(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液が流れるセルと、
前記溶液内に気泡を生成する手段と
電気音響変換器と、
前記電気音響変換器から発する音響波の定在波の節の位置を変化させることにより、前記気泡の位置を変化させる制御を行なう制御手段とを有することを特徴とするフロースルー型装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電気音響変換器を駆動する交流電圧の周波数、もしくは前記交流電圧間の位相差を制御することを特徴とする請求項１に記載のフロースルー型装置。
【請求項３】
溶液が流れるセルと、
前記溶液内に気泡を生成する手段と、
前記セル内に粒子を保持する手段と、
電気音響変換器と、
前記電気音響変換器から発する音響波の定在波の節の位置を変化させることにより、前記気泡の位置を変化させる制御を行なう制御手段とを有することを特徴とするフロースルー型装置。
【請求項４】
前記粒子を保持する手段は電極を具備する平面部を有し、前記電極は溶液の電気分解を行って気泡を生成するものであることを特徴とする請求項３に記載のフロースルー型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学物質を検出するフロースルー型装置及びこれを用いる電気化学発光免疫分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料中の興味ある検査対象物質を検出する方法として、検査対象物質と特異的に結合する磁性微粒子を用いる方法がある。この方法では、例えば、免疫測定等、試料中の検査対象物質の含有量が極微量であり、検査対象物質を選択的に検定する必要がある場合に、検査対象物質を磁性微粒子に結合させ磁力を用いて選り集めている。一方、自動化に適した化学測定システムとしてフローセルを用いるフロースルー方式があり、この方式では、フローセルをクリーニング・コンディショニングする初期段階と、測定段階との間の迅速な交代が可能である。このクリーニング・コンディショニングする初期段階では、流体力学的なクリーニングが利用される。流体力学的なクリーニングでは、フローセルに洗浄溶液を流通させるフローセル内部をクリーニングするので、フローセル内部には常時液体が存在し空気に曝されていないため、測定に際し外部因子の混入がない。また、装置を分解することなしに複数の異なる試料を測定でき、測定のスループット向上が期待できる。従来技術の一例として、特公平７−６９１２号に記載のエレクトロケミルミネセンス測定装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フローセルを用いるフロースルー方式の化学分析装置では、フローセルのクリーニング（洗浄）の効率の向上が、測定精度の向上の点で非常に重要であり、クリーニングが充分でない場合、次の測定に於いて過去の測定の履歴が影響を及ぼし、測定精度を低下させるという問題がある。特に、異なる試料の測定を連続して行なう自動分析装置では、異なる試料の間の検体混入（キャリーオーバー）が起き、正確な測定ができないという問題がある。
【０００４】
しかし、検査対象物質を磁性微粒子を用いて捕捉した後に検出（測定）をフロースルー方式により行なう場合、測定後の磁性微粒子のクリーニングが非常に困難である。磁性微粒子は、フローセルの僅かな隙間、境界部、及び傷等に入り込み、そのままクリーニングにより除去されずにフローセル内に残留する場合があり、フローセルのクリーニングに必要な時間が長くなり一検査あたりの所要時間が増大し、更にクリーニングに必要な緩衝液の総量が著しく増加するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、フローセルの洗浄を効率良く行ない洗浄時間の短縮を図り、異なる試料の間の検体混入（キャリーオーバー）が少なしく、分析精度の向上、分析所要時間の短縮、計測のスループット向上、低コスト化を実現するフロースルー型検出器及びこれを用いる電気化学発光免疫分析装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のフロースルー型検出器は、流路を具備するフローセルと、流路をはさみ対向する電気音響変換器と、各電気音響変換器から発する音響波の定在波の節の位置を変化させる制御を行なう制御手段と、流路内に気泡を生成する手段（水溶液の電気分解により気泡を生成する電極が、流路の底面に形成される）とを有し、定在波の節の位置を変化させて気泡の位置を変化させることに特徴がある。
【０００７】
上記制御手段は、各電気音響変換器を独立して駆動する交流電圧に関し、次の何れかの制御を行なう。（１）交流電圧の周波数を、周期的に変化させること、（２）交流電圧の周波数を、正弦的に周期的に変化させること、（３）交流電圧の周波数を、予め定めた２つの周波数の間で線形的に周期的に変化させること、（４）交流電圧の位相差を制御すること、（５）交流電圧の位相差を一定に制御すること、（６）交流電圧の間の位相差を周期的に変化させること、（７）交流電圧の位相差を線形的に周期的に変化させること、（８）交流電圧の周波数差を制御すること、（９）交流電圧の周波数差を、予め定めた一定の周波数の差を有し周期的に変化させること。即ち、周波数変調、位相変調、うなりによる変調等により電気音響変換器を駆動制御する駆動制御部を具備し、定在波の節の位置を変化させる。
【０００８】
また、各電気音響変換器を駆動する交流電圧は、矩形波であることが好ましく、各電気音響変換器と上記流路の間の部材を、高分子ゴム、特に６フッ化プロピレンとフッ化ビニリデンの共重合体で構成するのが好適である。
【０００９】
更に、本発明のフロースルー型検出器は、作用電極、参照電極が配置されたセル下基板と、対向して電気音響変換器が配置された中間基板と、対向電極が配置されたセル上基板とが、積層されて構成される流路を具備するフロースルー型検出器と、各電気音響変換器を独立に変調して電圧駆動制御する駆動制御部とを有し、各電気音響変換器から発する音響波の定在波の節の位置を変化させて気泡を捕捉し、作用電極の面に物理的な力を作用させて洗浄を行なうことに特徴があり、各電気音響変換器を駆動する交流電圧が、矩形波であることが好適である。
【００１０】
また、本発明の電気化学発光免疫分析装置は、上記したフロースルー型検出器を具備することに特徴がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例のフロースルー型検出器の構成を示す図である。本実施例のフロースルー型検出器のフローセルは、作用電極１１、及び参照電極１２が配置されたセル下基板１１１と、電気音響変換器１５が配置された中間基板部材１１２−１と電気音響変換器１６が配置された中間基板部材１１２−２からなる中間基板１１２と、対向電極１３−１、１３−２が配置されたセル上基板１１３とが、図１に示すｚ方向に積層されて構成される。中間基板部材１１２−１、１１２−２は、フッ素ゴム平板を金型により打ち抜いて形成し、フローセル流路を形成すると共にガスケットとして使用しても良い。溶液は、図１に示すｙ方向の矢印１１４よりフローセル内に流入し、セル下基板１１１、中間基板１１２、及びセル上基板１１３により形成されるフローセル流路を通り、矢印１１５の方向に流出する。フローセル流路を通る溶液に接する、作用電極１１、参照電極１２、対向電極１３−１、１３−２の電極の電位はポテンシオスタット１４により制御され、電気音響変換器１５、１６は、駆動制御部（回路）１７により各々独立に制御され駆動される。
【００１２】
