(57)【要約】【課題】音波の伝搬経路が短く、音波の減衰を抑えて液体の攪拌効率を向上することが可能な攪拌装置と分析装置を提供すること。【解決手段】攪拌対象の液体を保持する容器と、液体へ音波を照射すると共に、音波によって液体を攪拌する表面弾性波素子とを備えた攪拌装置と分析装置。攪拌装置２０の表面弾性波素子２２は、圧電基板２２ａと、圧電基板上であって、容器７の液体に接する領域の壁と圧電基板との間に配置されると共に、液体を攪拌する音波を発生する発音部２２ｂとを有している。表面弾性波素子２２と容器との間には、音響整合層が配置され、発音部２２ｂは、音響整合層によって保護されている。【選択図】        図３
2007232521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌対象の液体を保持する容器と、
前記液体へ音波を照射すると共に、当該音波によって液体を攪拌する音波発生手段と、
を備えた攪拌装置であって、
前記音波発生手段は、
圧電基板と、
前記圧電基板上であって、前記容器の前記液体に接する領域の壁と前記圧電基板との間に配置されると共に、前記液体を攪拌する音波を発生する発音部と、
を有することを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記音波発生手段と前記容器との間には、音響整合層が配置され、
前記発音部は、前記音響整合層によって保護されている
ことを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記発音部は、櫛歯状電極であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記音波は、表面弾性波であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記発音部が発生した表面弾性波の伝搬経路上に存在する第一の媒質は、複数の音波モードを有し、それぞれの音波モードの音響インピーダンスは、当該物体に隣り合う第二の媒質が有する複数の音波モードそれぞれの音響インピーダンスのうちの少なくとも一つと略等しいことを特徴とする請求項４に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記音波発生手段は、前記容器に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記音波発生手段は、前記液体を攪拌する際に前記容器の外側に接触することを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項８】
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１〜７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の反応液を光学的に分析することを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌装置と分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、分析装置は、検体と試薬を含む液体試料を攪拌して反応させ、反応液を分析することにより、検体中の成分濃度等を分析している。このとき、液体試料を攪拌する攪拌装置は、いわゆるキャリーオーバーを回避すべく検体と試薬を含む液体試料を音波によって被接触で攪拌する攪拌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５７４０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された液体攪拌デバイスは、少なくとも一部が液体と接触し、液体と接触しない位置に配置される音波発生体を設けた伝達部を有しており、音波発生体が発生した音波を伝達部によって液体と接触する部分まで伝達し、伝達部と液体が接触する部分で音波を液体中に放出している。このため、特許文献１の液体攪拌デバイスは、音波発生体から液体と接触する部分までの音波の伝搬経路が長く、伝達部に沿って伝達される間に音波が減衰することから攪拌効率が悪い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、音波の伝搬経路が短く、音波の減衰を抑えて液体の攪拌効率を向上することが可能な攪拌装置と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、請求項１に係る攪拌装置は、攪拌対象の液体を保持する容器と、前記液体へ音波を照射すると共に、当該音波によって液体を攪拌する音波発生手段と、を備えた攪拌装置であって、前記音波発生手段は、圧電基板と、前記圧電基板上であって、前記容器の前記液体に接する領域の壁と前記圧電基板との間に配置されると共に、前記液体を攪拌する音波を発生する発音部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段と前記容器との間には、音響整合層が配置され、前記発音部は、前記音響整合層によって保護されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記発音部は、櫛歯状電極であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波は、表面弾性波であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記発音部が発生した表面弾性波の伝搬経路上に存在する第一の媒質は、複数の音波モードを有し、それぞれの音波モードの音響インピーダンスは、前記第一の媒質に隣り合う第二の媒質が有する複数の音波モードそれぞれの音響インピーダンスのうちの少なくとも一つと略等しいことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記液体を攪拌する際に前記容器の外側に接触することを特徴とする。
