分析装置および反応容器における液温調節方法
【課題】反応容器に分注された液体を目標温度に保持し、分析値の信頼性に優れた分析装置および反応容器における液温調節方法を提供すること。
【解決手段】液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置と反応容器における液温調節方法。分析装置は、反応容器９に取り付けられ、液体を攪拌する音波を出射する音波発生素子２１と、音波発生素子の駆動を制御する駆動制御回路２４と、反応容器内の液体の温度を検知する温度センサ７と、温度センサが検知した液体の温度をもとに駆動制御回路による音波発生素子の駆動を制御し、液体の温度を目標温度に調節する温度調節回路２５とを備え、音波発生素子２１は、出射する音波の音響エネルギーによって液体を加熱する。
【解決手段】液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置と反応容器における液温調節方法。分析装置は、反応容器９に取り付けられ、液体を攪拌する音波を出射する音波発生素子２１と、音波発生素子の駆動を制御する駆動制御回路２４と、反応容器内の液体の温度を検知する温度センサ７と、温度センサが検知した液体の温度をもとに駆動制御回路による音波発生素子の駆動を制御し、液体の温度を目標温度に調節する温度調節回路２５とを備え、音波発生素子２１は、出射する音波の音響エネルギーによって液体を加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置および反応容器における液温調節方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置、例えば、血液等の生体試料を分析する自動分析装置は、検体と試薬とを保持した複数の反応容器を収容する反応ホイールを備え、検体と試薬とが反応した反応液を光学的に測定することにより検体の成分濃度等を分析している。自動分析装置は、通常、試薬の劣化防止のため冷蔵庫に試薬容器を収容しており、分析の際に試薬容器中の試薬が反応容器に分注され、検体と混合されて所定温度（例えば、３７℃）に保温された条件下で反応させられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３０８１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動分析装置で使用する試薬は、一般に、検体に比べて量が多く、測定項目毎に異なっている。このため、自動分析装置は、分注した試薬を所定温度まで保温するのに時間を要し、検体との反応が不十分な状態で分析されることがあり、分析値の信頼性に欠ける場合があった。このような問題は、検体の量が少ない場合や、洗浄液の温度によって洗浄後の温度が低下した反応容器を用いて分析する場合等にも発生する。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、反応容器に分注された液体を目標温度に保持し、分析値の信頼性に優れた分析装置および反応容器における液温調節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、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、反応容器に取り付けられ、前記液体を攪拌する音波を出射する音波発生手段と、前記音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記反応容器内の液体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した前記液体の温度をもとに前記駆動制御手段による前記音波発生手段の駆動を制御し、前記液体の温度を目標温度に調節する温度調節手段と、を備え、前記音波発生手段は、出射する前記音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る分析装置は、上記の発明において、前記温度調節手段は、前記音波発生手段による攪拌時に前記液体の温度を検知す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、圧電基板上に櫛型電極からなる振動子が形成された表面弾性波素子であることを特徴とする。
【０００９】
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４に係る反応容器における液温調節方法は、反応容器に保持した液体を目標温度に調節する反応容器における液温調節方法であって、前記液体の攪拌時に検知した前記液体の温度をもとに前記液体を攪拌する音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱し、目標温度に調節することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る反応容器における液温調節方法は、上記の発明において、前記音波は、表面弾性波であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分析装置は、反応容器に取り付けられ、前記液体を攪拌する音波を出射する音波発生手段と、前記音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記反応容器内の液体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した前記液体の温度をもとに前記駆動制御手段による前記音波発生手段の駆動を制御し、前記液体の温度を目標温度に調節する温度調節手段と、を備え、前記音波発生手段は、出射する前記音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱する。また、本発明の反応容器における液温調節方法は、液体を攪拌する音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱して目標温度に調節する。このため、本発明の分析装置および反応容器における液温調節方法は、反応容器に分注された液体を目標温度に保持することができるうえ、検体を優れた信頼性の下に分析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】
