攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置
【課題】振動子が一つであっても液体に出射する音波の出射位置を変化させて効率良く攪拌することができ、構成が簡単で安価、かつ、小型な攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置を提供すること。
【解決手段】容器７に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置。攪拌装置２０は、音波を発生する少なくとも一つの発音部２１ｂを有する音波発生素子２１と、音波発生素子の駆動信号の周波数を制御する制御部２３を有する駆動回路２２とを備え、制御部によって駆動信号の周波数を制御することにより、同一の発音部が発生した音波が液体中へ出射する出射位置を変化させて攪拌する。
【解決手段】容器７に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置。攪拌装置２０は、音波を発生する少なくとも一つの発音部２１ｂを有する音波発生素子２１と、音波発生素子の駆動信号の周波数を制御する制御部２３を有する駆動回路２２とを備え、制御部によって駆動信号の周波数を制御することにより、同一の発音部が発生した音波が液体中へ出射する出射位置を変化させて攪拌する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容器に保持した液体を音波によって攪拌する場合、一定の音圧を有する音波を一定方向から液体に照射しても容器内面から液体に出射する音波の出射位置が変化せず、液体が同じ位置を循環することから攪拌に時間がかかるという問題があった。このため、例えば、一つの容器に対して複数の振動子を設けると共に、複数の振動子の動作を切り替える切替機構を用いることにより、容器内面から液体に出射する音波の出射位置を変化させ、液体の攪拌を可能とした攪拌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０４９３９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、特許文献１は、一つの容器に対して複数の振動子を設けると共に、複数の振動子の動作を切替機構によって切り替えることで容器に保持した液体を攪拌している。このため、特許文献１の攪拌装置は、構成が複雑になり、振動子を複数必要とすることから設計上の自由度が制限されるうえ、製造コストの増加や小型化が困難になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、振動子が一つであっても液体に出射する音波の出射位置を変化させて効率良く攪拌することができ、構成が簡単で安価、かつ、小型な攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた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】
【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に係る攪拌装置は、液体の保持手段に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、前記音波を発生する少なくとも一つの発音部を有する音波発生素子と、前記音波発生素子の駆動信号の周波数を制御する制御部を有する駆動手段と、を備え、前記制御部によって前記駆動信号の周波数を制御することにより、前記同一の発音部が発生した前記音波が前記液体中へ出射する出射位置を変化させて前記液体を攪拌することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記駆動信号の交流成分の周波数を所定範囲内において変化させる制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記周波数の所定範囲は、共振周波数から反共振周波数までの範囲の少なくとも一部を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記交流成分の周波数を所定のタイミングで異なる周波数に切り替えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記交流成分の周波数を所定の範囲で変調させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生素子は、表面弾性波発生素子であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生素子は、前記液体の保持手段に保持される液体と非接触に設けられることを特徴とする。
【００１３】
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８に係る攪拌方法は、液体の保持手段に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌方法であって、前記音波を発生する音波発生手段の駆動信号の周波数を制御することにより、前記音波が前記液体中へ出射する出射位置を変化させて前記液体を攪拌することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段は、圧電基板上に櫛歯電極が形成された表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記駆動信号の交流成分の周波数を共振周波数から反共振周波数までの範囲内において変化するように制御することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記駆動信号の交流成分の周波数を所定のタイミングで異なる周波数に切り替えるように制御することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記駆動信号に含まれる交流成分の周波数を前記共振周波数から前記反共振周波数までの範囲内において変調するように制御することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１３に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記周波数は、前記音波発生手段の共振周波数と反共振周波数の中間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は前記反共振周波数を第２の駆動周波数として前記第１の駆動周波数と前記第２の駆動周波数との範囲内においてランダム、もしくは、断続的に切り替えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１４に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記周波数は、前記音波発生手段の共振周波数と反共振周波数の中間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は前記反共振周波数を第２の駆動周波数として前記第１の駆動周波数と前記第２の駆動周波数との間で変調することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１５に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記周波数変調の変動周期は、２〜２０Ｈｚとすることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１６に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記駆動周波数と前記中心周波数との差に応じて前記音波発生手段の駆動電力を増加させることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１７に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段を駆動する周波数を前記音波が前記液体中へ出射する範囲内となるように制御することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１８に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段を駆動する駆動周波数は、前記液体中へ出射された音波の交差位置が当該液体の液面よりも上方となる周波数を使用することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１９に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段の駆動周波数は、前記液体の液面が高い場合の前記駆動周波数と前記中心周波数との差を、前記液体の液面が低い場合よりも大きく設定することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項２０に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段の駆動周波数は、前記液体の液面が高い場合の前記音波発生手段の駆動電力を、前記液体の液面が低い場合よりも大きく設定することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２１に係る攪拌方法は、上記の発明において、更に、振幅を変調させることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項２２に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記液体の保持手段に保持された液体を、当該液体と非接触に設けた前記表面弾性波素子により攪拌することを特徴とする。
【００２８】
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２３に係る反応容器は、圧電基板上に櫛歯電極が形成された表面弾性波素子が取り付けられ、前記攪拌方法によって前記表面弾性波素子が駆動されることを特徴とする。
【００２９】
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２４に係る反応容器は、櫛歯電極が形成された表面弾性波素子が取り付けられ、前記攪拌方法によって前記表面弾性波素子が駆動され、少なくとも複数の液体を攪拌して反応させる反応部と測定センサとが設けられたことを特徴とする。
【００３０】
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２５に係る分析装置は、複数の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、前記攪拌装置を用いて前記複数の液体を攪拌して反応させ、反応液を分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にかかる攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置は、制御部によって駆動信号を制御することにより、同一の発音部が発生した音波が液体中へ出射する出射位置を変化させて液体を攪拌するので、振動子が一つであっても液体に出射する音波の出射位置を変化させて効率良く攪拌することができ、構成が簡単で安価、かつ、小型にな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】
【００３２】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備え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反応容器を示す斜視図である。図３は、表面弾性波素子を取り付けた図２の反応容器を示す平面図である。図４は、図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌装置の概略構成を示す図である。
【００３３】
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１３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１３との間には試薬分注機構１２が設けられている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。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。
