WO2007108238A1 - 攪拌装置及び分析装置 - Google Patents

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WO2007108238A1
WO2007108238A1 PCT/JP2007/051809 JP2007051809W WO2007108238A1 WO 2007108238 A1 WO2007108238 A1 WO 2007108238A1 JP 2007051809 W JP2007051809 W JP 2007051809W WO 2007108238 A1 WO2007108238 A1 WO 2007108238A1
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liquid
temperature
sound wave
surface acoustic
acoustic wave
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PCT/JP2007/051809
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Miyuki Murakami
Original Assignee
Olympus Corporation
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • B01F31/86—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations with vibration of the receptacle or part of it
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/211—Measuring of the operational parameters
    • B01F35/2115—Temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00346—Heating or cooling arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00465—Separating and mixing arrangements
    • G01N2035/00534—Mixing by a special element, e.g. stirrer
    • G01N2035/00554—Mixing by a special element, e.g. stirrer using ultrasound

Definitions

  • the present invention relates to a stirrer and an analyzer.
  • an analyzer that includes a stirring device that stirs a liquid containing a specimen or a reagent held in a container by sound waves generated by a sound wave generating means (see, for example, Patent Document 1). ).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-300651
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a stirring device and an analysis device capable of suppressing an increase in the temperature of a liquid due to absorption of sound waves. Means to solve
  • one aspect of the stirring device is a stirrer that stirs a liquid held in a container by sound waves. And a control means for controlling the temperature of the liquid that rises due to the sound wave emitted by the sound wave generation means to be equal to or lower than a predetermined temperature.
  • one aspect of the stirring device of the present invention is characterized in that, in the above invention, the control means controls the temperature of the liquid in accordance with the characteristics relating to the heat of the liquid.
  • the heat-related characteristic of the liquid is at least one of the amount, viscosity, heat capacity, specific heat, or thermal conductivity of the liquid. It is characterized by that.
  • the stirring device further includes a temperature detection unit that detects a temperature of the liquid, and the control unit detects the liquid detected by the temperature detection unit. The temperature of the liquid is controlled based on the detected temperature.
  • the control unit controls the temperature of the liquid by controlling an amplitude or an application time of a driving signal that drives the sound wave generating unit. It is characterized by controlling.
  • one aspect of the stirring device of the present invention is characterized in that, in the above invention, the control means controls the amplitude of the drive signal by amplitude modulation.
  • the stirring device includes a plurality of the sound wave generation units, and the control unit drives the plurality of sound wave generation units by switching to time division.
  • control unit controls a duty ratio of the drive signal.
  • the duty ratio is controlled when the total power consumption required for stirring the liquid continuously drives the sound wave generating means. It is characterized in that it is performed so as to be less than the required power.
  • control unit is configured to control the sound wave applied to the liquid when the temperature of the liquid is lower than when the temperature is high.
  • the duty ratio of the drive signal is controlled so as to shorten the irradiation time.
  • the control unit is configured to control the sound wave applied to the liquid when the temperature of the liquid is lower than when the temperature is high.
  • the duty ratio of the drive signal is controlled so that the irradiation intensity per unit time is increased.
  • the control unit sets a frequency of a driving signal for driving the sound wave generating unit according to the liquid. .
  • one aspect of the stirring device of the present invention is characterized in that, in the above invention, the control means sets the frequency of the drive signal to a center frequency of the sound wave generation means.
  • One aspect of the stirring device of the present invention is the above-described invention, further comprising a cooling unit that cools the liquid, and the control unit controls the operation of the cooling unit to control the liquid. It is characterized by controlling the temperature.
  • the sound wave generating means is a surface acoustic wave element.
  • one embodiment of the analyzer of the present invention is to stir and react a plurality of different liquids and measure the optical characteristics of the reaction liquid.
  • the analysis device for analyzing the reaction solution is characterized in that the sample and the reagent are stirred using the stirring device, and the reaction solution is optically analyzed.
  • a stirrer includes a sound wave generating unit that generates a sound wave to be applied to the liquid, and a control unit that controls the temperature of the liquid rising by the sound wave applied by the sound wave generating unit to a predetermined temperature or less.
  • the analyzer optically analyzes the reaction liquid of the sample and the reagent using the stirring device. For this reason, the stirrer and the analyzer of the present invention have the effect that the temperature rise of the liquid due to absorption of sound waves can be suppressed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating Embodiment 1 of the present invention, and is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer equipped with a stirrer.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of a part A of the cuvette wheel constituting the automatic analyzer shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of a cuvette wheel containing a reaction vessel cut horizontally at the position of the wheel electrode.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the stirring apparatus of Embodiment 1 together with a perspective view of a reaction vessel.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a stirring vessel and a surface acoustic wave device, showing a state in which the liquid is stirred by a Balta wave irradiated to the liquid by the surface acoustic wave device.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a modulation period, an amplitude ratio, and a duty ratio of a drive signal that drives a surface acoustic wave device.
  • FIG. 7 is a diagram showing the measurement results of the difference in the stirring time of the liquid due to the difference in the amplitude modulation frequency.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of a configuration in which the surface acoustic wave elements of a plurality of reaction vessels are individually driven by switching the amplified and modulated drive signals with the switch in the stirrer according to the first embodiment. It is.
  • FIG. 10 is a signal waveform diagram when driving surface acoustic wave elements of a plurality of reaction vessels in a conventional stirring apparatus at a duty ratio of 100%.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the second embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer equipped with a stirrer and a temperature detector.
  • FIG. 12 is a waveform diagram showing the relationship between applied power and application time depending on the duty ratio of the drive signal for driving the surface acoustic wave device in the stirring apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a temperature change diagram showing the relationship between time and liquid temperature depending on the duty ratio of the drive signal for driving the surface acoustic wave device in the stirring apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 14 is a graph showing the rate of increase in liquid temperature due to the difference in duty ratio.
  • FIG. 15 is a diagram showing the measurement results of the liquid agitation time due to the difference in duty ratio.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining Embodiment 3 of the present invention, in which an automatic equipped with a stirring device It is a schematic block diagram of an analyzer.
  • FIG. 17 is a perspective view corresponding to FIG. 2, in which a part of the cuvette wheel constituting the automatic analyzer is enlarged in section.
  • FIG. 18 is a plan view of the cuvette wheel containing the reaction vessel cut horizontally at the position of the wheel electrode.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a schematic configuration of the stirring device together with a cross-sectional view of the cuvette wheel and the reaction vessel.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a holder of a cuvette wheel that does not contain a reaction vessel.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of a reaction vessel showing a Balta wave leaking into a liquid by driving a surface acoustic wave element and a flow generated by the Balta wave.
  • FIG. 22 is an enlarged view showing a portion B in FIG. 21.
  • FIG. 23 is a waveform diagram showing a relationship between applied power and applied time of a drive signal for driving a surface acoustic wave device in the stirring apparatus of the third embodiment.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a first modification of the stirrer according to Embodiment 3 together with cross-sectional views of the cuvette wheel and the reaction vessel.
  • FIG. 25 is a view showing a modification of the stirring apparatus shown in FIG. 24, and is a view showing a perspective view of a reaction vessel together with a block diagram of the stirring apparatus.
  • FIG. 26 is a block diagram showing a second modification of the stirrer according to the third embodiment together with cross-sectional views of the cuvette wheel and the reaction vessel.
  • FIG. 27 is a diagram for explaining the fourth embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer equipped with a stirrer.
  • FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the frequency of the drive signal for driving the surface acoustic wave device and the rate of increase in the liquid temperature held in the reaction vessel.
  • FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the frequency of the drive signal for driving the surface acoustic wave device and the stirring time of the liquid held in the reaction vessel.
  • FIG. 30 shows the relationship between the electric power of the driving signal for driving the surface acoustic wave element and the rate of increase of the liquid temperature held in the reaction vessel in the conventional stirring device that stirs the liquid by sound waves.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer equipped with a stirring device.
  • FIG. 2 is a perspective view in which a part A of the cuvette wheel constituting the automatic analyzer shown in FIG. 1 is enlarged and a part thereof is shown in cross section.
  • FIG. 3 is a plan view of the cuvette wheel containing the reaction vessel cut horizontally at the position of the wheel electrode.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the stirring device together with a perspective view of the reaction vessel.
  • the automatic analyzer 1 includes a reagent table 2, 3, a cuvette wheel 4, a specimen container transfer mechanism 8, an analysis optical system 12, a cleaning mechanism 13, a control unit 15, and A stirrer 20 is provided.
  • the reagent tables 2 and 3 hold a plurality of reagent containers 2a and 3a arranged in the circumferential direction, respectively, and are rotated by driving means to move the reagent containers 2a and 3a in the circumferential direction.
  • a plurality of holders 4b for arranging the reaction vessel 5 are formed in the circumferential direction by a plurality of partition plates 4a provided along the circumferential direction. It is rotated in the direction indicated by the arrow to transport the reaction vessel 5.
  • the cuvette wheel 4 has a photometric hole 4c formed in a radial direction at a position corresponding to the lower part of each holder 4b, and each of the upper and lower two through holes 4d provided at the upper part of the photometric hole 4c. A wheel electrode 4e is attached using this.
  • the wheel electrode 4e is bent at one end extending from the through hole 4d and abuts against the outer surface of the cuvette wheel 4, and the other end extending from the through hole 4d is the same.
  • the reaction vessel 5 arranged in the vicinity of the inner surface of the holder 4b and held in the holder 4b is held by a spring force.
  • the reaction vessel 5 is separated from the reagent vessels 2a and 3a of the reagent tables 2 and 3 by the reagent dispensing mechanism 6 and 7 provided in the vicinity. Reagent is dispensed.
  • the reagent dispensing mechanisms 6 and 7 are provided with probes 6b and 7b for dispensing reagents on arms 6a and 7a that rotate in the direction of the arrow in the horizontal plane, respectively.
  • the reaction vessel 5 is a transparent material that transmits 80% or more of the light contained in the analysis light (340 to 800 nm) emitted from the analysis optical system 12 described later, for example, a glass containing heat-resistant glass, Synthetic resins such as cyclic olefin and polystyrene are used.
  • the reaction vessel 5 is a square tube-shaped cuvette having a holding portion 5a for holding a liquid containing a specimen and a reagent, and a surface acoustic wave element 24 is attached to the side wall 5b.
  • An electrode pad 5e connected to each of a pair of input terminals 24d of the surface acoustic wave element 24 is attached.
  • reaction vessel 5 a portion surrounded by a dotted line on the lower side adjacent to the portion to which the surface acoustic wave element 24 is attached is used as a photometric window 5c that transmits the analysis light.
  • the reaction vessel 5 is set in the holder 4b with the surface acoustic wave element 24 facing the partition plate 4a. Thereby, as shown in FIG. 3, the reaction vessel 5 comes into contact with the wheel electrode 4e corresponding to each electrode pad 5e.
