JPH0639266A - 液体攪拌方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 攪拌対象である液体が仮に高粘性液体である
としても、液体と非接触状態で確実に攪拌できるように
する。 【構成】 容器１内に収容された複数種の液体２を攪拌
するに際し、容器１内の液体２と非接触配置される噴射
ノズル３から容器１の片方側内壁に沿って液体２面に向
かうエアＡを連続的若しくは間欠的に噴射させ、このエ
アＡ噴射流によって容器１内の液体２を非エア噴射側へ
向けて安定***させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、理化学的分析、生化
学的分析、免疫学的分析等を行う自動分析装置において
用いられる液体攪拌方法及びその装置に係り、特に、攪
拌対象である液体を非接触で確実に攪拌し得る新規な液
体攪拌方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば免疫学的分析を例に挙げると、近
年、臨床検査における微量成分分析としては、ＲＩＡ
法、ＥＩＡ法及びラテックス凝集反応法が知られてお
り、これらを利用した自動分析装置としては、検体吸引
分注用のサンプルピペットで検体カップ内の液状検体を
所定量吸引すると共に、当該検体を反応セルに分注した
後、反応セル内に所定の試薬を分注し、攪拌装置にて検
体と試薬とを攪拌し、しかる後、検体と試薬との反応を
光学的に分析するようにしたものが既に提供されてい
る。

【０００３】このような自動分析装置において従来から
用いられている攪拌方法は、例えば、反応セル内の液体
内に攪拌翼を浸漬させ、攪拌翼を回転させることにより
反応セル内の検体と試薬とを攪拌するものであるが、他
人の検体が反応セル内に入り込む事態を防止し、他人の
検体の影響によって検査項目の信頼性を低下させる所謂
キャリオーバ現象を回避するという観点から、各検体検
査毎に攪拌翼を洗浄するという方法が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の攪拌方法にあっては、洗浄性能に限界がある
ため、キャリオーバ現象を完全に回避するものとしては
不十分であり、反応セル内の液体に接触しない形での攪
拌方法が要請されていた。このような要請下において、
本件出願人は、反応セルの支持装置を工夫することによ
り、反応セルに対し外部から機械的な振動を与え、反応
セル内の液体を攪拌する方法を案出したが、特に、高粘
性の試薬を用いるような場合には攪拌性そのものが不足
しがちになり、攪拌性能が低下してしまうという技術的
課題が見い出された。尚、このような技術的課題は、理
化学的分析、生化学的分析等の自動分析装置で用いられ
る攪拌方法においても同様に生ずるものである。

【０００５】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ために為されたものであって、攪拌対象である液体が仮
に高粘性液体であるとしても、液体と非接触状態で確実
に攪拌できるようにした液体攪拌方法及びその装置を提
供するものである。

【０００６】すなわち、この発明に係る液体攪拌方法
は、図１に示すように、容器１内に収容された複数種の
液体２を攪拌するに際し、容器１内の液体２と非接触配
置される噴射ノズル３から容器１の片方側内壁に沿って
液体２面に向かうエアＡを連続的若しくは間欠的に噴射
させ、このエアＡ噴射流によって容器１内の液体２を非
エア噴射側へ向けて安定***させることを特徴とするも
のである。

【０００７】このような方法を具現化する装置発明は、
図１に示すように、攪拌ステージにセットされる容器１
内に収容された複数種の液体２を攪拌する液体攪拌装置
であって、上記容器１内の液体２と非接触配置され、容
器１の片方側内壁に沿って液体２面に向かうエア噴射流
を生成する噴射ノズル３と、この噴射ノズル３に連通接
続され、噴射ノズル３からのエアＡ噴射流によって容器
１内の液体２が非エア噴射側に向けて安定***する程度
の圧力のエアＡを供給するエア供給手段４と、攪拌処理
タイミングに合わせてエア供給手段４からのエアＡを噴
射ノズル３側に選択的に供給するバルブ手段５とを備え
たことを特徴とするものである。

【０００８】このような技術的手段において、上記噴射
ノズル３の支持構造については、攪拌ステージのうち容
器１の開口端位置より上方に固定的に設けるようにして
もよいが、上記噴射ノズル３からのエア噴射流の液体２
への吹き付け効率をより高めるという観点からすれば、
噴射ノズル３をノズル昇降手段６にて支持し、攪拌処理
時にのみ噴射ノズル３を待機位置から降下させて噴射ノ
ズル３の先端を容器１内空間に進入させ、攪拌処理終了
後に噴射ノズル３を待機位置に復帰させるようにするこ
とが好ましい。

