WO2007097174A1

WO2007097174A1 - 攪拌装置と分析装置

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Publication number: WO2007097174A1
Application number: PCT/JP2007/051721
Authority: WO
Inventors: Motoaki Ozaki; Miyuki Murakami
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2007-08-30
Also published as: JP2007232376A

Abstract

　液体を保持する容器と、液体に音波を照射すると共に、音波によって液体を攪拌する流れを発生させる表面弾性波素子とを備えた攪拌装置と分析装置。攪拌装置の表面弾性波素子（２２）は、表面弾性波素子から遠ざかる方向に流れる少なくとも２つの離隔流（Ｆa）と、少なくとも２つの離隔流の間を表面弾性波素子へ戻る方向に流れる帰還流（Ｆb）とを液体（Ｌ）内に発生させる。容器（７）は、少なくとも２つの離隔流の外側に液体の界面（Ｍ）を有する。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反応液を分析する分析装置は、攪拌装置を用いて検体と試薬とを攪拌し、前記検体と前記試薬との反応液を光学的に分析する。

Description

明細書

攪拌装置と分析装置

技術分野

[0001] 本発明は、攪拌装置と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、 V、わゆるキャリーオーバーを回避すべく検体と試薬を含む液体試料を音波によって非接触で攪拌するものが知られている (例えば、特許文献 1参照 )。この分析装置は、図 15に示すように、反応容器 Cの外部に設けた音源 SI, S2を順番に駆動し、音源 SI, S2から照射される音波 Wsによって反応容器 Cに保持された液体 Lを攪拌している。

[0003] 特許文献 1 :特許第 3661076号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ところで、特許文献 1に開示された分析装置は、音源 SI, S2が発生した音波 Wsによって液体 L中に旋回流 Ftを惹起させて液体 Lを攪拌して、る。音波 Wsによって発生した直後の旋回流 Ftは、十分な流速を有している力壁面付近を流れるにつれて壁面との摩擦により流速が低下する。この流速が低下した旋回流が再び壁面付近を流れると、旋回流 Ftの流速は壁面との摩擦によって更に低下してしまう。このため、特許文献 1の分析装置は、側壁と底壁とが交わる反応容器の隅部（図中、一点鎖線で囲んだ A部）にまで旋回流 Ftが届き難くなり、攪拌に時間が掛カるという問題があつた o

[0005] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、反応容器の隅部を含む全体を短時間で攪拌することが可能な攪拌装置と分析装置と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、本発明の攪拌装置の一態様は、液体を保持する容器と、前記液体に音波を照射すると共に、当該音波によって前記液体を攪拌する流れを発生させる音波発生手段と、を備え、前記音波発生手段は、当該音波発生手段から遠ざかる方向に流れる少なくとも 2つの離隔流と、当該少なくとも 2つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを前記液体内に発生させることを特徴とする。

[0007] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記容器は、前記少なくとも 2つの離隔流の外側に前記液体の界面を有することを特徴とする。

[0008] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記界面は、前記容器の壁面と前記液体とが接する固液界面、気体と前記液体とが接する気液界面又は前記容器に保持される異なる液体が接する液液界面のいずれか一つであることを特徴とする。

[0009] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記少なくとも 2つの離隔流は、前記液体の界面に沿った流れであることを特徴とする。

[0010] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記音波発生手段は、複数の方向へ同時に音波を照射することを特徴とする。

[0011] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記音波発生手段は、複数設けられ、前記複数の音波発生手段は、それぞれ異なる位置から前記液体に同時に音波を照射することを特徴とする。

[0012] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記音波は、同一の音波発生手段力も照射されることを特徴とする。

[0013] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記音波発生手段は、表面弾性波素子であることを特徴とする。

[0014] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記音波は、前記音波がはじめて照射される前記容器の壁に対して傾斜して入射することを特徴とする。