【００１３】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項８に係る分析装置は、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の反応液を光学的に分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の攪拌装置は、音波発生手段が、圧電基板と、圧電基板上であって、容器の液体に接する領域の壁と圧電基板との間に配置されると共に、液体を攪拌する音波を発生する発音部とを有しており、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、本発明の攪拌装置と分析装置は、発音部が発生した音波が容器壁面を介して隣接する液体に入射することから音波の伝搬経路が短く、音波の伝搬に伴う減衰を抑えて液体の攪拌効率を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置と分析装置にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置を示す概略構成図である。図２は、実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器及び反応ホイールの一部を攪拌装置の概略構成図と共に示す斜視図である。図３は、実施の形態１の攪拌装置の構成を示すブロック図を反応容器の斜視図と共に示す図である。図４は、図３の反応容器の側壁に取り付ける表面弾性波素子の斜視図である。
【００１６】
自動分析装置１は、図１に示すように、作業テーブル２上に検体テーブル３、検体分注機構５、反応ホイール６、測光装置１０、洗浄装置１１、試薬分注機構１２及び試薬テーブル１３が設けられ、攪拌装置２０を備えている。
【００１７】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室３ａが複数設けられている。各収納室３ａは、検体を収容した検体容器４が着脱自在に収納される。
【００１８】
検体分注機構５は、反応ホイール６に保持された複数の反応容器７に検体を分注する手段であり、図１に示すように、検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次反応容器７に分注する。
【００１９】
反応ホイール６は、検体テーブル３とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って複数の凹部６ａが等間隔で設けられている。反応ホイール６は、各凹部６ａの半径方向両側に測定光が通過する開口６ｂ（図２参照）が形成されている。反応ホイール６は、一周期で時計方向に（１周−１反応容器）／４分回転し、四周期で反時計方向に凹部６ａの１個分回転する。反応ホイール６の外周近傍には、測光装置１０、洗浄装置１１及び攪拌装置２０が配置されている。
【００２０】
反応容器７は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、測光装置１０の光源１０ａから出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する透明素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス，環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂が使用される。反応容器７は、図２及び図３に示すように、側壁７ａ，７ｂと底壁７ｃ（図５参照）とによって液体を保持する水平断面が正方形の液体保持部７ｄが形成され、液体保持部７ｄの上部に開口７ｅを有する四角筒形状のキュベットである。反応容器７は、側壁７ａに取り付けられる表面弾性波素子２２と共に攪拌装置２０を構成しており、液体保持部７ｄの内面には検体や試薬等の液体に対する親和性処理が施されている。反応容器７は、側壁７ａを反応ホイール６の半径方向に向けると共に、側壁７ｂを反応ホイール６の周方向に向けて、凹部６ａに配置される。
【００２１】
測光装置１０は、図１に示すように、反応ホイール６の外周近傍に配置され、反応容器７に保持された液体を分析する分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射する光源と、液体を透過した分析光を分光して受光する受光器とを有している。測光装置１０は、前記光源と受光器が反応ホイール６の凹部６ａを挟んで半径方向に対向する位置に配置されている。
【００２２】
洗浄装置１１は、反応容器７から液体や洗浄液を排出する排出手段と、洗浄液の分注手段とを有している。洗浄装置１１は、測光終了後の反応容器７から測光後の液体を排出した後、洗浄液を分注する。洗浄装置１１は、洗浄液の分注と排出の動作を複数回繰り返すことにより、反応容器７の内部を洗浄する。このようにして洗浄された反応容器７は、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００２３】
試薬分注機構１２は、反応ホイール６に保持された複数の反応容器７に試薬を分注する手段であり、図１に示すように、試薬テーブル１３の所定の試薬容器１４から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００２４】
試薬テーブル１３は、検体テーブル３及び反応ホイール６とは異なる駆動手段によって図１に矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１３ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１３ａは、試薬容器１４が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１４は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を表示するバーコードラベル（図示せず）が貼付されている。
【００２５】
ここで、試薬テーブル１３の外周には、図１に示すように、試薬容器１４に貼付した前記バーコードラベルに記録された試薬の種類，ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部１６へ出力する読取装置１５が設置されている。
【００２６】