参照電極１２は、フローセル内の液相の電位と同電位となる電極である。ポテンシオスタット１４は、参照電極１２と作用電極１１の電位差が予め設定された電位差となる様に、対向電極１３−１、１３−２に電圧を印加して液相の電位を変化させる機能を持つ。電気音響変換器１５、１６から発生する音響波の進行方向が、作用電極面と平行であり、音響波の進行方向とフローセル内の溶液の流れ方向とが交差する様に、電気音響変換器１５、１６を、図１に示す様にｘ方向で対向させて配置する。駆動制御部１７は、関数発生器、増幅器を含み、予め設定したプログラムにより、電気音響変換器１６、１５を駆動する交流電圧波形（Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ））を制御して、フローセル流路に照射する音響波の状態を変化させる。一般に交流電圧波形、Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）は、Ｖ01、Ｖ02を振幅、ｆ1、ｆ2を周波数、α1、α2を位相、ｔを時間変数として、（数１）〜（数２）で与える。
【００１３】
【数１】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ01ｓｉｎ（２πｆ1ｔ＋α1）                       …（数１）
【００１４】
【数２】
Ｖ2（ｔ）＝Ｖ02ｓｉｎ（２πｆ2ｔ＋α2）                       …（数２）
（第２の実施例）
次に、本発明のフロースルー型検出器その洗浄方法、特に作用電極１１の表面に存在する物質の除去方法について詳細に説明する。先ず、フローセル流路に電解質溶液、例えば、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ溶液を導入する。次に、液相の電位に対する作用電極の電位を、水の電気分解電位以上に設定し、作用電極１１の表面で水溶液の電気分解を行ない、気泡を発生させる。電気音響変換器１６、１５を駆動し、位相、周波数、及び振幅が等しい音響波を発生させ、作用電極１１の表面に接する液相に音響波の定在波を形成させる。即ち、電気音響変換器１６、１５を駆動する交流電圧波形を、（数１）〜（数２）に於いて、Ｖ01＝Ｖ02＝Ｖ0、ｆ1＝ｆ2＝ｆ0、α1＝α2＝αとして、（数３）とする。
【００１５】
【数３】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ2（ｔ）＝Ｖ0ｓｉｎ（２πｆ0ｔ＋α）              …（数３）
図２は、フローセル流路に形成される定在波の状態を説明する図である。図２（Ａ）は、フローセル流路の作用電極１１の表面を含む断面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す点線２１に於ける作用電極１１の表面に垂直な断面図である。図２に於いて、２２−１、２２−２は、電気音響変換器１５、１６により液相に形成される定在波を横波表示で表わす。図２では、音響波の定在波の節の位置を、点線２３−１、２３−２、２３−３、２３−４で示し、定在波の隣り合う節の間の距離２４は、音響波の波長の１／２に相当する。電気分解で生じる殆どの気泡の直径は１０μｍを超えるので、定在波の周波数が５００ｋＨｚ以上となる様にすると、電気分解で生じる気泡は、定在波の音圧の低い領域に集まる。
【００１６】
本実施例では、定在波の節の部分であって作用電極１１の表面近傍の領域２５（図２に示す白丸）に於いて、定在波の音圧が極小となる。この結果、作用電極１１の表面で発生する気泡は、白丸２５の領域に集まり捕捉され、更にフローセル流路中に形成される定在波の音圧により、作用電極１１の表面方向（−ｚ方向）への圧力を受ける。この圧力により作用電極１１の表面へ押し付けられる気泡は、作用電極１１の表面に存在する物質に対して、物理的な力を及ぼす（作用する）。フローセル内の溶液を流れ方向２６（ｙ方向）に流す時、気泡は、定在波の節２３−１〜２３−４に沿って作用電極１１の表面を方向２７（ｙ方向）に流れる。この結果、気泡は、作用電極１１の表面に存在する物質を方向２７（ｙ方向）に押し流す様に働き（作用を与え）、作用電極１１の表面の物質を効率よく除去できる。
【００１７】
フローセル流路中に形成される音響波の定在波の節の位置を、溶液の流れ方向２６（ｙ方向）と交差する方向（Ｘ方向）で周期的に変化させて、定在波の音圧による力（作用）を作用電極１１の表面全体に広く及ぼし、作用電極１１の表面に捕捉した気泡を作用電極１１の表面を広く移動させて、作用電極１１の表面の物質の除去の高効率化を実現できる。以下の実施例では、音響波の定在波の節の位置を周期的に変化させ、気泡を捕捉する位置を変化させる各種の方法を説明する。
【００１８】
（第３の実施例）
図３は、「周波数変調法」による音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）の変化を説明する図である。図４は、音響波の定在波の節の位置の変化の詳細を説明する図であり、図２（Ａ）に示す点線２１に於ける作用電極１１の表面に垂直な断面図である。電気音響変換器１６、１５を駆動してフローセル流路内を照射する音響波の周波数を、周期的に変化させる「周波数変調法」について、以下説明する。本実施例では、定在波を形成している音響波の周波数を、音響波の周波数と比較し十分大きな周期Ｔで変化させて、音響波の定在波を保持したまま定在波の節の位置を変化させる。
【００１９】
例えば、図３（Ａ）に示す様に、音響波の周波数を正弦的に変化させ、（数３）に於ける周波数ｆ0を、（数４）で示すｆ（ｔ）で置き換え、電気音響変換器１６、１５を（数５）に示す周波数変調した交流電圧波形により駆動する。図３に示す例では、周期はＴ＝０．２５ｓｅｃ（４Ｈｚ）である。図３（Ｂ）に示す矢印は、図３（Ａ）に示す様に、音響波の周波数を正弦的に変化させた時の音響波の定在波の節の位置の変化を示す。図３（Ｂ）に示す様に、音響波の定在波の節の位置は周期的に変化し、４１４→４２４→、４１３→４２３→４３３→のように移動する。
【００２０】
【数４】
ｆ（ｔ）＝ｆ0＋Δｆｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）                       …（数４）
【００２１】
【数５】
0003635889.tif 000002
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は各々、音響波の周波数が、ｆ（ｔ）＝１．０ＭＨｚ、１．４ＭＨｚ、０．６ＭＨｚである各時点に於ける定在波を横波表示で示す図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に於いて、各時点に於ける定在波の節の間隔を、ｄ1（４１１）、ｄ2（４２１）、ｄ3（４３１）、溶液中の音速を約１５００ｍ／ｓｅｃとすると、ｄ1≒０．７５ｍｍ、ｄ2≒０．５４ｍｍ、ｄ3≒１．２５ｍｍである。なお電気音響変換器１５、１６は、距離Ｄを保ち平行に配置されている。
【００２２】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に於いて、電気音響変換器１５による音響波の伝達時間と、電気音響変換器１６による音響波の伝達時間とが等しくなる面を点線４１２、４２２、４３２により示す。点線４１２、４２２、４３２により示される面を、以下の説明では簡単のために、「定在波中間面」と表わす。なお電気音響変換器１５、１６による音響波の伝達経路が音響的に等価である時には、定在波中間面は、図１に示す電気音響変換器１５、１６から各々等しい距離にある面となる。
【００２３】
以下、音響波の周波数を変化させた時の定在波の節の動きを、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）により説明する。定在波中間面のすぐ左側の定在波の節（以下、「左第１節」と表わす）と、定在波中間面の右側の２つ目の定在波の節（以下「右第２節」と表わす）を例にとって説明する。