[0015] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記容器は、底壁と側壁とを有し、前記側壁の前記底壁に対する傾斜角度と前記容器内に生じる音波の当該底壁上面に対する入射角度とは等しいことを特徴とする。

[0016] また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の分析装置の一態様は、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を攪拌し、前記検体と前記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] 本発明の攪拌装置は、音波発生手段が、当該音波発生手段力遠ざ力る方向に流れる少なくとも 2つの離隔流と、少なくとも 2つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを液体内に発生させ、本発明の分析装置は、前記攪拌装置を備えているので、少なくとも 2つの離隔流の間を流速の弱まった帰還流が流れるので、帰還流の速度が反応容器の壁面との摩擦によって低下し難ぐ反応容器の隅部を含む液体全体を短時間で攪拌することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]図 1は、実施の形態 1の自動分析装置を示す概略構成図である。

[図 2]図 2は、実施の形態 1の自動分析装置で使用する反応容器及び反応ホイールの一部を攪拌装置の概略構成図と共に示す斜視図である。

[図 3]図 3は、反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子が発生した音波及び音波によって惹起される離隔流と帰還流を示す反応容器の縦断面図である。

[図 4]図 4は、図 3の反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子の正面図である。

[図 5]図 5は、底壁から液体に入射する音波の入射角を説明する反応容器の断面図である。

[図 6]図 6は、液体に入射する音波の入射角に対応させて側壁を傾斜させた反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。

[図 7-1]図 7— 1は、表面弾性波素子を側面に取り付けた変形例を示し、反応容器内における離隔流と帰還流を示す断面図である。

[図 7-2]図 7— 2は、図 7—1に示す変形例において、液体の表面に油膜等を設けた場合の反応容器内おける離隔流と帰還流を示す断面図である。

[図 8]図 8は、図 7— 1に示す変形例において、表面弾性波素子の振動子の位置を変位させた反応容器内における離隔流と帰還流を示す断面図である。

[図 9]図 9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 10]図 10は、実施の形態 2の自動分析装置の反応ホイールを攪拌装置の位置で切断し、反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。 [図 11]図 11は、実施の形態 2の攪拌装置の概略構成図であり、厚み縦振動子を断面にしている。

[図 12]図 12は、図 11の攪拌装置で使用している厚み縦振動子の平面図である。

[図 13]図 13は、厚み縦振動子を 2つ使用した変形例を示す図 10に対応した断面図である。

[図 14]図 14は、図 13の変形例に関し、厚み縦振動子を反応容器に設けた変形例にぉ、て、反応容器における離隔流と帰還流を示す断面図である。

[図 15]図 15は、従来の分析装置における反応容器に保持された液体の攪拌を説明する図である。

符号の説明

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 反応ホイール

7, 8, 9 反応容器

10 測光装置

11 洗浄装置

12 試薬分注機構

13 試薬テーブル

14 試薬容器

15 読取装置

16 制御部

17 分析部

18 入力部

19 表示部

20 攪拌装置 21 送電体

22 表面弾性波素子

30 自動分析装置

40 攪拌装置

41 厚み縦振動子

42 電源

43 コントローラ

Fa 離隔流

Fb 帰斑流

発明を実施するための最良の形態

[0020] (実施の形態 1)

以下、本発明の攪拌装置と分析装置にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図 1は、実施の形態 1の自動分析装置を示す概略構成図である。図 2は、実施の形態 1の自動分析装置で使用する反応容器及び反応ホイールの一部を攪拌装置の概略構成図と共に示す斜視図である。図 3は、反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子が発生した音波及び音波によって惹起される流れを示す反応容器の縦断面図である。図 4は、図 3の反応容器の底面に取り付けた表面弾性波素子の正面図である。

[0021] 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、反応ホイール 6、測光装置 10、洗浄装置 11、試薬分注機構 12及び試薬テーブル 13が設けられ、攪拌装置 20を備えている。