【００３７】
試薬分注機構１２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１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００３８】
試薬テーブル１３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。
【００３９】
ここで、試薬テーブル１３の外周には、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へ出力する読取装置１５が設置されている。制御部１６は、受光素子９、排出装置１１、読取装置１５、分析部１７、入力部１８及び表示部１９と接続され、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、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。
【００４０】
分析部１７は、制御部１６を介して受光素子９に接続され、受光素子９が受光した光量に基づく反応容器７内の液体試料の吸光度から検体の成分や濃度等を分析し、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。
【００４１】
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１７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。
【００４２】
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と攪拌装置２０を攪拌方法と共に以下に説明する。
【００４３】
反応容器７は、図２に示すように、側壁７ａと底壁７ｂ（図４参照）とによって上部に開口７ｃを有する四角筒状に成形され、内面の側壁７ａと底壁７ｂとが接する部分は湾曲面に成形されている。反応容器７は、後述する表面弾性波素子２１が発する超音波の位相整合条件及び振幅整合条件を満たし、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７は、互いに平行な一組の側壁７ｂの下部が、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として利用される。反応容器７は、図３及び図４に示すように、底壁７ｂの下面に表面弾性波素子２１が取り付けられている。反応容器７は、自動分析装置１に組み込まれた図４に示す攪拌装置２０によって保持した液体試料が攪拌される。
【００４４】
攪拌装置２０は、試薬分注機構１２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と駆動回路２２とを備えている。
【００４５】
表面弾性波素子２１は、図３に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）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を設けた音波発生素子である。振動子２１ｂは、櫛歯状に形成された複数の電極指を有し、駆動回路２２から送信された駆動信号を表面弾性波（音波）に変換する発音部である。振動子２１ｂは、電気端子２１ｃとの間が共通電極であるバスバー２１ｄによって接続されている。表面弾性波素子２１は、図４に示すように、振動子２１ｂを底壁７ｂの中央に配置し、音響整合層２７を介して底壁７ｂの下面に取り付けられている。
【００４６】
駆動回路２２は、表面弾性波素子２１に駆動信号を供給して駆動する駆動手段であり、図４に示すように、攪拌制御部２３、発振部２４及び増幅部２５を備え、電気端子２１ｃとの間が配線２６によって接続されている。
【００４７】
攪拌制御部２３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。攪拌制御部２３は、発振部２４を制御し、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、攪拌制御部２３は、内蔵したタイマに従って発振部２４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。例えば、攪拌制御部２３は、表面弾性波素子２１の共振周波数と反共振周波数の間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は反共振周波数を第２の駆動周波数として切り替えるように発振部２４を制御することができる。
【００４８】
発振部２４は、攪拌制御部２３からの制御信号に基づいて発振周波数をプログラマブルに変更可能な発振回路を有しており、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の発振信号を増幅部２５へ出力する。
【００４９】
増幅部２５は、発振部２４から入力される発振信号を増幅し、駆動信号として表面弾性波素子２１に出力する他、攪拌制御部２３からの制御信号に基づいて駆動信号の駆動周波数を段階的に切り替えることができる。この場合、増幅部２５が出力する駆動信号は、脈流を含む場合もある。
【００５０】
ここで、駆動回路２２は、発振部２４に代えて信号発生器と電圧制御発振器（ＶＣＯ）を使用し、信号発生器の発振信号を電圧制御発振器に入力することにより、周波数の切り替えや周波数の変調等の操作を行ってもよい。この場合、電圧制御発振器による周波数変調に加えて増幅部２５の出力を切り替えることにより、表面弾性波素子２１に出力する駆動信号の振幅を変動させれば、反応容器７に保持した液体試料に脈動を生じさせることができる。
【００５１】
音響整合層２７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もので、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２７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に対して厚みは、ｎ・λ／４（ｎは奇数）となるように、または、できるだけ薄くなるように調整する。
【００５２】
本発明の自動分析装置１、反応容器７及び攪拌装置２０は、以上のように構成され、反応容器７に保持された液体試料を以下に説明する攪拌方法によって攪拌する。先ず、攪拌装置２０は、攪拌制御部２３による制御の下に駆動回路２２から供給される駆動信号によって表面弾性波素子２１を駆動する。これにより、振動子２１ｂが、複数の電極指の配列方向に沿った両側へ音波を出射し、音波は圧電基板２１ａの表面を振動子２１ｂの両側へ伝搬する。振動子２１ｂの両側へ伝搬した音波は、音響整合層２７を通って反応容器７の底壁７ｂ内を伝搬した後、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ音波が漏れ出し、図４に示すように、振動子２１ｂの中心から等距離の位置にある底壁７ｂの内面から斜め上方に音波Ｗaが出射される。
【００５３】
この結果、反応容器７には、底壁７ｂの内面から斜め上方に出射する音波Ｗaによって液体試料Ｌsを巻き上げる音響流が生じる。このため、液体試料Ｌsは、音響流によって底部から液面に至る広範囲に亘って非接触の下に攪拌される。このとき、表面弾性波素子２１の駆動信号を制御して周波数を変化させると、同一の振動子２１ｂが発生した音波が底壁７ｂの内面から液体試料Ｌs中へ出射する出射位置が変化する。
【００５４】
例えば、振動子２１ｂが図５に実線で示すインピーダンスの周波数特性を有する攪拌装置２０において、振動子２１ｂの駆動周波数を変化させ、そのときの底壁７ｂの内面から液体試料Ｌs中へ出射する音波の出射位置を測定すると、図６に示す結果が得られる。図６は、音波の出射位置を出射点間隔として測定した結果であり、振動子２１ｂの駆動周波数が中心周波数ｆcの場合に最も出射点間隔が広く、駆動周波数が中心周波数ｆcから外れて共振周波数ｆrや反共振周波数ｆaに向かうのに伴って出射点間隔が狭くなってゆく。なお、図５において、一点鎖線は、位相の周波数特性を示しており、実線で示すインピーダンスの周波数特性より、共振周波数ｆrは９４．３ＭＨｚ、反共振周波数ｆaは１０１．５ＭＨｚであり、中心周波数ｆc（＝（ｆr＋ｆa）／２）は９７．９ＭＨｚと算出される。
【００５５】
ここで、音波の出射位置は、反応容器７に保持した蒸留水１０μＬに青色色素（エバンスブルー）液（比重＞１）を１μＬ滴下して攪拌し、そのときの色素液を伴った蒸留水の流れをビデオ撮影した映像から測定した。
【００５６】
このようにしてビデオ撮影した反応容器７における液体の流れの実測図の一例を図７，８に示す。図７は、振動子２１ｂを共振周波数ｆrで駆動した場合、図８は、振動子２１ｂを共振周波数ｆrと反共振周波数ｆaの中間の周波数で駆動した場合である。この測定に用いた反応容器７は、内法が２×３×５（縦×横×高さ）ｍｍであり、底壁７ｂの厚さ０．５ｍｍ、内面の側壁７ａと底壁７ｂとが接する部分は半径Ｒ＝０．５ｍｍの湾曲面に成形されている。一方、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂを形成する櫛型電極（ＩＤＴ）の交差幅が２．１５ｍｍ、対数が１９対、隣接する電極指の間隔（＝λ／２）が９．９μｍであり、振動子２１ｂを０．２５Ｗで駆動した。
【００５７】
このとき、図７，８において、反応容器７は、蒸留水に滴下した青色の色素液が底部に沈んだ状態で攪拌を開始し、直線で示す２つの矢印Ａが音波によって蒸留水を巻き上げる音響流を示しており、大小２つの矢印Ｂが各音響流の両側に生ずる色素液の渦を示している。この場合、図７，８に示すように、同一の周波数であれば、振動子２１ｂは同じ出射点間隔で音波を出射することから、矢印Ｂで示す渦が生ずる位置は変化せず、各渦がそれぞれ独立した４つの閉鎖領域を形成する。このため、反応容器７は、渦の発生による閉鎖領域によって保持した蒸留水と色素液とが攪拌され難く、攪拌に時間がかかってしまう。ここで、図６における出射点間隔は、２つの矢印Ａの底壁７ｂ内面における距離をビデオ映像から測定したものである。
【００５８】
ここで、駆動周波数を変化、即ち、駆動周波数を、例えば、２つの駆動周波数の間で切り替え、或いは２つの駆動周波数の間で変調させると、音波の底壁７ｂ内面における出射点間隔、即ち、出射位置が変化する。このため、前記閉鎖領域は、出射位置が変化する矢印Ａで示す音響流が流れ込むことによって破壊されるので、同一の周波数のみで駆動する場合に比べて反応容器７に保持した液体を迅速に攪拌することができる。
【００５９】
また、このような周波数の相違による出射点間隔の広狭の差は、周波数の相違による液体の攪拌効率の差を生ずることを示唆している。そこで、振動子２１ｂを単一の周波数で駆動した場合の駆動周波数と液体の攪拌に要する攪拌時間との関係を測定したところ、図９に示す結果が得られた。ここで、この測定に当たっては、上述のビデオ撮影した反応容器７内の色素水を画像処理し、攪拌開始から色素液の色の分布が均一になるまでに要した時間（秒）を攪拌時間とした。
【００６０】
図９に示すように、中心周波数ｆcでは攪拌時間が最短の約１５秒であり、中心周波数ｆcから外れて共振周波数ｆrや反共振周波数ｆaに向かうのに従って攪拌効率が低下し、攪拌時間が長くなることが分かる。例えば、共振周波数ｆr又は反共振周波数ｆaの場合の攪拌時間は、約４０秒であった。従って、ある程度の攪拌効率を保持しつつ、反応容器７の内面から液体試料Ｌs中へ出射する音波の出射位置を変化させるには、振動子２１ｂは、共振周波数ｆrから反共振周波数ｆaの範囲内の周波数を駆動周波数として使用する必要がある。
【００６１】
この場合、駆動周波数が中心周波数ｆcから外れると、攪拌効率は低下する。このため、振動子２１ｂは、制御する周波数ごとに、駆動周波数と中心周波数ｆcとの差に応じて電力を増加させるとよい。例えば、駆動周波数をｆd、中心周波数ｆcにおける駆動電力をＰc、駆動周波数ｆdにおける駆動電力をＰdとすると、駆動電力Ｐdは、次式に示す２次の電力補充式によって補充できる。このため、表面弾性波素子２１は、予め、図１０に示す振動子２１ｂについて周波数と駆動電力との関係を示す図を作成すると共に、次式に示す２次の電力補充式を定めておく。そして、攪拌制御部２３は、この電力補充式に基づいて発振部２４を制御する。
Ｐd＝α（ｆd−ｆc）2＋Ｐc
【００６２】