  • the electrode pad 5e is integrally provided across the surface acoustic wave element 24 and the side wall 5b.
  • the specimen container transfer mechanism 8 is a transfer means for transferring a plurality of racks 10 arranged in the feeder 9 one by one along the direction of the arrow. To do.
  • the rack 10 holds a plurality of sample containers 10a containing samples.
  • the sample container 10a is supplied to the sample dispensing mechanism 11 having the arm 1 la and the probe 1 lb that rotate in the horizontal direction each time the step of the rack 10 transferred by the sample container transfer mechanism 8 stops. Therefore, the sample is dispensed into each reaction vessel 5. For this reason, the specimen dispensing mechanism 11 has a washing means for washing 1 lb of the probe with washing water.
  • the analysis optical system 12 emits analysis light (340 to 800 nm) for analyzing the liquid sample in the reaction vessel 5 in which the reagent and the sample have reacted. As shown in FIG. It has a part 12a, a light separating part 12b and a light receiving part 12c.
  • the analysis light emitted from the light emitting unit 12a passes through the liquid sample in the reaction vessel 5, and is received by the light receiving unit 12c provided at a position facing the spectroscopic unit 12b.
  • the light receiving unit 12c is connected to the control unit 15.
  • the cleaning mechanism 13 sucks and discharges the liquid sample in the reaction vessel 5 through the nozzle 13a. Thereafter, the reaction container 5 having been analyzed by the analysis optical system 12 is washed by repeatedly injecting a suction solution such as detergent or washing water through the nozzle 13a and sucking it.
  • a suction solution such as detergent or washing water
  • the control unit 15 stores information such as an operation program inputted in advance to control the operation of each part of the automatic analyzer 1 and the stirring device 20, and the emitted light quantity of the light emitting unit 12a and the light receiving unit 12c receive light.
  • This is a control means for analyzing the component concentration and the like of the specimen based on the absorbance of the liquid sample in the reaction container 5 based on the amount of light that has been measured.
  • a microcomputer or the like is used.
  • the control unit 15 is connected to the input unit 16 and the display unit 17 as shown in FIG.
  • the input unit 16 is a part that performs an operation of inputting inspection items and the like to the control unit 15, and for example, a keyboard or a mouse is used.
  • the input unit 16 is also used for operations such as switching the frequency of the drive signal input to the surface acoustic wave element 24 of the stirring device 20.
  • the display unit 17 displays analysis contents and alarms, and a display panel or the like is used.
  • the stirring device 20 has a drive control unit 21 and a surface acoustic wave element 24.
  • the drive control unit 21 is a control means for controlling the temperature of the liquid containing the specimen and the reagent that is raised by the sound wave irradiated by the surface acoustic wave element 24 to a predetermined temperature or less by controlling the driving of the surface acoustic wave element 24. is there.
  • the drive control unit 21 is arranged on the outer periphery of the cuvette wheel 4 so as to face the cuvette wheel 4 (see FIG. 1).
  • the drive control unit 21 A signal generator 22 and a drive control circuit 23 are provided.
  • the contact 21b is provided on the housing 21a facing the two wheel electrodes 4e.
  • the contact 21b comes into contact with the corresponding wheel electrode 4e, and the surface acoustic wave element 24 of the drive control unit 21 and the reaction vessel 5 Are electrically connected. Therefore, each time the rotation of the cuvette wheel 4 stops, the stirring device 20 changes the wheel electrode 4e with which the contact 21b of the drive control unit 21 contacts to change the surface acoustic wave element 24 to be driven, that is, the stirring target. Reaction vessel 5 is changed.
  • the drive control unit 21 is a liquid inspection item input from the input unit 16 via the control unit 15, characteristics related to heat of the liquid input from the input unit 16 and stored in the control unit 15, etc.
  • the driving conditions of the surface acoustic wave element 24 based on this information, the temperature of the liquid containing the specimen and reagent held in the reaction vessel 5 is controlled.
  • the drive signal input by the drive control unit 21 to the surface acoustic wave element 24 is used as a driving condition of the surface acoustic wave element 24, the drive signal input by the drive control unit 21 to the surface acoustic wave element 24 is used.
  • Liquid thermal properties include liquid volume, viscosity, heat capacity, specific heat or thermal conductivity.
  • the drive control unit 21 controls the temperature of the liquid held in the reaction vessel 5 according to at least one of these characteristics.
  • the heat-related characteristics of the liquid include a characteristic that is measured in advance by the manufacturer of the automatic analyzer 1 or is estimated and stored in the control unit 15 at the time of factory shipment.
  • the characteristic may be a characteristic that is measured at the time of preliminary stirring measurement prior to stirring that is repeatedly performed in step 1 and is stored in the control unit 15 by the user.
  • the result of liquid quantity, viscosity, heat capacity, specific heat or thermal conductivity obtained during the previous stirring may be used as the heat-related characteristics of the liquid. Good.
  • the signal generator 22 has an oscillation circuit capable of changing the oscillation frequency based on a control signal input from the drive control circuit 23, and generates a high-frequency drive signal of several MHz to several hundred MHz. Input to surface acoustic wave element 24.
  • the drive control circuit 23 uses an electronic control means (ECU) incorporating a memory and a timer, and is based on a control signal input from the input unit 16 via the control unit 15! Control the operation.
  • ECU electronice control means
  • the drive control circuit 23 controls the operation of the signal generator 22 to control the driving conditions of the surface acoustic wave element 24, for example, the characteristics (frequency, intensity (amplitude) of sound waves generated by the surface acoustic wave element 24. , Phase, wave characteristics), waveform (sine wave, triangle wave, rectangular wave, burst wave, etc.) or modulation (amplitude modulation, frequency modulation), etc. Further, the drive control circuit 23 can change the frequency of the high-frequency signal oscillated by the signal generator 22 according to the built-in timer.
  • a vibrator 24b having a bidirectional comb-like electrode (IDT) force is formed on the surface of the piezoelectric substrate 24a.
  • the vibrator 24b is a sound generation unit that converts the drive signal input from the drive control unit 21 into a sound wave (Balter wave), and a plurality of fingers constituting the vibrator 24b are arranged along the longitudinal direction of the piezoelectric substrate 24a. Arranged and beaten.
  • the vibrator 24b is connected to the input terminal 24d by a bus bar 24e.
  • a pair of input terminals 24d and a single drive control unit 21 are connected by a contact 21b that contacts the wheel electrode 4e.
  • the surface acoustic wave element 24 is attached to the side wall 5b of the reaction vessel 5 through an acoustic matching layer such as epoxy resin.
  • the surface acoustic wave device described below including the surface acoustic wave device 24 shown in FIG. Since the drawings shown are mainly intended to show the outline of the configuration, the line widths or pitches of the fingers constituting the vibrator are not necessarily drawn accurately.
  • the electrode pad 5e may be a force provided integrally on the input terminal 24d, or the input terminal 24d itself may be the electrode pad 5e.
  • the reagent dispensing mechanisms 6 and 7 are connected to the plurality of reaction containers 5 conveyed in the circumferential direction by the rotating cuvette wheel 4 and the reagent containers 2a, Dispense reagents sequentially from 3a.
  • the specimen is sequentially dispensed from the plurality of specimen containers 10 a held in the rack 10 by the specimen dispensing mechanism 11.
  • the contact 21b comes into contact with the wheel electrode 4e, and the drive control unit 21 and the surface acoustic wave element 24 of the reaction vessel 5 are electrically connected. For this reason, in the reaction vessel 5, the dispensed reagent and the sample are sequentially stirred by the stirring device 20 and reacted.
  • the automatic analyzer 1 a small amount of sample dispensed into the reaction vessel 5 by a series of flows generated in the liquid by agitation where the amount of sample is usually smaller than the amount of reagent is large.
  • the reaction between the specimen and the reagent is promoted by being drawn into the reagent.
  • the reaction solution in which the sample and the reagent have reacted in this way passes through the analysis optical system 12 when the cuvette wheel 4 rotates again, and the light beam LB emitted from the light emitting part 12a is transmitted as shown in FIG. To do.
  • the reaction solution of the reagent and the sample in the reaction container 5 is measured by the light receiving unit 12c, and the component concentration and the like are analyzed by the control unit 15.
  • the reaction vessel 5 is washed by the washing mechanism 13 and then used again for analyzing the specimen.
  • the automatic analyzer 1 causes the drive control unit 21 to move from the contact 21b to the input terminal 24d when the cuvette wheel 4 is stopped.
  • a drive signal is input to.
  • the vibrator 24b is driven according to the input drive signal, and a sound wave (Balter wave) is induced.
  • the induced sound wave (Balter wave) propagates from the acoustic matching layer into the side wall 5b of the reaction vessel 5, and as shown in Fig. 5, the Balta wave Wb leaks into the liquid L where the acoustic impedance is close. .
  • two flows are generated in the reaction vessel 5 from the position corresponding to the vibrator 24b in the liquid L toward the diagonally upward and diagonally downward directions. Is stirred.
  • the center frequency of the drive signal for driving the surface acoustic wave element 24 is f0
  • the modulation period of the drive signal is T
  • the amplitude ratio of the drive signal is RA
  • the application time of the drive signal Let RD be the duty ratio.
  • the stirring device 20 can control the amplitude and application time (duty ratio) of the drive signal for driving the surface elastic wave element 24 by the drive control unit 21 in various ways.
  • the adjustment frequency fAM was changed to various values and the stirring time of the liquid held in the reaction vessel 5 was measured, the result shown in FIG. 7 was obtained.
  • the reaction vessel 5 used at this time had an inner method of 2 ⁇ 3 ⁇ 5 (length ⁇ width ⁇ height) mm, and the thickness of the side wall 5 b was 0.5 mm.
  • the center frequency f0 of the vibrator 24b is 97 MHz
  • the crossing width of the comb-like electrodes forming the vibrator 24b is 2.15 mm
  • the logarithm is 19 pairs
  • the transducer 24b was driven by a drive signal with an applied power of 0.25 W.
  • the drive control unit 21 may, for example, drive the signal generated by the signal generator 22 as shown in FIG.
  • the surface acoustic wave element 24 of each of the plurality of reaction vessels 5A to 5D is configured to be driven by switching with a switch SW.
  • the automatic analyzer 1 equipped with the stirrer 20 is a force in which a large number of four or more reaction vessels 5 are arranged on the cuvette wheel 4.
  • the drive control unit 21 drives the surface acoustic wave elements 24 of the reaction vessels 5A to 5D in a time division manner as shown in FIG. : Drives at a stirring cycle Tc with a duty ratio of 50%.
  • the reaction vessel 5A has a switch SW while the signal is stopped at time tml when the reaction vessel 5B is stirred.
  • the surface acoustic wave element 24 is driven.
  • the driving time of the surface acoustic wave element 24 is 3Z4'tml, and the driving time for stirring the reaction vessels 5A to 5D is reduced by 1Z4 compared to the conventional case.