[0022] 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。

[0023] 検体分注機構 5は、反応ホイール 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。

[0024] 反応ホイール 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。反応ホイール 6は、各凹部 6aの半径方向両側に測定光が通過する開口 6b (図 2 参照）が形成されている。反応ホイール 6は、一周期で時計方向に（1周 1反応容器) Z4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。反応ホイール 6 の外周近傍には、測光装置 10、洗浄装置 11及び攪拌装置 20が配置されている。

[0025] 反応容器 7は、容量が数 nL〜数十 μ Lと微量な容器であり、測光装置 10の光源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，環状ォ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及び図 3に示すように、側壁 7a, 7bと底壁 7cとによつて液体を保持する水平断面が正方形の液体保持部 7dが形成され、液体保持部 7d の上部に開口 7eを有する四角筒形状のキュベットである。反応容器 7は、液体保持部 7dの内面に検体や試薬等の液体に対する親和性処理が施されており、分析光を透過させる対向する 2つの側壁 7aが液体の光学的測定に使用される。反応容器 7は、側壁 7aを反応ホイール 6の半径方向に向けると共に、側壁 7bを反応ホイール 6の周方向に向けて、凹部 6aに配置される。

[0026] 測光装置 10は、図 1に示すように、反応ホイール 6の外周近傍に配置され、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 10は、前記光源と受光器が反応ホイール 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。

[0027] 洗浄装置 11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 11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 11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。

[0028] 試薬分注機構 12は、反応ホイール 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 13の所定の試薬容器 14から試薬を順次反応容器 7に分注する。 [0029] 試薬テーブル 13は、検体テーブル 3及び反応ホイール 6とは異なる駆動手段によつて図 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 13aが周方向に沿つて複数設けられている。各収納室 13aは、試薬容器 14が着脱自在に収納される。複数の試薬容器 14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!、る。

[0030] ここで、試薬テーブル 13の外周には、図 1に示すように、試薬容器 14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情報を読み取り、制御部 16へ出力する読取装置 15が設置されている。

[0031] 制御部 16は、検体テーブル 3、検体分注機構 5、反応ホイール 6、測光装置 10、洗浄装置 11、試薬分注機構 12、試薬テーブル 13、読取装置 15、分析部 17、入力部 18、表示部 19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 16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、或いはオペレータに警告を発する。

[0032] 分析部 17は、制御部 16を介して測光装置 10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 16に出力する。入力部 18は、制御部 16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 19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。

[0033] 攪拌装置 20は、表面弾性波素子 22を駆動して発生する音波によって反応容器 7 に保持された液体を攪拌するもので、図 2に示すように、表面弾性波素子 22に電力を送電する送電体 21と、表面弾性波素子 22とを有している。

[0034] 送電体 21は、 RF送信アンテナ 21a、駆動回路 21b及びコントローラ 21cを有している。送電体 21は、数 MHz〜数百 MHz程度の高周波交流電源力供給される電力を RF送信アンテナ 21aから駆動信号として表面弾性波素子 22に発信する。 RF送信アンテナ 21aは、反応ホイール 6の凹部 6a底部に取り付けられている。 [0035] 駆動回路 21bは、コントローラ 21cからの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、数十 MHz〜数百 MHz程度の高周波の発振信号を R F送信アンテナ 21aへ出力する。ここで、 RF送信アンテナ 21aと駆動回路 21bとの間は、反応ホイール 6が回転しても電力が電送されるように、接触電極を介して接続されている。このため、送電体 21は、反応ホイール 6の回転に伴って前記接触電極を介して電力が電送される RF送信アンテナ 21aが切り替わり、各凹部 6aの反応容器 6 に保持された液体が順次攪拌される。コントローラ 21cは、駆動回路 21bの作動を制御し、例えば、表面弾性波素子 22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、コントローラ 21cは、内蔵したタイマに従って駆動回路 2 lb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。