このとき、攪拌制御部２３は、中心周波数ｆc、駆動電力Ｐc、駆動周波数ｆdを上述の電力補充式を代入して駆動周波数ｆdを算出し、算出した駆動周波数ｆdに基づいて発振部２４を制御する。但し、振動子２１ｂの中心周波数ｆcと駆動電力Ｐcは既知であるので、攪拌制御部２３は、上述の電力補充式に基づいて予め表１に示す駆動周波数ｆdと駆動電力Ｐdと対応表を作成し、この対応表を攪拌制御部２３のメモリに記憶させておいてもよい。ここで、表１においては、電力補充式の係数αをα＝０．０１ｗ／（ＭＨｚ）2としている。
【００６３】
【表１】
【００６４】
ここで、駆動周波数を変化させる場合、繰返し周波数が同じであれば、例えば、図１１に示す波形ａのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2を等しい周期で切り替えることができる。また、図１１に示す波形ｂのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2の間で一方向にスイープさせ、或いは、図１１に示す波形ｃのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2の間を往復させてスイープさせることで周期的に変調させてもよい。更に、図１１に示す波形ｄのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2の間をステップ状に切り替えて周期的に変調させるか、或いは図１１に示す波形ｅのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2間をサイン波によって周期的に周波数変調させることも可能である。
【００６５】
そこで、変調波形をサイン波とし、振動子２１ｂの駆動電力を０．１Ｗとして、駆動周波数１０２ＭＨｚを基準として駆動周波数９８ＭＨｚとの間で繰返し周波数を０〜３０Ｈｚの間で１１通りに変化させて反応容器７に保持した液体の攪拌時間を測定した。このときの測定条件は、音波の出射位置を測定した図７，８の場合と同じであり、攪拌時間は図９の場合と同じである。この結果を図１２に示す。図１２より、９８ＭＨｚと１０２ＭＨｚの間で駆動周波数を変調する場合、繰返し周波数は、１〜２０Ｈｚが好ましく、より好ましくは、２〜１０Ｈｚ、最も好ましくは、５〜８Ｈｚであった。この場合、繰返し周波数が小さいと、繰り返しの回数が少なくなって変調する効果が薄くなり、繰返し周波数が大きいと、液体の流れが繰返し周波数に追随できず、エネルギー損失が大きくなる。
【００６６】
攪拌装置２０は、以上のように駆動周波数を変化させて反応容器７における音波の出射位置を変化させると、中心周波数ｆcだけで駆動した場合には攪拌時間が約４０秒（図１２において０Ｈｚのとき）であったが、最短で約７．５秒になった。このように、攪拌装置２０は、反応容器７に保持した液体を非接触の下に効率良く攪拌することができる。ここで、駆動周波数を変化させる場合、攪拌装置２０は、攪拌制御部２３の制御の下に周波数変調によって周波数を連続的に変調させると、図１３に示すように、振動子２１ｂが発生する周波数が異なる音波Ｗaによって巻き上げられる液体試料Ｌsの流線ＳLが１つにまとまった連続的な軌跡となり、渦流が緩やかに変動する。このため、攪拌効率の向上の点で限界がある。
【００６７】
そこで、攪拌装置２０は、攪拌制御部２３の制御の下に周波数をランダム、かつ、断続的に切り替える。すると、図１４に示すように、周波数が異なる音波Ｗaによって巻き上げられる液体試料Ｌsの流線ＳLは、周波数ごとにばらけた断続的な軌跡となり、渦流の界面が多数発生して渦流の拡散を促進させることができる。このため、攪拌装置２０は、液体試料Ｌsの攪拌効率を向上させるうえでは、周波数を連続的に変調させる場合よりも、周波数をランダム、かつ、断続的に切り替える方が好ましい。この場合、攪拌装置２０は、攪拌制御部２３の制御の下に周波数をランダム、もしくは、断続的に切り替えても周波数が異なる音波Ｗaによって巻き上げられる液体試料Ｌsの流線ＳLは、周波数ごとにばらけた断続的な軌跡となり、渦流の界面が多数発生して渦流の拡散を促進させることができた。
【００６８】
ここで、本発明の攪拌装置２０及び攪拌方法は、振動子２１ｂを駆動する際の周波数を変化させることにより反応容器７の内面から液体中へ出射する音波の出射位置を変化させている。このため、図１５に示すように、側壁７ａの内面が１点鎖線で示す位置にある反応容器７の場合、音波Ｗa1，Ｗa2は内部の液体を攪拌することができる。これに対し、側壁７ａの内面が点線で示す位置にある反応容器７の場合、音波Ｗa2は液体中に漏れ出すことができなくなり、内部の液体を攪拌することができなくなる。このため、攪拌装置２０は、反応容器７の大きさに応じて音波が反応容器７の内面から液体中へ出射する範囲である所定の出射点間隔となるように振動子２１ｂの駆動周波数を制御する。
【００６９】
また、図１６は、振動子２１ｂを中心周波数ｆcで駆動した場合に底壁７ａ内面から出射される音波Ｗac、共振周波数ｆr又は反共振周波数ｆaで駆動した場合に底壁７ａ内面から出射される音波Ｗae、中心周波数ｆcと共振周波数ｆr又は中心周波数ｆcと反共振周波数ｆの中間の周波数ｆmで駆動した場合に底壁７ａ内面から出射される音波Ｗamを示しており、Ｌ1〜Ｌ3は液体試料Ｌsの液面を示している。このとき、音波Ｗae〜Ｗacが側壁７ａの内面で反射することによって音響流Ｆe〜Ｆcも側壁７ａ内面で反射する。この結果、反射した音響流、例えば、音響流Ｆeが液体試料Ｌs中で衝突し、液体試料Ｌs中には、図１６に示すように、見掛け上、流速がゼロになって攪拌できない領域Ｚが生ずる。
【００７０】
このため、本発明の攪拌装置２０及び攪拌方法においては、液体試料Ｌs中へ出射された音波の交差位置Ｉe〜Ｉcが液面Ｌ1〜Ｌ3よりも上方となる周波数を振動子２１ｂの駆動周波数として使用する。即ち、攪拌装置２０は、反応容器７に保持された液体試料Ｌsが多く、液面位置が高い場合、駆動周波数と中心周波数ｆcとの差を、液体試料Ｌsが少なく、液面位置が低い場合よりも大きく設定し、駆動周波数を共振周波数ｆr又は反共振周波数ｆに近づける。このように設定すると、攪拌装置２０は、反応容器７に保持された液体試料Ｌsの液面位置が高い程、出射点間隔が狭くなり、側壁７ａ内面で反射後の音波の交差位置が高くなる。
【００７１】
ここで、図９で説明したように、周波数を変更して出射点間隔を狭めると、液体の攪拌効率が変化する。このため、反応容器７に保持された液体試料Ｌsの液面位置に応じて周波数を変更する場合、自動分析装置１は、攪拌効率を補うため、検査項目毎に決まる液体試料Ｌsの液量Ｖ（μＬ）に基づき、予め駆動周波数ｆd（ＭＨｚ）と駆動電力Ｐd（Ｗ）とに関する分析条件表を作成し（表２参照）、制御部１６に記憶させておくとよい。
【００７２】
【表２】
【００７３】
自動分析装置１は、入力部１８から検査項目が入力されると、制御部１６が各検査項目によって決まる液体試料Ｌsの液量（μＬ）に基づいてこの分析条件表から駆動周波数（ＭＨｚ）と駆動電力Ｐd（Ｗ）とを読み出して攪拌制御部２３にこの情報を出力し、攪拌制御部２３の制御の下に振動子２１ｂをこの駆動周波数（ＭＨｚ）と駆動電力Ｐd（Ｗ）で駆動する。例えば、液体試料Ｌsの液量が１３０μＬの場合、表２から、振動子２１ｂは９４ＭＨｚ、０．４１Ｗで駆動する。
【００７４】
このようにすると、自動分析装置１は、液体試料Ｌs中へ出射された音波の交差位置が液面上方となるように周波数を変更しても、攪拌効率を一定に保持することができる。ここで、攪拌装置２０は、反応容器７に保持された液体試料Ｌsの液量を検知する検知手段として、反応容器７の上部に液面までの距離を測定する超音波センサ又はフォトセンサを設け、これらのセンサが検出した液面までの距離から攪拌制御部２３が液量を演算するようにしてもよい。
【００７５】
ここで、振動子２１ｂを駆動する際の周波数を変化させる場合、上述のように９８ＭＨｚと１０２ＭＨｚの間で周波数を変調したが、更に振幅変調を併せて施すことにより、例えば、図１７に示す被変調波で振動子２１ｂを駆動してもよい。この場合、図１７に示す被変調波Ｗmは、点線で示すサイン波Ｓによって振幅変調を施しているが、矩形波のオン，オフによる振幅変調を行ってもよい。このとき、最大出力レベルを一定にして振幅変調を施すと、出力電力を低減できるので、省エネルギーを図れるという効果も得られる。
【００７６】
ここで、実施の形態１の攪拌装置２０は、振動子２１ｂを底壁７ｂの中央に配置して表面弾性波素子２１を反応容器７の底壁７ｂ下面に取り付けた。しかし、表面弾性波素子２１は、使用態様によっては、図１８に示すように、振動子２１ｂを底壁７ｂの一方に変位させて設けることにより、振動子２１ｂから双方向に出射する音波の一方の音波Ｗaのみを液体試料Ｌsの攪拌に使用するようにしてもよい。また、表面弾性波素子２１は、図１９に示すように、側壁７ａの外面に設けてもよい。また、表面弾性波素子２１は、図２０に示すように、振動子２１ｂを外側に向け、音響整合層となる接着剤によって圧電基板２１ａを底壁７ｂの外面に接着してもよい。更に、攪拌装置２０は、図２１に示すように、振動子２１ｂを底壁７ｂの一方に変位させて隣り合う２つの反応容器７の底壁７ｂ下面に表面弾性波素子２１を取り付け、１つの振動子２１ｂが発する音波Ｗaを２つの反応容器７で共用してもよい。このような種々の配置を採ることによって、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２１を配置する設計上の自由度を高めることができる。
【００７７】
（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌装置、攪拌方法及び反応容器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は、いわゆるキュベットを反応容器として使用したが、実施の形態２はマイクロリアクタを反応容器として使用している。図２２は、実施の形態２の攪拌装置とマイクロリアクタを示す概略構成図である。
【００７８】
実施の形態２の攪拌装置３０は、駆動回路３２によってマイクロリアクタ３７に設けた表面弾性波素子３１を駆動する。
【００７９】
マイクロリアクタ３７は、図２２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基板３７ａ上に試薬を導入する試薬導入凹部３７ｂと、試料を導入する試料導入凹部３７ｃと、反応凹部３７ｄと、排出凹部３７ｆが形成され、試薬導入凹部３７ｂと反応凹部３７ｄとの間、試料導入凹部３７ｃと反応凹部３７ｄとの間、反応凹部３７ｄと排出凹部３７ｆとの間は、直径が数十μｍ〜数百μｍのマイクロチャンネル３７ｇによって接続されている。マイクロリアクタ３７は、反応凹部３７ｄ直下の基板３７ａ底面に音波発生素子である表面弾性波素子３１が設けられている。
【００８０】
表面弾性波素子３１は、櫛歯状に形成された複数の電極指を有する金等の櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子３１ａと、電気端子３１ｂと、振動子３１ｂと電気端子３１ｂとの間を接続する共通電極であるバスバー３１ｃとを有し、基板３７ａの底面に形成されている。表面弾性波素子３１は、実施の形態１の駆動回路２２と同様に構成される駆動回路３２と配線３６によって接続されている。
【００８１】
攪拌装置３０は、マイクロリアクタ３７の試料導入凹部３７ｃに導入された試料と試薬導入凹部３７ｂに導入された試薬を、それぞれマイクロチャンネル３７ｇによって反応凹部３７ｄに導き、振動子３１ｂが発生する音波によって攪拌する。このとき、攪拌装置３０は、駆動回路３２の攪拌制御部によって振動子３１ａを駆動する際の周波数を変化させることにより反応凹部３７ｄの内面から液体中へ出射する音波の出射位置を変化させ、試料と試薬とを非接触で効率良く攪拌して反応させる。そして、攪拌装置３０は、反応した反応液の吸光度等の物理量を反応凹部３７ｄに設けた測定センサ３７ｅによって測定し、測定後の反応液を排出凹部３７ｆから排出手段によって排出している。
【００８２】
攪拌装置３０は、以上のようにして試料を試薬と反応させて反応液の物理量を測定センサ３７ｅによって測定している。このとき、攪拌装置３０は、反応容器としてマイクロリアクタ３７を用いることにより、試料の量を飛躍的に低減することができ、試料を採取する患者等の肉体的精神的負担を軽減できるうえ、試薬の量の低減により検査コストも飛躍的に低減させることができる。
【００８３】
本発明の攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置は、駆動信号の周波数を制御することにより、同一の発音部が発生した音波が容器内面から液体中へ出射する出射位置を変化させて液体を攪拌するので、振動子が一つであっても液体を効率良く攪拌することができるうえ、構成が簡単であるので、安価に提供することができる。
