説明

自動分析装置

【課題】液体の撹拌能力を向上させることで、撹拌時間を短縮しつつも十分に液体を混合することのできる自動分析装置を提供する。
【解決手段】自動分析装置の撹拌手段が有する撹拌棒をバイモルフ圧電体で構成する。発振器からこのバイモルフ圧電体に交流電圧を付与することで、撹拌棒自体を屈曲変位させる。即ち、撹拌棒の屈曲変位により反応管内を撹拌する。撹拌棒自体も振動することにより撹拌能力が向上し、十分な混合液の均一化と撹拌時間の短縮とを両立させることができる。また、洗浄及び乾燥の時間も短縮することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、被検試料と試薬とを分注して撹拌し、混合液を測定する自動分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動分析装置は、被検試料と試薬とを分注して混合液を測定する装置である。反応管に血液や尿等の被検試料と試薬とを分注してこれらを反応させた後、反応によって生じる色調の変化を光測定することにより検体中の被測定物質または酵素の濃度や活性を測定する。
【0003】
より良好な測定結果を得るためには、被検試料と試薬とを均一に反応させることが必要である。そのためには被検試料と試薬とを十分に撹拌することが重要である。液体の撹拌方法としては、モータの回転軸に取り付けた撹拌棒を反応管に挿入して液体中で回転させる方法がある(例えば、「特許文献1」参照)。また、根元にバイモルフ圧電体を取り付けた撹拌棒を反応管に挿入して、液体中で撹拌棒を振動させる方法がある(例えば、「特許文献2」参照。)。
【0004】
近年、自動分析装置は、その処理能力が飛躍的に進歩しつつある。更なる処理能力の向上のためには、分注、撹拌、測定、及び測定結果の出力の工程のうち、撹拌工程に要する時間の短縮を達成することが待望されている。しかし、単に撹拌時間を短縮してしまうと、混合液が十分に均一にならず、反応が不十分となり、測定精度が悪化してしまう。特に、被検体試料や試薬の粘性や界面活性剤の含有量等の液特性によっては、その可能性が高まる。
【0005】
従来の撹拌棒の根元にモータや圧電体を取り付けて撹拌棒を振動させる方法では、反応管内に生ずる渦流が単純であるため、その撹拌能力に限界が見られ、測定精度の維持と更なる撹拌時間の短縮との両立を期待しづらくなっている。
【0006】
尚、撹拌棒の洗浄時間の短縮とコンタミネーションのおそれの軽減を両立させることも処理能力の向上に必要であるが、一般的に撹拌棒の洗浄は、洗浄水内で撹拌棒を動揺させて洗浄する工程と、空気中で撹拌棒を動揺させて乾燥させる工程とがあり、撹拌棒の撹拌能力が向上すれば、必然的に達成される。
【0007】
【特許文献1】特許第2862638号公報
【特許文献2】特許第3135605号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
この発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、液体に生ずる渦流をより複雑化させることで撹拌能力を向上させ、撹拌時間を短縮しつつも十分に液体を混合することのできる自動分析装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、請求項1記載の本発明に係る自動分析装置は、被検試料及び試薬を反応管に分注する分注プローブと、バイモルフ圧電体で構成された撹拌棒を有し、前記バイモルフ圧電体に交流電圧を印加して当該撹拌棒を屈曲変位させることで前記反応管内を撹拌する撹拌手段と、前記撹拌手段によって撹拌された混合液を測定する測定手段と、を備えること、を特徴とする。
【0010】
前記撹拌手段は、前記撹拌棒を回転させるモータを更に有し、前記撹拌棒の回転によって前記反応管内を撹拌するようにしてもよい(請求項2記載の発明に相当)。
【0011】
前記撹拌手段は、他のバイモルフ圧電体を前記撹拌棒に接触させて配置し、前記他のバイモルフ圧電体に交流電圧を印加して振動させ、その振動を前記撹拌棒に伝達することで前記反応管内を撹拌するようにしてもよい(請求項3記載の発明に相当)。
【0012】
前記撹拌棒は、2個以上の前記バイモルフ圧電体を長さ方向に並べることで構成され、それぞれに印加される交流電圧、その周波数、又はその位相が異なっているようにしてもよい(請求項4記載の発明に相当)。