【００２４】
図３（Ａ）に示す時点（ａ）では、音響波の周波数が、ｆ（ｔ）＝１．０ＭＨｚであり、左第１節に捕捉される気泡の位置は図４（Ａ）に示すｘ方向の位置４１３である。図３（Ａ）に示す時点（ａ）と時点（ｂ）の間では、音響波の周波数が高い方向に変化して、時点（ｂ）で、ｆ（ｔ）＝１．４ＭＨｚに到達すると、気泡は図４（Ｂ）に示すｘ方向の位置４２３まで移動する。次いで、図３（Ａ）に示す時点（ｂ）と時点（ｃ）の間では、音響波の周波数が低い方向に変化して、時点（ｃ）で、ｆ（ｔ）＝１．０ＭＨｚに到達すると、気泡は図４（Ａ）に示すｘ方向の位置４１３に戻る。図３（Ａ）に示す時点（ｃ）と時点（ｄ）の間では、音響波の周波数が更に低い方向に変化して、時点（ｄ）で、ｆ（ｔ）＝０．６ＭＨｚに到達すると、気泡は図４（Ｃ）に示すｘ方向の位置４３３まで移動する。
【００２５】
更に、図３（Ａ）に示す時点（ｄ）と時点（ｅ）の間では、音響波の周波数が再び高い方向に変化して、時点（ｅ）で、ｆ（ｔ）＝１．０ＭＨｚに到達すると、気泡はｘ方向の位置４１３に戻る。この様に、図３（Ａ）に示す音響波の周波数変調により、左第１節に捕捉される気泡の移動範囲は、図４（Ｄ）に示す様に、周期Ｔ（０．２５ｓｅｃ）毎にｘ方向の範囲４４３を移動し、作用電極１１の表面の範囲４４３にある物質に力を及ぼす（作用する）。
【００２６】
図３（Ａ）に示す時点（ａ）では、音響波の周波数が、ｆ（ｔ）＝１．０ＭＨｚであり、右第２節に捕捉される気泡の位置は図４（Ａ）に示すｘ方向の位置４１４である。図３（Ａ）に示す時点（ａ）と時点（ｂ）の間では、音響波の周波数が高い方向に変化して、時点（ｂ）で、ｆ（ｔ）＝１．４ＭＨｚに到達すると、気泡は図４（Ｂ）に示すｘ方向の位置４２４まで移動する。次いで、図３（Ａ）に示す時点（ｂ）と時点（ｃ）の間では、音響波の周波数が低い方向に変化して、時点（ｃ）で、ｆ（ｔ）＝１．０ＭＨｚに到達し、気泡は図４（Ａ）に示すｘ方向の位置４１４を経由して、フローセル流路の壁面（１１２−２）に到達する。
【００２７】
図３（Ａ）に示す時点（ｃ）と時点（ｄ）の間では、音響波の周波数が低い方向に変化して、気泡がフローセル流路のｘ方向の壁面（１１２−２）に到達した後、更に音響波の周波数が低い方向に変化すると、定在波の節はフローセル流路の外部に出るのでこの定在波の節に捕捉されていた気泡は拡散してしまう。時点（ｄ）で、ｆ（ｔ）＝０．６ＭＨｚに到達した後、図３（Ａ）に示す時点（ｄ）と時点（ｅ）の間で、定在波の節が再びフローセル流路に戻り、新たな気泡が捕捉される。この様に、図３（Ａ）に示す音響波の周波数変調により、右第２節に捕捉される気泡の移動範囲は、図４（Ｄ）に示す様に、周期Ｔ（０．２５ｓｅｃ）毎にｘ方向の範囲４４４を移動し、作用電極１１の表面の範囲４４４にある物質に力を及ぼす（作用する）。
【００２８】
以上説明した様に本実施例では、定在波の節（左第１節、右第２節）とこれらに捕捉された気泡は、ｘ方向の範囲４４３、４４４を１秒間に（１／Ｔ）回だけ往復移動し、作用電極１１の表面の範囲４４３、４４４に存在する物質を押し流す。周波数変調法では、定在波中間面の位置が重要である。音響波の周波数が増加する場合は、音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）は、常に定在波中間面に近づく方向に移動する。また、音響波の周波数が減少する場合は、音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）は、常に定在波中間面より離れる方向に移動する。
【００２９】
（第４の実施例）
図５は、「周波数変調法」による音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）の変化を説明する図である。第３の実施例では、音響波の周波数を正弦的に変化させたが、本実施例では、（数３）に於ける周波数ｆ0を、（数６）〜（数８）で示す周期関数ｆ（ｔ）で置き換え、電気音響変換器１６、１５を（数１１）に示す周波数変調した交流電圧波形により駆動する。
【００３０】
【数６】
ｆ（ｔ）＝ｆmin＋（ｆmax−ｆmin）（ｔ／Ｔ）                   …（数６）
但し、（数６）の周期関数ｆ（ｔ）は周期Ｔを持ち、（数７）〜（数８）を満たし、ｔ＝ｎＴとｔ＝（ｎ＋１）Ｔとの間（ｎ＝０、１、２、…）でｆ（ｔ）は直線的に単調増加する。（数４）に於ける周波数ｆ0、Δｆ、とｆmin、ｆmaxとの関係は、（数９）〜（数１０）である。
【００３１】
【数７】
ｆ（ｔ＝ｎＴ；ｎ＝０、１、２、…）＝ｆmin（起点周波数）       …（数７）
【００３２】
【数８】
ｆ（ｔ→ｎＴ；ｎ＝０、１、２、…）→ｆmax（終点周波数）       …（数８）
【００３３】
【数９】
２ｆ0＝（ｆmin＋ｆmax）                                       …（数９）
【００３４】
【数１０】
２Δｆ＝（ｆmax−ｆmin）                                    …（数１０）
【００３５】
【数１１】
0003635889.tif 000003
図５（Ａ）は、音響波の周波数を（数６）〜（数８）で示す周期関数ｆ（ｔ）、即ち、起点周波数ｆminから終点周波数ｆmaxまで、直線的に単調増加で繰り返し変化させる周波数変調の例を示す。図５（Ａ）に於いて、周期Ｔ＝０．２５ｓｅｃ（４Ｈｚ）、ｆmin＝０．６ＭＨｚ、ｆmax＝１．４ＭＨｚ、ｆ0＝１ＭＨｚ、Δｆ＝０．４ＭＨｚである。図５（Ｂ）に示す矢印は、図５（Ａ）に示す様に、音響波の周波数を直線的に周期的に変化させた時の音響波の定在波の節の位置の変化を示す。図５（Ｂ）に示す様に、音響波の定在波の節の位置は周期的に変化し、→４１４→４２４→、４３３→４１３→４２３→のように移動する。
【００３６】
図５（Ａ）に示す、時点（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各々に於ける音響波の周波数は、図３（Ａ）に示す、時点（ｄ）、（ａ）、（ｂ）の各々に於ける音響波の周波数に等しい。図５（Ａ）に示す、時点（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に於ける定在波の状態は、各々、図４（Ｃ）、図４（Ａ）、図４（Ｂ）と同一である。但し、図５（Ａ）の時点（ｃ）は、直ちに時点（ｄ）に移り、対応して定在波の状態も、図４（Ｂ）の状態から図４（Ｃ）の状態に戻る。
【００３７】
本実施例では、第３の実施例と同様に、定在波の節（左第１節、右第２節）に捕捉された気泡は、図４（Ｄ）で示した移動範囲４４３、４４４を、定在波中間面に向かって繰り返し移動する。本実施例では、ｆmin（起点周波数）＜ｆmax（終点周波数）の時、定在波の節は常に定在波中間面へ向かって移動し、逆に、ｆmin（起点周波数）＞ｆmax（終点周波数）の時、定在波の節は、常に定在波中間面より離れる方向に移動する。即ち、本実施例では、定在波中間面の位置がフローセルの流れの中心部に来る様に調節し、ｆmin（起点周波数）＜ｆmax（終点周波数）として、作用電極１１の表面の物質を常にフローセルの流れの中心部へ集める様に制御できる。
【００３８】
（第５の実施例）
図６は、「周波数変調法の改良法」により定在波の節の空間的分布を任意に変化させることを説明する図であり、図２（Ａ）に示す点線２１に於ける作用電極１１の表面に垂直な断面図である。第３の実施例では、（数５）に示す周波数変調した交流電圧波形により、同一の位相で電気音響変換器１６、１５を駆動したので、２つの音響波の位相が一致しており、定在波中間面は常に振幅が最大な部分である。例えば、第３の実施例に示す周波数変調法の改良として、（数１２）〜（数１３）に示す周波数変調した交流電圧波形Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の位相α1、α2に位相差を（α2−α1）を持たせ、音響波の定在波の節の空間的分布を任意に変更できる。
