攪拌装置及び分析装置
【課題】表面弾性波素子の発熱に起因した液体の温度上昇を抑制することが可能な攪拌装置と分析装置を提供すること。
【解決手段】容器に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置及び分析装置。攪拌装置２０は、容器に接触した状態で液体に照射する音波を発生させる表面弾性波素子２４と、音波の発生に伴う表面弾性波素子の発熱を抑制する抑制部材とを備えている。抑制部材は、表面弾性波素子２４に当接し、冷却によって表面弾性波素子の発熱を抑制するペルチェ素子２７又は放熱によって表面弾性波素子の発熱を抑制する放熱部材である。
【解決手段】容器に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置及び分析装置。攪拌装置２０は、容器に接触した状態で液体に照射する音波を発生させる表面弾性波素子２４と、音波の発生に伴う表面弾性波素子の発熱を抑制する抑制部材とを備えている。抑制部材は、表面弾性波素子２４に当接し、冷却によって表面弾性波素子の発熱を抑制するペルチェ素子２７又は放熱によって表面弾性波素子の発熱を抑制する放熱部材である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置及び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、容器に保持した検体や試薬を含む液体を音波発生手段が発生した音波によって攪拌する攪拌装置を備えた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】特開平１０−３００６５１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、音波発生手段が発生した音波は、伝搬経路に存在する音波発生手段の固体基板，容器壁，音響整合層等の伝搬媒質内を多重反射しながら伝搬して液体中へ漏れ出すが、一部は伝搬に伴って前記伝搬媒質に吸収される。このため、固体基板が発熱してしまう。
【０００５】
この結果、音波発生手段が容器に接触した状態で音波を液体に照射する攪拌装置は、駆動に伴う音波発生手段の発熱によって液体の温度が上昇する。この場合、液体が微量になる程、液体の熱容量が小さくなることから、液体の温度上昇が大きくなる。このため、この種の攪拌装置においては、検体や試薬が熱変質し易くなり、分析精度が不安定になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、音波発生手段の発熱に起因した液体の温度上昇を抑制することが可能な攪拌装置と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に係る攪拌装置は、容器に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置において、前記容器に接触した状態で前記液体に照射する音波を発生させる音波発生手段と、音波の発生に伴う前記音波発生手段の発熱を抑制する抑制手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記抑制手段は、前記音波発生手段に当接し、冷却によって当該音波発生手段の発熱を抑制する冷却手段又は放熱によって当該音波発生手段の発熱を抑制する放熱手段であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記冷却手段の冷却動作を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記液体の量，粘性，熱容量，比熱又は熱伝導率の少なくとも一つに基づいて前記冷却手段の冷却動作を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記音波発生手段の駆動条件に基づいて前記冷却手段の冷却動作を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記放熱手段は、前記音波発生手段が音波を発生させる際に生ずる熱を当該前記音波発生手段よりも温度の低い部分に伝導させる熱伝導部材であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、音波を発生させる発音部が表面に形成された圧電基板を有し、接着層を介して前記容器に取り付けられる表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記圧電基板の音響インピーダンス又は前記容器の音響インピーダンスと前記接着層の音響インピーダンスとの差の絶対値が、前記圧電基板の音響インピーダンスと前記容器の音響インピーダンスとの差の絶対値よりも大きいことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波は、バルク波であることを特徴とする。
【００１６】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１０に係る分析装置は、複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記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検体と試薬との反応液を光学的に分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる攪拌装置は、容器に接触した状態で液体に照射する音波を発生させる音波発生手段と、音波の発生に伴う音波発生手段の発熱を抑制する抑制手段とを備えており、分析装置は、前記攪拌装置を用いて検体と試薬との反応液を光学的に分析する。このため、本発明の攪拌装置及び分析装置は、音波発生手段の発熱に起因した液体の温度上昇を抑制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】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置及び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、実施の形態１に係る攪拌装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。図２は、図１に示す自動分析装置を構成するキュベットホイールのＡ部を拡大し、一部を断面にして示す斜視図である。図３は、反応容器を収容したキュベットホイールをホイール電極の位置で水平に切断した平面図である。図４は、攪拌装置の概略構成をキュベットホイール及び反応容器の断面図と共に示すブロック図である。
【００１９】
自動分析装置１は、図１及び図２に示すように、試薬テーブル２，３、キュベットホイール４、検体容器移送機構８、分析光学系１２、洗浄機構１３、制御部１５及び攪拌装置２０を備えている。
【００２０】
試薬テーブル２，３は、図１に示すように、それぞれ周方向に配置される複数の試薬容器２ａ，３ａを保持し、駆動手段に回転されて試薬容器２ａ，３ａを周方向に搬送する。
【００２１】
キュベットホイール４は、図１に示すように、周方向に沿って設けた複数の仕切り板４ａによって反応容器５を配置する複数のホルダ４ｂが周方向に形成され、駆動手段によって矢印で示す方向に回転されて反応容器５を搬送する。キュベットホイール４は、図２に示すように、各ホルダ４ｂの下部に対応する位置に半径方向に測光孔４ｃが形成され、測光孔４ｃの上部に設けた上下２つの挿通孔４ｄのそれぞれを利用してホイール電極４ｅが取り付けられている。
【００２２】
ホイール電極４ｅは、図２及び図３に示すように、挿通孔４ｄから延出した一端が折り曲げられてキュベットホイール４の外面に当接し、挿通孔４ｄから延出した他端は同様に折り曲げられてホルダ４ｂの内面近傍に配置されている。これにより、ホイール電極４ｅは、ホルダ４ｂに配置される反応容器５をばね力によって保持している。
【００２３】
また、キュベットホイール４は、各ホルダ４ｂ下部の周方向に隣り合う位置にペルチェ素子２７を配置する凹部４ｆが形成され、凹部４ｆの奥に圧接部材２８が配置されている。凹部４ｆは、上部にキュベットホイール４の上面に開口する換気孔４ｇが形成されている。そして、キュベットホイール４は、近傍に試薬分注機構６，７が設けられている。