【００１２】
以下、本発明の分析装置および反応容器における液温調節方法にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の自動分析装置を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Ａ部拡大図である。図３は、図１に示す自動分析装置の反応ホイールを反応容器と共に拡大して攪拌装置の概略構成と共に示す図である。
【００１３】
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との間に検体分注機構５が設けられ、反応ホイール６と試薬テーブル１３との間には試薬分注機構１２が設けられている。
【００１４】
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。
【００１５】
検体分注機構５は、反応容器９に試薬よりも少量の尿，血液等の検体を分注する手段であり、図１に示すように、分注ノズル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６ｂに収納された反応容器９に分注する。
【００１６】
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、隔壁６ａによって周方向に沿って等間隔で区画されるホルダ６ｂが複数設けられている。隔壁６ａは、下部が開放され、隣接するホルダ６ｂの下部が周方向に連通している。各ホルダ６ｂ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。このとき、各ホルダ６ｂの反応容器９には温度センサ７が挿通され、反応容器９に分注される液体の温度を検知する。
【００１７】
温度センサ７は、試薬分注機構１２による試薬分注位置の近傍に鉛直方向に昇降自在に配置され、反応容器９内の試薬と検体の攪拌時に反応容器９に挿通されて攪拌された液体の温度を検知する。温度センサ７は、各反応容器９内の液体の温度を測定した後、図示しない洗浄装置によって洗浄される。そして、反応ホイール６は、周方向に連通している複数のホルダ６ｂ内を所定温度（例えば、３７℃）に保持するヒータが設けられると共に、試薬分注機構１２による試薬分注位置近傍の外周に端子基板２２が配置されている。また、各ホルダ６ｂは、図２及び図３に示すように、反応ホイール６の外側壁６ｃを半径方向に貫通する一組の引き出し電極６ｄが設けられている。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。
【００１８】
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、側壁９ａに図５に示す表面弾性波素子２１が音響整合層を介して取り付けられる。
【００１９】
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。
【００２０】
試薬分注機構１２は、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６ｂに収納した反応容器９に分注する。
【００２１】
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、試薬の劣化防止のため低温に保持されており、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。
【００２２】
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。
【００２３】
制御部１６は、検体分注機構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。制御部１６は、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、入力部１８から入力される反応容器９に分注された液体、例えば、検体と試薬の混合液の目標温度を記憶し、この目標温度を温度調節回路２５に出力する。この場合、複数の反応容器９は、試薬や混合液等を含む液体の目標温度を任意に設定することができ、例えば、それぞれ個々に設定し、或いは複数まとめて設定することも可能である。
【００２４】
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内の試薬と検体が反応した反応液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，液体の目標温度等の入力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、分析結果或いは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。
【００２５】
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３に示すように、端子基板２２、信号発生器２３、駆動制御回路２４及び温度調節回路２５を備えている。
【００２６】
