JP2007155672A - 分析装置、分析方法及び反応容器 - Google Patents

Abstract

【課題】微量な液体を十分に攪拌させることができ、正確で信頼性に優れた分析を可能とする分析装置及び分析方法を提供すること。
【解決手段】反応容器６に保持された液体を音波を利用して攪拌する表面弾性波素子７と、攪拌された液体に光を照射し、液体の光学的特性を測光する測光部９とを備えた分析装置１及び分析方法。反応容器６は、液体の攪拌時における気液界面の面積を、測光時における気液界面の面積よりも大きく保持する攪拌保持部を有している。分析方法は、液体の気液界面の面積を測光時よりも大きく保持して攪拌する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、分析装置、分析方法及び反応容器に関するものである。

従来、分析装置は、反応容器に分注した検体と試薬とを音波（表面弾性波）によって攪拌し、攪拌によって反応した反応液を光学的に分析することによって成分濃度等を分析するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３１６８８８６号明細書

ところで、従来の分析装置では、分析対象の液体は攪拌時も測光時も同一形状で保持されていた。しかし、攪拌の状態と測光の状態とでは、好ましい液体の形状が異なるため、液体が十分に攪拌されない場合があった。また、患者への負担軽減のために検体の微量化や分析コスト低減による試薬の微量化によって分析対象の液体が微量化すると、容器壁面と液体の単位体積当たりの摩擦が相対的に大きくなるため、さらに攪拌が不十分となり、検体の成分濃度等を正確に分析できなくなる場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、微量な液体を十分に攪拌させることができ、正確で信頼性に優れた分析を可能とする分析装置、分析方法及び反応容器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１に係る分析装置は、反応容器に保持された液体を音波を利用して攪拌する攪拌手段と、攪拌された前記液体に光を照射し、当該液体の光学的特性を測光する測光手段と、を備えた分析装置であって、前記反応容器は、前記液体の攪拌時における気液界面の面積を、測光時における気液界面の面積よりも大きく保持する攪拌保持部を有することを特徴とする。

また、請求項２に係る分析装置は、上記の発明において、前記反応容器は、攪拌された前記液体の測光時、当該液体全体を攪拌時の形状とは異なる形状に保持する測光保持部を有することを特徴とする。

また、請求項３に係る分析装置は、上記の発明において、前記攪拌保持部は、前記測光保持部とは異なる位置に形成されていることを特徴とする。

また、請求項４に係る分析装置は、上記の発明において、前記攪拌保持部は、前記攪拌手段の表面であって、当該攪拌保持部以外の部分よりも前記液体に対する親和性を有する領域であることを特徴とする。

また、請求項５に係る分析装置は、上記の発明において、前記測光保持部は、少なくとも互いに対向する２つの開口を有することを特徴とする。

また、請求項６に係る分析装置は、上記の発明において、前記攪拌手段は、音波を発生し、発生した前記音波を直接前記液体へ照射して攪拌する振動子を有することを特徴とする。

また、請求項７に係る分析装置は、上記の発明において、前記攪拌手段は、表面弾性波素子あるいは厚み縦振動子であることを特徴とする。

また、請求項８に係る分析装置は、上記の発明において、さらに、前記液体を当該攪拌手段の表面に沿って搬送する搬送手段を有することを特徴とする。

また、請求項９に係る分析装置は、上記の発明において、前記搬送手段は、音波を利用して前記液体を搬送することを特徴とする。

また、請求項１０に係る分析装置は、上記の発明において、前記搬送手段は、前記攪拌手段を兼ねることを特徴とする。

また、請求項１１に係る分析装置は、上記の発明において、さらに、前記測光保持部とは異なる位置に検体と試薬とを合体させる合体領域を備えていることを特徴とする。

また、請求項１２に係る分析装置は、上記の発明において、前記合体領域は、前記攪拌保持部の表面に形成されることを特徴とする。

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１３に係る分析方法は、音波を利用して攪拌された液体に光を照射し、当該液体の光学的特性を測定する分析方法であって、前記液体の気液界面の面積を測光時よりも大きく保持して攪拌することを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１４に係る反応容器は、音波を利用して攪拌された液体に光を照射し、当該液体の光学的特性を測定する分析装置に用いる反応容器であって、前記液体の攪拌時に当該液体を保持する攪拌保持部と、前記攪拌保持部において攪拌された前記液体の測光時に当該液体を保持する測光保持部と、を有し、前記攪拌保持部は、攪拌時における前記液体の気液界面の面積を測光時における前記液体の気液界面の面積よりも大きく保持することを特徴とする。

本発明の分析装置は、反応容器が、液体の攪拌時における気液界面の面積を、測光時における気液界面の面積よりも大きく保持する攪拌保持部を有することを特徴とする。また、本発明の分析方法は、液体の気液界面の面積を測光時よりも大きく保持して攪拌することを特徴とする。このため、本発明によれば、攪拌時に液体と反応容器の壁面との接触面積が減少し、摩擦が小さくなるので、液体の流動が容易となり、微量な液体を十分に攪拌させることができ、正確で信頼性に優れた分析が可能な分析装置、分析方法及び反応容器を提供することができるという効果を奏する。

（実施の形態１）
以下、本発明の分析装置、分析方法及び反応容器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、本発明の分析方法を実行する自動分析装置の構成を反応テーブルを断面にして示すブロック図である。図２は、図１の自動分析装置で用いる反応容器の概略構成を攪拌部と共に示す斜視図である。

自動分析装置１は、図１に示すように、検体分注部２、試薬分注部３、反応テーブル４、測光部９、制御部１０及び攪拌部１１を備えている。

検体分注部２は、図１に示すように、検体格納部２ａに収容された検体を検体ノズル２ｂから反応容器６に分注する。試薬分注部３は、試薬格納部３ａに収容された試薬を試薬ノズル３ｂから反応容器６に分注する。検体分注部２及び試薬分注部３は、駆動手段によってそれぞれ個別に駆動され、反応容器６の上方を反応容器６の表面に沿って２次元方向に移動する。

反応テーブル４は、図１に示すように、駆動モータ５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配置される凹状に成形したホルダ４ａが複数設けられている。各ホルダ４ａは、底壁の中央に測光窓４ｂが形成され、反応容器６が着脱自在に収容される。

反応容器６は、いわゆるラボオンナチップ（Lab-on-a-chip）タイプの透明な容器であり、図２に示すように、表面弾性波素子７と保持部材８とによって液体を保持する測光保持部Ｐpを形成している。測光保持部Ｐpは、保持部材８の両側部分が互いに対向する開口Ｏp（図６，図１１参照）となり、容量が数ｎＬ〜数十μＬの微量な液体を保持する。ここで、反応容器６は、測光保持部Ｐpへの液体の導入が容易になるように、測光保持部Ｐpを形成する表面弾性波素子７の上面及び保持部材８の内面に液体に対する親和性を付与する処理が施されている。

表面弾性波素子７は、音波（表面弾性波）によって液体を搬送して測光保持部Ｐpへ導入又は導出すると共に、液体を攪拌する攪拌手段であり、図２に示すように、圧電基板７ａ上に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子７ｂ，７ｃが保持部材８を挟んで対向配置され、スイッチ１３を介して接続される駆動部１２によって駆動される。このとき、図２において、保持部材８の左側に配置される振動子７ｂが液体の搬送機能と攪拌機能を、保持部材８の右側に配置される振動子７ｃが液体の搬送機能を、それぞれ有している。圧電基板７ａは、表面に検体や試薬等の液体に対する非親和性処理が施され、水晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃），タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）等の透明な素材を使用することにより、保持部材８を配置する部分を測光領域として使用する。