【００８４】
尚、上述の各実施の形態は、発音部となる振動子２１ｂが１つの場合について説明したが、振動子２１ｂは複数設けてあってもよい。また、振動子２１ｂは、駆動回路２２と接続した配線２６から供給される電力によって駆動したが、アンテナを用いることにより無線駆動としてもよい。
【００８５】
なお、本発明の攪拌装置の使用対象となる液体の保持手段は、複数の液体を攪拌することができれば特に限定はなく、壁面と底面とを有した容器であれば、攪拌対象の液体を保持し、或いは所望の位置に移送することができるので好ましい。このため、上述の実施の形態１，２は、液体の保持手段として反応容器、即ち、反応容器（キュベット）７とマイクロリアクタ３７を用いた場合について説明したが、この他に、例えば、試験管，マイクロプレート，ビーカー等を使用してもよい。この場合、図２３に示す容器４０のように、壁を形成する四角筒状の筒体４１の下部に表面弾性波素子４２を液密に取り付けることにより、表面弾性波素子４２を容器４０の一部として用いてもよい。このとき、表面弾性波素子４２は、圧電基板４２ａ上に振動子４２ｂが設けられ、振動子４２ｂを外側に向けて筒体４１の下部に取り付ける。このように構成すると、容器４０は、振動子４２ｂが出射する音波が音響整合層を介することなく直接液体Ｌへ作用し、エネルギー損失が非常に少なくなると共に、攪拌効率が高くなるので好ましい。但し、表面弾性波素子４２は、振動子４２ｂを内側に向けて筒体４１の下部に取り付けてもよいし、図２４に示す表面弾性波素子４４のような配置とすることもできる。このようにすると、振動子と液体とが直接接触するので、表面弾性波素子からの音波は、図２３や図２５に示す構成の表面弾性波素子４２，４７よりも、更に、直接液体に作用し、エネルギー損失の低減や攪拌効率の向上の点でより好ましい。ここで、表面弾性波素子４４は、圧電基板４４ａの上面に振動子４４ｂが設けられている。
【００８６】
また、容器は、必ずしも反応容器に限られるものではなく、保持した複数の液体を攪拌することができれば、図２５に示す容器４６のように、底壁４６ａの下面に表面弾性波素子４７を取り付けてもよい。このとき、表面弾性波素子４７は、圧電基板４７ａの下面に振動子４７ｂが設けられている。このように構成すると、容器４６は、図４に示す反応容器７と同様に、容器４６それ自体が液密であることから、表面弾性波素子４７を液密に取り付ける必要がなくなるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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反応容器を示す斜視図である。
【図３】表面弾性波素子を取り付けた図２の反応容器を示す平面図である。
【図４】図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌装置の概略構成を示す図である。
【図５】振動子が有するインピーダンスの周波数特性の一例と、共振周波数、反共振周波数及び中心周波数を示す図である。
【図６】振動子を駆動する駆動信号の周波数を変化させたときの底壁内面から液体試料中へ出射する音波の出射点間隔との関係を示す図である。
【図７】振動子を共振周波数で駆動したときの反応容器における液体の流れの実測図である。
【図８】振動子を共振周波数と反共振周波数の中間の周波数で駆動したときの反応容器における液体の流れの実測図である。
【図９】駆動周波数と液体の攪拌に要する攪拌時間との関係を示す図である。
【図１０】振動子の周波数と駆動電力との関係を示す図である。
【図１１】振動子の駆動周波数の変化のさせ方を示す波形図である。
【図１２】振動子を駆動する周波数を変調する場合の変調する周波数と攪拌時間との関係を示す図である。
【図１３】周波数変調によって周波数を連続的に変調させた場合に、反応容器における液体試料の流線が示す１つにまとまった連続的な軌跡を示す図である。
【図１４】周波数をランダム、かつ、断続的に切り替えた場合に、反応容器における液体試料の流線が示す周波数ごとにばらけた断続的な軌跡を示す図である。
【図１５】振動子を駆動する周波数を音波が反応容器の内面から液体中へ出射する範囲となるように制御することを説明する図である。
【図１６】液体試料中へ出射された音波の交差位置が液面よりも上方となる周波数を振動子の駆動周波数として使用することを説明する図である。
【図１７】周波数変調に振幅変調を併せて施した被変調波の一例を示す波形図である。
【図１８】反応容器に対する振動子の配置の第１の変形例を示す図である。
【図１９】反応容器に対する振動子の配置の第２の変形例を示す図である。
【図２０】反応容器に対する振動子の配置の第３の変形例を示す図である。
【図２１】反応容器に対する振動子の配置の第４の変形例を示す図である。
【図２２】本発明の攪拌装置、攪拌方法及び反応容器にかかる実施の形態２を示すもので、攪拌装置とマイクロリアクタを示す概略構成図である。
【図２３】液体の保持手段である容器の第一の変形例を示す断面図である。
【図２４】液体の保持手段である容器の第二の変形例を示す断面図である。
【図２５】液体の保持手段である表面弾性波素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
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 反応テーブル
７ 反応容器
７ａ 側壁
７ｂ 底壁
７ｃ 開口
８ 光源
９ 受光素子
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
２１ａ 圧電基板
２１ｂ 振動子
２１ｃ 電気端子
２１ｄ バスバー
２２ 駆動回路
２３ 攪拌制御部
２４ 発振部
２５ 増幅部
２６ 配線
２７ 音響整合層
３０ 攪拌装置
３２ 駆動回路
３７ マイクロリアクタ
３７ａ 基板
３７ｂ 試薬導入凹部
３７ｃ 試料導入凹部
３７ｄ 反応凹部
３７ｆ 排出凹部
３７ｇ マイクロチャンネル
３１ 表面弾性波素子
３１ａ 振動子
３１ｂ 電気端子
３１ｃ バスバー
４０ 容器
４１ 筒体
４２，４４ 表面弾性波素子
４２ａ，４４ａ 圧電基板
４２ｂ，４４ｂ 振動子
４６ 容器
４６ａ 底壁
４７ 表面弾性波素子
４７ａ 圧電基板
４７ｂ 振動子
ｆa 反共振周波数
ｆc 中心周波数
ｆr 共振周波数
ｆm 周波数
Ｆc，Ｆe，Ｆm 音響流
Ｉc，Ｉe，Ｉm 交差位置
Ｌ 液体
Ｌ1〜Ｌ3 液面
Ｌs 液体試料
ＳL 流線
Ｗa，Ｗa1，Ｗa2 音波
Ｗac，Ｗae，Ｗam 音波
Ｗm 被変調波
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容器に保持した液体を音波によって攪拌する場合、一定の音圧を有する音波を一定方向から液体に照射しても容器内面から液体に出射する音波の出射位置が変化せず、液体が同じ位置を循環することから攪拌に時間がかかるという問題があった。このため、例えば、一つの容器に対して複数の振動子を設けると共に、複数の振動子の動作を切り替える切替機構を用いることにより、容器内面から液体に出射する音波の出射位置を変化させ、液体の攪拌を可能とした攪拌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０４９３９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、特許文献１は、一つの容器に対して複数の振動子を設けると共に、複数の振動子の動作を切替機構によって切り替えることで容器に保持した液体を攪拌している。このため、特許文献１の攪拌装置は、構成が複雑になり、振動子を複数必要とすることから設計上の自由度が制限されるうえ、製造コストの増加や小型化が困難になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、振動子が一つであっても液体に出射する音波の出射位置を変化させて効率良く攪拌することができ、構成が簡単で安価、かつ、小型な攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた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】
【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に係る攪拌装置は、液体の保持手段に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、前記音波を発生する少なくとも一つの発音部を有する音波発生素子と、前記音波発生素子の駆動信号の周波数を制御する制御部を有する駆動手段と、を備え、前記制御部によって前記駆動信号の周波数を制御することにより、前記同一の発音部が発生した前記音波が前記液体中へ出射する出射位置を変化させて前記液体を攪拌することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記駆動信号の交流成分の周波数を所定範囲内において変化させる制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記周波数の所定範囲は、共振周波数から反共振周波数までの範囲の少なくとも一部を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記交流成分の周波数を所定のタイミングで異なる周波数に切り替えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記交流成分の周波数を所定の範囲で変調させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生素子は、表面弾性波発生素子であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生素子は、前記液体の保持手段に保持される液体と非接触に設けられることを特徴とする。
【００１３】
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８に係る攪拌方法は、液体の保持手段に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌方法であって、前記音波を発生する音波発生手段の駆動信号の周波数を制御することにより、前記音波が前記液体中へ出射する出射位置を変化させて前記液体を攪拌することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段は、圧電基板上に櫛歯電極が形成された表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記駆動信号の交流成分の周波数を共振周波数から反共振周波数までの範囲内において変化するように制御することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記駆動信号の交流成分の周波数を所定のタイミングで異なる周波数に切り替えるように制御することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記駆動信号に含まれる交流成分の周波数を前記共振周波数から前記反共振周波数までの範囲内において変調するように制御することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１３に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記周波数は、前記音波発生手段の共振周波数と反共振周波数の中間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は前記反共振周波数を第２の駆動周波数として前記第１の駆動周波数と前記第２の駆動周波数との範囲内においてランダム、もしくは、断続的に切り替えることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１４に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記周波数は、前記音波発生手段の共振周波数と反共振周波数の中間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は前記反共振周波数を第２の駆動周波数として前記第１の駆動周波数と前記第２の駆動周波数との間で変調することