攪拌容器及びこの攪拌容器を用いた分析装置
【課題】液体の滞留部の発生を抑え、液体を均一に攪拌することが可能な攪拌容器及び分析装置を提供すること。
【解決手段】保持した微量の液体を音波を利用して攪拌すると共に、保持した前記液体の特性に関する測定を行う分析装置のための攪拌容器７及び分析装置。攪拌容器７は、液体Ｌsが気体に接触する気液界面を形成するように液体の形状を規制して保持する凹部ＰLと、凹部を規定し、所定の肉厚を有する側壁７ｂ及び底壁７ａを含む壁部と、壁部の外側に設けられ、凹部に保持される液体を攪拌する表面弾性波を発生させる表面弾性波素子２１とを具備し、表面弾性波素子が出射する表面弾性波によって発生させられる液体中の流れの方向において、液体に接触する凹部に対応する壁部は、隣り合う面が曲面で接続されている、または隣り合う面が鈍角を成して接している、もしくは曲面で構成されている。
【解決手段】保持した微量の液体を音波を利用して攪拌すると共に、保持した前記液体の特性に関する測定を行う分析装置のための攪拌容器７及び分析装置。攪拌容器７は、液体Ｌsが気体に接触する気液界面を形成するように液体の形状を規制して保持する凹部ＰLと、凹部を規定し、所定の肉厚を有する側壁７ｂ及び底壁７ａを含む壁部と、壁部の外側に設けられ、凹部に保持される液体を攪拌する表面弾性波を発生させる表面弾性波素子２１とを具備し、表面弾性波素子が出射する表面弾性波によって発生させられる液体中の流れの方向において、液体に接触する凹部に対応する壁部は、隣り合う面が曲面で接続されている、または隣り合う面が鈍角を成して接している、もしくは曲面で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持した液体を音波によって非接触で攪拌する攪拌容器及びこの攪拌容器を用いた分析装置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試料中に音響流を発生させて液体試料を非接触で攪拌混合するものが知られている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第１０３２５３０７号明細書
【特許文献２】特許第３１６８８８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、微量試料，微量試薬の要請が強くなっており、数μＬオーダーの液体をも対象とした反応容器の更なる小型化や、そのための非接触攪拌手段における音波の一層の高周波化が必要となっている。この要請に応じるため、例えば、反応容器の深さをそのままにして底面積を小さくすることによって容積を小さくすると、反応容器は、保持する液体全体の容積に対する底部隅部分の容積の比率が相対的に高くなることが予想される。このとき、反応容器は、この底部隅部分の液体の攪拌を行えないと、反応容器に分注される試料及び試薬の比率と、実際に化学反応を起こす試料及び試薬の比率とが無視できない程に相違するようになる。このため、このようにして小型化した反応容器を用いると、分析装置は、試料の正確な分析が困難になることがあり得る。
【０００５】
また、微量液体に対して非接触攪拌を行うために、より高周波である数十〜数百ＭＨｚ以上の周波数の超音波を利用する場合、反応容器に保持される液体内で発生する流れは音響流によるものが支配的になる。このため、反応容器は、底部隅部分への音響流の回り込みによる当該部分の液体と他の部分の液体との十分な攪拌が期待できない。具体的には、図１８に示すように、例えば、音波を発する表面弾性波素子Ｄsを直方体形状の容器の底壁Ｗbの外面に設けた場合、表面弾性波素子Ｄsが発生し、液体試料中に漏れ出した音波Ｗaによって生じた音響流Ｆsが回り込まず、液体試料が攪拌されない滞留部Ｐsが底部の四隅に生じてしまう。このような滞留部Ｐsは、表面弾性波素子Ｄsを側壁外面に設けた場合でも同様に生じ、液体試料がμＬオーダーのような微量な反応容器に滞留部Ｐsが生ずると、滞留部Ｐsにおける液体試料の攪拌が阻害される。このため、例えば、試薬の一部が検体と攪拌されずに残ってしまう等、検体の正確な測定を妨げる要因となる。このため、特に数十〜数μＬ以下の液体を攪拌対象として扱う分析装置の反応容器においては、このような滞留部Ｐsの発生またはその大きさを抑制することが重要となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液体の滞留部の発生を抑え、液体を均一に攪拌することが可能な攪拌容器及び分析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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る攪拌容器は、保持した微量の液体を音波を利用して攪拌すると共に、保持した前記液体の特性に関する測定を行う分析装置のための攪拌容器であって、前記液体が気体に接触する気液界面を形成するように前記液体の形状を規制して保持する凹部と、前記凹部を規定し、所定の肉厚を有する側壁及び底壁を含む壁部と、前記壁部の外側に設けられ、前記凹部に保持される前記液体を攪拌する表面弾性波を発生させる音波発生手段と、を具備し、前記音波発生手段が出射する前記表面弾性波によって発生させられる前記液体中の流れの方向において、前記液体に接触する前記凹部に対応する前記壁部は、隣り合う面が曲面で接続されている、または当該隣り合う面が鈍角を成して接している、もしくは曲面で構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記壁部外側の平面部分に接触して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記壁部外側の平面部分に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、当該音波発生手段の音波を発生する部分に対応する前記壁部の肉厚が一定となる位置に配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記壁部の側壁または底壁に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、圧電基板と、当該圧電基板上に形成される櫛歯電極とを有する表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記凹部の水平面への投影像は、前記気液界面より前記底壁側における当該凹部の水平方向の総ての断面を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記気液界面が形成される部分より少なくとも前記底壁側の前記側壁は、前記底壁に向かって水平方向における前記凹部の断面積が単調減少するように構成されている部分を有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記凹部は、前記気液界面が形成される部分よりも前記底壁側の部分が占める空間が、当該空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記壁部は、その外形が直方体または角柱であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記壁部は、その外形が直方体または角柱になるように、その肉厚が異なる部分を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る攪拌容器は、上記の発明において、さらに、前記気液界面よりも前記底壁側に設けられ、互いに平行な一組の側壁と、前記平行な一組の側壁の一部に設けられると共に、前記平行な一組の側壁に対して垂直な方向から前記凹部に保持された前記液体の特性を測定する所定波長の光が入射される測光部と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記測光部が設けられた前記平行な一組の側壁と、前記液体中に発生させられる流れの方向において前記隣り合う面が曲面で接続されている壁部または前記隣り合う面が鈍角で接続されている壁部もしくは前記曲面で構成される壁部とは、直交することを特徴とする。
【００２０】
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１４に係る分析装置は、検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、反応させた反応液を分析する分析装置であって、前記攪拌容器を用いて検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、その反応させた反応液を分析することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１５に係る分析装置は、上記の発明において、前記攪拌容器を複数個並べて前記液体試料の分析を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明にかかる攪拌容器及びこの攪拌容器を用いた分析装置は、攪拌容器に保持される液体の滞留部となり得る部分の容積を抑制または低減するため、より微量な液体に対しても均一に攪拌することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌容器及びこの攪拌容器を用いた分析装置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、本発明の分析装置の実施の形態１を示す自動分析装置の概略構成図である。図２は、図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌容器に係る反応容器の斜視図である。図３は、図２に示す反応容器の平面図である。図４は、反応容器が保持した液体を攪拌する攪拌装置を図３の反応容器をＣ−Ｃ線に沿って破断して示す概略構成図である。
【００２４】
自動分析装置１は、図１に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、反応テーブル６及び試薬テーブル１５が互いに離間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ている。また、自動分析装置１は、検体テーブル３と反応テーブル６との間に検体分注機構５が設けられ、反応テーブル６と試薬テーブル１５との間には試薬分注機構１３が設けられている。
【００２５】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段（図示せず）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。
【００２６】
検体分注機構５は、検体を後述する反応容器７に分注する手段であり、検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次後述する反応容器７に分注する。
【００２７】
反応テーブル６は、図１に示すように、駆動手段（図示せず）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６ａが複数設けられている。各収納室６ａは、攪拌容器として検体を試薬と反応させる反応容器７が着脱自在に収納される。また、反応テーブル６には、光源８及び排出装置１１が設けられている。光源８は、試薬と検体とが反応した反応容器７内の液体試料を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射する。光源８から出射された分析用の光ビームは、反応容器７内の液体試料を透過し、光源８と対向する位置に設けた受光素子９によって受光される。受光素子９は、判断部１８を介して分析部１９に接続されている。分析部１９は、反応容器７内の液体試料の吸光度に基づいて検体の成分や濃度等を分析する。一方、排出装置１１は、図示しない排出ノズルを備えており、反応容器７から反応終了後の液体試料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７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。
【００２８】
試薬分注機構１３は、試薬を反応容器７に分注する手段であり、後述する試薬テーブル１５の所定の試薬容器１６から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００２９】