【００３９】
【数１２】
0003635889.tif 000004
【００４０】
【数１３】
0003635889.tif 000005
例えば、図６（Ａ）に示す様に、電気音響変換器１５を駆動する周波数変調した交流電圧波形Ｖ2（ｔ）の位相α2と、電気音響変換器１６を駆動する周波数変調した交流電圧波形Ｖ1（ｔ）の位相α1の差（位相差）を（数１４）とする時、定在波の節は、電気音響変換器１５から離れる方向（図６（Ａ）ではｘ軸の負の方向）へ、音響波の波長のβ／４に等しい距離だけ移動する。点線６１は位相差が無い場合（β＝０）の音響波の定在波の節の位置を示し、点線６２は位相差が有る場合（β≠０）の音響波の定在波の節の位置を示し、音響波の定在波の節の位置は移動距離６３だけ移動する。
【００４１】
【数１４】
0003635889.tif 000006
更に、（数１４）に於いてβ＝１として、図６（Ｂ）に示す様に、位相差をπとして、即ち、位相α2を位相α1に対して、πだけ進ます場合、定在波の節は電気音響変換器１５から離れる方向（図６（Ｂ）ではｘ軸の負の方向）へ、音響波の波長の１／４に等しい距離だけ移動するので、定在波中間面６４を常に定在波の節とする様に変更できる。本実施例の方法では、音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）を任意に調節可能である。
【００４２】
（第６の実施例）
図７は、「位相変調法」による音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）の変化を説明する図であり、図２（Ａ）に示す点線２１に於ける作用電極１１の表面に垂直な断面図である。本実施例では、電気音響変換器１６、１５を、（数１５）〜（数１６）に示す周波数変調した交流電圧波形Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の位相α1、α2の差（位相差（α2−α1））を時間変化させる位相変調法により駆動させて、音響波の定在波の節の位置を変化させる。
【００４３】
【数１５】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ0ｓｉｎ｛２πｆ0ｔ＋α1（ｔ）｝                …（数１５）
【００４４】
【数１６】
Ｖ2（ｔ）＝Ｖ0ｓｉｎ｛２πｆ0ｔ＋α2（ｔ）｝                …（数１６）
例えば、図７（Ａ）の電気音響変換器１６に対する交流電圧波形Ｖ1（ｔ）の位相α1（ｔ）と電気音響変換器１５に対する交流電圧波形Ｖ2（ｔ）の位相α2（ｔ）との差、｛α2（ｔ）−α1（ｔ）｝（位相差）を（数１７）に従って時間変化させる。
【００４５】
【数１７】
α2（ｔ）−α1（ｔ）＝２πｔ／Ｔ                            …（数１７）
図７（Ｂ）は、Ｔ＝０．３７５ｓｅｃ（２．７Ｈｚ）の時の、位相差｛α2（ｔ）−α1（ｔ）｝の時間変化、及び音響波の定在波の節の位置の変化量を示す。位相差｛α2（ｔ）−α1（ｔ）｝と音響波の定在波の節の位置の変化量ｈ（ｔ）とは、（数１８）に示す比例関係があるため、各時点での音響波の定在波の節の位置は、図７（Ｂ）の右縦軸の値となる。なおｄは、図７（Ａ）に示す様に、定在波の節の間の距離である。定在波の節は、図７（Ａ）に示す矢印７１の方向に速度ｄ／Ｔで等速運動する。位相差２πは、位相差ゼロと物理的に等しく、本実施例での音響波の定在波の節の位置の変化は、周期Ｔで繰り返す。
【００４６】
【数１８】
ｈ（ｔ）＝｛α2（ｔ）−α1（ｔ）｝ｄ／（２π）＝（ｔ／Ｔ）ｄ…（数１８）
本実施例では、音響波の周波数ｆ0を時間変化させずに、音響波の定在波の節の位置を変化させ、音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）を広い範囲で移動させるため、作用電極１１の表面を洗浄する作用を持つ気泡を広い範囲で移動可能であり、作用電極１１の表面全体を洗浄する場合に効果的である。
【００４７】
（第７の実施例）
本実施例では、電気音響変換器１６、１５を駆動する交流電圧波形Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の周波数を微少量ずらして音響波を発生し、フローセル流路を照射する「うなり法」により、音響波の定在波の節を１方向に移動させる。電気音響変換器１６、１５を駆動する交流電圧波形を、（数１）〜（数２）に於いて、Ｖ01＝Ｖ02＝Ｖ0、ｆ1＝ｆ0、ｆ2＝ｆ0＋δｆ、α1＝α2＝αとして、（数１９）〜（数２０）とする。例えば、ｆ1＝ｆ0＝１ＭＨｚ、δｆ＝２Ｈｚとして、電気音響変換器１６、１５を各々振動させる。
【００４８】
【数１９】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ0ｓｉｎ（２πｆ0ｔ＋α）                       …（数１９）
【００４９】
【数２０】
Ｖ2（ｔ）＝Ｖ0ｓｉｎ｛２π（ｆ0＋δｆ）ｔ＋α｝             …（数２０）
この時、電気音響変換器１５と１６の間の空間には、周波数１ＭＨｚの音響波により生じる定在波とほぼ同等の定在波が形成され、且つその定在波の腹、及び節は、相対的に周波数の高い周波数で駆動されている電気音響変換器（上の例では電気音響変換器１５）の方向へ移動速度ｖで移動する。定在波の腹、及び節の移動速度ｖは、λmを電気音響変換器１６、１５から発する各音響波の液相での波長の平均値として、（数２１）により与えられ、本実施例ではδｆ＝２Ｈｚであり、液相での音速を１５００ｍ／ｓｅｃとすると、λm≒１．５ｍｍであり、ｖ≒３．０ｍｍ／ｓｅｃとなる。
【００５０】
【数２１】
ｖ＝δｆλm                                                 …（数２１）
本実施例では、定在波の節を１方向に移動可能であり、作用電極１１の表面を洗浄する作用を持つ気泡を１方向に移動可能となり、作用電極１１の表面全体を洗浄する場合に効果的である。
【００５１】（第８の実施例）以上の各実施例で説明した周波数変調法、位相変調法、うなり法を使用して、周波数変調法と位相変調法との組合わせ、周波数変調法とうなり法との組合わせも可能である。
【００５２】
図８は、第４の実施例で説明した「周波数変調法」と第７の実施例で説明した「うなり法」を組合わせた「組合わせ法」による、音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）の変化を説明する図である。電気音響変換器１６、１５を（数１１）と同様に周波数変調した、（数２９）〜（数３０）で示される交流電圧波形Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）により駆動する。例えば、交流電圧波形Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）の周波数ｆ1（ｔ）、ｆ2（ｔ）は、（数２２）〜（数２３）で示される。
【００５３】
【数２２】
ｆ1（ｔ）＝ｆ1min＋（ｆ1max−ｆ1min）（ｔ／Ｔ）             …（数２２）
【００５４】
【数２３】
ｆ2（ｔ）＝ｆ2min＋（ｆ2max−ｆ2min）（ｔ／Ｔ）             …（数２３）