  • the stirring device 20 can reduce the energy of the sound wave required for stirring the reaction vessels 5A to 5D to 3Z4, and thus can suppress an increase in the temperature of the liquid due to absorption of the irradiated sound wave.
  • the drive control unit controls the amplitude of the drive signal or the application time, particularly the amplitude of the drive signal, to control the rise in the temperature of the liquid due to the absorption of the sound wave.
  • the duty ratio is controlled by the drive control unit in accordance with the temperature of the liquid, thereby suppressing an increase in the temperature of the liquid due to absorption of sound waves.
  • the automatic analyzer 30 according to the second embodiment has the same configuration as the automatic analyzer 1 according to the first embodiment, except that the temperature detector 14 is provided. Therefore, the automatic analyzer and the stirrer described below including the automatic analyzer and the stirrer of Embodiment 2 will be described using the same reference numerals for the same components as those of Embodiment 1.
  • the temperature detection device 14 is disposed between the sample dispensing mechanism 11 on the outer periphery of the cuvette wheel 4 and the drive control unit 21.
  • the temperature detector 14 is an infrared temperature sensor that detects the temperature of the liquid containing the reagent and the sample held in the reaction vessel 5 in a non-contact manner from above the reaction vessel 5, and the detected temperature of the liquid is a temperature information signal. Is output to the drive control unit 21 via the control unit 15 and the control unit 15.
  • the temperature detection device 14 force is also input when the cuvette wheel 4 is stopped.
  • the drive control unit 21 controls the surface acoustic wave element 24 with a duty ratio of 50%, for example, in order to control the temperature of the liquid rising by the acoustic wave irradiated by the surface acoustic wave element 24 to a predetermined temperature or lower.
  • the applied power By setting the applied power to 0.6 W, the drive signal is controlled so that the total power consumption is the same as when continuously driven with a duty ratio of 100%.
  • the drive control unit 21 causes the surface acoustic wave element 24 to have a time t (33) as shown in FIG.
  • the drive signal is controlled so that the total power consumption is the same as when continuously driven at a duty ratio of 100% by allowing the agitation to be performed three times and the applied power to the surface acoustic wave element 24 to be 0.91 W.
  • the drive control unit 21 performs, for example, three times of stirring at time t (25) and applies applied power to 1. as shown in FIG.
  • the duty ratio is 20% and the duty ratio is 20%, for example, the stirring at time t (20) is performed three times and the applied power is 1.5 W, so that the total power consumption is 100%.
  • the drive signal is controlled to be the same as when continuously driven. In this case, if the total power consumption is extremely smaller than when continuously driven at a duty ratio of 100%, the stirring efficiency decreases. On the other hand, there is an advantage that heat generation can be suppressed as the total power consumption decreases. For this reason, when driving the surface acoustic wave element 24 with a duty ratio other than 100%, the drive control unit 21 is the same as when the total power consumption is continuously driven with a duty ratio of 100%, or less than the total power consumption.
  • the duty ratio is 20% and the duty ratio is 20%, for example, the stirring at time t (20) is performed three times and the applied power is 1.5 W, so that the total power consumption is 100%.
  • the drive control unit 21 determines that the drive control circuit 23 determines the duty ratio and the applied power based on the temperature information of the liquid input from the temperature detection device 14, and sends the corresponding applied power drive signal to the surface acoustic wave. Output to element 24.
  • the drive control circuit 23 shortens the irradiation time of the sound wave applied to the liquid when the temperature of the liquid is lower than when the liquid temperature is high, or drives the drive signal so that the irradiation intensity per unit time of the sound wave is increased. Control the duty ratio.
  • the drive control unit 21 irradiates the liquid with high-power sound waves in a short time.
  • control is performed so that the temperature of the liquid does not rise too much.
  • the stirrer 20 according to the second embodiment is based on the temperature information signal of the liquid input from the temperature detector 14, and the drive signal due to the drive controller 21 when the liquid is stirred.
  • the tee ratio and applied power are determined and the liquid is agitated. Therefore, the stirring device 20 of the second embodiment can control the temperature of the liquid with higher accuracy than the stirring device 20 of the first embodiment.
  • the liquid agitation time due to the difference in duty ratio was measured using the same method as the measurement of the liquid agitation time shown in FIG. 7, and the result is shown in FIG.
  • a square wave is used as the amplitude modulation waveform
  • the duty ratio is set to 20
  • 25, 33, 50, 100% and the applied power shown in Table 1 is set.
  • the amplitude modulation frequency is 3 Hz, that is, time division in 1 second. Stir 3 times.
  • the stirring time is reduced by reducing the duty ratio and increasing the applied power for driving the surface acoustic wave device 24, rather than stirring at a duty ratio of 100%. It can be shortened.
  • the duty ratio is set to 25%, the agitation time can be minimized, and the agitation time can be shortened by 40% compared to the case where the duty ratio is 100%.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the third embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer equipped with a stirrer.
  • FIG. 17 is a perspective view corresponding to FIG. 2, in which a part of the cuvette wheel constituting the automatic analyzer is enlarged in section.
  • FIG. 18 is a plan view of the cuvette wheel containing the reaction vessel cut horizontally at the position of the wheel electrode.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a schematic configuration of the stirring device together with a cross-sectional view of the cuvette wheel and the reaction vessel.
  • the automatic analyzer 40 according to the third embodiment has the same configuration as the automatic analyzer 1 according to the first embodiment.
  • the automatic analyzer 40 is provided with a recess 4f in which the Peltier elements 41 are arranged at positions adjacent to each other in the circumferential direction below the holders 4b of the cuvette wheel 4.
  • a pressure contact member 42 is arranged at the back.
  • the recess 4f is formed with a ventilation hole 4g that opens on the upper surface of the cuvette wheel 4 at the top.
  • the operation of the Peltier element 41 is controlled by the drive control circuit 23 of the stirring device 20, and is a cooling means for cooling the liquid held in the reaction vessel 5 via the surface acoustic wave element 24.
  • the Peltier element 41 is attached to the tip of a pressure contact pin 42a included in the pressure contact member 42.
  • the Peltier element 41 is supplied with driving power from the stirring device 20 by a contact 21c that contacts the electrode 4h provided on the cuvette wheel 4.
  • the electrode 4h and the Peltier element 41 are connected by electrical wiring.
  • the operation of the pressure contact member 42 is controlled by the drive control circuit 23 of the stirring device 20, and is a pressure contact means for pressing the Peltier element 41 to the reaction vessel 5 via the surface elastic wave element 24.
  • an actuator such as a solenoid is used as the pressing member 42, and driving power is supplied from the stirring device 20 by a contact 21d that contacts the electrode 4i provided on the cuvette wheel 4 in the same manner as the wheel electrode 4e.
  • the pressure contact member 42 is connected to the electrode 4i by electrical wiring.
  • the pressure contact member 42 extends the pressure contact pin 42a to bring the surface acoustic wave element 24 into contact, as shown in FIGS.
  • the Peltier element 41 is brought into pressure contact with the reaction vessel 5 through
  • the reagent dispensing mechanisms 6 and 7 are connected to the reagent containers 2a, 4 in a plurality of reaction containers 5 conveyed along the circumferential direction by the rotating cuvette wheel 4. Dispense reagents sequentially from 3a.
  • the specimen is sequentially dispensed from the plurality of specimen containers 10 a held in the rack 10 by the specimen dispensing mechanism 11.
  • the contact 21b comes into contact with the wheel electrode 4e, and the drive control unit 21 and the surface acoustic wave element 24 of the reaction vessel 5 are electrically connected. For this reason, in the reaction vessel 5, the dispensed reagent and the sample are sequentially stirred by the stirring device 20 and reacted.
  • the automatic analyzer 40 a small amount of sample dispensed into the reaction vessel 5 by a series of flows generated in the liquid by agitation where the amount of sample is usually smaller than the amount of reagent is large.
  • the reaction between the specimen and the reagent is promoted by being drawn into the reagent.
  • the reaction solution in which the sample and the reagent have reacted in this way passes through the analysis optical system 12 when the cuvette wheel 4 rotates again, and the light beam emitted from the light emitting unit 12a is transmitted.
  • the reaction solution of the reagent and the sample in the reaction container 5 is measured by the light receiving unit 12c, and the component concentration and the like are analyzed by the control unit 15.
  • the reaction vessel 5 is washed by the washing mechanism 13 and then used again for analyzing the sample.
  • the automatic analyzer 40 controls the control unit previously input from the input unit 16 via the control unit 15. Based on the control signal, when the cuvette wheel 4 is stopped, the drive control unit 21 inputs a drive signal from the contact 21b to the input terminal 24d. Thereby, in the surface acoustic wave element 24, the vibrator 24b is driven according to the input drive signal, and a sound wave (Balter wave) is induced.
  • the induced sound wave (Balter wave) propagates from the acoustic matching layer 25 such as epoxy resin into the side wall 5b of the reaction vessel 5, and as shown in FIG. Wave Wb leaks out. As a result, a flow F is generated in the liquid L held in the reaction vessel 5 by the leaked nore wave Wb, and the dispensed reagent and specimen are agitated by the flow F.
  • the Balta wave Wb generated by the surface acoustic wave element 24 propagates while being subjected to multiple reflections in the piezoelectric substrate 24a, the acoustic matching layer 25, and the side wall 5b of the reaction vessel 5, as shown in FIG. .
  • the Balta wave Wb propagating with multiple reflections occurs at the boundary surface between the piezoelectric substrate 24a and the acoustic matching layer 25, the boundary surface between the acoustic matching layer 25 and the side wall 5b, and the boundary surface between the side wall 5b and the liquid L.
  • the surface acoustic wave element 24 relates to the acoustic impedance of the propagation medium, and the absolute value of the difference between the acoustic impedance of the piezoelectric substrate 24a or the acoustic impedance of the reaction vessel 5 and the acoustic impedance of the acoustic matching layer 25 is The piezoelectric substrate 24a and the acoustic impedance of the side wall 5b that are larger than the absolute value of the difference between the acoustic impedance of 24a and the acoustic impedance of the reaction vessel 5 >> If the acoustic impedance of the acoustic matching layer 25 is related, the piezoelectric substrate 24a The amount of sound waves generated increases, and the amount of heat generated by the piezoelectric substrate 24a increases.
  • the surface acoustic wave element 24 is configured to vibrate as shown in FIGS. 17 and 19 because the vibrator 24b formed on the surface of the piezoelectric substrate 24a is a bidirectional comb-like electrode (IDT).
  • IDT bidirectional comb-like electrode
  • the Balta wave Wb leaks in the vertical direction with respect to the position of the vibrator 24b.
  • the vibrator 24b is in the position shown in FIGS. 17 and 19, the lines indicating the Balta wave Wb are complicated in FIGS. 20 and 21, and are difficult to see. For this reason, FIG. 20 and FIG.