試薬テーブル１５は、図１に示すように、図示しない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１５ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１５ａは、試薬容器１６が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１６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。
【００３０】
ここで、試薬テーブル１５の外周部には、試薬容器１６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、判断部１８へ出力する読取装置１７が設置されている。判断部１８は、受光素子９，排出装置１１及び読取装置１７と接続され、例えば、マイクロコンピュータ等が使用される。
【００３１】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応テーブル６によって周方向に沿って搬送されてくる反応容器７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７は、反応テーブル６によって試薬分注機構１３の近傍へ搬送されて所定の試薬容器１６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７は、反応テーブル６によって周方向に沿って搬送される間に試薬と検体とが攪拌されて反応し、光源８と受光素子９との間を通過する。このとき、反応容器７内の液体試料は、受光素子９によって測光され、分析部１９によって成分や濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器７は、排出装置１１によって反応終了後の液体試料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。従って、自動分析装置１は、反応容器７を反応テーブル６に複数個並べて液体試料の分析を行う。
【００３２】
このとき、自動分析装置１は、反応テーブル６によって周方向に沿って搬送される反応容器７内の液体試料を攪拌装置によって攪拌し、試薬と検体とを反応させる。この液体試料の攪拌に用いる反応容器７を攪拌装置と共に以下に説明する。
【００３３】
反応容器７は、光源８から出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過し、液体との親和性、例えば、親水性が高い素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラスが使用される。反応容器７は、図２に示すように、底壁７ａと側壁７ｂとによって水平断面の外形が四角形からなり、上部に液体注入用の開口７ｃを有する四角柱状に成形された容器であり、底壁７ａの内面と側壁７ｂの内面とによって囲まれる液体保持部ＰLの内面上部には所定量の液体試料によって下に凸のメニスカスが接する液面接触領域ＡMを有している。本明細書において、液体保持部ＰLは、液体試料が気体に接触する気液界面を形成するように液体試料の形状を規制して保持する凹部であり、気液界面以下の部分をいう。また、壁部は、液体保持部ＰLを規定する部分をいい、所定の肉厚を有する底壁７ａと側壁７ｂとを含んでいる。底壁７ａと側壁７ｂの内面は、音波によって液体中に発生する音響流の流線と略並行に形成されている。側壁７ｂは、内面の液面接触領域ＡMが水平方向（液体保持部ＰLの深さ方向に直交する方向）に湾曲する曲面ＦCと鉛直面ＦPからなり、曲面ＦCと鉛直面ＦPが交互に接している。このため、壁部、即ち、側壁７ｂは、図２及び図３に示すように、肉厚の異なる部分が存在し、底壁７ａを含めた外形が直方体である。また、反応容器７は、液面接触領域ＡMの下部に形成される凹部Ｐdの内底面７ｄが測光部ＡLを透過する分析用の光ビームの断面形状に対応した形に湾曲している。ここで、互いに平行な一組の側壁７ｂは、液面接触領域ＡM下部の互いに対向する１点鎖線で示す部分が、光源８から出射された分析用の光ビームが透過し、液体試料を光学測定する測光部ＡLとして利用される。このため、反応容器７は、測光部ＡLが設けられた平行な一組の側壁７ｂと、隣り合う面が曲面ＦCで接続されている鉛直面ＦPとは直交している。
【００３４】
このとき、反応容器７は、水平方向の断面積が鉛直方向に沿って大きく変化することがないように、液体保持部ＰLの水平面への投影像が、気液界面より底壁７ａ側における液体保持部ＰLの水平方向の総ての断面を含むように成形されている。このため、液体保持部ＰLは、気液界面が形成される部分よりも底壁７ａ側の部分が占める空間が、この空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状となる。また、測光部ＡLは、水平方向の断面積が液面接触領域ＡM内の水平方向の断面積に比べて小さくなるように設定されている。そして、液面接触領域ＡMは、水平方向に湾曲する曲面ＦCの曲率が、測光部ＡLの水平方向の断面における曲率に比べて小さく設定されている。このため、液面接触領域ＡMは、側壁７ｂが９０°で接する従来の反応容器に比べ、液体試料のメニスカスが接する四隅の部分が水平方向に湾曲していることから、この湾曲した曲面ＦCにおけるメニスカスの急峻な立ち上がりが抑えられる。
【００３５】
攪拌装置２０は、試薬分注機構１３が反応容器７に試薬を分注する位置と互いに対向配置される光源８，受光素子９との間の収納室６ａ下部に配置されており、図４に示すように、表面弾性波素子２１、電源２２、コントローラ２３及び音響整合層２４を有している。
【００３６】
表面弾性波素子２１は、音波発生手段であり、図４及び図５に示すように、ニオブ酸リチウム等の圧電基板２１ａの表面に金等の櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子２１ｂが設けられている。振動子２１ｂは、電源２２から送電された電力を表面弾性波（音波）に変換し、図４に示すように、音響整合層２４を介して側壁７ｂ外側の平面部分に取り付けられる。このとき、表面弾性波素子２１は、音波を発生する部分である振動子２１ｂに対応する側壁７ｂの肉厚が一定となる位置に配置される。また、振動子２１ｂは、図５に示すように、電気端子２１ｃとの間が導体回路２１ｄによって接続されている。表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂとして櫛型電極（ＩＤＴ）を使用するので、構造が簡単で小型な構成とすることができる。ここで、表面弾性波素子２１は、図４に点線で示すように、反応容器７の底壁７ａの外面や、実線で示す表面弾性波素子２１を取り付けた側壁７ｂと対向する側壁７ｂの外面に取り付けてもよい。
【００３７】
電源２２は、図４に示すように、電気端子２１ｃとの間が配線２５によって接続され、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の交流を表面弾性波素子２１に供給する。コントローラ２３は、電源２２を制御して表面弾性波素子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。音響整合層２４は、反応容器７と表面弾性波素子２１との間の音響インピーダンスを最適化する手段で、エポキシ樹脂等の接着剤やシェラック等の他、ジェルや液体等を使用することができる。音響整合層２４は、音波の伝達効率を上げるため、表面弾性波素子２１が発する周波数の波長λに対して厚みがλ／４となるように調整する。または、音響整合層２４は、できるだけ薄くなるように調整する。
【００３８】
従って、反応容器７は、保持した液体試料が攪拌装置２０によって以下のように攪拌される。先ず、攪拌装置２０は、コントローラ２３による制御の下に電源２２から供給される電力によって表面弾性波素子２１を駆動する。これにより、図５の表面弾性波素子２１において、振動子２１ｂが音波を誘起する。誘起された音波は、圧電基板２１ａ内部及び音響整合層２４を通って反応容器７の側壁７ｂへと伝搬し、図４に示すように、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが側壁７ｂの内面から斜め上方及び下方に漏れ出してゆく。
【００３９】
この結果、液体試料Ｌsには、図４に示すように、音波Ｗaによって反時計方向の音響流Ｆccと時計方向の音響流Ｆcwとが生じる。このとき、反応容器７は、凹部Ｐdが内底面７ｄに亘って音響流Ｆcwの流線と略並行に形成されているため、底部の四隅に滞留部が発生することがないので、保持した液体試料Ｌsを残らず攪拌することができる。しかも、反応容器７は、内面の液面接触領域ＡMがメニスカスＭにおいて水平方向に湾曲する曲面ＦCと鉛直面ＦPからなり、曲面ＦCと鉛直面ＦPが交互に接している。このとき、メニスカスＭが、液体試料Ｌsが気体に接触する気液界面である。このため、液体試料Ｌsは、図４に示すように、曲面ＦPの部分で接するメニスカスＭの急峻な立ち上がりが抑えられ、実線で示すように平坦に近くなるので、均一に攪拌される。
【００４０】
従って、反応容器７は、攪拌効率に優れ、非接触にも拘わらず、保持した液体試料Ｌsが短時間で均一に攪拌される。ここで、図４において、破線は従来の反応容器におけるメニスカスを示しており、以下の説明においても同様とする。また、反応容器７は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納して使用されるので、従来の自動分析装置にもそのまま使用することができる。
【００４１】
一方、反応容器７は、底壁７ａと側壁７ｂの内面が音波Ｗaによって液体試料Ｌs中に発生する音響流の流線と略並行に形成されていれば、図６に示すように、測光部ＡLが形成された側壁７ｂと隣り合う側壁７ｂ内面に、底壁７ａの内底面Ｆbに対して鈍角となる角度θで接する傾斜面７ｅを設けても、音響流を傾斜面７ｅと内底面Ｆbとによって案内し、攪拌効率を向上させることができる。また、図７に示す反応容器７のように、液面接触領域ＡMを構成する各曲面ＦCと各鉛直面ＦPを下方へ延長すると共に、内底面Ｆbを測光部ＡLを透過する分析用の光ビームの断面の半径と略同じ球面からなる湾曲面としても、同様の効果が得られる。従って、図８に示す反応容器２８のように、液面接触領域ＡMを鉛直面ＦPと反応容器７の曲面ＦCよりも大きい曲面ＦBCとによって構成してもよい。このとき、反応容器２８は、内底面Ｆbが測光部ＡLが形成された側壁２８ｂに隣接する側壁２８ｃ側から対向する側壁２８ｃに向かって下に凸の湾曲面に成形されている。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る攪拌容器を図９及び図１０を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の反応容器は、液面接触領域が水平方向に湾曲する曲面と鉛直面からなっていたのに対し、実施の形態２の反応容器は、液面接触領域が水平方向に湾曲する曲面からなる。図９は、実施の形態２に係る反応容器を示す斜視図である。図１０は、図９に示す反応容器の縦断面図である。
【００４３】
反応容器３０は、反応容器７と同様の素材から成形され、図９に示すように、底壁３０ａと側壁３０ｂとによって水平断面の外形が円形からなり、上部に液体注入用の開口３０ｃを有する円柱状に成形されている。反応容器３０は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納して使用され、底壁３０ａと側壁３０ｂとによって囲まれる液体保持部ＰLの内面上部には所定量の液体試料によって下に凸のメニスカスが接する液面接触領域ＡMを有している。底壁３０ａは、図９及び図１０に示すように、内底面Ｆbの中央が音波によって液体試料Ｌs中に生ずる音響流の流線と略並行する下に凸の球面状に窪んでいる。このため、底壁３０ａは、肉厚の異なる部分が存在する。また、底壁３０ａは、外側の平面部分に表面弾性波素子２１が取り付けられている。一方、側壁３０ｂは、図９に示すように、内面の液面接触領域ＡMが水平方向に湾曲する曲面である。
【００４４】
このとき、反応容器３０は、底壁３０ａの内底面Ｆbの中央が下に凸の球面状に窪んでいるので、鉛直方向の音響流は内底面Ｆに案内されて円滑に流れ、内底面が平坦な従来の反応容器に比べると滞留部の発生が抑えられる。また、反応容器３０は、水平方向の断面積が鉛直方向に大きく変化することがないように、液体保持部ＰLの水平面への投影像が、気液界面より底壁３０ａ側における液体保持部ＰLの水平方向の総ての断面を含むように成形されている。このため、液体保持部ＰLは、気液界面が形成される部分よりも底壁３０ａ側の部分が占める空間が、この空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状となる。そして、液面接触領域ＡMは、内面が水平方向に湾曲しているので、側壁が９０°で接する従来の四角柱形状の反応容器に比べ、図１０に示すように、液体試料のメニスカスの急峻な立ち上がりが抑えられる。
