攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法
【課題】攪拌対象の液量に対応した攪拌を可能とした攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法を提供すること。
【解決手段】容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法。攪拌装置２０は、容器７に配置され、液体Ｌの液量を検知する音波を出射する第１の音波発生素子と、液体を攪拌する音波を出射する第２の音波発生素子と、第１及び第２の音波発生素子の駆動を制御する駆動制御部３１と、第１の音波発生素子が出射する音波の周波数をモニタする周波数モニタ３４と、周波数モニタがモニタした音波の周波数変化をもとに液体の液量を決定する液量決定部３２とを備え、駆動制御部は、液量決定部が決定した液量をもとに第２の音波発生素子の駆動を制御する。
【解決手段】容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法。攪拌装置２０は、容器７に配置され、液体Ｌの液量を検知する音波を出射する第１の音波発生素子と、液体を攪拌する音波を出射する第２の音波発生素子と、第１及び第２の音波発生素子の駆動を制御する駆動制御部３１と、第１の音波発生素子が出射する音波の周波数をモニタする周波数モニタ３４と、周波数モニタがモニタした音波の周波数変化をもとに液体の液量を決定する液量決定部３２とを備え、駆動制御部は、液量決定部が決定した液量をもとに第２の音波発生素子の駆動を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置は、検体と試薬とを反応させる際、これらを攪拌する攪拌手段として音波によって攪拌する攪拌装置を使用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９９０４９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に開示された分析装置は、攪拌装置が有するアレイ状に配列された複数の音源要素を音源駆動手段によって独立に駆動し、音波照射方向を変化させることで、反応容器内の被測定液を攪拌している。しかしながら、特許文献１の分析装置は、被測定液の液量については考慮していない。このため、特許文献１の分析装置は、被測定液の液量とは無関係に攪拌装置の各音源要素に投入するエネルギー量が一定である。従って、特許文献１の分析装置は、被測定液の液量によっては、エネルギー量の不足によって攪拌が不十分となる場合や、エネルギー量が多過ぎて攪拌が過剰になる場合があり、攪拌の程度にばらつきが生ずるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、攪拌対象の液量に対応した攪拌を可能とした攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の攪拌装置は、容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、前記容器に配置され、前記液体の液量を検知する音波を出射する第１の音波発生手段と、前記容器に配置され、前記液体を攪拌する音波を出射する第２の音波発生手段と、前記第１及び第２の音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記第１の音波発生手段が出射する音波の周波数をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段がモニタした前記音波の周波数変化をもとに前記液体の液量を決定する液量決定手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記液量決定手段が決定した液量をもとに前記第２の音波発生手段の駆動を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の攪拌装置は、上記の発明において、前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段は、前記液体の液量を検知する音波を出射する液量検知電極と前記液体を攪拌する音波を出射する攪拌電極が共通の圧電基板上に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の攪拌装置は、上記の発明において、前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段は、前記容器の外壁面に設けられることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の攪拌装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段を駆動する駆動信号の振幅及び周波数を変更自在なことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の攪拌装置は、上記の発明において、前記液量検知電極は、前記圧電基板と共に厚み縦振動子を形成し、前記攪拌電極は、前記圧電基板と共に表面弾性波素子を形成することを特徴とする。
【００１１】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の自動分析装置は、検体と試薬を含む複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記検体を分析する自動分析装置であって、前記攪拌装置を備え、前記液量決定手段が決定した液量をもとに前記駆動制御手段によって駆動周波数を調整し、前記第２の音波発生手段が出射する音波によって前記液体を攪拌することを特徴とする。
【００１２】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の攪拌方法は、容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌方法であって、前記容器内の前記液体の液量を音波によって検知する液量検知工程と、検知した液量をもとに前記液体を攪拌する攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、容器内の液体の液量を検知し、検知した液量をもとに液体を攪拌するので、攪拌対象の液量に対応した攪拌を可能とした攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法にかかる実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。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、反応容器を断面にして示す本発明の攪拌装置の概略構成図である。図３は、図２に示す攪拌装置で使用する音波発生素子の平面図である。
【００１５】
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、検体分注機構５、キュベットホイール６、測光装置８、洗浄装置９、試薬分注機構１０及び試薬テーブル１１が設けられ、攪拌装置２０を備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
検体分注機構５は、キュベットホイール６に保持された複数の反応容器７に検体を分注する手段であり、図１に示すように、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容器７に分注する。
【００１８】
キュベットホイール６は、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って複数の凹部６ａが等間隔で設けられている。キュベットホイール６は、各凹部６ａの半径方向両側に測定光が通過する開口が形成されている。キュベットホイール６は、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４個分回転し、四周期で反時計方向に凹部６ａの１個分回転する。また、キュベットホイール６は、反応容器７が移動する外縁部に測光装置８、洗浄装置９及び攪拌装置２０が配置されている。
