(57)【要約】【課題】微小容器の底部から液面まで音響流によって広範囲に液体を均一に攪拌することが可能な攪拌装置及び攪拌装置を備えた分析装置を提供すること。【解決手段】液体を音波によって攪拌する攪拌装置及び攪拌装置を備えた分析装置。攪拌装置は、液体を保持する液体保持部と、非対称な強度分布を有する音波を、液体保持部の保持する液体に向けて照射する単一の音響素子２１とを具備し、非対称な強度の音波により液体中に発生する音響流を利用して、液体保持部に保持された液体を攪拌する。音響素子２１は、圧電基板２１ａ上に形成され、圧電基板に沿って異なる方向に音波を発生する単一の音源２１ｂと、音源が発生した音波を音源の中心Ｃに対して非対称な強度分布にする強度変化部２１ｃとを含む。【選択図】        図２
2007071736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、
前記液体を保持する液体保持部と、
非対称な強度分布を有する音波を、前記液体保持部の保持する液体に向けて照射する単一の音響素子と、
を具備し、
前記非対称な強度の音波により前記液体中に発生する音響流を利用して、前記液体保持部に保持された液体を攪拌することを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
前記音響素子は、
圧電基板上に形成され、前記圧電基板に沿って異なる方向に音波を発生する単一の音源と、
前記音源が発生した音波を前記音源の中心に対して非対称な強度分布にする強度変化部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項３】
前記強度変化部は、前記音源の中心から見て少なくとも一方の前記圧電基板上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項４】
前記強度変化部は、前記圧電基板に形成される反射器、吸音材、或いは前記圧電基板の端面のいずれか一つであることを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項５】
前記吸音材は、前記音源の一部を当該音源の中心に対して非対称に覆うことを特徴とする請求項４に記載の攪拌装置。
【請求項６】
前記強度変化部は、前記圧電基板上の前記音源を挟む両側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の攪拌装置。
【請求項７】
前記強度変化部は、前記音源から等距離の位置に設けられることを特徴とする請求項６に記載の攪拌装置。
【請求項８】
前記強度変化部は、前記音源から異なる距離の位置に設けられることを特徴とする請求項６に記載の攪拌装置。
【請求項９】
更に、前記音源の駆動周波数を切り替え或いは変調させる制御手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項１０】
前記音響素子は、表面弾性波素子であることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項１１】
前記音源の中心が前記液体保持部の底面の中心と一致するように、前記音源と前記液体保持部とを位置決めする位置決め手段をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項１２】
前記圧電基板は、ニオブ酸リチウム，タンタル酸リチウム，酸化亜鉛，水晶，チタン酸ジルコン酸鉛，或いはランガサイトのいずれか一つからなることを特徴とする請求項２に記載の攪拌装置。
【請求項１３】
前記音響素子は、
圧電基板上に形成され、前記圧電基板に直交する方向に音波を発生する単一の音源と、
前記音源が発生した音波を前記音源の中心に対して非対称な強度分布にする強度変化部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の攪拌装置。
【請求項１４】
前記音源は、厚み縦振動子であることを特徴とする請求項１３に記載の攪拌装置。
【請求項１５】
前記音源は、前記圧電基板の一方の面に形成される第一の電極と、前記圧電基板の他方の面に形成される第二の電極とを有し、
前記強度変化部は、前記第一又は第二の電極の一部を覆う吸音材である
ことを特徴とする請求項１３に記載の攪拌装置。
【請求項１６】
前記音源の中心が前記液体保持部の底面の中心と一致するように、前記音源と前記液体保持部とを位置決めする位置決め手段をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の攪拌装置。
【請求項１７】
前記圧電基板は、ニオブ酸リチウム，タンタル酸リチウム，酸化亜鉛，水晶，チタン酸ジルコン酸鉛，或いはランガサイトのいずれか一つからなることを特徴とする請求項１３に記載の攪拌装置。
【請求項１８】
検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置であって、請求項１〜１７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、攪拌装置及び攪拌装置を備えた分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学分析装置は、反応容器の小型化と検体間の汚染を回避するため、反応容器に取り付けた超音波発生源から液体試料中に超音波を入射し、入射した超音波により液体試料中に発生した音響流によって液体試料を非接触で攪拌混合する攪拌手段を用いている（例えば、特許文献１参照）。これにより、特許文献１の攪拌手段は、容器内に先鋭的な音場を形成すると共に、超音波発生源から液体試料に至る間における超音波の減衰を抑制している。
【０００３】
【特許文献１】独国特許発明第１０３２５３０７号明細書
【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に開示された分析装置は、攪拌手段として圧電基板上に櫛型電極（ＩＤＴ）を形成した表面弾性波（ＳＡＷ）素子を用いている。櫛型電極は、電極中心から左右両方向に表面弾性波を出射することから、図５３に示すように、表面弾性波素子Ｄacが発生した音波Ｗaは、容器Ｃの底壁内を伝搬した後、内面に対して矢印で示すように傾斜した状態で液体Ｌq中に入射する。このため、容量が数ｎＬ〜数十μＬの容器のように、容器が微小或いは細いと、音波によって生ずる音響流が内面で反射する。この結果、容器内の液体Ｌqは、側面で反射した対称な２つの音響流Ｆsが衝突して互いに流れを相殺する領域Ａが生じ、音響流Ｆsによる液体の均一な攪拌が妨げられることがある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、微小容器の底部から液面まで音響流によって広範囲に液体を均一に攪拌することが可能な攪拌装置及び攪拌装置を備えた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、液体を音波によって攪拌する攪拌装置であって、前記液体を保持する液体保持部と、非対称な強度分布を有する音波を、前記液体保持部の保持する液体に向けて照射する単一の音響素子と、を具備し、前記非対称な強度の音波により前記液体中に発生する音響流を利用して、前記液体保持部に保持された液体を攪拌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、前記音響素子は、圧電基板上に形成され、前記圧電基板に沿って異なる方向に音波を発生する単一の音源と、前記音源が発生した音波を前記音源の中心に対して非対称な強度分布にする強度変化部と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記強度変化部は、前記音源の中心から見て少なくとも一方の前記圧電基板上に配置されてい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、前記強度変化部は、前記圧電基板に形成される反射器、吸音材、或いは前記圧電基板の端面のいずれか一つ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、前記吸音材は、前記音源の一部を当該音源の中心に対して非対称に覆うