(57)【要約】【課題】  圧電素子から出力する音波を撹拌に利用するときに、反応容器或いは反応液７の有無、更には音波伝播媒体８となる液体の有無、周辺部から反射される意図しない超音波により圧電素子を損傷する可能性がある。また、誤って空気中に超音波を繰り返し照射したときに、圧電素子の自己発熱により、圧電素子自体が損傷する可能性がある。簡単な機構で圧電素子から音波を出力する前に周辺状況をモニタして、異常を検出した場合は音波の出力を停止して、圧電素子の信頼性を向上することにある。【解決手段】  本発明は音源となる圧電素子の電気的インピーダンスを測定することにより、圧電素子の周辺状況を推定することができる。【選択図】図１
2010096638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を音源とする音波により反応容器に吐出した試薬と被測定検体とを撹拌する撹拌部と、上記圧電素子を駆動する電圧及び周波数が変更可能な電源部と、試薬と被測定検体を反応させて成分分析を行う分析部と、上記撹拌部，電源部、及び分析部を制御する制御部を有する自動分析装置において、上記圧電素子には複数の電極を配置して、電極毎あるいは任意の組合せの上記電極に対して電気的インピーダンスを測定する検出部を具備することを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動分析装置において、上記反応容器内の温度を一定にするために温度制御された液体に上記圧電素子を浸漬することにより、上記圧電素子より発生する音波が上記液体を媒体として反応容器に照射されることを特徴とした自動分析装置。
【請求項３】
請求項１記載の自動分析装置において、測定した前記圧電素子の電気的インピーダンスから反応容器の有無を検出することを特徴とした自動分析装置。
【請求項４】
請求項１記載の自動分析装置において、前記圧電素子の複数電極の電気的インピーダンスを個々に測定することにより、反応容器内の反応液の有無を検出することを特徴とした自動分析装置。
【請求項５】
請求項１及び請求項２記載の自動分析装置において、上記圧電素子の電気的インピーダンスを測定することにより、温度制御された上記液体の液面を検出することを特徴とした自動分析装置。
【請求項６】
請求項１及び請求項２記載の自動分析装置において、上記圧電素子の電気的インピーダンスを測定することにより、温度制御された上記液体の温度変化を検出することを特徴とした自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動分析装置に関わり、特に圧電素子の振動による音波を利用して試薬等と被測定検体との撹拌を行う自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動分析装置では、撹拌手段として試薬を検体に混合するためにへら状の先端を有する撹拌棒を、試薬と検体を混合する反応容器内に挿入し、上記撹拌棒を回転または往復する方式が用いられている。このような自動分析装置では、撹拌棒に付着した試薬または検体が、次の分析結果に影響を与えるキャリーオーバーと言われる現象が起こり得るため、上記撹拌棒を洗浄する機構が必要であった。
【０００３】
一方、この問題を解決するため、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、検体の分析に必要な試薬と検体を混合する撹拌手段に、超音波を反応容器内の反応液に照射する方法を用いた自動分析装置がある。この撹拌手段は、撹拌棒などを媒介せずに、超音波によって検体と試薬に流動を発生させ上記反応液を混合し撹拌する方式のため、撹拌棒を用いることに起因する検体及び試薬のキャリーオーバーや、洗浄水の持込を回避することが可能な技術である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０１３１４９号公報
【特許文献２】特開２００１−１８８０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この技術は撹拌すべき反応容器がない状況で撹拌したときに、周辺部から反射される意図しない超音波により圧電素子を損傷する可能性がある。また、空気中に超音波を繰り返し照射すると圧電素子の発熱により、圧電素子自体が損傷する可能性がある。
【０００６】
圧電素子から音波を発生するときに反応容器の有無或いは音波が伝達する媒体の有無を確認する方法として、これらを検知するセンサを設ける方法がある。しかし、この方法は機構の複雑化による信頼性の低下やコストの上昇が懸念される。
【０００７】
本発明の目的は簡単な機構で、圧電素子から音波を出力する前に周辺状況を推定し、異常を検出したときは音波の出力を停止して、圧電素子の信頼性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するための本発明の構成は以下の通りである。
【０００９】
圧電素子を音源とする音波により反応容器に吐出した試薬と被測定検体とを撹拌する撹拌部と、上記圧電素子を駆動する電圧及び周波数が変更可能な電源部と、試薬と被測定検体を反応させて成分分析を行う分析部と、上記撹拌部，電源部、及び分析部を制御する制御部を有する自動分析装置において、圧電素子を駆動する電圧或いは電流波形から電気的インピーダンスを測定することにより、音波出力時の圧電素子の周辺状況を推定する。
【００１０】
すなわち圧電素子の周辺状況をモニタするためのセンサを圧電素子と別に設けるのではなく、音源となる圧電素子そのものをセンサとして利用することにより、構成を複雑化することなく圧電素子から音波を発生するときに反応容器及び反応液の有無、或いは音波が伝達する媒体の有無を確認することができる。また、圧電素子の電気的インピーダンス変化から、音波が伝達する媒体の温度変化を検出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば新たにセンサを追加することなく、圧電素子から音波を発生するときに、対象となる撹拌容器や反応液の有無、或いは音波の伝播媒体となる液体の有無及び温度異常を検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図１から図４を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明に関わる自動分析装置の一部の概略図，図２は本発明を実施する自動分析装置の概略図，図３は圧電素子の周辺条件とインピーダンスの関係を示す概略図，図４は本発明を実施する自動分析装置の動作フローチャートである。