【００１９】
反応容器７は、凹部６ａに抜き差し自在に配置される容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、測光装置８の光源から出射された分析光の８０％以上を透過する透明素材、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、図２に示すように、上部に開口７ａを有する四角筒形状のキュベットであり、底面に水やジェル等の音響整合層（図示せず）を介して攪拌装置２０の音波発生素子２１が配置されている。反応容器７は、分注される試薬や検体液体を含む液体Ｌを保持している。
【００２０】
測光装置８は、図１に示すように、キュベットホイール６外周の洗浄装置９と攪拌装置２０との間に配置され、反応容器７に保持された液体を分析する分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射する光源と、液体を透過した分析光を分光して受光する受光器とを有している。測光装置８は、前記光源と受光器がキュベットホイール６の凹部６ａを挟んで半径方向に対向する位置に配置されている。
【００２１】
洗浄装置９は、反応容器７から液体や洗浄液を排出する排出手段と、洗浄液の分注手段とを有している。洗浄装置９は、測光終了後の反応容器７から測光後の液体を排出した後、洗浄液を分注する。洗浄装置９は、洗浄液の分注と排出の動作を複数回繰り返すことにより、反応容器７の内部を洗浄する。このようにして洗浄された反応容器７は、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２２】
試薬分注機構１０は、キュベットホイール６に保持された複数の反応容器７に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１１の所定の試薬容器１２から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００２３】
試薬テーブル１１は、検体テーブル３及びキュベットホイール６とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１１ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１１ａは、試薬容器１２が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１２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情報記録媒体（図示せず）が貼付されている。
【００２４】
ここで、試薬テーブル１１の外周には、図１に示すように、試薬容器１２に貼付した前記情報記録媒体に記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の試薬情報を読み取り、制御部１４へ出力する読取装置１３が設置されている。
【００２５】
制御部１４は、検体テーブル３、検体分注機構５、キュベットホイール６、測光装置８、洗浄装置９、試薬分注機構１０、試薬テーブル１１、読取装置１３、分析部１５、入力部１６、表示部１７及び攪拌装置２０等と接続され、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１４は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記情報記録媒体の記録から読み取った試薬情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を停止するように自動分析装置１を制御し、或いは表示部１７等を介してオペレータに警告を発する。
【００２６】
分析部１５は、制御部１４を介して測光装置８に接続され、受光器が受光した光量に基づく反応容器７内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部１４に出力する。入力部１６は、制御部１４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１７は、分析内容や警告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。
【００２７】
攪拌装置２０は、反応容器７内の液体の液量を決定すると共に、決定した液量をもとに反応容器７内の液体を攪拌する攪拌装置であり、図２に示すように、音波発生素子２１と、攪拌制御部３０と、信号発生器３３と、周波数モニタ３４とを備えている。ここで、反応容器７内の液体の液量は、分析に伴う試薬や検体の分注が進むのにつれて増加してゆく。
【００２８】
音波発生素子２１は、図２及び図３に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）やチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電基板２２の中央に液量検知電極２３が配置され、液量検知電極２３の両側に攪拌電極２４，２５が形成されている。液量検知電極２３は、圧電基板２２中央の一方の面にグランド側の電極２３ａが、他方の面に信号線側の電極２３ｂが、それぞれ設けられている。液量検知電極２３は、各電極２３ａ，２３ｂに電力供給用の引出し電極２３ｃが接続され、圧電基板２２と共に厚み縦振動子を形成している。液量検知電極２３は、印加する周波数・振幅によっては発生する音波によって反応容器７が保持した液体を攪拌することも可能であるが、発生する音波の周波数から液量を検知するために低パワーで短時間駆動されるだけである。攪拌電極２４，２５は、圧電基板２２の一方の面に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子２４ａ，２５ａが形成され、振動子２４ａ，２５ａには裏面へ伸びる電力供給用のバスバー２４ｂ，２５ｂが接続されている。攪拌電極２４，２５は、圧電基板２２と共に表面弾性波素子を形成している。
【００２９】
ここで、音波発生素子２１は、上記のように液量検知電極２３を圧電基板２２の中央に配置すると、反応容器７の荷重全体が作用し、偏荷重のない液量検知が可能になる。また、音波発生素子２１は、攪拌電極２４，２５を圧電基板２２の両側に配置すると、液量検知電極２３との混載による音波の干渉に起因した音波強度の低下を防ぐことができる。この場合、液量検知電極２３は、液量検知の精度を高めるうえで、面積が大きい方が好ましい。液量検知電極２３と攪拌電極２４，２５との距離、例えば、液量検知電極２３と攪拌電極２４との図３に示す距離Ｌは、例えば、圧電基板２２の素材として１２８°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）を使用した場合、各電極が発生する音波（横波）による干渉がないように液量検知電極２３が発生する音波の波長（λ23）の１０倍以上（Ｌ＞１０・λ23）に設定する。
【００３０】
攪拌制御部３０は、図２に示すように、駆動制御部３１と液量決定部３２とを有している。
【００３１】
駆動制御部３１は、音波発生素子２１の駆動を制御する駆動制御手段であり、ＥＣＵ等の電子制御手段が使用され、信号発生器３３の作動を制御する。駆動制御部３１は、信号発生器３３を介して、例えば、音波発生素子２１の攪拌電極２４，２５が発生する音波の特性（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。特に、駆動制御部３１は、液量決定部３２が決定した反応容器７内の液体の液量をもとに、内蔵したタイマに従って信号発生器３３が発振する発振信号の周波数や信号発生器３３、従って攪拌電極２４，２５の駆動時間を変更する。この場合、駆動制御部３１は、反応容器７内の液体の液量の増加に伴って駆動時間を長く設定する。また、液量検知電極２３が出射した音波の周波数をモニタするだけであるので、駆動制御部３１は、液量検知電極２３を攪拌電極２４，２５に比べて短時間駆動する。