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記強度変化部は、前記圧電基板上の前記音源を挟む両側に設けら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、前記強度変化部は、前記音源から等距離の位置に設けられることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記強度変化部は、前記音源から異なる距離の位置に設けられることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る攪拌装置は、上記の発明において、更に、前記音源の駆動周波数を切り替え或いは変調させる制御手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音響素子は、表面弾性波素子であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音源の中心が前記液体保持部の底面の中心と一致するように、前記音源と前記液体保持部とを位置決めする位置決め手段をさらに有することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記圧電基板は、ニオブ酸リチウム，タンタル酸リチウム，酸化亜鉛，水晶，チタン酸ジルコン酸鉛，或いはランガサイトのいずれか一つからなることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１３に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音響素子は、圧電基板上に形成され、前記圧電基板に直交する方向に音波を発生する単一の音源と、前記音源が発生した音波を前記音源の中心に対して非対称な強度分布にする強度変化部と、を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１４に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音源は、厚み縦振動子であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１５に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音源は、前記圧電基板の一方の面に形成される第一の電極と、前記圧電基板の他方の面に形成される第二の電極とを有し、前記強度変化部は、前記第一又は第二の電極の一部を覆う吸音材であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１６に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記音源の中心が前記液体保持部の底面の中心と一致するように、前記音源と前記液体保持部とを位置決めする位置決め手段をさらに有することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１７に係る攪拌装置は、上記の発明において、前記圧電基板は、ニオブ酸リチウム，タンタル酸リチウム，酸化亜鉛，水晶，チタン酸ジルコン酸鉛，或いはランガサイトのいずれか一つからなることを特徴とする。
【００２３】
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１８に係る分析装置は、検体と試薬とを含む液体試料を攪拌して反応させ、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を特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にかかる攪拌装置及び攪拌装置を備えた分析装置は、非対称な強度の音波により液体中に発生する音響流を利用して、液体保持部に保持された液体を攪拌するので、微小な液体保持部の底部から液面まで音響流によって広範囲に液体を均一に攪拌することが可能な攪拌装置及び攪拌装置を備えた分析装置を提供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】
【００２５】
（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌装置及びこの攪拌装置を備えた分析装置にかかる実施の形態１について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の分析装置の実施の形態１を示す自動分析装置の概略構成図である。図２は、図１の自動分析装置で用いる本発明の攪拌装置から容器を除いた概略構成を示す平面図である。図３は、図２の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。図４は、本発明の攪拌装置を構成する容器の一例として示した四角柱状の反応容器の斜視図である。図５は、図３に示す音波のエネルギー分布に基づく本発明の攪拌装置の容器内における非対称な音響流を示す断面図である。
【００２６】
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、反応テーブル６及び試薬テーブル１５が互いに離間してそれぞれ周方向に沿って回転、かつ、位置決め自在に設けられている。また、自動分析装置１は、検体テーブル３と反応テーブル６との間に検体分注機構５が設けられ、反応テーブル６と試薬テーブル１５との間には試薬分注機構１３が設けられている。
【００２７】
検体テーブル３は、図１に示すように、駆動手段（図示せず）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。
【００２８】
検体分注機構５は、検体を後述する反応容器（液体保持部）７に分注する手段であり、検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次後述する反応容器７に分注する。
【００２９】
反応テーブル６は、図１に示すように、駆動手段（図示せず）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６ａが複数設けられている。各収納室６ａは、検体を試薬と反応させる液体保持部としての反応容器７が着脱自在に収納される。また、反応テーブル６には、光源８及び排出装置１１が設けられている。光源８は、試薬と検体とが反応した反応容器７内の液体試料を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射する。光源８から出射された分析用の光ビームは、反応容器７内の液体試料を透過し、光源８と対向する位置に設けた受光素子９によって受光される。受光素子９は、判断部１８を介して分析部１９に接続されている。分析部１９は、反応容器７内の液体試料の吸光度に基づいて検体の成分や濃度等を分析する。一方、排出装置１１は、図示しない排出ノズルを備えており、反応容器７から反応終了後の液体試料を前記排出ノズルによって吸引し、排出容器（図示せず）に排出する。ここで、排出装置１１を通過した反応容器７は、図示しない洗浄装置に移送されて洗浄された後、再度、新たな検体の分析に使用される。
【００３０】
試薬分注機構１３は、試薬を反応容器７に分注する手段であり、後述する試薬テーブル１５の所定の試薬容器１６から試薬を順次反応容器７に分注する。
【００３１】
試薬テーブル１５は、図１に示すように、図示しない駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室１５ａが周方向に沿って複数設けられている。各収納室１５ａは、試薬容器１６が着脱自在に収納される。複数の試薬容器１６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。
【００３２】
ここで、試薬テーブル１５の外周部には、試薬容器１６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、判断部１８へ出力する読取装置１７が設置されている。判断部１８は、受光素子９，排出装置１１及び読取装置１７と接続され、例えば、マイクロコンピュータ等が使用される。判断部１８は、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、分析作業を規制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。