【００２４】
試薬分注機構６，７は、キュベットホイール４に配置された反応容器５に試薬テーブル２，３の試薬容器２ａ，３ａから試薬を分注する。ここで、試薬分注機構６，７は、図１に示すように、それぞれ水平面内を矢印方向に回動するアーム６ａ，７ａに試薬を分注するプローブ６ｂ，７ｂが設けられ、洗浄水によってプローブ６ｂ，７ｂを洗浄する洗浄手段を有している。
【００２５】
一方、反応容器５は、後述する分析光学系１２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５は、図２に示すように、検体や試薬を含む液体を保持する保持部５ａ（図３，図４参照）を有する四角筒形状のキュベットであり、側壁５ｂに表面弾性波素子２４が取り付けられると共に、表面弾性波素子２４の一組の入力端子２４ｄのそれぞれと接続される電極パッド５ｅが取り付けられている。
【００２６】
反応容器５は、表面弾性波素子２４を仕切り板４ａ側に向けてホルダ４ｂにセットされ、各電極パッド５ｅが対応するホイール電極４ｅと接触する。電極パッド５ｅは、表面弾性波素子２４と側壁５ｂとの間を跨いで一体的に設けられている。そして、反応容器５は、側壁５ｂに隣接する側壁下部の点線によって囲まれた部分が前記分析光を透過させる測光用の窓５ｃとして利用される。
【００２７】
検体容器移送機構８は、図１に示すように、フィーダ９に配列した複数のラック１０を矢印方向に沿って１つずつ移送する移送手段であり、ラック１０を歩進させながら移送する。ラック１０は、検体を収容した複数の検体容器１０ａを保持している。ここで、検体容器１０ａは、検体容器移送機構８によって移送されるラック１０の歩進が停止するごとに、水平方向に回動するアーム１１ａとプローブ１１ｂとを有する検体分注機構１１によって検体が各反応容器５へ分注される。このため、検体分注機構１１は、洗浄水によってプローブ１１ｂを洗浄する洗浄手段を有している。
【００２８】
分析光学系１２は、試薬と検体とが反応した反応容器５内の液体試料を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射するもので、図１に示すように、発光部１２ａ，分光部１２ｂ及び受光部１２ｃを有している。発光部１２ａから出射された分析光は、反応容器５内の液体試料を透過し、分光部１２ｂと対向する位置に設けた受光部１２ｃによって受光される。受光部１２ｃは、制御部１５と接続されている。
【００２９】
洗浄機構１３は、ノズル１３ａによって反応容器５内の液体試料を吸引して排出した後、ノズル１３ａによって洗剤や洗浄水等の洗浄液等を繰り返し注入し、吸引することにより、分析光学系１２による分析が終了した反応容器５を洗浄する。
【００３０】
制御部１５は、予め入力された動作プログラム等の情報を記憶して自動分析装置１及び攪拌装置２０の各部の作動を制御すると共に、発光部１２ａの出射光量と受光部１２ｃが受光した光量に基づく反応容器５内の液体試料の吸光度に基づいて検体の成分濃度等を分析する制御手段であり、例えば、マイクロコンピュータ等が使用される。制御部１５は、図１に示すように、入力部１６及び表示部１７と接続されている。
【００３１】
入力部１６は、制御部１５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。入力部１６は、攪拌装置２０の表面弾性波素子２４に入力する駆動信号の周波数を切り替える操作等にも使用される。表示部１７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。
【００３２】
攪拌装置２０は、図４に示すように、駆動制御部２１と表面弾性波素子２４とを有している。駆動制御部２１は、制御部１５を介して入力部１６から入力される液体の検査項目や液体の特性等の情報に基づいてペルチェ素子２７による表面弾性波素子２４の冷却動作を制御し、あるいは表面弾性波素子２４の駆動条件に基づいてペルチェ素子２７による表面弾性波素子２４の冷却動作を制御する。駆動制御部２１は、キュベットホイール４の外周にキュベットホイール４と対向させて配置され（図１参照）、ハウジング２１ａに設けた接触子２１ｂ（図３参照）の他に、ハウジング２１ａ内に信号発生器２２と駆動制御回路２３を備えている。接触子２１ｂは、２つのホイール電極４ｅと対向するハウジング２１ａに設けられ、キュベットホイール４が停止すると対応するホイール電極４ｅと接触し、駆動制御部２１と反応容器５の表面弾性波素子２４とが電気的に接続される。従って、攪拌装置２０は、キュベットホイール４の回転が停止する都度、駆動制御部２１の接触子２１ｂが接触するホイール電極４ｅが変わり、駆動される表面弾性波素子２４、即ち、攪拌対象の反応容器５が変更される。
【００３３】
ここで、駆動制御部２１は、入力部１６から制御部１５を介して入力される液体の検査項目、入力部１６から入力され、制御部１５に記憶された液体の特性、あるいは表面弾性波素子２４の駆動条件等に基づいてペルチェ素子２７の冷却動作を制御することで、表面弾性波素子２４の圧電基板２４ａの温度上昇を抑制する。この場合、液体の特性としては、液体の量，粘性，熱容量，比熱又は熱伝導率がある。駆動制御部２１は、少なくともこれらの液体の特性の少なくとも一つに基づいてペルチェ素子２７の冷却動作を制御する。また、表面弾性波素子２４の駆動条件としては、駆動制御部２１が表面弾性波素子２４に入力する駆動信号の振幅，周波数，印加時間（デューティ比）等がある。
【００３４】
ここで、液体の特性は、自動分析装置１のメーカー側が予め測定し、又は推定して工場出荷時に制御部１５に記憶させる特性を含む他、工場出荷後にユーザー側で繰り返し実施される攪拌に先立つ予備攪拌測定の際に測定され、ユーザー側が独自に制御部１５に記憶させた特性であってもよい。また、繰り返し攪拌を行う場合には、先行して行った攪拌の際に得られた液体の量，粘性，熱容量，比熱又は熱伝導率等の結果を、液体の特性として利用してもよい。
【００３５】
信号発生器２２は、駆動制御回路２３から入力される制御信号に基づいて発振周波数を変更可能な発振回路を有しており、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の駆動信号を表面弾性波素子２４に入力する。駆動制御回路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、制御部１５を介して入力部１６から入力される制御信号に基づいて信号発生器２２の作動を制御する。
【００３６】
駆動制御回路２３は、信号発生器２２の作動を制御することにより表面弾性波素子２４の駆動条件、例えば、表面弾性波素子２４が発する音波の特性（周波数，強度（振幅），位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を制御する。また、駆動制御回路２３は、内蔵したタイマに従って信号発生器２２が発振する高周波信号の周波数を変化させることができる。
【００３７】
表面弾性波素子２４は、図４に示すように、圧電基板２４ａの表面に二方向性櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子２４ｂが形成されている。振動子２４ｂは、駆動制御部２１から入力された駆動信号を音波（バルク波）に変換する発音部であり、振動子２４ｂを構成する複数のフィンガーが圧電基板２４ａの長手方向に沿って配列されている。振動子２４ｂは、入力端子２４ｄとの間がバスバー２４ｅによって接続されている。また、表面弾性波素子２４は、一組の入力端子２４ｄと単一の駆動制御部２１との間がホイール電極４ｅに接触する接触子２１ｂによって接続されている。表面弾性波素子２４は、エポキシ樹脂等の接着層２５（図６参照）を介して反応容器５の側壁５ｂに取り付けられる。この場合、表面弾性波素子２４は、反応容器５が保持する液量に応じて振動子２４ｂの上下方向の配置位置を調整するとよい。即ち、表面弾性波素子２４は、保持する液量が多い場合には反応容器５の上側に、液量が少ない場合には反応容器５の下側に、それぞれ対応するように、振動子２４ｂを配置する。
【００３８】
ここで、図４に示す表面弾性波素子２４を含め、以下に説明する表面弾性波素子を示す図面は、構成の概略を示すことを主目的とするため、振動子を構成する複数のフィンガーの線幅又はピッチは必ずしも正確に描いていない。なお、電極パッド５ｅは、入力端子２４ｄ上に一体的に設けるか、入力端子２４ｄ自体が電極パッド５ｅであっても良い。