但し、周期関数ｆ1（ｔ）、ｆ2（ｔ）は周期Ｔを持ち、（数２４）〜（数２７）を満たし、ｔ＝ｎＴとｔ＝（ｎ＋１）Ｔとの間（ｎ＝０、１、２、…）で、ｆ1（ｔ）、ｆ2（ｔ）は直線的に単調増加し、ｆ2（ｔ）とｆ1（ｔ）との差（δｆ’）が、常に一定である場合を考えると、差δｆ’は（数２８）で与えられる。
【００５５】
【数２４】
ｆ1（ｔ＝ｎＴ；ｎ＝０、１、２、…）＝ｆ1min（起点周波数）   …（数２４）
【００５６】
【数２５】
ｆ1（ｔ→ｎＴ；ｎ＝０、１、２、…）→ｆ1max（終点周波数）   …（数２５）
【００５７】
【数２６】
ｆ2（ｔ＝ｎＴ；ｎ＝０、１、２、…）＝ｆ2min（起点周波数）   …（数２６）
【００５８】
【数２７】
ｆ2（ｔ→ｎＴ；ｎ＝０、１、２、…）→ｆ2max（終点周波数）   …（数２７）
【００５９】
【数２８】
0003635889.tif 000007
【００６０】
【数２９】
0003635889.tif 000008
【００６１】
【数３０】
0003635889.tif 000009
図８（Ａ）は、周波数ｆ1（ｔ）の時間変化８２、周波数ｆ2（ｔ）の時間変化８１、（数２８）で与えられる差δｆ’８３を示す。図８（Ｂ）は、ｆ2（ｔ）とｆ1（ｔ）との差（δｆ’）が常に一定として、電気音響変換器１６、１５を（数２９）〜（数３０）で示される交流電圧波形Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）により駆動する時の、音響波の節の移動の状態を示す図である。図８（Ｂ）の縦軸は、電気音響変換器１６と１５とを結ぶｘ軸に投影した音響波の定在波の節の位置を示し、電気音響変換器１６の位置が原点である。点線８４は定在波中間面を示す。
【００６２】
点線８５、点線８６は各々、（数３１）〜（数３２）で与えられる起点周波数の平均周波数ｆAmin、終点周波数の平均周波数ｆAmaxである場合の「うなり法」での音響波の定在波の節の移動経路を示す。
【００６３】
【数３１】
ｆAmin＝（ｆ1min＋ｆ2min）                                  …（数３１）
【００６４】
【数３２】
ｆAmax＝（ｆ1max＋ｆ2max）                                  …（数３２）
定在波の節は、第４の実施例で説明した周波数の変化と共に移動するモードと、第７の実施例で説明した「うなり」により移動するモードが合成され、点線８５と点線８６で囲まれる範囲を、矢印で示す様に移動する。本実施例では、気泡の移動する範囲を、「周波数変調法」と「うなり法」とにより変化させ、作用電極１１の表面を広範囲に洗浄できる。
【００６５】
（第９の実施例）
以上の実施例では、電気音響変換器１６、１５を、（数１）〜（数２）で示す交流電圧波形Ｖ1（ｔ）、Ｖ2（ｔ）で駆動する例を説明したが、電気音響変換器１６、１５を、（数３３）〜（数３４）に示す矩形波ｇを使用して駆動することもできる。
【００６６】
【数３３】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ01ｇ（２πｆ1ｔ＋α1）                         …（数３３）
【００６７】
【数３４】
Ｖ2（ｔ）＝Ｖ02ｇ（２πｆ2ｔ＋α2）                         …（数３４）
但し、ｎ＝０、１、２、…、ｆを周波数、τを周期として矩形波ｇを（数３５）の様に定義する。
【００６８】
図９は、電気音響変換器を駆動する矩形波ｇを示す図である。
【００６９】
【数３５】
0003635889.tif 000010
第２の実施例と同様に、電気音響変換器１６、１５を駆動する電圧波形を、（数３３）〜（数３４）に於いて、Ｖ01＝Ｖ02＝Ｖ0、ｆ1＝ｆ2＝ｆ0、α1＝α2＝αとして、（数３６）としさらに、ｆ0に（数４）のｆ（ｔ）を代入した（数３７）として、第３の実施例の「周波数変調法」により音響波の定在波の節の位置の変化させることができる。例えば、Ｖ0、ｆ0を、Ｖ0＝１５０Ｖ、ｆ0＝１ＭＨｚとする。
【００７０】
【数３６】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ2（ｔ）＝Ｖ0ｇ（２πｆ0ｔ＋α）                …（数３６）
【００７１】
【数３７】
0003635889.tif 000011
上記と同様にして、第４から第８の実施例における電気音響変換器１６、１５を駆動する電圧波形を矩形波ｇとすることができる。即ち、電気音響変換器１６、１５を駆動する電圧波形を矩形波ｇとして、第４の実施例の「周波数変調法」、第５の実施例の「周波数変調法の改良法」、第６の実施例の「位相変調法」、第７の実施例の「うなり法」、第８の実施例の「組合わせ法」の各方法により、音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）の変化させることができる。電気音響変換器１６、１５を駆動する電圧波形は、「周波数変調法」の場合は（数１１）を参照して（数３８）、「周波数変調法の改良法」の場合は（数１２）〜（数１４）を参照して（数３９）〜（数４１）、「位相変調法」の場合は（数１５）〜（数１７）を参照して（数４２）〜（数４４）、「うなり法」の場合は（数１９）〜（数２０）を参照して（数４５）〜（数４６）、「組合わせ法」の場合は（数２９）〜（数３０）を参照して（数４７）〜（数４８）、とする。
【００７２】
【数３８】
0003635889.tif 000012
【００７３】
【数３９】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ0ｇ｛２π［ｆ0＋Δｆｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）］ｔ＋α1）｝…（数３９）
【００７４】
【数４０】
Ｖ2（ｔ）＝Ｖ0ｇ｛２π［ｆ0＋Δｆｓｉｎ（２πｔ／Ｔ）］ｔ＋α2）｝…（数４０）
【００７５】
【数４１】
α2−α1＝βπ                                              …（数４１）
【００７６】
【数４２】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ0ｇ｛２πｆ0ｔ＋α1（ｔ）｝                    …（数４２）
【００７７】
【数４３】
Ｖ2（ｔ）＝Ｖ0ｇ｛２πｆ0ｔ＋α2（ｔ）｝                    …（数４３）
【００７８】
【数４４】
α2（ｔ）−α1（ｔ）＝２πｔ／Ｔ                            …（数４４）
【００７９】
【数４５】
Ｖ1（ｔ）＝Ｖ0ｇ（２πｆ0ｔ＋α）                           …（数４５）
【００８０】
【数４６】
Ｖ2（ｔ）＝Ｖ0ｇ｛２π（ｆ0＋δｆ）ｔ＋α｝                 …（数４６）
【００８１】
【数４７】
0003635889.tif 000013
【００８２】
【数４８】
0003635889.tif 000014
矩形波駆動は、２つの電位を周期的に切り替えて実現でき、電気音響変換器１６、１５を本実施例の各種変調法により矩形波駆動する場合、正弦波駆動と比較し単純な回路で実現できるという効果が有り、特に、（数３３）及び（数３４）で示す矩形波は、電圧Ｖ01、Ｖ02の電源、及びこれら電圧の印加と接地とを周期的に切り替えるスイッチング回路で実施でき、電気音響変換器を単純な回路構成により駆動できるという効果がある。
【００８３】
（第１０の実施例）
本発明では、フローセル内部の洗浄を効率良く実行するために、フロースルー型検出器のフローセル流路に音響波を効率よく照射する必要がある。
【００８４】
