段】複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置１、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法。分析装置１は、容器に保持された液体を攪拌する音波を発生させる表面弾性波素子と、第一の液体を保持して搬送される容器に、第一の液体よりも少量の第二の液体又は固体を供給する供給装置５と、供給装置５による第二の液体又は固体の供給時に、第一の液体が攪拌されているように表面弾性波素子による音波の発生を制御する駆動制御部とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置は、反応容器の小型化と検体間の汚染を回避するため、外部から反応容器に超音波を照射し、反応容器が保持している液体中に音響流を発生させることで液体を非接触で攪拌混合するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０１／７７６９１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された化学分析装置は、反応容器内の少量の検体に量の多い試薬を分注するのと同時に攪拌を行っている。このため、特許文献１の化学分析装置は、超音波の照射による音響流の攪拌効果の他、多量の試薬を少量の検体に分注すること自体による攪拌効果により、検体と試薬が均一に攪拌される。この場合、反応容器の容量が微量になると、液体の表面張力の影響が大きくなる。このため、特許文献１の化学分析装置の場合とは逆に、微小な反応容器に保持された多量の試薬に少量の検体を分注すると、検体が試薬の表面張力によって液面に吸着されて、液面近傍のみで拡散し、多量の試薬内部まで拡散し難くなる。この結果、引き続く攪拌工程で攪拌時間を長くし、或いは攪拌パワーを大きくする等、攪拌エネルギーを増加させることによって攪拌効率を高めないと、複数の異なる液体を均一に混合することができず、分析値の信頼性が損なわれるという問題があった。しかも、容量が微量な反応容器では、多量の液体に少量の粉状又は粒上の固体を供給して攪拌する場合にも、多量の試薬に少量の検体を分注する場合と同様の問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多量の液体に少量の液体又は固体を供給しても均一に攪拌することが可能な分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分析装置は、複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置であって、容器に保持された液体を攪拌する音波を発生させる音波発生手段と、第一の液体を保持して搬送される容器に、当該第一の液体よりも少量の第二の液体又は固体を供給する供給手段と、前記供給手段による前記第二の液体又は固体の供給時に、前記第一の液体が攪拌されているように前記音波発生手段による音波の発生を制御する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器に対する相対位置が一定に保持されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器の底壁に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器の側壁に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る分析装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記容器に前記第一の液体が分注された後、前記供給手段が前記容器に前記第二の液体又は固体を供給する前に前記音波を発生するように前記音波発生手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る分析装置は、上記の発明において、前記供給手段は、前記第一の液体を保持した容器と前記第二の液体又は固体の供給源との間を移動し、前記駆動制御手段は、前記供給手段が前記第二の液体又は固体を供給する位置に移動した場合には、前記音波が発生しているように前記音波発生手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る分析装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記第一の液体を保持した容器が前記第二の液体又は固体の供給位置に搬送される前に、前記音波を発生するように前記音波発生手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、表面弾性波を発生する表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１４】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項９に係る供給装置は、液体又は固体を容器に供給する供給装置であって、第一の液体を保持した容器に第二の液体又は固体を供給する供給手段と、前記供給手段による前記容器への前記第二の液体又は固体の供給タイミングを制御する供給制御手段と、を備え、前記供給制御手段は、前記容器へ前記第一の液体が分注された後、前記第一の液体よりも少量の前記第二の液体又は固体を供給するように前記供給手段を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１０に係る攪拌装置は、容器に保持された液体に音波を照射して攪拌する攪拌装置において、前記音波を発生する音波発生手段と、前記音波発生手段による前記音波の発生タイミングを制御する駆動制御手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記容器への第二の液体又は固体の供給時に、前記第一の液体が攪拌されているように前記音波発生手段による音波の発生を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１１に係る攪拌方法は、第一の液体と前記第一の液体よりも少量の前記第二の液体又は固体とを攪拌する攪拌方法であって、前記第一の液体を攪拌しながら前記第二の液体又は固体を供給することを特徴とする。
【００１７】
ここで、本明細書において、第一の液体が攪拌されているとは、音波発生手段が発生した音波によって生じた音響流によって第一の液体が攪拌されている状態をいう。但し、第一の液体が攪拌されている状態とは、必ずしも音波発生手段が作動状態である必要はなく、例えば、作動状態の音波発生手段が作動を停止しても、作動停止前に音波発生手段が発生した音波によって生じた音響流が第一の液体中に残存し、第一の液体が攪拌されている状態も含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の分析装置、攪拌装置及び攪拌方法は、第二の液体又は固体の供給時に、第一の液体が攪拌されているように駆動制御手段が音波発生手段による音波の発生を制御する。また、本発明の供給装置は、容器へ第一の液体が分注された後、前記第一の液体よりも少量の第二の液体又は固体を供給するように供給制御手段が供給手段を制御する。従って、本発明によれば、多量の第一の液体に少量の第二の液体又は固体を供給しても、第一の液体が攪拌されている状態で第二の液体又は固体を供給するので、第一の液体と第二の液体又は固体を均一に攪拌することが可能な分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下、本発明の分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法にかかる実施の形態１について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置を供給装置と共に示す概略構成図である。図２は、図１に示す自動分析装置の反応ホイールを拡大して供給装置及び攪拌装置の概略構成と共に示す図である。図３は、反応ホイールのＡ部を拡大して引き出し電極を示す断面図である。図４は、実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器の斜視図である。図５は、図４の反応容器の底面図である。
【００２０】
自動分析装置１は、図１及び図２に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、反応ホイール６及び試薬テーブル１３が互いに離隔してそれぞれ周方向に沿って回転、かつ、位置決め自在に設けられ、攪拌装置２０を備えている。また、自動分析装置１は、検体テーブル３と反応ホイール６との間に供給装置５が設けられ、反応ホイール６と試薬テーブル１３との間には分注装置１２が設けられている。