【００３９】
ペルチェ素子２７は、表面弾性波素子２４の駆動に伴う発熱を抑制する抑制手段であり、攪拌装置２０の駆動制御回路２３によって作動が制御される。ペルチェ素子２７は、圧接部材２８が有する圧接ピン２８ａの先端に取り付けられている。ペルチェ素子２７は、ホイール電極４ｅと同様にしてキュベットホイール４に設けた電極４ｈに接触する接触子２１ｃによって攪拌装置２０から駆動電力が供給される。ここで、ペルチェ素子２７は、電極４ｈとの間が電気配線によって接続されている。
【００４０】
圧接部材２８は、攪拌装置２０の駆動制御回路２３によって作動が制御され、表面弾性波素子２４を介してペルチェ素子２７を反応容器５に圧接する。圧接部材２８は、例えば、ソレノイド等のアクチュエータが使用され、ホイール電極４ｅと同様にしてキュベットホイール４に設けた電極４ｉに接触する接触子２１ｄによって攪拌装置２０から駆動電力が供給される。
【００４１】
ここで、圧接部材２８は、電極４ｉとの間が電気配線によって接続されている。圧接部材２８は、各ホルダ４ｂに攪拌対象の液体を保持した反応容器５が配置されると、図３及び図４に示すように、圧接ピン２８ａを繰り出し、表面弾性波素子２４を介してペルチェ素子２７を反応容器５に圧接させる。但し、圧接部材２８は、各ホルダ４ｂに攪拌対象の液体を保持した反応容器５が配置されない場合には、図５に示すように、圧接ピン２８ａを引き込み、ペルチェ素子２７を凹部４ｆ内に後退させている。
【００４２】
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４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５に試薬分注機構６，７が試薬容器２ａ，３ａから試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器５は、検体分注機構１１によってラック１０に保持された複数の検体容器１０ａから検体が順次分注される。そして、キュベットホイール４が停止する都度、接触子２１ｂがホイール電極４ｅと接触し、駆動制御部２１と反応容器５の表面弾性波素子２４とが電気的に接続される。このため、反応容器５は、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。
【００４３】
自動分析装置１においては、通常、試薬の量に比べて検体の量が少なく、攪拌によって液体中に生ずる一連の流れによって反応容器５に分注された少量の検体が多量の試薬に引き込まれて検体と試薬との反応が促進される。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４が再び回転したときに分析光学系１２を通過し、図４に示すように、発光部１２ａから出射された光束ＬBが透過する。これにより、反応容器５内の試薬と検体の反応液は、受光部１２ｃで側光され、制御部１５によって成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器５は、洗浄機構１３によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００４４】
このとき、自動分析装置１は、予め入力部１６から制御部１５を介して入力された制御信号に基づき、キュベットホイール４の停止時に駆動制御部２１が接触子２１ｂから入力端子２４ｄに駆動信号を入力する。これにより、表面弾性波素子２４は、入力される駆動信号に応じて振動子２４ｂが駆動され、音波（バルク波）を誘起する。誘起された音波（バルク波）は、接着層２５から反応容器５の側壁５ｂ内へと伝搬し、図６に示すように、音響インピーダンスが近い液体Ｌ中へバルク波Ｗbが漏れ出してゆく。この結果、反応容器５が保持した液体Ｌには、漏れ出したバルク波Ｗbによって流れＦが生じ、分注された試薬と検体が流れＦによって攪拌される。
【００４５】
ここで、表面弾性波素子２４が発生したバルク波Ｗbは、図７に示すように、圧電基板２４ａ，接着層２５及び反応容器５の側壁５ｂ内を多重反射しながら伝搬する。このとき、多重反射しながら伝搬するバルク波Ｗbは、圧電基板２４ａと接着層２５との境界面、接着層２５と側壁５ｂとの境界面、側壁５ｂと液体Ｌとの境界面でそれぞれ音響インピーダンスの差が小さい伝搬媒質側に漏れ出し、液体Ｌへと漏れ出してゆく。そして、バルク波Ｗbが各媒質内で多重反射する際に吸収される結果、各媒質が発熱する。このとき、表面弾性波素子２４は、伝搬媒質の音響インピーダンスに関し、圧電基板２４ａの音響インピーダンス又は反応容器５の音響インピーダンスと接着層２５の音響インピーダンスとの差の絶対値が、圧電基板２４ａの音響インピーダンスと反応容器５の音響インピーダンスとの差の絶対値よりも大きく、圧電基板２４ａ，側壁５ｂの音響インピーダンス≫接着層２５の音響インピーダンスの関係があると、圧電基板２４ａに吸収される音波の量が多くなり、圧電基板２４ａの発熱量が大きくなる。
【００４６】
このとき、表面弾性波素子２４は、圧電基板２４ａの表面に形成される振動子２４ｂが二方向性櫛歯状電極（ＩＤＴ）のため、図２，図４に示すように、振動子２４ｂが反応容器５の下部側に配置されている場合には、振動子２４ｂの位置を基準として上下に方向にバルク波Ｗbが漏れ出す。このため、振動子２４ｂが図２，図４に示す位置にある場合には、図５，図６においてバルク波Ｗbを示す線が錯綜して見難くなる。このため、図５，図６は、振動子２４ｂが圧電基板２４ａ上方であって、反応容器５の気液界面近傍の側壁５ｂに位置する場合を例にして液体Ｌ中へ漏れ出すバルク波Ｗbや各媒質内を多重反射するバルク波Ｗbを図示している。
【００４７】
攪拌装置２０は、キュベットホイール４の停止時に上述のようにして表面弾性波素子２４を駆動することによってバルク波Ｗbを発生させ、バルク波Ｗbにより反応容器５が保持した液体Ｌを攪拌する。このとき、表面弾性波素子２４の駆動によって圧電基板２４ａが発熱するが、キュベットホイール４の停止時には、図３に示すように、同時に、接触子２１ｃが電極４ｈに接触すると共に、接触子２１ｄが電極４ｉに接触する。これにより、ペルチェ素子２７と圧接部材２８に攪拌装置２０から駆動電力が供給され、圧接部材２８によってペルチェ素子２７が表面弾性波素子２４に圧接されると共に、表面弾性波素子２４が冷却される。
【００４８】
このため、表面弾性波素子２４は、駆動に伴う発熱が抑えられ、発熱に起因した反応容器５が保持した液体Ｌの温度上昇を抑制することができる。しかも、ペルチェ素子２７は、反応容器５保持された攪拌対象であるに液体の特性や表面弾性波素子２４の駆動条件等に応じて駆動制御部２１によって冷却動作が制御されるため、表面弾性波素子２４の駆動に伴う発熱が適切に抑えられる。このとき、ペルチェ素子２７は、表面弾性波素子２４に圧接される面の温度が低下して表面弾性波素子２４を冷却するのに伴って、裏面が発熱して温度が上昇する。
【００４９】
但し、キュベットホイール４は、図２及び図４に示すように、ペルチェ素子２７を収容する凹部４ｆの上部にキュベットホイール４の上面に開口する換気孔４ｇが形成されている。このため、ペルチェ素子２７の裏面が発熱すると、ペルチェ素子２７裏面側の空気が加熱されて密度が低くなり、反応容器５を配置したホルダ４ｂ内の空気を巻き込みながら凹部４ｆを上昇し、換気孔４ｇに案内されて上面からキュベットホイール４の外部へ排出される。従って、反応容器５は、保持した液体Ｌがペルチェ素子２７の裏面で発生した熱によって加熱されることもなく、液体Ｌの温度上昇が抑制される。
【００５０】
この結果、自動分析装置１は、攪拌装置２０を使用して反応容器５が保持した液体Ｌを攪拌しても、表面弾性波素子２４の発熱に起因した反応容器５が保持した液体Ｌの温度上昇が抑制される。自動分析装置１は、反応容器５が保持した検体や試薬の熱変質が発生し難く、精度が安定した分析を行うことができる。
【００５１】
ここで、攪拌装置は、図８及び図９に示す攪拌装置３０のように、信号発生器３２と駆動制御回路３３を備える駆動制御部３１に加えて、表面弾性波素子３４に圧接されるペルチェ素子２７の面にＲＦ送信アンテナ３５を形成し、ＲＦ送信アンテナ３５を信号発生器３２によって駆動し、ＲＦ送信アンテナ３５から送信される駆動信号によって表面弾性波素子３４を無線駆動するように構成してもよい。
【００５２】