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。振動子２１ｂは、一組の電気端子２１ｃを有している。ここで、表面弾性波素子２１は、圧電基板２１ａ及び振動子２１ｂの素材として測定光学系１０による反応容器９内の液体の光学測定に支障がない透明なものを使用する。
【００２７】
端子基板２２は、図１〜図３に示すように、反応ホイール６の外側に配置され、対向する各ホルダ６ｂに保持された反応容器９の表面弾性波素子２１との間を電気的に接続する一組の接触電極２２ａが設けられている。一組の接触電極２２ａは、一組の引き出し電極６ｄを介して振動子２１ｂの電気端子２１ｃと接続される。
【００２８】
信号発生器２３は、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。
【００２９】
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、信号発生器２３を制御することによって、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。
【００３０】
温度調節回路２５は、温度センサ７の出力信号が入力され、例えば、電子制御手段（ＥＣＵ）が使用される。温度調節回路２５は、温度センサ７の出力信号から検知した試薬や混合液等を含む液体の温度と制御部１６から入力される試薬や混合液等を含む液体の目標温度との比較に基づいて駆動制御回路２４を制御し、反応容器９に保持された液体の温度を調節する。この温度調節に際し、温度調節回路２５は、駆動制御回路２４によって表面弾性波素子２１を駆動する駆動周波数を制御することにより、表面弾性波素子２１が発する音波の音響エネルギーによって反応容器９内の液体を目標温度に加熱する。
【００３１】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応ホイール６によって搬送されてくる複数の反応容器９に検体分注機構５が検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次分注する。検体が分注された反応容器９は、反応ホイール６によって試薬分注機構１２の近傍へ搬送されて所定の試薬容器１４から試薬が分注される。そして、試薬が分注された反応容器９は、反応ホイール６によって搬送される間に攪拌装置２０によって試薬と検体とが攪拌されて反応し、光源１０ａと受光素子１０ｂとの間を通過する。このとき、反応容器９内の試薬と検体とが反応した反応液は、受光素子１０ｂによって測光され、分析部１７によって成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器９は、排出装置１１によって反応終了後の反応液が排出されて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。
【００３２】
このような検体の一連の分析動作に際し、自動分析装置１は、以下のようにして、各反応容器９に分注される液体を目標温度に調節する。先ず、検体容器４から検体が分注された反応容器９は、反応ホイール６の間欠回転によって端子基板２２と対向する試薬分注位置へ搬送されて停止する。これにより、反応容器９は、試薬分注機構１２によって低温の試薬が分注されると共に、ホルダ６ｂの引き出し電極６ｄが端子基板２２の接触電極２２ａと接触する。
【００３３】
この結果、試薬分注位置に移動された各ホルダ６ｂに収容された反応容器９は、表面弾性波素子２１の振動子２１ｂが引き出し電極６ｄを介して接触電極２２ａと接続され、信号発生器２３から出力される高周波信号によって振動子２１ｂが駆動される。これにより、反応容器９においては、図３に示すように、発生した音波Ｗaが検体と試薬の混合液Ｌ中に漏れ出す。この混合液Ｌ中に漏れ出した音波Ｗaによって生ずる音響流によって検体と試薬の混合液Ｌが均一に攪拌されて無駄なく反応すると共に、混合液Ｌ中に漏れ出した音波Ｗaの音響エネルギーによって混合液Ｌ中に熱を発生し、混合液Ｌが加熱される。
【００３４】
このとき、温度調節回路２５は、反応容器９に挿通された温度センサ７の出力信号から混合液Ｌの温度を検知し、検知した混合液Ｌの温度と制御部１６から入力される混合液Ｌの目標温度とを比較して駆動制御回路２４による信号発生器２３を介した表面弾性波素子２１の駆動を制御し、混合液Ｌの温度が目標温度となるように調節する。このとき、反応容器９においては、図６に示すように、音波Ｗaの音響エネルギーによる熱の発生位置ＰHは保持した混合液Ｌ中となり、加熱源が温度センサ７の位置と接近している。このため、温度センサ７は、混合液Ｌの温度を高精度に検知することができる。
【００３５】
自動分析装置１においては、混合液Ｌが、攪拌に際して表面弾性波素子２１が出射する音波Ｗaの音響エネルギーによって目標温度となるように加熱されるため、反応容器９内の混合液Ｌは、図７に実線で示すように、試薬分注後における温度の低下が小さく（Ｂ部参照）、短時間で混合液Ｌの目標温度ＴL（点線参照）に到達する。このため、自動分析装置１の反応ホイール６は、反応容器９へ低温の試薬を分注したことによる影響は見られず、図８に実線で示すように、前記ヒータによる加熱に起因して反応ホイール６の目標温度ＴH（点線参照）を挟んで高温側と低温側との間で温度変化が見られるだけであり、他の反応容器９に保持された混合液Ｌの温度も略同様となる。
【００３６】
このとき、音波Ｗaの音響エネルギーを利用した加熱をしないと、混合液Ｌは、反応ホイール６に設けたヒータの熱によって反応容器９が加熱されるものの、低温の試薬の量が検体よりも多いので急激に液温が低下し、図９に実線で示すように、混合液Ｌの目標温度ＴLに到達する時間が、図７に示す場合と比べて極端に長くなる。この場合、急激な液温低下を急速に回復させるため、ヒータを更に加熱して反応ホイール６の温度を急速に上げようとすると、図１０に実線で示すように、反応ホイール６の温度がオーバーシュートしてしまう（Ｂ部参照）。しかも、反応ホイール６においては、図１１に示すように、他の反応容器９に保持された混合液Ｌの温度が、図１０のＢ部に対応する部分で混合液Ｌの目標温度ＴLよりも上昇してしまい、恒温槽としての温度安定性が低下してしまう。