制御部１６は、検体テーブル３、検体分注機構５、反応ホイール６、測光装置１０、洗浄装置１１、試薬分注機構１２、試薬テーブル１３、読取装置１５、分析部１７、入力部１８、表示部１９及び攪拌装置２０等と接続され、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部１６は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、前記バーコードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を停止するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警告を発する。
【００２７】
分析部１７は、制御部１６を介して測光装置１０に接続され、受光器が受光した光量に基づく反応容器７内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部１６に出力する。入力部１８は、制御部１６へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部１９は、分析内容や警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
【００２８】
攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２を駆動して発生する音波によって反応容器７に保持された液体を攪拌するもので、反応容器７の他に、図２及び図３に示すように、表面弾性波素子２２に電力を送電する送電体２１と、表面弾性波素子２２とを有している。
【００２９】
送電体２１は、ＲＦ送信アンテナ２１ａ、駆動回路２１ｂ及びコントローラ２１ｃを有している。送電体２１は、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電源から供給される電力をＲＦ送信アンテナ２１ａから駆動信号として表面弾性波素子２２に発信する。ＲＦ送信アンテナ２１ａは、反応ホイール６の凹部６ａ側壁に取り付けられている。このため、攪拌装置２０は、例えば、コントローラ２１ｃによって制御されるスイッチを切り替えることにより、供給される電力を複数のＲＦ送信アンテナ２１ａの中から特定のＲＦ送信アンテナ２１ａに出力するように切り替える。
【００３０】
駆動回路２１ｂは、コントローラ２１ｃからの制御信号に基づいて発振周波数を変更可能な発振回路を有しており、数十ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の発振信号をＲＦ送信アンテナ２１ａへ出力する。ここで、ＲＦ送信アンテナ２１ａと駆動回路２１ｂとの間は、反応ホイール６が回転しても電力が電送されるように、接触電極を介して接続されている。コントローラ２１ｃは、駆動回路２１ｂの作動を制御し、例えば、表面弾性波素子２２が発する音波の特性（周波数，強度，位相，波の特性）、波形（正弦波，三角波，矩形波，バースト波等）或いは変調（振幅変調，周波数変調）等を制御する。また、コントローラ２１ｃは、内蔵したタイマに従って駆動回路２１ｂが発振する発振信号の周波数を切り替えることができる。
【００３１】
表面弾性波素子２２は、ＲＦ送信アンテナ２１ａから発信される駆動信号（電力）を受信して音波を発生する音波発生手段である。表面弾性波素子２２は、図３及び図４に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等からなる圧電基板２２ａ上に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子２２ｂとアンテナ２２ｃが形成されている。振動子２２ｂは、ＲＦ送信アンテナ２１ａから発信される駆動信号（電力）をアンテナ２２ｃで受信することによって音波を発生する発音部である。表面弾性波素子２２は、図５及び図６に示すように、圧電基板２２ａを外側に配置すると共に、振動子２２ｂを内側となる側壁７ａに向け、エポキシ樹脂や紫外線硬化樹脂等の音響整合層２３を介して反応容器７の側壁７ａに取り付けられる。なお、表面弾性波素子２２は、圧電基板２２ａ，振動子２２ｂ及びアンテナ２２ｃの厚みの他、音響整合層２３の厚みを含め、構成を明示するために実際の厚さを無視して模式的に描いており、他の実施の形態においても同様である。
【００３２】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応ホイール６によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器７に試薬分注機構１２が試薬容器１４から試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器７は、反応ホイール６によって周方向に沿って搬送され、検体分注機構５によって検体テーブル３に保持された複数の検体容器４から検体が順次分注される。そして、検体が分注された反応容器７は、反応ホイール６によって攪拌装置２０へ搬送され、分注された試薬と検体が順次攪拌されて反応する。このようにして検体と試薬が反応した反応液は、反応ホイール６が再び回転したときに測光装置１０を通過し、光源から出射された分析光が透過する。このとき、反応容器７内の試薬と検体の反応液は、受光部で側光され、制御部１６によ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７は、洗浄装置１１によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００３３】
このとき、攪拌装置２０は、制御部１６を介して入力部１８から予め入力された制御信号に基づき、反応ホイール６の停止時にコントローラ２１ｃが駆動回路２１ｂに駆動信号を入力する。これにより、表面弾性波素子２２は、入力される駆動信号の周波数に応じて振動子２２ｂが駆動され、図６に示すように、音波（表面弾性波）Ｗを誘起する。誘起された音波Ｗは、音響整合層２３から反応容器７の側壁７ａへ入射し、側壁７ａ内を矢印で示すように伝搬した後、音響インピーダンスが近い液体Ｌへ漏れ出してゆく。
【００３４】
この結果、漏れ出した音波Ｗによって反応容器７内の液体Ｌ中には、図５に示すように、振動子２２ｂの斜め上方向に向かう流れＦccが生じると共に、振動子２２ｂの斜め下方向に向かう流れＦcwが生じ、分注された試薬と検体とが攪拌される。
【００３５】