【0013】
前記撹拌棒は、2個以上の前記バイモルフ圧電体を長さ方向に並べることで構成され、一の前記バイモルフ圧電体と他の前記バイモルフ圧電体とは、振動面の向きが相違して並べられているようにしてもよい(請求項5記載の発明に相当)。
【0014】
前記撹拌棒の先端は、振動面を下方に向けた単一の圧電体で更に構成されているようにしてもよい(請求項6記載の発明に相当)。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、撹拌棒自体を屈曲振動させることにより、混合液内に複雑な渦流が生じ、撹拌能力が向上する。従って、十分な混合液の均一化と撹拌時間の短縮とを両立させることができる。また、洗浄及び乾燥の時間も短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明に係る自動分析装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【0017】
図1は、自動分析装置100の構成を示す図である。
【0018】
自動分析装置100は、被検試料と試薬とを分注して反応を測定することにより、被検試料に含まれる化学成分を分析する装置である。被検試料は、分析対象であり、例えば血液や尿等である。試薬は、被検試料の成分を化学反応させる薬品である。試薬容器7は、この試薬を内容物として収容しておく器である。試薬容器7には、被検試料の項目に対して選択的に反応する第1試薬や、第1試薬と対の第2試薬が収容されている。
【0019】
この試薬容器7は、円形状の試薬ラック1に環状に並んで収納されている。第1試薬の入った試薬容器7を収納した試薬ラック1は、試薬庫2に収納され、第2試薬の入った試薬容器7を収容した試薬ラック1は、試薬庫3に収納される。
【0020】
被検試料は、被検試料容器17に収容される。この被検試料容器17は、ディスクサンプラ6にセットされている。
【0021】
試薬ラック1は、各々図示しない駆動装置によって1サイクル毎に所定角度ずつ回動する。また、ディスクサンプラ6は、図示しない駆動装置によって1サイクル毎に制御された角度回転する。
【0022】
試薬庫2の近傍には、第1試薬用分注プローブ14が配置される。試薬庫3の近傍には、第2試薬用分注プローブ15が配置される。ディスクサンプラ6の近傍には、被検試料用分注プローブ16が配置される。第1試薬用分注プローブ14は、試薬庫2上の所定吸引位置に存在する試薬容器7から1サイクル毎に第1試薬を吸引する。第2試薬用分注プローブ15は、試薬庫3上の所定吸引位置に存在する試薬容器7から1サイクル毎に第2試薬を吸引する。被検試料用分注プローブ16は、ディスクサンプラ6上の被検試料容器17から被検試料を吸引する。
【0023】
第1試薬用分注プローブ14、第2試薬用分注プローブ15、及び被検試料用分注プローブ16は、所謂ストローであり、図示しないポンプによって1サイクル毎に内部に負圧がかけられることで、第1試薬、第2試薬、及び被検試料を吸引する。
【0024】
吸引された第1試薬、第2試薬、及び被検試料が吐出されることで、所定位置に存在する反応管4に分注される。反応管4は、円形状の反応ディスク5に環状に並んで収納されている。反応ディスク5も、図示しない駆動装置によって1サイクル毎に所定角度ずつ回動する。
【0025】
第1試薬用分注プローブ14は、分注アーム8に支持され、第2試薬用分注プローブ15は、分注アーム9に支持され、被検試料用分注プローブ16は、分注アーム10に支持される。分注アーム8、分注アーム9、及び分注アーム10は、図示しない駆動装置によって回動及び上下動が可能となっており、第1試薬用分注プローブ14、第2試薬用分注プローブ15、及び被検試料用分注プローブ16は、この分注アーム8、分注アーム9、及び分注アーム10の回動及び上下動によって試薬容器7及び被検試料容器17内に先端を突入させられ、内部の負圧により第1試薬、第2試薬、及び被検試料を吸引する。
【0026】
反応ディスク5の外周囲には、撹拌ユニット11と、測光ユニット13と、洗浄ユニット12が円周方向に沿って並べられている。
【0027】
撹拌ユニット11は、1サイクル毎に、撹拌位置に停止した反応管4内における被検試料+第1試薬や被検試料+第1試薬+第2試薬などの混合液を撹拌する。
