(57)【要約】【課題】液体の撹拌能力を向上させることで、撹拌時間を短縮しつつも十分に液体を混合することのできる自動分析装置を提供する。【解決手段】自動分析装置の撹拌手段が有する撹拌棒をバイモルフ圧電体で構成する。発振器からこのバイモルフ圧電体に交流電圧を付与することで、撹拌棒自体を屈曲変位させる。即ち、撹拌棒の屈曲変位により反応管内を撹拌する。撹拌棒自体も振動することにより撹拌能力が向上し、十分な混合液の均一化と撹拌時間の短縮とを両立させることができる。また、洗浄及び乾燥の時間も短縮することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検試料及び試薬を反応管に分注する分注プローブと、
バイモルフ圧電体で構成された撹拌棒を有し、前記バイモルフ圧電体に交流電圧を印加して当該撹拌棒を屈曲振動させることで前記反応管内を撹拌する撹拌手段と、
前記撹拌手段によって撹拌された混合液を測定する測定手段と、
を備えること、
を特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
前記撹拌手段は、
前記撹拌棒を回転させるモータを更に有し、前記撹拌棒の回転によって前記反応管内を撹拌すること、
を特徴とする請求項１記載の自動分析装置。
【請求項３】
前記撹拌手段は、
他のバイモルフ圧電体を前記撹拌棒に接触させて配置し、前記他のバイモルフ圧電体に交流電圧を印加して振動させ、その振動を前記撹拌棒に伝達することで前記反応管内を撹拌すること、
を特徴とする請求項１記載の自動分析装置。
【請求項４】
前記撹拌棒は、２個以上の前記バイモルフ圧電体を長さ方向に並べることで構成され、それぞれに印加される交流電圧、その周波数、又はその位相が異なっていること、
を特徴とする請求項１記載の自動分析装置。
【請求項５】
前記撹拌棒は、２個以上の前記バイモルフ圧電体を長さ方向に並べることで構成され、
一の前記バイモルフ圧電体と他の前記バイモルフ圧電体とは、振動面の向きが相違して並べられていること、
を特徴とする請求項１記載の自動分析装置。
【請求項６】
前記撹拌棒の先端は、振動面を下方に向けた単一の圧電体で更に構成されていること、
を特徴とする請求項１記載の自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検試料と試薬とを分注して撹拌し、混合液を測定する自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動分析装置は、被検試料と試薬とを分注して混合液を測定する装置である。反応管に血液や尿等の被検試料と試薬とを分注してこれらを反応させた後、反応によって生じる色調の変化を光測定することにより検体中の被測定物質または酵素の濃度や活性を測定する。
【０００３】
より良好な測定結果を得るためには、被検試料と試薬とを均一に反応させることが必要である。そのためには被検試料と試薬とを十分に撹拌することが重要である。液体の撹拌方法としては、モータの回転軸に取り付けた撹拌棒を反応管に挿入して液体中で回転させる方法がある（例えば、「特許文献１」参照）。また、根元にバイモルフ圧電体を取り付けた撹拌棒を反応管に挿入して、液体中で撹拌棒を振動させる方法がある（例えば、「特許文献２」参照。）。
【０００４】
近年、自動分析装置は、その処理能力が飛躍的に進歩しつつある。更なる処理能力の向上のためには、分注、撹拌、測定、及び測定結果の出力の工程のうち、撹拌工程に要する時間の短縮を達成することが待望されている。しかし、単に撹拌時間を短縮してしまうと、混合液が十分に均一にならず、反応が不十分となり、測定精度が悪化してしまう。特に、被検体試料や試薬の粘性や界面活性剤の含有量等の液特性によっては、その可能性が高まる。
【０００５】
従来の撹拌棒の根元にモータや圧電体を取り付けて撹拌棒を振動させる方法では、反応管内に生ずる渦流が単純であるため、その撹拌能力に限界が見られ、測定精度の維持と更なる撹拌時間の短縮との両立を期待しづらくなっている。
【０００６】
尚、撹拌棒の洗浄時間の短縮とコンタミネーションのおそれの軽減を両立させることも処理能力の向上に必要であるが、一般的に撹拌棒の洗浄は、洗浄水内で撹拌棒を動揺させて洗浄する工程と、空気中で撹拌棒を動揺させて乾燥させる工程とがあり、撹拌棒の撹拌能力が向上すれば、必然的に達成される。