【００３７】
従って、本発明の自動分析装置１および反応容器における液温調節方法は、反応容器９に保持された混合液Ｌを目標温度ＴLに保持し、優れた信頼性の下に検体を分析することができ、検体の分析精度を一層向上させることが可能となる。しかも、本発明の反応容器における液温調節方法は、表面弾性波素子２１が発生する液体攪拌用の音波を液体の加熱にも使用するため、自動分析装置の構成が複雑化することなく、設計上の自由度が増す。
【００３８】
尚、上述の実施の形態は、音波発生手段として圧電基板上に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子を形成した表面弾性波素子を使用したが、音波による液体の攪拌と、音波の音響エネルギーによって液体を加熱することができれば上記表面弾性波素子に限定されるものではなく、例えば、厚み縦振動子等を使用してもよい。
【００３９】
また、温度検知手段である温度センサ７は、鉛直方向に昇降して反応容器９に挿通されたが、反応容器９の外面に直接取り付けるか、或いは反応容器９を収容するホルダ６ｂ内に設けて間接的に液体の温度を検知するようにしてもよい。更に、表面弾性波素子２１は、反応容器９の側壁９ａに取り付けたが、底壁に取り付けてもよい。
【００４０】
また、上述の実施の形態は、低温の試薬を検体に分注することによる温度低下を音波の音響エネルギーによって加熱する場合について説明した。しかし、本発明の反応容器における液温調節方法は、上述の場合に限定されるものではなく、液体の温度低下を音波の音響エネルギーによる加熱によって補完する総ての場合に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の自動分析装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す自動分析装置のＡ部拡大図である。
【図３】図１に示す自動分析装置の反応ホイールを反応容器と共に拡大して攪拌装置の概略構成と共に示す図である。
【図４】本発明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】反応容器に取り付ける本発明の表面弾性波素子の正面図である。
【図６】反応容器における音波の音響エネルギーによる熱の発生位置と温度センサの位置とを示す断面図である。
【図７】図１の自動分析装置において表面弾性波素子を駆動した場合の、反応ホイールに収容した反応容器に保持された混合液の温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【図８】図１の自動分析装置において表面弾性波素子を駆動した場合の、反応ホイールの温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【図９】表面弾性波素子を駆動しない場合における図７に対応した混合液の温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【図１０】表面弾性波素子を駆動しない場合における図８に対応した反応ホイールの温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【図１１】表面弾性波素子を駆動しない場合における反応ホイールに収容した他の反応容器に保持された混合液の温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 自動分析装置
２ 作業テーブル
３ 検体テーブル
４ 検体容器
５ 検体分注機構
６ 反応ホイール
７ 温度センサ
９ 反応容器
１０ 測定光学系
１１ 排出装置
１２ 試薬分注機構
１３ 試薬テーブル
１４ 試薬容器
１５ 読取装置
１６ 制御部
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
２５ 温度調節回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置および反応容器における液温調節方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置、例えば、血液等の生体試料を分析する自動分析装置は、検体と試薬とを保持した複数の反応容器を収容する反応ホイールを備え、検体と試薬とが反応した反応液を光学的に測定することにより検体の成分濃度等を分析している。自動分析装置は、通常、試薬の劣化防止のため冷蔵庫に試薬容器を収容しており、分析の際に試薬容器中の試薬が反応容器に分注され、検体と混合されて所定温度（例えば、３７℃）に保温された条件下で反応させられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３０８１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動分析装置で使用する試薬は、一般に、検体に比べて量が多く、測定項目毎に異なっている。このため、自動分析装置は、分注した試薬を所定温度まで保温するのに時間を要し、検体との反応が不十分な状態で分析されることがあり、分析値の信頼性に欠ける場合があった。このような問題は、検体の量が少ない場合や、洗浄液の温度によって洗浄後の温度が低下した反応容器を用いて分析する場合等にも発生する。