【0028】
測光ユニット13は、混合液を収容した反応管4を測光位置から測定する測定手段である。測光ユニット13は、反応管4を挟んで配置される光源と受光部を有し、例えば、混合液の吸光度を測光する。
【0029】
洗浄ユニット12は、洗浄・乾燥位置に停止した反応管4内の測定を終えた混合液を吸引すると共に、反応管4内を洗浄・乾燥する。
【0030】
図2は、撹拌ユニット11の第1の詳細構成を示す図である。
【0031】
撹拌ユニット11は、撹拌棒110を有する。撹拌棒110は、板棒形状を有し、その長さ方向を反応管4の開口に向けて取り付けられている。この撹拌棒110は、反応管4に挿入されて振動により渦流を生じさせて混合液を撹拌する。
【0032】
撹拌棒110の根元側には、第1のバイモルフ圧電体120が取り付けられている。第1のバイモルフ圧電体120は、振動面を撹拌棒110の板面に接触させて取り付けられている。具体的には、撹拌棒110の根元よりも先端よりに撹拌棒110の固定点が置かれ、その固定点よりも根元側に第1のバイモルフ圧電体120が接触している。
【0033】
また、撹拌棒110は、それ自体がバイモルフ圧電体111(以下、第2のバイモルフ圧電体111という)である。撹拌棒110の表面は、電気的な絶縁や汚れ防止のため、薄膜で覆われている。
【0034】
第1のバイモルフ圧電体120と第2のバイモルフ圧電体111は、撹拌棒110の長さ方向に振動面が沿うように配置されている。撹拌ユニット11は、第1のバイモルフ圧電体120及び第2のバイモルフ圧電体111にそれぞれ交流電圧を印加する。交流電圧が印加された第1のバイモルフ圧電体120の振動が撹拌棒110に伝達して撹拌棒110が根元を基点に連続的に振り運動させる。同時に第2のバイモルフ圧電体111の屈曲振動により撹拌棒110自体も屈曲振動する。
【0035】
第1のバイモルフ圧電体120と第2のバイモルフ圧電体111は、2個の圧電素子130,131を対向させて貼り合わせた構造を有する。圧電素子130,131は、圧電効果を有する素材で形成されている。この圧電素子130,131は、それぞれ電極対で挟み込まれており、電極対で挟み込まれた面が振動面となる。電極対は、貼り合わされた圧電素子130,131の外面側に電極132aが配置され、内面側に共通の電極132bが配置される。第2のバイモルフ圧電体111においては、撹拌棒110の両板面側に電極132aが配置され、撹拌棒110の内部に共通の電極132bが配置される。
【0036】
第1のバイモルフ圧電体120には、発振器141が電極対を介して電気的に接続されている。第2のバイモルフ圧電体111には、発振器142が電極対を介して電気的に接続されている。発振器141,142は、交流を出力する電気回路である。パルスを出力するようにしても良い。発振器141,142の一端から延びるリード線が、それぞれ第1のバイモルフ圧電体120と第2のバイモルフ圧電体111の両外の電極132aに接続され、発振器141,142の他端から延びるリード線は、それぞれ第1のバイモルフ圧電体120と第2のバイモルフ圧電体111の内側の電極132bに接続されている。
【0037】
発振器142から交流電圧が出力されると、第2のバイモルフ圧電体111の圧電素子130,131は、圧電横効果により電極132aと132bが向かい合う方向と直交する方向、即ち、撹拌棒110の長さ方向に伸縮運動を繰り返す。上記リード線の取り付け方により、向かい合う圧電素子130と圧電素子131の伸縮運動の位相は交流電圧の位相のπだけずれることとなり、一方が伸張しているときには他方は収縮し、一方が収縮しているときは他方は伸張する。
【0038】
従って、第2のバイモルフ圧電体111の圧電素子130が伸張しているときには圧電素子131が収縮して撹拌棒110が圧電素子131側に反り、圧電素子130が収縮しているときは圧電素子131が伸張して撹拌棒110が圧電素子130側に反る。即ち、撹拌棒110が左右交互に屈曲するように屈曲振動する。
【0039】
また、第1のバイモルフ圧電体120が屈曲振動すると、その振動により撹拌棒110の根元が間欠的に押圧され、撹拌棒110が根元を基点に連続的に振り運動する。
【0040】