【００２１】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室３ａが複数設けられている。各収納室３ａは、検体を収容した検体容器４が着脱自在に収納される。
【００２２】
供給装置５は、反応容器９に試薬よりも少量の尿，血液等の検体を供給する手段であり、図１及び図２に示すように、供給ノズル５ａによって検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次反応ホイール６のホルダ６ａに収納された反応容器９に分注する。供給装置５は、図２に示すように、供給ノズル５ａによる反応容器９へ検体を供給する供給タイミングを制御する供給制御部５ｂを備えている。ここで、供給装置５は、試薬よりも少量の粉状又は粒状の固体、例えば、サンプル（検体）または試薬が修飾された磁気ビーズ，ラテックスビーズ，または，これらビーズのような粉状または粒状の固体を分散した液体等を反応容器９に供給して攪拌する場合にも使用される。
【００２３】
反応ホイール６は、図１に示すように、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室であるホルダ６ａが複数設けられている。各ホルダ６ａには、攪拌容器として検体を試薬と反応させる反応容器９が着脱自在に収納され、半径方向両側に光が透過する開口が形成されている。また、各ホルダ６ａは、図２及び図３に示すように、反応ホイール６の底壁６ｂを上下に貫通した引き出し電極６ｃが半径方向に設けられている。反応ホイール６は、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４分回転し、四周期で反時計方向に反応容器９の１個分回転する。反応ホイール６には、測定光学系１０及び排出装置１１が設けられている。
【００２４】
反応容器９は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、光源１０ａから出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂が使用される。反応容器９は、図４及び図５に示すように、側壁９ａと底壁９ｂとによって上部に開口９ｃを有する四角筒状に成形され、検体や試薬等の液体を保持する内面には液体に対する親和性処理が施されている。反応容器９は、平行に対向する一組の側壁９ａの一部が分析光を透過させる窓として利用される。反応容器９は、図５に示すように、底壁９ｂの下面に音響整合層を介して表面弾性波素子２１が取り付けられている。
【００２５】
測定光学系１０は、試薬と検体とが反応した反応容器９内の液体を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を光源１０ａから出射する。光源１０ａから出射された分析用の光ビームは、反応容器９内の液体を透過し、光源１０ａと対向する位置に設けた受光素子１０ｂによって受光される。一方、排出装置１１は、排出ノズルを備えており、反応容器９から反応終了後の液体を前記排出ノズルによって吸引し、排出容器（図示せず）に排出する。ここで、排出装置１１を通過した反応容器９は、図示しない洗浄装置に移送されて洗浄された後、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２６】
分注装置１２は、供給装置５が供給する検体よりも多量の試薬を分注する手段であり、図１に示すように、試薬テーブル１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応ホイール６のホルダ６ａに収納した反応容器９に分注する。ここで、試薬の量（体積）をＲ、検体の量（体積）をＳとすると、試薬Ｒに対する検体Ｓの比Ｓ／Ｒは、１／１０００≦Ｓ／Ｒ≦１／４の範囲となる。ここで、供給装置５が、粉状又は粒状の固体を反応容器９に供給して試薬と攪拌する場合、固体の体積をいう。
【００２７】
試薬テーブル１３は、図１に示すように、検体テーブル３及び反応ホイール６とは異なる駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１３ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１３ａは、試薬容器１４が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１４は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を表示するバーコードラベル（図示せず）が貼付されている。
【００２８】
ここで、試薬テーブル１３の外周には、読取装置１５が設置されている。読取装置１５は、試薬容器１４に貼付した前記バーコードラベルに記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部１６へ出力する。
【００２９】
制御部１６は、自動分析装置１の各部の作動を制御する装置制御部１６ａと、供給制御部５ｂと駆動制御回路２４の制御作動を連携させる連携部１６ｂとを有しており、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１６は、供給装置５、受光素子１０ｂ、排出装置１１、読取装置１５、分析部１７、入力部１８、表示部１９及び攪拌装置２０等と接続され、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記バーコードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を規制するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警告を発する。
【００３０】
分析部１７は、制御部１６を介して受光素子１０ｂに接続され、受光素子１０ｂが受光した光量に基づく反応容器９内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部１６に出力する。入力部１８は、制御部１６へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部１９は、分析内容や警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
【００３１】
攪拌装置２０は、反応容器９に保持される液体を音波によって攪拌する装置であり、反応容器９に取り付けられる表面弾性波素子２１の他、図２に示すように、端子基板２２、信号発生器２３及び駆動制御回路２４を備えている。
【００３２】
表面弾性波素子２１は、図５に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等の圧電素材からなる圧電基板２１ａ上に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子（発音部）２１ｂが形成されている。
【００３３】
端子基板２２は、図２に示すように、反応ホイール６の下部に配置されるリング状の絶縁板であり、回転しない。端子基板２２は、複数のホルダ６ａにおける供給装置５の供給ノズル５ａが反応容器９に検体Ｓを供給する反応ホイール６の回転方向におけるホルダ６ａの位置をＰNとすると、位置ＰNの１つ手前から２つ先までの位置ＰN-1〜ＰN+2の範囲と対応する攪拌領域に引き出し電極６ｃと接触して振動子２１ｂに電力を供給する接触電極２２ａ，２２ｂが設けられている。ここで、攪拌領域は、位置ＰN-1〜ＰN+2の４箇所の範囲に限られるものではなく、少なくとも供給ノズル５ａが検体Ｓを供給する位置ＰNを含んでいれば必要に応じて４箇所以上の広い範囲に設定し、或いは４箇所未満の狭い範囲に設定してもよい。
【００３４】
信号発生器２３は、図２に示すように、接触電極２２ａ，２２ｂとの間が配線２３ａによって接続され、駆動制御回路２４からの制御信号に基づいて数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波信号を表面弾性波素子２１に出力し、振動子２１ｂに音波を発振させる。駆動制御回路２４は、メモリとタイマを内蔵した電子制御手段（ＥＣＵ）が使用され、表面弾性波素子２１の駆動信号を制御する。
【００３５】
駆動制御回路２４は、連携部１６ｂを介して供給制御部５ｂと接続され、信号発生器２３の作動を制御すると共に、供給制御部５ｂとの制御作動が連携されている。駆動制御回路２４は、例えば、表面弾性波素子２１が発する音波の特性（周波数，強度，位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を分析項目または液の性状に応じて制御する。また、駆動制御回路２４は、内蔵したタイマに従って信号発生器２３が発振する発振信号の周波数を切り替えることができる。