【００３３】
以上のように構成される自動分析装置１は、回転する反応テーブル６によって周方向に沿って搬送されてくる反応容器７に検体分注機構５が検体テーブル３の複数の検体容器４から検体を順次分注する。検体が分注された反応容器７は、反応テーブル６によって試薬分注機構１３の近傍へ搬送されて所定の試薬容器１６から試薬が分注される。そして、試薬が分注された反応容器７は、反応テーブル６によって周方向に沿って搬送される間に試薬と検体とが攪拌されて反応し、光源８と受光素子９との間を通過する。このとき、反応容器７内の液体試料は、受光素子９によって測光され、分析部１９によって成分や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、排出装置１１によって反応終了後の液体試料が排出されて図示しない洗浄装置によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。
【００３４】
このとき、自動分析装置１は、反応テーブル６によって周方向に沿って搬送される反応容器７内の液体試料を攪拌装置によって攪拌し、試薬と検体とを反応させる。この液体試料の攪拌に用いる攪拌装置２０を以下に説明する。
【００３５】
攪拌装置２０は、試薬分注機構１３が反応容器７に試薬を分注する位置と互いに対向配置される光源８，受光素子９との間の収納室６ａ下部に配置されており、反応容器７の他に、図２に示すように、表面弾性波素子２１、電源２２及びコントローラ２３を有している。
【００３６】
表面弾性波素子２１は、反応容器７が保持する液体に向けて非対称な強度分布を有する音波を照射する単一の音響素子であり、図２に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等の圧電基板２１ａの表面に金等の櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子２１ｂと反射器２１ｃとが設けられている。振動子２１ｂは、櫛歯状の複数の電極指を有し、電源２２から送電された電力を表面弾性波（音波）に変換する単一の音源である。反射器２１ｃは、音波の強度を振動子２１ｂの音波伝搬方向における中心Ｃに対して非対称に変化させる強度変化部となるグレーティング型の反射器であり、振動子２１ｂと隣接する位置に近接させて設けられている。表面弾性波素子２１は、音響整合層２４（図５参照）を介して反応容器７の下面に取り付けられる。
【００３７】
電源２２は、図２に示すように、振動子２１ｂとの間が配線２５によって接続され、数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波の交流を表面弾性波素子２１に供給する。コントローラ２３は、電源２２を制御して表面弾性波素子２１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。音響整合層２４は、反応容器７と表面弾性波素子２１との間の音響インピーダンスを最適化する手段で、エポキシ樹脂等の接着剤やシェラック等の他、ジェルや液体等を使用することができる。音響整合層２４は、音波の伝達効率を上げるため、表面弾性波素子２１が発する周波数の波長λに対して厚みがλ／４となるように、または、できるだけ薄くなるように、調整する。
【００３８】
ここで、反応容器７は、光源８から出射された分析光（３４０〜８００ｎｍ）に含まれる光の８０％以上を透過する耐熱ガラスを含むガラスが使用される。反応容器７は、図４及び図５に示すように、底壁７ａと側壁７ｂによって四角柱状に成形され、上部に液体注入用の開口７ｃを有するキュベットである。反応容器７は、互いに平行な一組の側壁７ｂの下部が、光源８から出射された分析用の光ビームが透過し、液体試料を光学測定する測光部として利用される。
【００３９】
攪拌装置２０は、以上のように構成され、反応容器７に保持された液体試料を以下のようにして攪拌する。先ず、攪拌装置２０は、コントローラ２３による制御の下に電源２２から供給される電力によって表面弾性波素子２１を駆動する。これにより、振動子２１ｂが、複数の電極指の配列方向に沿った両側へ音波を出射し、音波は圧電基板２１ａの表面を振動子２１ｂの両側へ伝搬してゆく。
【００４０】
このとき、表面弾性波素子２１は、反射器２１ｃが振動子２１ｂと隣接する位置に近接させて設けられている。このため、反射器２１ｃ側、即ち、図２において圧電基板２１ａの右側へ伝搬した音波は、反射器２１ｃによって反射され、引き続いて出射されてくる音波と重畳される。一方、反射器２１ｃのない側、即ち、図２において圧電基板２１ａの左側へ伝搬した音波は、伝搬しながら減衰してゆく。この結果、表面弾性波素子２１は、音波の伝搬方向において、エネルギー強度が最大となる位置が反射器２１ｃ側に偏った図３に実線で示すエネルギー分布となる。図３は、振動子２１ｂの音波伝搬方向における中心Ｃを基準として音波の伝搬方向（図２のＸ軸方向）に沿った圧電基板２１ａ上の位置を横軸とし、圧電基板２１ａ上方向（図２のＺ軸方向）に沿った音波のエネルギー強度を縦軸として圧電基板２１ａ上における音波のエネルギー分布を示している。図中、点線は、反射器２１ｃを設けない場合のエネルギー分布を示しており、以下の説明で使用する他の図においても同様とする。また、図２においてＹ軸は、圧電基板２１ａの板面に沿った音波の伝搬方向に直交する方向であり、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸は、以下の説明で使用する他の図においても同様とする。
【００４１】
ここで、反射器２１ｃを設けない場合、振動子２１ｂが出射した音波は、圧電基板２１ａ内部及び音響整合層２４を通って反応容器７の底壁７ａへと伝搬した後、底壁７ａの内面から音響インピーダンスが近い液体試料中へ音波が漏れ出してゆく。しかし、表面弾性波素子２１は、反射器２１ｃを設けたことにより、エネルギー分布が反射器２１ｃ側に偏っている。このため、音波の伝搬方向に沿って反応容器７を切断した図５に示すように、底壁７ａの内面から斜め右上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗagが、斜め左上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗaよりも大きい非対称な強度分布を有することになる。
【００４２】
従って、液体試料Ｌsには、図５に示すように、音波Ｗagによって液面まで到達する反時計方向の大きな音響流Ｆccと音波Ｗによる時計方向の小さな音響流Ｆcwの２つの非対称な音響流が生じる。この結果、攪拌装置２０は、反応容器７に保持した液体試料Ｌsを音響流Ｆccにより底部から液面まで広範囲に亘って均一に攪拌することができる。従って、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２１が振動子２１ｂの中心に対して非対称な強度を有する音波を出射するので、反応容器７が微小であっても、音響流同士が衝突して互いに流れを相殺する領域を生ずることはなく、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはない。ここで、反応容器は、図５に示す音響流Ｆcc，Ｆcwから理解できるように、円筒形であってもよい。また、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２１に代えて水晶等のバルク波素子を用いてもよい。
【００４３】