【００１４】
図２において自動分析装置は、検体架設部１１と、試薬格納部１２と、反応部１３と、撹拌部１４と、測定部１５と、洗浄部１６とを備え、制御部により各部の詳細な動きが制御される。
【００１５】
このとき、図４に記載するように、検体架設部１１に架設された被測定検体１７は、分析に使用される必要量を検体分注機構１８により分取され、検体吐出位置２０にて反応容器６に吐出される。被測定検体１７が吐出された反応容器６には、試薬吐出位置２１にて、試薬分注機構１９により分析に必要な量の試薬が試薬格納部１２より分取添加される。反応容器６に吐出された検体と試薬は、撹拌位置２２に移動して、撹拌機構１４の圧電素子から出力する音波により混合し撹拌する。その後、撹拌部１４により充分に混合された被測定検体は、測定部１５において成分分析を行う。分析終了後の反応容器６は、洗浄部１６により洗浄が実施され、再び他の分析に備える。
【００１６】
この一連の動作において、撹拌部１４では撹拌対象となる反応容器６が撹拌位置２２に停止してから撹拌を行う前に、上記圧電素子に電圧を印加して圧電素子の電気的インピーダンスの測定を行い、その結果から反応容器及び反応液があること、更に音波が伝達する媒体（液体）の有無と温度異常の有無を検出する。このとき圧電素子に印加する電圧は、音波を出力するときと比較して低い電圧とすることにより、異常時の意図しない反射波による圧電素子の劣化を防止する。また、上記検出結果にて異常を検出したときは音波の出力を停止する。
【００１７】
ここで上記圧電素子の電気的インピーダンス測定の詳細を図１，図３を参照して説明する。
【００１８】
図１において圧電素子４に電気的インピーダンスを測定するため、撹拌制御部１により制御する電源部２より電極セレクタ３を経由して、測定すべき電極５に対して電圧を印加すると音波を出力する。
【００１９】
このとき、上記音波は異なる伝播媒体の境界面にて、それぞれの音響インピーダンス差に比例して反射する特性がある。更に圧電素子４に反射波の圧力が加わると、電気エネルギーに変換されるため、図３（ａ）のように圧電素子の電気的インピーダンスの周波数特性に変化が生じ、特定の周波数におけるインピーダンスが変化する。上記特性を利用して、圧電素子４に電圧を印加して圧電素子の周辺条件を推定する。
【００２０】
まず、図３（ｂ）のように反応容器６，反応液７，音波伝播媒体８が正常な状態における圧電素子４のインピーダンスの周波数特性２３の共振周波数２４或いはその近傍の正弦波、または共振周波数２４の成分を多く含んだ電圧波形にて圧電素子４を駆動する。このときの印加電圧波形或いは電流波形を検出部９にて測定して、記録部１０に保存する。或いは、予め図３（ｂ）の状態におけるインピーダンスを検出部９の回路定数として組み込んでおく。その後、撹拌前に上記測定方法にて圧電素子４のインピーダンスを測定し、インピーダンス差が予め定める規定値を超えたときに、検出部９にて異常と判断して、撹拌制御部１に音波出力の停止信号を発行する。
【００２１】
例えば、図３（ｃ）のように圧電素子の前方に反応容器がないときは、測定電圧印加時の音波の反射がないため、圧電素子のインピーダンス差が生じる。
【００２２】
また、図３（ｄ）のように反応容器がある場合でも、圧電素子４のインピーダンスを測定する電極５を電極セレクタ３により切り替えると、反応容器内に液体が充填されていない高さの電極では、反応容器６における反射波の強度が異なるため、電気的インピーダンスに差が生じる。
【００２３】
また、図３（ｅ）のように圧電素子４に対して音波伝播媒体８が不足している場合には、音波伝播媒体８にて圧電素子表面に加わる圧力が変化するため、圧電素子の電気的インピーダンスに差が生じる。
【００２４】
以上のように、図３（ｂ）の状態における共振周波数２４及びその近傍の周波数の電圧にて圧電素子４の電気的インピーダンスを測定することにより、反応容器６の有無或いは反応液７の有無、更には音波伝播媒体８となる液体の有無など、圧電素子周辺の条件を推測して、異常を検知したときは音波の出力を停止することができる。
【００２５】
なお、圧電素子４の誘電率は温度による影響を受けやすいため、音波伝播媒体８の温度が変化すると電気的インピーダンスの周波数特性が変化する。つまり、圧電素子のインピーダンスを測定することにより、音波伝播媒体８の温度異常も検知することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
圧電素子の振動による音波を利用して試薬等と検体との撹拌を行う自動分析装置において、音波を出力する前に対象となる撹拌容器や反応液の有無、或いは音波の伝播媒体となる液体の有無及び温度異常を検知することができ、撹拌機構の信頼性向上に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に関わる自動分析装置の一部の概略図。
【図２】本発明を実施する自動分析装置の概略図。
【図３】圧電素子の周辺条件とインピーダンスの関係の概略図。
【図４】動作フローチャート。
【符号の説明】
【００２８】
１  撹拌制御部
２  電源部
３  電極セレクタ
４  圧電素子
５  電極
６  反応容器
７  反応液
８  音波伝播媒体
９  検出部
１０  記録部
１１  検体架設部
１２  試薬設置部
１３  反応部
１４  撹拌部
１５  測定部
１６  洗浄部
１７  被測定検体
１８  検体分注機構
１９  試薬分注機構
２０  検体吐出位置
２１  試薬吐出位置
２２  撹拌位置
２３  正常な状態のインピーダンス特性曲線
２４  正常な状態の共振周波数
【図１】
2010096638.tif 000003
【図２】
2010096638.tif 000004
【図３】
2010096638.tif 000005
【図４】
2010096638.tif 000006