このとき、攪拌装置２０は、振動子２２ｂを液体Ｌに隣接する側壁７ａに向け、表面弾性波素子２２が音響整合層２３を介して側壁７ａに取り付けられている。また、振動子２２ｂは、側壁７ａの液体Ｌと接する領域部分に配置されている。このため、攪拌装置２０及び自動分析装置１は、振動子２２ｂが発生した音波が反応容器７の側壁７ａを介して隣接する液体Ｌに入射することから音波の伝搬経路が短いので、音波の伝搬に伴う減衰を抑えて液体の攪拌効率を向上させることができる。また、攪拌装置２０及び自動分析装置１は、表面弾性波素子２２の振動子２２ｂやアンテナが外部に露出することなく音響整合層２３によって保護されるので、振動子２２ｂやアンテナを外部に配置する場合に比べて長期に使用することができる。
【００３６】
ここで、一般に、気体や液体の流体中ではずれ弾性が存在しないため、音波は、疎密波として伝搬する縦波である。これに対し、固体中では、縦波の他、横波も存在する。一方、振動子２２ｂを圧電基板２２ａと側壁７ａとの間に配置した表面弾性波素子２２によって音波を誘起する場合、発生する音波の伝搬効率を考慮すると、音波は圧電基板２２ａ内部へ伝搬し、圧電基板２２ａの外表面から反射してくるバルク波よりも、振動子２２ｂから音響整合層２３を介して反応容器７の側壁７ａに入射する表面弾性波が好ましい。この場合、表面弾性波素子２２が発生した音波は、最小の伝搬ロスの下に液体Ｌに出射され、効率良く液体Ｌを攪拌する。
【００３７】
このとき、振動子２２ｂが発生した表面弾性波は、伝搬経路上に存在する音響インピーダンスの差が小さい媒質を通って伝搬される。このため、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２が発生する表面弾性波の伝搬経路上に存在する媒質を適宜選択することによって音響インピーダンスの差を小さくし、伝搬ロスを抑制することにより効率の良い攪拌を実現することができる。この場合、振動子２２ｂが発生する表面弾性波の伝搬経路上に存在する第一の媒質は、複数の音波モードを有し、それぞれの音波モードの音響インピーダンスは、前記第一の媒質に隣り合う第二の媒質が有する複数の音波モードそれぞれの音響インピーダンスのうちの少なくとも一つと略等しい。
【００３８】
即ち、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２の振動子２２ｂが発生した表面弾性波の伝搬経路上に第一の媒質として音響整合層２３、第二の媒質として反応容器７の側壁７ａ、第三の媒質として液体Ｌが存在する。このとき、これら媒質の素材として、音響整合層２３は紫外線硬化樹脂、反応容器７はポリスチレン樹脂、液体Ｌは水とし、密度をρ、縦波の速度をＶL、横波の速度をＶS、縦波のインピーダンスをＺL（＝ρ・ＶL）、横波のインピーダンスをＺS（＝ρ・ＶS）とする。
【００３９】
すると、音響整合層２３は、ρM＝１．１５ｇ／ｃｍ3，ＶLM＝２６００ｍ／ｓ，ＶSM＝１０７０ｍ／ｓより、ＺLM＝２．９９ＭＲａｙｌ，ＺSM＝１．２３ＭＲａｙｌとなる。反応容器７は、ρC＝１．０５ｇ／ｃｍ3，ＶLC＝２４００ｍ／ｓ，ＶSC＝１０７０ｍ／ｓより、ＺLC＝２．５２ＭＲａｙｌ，ＺSC＝１．１２ＭＲａｙｌとなる。また、液体Ｌは、ρW＝１．００ｇ／ｃｍ3，ＶLW＝１５００ｍ／ｓより、ＺLW＝１．５ＭＲａｙｌとなる。
【００４０】
このとき、振動子２２ｂが表面弾性波を発生した場合、各媒質では、図７に示すような音波モードが存在する。表面弾性波は、音響整合層２３内では縦波ＬM（ＺLM＝２．９９ＭＲａｙｌ）と横波ＳM（ＺSM＝１．２３ＭＲａｙｌ）の二つの音波モードが存在する。また、反応容器７の側壁７ａ内では、音響整合層２３内の縦波ＬMに起因する縦波ＬC(ＬM)（ＺLC＝２．５２ＭＲａｙｌ）と横波ＳC(ＬM)（ＺSC＝１．１２ＭＲａｙｌ）、音響整合層２３内の横波ＳMに起因する縦波ＬC(ＳM)（ＺLC＝２．５２ＭＲａｙｌ）と横波ＳC(ＳM)（ＺSC＝１．１２ＭＲａｙｌ）の二つの音波モードが存在する。このように、音響整合層２３が有する一つの音波モードの音響インピーダンスは、隣り合う反応容器７が有する複数の音波モードそれぞれの音響インピーダンスのうちの少なくとも一つと略等しくなるように構成されている。これらの縦波及び横波は、液体Ｌ中に入射すると総て縦波ＬWとなる。ここで、振動子２２ｂが二方向性櫛歯状電極の場合、図７においては、表面弾性波の縦波及び横波は、線Ｌsの上下に対称に生ずるが、図面表示の簡単のため線Ｌsの上側の縦波及び横波についてのみ図示している。
【００４１】
従って、攪拌装置２０は、音響整合層２３、反応容器７及び液体Ｌの素材を上記のように選択すると、隣接する媒質間の音響インピーダンスの差から、図７に示すように、振動子２２ｂが発生した表面弾性波により、主に横波ＳMが、音響整合層２３内を伝搬して反応容器７に入射する。その後、反応容器７の側壁７ａ内を横波ＳC(ＳM)として伝搬し、縦波ＬWのモードで液体Ｌ中に入射する。この場合、音響整合層２３内を縦波ＬMも伝搬するが、音響インピーダンスの差が大きいことから側壁７ａには入射し難い。同様に、音響整合層２３内を伝搬する横波ＳMは、側壁７ａに縦波ＬC(ＳM)としても入射するが、音響インピーダンスの差が大きいことから側壁７ａに入射し難い。
【００４２】
ここで、本発明の攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２の振動子２２ｂとして櫛歯状電極（ＩＤＴ）を使用しているので、構造が簡単であり、特に、振動子２２ｂの部分を薄く構成することができる。また、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２２が反応容器７に固定されているので、表面弾性波素子２２を反応容器７と共に簡単に取り扱うことができる。
【００４３】
このため、攪拌装置２０は、図８に示す反応容器７のように、側壁７ａを薄肉にして成形した凹部７ｆに振動子２２ｂを側壁７ａに向け、音響整合層２３を介して表面弾性波素子２２を凹部７ｆに埋め込んでもよい。この場合、攪拌装置２０は、図９に示す反応容器７のように、取り付ける表面弾性波素子２２の振動子２２ｂを２つにしてもよい。このようにすると、攪拌装置２０は、２つの振動子２２ｂを時分割で駆動し、或いは２つの振動子２２ｂの中心周波数を異ならせて同時に駆動する等、種々に組み合わせて使用することにより攪拌能力を向上させることができ、保持した液体が多い場合であっても液体を短時間で攪拌することができる。