また、圧電基板７ａ上の測光保持部Ｐpとは異なる位置には、図２に示すように、表面の振動子７ｂと保持部材８との中間の点線で囲んだ円形の領域に検体や試薬等の液体に対する親和性処理を施して液滴合体部Ｐuが形成されると共に、液滴合体部Ｐuと保持部材８との中間の点線で囲んだ幅の狭い長方形の領域に同様の処理を施して攪拌保持部Ｐsが形成されている。このため、攪拌保持部Ｐsに保持される液体は、周囲が非親和性であることから液滴となり易く、気液界面の面積が測光時に測光保持部Ｐpに保持される液体の気液界面よりも大きくなる。ここで、圧電基板７ａは、攪拌保持部Ｐsに保持される液体の気液界面の面積が測光時に測光保持部Ｐpに保持される液体の気液界面よりも大きくなれば、測光保持部Ｐpを攪拌保持部Ｐsで囲んでもよい。

保持部材８は、透明素材によってチャンネル状に成形され、図２に示すように、圧電基板７ａ表面の攪拌保持部Ｐsと振動子７ｃとの間に配置される。このため、測光保持部Ｐpは、液体の測光時に、保持した液体の光の透過方向における厚み、即ち、光路長を一定に規定する。

測光部９は、図１に示すように、ホルダ４ａを挟んで上下方向に対向する位置に設けられる測光手段であり、反応容器６の測光保持部Ｐp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９ａと、液体を透過してくる分析光を分光して受光する受光器９ｂを有している。ここで、測光部９における測光が終了した反応容器６は、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。

制御部１０は、図１に示すように、検体分注部２、試薬分注部３、駆動モータ５、測光部９及び駆動部１２と接続され、例えば、メモリとタイマを内蔵し、分析結果を記憶するマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１０は、自動分析装置１の各部の作動を制御し、受光器９ｂから出力される透過光の情報に基づいて検体の成分濃度等を分析する。また、制御部１０は、検査項目等を入力する操作を行うキーボードやマウス等の入力部や、分析内容や警報等を表示するディスプレイパネル等を備えている。

ここで、制御部１０は、駆動部１２を制御する場合には、例えば、表面弾性波素子７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、制御部１０は、内蔵したタイマに従って発振器１２ａ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。更に、制御部１０は、スイッチ１３による振動子７ｂ，７ｃのオン，オフを切り替える際は、例えば、予め一連の動作に基づいて液体を液滴合体部Ｐuから測光保持部Ｐpに搬送して送り込み、或いは液体を測光保持部Ｐpから排出して液滴合体部Ｐuへ搬送するのに要する時間を計測しておき、この時間に基づいてスイッチ１３のオン，オフを切り替えるようにする。

攪拌部１１は、制御部１０による制御の下に表面弾性波素子７を駆動して反応容器６に保持される液体を攪拌する部分であり、図１に示すように、駆動部１２とスイッチ１３を有している。

駆動部１２は、図２に示すように、発振器１２ａとアンプ１２ｂとを備えている。発振器１２ａは、制御部１０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アンプ１２ｂへ出力する。アンプ１２ｂは、発振器１２ａ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７に出力する他、制御部１０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。

スイッチ１３は、複数の反応容器６と接続されており、駆動部１２を介して制御部１０によって駆動信号の出力タイミングを切り替えることにより、反応テーブル４の複数のホルダ４ａのそれぞれに収容された複数の反応容器６の特定の反応容器６に駆動信号を出力すると共に、表面弾性波素子７の振動子７ｂ，７ｃのオン，オフを切り替える。このとき、駆動信号の出力先は、制御部１０から駆動部１２を介して出力される制御信号中に含まれている。

以上のように構成される自動分析装置１は、以下に説明する分析方法によって反応容器６に分注される検体を分析する。先ず、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、図３に示すように、試薬分注部３が試薬ノズル３ｂから第１試薬Ｒ1を振動子７ｂの近傍に分注する。

このとき、表面弾性波素子７は、第１試薬Ｒ1を分注した振動子７ｂの近傍に非親和性処理を施してあるので、第１試薬Ｒ1は表面に拡がることなく液滴となる。また、試薬分注部３は、表面弾性波素子７の振動子７ｂ直上又は振動子７ｂよりも保持部材８寄りに第１試薬Ｒ1を分注する。更に、制御部１０は、スイッチ１３を切り替えて表面弾性波素子７の振動子７ｂ，７ｃを共にオフにする。

次に、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｃをオンにすることで表面弾性波を発生させ、図４に示すように、第１試薬Ｒ1を保持部材８に向かって液滴の状態で圧電基板７ａの表面に沿って搬送する。これにより、第１試薬Ｒ1は、表面弾性波素子７と保持部材８とによって形成される測光保持部Ｐpに送り込まれ、保持される。

その後、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｃをオフにし、駆動モータ５を駆動して反応テーブル４を回転させ、第１試薬Ｒ1が分注された反応容器６を測光部９へ移動させる。これにより、反応容器６は、光源９ａから出射された分析光がホルダ４ａ下部の測光窓４ｂから照射され、図５及び図６に示すように、第１試薬Ｒ1を透過した光束ＢLが保持部材８から上方へ出射てくる。ここで、図６は、振動子７ｂ，７ｃ及び保持部材８の中央を通って切断した反応容器６の断面図である。

すると、受光器９ｂが、測光保持部Ｐpを透過してくる光束を受光し、光情報を制御部１０へ出力する。この光情報に基づき、制御部１０は、第１試薬Ｒ1の吸光度を算出し、記憶する。このとき、光路長は、測光保持部Ｐpによって一定に規定される。

このようにして第１試薬Ｒ1に関するブランク測光が終了した後、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、駆動モータ５を駆動して反応テーブル４を回転させ、第１試薬Ｒ1が分注された反応容器６を検体分注部２へ移動させる。次に、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、図７に示すように、検体ノズル２ｂから検体Ｓを表面弾性波素子７の液滴合体部Ｐuに分注する。これと共に、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｃをオンにし、測光保持部Ｐpに保持した第１試薬Ｒ1を表面弾性波によって測光保持部Ｐpから排出して液滴合体部Ｐuへ搬送する。

このとき、表面弾性波素子７は、非親和性を有する表面の一部に、図７に示すように、親和性を有する液滴合体部Ｐuと攪拌保持部Ｐsとが形成されている。このため、測光保持部Ｐpから排出された第１試薬Ｒ1は、液滴となり、攪拌保持部Ｐsに案内されて液滴合体部Ｐuへと表面弾性波によって搬送される。これにより、検体Ｓと第１試薬Ｒ1は、図８に示すように、液滴合体部Ｐuにおいて合体して合体液Ｌu1となる。このとき、制御部１０は、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｂ，７ｃ共にオフにする。

次いで、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、図９に示すように、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｂをオンにする。すると、振動子７ｂが発生する表面弾性波によって、検体Ｓと第１試薬Ｒ1との合体液Ｌu1は、周囲が非親和性であるため、液滴の状態で攪拌保持部Ｐsに沿って保持部材８へと搬送される。このとき、合体液Ｌu1は、攪拌保持部Ｐsに沿って回転しながら搬送されるため、液滴内に生じる流動によって検体Ｓと第１試薬Ｒ1とが短時間で攪拌され、図９に示すように、混合液Ｌm1となって攪拌保持部Ｐsを保持部材８へ向かって搬送される。このとき、振動子７ｂは、液体の攪拌と搬送とを同時に行っている。

そして、振動子７ｂが発生する表面弾性波によって保持部材８まで搬送された混合液Ｌm1は、表面弾性波によって測光保持部Ｐpに送り込まれ、図１０及び図１１に示すように、測光保持部Ｐpに保持される。混合液Ｌm1の測光保持部Ｐpへの送り込みが完了すると、制御部１０は、図１０に示すように、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｂをオフにする。