【００３６】
以上のように構成される自動分析装置１は、以下に説明する攪拌方法により、反応ホイール６の回転によって周方向に沿って移動してくる各ホルダ６ａに収容された反応容器９に、制御部１６による制御の下、試薬分注機構１２のノズルが試薬テーブル１３の所定の試薬容器１４から試薬Ｌrを順次分注する（図６参照）。そして、試薬を分注された反応容器９が、反応ホイール６の回転によって攪拌領域まで移動されて位置ＰN-1に到達すると、図７に示すように、反応ホイール６の底壁６ｂに設けた引き出し電極６ｃが接触電極２２ａ，２２ｂと接触し、表面弾性波素子２１に電力が供給される。これにより、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂが音波の発生を開始し、発生した音波が圧電基板２１ａを伝搬して底壁９ｂから試薬Ｌr中に漏れ出し、試薬Ｌr中に出射される。この結果、反応容器９は、試薬Ｌr中に漏れ出した音波Ｗaによって分注された試薬Ｌr中に音響流が発生し、この音響流によって試薬Ｌrが攪拌され始める。
【００３７】
次に、反応ホイール６の回転によって反応容器９が、反応容器９に検体Ｓを供給する位置ＰNに移動すると、供給装置５の供給ノズル５ａが、図８に示すように、検体Ｓを反応容器９の試薬Ｌr上に分注する。このとき、反応容器９に保持された試薬Ｌrは、それ以前の位置ＰN-1から攪拌が開始され、流動している状態であるため、分注された検体Ｓは、音響流によって素早く試薬Ｌrの内部へ引き込まれる。即ち、試薬Ｌrは、表面張力の影響が抑えられていることから、分注された検体Ｓが試薬Ｌrの表面張力によって試薬Ｌrの液面に吸着されることはない。このように、本発明の攪拌方法は、第一の液体である試薬Ｌrを攪拌しながら第二の液体である検体Ｓを供給することに特徴を有している。
【００３８】
次いで、反応ホイール６の回転によって反応容器９が位置ＰN+1に移動すると、図９に示すように、試薬Ｌr中に漏れ出した音波Ｗaによって生じた音響流によって攪拌されて検体Ｓが試薬Ｌr中に拡散してゆく。そして、反応容器９が位置ＰN+2に移動すると、図１０に示すように、検体Ｓは、音響流によって攪拌されて検体Ｓが更に試薬Ｌr中に広範囲に拡散し、検体Ｓと試薬Ｌrとが効率良く攪拌されて反応が促進される。このため、自動分析装置１は、試薬Ｌrに検体Ｓを分注してから攪拌を開始する場合に比べると、試薬Ｌrと検体Ｓとを短時間で均一に攪拌することができる。
【００３９】
このようにして反応ホイール６の回転によって反応容器９が移動して攪拌領域から外れると、図１１に示すように、反応ホイール６の底壁６ｂに設けた引き出し電極６ｃと接触電極２２ａ，２２ｂとの接触が解除され、表面弾性波素子２１への電力供給が停止する。これにより、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂが音波の発生を停止し、反応容器９における試薬Ｌrと検体Ｓとの攪拌が終了する。
【００４０】
このように十分に攪拌された後、試薬Ｌrと検体Ｓとが反応した反応液は、測定光学系１０の光源１０ａから出射される光束によって測光される。測光後、反応容器９は、反応ホイール６の回転によって排出装置１１によって内部の反応廃液が排出され、図示しない洗浄装置によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００４１】
このように、実施の形態１の自動分析装置１は、検体Ｓの供給時に、試薬Ｌrが攪拌されているように駆動制御回路２４が表面弾性波素子２１による音波の発生を制御する。このため、実施の形態１の自動分析装置１、供給装置５、攪拌装置２０及び攪拌方法は、多量の試薬Ｌrに少量の検体Ｓを供給しても均一に攪拌することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法にかかる実施の形態２について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の自動分析装置は、音波発生手段である表面弾性波素子２１を反応容器９に取り付け、反応ホイール６に設けた引き出し電極６ｃ及び端子基板２２を介して信号発生器２３と接続している。これに対し、実施の形態２の自動分析装置は、音波発生手段が端子基板２２に対応する音波発生基板に設けられている。図１１は、実施の形態２の自動分析装置の反応ホイールを拡大して供給装置及び攪拌装置の概略構成と共に示す図である。図１２は、音波発生基板の音波発生手段を設けた部分を拡大して示す平面図である。ここで、実施の形態２の自動分析装置、供給装置及び攪拌装置は、音波発生基板を除き、図１に示す自動分析装置、供給装置及び攪拌装置と構成が同一であるので、構成が同一の構成要素には同一の符号を付して説明している。
【００４３】
反応ホイール６は、各ホルダ６ａの底部がなく開放されている。また、音波発生手段は、反応容器９に代えて、音波発生基板２６に設けられている。音波発生基板２６は、端子基板２２と同様に回転することはなく、図１１及び図１２に示すように、リング状に成形された圧電基板２６ａの周方向に沿った上面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子（発音部）２６ｂが複数のホルダ６ａの配置間隔に対応させて４箇所に形成され、上面には音響整合層２７が設けられている。音響整合層２７には、水等の液体或いはジェル等が使用される。
【００４４】
従って、反応ホイール６は、音響整合層２７を介して音波発生基板２６に設置される。このため、自動分析装置１は、端子基板２２に代えて音波発生基板２６を使用しても、各ホルダ６ａに反応容器９を収納すると、反応ホイール６の回転によって各反応容器９が攪拌領域の位置ＰN-1〜ＰN+2を順次移動すると、振動子２６ｂが発生する音波が底壁９ｂから試薬Ｌr中に出射される。
【００４５】
従って、実施の形態２の自動分析装置１は、試薬Ｌrが攪拌されている際に供給装置５が検体Ｓを供給するように駆動制御回路２４が振動子２６ｂを制御する。このため、実施の形態２の自動分析装置１、供給装置５、攪拌装置２０及び攪拌方法は、多量の試薬Ｌrに少量の検体Ｓを供給しても均一に攪拌することができる。
【００４６】
ここで、実施の形態１，２の自動分析装置１において、攪拌領域は、供給装置５の供給ノズル５ａが検体Ｓを供給する位置ＰNに対して位置ＰN-1〜ＰN+2の範囲に連続して設けたが、図１３に示す反応ホイール６のように、位置ＰNに対して位置ＰN-1，ＰN+1，ＰN+2を離隔配置してもよい。
【００４７】
また、実施の形態１の自動分析装置１や攪拌装置２０は、端子基板２２を使用し、反応ホイール６の回転に伴い攪拌領域において引き出し電極６ｃと接触電極２２ａ，２２ｂとが接触することにより振動子２１ｂに電力を供給し、反応容器９が保持した液体を攪拌している。一方、実施の形態２の自動分析装置１や攪拌装置２０は、音波発生基板２６を用い、反応ホイール６の回転に伴い攪拌領域において反応容器９が振動子２６ｂと一致した場合に、反応容器９が保持した液体を攪拌している。
【００４８】
このため、実施の形態１，２の自動分析装置１や攪拌装置２０では、反応容器９が保持した液体は、反応ホイール６の回転に伴い反応容器９が攪拌領域の位置ＰN-1〜ＰN+2に停止した場合にのみ間欠的に攪拌されるだけである。
【００４９】
そこで、例えば、実施の形態１の自動分析装置１は、攪拌装置２０に代えて、図１４に示す攪拌装置３０を使用する。攪拌装置３０は、信号伝送部３１と、駆動制御部３２と、複数の攪拌駆動部３３とを備えている。
【００５０】
信号伝送部３１は、自動分析装置１の電源部１ａから出力される直流の電源信号及び装置制御部１６ａから出力される交流の制御信号を伝送するスリップリングからなる。駆動制御部３２は、駆動制御回路２４に対応し、攪拌駆動部３３を制御して信号伝送部３１から出力される制御信号に基づいて表面弾性波素子２１の攪拌動作を制御する。攪拌駆動部３３は、信号発生器２３に対応し、駆動制御部３２から出力される制御信号に応じて反応容器９内の液体を攪拌するための駆動信号を出力する。
【００５１】
各攪拌駆動部３３には、表面弾性波素子２１との電気的な接続状態（オン，オフ）を切り替えるスイッチ３４と表面弾性波素子２１との複数の組が並列に接続されている。スイッチ３４は、高周波リレーや高周波半導体スイッチが使用され、駆動制御部３２によって作動が制御される。但し、スイッチ３４は、各攪拌駆動部３３と表面弾性波素子２１との間のインピーダンス整合状態を保持するため、並列に接続されている複数のスイッチ３４のうち常に一つのスイッチ３４はオンにされる。なお、各攪拌駆動部３３に接続されるスイッチ３４及び表面弾性波素子２１の組み数は総て同じであっても、或いは異なっていてもよい。