[0036] 表面弾性波素子 22は、 RF送信アンテナ 21aから発信される駆動信号 (電力）を受信して音波を発生する音波発生手段である。表面弾性波素子 22は、エポキシ榭脂等の音響整合層を介して図 3に示すように反応容器 7の一つの平面上、ここでは底壁 7cに取り付けられる。表面弾性波素子 22は、図 3及び図 4に示すように、ニオブ酸リチウム (LiNb03)等からなる圧電基板 22a上に櫛歯状電極 (IDT)からなる振動子 22bとアンテナ 22cが形成されている。振動子 22bは、 RF送信アンテナ 21aから発信される駆動信号 (電力）をアンテナ 22cで受信することによって音波を発生する音源である。

[0037] 以上のように構成される自動分析装置 1は、回転する反応ホイール 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 12が試薬容器 14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、反応ホイール 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。そして、検体が分注された反応容器 7は、反応ホイール 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、反応ホイール 6が再び回転したときに測光装置 10を通過し、光源から出射された分析光が透過する。このとき、反応容器 7内の試薬と検体の反応液は、受光部で側光され、制御部 16によつ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 7は、洗浄装置 11 によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。

[0038] このとき、攪拌装置 20は、制御部 16を介して入力部 18から予め入力された制御信号に基づき、反応ホイール 6の停止時にコントローラ 21cが駆動回路 21bに駆動信号を入力する。これにより、表面弾性波素子 22は、入力される駆動信号の周波数に応じて振動子 22bが駆動され、音波 (バルタ波）を誘起する。誘起された音波 (バルタ波 )は、圧電基板 22a及び音響整合層を通って反応容器 7の底壁 7c内へと伝搬し、図 3に示すように、音響インピーダンスが近、液体 L中へノレク波 Wbが異なる位置から二方向に漏れ出し、液体 Lに同時に照射される。

[0039] この結果、反応容器 7内の液体 L中には、表面弾性波素子 22から遠ざ力る方向に流れる 2つの離隔流 Faと、 2つの離隔流 Faの間を表面弾性波素子 22へ戻る方向に流れる帰還流 Fbとが生じる。このとき、 2つの離隔流 Faは、液体 L中へ漏れ出したバルク波 Wbによって発生する比較的早、流れであるので、外側に液体 Lの界面となる側壁 7a, 7bが存在していても流速が側壁 7a, 7bとの摩擦によって低下し難い。そして、 2つの離隔流 Faは、メニスカス Mまで到達すると、側壁 7a, 7bゃメニスカス Mによつて規制されるため、図 3に示すように、 2つの離隔流 Faの間を通って表面弾性波素子 22へ戻る方向に流れる帰還流 Fbとなる。

[0040] 従って、側壁 7a, 7b (側壁と液体との固液界面）は、離隔流 Faの外側に存在し、帰還流 Fbは 2つの離隔流 Faの間を流れるので、側壁 7a, 7bとの摩擦が起こり難い。このため、帰還流 Fbは流速が低下し難くなる。また、反応容器 7に保持された液体 Lは、 2つの離隔流 Faと 2つの離隔流 Faの間を表面弾性波素子 22へ戻る方向に流れる帰還流 Fbとによる攪拌により、側壁 7a, 7bと底壁 7cとが交わる反応容器 7の隅部における流速の低下が抑えられ、隅部を含む全体が短時間で攪拌される。し力も、図 3 において、バルタ波 Wbは、 2つの離隔流 Faの他、図示しないが、下側の側壁 7a,と底壁 7cとが交わる反応容器 7の隅部に 2つの離隔流 Faと向きの異なる反流を発生させるため、この反流によっても隅部に存在する液体 Lが攪拌される。