【００３２】
液量決定部３２は、周波数モニタ３４がモニタした液量検知電極２３が出射した音波の周波数信号から得られる音波の周波数変化をもとに反応容器７内の液体の液量を決定する。液量決定部３２は、図２に示すように、液量変化量算出部３２ａ、加算部３２ｂ及び記憶部３２ｃを有している。液量変化量算出部３２ａは、分注後の液体の重量の変化量（ΔＷ）をもとに液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）を算出する。加算部３２ｂは、液量変化量算出部３２ａが算出した液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）に記憶部３２ｃから読み出した前回値を加算して液量を決定する。記憶部３２ｃは、使用する試薬と検体との総ての組み合わせについて予め作成しておいた重量の変化量（ΔＷ）を液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）に換算する換算表又は換算グラフの他、決定した液量等を記憶する。
【００３３】
信号発生器３３は、駆動制御部３１による制御のもとに発振周波数を変更可能な発振回路を有しており、図２に示すように、液量検知電極２３の引出し電極２３ｃとの間及び攪拌電極２４，２５のバスバー２４ｂ，２５ｂとの間が配線３３ａ〜３３ｃによって接続されている。信号発生器３３は、数ＫＨｚ〜数十ＫＨｚの駆動信号を液量検知電極２３へ出力し、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの駆動信号を攪拌電極２４，２５へ出力する。
【００３４】
周波数モニタ３４は、液量検知電極２３が出射する音波の周波数をモニタする手段であり、例えば、周波数カウンタを使用することができる。周波数モニタ３４は、図２に示すように、音波発生素子２１の圧電基板２２との間がモニタ線３４ａによって接続されている。周波数モニタ３４は、モニタした液量検知電極２３が出射した音波の周波数信号を液量決定部３２へ出力する。
【００３５】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転するキュベットホイール６によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器７に試薬分注機構１０が試薬容器１２から試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器７は、キュベットホイール６によって周方向に沿って搬送され、検体分注機構５によって検体テーブル３に保持された複数の検体容器４から検体が順次分注される。
【００３６】
そして、検体が分注された反応容器７は、キュベットホイール６によって攪拌装置２０へ搬送され、分注された試薬と検体が攪拌装置２０によって順次攪拌されて反応する。このようにして検体と試薬が反応した反応液は、キュベットホイール６が再び回転したときに測光装置８を通過し、光源から出射された分析光が透過する。そして、反応液を透過した分析光は、受光部で測光され、制御部１４において吸光度をもとに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７は、洗浄装置９によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００３７】
ここで、厚み縦振動子である液量検知電極２３は、数ＫＨｚ〜数十ＫＨｚの音波を発生するが、同一周波数の駆動信号が入力されても、反応容器７から電極２３ａ，２３ｂに作用する厚さ方向の応力によって出射する音波の周波数が変化する性質を有している。このとき、反応容器７が保持する液体の量が変化した場合、周波数モニタ３４がモニタする音波の周波数の液量変化前後の変化量（Δｆ）と液体重量の変化量（ΔＷ）との間には、図４に示す直線関係がある。
【００３８】
そして、図４に示すように、直線ａに示す特性を有する液量検知電極２３は、重量の変化量（ΔＷ）に対する周波数の変化量（Δｆa）の比が、重量の変化量（ΔＷ）に対する周波数の変化量（Δｆb）が大きい直線ｂに示す特性を有する液量検知電極２３の場合の比に比べると小さい。このため、液量検知電極２３は、図４に示す直線の傾きが小さいと、周波数（ｆ）の分解能が低いことになり、液量検知電極２３ごとに異なっている。従って、攪拌装置２０は、音波発生素子２１を設けた反応容器７ごとに重量の変化量（ΔＷ）と液量検知電極２３が出射する音波の周波数（Δｆ）との関係を測定しておく。ここで、液量検知電極２３の分解能は、用いる圧電基板２２の素材と大きさ、電極２３ａ，２３ｂの厚みと直径によって設計可能である。
【００３９】
一方、周波数モニタ３４がモニタした音波の周波数を反応容器７が保持する液体の液量毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）すると、液量に応じてそれぞれ異なる周波数に強度ピークを有する図５に示す強度分布曲線が得られる。従って、液量の異なる２つの強度分布曲線の強度ピークの差（Δｆ）は、液量の差、即ち、重量の差によって生じている。従って、図５から求めた強度ピークの差（Δｆ）をもとに、図４を利用して分注後の検体や試薬の重量の変化量（ΔＷ）を求めることができる。
【００４０】
但し、図４から得られるものは重量の変化量（ΔＷ）であるから、重量の変化量（ΔＷ）を液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）に換算する必要がある。このため、自動分析装置１は、使用する試薬と検体との総ての組み合わせについて予め換算表又は換算グラフを作成し液量決定部３２の記憶部３２ｃに記憶しておく。そして、液量決定部３２は、試薬と検体との組み合わせと分注後の液体の重量の変化量（ΔＷ）とをもとに液量変化量算出部３２ａが液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）を決定すると共に、記憶部３２ｃから読み出した前回値に加算して加算部３２ｂが液量を決定し、駆動制御部３１へ出力する。これが、本発明における液量決定の原理である。
【００４１】
このようにして、液量（μＬ）が決定した後、駆動制御部３１は、液量決定部３２が決定した液量をもとに液体を攪拌する音波を出射する攪拌電極２４，２５を制御しながら、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの駆動信号で駆動する。これにより、反応容器７は、図６に示すように、保持した液体Ｌ中に攪拌電極２４，２５が発生した音波Ｗaが漏れ出し、この音波Ｗaによって音響流Ｆaが発生する。この結果、反応容器７は、保持した液体Ｌが音響流Ｆaによって攪拌される。この場合、駆動制御部３１は、例えば、攪拌電極２４，２５に入力する駆動信号の入力時間や周波数、発生する音波の特性（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。
【００４２】
以下、上述した液量決定をもとに実行される本発明の攪拌方法を図７に示すフローチャートを参照して説明する。先ず、攪拌制御部３０は、液量検知電極２３を駆動する（ステップＳ１００）。次に、攪拌制御部３０は、液量変化量算出部３２ａに液量変化量を算出させる（ステップＳ１０２）。次に、攪拌制御部３０は、記憶部３２ｃから前回値を読み出す（ステップＳ１０４）。次いで、攪拌制御部３０は、算出した液量変化量と前回値とを加算部３２ｂに加算させて液量を決定する（ステップＳ１０６）。
【００４３】