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、反応容器に分注された液体を目標温度に保持し、分析値の信頼性に優れた分析装置および反応容器における液温調節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、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、反応容器に取り付けられ、前記液体を攪拌する音波を出射する音波発生手段と、前記音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記反応容器内の液体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した前記液体の温度をもとに前記駆動制御手段による前記音波発生手段の駆動を制御し、前記液体の温度を目標温度に調節する温度調節手段と、を備え、前記音波発生手段は、出射する前記音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る分析装置は、上記の発明において、前記温度調節手段は、前記音波発生手段による攪拌時に前記液体の温度を検知す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、圧電基板上に櫛型電極からなる振動子が形成された表面弾性波素子であることを特徴とする。
【０００９】
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４に係る反応容器における液温調節方法は、反応容器に保持した液体を目標温度に調節する反応容器における液温調節方法であって、前記液体の攪拌時に検知した前記液体の温度をもとに前記液体を攪拌する音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱し、目標温度に調節することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る反応容器における液温調節方法は、上記の発明において、前記音波は、表面弾性波であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分析装置は、反応容器に取り付けられ、前記液体を攪拌する音波を出射する音波発生手段と、前記音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記反応容器内の液体の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した前記液体の温度をもとに前記駆動制御手段による前記音波発生手段の駆動を制御し、前記液体の温度を目標温度に調節する温度調節手段と、を備え、前記音波発生手段は、出射する前記音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱する。また、本発明の反応容器における液温調節方法は、液体を攪拌する音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱して目標温度に調節する。このため、本発明の分析装置および反応容器における液温調節方法は、反応容器に分注された液体を目標温度に保持することができるうえ、検体を優れた信頼性の下に分析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】
【００１２】
以下、本発明の分析装置および反応容器における液温調節方法にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の自動分析装置を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Ａ部拡大図である。図３は、図１に示す自動分析装置の反応ホイールを反応容器と共に拡大して攪拌装置の概略構成と共に示す図である。
【００１３】
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との間に検体分注機構５が設けられ、反応ホイール６と試薬テーブル１３との間には試薬分注機構１２が設けられている。
【００１４】
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。
【００１５】
検体分注機構５は、反応容器９に試薬よりも少量の尿，血液等の検体を分注する手段であり、図１に示すように、分注ノズル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６ｂに収納された反応容器９に分注する。
【００１６】
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、隔壁６ａによって周方向に沿って等間隔で区画されるホルダ６ｂが複数設けられている。隔壁６ａは、下部が開放され、隣接するホルダ６ｂの下部が周方向に連通している。各ホルダ６ｂ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。このとき、各ホルダ６ｂの反応容器９には温度センサ７が挿通され、反応容器９に分注される液体の温度を検知する。
【００１７】
温度センサ７は、試薬分注機構１２による試薬分注位置の近傍に鉛直方向に昇降自在に配置され、反応容器９内の試薬と検体の攪拌時に反応容器９に挿通されて攪拌された液体の温度を検知する。温度センサ７は、各反応容器９内の液体の温度を測定した後、図示しない洗浄装置によって洗浄される。そして、反応ホイール６は、周方向に連通している複数のホルダ６ｂ内を所定温度（例えば、３７℃）に保持するヒータが設けられると共に、試薬分注機構１２による試薬分注位置近傍の外周に端子基板２２が配置されている。また、各ホルダ６ｂは、図２及び図３に示すように、反応ホイール６の外側壁６ｃを半径方向に貫通する一組の引き出し電極６ｄが設けられている。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。