【０００７】
【特許文献１】特許第２８６２６３８号公報
【特許文献２】特許第３１３５６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、液体に生ずる渦流をより複雑化させることで撹拌能力を向上させ、撹拌時間を短縮しつつも十分に液体を混合することのできる自動分析装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明に係る自動分析装置は、被検試料及び試薬を反応管に分注する分注プローブと、バイモルフ圧電体で構成された撹拌棒を有し、前記バイモルフ圧電体に交流電圧を印加して当該撹拌棒を屈曲変位させることで前記反応管内を撹拌する撹拌手段と、前記撹拌手段によって撹拌された混合液を測定する測定手段と、を備えること、を特徴とする。
【００１０】
前記撹拌手段は、前記撹拌棒を回転させるモータを更に有し、前記撹拌棒の回転によって前記反応管内を撹拌するようにしてもよい（請求項２記載の発明に相当）。
【００１１】
前記撹拌手段は、他のバイモルフ圧電体を前記撹拌棒に接触させて配置し、前記他のバイモルフ圧電体に交流電圧を印加して振動させ、その振動を前記撹拌棒に伝達することで前記反応管内を撹拌するようにしてもよい（請求項３記載の発明に相当）。
【００１２】
前記撹拌棒は、２個以上の前記バイモルフ圧電体を長さ方向に並べることで構成され、それぞれに印加される交流電圧、その周波数、又はその位相が異なっているようにしてもよい（請求項４記載の発明に相当）。
【００１３】
前記撹拌棒は、２個以上の前記バイモルフ圧電体を長さ方向に並べることで構成され、一の前記バイモルフ圧電体と他の前記バイモルフ圧電体とは、振動面の向きが相違して並べられているようにしてもよい（請求項５記載の発明に相当）。
【００１４】
前記撹拌棒の先端は、振動面を下方に向けた単一の圧電体で更に構成されているようにしてもよい（請求項６記載の発明に相当）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、撹拌棒自体を屈曲振動させることにより、混合液内に複雑な渦流が生じ、撹拌能力が向上する。従って、十分な混合液の均一化と撹拌時間の短縮とを両立させることができる。また、洗浄及び乾燥の時間も短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る自動分析装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１７】
図１は、自動分析装置１００の構成を示す図である。
【００１８】
自動分析装置１００は、被検試料と試薬とを分注して反応を測定することにより、被検試料に含まれる化学成分を分析する装置である。被検試料は、分析対象であり、例えば血液や尿等である。試薬は、被検試料の成分を化学反応させる薬品である。試薬容器７は、この試薬を内容物として収容しておく器である。試薬容器７には、被検試料の項目に対して選択的に反応する第１試薬や、第１試薬と対の第２試薬が収容されている。
【００１９】
この試薬容器７は、円形状の試薬ラック１に環状に並んで収納されている。第１試薬の入った試薬容器７を収納した試薬ラック１は、試薬庫２に収納され、第２試薬の入った試薬容器７を収容した試薬ラック１は、試薬庫３に収納される。
【００２０】
被検試料は、被検試料容器１７に収容される。この被検試料容器１７は、ディスクサンプラ６にセットされている。
【００２１】
試薬ラック１は、各々図示しない駆動装置によって１サイクル毎に所定角度ずつ回動する。また、ディスクサンプラ６は、図示しない駆動装置によって１サイクル毎に制御された角度回転する。
【００２２】
試薬庫２の近傍には、第１試薬用分注プローブ１４が配置される。試薬庫３の近傍には、第２試薬用分注プローブ１５が配置される。ディスクサンプラ６の近傍には、被検試料用分注プローブ１６が配置される。第１試薬用分注プローブ１４は、試薬庫２上の所定吸引位置に存在する試薬容器７から１サイクル毎に第１試薬を吸引する。第２試薬用分注プローブ１５は、試薬庫３上の所定吸引位置に存在する試薬容器７から１サイクル毎に第２試薬を吸引する。被検試料用分注プローブ１６は、ディスクサンプラ６上の被検試料容器１７から被検試料を吸引する。
【００２３】