【０００９】また、噴射ノズル３からのエアの噴射状態
については、攪拌処理中連続的に噴射させても差し支え
ないが、攪拌効率をより向上させるという観点からすれ
ば、バルブ手段５を適宜間欠開閉動作させ、一回の攪拌
処理に当たってエアＡを間欠的に供給するようにし、エ
ア噴射時に***した液体部分の戻り動作を利用して液体
２の攪拌をより促進させるようにすることが好ましい。

【００１０】

【作用】上述したような技術的手段によれば、容器１内
の液体２と非接触配置される噴射ノズル３から容器１の
片方側内壁に沿って液体２面に向かうエアＡが連続的若
しくは間欠的に噴射されると、このエアＡ噴射流によっ
て容器１内の液体２が非エア噴射側へ向けて安定***し
た状態になる。このとき、片側に***した液体２の内部
は対流を繰り返すため、液体２が確実に攪拌される。特
に、エア噴射流が間欠的に噴射される場合には、エア噴
射流の供給動作が欠けた時点で、片側に***した液体２
部分がその自重により戻り動作を行うため、この液体２
の戻り動作中にも液体２の攪拌が行われる。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。図２〜図４はこの発明が適用さ
れた自動分析装置の一実施例の全体システムを示す説明
図である。 ◎自動分析装置の概要 この実施例に係る自動分析装置はラテックス凝集反応法
を利用した免疫学的分析用として構成されたものであ
り、複数の検体（この実施例では血清）を夫々サンプリ
ングする検体サンプリング装置１００と、サンプリング
された検体に対して所定の試薬（この実施例ではラテッ
クス試薬）を分注した後、両者を攪拌させて検体と試薬
とを反応させ、反応結果を光学的に測定する検体反応測
定装置２００と、検体サンプリング装置１００及び検体
反応測定装置２００を所定のシーケンスに従って制御
し、検体と試薬との反応結果を出力するコントロール系
３００とを備えている。

【００１２】◎検体サンプリング装置 図２〜図４において、符号１０１は所要数のサンプルカ
ップ（検体カップ）１０２及び希釈カップ１０３を同心
円のループ状に保持したディスク状サンプルテーブルで
あり、所定の検体吸引ステージに検査対象となる検体が
収容されたサンプルカップ１０２及びその検体の希釈液
が収容され得る希釈カップ１０３を間欠移送するように
なっている。また、サンプルテーブル１０１の最外周部
には検体カップ１０２数に対応した数の廃棄処分可能な
ノズルチップ１０４がループ状に着脱自在に保持されて
いる。

【００１３】また、符号１０５は検体である血清をサン
プリングする（検体吸引動作及び検体分注動作）ための
血清ピペッティング機構であり、上下動及び回転動作自
在なサンプルピペット１０６を有し、このサンプルピペ
ット１０６の先端に上記ノズルチップ１０４を検体検査
毎に着脱自在に装着し、サンプルカップ１０２内の検体
を所要量吸引し、あるいは、必要に応じて希釈カップ１
０３内に検体及び希釈液を分注し、あるいは、後述する
キュベット２０２に対してサンプリングした検体を分注
するものである。そして、この実施例では、同一検体に
対するノズルチップ１０４は所謂キャリオーバの虞れが
ないので、洗浄槽１１０にて洗浄して再度利用されるよ
うになっており、同一検体に対する複数項目の検査及び
再検査が終了した段階で人為的に廃棄されるものであ
る。尚、符号１０７は血清用定量ポンプ（サンプリング
ポンプ）、１０８は希釈液タンク、１０９は希釈用定量
ポンプ、１１１は排水タンク、１１２は洗浄槽ポンプ、
１１３は洗浄ポンプ、１１４は給水タンク、また、１２
１〜１２７は夫々流路切換用の電磁弁である。

【００１４】◎検体反応測定装置 図２〜図４において、符号２０１は所要数（この実施例
では６０）のキュベット（反応セル）２０２が所定のピ
ッチ間隔でループ状に保持される反応テーブルであり、
ステップ回転駆動してキュベット２０２を一定方向へ間
欠移送するようになっている。特に、この実施例におい
ては、上記キュベット２０２は、図６に示すように、透
明な合成樹脂によって断面矩形状に一体成形されたもの
であり、その中間部の内壁面が末狭まり状のテーパ面２
０２ａ（図７参照）として形成されるウエスト部２０２
ｂを備え、一方、上部には反応テーブル２０１の係止孔
に係止されるフランジ部２０２ｃを形成し、このフラン
ジ部２０２ｃの一部には後述するキュベットフィーダ２
１４にて把持するための凹所２０２ｄを形成したもので
ある。