  • the stirrer 20 generates the Balta wave Wb by driving the surface acoustic wave element 24 as described above when the cuvette wheel 4 is stopped, and stirs the liquid held in the reaction vessel 5 by the Balta wave Wb. .
  • the piezoelectric substrate 24a generates heat by driving the surface acoustic wave element 24.
  • the cuvette wheel 4 is stopped, as shown in FIG.
  • the contact 21c simultaneously contacts the electrode 4h, and the contact 21d contacts electrode 4i.
  • driving power is supplied from the agitator 20 to the Peltier element 41 and the pressure contact member 42, and the Peltier element 41 is pressed against the surface acoustic wave element 24 by the pressure contact member 42, and the surface acoustic wave element 24 is Cooled by.
  • the surface acoustic wave element 24 can suppress heat generation due to driving, and can suppress an increase in temperature of the liquid L held by the reaction vessel 5 due to heat generation.
  • the Peltier element 41 is controlled by the drive control unit 21 in accordance with the characteristics of the liquid to be agitated held in the reaction vessel 5 and the driving conditions of the surface acoustic wave element 24. The heat generated by driving the wave element 24 is appropriately suppressed.
  • the Peltier element 41 as the temperature of the surface pressed against the surface acoustic wave element 24 decreases and the surface acoustic wave element 24 is cooled, the back surface generates heat and the temperature rises.
  • a ventilation hole 4 g that opens to the upper surface of the cuvette wheel 4 is formed in the upper part of the recess 4 f that accommodates the Peltier element 41.
  • the reaction container 5 can be controlled to a predetermined temperature or less because the held liquid L is not heated by the heat generated on the back surface of the Peltier element 41 and the temperature rise of the liquid L is suppressed.
  • the automatic analyzer 40 In addition to the control of the cooling operation of the Peltier element 41, the automatic analyzer 40 has a relationship between the power applied to the surface acoustic wave element 24 and the temperature rise of the liquid held in the reaction vessel 5. It is stored in the drive control circuit 23 of the control unit 15 or the drive control unit 21. For this reason, the automatic analyzer 40 controls the operation of the Peltier element 41 by the drive control circuit 23 of the stirring device 20 from the relationship between the applied power and the temperature rise of the liquid. The temperature of the liquid that rises due to the absorption of the sound wave irradiated by the acoustic wave element 24 can also be controlled to a predetermined temperature or lower.
  • the automatic analyzer 40 can perform an analysis with a stable accuracy in which the thermal alteration of the specimen or reagent held in the reaction vessel 5 hardly occurs.
  • the stirring device 20 switches the driving signal oscillated by the signal generator 22 with the switch SW, thereby switching the surface acoustic waves of the plurality of reaction vessels 5A to 5D. Configure to drive element 24.
  • the stirring device 20 has stopped the cuvette wheel 4 as shown in FIG.
  • the surface acoustic wave elements 24 of the reaction vessels 5A to 5D may be sequentially driven by switching the switch during the stirring time.
  • the temperature of the liquid is further increased and consumed as compared with the case where the surface acoustic wave element 24 is continuously driven at a duty ratio of 100%. While reducing electric power, stirring time can further be shortened.
  • the stirrer is pressure-contacted to the surface acoustic wave element 54 in addition to the drive control unit 51 including the signal generator 52 and the drive control circuit 53 as in the stirrer 50 shown in FIGS. 24 and 25.
  • An RF transmission antenna 55 is formed on the surface of the Peltier element 41 to be driven, the RF transmission antenna 55 is driven by a signal generator 52, and the surface acoustic wave element 54 is wirelessly driven by a drive signal transmitted from the RF transmission antenna 55. It may be configured as follows.
  • a vibrator 54b such as a bi-directional comb-like electrode (IDT) is integrally formed with the antenna 54c on the surface of the piezoelectric substrate 54a. It is provided.
  • the surface acoustic wave element 54 is attached to the side wall 5b of the reaction vessel 5 through an acoustic matching layer such as epoxy resin with the vibrator 54b and the antenna 54c facing inward.
  • the surface acoustic wave element 54 receives the radio wave transmitted from the RF transmitting antenna 55 by the antenna 54c, and generates a sound wave (surface acoustic wave) in the vibrator 54b by the electromotive force generated by the resonance action.
  • the RF transmission antenna 55 is connected to the drive power from the stirring device 50 by a contact provided in the drive control unit 51. Is supplied. In this way, the agitation device 50 can have a simple structure and a small configuration.
  • the stirring device 20 may use a heat radiating plate 43 instead of the Peltier element 41.
  • the heat sink 43 is a heat conducting member that conducts heat generated when the surface acoustic wave element 24 generates sound waves to a portion having a lower temperature than the surface acoustic wave element 24, and is made of aluminum or copper having excellent thermal conductivity. Such metals are used.
  • the stirring device 20 accommodates the reaction vessel 5 in the holder 4b of the cuvette wheel 4, and drives the surface acoustic wave element 24 as described above when the cuvette wheel 4 is stopped to generate the Balta wave Wb.
  • the liquid L held in the reaction vessel 5 is stirred by the Balta wave Wb.
  • the stirring device 20 uses the heat radiating plate 43 as a suppressing means for suppressing heat generation of the surface acoustic wave element 24 due to driving, the heat radiating plate 43 is pressed against the surface acoustic wave element 24 by the pressure contact member 42 during stirring. The As a result, the heat generated in the surface acoustic wave element 24 is conducted to the portion where the temperature of the back surface is low, and the surface acoustic wave element 24 is cooled.
  • the heat conducted from the surface acoustic wave element 24 to the heat radiating plate 43 heats the air in the recess 4f. For this reason, the heated air having a reduced density rises in the recess 4f while entraining the air in the holder 4b in which the reaction vessel 5 is arranged, and is guided to the ventilation hole 4g to the outside of the upper surface force cuvette wheel 4. Discharged. Therefore, even if the surface acoustic wave element 24 generates heat as the stirrer 20 is driven, this heat is dissipated by the heat radiating plate 43, so that the temperature rise of the surface acoustic wave element 24 is suppressed, and the liquid L The temperature rise can be controlled below a predetermined temperature. As a result, the automatic analyzer can perform an analysis with a stable accuracy in which the thermal alteration of the sample or reagent held in the reaction vessel 5 hardly occurs.
  • FIG. 27 is a diagram for explaining the fourth embodiment of the present invention. It is a schematic block diagram of the automatic analyzer provided with the apparatus.
  • FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the frequency of the drive signal that drives the surface acoustic wave device and the rate of increase of the liquid temperature held in the reaction vessel.
  • FIG. 29 is a diagram showing the relationship between the frequency of the drive signal for driving the surface acoustic wave device and the stirring time of the liquid held in the reaction vessel.
  • the automatic analyzer 60 of the fourth embodiment has the same configuration as the automatic analyzer 30 and the stirrer 20 of the second embodiment.
  • the temperature rise suppression method is different. That is, the automatic analyzer 60 controls the frequency of the drive signal that drives the surface acoustic wave element 24 to the center frequency by the drive control unit 21, thereby suppressing the temperature rise of the liquid due to absorption of the sound wave. is doing.
  • the relationship between the frequency of the drive signal for driving the surface acoustic wave element 24 of the stirring device 20 and the rate of increase in the liquid temperature held by the reaction vessel 5 was measured.
  • the surface acoustic wave element 24 having the center frequency of the vibrator 24b of 98 MHz was used, and the drive signal frequencies were set to 90, 92, 94, 96, 97, 98, 100, 102, and 104 MHz.
  • the surface acoustic wave element 24 was driven at 0.3 W by controlling the duty ratio to 100% by using the “Ma-ku 1” Gozen, and the temperature of the liquid was measured in a non-contact manner using the temperature detector 14. .
  • the measurement results are shown in FIG. From the results shown in Fig.
  • the rate of increase in liquid temperature (° CZ seconds) is maximum at 96 MHz, which is smaller than the center frequency fO, and shows an upwardly convex parabolic shape, and the liquid with 96 MHz and the center frequency fO
  • the difference ⁇ in temperature rise rate was about 0.15 ° C.
  • the relationship between the frequency of the drive signal and the stirring time of the liquid held in the reaction vessel 5 was measured.
  • the reaction vessel 5 and the surface acoustic wave element 24 are the same as those used for measuring the liquid stirring time shown in FIG. 7, and the drive control unit 21 controls the surface elasticity to a duty ratio of 100%.
  • the wave element 24 was driven at 0.3 W.
  • the measurement results are shown in FIG.
  • the stirring time has a characteristic of a downwardly convex parabolic shape that is the shortest at the center frequency fO where the stirring efficiency is maximum.
  • the stirring device 20 sets the drive frequency of the surface acoustic wave element 24 to the center circumference where the stirring time is the shortest.
  • the wave number is set to f0, it is possible to suppress an increase in the temperature of the liquid caused by absorption of sound waves irradiated by the surface acoustic wave element 24.
  • the driving frequency of the surface acoustic wave element 24 with the shortest stirring time varies depending on the liquid to be stirred. Therefore, an optimal drive frequency is obtained in advance for each liquid to be measured and stored in the control unit 15 or the drive control circuit 23, and the drive control unit 21 is input from the input unit 16 via the control unit 15.
  • the driving frequency of the surface acoustic wave element 24 is set for each analysis item.
  • the stirrer and the analyzer of the present invention are useful for suppressing the temperature rise of the liquid due to the absorption of the sound wave irradiated by the sound wave generation means by the liquid held in the container. Especially, samples collected from living organisms such as blood and urine are agitated and analyzed.
  • a sound wave generating unit that generates a sound wave to irradiate the liquid while in contact with the container;
  • Suppression means for suppressing heat generation of the sound wave generation means accompanying generation of sound waves
  • a stirrer comprising:
  • the suppression unit is a cooling unit that contacts the sound wave generation unit and suppresses heat generation of the sound wave generation unit by cooling, or a heat release unit that suppresses heat generation of the sound wave generation unit by heat dissipation.
  • Item 2 The stirring apparatus according to Item 1, wherein
  • the control unit controls the cooling operation of the cooling unit based on at least one of the amount, viscosity, heat capacity, specific heat, or thermal conductivity of the liquid.
  • Item 4. The stirring device according to Item 3.
  • the heat radiating means is a heat conducting member that conducts heat generated when the sound wave generating means generates sound waves to a portion having a temperature lower than that of the sound wave generating means.
  • the stirrer according to supplementary note 2.
  • the sound wave generating means is a surface acoustic wave element that has a piezoelectric substrate having a sound generating part for generating sound waves formed on a surface thereof, and is attached to the container via an adhesive layer.
  • Item 2 The stirring device according to item 1, wherein
  • the sound wave generating means is configured such that the absolute value of the acoustic impedance of the piezoelectric substrate or the difference between the acoustic impedance of the container and the acoustic impedance of the adhesive layer is the acoustic impedance of the piezoelectric substrate.
  • Item 8 The stirring device according to item 7, wherein the stirring device is larger than an absolute value of a difference from an acoustic impedance of the container.