このとき、表面弾性波素子３４は、図９に示すように、圧電基板３４ａの表面に二方向性櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子３４ｂがアンテナ３４ｃと共に一体に設けられている。表面弾性波素子３４は、振動子３４ｂ及びアンテナ３４ｃを内側に向け、エポキシ樹脂等の音響整合層を介して反応容器５の側壁５ｂに取り付ける。表面弾性波素子３４は、ＲＦ送信アンテナ３５が発信した電波をアンテナ３４ｃで受信し、共振作用によって発生した起電力により振動子３４ｂに音波（表面弾性波）を発生させる。また、ＲＦ送信アンテナ３５は、駆動制御部３１に設ける接触子によって攪拌装置３０から駆動電力が供給される。このように無線方式にすると、攪拌装置３０は、構造が簡単で小型な構成とすることができる。
【００５３】
（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌装置及び分析装置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、冷却手段によって音波発生手段の温度上昇を抑制することにより、音波発生手段の発熱に起因した反応容器が保持した液体の温度上昇を抑制する場合について説明した。これに対し、実施の形態２は、放熱手段によって音波発生手段の発熱を抑制することにより、音波発生手段の発熱に起因した反応容器が保持した液体の温度上昇を抑制する場合について説明している。実施の形態２の攪拌装置及び自動分析装置は、ペルチェ素子に代えて放熱板を使用していることを除き実施の形態１の攪拌装置及び自動分析装置であるので、同一の構成部分に同一の符号を使用し、主要部分の図面のみを使用して構成を説明している。
【００５４】
実施の形態２の攪拌装置は、駆動に伴う表面弾性波素子２４の温度上昇を抑制する抑制手段として放熱板を使用している。このとき、攪拌装置４０は、図１０に示すように、各ホルダ４ｂ下部の周方向に隣り合う位置に形成された凹部４ｆに、圧接ピン２８ａの先端に取り付けられる放熱板４１を配置している。放熱板４１は、表面弾性波素子２４が音波を発生させる際に生ずる熱を表面弾性波素子２４よりも温度の低い部分に伝導させる熱伝導部材であり、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅等の金属が使用されている。
【００５５】
このため、攪拌装置４０は、キュベットホイール４のホルダ４ｂに反応容器５を収容し、キュベットホイール４の停止時に上述のようにして表面弾性波素子２４を駆動することによってバルク波Ｗbを発生させ、バルク波Ｗbにより反応容器５が保持した液体Ｌを攪拌する。攪拌装置４０は、駆動に伴う表面弾性波素子２４の発熱を抑制する抑制手段として放熱板４１を使用することにより、攪拌時に圧接部材２８によって放熱板４１が表面弾性波素子２４に圧接され、表面弾性波素子２４で発生した熱が裏面等の温度が低い部分へ伝導され、表面弾性波素子２４が冷却される。
【００５６】
この熱伝導と並行して、表面弾性波素子２４から放熱板４１へ伝導した熱は、凹部４ｆ内の空気を加熱する。このため、加熱されて密度が低くなった空気は、反応容器５を配置したホルダ４ｂ内の空気を巻き込みながら凹部４ｆを上昇し、換気孔４ｇに案内されて上面からキュベットホイール４の外部へ排出される。従って、駆動に伴って表面弾性波素子２４が発熱しても、放熱板４１によって放熱されるため、表面弾性波素子２４の温度上昇が抑制され、液体Ｌの温度上昇も抑制される。この結果、自動分析装置は、反応容器５が保持した検体や試薬の熱変質が発生し難く、精度が安定した分析を行うことができる。
【００５７】
ここで、表面弾性波素子２４は、時分割でデューティ比を制御して駆動し、或いは中心周波数で駆動する等、駆動条件を制御しても、表面弾性波素子２４が発生する音波による液体の温度上昇を抑制することができる。このため、実施の形態１や実施の形態２の攪拌装置は、ペルチェ素子２７や放熱板４１によって表面弾性波素子２４の発熱を抑制しながら、表面弾性波素子２４の駆動条件を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態１に係る攪拌装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す自動分析装置を構成するキュベットホイールのＡ部、一部を断面にして示す斜視図である。
【図３】反応容器を収容したキュベットホイールをホイール電極の位置で水平に切断した平面図である。
【図４】攪拌装置の概略構成をキュベットホイール及び反応容器の断面図と共に示すブロック図である。
【図５】反応容器を収容していないキュベットホイールのホルダを示す断面図である。
【図６】表面弾性波素子を駆動することによって液体内に漏れ出すバルク波とバルク波によって生ずる流れを示す反応容器の断面図である。
【図７】図６のＢ部を拡大して示す図である。
【図８】実施の形態１に係る攪拌装置の変形例を示す図４に対応した図である。
【図９】図８の変形例を示し、反応容器の斜視図を攪拌装置のブロック図と共に示す図である。
【図１０】実施の形態２の攪拌装置の概略構成をキュベットホイール及び反応容器の断面図と共に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 自動分析装置
２，３ 試薬テーブル
４ キュベットホイール
５ 反応容器
６，７ 試薬分注機構
８ 検体容器移送機構
９ フィーダ
１０ ラック
１１ 検体分注機構
１２ 分析光学系
１３ 洗浄機構
１５ 制御部
１６ 入力部
１７ 表示部
２０ 攪拌装置
２１ 駆動制御部
２２ 信号発生器
２３ 駆動制御回路
２４ 表面弾性波素子
２５ 接着層
２７ ペルチェ素子
２８ 圧接部材
３０ 攪拌装置
３１ 駆動制御部
３２ 信号発生器
３３ 駆動制御回路
３４ 表面弾性波素子
３５ ＲＦ送信アンテナ
４０ 攪拌装置
４１ 放熱板
Ｆ 流れ
Ｌ 液体
Ｗb バルク波
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置及び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、容器に保持した検体や試薬を含む液体を音波発生手段が発生した音波によって攪拌する攪拌装置を備えた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】特開平１０−３００６５１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、音波発生手段が発生した音波は、伝搬経路に存在する音波発生手段の固体基板，容器壁，音響整合層等の伝搬媒質内を多重反射しながら伝搬して液体中へ漏れ出すが、一部は伝搬に伴って前記伝搬媒質に吸収される。このため、固体基板が発熱してしまう。
【０００５】
この結果、音波発生手段が容器に接触した状態で音波を液体に照射する攪拌装置は、駆動に伴う音波発生手段の発熱によって液体の温度が上昇する。この場合、液体が微量になる程、液体の熱容量が小さくなることから、液体の温度上昇が大きくなる。