[0041] このように、攪拌装置 20は、音波発生手段として表面弾性波素子 22を使用していることから、表面弾性波素子 22が発生したバルタ波 Wbは、音波がはじめて照射される反応容器 7の壁に対して傾斜して入射する。言い換えると、液体 Lと底壁 7cとの界面である底壁 7cの上面に対して傾斜して入射し、液体 Lをすくい上げるように離隔流 Faを発生させる。このとき、図 5に示すように、初めて液体 Lに入射する音波の底壁 7 cの上面に対する入射角を 0とすると、入射角 Θは 0° < Θ < 90° となる。

[0042] また、攪拌装置 20においては、表面弾性波素子 22が発生した音波 (表面弾性波，バルタ波）は、液体 Lの界面、即ち、液体 Lと底壁 7cとの界面に対して傾斜して入射する。このため、攪拌装置 20で使用する反応容器は、図 6に示す反応容器 8のように、表面弾性波素子 22が発生する音波 (バルタ波 Wb)の入射角に対応させて、側壁 8 aを入射角 Θと略等しい角度 φだけ水平面 (底壁 8c)に対して傾斜させてもよい。このように側壁 8aを傾斜させると、反応容器 8は、側壁 8aと底壁 8cとが交わる隅部における流れの速度の低下や液体の滞留が抑えられ、保持した液体 Lを短時間で攪拌することがでさる。

[0043] (変形例）

ここで、攪拌装置 20は、図 7—1に示すように、表面弾性波素子 22を反応容器 7の側壁 7aに取り付け、側壁 7aから音波を照射してもよい。この場合、送電体 21の RF送信アンテナ 21aは、反応ホイール 6の凹部 6a側壁に取り付ける。

[0044] 攪拌装置 20は、表面弾性波素子 22を側壁 7aに取り付けても、反応容器 7内の液体 L中に表面弾性波素子 22から遠ざ力る方向に流れる 2つの離隔流 Faと、 2つの離隔流 Faの間を表面弾性波素子 22へ戻る方向に流れる帰還流 Fbとが生じる。このため、この場合も実施の形態 1と同様に、離隔流 Faの外側に底壁 7c (底壁と液体との固液界面)及びメニスカス M (大気と液体との気液界面）が存在し、帰還流 Fbは 2つの離隔流 Faの間を流れるので、界面における摩擦が起こり難い。従って、帰還流 Fb は流速が低下し難くなり、反応容器 7の隅部を含む液体 L全体を、短時間で攪拌することができる。なお、図 7— 2に示すように、液体の乾燥防止のため、液体 Lの表面に油膜 Lo等を設けた場合には、液体 Lのメニスカス Mは液体 Lと油膜 Loとの液液界面となる。このため、離隔流 Faの外側に固液界面及び液液界面が存在することになる。

[0045] この場合、表面弾性波素子 22は、図 8に示すように、振動子 22bを底壁 7c側に変位した位置に配置すると、 2つの離隔流 Faと帰還流 Fbがこの配置に対応して上下方向に変位した位置に発生し、液体 Lの攪拌効率を変化させることができる。従って、表面弾性波素子 22は、振動子 22bをメニスカス M側に変位した位置に配置してもよい。

[0046] なお、実施の形態 1の攪拌装置 20は、音波としてバルタ波を用いた場合について説明した。しかし、攪拌装置 20は、振動子 22bを側壁 7aに向けて表面弾性波素子 2 2を反応容器 7に取り付け、表面弾性波によって液体を攪拌することも可能である。

[0047] (実施の形態 2)

次に、本発明の攪拌装置と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の攪拌装置と分析装置は、音波発生手段として表面弾性波素子を使用したが、実施の形態 2の攪拌装置と分析装置は、音波発生手段として厚み縦振動子を使用して、る。

[0048] 図 9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 10は、実施の形態 2の自動分析装置の反応ホイールを攪拌装置の位置で切断した断面図である。図 11は、実施の形態 2の攪拌装置の概略構成図であり、厚み縦振動子を断面にしている。図 12は、図 11の攪拌装置で使用している厚み縦振動子の平面図である。実施の形態 2の自動分析装置は、攪拌装置の構成が異なることを除き実施の形態 1の自動分析装置と構成が同一であるので、同一の構成部分に同一の符号を付して説明する。