次いで、攪拌制御部３０は、検知した液量をもとに攪拌電極２４，２５を駆動し液体を攪拌する（ステップＳ１０８）。その後、攪拌制御部３０は、総ての反応容器７の攪拌が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。判定の結果、総ての反応容器７の攪拌が終了した場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、攪拌制御部３０は、本発明の攪拌方法を終了する。一方、総ての反応容器７の攪拌が終了していない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、攪拌制御部３０は、ステップＳ１００に戻り攪拌未了の反応容器７の液量検知電極２３を駆動する。
【００４４】
このように、本発明は、反応容器７毎に保持している液体の液量を液量決定部３２によって決定し、液量決定部３２が決定した液量をもとに駆動制御部３１によって攪拌電極２４，２５を制御し、攪拌電極２４，２５が出射する音波によって反応容器７ごとに異なる液体を攪拌する。この結果、本発明の自動分析装置１、攪拌装置２０及び攪拌方法は、攪拌対象の液量に対応してエネルギー量の過不足なく液体を攪拌することができる。
【００４５】
（変形例１）
ここで、音波発生素子２１は、図８に示すように、液量検知電極２３の周囲に３つの攪拌電極２４〜２６を配置し、或いはそれ以上配置することで攪拌効率を向上させてもよい。また、この場合、音波発生素子２１は、例えば、図９に示すように、攪拌電極２４〜２６を傾斜配置することで、攪拌電極２４〜２６の軸Ａ1〜Ａ3を圧電基板２２の側面に対して傾斜させてもよい。このように配置すると、反応容器７は、保持した液体中に渦巻き状の音響流を発生させて攪拌効率を向上させることができる。
【００４６】
（変形例２）
また、音波発生素子２１は、図１０に示すように、圧電基板２２の中央に配置される攪拌電極２４の両側にそれぞれ時分割で駆動される厚み縦振動子からなる液量検知電極２３，２７を配置してもよい。このように、二つの液量検知電極２３，２７を設けると、音波発生素子２１は、反応容器７から液量検知電極２３，２７のそれぞれに作用する厚さ方向の応力、従って液量検知電極２３，２７の位置における液量を検知することができる。
【００４７】
このため、音波発生素子２１は、図１１に示すように、反応容器７が保持する液体が微量な液滴Ｄであって、液滴Ｄが偏って存在するような場合であっても液量検知電極２７によって分布位置と共に液量を検知することができる。ここで、液量検知電極２７は、液量検知電極２３と同様に、圧電基板２２中央の一方の面にグランド側の電極２７ａが、他方の面に信号線側の電極２７ｂが、それぞれ設けられ、電極２７ａ，２７ｂのそれぞれには電力供給用の引出し電極（図示せず）が接続されている。
【００４８】
従って、音波発生素子２１は、図１２に示すように、圧電基板２２の中央に配置される攪拌電極２４の周囲にそれぞれ時分割で駆動される厚み縦振動子からなる液量検知電極２３，２７〜２９を配置すると、偏って存在する液滴Ｄを分布位置及び液量と共により細かく検知することができる。
【００４９】
（変形例３）
更に、液量検知電極２３は、作用する応力によって出射する音波の周波数が変化すればよい。このため、音波発生素子２１は、図１３に示すように、反応容器７の側壁７ｂに配置してもよい。この場合、液量検知電極２３は、液量検知に使用する音波として厚みねじり波や厚みすべり波を使用する。
【００５０】
尚、自動分析装置１は、制御部１４と攪拌制御部３０とを別個の構成としたが、制御部１４が攪拌制御部３０の機能を果たすように構成してもよい。
【００５１】
また、音波発生素子２１は、液量検知電極と攪拌電極とを１つの圧電基板上に形成した場合について説明した。しかし、音波発生素子２１は、液量検知電極と攪拌電極とがそれぞれ異なる圧電基板上に形成されている構成としてもよい。
【００５２】
更に、音波発生素子２１は、攪拌電極２４，２５，２６を反応容器７の壁面に当接させて配置し、表面弾性波（ＳＡＷ）によって液体Ｌを攪拌するようにした。しかし、音波発生素子２１は、攪拌電極２４，２５，２６を形成した圧電基板２２の裏面を反応容器７の壁面に当接させて配置し、バルク波によって液体Ｌを攪拌するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【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】反応容器を断面にして示す本発明の攪拌装置の概略構成図である。
【図３】図２に示す攪拌装置で使用する音波発生素子の平面図である。
【図４】反応容器が保持する液体における、周波数モニタがモニタする音波の周波数の液量変化前後の変化量（Δｆ）と液体重量の変化量（ΔＷ）との関係を示す図である。
【図５】周波数モニタがモニタした音波の周波数を液体の液量毎に高速フーリエ変換して得られる強度分布曲線図である。
【図６】図２に示す攪拌装置における液量検知電極が出射した音波の周波数のモニタと、攪拌電極が出射した音波によって液体中に発生する音響流を示す図である。
【図７】本発明の攪拌方法を説明するフローチャートである。
【図８】音波発生素子の変形例１を示す模式図である。
【図９】変形例１の他の例を示す模式図である。
【図１０】音波発生素子の変形例２を示す模式図である。
【図１１】変形例２の音波発生素子の使用方法を示す模式図である。
【図１２】変形例２の他の例を示す模式図である。
【図１３】音波発生素子の変形例３を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
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 キュベットホイール
７ 反応容器
８ 測光装置
９ 洗浄装置
１０ 試薬分注機構
１１ 試薬テーブル
１２ 試薬容器
１３ 読取装置
１４ 制御部
１５ 分析部
１６ 入力部
１７ 表示部
２０ 攪拌装置
２１ 音波発生素子
２２ 圧電基板
２３ 液量検知電極
２４，２５，２６ 攪拌電極
２７，２８，２９ 液量検知電極
３０ 攪拌制御部
３１ 駆動制御部
３２ 液量決定部
３３ 信号発生器
３４ 周波数モニタ
Ｄ 液滴
Ｌ 液体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置は、検体と試薬とを反応させる際、これらを攪拌する攪拌手段として音波によって攪拌する攪拌装置を使用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９９０４９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に開示された分析装置は、攪拌装置が有するアレイ状に配列された複数の音源要素を音源駆動手段によって独立に駆動し、音波照射方向を変化させることで、反応容器内の被測定液を攪拌している。しかしながら、特許文献１の分析装置は、被測定液の液量については考慮していない。このため、特許文献１の分析装置は、被測定液の液量とは無関係に攪拌装置の各音源要素に投入するエネルギー量が一定である。従って、特許文献１の分析装置は、被測定液の液量によっては、エネルギー量の不足によって攪拌が不十分となる場合や、エネルギー量が多過ぎて攪拌が過剰になる場合があり、攪拌の程度にばらつきが生ずるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、攪拌対象の液量に対応した攪拌を可能とした攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の攪拌装置は、容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、前記容器に配置され、前記液体の液量を検知する音波を出射する第１の音波発生手段と、前記容器に配置され、前記液体を攪拌する音波を出射する第２の音波発生手段と、前記第１及び第２の音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記第１の音波発生手段が出射する音波の周波数をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段がモニタした前記音波の周波数変化をもとに前記液体の液量を決定する液量決定手段と、を備え、前記駆動制御手段は、前記液量決定手段が決定した液量をもとに前記第２の音波発生手段