【００４５】
そして、反応容器３０は、攪拌装置２０によって表面弾性波素子２１を駆動すると、図５に示す振動子２１ｂに誘起された音波が圧電基板２１ａ内部及び音響整合層２４を通って反応容器３０の底壁３０ａへと伝搬し、図１０に示すように、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが底壁３０ａの内底面Ｆbから斜め上方に漏れ出してゆく。
【００４６】
この結果、液体試料Ｌsには、図１０に示すように、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する反時計方向の音響流Ｆccと時計方向の音響流Ｆcwとが生じる。このとき、反応容器３０は、図１０に示すように、内底面Ｆbの中央が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行する下に凸の球面状に窪んでいるうえ、液面接触領域ＡMにおけるメニスカスＭの急峻な立ち上がりが抑えられ、実線で示すように平坦に近くなっている。
【００４７】
従って、反応容器３０及び攪拌装置２０を用いた自動分析装置１は、図１０に示すように、内底面Ｆbが音響流Ｆcc，Ｆcwに起因する流れを円滑に案内すると共に、メニスカスＭが平坦に近くなっているため、音響流Ｆcc，Ｆcwが液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に入り込み易くなるので、液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。また、反応容器３０は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納できるので、従来の自動分析装置のキュベットを収納する収納室にも配置してそのまま使用することができる。
【００４８】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る反応容器を図１１及び図１２を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の反応容器は、液面接触領域が水平方向に湾曲する曲面と鉛直面からなっていたのに対し、実施の形態３の反応容器は、液面接触領域が上方に向かって外方に開く一組の傾斜側壁を有している。図１１は、実施の形態３に係る反応容器を示す斜視図である。図１２は、図１１に示す反応容器の縦断面図である。
【００４９】
反応容器３４は、反応容器７と同様の素材から成形され、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納して使用される。反応容器３４は、図１１に示すように、底壁３４ａと、互いに平行な一組の平行側壁３４ｂと、平行側壁３４ｂに隣り合う一組の傾斜側壁３４ｃとを備えており、上部に液体注入用の開口３４ｄを有している。反応容器３４は、底壁３４ａ、一組の平行側壁３４ｂ及び一組の傾斜側壁３４ｃによって囲まれる液体保持部ＰLの内面上部には所定量の液体試料によって下に凸のメニスカスＭが接する液面接触領域ＡMを有している。
【００５０】
底壁３４ａは、外側の平面部分に表面弾性波素子２１が取り付けられている。互いに平行な一組の平行側壁３４ｂは、液面接触領域ＡM下部の互いに対向する１点鎖線で示す部分が、光源８から出射された分析用の光ビームが透過し、液体試料を光学測定する測光部ＡLとして利用される。一組の傾斜側壁３４ｃは、一組の開き側壁であり、図１２に示すように、底壁３４ａの内面に対して鈍角となる角度θ傾斜させて平行側壁３４ｂに隣り合う側壁であり、鉛直面に対して傾斜することにより内面の液面接触領域ＡMが上方に向かって外方に開いている。このため、反応容器３４は、底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃの内面が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行すると共に、傾斜側壁３４ｃと接する液体試料ＬsのメニスカスＭが、側壁が鉛直である従来の反応容器に比べて平坦になる。ここで、表面弾性波素子２１は、図１２に点線で示すように、傾斜側壁３４ｃ外側の平面部分に取り付けてもよい。
【００５１】
このとき、反応容器３４は、水平方向の断面積が鉛直方向に大きく変化することがないように、開口３４ｃの水平面への投影像は、液体保持部ＰLの任意の水平断面における水平面への投影像を含むように成形されている。このため、液体保持部ＰLは、気液界面が形成される部分よりも底壁３４ａ側の部分が占める空間が、この空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状となる。また、反応容器３４は、メニスカスＭが形成される部分より少なくとも底壁３４ａ側が底壁３４ａに向かって水平方向における液体保持部ＰLの断面積が単調減少するように構成されている傾斜側壁３４ｃを有している。
【００５２】
従って、反応容器３４は、攪拌装置２０によって表面弾性波素子２１を駆動すると、振動子２１ｂに誘起された音波が圧電基板２１ａ内部及び音響整合層２４を通って反応容器３４の底壁３４ａへと伝搬し、図１２に示すように、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが底壁３４ａの内底面から斜め上方に漏れ出してゆく。
【００５３】
この結果、液体試料Ｌsには、図１２に示すように、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する反時計方向の音響流Ｆccと時計方向の音響流Ｆcwとが生じる。このとき、反応容器３４は、図１２に示すように、傾斜側壁３４ｃが底壁３４ａの内面に対して鈍角となる角度θ傾斜し、底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃの内面が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行に形成されている。このため、反応容器３４は、生じた音響流Ｆcc，Ｆcwが底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃとがなす鈍角の内面に案内されて流れるので滞留部を生ずることがない。また、液体試料Ｌsは、図１２に示すように、傾斜側壁３４ｃと接する液体試料ＬsのメニスカスＭが実線で示すように平坦に近くなり、液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に音響流Ｆcc，Ｆcwが入り込み易くなる。
【００５４】
従って、図１２に示すように、反応容器３４及び攪拌装置２０を用いた自動分析装置１は、これら２つの音響流Ｆcc，Ｆcwによって液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。また、反応容器３４は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納できるので、従来の自動分析装置のキュベットを収納する収納室にも配置してそのまま使用することができる。
【００５５】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る反応容器を図１３〜図１５を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態３の反応容器は、音波発生手段として表面弾性波素子を使用していたのに対し、実施の形態４の反応容器は、厚み縦振動子を音波発生手段として使用している。図１３は、音波発生手段として厚み縦振動子を用いた攪拌装置を反応容器と共に示す断面図である。
【００５６】
反応容器３４は、図１３に示すように、底壁３４ａの外面に音響整合層４５を介して取り付けられる攪拌装置４０によって液体保持部ＰLに保持した液体試料が攪拌される。攪拌装置４０は、図１５に示すように、厚み縦振動子４１、電源４２、コントローラ４３及び音響整合層４５を有している。
【００５７】
厚み縦振動子４１は、板面に垂直に音波を発生する音波発生部材であり、図１３に示すように、底壁３４ａ外側の平面部分に取り付けられる。厚み縦振動子４１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電基板４１ａの両面に電極４１ｂを設けたもので、各電極４１ｂには、引出し電極４１ｃが接続されている。このとき、反応容器３４は、厚み縦振動子４１を側壁３４ｃ外側の平面部分（点線参照）に取り付けてもよい。電源４２は、厚み縦振動子４１を駆動する交流電源であり、図１５に示す配線４４を介して電極４１ｂに数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電圧を印加する。
【００５８】
コントローラ４３は、電源４２を制御して電極４１ｂ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。音響整合層４５は、反応容器３４と厚み縦振動子４１との間の音響インピーダンスを最適化する手段で、エポキシ樹脂等の接着剤やシェラック等の他、ジェルや液体等を使用することができる。音響整合層４５は、音波の伝達効率を上げるため、厚み縦振動子４１が発する周波数の波長λに対して厚みがλ／４となるように調整する。または、音響整合層４５は、できるだけ薄くなるように調整する。
【００５９】
従って、反応容器３４は、攪拌装置４０によって保持した液体試料が以下のように攪拌される。先ず、攪拌装置４０は、コントローラ４３による制御の下に電源４２から供給する電力によって厚み縦振動子４１を駆動する。これにより、厚み縦振動子４１は、図１３〜図１５に示す電極４１ｂが音波を誘起する。誘起された音波は、音響整合層４５を通って反応容器３４の底壁３４ａへと伝搬し、図１３に示すように、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが底壁３４ａの中央から上方に漏れ出してゆく。
【００６０】
この結果、液体試料Ｌsには、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する反時計方向の音響流Ｆccと時計方向の音響流Ｆcwとが生じる。このとき、反応容器３４は、図１３に示すように、傾斜側壁３４ｃが底壁３４ａの内面に対して鈍角となる角度θ傾斜し、底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃの内面が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行に形成されている。このため、反応容器３４は、生じた音響流Ｆcc，Ｆcwが底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃとがなす鈍角の内面に案内されて流れるので滞留部を生ずることがない。また、液体試料Ｌsは、図１３に示すように、傾斜側壁３４ｃと接する液体試料ＬsのメニスカスＭが実線で示すように平坦に近くなり、液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に音響流Ｆcc，Ｆcwが入り込み易くなる。
【００６１】
従って、図１３に示すように、音波発生手段として厚み縦振動子を用いた反応容器３４及び攪拌装置４０を用いた自動分析装置１は、音響流Ｆcc，Ｆcwによって液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。
【００６２】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５に係る反応容器を図１６及び図１７を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１〜４の反応容器は、保持した液体試料を攪拌する音波発生手段を反応容器に接して設けていたのに対し、実施の形態５の反応容器は、音波発生手段が離れた位置に設けられている。図１６は、実施の形態５に係る反応容器を示す断面図である。図１７は、実施の形態５に係る反応容器の他の例を示す断面図である。
【００６３】