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１５に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記周波数変調の変動周期は、２〜２０Ｈｚとすることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１６に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記駆動周波数と前記中心周波数との差に応じて前記音波発生手段の駆動電力を増加させることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１７に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段を駆動する周波数を前記音波が前記液体中へ出射する範囲内となるように制御することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１８に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段を駆動する駆動周波数は、前記液体中へ出射された音波の交差位置が当該液体の液面よりも上方となる周波数を使用することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１９に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段の駆動周波数は、前記液体の液面が高い場合の前記駆動周波数と前記中心周波数との差を、前記液体の液面が低い場合よりも大きく設定することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項２０に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記音波発生手段の駆動周波数は、前記液体の液面が高い場合の前記音波発生手段の駆動電力を、前記液体の液面が低い場合よりも大きく設定することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項２１に係る攪拌方法は、上記の発明において、更に、振幅を変調させることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項２２に係る攪拌方法は、上記の発明において、前記液体の保持手段に保持された液体を、当該液体と非接触に設けた前記表面弾性波素子により攪拌することを特徴とする。
【００２８】
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２３に係る反応容器は、圧電基板上に櫛歯電極が形成された表面弾性波素子が取り付けられ、前記攪拌方法によって前記表面弾性波素子が駆動されることを特徴とする。
【００２９】
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２４に係る反応容器は、櫛歯電極が形成された表面弾性波素子が取り付けられ、前記攪拌方法によって前記表面弾性波素子が駆動され、少なくとも複数の液体を攪拌して反応させる反応部と測定センサとが設けられたことを特徴とする。
【００３０】
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２５に係る分析装置は、複数の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、前記攪拌装置を用いて前記複数の液体を攪拌して反応させ、反応液を分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にかかる攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置は、制御部によって駆動信号を制御することにより、同一の発音部が発生した音波が液体中へ出射する出射位置を変化させて液体を攪拌するので、振動子が一つであっても液体に出射する音波の出射位置を変化させて効率良く攪拌することができ、構成が簡単で安価、かつ、小型にな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】
【００３２】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備え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反応容器を示す斜視図である。図３は、表面弾性波素子を取り付けた図２の反応容器を示す平面図である。図４は、図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌装置の概略構成を示す図である。
【００３３】
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１３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１３との間には試薬分注機構１２が設けられている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。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。
【００３７】
試薬分注機構１２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１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００３８】
試薬テーブル１３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。
【００３９】
ここで、試薬テーブル１３の外周には、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へ出力する読取装置１５が設置されている。制御部１６は、受光素子９、排出装置１１、読取装置１５、分析部１７、入力部１８及び表示部１９と接続され、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、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。
【００４０】
分析部１７は、制御部１６を介して受光素子９に接続され、受光素子９が受光した光量に基づく反応容器７内の液体試料の吸光度から検体の成分や濃度等を分析し、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。
【００４１】
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１７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。
【００４２】
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と攪拌装置２０を攪拌方法と共に以下に説明する。
【００４３】
反応容器７は、図２に示すように、側壁７ａと底壁７ｂ（図４参照）とによって上部に開口７ｃを有する四角筒状に成形され、内面の側壁７ａと底壁７ｂとが接する部分は湾曲面に成形されている。反応容器７は、後述する表面弾性波素子２１が発する超音波の位相整合条件及び振幅整合条件を満たし、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７は、互いに平行な一組の側壁７ｂの下部が、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として利用される。反応容器７は、図３及び図４に示すように、底壁７ｂの下面に表面弾性波素子２１が取り付けられている。反応容器７は、自動分析装置１に組み込まれた図４に示す攪拌装置２０によって保持した液体試料が攪拌される。
【００４４】
攪拌装置２０は、試薬分注機構１２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と駆動回路２２とを備えている。
【００４５】
表面弾性波素子２１は、図３に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）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を設けた音波発生素子である。振動子２１ｂは、櫛歯状に形成された複数の電極指を有し、駆動回路２２から送信された駆動信号を表面弾性波（音波）に変換する発音部である。振動子２１ｂは、電気端子２１ｃとの間が共通電極であるバスバー２１ｄによって接続されている。表面弾性波素子２１は、図４に示すように、振動子２１ｂを底壁７ｂの中央に配置し、音響整合層２７を介して底壁７ｂの下面に取り付けられている。
【００４６】
駆動回路２２は、表面弾性波素子２１に駆動信号を供給して駆動する駆動手段であり、図４に示すように、攪拌制御部２３、発振部２４及び増幅部２５を備え、電気端子２１ｃとの間が配線２６によって接続されている。
【００４７】
攪拌制御部２３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。攪拌制御部２３は、発振部２４を制御し、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、攪拌制御部２３は、内蔵したタイマに従って発振部２４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。例えば、攪拌制御部２３は、表面弾性波素子２１の共振周波数と反共振周波数の間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は反共振周波数を第２の駆動周波数として切り替えるように発振部２４を制御することができる。
【００４８】
発振部２４は、攪拌制御部２３からの制御信号に基づいて発振周波数をプログラマブルに変更可能な発振回路を有しており、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の発振信号を増幅部２５へ出力する。
【００４９】
増幅部２５は、発振部２４から入力される発振信号を増幅し、駆動信号として表面弾性波素子２１に出力する他、攪拌制御部２３からの制御信号に基づいて駆動信号の駆動周波数を段階的に切り替えることができる。この場合、増幅部２５が出力する駆動信号は、脈流を含む場合もある。
【００５０】
ここで、駆動回路２２は、発振部２４に代えて信号発生器と電圧制御発振器（ＶＣＯ）を使用し、信号発生器の発振信号を電圧制御発振器に入力することにより、周波数の切り替えや周波数の変調等の操作を行ってもよい。この場合、電圧制御発振器による周波数変調に加えて増幅部２５の出力を切り替えることにより、表面弾性波素子２１に出力する駆動信号の振幅を変動させれば、反応容器７に保持した液体試料に脈動を生じさせることができる。
【００５１】
音響整合層２７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もので、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２７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に対して厚みは、ｎ・λ／４（ｎは奇数）となるように、または、できるだけ薄くなるように調整する。
【００５２】
本発明の自動分析装置１、反応容器７及び攪拌装置２０は、以上のように構成され、反応容器７に保持された液体試料を以下に説明する攪拌方法によって攪拌する。先ず、攪拌装置２０は、攪拌制御部２３による制御の下に駆動回路２２から供給される駆動信号によって表面弾性波素子２１を駆動する。これにより、振動子２１ｂが、複数の電極指の配列方向に沿った両側へ音波を出射し、音波は圧電基板２１ａの表面を振動子２１ｂの両側へ伝搬する。振動子２１ｂの両側へ伝搬した音波は、音響整合層２７を通って反応容器７の底壁７ｂ内を伝搬した後、音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ音波が漏れ出し、図４に示すように、振動子２１ｂの中心から等距離の位置にある底壁７ｂの内面から斜め上方に音波Ｗaが出射される。
【００５３】