このとき、測光保持部Ｐpに保持された混合液Ｌm1と搬送前に攪拌保持部Ｐsに保持されていた混合液Ｌm1とは液量が同じである。しかし、混合液Ｌm1は、攪拌保持部Ｐsでは液滴で存在し、測光保持部Ｐpでは表面弾性波素子７の表面と保持部材８とに接している。このため、攪拌保持部Ｐsは、攪拌時における混合液Ｌm1の気液界面の面積を測光時における混合液Ｌm1の気液界面の面積よりも大きく保持している。従って、攪拌保持部Ｐsに保持された混合液Ｌm1は、測光保持部Ｐpに保持された混合液Ｌm1に比べて壁面との接触面積及び摩擦が小さいため、液滴内に容易に流動が生じ、検体Ｓと第１試薬Ｒ1とが短時間で攪拌される。一方、測光保持部Ｐpに保持された混合液Ｌm1は、表面弾性波素子７や保持部材８と広い面積で接触し、分析光の入射面積が最大となるように形状（面積）が規制される。

次に、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、駆動モータ５を駆動して反応テーブル４を回転させ、混合液Ｌm1を保持した反応容器６を測光部９へ移動させる。これにより、反応容器６は、光源９ａから出射された分析光がホルダ４ａ下部の測光窓４ｂから照射され、図１２に示すように、混合液Ｌm1を透過した光束ＢLが保持部材８から上方へ出射してくる。すると、受光器９ｂが、保持部材８から出射してくる光束を受光し、光情報を制御部１０へ出力する。この光情報に基づき、制御部１０は、混合液Ｌm1の吸光度を算出し、記憶する。このときの光路長も、測光保持部Ｐpによって一定に規定される。

次いで、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、駆動モータ５を駆動して反応テーブル４を回転させ、混合液Ｌm1を保持した反応容器６を検体分注部２へ移動させる。その後、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、図１３に示すように、試薬ノズル３ｂから第２試薬Ｒ2を表面弾性波素子７の液滴合体部Ｐuに分注すると共に、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｃをオンにし、測光保持部Ｐpに保持した混合液Ｌm1を表面弾性波によって測光保持部Ｐpから排出した後、液滴合体部Ｐuへ搬送する。

このとき、表面弾性波素子７は、表面に親和性を有する液滴合体部Ｐuと攪拌保持部Ｐsとが形成されている。このため、測光保持部Ｐpから排出された混合液Ｌm1は、液滴となり、攪拌保持部Ｐsに案内されて表面弾性波によって液滴合体部Ｐuへと搬送される。これにより、混合液Ｌm1と第２試薬Ｒ2は、図１４に示すように、液滴合体部Ｐuにおいて合体して合体液Ｌu2となる。このとき、制御部１０は、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｂ，７ｃ共にオフにする。

その後、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、図１５に示すように、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｂをオンにする。すると、振動子７ｂが発生する表面弾性波によって、混合液Ｌm1と第２試薬Ｒ2との合体液Ｌu2は、周囲が非親和性であるため、液滴となって攪拌保持部Ｐsを保持部材８へ搬送される。このとき、合体液Ｌu2は、合体液Ｌu1と同様に、液滴であることから、攪拌保持部Ｐsとの接触面積が小さく、摩擦が小さい。このため、合体液Ｌu2は、攪拌保持部Ｐsに沿って回転しながら搬送されることによって液滴内に流動が生じ、混合液Ｌm1と第２試薬Ｒ2とが短時間で攪拌され、図１５に示すように、混合液Ｌm2となって攪拌保持部Ｐsを保持部材８へ向かって搬送される。

そして、振動子７ｂが発生する表面弾性波によって保持部材８まで搬送された混合液Ｌm2は、表面弾性波によって測光保持部Ｐpに送り込まれ、図１６及び図１７に示すように、測光保持部Ｐpに保持される。混合液Ｌm2が測光保持部Ｐpに保持された後、制御部１０は、図１６に示すように、スイッチ１３を切り替えて振動子７ｂをオフにする。

次に、自動分析装置１は、制御部１０の制御の下、駆動モータ５を駆動して反応テーブル４を回転させ、混合液Ｌm2を保持した反応容器６を測光部９へ移動させる。これにより、反応容器６は、光源９ａから出射された分析光がホルダ４ａ下部の測光窓４ｂから照射され、図１８に示すように、混合液Ｌm2を透過した光束ＢLが保持部材８から上方へ出射してくる。すると、受光器９ｂが、保持部材８から出射してくる光束を受光し、光情報を制御部１０へ出力する。この光情報に基づき、制御部１０は、混合液Ｌm2の吸光度を算出し、先に測定してある第１試薬Ｒ1及び混合液Ｌm1の吸光度をもとに検体Ｓの成分濃度等を算出する。このときも光路長は、測光保持部Ｐpによって一定に規定されている。

ここで、測光保持部Ｐpに保持された混合液Ｌm1と攪拌保持部Ｐsに保持された混合液Ｌm1に関する説明と同様に、攪拌保持部Ｐsは、攪拌時における混合液Ｌm2の気液界面の面積を測光時における混合液Ｌm2の気液界面の面積よりも大きく保持している。従って、攪拌保持部Ｐsに保持された混合液Ｌm2は、測光保持部Ｐpに保持された混合液Ｌm2に比べて壁面との接触面積及び摩擦が小さいため、液滴内に流動が容易に生じ、混合液Ｌm1と第２試薬Ｒ2とが短時間で攪拌される。一方、測光保持部Ｐpに保持された混合液Ｌm2は、表面弾性波素子７や保持部材８と広い面積で接触し、分析光の入射面積が最大となるように形状（面積）が規制される。

また、自動分析装置１は、図１９に示すように、光源９ａをホルダ４ａの内周側に、受光部９ｂをホルダ４ａの外周側に、それぞれ配置することにより、測光部９を水平方向に配置してもよい。このようにすると、自動分析装置１は、測光部９を鉛直方向にも水平方向にも配置することができるので、設計上の自由度が増す。この場合、ホルダ４ａは、底壁の中央に形成する測光窓４ｂに代えて、半径方向に対向する側壁に測光窓４ｃを形成する。そして、反応容器６は、図２０に示すように、保持部材８に水平方向から光束ＢLを照射することにより測光保持部Ｐpに保持された液体を測光する。

このように、自動分析装置１、分析方法及び反応容器６は、表面弾性波素子７の表面の測光保持部Ｐpとは異なる位置に形成した攪拌保持部Ｐsに液体を測光時とは異なる形状で保持し、液体の気液界面の面積を測光保持部Ｐpに保持した測光時よりも大きく保持して攪拌するので、液体が微量であっても高い攪拌効率の下に十分に攪拌することができ、正確で信頼性に優れた分析が可能となる。

なお、表面弾性波素子７は、振動子７ｂの中心周波数をｆ1、振動子７ｃの中心周波数をｆ2と、それぞれ異なる周波数に設定し、制御部１０からの制御信号に基づいて発振器１２ａが発振する駆動信号の周波数を切り替えるようにすると、図２１に示すように、スイッチ１３が不要となる。自動分析装置１の反応容器６に関し、表面弾性波素子７をこのような回路構成とした場合、反応容器６は、発振器１２ａが出力する駆動周波数がｆ1であれば振動子７ｂのみが駆動され、振動子７ｃは駆動されない。この逆に、反応容器６は、発振器１２ａが出力する駆動周波数がｆ2であれば振動子７ｃのみが駆動され、振動子７ｂは駆動されない。このため、表面弾性波素子７は、スイッチ１３を用いることなく、振動子７ｂ，７ｃの間で駆動する振動子を切り替えることができ、回路構成を簡単にすることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の分析装置、分析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、ラボオンナチップ（Lab-on-a-chip）タイプの反応容器を用いる自動分析装置であったが、実施の形態２は、反応ホイールが反応容器を兼ね、かつ、底壁を有しない反応容器を使用する自動分析装置である。図２２は、実施の形態２の自動分析装置を示す概略構成図である。図２３は、図２２に示す自動分析装置の反応ホイールの一部を拡大して示す斜視図である。図２４は、表面弾性波素子の斜視図である。図２５は、自動分析装置における駆動装置の概略構成を表面弾性波素子の一部を拡大した平面図と共に示す図である。