ここで、攪拌装置２０は、図６に示すように、反射器２１ｃに代えて振動子２１ｂの一部を覆う吸音材２１ｅを設けてもよい。このとき、吸音材２１ｅとしては、シリコーンゴム等の弾性体を用いる。このように振動子２１ｂを吸音材２１ｅによって部分的に覆うと、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂが出射した音波が吸音材２１ｅによって吸収される。このため、振動子２１ｂが出射した音波は、伝搬方向に沿って図７に実線で示すエネルギー分布となる。即ち、表面弾性波素子２１は、エネルギー強度が吸音材２１ｅ側では小さく、吸音材２１ｅのない側で大きくなる。よって、表面弾性波素子２１は、エネルギー強度が最大となる位置が吸音材２１ｅのない側に偏ったエネルギー分布を示し、振動子２１ｂの音波伝搬方向の中心Ｃを基準として非対称な強度を有する音波を出射する。従って、攪拌装置２０は、反応容器７が微小であっても、非対称な音響流を生じさせるので、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはなく、表面弾性波素子２１によって生じた非対称な強度を有する音波により液体試料を広範囲に亘って均一に攪拌することができる。このとき、吸音材２１ｅは、圧電基板２１ａに貼付するだけであるので、音波強度の非対称な変化を簡単に実現することができる。
【００４４】
また、攪拌装置２０は、図８及び図９に示すように、表面弾性波素子２１の吸音材２１ｆを、振動子２１ｂが出射した音波の伝搬方向において振動子２１ｂから離れるのに伴って吸音効果が大きくなるように傾斜させてもよい。この場合、吸音材２１ｆは、２種類の吸音材の混合比を変えることによって吸音効果を傾斜させる。これにより、表面弾性波素子２１は、図１０に実線で示すように、吸音材２１ｆのある圧電基板２１ａの右側でエネルギー強度が小さく、吸音材２１ｆのない圧電基板２１ａの左側で大きくなるエネルギー分布を示す。このため、攪拌装置２０は、振動子２１ｂが出射した音波の強度が吸音材２１ｆによって音波伝搬方向の中心Ｃを基準として非対称となるので、微小な反応容器７であっても、非対称な音響流を生じさせることができる。
【００４５】
更に、攪拌装置２０は、図１１に示すように、圧電基板２１ａの端面２１ｇを反射器とすることも可能である。この場合、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂ端部の電極指中央と端面２１ｇとの距離ｄを、振動子２１ｂの駆動周波数によって生ずる音波の波長をλとしたときに、ｄ＝ｎλ／４に設定する。このように距離ｄを設定すると、振動子２１ｂが出射し、振動子２１ｂの右側へ伝搬した音波は、圧電基板２１ａの端面２１ｇにおいて反射され、引き続いて伝搬してくる音波と重畳される。一方、図１１において振動子２１ｂから左側へ伝搬した音波は、伝搬しながら減衰してゆく。この結果、表面弾性波素子２１は、音波の伝搬方向において、エネルギー強度が最大となる位置が反射器２１ｃ側に偏った図１２に実線で示すエネルギー分布となる。このため、攪拌装置２０は、振動子２１ｂが出射した音波の強度が端面２１ｇによって音波伝搬方向の中心Ｃを基準として非対称となるので、微小な反応容器７であっても、非対称な音響流を生じさせることができる。
【００４６】
また、攪拌装置２０は、反射器２１ｃに代えて、図１３に示すように、圧電基板２１ａの振動子２１ｂと隣接する位置に円形の開口２１ｈを設けてもよい。このとき、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂ端部の電極指中央と開口２１ｈとの距離ｄを、ｄ＝ｎλ／４に設定する。表面弾性波素子２１は、開口２１ｈを設けることにより、音波の伝搬方向において、エネルギー強度が最大となる位置が反射器２１ｃ側に偏った図１４に実線で示すエネルギー分布となる。このため、攪拌装置２０は、振動子２１ｂが出射した音波の強度が開口２１ｈによって音波伝搬方向の中心Ｃを基準として非対称となるので、微小な反応容器７であっても、非対称な音響流を生じさせることができる。
【００４７】
ここで、開口２１ｈは、円形に代えて四角形等の多角形としてもよい。また、図１５に示すように、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２１の圧電基板２１ａが反応容器７の液体保持部の底壁を構成し、振動子２１ｂが液体試料Ｌsと接触するように、振動子２１ｂを内側に向けて圧電基板２１ａを反応容器７の底部に取り付けてもよい。このとき、表面弾性波素子２１は、圧電基板２１ａ上の振動子２１ｂを挟む両側に反射器２１ｃ，２１ｄが配置されている。更に、表面弾性波素子２１は、圧電基板２１ａ表面の振動子２１ｂ及び反射器２１ｃ，２１ｄを含む領域に液体試料Ｌsとの親和力を増す処理を施し、図１６に示すように、液体試料Ｌsを保持する液体保持部Ｐを兼ねる攪拌装置としてもよい。また、図１７に示すように、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２１の圧電基板２１ａが反応容器７の液体保持部の底壁を構成し、振動子２１ｂが液体試料Ｌsと接触しないように、振動子２１ｂを外側に向けて圧電基板２１ａを反応容器７の底部に取り付けてもよい。
【００４８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２を図１８〜図２６を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１の攪拌装置は、強度変化部が一つであったのに対し、実施の形態２の攪拌装置は、二つの強度変化部が音源に対して対称に配置されている。ここで、以下に説明する各実施の形態では、自動分析装置１は実施の形態１と同じものを使用し、実施の形態１と構成が同一の部材には同一の符号を使用している。図１８は、実施の形態２に係る攪拌装置から容器を除いた概略構成を示す平面図である。図１９は、図１８の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。図２０は、図１９に示す音波のエネルギー分布に基づく攪拌装置の容器内における非対称な音響流を示す断面図である。
【００４９】
攪拌装置３０は、表面弾性波素子３１、電源３２及びコントローラ３３を有し、図１８に示すように、表面弾性波素子３１は圧電基板３１ａとしてランガサイト（Ｌａ3Ｇａ5ＳｉＯ14）の単結晶基板を使用している。表面弾性波素子３１は、圧電基板３１ａの表面に金等の櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子３１ｂと反射器３１ｃ，３１ｄとが設けられた共振器構造を有し、音響整合層３４（図２０参照）を介して反応容器７の底壁７ａ下面に取り付けられる。振動子３１ｂは、電源３２との間が配線３５によって接続されている。反射器３１ｃ，３１ｄは、音波の強度を振動子３１ｂの中心に対して非対称に変化させる強度変化部となるグレーティング型の反射器であり、振動子３１ｂの音波伝搬方向における中心Ｃを基準として左右方向に次式で規定される等距離ｄ1の位置に対称に設けられている。
ｄ1＝３λ／８＋ｎλ／２（短絡電極の場合）
ｄ1＝λ／８＋ｎλ／２  （開放電極の場合）
但し、ｎは、０以上の整数。
【００５０】
表面弾性波素子３１は、圧電基板３１ａが結晶の対称性が低く、音波（弾性波）が反射されるときに音波の位相が回転するランガサイトからなる。このため、表面弾性波素子３１は、反射器３１ｃ，３１ｄを振動子３１ｂから等距離ｄ1の位置に設けても、結晶の対称性が低いためそれぞれの反射器３１ｃ，３１ｄにおける音波の回転位相が異なる。この結果、表面弾性波素子３１は、エネルギー強度が最大となる位置が音波の伝搬方向における中心Ｃを基準として反射器３１ｄ側に偏った図１９に実線で示すエネルギー分布となる。ここで、図１９において、一点鎖線は、ランガサイトに代えて対称性の結晶であるニオブ酸リチウムを圧電基板３１ａとして用いた場合のエネルギー分布である。
【００５１】
従って、攪拌装置３０を用いると、反応容器７は、図２０に示すように、底壁７ａの内面から斜め右上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗagが、斜め左上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗaよりも大きい非対称な強度分布を有することになる。このため、液体試料Ｌsには、図示のように、音波Ｗagによって液面まで到達する反時計方向の大きな音響流Ｆccと音波Ｗによる時計方向の小さな音響流Ｆcwの２つの非対称な音響流が生じる。この結果、攪拌装置３０は、反応容器７に保持した液体試料Ｌsを音響流Ｆccにより底部から液面まで広範囲に亘って均一に攪拌することができる。このように、攪拌装置３０は、表面弾性波素子３１が振動子３１ｂの中心Ｃに対して非対称な強度を有する音波を出射するので、反応容器７が微小であっても、音響流同士が衝突して互いに流れを相殺する領域を生ずることはなく、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはない。