この結果、反応容器７には、底壁７ｂの内面から斜め上方に出射する音波Ｗaによって液体試料Ｌsを巻き上げる音響流が生じる。このため、液体試料Ｌsは、音響流によって底部から液面に至る広範囲に亘って非接触の下に攪拌される。このとき、表面弾性波素子２１の駆動信号を制御して周波数を変化させると、同一の振動子２１ｂが発生した音波が底壁７ｂの内面から液体試料Ｌs中へ出射する出射位置が変化する。
【００５４】
例えば、振動子２１ｂが図５に実線で示すインピーダンスの周波数特性を有する攪拌装置２０において、振動子２１ｂの駆動周波数を変化させ、そのときの底壁７ｂの内面から液体試料Ｌs中へ出射する音波の出射位置を測定すると、図６に示す結果が得られる。図６は、音波の出射位置を出射点間隔として測定した結果であり、振動子２１ｂの駆動周波数が中心周波数ｆcの場合に最も出射点間隔が広く、駆動周波数が中心周波数ｆcから外れて共振周波数ｆrや反共振周波数ｆaに向かうのに伴って出射点間隔が狭くなってゆく。なお、図５において、一点鎖線は、位相の周波数特性を示しており、実線で示すインピーダンスの周波数特性より、共振周波数ｆrは９４．３ＭＨｚ、反共振周波数ｆaは１０１．５ＭＨｚであり、中心周波数ｆc（＝（ｆr＋ｆa）／２）は９７．９ＭＨｚと算出される。
【００５５】
ここで、音波の出射位置は、反応容器７に保持した蒸留水１０μＬに青色色素（エバンスブルー）液（比重＞１）を１μＬ滴下して攪拌し、そのときの色素液を伴った蒸留水の流れをビデオ撮影した映像から測定した。
【００５６】
このようにしてビデオ撮影した反応容器７における液体の流れの実測図の一例を図７，８に示す。図７は、振動子２１ｂを共振周波数ｆrで駆動した場合、図８は、振動子２１ｂを共振周波数ｆrと反共振周波数ｆaの中間の周波数で駆動した場合である。この測定に用いた反応容器７は、内法が２×３×５（縦×横×高さ）ｍｍであり、底壁７ｂの厚さ０．５ｍｍ、内面の側壁７ａと底壁７ｂとが接する部分は半径Ｒ＝０．５ｍｍの湾曲面に成形されている。一方、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂを形成する櫛型電極（ＩＤＴ）の交差幅が２．１５ｍｍ、対数が１９対、隣接する電極指の間隔（＝λ／２）が９．９μｍであり、振動子２１ｂを０．２５Ｗで駆動した。
【００５７】
このとき、図７，８において、反応容器７は、蒸留水に滴下した青色の色素液が底部に沈んだ状態で攪拌を開始し、直線で示す２つの矢印Ａが音波によって蒸留水を巻き上げる音響流を示しており、大小２つの矢印Ｂが各音響流の両側に生ずる色素液の渦を示している。この場合、図７，８に示すように、同一の周波数であれば、振動子２１ｂは同じ出射点間隔で音波を出射することから、矢印Ｂで示す渦が生ずる位置は変化せず、各渦がそれぞれ独立した４つの閉鎖領域を形成する。このため、反応容器７は、渦の発生による閉鎖領域によって保持した蒸留水と色素液とが攪拌され難く、攪拌に時間がかかってしまう。ここで、図６における出射点間隔は、２つの矢印Ａの底壁７ｂ内面における距離をビデオ映像から測定したものである。
【００５８】
ここで、駆動周波数を変化、即ち、駆動周波数を、例えば、２つの駆動周波数の間で切り替え、或いは２つの駆動周波数の間で変調させると、音波の底壁７ｂ内面における出射点間隔、即ち、出射位置が変化する。このため、前記閉鎖領域は、出射位置が変化する矢印Ａで示す音響流が流れ込むことによって破壊されるので、同一の周波数のみで駆動する場合に比べて反応容器７に保持した液体を迅速に攪拌することができる。
【００５９】
また、このような周波数の相違による出射点間隔の広狭の差は、周波数の相違による液体の攪拌効率の差を生ずることを示唆している。そこで、振動子２１ｂを単一の周波数で駆動した場合の駆動周波数と液体の攪拌に要する攪拌時間との関係を測定したところ、図９に示す結果が得られた。ここで、この測定に当たっては、上述のビデオ撮影した反応容器７内の色素水を画像処理し、攪拌開始から色素液の色の分布が均一になるまでに要した時間（秒）を攪拌時間とした。
【００６０】
図９に示すように、中心周波数ｆcでは攪拌時間が最短の約１５秒であり、中心周波数ｆcから外れて共振周波数ｆrや反共振周波数ｆaに向かうのに従って攪拌効率が低下し、攪拌時間が長くなることが分かる。例えば、共振周波数ｆr又は反共振周波数ｆaの場合の攪拌時間は、約４０秒であった。従って、ある程度の攪拌効率を保持しつつ、反応容器７の内面から液体試料Ｌs中へ出射する音波の出射位置を変化させるには、振動子２１ｂは、共振周波数ｆrから反共振周波数ｆaの範囲内の周波数を駆動周波数として使用する必要がある。
【００６１】
この場合、駆動周波数が中心周波数ｆcから外れると、攪拌効率は低下する。このため、振動子２１ｂは、制御する周波数ごとに、駆動周波数と中心周波数ｆcとの差に応じて電力を増加させるとよい。例えば、駆動周波数をｆd、中心周波数ｆcにおける駆動電力をＰc、駆動周波数ｆdにおける駆動電力をＰdとすると、駆動電力Ｐdは、次式に示す２次の電力補充式によって補充できる。このため、表面弾性波素子２１は、予め、図１０に示す振動子２１ｂについて周波数と駆動電力との関係を示す図を作成すると共に、次式に示す２次の電力補充式を定めておく。そして、攪拌制御部２３は、この電力補充式に基づいて発振部２４を制御する。
Ｐd＝α（ｆd−ｆc）2＋Ｐc
【００６２】
このとき、攪拌制御部２３は、中心周波数ｆc、駆動電力Ｐc、駆動周波数ｆdを上述の電力補充式を代入して駆動周波数ｆdを算出し、算出した駆動周波数ｆdに基づいて発振部２４を制御する。但し、振動子２１ｂの中心周波数ｆcと駆動電力Ｐcは既知であるので、攪拌制御部２３は、上述の電力補充式に基づいて予め表１に示す駆動周波数ｆdと駆動電力Ｐdと対応表を作成し、この対応表を攪拌制御部２３のメモリに記憶させておいてもよい。ここで、表１においては、電力補充式の係数αをα＝０．０１ｗ／（ＭＨｚ）2としている。
【００６３】
【表１】
【００６４】
ここで、駆動周波数を変化させる場合、繰返し周波数が同じであれば、例えば、図１１に示す波形ａのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2を等しい周期で切り替えることができる。また、図１１に示す波形ｂのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2の間で一方向にスイープさせ、或いは、図１１に示す波形ｃのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2の間を往復させてスイープさせることで周期的に変調させてもよい。更に、図１１に示す波形ｄのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2の間をステップ状に切り替えて周期的に変調させるか、或いは図１１に示す波形ｅのように、２つの駆動周波数ｆ1，ｆ2間をサイン波によって周期的に周波数変調させることも可能である。
【００６５】
そこで、変調波形をサイン波とし、振動子２１ｂの駆動電力を０．１Ｗとして、駆動周波数１０２ＭＨｚを基準として駆動周波数９８ＭＨｚとの間で繰返し周波数を０〜３０Ｈｚの間で１１通りに変化させて反応容器７に保持した液体の攪拌時間を測定した。このときの測定条件は、音波の出射位置を測定した図７，８の場合と同じであり、攪拌時間は図９の場合と同じである。この結果を図１２に示す。図１２より、９８ＭＨｚと１０２ＭＨｚの間で駆動周波数を変調する場合、繰返し周波数は、１〜２０Ｈｚが好ましく、より好ましくは、２〜１０Ｈｚ、最も好ましくは、５〜８Ｈｚであった。この場合、繰返し周波数が小さいと、繰り返しの回数が少なくなって変調する効果が薄くなり、繰返し周波数が大きいと、液体の流れが繰返し周波数に追随できず、エネルギー損失が大きくなる。
【００６６】
攪拌装置２０は、以上のように駆動周波数を変化させて反応容器７における音波の出射位置を変化させると、中心周波数ｆcだけで駆動した場合には攪拌時間が約４０秒（図１２において０Ｈｚのとき）であったが、最短で約７．５秒になった。このように、攪拌装置２０は、反応容器７に保持した液体を非接触の下に効率良く攪拌することができる。ここで、駆動周波数を変化させる場合、攪拌装置２０は、攪拌制御部２３の制御の下に周波数変調によって周波数を連続的に変調させると、図１３に示すように、振動子２１ｂが発生する周波数が異なる音波Ｗaによって巻き上げられる液体試料Ｌsの流線ＳLが１つにまとまった連続的な軌跡となり、渦流が緩やかに変動する。このため、攪拌効率の向上の点で限界がある。
【００６７】
そこで、攪拌装置２０は、攪拌制御部２３の制御の下に周波数をランダム、かつ、断続的に切り替える。すると、図１４に示すように、周波数が異なる音波Ｗaによって巻き上げられる液体試料Ｌsの流線ＳLは、周波数ごとにばらけた断続的な軌跡となり、渦流の界面が多数発生して渦流の拡散を促進させることができる。このため、攪拌装置２０は、液体試料Ｌsの攪拌効率を向上させるうえでは、周波数を連続的に変調させる場合よりも、周波数をランダム、かつ、断続的に切り替える方が好ましい。この場合、攪拌装置２０は、攪拌制御部２３の制御の下に周波数をランダム、もしくは、断続的に切り替えても周波数が異なる音波Ｗaによって巻き上げられる液体試料Ｌsの流線ＳLは、周波数ごとにばらけた断続的な軌跡となり、渦流の界面が多数発生して渦流の拡散を促進させることができた。
【００６８】
ここで、本発明の攪拌装置２０及び攪拌方法は、振動子２１ｂを駆動する際の周波数を変化させることにより反応容器７の内面から液体中へ出射する音波の出射位置を変化させている。このため、図１５に示すように、側壁７ａの内面が１点鎖線で示す位置にある反応容器７の場合、音波Ｗa1，Ｗa2は内部の液体を攪拌することができる。これに対し、側壁７ａの内面が点線で示す位置にある反応容器７の場合、音波Ｗa2は液体中に漏れ出すことができなくなり、内部の液体を攪拌することができなくなる。このため、攪拌装置２０は、反応容器７の大きさに応じて音波が反応容器７の内面から液体中へ出射する範囲である所定の出射点間隔となるように振動子２１ｂの駆動周波数を制御する。
【００６９】
また、図１６は、振動子２１ｂを中心周波数ｆcで駆動した場合に底壁７ａ内面から出射される音波Ｗac、共振周波数ｆr又は反共振周波数ｆaで駆動した場合に底壁７ａ内面から出射される音波Ｗae、中心周波数ｆcと共振周波数ｆr又は中心周波数ｆcと反共振周波数ｆの中間の周波数ｆmで駆動した場合に底壁７ａ内面から出射される音波Ｗamを示しており、Ｌ1〜Ｌ3は液体試料Ｌsの液面を示している。このとき、音波Ｗae〜Ｗacが側壁７ａの内面で反射することによって音響流Ｆe〜Ｆcも側壁７ａ内面で反射する。この結果、反射した音響流、例えば、音響流Ｆeが液体試料Ｌs中で衝突し、液体試料Ｌs中には、図１６に示すように、見掛け上、流速がゼロになって攪拌できない領域Ｚが生ずる。
【００７０】
このため、本発明の攪拌装置２０及び攪拌方法においては、液体試料Ｌs中へ出射された音波の交差位置Ｉe〜Ｉcが液面Ｌ1〜Ｌ3よりも上方となる周波数を振動子２１ｂの駆動周波数として使用する。即ち、攪拌装置２０は、反応容器７に保持された液体試料Ｌsが多く、液面位置が高い場合、駆動周波数と中心周波数ｆcとの差を、液体試料Ｌsが少なく、液面位置が低い場合よりも大きく設定し、駆動周波数を共振周波数ｆr又は反共振周波数ｆに近づける。このように設定すると、攪拌装置２０は、反応容器７に保持された液体試料Ｌsの液面位置が高い程、出射点間隔が狭くなり、側壁７ａ内面で反射後の音波の交差位置が高くなる。
【００７１】
ここで、図９で説明したように、周波数を変更して出射点間隔を狭めると、液体の攪拌効率が変化する。このため、反応容器７に保持された液体試料Ｌsの液面位置に応じて周波数を変更する場合、自動分析装置１は、攪拌効率を補うため、検査項目毎に決まる液体試料Ｌsの液量Ｖ（μＬ）に基づき、予め駆動周波数ｆd（ＭＨｚ）と駆動電力Ｐd（Ｗ）とに関する分析条件表を作成し（表２参照）、制御部１６に記憶させておくとよい。
【００７２】
【表２】
【００７３】
自動分析装置１は、入力部１８から検査項目が入力されると、制御部１６が各検査項目によって決まる液体試料Ｌsの液量（μＬ）に基づいてこの分析条件表から駆動周波数（ＭＨｚ）と駆動電力Ｐd（Ｗ）とを読み出して攪拌制御部２３にこの情報を出力し、攪拌制御部２３の制御の下に振動子２１ｂをこの駆動周波数（ＭＨｚ）と駆動電力Ｐd（Ｗ）で駆動する。例えば、液体試料Ｌsの液量が１３０μＬの場合、表２から、振動子２１ｂは９４ＭＨｚ、０．４１Ｗで駆動する。
【００７４】