の駆動を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の攪拌装置は、上記の発明において、前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段は、前記液体の液量を検知する音波を出射する液量検知電極と前記液体を攪拌する音波を出射する攪拌電極が共通の圧電基板上に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の攪拌装置は、上記の発明において、前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段は、前記容器の外壁面に設けられることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の攪拌装置は、上記の発明において、前記駆動制御手段は、前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段を駆動する駆動信号の振幅及び周波数を変更自在なことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の攪拌装置は、上記の発明において、前記液量検知電極は、前記圧電基板と共に厚み縦振動子を形成し、前記攪拌電極は、前記圧電基板と共に表面弾性波素子を形成することを特徴とする。
【００１１】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の自動分析装置は、検体と試薬を含む複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記検体を分析する自動分析装置であって、前記攪拌装置を備え、前記液量決定手段が決定した液量をもとに前記駆動制御手段によって駆動周波数を調整し、前記第２の音波発生手段が出射する音波によって前記液体を攪拌することを特徴とする。
【００１２】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の攪拌方法は、容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌方法であって、前記容器内の前記液体の液量を音波によって検知する液量検知工程と、検知した液量をもとに前記液体を攪拌する攪拌工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、容器内の液体の液量を検知し、検知した液量をもとに液体を攪拌するので、攪拌対象の液量に対応した攪拌を可能とした攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の攪拌装置、自動分析装置及び攪拌方法にかかる実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。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、反応容器を断面にして示す本発明の攪拌装置の概略構成図である。図３は、図２に示す攪拌装置で使用する音波発生素子の平面図である。
【００１５】
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、検体分注機構５、キュベットホイール６、測光装置８、洗浄装置９、試薬分注機構１０及び試薬テーブル１１が設けられ、攪拌装置２０を備えている。
【００１６】
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。
【００１７】
検体分注機構５は、キュベットホイール６に保持された複数の反応容器７に検体を分注する手段であり、図１に示すように、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容器７に分注する。
【００１８】
キュベットホイール６は、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って複数の凹部６ａが等間隔で設けられている。キュベットホイール６は、各凹部６ａの半径方向両側に測定光が通過する開口が形成されている。キュベットホイール６は、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４個分回転し、四周期で反時計方向に凹部６ａの１個分回転する。また、キュベットホイール６は、反応容器７が移動する外縁部に測光装置８、洗浄装置９及び攪拌装置２０が配置されている。
【００１９】
反応容器７は、凹部６ａに抜き差し自在に配置される容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、測光装置８の光源から出射された分析光の８０％以上を透過する透明素材、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、図２に示すように、上部に開口７ａを有する四角筒形状のキュベットであり、底面に水やジェル等の音響整合層（図示せず）を介して攪拌装置２０の音波発生素子２１が配置されている。反応容器７は、分注される試薬や検体液体を含む液体Ｌを保持している。
【００２０】
測光装置８は、図１に示すように、キュベットホイール６外周の洗浄装置９と攪拌装置２０との間に配置され、反応容器７に保持された液体を分析する分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射する光源と、液体を透過した分析光を分光して受光する受光器とを有している。測光装置８は、前記光源と受光器がキュベットホイール６の凹部６ａを挟んで半径方向に対向する位置に配置されている。
【００２１】
洗浄装置９は、反応容器７から液体や洗浄液を排出する排出手段と、洗浄液の分注手段とを有している。洗浄装置９は、測光終了後の反応容器７から測光後の液体を排出した後、洗浄液を分注する。洗浄装置９は、洗浄液の分注と排出の動作を複数回繰り返すことにより、反応容器７の内部を洗浄する。このようにして洗浄された反応容器７は、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２２】
試薬分注機構１０は、キュベットホイール６に保持された複数の反応容器７に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１１の所定の試薬容器１２から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００２３】
試薬テーブル１１は、検体テーブル３及びキュベットホイール６とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１１ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１１ａは、試薬容器１２が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１２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情報記録媒体（図示せず）が貼付されている。
【００２４】
ここで、試薬テーブル１１の外周には、図１に示すように、試薬容器１２に貼付した前記情報記録媒体に記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の試薬情報を読み取り、制御部１４へ出力する読取装置１３が設置されている。
【００２５】
制御部１４は、検体テーブル３、検体分注機構５、キュベットホイール６、測光装置８、洗浄装置９、試薬分注機構１０、試薬テーブル１１、読取装置１３、分析部１５、入力部１６、表示部１７及び攪拌装置２０等と接続され、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１４は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記情報記録媒体の記録から読み取った試薬情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を停止するように自動分析装置１を制御し、或いは表示部１７等を介してオペレータに警告を発する。