第１試薬用分注プローブ１４、第２試薬用分注プローブ１５、及び被検試料用分注プローブ１６は、所謂ストローであり、図示しないポンプによって１サイクル毎に内部に負圧がかけられることで、第１試薬、第２試薬、及び被検試料を吸引する。
【００２４】
吸引された第１試薬、第２試薬、及び被検試料が吐出されることで、所定位置に存在する反応管４に分注される。反応管４は、円形状の反応ディスク５に環状に並んで収納されている。反応ディスク５も、図示しない駆動装置によって１サイクル毎に所定角度ずつ回動する。
【００２５】
第１試薬用分注プローブ１４は、分注アーム８に支持され、第２試薬用分注プローブ１５は、分注アーム９に支持され、被検試料用分注プローブ１６は、分注アーム１０に支持される。分注アーム８、分注アーム９、及び分注アーム１０は、図示しない駆動装置によって回動及び上下動が可能となっており、第１試薬用分注プローブ１４、第２試薬用分注プローブ１５、及び被検試料用分注プローブ１６は、この分注アーム８、分注アーム９、及び分注アーム１０の回動及び上下動によって試薬容器７及び被検試料容器１７内に先端を突入させられ、内部の負圧により第１試薬、第２試薬、及び被検試料を吸引する。
【００２６】
反応ディスク５の外周囲には、撹拌ユニット１１と、測光ユニット１３と、洗浄ユニット１２が円周方向に沿って並べられている。
【００２７】
撹拌ユニット１１は、１サイクル毎に、撹拌位置に停止した反応管４内における被検試料＋第１試薬や被検試料＋第１試薬＋第２試薬などの混合液を撹拌する。
【００２８】
測光ユニット１３は、混合液を収容した反応管４を測光位置から測定する測定手段である。測光ユニット１３は、反応管４を挟んで配置される光源と受光部を有し、例えば、混合液の吸光度を測光する。
【００２９】
洗浄ユニット１２は、洗浄・乾燥位置に停止した反応管４内の測定を終えた混合液を吸引すると共に、反応管４内を洗浄・乾燥する。
【００３０】
図２は、撹拌ユニット１１の第１の詳細構成を示す図である。
【００３１】
撹拌ユニット１１は、撹拌棒１１０を有する。撹拌棒１１０は、板棒形状を有し、その長さ方向を反応管４の開口に向けて取り付けられている。この撹拌棒１１０は、反応管４に挿入されて振動により渦流を生じさせて混合液を撹拌する。
【００３２】
撹拌棒１１０の根元側には、第１のバイモルフ圧電体１２０が取り付けられている。第１のバイモルフ圧電体１２０は、振動面を撹拌棒１１０の板面に接触させて取り付けられている。具体的には、撹拌棒１１０の根元よりも先端よりに撹拌棒１１０の固定点が置かれ、その固定点よりも根元側に第１のバイモルフ圧電体１２０が接触している。
【００３３】
また、撹拌棒１１０は、それ自体がバイモルフ圧電体１１１（以下、第２のバイモルフ圧電体１１１という）である。撹拌棒１１０の表面は、電気的な絶縁や汚れ防止のため、薄膜で覆われている。
【００３４】
第１のバイモルフ圧電体１２０と第２のバイモルフ圧電体１１１は、撹拌棒１１０の長さ方向に振動面が沿うように配置されている。撹拌ユニット１１は、第１のバイモルフ圧電体１２０及び第２のバイモルフ圧電体１１１にそれぞれ交流電圧を印加する。交流電圧が印加された第１のバイモルフ圧電体１２０の振動が撹拌棒１１０に伝達して撹拌棒１１０が根元を基点に連続的に振り運動させる。同時に第２のバイモルフ圧電体１１１の屈曲振動により撹拌棒１１０自体も屈曲振動する。
【００３５】
第１のバイモルフ圧電体１２０と第２のバイモルフ圧電体１１１は、２個の圧電素子１３０，１３１を対向させて貼り合わせた構造を有する。圧電素子１３０，１３１は、圧電効果を有する素材で形成されている。この圧電素子１３０，１３１は、それぞれ電極対で挟み込まれており、電極対で挟み込まれた面が振動面となる。電極対は、貼り合わされた圧電素子１３０，１３１の外面側に電極１３２ａが配置され、内面側に共通の電極１３２ｂが配置される。第２のバイモルフ圧電体１１１においては、撹拌棒１１０の両板面側に電極１３２ａが配置され、撹拌棒１１０の内部に共通の電極１３２ｂが配置される。
【００３６】
第１のバイモルフ圧電体１２０には、発振器１４１が電極対を介して電気的に接続されている。第２のバイモルフ圧電体１１１には、発振器１４２が電極対を介して電気的に接続されている。発振器１４１，１４２は、交流を出力する電気回路である。パルスを出力するようにしても良い。発振器１４１，１４２の一端から延びるリード線が、それぞれ第１のバイモルフ圧電体１２０と第２のバイモルフ圧電体１１１の両外の電極１３２ａに接続され、発振器１４１，１４２の他端から延びるリード線は、それぞれ第１のバイモルフ圧電体１２０と第２のバイモルフ圧電体１１１の内側の電極１３２ｂに接続されている。