図１０は、本発明の第１０の実施例に於いて、フロースルー型検出器のフローセルの構成を示す図である。本実施例のフロースルー型検出器のフローセル流路は、所定の容積の内部空間を持ち溶液が流されるセル部３１６と、溶液の流入口３１１と排出口３１２を持つ上部板３１７から構成され、溶液が流入口３１１から流入され排出口３１２から排出され、セル部３１６の内部空間にフローセル流路が形成される。セル部３１６の壁の一部分が高分子ゴム３１３で構成され、高分子ゴム３１３の外面側に電気音響変換器３１４が配置され、セル部３１６の下部に磁性微粒子を保持する磁場を形成する磁石３１５が配置されている。電気音響変換器３１４として、例えば、ＰＺＴの圧電素子を使用する。
【００８５】
高分子ゴム３１３の部分は、セル部３１６の壁の一部分に取り外しが可能な構造とし、電気音響変換器３１４の交換を容易な構造とする。図１０に示す例では、電気音響変換器３１４を１個だけ使用しているが、複数個使用して、フローセル内部の洗浄を効率を高くしても良い。例えば、高分子ゴム３１３の部分をセル部３１６の対向する壁の一部分に取り外しが可能に配置し、各高分子ゴムに電気音響変換器を配置する。
【００８６】
電気音響変換器３１４による音響波の周波数は、高周波であるほど洗浄の効率が大きく、周波数１ＭＨｚ以上が好適である。電気音響変換器３１４により音響波が送波される方向で、高分子ゴム３１３は平行な２面を持つ。この２面間の距離、即ち、高分子ゴム３１３の厚さを音響波の波長の（１／４）の整数倍にして、フローセル内への音響波の照射の効率を大とするのが良い。
【００８７】
音響特性が水溶液と近似の音響特性を持つ高分子ゴム３１３を使用し、電気音響変換器による音響波を効率よくフローセル流路内に伝搬させる。即ち、高分子ゴム３１３の音速を約１５００ｍ／ｓｅｃ、音響インピーダンスを１．４〜１．６ＭＲｌａｙｓとし、音響減衰の小さい高分子ゴムを使用する。高分子ゴム３１３として、例えば、イソブチレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）が好ましく、音速が約１５５０ｍ／ｓｅｃ、音響インピーダンスが約１．５ＭＲｌａｙｓ、音響減衰が１．５ｄＢ／ｃｍ以下（３ＭＨｚに於いて）である。この他、シリコーンゴム（ＦＶＭＱ、ＭＱ、ＰＭＱ、ＰＶＭＱ、ＶＭＱ）、フッ素ゴム、ポリウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム等も使用できる。特にフッ素ゴム（６フッ化プロピレンとフッ化ビニリデンの共重合体）は薬品耐性が良く好適に使用できる。
【００８８】
図１０に示す構成では、電気音響変換器がフローセル流路に直接接していないため、電気音響変換器は、溶液による侵食、変性を受けず、電気音響変換器の振動の際に発生する熱がフローセル流路に伝搬しにくい等の特徴がある。
【００８９】
次に、本実施例のフロースルー型検出器の使用法について説明する。先ず、磁石３１５によりフローセル内に磁場を形成し、試料中の検査対象物質を捕捉した磁性微粒子を含む溶液を流入口３１１より導入すると、磁性微粒子はフローセル内の磁場の強い領域の壁面に保持される。次に、磁性微粒子に捕捉されている検査対象物質を検出して定量分析を行なう。この検出法として、例えば、ルテニウム錯体を標識として使用し電気化学発光反応による発光を検出する方法がある。
【００９０】
検査対象物質を検出して定量分析を行なった後、磁石３１５の磁場を消去する。磁場の消去は、磁石１５として電磁石を使用する時は電流を切り、永久磁石を使用する時はフローセル流路から永久磁石を遠ざけて行なう。磁場の消去の後、流入口３１１より洗浄溶液を流入すると共に電気音響変換器３１４による音響波をフローセル流路内に照射して、フローセル内を洗浄する。洗浄溶液は、例えば、水酸化カリウム等の強塩基溶液、次亜塩素酸水溶液が好適に使用できる。フローセル内の洗浄後、リン酸緩衝液等でコンディショニングを行ない、次の試料の測定に移行する。
【００９１】
（第１１の実施例）
図１１は、本発明の第１１の実施例に於いて、電気化学発光反応を利用するフロースルー型化学分析装置のフローセルを示す図である。フローセルは、白金の平板電極２１１を配置したＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｅｒ−Ｅｔｈｅｒ−Ｋｅｔｏｎｅ）製の下基板３２１と、流入口２２２と排出口２２３を持ち、白金の線電極２２１が配置されるアクリル製の上基板３２２と、フッ素ゴム平板を金型により打ち抜いてフローセル流路２３１の空間とＰＺＴが配置される空間とを形成したフッ素ゴムガスケット３２３とを、重ね合わせて構成される。フッ素ゴムガスケット３２３のＰＺＴが配置される空間に、ＰＺＴの圧電素子２４１、２４２が対向して設置されている。圧電素子の共振周波数は１ＭＨｚである。
【００９２】
電気化学発光標識の１つであるルテニウム錯体を結合した磁性微粒子と電気化学発光反応で使用する還元剤と試料と含む溶液をフローセルに導入し、磁性微粒子を平板電極２１１に磁石（図示せず）で保持し、線電極２２１と平板電極２１１に電圧を印加して電気化学発光反応を誘導し、その結果生じる発光強度をアクリル製の上基板３２２を介して測定した（測定結果をＳ1とする）。次に、洗浄溶液として、０．１Ｎの水酸化カリウム水溶液を導入しながら、所定の電圧振幅をもち１ＭＨｚの正弦波を印加して圧電素子を駆動し音響波を発生させ、フローセル内の磁性微粒子を、洗浄時間を一定として、洗浄して除去した。
【００９３】
洗浄の後、電気化学発光で使用する還元剤のみを含む溶液をフローセルに導入し、再び、線電極２２１と平板電極２１１に電圧を印加して電気化学発光反応を誘導し、その結果生じる発光強度をアクリル製の上基板３２２を介して測定した（測定結果をＳ2とする）。以上の実験の測定結果から、フローセルのキャリーオーバー（異なる試料の間の検体混入）ＣOをＣO＝Ｓ2／Ｓ1により定義し、フッ素ゴムを介して音響波をフローセル内に照射する効果を評価した。対比実験は、全てに実験条件を同一として、フッ素ゴムガスケット３２３の代りに、フッ素ゴム平板と同じ厚さのＰＥＥＫ板を使用する構成のフローセルを使用してキャリーオーバーＣOを求めた。
【００９４】
図１２は、キャリーオーバーＣOとＰＺＴの駆動電圧振幅（ＶPP）との関係を示す図である。図１２に於いて、ＶPP＝０の点は、ＰＺＴを駆動せず音響波をフローセル内に照射しない場合である。フッ素ゴムを介して音響波をフローセル内に照射する場合、キャリーオーバーＣOは、ＶPP＝３５の時、音響波をフローセル内に照射しない時のキャリーオーバーＣO（ＶPP＝０）の約１／１．５であり、ＶPP＝７０の時、キャリーオーバーＣOは殆ど０である。しかし、フッ素ゴムガスケット３２３の代りに、ＰＥＥＫ板を使用する構成のフローセルを使用し、ＰＥＥＫを介して音響波をフローセル内に照射する場合、図１２の点△に示す様に、キャリーオーバーＣOは、ＶPP＝７０としても、音響波をフローセル内に照射しない時のキャリーオーバーＣO（ＶPP＝０）と変化がなく、音響波の照射の効果は全く無かった。なお本実施例では、音響波の定在波の節で発生した気泡の捕捉と、気泡の移動を行なっていない。
【００９５】
（第１２の実施例）
以上の各実施例では、常に作用電極に於いて溶液の電気分解を行ない、気泡を発生させ、音響波の定在波の節で発生した気泡の捕捉と、気泡の移動を行ない、作用電極の表面に存在する物質を除去する。しかし、作用電極の表面で溶液の電気分解ができない場合や、フローセル内部の作用電極が配置さる面以外の表面に存在する物質を除去する必要がある場合もある。また、図１、図１１に示すフローセルに於いて、作用電極１１を、ＩＴＯ等の透明電極、白金等の蒸着薄膜で形成する場合、作用電極１１の面に於ける溶液の電気分解は作用電極１１の寿命を著しく劣化させることがある。
【００９６】