【００２６】
分析部１５は、制御部１４を介して測光装置８に接続され、受光器が受光した光量に基づく反応容器７内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部１４に出力する。入力部１６は、制御部１４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１７は、分析内容や警告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。
【００２７】
攪拌装置２０は、反応容器７内の液体の液量を決定すると共に、決定した液量をもとに反応容器７内の液体を攪拌する攪拌装置であり、図２に示すように、音波発生素子２１と、攪拌制御部３０と、信号発生器３３と、周波数モニタ３４とを備えている。ここで、反応容器７内の液体の液量は、分析に伴う試薬や検体の分注が進むのにつれて増加してゆく。
【００２８】
音波発生素子２１は、図２及び図３に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）やチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電基板２２の中央に液量検知電極２３が配置され、液量検知電極２３の両側に攪拌電極２４，２５が形成されている。液量検知電極２３は、圧電基板２２中央の一方の面にグランド側の電極２３ａが、他方の面に信号線側の電極２３ｂが、それぞれ設けられている。液量検知電極２３は、各電極２３ａ，２３ｂに電力供給用の引出し電極２３ｃが接続され、圧電基板２２と共に厚み縦振動子を形成している。液量検知電極２３は、印加する周波数・振幅によっては発生する音波によって反応容器７が保持した液体を攪拌することも可能であるが、発生する音波の周波数から液量を検知するために低パワーで短時間駆動されるだけである。攪拌電極２４，２５は、圧電基板２２の一方の面に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子２４ａ，２５ａが形成され、振動子２４ａ，２５ａには裏面へ伸びる電力供給用のバスバー２４ｂ，２５ｂが接続されている。攪拌電極２４，２５は、圧電基板２２と共に表面弾性波素子を形成している。
【００２９】
ここで、音波発生素子２１は、上記のように液量検知電極２３を圧電基板２２の中央に配置すると、反応容器７の荷重全体が作用し、偏荷重のない液量検知が可能になる。また、音波発生素子２１は、攪拌電極２４，２５を圧電基板２２の両側に配置すると、液量検知電極２３との混載による音波の干渉に起因した音波強度の低下を防ぐことができる。この場合、液量検知電極２３は、液量検知の精度を高めるうえで、面積が大きい方が好ましい。液量検知電極２３と攪拌電極２４，２５との距離、例えば、液量検知電極２３と攪拌電極２４との図３に示す距離Ｌは、例えば、圧電基板２２の素材として１２８°ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）を使用した場合、各電極が発生する音波（横波）による干渉がないように液量検知電極２３が発生する音波の波長（λ23）の１０倍以上（Ｌ＞１０・λ23）に設定する。
【００３０】
攪拌制御部３０は、図２に示すように、駆動制御部３１と液量決定部３２とを有している。
【００３１】
駆動制御部３１は、音波発生素子２１の駆動を制御する駆動制御手段であり、ＥＣＵ等の電子制御手段が使用され、信号発生器３３の作動を制御する。駆動制御部３１は、信号発生器３３を介して、例えば、音波発生素子２１の攪拌電極２４，２５が発生する音波の特性（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。特に、駆動制御部３１は、液量決定部３２が決定した反応容器７内の液体の液量をもとに、内蔵したタイマに従って信号発生器３３が発振する発振信号の周波数や信号発生器３３、従って攪拌電極２４，２５の駆動時間を変更する。この場合、駆動制御部３１は、反応容器７内の液体の液量の増加に伴って駆動時間を長く設定する。また、液量検知電極２３が出射した音波の周波数をモニタするだけであるので、駆動制御部３１は、液量検知電極２３を攪拌電極２４，２５に比べて短時間駆動する。
【００３２】
液量決定部３２は、周波数モニタ３４がモニタした液量検知電極２３が出射した音波の周波数信号から得られる音波の周波数変化をもとに反応容器７内の液体の液量を決定する。液量決定部３２は、図２に示すように、液量変化量算出部３２ａ、加算部３２ｂ及び記憶部３２ｃを有している。液量変化量算出部３２ａは、分注後の液体の重量の変化量（ΔＷ）をもとに液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）を算出する。加算部３２ｂは、液量変化量算出部３２ａが算出した液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）に記憶部３２ｃから読み出した前回値を加算して液量を決定する。記憶部３２ｃは、使用する試薬と検体との総ての組み合わせについて予め作成しておいた重量の変化量（ΔＷ）を液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）に換算する換算表又は換算グラフの他、決定した液量等を記憶する。
【００３３】
信号発生器３３は、駆動制御部３１による制御のもとに発振周波数を変更可能な発振回路を有しており、図２に示すように、液量検知電極２３の引出し電極２３ｃとの間及び攪拌電極２４，２５のバスバー２４ｂ，２５ｂとの間が配線３３ａ〜３３ｃによって接続されている。信号発生器３３は、数ＫＨｚ〜数十ＫＨｚの駆動信号を液量検知電極２３へ出力し、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの駆動信号を攪拌電極２４，２５へ出力する。
【００３４】
周波数モニタ３４は、液量検知電極２３が出射する音波の周波数をモニタする手段であり、例えば、周波数カウンタを使用することができる。周波数モニタ３４は、図２に示すように、音波発生素子２１の圧電基板２２との間がモニタ線３４ａによって接続されている。周波数モニタ３４は、モニタした液量検知電極２３が出射した音波の周波数信号を液量決定部３２へ出力する。
【００３５】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転するキュベットホイール６によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器７に試薬分注機構１０が試薬容器１２から試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器７は、キュベットホイール６によって周方向に沿って搬送され、検体分注機構５によって検体テーブル３に保持された複数の検体容器４から検体が順次分注される。
【００３６】
そして、検体が分注された反応容器７は、キュベットホイール６によって攪拌装置２０へ搬送され、分注された試薬と検体が攪拌装置２０によって順次攪拌されて反応する。このようにして検体と試薬が反応した反応液は、キュベットホイール６が再び回転したときに測光装置８を通過し、光源から出射された分析光が透過する。そして、反応液を透過した分析光は、受光部で測光され、制御部１４において吸光度をもとに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７は、洗浄装置９によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００３７】