このようにすると、自動分析装置１は、液体試料Ｌs中へ出射された音波の交差位置が液面上方となるように周波数を変更しても、攪拌効率を一定に保持することができる。ここで、攪拌装置２０は、反応容器７に保持された液体試料Ｌsの液量を検知する検知手段として、反応容器７の上部に液面までの距離を測定する超音波センサ又はフォトセンサを設け、これらのセンサが検出した液面までの距離から攪拌制御部２３が液量を演算するようにしてもよい。
【００７５】
ここで、振動子２１ｂを駆動する際の周波数を変化させる場合、上述のように９８ＭＨｚと１０２ＭＨｚの間で周波数を変調したが、更に振幅変調を併せて施すことにより、例えば、図１７に示す被変調波で振動子２１ｂを駆動してもよい。この場合、図１７に示す被変調波Ｗmは、点線で示すサイン波Ｓによって振幅変調を施しているが、矩形波のオン，オフによる振幅変調を行ってもよい。このとき、最大出力レベルを一定にして振幅変調を施すと、出力電力を低減できるので、省エネルギーを図れるという効果も得られる。
【００７６】
ここで、実施の形態１の攪拌装置２０は、振動子２１ｂを底壁７ｂの中央に配置して表面弾性波素子２１を反応容器７の底壁７ｂ下面に取り付けた。しかし、表面弾性波素子２１は、使用態様によっては、図１８に示すように、振動子２１ｂを底壁７ｂの一方に変位させて設けることにより、振動子２１ｂから双方向に出射する音波の一方の音波Ｗaのみを液体試料Ｌsの攪拌に使用するようにしてもよい。また、表面弾性波素子２１は、図１９に示すように、側壁７ａの外面に設けてもよい。また、表面弾性波素子２１は、図２０に示すように、振動子２１ｂを外側に向け、音響整合層となる接着剤によって圧電基板２１ａを底壁７ｂの外面に接着してもよい。更に、攪拌装置２０は、図２１に示すように、振動子２１ｂを底壁７ｂの一方に変位させて隣り合う２つの反応容器７の底壁７ｂ下面に表面弾性波素子２１を取り付け、１つの振動子２１ｂが発する音波Ｗaを２つの反応容器７で共用してもよい。このような種々の配置を採ることによって、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２１を配置する設計上の自由度を高めることができる。
【００７７】
（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌装置、攪拌方法及び反応容器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は、いわゆるキュベットを反応容器として使用したが、実施の形態２はマイクロリアクタを反応容器として使用している。図２２は、実施の形態２の攪拌装置とマイクロリアクタを示す概略構成図である。
【００７８】
実施の形態２の攪拌装置３０は、駆動回路３２によってマイクロリアクタ３７に設けた表面弾性波素子３１を駆動する。
【００７９】
マイクロリアクタ３７は、図２２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基板３７ａ上に試薬を導入する試薬導入凹部３７ｂと、試料を導入する試料導入凹部３７ｃと、反応凹部３７ｄと、排出凹部３７ｆが形成され、試薬導入凹部３７ｂと反応凹部３７ｄとの間、試料導入凹部３７ｃと反応凹部３７ｄとの間、反応凹部３７ｄと排出凹部３７ｆとの間は、直径が数十μｍ〜数百μｍのマイクロチャンネル３７ｇによって接続されている。マイクロリアクタ３７は、反応凹部３７ｄ直下の基板３７ａ底面に音波発生素子である表面弾性波素子３１が設けられている。
【００８０】
表面弾性波素子３１は、櫛歯状に形成された複数の電極指を有する金等の櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子３１ａと、電気端子３１ｂと、振動子３１ｂと電気端子３１ｂとの間を接続する共通電極であるバスバー３１ｃとを有し、基板３７ａの底面に形成されている。表面弾性波素子３１は、実施の形態１の駆動回路２２と同様に構成される駆動回路３２と配線３６によって接続されている。
【００８１】
攪拌装置３０は、マイクロリアクタ３７の試料導入凹部３７ｃに導入された試料と試薬導入凹部３７ｂに導入された試薬を、それぞれマイクロチャンネル３７ｇによって反応凹部３７ｄに導き、振動子３１ｂが発生する音波によって攪拌する。このとき、攪拌装置３０は、駆動回路３２の攪拌制御部によって振動子３１ａを駆動する際の周波数を変化させることにより反応凹部３７ｄの内面から液体中へ出射する音波の出射位置を変化させ、試料と試薬とを非接触で効率良く攪拌して反応させる。そして、攪拌装置３０は、反応した反応液の吸光度等の物理量を反応凹部３７ｄに設けた測定センサ３７ｅによって測定し、測定後の反応液を排出凹部３７ｆから排出手段によって排出している。
【００８２】
攪拌装置３０は、以上のようにして試料を試薬と反応させて反応液の物理量を測定センサ３７ｅによって測定している。このとき、攪拌装置３０は、反応容器としてマイクロリアクタ３７を用いることにより、試料の量を飛躍的に低減することができ、試料を採取する患者等の肉体的精神的負担を軽減できるうえ、試薬の量の低減により検査コストも飛躍的に低減させることができる。
【００８３】
本発明の攪拌装置、攪拌方法、反応容器及び攪拌装置を備えた分析装置は、駆動信号の周波数を制御することにより、同一の発音部が発生した音波が容器内面から液体中へ出射する出射位置を変化させて液体を攪拌するので、振動子が一つであっても液体を効率良く攪拌することができるうえ、構成が簡単であるので、安価に提供することができる。
【００８４】
尚、上述の各実施の形態は、発音部となる振動子２１ｂが１つの場合について説明したが、振動子２１ｂは複数設けてあってもよい。また、振動子２１ｂは、駆動回路２２と接続した配線２６から供給される電力によって駆動したが、アンテナを用いることにより無線駆動としてもよい。
【００８５】
なお、本発明の攪拌装置の使用対象となる液体の保持手段は、複数の液体を攪拌することができれば特に限定はなく、壁面と底面とを有した容器であれば、攪拌対象の液体を保持し、或いは所望の位置に移送することができるので好ましい。このため、上述の実施の形態１，２は、液体の保持手段として反応容器、即ち、反応容器（キュベット）７とマイクロリアクタ３７を用いた場合について説明したが、この他に、例えば、試験管，マイクロプレート，ビーカー等を使用してもよい。この場合、図２３に示す容器４０のように、壁を形成する四角筒状の筒体４１の下部に表面弾性波素子４２を液密に取り付けることにより、表面弾性波素子４２を容器４０の一部として用いてもよい。このとき、表面弾性波素子４２は、圧電基板４２ａ上に振動子４２ｂが設けられ、振動子４２ｂを外側に向けて筒体４１の下部に取り付ける。このように構成すると、容器４０は、振動子４２ｂが出射する音波が音響整合層を介することなく直接液体Ｌへ作用し、エネルギー損失が非常に少なくなると共に、攪拌効率が高くなるので好ましい。但し、表面弾性波素子４２は、振動子４２ｂを内側に向けて筒体４１の下部に取り付けてもよいし、図２４に示す表面弾性波素子４４のような配置とすることもできる。このようにすると、振動子と液体とが直接接触するので、表面弾性波素子からの音波は、図２３や図２５に示す構成の表面弾性波素子４２，４７よりも、更に、直接液体に作用し、エネルギー損失の低減や攪拌効率の向上の点でより好ましい。ここで、表面弾性波素子４４は、圧電基板４４ａの上面に振動子４４ｂが設けられている。
【００８６】
また、容器は、必ずしも反応容器に限られるものではなく、保持した複数の液体を攪拌することができれば、図２５に示す容器４６のように、底壁４６ａの下面に表面弾性波素子４７を取り付けてもよい。このとき、表面弾性波素子４７は、圧電基板４７ａの下面に振動子４７ｂが設けられている。このように構成すると、容器４６は、図４に示す反応容器７と同様に、容器４６それ自体が液密であることから、表面弾性波素子４７を液密に取り付ける必要がなくなるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【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反応容器を示す斜視図である。
【図３】表面弾性波素子を取り付けた図２の反応容器を示す平面図である。
【図４】図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌装置の概略構成を示す図である。
【図５】振動子が有するインピーダンスの周波数特性の一例と、共振周波数、反共振周波数及び中心周波数を示す図である。
【図６】振動子を駆動する駆動信号の周波数を変化させたときの底壁内面から液体試料中へ出射する音波の出射点間隔との関係を示す図である。
【図７】振動子を共振周波数で駆動したときの反応容器における液体の流れの実測図である。
【図８】振動子を共振周波数と反共振周波数の中間の周波数で駆動したときの反応容器における液体の流れの実測図である。
【図９】駆動周波数と液体の攪拌に要する攪拌時間との関係を示す図である。
【図１０】振動子の周波数と駆動電力との関係を示す図である。
【図１１】振動子の駆動周波数の変化のさせ方を示す波形図である。
【図１２】振動子を駆動する周波数を変調する場合の変調する周波数と攪拌時間との関係を示す図である。
【図１３】周波数変調によって周波数を連続的に変調させた場合に、反応容器における液体試料の流線が示す１つにまとまった連続的な軌跡を示す図である。
【図１４】周波数をランダム、かつ、断続的に切り替えた場合に、反応容器における液体試料の流線が示す周波数ごとにばらけた断続的な軌跡を示す図である。
【図１５】振動子を駆動する周波数を音波が反応容器の内面から液体中へ出射する範囲となるように制御することを説明する図である。
【図１６】液体試料中へ出射された音波の交差位置が液面よりも上方となる周波数を振動子の駆動周波数として使用することを説明する図である。
【図１７】周波数変調に振幅変調を併せて施した被変調波の一例を示す波形図である。
【図１８】反応容器に対する振動子の配置の第１の変形例を示す図である。
【図１９】反応容器に対する振動子の配置の第２の変形例を示す図である。
【図２０】反応容器に対する振動子の配置の第３の変形例を示す図である。
【図２１】反応容器に対する振動子の配置の第４の変形例を示す図である。
【図２２】本発明の攪拌装置、攪拌方法及び反応容器にかかる実施の形態２を示すもので、攪拌装置とマイクロリアクタを示す概略構成図である。
【図２３】液体の保持手段である容器の第一の変形例を示す断面図である。
【図２４】液体の保持手段である容器の第二の変形例を示す断面図である。
【図２５】液体の保持手段である表面弾性波素子を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
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 反応テーブル
７ 反応容器
７ａ 側壁
７ｂ 底壁
７ｃ 開口
８ 光源
９ 受光素子
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
２１ａ 圧電基板
２１ｂ 振動子
２１ｃ 電気端子
２１ｄ バスバー
２２ 駆動回路
２３ 攪拌制御部
２４ 発振部
２５ 増幅部
２６ 配線
２７ 音響整合層
３０ 攪拌装置
３２ 駆動回路
３７ マイクロリアクタ
３７ａ 基板
３７ｂ 試薬導入凹部
３７ｃ 試料導入凹部
３７ｄ 反応凹部
３７ｆ 排出凹部
３７ｇ マイクロチャンネル
３１ 表面弾性波素子
３１ａ 振動子
３１ｂ 電気端子
３１ｃ バスバー
４０ 容器
４１ 筒体
４２，４４ 表面弾性波素子
４２ａ，４４ａ 圧電基板
４２ｂ，４４ｂ 振動子
４６ 容器
４６ａ 底壁
４７ 表面弾性波素子
４７ａ 圧電基板
４７ｂ 振動子
ｆa 反共振周波数
ｆc 中心周波数
ｆr 共振周波数
ｆm 周波数
Ｆc，Ｆe，Ｆm 音響流
Ｉc，Ｉe，Ｉm 交差位置
Ｌ 液体
Ｌ1〜Ｌ3 液面
Ｌs 液体試料
ＳL 流線
Ｗa，Ｗa1，Ｗa2 音波
Ｗac，Ｗae，Ｗam 音波
Ｗm 被変調波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の保持手段に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、
前記音波を発生する少なくとも一つの発音部を有する音波発生素子と、
前記音波発生素子の駆動信号の周波数を制御する制御部を有する駆動手段と、