尚、第1のバイモルフ圧電体120に接続する発振器141と第2のバイモルフ圧電体111に接続する発振器142の発振周波数又は位相は、振動の相殺を防ぐために異なったものとすることが望ましい。発振器142の発振周波数を発振器141の発振周波数よりも大幅に高くする。
【0041】
図3は、撹拌ユニット11の第2の詳細構成を示す図である。
【0042】
第2のバイモルフ圧電体111で構成される撹拌棒110の根元には、モータ150が取り付けられている。モータ150の回転軸に撹拌棒110が接続されている。この撹拌ユニット11は、モータ150の回転による撹拌棒110の回転とともに、撹拌棒110屈曲振動により混合液を撹拌する。
【0043】
図4は、撹拌ユニット11の第3の詳細構成を示す図である。図5は、第3の詳細構成における撹拌棒110の第2のバイモルフ圧電体111の第1の配置態様を示す図である。図6は、第3の詳細構成における撹拌棒110の第2のバイモルフ圧電体111の第2の配置態様を示す図である。図7は、第3の詳細構成における撹拌棒110の第2のバイモルフ圧電体111の第3の配置態様を示す図である。
【0044】
図4に示すように、撹拌棒110は、2個以上の第2のバイモルフ圧電体111で構成されている。複数の第2のバイモルフ圧電体111は、撹拌棒110の長さ方向に配列されている。第2のバイモルフ圧電体111同士は、接合部161で接合されている。接合部161は、反応管4内の液体に対して耐性のあるエポキシ樹脂等を採用する。接合部161は、第2のバイモルフ圧電体111の屈曲振動によっても剥がれにくいように所定軟度を有する素材、例えばゴム等であってもよいが、その場合は汚れ防止のため、薄膜でコーティングすることが望ましい。
【0045】
この複数の第2のバイモルフ圧電体111,111,・・・のそれぞれには独立して発振器142,143,・・・が接続されることにより、異なる振幅、周波数、又は位相で振動する。具体的には、図5に示すように、根元側の第2のバイモルフ圧電体111に対する電圧V1と周波数f1と、先端側の第2のバイモルフ圧電体111に対する電圧V2と周波数f2とは異なるように、発振器142,143はパルスを出力する。複雑な渦流を生じさせるためである。例えば、周波数f1=周波数f2とし、電圧V1<電圧V2とする。そうすると、撹拌棒110は、根元に第2のバイモルフ圧電体111を取り付けるのみと比べて、先端になればなるほど振り幅が大きくなり、撹拌力が向上する。
【0046】
また、図6(A),(B)に示すように、第2のバイモルフ圧電体111と他の第2のバイモルフ圧電体111の屈曲方向が異なるように、振動面が異なる方向に向けて配置される。例えば、この撹拌棒110は、圧電横効果により撹拌棒110の長さ方向と直交する2軸方向に同時に屈曲振動する。具体的には、撹拌棒110は、根元側の第2のバイモルフ圧電体111の圧電素子130,131の貼り合わせの方向を側面と平行とすると、先端側の第2のバイモルフ圧電体111の圧電素子130,131の貼合わせ方向を正面と平行にして配列させて構成する。
【0047】
この撹拌棒110は、根元側が側面方向に屈曲振動するとともに先端側が正面方向に屈曲振動する。従って、反応管4内は、複雑な渦流となり撹拌力が更に向上する。
【0048】
また、図7(A),(B)に示すように、撹拌棒110を、3軸方向に振動させるようにして、反応管4内に更に複雑な渦流を生じさせるようにしてもよい。この撹拌棒110は、根元側と中間位置にそれぞれ第2のバイモルフ圧電体111を配して構成される。さらに、この撹拌棒110は、先端側に単一の圧電体112を配して構成される。根元側と中間位置の第2のバイモルフ圧電体111との間、中間位置の第2のバイモルフ圧電体111と単一の圧電体112との間には接合部161が配される。
【0049】
この撹拌棒110は、根元側の第2のバイモルフ圧電体111の圧電素子130,131の貼り合わせの方向を側面方向とすると、中間位置の第2のバイモルフ圧電体111の圧電素子130,131の貼り合わせの方向は、この側面方向と直交する正面方向とする。単一の圧電体112は、撹拌棒110の長さ方向とは直交する方向に沿って配される電極対に挟まれる。即ち、この単一の圧電体112の振動面は下方に向き、撹拌棒110の長さ方向に伸縮振動をする。従って、反応管4内は、3軸方向に複雑に撹拌されるので更に複雑な渦流となり撹拌力が向上する。
【0050】