  • An analyzer that analyzes a reaction liquid by stirring and reacting a plurality of different liquids and measuring an optical characteristic of the reaction liquid, wherein the liquid is any one of Additional Items 1 to 9.
  • An analyzer characterized by optically analyzing a reaction solution by stirring a specimen and a reagent using the stirring device described in 1.

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Abstract

　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、液体に照射する音波を発生させる表面弾性波素子（２４）と、表面弾性波素子が照射する音波によって上昇する液体の温度を所定温度以下に制御する駆動制御部（２１）とを備えている。駆動制御部（２１）は、液体の熱に関する特性に応じて液体の温度を制御する。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、反応液を光学的に分析する。

Description

明 細 書
攪拌装置及び分析装置
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
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、音波によって液体を攪拌する攪拌装置においては、照射した音波が液体 に吸収されて、或いは駆動に伴って発熱した音波発生手段力 の熱によって液体の 温度が上昇する。このとき、図 30に示すように、単位時間当たりの液体温度の上昇率 は、音波発生手段に印加する電力の大きさに伴って増加する関係がある。この場合 、液体が微量になる程、液体の熱容量力 、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。
[0005] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、音波の吸収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及び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
[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、 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、前記液体に照 射する音波を発生させる音波発生手段と、前記音波発生手段が照射する音波によつ て上昇する前記液体の温度を所定温度以下に制御する制御手段と、を備えることを 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、前記制御手段は、前 記液体の熱に関する特性に応じて前記液体の温度を制御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、前記液体の熱に関す る特性は、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、前記液体の温度を検 出する温度検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記温度検出手段の検出した 前記液体の検出温度をもとに前記液体の温度を制御す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、前記制御手段は、前 記音波発生手段を駆動する駆動信号の振幅又は印加時間を制御することによって 前記液体の温度を制御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、前記制御手段は、前 記駆動信号の振幅の制御を振幅変調によって行うことを特徴とする。
[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、前記音波発生手段を 複数有し、前記制御手段は、前記複数の音波発生手段を時分割に切り替えて駆動 す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、前記制御手段は、前 記駆動信号のデューティ比を制御す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、前記デューティ比の 制御は、前記液体の攪拌に必要な全消費電力が、前記音波発生手段を連続駆動し た場合に必要な電力以下になるように行うことを特徴とする。
[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、前記制御手段は、前 記液体の温度が高 ヽ場合よりも低 ヽ場合に、当該液体に照射される前記音波の照 射時間が短くなるように前記駆動信号のデューティ比を制御することを特徴とする。
[0016] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記制御手段は、前 記液体の温度が高 ヽ場合よりも低 ヽ場合に、当該液体に照射される前記音波の単 位時間当たりの照射強度が強くなるように前記駆動信号のデューティ比を制御するこ とを特徴とする。 [0017] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記制御手段は、前 記音波発生手段を駆動する駆動信号の周波数を前記液体に応じて設定することを 特徴とする。
[0018] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記制御手段は、前 記駆動信号の周波数を前記音波発生手段の中心周波数に設定することを特徴とす る。
[0019] また、本発明の攪拌装置の一態様は、上記の発明において、前記液体を冷却する 冷却手段をさらに備え、前記制御手段は、前記冷却手段の作動を制御することにより 、前記液体の温度を制御することを特徴とする。
[0020] 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。
[0021] 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 、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
[0022] 本発明に力かる攪拌装置は、液体に照射する音波を発生させる音波発生手段と、 音波発生手段が照射する音波によって上昇する液体の温度を所定温度以下に制御 する制御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 の吸収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。 図面の簡単な説明
[0023] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1を説明する図であり、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 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]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]図 4は、実施の形態 1の攪拌装置の概略構成を反応容器の斜視図と共に示す ブロック図である。
[図 5]図 5は、表面弾性波素子が液体に照射するバルタ波によって液体が攪拌される 様子を示す攪拌容器及び表面弾性波素子の断面図である。
[図 6]図 6は、表面弾性波素子を駆動する駆動信号の変調周期、振幅比及びデュー ティ比を説明する図である。
[図 7]図 7は、振幅変調周波数の相違による液体の攪拌時間の違いの測定結果を示 す図である。
[図 8]図 8は、実施の形態 1の攪拌装置において、増幅変調された駆動信号をスイツ チで切り替えて複数の反応容器の表面弾性波素子を個々に駆動する構成の一例を 示すブロック図である。
[図 9]図 9は、図 8において、表面弾性波素子を時分割で駆動し、振幅比 RA= 100 : 0、デューティ比 50%の下に駆動する際の、複数の反応容器の駆動信号を示す信号 波形図である。
[図 10]図 10は、従来の攪拌装置における複数の反応容器の表面弾性波素子をデュ 一ティ比 100%で駆動する際の信号波形図である。
[図 11]図 11は、本発明の実施の形態 2を説明する図であり、攪拌装置及び温度検出 装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。
[図 12]図 12は、実施の形態 2の攪拌装置における表面弾性波素子を駆動する駆動 信号のデューティ比の違いによる、印加電力と印加時間との関係を示す波形図であ る。
[図 13]図 13は、実施の形態 2の攪拌装置における表面弾性波素子を駆動する駆動 信号のデューティ比の違いによる、時間と液体の温度との関係を示す温度変化図で ある。
[図 14]図 14は、デューティ比の相違による液体温度の上昇率を示す図である。
[図 15]図 15は、デューティ比の相違による液体の攪拌時間の測定結果を示す図であ る。
[図 16]図 16は、本発明の実施の形態 3を説明する図であり、攪拌装置を備えた自動 分析装置の概略構成図である。
[図 17]図 17は、自動分析装置を構成するキュベットホイールの一部を断面にして拡 大して示した図 2に対応する斜視図である。
[図 18]図 18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。
圆 19]図 19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。
[図 20]図 20は、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 21]図 21は、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タ波 とバルタ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 22]図 22は、図 21の B部を拡大して示す図である。
[図 23]図 23は、実施の形態 3の攪拌装置における表面弾性波素子を駆動する駆動 信号の印加電力と印加時間との関係を示す波形図である。
[図 24]図 24は、実施の形態 3に係る攪拌装置の第一の変形例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 25]図 25は、図 24に示す攪拌装置の変形例を示し、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 26]図 26は、実施の形態 3の攪拌装置の第二の変形例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 27]図 27は、本発明の実施の形態 4を説明する図であり、攪拌装置を備えた自動 分析装置の概略構成図である。
[図 28]図 28は、表面弾性波素子を駆動する駆動信号の周波数と反応容器が保持し た液体温度の上昇率との関係を示す図である。
[図 29]図 29は、表面弾性波素子を駆動する駆動信号の周波数と反応容器が保持し た液体の攪拌時間との関係を示す図である。
[図 30]図 30は、音波によって液体を攪拌する従来の攪拌装置における表面弾性波 素子を駆動する駆動信号の電力と反応容器が保持した液体温度の上昇率との関係 を示す図である。
符号の説明
1 自動分析装置
2, 3 試薬テーブル
4 キュベットホイ一ノレ
5 汉応容器
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
14 温度検出装置
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
30, 40 自動分析装置
41 ぺノレチヱ素子
42 圧接部材
43 放熱板
50 攪拌装置
51 駆動制御部 52 信号発生器
53 駆動制御回路
54 表面弾性波素子
60 自動分析装置
発明を実施するための最良の形態
[0025] (実施の形態 1)
以下、本発明の攪拌装置及び分析装置に力かる実施の形態 1について、図面を参 照しつつ詳細に説明する。図 1は、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 ィ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 概略構成を反応容器の斜視図と共に示すブロック図である。
[0026] 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。
[0027] 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
[0028] 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 4 a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つの揷通孔 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。ホイール電極 4eは、図 2及び図 3に示すように、 揷通孔 4dから延出した一端が折り曲げられてキュべットホイール 4の外面に当接し、 揷通孔 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、ホルダ 4bに配置した反応容器 5をばね力によって保持している。反応容器 5は、 近傍に設けた試薬分注機構 6, 7によって試薬テーブル 2, 3の試薬容器 2a, 3aから 試薬が分注される。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。
[0029] 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（340〜800n m)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 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を有する四角筒形状のキュべ 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 2 4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 。反応容器 5は、表面弾性波素子 24を取り付けた部分に隣接する下部側の点線によ つ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。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にセットされる。こ れにより、反応容器 5は、図 3に示すように、各電極パッド 5eが対応するホイール電極 4eと接触する。ここで、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。
[0030] 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 1 laとプローブ 1 lbとを有する検体分注機構 11によ つ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 つてプローブ 1 lbを洗浄する洗浄手段を有して 、る。