【００４４】
また、表面弾性波素子２２を小型に構成することができるので、攪拌装置２０は、図１０に示す反応容器７のように、表面弾性波素子２２を側壁７ａの一部として用い、振動子２２ｂを内部の液体保持部７ｄ側に向けて表面弾性波素子２２を側壁７ａの上部に埋め込んでもよい。このようにすると、振動子２２ｂで発生した表面弾性波は、複数の層を介さず直接的に液体に照射されるので、伝搬効率がよく、液体の攪拌効率を向上させることができる。この場合、表面弾性波素子２２は、振動子２２ｂ及びアンテナに液体に対する絶縁被覆を施しておく。
【００４５】
一方、攪拌装置２０は、図１１に示す反応容器７のように、表面弾性波素子２４を底壁７ｃ下面に取り付けてもよい。表面弾性波素子２４は、図１２に示すように、基板２４ａの表面の中央に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子２４ｂが設けられ、受電手段となるアンテナ２４ｃは振動子２４ｂを囲むようにして一体に設けられている。この場合、表面弾性波素子２４は、図１３に示すように、振動子２２ｂを底壁７ｃに向け、音響整合層２３を介して底壁７ｃに取り付ける。また、攪拌装置２０は、送電体２１のＲＦ送信アンテナ２１ａを反応ホイール６の凹部６ａ底壁に設ける。
【００４６】
さらに、攪拌装置２０は、図１４に示す反応容器７のように、表面弾性波素子２４の圧電基板２４ａを底壁として用いてもよい。このとき、表面弾性波素子２４は、振動子２４ｂを内部の液体保持部７ｄ側に向けて圧電基板２４ａを側壁７ａの下部に取り付ける。このようにすると、振動子２２ｂで発生した表面弾性波は、複数の層を介さず直接的に液体に照射されるので、伝搬効率がよく、液体の攪拌効率を向上させることができる。この場合、表面弾性波素子２４は、振動子２４ｂ及びアンテナ２４ｃに液体に対する絶縁被覆を施しておく。
【００４７】
また、攪拌装置２０は、図１５に示す表面弾性波素子２５を用いてもよい。表面弾性波素子２５は、反応容器７に接触させて取り付ける圧電基板２５ａの一方の面に振動子２５ｂとバスバー２５ｃが形成されると共に、バスバー２５ｃを他方の面まで延設してアンテナ２５ｄが形成されている。表面弾性波素子２５は、自動分析装置１に反応容器７をセットしたとき、振動子２５ｂを構成する複数の櫛歯状電極が鉛直方向に配列されるように、表面弾性波素子２５を反応容器７の側壁７ａに取り付ける。このとき、表面弾性波素子２５は、振動子２５ｂを側壁７ａに向けると共に、アンテナ２５ｄを外側に向け、エポキシ樹脂や紫外線硬化樹脂等の音響整合層２３（図１６，図１７参照）を介して反応容器７の側壁７ａに取り付けられる。このような構成にすると、無線の電送距離を短くすることができるので、高い音響伝搬効率を確保しながら、外部からの無線電力供給効率を向上させることができる。
【００４８】
従って、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２５を駆動することによって誘起された表面弾性波が、音響整合層２３から反応容器７の側壁７ａ内へと伝搬し、音響インピーダンスが近い液体中へ漏れ出してゆく。この結果、反応容器７内には、液体Ｌ中の振動子２５ｂに対応する位置を起点として、図１６に矢印で示すように、斜め上方向に向かう流れＦccと斜め下方向に向かう流れＦcwが、それぞれ生じる。この２つの流れによって、反応容器７は、保持した液体Ｌが攪拌される。
【００４９】
このとき、反応容器７は、振動子２５ｂを液体Ｌに隣接する側壁７ａに向け、表面弾性波素子２５が音響整合層２３（図１６，図１７参照）を介して側壁７ａに取り付けられている。このため、攪拌装置２０は、振動子２５ｂが発生した表面弾性波が音響整合層２３から側壁７ａを通って隣接する液体Ｌに入射することから表面弾性波の伝搬経路が短い。従って、攪拌装置２０は、伝搬に伴う表面弾性波の減衰が抑制されるので、表面弾性波による液体Ｌの攪拌効率を向上させることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌装置と分析装置にかかる実施の形態２について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１は、表面弾性波素子に無線によって電力を供給したが、実施の形態２は、有線によって表面弾性波素子に電力を供給している。図１８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１９は、図１８の自動分析装置の構成を示すブロック図である。図２０は、図１８の自動分析装置で使用される攪拌装置の表面弾性波素子と、表面弾性波素子を取り付けた反応容器とを示す斜視図である。図２１は、表面弾性波素子が取り付けられ、図１８の自動分析装置で使用される反応容器を送電体と共に示す斜視図である。ここで、実施の形態２の自動分析装置は、攪拌装置が実施の形態１の攪拌装置２０と同じ反応容器を使用しているので、反応容器については同じ符号を使用して説明している。
【００５１】
自動分析装置３０は、図１８及び図１９に示すように、試薬テーブル３２１，３２、反応ホイール３３、検体容器移送機構３７、測光系４２、洗浄機構４３、制御部４５及び攪拌装置５０を備えている。
【００５２】
試薬テーブル３１，３２は、図１８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３１ａ，３２ａを保持し、図示しない駆動手段に回転されて試薬容器３１ａ，３２ａを周方向に搬送する。
【００５３】
反応ホイール３３は、図１８に示すように、複数の反応容器７が周方向に沿って配列され、図示しない駆動手段によって正転或いは逆転されて反応容器７を搬送する。反応容器７は、近傍に設けた試薬分注機構３５，３６によって試薬テーブル３２１，３２の試薬容器３１ａ，３２ａから試薬が分注される。ここで、試薬分注機構３５，３６は、それぞれ水平面内を矢印方向に回動するアーム３５ａ，３６ａに試薬を分注するプローブ３５ｂ，３６ｂが設けられ、洗浄水によってプローブ３５ｂ，３６ｂを洗浄する洗浄手段を有している。
【００５４】
反応容器７は、図２０に示すように、側壁７ａに取り付けられる表面弾性波素子５４と共に攪拌装置５０を構成している。
【００５５】