【００１８】
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、側壁９ａに図５に示す表面弾性波素子２１が音響整合層を介して取り付けられる。
【００１９】
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。
【００２０】
試薬分注機構１２は、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６ｂに収納した反応容器９に分注する。
【００２１】
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、試薬の劣化防止のため低温に保持されており、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。
【００２２】
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。
【００２３】
制御部１６は、検体分注機構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。制御部１６は、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、入力部１８から入力される反応容器９に分注された液体、例えば、検体と試薬の混合液の目標温度を記憶し、この目標温度を温度調節回路２５に出力する。この場合、複数の反応容器９は、試薬や混合液等を含む液体の目標温度を任意に設定することができ、例えば、それぞれ個々に設定し、或いは複数まとめて設定することも可能である。
【００２４】
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内の試薬と検体が反応した反応液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，液体の目標温度等の入力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、分析結果或いは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。
【００２５】
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３に示すように、端子基板２２、信号発生器２３、駆動制御回路２４及び温度調節回路２５を備えている。
【００２６】
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。振動子２１ｂは、一組の電気端子２１ｃを有している。ここで、表面弾性波素子２１は、圧電基板２１ａ及び振動子２１ｂの素材として測定光学系１０による反応容器９内の液体の光学測定に支障がない透明なものを使用する。
【００２７】
端子基板２２は、図１〜図３に示すように、反応ホイール６の外側に配置され、対向する各ホルダ６ｂに保持された反応容器９の表面弾性波素子２１との間を電気的に接続する一組の接触電極２２ａが設けられている。一組の接触電極２２ａは、一組の引き出し電極６ｄを介して振動子２１ｂの電気端子２１ｃと接続される。
【００２８】
信号発生器２３は、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。
【００２９】
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、信号発生器２３を制御することによって、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。
【００３０】
温度調節回路２５は、温度センサ７の出力信号が入力され、例えば、電子制御手段（ＥＣＵ）が使用される。温度調節回路２５は、温度センサ７の出力信号から検知した試薬や混合液等を含む液体の温度と制御部１６から入力される試薬や混合液等を含む液体の目標温度との比較に基づいて駆動制御回路２４を制御し、反応容器９に保持された液体の温度を調節する。この温度調節に際し、温度調節回路２５は、駆動制御回路２４によって表面弾性波素子２１を駆動する駆動周波数を制御することにより、表面弾性波素子２１が発する音波の音響エネルギーによって反応容器９内の液体を目標温度に加熱する。
【００３１】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応ホイール６によって搬送されてくる複数の反応容器９に検体分注機構５が検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次分注する。検体が分注された反応容器９は、反応ホイール６によって試薬分注機構１２の近傍へ搬送されて所定の試薬容器１４から試薬が分注される。そして、試薬が分注された反応容器９は、反応ホイール６によって搬送される間に攪拌装置２０によって試薬と検体とが攪拌されて反応し、光源１０ａと受光素子１０ｂとの間を通過する。このとき、反応容器９内の試薬と検体とが反応した反応液は、受光素子１０ｂによって測光され、分析部１７によって成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器９は、排出装置１１によって反応終了後の反応液が排出されて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。
【００３２】