を備え、前記制御部によって前記駆動信号の周波数を制御することにより、前記同一の発音部が発生した前記音波が前記液体中へ出射する出射位置を変化させて前記液体を攪拌することを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記駆動信号の交流成分の周波数を所定範囲内において変化させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記周波数の所定範囲は、共振周波数から反共振周波数までの範囲の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記交流成分の周波数を所定のタイミングで異なる周波数に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記交流成分の周波数を所定の範囲で変調させることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記音波発生素子は、表面弾性波発生素子であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記音波発生素子は、前記液体の保持手段に保持される液体と非接触に設けられることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項８】
液体の保持手段に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌方法であって、
前記音波を発生する音波発生手段の駆動信号の周波数を制御することにより、前記音波が前記液体中へ出射する出射位置を変化させて前記液体を攪拌することを特徴とする攪拌方法。
【請求項９】
前記音波発生手段は、圧電基板上に櫛歯電極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８に記載の攪拌方法。
【請求項１０】
前記駆動信号の交流成分の周波数を共振周波数から反共振周波数までの範囲内において変化するように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の攪拌方法。
【請求項１１】
前記駆動信号の交流成分の周波数を所定のタイミングで異なる周波数に切り替えるように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の攪拌方法。
【請求項１２】
前記駆動信号に含まれる交流成分の周波数を前記共振周波数から前記反共振周波数までの範囲内において変調するように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の攪拌方法。
【請求項１３】
前記周波数は、前記音波発生手段の共振周波数と反共振周波数の中間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は前記反共振周波数を第２の駆動周波数として前記第１の駆動周波数と前記第２の駆動周波数との範囲内においてランダム、もしくは、断続的に切り替えることを特徴とする請求項１１に記載の攪拌方法。
【請求項１４】
前記周波数は、前記音波発生手段の共振周波数と反共振周波数の中間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は前記反共振周波数を第２の駆動周波数として前記第１の駆動周波数と前記第２の駆動周波数との間で変調することを特徴とする請求項１２に記載の攪拌方法。
【請求項１５】
前記周波数変調の変動周期は、２〜２０Ｈｚとすることを特徴とする請求項１４に記載の攪拌方法。
【請求項１６】
前記駆動周波数と前記中心周波数との差に応じて前記音波発生手段の駆動電力を増加させることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の攪拌方法。
【請求項１７】
前記音波発生手段を駆動する周波数を前記音波が前記液体中へ出射する範囲内となるように制御することを特徴とする請求項８に記載の攪拌方法。
【請求項１８】
前記液体の保持手段として容器を用い、前記音波発生手段を駆動する駆動周波数として前記液体中へ出射された音波の交差位置が当該液体の液面よりも上方となる周波数を使用することを特徴とする請求項８に記載の攪拌方法。
【請求項１９】
前記音波発生手段の駆動周波数は、前記液体の液面が高い場合の前記駆動周波数と前記中心周波数との差を、前記液体の液面が低い場合よりも大きく設定することを特徴とする請求項１８に記載の攪拌方法。
【請求項２０】
前記音波発生手段の駆動周波数は、前記液体の液面が高い場合の前記音波発生手段の駆動電力を、前記液体の液面が低い場合よりも大きく設定することを特徴とする請求項１８に記載の攪拌方法。
【請求項２１】
更に、振幅を変調させることを特徴とする請求項１２に記載の攪拌方法。
【請求項２２】
前記液体の保持手段に保持された液体を、当該液体と非接触に設けた前記表面弾性波素子により攪拌することを特徴とする請求項９に記載の攪拌方法。
【請求項２３】
圧電基板上に櫛歯電極が形成された表面弾性波素子が取り付けられ、請求項８〜２２のいずれか一つに記載の攪拌方法によって前記表面弾性波素子が駆動されることを特徴とする反応容器。
【請求項２４】
櫛歯電極が形成された表面弾性波素子が取り付けられ、請求項８〜２２のいずれか一つに記載の攪拌方法によって前記表面弾性波素子が駆動され、複数の液体を攪拌して反応させる反応部と測定センサとが設けられたことを特徴とする反応容器。
【請求項２５】
複数の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、請求項１〜７のいずれか一つに記載の攪拌装置を用いて前記複数の液体を攪拌して反応させ、反応液を分析することを特徴とする分析装置。
【請求項１】
液体の保持手段に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、
前記音波を発生する少なくとも一つの発音部を有する音波発生素子と、
前記音波発生素子の駆動信号の周波数を制御する制御部を有する駆動手段と、
を備え、前記制御部によって前記駆動信号の周波数を制御することにより、前記同一の発音部が発生した前記音波が前記液体中へ出射する出射位置を変化させて前記液体を攪拌することを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記駆動信号の交流成分の周波数を所定範囲内において変化させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記周波数の所定範囲は、共振周波数から反共振周波数までの範囲の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記交流成分の周波数を所定のタイミングで異なる周波数に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記交流成分の周波数を所定の範囲で変調させることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記音波発生素子は、表面弾性波発生素子であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記音波発生素子は、前記液体の保持手段に保持される液体と非接触に設けられることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項８】
液体の保持手段に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌方法であって、
前記音波を発生する音波発生手段の駆動信号の周波数を制御することにより、前記音波が前記液体中へ出射する出射位置を変化させて前記液体を攪拌することを特徴とする攪拌方法。
【請求項９】
前記音波発生手段は、圧電基板上に櫛歯電極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８に記載の攪拌方法。
【請求項１０】
前記駆動信号の交流成分の周波数を共振周波数から反共振周波数までの範囲内において変化するように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の攪拌方法。
【請求項１１】
前記駆動信号の交流成分の周波数を所定のタイミングで異なる周波数に切り替えるように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の攪拌方法。
【請求項１２】
前記駆動信号に含まれる交流成分の周波数を前記共振周波数から前記反共振周波数までの範囲内において変調するように制御することを特徴とする請求項８又は９に記載の攪拌方法。
【請求項１３】
前記周波数は、前記音波発生手段の共振周波数と反共振周波数の中間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は前記反共振周波数を第２の駆動周波数として前記第１の駆動周波数と前記第２の駆動周波数との範囲内においてランダム、もしくは、断続的に切り替えることを特徴とする請求項１１に記載の攪拌方法。
【請求項１４】
前記周波数は、前記音波発生手段の共振周波数と反共振周波数の中間の周波数を第１の駆動周波数とし、前記共振周波数又は前記反共振周波数を第２の駆動周波数として前記第１の駆動周波数と前記第２の駆動周波数との間で変調することを特徴とする請求項１２に記載の攪拌方法。
【請求項１５】
前記周波数変調の変動周期は、２〜２０Ｈｚとすることを特徴とする請求項１４に記載の攪拌方法。
【請求項１６】
前記駆動周波数と前記中心周波数との差に応じて前記音波発生手段の駆動電力を増加させることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の攪拌方法。
【請求項１７】
前記音波発生手段を駆動する周波数を前記音波が前記液体中へ出射する範囲内となるように制御することを特徴とする請求項８に記載の攪拌方法。
【請求項１８】
前記液体の保持手段として容器を用い、前記音波発生手段を駆動する駆動周波数として前記液体中へ出射された音波の交差位置が当該液体の液面よりも上方となる周波数を使用することを特徴とする請求項８に記載の攪拌方法。
【請求項１９】
前記音波発生手段の駆動周波数は、前記液体の液面が高い場合の前記駆動周波数と前記中心周波数との差を、前記液体の液面が低い場合よりも大きく設定することを特徴とする請求項１８に記載の攪拌方法。
【請求項２０】
前記音波発生手段の駆動周波数は、前記液体の液面が高い場合の前記音波発生手段の駆動電力を、前記液体の液面が低い場合よりも大きく設定することを特徴とする請求項１８に記載の攪拌方法。
【請求項２１】
更に、振幅を変調させることを特徴とする請求項１２に記載の攪拌方法。
【請求項２２】
前記液体の保持手段に保持された液体を、当該液体と非接触に設けた前記表面弾性波素子により攪拌することを特徴とする請求項９に記載の攪拌方法。
【請求項２３】
圧電基板上に櫛歯電極が形成された表面弾性波素子が取り付けられ、請求項８〜２２のいずれか一つに記載の攪拌方法によって前記表面弾性波素子が駆動されることを特徴とする反応容器。
【請求項２４】
櫛歯電極が形成された表面弾性波素子が取り付けられ、請求項８〜２２のいずれか一つに記載の攪拌方法によって前記表面弾性波素子が駆動され、複数の液体を攪拌して反応させる反応部と測定センサとが設けられたことを特徴とする反応容器。
【請求項２５】
複数の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、請求項１〜７のいずれか一つに記載の攪拌装置を用いて前記複数の液体を攪拌して反応させ、反応液を分析することを特徴とする分析装置。
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【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１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００６−３４９３８０（Ｐ２００６−３４９３８０Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７２７６５（Ｐ２００５−１７２７６５）
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【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１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【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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