自動分析装置２０は、図２２に示すように、作業テーブル２１上に検体テーブル２２、反応ホイール２５及び試薬テーブル２９が互いに離隔してそれぞれ周方向に沿って回転自在に設けられ、攪拌装置４０を備えている。また、自動分析装置２０は、検体テーブル２２と反応ホイール２５との間に検体分注機構２４が設けられ、反応ホイール２５と試薬テーブル２９との間には試薬分注機構２８が設けられている。

検体テーブル２２は、図２２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２２ａが複数設けられている。各収納室２２ａは、検体を収容した検体容器２３が着脱自在に収納される。

検体分注機構２４は、検体を分注する手段であり、図２２に示すように、検体テーブル２２の複数の検体容器２３から検体を順次反応ホイール２５の測光保持部２５ａに分注する。

反応ホイール２５は、攪拌手段として表面弾性波素子４１を有する反応容器であり、光源２６ａ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によってリング状に成形され、表面弾性波素子４１に当接することによって液体を保持する反応容器として機能する。反応ホイール２５は、表面弾性波素子４１と当接させた際に、検体テーブル２２とは異なる駆動手段によって回転される表面弾性波素子４１と共に回転される。反応ホイール２５は、図２３に示すように、周方向に沿って等間隔で配置される測光保持部２５ａが複数設けられている。反応ホイール２５は、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４分回転し、四周期で反時計方向に測光保持部２５ａの１個分回転する。

測光保持部２５ａは、反応ホイール２５を表面弾性波素子４１の上面に当接させることにより、攪拌保持部Ｐsとは異なる領域に、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な液体を保持する保持部を形成する。測光保持部２５ａは、液体と接する内面に液体に対する親和性処理が施され、図２６，図２７に示すように、反応ホイール２５の半径方向に対向する側壁が平行であり、周方向に対向する側壁が底に向かって接近するように傾斜している。ここで、複数の測光保持部２５ａは、表面弾性波素子４１に設ける複数の振動子４１ｂと同じ間隔で形成され、表面張力によって液体が下部の開口から導入される大きさに成形されている。また、各測光保持部２５ａは、図２６に示すように、下部の開口内に振動子４１ｂが収まるように、振動子４１ｂの平面積よりも幾分大きく形成されている。このため、測光保持部２５ａは、液体の測光時に、保持した液体の光の透過方向における厚み、即ち、光路長を一定に規定する。そして、反応ホイール２５の近傍には、光源２６ａ及び排出装置２７が設けられている。

測定光学部２６は、図２２に示すように、光源２６ａと受光素子２６ｂを有している。光源２６ａは、試薬と検体とが反応した測光保持部２５ａ内の液体を分析する分析光（３４０〜８００ｎｍ）を反応ホイール２５の内側から外側に向けて水平方向に出射する。光源２６ａから出射された分析用の光ビームは、測光保持部２５ａ内の液体を透過し、光源２６ａと対向する位置に設けた受光素子２６ｂによって受光される。一方、排出装置２７は、排出ノズルを備えており、測光保持部２５ａから反応終了後の液体を前記排出ノズルによって吸引し、排出容器に排出する。ここで、排出装置２７を通過した測光保持部２５ａは、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。

試薬分注機構２８は、試薬を分注する手段であり、図２２に示すように、試薬テーブル２９の所定の試薬容器３０から試薬を順次反応ホイール２５の測光保持部２５ａに分注する。

試薬テーブル２９は、図２２に示すように、検体テーブル２２及び反応ホイール２５とは異なる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２９ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室２９ａは、試薬容器３０が着脱自在に収納される。複数の試薬容器３０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。

ここで、試薬テーブル２９の外周には、図２２に示すように、読取装置３１が設置されている。読取装置３１は、試薬容器３０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３２へ出力する。制御部３２は、受光素子２６ｂ、排出装置２７、読取装置３１、分析部３３、入力部３４、表示部３５及び攪拌装置４０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３２は、自動分析装置２０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２０を制御し、或いはオペレータに警告を発する。

分析部３３は、制御部３２を介して受光素子２６ｂに接続され、受光素子２６ｂが受光した光量に基づく測光保持部２５ａ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３２に出力する。入力部３４は、制御部３２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３５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。

攪拌装置４０は、測光保持部２５ａに保持される液体を音波によって攪拌するもので、図２２，図２４及び図２５に示すように、表面弾性波素子４１、駆動装置４３及び昇降機構４４を備えている。

表面弾性波素子４１は、図２４及び図２５に示すように、反応ホイール２５と同じリング状の円板に成形された攪拌手段であり、反応ホイール２５の下部に振動子４１ｂを測光保持部２５ａに一致させて配置されている。表面弾性波素子４１は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等の圧電基板４１ａ上に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる複数の振動子（発音部）４１ｂがバスバー４１ｃ（図２５参照）によって発振器４３ａに並列接続され、二酸化珪素（ＳｉＯ2）等からなる被覆４１ｄによって、振動子４１ｂとバスバー４１ｃが保護されている。ここで、複数の振動子４１ｂは、中心周波数が同じであれば同一の駆動信号に対して同時に総てが励振されて駆動される。但し、複数の振動子４１ｂは、それぞれ異なる中心周波数に設定すると、駆動周波数に一致した中心周波数を有する振動子４１ｂのみが励振されて選択的に駆動される。

ここで、表面弾性波素子４１は、被覆４１ｄ表面の振動子４１ｂの上部に検体や試薬等の液体に対する親和性処理を施すと共に、振動子４１ｂの上部以外の部分に非親和性処理を施すことにより、図２５に点線で示すように、攪拌保持部Ｐsが形成されている。このため、攪拌保持部Ｐsに保持される液体は、周囲が非親和性であることから液滴となり易く、攪拌時における液体の気液界面の面積が測光時に測光保持部２５ａに保持される液体の気液界面よりも大きくなる。

また、表面弾性波素子４１は、図２４に示すように、下面にいわゆるドライバスと呼ばれるアルミニウム等からなる恒温板４２が設けられている。恒温板４２は、表面弾性波素子４１を介して反応ホイール２５の測光保持部２５ａに保持される液体を３７℃程度の温度に保持する。

駆動装置４３は、図２５に示すように、表面弾性波素子４１に電力を送電して駆動する駆動手段であり、発振器４３ａ及び駆動制御回路４３ｂを有している。発振器４３ａは、駆動制御回路４３ｂ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程度の高周波の電力を表面弾性波素子４１に発信し、各振動子４１ｂに音波を発振させる。駆動制御回路４３ｂ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４１の駆動信号を制御する。駆動制御回路４３ｂは、発振器４３ａの作動を制御し、例えば、表面弾性波素子４１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、駆動制御回路４３ｂは、内蔵したタイマに従って発振器４３ａ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。

昇降機構４４は、図２２に示すように、反応ホイール２５の直径方向に対向させて配置されて互いに連動して作動し、反応ホイール２５を表面弾性波素子４１に対して鉛直方向に移動させる１軸ステージである。昇降機構４４は、反応ホイール２５を昇降させることによって表面弾性波素子４１に離隔，当接させる。ここで、図２７は、昇降機構４４が反応ホイール２５を下降させて表面弾性波素子４１の上面に当接させた状態を示している。一方、図２８は、昇降機構４４が反応ホイール２５を上昇させて表面弾性波素子４１から離隔させた状態を示している。このため、検体分注機構２４と試薬分注機構２８は、昇降機構４４が反応ホイール２５を上昇させた場合に、表面弾性波素子４１の上面に検体や試薬を分注し、昇降機構４４が反応ホイール２５を下降させた場合に、反応ホイール２５の各測光保持部２５ａに試薬を分注する。