検体容器移送機構３７は、図１８に示すように、フィーダ３８に配列した複数のラック３９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３９を歩進させながら移送する。ラック３９は、検体を収容した複数の検体容器３９ａを保持している。ここで、検体容器３９ａは、検体容器移送機構３７によって移送されるラック３９の歩進が停止するごとに、水平方向に回動する駆動アーム５７ｂとプローブ４１ｂとを有する検体分注機構４１によって検体が各反応容器７へ分注される。このため、検体分注機構４１は、洗浄水によってプローブ４１ｂを洗浄する洗浄手段（図示せず）を有している。
【００５６】
測光系４２は、試薬と検体とが反応した反応容器７内の液体を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射するもので、図１８に示すように、発光部４２ａ，分光部４２ｂ及び受光部４２ｃを有している。発光部４２ａから出射された分析光は、反応容器７内の液体を透過し、分光部４２ｂと対向する位置に設けた受光部４２ｃによって受光される。受光部４２ｃは、制御部４５と接続されている。
【００５７】
洗浄機構４３は、ノズル４３ａによって反応容器７内の液体を吸引して排出した後、ノズル４３ａ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、測光系４２による分析が終了した反応容器７を洗浄する。
【００５８】
制御部４５は、自動分析装置３０の各部の作動を制御すると共に、発光部４２ａの出射光量と受光部４２ｃが受光した光量に基づく反応容器７内の液体の吸光度に基づいて検体の成分濃度等を分析し、例えば、マイクロコンピュータ等が使用される。制御部４５は、図１８及び図１９に示すように、キーボード等の入力部４６及びディスプレイパネル等の表示部４７と接続されている。
【００５９】
攪拌装置５０は、表面弾性波素子５４を駆動して発生する音波によって反応容器７に保持された液体を攪拌するもので、反応容器７の他に、図１８及び図１９に示すように、送電体５１と表面弾性波素子５４とを有している。送電体５１は、反応ホイール３３外周の互いに対向する位置に反応容器７と水平方向に対向させて配置され、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電源から供給される電力を表面弾性波素子５４に送電する。送電体５１は、駆動回路とコントローラとを備えており、図２１に示すように、表面弾性波素子５４の電気端子５４ｄに当接するブラシ状の接触子５１ａを有している。このとき、送電体５１は、図１８に示すように、配置決定部材５２に支持されており、反応ホイール３３の回転が停止したときに接触子５１ａから電気端子５４ｄに電力を送電する。
【００６０】
配置決定部材５２は、制御部４５によって作動が制御され、送電体５１から電気端子５４ｄに電力を送電する送電時に、送電体５１を移動させて送電体５１と電気端子５４ｄとの反応ホイール３３の周方向並びに半径方向における相対配置を調整するもので、例えば、２軸ステージが使用される。具体的には、配置決定部材５２は、反応ホイール３３が回転し、送電体５１から電気端子５４ｄに電力を送電していない非送電時は、作動が停止されて、送電体５１と電気端子５４ｄとを一定の距離に保持している。そして、配置決定部材５２は、反応ホイール３３が停止し、送電体５１から電気端子５４ｄに電力を送電する送電時には、制御部４５の制御の下に作動して送電体５１を移動させ、送電体５１と電気端子５４ｄとが対向するように反応ホイール３３の周方向に沿った位置を調整すると共に、送電体５１と電気端子５４ｄとを近接させて接触子５１ａと電気端子５４ｄとを接触させることで送電体５１と電気端子５４ｄとの相対配置を決定する。
【００６１】
ここで、攪拌装置５０は、自動分析装置３０の制御部４５を配置決定手段として使用し、反応ホイール３３を回転駆動するモータ等の駆動手段を制御部４５によって制御することにより反応ホイール３３の周方向に沿った送電体５１と電気端子５４ｄとの相対配置を調整してもよい。このように、配置決定部材５２は、送電体５１と電気端子５４ｄとが対向するように少なくとも反応ホイール３３の周方向に沿った送電体５１と電気端子５４ｄとの相対配置を調整することができればよい。一方、送電体５１と電気端子５４ｄとの相対配置は、例えば、送電体５１側に反射センサを設け、反応容器７或いは表面弾性波素子５４の特定個所に設けた反射体からの反射を利用する等によって検出する。このとき、検出した相対配置のデータは制御部４５に入力しておく。
【００６２】
表面弾性波素子５４は、図２０及び図２２に示すように、圧電基板５４ａの一方の面に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる振動子５４ｂが設けられると共に、バスバー５４ｃが他方の面まで延設され、バスバー５４ｃの端部に電気端子５４ｄが設けられた音波発生手段である。振動子５４ｂは、送電体５１から送電された電力によって音波を発生する発音部である。表面弾性波素子５４は、自動分析装置３０に反応容器７をセットしたとき、振動子５４ｂを構成する複数の櫛歯状電極が鉛直方向に配列されるように、表面弾性波素子５４を反応容器７の側壁７ａに取り付ける。表面弾性波素子５４は、振動子５４ｂを側壁７ａに向けると共に、電気端子５４ｄ及びバスバー５４ｃを外側に向け、エポキシ樹脂や紫外線硬化樹脂等の音響整合層５５（図２３，図２４参照）を介して反応容器７の側壁７ａに取り付けられる。
【００６３】
このとき、受電手段となる電気端子５４ｄを含めて表面弾性波素子５４は、測光系４２による測光を妨げないように、図２０に示すように、測光用の窓となる側壁７ａの下部を避けて側壁７ａの上下方向中間位置に配置する。表面弾性波素子５４は、振動子５４ｂとして櫛歯状電極（ＩＤＴ）を使用するので、構造が簡単で小型な構成とすることができる。ここで、振動子５４ｂは、櫛歯状電極（ＩＤＴ）に代えてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を使用してもよい。
【００６４】