以上の実施形態によると、撹拌棒110を第2のバイモルフ圧電体111で構成するようにしたので、撹拌棒110自体の振動により複雑な渦流が生じ混合液の撹拌能力が向上する。従って、十分な混合液の均一化と撹拌時間の短縮とを両立させることができる。また、洗浄及び乾燥の時間も短縮することができる。
【0051】
さらに、撹拌棒110の根元に取り付けるモータ150や第1のバイモルフ圧電体120を併用することで撹拌能力は更に向上する。
【0052】
また、撹拌棒110を構成する第2のバイモルフ圧電体111を長さ方向に複数個並べ、それらに印加する電圧及びその周波数を異ならせ、またはそれらの振動方向を異ならせることで、混合液中にさらに複雑な渦流を生じさせることができ、撹拌能力は更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】自動分析装置の構成を示す図である。
【図2】撹拌ユニットの第1の詳細構成を示す図である。
【図3】撹拌子の第2の詳細構成を示す図である。
【図4】撹拌子の第3の詳細構成を示す図である。
【図5】第3の詳細構成に係る第2のバイモルフ圧電体の第1の配置態様を示す図である。
【図6】第3の詳細構成に係る第2のバイモルフ圧電体の第2の配置態様を示す図である。
【図7】第3の詳細構成に係る第2のバイモルフ圧電体の第3の配置態様を示す図である。
【符号の説明】
【0054】
1 試薬ラック
2 試薬庫
3 試薬庫
4 反応管
5 反応ディスク
6 ディスクサンプラ
7 試薬容器
8 分注アーム
9 分注アーム
10 分注アーム
11 撹拌ユニット
12 洗浄ユニット
13 測光ユニット
14 第1試薬用分注プローブ
15 第2試薬用分注プローブ
16 被検試料用分注プローブ
17 被検試料容器
100 自動分析装置
110 撹拌棒
111 第2のバイモルフ圧電体
112 単一の圧電体
120 第1のバイモルフ圧電体
130 圧電素子
131 圧電素子
132a 電極
132b 電極
141 発振器
142 発振器
143 発振器
150 モータ
161 接合部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検試料及び試薬を反応管に分注する分注プローブと、
バイモルフ圧電体で構成された撹拌棒を有し、前記バイモルフ圧電体に交流電圧を印加して当該撹拌棒を屈曲振動させることで前記反応管内を撹拌する撹拌手段と、
前記撹拌手段によって撹拌された混合液を測定する測定手段と、
を備えること、
を特徴とする自動分析装置。
【請求項2】
前記撹拌手段は、
前記撹拌棒を回転させるモータを更に有し、前記撹拌棒の回転によって前記反応管内を撹拌すること、
を特徴とする請求項1記載の自動分析装置。
【請求項3】
前記撹拌手段は、
他のバイモルフ圧電体を前記撹拌棒に接触させて配置し、前記他のバイモルフ圧電体に交流電圧を印加して振動させ、その振動を前記撹拌棒に伝達することで前記反応管内を撹拌すること、
を特徴とする請求項1記載の自動分析装置。
【請求項4】
前記撹拌棒は、2個以上の前記バイモルフ圧電体を長さ方向に並べることで構成され、それぞれに印加される交流電圧、その周波数、又はその位相が異なっていること、
を特徴とする請求項1記載の自動分析装置。
【請求項5】
前記撹拌棒は、2個以上の前記バイモルフ圧電体を長さ方向に並べることで構成され、
一の前記バイモルフ圧電体と他の前記バイモルフ圧電体とは、振動面の向きが相違して並べられていること、
を特徴とする請求項1記載の自動分析装置。
【請求項6】
前記撹拌棒の先端は、振動面を下方に向けた単一の圧電体で更に構成されていること、
を特徴とする請求項1記載の自動分析装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−127713(P2010−127713A)
【公開日】平成22年6月10日(2010.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−301530(P2008−301530)
【出願日】平成20年11月26日(2008.11.26)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(594164542)東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Fターム(参考)】