ここで、厚み縦振動子である液量検知電極２３は、数ＫＨｚ〜数十ＫＨｚの音波を発生するが、同一周波数の駆動信号が入力されても、反応容器７から電極２３ａ，２３ｂに作用する厚さ方向の応力によって出射する音波の周波数が変化する性質を有している。このとき、反応容器７が保持する液体の量が変化した場合、周波数モニタ３４がモニタする音波の周波数の液量変化前後の変化量（Δｆ）と液体重量の変化量（ΔＷ）との間には、図４に示す直線関係がある。
【００３８】
そして、図４に示すように、直線ａに示す特性を有する液量検知電極２３は、重量の変化量（ΔＷ）に対する周波数の変化量（Δｆa）の比が、重量の変化量（ΔＷ）に対する周波数の変化量（Δｆb）が大きい直線ｂに示す特性を有する液量検知電極２３の場合の比に比べると小さい。このため、液量検知電極２３は、図４に示す直線の傾きが小さいと、周波数（ｆ）の分解能が低いことになり、液量検知電極２３ごとに異なっている。従って、攪拌装置２０は、音波発生素子２１を設けた反応容器７ごとに重量の変化量（ΔＷ）と液量検知電極２３が出射する音波の周波数（Δｆ）との関係を測定しておく。ここで、液量検知電極２３の分解能は、用いる圧電基板２２の素材と大きさ、電極２３ａ，２３ｂの厚みと直径によって設計可能である。
【００３９】
一方、周波数モニタ３４がモニタした音波の周波数を反応容器７が保持する液体の液量毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）すると、液量に応じてそれぞれ異なる周波数に強度ピークを有する図５に示す強度分布曲線が得られる。従って、液量の異なる２つの強度分布曲線の強度ピークの差（Δｆ）は、液量の差、即ち、重量の差によって生じている。従って、図５から求めた強度ピークの差（Δｆ）をもとに、図４を利用して分注後の検体や試薬の重量の変化量（ΔＷ）を求めることができる。
【００４０】
但し、図４から得られるものは重量の変化量（ΔＷ）であるから、重量の変化量（ΔＷ）を液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）に換算する必要がある。このため、自動分析装置１は、使用する試薬と検体との総ての組み合わせについて予め換算表又は換算グラフを作成し液量決定部３２の記憶部３２ｃに記憶しておく。そして、液量決定部３２は、試薬と検体との組み合わせと分注後の液体の重量の変化量（ΔＷ）とをもとに液量変化量算出部３２ａが液量（μＬ）の変化量（ΔＶ）を決定すると共に、記憶部３２ｃから読み出した前回値に加算して加算部３２ｂが液量を決定し、駆動制御部３１へ出力する。これが、本発明における液量決定の原理である。
【００４１】
このようにして、液量（μＬ）が決定した後、駆動制御部３１は、液量決定部３２が決定した液量をもとに液体を攪拌する音波を出射する攪拌電極２４，２５を制御しながら、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの駆動信号で駆動する。これにより、反応容器７は、図６に示すように、保持した液体Ｌ中に攪拌電極２４，２５が発生した音波Ｗaが漏れ出し、この音波Ｗaによって音響流Ｆaが発生する。この結果、反応容器７は、保持した液体Ｌが音響流Ｆaによって攪拌される。この場合、駆動制御部３１は、例えば、攪拌電極２４，２５に入力する駆動信号の入力時間や周波数、発生する音波の特性（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。
【００４２】
以下、上述した液量決定をもとに実行される本発明の攪拌方法を図７に示すフローチャートを参照して説明する。先ず、攪拌制御部３０は、液量検知電極２３を駆動する（ステップＳ１００）。次に、攪拌制御部３０は、液量変化量算出部３２ａに液量変化量を算出させる（ステップＳ１０２）。次に、攪拌制御部３０は、記憶部３２ｃから前回値を読み出す（ステップＳ１０４）。次いで、攪拌制御部３０は、算出した液量変化量と前回値とを加算部３２ｂに加算させて液量を決定する（ステップＳ１０６）。
【００４３】
次いで、攪拌制御部３０は、検知した液量をもとに攪拌電極２４，２５を駆動し液体を攪拌する（ステップＳ１０８）。その後、攪拌制御部３０は、総ての反応容器７の攪拌が終了したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。判定の結果、総ての反応容器７の攪拌が終了した場合（ステップＳ１１０，Ｙｅｓ）、攪拌制御部３０は、本発明の攪拌方法を終了する。一方、総ての反応容器７の攪拌が終了していない場合（ステップＳ１１０，Ｎｏ）、攪拌制御部３０は、ステップＳ１００に戻り攪拌未了の反応容器７の液量検知電極２３を駆動する。
【００４４】
このように、本発明は、反応容器７毎に保持している液体の液量を液量決定部３２によって決定し、液量決定部３２が決定した液量をもとに駆動制御部３１によって攪拌電極２４，２５を制御し、攪拌電極２４，２５が出射する音波によって反応容器７ごとに異なる液体を攪拌する。この結果、本発明の自動分析装置１、攪拌装置２０及び攪拌方法は、攪拌対象の液量に対応してエネルギー量の過不足なく液体を攪拌することができる。
【００４５】
（変形例１）
ここで、音波発生素子２１は、図８に示すように、液量検知電極２３の周囲に３つの攪拌電極２４〜２６を配置し、或いはそれ以上配置することで攪拌効率を向上させてもよい。また、この場合、音波発生素子２１は、例えば、図９に示すように、攪拌電極２４〜２６を傾斜配置することで、攪拌電極２４〜２６の軸Ａ1〜Ａ3を圧電基板２２の側面に対して傾斜させてもよい。このように配置すると、反応容器７は、保持した液体中に渦巻き状の音響流を発生させて攪拌効率を向上させることができる。
【００４６】
（変形例２）
また、音波発生素子２１は、図１０に示すように、圧電基板２２の中央に配置される攪拌電極２４の両側にそれぞれ時分割で駆動される厚み縦振動子からなる液量検知電極２３，２７を配置してもよい。このように、二つの液量検知電極２３，２７を設けると、音波発生素子２１は、反応容器７から液量検知電極２３，２７のそれぞれに作用する厚さ方向の応力、従って液量検知電極２３，２７の位置における液量を検知することができる。
【００４７】
このため、音波発生素子２１は、図１１に示すように、反応容器７が保持する液体が微量な液滴Ｄであって、液滴Ｄが偏って存在するような場合であっても液量検知電極２７によって分布位置と共に液量を検知することができる。ここで、液量検知電極２７は、液量検知電極２３と同様に、圧電基板２２中央の一方の面にグランド側の電極２７ａが、他方の面に信号線側の電極２７ｂが、それぞれ設けられ、電極２７ａ，２７ｂのそれぞれには電力供給用の引出し電極（図示せず）が接続されている。
【００４８】
従って、音波発生素子２１は、図１２に示すように、圧電基板２２の中央に配置される攪拌電極２４の周囲にそれぞれ時分割で駆動される厚み縦振動子からなる液量検知電極２３，２７〜２９を配置すると、偏って存在する液滴Ｄを分布位置及び液量と共により細かく検知することができる。
【００４９】
（変形例３）
更に、液量検知電極２３は、作用する応力によって出射する音波の周波数が変化すればよい。このため、音波発生素子２１は、図１３に示すように、反応容器７の側壁７ｂに配置してもよい。この場合、液量検知電極２３は、液量検知に使用する音波として厚みねじり波や厚みすべり波を使用する。
【００５０】
尚、自動分析装置１は、制御部１４と攪拌制御部３０とを別個の構成としたが、制御部１４が攪拌制御部３０の機能を果たすように構成してもよい。
【００５１】
また、音波発生素子２１は、液量検知電極と攪拌電極とを１つの圧電基板上に形成した場合について説明した。しかし、音波発生素子２１は、液量検知電極と攪拌電極とがそれぞれ異なる圧電基板上に形成されている構成としてもよい。
【００５２】
更に、音波発生素子２１は、攪拌電極２４，２５，２６を反応容器７の壁面に当接させて配置し、表面弾性波（ＳＡＷ）によって液体Ｌを攪拌するようにした。しかし、音波発生素子２１は、攪拌電極２４，２５，２６を形成した圧電基板２２の裏面を反応容器７の壁面に当接させて配置し、バルク波によって液体Ｌを攪拌するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【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】反応容器を断面にして示す本発明の攪拌装置の概略構成図である。