【００５２】
ここで、攪拌装置３０は、図２１に示すように、振動子３１ｂ及び反射器３１ｃ，３１ｄを下側に向けて表面弾性波素子３１を反応容器７の底壁７ａの下面に音響整合層３４を介して取り付け、或いは図２２に示すように、振動子３１ｂ及び反射器３１ｃ，３１ｄを外側に向けて表面弾性波素子３１を反応容器７の側壁７ｂに音響整合層３４を介して取り付けてもよい。攪拌装置３０は、このようにして表面弾性波素子３１を反応容器７に取り付けても、液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗag，Ｗaが非対称な強度分布を有し、非対称な音響流が生じる。
【００５３】
また、攪拌装置３０は、図２３に示すように、反応テーブル６の収納室６ａに収納される反応容器７と表面弾性波素子３１とを位置決めし、振動子３１ｂの直上に底壁７ａを配置する位置決め部材３７を使用してもよい。位置決め部材３７は、基板３７ａの両側下部に位置決め脚３７ｂが設けられ、基板３７ａの中央には反応容器７を挿通して位置決めする位置決め開口３７ｃが形成されている。位置決め部材３７は、表面弾性波素子３１に被せるようにして両側の位置決め脚３７ｂ間に表面弾性波素子３１を位置決め保持した後、開口３７ｃから反応容器７を挿通すると、図２４に示すように、底壁７ａを振動子３１ｂの直上に簡単に位置決めすることができる。
【００５４】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３を図２５〜図３５を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態２の攪拌装置は、二つの強度変化部が音源に対して対称に配置されていたのに対し、実施の形態３の攪拌装置は、二つの強度変化部が音源に対して非対称に配置されている。図２５は、実施の形態３に係る攪拌装置から容器を除いた概略構成を示す平面図である。図２６は、図２５の攪拌装置で使用する表面弾性波素子が出射した音波と反射波を示す模式図である。図２７は、表面弾性波素子が出射した図２６に示す音波と反射波とによって合成される合成波を示す模式図である。
【００５５】
攪拌装置４０は、図２５に示すように、表面弾性波素子２１の圧電基板２１ａに反射器２１ｃ，２１ｄが振動子２１ｂの音波伝搬方向における中心Ｃからの距離がｄ1，ｄ2となる位置に設けられている。このとき、反射器２１ｄは、次式で規定される距離ｄ2（＜ｄ1）の位置に設けられる。
ｄ2＝３λ／８＋ｎλ／２（短絡電極の場合）
ｄ2＝λ／８＋ｎλ／２  （開放電極の場合）
但し、ｎは、０以上の整数。
【００５６】
従って、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂが音波を両側へ出射し、音波は圧電基板２１ａの表面を振動子２１ｂの両側へ伝搬してゆく。このとき、図２６に示すように、振動子２１ｂが出射し、振動子２１ｂの右側へ伝搬した音波Ｗは、反射器２１ｄによって反射され、反射波Ｗrは左方へ伝搬しながら減衰してゆく。一方、振動子２１ｂの左側へ伝搬した音波は、伝搬しながら減衰してゆく。但し、反射波Ｗrは、振動子２１ｂから引き続いて出射されてくる音波と重畳され、増幅されるため図２７に示す合成波Ｗcとなる。この結果、表面弾性波素子２１は、エネルギー強度が最大となる位置が音波の伝搬方向における中心Ｃを基準として反射器２１ｄ側に偏った図２８に実線で示すエネルギー分布となる。
【００５７】
従って、攪拌装置４０を用いると、反応容器７は、図２９に示すように、底壁７ａの内面から斜め右上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗagが、斜め左上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗaよりも大きい非対称な強度分布を有することになる。このため、液体試料Ｌsには、図示のように、音波Ｗagによって液面まで到達する反時計方向の大きな音響流Ｆccと音波Ｗによる時計方向の小さな音響流Ｆcwの２つの非対称な音響流が生じる。この結果、攪拌装置４０は、反応容器７に保持した液体試料Ｌsを音響流Ｆccにより底部から液面まで広範囲に亘って均一に攪拌することができる。このように、攪拌装置４０は、表面弾性波素子２１が振動子２１ｂの中心Ｃに対して非対称な強度を有する音波を出射するので、反応容器７が微小であっても、音響流同士が衝突して互いに流れを相殺する領域を生ずることはなく、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはない。
【００５８】
ここで、攪拌装置４０は、反射器２１ｄに代えて反射器２１ｃを次式で規定される距離ｄ1（＞ｄ2）の位置に設けてもよい。
ｄ1＝３λ／８＋ｎλ／２（短絡電極の場合）
ｄ1＝λ／８＋ｎλ／２  （開放電極の場合）
但し、ｎは、０以上の整数。
【００５９】
反射器２１ｃを上述の条件を満たす位置に設けると、振動子２１ｂが出射し、振動子２１ｂの左側へ伝搬した音波Ｗは、図３０に示すように、反射器２１ｃによって反射され、反射波Ｗrは右方へ伝搬しながら減衰してゆく。一方、振動子２１ｂの右側へ伝搬した音波は、伝搬しながら減衰してゆく。但し、反射波Ｗrは、振動子２１ｂから引き続いて出射されてくる音波と重畳されて増幅され、図３１に示す合成波Ｗcとなる。この結果、表面弾性波素子２１は、エネルギー強度が最大となる位置が音波の伝搬方向における中心Ｃを基準として反射器２１ｃ側に偏った図３２に実線で示すエネルギー分布となる。
【００６０】
従って、反射器２１ｃを上述の条件を満たす位置に設けた攪拌装置４０を用いると、反応容器７は、図３３に示すように、底壁７ａの内面から斜め左上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗagが、斜め右上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗaよりも大きい非対称な強度分布を有することになる。このため、液体試料Ｌsには、図示のように、音波Ｗagによって液面まで到達する反時計方向の大きな音響流Ｆccと音波Ｗによる時計方向の小さな音響流Ｆcwの２つの非対称な音響流が生じる。この結果、攪拌装置４０は、反応容器７に保持した液体試料Ｌsを音響流Ｆccにより底部から液面まで広範囲に亘って均一に攪拌することができる。従って、攪拌装置４０は、反応容器７が微小であっても、音響流同士が衝突して互いに流れを相殺する領域を生ずることはなく、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはない。
【００６１】
ここで、攪拌装置４０は、図３４に示すように、圧電基板２１ａの振動子２１ｂを挟んで一方に反射器２１ｃを設け、他方に吸音材２１ｅを設けてもよい。このようにすると、表面弾性波素子２１は、音波の伝搬方向において、エネルギー強度が最大となる位置が反射器２１ｃ側に偏った図３５に示すエネルギー分布を示す。このため、攪拌装置４０は、反射器２１ｃと吸音材２１ｅとによって振動子２１ｂが音波伝搬方向の中心Ｃを基準として非対称な強度を有する音波を出射し、微小な反応容器７であっても、非対称な音響流を生じさせることができる。
【００６２】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４を図３６〜図４７を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１〜３の攪拌装置は、音源を駆動する周波数が固定されていたのに対し、実施の形態４の攪拌装置は、音源を駆動する周波数が切り替え或いは変調される。図３６は、実施の形態４に係る攪拌装置の概略構成を示す平面図である。図３７は、図３６の攪拌装置で使用する表面弾性波素子が出射した音波と反射波を示す模式図である。図３８は、図３７に示す表面弾性波素子が出射した音波と反射波によって合成される合成波を示す模式図である。
【００６３】