[0031] 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 つて受光される。受光部 12cは、制御部 15と接続されている。
[0032] 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。
[0033] 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。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。
[0034] 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、表面弾性波素子 24の駆動を制御することにより、表面弾性 波素子 24が照射する音波によって上昇する検体や試薬を含む液体の温度を所定温 度以下に制御する制御手段である。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に設けたブ ラシ状の接触子 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。従つ 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。
[0035] 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熱に関する特性等の 情報に基づいて表面弾性波素子 24の駆動条件を制御することにより、反応容器 5が 保持した検体や試薬を含む液体の温度を制御する。この場合、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。液体の熱に関する特性としては、 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 れらの一つの特性に応じて反応容器 5が保持した液体の温度を制御する。
[0036] ここで、液体の熱に関する特性は、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 ザ一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 一側が独自に制御部 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、液体の熱に関する特性として利用してもよい。
[0037] 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!、て信号発生器 22の作動を制御する。
[0038] 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 2 4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。
[0039] 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)力もなる振動子 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 (バルタ波）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 ヽる。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、ェポキ シ榭脂等の音響整合層を介して反応容器 5の側壁 5bに取り付けられる。
[0040] 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力、入力端子 24d自体が電極パッド 5eであって も良い。
[0041] 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 2 a, 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。
[0042] 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ぐ攪拌に 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で測光され、制御部 15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 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。
[0043] 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 (バルタ波）を誘起する。誘起され た音波 (バルタ波）は、音響整合層から反応容器 5の側壁 5b内へと伝搬し、図 5に示 すように、音響インピーダンスが近い液体 L中へバルタ波 Wbが漏れ出してゆく。この 結果、反応容器 5内には、液体 L中の振動子 24bに対応する位置を起点として斜め 上方と斜め下方に向かう 2つの流れが生じ、分注された試薬と検体はこの 2つの流れ によって攪拌される。
[0044] ここで、図 6に示すように、表面弾性波素子 24を駆動する駆動信号の中心周波数 を f0、駆動信号の変調周期を T、駆動信号の振幅比を RA、駆動信号の印加時間とし てデューティ比を RDとする。すると、攪拌装置 20は、駆動制御部 21によって表面弾 性波素子 24を駆動する駆動信号の振幅や印加時間（デューティ比）を種々に制御 することができる。このとき、駆動信号の変調周波数 fAMは、 fAM= lZT(Hz)となる
[0045] この場合、例えば、振幅比 RAは、図 6に示すように、駆動信号の振幅を 100%とし た後、振幅 0%、即ち、表面弾性波素子 24に駆動信号を出力しない場合には RA= 100 : 0、駆動信号の振幅を 100%とした後、振幅を 50%とした場合には RA= 100 : 50となる。但し、振幅比 RAは、振幅を 0%とせず極めて低い振幅を有する駆動信号 で振動子 24bを駆動するような場合には、 RA= 100 : 0とならないときもある。また、デ ユーティ比 RDは、変調周期 Tに対する駆動信号の印加時間 tの比（ =tZT)を 、う。 従って、図中振幅比 RA= 100 : 0の場合、 t=TZ2とすると、デューティ比は RD = 5 0%となり、振幅比 RA= 100 : 50の場合には、 t=Tより、デューティ比は RD= 100% となる。ここで、振幅比 RA= 100 : 100で表面弾性波素子 24を連続的に駆動した場 合、デューティ比は RD= 100%となるが、変調周期 Tが無限となるため、振幅変調周 波数 fAM ( = 1/T)は OHzとなる。
[0046] このとき、攪拌装置 20は、表面弾性波素子 24を駆動する駆動信号に関し、駆動制 御部 21によって、例えば、振幅比 RA= 100 : 0、デューティ比 50%の下に、振幅変 調周波数 fAMを種々の値に変更し、反応容器 5が保持した液体の攪拌時間を測定し たところ図 7に示す結果が得られた。
[0047] このとき使用した反応容器 5は、内法が 2 X 3 X 5 (縦 X横 X高さ） mmであり、側壁 5 bの厚さが 0. 5mmであった。表面弾性波素子 24は、振動子 24bの中心周波数 f0 = 97MHz,振動子 24bを形成する櫛歯状電極の交差幅が 2. 15mm,対数が 19対、 隣接する電極指の間隔（= λ Ζ2)が 9. 9 mであり、印加電力 0. 25Wの駆動信号 で振動子 24bを駆動した。そして、測定に当たっては、反応容器 5に保持した蒸留水 10 μ Lに青色色素（エバンスブルー)液 (比重 > 1)を 1 L滴下して攪拌し、反応容 器 5内の色素液を伴った蒸留水をビデオ撮影して画像処理し、攪拌開始カゝら色素液 と蒸留水の色の分布が均一になるまでに要した時間 (秒)を攪拌時間とした。
[0048] 図 7に示す攪拌時間の測定結果から、表面弾性波素子 24を駆動する駆動信号を 増幅変調した場合、変調周波数 f AMが 5Hzより大きいと、表面弾性波素子 24を連続 的に駆動した場合に比べて攪拌時間が 2倍以上に長くなつた。これに対し、変調周 波数 f AMが 2〜3Hzであると、攪拌時間は表面弾性波素子 24を連続的に駆動した 場合と略同じであった。従って、攪拌装置 20は、最適な増幅変調制御の下に表面弾 性波素子 24を駆動すると、表面弾性波素子 24の駆動時間を短縮し、攪拌に要する エネルギーを低減できることから、発生する音波の吸収に起因した液体の温度上昇 ち抑制することがでさる。
[0049] このように、駆動信号を増幅変調制御して表面弾性波素子 24を駆動する場合、駆 動制御部 21は、例えば、図 8に示すように、信号発生器 22が発振する駆動信号をス イッチ SWで切り替えることによって複数の反応容器 5A〜5Dのそれぞれの表面弾性 波素子 24を駆動するように構成する。ここで、攪拌装置 20を搭載した自動分析装置 1は、キュベットホイール 4に 4個以上の多数の反応容器 5を配置している力 ここでは 図面表示の簡単のため、 4つの反応容器 5に基づいて説明する。
[0050] このとき、駆動制御部 21は、キュベットホイール 4の停止時に、図 9に示すように、各 反応容器 5A〜5Dの表面弾性波素子 24を時分割で駆動し、振幅比 RA= 100： 0、 デューティ比 50%の下に攪拌周期 Tcで駆動する。これにより、各反応容器 5A〜5D は、時間 tmlと時間 tm2 (=tmlZ2)の 2回攪拌され、例えば、反応容器 5Aは、反応 容器 5Bが攪拌される時間 tmlの信号停止中にスィッチ SWが切り替えられ、表面弹 性波素子 24が駆動される。
[0051] ここで、従来の攪拌装置は、キュベットホイール 4の停止時に表面弾性波素子 24を 、図 10に示すように、時間 tmlの間連続して駆動することにより、反応容器 5A〜5D のそれぞれに保持された液体を攪拌している。このため、図 10に示す従来の攪拌装 置による攪拌の場合、攪拌時間は tmlであるのに対し、図 9に示す駆動制御部 21に よる攪拌の場合、各反応容器 5A〜5Dの見掛け上の攪拌時間は tml +tm2となる。 従って、攪拌装置 20は、駆動制御部 21によって図 9に示すように反応容器 5A〜5D の表面弾性波素子 24を駆動する駆動信号を増幅変調制御して攪拌する場合、見掛 け上の攪拌時間は従来の 1. 5倍となる。
[0052] しかし、図 9に示す増幅変調制御の場合、駆動制御部 21は、反応容器 5A〜5Dの 表面弾性波素子 24を振幅比 RA= 100 : 0、デューティ比 RD = 50%の下に駆動する 。このため、攪拌装置 20は、表面弾性波素子 24の駆動時間が 3Z4'tmlとなり、各 反応容器 5A〜5Dを攪拌する際の駆動時間が従来に比べて 1Z4削減される。この 結果、攪拌装置 20は、反応容器 5A〜5Dの攪拌に要する音波のエネルギーを 3Z4 に低減できるため、照射する音波の吸収に起因する液体の温度上昇も抑制すること 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力かる実施の形態 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、駆動制御部によって駆動信号の振幅又 は印加時間、特に駆動信号の振幅を変調制御することにより、音波の吸収に起因す る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、 液体の温度に応じて駆動制御部によってデューティ比を制御することにより、音波の 吸収に起因する液体の温度上昇を抑制している。
[0054] 実施の形態 2の自動分析装置 30は、図 11に示すように、温度検出装置 14を備え ることを除き、実施の形態 1の自動分析装置 1と構成が同じである。従って、実施の形 態 2の自動分析装置及び攪拌装置を含め、以下に説明する自動分析装置及び攪拌 装置は、実施の形態 1と同一の構成要素に同一の符号を使用して説明する。
[0055] 温度検出装置 14は、図 11に示すように、キュベットホイール 4外周の検体分注機構 11と駆動制御部 21との間に配置されている。温度検出装置 14は、反応容器 5に保 持された試薬と検体とを含む液体の温度を反応容器 5の上方から非接触で検出する 赤外線温度センサであり、検出した液体の温度は温度情報信号として制御部 15及 び制御部 15を介して駆動制御部 21へ出力される。
[0056] 攪拌装置 20は、キュベットホイール 4の停止時に温度検出装置 14力も入力される 液体の温度情報信号をもとに、駆動制御部 21が接触子 21bから入力端子 24dに予 め設定された所定デューティ比の駆動信号 (周波数 fO = 97MHz)を入力する。これ により、表面弾性波素子 24が駆動され、搬送されてくる反応容器 5に保持された試薬 と検体とを含む液体が攪拌される。このとき、表面弾性波素子 24は、駆動信号の印 加電力が 0. 3Wの場合、反応容器 5に保持された液体を均一に攪拌するには、図 1 2に示すように、駆動信号のデューティ比が 100%の場合には時間 t(100)を必要とす る。
[0057] このとき、駆動制御部 21は、表面弾性波素子 24が照射する音波によって上昇する 液体の温度を所定温度以下に制御するため、例えば、デューティ比 50%で表面弹 性波素子 24を時分割で駆動する場合、図 12に示すように、表面弾性波素子 24に時 間 t(50)の攪拌を 3回 (振幅変調周波数 fAM = 3Hz)行わせると共に、表面弾性波素 子 24への印加電力を 0. 6Wとすることで、全消費電力がデューティ比 100%で連続 駆動した場合と同じになるように駆動信号を制御している。そして、例えば、デューテ ィ比 33%で表面弾性波素子 24を同様に駆動する場合には、駆動制御部 21は、図 1 2に示すように、表面弾性波素子 24に時間 t(33)の攪拌を 3回行わせると共に、表面 弾性波素子 24への印加電力を 0. 91Wとすることで、全消費電力がデューティ比 10 0%で連続駆動した場合と同じになるように駆動信号を制御して!/、る。
[0058] 同様に、駆動制御部 21は、デューティ比 25%の場合には、図 12に示すように、例 えば、時間 t(25)の攪拌を 3回行わせると共に、印加電力を 1. 2Wとし、デューティ比 2 0%の場合には、例えば、時間 t(20)の攪拌を 3回行わせると共に、印加電力を 1. 5 Wとすることで、全消費電力がデューティ比 100%で連続駆動した場合と同じになる ように駆動信号を制御している。この場合、全消費電力がデューティ比 100%で連続 駆動した場合よりも極端に少なくなると、攪拌効率が低下する。一方で、全消費電力 が少ないほど、発熱を抑制できる利点がある。このため、 100%以外のデューティ比 で表面弾性波素子 24を駆動する場合、駆動制御部 21は、全消費電力をデューティ 比 100%で連続駆動した場合と同じとするか、全消費電力以下とすることが好ましい
[0059] [表 1] デューティ比 (％) 印加電力 (W)
100 0.3
50 0.6
33 0.91
25 1 .2
20 1 .5
[0060] このようにして駆動信号のデューティ比を制御する場合、予め、表 1に示すデューテ ィ比とデューティ比に対応した印加電力との関係を求め、駆動制御回路 23に記憶さ せておく。そして、駆動制御部 21は、温度検出装置 14から入力される液体の温度情 報をもとに駆動制御回路 23がデューティ比と印加電力を決定し、対応する印加電力 の駆動信号を表面弾性波素子 24へ出力する。このとき、駆動制御回路 23は、液体 の温度が高い場合よりも低い場合に、液体に照射される音波の照射時間を短くし、 又は音波の単位時間当たりの照射強度が強くなるように駆動信号のデューティ比を 制御する。これにより、駆動制御部 21は、液体の温度が低いときのように、液体の温 度が多少上がっても問題がないような場合には、短時間で高パワーの音波を照射し 、液体の温度が高い場合には、液体の温度が上がり過ぎないように制御している。