図１３は、本発明の第１２の実施例に於いて、溶液の電気分解を専用に行なう電気分解用電極を配置した、フロースルー型検出器のフローセルの概略の構成を示す図である。図１３に示す様に、フローセル内での電解質溶液の流れの上流側、即ち、電解質溶液がフローセル内に流入するｙ方向の矢印１１４の側で、フローセル内の底面に電気分解用電極１０１を配置する。図１、図１０、図１１の構成に電気分解用電極１０１を配置して良いことはいうまでもない。
【００９７】
液相の電位に対する電気分解用電極１０１の電位を、水の電気分解電位以上に設定し、電気分解用電極１０１の表面で水溶液の電気分解を行ない、気泡を発生させる。電気音響変換器１６、１５（図１と同様に配置されるが、図１３では図示せず）を駆動し音響波を発生させ、フローセル内の底面に音響波の定在波の節を形成し、電気分解用電極１０１で発生した気泡を音響波の定在波の節で捕捉し、先に説明した各実施例の方法により、気泡をフローセル内の底面で移動させ、フローセル流路内の洗浄を、作用電極１１を劣化させることなく、効率よりできる。更に、電気音響変換器１６、１５の、図１３に示すｙ方向の長さをより長くして、フローセル内の底面のより広い領域の洗浄が可能となる。
【００９８】
（第１３の実施例）
図１４は、本発明の第１３の実施例の電気化学発光（以下、ＥＣＬと略記する）免疫分析装置の概略の構成を示す図である。本実施例では、フロースルー型のＥＣＬ検出セルの作用電極、フローセル流路の底面の表面から磁性微粒子を洗浄により除去する。本実施例の装置は、試料を収納する試料容器１と、反応試薬を収納する反応試薬容器２と、洗浄試薬を収納する洗浄試薬容器３と、分取器４と、２つの電気音響変換器１５、１６を有するフロースルー型のＥＣＬ検出セル５と、磁石６と、光検出器７と、ポンプ８と、ポテンシオスタット１４と、駆動制御部（回路）１７と、制御部９とから構成される。
【００９９】
図１５は、試料溶液の構成を説明する図である。試料溶液は、図１５に示す様に、抗原抗体結合により検査対象物質１２１を捕捉した磁性微粒子（直径２．８μｍ）１２３と捕捉された検査対象物質１２１と結合する電気化学発光標識１２２を持つ反応生成物と、遊離の電気化学発光標識１２２と、検査対象物質１２１を捕捉していない遊離の磁性微粒子１２３とを含む懸濁液である。反応試薬は、電気化学発光反応に使用される還元剤であるトリプロピルアミンを含むリン酸緩衝液であり、洗浄試薬は、水酸化カリウム水溶液（濃度０．１Ｎ）である。なお本実施例では、発明の効果を確認するための比較試料として、予め所定の量のルテニウム（ＩＩ）トリビピリジル錯体標識を表面に固定化した磁性微粒子の懸濁液を用いた。これらの各種の溶液は、ＥＣＬ検出セル５内に矢印１１４の方向から流入し、セル下基板１１１、中間基板１１２、セル上基板１１３により形成されるフローセル流路を通り、矢印１１５の方向に流出する。
【０１００】
電気音響変換器１５、１６は、各々独立に駆動制御部１７と接続され、各々独立に制御され駆動される。ＥＣＬ検出セル５の対向電極１３−１、１３−２、電気分解用電極１０１、作用電極１１、及び参照電極１２は、ポテンシオスタット１４に接続する。制御部９は、分取器４、磁石６、ポテンシオスタット１４、ポンプ８、駆動制御部１７を、測定シーケンスに基づいて制御すると共に、ＥＣＬ検出セル５での発光を光検出器７で検出した結果を記録する。
【０１０１】
本実施例のＥＣＬ検出セル５は、図１に示す構成とほぼ同じである。セル下基板１１１は耐溶液性の良いＰＥＥＫである。電気分解用電極１０１、及び作用電極１１は白金電極である。対向電極１３−１、１３−２が配置されるセル上基板１１３は、光透過性のアクリル板である。電気音響変換器１５が配置された中間基板部材１１２−１と電気音響変換器１６が配置された中間基板部材１１２−２からなる中間基板１１２は、厚さ０．５ｍｍのフッ素ゴム平板である。中間基板部材１１２−１、１１２−２は、フッ素ゴム平板が所望の形状にレーザー切断されて形成され、フローセル流路を形成すると共にガスケットとして使用される。
【０１０２】
電気音響変換器１５、１６は、直方体の形状のＰＺＴであり、対向面に電極が設けられる。これら電極間に交流電圧を印加すると、電気音響変換器が電極間の方向に厚み振動を行ない、音響波が発生する。電極間の厚さは、電気音響変換器の共振周波数を決定するが、電気音響変換器１５、１６の共振周波数は、共に約１．０ＭＨｚとした。ＰＺＴの分極と垂直な一方の辺の長さをガスケットの厚さ未満とし、分極と垂直な他方の辺の長さを、作用電極１１の長さ以上とした。即ち、図１４に示す様に、矢印１１４と矢印１１５を結ぶ方向での電気音響変換器１５、１６の長さは、矢印１１４と矢印１１５を結ぶ方向での作用電極１１の長さ以上とする。
【０１０３】
次に、本実施例の装置の動作について詳細に説明する。本実施例の装置の動作は、（１）ＥＣＬ検出セル５への試料の導入、（２）ＥＣＬ検出セル５への反応試薬の導入、（３）電気化学発光反応の生起と電気化学発光の検出、（４）ＥＣＬ検出セル５の洗浄、及び（５）作用電極１１を再生する工程から構成される。
【０１０４】
これら工程のうち、工程（１）、（２）、（３）、及び（５）は、従来の技術と同様に行なう。工程（１）では、磁石６をＥＣＬ検出セル５の作用電極に近づけた状態で試料溶液を導入し、磁性微粒子１２３をＥＣＬ検出セル５の内部に保持する。工程（２）では、ＥＣＬ検出セルの５フローセル流路に反応試薬（薬還元剤であるトリプロピルアミンを含むリン酸緩衝液）を流入し、磁性微粒子１２３以外の物質をＥＣＬ検出セル５の外部に流出させ、フローセル流路内に反応試薬に囲まれる磁性微粒子１２３が残る。工程（３）では、磁石６をＥＣＬ検出セル５から離し、作用電極１１とフローセル流路内の液相の間の電位を電気化学発光反応電位とし、電気化学発光反応を生起させて、この結果作用電極１１の面に於いて生じる電気化学発光の発光強度を光検出器７で測定する。なおこの発光強度は、試料溶液中に存在する検査対象物質を標識する電気化学発光標識１２２の量、即ち検査対象物質の量に比例する。工程（５）では、反応試薬を再度導入して作用電極１１を再生する。
【０１０５】
従来の技術に於ける工程（４）では、ＥＣＬ検出セル５のフローセル流路に洗浄試薬を流入し、同時に作用電極１１とフローセル流路の液相の間の電位を水の電気分解電位以上に設定して作用電極１１の表面で気泡を発生させ、作用電極の表面の物質を、気泡の作用、及び洗浄試薬の流れの作用とにより除去する。
【０１０６】
本実施例の装置での工程（４）では、作用電極１１の表面に存在する磁性微粒子をＥＣＬ検出セル５の外部へ除去する。本発明の洗浄工程では、従来技術の工程（４）での、水の電気分解により生成した気泡の作用、及び洗浄試薬の流れの作用に、更に新たな作用を付加して洗浄を行なう。即ち、先に説明した第３から第９の各実施例で説明した様に、交流、又は矩形波の電圧波形を用い、電気音響変換器１６、１５を各種変調法で電圧駆動して、音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）を広い範囲で変化させ、気泡を広い範囲で捕捉し、作用電極１１の表面全体を含む広い面に物理的な力を作用させて、作用電極１１の表面全体を含む広い面の洗浄を効率良く行ない、洗浄性能を向上させる。高分子ゴム（フッ素ゴム）を介して音響波をフローセル内に照射して洗浄を効率を更に向上させる。
【０１０７】
本実施例では、以下の４種類の実験条件で、洗浄工程の洗浄性能を比較した。なお本実施例では、電気分解による気泡の発生では、図１１に示す電気分解用電極１０１を使用せず、作用電極１１を使用し、工程（１）、（２）、（３）、及び（５）は、従来の技術と同条件で行なった。
【０１０８】
実験−１：従来の技術に於ける工程（４）を使用する実験。
【０１０９】