以上のように構成される自動分析装置３０は、制御部４５の制御の下に作動し、回転する反応ホイール３３によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器７に試薬分注機構３５，３６が試薬容器３１ａ，３２ａから試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器７は、検体分注機構４１によってラック３９に保持された複数の検体容器３９ａから検体が順次分注される。そして、試薬と検体が分注された反応容器７は、反応ホイール３３が停止する都度、攪拌装置５０によって順次攪拌されて試薬と検体とが反応し、反応ホイール３３が再び回転したときに測光系４２を通過する。このとき、反応容器７内の液体は、受光部４２ｃで側光され、制御部４５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７は、洗浄機構４３によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００６５】
このとき、攪拌装置５０は、反応ホイール３３が停止したときに送電体５１が接触子５１ａから電気端子５４ｄに電力を送電する。これにより、表面弾性波素子５４は、振動子５４ｂが駆動され、表面弾性波を誘起する。この誘起された表面弾性波が、音響整合層５５から反応容器７の側壁７ａ内へと伝搬し、音響インピーダンスが近い液体中へ漏れ出してゆく。この結果、反応容器７内には、液体Ｌ中の振動子５４ｂに対応する位置を起点として、図２３に矢印で示すように、斜め上方向に向かう流れＦccと斜め下方向に向かう流れＦcwが、それぞれ生じる。この２つの流れによって、反応容器７は、保持した液体Ｌが攪拌される。このとき、攪拌装置５０は、配置決定部材５２によって送電体５１を電気端子５４ｄに近接させると共に、送電体５１と電気端子５４ｄとが対向するように位置を調整するので、送電体５１から電気端子５４ｄへの送電が円滑に行われる。
【００６６】
また、反応容器７は、振動子５４ｂを液体Ｌに隣接する側壁７ａに向け、表面弾性波素子５４が音響整合層５５（図２３，図２４参照）を介して側壁７ａに取り付けられている。このため、攪拌装置５０及び自動分析装置３０は、振動子５４ｂが発生した表面弾性波が音響整合層５５から側壁７ａを通って隣接する液体Ｌに入射する。従って、攪拌装置５０及び自動分析装置３０は、表面弾性波の伝搬経路が短いため、表面弾性波が減衰し難く、表面弾性波の伝搬に伴う減衰を抑えて液体Ｌの攪拌効率を向上させることができる。
【００６７】
このため、攪拌装置５０は、表面弾性波素子５４が発生した表面弾性波の伝搬効率に優れており、構造も簡単である。この結果、自動分析装置３０は、従来の分析装置に比べて小型化が可能であり、メンテナンスも容易になるという利点がある。また、攪拌装置５０及び自動分析装置３０は、表面弾性波素子５４の振動子５４ｂが外部に露出することなく音響整合層５５によって保護されるので、振動子５４ｂを外部に配置する場合に比べて長期に使用することができる。
【００６８】
なお、実施の形態２の攪拌装置５０は、送電体５１がブラシ状の接触子５１ａを電気端子５４ｄに当接させて電力を表面弾性波素子５４に送電するように構成した。しかし、攪拌装置５０は、表面弾性波素子５４に送電する際、反応ホイール３３が停止した後、ラックとピニオンとを有する配置決定部材５２によって送電体５１を反応容器７に近接させ、図２５に示すように、送電体５１に設けたばね付き端子５１ｂが電気端子５４ｄへ当接するように構成してもよい。このような構成とした場合、自動分析装置３０は、反応ホイール３３を回転させて反応容器７を搬送するときに、ばね付き端子５１ｂが表面弾性波素子５４と干渉しないように、配置決定部材５２によって送電体５１を反応容器７から遠ざける。
【００６９】
また、攪拌装置５０は、送電体５１が接触子５１ａを電気端子５４ｄに当接させて電力を表面弾性波素子５４に送電する構成から、例えば、図２６に示すように、送電体５１にアーム部材５７を設けると共に、アーム部材５７の先端に表面弾性波素子５８を設け、液体を攪拌する際にアーム部材５７を繰り出して反応容器７の側壁７ａ外側に表面弾性波素子５８が接触するようにしてもよい。このようにすると、攪拌装置は、表面弾性波素子の取り付け対象を設計に応じてアーム部材５７又は反応容器７へと適宜変更することができ、設計上の自由度が増す。
【００７０】
この場合、アーム部材５７は、支持筒５７ａに駆動アーム５７ｂが出没自在に支持されている。表面弾性波素子５８は、圧電基板５８ａの一方の面に振動子５８ｂが形成され、振動子５８ｂを外側に向けて駆動アーム５７ｂの端面に取り付けられ、支持筒５７ａ及び駆動アーム５７ｂの内部に配線した電力線によって供給される電力によって駆動される。
【００７１】
このように構成することにより、攪拌装置５０は、表面弾性波素子５８による液体の攪拌に際し、制御部４５による制御の下、図２７に示すように、音響整合液分注機構が有するノズル５９から表面弾性波素子５８に音響整合液Ｌmを吐出する。次に、攪拌装置５０は、制御部４５の制御の下、駆動アーム５７ｂを繰り出し、図２８に示すように、駆動アーム５７ｂ端面の表面弾性波素子５８を反応容器７の側壁７ａに当接させる。
【００７２】
これにより、攪拌装置５０は、表面弾性波素子５８と側壁７ａとの間に配置される音響整合液Ｌmの薄い膜を介して、表面弾性波素子５８の振動子５８ｂが発生する音波（表面弾性波）が、反応容器７の側壁７ａから液体Ｌ中に漏れ出す。この結果、反応容器７は、漏れ出した音波（表面弾性波）によって液体Ｌ中の振動子５８ｂの上側に反時計方向の流れＦccが生じると共に、振動子５８ｂの下側に時計方向の流れＦcwが生じ、液体Ｌが攪拌される。
【００７３】
このとき、攪拌装置５０は、振動子５８ｂを側壁７ａに向けて表面弾性波素子５８が音響整合液Ｌmを介して側壁７ａに接触し、音波（表面弾性波）が液体Ｌに照射されるまでの伝搬経路が短いので、音波の減衰を抑えて攪拌効率を向上することができる。そして、液体Ｌの攪拌が終了すると、攪拌装置５０は、制御部４５による制御の下、駆動アーム５７ｂを引き戻し、表面弾性波素子５８と反応容器７の側壁７ａとの当接を解除する。
【００７４】
なお、表面弾性波素子による液体の攪拌に際し、表面弾性波素子を反応容器７の側壁７ａに当接させる攪拌装置５０の構成は、実施の形態１の攪拌装置２０にも適用することができる。このような構成を採用する場合、攪拌装置２０は、反応ホイール６の外周近傍に表面弾性波素子２２を取り付けたアーム部材５７を配置すると共に、開口６ｂの上部に駆動アーム５７ｂを挿通して表面弾性波素子２２を反応容器７の側壁７ａに当接させる当接用の開口を形成しておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施の形態１の自動分析装置を示す概略構成図である。