実施の形態５の反応容器は、実施の形態１の反応容器７を使用したものであり、反応容器７は、ホルダ３７に収容されている。ホルダ３７は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納され、内側壁３７ａには厚み縦振動子４１が設けられている。また、ホルダ３７は、水や恒温液等の音響整合材３８を介して反応容器７を収容している。従って、反応容器７は、厚み縦振動子４１が接触することなく離れた位置に設けられている。
【００６４】
従って、実施の形態５の反応容器７は、コントローラ４３による制御の下に攪拌装置４０によって厚み縦振動子４１を駆動すると、厚み縦振動子４１に誘起された音波は、音響整合材３８を伝搬して反応容器７の外面から側壁７ｂに入射する。側壁７ｂに入射した音波は、側壁７ｂ内を伝搬した後、図１６に示すように、側壁７ｂから音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが水平方向に漏れ出す。
【００６５】
この結果、反応容器７は、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する時計方向に流れる音響流Ｆcwと、内底面７ｄの湾曲に沿って流れる反時計方向の音響流Ｆccとが液体試料Ｌs中に生じる。このとき、反応容器７は、図１６に示すように、底壁７ａと側壁７ｂの内面が音波によって液体中に発生する音響流Ｆccの流線と略並行に形成されている。このため、反時計方向の音響流Ｆccは、内底面７ｄに案内されて円滑に流れ、滞留部の発生が抑えられる。従って、反応容器７は、攪拌効率に優れ、非接触にも拘わらず、保持した液体試料Ｌsが短時間で均一に攪拌される。
【００６６】
しかも、反応容器７は、図１６に示すように、図４，図１０及び図１２等と同様に、液体試料ＬsのメニスカスＭが平坦になるので、音響流Ｆcc，Ｆcwが液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に入り込み易い。このため、実施の形態５の反応容器７及び攪拌装置４０を用いた自動分析装置１は、これらの音響流Ｆcc，Ｆcwによって液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。
【００６７】
このように、実施の形態５の反応容器は、厚み縦振動子４１を反応容器７から離れた位置に設けるので、図１７に示すように、実施の形態３の反応容器３４を用いることもできる。このとき、ホルダ３７は、図１７に示すように、内底壁３７ｂに厚み縦振動子４１を設ける。
【００６８】
実施の形態５の反応容器を図１７に示す構成にすると、反応容器３４は、攪拌装置４０によってコントローラ４３による制御の下に厚み縦振動子４１を駆動した場合、厚み縦振動子４１に誘起された音波は、音響整合材３８を伝搬して反応容器３４の外面から底壁３４ａに入射する。底壁３４ａに入射した音波は、底壁３４ａ内を伝搬した後、図１７に示すように、底壁３４ａから音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが上方に漏れ出す。
【００６９】
この結果、反応容器３４は、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する時計方向に流れる音響流Ｆcwと反時計方向の音響流Ｆccとが液体試料Ｌs中に生じる。このとき、反応容器３４は、図１７に示すように、傾斜側壁３４ｃが底壁３４ａの内面に対して鈍角となる角度θ傾斜し、底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃの内面が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行に形成されている。このため、反応容器３４は、生じた音響流Ｆcc，Ｆcwが底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃとがなす鈍角の内面に案内されて流れるので滞留部を生ずることがない。また、液体試料Ｌsは、図１７に示すように、傾斜側壁３４ｃと接する液体試料ＬsのメニスカスＭが実線で示すように平坦に近くなり、液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に音響流Ｆcc，Ｆcwが入り込み易くなる。
【００７０】
このため、実施の形態５の反応容器３４及び攪拌装置４０を用いた自動分析装置１は、これらの音響流Ｆcc，Ｆcwによって液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。また、ホルダ３７は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納できるので、実施の形態５の反応容器７，３４は、従来の自動分析装置でも使用することができる。
【００７１】
このように、実施の形態５の反応容器７，３４及び攪拌装置４０を用いた自動分析装置１は、厚み縦振動子４１を反応容器７，３４から離れた位置に設けるので、攪拌装置４０や自動分析装置１の機械的な設計上の自由度が増すという利点がある。
【００７２】
尚、実施の形態１〜５は、攪拌容器として反応容器について説明したが、保持したμＬオーダーの微量な液体を攪拌する容器であれば、反応容器に限定されるものではなく、試薬容器その他の容器として使用することができる。
【００７３】
また、実施の形態１〜５においては、容器外形（容器壁部外形）の水平断面は、製造し易く或いは列にして並べ易い正方形又は長方形になるような容器を例示して本発明の反応容器を説明した。しかし、本発明の反応容器は、前記容器外形の水平方向の断面が四角形に限らず、五以上の角を有する多角形（例えば、六角形）であってもよい。即ち、本発明の反応容器は、容器内部での滞留部の発生が抑制されるように、容器の壁部が構成されていれば、容器外形が直方体（四角柱）に限らず、適宜、六角柱や八角柱等、他の角柱形状を構成していても問題ない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の分析装置の実施の形態１を示す自動分析装置の概略構成図である。
【図２】図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌容器に係る反応容器の斜視図である。
【図３】図２に示す反応容器の平面図である。
【図４】反応容器が保持した液体を攪拌する攪拌装置と図３の反応容器の概略構成図である。
【図５】実施の形態１に係る反応容器に保持した液体を攪拌する攪拌装置で使用する音波発生手段を示す斜視図である。
【図６】実施の形態１に係る反応容器の第１の変形例を示す斜視図である。
【図７】実施の形態１に係る反応容器の第２の変形例を示す斜視図である。
【図８】実施の形態１に係る反応容器の第３の変形例を示す斜視図である。
【図９】実施の形態２に係る反応容器を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す反応容器の縦断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る反応容器を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す反応容器の縦断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る反応容器を示し、保持した液体を攪拌する攪拌装置を反応容器と共に示す断面図である。
【図１４】図１３の攪拌装置の音波発生手段を底面側から見た底面図である。
【図１５】図１３の攪拌装置の概略構成図である。
【図１６】実施の形態５に係る反応容器を示す断面図である。
【図１７】実施の形態５に係る反応容器の他の例を示す断面図である。
【図１８】従来の攪拌容器として用いられている反応容器の断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 自動分析装置
２ 作業テーブル
３ 検体テーブル
３ａ 収納室
４ 検体容器
５ 検体分注機構
６ 反応テーブル
６ａ 収納室
７ 反応容器
７ａ 底壁
７ｂ 側壁
８ 光源
９ 受光素子
１１ 排出装置
１３ 試薬分注機構
１５ 試薬テーブル
１６ 試薬容器
１７ 読取装置
１８ 判断部
１９ 分析部
２０ 攪拌装置
２１ 表面弾性波素子
２１ａ 圧電基板
２１ｂ 振動子
２２ 電源
２３ コントローラ
２４ 音響整合層
２８，３０ 反応容器
２８ａ，３０ａ 底壁
２８ｂ，３０ｂ 側壁
２８ｃ 側壁
３４ 反応容器
３４ａ 底壁
３４ｂ 平行側壁
３４ｃ 傾斜側壁
３７ ホルダ
３８ 音響整合材
４０ 攪拌装置
４１ 厚み縦振動子
４１ａ 圧電基板
４１ｂ 電極
４１ｃ 引出し電極
４２ 電源
４３ コントローラ
４５ 音響整合層
ＡL 測光部
ＡM 液面接触領域
ＦBC 曲面
Ｆb 内底面
ＦC 曲面
Ｆcc，Ｆcw 音響流
ＦP 鉛直面
Ｍ メニスカス
ＰL 液体保持部
Ｗa 音波
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保持した液体を音波によって非接触で攪拌する攪拌容器及びこの攪拌容器を用いた分析装置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試料中に音響流を発生させて液体試料を非接触で攪拌混合するものが知られている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第１０３２５３０７号明細書
【特許文献２】特許第３１６８８８６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、微量試料，微量試薬の要請が強くなっており、数μＬオーダーの液体をも対象とした反応容器の更なる小型化や、そのための非接触攪拌手段における音波の一層の高周波化が必要となっている。この要請に応じるため、例えば、反応容器の深さをそのままにして底面積を小さくすることによって容積を小さくすると、反応容器は、保持する液体全体の容積に対する底部隅部分の容積の比率が相対的に高くなることが予想される。このとき、反応容器は、この底部隅部分の液体の攪拌を行えないと、反応容器に分注される試料及び試薬の比率と、実際に化学反応を起こす試料及び試薬の比率とが無視できない程に相違するようになる。このため、このようにして小型化した反応容器を用いると、分析装置は、試料の正確な分析が困難になることがあり得る。
【０００５】
また、微量液体に対して非接触攪拌を行うために、より高周波である数十〜数百ＭＨｚ以上の周波数の超音波を利用する場合、反応容器に保持される液体内で発生する流れは音響流によるものが支配的になる。このため、反応容器は、底部隅部分への音響流の回り込みによる当該部分の液体と他の部分の液体との十分な攪拌が期待できない。具体的には、図１８に示すように、例えば、音波を発する表面弾性波素子Ｄsを直方体形状の容器の底壁Ｗbの外面に設けた場合、表面弾性波素子Ｄsが発生し、液体試料中に漏れ出した音波Ｗaによって生じた音響流Ｆsが回り込まず、液体試料が攪拌されない滞留部Ｐsが底部の四隅に生じてしまう。このような滞留部Ｐsは、表面弾性波素子Ｄsを側壁外面に設けた場合でも同様に生じ、液体試料がμＬオーダーのような微量な反応容器に滞留部Ｐsが生ずると、滞留部Ｐsにおける液体試料の攪拌が阻害される。このため、例えば、試薬の一部が検体と攪拌されずに残ってしまう等、検体の正確な測定を妨げる要因となる。