[0061] このように、実施の形態 2の攪拌装置 20は、温度検出装置 14から入力される液体 の温度情報信号をもとに、駆動制御部 21が液体を攪拌する際の駆動信号のデュー ティ比と印加電力とを決定し、液体を攪拌する。このため、実施の形態 2の攪拌装置 2 0は、実施の形態 1の攪拌装置 20に比べて液体の温度をより高精度に制御すること ができる。
[0062] ここで、デューティ比 20%、印加電力 1. 5Wで表面弾性波素子 24に時間 t(20)の 攪拌を時分割で 3回行わせた場合における液体の温度の変化を測定したところ、図 13に実線で示す結果が得られた。この場合、デューティ比 20%とした関係で駆動信 号の印加電力がデューティ比 100%の場合の 5倍と大き 、ため、信号のオン直後に 液体の温度は急峻に上昇する力 信号をオフすると液体の温度はすぐに下降する傾 向を示した。
[0063] 比較のため、デューティ比 100%、印加電力 0. 3Wで表面弾性波素子 24に時間 t( 100)の間連続して攪拌させた場合における液体の温度の変化を同様に測定したとこ ろ、図 13に点線で示す結果が得られた。デューティ比 100%の場合は、デューティ 比 20%の場合に比べて駆動信号の印加電力が 1Z5と小さいため、信号のオン直後 に液体の温度は上昇する力 デューティ比 20%の場合に比べて温度上昇は小さい 。し力しながら、連続して攪拌しているので、時間経過に伴って温度が緩やかに上昇 する傾向を示した。
[0064] 従って、デューティ比 20%で表面弾性波素子 24を駆動すると、駆動信号のオン， オフの繰り返しにより、デューティ比 100%で表面弾性波素子 24を連続駆動する場 合に比べて攪拌後における液体の温度上昇が ΔΤだけ抑えられた。
[0065] そこで、デューティ比の相違による液体の温度上昇を調べるため、反応容器 5に同 量の蒸留水を分注し、キュベットホイール 4の停止時に、デューティ比 25, 33, 50, 7 5, 100%で表面弾性波素子 24をそれぞれ駆動し、蒸留水の温度の上昇率 (°CZ秒 )を測定した。この結果を、図 14に示す。図 14に示す結果から明らかなように、デュ 一ティ比と液体温度の上昇率との間には比例関係があり、デューティ比が小さい程、 液体の温度上昇を抑制できることが分力つた。このとき、反応容器 5及び表面弾性波 素子 24は、図 7に示す液体の攪拌時間の測定に用いたものと同じものを使用し、印 加電力は表 1と同じに設定し、振幅変調周波数を 3Hzとして 1回の攪拌周期の間に 時分割で 3回攪拌した。
[0066] 更に、図 7に示す液体の攪拌時間の測定と同じ手法を使用してデューティ比の相 違による液体の攪拌時間を測定し、その結果を図 15に示した。この場合、振幅変調 波形は方形波を用い、デューティ比は 20, 25, 33, 50, 100%として表 1の印加電 力に設定し、振幅変調周波数は 3Hz、即ち、 1秒間に時分割で 3回攪拌した。図 15 に示す結果から明らかなように、デューティ比 100%で攪拌するよりも、デューティ比 を小さくして表面弾性波素子 24を駆動する印加電力を大きくした方が、攪拌時間を 短縮することができる。特に、デューティ比を 25%に設定すると攪拌時間を最短とす ることができ、デューティ比 100%の場合に比べて 4割、攪拌時間を短縮することがで きる。
[0067] (実施の形態 3)
次に、本発明の攪拌装置及び分析装置に力かる実施の形態 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は、温度検知装置が検知した液体の温度に 応じて駆動制御部によってデューティ比を制御することにより、音波の吸収に起因す る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 3は、 冷却手段によって液体を冷却することにより、音波の吸収に起因する液体の温度上 昇を抑制する場合にっ 、て説明して 、る。
[0068] 図 16は、本発明の実施の形態 3を説明する図であり、攪拌装置を備えた自動分析 装置の概略構成図である。図 17は、自動分析装置を構成するキュベットホイールの 一部を断面にして拡大して示した図 2に対応する斜視図である。図 18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 19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。
[0069] 実施の形態 3の自動分析装置 40は、図 16に示すように、実施の形態 1の自動分析 装置 1と主要部の構成が同じである。但し、自動分析装置 40は、図 17及び図 18に 示すように、キュベットホイール 4の各ホルダ 4b下部の周方向に隣り合う位置にペル チェ素子 41を配置する凹部 4fが形成され、凹部 4fの奥に圧接部材 42が配置されて いる。また、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。
[0070] ペルチエ素子 41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を介して反応容器 5に保持された液体を冷却する冷却手段である。 ペルチヱ素子 41は、圧接部材 42が有する圧接ピン 42aの先端に取り付けられている 。ペルチヱ素子 41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 、電極 4hとペルチェ素子 41とは、電気配線によって接続されている。 [0071] 圧接部材 42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 41を反応容器 5に圧接する圧接手段である。圧 接部材 42は、例えば、ソレノイド等のァクチユエータが使用され、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。ここで、圧接部材 42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 42は、各ホルダ 4bに攪拌対象の液体を保持し た反応容器 5が配置されていない場合には、図 20に示すように、圧接ピン 42aによつ てペルチェ素子 41を凹部 4f内に引き込んでいる。一方、圧接部材 42は、各ホルダ 4 b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 18及び図 19に示すよ うに、圧接ピン 42aを繰り出し、表面弾性波素子 24を介してペルチェ素子 41を反応 容器 5に圧接させる。
[0072] 以上のように構成される自動分析装置 40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 2 a, 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。
[0073] 自動分析装置 40においては、通常、試薬の量に比べて検体の量が少なぐ攪拌に 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、発光部 12aから出射された光束が透過する。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で測光され、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。
[0074] このとき、自動分析装置 40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 (バルタ波）を誘起する。誘起され た音波 (バルタ波）は、エポキシ榭脂等の音響整合層 25から反応容器 5の側壁 5b内 へと伝搬し、図 21〖こ示すよう〖こ、音響インピーダンスが近い液体 L中へバルタ波 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、漏れ出したノ レク 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。
[0075] ここで、表面弾性波素子 24が発生したバルタ波 Wbは、図 22に示すように、圧電基 板 24a,音響整合層 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タ波 Wbは、圧電基板 24aと音響整合層 25と の境界面、音響整合層 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、バルタ波 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音 響整合層 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ぐ圧電基板 24a ,側壁 5bの音響インピーダンス》音響整合層 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。
[0076] 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 17及び図 19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 に方向にバルタ波 Wbが漏れ出す。このため、振動子 24bが図 17及び図 19に示す 位置にある場合には、図 20及び図 21にお 、てバルタ波 Wbを示す線が錯綜して見 難くなる。このため、図 20及び図 21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 すバルタ波 Wbや各媒質内を多重反射するバルタ波 Wbを図示している。 [0077] 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タ波 Wbを発生させ、バルタ波 Wbにより反応容器 5が 保持した液体を攪拌する。このとき、表面弾性波素子 24の駆動によって圧電基板 24 aが発熱するが、キュベットホイール 4の停止時には、図 18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、 ペルチエ素子 41と圧接部材 42に攪拌装置 20から駆動電力が供給され、圧接部材 4 2によってペルチェ素子 41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がペルチェ素子 41によって冷却される。
[0078] 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。し力も、ペルチェ素 子 41は、反応容器 5保持された攪拌対象である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、ペルチヱ素子 41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。
[0079] 但し、キュベットホイール 4は、図 17及び図 19に示すように、ペルチェ素子 41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 41の裏面が発熱すると、ペルチェ素子 41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に案内されて上面力 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 41の裏 面で発生した熱によって加熱されることもなぐ液体 Lの温度上昇が抑制され、所定 温度以下に制御することができる。
[0080] しかも、自動分析装置 40は、ペルチェ素子 41の冷却動作の制御に加え、表面弹 性波素子 24への駆動信号の印加電力と反応容器 5が保持した液体の温度上昇との 関係が制御部 15或いは駆動制御部 21の駆動制御回路 23に記憶されている。この ため、自動分析装置 40は、前記印加電力と液体の温度上昇との関係から攪拌装置 20の駆動制御回路 23によってペルチェ素子 41の作動を制御することにより、表面 弾性波素子 24が照射する音波の吸収によって上昇する液体の温度も所定温度以下 に制御することができる。
[0081] この結果、自動分析装置 40は、攪拌装置 20を使用して反応容器 5が保持した液体 を攪拌しても、表面弾性波素子 24の発熱並びに音波の吸収に起因した反応容器 5 が保持した液体の温度上昇を所定温度以下に制御することができる。従って、自動 分析装置 40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ぐ精度が 安定した分析を行うことができる。
[0082] このとき、攪拌装置 20は、図 8で説明したように、信号発生器 22が発振する駆動信 号をスィッチ SWで切り替えることによって複数の反応容器 5A〜5Dのそれぞれの表 面弾性波素子 24を駆動するように構成する。そして、図 12で説明したように、予め記 憶させておいたデューティ比とデューティ比に対応した印加電力との関係から、攪拌 装置 20は、図 29に示すように、キュベットホイール 4が停止した攪拌時間の間にスィ ツチを切り替えて反応容器 5A〜5Dの表面弾性波素子 24を順次駆動するようにして もよい。このようにすると、図 9,図 10,図 13〜図 15を用いて説明したように、デュー ティ比 100%で表面弾性波素子 24を連続駆動する場合に比べて更に液体の温度 上昇，消費電力を低減すると共に、攪拌時間を更に短縮することができる。
[0083] ここで、攪拌装置は、図 24及び図 25に示す攪拌装置 50のように、信号発生器 52 と駆動制御回路 53を備える駆動制御部 51に加えて、表面弾性波素子 54に圧接さ れるペルチヱ素子 41の面に RF送信アンテナ 55を形成し、 RF送信アンテナ 55を信 号発生器 52によって駆動し、 RF送信アンテナ 55から送信される駆動信号によって 表面弾性波素子 54を無線駆動するように構成してもよ ヽ。
[0084] このとき、表面弾性波素子 54は、図 25に示すように、圧電基板 54aの表面に二方 向性櫛歯状電極 (IDT)カゝらなる振動子 54bがアンテナ 54cと共に一体に設けられて いる。表面弾性波素子 54は、振動子 54b及びアンテナ 54cを内側に向け、エポキシ 榭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 5 4は、 RF送信アンテナ 55が発信した電波をアンテナ 54cで受信し、共振作用によつ て発生した起電力により振動子 54bに音波 (表面弾性波）を発生させる。また、 RF送 信アンテナ 55は、駆動制御部 51に設ける接触子によって攪拌装置 50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 50は、構造が簡単で小型な 構成とすることができる。
[0085] また、攪拌装置 20は、図 26に示すように、ペルチェ素子 41に代えて放熱板 43を 使用してもよい。放熱板 43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る。
[0086] このため、攪拌装置 20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 によってバルタ波 Wbを発生させ、バルタ波 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、攪拌装置 20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 43を使用すると、攪拌時に圧接部材 42によって放熱板 43 が表面弾性波素子 24に圧接される。これにより、表面弾性波素子 24で発生した熱が 裏面等の温度が低!、部分へ伝導され、表面弾性波素子 24が冷却される。
