(57)【要約】【課題】構成が簡単で、容器が保持した液体の位置を検出することを可能とした位置検出装置と位置検出方法及び分析装置を提供すること。【解決手段】容器に保持された液体の位置を検出する位置検出装置、位置検出方法及び分析装置。位置検出装置２５は、容器７接して配置されると共に、電気エネルギーの入力によって音波を発生する複数の発音部２７ｂ〜２７ｄを有する表面弾性波素子２７と、各発音部から反射される電気エネルギーをもとに各発音部の電気的特性を測定する測定部２６と、測定部において測定した電気的特性の違いをもとに各発音部の位置における液体の有無を判定する判定制御部２１ｃとを有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に保持された液体の位置を検出する位置検出装置であって、
前記容器に接して配置されると共に、電気エネルギーの入力によって音波を発生する複数の発音部を有する音波発生手段と、
前記各発音部から反射される前記電気エネルギーをもとに当該各発音部の電気的特性を測定する測定部と、
前記測定部において測定した電気的特性の違いをもとに前記各発音部の位置における前記液体の有無を判定する判定制御部と、
を有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記判定制御部は、前記複数の発音部の各電気的特性値の大小から前記液体の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記電気的特性値は、前記複数の発音部における電気エネルギーの反射率，インピーダンス，電圧，電流に関する値の少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記判定制御部は、判定した前記各発音部の位置における前記液体の有無に基づいて前記容器が保持した液体の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記液体の位置は、前記容器内において前記液体が存在する範囲であることを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記音波発生手段は、前記容器に保持された液体を攪拌する攪拌手段を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記複数の発音部は、互いに中心周波数が異なることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記測定部は、前記複数の発音部のそれぞれにおける電気エネルギーの反射率を互いに異なる前記中心周波数において測定することを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記複数の発音部は、それぞれ櫛歯状電極であることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記液体は、少なくとも一つの気液界面を有して前記容器に保持され、
前記複数の発音部は、前記気液界面に直交する方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項１１】
容器に保持された液体の位置を検出する位置検出方法であって、
電気エネルギーの入力によって前記容器に設けた複数の発音部から個々に音波を発生させる工程と、
前記各発音部から反射される前記電気エネルギーをもとに当該各発音部の電気的特性を測定する工程と、
測定された電気的特性の違いをもとに前記各発音部の位置における前記液体の有無を判定し、前記液体の有無をもとに前記容器に保持された液体の位置を検出する工程と、
を含むことを特徴とする位置検出方法。
【請求項１２】
容器に保持された液体の位置を検出する位置検出装置であって、
前記容器に臨んで配置され、液体の光学的特性を測定する測定光を出射する複数の光源と、
前記複数の光源と対応させて対向配置され、前記容器を透過してくる測定光を受光する複数の受光器と、
前記複数の受光器における測光データをもとに前記容器に保持された液体の位置を検出する検出部と、
を有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項１３】
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１〜１０，１２のいずれか一つに記載の位置検出装置を備えたことを特徴とする分析装置。
【請求項１４】
前記音波発生手段は、前記容器において前記液体が測光される面とは異なる面に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の分析装置。
【請求項１５】
前記判定制御部は、検出した前記液体の位置に応じて前記複数の発音部の中から前記液体を攪拌する発音部を選択し、駆動させることを特徴とする請求項１３に記載の分析装置。
【請求項１６】
さらに、前記液体の光学的特性を測定する測光手段を有し、
前記判定制御部は、検出した前記液体の位置に応じて前記測光手段による前記液体の光学的特性の測定が行われる位置である測光位置を制御することを特徴とする請求項１３に記載の分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に保持された液体の位置を検出する位置検出装置、位置検出方法及び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、反応容器に保持された液体の光学的特性を測定することによって検体の成分濃度等を分析している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１６２１３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、分析装置は、用いる反応容器の容量が数ｎＬ〜数十μＬまで微量になると、小型化によって試薬や検体等の液体を分注する開口が反応容器に対して相対的に狭くなると共に、液体の表面張力の影響が非常に大きくなってしまう。