【図２】実施の形態１の自動分析装置で使用する反応容器及び反応ホイールの一部を攪拌装置の概略構成図と共に示す斜視図である。
【図３】実施の形態１の攪拌装置の構成を示すブロック図を反応容器の斜視図と共に示す図である。
【図４】図３の反応容器の側壁に取り付ける表面弾性波素子の斜視図である。
【図５】保持した液体中に生ずる流れを示す図３に示す反応容器の断面図である。
【図６】図５に示す反応容器のＡ部拡大図である。
【図７】表面弾性波の伝搬経路上に存在する媒質の音響インピーダンスと縦波と横波の伝搬を説明する図である。
【図８】実施の形態１の攪拌装置で使用する反応容器の第１の変形例を示す断面図である。
【図９】実施の形態１の攪拌装置で使用する反応容器の第２の変形例を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１の攪拌装置で使用する反応容器の第３の変形例を示す断面図である。
【図１１】実施の形態１の攪拌装置で使用する反応容器の第４の変形例を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す反応容器で使用する表面弾性波素子の正面図である。
【図１３】図１１に示す反応容器のＢ部拡大図である。
【図１４】実施の形態１の攪拌装置で使用する反応容器の第５の変形例を示す断面図である。
【図１５】本発明の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の変形例を示す斜視図である。
【図１６】図１５の表面弾性波素子を使用した実施の形態１の攪拌装置において、反応容器が保持した液体中に生ずる流れを示す反応容器の断面図である。
【図１７】図１６に示す反応容器の表面弾性波素子近傍の拡大図である。
【図１８】攪拌装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。
【図１９】図１８の自動分析装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】図１８の自動分析装置で使用される攪拌装置の表面弾性波素子と、表面弾性波素子を取り付けた反応容器とを示す斜視図である。
【図２１】表面弾性波素子が取り付けられ、図１８の自動分析装置で使用される反応容器を送電体と共に示す斜視図である。
【図２２】攪拌装置で使用する表面弾性波素子の斜視図である。
【図２３】図２２の表面弾性波素子を使用した攪拌装置において、反応容器が保持した液体中に生ずる流れを示す反応容器の断面図である。
【図２４】反応容器の表面弾性波素子の近傍の拡大図である。
【図２５】接触子をばね付き端子に代えた送電体の変形例を反応容器と共に示した斜視図である。
【図２６】実施の形態２の攪拌装置の変形例を示す斜視図である。
【図２７】図２６に示す攪拌装置の変形例において、表面弾性波素子に音響整合液を吐出する様子をアーム部材、反応ホイールの一部及び反応容器を断面にして示す図である。
【図２８】図２７において、駆動アームを繰り出して端面の表面弾性波素子を反応容器の側壁に当接させた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１                自動分析装置
２                作業テーブル
３                検体テーブル
４                検体容器
５                検体分注機構
６                反応ホイール
７                反応容器
１０              測光装置
１１              洗浄装置
１２              試薬分注機構
１３              試薬テーブル
１４              試薬容器
１５              読取装置
１６              制御部
１７              分析部
１８              入力部
１９              表示部
２０              攪拌装置
２１              送電体
２２              表面弾性波素子
２３              音響整合層
２４，２５        表面弾性波素子
３０              自動分析装置
３１，３２        試薬テーブル
３３              反応ホイール
３５，３６        試薬分注機構
３７              検体容器移送機構
３８              フィーダ
３９              ラック
４１              検体分注機構
４２              測光系
４３              洗浄機構
４５              制御部
４６              入力部
５０              攪拌装置
５１              送電体
５２              配置決定部材
５４              表面弾性波素子
５５              音響整合層
５７              アーム部材
５８              表面弾性波素子
Ｆcc，Ｆcw        流れ
Ｌ                液体
Ｌm               音響整合液
Ｗ                音波
【図１】
2007232521.tif 000003
【図２】
2007232521.tif 000004
【図３】
2007232521.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007232521.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007232521.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007232521.tif 000012
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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