このため、特に数十〜数μＬ以下の液体を攪拌対象として扱う分析装置の反応容器においては、このような滞留部Ｐsの発生またはその大きさを抑制することが重要となる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、液体の滞留部の発生を抑え、液体を均一に攪拌することが可能な攪拌容器及び分析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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る攪拌容器は、保持した微量の液体を音波を利用して攪拌すると共に、保持した前記液体の特性に関する測定を行う分析装置のための攪拌容器であって、前記液体が気体に接触する気液界面を形成するように前記液体の形状を規制して保持する凹部と、前記凹部を規定し、所定の肉厚を有する側壁及び底壁を含む壁部と、前記壁部の外側に設けられ、前記凹部に保持される前記液体を攪拌する表面弾性波を発生させる音波発生手段と、を具備し、前記音波発生手段が出射する前記表面弾性波によって発生させられる前記液体中の流れの方向において、前記液体に接触する前記凹部に対応する前記壁部は、隣り合う面が曲面で接続されている、または当該隣り合う面が鈍角を成して接している、もしくは曲面で構成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記壁部外側の平面部分に接触して配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記壁部外側の平面部分に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、当該音波発生手段の音波を発生する部分に対応する前記壁部の肉厚が一定となる位置に配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記壁部の側壁または底壁に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、圧電基板と、当該圧電基板上に形成される櫛歯電極とを有する表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記凹部の水平面への投影像は、前記気液界面より前記底壁側における当該凹部の水平方向の総ての断面を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記気液界面が形成される部分より少なくとも前記底壁側の前記側壁は、前記底壁に向かって水平方向における前記凹部の断面積が単調減少するように構成されている部分を有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記凹部は、前記気液界面が形成される部分よりも前記底壁側の部分が占める空間が、当該空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記壁部は、その外形が直方体または角柱であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記壁部は、その外形が直方体または角柱になるように、その肉厚が異なる部分を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る攪拌容器は、上記の発明において、さらに、前記気液界面よりも前記底壁側に設けられ、互いに平行な一組の側壁と、前記平行な一組の側壁の一部に設けられると共に、前記平行な一組の側壁に対して垂直な方向から前記凹部に保持された前記液体の特性を測定する所定波長の光が入射される測光部と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記測光部が設けられた前記平行な一組の側壁と、前記液体中に発生させられる流れの方向において前記隣り合う面が曲面で接続されている壁部または前記隣り合う面が鈍角で接続されている壁部もしくは前記曲面で構成される壁部とは、直交することを特徴とする。
【００２０】
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１４に係る分析装置は、検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、反応させた反応液を分析する分析装置であって、前記攪拌容器を用いて検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、その反応させた反応液を分析することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１５に係る分析装置は、上記の発明において、前記攪拌容器を複数個並べて前記液体試料の分析を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明にかかる攪拌容器及びこの攪拌容器を用いた分析装置は、攪拌容器に保持される液体の滞留部となり得る部分の容積を抑制または低減するため、より微量な液体に対しても均一に攪拌することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌容器及びこの攪拌容器を用いた分析装置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、本発明の分析装置の実施の形態１を示す自動分析装置の概略構成図である。図２は、図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌容器に係る反応容器の斜視図である。図３は、図２に示す反応容器の平面図である。図４は、反応容器が保持した液体を攪拌する攪拌装置を図３の反応容器をＣ−Ｃ線に沿って破断して示す概略構成図である。
【００２４】
自動分析装置１は、図１に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、反応テーブル６及び試薬テーブル１５が互いに離間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ている。また、自動分析装置１は、検体テーブル３と反応テーブル６との間に検体分注機構５が設けられ、反応テーブル６と試薬テーブル１５との間には試薬分注機構１３が設けられている。
【００２５】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段（図示せず）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。
【００２６】
検体分注機構５は、検体を後述する反応容器７に分注する手段であり、検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次後述する反応容器７に分注する。
【００２７】
反応テーブル６は、図１に示すように、駆動手段（図示せず）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６ａが複数設けられている。各収納室６ａは、攪拌容器として検体を試薬と反応させる反応容器７が着脱自在に収納される。また、反応テーブル６には、光源８及び排出装置１１が設けられている。光源８は、試薬と検体とが反応した反応容器７内の液体試料を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射する。光源８から出射された分析用の光ビームは、反応容器７内の液体試料を透過し、光源８と対向する位置に設けた受光素子９によって受光される。受光素子９は、判断部１８を介して分析部１９に接続されている。分析部１９は、反応容器７内の液体試料の吸光度に基づいて検体の成分や濃度等を分析する。一方、排出装置１１は、図示しない排出ノズルを備えており、反応容器７から反応終了後の液体試料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７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。
【００２８】
試薬分注機構１３は、試薬を反応容器７に分注する手段であり、後述する試薬テーブル１５の所定の試薬容器１６から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００２９】
試薬テーブル１５は、図１に示すように、図示しない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１５ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１５ａは、試薬容器１６が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１６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。
【００３０】
ここで、試薬テーブル１５の外周部には、試薬容器１６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、判断部１８へ出力する読取装置１７が設置されている。判断部１８は、受光素子９，排出装置１１及び読取装置１７と接続され、例えば、マイクロコンピュータ等が使用される。
【００３１】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応テーブル６によって周方向に沿って搬送されてくる反応容器７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７は、反応テーブル６によって試薬分注機構１３の近傍へ搬送されて所定の試薬容器１６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７は、反応テーブル６によって周方向に沿って搬送される間に試薬と検体とが攪拌されて反応し、光源８と受光素子９との間を通過する。このとき、反応容器７内の液体試料は、受光素子９によって測光され、分析部１９によって成分や濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器７は、排出装置１１によって反応終了後の液体試料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。従って、自動分析装置１は、反応容器７を反応テーブル６に複数個並べて液体試料の分析を行う。
【００３２】
このとき、自動分析装置１は、反応テーブル６によって周方向に沿って搬送される反応容器７内の液体試料を攪拌装置によって攪拌し、試薬と検体とを反応させる。この液体試料の攪拌に用いる反応容器７を攪拌装置と共に以下に説明する。
【００３３】
反応容器７は、光源８から出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過し、液体との親和性、例えば、親水性が高い素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラスが使用される。反応容器７は、図２に示すように、底壁７ａと側壁７ｂとによって水平断面の外形が四角形からなり、上部に液体注入用の開口７ｃを有する四角柱状に成形された容器であり、底壁７ａの内面と側壁７ｂの内面とによって囲まれる液体保持部ＰLの内面上部には所定量の液体試料によって下に凸のメニスカスが接する液面接触領域ＡMを有している。本明細書において、液体保持部ＰLは、液体試料が気体に接触する気液界面を形成するように液体試料の形状を規制して保持する凹部であり、気液界面以下の部分をいう。また、壁部は、液体保持部ＰLを規定する部分をいい、所定の肉厚を有する底壁７ａと側壁７ｂとを含んでいる。底壁７ａと側壁７ｂの内面は、音波によって液体中に発生する音響流の流線と略並行に形成されている。側壁７ｂは、内面の液面接触領域ＡMが水平方向（液体保持部ＰLの深さ方向に直交する方向）に湾曲する曲面ＦCと鉛直面ＦPからなり、曲面ＦCと鉛直面ＦPが交互に接している。このため、壁部、即ち、側壁７ｂは、図２及び図３に示すように、肉厚の異なる部分が存在し、底壁７ａを含めた外形が直方体である。また、反応容器７は、液面接触領域ＡMの下部に形成される凹部Ｐdの内底面７ｄが測光部ＡLを透過する分析用の光ビームの断面形状に対応した形に湾曲している。ここで、互いに平行な一組の側壁７ｂは、液面接触領域ＡM下部の互いに対向する１点鎖線で示す部分が、光源８から出射された分析用の光ビームが透過し、液体試料を光学測定する測光部ＡLとして利用される。このため、反応容器７は、測光部ＡLが設けられた平行な一組の側壁７ｂと、隣り合う面が曲面ＦCで接続されている鉛直面ＦPとは直交している。
【００３４】
このとき、反応容器７は、水平方向の断面積が鉛直方向に沿って大きく変化することがないように、液体保持部ＰLの水平面への投影像が、気液界面より底壁７ａ側における液体保持部ＰLの水平方向の総ての断面を含むように成形されている。このため、液体保持部ＰLは、気液界面が形成される部分よりも底壁７ａ側の部分が占める空間が、この空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状となる。また、測光部ＡLは、水平方向の断面積が液面接触領域ＡM内の水平方向の断面積に比べて小さくなるように設定されている。そして、液面接触領域ＡMは、水平方向に湾曲する曲面ＦCの曲率が、測光部ＡLの水平方向の断面における曲率に比べて小さく設定されている。このため、液面接触領域ＡMは、側壁７ｂが９０°で接する従来の反応容器に比べ、液体試料のメニスカスが接する四隅の部分が水平方向に湾曲していることから、この湾曲した曲面ＦCにおけるメニスカスの急峻な立ち上がりが抑えられる。
【００３５】
攪拌装置２０は、試薬分注機構１３が反応容器７に試薬を分注する位置と互いに対向配置される光源８，受光素子９との間の収納室６ａ下部に配置されており、図４に示すように、表面弾性波素子２１、電源２２、コントローラ２３及び音響整合層２４を有している。