このため、微小化した反応容器を使用すると、反応容器は、試薬や検体等の液体が開口近傍に保持されて底部まで導入されない場合も生じ、反応容器のどの位置に液体が存在しているのか分からなくなることがあった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構成が簡単で、容器が保持した液体の位置を検出することを可能とした位置検出装置と位置検出方法及び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に係る位置検出装置は、容器に保持された液体の位置を検出する位置検出装置であって、前記容器に接して配置されると共に、電気エネルギーの入力によって音波を発生する複数の発音部を有する音波発生手段と、前記各発音部から反射される前記電気エネルギーをもとに当該各発音部の電気的特性を測定する測定部と、前記測定部において測定した電気的特性の違いをもとに前記各発音部の位置における前記液体の有無を判定する判定制御部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記判定制御部は、前記複数の発音部の各電気的特性値の大小から前記液体の有無を判定することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記電気的特性値は、前記複数の発音部における電気エネルギーの反射率，インピーダンス，電圧，電流に関する値の少なくとも一つであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記判定制御部は、判定した前記各発音部の位置における前記液体の有無に基づいて前記容器が保持した液体の位置を検出することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記液体の位置は、前記容器内において前記液体が存在する範囲であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器に保持された液体を攪拌する攪拌手段を兼ねることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記複数の発音部は、互いに中心周波数が異なることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記測定部は、前記複数の発音部のそれぞれにおける電気エネルギーの反射率を互いに異なる前記中心周波数において測定することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記複数の発音部は、それぞれ櫛歯状電極であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に係る位置検出装置は、上記の発明において、前記液体は、少なくとも一つの気液界面を有して前記容器に保持され、前記複数の発音部は、前記気液界面に直交する方向に沿って配列されていることを特徴とする。
【００１６】
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１１に係る位置検出方法は、容器に保持された液体の位置を検出する位置検出方法であって、電気エネルギーの入力によって前記容器に設けた複数の発音部から個々に音波を発生させる工程と、前記各発音部から反射される前記電気エネルギーをもとに当該各発音部の電気的特性を測定する工程と、測定された電気的特性の違いをもとに前記各発音部の位置における前記液体の有無を判定し、前記液体の有無をもとに前記容器に保持された液体の位置を検出する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
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１２に係る位置検出装置は、容器に保持された液体の位置を検出する位置検出装置であって、前記容器に臨んで配置され、液体の光学的特性を測定する測定光を出射する複数の光源と、前記複数の光源と対応させて対向配置され、前記容器を透過してくる測定光を受光する複数の受光器と、前記複数の受光器における測光データをもとに前記容器に保持された液体の位置を検出する検出部と、を有することを特徴とする。
【００１８】
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１３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、前記位置検出装置を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１４に係る分析装置は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記容器において前記液体が測光される面とは異なる面に配置されていることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１５に係る分析装置は、上記の発明において、前記判定制御部は、検出した前記液体の位置に応じて前記複数の発音部の中から前記液体を攪拌する発音部を選択し、駆動させることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１６に係る分析装置は、上記の発明において、さらに、前記液体の光学的特性を測定する測光手段を有し、前記判定制御部は、検出した前記液体の位置に応じて前記測光手段による前記液体の光学的特性の測定が行われる位置である測光位置を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の位置検出装置は、判定制御部が各発音部の位置における液体の有無をもとに容器に保持された液体の位置を検出し、あるいは、複数の受光器における測光データをもとに検出部が容器に保持された液体の位置を検出する。また、本発明の位置検出方法は、電気エネルギーの入力によって容器に設けた複数の発音部から個々に音波を発生させる工程と、各発音部から反射される電気エネルギーをもとに各発音部の電気的特性を測定する工程と、測定された電気的特性の違いをもとに各発音部の位置における液体の有無を判定し、液体の有無をもとに容器に保持された液体の位置を検出する工程を含む。このため、本発明の位置検出装置、位置検出方法及び分析装置は、簡単な構成で容器が保持した液体の位置を検出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】