攪拌装置４５は、図３６に示すように、表面弾性波素子２１の圧電基板２１ａとして反射器２１ｃ，２１ｄが振動子２１ｂの音波伝搬方向における中心Ｃからの距離がｄ1，ｄ2となる位置に設けられている。このとき、距離ｄ1，ｄ2は、反射器２１ｃ，２１ｄを短絡電極とし、振動子２１ｂを駆動周波数ｆ1，ｆ2（ｆ1≠ｆ2）で駆動した場合に出射する音波の波長をλ1，λ2としたとき、次式で規定される距離に設定する。
ｄ1＝３λ1／８＋ｎλ1／２
ｄ2＝３λ2／８＋ｎλ2／２
但し、ｎは、０以上の整数。
【００６４】
攪拌装置４５は、反射器２１ｃ，２１ｄの配置位置と駆動周波数を上述のように設定し、振動子２１ｂを駆動周波数ｆ2で駆動すると、振動子２１ｂが波長λ2の音波を出射する。そして、図３７に示すように、振動子２１ｂの右側へ伝搬した音波Ｗは、反射器２１ｄによって反射され、反射波Ｗrは左方へ伝搬しながら減衰してゆく。一方、振動子２１ｂの左側へ伝搬した音波は、伝搬しながら減衰してゆく。但し、反射波Ｗrは、振動子２１ｂが出射して引き続いて伝搬してくる音波と重畳されて増幅されて図３８に示す合成波Ｗcとなる。この結果、表面弾性波素子２１は、エネルギー強度が最大となる位置が音波の伝搬方向における中心Ｃを基準として反射器２１ｄ側に偏った図３９に実線で示すエネルギー分布となる。
【００６５】
従って、攪拌装置４５を用いると、反応容器７は、図４０に示すように、底壁７ａの内面から斜め右上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗagが、斜め左上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗaよりも大きい非対称な強度分布を有することになる。このため、液体試料Ｌsには、図示のように、音波Ｗagによって液面まで到達する反時計方向の大きな音響流Ｆccと音波Ｗによる時計方向の小さな音響流Ｆcwの２つの非対称な音響流が生じる。この結果、攪拌装置４５は、反応容器７に保持した液体試料Ｌsを音響流Ｆccにより底部から液面まで広範囲に亘って均一に攪拌することができる。このように、攪拌装置４５は、表面弾性波素子２１が振動子２１ｂの中心Ｃに対して非対称な強度を有する音波を出射するので、反応容器７が微小であっても、音響流同士が衝突して互いに流れを相殺する領域を生ずることはなく、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはない。
【００６６】
ここで、攪拌装置４５は、上記とは逆に振動子２１ｂを駆動周波数ｆ1で駆動すると、反射器２１ｄに代わって反射器２１ｃが出射した音波を反射する結果、図３９において、エネルギー強度が最大となる位置が一点鎖線で示す反射器２１ｃ側に偏ったエネルギー分布となる。このため、反応容器７に保持された液体試料Ｌsでは、図４０に示す場合とは逆に、底壁７ａの内面から斜め左上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗagが、斜め右上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗaよりも大きなエネルギー強度を有し、音響流Ｆccよりも音響流Ｆcwが卓越することになる。
【００６７】
ここにおいて、攪拌装置４５は、反射器２１ｃ，２１ｄに代えて、図４１に示すように、表面弾性波素子２１の両端面２１ｇ，２１ｊを反射器として使用することも可能である。このとき、表面弾性波素子２１は、振動子２１ｂが駆動周波数ｆ1，ｆ2で駆動された場合に出射される音波の波長をλ1，λ2とすると、振動子２１ｂの音波伝搬方向における中心Ｃからの距離ｄ3，ｄ4が次式で規定される位置に端面２１ｇ，２１ｊを形成する。
ｄ3＝３λ1／８＋ｎλ1／２
ｄ4＝３λ2／８＋ｎλ2／２
但し、ｎは、０以上の整数。
【００６８】
攪拌装置４５は、反射器となる端面２１ｇ，２１ｊの位置と駆動周波数を上述のように設定し、振動子２１ｂを駆動周波数ｆ2で駆動すると、振動子２１ｂは波長λ2の音波Ｗを出射する。そして、振動子２１ｂの右側へ伝搬した音波は、図４２に示すように、端面２１ｇで反射され、反射波Ｗrは左方へ伝搬しながら減衰してゆく。一方、振動子２１ｂの左側へ伝搬した音波は、伝搬しながら減衰してゆく。但し、反射波Ｗrは、振動子２１ｂが出射して引き続いて伝搬してくる音波と重畳されて増幅され、図４３に示す合成波Ｗcとなる。この結果、表面弾性波素子２１は、エネルギー強度が最大となる位置が音波の伝搬方向における中心Ｃを基準として反射器２１ｇ側に偏った図４４に実線で示すエネルギー分布となる。
【００６９】
従って、端面２１ｇ，２１ｊを反射器として使用した攪拌装置４５を用いると、反応容器７は、図４５に示すように、底壁７ａの内面から斜め右上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗagが、斜め左上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗaよりも大きい非対称な強度分布を有することになる。このため、液体試料Ｌsには、図示のように、音波Ｗagによって液面まで到達する反時計方向の大きな音響流Ｆccと音波Ｗaによる時計方向の小さな音響流Ｆcwの２つの非対称な音響流が生じる。この結果、攪拌装置４５は、反応容器７に保持した液体試料Ｌsを音響流Ｆccにより底部から液面まで広範囲に亘って均一に攪拌することができる。このように、攪拌装置４５は、反応容器７が微小であっても、音響流同士が衝突して互いに流れを相殺する領域を生ずることはなく、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはない。
【００７０】
ここで、攪拌装置４５は、上記とは逆に振動子２１ｂを駆動周波数ｆ1で駆動すると、端面２１ｇに代わって端面２１ｊが出射した音波を反射する結果、図４４において、エネルギー強度が最大となる位置が一点鎖線で示す端面２１ｊ側に偏ったエネルギー分布となる。このため、反応容器７に保持された液体試料Ｌsでは、図４５に示す場合とは逆に、底壁７ａの内面から斜め左上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗagが、斜め右上方に向かって液体試料Ｌs中へ漏れ出す音波Ｗaよりも大きなエネルギー強度を有し、音響流Ｆccよりも音響流Ｆcwが卓越することになる。
【００７１】
ここで、実施の形態１〜４の攪拌装置は、電力を無線送信することにより表面弾性波素子の振動子を駆動することも可能である。この無線送信に用いる攪拌装置５０は、図４６に示すように、送電体５１と表面弾性波素子５３を有し、表面弾性波素子５３は反応容器５に取り付けられている。
【００７２】
送電体５１は、表面弾性波素子５３と対向配置され、ＲＥ送信アンテナ５１ａ、駆動回路５１ｂ及びコントローラ５１ｃを有している。送電体５１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ＲＥ送信アンテナ５１ａから電波として表面弾性波素子５３に発信する。このとき、送電体５１は、表面弾性波素子５３に電力を送電する送電時に、ＲＥ送信アンテナ５１ａとアンテナ５３ｃとが対向するように、反応テーブル４に対する周方向並びに半径方向における相対配置が調整される。また、ＲＥ送信アンテナ５１ａとアンテナ５３ｃ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５或いは表面弾性波素子５３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。
【００７３】
表面弾性波素子５３は、図４７に示すように、圧電基板５３ａの表面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子５３ｂがアンテナ５３ｃと共に一体に設けられている。表面弾性波素子５３は、振動子５３ｂ及びアンテナ５３ｃを外側に向け、エポキシ樹脂等の音響整合層を介して反応容器７の側壁７ｂに取り付けられる。このとき、表面弾性波素子５３は、図４６に示すように、振動子５３ｂを構成する複数の電極指を鉛直方向に配列する。表面弾性波素子５３は、送電体５１が発信した電波をアンテナ５３ｃで受信し、共振作用によって発生した起電力により振動子５３ｂに表面弾性波（超音波）を発生させる。