【００３７】
発振器１４２から交流電圧が出力されると、第２のバイモルフ圧電体１１１の圧電素子１３０，１３１は、圧電横効果により電極１３２ａと１３２ｂが向かい合う方向と直交する方向、即ち、撹拌棒１１０の長さ方向に伸縮運動を繰り返す。上記リード線の取り付け方により、向かい合う圧電素子１３０と圧電素子１３１の伸縮運動の位相は交流電圧の位相のπだけずれることとなり、一方が伸張しているときには他方は収縮し、一方が収縮しているときは他方は伸張する。
【００３８】
従って、第２のバイモルフ圧電体１１１の圧電素子１３０が伸張しているときには圧電素子１３１が収縮して撹拌棒１１０が圧電素子１３１側に反り、圧電素子１３０が収縮しているときは圧電素子１３１が伸張して撹拌棒１１０が圧電素子１３０側に反る。即ち、撹拌棒１１０が左右交互に屈曲するように屈曲振動する。
【００３９】
また、第１のバイモルフ圧電体１２０が屈曲振動すると、その振動により撹拌棒１１０の根元が間欠的に押圧され、撹拌棒１１０が根元を基点に連続的に振り運動する。
【００４０】
尚、第１のバイモルフ圧電体１２０に接続する発振器１４１と第２のバイモルフ圧電体１１１に接続する発振器１４２の発振周波数又は位相は、振動の相殺を防ぐために異なったものとすることが望ましい。発振器１４２の発振周波数を発振器１４１の発振周波数よりも大幅に高くする。
【００４１】
図３は、撹拌ユニット１１の第２の詳細構成を示す図である。
【００４２】
第２のバイモルフ圧電体１１１で構成される撹拌棒１１０の根元には、モータ１５０が取り付けられている。モータ１５０の回転軸に撹拌棒１１０が接続されている。この撹拌ユニット１１は、モータ１５０の回転による撹拌棒１１０の回転とともに、撹拌棒１１０屈曲振動により混合液を撹拌する。
【００４３】
図４は、撹拌ユニット１１の第３の詳細構成を示す図である。図５は、第３の詳細構成における撹拌棒１１０の第２のバイモルフ圧電体１１１の第１の配置態様を示す図である。図６は、第３の詳細構成における撹拌棒１１０の第２のバイモルフ圧電体１１１の第２の配置態様を示す図である。図７は、第３の詳細構成における撹拌棒１１０の第２のバイモルフ圧電体１１１の第３の配置態様を示す図である。
【００４４】
図４に示すように、撹拌棒１１０は、２個以上の第２のバイモルフ圧電体１１１で構成されている。複数の第２のバイモルフ圧電体１１１は、撹拌棒１１０の長さ方向に配列されている。第２のバイモルフ圧電体１１１同士は、接合部１６１で接合されている。接合部１６１は、反応管４内の液体に対して耐性のあるエポキシ樹脂等を採用する。接合部１６１は、第２のバイモルフ圧電体１１１の屈曲振動によっても剥がれにくいように所定軟度を有する素材、例えばゴム等であってもよいが、その場合は汚れ防止のため、薄膜でコーティングすることが望ましい。
【００４５】
この複数の第２のバイモルフ圧電体１１１，１１１，・・・のそれぞれには独立して発振器１４２，１４３，・・・が接続されることにより、異なる振幅、周波数、又は位相で振動する。具体的には、図５に示すように、根元側の第２のバイモルフ圧電体１１１に対する電圧Ｖ１と周波数ｆ１と、先端側の第２のバイモルフ圧電体１１１に対する電圧Ｖ２と周波数ｆ２とは異なるように、発振器１４２，１４３はパルスを出力する。複雑な渦流を生じさせるためである。例えば、周波数ｆ１＝周波数ｆ２とし、電圧Ｖ１＜電圧Ｖ２とする。そうすると、撹拌棒１１０は、根元に第２のバイモルフ圧電体１１１を取り付けるのみと比べて、先端になればなるほど振り幅が大きくなり、撹拌力が向上する。
【００４６】
また、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、第２のバイモルフ圧電体１１１と他の第２のバイモルフ圧電体１１１の屈曲方向が異なるように、振動面が異なる方向に向けて配置される。例えば、この撹拌棒１１０は、圧電横効果により撹拌棒１１０の長さ方向と直交する２軸方向に同時に屈曲振動する。具体的には、撹拌棒１１０は、根元側の第２のバイモルフ圧電体１１１の圧電素子１３０，１３１の貼り合わせの方向を側面と平行とすると、先端側の第２のバイモルフ圧電体１１１の圧電素子１３０，１３１の貼合わせ方向を正面と平行にして配列させて構成する。