このため、この種の攪拌装置においては、検体や試薬が熱変質し易くなり、分析精度が不安定になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、音波発生手段の発熱に起因した液体の温度上昇を抑制することが可能な攪拌装置と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に係る攪拌装置は、容器に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置において、前記容器に接触した状態で前記液体に照射する音波を発生させる音波発生手段と、音波の発生に伴う前記音波発生手段の発熱を抑制する抑制手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記抑制手段は、前記音波発生手段に当接し、冷却によって当該音波発生手段の発熱を抑制する冷却手段又は放熱によって当該音波発生手段の発熱を抑制する放熱手段であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記冷却手段の冷却動作を制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記液体の量，粘性，熱容量，比熱又は熱伝導率の少なくとも一つに基づいて前記冷却手段の冷却動作を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記制御手段は、前記音波発生手段の駆動条件に基づいて前記冷却手段の冷却動作を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記放熱手段は、前記音波発生手段が音波を発生させる際に生ずる熱を当該前記音波発生手段よりも温度の低い部分に伝導させる熱伝導部材であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、音波を発生させる発音部が表面に形成された圧電基板を有し、接着層を介して前記容器に取り付けられる表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記圧電基板の音響インピーダンス又は前記容器の音響インピーダンスと前記接着層の音響インピーダンスとの差の絶対値が、前記圧電基板の音響インピーダンスと前記容器の音響インピーダンスとの差の絶対値よりも大きいことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波は、バルク波であることを特徴とする。
【００１６】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１０に係る分析装置は、複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液の光学的特性を測定して前記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検体と試薬との反応液を光学的に分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる攪拌装置は、容器に接触した状態で液体に照射する音波を発生させる音波発生手段と、音波の発生に伴う音波発生手段の発熱を抑制する抑制手段とを備えており、分析装置は、前記攪拌装置を用いて検体と試薬との反応液を光学的に分析する。このため、本発明の攪拌装置及び分析装置は、音波発生手段の発熱に起因した液体の温度上昇を抑制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】
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置及び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、実施の形態１に係る攪拌装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。図２は、図１に示す自動分析装置を構成するキュベットホイールのＡ部を拡大し、一部を断面にして示す斜視図である。図３は、反応容器を収容したキュベットホイールをホイール電極の位置で水平に切断した平面図である。図４は、攪拌装置の概略構成をキュベットホイール及び反応容器の断面図と共に示すブロック図である。
【００１９】
自動分析装置１は、図１及び図２に示すように、試薬テーブル２，３、キュベットホイール４、検体容器移送機構８、分析光学系１２、洗浄機構１３、制御部１５及び攪拌装置２０を備えている。
【００２０】
試薬テーブル２，３は、図１に示すように、それぞれ周方向に配置される複数の試薬容器２ａ，３ａを保持し、駆動手段に回転されて試薬容器２ａ，３ａを周方向に搬送する。
【００２１】
キュベットホイール４は、図１に示すように、周方向に沿って設けた複数の仕切り板４ａによって反応容器５を配置する複数のホルダ４ｂが周方向に形成され、駆動手段によって矢印で示す方向に回転されて反応容器５を搬送する。キュベットホイール４は、図２に示すように、各ホルダ４ｂの下部に対応する位置に半径方向に測光孔４ｃが形成され、測光孔４ｃの上部に設けた上下２つの挿通孔４ｄのそれぞれを利用してホイール電極４ｅが取り付けられている。
【００２２】
ホイール電極４ｅは、図２及び図３に示すように、挿通孔４ｄから延出した一端が折り曲げられてキュベットホイール４の外面に当接し、挿通孔４ｄから延出した他端は同様に折り曲げられてホルダ４ｂの内面近傍に配置されている。これにより、ホイール電極４ｅは、ホルダ４ｂに配置される反応容器５をばね力によって保持している。
【００２３】
また、キュベットホイール４は、各ホルダ４ｂ下部の周方向に隣り合う位置にペルチェ素子２７を配置する凹部４ｆが形成され、凹部４ｆの奥に圧接部材２８が配置されている。凹部４ｆは、上部にキュベットホイール４の上面に開口する換気孔４ｇが形成されている。そして、キュベットホイール４は、近傍に試薬分注機構６，７が設けられている。
【００２４】
試薬分注機構６，７は、キュベットホイール４に配置された反応容器５に試薬テーブル２，３の試薬容器２ａ，３ａから試薬を分注する。ここで、試薬分注機構６，７は、図１に示すように、それぞれ水平面内を矢印方向に回動するアーム６ａ，７ａに試薬を分注するプローブ６ｂ，７ｂが設けられ、洗浄水によってプローブ６ｂ，７ｂを洗浄する洗浄手段を有している。
【００２５】
一方、反応容器５は、後述する分析光学系１２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５は、図２に示すように、検体や試薬を含む液体を保持する保持部５ａ（図３，図４参照）を有する四角筒形状のキュベットであり、側壁５ｂに表面弾性波素子２４が取り付けられると共に、表面弾性波素子２４の一組の入力端子２４ｄのそれぞれと接続される電極パッド５ｅが取り付けられている。
【００２６】
反応容器５は、表面弾性波素子２４を仕切り板４ａ側に向けてホルダ４ｂにセットされ、各電極パッド５ｅが対応するホイール電極４ｅと接触する。電極パッド５ｅは、表面弾性波素子２４と側壁５ｂとの間を跨いで一体的に設けられている。そして、反応容器５は、側壁５ｂに隣接する側壁下部の点線によって囲まれた部分が前記分析光を透過させる測光用の窓５ｃとして利用される。
【００２７】
検体容器移送機構８は、図１に示すように、フィーダ９に配列した複数のラック１０を矢印方向に沿って１つずつ移送する移送手段であり、ラック１０を歩進させながら移送する。ラック１０は、検体を収容した複数の検体容器１０ａを保持している。ここで、検体容器１０ａは、検体容器移送機構８によって移送されるラック１０の歩進が停止するごとに、水平方向に回動するアーム１１ａとプローブ１１ｂとを有する検体分注機構１１によって検体が各反応容器５へ分注される。このため、検体分注機構１１は、洗浄水によってプローブ１１ｂを洗浄する洗浄手段を有している。
【００２８】
分析光学系１２は、試薬と検体とが反応した反応容器５内の液体試料を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射するもので、図１に示すように、発光部１２ａ，分光部１２ｂ及び受光部１２ｃを有している。発光部１２ａから出射された分析光は、反応容器５内の液体試料を透過し、分光部１２ｂと対向する位置に設けた受光部１２ｃによって受光される。受光部１２ｃは、制御部１５と接続されている。
【００２９】
洗浄機構１３は、ノズル１３ａによって反応容器５内の液体試料を吸引して排出した後、ノズル１３ａによって洗剤や洗浄水等の洗浄液等を繰り返し注入し、吸引することにより、分析光学系１２による分析が終了した反応容器５を洗浄する。
【００３０】
制御部１５は、予め入力された動作プログラム等の情報を記憶して自動分析装置１及び攪拌装置２０の各部の作動を制御すると共に、発光部１２ａの出射光量と受光部１２ｃが受光した光量に基づく反応容器５内の液体試料の吸光度に基づいて検体の成分濃度等を分析する制御手段であり、例えば、マイクロコンピュータ等が使用される。制御部１５は、図１に示すように、入力部１６及び表示部１７と接続されている。
【００３１】
入力部１６は、制御部１５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。入力部１６は、攪拌装置２０の表面弾性波素子２４に入力する駆動信号の周波数を切り替える操作等にも使用される。表示部１７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。