このような検体の一連の分析動作に際し、自動分析装置１は、以下のようにして、各反応容器９に分注される液体を目標温度に調節する。先ず、検体容器４から検体が分注された反応容器９は、反応ホイール６の間欠回転によって端子基板２２と対向する試薬分注位置へ搬送されて停止する。これにより、反応容器９は、試薬分注機構１２によって低温の試薬が分注されると共に、ホルダ６ｂの引き出し電極６ｄが端子基板２２の接触電極２２ａと接触する。
【００３３】
この結果、試薬分注位置に移動された各ホルダ６ｂに収容された反応容器９は、表面弾性波素子２１の振動子２１ｂが引き出し電極６ｄを介して接触電極２２ａと接続され、信号発生器２３から出力される高周波信号によって振動子２１ｂが駆動される。これにより、反応容器９においては、図３に示すように、発生した音波Ｗaが検体と試薬の混合液Ｌ中に漏れ出す。この混合液Ｌ中に漏れ出した音波Ｗaによって生ずる音響流によって検体と試薬の混合液Ｌが均一に攪拌されて無駄なく反応すると共に、混合液Ｌ中に漏れ出した音波Ｗaの音響エネルギーによって混合液Ｌ中に熱を発生し、混合液Ｌが加熱される。
【００３４】
このとき、温度調節回路２５は、反応容器９に挿通された温度センサ７の出力信号から混合液Ｌの温度を検知し、検知した混合液Ｌの温度と制御部１６から入力される混合液Ｌの目標温度とを比較して駆動制御回路２４による信号発生器２３を介した表面弾性波素子２１の駆動を制御し、混合液Ｌの温度が目標温度となるように調節する。このとき、反応容器９においては、図６に示すように、音波Ｗaの音響エネルギーによる熱の発生位置ＰHは保持した混合液Ｌ中となり、加熱源が温度センサ７の位置と接近している。このため、温度センサ７は、混合液Ｌの温度を高精度に検知することができる。
【００３５】
自動分析装置１においては、混合液Ｌが、攪拌に際して表面弾性波素子２１が出射する音波Ｗaの音響エネルギーによって目標温度となるように加熱されるため、反応容器９内の混合液Ｌは、図７に実線で示すように、試薬分注後における温度の低下が小さく（Ｂ部参照）、短時間で混合液Ｌの目標温度ＴL（点線参照）に到達する。このため、自動分析装置１の反応ホイール６は、反応容器９へ低温の試薬を分注したことによる影響は見られず、図８に実線で示すように、前記ヒータによる加熱に起因して反応ホイール６の目標温度ＴH（点線参照）を挟んで高温側と低温側との間で温度変化が見られるだけであり、他の反応容器９に保持された混合液Ｌの温度も略同様となる。
【００３６】
このとき、音波Ｗaの音響エネルギーを利用した加熱をしないと、混合液Ｌは、反応ホイール６に設けたヒータの熱によって反応容器９が加熱されるものの、低温の試薬の量が検体よりも多いので急激に液温が低下し、図９に実線で示すように、混合液Ｌの目標温度ＴLに到達する時間が、図７に示す場合と比べて極端に長くなる。この場合、急激な液温低下を急速に回復させるため、ヒータを更に加熱して反応ホイール６の温度を急速に上げようとすると、図１０に実線で示すように、反応ホイール６の温度がオーバーシュートしてしまう（Ｂ部参照）。しかも、反応ホイール６においては、図１１に示すように、他の反応容器９に保持された混合液Ｌの温度が、図１０のＢ部に対応する部分で混合液Ｌの目標温度ＴLよりも上昇してしまい、恒温槽としての温度安定性が低下してしまう。
【００３７】
従って、本発明の自動分析装置１および反応容器における液温調節方法は、反応容器９に保持された混合液Ｌを目標温度ＴLに保持し、優れた信頼性の下に検体を分析することができ、検体の分析精度を一層向上させることが可能となる。しかも、本発明の反応容器における液温調節方法は、表面弾性波素子２１が発生する液体攪拌用の音波を液体の加熱にも使用するため、自動分析装置の構成が複雑化することなく、設計上の自由度が増す。
【００３８】
尚、上述の実施の形態は、音波発生手段として圧電基板上に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子を形成した表面弾性波素子を使用したが、音波による液体の攪拌と、音波の音響エネルギーによって液体を加熱することができれば上記表面弾性波素子に限定されるものではなく、例えば、厚み縦振動子等を使用してもよい。
【００３９】
また、温度検知手段である温度センサ７は、鉛直方向に昇降して反応容器９に挿通されたが、反応容器９の外面に直接取り付けるか、或いは反応容器９を収容するホルダ６ｂ内に設けて間接的に液体の温度を検知するようにしてもよい。更に、表面弾性波素子２１は、反応容器９の側壁９ａに取り付けたが、底壁に取り付けてもよい。
【００４０】
また、上述の実施の形態は、低温の試薬を検体に分注することによる温度低下を音波の音響エネルギーによって加熱する場合について説明した。しかし、本発明の反応容器における液温調節方法は、上述の場合に限定されるものではなく、液体の温度低下を音波の音響エネルギーによる加熱によって補完する総ての場合に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の自動分析装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す自動分析装置のＡ部拡大図である。
【図３】図１に示す自動分析装置の反応ホイールを反応容器と共に拡大して攪拌装置の概略構成と共に示す図である。
【図４】本発明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】反応容器に取り付ける本発明の表面弾性波素子の正面図である。
【図６】反応容器における音波の音響エネルギーによる熱の発生位置と温度センサの位置とを示す断面図である。