【００５２】
以上のように構成される攪拌装置３０を使用することにより、実施の形態１の自動分析装置１は、反応ホイール６の回転位置とは無関係に、攪拌装置３０に電源信号及び制御信号を常時伝送することにより、反応ホイール６の停止中だけではなく、回転中であっても反応容器９に保持された液体を連続して攪拌することができる。なお、駆動制御部３２と攪拌駆動部３３は、必ずしも反応ホイール６上に設けられている必要はなく、反応ホイール６の外部に配置され、即ち、信号伝達部３１を介してスイッチ３４と接続されていてもよい。駆動制御部３２と攪拌駆動部３３を反応ホイール６の外部に設けると、反応ホイール６の重量負荷を低減することができる。
【００５３】
更に、音波発生手段である表面弾性波素子２１は、図１５に示すように、反応容器９の側壁９ａに設けてもよい。この場合、反応ホイール６は、引き出し電極６ｃを側壁６ｄに半径方向に貫通させて設ける。また、端子基板２２は、反応ホイール６の外周に配置し、位置ＰN-1〜ＰN+2の範囲と対応する攪拌領域に引き出し電極６ｃと接触して振動子２１ｂに電力を供給する接触電極２２ａ，２２ｂが設けられている。ここで、攪拌領域は、位置ＰN-1〜ＰN+2の４箇所の範囲に限られるものではなく、少なくとも供給ノズル５ａが検体Ｓを供給する位置ＰNを含んでいれば必要に応じて４箇所以上の広い範囲に設定し、或いは４箇所未満の狭い範囲に設定してもよい。このように、表面弾性波素子２１を反応容器９の側壁９ａに設け、端子基板２２を反応ホイール６の外周に配置すると、自動分析装置１は、設計上の自由度が増す。
【００５４】
尚、本発明の分析装置は、供給手段が供給した第二の液体又は固体が第一の液体と接触する際、駆動制御手段が、音波によって第一の液体中に音響流が生じているように音波発生手段を制御する。即ち、本発明の分析装置は、第一の液体中に音響流が生じている場合に、第二の液体又は固体を容器に供給すればよい。このため、分析装置や攪拌装置は、容器に保持された第一の液体中に音響流が生じていればよく、音波発生手段が起動していても或いは停止していてもよい。このため、分析装置や攪拌装置は、第二の液体又は固体を容器に供給するタイミングとして、音波発生手段が停止していても、それ以前に音波発生手段が発生した音波によって生じた音響流が第一の液体中に残存している場合に、第二の液体又は固体を供給するタイミング等もある。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１の自動分析装置を供給装置と共に示す概略構成図である。
【図２】図１に示す自動分析装置の反応ホイールを拡大して供給装置及び攪拌装置の概略構成と共に示す図である。
【図３】反応ホイールのＡ部を拡大して引き出し電極を示す断面図である。
【図４】実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器の斜視図である。
【図５】図４の反応容器の底面図である。
【図６】反応ホイールのホルダに収容された反応容器に試薬が分注される状態を示す断面図である。
【図７】攪拌領域の位置ＰN-1において、表面弾性波素子が発生した音波が反応容器の試薬中に出射され、試薬の攪拌が開始された状態を示す断面図である。
【図８】攪拌領域の位置ＰNにおいて、攪拌されている試薬上に検体が分注される状態を示す断面図である。
【図９】攪拌領域の位置ＰN+1において、音響流によって攪拌されて検体が試薬中に拡散してゆく状態を示す断面図である。
【図１０】攪拌領域の位置ＰN+2において、音響流によって攪拌されて検体が更に試薬中に広範囲に拡散してゆく状態を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２の自動分析装置の反応ホイールを拡大して供給装置及び攪拌装置の概略構成と共に示す図である。
【図１２】音波発生基板の音波発生手段を設けた部分を拡大して示す平面図である。
【図１３】攪拌領域の配置の変形例を示す反応ホイールの平面図である。
【図１４】攪拌装置の変形例を示す物理的構成図である。
【図１５】音波発生手段を反応容器の側壁に設ける自動分析装置の変形例の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 自動分析装置
１ａ 電源部
２ 作業テーブル
３ 検体テーブル
４ 検体容器
５ 供給装置
５ａ 供給ノズル
５ｂ 供給制御部
６ 反応ホイール
６ａ ホルダ
６ｃ 引き出し電極
９ 反応容器
１０ 測定光学系
１０ａ 光源
１０ｂ 受光素子
１１ 排出装置
１２ 分注装置
１３ 試薬テーブル
１４ 試薬容器
１５ 読取装置
１６ 制御部
１６ａ 装置制御部
１６ｂ 連携部
１７ 分析部
１８ 入力部
１９ 表示部
２０ 攪拌装置
２１ 表面弾性波素子
２２ 端子基板
２３ 信号発生器
２４ 駆動制御回路
２６ 音波発生基板
２６ａ 圧電基板
２６ｂ 振動子
２７ 音響整合層
３０ 攪拌装置
３１ 信号伝送部
３２ 駆動制御部
３３ 攪拌駆動部
３４ スイッチ
ＰN-1〜ＰN+2 位置
Ｗa 音波
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置は、反応容器の小型化と検体間の汚染を回避するため、外部から反応容器に超音波を照射し、反応容器が保持している液体中に音響流を発生させることで液体を非接触で攪拌混合するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０１／７７６９１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された化学分析装置は、反応容器内の少量の検体に量の多い試薬を分注するのと同時に攪拌を行っている。このため、特許文献１の化学分析装置は、超音波の照射による音響流の攪拌効果の他、多量の試薬を少量の検体に分注すること自体による攪拌効果により、検体と試薬が均一に攪拌される。この場合、反応容器の容量が微量になると、液体の表面張力の影響が大きくなる。このため、特許文献１の化学分析装置の場合とは逆に、微小な反応容器に保持された多量の試薬に少量の検体を分注すると、検体が試薬の表面張力によって液面に吸着されて、液面近傍のみで拡散し、多量の試薬内部まで拡散し難くなる。この結果、引き続く攪拌工程で攪拌時間を長くし、或いは攪拌パワーを大きくする等、攪拌エネルギーを増加させることによって攪拌効率を高めないと、複数の異なる液体を均一に混合することができず、分析値の信頼性が損なわれるという問題があった。しかも、容量が微量な反応容器では、多量の液体に少量の粉状又は粒上の固体を供給して攪拌する場合にも、多量の試薬に少量の検体を分注する場合と同様の問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多量の液体に少量の液体又は固体を供給しても均一に攪拌することが可能な分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分析装置は、複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置であって、容器に保持された液体を攪拌する音波を発生させる音波発生手段と、第一の液体を保持して搬送される容器に、当該第一の液体よりも少量の第二の液体又は固体を供給する供給手段と、前記供給手段による前記第二の液体又は固体の供給時に、前記第一の液体が攪拌されているように前記音波発生手段による音波の発生を制御する駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器に対する相対位置が一定に保持されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器の底壁に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器の側壁に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る分析装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記容器に前記第一の液体が分注された後、前記供給手段が前記容器に前記第二の液体又は固体を供給する前に前記音波を発生するように前記音波発生手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る分析装置は、上記の発明において、前記供給手段は、前記第一の液体を保持した容器と前記第二の液体又は固体の供給源