【００１５】また、符号２０３はラテックス試薬が収容
された試薬ボトルであり、この試薬ボトル２０３は反応
テーブル２０１と同軸に設けられる試薬テーブル２６１
に配設されているが、試薬テーブル２６１は駆動モータ
２６２に連結された回転軸２６３によって反応テーブル
２０１とは別個独立に回転駆動されるようになってい
る。そして、反応テーブル２０１及び試薬テーブル２６
１上にはこれらを覆うカバー２６４が設けられており、
このカバー２６４には検体分注用孔、試薬分注用孔、試
薬取り出し用孔（いずれも図示せず）が開設されてい
る。尚、符号２０４及び２０５は第１試薬ピペッティン
グ機構及び第２試薬ピペッティング機構、２０６及び２
０７は各試薬ピペッティング機構を洗浄する試薬洗浄
槽、２０８及び２０９は第１試薬定量ポンプ及び第２試
薬定量ポンプである。

【００１６】また、符号２１１は反応テーブル２０１内
に新たなキュベット２０２を供給し、検査が終了したキ
ュベット２０２を廃棄するキュベット供給廃棄装置であ
り、複数列のキュベット２０２を最前列側へ順次案内搬
送するキュベットラックホルダ２１２と、検査済みキュ
ベット２０２を廃棄するキュベット廃棄トレイ２１３
と、キュベットラックホルダ２１２の最前列部分に設け
られ、一つのキュベット２０２を把持して反応テーブル
２０１の所定部位にキュベット２０２をセットし、検査
済みのキュベット２０２を把持してキュベット廃棄トレ
イ２１３に搬送するキュベットフィーダ２１４とで構成
されている。

【００１７】更に、符号２２０は所定の攪拌ステージに
て検体及び所定の試薬が分注されたキュベット２０２に
対し検体及び試薬の攪拌処理を行う攪拌装置であり、こ
の実施例では、図５に示すように、攪拌ステージに位置
するキュベット２０２の上方に噴射ノズル２２１を支持
ブラケット２２２を介して固定的に配置し、この噴射ノ
ズル２２１をエアチューブ２２３を介して圧力調整自在
なエアポンプ２２４に連通接続し、更に、エアチューブ
２２３の一部にはコントロール系３００からの攪拌処理
制御信号（対象となるキュベット２０２が攪拌ステージ
に間欠的に移送されたタイミングに同期する信号）に応
じて開閉するバルブ２２５を介装したものである。特
に、この実施例で用いられる噴射ノズル２２１は、図６
に示すように、キュベット２０２の一コーナ部２０２ｃ
に対応した箇所に配置されており、噴射ノズル２２１か
らのエア噴射流Ａがキュベット２０２の一コーナ部２０
２ｃの内壁面に沿って液体面に向かうようになってい
る。

【００１８】また、符号２３０は所定の検査ステージに
て検体と試薬との反応を光学的に想定する光学測定装置
であり、特に図５に示すように、光源として半導体レー
ザ２３１を使用し、光路中のキュベット２０２内の抗
原、抗体反応の進行と共に変化する前方散乱強度の変化
量を積分球２３２で捕捉測定すると同時に透過光強度も
測定し、その比率を求めて抗原、抗体反応本来の変化量
以外の干渉因子に対する補償措置を講じ、これにより、
濁度値を求めるものである。

【００１９】◎コントロール系 この実施例におけるコントロール系３００としては所謂
マイクロコンピュータシステムが採用されており、ＣＰ
Ｕ３０１が所定の検査プログラムを実行し、制御回路３
０２を介して検体サンプリング装置１００及び検体反応
測定装置２００を作動させるようになっている。尚、符
号３０３は検査結果等を表示する液晶ディスプレイ、３
０４は検査メニュー等を指示する操作パネル、３０５は
検査結果等を出力するプリンタ、３０６は検査結果等の
データを例えばフロッピディスクに保管する場合に使用
するフロッピディスクドライブである。

【００２０】◎実施例装置の作動 従って、この実施例によれば、検体サンプリング装置１
００はキュベット２０２内に各検体を分注し、検体反応
測定装置２００は検体が分注されたキュベット２０２内
に適宜の試薬を分注した後、攪拌装置２２０にて検体と
試薬とを攪拌し、しかる後、光学測定装置２３０にて検
体と試薬との反応結果を測定するものである。