【００３２】
攪拌装置２０は、図４に示すように、駆動制御部２１と表面弾性波素子２４とを有している。駆動制御部２１は、制御部１５を介して入力部１６から入力される液体の検査項目や液体の特性等の情報に基づいてペルチェ素子２７による表面弾性波素子２４の冷却動作を制御し、あるいは表面弾性波素子２４の駆動条件に基づいてペルチェ素子２７による表面弾性波素子２４の冷却動作を制御する。駆動制御部２１は、キュベットホイール４の外周にキュベットホイール４と対向させて配置され（図１参照）、ハウジング２１ａに設けた接触子２１ｂ（図３参照）の他に、ハウジング２１ａ内に信号発生器２２と駆動制御回路２３を備えている。接触子２１ｂは、２つのホイール電極４ｅと対向するハウジング２１ａに設けられ、キュベットホイール４が停止すると対応するホイール電極４ｅと接触し、駆動制御部２１と反応容器５の表面弾性波素子２４とが電気的に接続される。従って、攪拌装置２０は、キュベットホイール４の回転が停止する都度、駆動制御部２１の接触子２１ｂが接触するホイール電極４ｅが変わり、駆動される表面弾性波素子２４、即ち、攪拌対象の反応容器５が変更される。
【００３３】
ここで、駆動制御部２１は、入力部１６から制御部１５を介して入力される液体の検査項目、入力部１６から入力され、制御部１５に記憶された液体の特性、あるいは表面弾性波素子２４の駆動条件等に基づいてペルチェ素子２７の冷却動作を制御することで、表面弾性波素子２４の圧電基板２４ａの温度上昇を抑制する。この場合、液体の特性としては、液体の量，粘性，熱容量，比熱又は熱伝導率がある。駆動制御部２１は、少なくともこれらの液体の特性の少なくとも一つに基づいてペルチェ素子２７の冷却動作を制御する。また、表面弾性波素子２４の駆動条件としては、駆動制御部２１が表面弾性波素子２４に入力する駆動信号の振幅，周波数，印加時間（デューティ比）等がある。
【００３４】
ここで、液体の特性は、自動分析装置１のメーカー側が予め測定し、又は推定して工場出荷時に制御部１５に記憶させる特性を含む他、工場出荷後にユーザー側で繰り返し実施される攪拌に先立つ予備攪拌測定の際に測定され、ユーザー側が独自に制御部１５に記憶させた特性であってもよい。また、繰り返し攪拌を行う場合には、先行して行った攪拌の際に得られた液体の量，粘性，熱容量，比熱又は熱伝導率等の結果を、液体の特性として利用してもよい。
【００３５】
信号発生器２２は、駆動制御回路２３から入力される制御信号に基づいて発振周波数を変更可能な発振回路を有しており、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の駆動信号を表面弾性波素子２４に入力する。駆動制御回路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、制御部１５を介して入力部１６から入力される制御信号に基づいて信号発生器２２の作動を制御する。
【００３６】
駆動制御回路２３は、信号発生器２２の作動を制御することにより表面弾性波素子２４の駆動条件、例えば、表面弾性波素子２４が発する音波の特性（周波数，強度（振幅），位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を制御する。また、駆動制御回路２３は、内蔵したタイマに従って信号発生器２２が発振する高周波信号の周波数を変化させることができる。
【００３７】
表面弾性波素子２４は、図４に示すように、圧電基板２４ａの表面に二方向性櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子２４ｂが形成されている。振動子２４ｂは、駆動制御部２１から入力された駆動信号を音波（バルク波）に変換する発音部であり、振動子２４ｂを構成する複数のフィンガーが圧電基板２４ａの長手方向に沿って配列されている。振動子２４ｂは、入力端子２４ｄとの間がバスバー２４ｅによって接続されている。また、表面弾性波素子２４は、一組の入力端子２４ｄと単一の駆動制御部２１との間がホイール電極４ｅに接触する接触子２１ｂによって接続されている。表面弾性波素子２４は、エポキシ樹脂等の接着層２５（図６参照）を介して反応容器５の側壁５ｂに取り付けられる。この場合、表面弾性波素子２４は、反応容器５が保持する液量に応じて振動子２４ｂの上下方向の配置位置を調整するとよい。即ち、表面弾性波素子２４は、保持する液量が多い場合には反応容器５の上側に、液量が少ない場合には反応容器５の下側に、それぞれ対応するように、振動子２４ｂを配置する。
【００３８】
ここで、図４に示す表面弾性波素子２４を含め、以下に説明する表面弾性波素子を示す図面は、構成の概略を示すことを主目的とするため、振動子を構成する複数のフィンガーの線幅又はピッチは必ずしも正確に描いていない。なお、電極パッド５ｅは、入力端子２４ｄ上に一体的に設けるか、入力端子２４ｄ自体が電極パッド５ｅであっても良い。
【００３９】
ペルチェ素子２７は、表面弾性波素子２４の駆動に伴う発熱を抑制する抑制手段であり、攪拌装置２０の駆動制御回路２３によって作動が制御される。ペルチェ素子２７は、圧接部材２８が有する圧接ピン２８ａの先端に取り付けられている。ペルチェ素子２７は、ホイール電極４ｅと同様にしてキュベットホイール４に設けた電極４ｈに接触する接触子２１ｃによって攪拌装置２０から駆動電力が供給される。ここで、ペルチェ素子２７は、電極４ｈとの間が電気配線によって接続されている。
【００４０】
圧接部材２８は、攪拌装置２０の駆動制御回路２３によって作動が制御され、表面弾性波素子２４を介してペルチェ素子２７を反応容器５に圧接する。圧接部材２８は、例えば、ソレノイド等のアクチュエータが使用され、ホイール電極４ｅと同様にしてキュベットホイール４に設けた電極４ｉに接触する接触子２１ｄによって攪拌装置２０から駆動電力が供給される。
【００４１】
ここで、圧接部材２８は、電極４ｉとの間が電気配線によって接続されている。圧接部材２８は、各ホルダ４ｂに攪拌対象の液体を保持した反応容器５が配置されると、図３及び図４に示すように、圧接ピン２８ａを繰り出し、表面弾性波素子２４を介してペルチェ素子２７を反応容器５に圧接させる。但し、圧接部材２８は、各ホルダ４ｂに攪拌対象の液体を保持した反応容器５が配置されない場合には、図５に示すように、圧接ピン２８ａを引き込み、ペルチェ素子２７を凹部４ｆ内に後退させている。
【００４２】
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４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５に試薬分注機構６，７が試薬容器２ａ，３ａから試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器５は、検体分注機構１１によってラック１０に保持された複数の検体容器１０ａから検体が順次分注される。そして、キュベットホイール４が停止する都度、接触子２１ｂがホイール電極４ｅと接触し、駆動制御部２１と反応容器５の表面弾性波素子２４とが電気的に接続される。このため、反応容器５は、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。
【００４３】
自動分析装置１においては、通常、試薬の量に比べて検体の量が少なく、攪拌によって液体中に生ずる一連の流れによって反応容器５に分注された少量の検体が多量の試薬に引き込まれて検体と試薬との反応が促進される。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４が再び回転したときに分析光学系１２を通過し、図４に示すように、発光部１２ａから出射された光束ＬBが透過する。これにより、反応容器５内の試薬と検体の反応液は、受光部１２ｃで側光され、制御部１５によって成分濃度等が分析される。そして、分析が終了した反応容器５は、洗浄機構１３によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００４４】
このとき、自動分析装置１は、予め入力部１６から制御部１５を介して入力された制御信号に基づき、キュベットホイール４の停止時に駆動制御部２１が接触子２１ｂから入力端子２４ｄに駆動信号を入力する。これにより、表面弾性波素子２４は、入力される駆動信号に応じて振動子２４ｂが駆動され、音波（バルク波）を誘起する。誘起された音波（バルク波）は、接着層２５から反応容器５の側壁５ｂ内へと伝搬し、図６に示すように、音響インピーダンスが近い液体Ｌ中へバルク波Ｗbが漏れ出してゆく。この結果、反応容器５が保持した液体Ｌには、漏れ出したバルク波Ｗbによって流れＦが生じ、分注された試薬と検体が流れＦによって攪拌される。