との間を移動し、前記駆動制御手段は、前記供給手段が前記第二の液体又は固体を供給する位置に移動した場合には、前記音波が発生しているように前記音波発生手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る分析装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記第一の液体を保持した容器が前記第二の液体又は固体の供給位置に搬送される前に、前記音波を発生するように前記音波発生手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、表面弾性波を発生する表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１４】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項９に係る供給装置は、液体又は固体を容器に供給する供給装置であって、第一の液体を保持した容器に第二の液体又は固体を供給する供給手段と、前記供給手段による前記容器への前記第二の液体又は固体の供給タイミングを制御する供給制御手段と、を備え、前記供給制御手段は、前記容器へ前記第一の液体が分注された後、前記第一の液体よりも少量の前記第二の液体又は固体を供給するように前記供給手段を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１０に係る攪拌装置は、容器に保持された液体に音波を照射して攪拌する攪拌装置において、前記音波を発生する音波発生手段と、前記音波発生手段による前記音波の発生タイミングを制御する駆動制御手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記容器への第二の液体又は固体の供給時に、前記第一の液体が攪拌されているように前記音波発生手段による音波の発生を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１１に係る攪拌方法は、第一の液体と前記第一の液体よりも少量の前記第二の液体又は固体とを攪拌する攪拌方法であって、前記第一の液体を攪拌しながら前記第二の液体又は固体を供給することを特徴とする。
【００１７】
ここで、本明細書において、第一の液体が攪拌されているとは、音波発生手段が発生した音波によって生じた音響流によって第一の液体が攪拌されている状態をいう。但し、第一の液体が攪拌されている状態とは、必ずしも音波発生手段が作動状態である必要はなく、例えば、作動状態の音波発生手段が作動を停止しても、作動停止前に音波発生手段が発生した音波によって生じた音響流が第一の液体中に残存し、第一の液体が攪拌されている状態も含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の分析装置、攪拌装置及び攪拌方法は、第二の液体又は固体の供給時に、第一の液体が攪拌されているように駆動制御手段が音波発生手段による音波の発生を制御する。また、本発明の供給装置は、容器へ第一の液体が分注された後、前記第一の液体よりも少量の第二の液体又は固体を供給するように供給制御手段が供給手段を制御する。従って、本発明によれば、多量の第一の液体に少量の第二の液体又は固体を供給しても、第一の液体が攪拌されている状態で第二の液体又は固体を供給するので、第一の液体と第二の液体又は固体を均一に攪拌することが可能な分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態１）
以下、本発明の分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法にかかる実施の形態１について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置を供給装置と共に示す概略構成図である。図２は、図１に示す自動分析装置の反応ホイールを拡大して供給装置及び攪拌装置の概略構成と共に示す図である。図３は、反応ホイールのＡ部を拡大して引き出し電極を示す断面図である。図４は、実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器の斜視図である。図５は、図４の反応容器の底面図である。
【００２０】
自動分析装置１は、図１及び図２に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、反応ホイール６及び試薬テーブル１３が互いに離隔してそれぞれ周方向に沿って回転、かつ、位置決め自在に設けられ、攪拌装置２０を備えている。また、自動分析装置１は、検体テーブル３と反応ホイール６との間に供給装置５が設けられ、反応ホイール６と試薬テーブル１３との間には分注装置１２が設けられている。
【００２１】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室３ａが複数設けられている。各収納室３ａは、検体を収容した検体容器４が着脱自在に収納される。
【００２２】
供給装置５は、反応容器９に試薬よりも少量の尿，血液等の検体を供給する手段であり、図１及び図２に示すように、供給ノズル５ａによって検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次反応ホイール６のホルダ６ａに収納された反応容器９に分注する。供給装置５は、図２に示すように、供給ノズル５ａによる反応容器９へ検体を供給する供給タイミングを制御する供給制御部５ｂを備えている。ここで、供給装置５は、試薬よりも少量の粉状又は粒状の固体、例えば、サンプル（検体）または試薬が修飾された磁気ビーズ，ラテックスビーズ，または，これらビーズのような粉状または粒状の固体を分散した液体等を反応容器９に供給して攪拌する場合にも使用される。
【００２３】
反応ホイール６は、図１に示すように、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室であるホルダ６ａが複数設けられている。各ホルダ６ａには、攪拌容器として検体を試薬と反応させる反応容器９が着脱自在に収納され、半径方向両側に光が透過する開口が形成されている。また、各ホルダ６ａは、図２及び図３に示すように、反応ホイール６の底壁６ｂを上下に貫通した引き出し電極６ｃが半径方向に設けられている。反応ホイール６は、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４分回転し、四周期で反時計方向に反応容器９の１個分回転する。反応ホイール６には、測定光学系１０及び排出装置１１が設けられている。
【００２４】
反応容器９は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、光源１０ａから出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂が使用される。反応容器９は、図４及び図５に示すように、側壁９ａと底壁９ｂとによって上部に開口９ｃを有する四角筒状に成形され、検体や試薬等の液体を保持する内面には液体に対する親和性処理が施されている。反応容器９は、平行に対向する一組の側壁９ａの一部が分析光を透過させる窓として利用される。反応容器９は、図５に示すように、底壁９ｂの下面に音響整合層を介して表面弾性波素子２１が取り付けられている。
【００２５】
測定光学系１０は、試薬と検体とが反応した反応容器９内の液体を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を光源１０ａから出射する。光源１０ａから出射された分析用の光ビームは、反応容器９内の液体を透過し、光源１０ａと対向する位置に設けた受光素子１０ｂによって受光される。一方、排出装置１１は、排出ノズルを備えており、反応容器９から反応終了後の液体を前記排出ノズルによって吸引し、排出容器（図示せず）に排出する。ここで、排出装置１１を通過した反応容器９は、図示しない洗浄装置に移送されて洗浄された後、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２６】
分注装置１２は、供給装置５が供給する検体よりも多量の試薬を分注する手段であり、図１に示すように、試薬テーブル１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応ホイール６のホルダ６ａに収納した反応容器９に分注する。ここで、試薬の量（体積）をＲ、検体の量（体積）をＳとすると、試薬Ｒに対する検体Ｓの比Ｓ／Ｒは、１／１０００≦Ｓ／Ｒ≦１／４の範囲となる。ここで、供給装置５が、粉状又は粒状の固体を反応容器９に供給して試薬と攪拌する場合、固体の体積をいう。