【００２１】このとき、検体サンプリング装置１００側
では、各検体検査毎に個別のノズルチップ１０４を用い
て検体を分注し、また、攪拌装置２２０はキュベット２
０２内の液体（検体、試薬）Ｗと非接触状態で液体Ｗを
攪拌しているため、他人の検体が混入する懸念は全くな
い。

【００２２】また、この実施例に係る攪拌装置２２０に
よる液体の攪拌状態を調べたところ、図７に示すよう
に、噴射ノズル２２１からのエアＡ噴射流はキュベット
２０２の片方側の内壁面、特にテーパ面２０２ａに沿っ
てキュベット２０２内の対応する液体Ｗ面に吹き付けら
れ、当該エア噴射部位に対応した液体Ｗ面には窪み部２
２６が安定的に形成され、一方、液体Ｗ面の非エア噴射
側には***部２２７が安定的に形成され、液体Ｗ内部に
は矢印で示すような対流２２８が生成され、検体及び試
薬が連続的に攪拌されていることが確認された。ここ
で、実施例に係る攪拌装置の攪拌性能を調べる上で、標
準検体を希釈した１０のサンプル（NO.1〜NO.10）に対
して粘性の高い試薬を用いるＣＥＡ（carinoembryonic
antigen）反応を夫々行わせ、所定時間経過後の反応結
果（濃度値：濁度値に対応）を調べたところ、表１のよ
うな結果が得られた。尚、攪拌翼を使用した比較例に係
る攪拌装置に対しても実施例と同様な試験（但し、標準
検体の希釈度合が若干異なり、１０のサンプルはNO.1'
〜NO.10'である）を行い、その結果を表１中に示した。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１によれば、実施例は濃度値（ng/ml）
の平均値ｍ＝５．８４、標準偏差σ＝０．２２９、濃度
値のばらつきＣＶ＝３．９２％であるのに対し、比較例
は濃度値の平均値ｍ＝６．２２、標準偏差σ＝０．３８
８，濃度値のばらつきＣＶ＝６．２４％であることが把
握され、実施例が比較例に比べて同等以上の攪拌性能を
示すことが理解される。また、機械的振動を与える他の
比較例に係る攪拌装置においても同様な試験を行ったと
ころ、濃度値のばらつきが極めて大きく（濃度値のばら
つきＣＶ＝１３．８２％）、実施例に比べて攪拌性能が
劣ることが確かめられた。また、この実施例において、
上記エアＡ噴射流の圧力を次第に高めて行くと、上記液
体の***部２２７がキュベット２０２からこぼれないま
でも、液体Ｗ内に微小な気泡が生成されてしまい、この
微小気泡が光学測定の邪魔になることが確認されたの
で、エア噴射流の圧力を選定する上で、微小気泡が発生
しない点も考慮することが必要である。

【００２５】◎実施例に係る攪拌装置の変形例 実施例にあっては、攪拌処理時にバルブ２２５を連続的
に開放しているが、例えば間欠的に開放するようにすれ
ば、図８に示すように、噴射ノズル２２１からのエアＡ
噴射流が供給されなくなった時点で、液体Ｗの***部２
２７が自重により窪み部２２６側へ戻るため、この液体
Ｗの戻り動作時にも液体Ｗが攪拌される分、攪拌性能が
より向上する。

【００２６】また、実施例にあっては、噴射ノズル２２
１を固定的に設けているが、図９に示すように、ノズル
昇降機構２５０にて噴射ノズル２２１を昇降動させるよ
うにしてもよい。このノズル昇降機構２５０は、例えば
電磁ソレノイド２５１のオンオフにて進退する可動ピス
トン部２５２からなるものであり、前記可動ピストン部
２５２に噴射ノズル２２１の支持ブラケット２２２を取
り付け、攪拌処理時には可動ピストン部２５２を突出さ
せてキュベット２０２内空間に噴射ノズル２２１の先端
を進入させ、一方、攪拌処理が終了すると、可動ピスト
ン部２５２を後退させて噴射ノズル２２１をキュベット
２０２の上方部位に待機させるものである。このタイプ
によれば、噴射ノズル２２１の先端がキュベット２０２
内空間まで接近配置されるため、噴射ノズル２２１から
のエアＡ噴射流全てがキュベット２０２の内壁面に沿っ
て確実に液体Ｗ面に導かれることになり、噴射ノズル２
２１がキュベット２０２の上方に配置される実施例タイ
プに比べて、噴射ノズル２２１からのエア噴射流の圧力
が変動してたとしても、攪拌効果は略均一なものに保た
れる。