以上のように構成される自動分析装置２０は、以下に説明する分析方法によって反応容器である反応ホイール２５に保持される検体を分析する。先ず、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、昇降機構４４が反応ホイール２５を上昇させて表面弾性波素子４１の上面から反応ホイール２５を離隔させる。この状態で、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、表面弾性波素子４１を回転して試薬分注機構２８による分注位置へ表面弾性波素子４１の各振動子４１ｂに対応した攪拌保持部Ｐsを順次移動する。そして、表面弾性波素子４１の各攪拌保持部Ｐsに、試薬分注機構２８のノズルによって試薬テーブル２９の所定の試薬容器３０から第１試薬Ｌr1A〜Ｌr1Fを順次分注する（図２９参照）。

このとき、表面弾性波素子４１は、振動子４１ｂの上部に親和性処理が施され、他の部分に非親和性処理が施され、表面に複数の攪拌保持部Ｐsが周方向に沿って形成されている。このため、分注された第１試薬Ｌr1A〜Ｌr1Fは、図３０に示すように、表面弾性波素子４１の攪拌保持部Ｐs上で半球状の液滴を形成する。また、分注された第１試薬Ｌr1A〜Ｌr1Fは、ブランク測光をしないが、予めブランク測光をしておき、その測光値をブランク測光データとして制御部３２に記憶させておき、必要に応じて制御部３２から読み出して使用してもよい。

次に、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、表面弾性波素子４１を回転し、表面弾性波素子４１の攪拌保持部Ｐsに保持された第１試薬Ｌr1A〜Ｌr1Fの上方から、検体分注機構２４のノズルによって検体テーブル２２の所定の検体容器２３から検体Ｓ1〜Ｓ6を順次分注する（図３０参照）。このとき、第１試薬Ｌr1A〜Ｌr1Fと検体Ｓ1〜Ｓ6とは混在して、液滴の状態を保持している。

次いで、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、駆動装置４３を介して表面弾性波素子４１を駆動し、各振動子４１ｂが発する音波によって各攪拌保持部Ｐsに保持された第１試薬Ｌr1A〜Ｌr1Fと対応する検体Ｓ1〜Ｓ6とを攪拌して混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fにする（図３１参照）。このとき、混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fは、それぞれ液滴状態を保持して攪拌され、表面弾性波素子４１表面との摩擦が少ないので、速やかに攪拌が完了する。しかも、各攪拌保持部Ｐsの混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fは、測光時とは異なる形状に保持され、気液界面の面積を測光保持部２５ａに保持された測光時（図３４参照）よりも大きく保持して攪拌されるので、液体が微量であっても高い攪拌効率の下に十分に攪拌することができ、正確で信頼性に優れた分析が可能となる。

攪拌終了後、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、昇降機構４４によって反応ホイール２５を下降させる（図３２参照）。このとき、反応ホイール２５は、測光保持部２５ａの内面に液体に対する親和性処理が施され、測光保持部２５ａが表面張力によって液体が下部の開口から導入される大きさに成形されている。このため、反応ホイール２５が下降すると、混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fがその量に応じて対応する測光保持部２５ａの下部と当接するのに伴い、混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fは、例えば、図３２に示す混合液Ｌm1Eのように、対応する測光保持部２５ａに順次導入されてゆく。

そして、昇降機構４４による反応ホイール２５の下降が終了すると、図３３に示すように、反応ホイール２５が表面弾性波素子４１の上面に当接し、混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fが各測光保持部２５ａに保持される。この状態で、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、反応ホイール２５が表面弾性波素子４１と共に測定光学部２６の位置へ回転される。これにより、各測光保持部２５ａ内の混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fは、図３４に示すように、光源２６ａから出射される光束ＢLによって、順次測光されてゆく。このとき、各測光保持部２５ａが、保持した液体を透過する測定光の光路長を一定に規定するので、混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fに関して安定した測定結果が得られる。

次に、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、昇降機構４４によって反応ホイール２５を上昇させ、表面弾性波素子４１から離間させる（図３５参照）。これにより、反応ホイール２５は、各測光保持部２５ａに保持した混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fを表面弾性波素子４１表面の対応する攪拌保持部Ｐsに戻す。このとき、表面弾性波素子４１は、容器内面よりも液体に対する親和性が高くなるように攪拌保持部Ｐsに親和性処理を施してあることから反応ホイール２５を上昇させることによって各測光保持部２５ａの混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fは対応する攪拌保持部Ｐsに戻る。しかし、反応ホイール２５は、上方から空気圧を作用させる等の吐出対策を施すと、混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fをより円滑に攪拌保持部Ｐsに戻すことができる。

次いで、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、表面弾性波素子４１を回転して試薬分注機構２８による分注位置へ表面弾性波素子４１の各攪拌保持部Ｐsを順次移動する。そして、表面弾性波素子４１の各攪拌保持部Ｐsに戻った混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fの上方から、試薬分注機構２８のノズルによって試薬テーブル２９の所定の試薬容器３０から第２試薬Ｌr2A，Ｌr2B，Ｌr2D，Ｌr2Fを順次分注する（図３６参照）。

その後、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、駆動装置４３を介して表面弾性波素子４１を駆動し、各振動子４１ｂが発する音波によって各攪拌保持部Ｐsに保持された混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fと対応する第２試薬Ｌr2A，Ｌr2B，Ｌr2D，Ｌr2Fとを攪拌して混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fにする（図３７参照）。このとき、混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fは、それぞれ液滴状態を保持して攪拌され、表面弾性波素子４１表面との摩擦が少ないので、速やかに攪拌が完了する。しかも、各攪拌保持部Ｐsの混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fは、気液界面の面積を測光保持部２５ａに保持された測光時（図４０参照）よりも大きく保持して攪拌されるので、液体が微量であっても高い攪拌効率の下に十分に攪拌することができ、正確で信頼性に優れた分析が可能となる。

次に、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、昇降機構４４によって反応ホイール２５を下降させる（図３８参照）。すると、図３２において説明したように、反応ホイール２５が下降し、混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fの量に応じて対応する測光保持部２５ａの下部と当接するのに伴い、混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fは、例えば、図３８に示す混合液Ｌm2Eのように、対応する測光保持部２５ａに順次導入されてゆく。

そして、昇降機構４４による反応ホイール２５の下降が終了すると、図３９に示すように、反応ホイール２５が表面弾性波素子４１の上面に当接し、混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fが各測光保持部２５ａに保持される。この状態で、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、反応ホイール２５が表面弾性波素子４１と共に回転され、光源２６ａから出射される光束ＢLによって、図４０に示すように、各測光保持部２５ａ内の混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fが順次測光されてゆく。このとき、反応ホイール２５は、各測光保持部２５ａが、保持した液体を透過する光の光路長を規定するので、混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fに関して安定した測定結果が得られる。そして、制御部３２は、このように測光して得た混合液Ｌm1A〜Ｌm1F及び混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fに関する吸光度をもとに検体Ｓ1〜Ｓ6の成分濃度等を算出する。

このようにして測光が終了した後、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、昇降機構４４によって反応ホイール２５を上昇して混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fを各測光保持部２５ａへ排出した後、上方から洗浄液を各測光保持部２５ａへ流し込んで反応ホイール２５を表面弾性波素子４１と共に洗浄する。洗浄後、自動分析装置２０は、制御部３２による制御の下、昇降機構４４によって反応ホイール２５を下降させて新たな検体の分析を開始する。