【００３６】
表面弾性波素子２１は、音波発生手段であり、図４及び図５に示すように、ニオブ酸リチウム等の圧電基板２１ａの表面に金等の櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子２１ｂが設けられている。振動子２１ｂは、電源２２から送電された電力を表面弾性波（音波）に変換し、図４に示すように、音響整合層２４を介して側壁７ｂ外側の平面部分に取り付けられる。このとき、表面弾性波素子２１は、音波を発生する部分である振動子２１ｂに対応する側壁７ｂの肉厚が一定となる位置に配置される。また、振動子２１ｂは、図５に示すように、電気端子２１ｃとの間が導体回路２１ｄによって接続されている。表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂとして櫛型電極（ＩＤＴ）を使用するので、構造が簡単で小型な構成とすることができる。ここで、表面弾性波素子２１は、図４に点線で示すように、反応容器７の底壁７ａの外面や、実線で示す表面弾性波素子２１を取り付けた側壁７ｂと対向する側壁７ｂの外面に取り付けてもよい。
【００３７】
電源２２は、図４に示すように、電気端子２１ｃとの間が配線２５によって接続され、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の交流を表面弾性波素子２１に供給する。コントローラ２３は、電源２２を制御して表面弾性波素子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。音響整合層２４は、反応容器７と表面弾性波素子２１との間の音響インピーダンスを最適化する手段で、エポキシ樹脂等の接着剤やシェラック等の他、ジェルや液体等を使用することができる。音響整合層２４は、音波の伝達効率を上げるため、表面弾性波素子２１が発する周波数の波長λに対して厚みがλ／４となるように調整する。または、音響整合層２４は、できるだけ薄くなるように調整する。
【００３８】
従って、反応容器７は、保持した液体試料が攪拌装置２０によって以下のように攪拌される。先ず、攪拌装置２０は、コントローラ２３による制御の下に電源２２から供給される電力によって表面弾性波素子２１を駆動する。これにより、図５の表面弾性波素子２１において、振動子２１ｂが音波を誘起する。誘起された音波は、圧電基板２１ａ内部及び音響整合層２４を通って反応容器７の側壁７ｂへと伝搬し、図４に示すように、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが側壁７ｂの内面から斜め上方及び下方に漏れ出してゆく。
【００３９】
この結果、液体試料Ｌsには、図４に示すように、音波Ｗaによって反時計方向の音響流Ｆccと時計方向の音響流Ｆcwとが生じる。このとき、反応容器７は、凹部Ｐdが内底面７ｄに亘って音響流Ｆcwの流線と略並行に形成されているため、底部の四隅に滞留部が発生することがないので、保持した液体試料Ｌsを残らず攪拌することができる。しかも、反応容器７は、内面の液面接触領域ＡMがメニスカスＭにおいて水平方向に湾曲する曲面ＦCと鉛直面ＦPからなり、曲面ＦCと鉛直面ＦPが交互に接している。このとき、メニスカスＭが、液体試料Ｌsが気体に接触する気液界面である。このため、液体試料Ｌsは、図４に示すように、曲面ＦPの部分で接するメニスカスＭの急峻な立ち上がりが抑えられ、実線で示すように平坦に近くなるので、均一に攪拌される。
【００４０】
従って、反応容器７は、攪拌効率に優れ、非接触にも拘わらず、保持した液体試料Ｌsが短時間で均一に攪拌される。ここで、図４において、破線は従来の反応容器におけるメニスカスを示しており、以下の説明においても同様とする。また、反応容器７は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納して使用されるので、従来の自動分析装置にもそのまま使用することができる。
【００４１】
一方、反応容器７は、底壁７ａと側壁７ｂの内面が音波Ｗaによって液体試料Ｌs中に発生する音響流の流線と略並行に形成されていれば、図６に示すように、測光部ＡLが形成された側壁７ｂと隣り合う側壁７ｂ内面に、底壁７ａの内底面Ｆbに対して鈍角となる角度θで接する傾斜面７ｅを設けても、音響流を傾斜面７ｅと内底面Ｆbとによって案内し、攪拌効率を向上させることができる。また、図７に示す反応容器７のように、液面接触領域ＡMを構成する各曲面ＦCと各鉛直面ＦPを下方へ延長すると共に、内底面Ｆbを測光部ＡLを透過する分析用の光ビームの断面の半径と略同じ球面からなる湾曲面としても、同様の効果が得られる。従って、図８に示す反応容器２８のように、液面接触領域ＡMを鉛直面ＦPと反応容器７の曲面ＦCよりも大きい曲面ＦBCとによって構成してもよい。このとき、反応容器２８は、内底面Ｆbが測光部ＡLが形成された側壁２８ｂに隣接する側壁２８ｃ側から対向する側壁２８ｃに向かって下に凸の湾曲面に成形されている。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る攪拌容器を図９及び図１０を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の反応容器は、液面接触領域が水平方向に湾曲する曲面と鉛直面からなっていたのに対し、実施の形態２の反応容器は、液面接触領域が水平方向に湾曲する曲面からなる。図９は、実施の形態２に係る反応容器を示す斜視図である。図１０は、図９に示す反応容器の縦断面図である。
【００４３】
反応容器３０は、反応容器７と同様の素材から成形され、図９に示すように、底壁３０ａと側壁３０ｂとによって水平断面の外形が円形からなり、上部に液体注入用の開口３０ｃを有する円柱状に成形されている。反応容器３０は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納して使用され、底壁３０ａと側壁３０ｂとによって囲まれる液体保持部ＰLの内面上部には所定量の液体試料によって下に凸のメニスカスが接する液面接触領域ＡMを有している。底壁３０ａは、図９及び図１０に示すように、内底面Ｆbの中央が音波によって液体試料Ｌs中に生ずる音響流の流線と略並行する下に凸の球面状に窪んでいる。このため、底壁３０ａは、肉厚の異なる部分が存在する。また、底壁３０ａは、外側の平面部分に表面弾性波素子２１が取り付けられている。一方、側壁３０ｂは、図９に示すように、内面の液面接触領域ＡMが水平方向に湾曲する曲面である。
【００４４】
このとき、反応容器３０は、底壁３０ａの内底面Ｆbの中央が下に凸の球面状に窪んでいるので、鉛直方向の音響流は内底面Ｆに案内されて円滑に流れ、内底面が平坦な従来の反応容器に比べると滞留部の発生が抑えられる。また、反応容器３０は、水平方向の断面積が鉛直方向に大きく変化することがないように、液体保持部ＰLの水平面への投影像が、気液界面より底壁３０ａ側における液体保持部ＰLの水平方向の総ての断面を含むように成形されている。このため、液体保持部ＰLは、気液界面が形成される部分よりも底壁３０ａ側の部分が占める空間が、この空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状となる。そして、液面接触領域ＡMは、内面が水平方向に湾曲しているので、側壁が９０°で接する従来の四角柱形状の反応容器に比べ、図１０に示すように、液体試料のメニスカスの急峻な立ち上がりが抑えられる。
【００４５】
そして、反応容器３０は、攪拌装置２０によって表面弾性波素子２１を駆動すると、図５に示す振動子２１ｂに誘起された音波が圧電基板２１ａ内部及び音響整合層２４を通って反応容器３０の底壁３０ａへと伝搬し、図１０に示すように、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが底壁３０ａの内底面Ｆbから斜め上方に漏れ出してゆく。
【００４６】
この結果、液体試料Ｌsには、図１０に示すように、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する反時計方向の音響流Ｆccと時計方向の音響流Ｆcwとが生じる。このとき、反応容器３０は、図１０に示すように、内底面Ｆbの中央が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行する下に凸の球面状に窪んでいるうえ、液面接触領域ＡMにおけるメニスカスＭの急峻な立ち上がりが抑えられ、実線で示すように平坦に近くなっている。
【００４７】
従って、反応容器３０及び攪拌装置２０を用いた自動分析装置１は、図１０に示すように、内底面Ｆbが音響流Ｆcc，Ｆcwに起因する流れを円滑に案内すると共に、メニスカスＭが平坦に近くなっているため、音響流Ｆcc，Ｆcwが液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に入り込み易くなるので、液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。また、反応容器３０は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納できるので、従来の自動分析装置のキュベットを収納する収納室にも配置してそのまま使用することができる。
【００４８】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る反応容器を図１１及び図１２を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の反応容器は、液面接触領域が水平方向に湾曲する曲面と鉛直面からなっていたのに対し、実施の形態３の反応容器は、液面接触領域が上方に向かって外方に開く一組の傾斜側壁を有している。図１１は、実施の形態３に係る反応容器を示す斜視図である。図１２は、図１１に示す反応容器の縦断面図である。
【００４９】
反応容器３４は、反応容器７と同様の素材から成形され、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納して使用される。反応容器３４は、図１１に示すように、底壁３４ａと、互いに平行な一組の平行側壁３４ｂと、平行側壁３４ｂに隣り合う一組の傾斜側壁３４ｃとを備えており、上部に液体注入用の開口３４ｄを有している。反応容器３４は、底壁３４ａ、一組の平行側壁３４ｂ及び一組の傾斜側壁３４ｃによって囲まれる液体保持部ＰLの内面上部には所定量の液体試料によって下に凸のメニスカスＭが接する液面接触領域ＡMを有している。
【００５０】
底壁３４ａは、外側の平面部分に表面弾性波素子２１が取り付けられている。互いに平行な一組の平行側壁３４ｂは、液面接触領域ＡM下部の互いに対向する１点鎖線で示す部分が、光源８から出射された分析用の光ビームが透過し、液体試料を光学測定する測光部ＡLとして利用される。一組の傾斜側壁３４ｃは、一組の開き側壁であり、図１２に示すように、底壁３４ａの内面に対して鈍角となる角度θ傾斜させて平行側壁３４ｂに隣り合う側壁であり、鉛直面に対して傾斜することにより内面の液面接触領域ＡMが上方に向かって外方に開いている。このため、反応容器３４は、底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃの内面が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行すると共に、傾斜側壁３４ｃと接する液体試料ＬsのメニスカスＭが、側壁が鉛直である従来の反応容器に比べて平坦になる。ここで、表面弾性波素子２１は、図１２に点線で示すように、傾斜側壁３４ｃ外側の平面部分に取り付けてもよい。
【００５１】
このとき、反応容器３４は、水平方向の断面積が鉛直方向に大きく変化することがないように、開口３４ｃの水平面への投影像は、液体保持部ＰLの任意の水平断面における水平面への投影像を含むように成形されている。このため、液体保持部ＰLは、気液界面が形成される部分よりも底壁３４ａ側の部分が占める空間が、この空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状となる。また、反応容器３４は、メニスカスＭが形成される部分より少なくとも底壁３４ａ側が底壁３４ａに向かって水平方向における液体保持部ＰLの断面積が単調減少するように構成されている傾斜側壁３４ｃを有している。
【００５２】