【００７４】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５を図４８〜図５２を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１〜４の攪拌装置は、音源として櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子を用いていたのに対し、実施の形態５の攪拌装置は、音源として厚み縦振動子を用いている。図４８は、実施の形態５に係る攪拌装置の概略構成を示す断面図である。図４９は、図４８の攪拌装置の音波発生手段を底面側から見た底面図である。図５０は、図４８の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【００７５】
攪拌装置６０は、図４８及び図４９に示すように、厚み縦振動子６１、電源６３及びコントローラ６４を有している。
【００７６】
厚み縦振動子６１は、図４８及び図４９に示すように、板面に垂直に音波を発生し、反応容器７が保持する液体に向けて非対称な強度分布を有する音波を照射する単一の音源であり、吸音材６２と協働して音響素子となる。厚み縦振動子６１は、音響整合層６６（図５１参照）を介して反応容器７の底壁７ａ外面に取り付けられる。厚み縦振動子６１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電基板６１ａの一方の面に第一の電極であるグランド側の電極６１ｂを設け、他方の面に第二の電極である信号線側の電極６１ｃを設けたもので、各電極６１ｂ，６１ｃには、引出し電極６１ｄが接続されている。電極６１ｂ，６１ｃは、電源６３から送電された電力を表面弾性波（音波）に変換する音源であり、グランド側の電極６１ｂから音波が出射される。このとき、信号線側の電極６１ｃは、図示のように、音波の強度を電極６１ｂ，６１ｃの中心に対して非対称に変化させる強度変化部である吸音材６２が設けられている。電源６３は、厚み縦振動子６１を駆動する交流電源であり、配線６５を介して電極６１ｂ，６１ｃ間に数ＭＨｚ〜数百ＭＨｚ程度の高周波交流電圧を印加する。
【００７７】
コントローラ６４は、電源６３を制御して電極６１ｂ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。音響整合層６６は、反応容器７と厚み縦振動子６１との間の音響インピーダンスを最適化する手段で、エポキシ樹脂等の接着剤やシェラック等の他、ジェルや液体等を使用することができる。音響整合層６６は、音波の伝達効率を上げるため、厚み縦振動子６１が発する周波数の波長λに対して厚みがλ／４、または、できるだけ薄くなるように調整する。
【００７８】
従って、反応容器７は、保持した液体試料が攪拌装置６０によって以下のように攪拌される。先ず、攪拌装置６０は、コントローラ６４による制御の下に電源６３から供給する電力によって厚み縦振動子６１を駆動する。これにより、厚み縦振動子６１は、電極６１ｂ，６１ｃが音波を出射する。このとき、信号線側の電極６１ｃは、音波の強度を電極６１ｂ，６１ｃの中心に対して非対称に変化させる強度変化部である吸音材６２が設けられている。このため、厚み縦振動子６１は、図５０に実線で示すように、電極６１ｂ，６１ｃの中心Ｃに対してエネルギー強度が非対称に分布する音波を出射する。
【００７９】
従って、グランド側の電極６１ｂから出射された音波は、音響整合層６６を通って反応容器７の底壁７ａへと伝搬し、底壁７ａから音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ上方に漏れ出してゆく。即ち、攪拌装置６０を用いると、図５１に示すように、反応容器７において、底壁７ａの内面から上方に向かって液体試料Ｌs中へ非対称な強度分布を有する音波Ｗaが漏れ出してゆく。このため、液体試料Ｌsには、図示のように、エネルギー強度が大きい音波Ｗaによって液面まで到達する反時計方向の大きな音響流Ｆccとエネルギー強度が小さい音波Ｗaによる時計方向の小さな音響流Ｆcwの２つの非対称な音響流が生じる。この結果、攪拌装置６０は、反応容器７に保持した液体試料Ｌsを音響流Ｆccにより底部から液面まで広範囲に亘って均一に攪拌することができる。従って、攪拌装置６０は、反応容器７が微小であっても、音響流同士が衝突して互いに流れを相殺する領域を生ずることはなく、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはない。
【００８０】
ここで、厚み縦振動子６１は、図５２に示すように、反応容器７から離れた位置に設けてもよい。即ち、厚み縦振動子６１は、ホルダ６７の内側壁６７ａに設ける。ホルダ６７は、水や恒温液等の音響整合材６８を介して反応容器７を収容している。従って、反応容器７は、厚み縦振動子６１が接触することなく離れた位置に設けられている。
【００８１】
従って、反応容器７は、コントローラ６４による制御の下に攪拌装置６０によって厚み縦振動子６１を駆動すると、厚み縦振動子６１に出射された音波は、音響整合材６８を伝搬して反応容器７の外面から側壁７ｂに入射する。側壁７ｂに入射した音波は、側壁７ｂ内を伝搬した後、図５２に示すように、側壁７ｂから音響インピーダンスが近い液体試料Ｌs中へ矢印で示す音波が水平方向に漏れ出す。
【００８２】
この結果、反応容器７は、液体試料Ｌs中へ漏れ出す非対称な強度分布を有する音波Ｗaによって音響流Ｆcc，Ｆcwが生じる。このため、攪拌装置６０は、厚み縦振動子６１を反応容器７から離れた位置に設けても、反応容器７に保持した液体試料Ｌsを音響流Ｆcc，Ｆcwにより底部から液面まで広範囲に亘って均一に攪拌することができる。従って、攪拌装置６０は、反応容器７が微小であっても、音響流同士が衝突して互いに流れを相殺する領域を生ずることはなく、音響流による液体の攪拌が妨げられるようなことはない。
【００８３】
上述のように、本発明の攪拌装置は、非対称な強度の音波によって発生した液体中の音響流を利用して容器（液体保持部）に保持された液体を攪拌する。このため、本発明の攪拌装置は、反応容器に対する単一の音源の配置を種々に変更することができるので、微小容器の底部から液面まで音響流によって広範囲に液体を均一に攪拌することが可能な自動分析装置や攪拌装置を提供できることに加え、自動分析装置や攪拌装置の設計上の自由度が増すという利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の分析装置の実施の形態１を示す自動分析装置の概略構成図である。
【図２】図１の自動分析装置で用いる本発明の実施の形態１に係る攪拌装置から容器を除いた概略構成を示す平面図である。
【図３】図２の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図４】本発明の攪拌装置を構成する容器の一例として示した四角柱状の反応容器の斜視図である。
【図５】図３に示す非対称な音波のエネルギー分布に基づく本発明の攪拌装置の容器内における非対称な音響流を示す断面図である。
【図６】実施の形態１に係る攪拌装置の第１の変改例を示す平面図である。
【図７】図６の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図８】実施の形態１に係る攪拌装置の第２の変改例を示す平面図である。
【図９】図８の表面弾性波素子に設ける吸音材の断面図である。
【図１０】図８の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図１１】実施の形態１に係る攪拌装置の第３の変改例を示す平面図である。
【図１２】図１１の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図１３】実施の形態１に係る攪拌装置の第４の変改例を示す平面図である。
【図１４】図１３の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図１５】実施の形態１に係る攪拌装置の第５の変改例を示す断面図である。
【図１６】実施の形態１に係る攪拌装置の第６の変改例を示す断面図である。
【図１７】実施の形態１に係る攪拌装置の第７の変改例を示す断面図である。
【図１８】図１の自動分析装置で用いる本発明の実施の形態２に係る攪拌装置から容器を除いた概略構成を示す平面図である。