【００２７】
試薬テーブル１３は、図１に示すように、検体テーブル３及び反応ホイール６とは異なる駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１３ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１３ａは、試薬容器１４が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１４は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を表示するバーコードラベル（図示せず）が貼付されている。
【００２８】
ここで、試薬テーブル１３の外周には、読取装置１５が設置されている。読取装置１５は、試薬容器１４に貼付した前記バーコードラベルに記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部１６へ出力する。
【００２９】
制御部１６は、自動分析装置１の各部の作動を制御する装置制御部１６ａと、供給制御部５ｂと駆動制御回路２４の制御作動を連携させる連携部１６ｂとを有しており、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１６は、供給装置５、受光素子１０ｂ、排出装置１１、読取装置１５、分析部１７、入力部１８、表示部１９及び攪拌装置２０等と接続され、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記バーコードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を規制するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警告を発する。
【００３０】
分析部１７は、制御部１６を介して受光素子１０ｂに接続され、受光素子１０ｂが受光した光量に基づく反応容器９内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部１６に出力する。入力部１８は、制御部１６へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部１９は、分析内容や警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
【００３１】
攪拌装置２０は、反応容器９に保持される液体を音波によって攪拌する装置であり、反応容器９に取り付けられる表面弾性波素子２１の他、図２に示すように、端子基板２２、信号発生器２３及び駆動制御回路２４を備えている。
【００３２】
表面弾性波素子２１は、図５に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等の圧電素材からなる圧電基板２１ａ上に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子（発音部）２１ｂが形成されている。
【００３３】
端子基板２２は、図２に示すように、反応ホイール６の下部に配置されるリング状の絶縁板であり、回転しない。端子基板２２は、複数のホルダ６ａにおける供給装置５の供給ノズル５ａが反応容器９に検体Ｓを供給する反応ホイール６の回転方向におけるホルダ６ａの位置をＰNとすると、位置ＰNの１つ手前から２つ先までの位置ＰN-1〜ＰN+2の範囲と対応する攪拌領域に引き出し電極６ｃと接触して振動子２１ｂに電力を供給する接触電極２２ａ，２２ｂが設けられている。ここで、攪拌領域は、位置ＰN-1〜ＰN+2の４箇所の範囲に限られるものではなく、少なくとも供給ノズル５ａが検体Ｓを供給する位置ＰNを含んでいれば必要に応じて４箇所以上の広い範囲に設定し、或いは４箇所未満の狭い範囲に設定してもよい。
【００３４】
信号発生器２３は、図２に示すように、接触電極２２ａ，２２ｂとの間が配線２３ａによって接続され、駆動制御回路２４からの制御信号に基づいて数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波信号を表面弾性波素子２１に出力し、振動子２１ｂに音波を発振させる。駆動制御回路２４は、メモリとタイマを内蔵した電子制御手段（ＥＣＵ）が使用され、表面弾性波素子２１の駆動信号を制御する。
【００３５】
駆動制御回路２４は、連携部１６ｂを介して供給制御部５ｂと接続され、信号発生器２３の作動を制御すると共に、供給制御部５ｂとの制御作動が連携されている。駆動制御回路２４は、例えば、表面弾性波素子２１が発する音波の特性（周波数，強度，位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を分析項目または液の性状に応じて制御する。また、駆動制御回路２４は、内蔵したタイマに従って信号発生器２３が発振する発振信号の周波数を切り替えることができる。
【００３６】
以上のように構成される自動分析装置１は、以下に説明する攪拌方法により、反応ホイール６の回転によって周方向に沿って移動してくる各ホルダ６ａに収容された反応容器９に、制御部１６による制御の下、試薬分注機構１２のノズルが試薬テーブル１３の所定の試薬容器１４から試薬Ｌrを順次分注する（図６参照）。そして、試薬を分注された反応容器９が、反応ホイール６の回転によって攪拌領域まで移動されて位置ＰN-1に到達すると、図７に示すように、反応ホイール６の底壁６ｂに設けた引き出し電極６ｃが接触電極２２ａ，２２ｂと接触し、表面弾性波素子２１に電力が供給される。これにより、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂが音波の発生を開始し、発生した音波が圧電基板２１ａを伝搬して底壁９ｂから試薬Ｌr中に漏れ出し、試薬Ｌr中に出射される。この結果、反応容器９は、試薬Ｌr中に漏れ出した音波Ｗaによって分注された試薬Ｌr中に音響流が発生し、この音響流によって試薬Ｌrが攪拌され始める。
【００３７】
次に、反応ホイール６の回転によって反応容器９が、反応容器９に検体Ｓを供給する位置ＰNに移動すると、供給装置５の供給ノズル５ａが、図８に示すように、検体Ｓを反応容器９の試薬Ｌr上に分注する。このとき、反応容器９に保持された試薬Ｌrは、それ以前の位置ＰN-1から攪拌が開始され、流動している状態であるため、分注された検体Ｓは、音響流によって素早く試薬Ｌrの内部へ引き込まれる。即ち、試薬Ｌrは、表面張力の影響が抑えられていることから、分注された検体Ｓが試薬Ｌrの表面張力によって試薬Ｌrの液面に吸着されることはない。このように、本発明の攪拌方法は、第一の液体である試薬Ｌrを攪拌しながら第二の液体である検体Ｓを供給することに特徴を有している。
【００３８】
次いで、反応ホイール６の回転によって反応容器９が位置ＰN+1に移動すると、図９に示すように、試薬Ｌr中に漏れ出した音波Ｗaによって生じた音響流によって攪拌されて検体Ｓが試薬Ｌr中に拡散してゆく。そして、反応容器９が位置ＰN+2に移動すると、図１０に示すように、検体Ｓは、音響流によって攪拌されて検体Ｓが更に試薬Ｌr中に広範囲に拡散し、検体Ｓと試薬Ｌrとが効率良く攪拌されて反応が促進される。このため、自動分析装置１は、試薬Ｌrに検体Ｓを分注してから攪拌を開始する場合に比べると、試薬Ｌrと検体Ｓとを短時間で均一に攪拌することができる。
【００３９】
このようにして反応ホイール６の回転によって反応容器９が移動して攪拌領域から外れると、図１１に示すように、反応ホイール６の底壁６ｂに設けた引き出し電極６ｃと接触電極２２ａ，２２ｂとの接触が解除され、表面弾性波素子２１への電力供給が停止する。これにより、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂが音波の発生を停止し、反応容器９における試薬Ｌrと検体Ｓとの攪拌が終了する。
【００４０】
このように十分に攪拌された後、試薬Ｌrと検体Ｓとが反応した反応液は、測定光学系１０の光源１０ａから出射される光束によって測光される。測光後、反応容器９は、反応ホイール６の回転によって排出装置１１によって内部の反応廃液が排出され、図示しない洗浄装置によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００４１】