[0049] 自動分析装置 30は、図 9に示すように、攪拌装置 40を備えており、攪拌装置 40の厚み縦振動子 41によって反応容器 9が保持した液体を攪拌してヽる。厚み縦振動子 41は、図 10に示すように、反応ホイール 6に形成された複数の凹部 6aの底部にそれぞれ設けられている。ここで、実施の形態 2においては、反応ホイール 6は、恒温槽を兼ねており、図 10に示すように、内部に恒温液 Ltを保持している。

[0050] 反応容器 9は、容量が数 nL〜数十 μ Lと微量な容器であり、反応容器 7と同じ透明素材によって側壁 9aと底壁 9cとを有し、液体保持部 7dの上部に開口 7eを有する反応容器 7と略同様の四角筒形状に成形され、内面には親和性処理が施されている。このとき、反応容器 9は、図 10に示すように、底壁 9cの外面が対向する側壁 9a側から中央に向力つて斜めに凹状に傾斜した傾斜面に成形されている。 [0051] 攪拌装置 40は、制御部 16の制御の下に作動し、図 11に示すように、厚み縦振動子 41、電源 42及びコントローラ 43を有している。

[0052] 厚み縦振動子 41は、板面に垂直に音波を発生する音波発生手段であり、接着剤等によって反応ホイール 6の凹部 6a底部に取り付けられている。厚み縦振動子 41は、図 11及び図 12に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛 (PZT)力もなる圧電基板 41a の両面に電極 41bを設けたもので、各電極 41bには、引出し電極 41cが接続されている。厚み縦振動子 41は、底壁 9cに対向する電極 41bをグランド側とすることにより、音波を出射する音源となる。電源 42は、厚み縦振動子 41を駆動する交流電源であり、図 11に示す配線 44を介して電極 41bに数 MHz〜数百 MHz程度の高周波交流電圧を印加する。ここで、厚み縦振動子 41と電源 42との間を接続する配線 44は、反応ホイール 6が回転しても電力が電送されるように、接触電極を介して接続されている。

[0053] コントローラ 43は、電源 42を制御して電極 41b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。

[0054] 従って、反応容器 9は、保持した液体試料が攪拌装置 40によって以下のように攪拌される。先ず、攪拌装置 40は、コントローラ 43による制御の下に電源 42から供給する電力によって厚み縦振動子 41を駆動する。これにより、厚み縦振動子 41は、図 10に示すように、底壁 9cに対向する電極 41bが音波を誘起する。誘起された音波は、恒温液 Ltが音響整合層となって恒温液 Lt中を伝搬し、反応容器 9の斜めに傾斜した傾斜面から底壁 9cに入射する。このため、底壁 9cに入射した音波は、図 10に示すように、底壁 9c内を斜めに伝搬し、液体 Lと底壁 9cとの界面である底壁 9c上面に対して傾斜した状態で液体 Lに入射する。

[0055] これにより、図 10に示すように、音波 Waは、音響インピーダンスが近い液体 Lへ底壁 9c上面の異なる位置から上方に漏れ出してゆく。この結果、反応容器 9内の液体 L中には、厚み縦振動子 41から遠ざ力る方向に流れる 2つの離隔流 Faと、 2つの離隔流 Faの間を厚み縦振動子 41へ戻る方向に流れる帰還流 Fbとが生じる。従って、反応容器 9に保持された液体 Lは、 2つの離隔流 Faと 2つの離隔流 Faの間を厚み縦振動子 41へ戻る方向に流れる帰還流 Fbとによるメニスカス Mまで到達する対流攪拌により、側壁 9aと底壁 9cとが交わる反応容器 9の隅部における流速の低下が抑えられ、隅部を含む全体が短時間で攪拌される。