従って、反応容器３４は、攪拌装置２０によって表面弾性波素子２１を駆動すると、振動子２１ｂに誘起された音波が圧電基板２１ａ内部及び音響整合層２４を通って反応容器３４の底壁３４ａへと伝搬し、図１２に示すように、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが底壁３４ａの内底面から斜め上方に漏れ出してゆく。
【００５３】
この結果、液体試料Ｌsには、図１２に示すように、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する反時計方向の音響流Ｆccと時計方向の音響流Ｆcwとが生じる。このとき、反応容器３４は、図１２に示すように、傾斜側壁３４ｃが底壁３４ａの内面に対して鈍角となる角度θ傾斜し、底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃの内面が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行に形成されている。このため、反応容器３４は、生じた音響流Ｆcc，Ｆcwが底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃとがなす鈍角の内面に案内されて流れるので滞留部を生ずることがない。また、液体試料Ｌsは、図１２に示すように、傾斜側壁３４ｃと接する液体試料ＬsのメニスカスＭが実線で示すように平坦に近くなり、液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に音響流Ｆcc，Ｆcwが入り込み易くなる。
【００５４】
従って、図１２に示すように、反応容器３４及び攪拌装置２０を用いた自動分析装置１は、これら２つの音響流Ｆcc，Ｆcwによって液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。また、反応容器３４は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納できるので、従来の自動分析装置のキュベットを収納する収納室にも配置してそのまま使用することができる。
【００５５】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る反応容器を図１３〜図１５を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態３の反応容器は、音波発生手段として表面弾性波素子を使用していたのに対し、実施の形態４の反応容器は、厚み縦振動子を音波発生手段として使用している。図１３は、音波発生手段として厚み縦振動子を用いた攪拌装置を反応容器と共に示す断面図である。
【００５６】
反応容器３４は、図１３に示すように、底壁３４ａの外面に音響整合層４５を介して取り付けられる攪拌装置４０によって液体保持部ＰLに保持した液体試料が攪拌される。攪拌装置４０は、図１５に示すように、厚み縦振動子４１、電源４２、コントローラ４３及び音響整合層４５を有している。
【００５７】
厚み縦振動子４１は、板面に垂直に音波を発生する音波発生部材であり、図１３に示すように、底壁３４ａ外側の平面部分に取り付けられる。厚み縦振動子４１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電基板４１ａの両面に電極４１ｂを設けたもので、各電極４１ｂには、引出し電極４１ｃが接続されている。このとき、反応容器３４は、厚み縦振動子４１を側壁３４ｃ外側の平面部分（点線参照）に取り付けてもよい。電源４２は、厚み縦振動子４１を駆動する交流電源であり、図１５に示す配線４４を介して電極４１ｂに数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電圧を印加する。
【００５８】
コントローラ４３は、電源４２を制御して電極４１ｂ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。音響整合層４５は、反応容器３４と厚み縦振動子４１との間の音響インピーダンスを最適化する手段で、エポキシ樹脂等の接着剤やシェラック等の他、ジェルや液体等を使用することができる。音響整合層４５は、音波の伝達効率を上げるため、厚み縦振動子４１が発する周波数の波長λに対して厚みがλ／４となるように調整する。または、音響整合層４５は、できるだけ薄くなるように調整する。
【００５９】
従って、反応容器３４は、攪拌装置４０によって保持した液体試料が以下のように攪拌される。先ず、攪拌装置４０は、コントローラ４３による制御の下に電源４２から供給する電力によって厚み縦振動子４１を駆動する。これにより、厚み縦振動子４１は、図１３〜図１５に示す電極４１ｂが音波を誘起する。誘起された音波は、音響整合層４５を通って反応容器３４の底壁３４ａへと伝搬し、図１３に示すように、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが底壁３４ａの中央から上方に漏れ出してゆく。
【００６０】
この結果、液体試料Ｌsには、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する反時計方向の音響流Ｆccと時計方向の音響流Ｆcwとが生じる。このとき、反応容器３４は、図１３に示すように、傾斜側壁３４ｃが底壁３４ａの内面に対して鈍角となる角度θ傾斜し、底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃの内面が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行に形成されている。このため、反応容器３４は、生じた音響流Ｆcc，Ｆcwが底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃとがなす鈍角の内面に案内されて流れるので滞留部を生ずることがない。また、液体試料Ｌsは、図１３に示すように、傾斜側壁３４ｃと接する液体試料ＬsのメニスカスＭが実線で示すように平坦に近くなり、液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に音響流Ｆcc，Ｆcwが入り込み易くなる。
【００６１】
従って、図１３に示すように、音波発生手段として厚み縦振動子を用いた反応容器３４及び攪拌装置４０を用いた自動分析装置１は、音響流Ｆcc，Ｆcwによって液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。
【００６２】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５に係る反応容器を図１６及び図１７を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１〜４の反応容器は、保持した液体試料を攪拌する音波発生手段を反応容器に接して設けていたのに対し、実施の形態５の反応容器は、音波発生手段が離れた位置に設けられている。図１６は、実施の形態５に係る反応容器を示す断面図である。図１７は、実施の形態５に係る反応容器の他の例を示す断面図である。
【００６３】
実施の形態５の反応容器は、実施の形態１の反応容器７を使用したものであり、反応容器７は、ホルダ３７に収容されている。ホルダ３７は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納され、内側壁３７ａには厚み縦振動子４１が設けられている。また、ホルダ３７は、水や恒温液等の音響整合材３８を介して反応容器７を収容している。従って、反応容器７は、厚み縦振動子４１が接触することなく離れた位置に設けられている。
【００６４】
従って、実施の形態５の反応容器７は、コントローラ４３による制御の下に攪拌装置４０によって厚み縦振動子４１を駆動すると、厚み縦振動子４１に誘起された音波は、音響整合材３８を伝搬して反応容器７の外面から側壁７ｂに入射する。側壁７ｂに入射した音波は、側壁７ｂ内を伝搬した後、図１６に示すように、側壁７ｂから音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが水平方向に漏れ出す。
【００６５】
この結果、反応容器７は、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する時計方向に流れる音響流Ｆcwと、内底面７ｄの湾曲に沿って流れる反時計方向の音響流Ｆccとが液体試料Ｌs中に生じる。このとき、反応容器７は、図１６に示すように、底壁７ａと側壁７ｂの内面が音波によって液体中に発生する音響流Ｆccの流線と略並行に形成されている。このため、反時計方向の音響流Ｆccは、内底面７ｄに案内されて円滑に流れ、滞留部の発生が抑えられる。従って、反応容器７は、攪拌効率に優れ、非接触にも拘わらず、保持した液体試料Ｌsが短時間で均一に攪拌される。
【００６６】
しかも、反応容器７は、図１６に示すように、図４，図１０及び図１２等と同様に、液体試料ＬsのメニスカスＭが平坦になるので、音響流Ｆcc，Ｆcwが液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に入り込み易い。このため、実施の形態５の反応容器７及び攪拌装置４０を用いた自動分析装置１は、これらの音響流Ｆcc，Ｆcwによって液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。
【００６７】
このように、実施の形態５の反応容器は、厚み縦振動子４１を反応容器７から離れた位置に設けるので、図１７に示すように、実施の形態３の反応容器３４を用いることもできる。このとき、ホルダ３７は、図１７に示すように、内底壁３７ｂに厚み縦振動子４１を設ける。
【００６８】
実施の形態５の反応容器を図１７に示す構成にすると、反応容器３４は、攪拌装置４０によってコントローラ４３による制御の下に厚み縦振動子４１を駆動した場合、厚み縦振動子４１に誘起された音波は、音響整合材３８を伝搬して反応容器３４の外面から底壁３４ａに入射する。底壁３４ａに入射した音波は、底壁３４ａ内を伝搬した後、図１７に示すように、底壁３４ａから音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波Ｗaが上方に漏れ出す。
【００６９】
この結果、反応容器３４は、音波ＷaによってメニスカスＭまで到達する時計方向に流れる音響流Ｆcwと反時計方向の音響流Ｆccとが液体試料Ｌs中に生じる。このとき、反応容器３４は、図１７に示すように、傾斜側壁３４ｃが底壁３４ａの内面に対して鈍角となる角度θ傾斜し、底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃの内面が音響流Ｆcc，Ｆcwの流線と略並行に形成されている。このため、反応容器３４は、生じた音響流Ｆcc，Ｆcwが底壁３４ａと傾斜側壁３４ｃとがなす鈍角の内面に案内されて流れるので滞留部を生ずることがない。また、液体試料Ｌsは、図１７に示すように、傾斜側壁３４ｃと接する液体試料ＬsのメニスカスＭが実線で示すように平坦に近くなり、液面接触領域ＡMとメニスカスＭとが接する部分に音響流Ｆcc，Ｆcwが入り込み易くなる。
【００７０】
このため、実施の形態５の反応容器３４及び攪拌装置４０を用いた自動分析装置１は、これらの音響流Ｆcc，Ｆcwによって液体試料Ｌsを底部からメニスカスＭに至る広範囲に亘って非接触で均一に攪拌することができる。また、ホルダ３７は、反応テーブル６に設けた収納室６ａに収納できるので、実施の形態５の反応容器７，３４は、従来の自動分析装置でも使用することができる。
【００７１】
このように、実施の形態５の反応容器７，３４及び攪拌装置４０を用いた自動分析装置１は、厚み縦振動子４１を反応容器７，３４から離れた位置に設けるので、攪拌装置４０や自動分析装置１の機械的な設計上の自由度が増すという利点がある。
【００７２】
尚、実施の形態１〜５は、攪拌容器として反応容器について説明したが、保持したμＬオーダーの微量な液体を攪拌する容器であれば、反応容器に限定されるものではなく、試薬容器その他の容器として使用することができる。
【００７３】
また、実施の形態１〜５においては、容器外形（容器壁部外形）の水平断面は、製造し易く或いは列にして並べ易い正方形又は長方形になるような容器を例示して本発明の反応容器を説明した。しかし、本発明の反応容器は、前記容器外形の水平方向の断面が四角形に限らず、五以上の角を有する多角形（例えば、六角形）であってもよい。即ち、本発明の反応容器は、容器内部での滞留部の発生が抑制されるように、容器の壁部が構成されていれば、容器外形が直方体（四角柱）に限らず、適宜、六角柱や八角柱等、他の角柱形状を構成していても問題ない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の分析装置の実施の形態１を示す自動分析装置の概略構成図である。