このように、実施の形態１の自動分析装置１は、検体Ｓの供給時に、試薬Ｌrが攪拌されているように駆動制御回路２４が表面弾性波素子２１による音波の発生を制御する。このため、実施の形態１の自動分析装置１、供給装置５、攪拌装置２０及び攪拌方法は、多量の試薬Ｌrに少量の検体Ｓを供給しても均一に攪拌することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法にかかる実施の形態２について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の自動分析装置は、音波発生手段である表面弾性波素子２１を反応容器９に取り付け、反応ホイール６に設けた引き出し電極６ｃ及び端子基板２２を介して信号発生器２３と接続している。これに対し、実施の形態２の自動分析装置は、音波発生手段が端子基板２２に対応する音波発生基板に設けられている。図１１は、実施の形態２の自動分析装置の反応ホイールを拡大して供給装置及び攪拌装置の概略構成と共に示す図である。図１２は、音波発生基板の音波発生手段を設けた部分を拡大して示す平面図である。ここで、実施の形態２の自動分析装置、供給装置及び攪拌装置は、音波発生基板を除き、図１に示す自動分析装置、供給装置及び攪拌装置と構成が同一であるので、構成が同一の構成要素には同一の符号を付して説明している。
【００４３】
反応ホイール６は、各ホルダ６ａの底部がなく開放されている。また、音波発生手段は、反応容器９に代えて、音波発生基板２６に設けられている。音波発生基板２６は、端子基板２２と同様に回転することはなく、図１１及び図１２に示すように、リング状に成形された圧電基板２６ａの周方向に沿った上面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子（発音部）２６ｂが複数のホルダ６ａの配置間隔に対応させて４箇所に形成され、上面には音響整合層２７が設けられている。音響整合層２７には、水等の液体或いはジェル等が使用される。
【００４４】
従って、反応ホイール６は、音響整合層２７を介して音波発生基板２６に設置される。このため、自動分析装置１は、端子基板２２に代えて音波発生基板２６を使用しても、各ホルダ６ａに反応容器９を収納すると、反応ホイール６の回転によって各反応容器９が攪拌領域の位置ＰN-1〜ＰN+2を順次移動すると、振動子２６ｂが発生する音波が底壁９ｂから試薬Ｌr中に出射される。
【００４５】
従って、実施の形態２の自動分析装置１は、試薬Ｌrが攪拌されている際に供給装置５が検体Ｓを供給するように駆動制御回路２４が振動子２６ｂを制御する。このため、実施の形態２の自動分析装置１、供給装置５、攪拌装置２０及び攪拌方法は、多量の試薬Ｌrに少量の検体Ｓを供給しても均一に攪拌することができる。
【００４６】
ここで、実施の形態１，２の自動分析装置１において、攪拌領域は、供給装置５の供給ノズル５ａが検体Ｓを供給する位置ＰNに対して位置ＰN-1〜ＰN+2の範囲に連続して設けたが、図１３に示す反応ホイール６のように、位置ＰNに対して位置ＰN-1，ＰN+1，ＰN+2を離隔配置してもよい。
【００４７】
また、実施の形態１の自動分析装置１や攪拌装置２０は、端子基板２２を使用し、反応ホイール６の回転に伴い攪拌領域において引き出し電極６ｃと接触電極２２ａ，２２ｂとが接触することにより振動子２１ｂに電力を供給し、反応容器９が保持した液体を攪拌している。一方、実施の形態２の自動分析装置１や攪拌装置２０は、音波発生基板２６を用い、反応ホイール６の回転に伴い攪拌領域において反応容器９が振動子２６ｂと一致した場合に、反応容器９が保持した液体を攪拌している。
【００４８】
このため、実施の形態１，２の自動分析装置１や攪拌装置２０では、反応容器９が保持した液体は、反応ホイール６の回転に伴い反応容器９が攪拌領域の位置ＰN-1〜ＰN+2に停止した場合にのみ間欠的に攪拌されるだけである。
【００４９】
そこで、例えば、実施の形態１の自動分析装置１は、攪拌装置２０に代えて、図１４に示す攪拌装置３０を使用する。攪拌装置３０は、信号伝送部３１と、駆動制御部３２と、複数の攪拌駆動部３３とを備えている。
【００５０】
信号伝送部３１は、自動分析装置１の電源部１ａから出力される直流の電源信号及び装置制御部１６ａから出力される交流の制御信号を伝送するスリップリングからなる。駆動制御部３２は、駆動制御回路２４に対応し、攪拌駆動部３３を制御して信号伝送部３１から出力される制御信号に基づいて表面弾性波素子２１の攪拌動作を制御する。攪拌駆動部３３は、信号発生器２３に対応し、駆動制御部３２から出力される制御信号に応じて反応容器９内の液体を攪拌するための駆動信号を出力する。
【００５１】
各攪拌駆動部３３には、表面弾性波素子２１との電気的な接続状態（オン，オフ）を切り替えるスイッチ３４と表面弾性波素子２１との複数の組が並列に接続されている。スイッチ３４は、高周波リレーや高周波半導体スイッチが使用され、駆動制御部３２によって作動が制御される。但し、スイッチ３４は、各攪拌駆動部３３と表面弾性波素子２１との間のインピーダンス整合状態を保持するため、並列に接続されている複数のスイッチ３４のうち常に一つのスイッチ３４はオンにされる。なお、各攪拌駆動部３３に接続されるスイッチ３４及び表面弾性波素子２１の組み数は総て同じであっても、或いは異なっていてもよい。
【００５２】
以上のように構成される攪拌装置３０を使用することにより、実施の形態１の自動分析装置１は、反応ホイール６の回転位置とは無関係に、攪拌装置３０に電源信号及び制御信号を常時伝送することにより、反応ホイール６の停止中だけではなく、回転中であっても反応容器９に保持された液体を連続して攪拌することができる。なお、駆動制御部３２と攪拌駆動部３３は、必ずしも反応ホイール６上に設けられている必要はなく、反応ホイール６の外部に配置され、即ち、信号伝達部３１を介してスイッチ３４と接続されていてもよい。駆動制御部３２と攪拌駆動部３３を反応ホイール６の外部に設けると、反応ホイール６の重量負荷を低減することができる。
【００５３】
更に、音波発生手段である表面弾性波素子２１は、図１５に示すように、反応容器９の側壁９ａに設けてもよい。この場合、反応ホイール６は、引き出し電極６ｃを側壁６ｄに半径方向に貫通させて設ける。また、端子基板２２は、反応ホイール６の外周に配置し、位置ＰN-1〜ＰN+2の範囲と対応する攪拌領域に引き出し電極６ｃと接触して振動子２１ｂに電力を供給する接触電極２２ａ，２２ｂが設けられている。ここで、攪拌領域は、位置ＰN-1〜ＰN+2の４箇所の範囲に限られるものではなく、少なくとも供給ノズル５ａが検体Ｓを供給する位置ＰNを含んでいれば必要に応じて４箇所以上の広い範囲に設定し、或いは４箇所未満の狭い範囲に設定してもよい。このように、表面弾性波素子２１を反応容器９の側壁９ａに設け、端子基板２２を反応ホイール６の外周に配置すると、自動分析装置１は、設計上の自由度が増す。
【００５４】
尚、本発明の分析装置は、供給手段が供給した第二の液体又は固体が第一の液体と接触する際、駆動制御手段が、音波によって第一の液体中に音響流が生じているように音波発生手段を制御する。即ち、本発明の分析装置は、第一の液体中に音響流が生じている場合に、第二の液体又は固体を容器に供給すればよい。このため、分析装置や攪拌装置は、容器に保持された第一の液体中に音響流が生じていればよく、音波発生手段が起動していても或いは停止していてもよい。このため、分析装置や攪拌装置は、第二の液体又は固体を容器に供給するタイミングとして、音波発生手段が停止していても、それ以前に音波発生手段が発生した音波によって生じた音響流が第一の液体中に残存している場合に、第二の液体又は固体を供給するタイミング等もある。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１の自動分析装置を供給装置と共に示す概略構成図である。
【図２】図１に示す自動分析装置の反応ホイールを拡大して供給装置及び攪拌装置の概略構成と共に示す図である。
【図３】反応ホイールのＡ部を拡大して引き出し電極を示す断面図である。
【図４】実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器の斜視図である。
【図５】図４の反応容器の底面図である。
【図６】反応ホイールのホルダに収容された反応容器に試薬が分注される状態を示す断面図である。
【図７】攪拌領域の位置ＰN-1において、表面弾性波素子が発生した音波が反応容器の試薬中に出射され、試薬の攪拌が開始された状態を示す断面図である。
【図８】攪拌領域の位置ＰNにおいて、攪拌されている試薬上に検体が分注される状態を示す断面図である。
【図９】攪拌領域の位置ＰN+1において、音響流によって攪拌されて検体が試薬中に拡散してゆく状態を示す断面図である。
【図１０】攪拌領域の位置ＰN+2において、音響流によって攪拌されて検体が更に試薬中に広範囲に拡散してゆく状態を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２の自動分析装置の反応ホイールを拡大して供給装置及び攪拌装置の概略構成と共に示す図である。
【図１２】音波発生基板の音波発生手段を設けた部分を拡大して示す平面図である。