ここで、自動分析装置２０は、混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fに第２試薬Ｌr2A，Ｌr2B，Ｌr2D，Ｌr2Fを分注する以降の工程を各測光保持部２５ａに混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fを保持した状態で行ってもよい。即ち、自動分析装置２０は、昇降機構４４によって反応ホイール２５を下降させ、図４１に示すように、反応ホイール２５が表面弾性波素子４１の上面に当接して各測光保持部２５ａに混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fを保持した状態で、各測光保持部２５ａに上方から第２試薬Ｌr2A，Ｌr2B，Ｌr2D，Ｌr2Fを分注する。次に、自動分析装置２０は、図４２に示すように、反応ホイール２５が表面弾性波素子４１の上面に当接した状態で、表面弾性波素子４１を駆動し、各攪拌保持部Ｐsに保持された混合液Ｌm1A〜Ｌm1Fと対応する第２試薬Ｌr2A，Ｌr2B，Ｌr2D，Ｌr2Fとを攪拌して、混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fにする。

そして、自動分析装置２０は、図４３に示すように、光源２６ａから出射される光束ＢLによって、各測光保持部２５ａ内の混合液Ｌm2A〜Ｌm2Fを順次測光する。このようにすると、昇降機構４４によって反応ホイール２５を昇降させる回数を少なくすることができ、分析に要する時間を短縮することができる。

このように、自動分析装置２０、分析方法及び反応ホイール２５は、表面弾性波素子４１の表面に形成した攪拌保持部Ｐsに液体を測光時とは異なる形状で保持し、液体の気液界面の面積を測光保持部２５ａに保持した測光時よりも大きく保持して攪拌するので、液体が微量であっても高い攪拌効率の下に十分に攪拌することができ、正確で信頼性に優れた分析が可能となる。

ここで、自動分析装置２０の駆動装置４０は、攪拌用の音波を発生する音波発生手段として表面弾性波素子４１を使用した。しかし、本発明の分析装置は、液体の気液界面の面積を測光時よりも大きく保持して攪拌することができればよいので、自動分析装置２０の駆動装置４０は、図４４及び図４５に示す厚み縦振動子４５を使用することも可能である。

この場合、厚み縦振動子４５は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電基板４５ａの一方の面に設けた共通電極４５ｂと、他方の面に設けた複数の分割電極４５ｃを有し、複数の分割電極４５ｃ側にはアルミニウム等からなる恒温板４６が設けられている。共通電極４５ｂ，分割電極４５ｃは、駆動装置４３から送電された電力を表面弾性波（音波）に変換する発音部であり、共通電極４５ｂから音波が出射される。厚み縦振動子４５は、反応ホイール２５が当接する共通電極４５ｂ表面の分割電極４５ｃを中心とする円形領域に検体や試薬等の液体に対する親和性処理を施すと共に、これ以外の部分に非親和性処理を施すことにより、図４４に点線で示すように、攪拌保持部Ｐsが形成されている。

ここで、複数の分割電極４５ｃは、中心周波数が同じであれば同一の駆動信号に対して同時に総てが励振されて駆動される。但し、複数の分割電極４５ｃは、それぞれ異なる中心周波数に設定すると、駆動周波数に一致した中心周波数を有する振動子４１ｂのみが励振されて選択的に駆動される。

（実施の形態３）
次に、本発明の分析装置、分析方法及び反応容器にかかる実施の形態３について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態２の分析装置は、反応ホイールを表面弾性波素子の上面に当接させることにより液体を保持する液体保持部を形成していたが、実施の形態３の分析装置は、独立した反応容器を使用している。図４６は、本発明の実施の形態３にかかる自動分析装置の概略構成図である。図４７は、図４６に示す自動分析装置のＡ部拡大図である。図４８は、反応容器で使用する表面弾性波素子の正面図である。図４９は、反応容器に分注された液体の攪拌保持部における形状を示す断面図である。

自動分析装置５０は、図４６及び図４７に示すように、試薬テーブル５１，５２、反応部５３、検体容器移送機構５７、分析光学系６１、洗浄機構６２、制御部６４及び駆動装置７０を備えている。

試薬テーブル５１，５２は、図４６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５１ａ，５２ａを保持し、駆動手段に回転されて試薬容器５１ａ，５２ａを周方向に搬送する。

反応部５３は、図４６及び図４７に示すように、遮光部材５３ａとキュベットホイール５３ｂとを有している。遮光部材５３ａは、キュベットホイール５３ｂの半径方向内側と外側に配置され、分析光学系６１と交差する位置に測光用の開口５３ｃが形成されている。キュベットホイール５３ｂは、周方向に沿って設けた複数の凹部５３ｄ（図４７参照）に反応容器５４を保持すると共に、反応容器５４内の液体を体温程度の温度に保持して回転する。このとき、キュベットホイール５３ｂは、一周期で反時計方向に（１周−１キュベット）／４分回転し、四周期で時計方向に反応容器５４の１個分回転する。また、キュベットホイール５３ｂは、隣接する凹部５３ｄ相互間が電磁的にシールドされている。反応容器５４は、近傍に設けた試薬分注機構５５，５６によって試薬テーブル５１，５２の試薬容器５１ａ，５２ａから試薬が分注される。ここで、試薬分注機構５５，５６は、それぞれ水平面内を矢印方向に回動するアーム５５ａ，５６ａに試薬を分注するプローブ５５ｂ，５６ｂが設けられ、洗浄水によってプローブ５５ｂ，５６ｂを洗浄する洗浄手段（図示せず）を有している。

反応容器５４は、分析光学系６１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から成形されている。反応容器５４は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な液体を保持し、図４７に示すように、互いに平行な一組の側壁５４ａと、上方に向かって外側へ傾斜する一組の傾斜側壁５４ｂとを有し、液体を保持する略四角筒状の容器である。反応容器５４は、側壁５４ａの下部が分析光を透過させる測光用の窓５４ｃとして利用され、傾斜側壁５４ｂには音響整合層を介して表面弾性波素子７２が取り付けられている（図４７，図４９参照）。ここで、反応容器５４は、図４９に示すように、内部の点線よりも上側の領域に検体や試薬等の液体に対する非親和性処理を施して攪拌保持部Ｐsが形成され、下側の領域には液体に対する親和性処理を施して測光保持部Ｐpが形成されている。測光保持部Ｐpは、一組の側壁５４ａによって、保持する液体の光路長が一定に規定される。

検体容器移送機構５７は、図４６に示すように、フィーダ５８に配列した複数のラック５９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５９を歩進させながら移送する。ラック５９は、検体を収容した複数の検体容器５９ａを保持している。ここで、検体容器５９ａは、検体容器移送機構５７によって移送されるラック５９の歩進が停止するごとに、水平方向に回動するアーム６０ａとプローブ６０ｂとを有する検体分注機構６０によって検体が各反応容器５４へ分注される。このため、検体分注機構６０は、洗浄水によってプローブ６０ｂを洗浄する洗浄手段を有している。

分析光学系６１は、試薬と検体とが反応した反応容器５４内の液体試料を分析する分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射し受光する光学系であり、図４６に示すように、発光部６１ａ，分光部６１ｂ及び受光部６１ｃを有している。発光部６１ａから出射された分析光は、反応容器５４内の液体試料を透過し、分光部６１ｂと対向する位置に設けた受光部６１ｃによって受光される。受光部６１ｃは、制御部６４と接続されている。

洗浄機構６２は、ノズル６２ａによって反応容器５４内の液体試料を吸引して排出した後、ノズル６２ａ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６１による分析が終了した反応容器５４を洗浄する。

制御部６４は、自動分析装置５０の各部の作動を制御すると共に、発光部６１ａの出射光量と受光部６１ｃが受光した光量に基づく反応容器５４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し、例えば、マイクロコンピュータ等が使用される。制御部６４は、図４６に示すように、キーボード等の入力部６５及びディスプレイパネル等の表示部６６と接続されている。