[0087] この熱伝導と並行して、表面弾性波素子 24から放熱板 43へ伝導した熱は、凹部 4f 内の空気を加熱する。このため、加熱されて密度が小さくなつた空気は、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 れて上面力 キュベットホイール 4の外部へ排出される。従って、攪拌装置 20は、駆 動に伴って表面弾性波素子 24が発熱しても、この熱が放熱板 43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の温度上昇を所定温度以 下に制御することができる。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ぐ精度が安定した分析を行うことができる。
[0088] (実施の形態 4)
次に、本発明の攪拌装置及び分析装置に力かる実施の形態 4について、図面を参 照しつつ詳細に説明する。実施の形態 3は、冷却手段によって液体を冷却することに より、音波の吸収に起因する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 4は、駆動制御部によって表面弾性波素子を駆動する駆動信 号の周波数を中心周波数に制御することにより、音波の吸収に起因する液体の温度 上昇を抑制している。図 27は、本発明の実施の形態 4を説明する図であり、攪拌装 置を備えた自動分析装置の概略構成図である。図 28は、表面弾性波素子を駆動す る駆動信号の周波数と反応容器が保持した液体温度の上昇率との関係を示す図で ある。図 29は、表面弾性波素子を駆動する駆動信号の周波数と反応容器が保持し た液体の攪拌時間との関係を示す図である。
[0089] 実施の形態 4の自動分析装置 60は、図 27に示すように、実施の形態 2の自動分析 装置 30及び攪拌装置 20と構成が同じであるが、音波の吸収に起因する液体の温度 上昇の抑制手法が異なっている。即ち、自動分析装置 60は、駆動制御部 21によつ て表面弾性波素子 24を駆動する駆動信号の周波数を中心周波数に制御することに より、音波の吸収に起因する液体の温度上昇を抑制している。
[0090] ここで、攪拌装置 20の表面弾性波素子 24を駆動する駆動信号の周波数と反応容 器 5が保持した液体温度の上昇率との関係を測定した。測定は、振動子 24bの中心 周波数が 98MHzの表面弾性波素子 24を使用し、駆動信号の周波数を 90, 92, 94 , 96, 97, 98, 100, 102, 104MHzとした。また、馬区動帘1』御咅 によってデューテ ィ比 100%に制御して表面弾性波素子 24を 0. 3Wで駆動し、液体の温度は温度検 出装置 14を用いて非接触で測定した。この測定結果を、図 28に示す。図 28に示す 結果から、液体温度の上昇率 (°CZ秒）は、中心周波数 fOよりも周波数の小さい 96M Hzで最大となる上に凸の放物線形状を示し、 96MHzと中心周波数 fOとの液体温度 の上昇率の差 ΔΤは約 0. 15°Cであった。
[0091] 一方、駆動信号の周波数と反応容器 5が保持した液体の攪拌時間との関係を測定 した。このとき、反応容器 5及び表面弾性波素子 24は、図 7に示す液体の攪拌時間 の測定に用いたものと同じものを使用し、駆動制御部 21によってデューティ比 100% に制御して表面弾性波素子 24を 0. 3Wで駆動した。この測定結果を、図 29に示す 。図 29に示す結果力も明らかなように、攪拌時間は、攪拌効率が最大となる中心周 波数 fOで最短となる下に凸の放物線形状の特性を示して 、る。
[0092] 従って、図 28及び図 29に示す結果を比較すると、反応容器 5が保持した液体は、 表面弾性波素子 24の攪拌効率が最大となる中心周波数 fOで発熱が最大にならず、 発熱が最大になる周波数は若干低い周波数側にずれていることが分かる。このため 、攪拌装置 20は、表面弾性波素子 24の駆動周波数を攪拌時間が最短となる中心周 波数 f0に設定すると、表面弾性波素子 24が照射する音波の吸収に起因する液体の 温度上昇を抑制することができる。
[0093] 但し、攪拌時間が最短となる表面弾性波素子 24の駆動周波数は、攪拌対象となる 液体によって異なる。このため、測定対象となる液体ごとに予め最適な駆動周波数を 求めて制御部 15又は駆動制御回路 23に記憶させておき、駆動制御部 21は、制御 部 15を介して入力部 16から入力される分析項目ごとに表面弾性波素子 24の駆動 周波数を設定する。
産業上の利用可能性
[0094] 以上のように、本発明の攪拌装置及び分析装置は、音波発生手段によって照射さ れる音波を容器に保持された液体が吸収することによる液体の温度上昇を抑制する のに有用であり、特に、血液や尿等の生体から採取した検体を攪拌し、分析するの
【こ； して 0
[0095] 〔付記〕
また、以上の実施の形態から、以下の付記に挙げる各項および各項を任意に組み 合わせた構成の発明を抽出することができる。
[0096] (付記項 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。
[0097] (付記項 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付記項 1に記載の攪拌装置。
[0098] (付記項 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 徴とする付記項 2に記載の攪拌装置。
[0099] (付記項 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付 記項 3に記載の攪拌装置。 [0100] (付記項 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付記項 3に記載の攪拌装置。
[0101] (付記項 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 とを特徴とする付記項 2に記載の攪拌装置。
[0102] (付記項 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 を特徴とする付記項 1に記載の攪拌装置。
[0103] (付記項 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付記項 7に記載の攪拌装置。
[0104] (付記項 9) 前記音波は、バルタ波であることを特徴とする付記項 7に記載の攪拌装 置。
[0105] (付記項 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、付記項 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、反応液を光学的に分析することを特徴 とする分析装置。

Claims

請求の範囲
[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、
前記液体に照射する音波を発生させる音波発生手段と、
前記音波発生手段が照射する音波によって上昇する前記液体の温度を所定温度 以下に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする攪拌装置。
[2] 前記制御手段は、前記液体の熱に関する特性に応じて前記液体の温度を制御す ることを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。
[3] 前記液体の熱に関する特性は、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] 前記液体の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段の検出した前記液体の検出温度をもとに前 記液体の温度を制御することを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。
[5] 前記制御手段は、前記音波発生手段を駆動する駆動信号の振幅又は印加時間を 制御することによって前記液体の温度を制御することを特徴とする請求項 1に記載の 攪拌装置。
[6] 前記制御手段は、前記駆動信号の振幅の制御を振幅変調によって行うことを特徴 とする請求項 5に記載の攪拌装置。
[7] 前記音波発生手段を複数有し、
前記制御手段は、前記複数の音波発生手段を時分割に切り替えて駆動することを 特徴とする請求項 6に記載の攪拌装置。
[8] 前記制御手段は、前記駆動信号のデューティ比を制御することを特徴とする請求 項 6に記載の攪拌装置。
[9] 前記デューティ比の制御は、前記液体の攪拌に必要な全消費電力が、前記音波 発生手段を連続駆動した場合に必要な電力以下になるように行うことを特徴とする請 求項 8に記載の攪拌装置。
[10] 前記制御手段は、前記液体の温度が高!、場合よりも低!、場合に、当該液体に照射 される前記音波の照射時間が短くなるように前記駆動信号のデューティ比を制御す ることを特徴とする請求項 9に記載の攪拌装置。
[11] 前記制御手段は、前記液体の温度が高い場合よりも低い場合に、当該液体に照射 される前記音波の単位時間当たりの照射強度が強くなるように前記駆動信号のデュ 一ティ比を制御することを特徴とする請求項 9に記載の攪拌装置。
[12] 前記制御手段は、前記音波発生手段を駆動する駆動信号の周波数を前記液体に 応じて設定することを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。
[13] 前記制御手段は、前記駆動信号の周波数を前記音波発生手段の中心周波数に 設定することを特徴とする請求項 12に記載の攪拌装置。
[14] 前記液体を冷却する冷却手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記冷却手段の作動を制御することにより、前記液体の温度を 制御することを特徴とする請求項 1に記載の攪拌装置。
[15] 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 1に記載の 攪拌装置。
[16] 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 1〜15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、反応液を光学的に分析することを特徴とする分析装 置。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007057318A (ja) * 2005-08-23 2007-03-08 Olympus Corp 分析装置、供給装置、攪拌装置及び攪拌方法
EP2172779B1 (en) * 2007-07-18 2016-06-08 Beckman Coulter, Inc. Analyzing apparatus and its abnormality eliminating method
CN101755212B (zh) * 2007-07-18 2013-11-06 贝克曼考尔特公司 搅拌判断装置、搅拌判断方法和分析装置
US10058833B2 (en) * 2013-02-11 2018-08-28 Andrew E. Bloch Apparatus and method for providing asymmetric oscillations
US11635443B2 (en) 2017-07-14 2023-04-25 Meon Medical Solutions Gmbh & Co Kg Automatic analyzer and method for carrying out chemical, biochemical, and/or immunochemical analyses
WO2019010514A1 (de) 2017-07-14 2019-01-17 Meon Medical Solutions Gmbh & Co Kg Automatischer analysator und verfahren zur durchführung von chemischen, biochemischen und/oder immunchemischen analysen
CN112041076B (zh) 2018-04-23 2023-04-18 迈恩医疗解决方案有限公司 用于从液体介质获得测量信号的自动分析器和光学测量方法
WO2020010380A1 (de) 2018-07-13 2020-01-16 Meon Medical Solutions Gmbh & Co Kg Verfahren und vorrichtung zum mischen und thermostatisieren flüssiger medien

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10300651A (ja) 1997-04-24 1998-11-13 Hitachi Ltd 化学分析装置
JP2001188070A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Hitachi Ltd 自動分析装置及び自動分析方法
JP2003172738A (ja) * 2001-12-07 2003-06-20 Hitachi High-Technologies Corp 自動分析装置
JP2005224746A (ja) * 2004-02-16 2005-08-25 Sumitomo Bakelite Co Ltd 微小反応デバイス及び反応方法
JP2005257406A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Olympus Corp 液体攪拌デバイス

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6719449B1 (en) * 1998-10-28 2004-04-13 Covaris, Inc. Apparatus and method for controlling sonic treatment
JP4112228B2 (ja) * 2000-02-23 2008-07-02 株式会社日立製作所 自動分析装置
DE60138934D1 (de) * 2000-02-25 2009-07-23 Hitachi Ltd Mischvorrichtung für Analysenautomat

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10300651A (ja) 1997-04-24 1998-11-13 Hitachi Ltd 化学分析装置
JP2001188070A (ja) * 1999-12-28 2001-07-10 Hitachi Ltd 自動分析装置及び自動分析方法
JP2003172738A (ja) * 2001-12-07 2003-06-20 Hitachi High-Technologies Corp 自動分析装置
JP2005224746A (ja) * 2004-02-16 2005-08-25 Sumitomo Bakelite Co Ltd 微小反応デバイス及び反応方法
JP2005257406A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Olympus Corp 液体攪拌デバイス

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