【図１３】攪拌領域の配置の変形例を示す反応ホイールの平面図である。
【図１４】攪拌装置の変形例を示す物理的構成図である。
【図１５】音波発生手段を反応容器の側壁に設ける自動分析装置の変形例の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 自動分析装置
１ａ 電源部
２ 作業テーブル
３ 検体テーブル
４ 検体容器
５ 供給装置
５ａ 供給ノズル
５ｂ 供給制御部
６ 反応ホイール
６ａ ホルダ
６ｃ 引き出し電極
９ 反応容器
１０ 測定光学系
１０ａ 光源
１０ｂ 受光素子
１１ 排出装置
１２ 分注装置
１３ 試薬テーブル
１４ 試薬容器
１５ 読取装置
１６ 制御部
１６ａ 装置制御部
１６ｂ 連携部
１７ 分析部
１８ 入力部
１９ 表示部
２０ 攪拌装置
２１ 表面弾性波素子
２２ 端子基板
２３ 信号発生器
２４ 駆動制御回路
２６ 音波発生基板
２６ａ 圧電基板
２６ｂ 振動子
２７ 音響整合層
３０ 攪拌装置
３１ 信号伝送部
３２ 駆動制御部
３３ 攪拌駆動部
３４ スイッチ
ＰN-1〜ＰN+2 位置
Ｗa 音波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置であって、
容器に保持された液体を攪拌する音波を発生させる音波発生手段と、
第一の液体を保持して搬送される容器に、当該第一の液体よりも少量の第二の液体又は固体を供給する供給手段と、
前記供給手段による前記第二の液体又は固体の供給時に、前記第一の液体が攪拌されているように前記音波発生手段による音波の発生を制御する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記音波発生手段は、前記容器に対する相対位置が一定に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記音波発生手段は、前記容器の底壁に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記音波発生手段は、前記容器の側壁に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、前記容器に前記第一の液体が分注された後、前記供給手段が前記容器に前記第二の液体又は固体を供給する前に前記音波を発生するように前記音波発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項６】
前記供給手段は、前記第一の液体を保持した容器と前記第二の液体又は固体の供給源との間を移動し、
前記駆動制御手段は、前記供給手段が前記第二の液体又は固体を供給する位置に移動した場合には、前記音波が発生しているように前記音波発生手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段は、前記第一の液体を保持した容器が前記第二の液体又は固体の供給位置に搬送される前に、前記音波を発生するように前記音波発生手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項８】
前記音波発生手段は、表面弾性波を発生する表面弾性波素子であることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項９】
液体又は固体を容器に供給する供給装置であって、
第一の液体を保持した容器に第二の液体又は固体を供給する供給手段と、
前記供給手段による前記容器への前記第二の液体又は固体の供給タイミングを制御する供給制御手段と、
を備え、
前記供給制御手段は、前記容器へ前記第一の液体が分注された後、前記第一の液体よりも少量の前記第二の液体又は固体を供給するように前記供給手段を制御することを特徴とする供給装置。
【請求項１０】
容器に保持された第一の液体に音波を照射して攪拌する攪拌装置において、
前記音波を発生する音波発生手段と、
前記音波発生手段による前記音波の発生タイミングを制御する駆動制御手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記容器への第二の液体又は固体の供給時に、前記第一の液体が攪拌されているように前記音波発生手段による音波の発生を制御することを特徴とする攪拌装置。
【請求項１１】
第一の液体と前記第一の液体よりも少量の前記第二の液体又は固体とを攪拌する攪拌方法であって、
前記第一の液体を攪拌しながら前記第二の液体又は固体を供給することを特徴とする攪拌方法。
【請求項１】
複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置であって、
容器に保持された液体を攪拌する音波を発生させる音波発生手段と、
第一の液体を保持して搬送される容器に、当該第一の液体よりも少量の第二の液体又は固体を供給する供給手段と、
前記供給手段による前記第二の液体又は固体の供給時に、前記第一の液体が攪拌されているように前記音波発生手段による音波の発生を制御する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記音波発生手段は、前記容器に対する相対位置が一定に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項３】
前記音波発生手段は、前記容器の底壁に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項４】
前記音波発生手段は、前記容器の側壁に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、前記容器に前記第一の液体が分注された後、前記供給手段が前記容器に前記第二の液体又は固体を供給する前に前記音波を発生するように前記音波発生手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項６】
前記供給手段は、前記第一の液体を保持した容器と前記第二の液体又は固体の供給源との間を移動し、
前記駆動制御手段は、前記供給手段が前記第二の液体又は固体を供給する位置に移動した場合には、前記音波が発生しているように前記音波発生手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項７】
前記駆動制御手段は、前記第一の液体を保持した容器が前記第二の液体又は固体の供給位置に搬送される前に、前記音波を発生するように前記音波発生手段を制御することを特徴とする請求項５に記載の分析装置。
【請求項８】
前記音波発生手段は、表面弾性波を発生する表面弾性波素子であることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
【請求項９】
液体又は固体を容器に供給する供給装置であって、
第一の液体を保持した容器に第二の液体又は固体を供給する供給手段と、
前記供給手段による前記容器への前記第二の液体又は固体の供給タイミングを制御する供給制御手段と、
を備え、
前記供給制御手段は、前記容器へ前記第一の液体が分注された後、前記第一の液体よりも少量の前記第二の液体又は固体を供給するように前記供給手段を制御することを特徴とする供給装置。
【請求項１０】
容器に保持された第一の液体に音波を照射して攪拌する攪拌装置において、
前記音波を発生する音波発生手段と、
前記音波発生手段による前記音波の発生タイミングを制御する駆動制御手段と、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記容器への第二の液体又は固体の供給時に、前記第一の液体が攪拌されているように前記音波発生手段による音波の発生を制御することを特徴とする攪拌装置。
【請求項１１】
第一の液体と前記第一の液体よりも少量の前記第二の液体又は固体とを攪拌する攪拌方法であって、
前記第一の液体を攪拌しながら前記第二の液体又は固体を供給することを特徴とする攪拌方法。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−５７３１８（Ｐ２００７−５７３１８Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４１１９１（Ｐ２００５−２４１１９１）
【出願日】平成１７年８月２３日（２００５．８．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２３日（２００５．８．２３）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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