【図７】図１の自動分析装置において表面弾性波素子を駆動した場合の、反応ホイールに収容した反応容器に保持された混合液の温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【図８】図１の自動分析装置において表面弾性波素子を駆動した場合の、反応ホイールの温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【図９】表面弾性波素子を駆動しない場合における図７に対応した混合液の温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【図１０】表面弾性波素子を駆動しない場合における図８に対応した反応ホイールの温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【図１１】表面弾性波素子を駆動しない場合における反応ホイールに収容した他の反応容器に保持された混合液の温度と目標温度とを示す温度変化図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 自動分析装置
２ 作業テーブル
３ 検体テーブル
４ 検体容器
５ 検体分注機構
６ 反応ホイール
７ 温度センサ
９ 反応容器
１０ 測定光学系
１１ 排出装置
１２ 試薬分注機構
１３ 試薬テーブル
１４ 試薬容器
１５ 読取装置
１６ 制御部
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
２５ 温度調節回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
反応容器に取り付けられ、前記液体を攪拌する音波を出射する音波発生手段と、
前記音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
前記反応容器内の液体の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段が検知した前記液体の温度をもとに前記駆動制御手段による前記音波発生手段の駆動を制御し、前記液体の温度を目標温度に調節する温度調節手段と、
を備え、
前記音波発生手段は、出射する前記音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱することを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記温度調節手段は、前記音波発生手段による攪拌時に前記液体の温度を検知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３】
前記音波発生手段は、圧電基板上に櫛型電極からなる振動子が形成された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４】
反応容器に保持した液体を目標温度に調節する反応容器における液温調節方法であって、
前記液体の攪拌時に検知した前記液体の温度をもとに前記液体を攪拌する音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱し、目標温度に調節することを特徴とする反応容器における液温調節方法。
【請求項５】
前記音波は、表面弾性波であることを特徴とする請求項４に記載の反応容器における液温調節方法。
【請求項１】
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、
反応容器に取り付けられ、前記液体を攪拌する音波を出射する音波発生手段と、
前記音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
前記反応容器内の液体の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段が検知した前記液体の温度をもとに前記駆動制御手段による前記音波発生手段の駆動を制御し、前記液体の温度を目標温度に調節する温度調節手段と、
を備え、
前記音波発生手段は、出射する前記音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱することを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記温度調節手段は、前記音波発生手段による攪拌時に前記液体の温度を検知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３】
前記音波発生手段は、圧電基板上に櫛型電極からなる振動子が形成された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４】
反応容器に保持した液体を目標温度に調節する反応容器における液温調節方法であって、
前記液体の攪拌時に検知した前記液体の温度をもとに前記液体を攪拌する音波の音響エネルギーによって前記液体を加熱し、目標温度に調節することを特徴とする反応容器における液温調節方法。
【請求項５】
前記音波は、表面弾性波であることを特徴とする請求項４に記載の反応容器における液温調節方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−３０３９６５（Ｐ２００７−３０３９６５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３２５５８（Ｐ２００６−１３２５５８）
【出願日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【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１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【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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