【図３】図２に示す攪拌装置で使用する音波発生素子の平面図である。
【図４】反応容器が保持する液体における、周波数モニタがモニタする音波の周波数の液量変化前後の変化量（Δｆ）と液体重量の変化量（ΔＷ）との関係を示す図である。
【図５】周波数モニタがモニタした音波の周波数を液体の液量毎に高速フーリエ変換して得られる強度分布曲線図である。
【図６】図２に示す攪拌装置における液量検知電極が出射した音波の周波数のモニタと、攪拌電極が出射した音波によって液体中に発生する音響流を示す図である。
【図７】本発明の攪拌方法を説明するフローチャートである。
【図８】音波発生素子の変形例１を示す模式図である。
【図９】変形例１の他の例を示す模式図である。
【図１０】音波発生素子の変形例２を示す模式図である。
【図１１】変形例２の音波発生素子の使用方法を示す模式図である。
【図１２】変形例２の他の例を示す模式図である。
【図１３】音波発生素子の変形例３を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
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 キュベットホイール
７ 反応容器
８ 測光装置
９ 洗浄装置
１０ 試薬分注機構
１１ 試薬テーブル
１２ 試薬容器
１３ 読取装置
１４ 制御部
１５ 分析部
１６ 入力部
１７ 表示部
２０ 攪拌装置
２１ 音波発生素子
２２ 圧電基板
２３ 液量検知電極
２４，２５，２６ 攪拌電極
２７，２８，２９ 液量検知電極
３０ 攪拌制御部
３１ 駆動制御部
３２ 液量決定部
３３ 信号発生器
３４ 周波数モニタ
Ｄ 液滴
Ｌ 液体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、
前記容器に配置され、前記液体の液量を検知する音波を出射する第１の音波発生手段と、
前記容器に配置され、前記液体を攪拌する音波を出射する第２の音波発生手段と、
前記第１及び第２の音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
前記第１の音波発生手段が出射する音波の周波数をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段がモニタした前記音波の周波数変化をもとに前記液体の液量を決定する液量決定手段と、
を備え、前記駆動制御手段は、前記液量決定手段が決定した液量をもとに前記第２の音波発生手段の駆動を制御することを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段は、前記液体の液量を検知する音波を出射する液量検知電極と前記液体を攪拌する音波を出射する攪拌電極が共通の圧電基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段は、前記容器の外壁面に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の撹拌装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段を駆動する駆動信号の振幅及び周波数を変更自在なことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記液量検知電極は、前記圧電基板と共に厚み縦振動子を形成し、前記攪拌電極は、前記圧電基板と共に表面弾性波素子を形成することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の攪拌装置。
【請求項６】
検体と試薬を含む複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記検体を分析する自動分析装置であって、請求項１〜５のいずれか一つに記載の攪拌装置を備え、前記液量決定手段が決定した液量をもとに前記駆動制御手段によって駆動周波数を調整し、前記第２の音波発生手段が出射する音波によって前記液体を攪拌することを特徴とする自動分析装置。
【請求項７】
容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌方法であって、
前記容器内の前記液体の液量を音波によって検知する液量検知工程と、
検知した液量をもとに前記液体を攪拌する攪拌工程と、
を含むことを特徴とする攪拌方法。
【請求項１】
容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、
前記容器に配置され、前記液体の液量を検知する音波を出射する第１の音波発生手段と、
前記容器に配置され、前記液体を攪拌する音波を出射する第２の音波発生手段と、
前記第１及び第２の音波発生手段の駆動を制御する駆動制御手段と、
前記第１の音波発生手段が出射する音波の周波数をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段がモニタした前記音波の周波数変化をもとに前記液体の液量を決定する液量決定手段と、
を備え、前記駆動制御手段は、前記液量決定手段が決定した液量をもとに前記第２の音波発生手段の駆動を制御することを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段は、前記液体の液量を検知する音波を出射する液量検知電極と前記液体を攪拌する音波を出射する攪拌電極が共通の圧電基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段は、前記容器の外壁面に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の撹拌装置。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、前記第１の音波発生手段と前記第２の音波発生手段を駆動する駆動信号の振幅及び周波数を変更自在なことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記液量検知電極は、前記圧電基板と共に厚み縦振動子を形成し、前記攪拌電極は、前記圧電基板と共に表面弾性波素子を形成することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の攪拌装置。
【請求項６】
検体と試薬を含む複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記検体を分析する自動分析装置であって、請求項１〜５のいずれか一つに記載の攪拌装置を備え、前記液量決定手段が決定した液量をもとに前記駆動制御手段によって駆動周波数を調整し、前記第２の音波発生手段が出射する音波によって前記液体を攪拌することを特徴とする自動分析装置。
【請求項７】
容器に分注された液体を音波によって攪拌する攪拌方法であって、
前記容器内の前記液体の液量を音波によって検知する液量検知工程と、
検知した液量をもとに前記液体を攪拌する攪拌工程と、
を含むことを特徴とする攪拌方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２１７０４８（Ｐ２０１０−２１７０４８Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６５２２５（Ｐ２００９−６５２２５）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（５１０００５８８９）ベックマン コールター， インコーポレイテッド (174)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（５１０００５８８９）ベックマン コールター， インコーポレイテッド (174)
【Ｆターム（参考）】
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