【００４５】
ここで、表面弾性波素子２４が発生したバルク波Ｗbは、図７に示すように、圧電基板２４ａ，接着層２５及び反応容器５の側壁５ｂ内を多重反射しながら伝搬する。このとき、多重反射しながら伝搬するバルク波Ｗbは、圧電基板２４ａと接着層２５との境界面、接着層２５と側壁５ｂとの境界面、側壁５ｂと液体Ｌとの境界面でそれぞれ音響インピーダンスの差が小さい伝搬媒質側に漏れ出し、液体Ｌへと漏れ出してゆく。そして、バルク波Ｗbが各媒質内で多重反射する際に吸収される結果、各媒質が発熱する。このとき、表面弾性波素子２４は、伝搬媒質の音響インピーダンスに関し、圧電基板２４ａの音響インピーダンス又は反応容器５の音響インピーダンスと接着層２５の音響インピーダンスとの差の絶対値が、圧電基板２４ａの音響インピーダンスと反応容器５の音響インピーダンスとの差の絶対値よりも大きく、圧電基板２４ａ，側壁５ｂの音響インピーダンス≫接着層２５の音響インピーダンスの関係があると、圧電基板２４ａに吸収される音波の量が多くなり、圧電基板２４ａの発熱量が大きくなる。
【００４６】
このとき、表面弾性波素子２４は、圧電基板２４ａの表面に形成される振動子２４ｂが二方向性櫛歯状電極（ＩＤＴ）のため、図２，図４に示すように、振動子２４ｂが反応容器５の下部側に配置されている場合には、振動子２４ｂの位置を基準として上下に方向にバルク波Ｗbが漏れ出す。このため、振動子２４ｂが図２，図４に示す位置にある場合には、図５，図６においてバルク波Ｗbを示す線が錯綜して見難くなる。このため、図５，図６は、振動子２４ｂが圧電基板２４ａ上方であって、反応容器５の気液界面近傍の側壁５ｂに位置する場合を例にして液体Ｌ中へ漏れ出すバルク波Ｗbや各媒質内を多重反射するバルク波Ｗbを図示している。
【００４７】
攪拌装置２０は、キュベットホイール４の停止時に上述のようにして表面弾性波素子２４を駆動することによってバルク波Ｗbを発生させ、バルク波Ｗbにより反応容器５が保持した液体Ｌを攪拌する。このとき、表面弾性波素子２４の駆動によって圧電基板２４ａが発熱するが、キュベットホイール４の停止時には、図３に示すように、同時に、接触子２１ｃが電極４ｈに接触すると共に、接触子２１ｄが電極４ｉに接触する。これにより、ペルチェ素子２７と圧接部材２８に攪拌装置２０から駆動電力が供給され、圧接部材２８によってペルチェ素子２７が表面弾性波素子２４に圧接されると共に、表面弾性波素子２４が冷却される。
【００４８】
このため、表面弾性波素子２４は、駆動に伴う発熱が抑えられ、発熱に起因した反応容器５が保持した液体Ｌの温度上昇を抑制することができる。しかも、ペルチェ素子２７は、反応容器５保持された攪拌対象であるに液体の特性や表面弾性波素子２４の駆動条件等に応じて駆動制御部２１によって冷却動作が制御されるため、表面弾性波素子２４の駆動に伴う発熱が適切に抑えられる。このとき、ペルチェ素子２７は、表面弾性波素子２４に圧接される面の温度が低下して表面弾性波素子２４を冷却するのに伴って、裏面が発熱して温度が上昇する。
【００４９】
但し、キュベットホイール４は、図２及び図４に示すように、ペルチェ素子２７を収容する凹部４ｆの上部にキュベットホイール４の上面に開口する換気孔４ｇが形成されている。このため、ペルチェ素子２７の裏面が発熱すると、ペルチェ素子２７裏面側の空気が加熱されて密度が低くなり、反応容器５を配置したホルダ４ｂ内の空気を巻き込みながら凹部４ｆを上昇し、換気孔４ｇに案内されて上面からキュベットホイール４の外部へ排出される。従って、反応容器５は、保持した液体Ｌがペルチェ素子２７の裏面で発生した熱によって加熱されることもなく、液体Ｌの温度上昇が抑制される。
【００５０】
この結果、自動分析装置１は、攪拌装置２０を使用して反応容器５が保持した液体Ｌを攪拌しても、表面弾性波素子２４の発熱に起因した反応容器５が保持した液体Ｌの温度上昇が抑制される。自動分析装置１は、反応容器５が保持した検体や試薬の熱変質が発生し難く、精度が安定した分析を行うことができる。
【００５１】
ここで、攪拌装置は、図８及び図９に示す攪拌装置３０のように、信号発生器３２と駆動制御回路３３を備える駆動制御部３１に加えて、表面弾性波素子３４に圧接されるペルチェ素子２７の面にＲＦ送信アンテナ３５を形成し、ＲＦ送信アンテナ３５を信号発生器３２によって駆動し、ＲＦ送信アンテナ３５から送信される駆動信号によって表面弾性波素子３４を無線駆動するように構成してもよい。
【００５２】
このとき、表面弾性波素子３４は、図９に示すように、圧電基板３４ａの表面に二方向性櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子３４ｂがアンテナ３４ｃと共に一体に設けられている。表面弾性波素子３４は、振動子３４ｂ及びアンテナ３４ｃを内側に向け、エポキシ樹脂等の音響整合層を介して反応容器５の側壁５ｂに取り付ける。表面弾性波素子３４は、ＲＦ送信アンテナ３５が発信した電波をアンテナ３４ｃで受信し、共振作用によって発生した起電力により振動子３４ｂに音波（表面弾性波）を発生させる。また、ＲＦ送信アンテナ３５は、駆動制御部３１に設ける接触子によって攪拌装置３０から駆動電力が供給される。このように無線方式にすると、攪拌装置３０は、構造が簡単で小型な構成とすることができる。
【００５３】
（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌装置及び分析装置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、冷却手段によって音波発生手段の温度上昇を抑制することにより、音波発生手段の発熱に起因した反応容器が保持した液体の温度上昇を抑制する場合について説明した。これに対し、実施の形態２は、放熱手段によって音波発生手段の発熱を抑制することにより、音波発生手段の発熱に起因した反応容器が保持した液体の温度上昇を抑制する場合について説明している。実施の形態２の攪拌装置及び自動分析装置は、ペルチェ素子に代えて放熱板を使用していることを除き実施の形態１の攪拌装置及び自動分析装置であるので、同一の構成部分に同一の符号を使用し、主要部分の図面のみを使用して構成を説明している。
【００５４】
実施の形態２の攪拌装置は、駆動に伴う表面弾性波素子２４の温度上昇を抑制する抑制手段として放熱板を使用している。このとき、攪拌装置４０は、図１０に示すように、各ホルダ４ｂ下部の周方向に隣り合う位置に形成された凹部４ｆに、圧接ピン２８ａの先端に取り付けられる放熱板４１を配置している。放熱板４１は、表面弾性波素子２４が音波を発生させる際に生ずる熱を表面弾性波素子２４よりも温度の低い部分に伝導させる熱伝導部材であり、熱伝導性に優れたアルミニウムや銅等の金属が使用されている。
【００５５】
このため、攪拌装置４０は、キュベットホイール４のホルダ４ｂに反応容器５を収容し、キュベットホイール４の停止時に上述のようにして表面弾性波素子２４を駆動することによってバルク波Ｗbを発生させ、バルク波Ｗbにより反応容器５が保持した液体Ｌを攪拌する。攪拌装置４０は、駆動に伴う表面弾性波素子２４の発熱を抑制する抑制手段として放熱板４１を使用することにより、攪拌時に圧接部材２８によって放熱板４１が表面弾性波素子２４に圧接され、表面弾性波素子２４で発生した熱が裏面等の温度が低い部分へ伝導され、表面弾性波素子２４が冷却される。
【００５６】
この熱伝導と並行して、表面弾性波素子２４から放熱板４１へ伝導した熱は、凹部４ｆ内の空気を加熱する。このため、加熱されて密度が低くなった空気は、反応容器５を配置したホルダ４ｂ内の空気を巻き込みながら凹部４ｆを上昇し、換気孔４ｇに案内されて上面からキュベットホイール４の外部へ排出される。従って、駆動に伴って表面弾性波素子２４が発熱しても、放熱板４１によって放熱されるため、表面弾性波素子２４の温度上昇が抑制され、液体Ｌの温度上昇も抑制される。この結果、自動分析装置は、反応容器５が保持した検体や試薬の熱変質が発生し難く、精度が安定した分析を行うことができる。
【００５７】