[0056] (変形例）

ここで、反応容器 9に代えて一般的な形状の反応容器 7を使用する場合には、攪拌装置 40は、図 13に示すように、 2つの厚み縦振動子 41を使用する。この場合、 2つの厚み縦振動子 41は、 2つの離隔流 Faを発生させる位置に対応させて反応ホイ一ル 6の凹部 6a底部の異なる位置に取り付け、それぞれ異なる位置力液体 Lに音波を同時に照射する。このとき、図 13に示すように、液体 Lへ漏れ出す音波 Waによって、反応容器 7が保持した液体 Lには液体 Lの界面である側壁 7aに沿って厚み縦振動子 41から遠ざかる方向に立ち上がり、メニスカス Mで中央へ向かう 2つの離隔流 Faが発生し、 2つの離隔流 Faの間には厚み縦振動子 41へ戻る方向に流れる帰還流 Fbが発生する。このため、攪拌装置 40は、反応容器 7の隅部における流速の低下を抑え、隅部を含めて液体全体を短時間で攪拌することができる。

[0057] また、攪拌装置 40は、図 14に示すように、 2つの厚み縦振動子 41を 2つの離隔流 Faを発生させる位置に対応させて反応容器 7の一つの平面上、ここでは底壁 7c下面に取り付けてもよい。このようにしても、攪拌装置 40は、反応容器 7が保持した液体 L に厚み縦振動子 41から遠ざ力る方向に流れる 2つの離隔流 Faと、 2つの離隔流 Fa の間を厚み縦振動子 41へ戻る方向に流れる帰還流 Fbとを発生させることができる。また、 2つの厚み縦振動子 41を反応容器 7の互いに平行な 2つの面上に、又は互いに平行で高さの異なる 2つの面上に、それぞれ取り付けても同様の効果が期待できる産業上の利用可能性

[0058] 以上のように、本発明にかかる攪拌装置と分析装置は、反応容器の隅部を含む全体を短時間で攪拌するのに有用であり、特に、検体と試薬とを含む液体試料を音波によって非接触で攪拌する攪拌装置と分析装置に適している。

Claims

請求の範囲

[1] 液体を保持する容器と、

前記液体に音波を照射すると共に、当該音波によって前記液体を攪拌する流れを発生させる音波発生手段と、

を備え、

前記音波発生手段は、当該音波発生手段から遠ざかる方向に流れる少なくとも 2 つの離隔流と、当該少なくとも 2つの離隔流の間を前記音波発生手段へ戻る方向に流れる帰還流とを前記液体内に発生させることを特徴とする攪拌装置。

[2] 前記容器は、前記少なくとも 2つの離隔流の外側に前記液体の界面を有することを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。

[3] 前記界面は、前記容器の壁面と前記液体とが接する固液界面、気体と前記液体とが接する気液界面又は前記容器に保持される異なる液体が接する液液界面のいずれか一つであることを特徴とする請求項 2に記載の攪拌装置。

[4] 前記少なくとも 2つの離隔流は、前記液体の界面に沿った流れであることを特徴とする請求項 2に記載の攪拌装置。

[5] 前記音波発生手段は、複数の方向へ同時に音波を照射することを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。

[6] 前記音波発生手段は、複数設けられ、

前記複数の音波発生手段は、それぞれ異なる位置から前記液体に同時に音波を照射することを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。

[7] 前記音波は、同一の音波発生手段から照射されることを特徴とする請求項 6に記載の攪拌装置。

[8] 前記音波発生手段は、表面弾性波素子であることを特徴とする請求項 7に記載の攪拌装置。

[9] 前記音波は、前記音波がはじめて照射される前記容器の壁に対して傾斜して入射することを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。

[10] 前記容器は、底壁と側壁とを有し、

前記側壁の前記底壁に対する傾斜角度と前記容器内に生じる音波の当該底壁上面に対する入射角度とは等しいことを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。

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を攪拌し、前記検体と前記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。