実験−２：本発明の第３の実施例の（図３）で説明した条件で、周波数を正弦的に周期的に変化させる「周波数変調法」により２つの電気音響変換器を駆動し、音響波の定在波の節の位置を変化させる工程（４）を使用する実験。
【０１１０】
実験−３：本発明の第４の実施例の（図５）で説明した条件で、周波数を線形的に周期的に変化させる「周波数変調法」により２つの電気音響変換器を駆動し、音響波の定在波の節の位置を変化させる工程（４）を使用する実験。
【０１１１】
実験−４：実験−２に於いて、「周波数変調法」は採用しない工程（４）を使用する実験（従って、音響波の定在波の節の移動は生じていない））。
【０１１２】
洗浄性能の評価は、測定試料として試料溶液を用いて、工程（１）、（２）、（３）を実行して、発光強度Ｓ1を計測し、発光強度Ｓ1を計測の後、実験−１、実験−２、実験−３に対応する工程（４）を各々実行し、次に工程（５）を実行して、ＥＣＬ検出セル５のフローセル流路に新規に試料溶液を導入せずに、ＥＣＬ検出セル５に残留する成分による発光強度Ｓ2’を各々測定し、フローセルのキャリーオーバー（異なる試料の間の検体混入）ＣOをＣO＝Ｓ2’／Ｓ1により定義し、各種の洗浄方法に於けるキャリーオーバーを比較した。
【０１１３】
図１６は、各種の洗浄方法による、洗浄時間とキャリーオーバーＣOの比較結果を示す図である。図１６の横軸は洗浄時間であり、Ｔ0は従来技術での洗浄時間である。図１６に於いて、●印のプロット１３１は、実験−１の洗浄工程（従来技術）でのキャリーオーバーＣO、□印のプロット１３２は、実験−２の洗浄工程でのキャリーオーバーＣO、○印のプロット１３３は、実験−３の洗浄工程でのキャリーオーバーＣO、△印のプロット１３４は、実験−４の洗浄工程でのキャリーオーバーＣOを示す。なお、図１６に示す洗浄時間は、図１２の結果を得た時の洗浄時間と異なり、図１６と図１２の結果を得る時に使用したフローセルの寸法、形状は異なっている。
【０１１４】
図１６に示す結果から、実験−２、実験−３では、洗浄時間を従来技術での洗浄時間Ｔ0と同時間とする時、キャリーオーバーＣOは従来技術での約１／３であり、洗浄時間を従来技術での洗浄時間Ｔ0の１／２とする時、キャリーオーバーＣOは従来技術での約１／８となり、更に、実験−２、実験−３では、洗浄時間を従来技術での洗浄時間Ｔ0と同時間としても１／２の時間としても、キャリーオーバーＣOはほぼ同程度であり、実験−２、実験−３では洗浄時間の短縮が実現できる。また、プロット１３４とプロット１３２、１３３との比較から、音響波の定在波の節の移動を生じさせることが、洗浄性能の向上に大きく寄与し、キャリーオーバーの減少を短時間で実現していることが明確である。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明によれば、交流、又は矩形波の電圧波形を用い、電気音響変換器を各種変調法の電圧駆動により、音響波の定在波の節の位置（気泡が捕捉される位置）を広い範囲で変化させ、気泡を広い範囲で捕捉し、作用電極の表面全体を含む広い面に物理的な力を作用させて、作用電極の表面全体を含む広い面の洗浄を効率良く行ない、洗浄性能を向上できる。高分子ゴム（フッ素ゴム）を介して音響波をフローセル内に照射して洗浄の効率を更に向上させる。
【０１１６】
特に、検査対象物質を磁性微粒子を用いて捕捉した後に検出（測定）をフロースルー方式により行なう化学分析装置、電気化学発光免疫分析装置のフローセルの洗浄効率の向上、洗浄時間の短縮が可能となり、分析精度の向上、分析所要時間の短縮、洗浄溶液の総量の減少が可能となり、計測のスループット向上、低コスト化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のフロースルー型検出器の構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施例に於いて、フローセル流路に形成される定在波の状態を説明する図。
【図３】本発明の第３の実施例に於いて、「周波数変調法」による音響波の定在波の節の位置の変化を説明する図。
【図４】本発明の第３の実施例に於いて、音響波の定在波の節の位置の変化の詳細を説明する図。
【図５】本発明の第４の実施例に於いて、「周波数変調法」による音響波の定在波の節の位置の変化を説明する図。
【図６】本発明の第５の実施例に於いて、「周波数変調法の改良法」により定在波の節の空間的分布を任意に変化させることを説明する図。
【図７】本発明の第６の実施例に於いて、「位相変調法」による音響波の定在波の節の位置の変化を説明する図。
【図８】本発明の第８の実施例に於いて、「組合わせ法」による音響波の定在波の節の位置の変化を説明する図。
【図９】本発明の第９の実施例に於いて、電気音響変換器を駆動する矩形波を示す図。
【図１０】本発明の第１０の実施例に於いて、フロースルー型検出器のフローセルの構成を示す図。
【図１１】本発明の第１１の実施例に於いて、電気化学発光反応を利用するフロースルー型化学分析装置のフローセルを示す図。
【図１２】本発明の第１１の実施例に於いて、キャリーオーバーＣOとＰＺＴの駆動電圧振幅（ＶPP）との関係を示す図。
【図１３】本発明の第１２の実施例に於いて、溶液の電気分解を専用に行なう電極を配置した、フロースルー型検出器のフローセルの概略の構成を示す図。
【図１４】本発明の第１３の実施例に於いて、電気化学発光免疫分析装置の概略の構成を示す図。
【図１５】本発明の第１３の実施例に於いて、試料溶液の構成を説明する図。
【図１６】本発明の第１３の実施例に於いて、各種の洗浄方法による、洗浄時間とキャリーオーバーＣOの比較結果を示す図。
【符号の説明】
１…試料容器、２…反応試薬容器、３…洗浄試薬容器、４…分取器、５…フロースルー型のＥＣＬ検出セル、６…磁石、７…光検出器、８…ポンプ、９…制御部、１１…作用電極、１２…参照電極、１３−１、１３−２…対向電極、１４…ポテンシオスタット、１５…電気音響変換器、１６…電気音響変換器、１７…駆動制御部、２２−１、２２−２…定在波、２３−１、２３−２、２３−３、２３−４…定在波の節、２４…定在波の隣り合う節の間の距離、２５…定在波の節の部分であって作用電極の表面近傍の領域、２６…フローセル内の溶液を流れ方向、６１…位相差が無い場合の音響波の定在波の節の位置、６２…位相差が有る場合の音響波の定在波の節の位置、６３…音響波の定在波の節の位置の移動距離、６４…定在波中間面、７１…定在波の節の移動の方向、８１…周波数ｆ2（ｔ）の時間変化、８２…周波数ｆ1（ｔ）の時間変化、８３…周波数ｆ2（ｔ）とｆ1（ｔ）との差、８４…定在波中間面、８５、８６…「うなり法」での音響波の定在波の節の移動経路、１０１…電気分解用電極、１１１…セル下基板、１１２−１、１１２−２…中間基板部材、１１２…中間基板、１１３…セル上基板、１２１…検査対象物質、１２２…電気化学発光標識、１２３…磁性微粒子、１３１…実験−１の洗浄工程でのキャリーオーバー、１３２…実験−２の洗浄工程でのキャリーオーバー、１３３…実験−３の洗浄工程でのキャリーオーバー、１３４…実験−４の洗浄工程でのキャリーオーバー、２１１…平板電極、２２１…線電極、２２２…流入口、２２３…排出口、２３１…フローセル流路、２４１、２４２…圧電素子、３１１…流入口、３１２…排出口、３１３…高分子ゴム、３１４…電気音響変換器、３１５…磁石、３１６…セル部、３１７…上部板、３２１…下基板、３２２…上基板、３２３…フッ素ゴムガスケット、４１２、４２２、４３２…定在波中間面、４１３、４１４、４２３、４２４、４３３…定在波の節に捕捉される気泡の位置、４４３、４４４…定在波の節に捕捉された気泡の移動範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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