【００２７】更に、実施例では、キュベット２０２の側
周部と底壁部とが角部として形成されているが、当該部
分をＲ部として形成するようにすれば、より攪拌効果が
向上することが確認された。

【００２８】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１又は
２記載の発明によれば、噴射ノズルからのエア噴射流を
容器内の片方側内壁面に沿って液体面に吹き付け、エア
噴射流によって非エア噴射側の液体面を安定的に***さ
せ、***状態の液体内部で対流を効果的に生成するよう
にしたので、攪拌対象の液体が高粘性液体であるとして
も、液体と非接触状態にて液体を確実に攪拌することが
できる。このため、攪拌部材が液体に接触するタイプに
比べて、攪拌処理時における他の検体の混入に伴うキャ
リオーバ現象を確実に防止しながら、液体の攪拌性能を
良好に保つことができる。

【００２９】特に、請求項３記載の発明によれば、攪拌
処理時において噴射ノズルの先端を容器内空間に配置
し、噴射ノズルからのエア噴射流全てを容器の片方側内
壁面に沿って液体面に導くようにしたので、エア噴射流
の圧力が変動したとしても、エア噴射流自体の損失が極
めて少なく、容器の上方に噴射ノズルを固定的に配置す
るタイプに比べて、エア噴射流による液体の***状態を
略均一に生成することができ、その分、液体の攪拌効果
を略均一に保つことができる。

【００３０】また、請求項４記載の発明によれば、一回
の攪拌処理に当たって噴射ノズルからのエアを間欠的に
供給するようにしたので、噴射ノズルからのエア噴射流
が供給されない時点で、エア噴射流によって一旦***し
た液体部分の戻り動作が起こり、液体の攪拌効果をより
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る液体攪拌方法及びその装置の
構成を示す説明図である。

【図２】 この発明が適用された自動分析装置の一実施
例を示す説明図である。

【図３】 実施例に係る自動分析装置の平面説明図であ
る。

【図４】 実施例に係る自動分析装置の正面説明図であ
る。

【図５】 実施例に係る攪拌装置の具体例を示す説明図
である。

【図６】 実施例に係る攪拌装置のキュベットとの位置
関係を示す説明図である。

【図７】 実施例に係る攪拌装置の攪拌動作原理を示す
説明図である。

【図８】 実施例に係る攪拌装置の変形例を示す説明図
である。

【図９】 実施例に係る攪拌装置の他の変形例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１…容器，２…液体，３…噴射ノズル，４…エア供給手
段，５…バルブ手段，６…ノズル昇降手段，Ａ…エア

フロントページの続き (72)発明者 塚田 章 東京都中央区新川１丁目８番５号 協和メ デックス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器（１）内に収容された複数種の液体
   （２）を攪拌するに際し、容器（１）内の液体（２）と
   非接触配置される噴射ノズル（３）から容器（１）の片
   方側内壁に沿って液体（２）面に向かうエア（Ａ）を連
   続的若しくは間欠的に噴射させ、このエア（Ａ）噴射流
   によって容器（１）内の液体（２）を非エア噴射側へ向
   けて安定***させることを特徴とする液体攪拌方法。
2. 【請求項２】 攪拌ステージにセットされる容器（１）
   内に収容された複数種の液体（２）を攪拌する液体攪拌
   装置であって、上記容器（１）内の液体（２）と非接触
   配置され、容器（１）の片方側内壁に沿って液体（２）
   面に向かうエア噴射流を生成する噴射ノズル（３）と、
   この噴射ノズル（３）に連通接続され、噴射ノズル
   （３）からのエア（Ａ）噴射流によって容器（１）内の
   液体（２）が非エア噴射側に向けて安定***する程度の
   圧力のエア（Ａ）を供給するエア供給手段（４）と、攪
   拌処理タイミングに合わせてエア供給手段（４）からの
   エア（Ａ）を噴射ノズル（３）側に選択的に供給するバ
   ルブ手段（５）とを備えたことを特徴とする液体攪拌装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のものにおいて、攪拌処理
   時にのみ噴射ノズル（３）を待機位置から降下させて噴
   射ノズル（３）の先端を容器（１）内空間に進入させ、
   攪拌処理終了後に噴射ノズル（３）を待機位置に復帰さ
   せるノズル昇降手段（６）が設けられていることを特徴
   とする液体攪拌装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３記載のものにおいて、バ
   ルブ手段（５）は一回の攪拌処理に当たってエア（Ａ）
   が間欠的に供給されるように間欠開閉動作を行うもので
   あることを特徴とする液体攪拌装置。