駆動装置７０は、図４７に示すように、表面弾性波素子７２に電力を送電する送電体７１を有している。送電体７１は、ＲＦ送信アンテナ７１ａ、駆動回路７１ｂ及びコントローラ７１ｃを有しており、ＲＦ送信アンテナ７１ａは表面弾性波素子７２と対向配置されている。送電体７１は、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電源から供給される電力をＲＦ送信アンテナ７１ａから電波として表面弾性波素子７２に発信する。このとき、ＲＦ送信アンテナ７１ａは、キュベットホイール５３ｂに設けた各凹部５３ｄの内面に取り付けられている。このため、駆動装置７０は、例えば、コントローラ７１ｃに制御されたスイッチによって切り替えることにより、供給される電力を複数のＲＦ送信アンテナ７１ａの中から特定のＲＦ送信アンテナ７１ａに出力するように切り替える。

表面弾性波素子７２は、エポキシ樹脂等の音響整合層を介して反応容器５４の傾斜側壁５４ｂに取り付けられ、音波（弾性波）によって液体を攪拌すると共に、液体を保持部５ａへ導入又は導出する音波発生手段であり、図４７及び図４８に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等の圧電基板７２ａ上に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子７２ｂとアンテナ７２ｃが形成されている。また、表面弾性波素子７２は、振動子７２ｂを構成する櫛型電極（ＩＤＴ）の円弧状の櫛歯が複数配置されると共に、複数の櫛歯の中心Ｃ（焦点）が鉛直下方となるように複数の櫛歯が下方に向かって短くなるように形成されている。

以上のように構成される自動分析装置５０は、以下に説明する分析方法によって反応容器５４に保持される検体を分析する。先ず、自動分析装置５０は、制御部６４の制御の下、回転するキュベットホイール５３ｂによって周方向に沿って搬送される複数の反応容器５４に試薬分注機構５５，５６が試薬容器５１ａ，５２ａから試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器５４は、制御部６４の制御の下、検体分注機構６０によってラック５９に保持された複数の検体容器５９ａから検体が順次分注される。そして、試薬と検体が分注された反応容器５４は、制御部６４の制御の下、キュベットホイール５３ｂが停止する都度、駆動装置７０によって順次攪拌されて試薬と検体とが反応し、キュベットホイール５３ｂが再び回転したときに分析光学系６１を横切る。このとき、反応容器５４内の反応液は、受光部６１ｃで側光され、制御部６４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５４は、洗浄機構６２によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。

このとき、反応容器５４の容量が数μＬ〜数十μＬと微量であると、液体を導入する開口が非常に狭くなる結果、図４９に示すように、分注した試薬と検体の混在液Ｌmが攪拌保持部Ｐsに滞留して上部の開口５４ｄを塞いでしまう。このような場合、駆動装置７０は、コントローラ７１ｃの制御の下に、送電体７１のＲＦ送信アンテナ７１ａからアンテナ７２ｃに非接触で電力を送電する。このとき、表面弾性波素子７２は、圧電基板７２ａ上に形成される振動子７２ｂを構成する櫛型電極（ＩＤＴ）が、中心Ｃ（焦点）が鉛直下方となるように互いに同心円状に配置されている。従って、表面弾性波素子７２の振動子７２ｂは、図４８に点線の矢印で示したように、中心Ｃ（焦点）に収束する音波（弾性波）を下方へ出射する。

このため、振動子７２ｂが発生した音波は、図４９に示すように、反応容器５４の内壁面から混在液Ｌm中へ斜め下方に音波Ｗaとして漏れ出す。このようにして漏れ出す音波Ｗaにより、混在液Ｌm中には、斜め下方に向かう音響流と音響放射圧が生じ、混在液Ｌmは、攪拌保持部Ｐsにおいて攪拌されて試薬と検体との反応が促進される。このとき、混在液Ｌmは、上下の部分に気液界面が存在し、気液界面の面積が、測光保持部Ｐpに保持された図５０に示す反応液Ｌの気液界面よりも大きく、反応容器５４の側壁５４ａや傾斜側壁５４ｂと接触している面積が、測光保持部Ｐpに保持された図５０に示す反応液Ｌよりも小さい。このため、混在液Ｌmは、側壁５４ａや傾斜側壁５４ｂとの摩擦が小さく抑えられるので、流動し易いことから、微量であっても高い攪拌効率の下に十分に攪拌することができ、正確で信頼性に優れた分析が可能となる。

そして、自動分析装置５０の駆動装置７０は、コントローラ７１ｃによって振動子７２ｂに印加する電圧、従って振動子７２ｂの駆動エネルギーを混在液Ｌmの表面張力以上に大きくすると、開口５４ｄを塞いでいる混在液Ｌmが音波Ｗaによって生ずる音響流及び音響放射圧により攪拌されながら下方の測光保持部Ｐpへ搬送されてゆく。

この結果、開口５４ｄを塞いでいた混在液Ｌmは、最終的に試薬と検体との反応を終え、図５０に示すように、反応液Ｌとして総て測光保持部Ｐpへ搬送される。なお、振動子７２ｂは、上方にも音波を出射するが、円弧の中心（収束）方向とは逆方向になるため、伝搬により音波が散逸してしまう。このため、振動子７２ｂから上方に出射された音波は、音響エネルギーが相対的に小さくなるために、見かけ上、下方に出射された音波だけが試薬Ｌr中へ漏れ出す。なお、Ｙ−Ｚカットのニオブ酸リチウムが発生する音波は、圧電基板７２ａの表面近傍に集中して伝搬するレイリー波又はバルク波からなる弾性波である。本実施の形態では、バルク波が搬送と攪拌に寄与する。

このようにして測光保持部Ｐpへ搬送された反応液Ｌは、分析光学系６１から出射される光束によって測光される。このとき、測光保持部Ｐpは、一組の側壁５４ａによって、保持する液体の光路長が一定に規定されるので、反応液Ｌに関して安定した測定結果が得られる。その後、制御部６４は、受光部６１ｃから入力される光信号をもとに反応液の成分濃度等を分析する。

ここで、分析が終了した反応容器は、通常は、洗浄機構６２によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。しかし、容量が数μＬ〜数十μＬと微量である反応容器５４は、開口５４ｄが狭いことから容量が大きい反応容器に比べて表面張力の影響が大きいうえ、表面弾性波素子７２が液体の導入用として使用されている。このため、反応容器５４は、反応液や洗浄液等の液体を排出することが難しいので、使い捨てとする。

このように、実施の形態３の自動分析装置５０、分析方法及び反応容器５４は、反応容器５４の測光保持部Ｐpとは異なる位置に形成した攪拌保持部Ｐsに液体を保持し、液体の気液界面の面積を測光保持部Ｐpに保持した測光時よりも大きく保持して攪拌するので、液体が微量であっても高い攪拌効率の下に十分に攪拌することができ、正確で信頼性に優れた分析が可能となる。