【００４７】
この撹拌棒１１０は、根元側が側面方向に屈曲振動するとともに先端側が正面方向に屈曲振動する。従って、反応管４内は、複雑な渦流となり撹拌力が更に向上する。
【００４８】
また、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、撹拌棒１１０を、３軸方向に振動させるようにして、反応管４内に更に複雑な渦流を生じさせるようにしてもよい。この撹拌棒１１０は、根元側と中間位置にそれぞれ第２のバイモルフ圧電体１１１を配して構成される。さらに、この撹拌棒１１０は、先端側に単一の圧電体１１２を配して構成される。根元側と中間位置の第２のバイモルフ圧電体１１１との間、中間位置の第２のバイモルフ圧電体１１１と単一の圧電体１１２との間には接合部１６１が配される。
【００４９】
この撹拌棒１１０は、根元側の第２のバイモルフ圧電体１１１の圧電素子１３０，１３１の貼り合わせの方向を側面方向とすると、中間位置の第２のバイモルフ圧電体１１１の圧電素子１３０，１３１の貼り合わせの方向は、この側面方向と直交する正面方向とする。単一の圧電体１１２は、撹拌棒１１０の長さ方向とは直交する方向に沿って配される電極対に挟まれる。即ち、この単一の圧電体１１２の振動面は下方に向き、撹拌棒１１０の長さ方向に伸縮振動をする。従って、反応管４内は、３軸方向に複雑に撹拌されるので更に複雑な渦流となり撹拌力が向上する。
【００５０】
以上の実施形態によると、撹拌棒１１０を第２のバイモルフ圧電体１１１で構成するようにしたので、撹拌棒１１０自体の振動により複雑な渦流が生じ混合液の撹拌能力が向上する。従って、十分な混合液の均一化と撹拌時間の短縮とを両立させることができる。また、洗浄及び乾燥の時間も短縮することができる。
【００５１】
さらに、撹拌棒１１０の根元に取り付けるモータ１５０や第１のバイモルフ圧電体１２０を併用することで撹拌能力は更に向上する。
【００５２】
また、撹拌棒１１０を構成する第２のバイモルフ圧電体１１１を長さ方向に複数個並べ、それらに印加する電圧及びその周波数を異ならせ、またはそれらの振動方向を異ならせることで、混合液中にさらに複雑な渦流を生じさせることができ、撹拌能力は更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】自動分析装置の構成を示す図である。
【図２】撹拌ユニットの第１の詳細構成を示す図である。
【図３】撹拌子の第２の詳細構成を示す図である。
【図４】撹拌子の第３の詳細構成を示す図である。
【図５】第３の詳細構成に係る第２のバイモルフ圧電体の第１の配置態様を示す図である。
【図６】第３の詳細構成に係る第２のバイモルフ圧電体の第２の配置態様を示す図である。
【図７】第３の詳細構成に係る第２のバイモルフ圧電体の第３の配置態様を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    試薬ラック
２    試薬庫
３    試薬庫
４    反応管
５    反応ディスク
６    ディスクサンプラ
７    試薬容器
８    分注アーム
９    分注アーム
１０  分注アーム
１１  撹拌ユニット
１２  洗浄ユニット
１３  測光ユニット
１４  第１試薬用分注プローブ
１５  第２試薬用分注プローブ
１６  被検試料用分注プローブ
１７  被検試料容器
１００  自動分析装置
１１０  撹拌棒
１１１  第２のバイモルフ圧電体
１１２  単一の圧電体
１２０  第１のバイモルフ圧電体
１３０  圧電素子
１３１  圧電素子
１３２ａ  電極
１３２ｂ  電極
１４１  発振器
１４２  発振器
１４３  発振器
１５０  モータ
１６１  接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010127713.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010127713.tif 000008
【図７】
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