【図１９】図１８の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図２０】図１９に示す音波のエネルギー分布に基づく攪拌装置の容器内における非対称な音響流を示す断面図である。
【図２１】図１８の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の他の使用例を示す断面図である。
【図２２】図１８の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の更に他の使用例を示す断面図である。
【図２３】反応容器と表面弾性波素子とを位置決めする位置決め部材を示す斜視図である。
【図２４】反応容器と表面弾性波素子とを位置決め部材を用いて位置決めした状態を示す斜視図である。
【図２５】図１の自動分析装置で用いる本発明の実施の形態３に係る攪拌装置から容器を除いた概略構成を示す平面図である。
【図２６】図２５の攪拌装置で使用する表面弾性波素子が出射した音波と反射波を示す模式図である。
【図２７】表面弾性波素子が出射した図２６に示す音波と反射波とによって合成される合成波を示す模式図である。
【図２８】図２７の合成波による音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図２９】図２８に示す非対称な音波のエネルギー分布に基づく非対称な音響流を示す断面図である。
【図３０】図２５の攪拌装置で使用する表面弾性波素子が出射した音波と異なる反射器による反射波を示す模式図である。
【図３１】表面弾性波素子が出射した図３０に示す音波と反射波とによって合成される合成波を示す模式図である。
【図３２】図３１の合成波による音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図３３】図３２に示す非対称な音波のエネルギー分布に基づく非対称な音響流を示す断面図である。
【図３４】実施の形態３に係る攪拌装置の第１の変改例を示す平面図である。
【図３５】図３４の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図３６】図１の自動分析装置で用いる本発明の実施の形態４に係る攪拌装置の概略構成を示す平面図である。
【図３７】図３６の攪拌装置で使用する表面弾性波素子が出射した音波と反射波を示す模式図である。
【図３８】表面弾性波素子が出射した図３７に示す音波と反射波とによって合成される合成波を示す模式図である。
【図３９】図３８の合成波による音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図４０】図３９に示す非対称な音波のエネルギー分布に基づく非対称な音響流を示す断面図である。
【図４１】実施の形態４に係る攪拌装置の第１の変改例を示す平面図である。
【図４２】図４１の攪拌装置で使用する表面弾性波素子が出射した音波と反射波を示す模式図である。
【図４３】表面弾性波素子が出射した図４２に示す音波と反射波とによって合成される合成波を示す模式図である。
【図４４】図４３の合成波による音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図４５】図４４に示す非対称な音波のエネルギー分布に基づく非対称な音響流を示す断面図である。
【図４６】実施の形態４に係る攪拌装置の第２の変改例を示す平面図である。
【図４７】図４６に示す攪拌装置で使用する表面弾性波素子の斜視図である。
【図４８】図１の自動分析装置で用いる本発明の実施の形態５に係る攪拌装置の概略構成を示す断面図である。
【図４９】図４８の攪拌装置の音波発生手段を底面側から見た底面図である。
【図５０】図４８の攪拌装置で使用する表面弾性波素子の音波伝搬方向に沿った音波のエネルギー分布図である。
【図５１】図５０に示す非対称な音波のエネルギー分布に基づく非対称な音響流を示す断面図である。
【図５２】実施の形態５に係る攪拌装置の変改例を示す断面図である。
【図５３】従来の攪拌手段とその問題点を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１              自動分析装置
２              作業テーブル
３              検体テーブル
３ａ            収納室
４              検体容器
５              検体分注機構
６              反応テーブル
６ａ            収納室
７              反応容器
７ａ            底壁
７ｂ            側壁
８              光源
９              受光素子
１１            排出装置
１３            試薬分注機構
１５            試薬テーブル
１６            試薬容器
１７            読取装置
１８            判断部
１９            分析部
２０            攪拌装置
２１            表面弾性波素子
２１ａ          圧電基板
２１ｂ          振動子
２１ｃ，２１ｄ  反射器
２１ｅ，２１ｆ  吸音材
２１ｇ，２１ｊ  端面
２１ｈ          開口
２２            電源
２３            コントローラ
２４            音響整合層
３０            攪拌装置
３１            表面弾性波素子
３１ａ          圧電基板
３１ｂ          振動子
３１ｃ，３１ｄ  反射器
３２            電源
３３            コントローラ
３４            音響整合層
３７            位置決め部材
４０，４５      攪拌装置
５０            攪拌装置
５１            送電体
５３            表面弾性波素子
５３ａ          圧電基板
５３ｂ          振動子
５３ｃ          アンテナ
６０            攪拌装置
６１            厚み縦振動子
６１ａ          圧電基板
６１ｂ          グランド側の電極
６１ｃ          信号線側の電極
６２            吸音材
６３            電源
６４            コントローラ
６６            音響整合層
Ｆcc，Ｆcw      音響流
Ｌs             液体試料
Ｗ              音波
Ｗr             反射波
Ｗc             合成波
Ｗa ，Ｗag      音波
【図１】
2007071736.tif 000003
【図２】
2007071736.tif 000004
【図３】
2007071736.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007071736.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007071736.tif 000009
【図８】
2007071736.tif 000010
【図９】
2007071736.tif 000011
【図１０】
2007071736.tif 000012
【図１１】
2007071736.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007071736.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2007071736.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2007071736.tif 000024
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
2007071736.tif 000042
【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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