本発明の分析方法を実行する自動分析装置の構成を反応テーブルを断面にして示すブロック図である。 図１の自動分析装置で用いる反応容器の概略構成を攪拌部と共に示す斜視図である。 第１試薬を分注する様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 分注した第１試薬を液滴の状態で保持部材に向かって搬送する様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 測光保持部に保持された第１試薬を測光する様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 測光保持部に保持された第１試薬を測光する様子を示す反応容器の断面図である。 検体の分注と、測光保持部に保持した第１試薬を液滴合体部へ搬送する様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 液滴合体部において合体した検体と第１試薬の合体液を示す図２の反応容器の斜視図である。 検体と第１試薬とが攪拌された混合液が攪拌保持部を保持部材へ向かって搬送される様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 保持部材へ搬送された検体と第１試薬との混合液が、測光保持部に保持された状態を示す図２の反応容器の斜視図である。 保持部材へ搬送された検体と第１試薬との混合液が、測光保持部に保持された状態を示す反応容器の断面図である。 測光保持部に保持された混合液を測光する様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 第２試薬の分注と、測光保持部に保持した混合液を液滴合体部へ搬送する様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 液滴合体部において合体した混合液と第２試薬の合体液を示す図２の反応容器の斜視図である。 第２試薬の合体液が攪拌された混合液が攪拌保持部を保持部材へ向かって搬送される様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 第２試薬の混合液が、測光保持部に保持された状態を示す図２の反応容器の斜視図である。 保持部材へ搬送された第２試薬の混合液が、測光保持部に保持された状態を示す反応容器の断面図である。 測光保持部に保持された第２試薬の混合液を測光する様子を示す図２の反応容器の斜視図である。 実施の形態１の自動分析装置の変形例を示すブロック図である。 図１９に示す自動分析装置の反応容器において、測光保持部に保持された液体を測光する様子を示す斜視図である。 実施の形態１の自動分析装置における表面弾性波素子の回路構成の変形例を示す図２の反応容器の斜視図である。 実施の形態２の自動分析装置を示す概略構成図である。 図２２に示す自動分析装置の反応ホイールの一部を拡大して示す斜視図である。 表面弾性波素子の斜視図である。 自動分析装置における駆動装置の概略構成を表面弾性波素子の一部を拡大した平面図と共に示す図である。 表面弾性波素子の上面に当接した反応ホイールの一部を拡大して示す平面図である。 図２６に示す反応ホイールのＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 反応ホイールを上降させて表面弾性波素子から離した状態を示す断面図である。 各攪拌保持部に第１試薬を分注する様子を示す表面弾性波素子の断面図である。 各攪拌保持部の第１試薬に検体を分注する様子を示す表面弾性波素子の断面図である。 第１試薬と検体とを攪拌する様子を示す表面弾性波素子の断面図である。 第１試薬と検体とを攪拌した混合液を保持する表面弾性波素子上に反応ホイールを下降する様子を示す表面弾性波素子の断面図である。 表面弾性波素子の上面に当接した反応ホイールの各測光保持部に第１試薬と検体の混合液が保持されている状態を示す断面図である。 各測光保持部に保持された第１試薬と検体の混合液を測光する様子を示す断面図である。 反応ホイールを表面弾性波素子から離間させて第１試薬と検体の混合液を表面弾性波素子の攪拌保持部に戻す様子を示す断面図である。 混合液に第２試薬を分注する様子を示す表面弾性波素子の断面図である。 攪拌保持部に保持された混合液と第２試薬とを攪拌する様子を示す表面弾性波素子の断面図である。 攪拌された第２試薬の混合液を保持する表面弾性波素子上に反応ホイールを下降する様子を示す表面弾性波素子の断面図である。 表面弾性波素子の上面に当接した反応ホイールの各測光保持部に第２試薬の混合液が保持されている状態を示す断面図である。 各測光保持部に保持された第２試薬の混合液を測光する様子を示す断面図である。 検体の分析に関する変形例を説明するもので、反応ホイールと表面弾性波素子とで保持した混合液に、各測光保持部の上方から第２試薬を分注する様子を示す断面図である。 第２試薬を分注した混合液を攪拌する様子を示す反応ホイールと表面弾性波素子の断面図である。 攪拌した混合液を測光する様子を示す反応ホイールと表面弾性波素子の断面図である。 自動分析装置における駆動装置の概略構成を音波発生手段である厚み縦振動子の一部を拡大した平面図と共に示す図である。 図４４に示す厚み縦振動子の断面図である。 本発明の実施の形態３にかかる自動分析装置の概略構成図である。 図４６に示す自動分析装置のＡ部拡大図である。 反応容器で使用する表面弾性波素子の正面図である。 反応容器に分注された液体の攪拌保持部における形状を示す断面図である。 分注された液体を攪拌保持部から測光保持部へ搬送した後の形状を示す断面図である。

符号の説明

１ 自動分析装置
２ 検体分注部
３ 試薬分注部
４ 反応テーブル
４ａ ホルダ
５ 駆動モータ
６ 反応容器
７ 表面弾性波素子
８ 保持部材
９ 測光部
１０ 制御部
１１ 攪拌部
１２ 駆動部
１３ スイッチ
２０ 自動分析装置
２１ 作業テーブル
２２ 検体テーブル
２３ 検体容器
２４ 検体分注機構
２５ 反応ホイール
２５ａ 測光保持部
２６ 測定光学部
２７ 排出装置
２８ 試薬分注機構
２９ 試薬テーブル
３０ 試薬容器
３１ 読取装置
３２ 制御部
３３ 分析部
３４ 入力部
３５ 表示部
４０ 攪拌装置
４１ 表面弾性波素子
４２ 恒温板
４３ 駆動装置
４４ 昇降機構
５０ 自動分析装置
５１，５２ 試薬テーブル
５３ 反応部
５３ｂ キュベットホイール
５４ 反応容器
５５，５６ 試薬分注機構
５７ 検体容器移送機構
５８ フィーダ
５９ ラック
６０ 検体分注機構
６１ 分析光学系
６２ 洗浄機構
６４ 制御部
６５ 入力部
６６ 表示部
７０ 駆動装置
７２ 表面弾性波素子
７１ 送電体
Ｏp 開口
Ｐp 測光保持部
Ｐs 攪拌保持部
Ｐu 液滴合体部

Claims (14)

1. 反応容器に保持された液体を音波を利用して攪拌する攪拌手段と、
   攪拌された前記液体に光を照射し、当該液体の光学的特性を測光する測光手段と、
   を備えた分析装置であって、
   前記反応容器は、前記液体の攪拌時における気液界面の面積を、測光時における気液界面の面積よりも大きく保持する攪拌保持部を有することを特徴とする分析装置。
2. 前記反応容器は、攪拌された前記液体の測光時、当該液体全体を攪拌時の形状とは異なる形状に保持する測光保持部を有することを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
3. 前記攪拌保持部は、前記測光保持部とは異なる位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
4. 前記攪拌保持部は、前記攪拌手段の表面であって、当該攪拌保持部以外の部分よりも前記液体に対する親和性を有する領域であることを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
5. 前記測光保持部は、少なくとも互いに対向する２つの開口を有することを特徴とする請求項２に記載の分析装置。
6. 前記攪拌手段は、音波を発生し、発生した前記音波を直接前記液体へ照射して攪拌する振動子を有することを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
7. 前記攪拌手段は、表面弾性波素子あるいは厚み縦振動子であることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
8. さらに、前記液体を当該攪拌手段の表面に沿って搬送する搬送手段を有することを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
9. 前記搬送手段は、音波を利用して前記液体を搬送することを特徴とする請求項８に記載の分析装置。
10. 前記搬送手段は、前記攪拌手段を兼ねることを特徴とする請求項８に記載の分析装置。
11. さらに、前記測光保持部とは異なる位置に検体と試薬とを合体させる合体領域を備えていることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
12. 前記合体領域は、前記攪拌保持部の表面に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の分析装置。
13. 音波を利用して攪拌された液体に光を照射し、当該液体の光学的特性を測定する分析方法であって、
    前記液体の気液界面の面積を測光時よりも大きく保持して攪拌することを特徴とする分析方法。
14. 音波を利用して攪拌された液体に光を照射し、当該液体の光学的特性を測定する分析装置に用いる反応容器であって、
    前記液体の攪拌時に当該液体を保持する攪拌保持部と、
    前記攪拌保持部において攪拌された前記液体の測光時に当該液体を保持する測光保持部と、
    を有し、
    前記攪拌保持部は、攪拌時における前記液体の気液界面の面積を測光時における前記液体の気液界面の面積よりも大きく保持することを特徴とする反応容器。

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