【図２】図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌容器に係る反応容器の斜視図である。
【図３】図２に示す反応容器の平面図である。
【図４】反応容器が保持した液体を攪拌する攪拌装置と図３の反応容器の概略構成図である。
【図５】実施の形態１に係る反応容器に保持した液体を攪拌する攪拌装置で使用する音波発生手段を示す斜視図である。
【図６】実施の形態１に係る反応容器の第１の変形例を示す斜視図である。
【図７】実施の形態１に係る反応容器の第２の変形例を示す斜視図である。
【図８】実施の形態１に係る反応容器の第３の変形例を示す斜視図である。
【図９】実施の形態２に係る反応容器を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す反応容器の縦断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る反応容器を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す反応容器の縦断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る反応容器を示し、保持した液体を攪拌する攪拌装置を反応容器と共に示す断面図である。
【図１４】図１３の攪拌装置の音波発生手段を底面側から見た底面図である。
【図１５】図１３の攪拌装置の概略構成図である。
【図１６】実施の形態５に係る反応容器を示す断面図である。
【図１７】実施の形態５に係る反応容器の他の例を示す断面図である。
【図１８】従来の攪拌容器として用いられている反応容器の断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 自動分析装置
２ 作業テーブル
３ 検体テーブル
３ａ 収納室
４ 検体容器
５ 検体分注機構
６ 反応テーブル
６ａ 収納室
７ 反応容器
７ａ 底壁
７ｂ 側壁
８ 光源
９ 受光素子
１１ 排出装置
１３ 試薬分注機構
１５ 試薬テーブル
１６ 試薬容器
１７ 読取装置
１８ 判断部
１９ 分析部
２０ 攪拌装置
２１ 表面弾性波素子
２１ａ 圧電基板
２１ｂ 振動子
２２ 電源
２３ コントローラ
２４ 音響整合層
２８，３０ 反応容器
２８ａ，３０ａ 底壁
２８ｂ，３０ｂ 側壁
２８ｃ 側壁
３４ 反応容器
３４ａ 底壁
３４ｂ 平行側壁
３４ｃ 傾斜側壁
３７ ホルダ
３８ 音響整合材
４０ 攪拌装置
４１ 厚み縦振動子
４１ａ 圧電基板
４１ｂ 電極
４１ｃ 引出し電極
４２ 電源
４３ コントローラ
４５ 音響整合層
ＡL 測光部
ＡM 液面接触領域
ＦBC 曲面
Ｆb 内底面
ＦC 曲面
Ｆcc，Ｆcw 音響流
ＦP 鉛直面
Ｍ メニスカス
ＰL 液体保持部
Ｗa 音波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持した微量の液体を音波を利用して攪拌すると共に、保持した前記液体の特性に関する測定を行う分析装置のための攪拌容器であって、
前記液体が気体に接触する気液界面を形成するように前記液体の形状を規制して保持する凹部と、
前記凹部を規定し、所定の肉厚を有する側壁及び底壁を含む壁部と、
前記壁部の外側に設けられ、前記凹部に保持される前記液体を攪拌する表面弾性波を発生させる音波発生手段と、を具備し、
前記音波発生手段が出射する前記表面弾性波によって発生させられる前記液体中の流れの方向において、前記液体に接触する前記凹部に対応する前記壁部は、隣り合う面が曲面で接続されている、または当該隣り合う面が鈍角を成して接している、もしくは曲面で構成されていることを特徴とする攪拌容器。
【請求項２】
前記音波発生手段は、前記壁部外側の平面部分に接触して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項３】
前記音波発生手段は、前記壁部外側の平面部分に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の攪拌容器。
【請求項４】
前記音波発生手段は、当該音波発生手段の音波を発生する部分に対応する前記壁部の肉厚が一定となる位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の攪拌容器。
【請求項５】
前記音波発生手段は、前記壁部の側壁または底壁に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の攪拌容器。
【請求項６】
前記音波発生手段は、圧電基板と、当該圧電基板上に形成される櫛歯電極とを有する表面弾性波素子であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項７】
前記凹部の水平面への投影像は、前記気液界面より前記底壁側における当該凹部の水平方向の総ての断面を含むことを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項８】
前記気液界面が形成される部分より少なくとも前記底壁側の前記側壁は、前記底壁に向かって水平方向における前記凹部の断面積が単調減少するように構成されている部分を有することを特徴とする請求項７に記載の攪拌容器。
【請求項９】
前記凹部は、前記気液界面が形成される部分よりも前記底壁側の部分が占める空間が、当該空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状であることを特徴とする請求項７に記載の攪拌容器。
【請求項１０】
前記壁部は、その外形が直方体または角柱であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項１１】
前記壁部は、その外形が直方体または角柱になるように、その肉厚が異なる部分を有することを特徴とする請求項１０に記載の攪拌容器。
【請求項１２】
さらに、前記気液界面よりも前記底壁側に設けられ、互いに平行な一組の側壁と、
前記平行な一組の側壁の一部に設けられると共に、前記平行な一組の側壁に対して垂直な方向から前記凹部に保持された前記液体の特性を測定する所定波長の光が入射される測光部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項１３】
前記測光部が設けられた前記平行な一組の側壁と、前記液体中に発生させられる流れの方向において前記隣り合う面が曲面で接続されている壁部または前記隣り合う面が鈍角で接続されている壁部もしくは前記曲面で構成される壁部とは、直交することを特徴とする請求項１２に記載の攪拌容器。
【請求項１４】
検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、反応させた反応液を分析する分析装置であって、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の攪拌容器を用いて検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、その反応させた反応液を分析することを特徴とする分析装置。
【請求項１５】
前記攪拌容器を複数個並べて前記液体試料の分析を行うことを特徴とする請求項１４に記載の分析装置。
【請求項１】
保持した微量の液体を音波を利用して攪拌すると共に、保持した前記液体の特性に関する測定を行う分析装置のための攪拌容器であって、
前記液体が気体に接触する気液界面を形成するように前記液体の形状を規制して保持する凹部と、
前記凹部を規定し、所定の肉厚を有する側壁及び底壁を含む壁部と、
前記壁部の外側に設けられ、前記凹部に保持される前記液体を攪拌する表面弾性波を発生させる音波発生手段と、を具備し、
前記音波発生手段が出射する前記表面弾性波によって発生させられる前記液体中の流れの方向において、前記液体に接触する前記凹部に対応する前記壁部は、隣り合う面が曲面で接続されている、または当該隣り合う面が鈍角を成して接している、もしくは曲面で構成されていることを特徴とする攪拌容器。
【請求項２】
前記音波発生手段は、前記壁部外側の平面部分に接触して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項３】
前記音波発生手段は、前記壁部外側の平面部分に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の攪拌容器。
【請求項４】
前記音波発生手段は、当該音波発生手段の音波を発生する部分に対応する前記壁部の肉厚が一定となる位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の攪拌容器。
【請求項５】
前記音波発生手段は、前記壁部の側壁または底壁に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の攪拌容器。
【請求項６】
前記音波発生手段は、圧電基板と、当該圧電基板上に形成される櫛歯電極とを有する表面弾性波素子であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項７】
前記凹部の水平面への投影像は、前記気液界面より前記底壁側における当該凹部の水平方向の総ての断面を含むことを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項８】
前記気液界面が形成される部分より少なくとも前記底壁側の前記側壁は、前記底壁に向かって水平方向における前記凹部の断面積が単調減少するように構成されている部分を有することを特徴とする請求項７に記載の攪拌容器。
【請求項９】
前記凹部は、前記気液界面が形成される部分よりも前記底壁側の部分が占める空間が、当該空間に含まれる任意の２点を結ぶ総ての線分を含む凸形状であることを特徴とする請求項７に記載の攪拌容器。
【請求項１０】
前記壁部は、その外形が直方体または角柱であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項１１】
前記壁部は、その外形が直方体または角柱になるように、その肉厚が異なる部分を有することを特徴とする請求項１０に記載の攪拌容器。
【請求項１２】
さらに、前記気液界面よりも前記底壁側に設けられ、互いに平行な一組の側壁と、
前記平行な一組の側壁の一部に設けられると共に、前記平行な一組の側壁に対して垂直な方向から前記凹部に保持された前記液体の特性を測定する所定波長の光が入射される測光部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
【請求項１３】
前記測光部が設けられた前記平行な一組の側壁と、前記液体中に発生させられる流れの方向において前記隣り合う面が曲面で接続されている壁部または前記隣り合う面が鈍角で接続されている壁部もしくは前記曲面で構成される壁部とは、直交することを特徴とする請求項１２に記載の攪拌容器。
【請求項１４】
検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、反応させた反応液を分析する分析装置であって、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の攪拌容器を用いて検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、その反応させた反応液を分析することを特徴とする分析装置。
【請求項１５】
前記攪拌容器を複数個並べて前記液体試料の分析を行うことを特徴とする請求項１４に記載の分析装置。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−１１４０２２（Ｐ２００７−１１４０２２Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０４９６４（Ｐ２００５−３０４９６４）
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【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５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【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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