ここで、表面弾性波素子２４は、時分割でデューティ比を制御して駆動し、或いは中心周波数で駆動する等、駆動条件を制御しても、表面弾性波素子２４が発生する音波による液体の温度上昇を抑制することができる。このため、実施の形態１や実施の形態２の攪拌装置は、ペルチェ素子２７や放熱板４１によって表面弾性波素子２４の発熱を抑制しながら、表面弾性波素子２４の駆動条件を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態１に係る攪拌装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す自動分析装置を構成するキュベットホイールのＡ部、一部を断面にして示す斜視図である。
【図３】反応容器を収容したキュベットホイールをホイール電極の位置で水平に切断した平面図である。
【図４】攪拌装置の概略構成をキュベットホイール及び反応容器の断面図と共に示すブロック図である。
【図５】反応容器を収容していないキュベットホイールのホルダを示す断面図である。
【図６】表面弾性波素子を駆動することによって液体内に漏れ出すバルク波とバルク波によって生ずる流れを示す反応容器の断面図である。
【図７】図６のＢ部を拡大して示す図である。
【図８】実施の形態１に係る攪拌装置の変形例を示す図４に対応した図である。
【図９】図８の変形例を示し、反応容器の斜視図を攪拌装置のブロック図と共に示す図である。
【図１０】実施の形態２の攪拌装置の概略構成をキュベットホイール及び反応容器の断面図と共に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５９】
１ 自動分析装置
２，３ 試薬テーブル
４ キュベットホイール
５ 反応容器
６，７ 試薬分注機構
８ 検体容器移送機構
９ フィーダ
１０ ラック
１１ 検体分注機構
１２ 分析光学系
１３ 洗浄機構
１５ 制御部
１６ 入力部
１７ 表示部
２０ 攪拌装置
２１ 駆動制御部
２２ 信号発生器
２３ 駆動制御回路
２４ 表面弾性波素子
２５ 接着層
２７ ペルチェ素子
２８ 圧接部材
３０ 攪拌装置
３１ 駆動制御部
３２ 信号発生器
３３ 駆動制御回路
３４ 表面弾性波素子
３５ ＲＦ送信アンテナ
４０ 攪拌装置
４１ 放熱板
Ｆ 流れ
Ｌ 液体
Ｗb バルク波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置において、
前記容器に接触した状態で前記液体に照射する音波を発生させる音波発生手段と、
音波の発生に伴う前記音波発生手段の発熱を抑制する抑制手段と、
を備えたことを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記抑制手段は、前記音波発生手段に当接し、冷却によって当該音波発生手段の発熱を抑制する冷却手段又は放熱によって当該音波発生手段の発熱を抑制する放熱手段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３】
前記冷却手段の冷却動作を制御する制御手段をさらに備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４】
前記制御手段は、前記液体の量，粘性，熱容量，比熱又は熱伝導率の少なくとも一つに基づいて前記冷却手段の冷却動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記音波発生手段の駆動条件に基づいて前記冷却手段の冷却動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記放熱手段は、前記音波発生手段が音波を発生させる際に生ずる熱を当該前記音波発生手段よりも温度の低い部分に伝導させる熱伝導部材であることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記音波発生手段は、音波を発生させる発音部が表面に形成された圧電基板を有し、接着層を介して前記容器に取り付けられる表面弾性波素子であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記音波発生手段は、前記圧電基板の音響インピーダンス又は前記容器の音響インピーダンスと前記接着層の音響インピーダンスとの差の絶対値が、前記圧電基板の音響インピーダンスと前記容器の音響インピーダンスとの差の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の攪拌装置。
【請求項９】
前記音波は、バルク波であることを特徴とする請求項７に記載の攪拌装置。
【請求項１０】
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反応液を分析する分析装置であって、請求項１〜９のいずれか一つに記載の攪拌装置を用いて検体と試薬との反応液を光学的に分析することを特徴とする分析装置。
【請求項１】
容器に保持された液体を音波によって攪拌する攪拌装置において、
前記容器に接触した状態で前記液体に照射する音波を発生させる音波発生手段と、
音波の発生に伴う前記音波発生手段の発熱を抑制する抑制手段と、
を備えたことを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記抑制手段は、前記音波発生手段に当接し、冷却によって当該音波発生手段の発熱を抑制する冷却手段又は放熱によって当該音波発生手段の発熱を抑制する放熱手段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３】
前記冷却手段の冷却動作を制御する制御手段をさらに備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４】
前記制御手段は、前記液体の量，粘性，熱容量，比熱又は熱伝導率の少なくとも一つに基づいて前記冷却手段の冷却動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記音波発生手段の駆動条件に基づいて前記冷却手段の冷却動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記放熱手段は、前記音波発生手段が音波を発生させる際に生ずる熱を当該前記音波発生手段よりも温度の低い部分に伝導させる熱伝導部材であることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記音波発生手段は、音波を発生させる発音部が表面に形成された圧電基板を有し、接着層を介して前記容器に取り付けられる表面弾性波素子であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記音波発生手段は、前記圧電基板の音響インピーダンス又は前記容器の音響インピーダンスと前記接着層の音響インピーダンスとの差の絶対値が、前記圧電基板の音響インピーダンスと前記容器の音響インピーダンスとの差の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項７に記載の攪拌装置。
【請求項９】
前記音波は、バルク波であることを特徴とする請求項７に記載の攪拌装置。
【請求項１０】
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反応液を分析する分析装置であって、請求項１〜９のいずれか一つに記載の攪拌装置を用いて検体と試薬との反応液を光学的に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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−２４８２５１（Ｐ２００７−２４８２５１Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７１６５９（Ｐ２００６−７１６５９）
【出願日】平成１８年３月１５日（２００６．３．１５）
【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９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１５日（２００６．３．１５）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]