【００２３】
（実施の形態１）
以下、本発明の位置検出装置、位置検出方法及び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を反応ホイールの一部及び位置検出装置の概略構成図と共に示す斜視図である。図３は、反応容器が保持した液体の表面張力、内部の空気から鉛直上方に作用する力及び液体の重力との関係を説明する反応容器の縦断面図である。図４は、図３の反応容器の平面図である。
【００２４】
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、測光部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、位置検出装置２５を備えている。
【００２５】
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。
【００２６】
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。検体分注機構５は、反応容器７に分注した検体の分注量を制御部１６へ出力する。
【００２７】
反応ホイール６は、図１に示すように、検体テーブル３とは異なる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スリット６ｂ（図２参照）が形成されている。スリット６ｂは、反応容器７が有する液体保持部７ｄの上下方向に略対応した長さに成形されている。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の近傍には、測光部１０及び洗浄装置１１が設けられている。
【００２８】
反応容器７は、容量が数ｎＬ〜数十μＬと微量な容器であり、測光部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、液体保持部７ｄの内面に検体や試薬等の液体に対する親和性処理が施され、対向配置され、分析光を透過させる２つの側壁７ａが液体の光学的測定に使用される。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。
【００２９】
ここで、反応容器７は、図３及び図４に示すように、液体Ｌqを少なくとも２つの気液界面Ｍ1，Ｍ2を有する状態で保持した場合に、保持した液体Ｌqから内壁全周に作用する表面張力Ｔの鉛直成分の大きさ（Ｆ＝Ｔ・cosθ・Ｌ）と反応容器７内の、気体、例えば、空気Ａrから液体Ｌqに鉛直上方に作用する力（ｆ＝ΔＰ・Ｓ）との和が、次式で示すように液体Ｌqに作用する重力（Ｗ＝ρ・ｇ・Ｈ・Ｓ）以上となる接触角を有するものを用いる。
Ｆ＋ｆ＝（Ｔ・cosθ・Ｌ＋ΔＰ・Ｓ）≧Ｗ＝ρ・ｇ・Ｈ・Ｓ
【００３０】
このとき、図示のように、反応容器７と保持した液体Ｌqとの接触角をθ、液体Ｌqと反応容器７との気液界面における周方向に沿った長さをＬ、気液界面Ｍ1に作用する大気圧をＰ1、反応容器７内の空気Ａrから気液界面Ｍ2に作用する圧力をＰ2（ΔＰ＝Ｐ1−Ｐ2）、液体Ｌqの密度をρ、重力加速度をｇ、反応容器７に保持された液体Ｌqの鉛直方向の長さをＨ、液体保持部７ｄの水平方向の断面積をＳ、とする。反応容器７は、液体Ｌqに対してこのような接触角θを有していれば、表面張力と空気Ａrの圧力との和が重力以上となるので、液体Ｌqが開口７ｅに保持される。反応容器７におけるこのような表面張力Ｆ、液体Ｌqに作用する力ｆ及び重力Ｗの関係は、反応容器７内に空気Ａrが存在する場合には、以下に説明する各実施の形態で使用する他の反応容器においても同様に適用される。
【００３１】
測光部１０は、図１に示すように、反応ホイール６下部の凹部６ａを挟んで半径方向に対向する位置に昇降自在に設けられる測光手段であり、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１０ａと、液体を透過した分析光を分光して受光する受光器１０ｂとを有している。測光部１０は、制御部１６に作動を制御されたＺ軸ステージ等のドライバＤrによって光源１０ａと受光器１０ｂが反応容器７に保持された液体の気液界面に交差する鉛直方向へ移動するように上下位置（測光位置）が制御される。
【００３２】
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。洗浄液の分注量は、測光時に反応容器７が保持していた液体よりも僅かに多い量とする。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。
【００３３】
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。試薬分注機構１２は、反応容器７に分注した試薬の分注量を制御部１６へ分注量信号として出力する。
【００３４】
試薬テーブル１３は、図１に示すように、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、受光器１０ｂ、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及び位置検出装置２５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。
【００３７】
分析部１７は、制御部１６を介して受光器１０ｂに接続され、受光器１０ｂ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。
【００３８】
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、反応ホイール６によって試薬分注機構１２の近傍へ搬送されて所定の試薬容器１４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、反応ホイール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、測光部１０を通過する。このとき、反応容器７内の試薬と検体とが反応した反応液は、光源１０ａが出射した分析光が透過して受光器１０ｂによって測光され、分析部１７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。
【００３９】
このとき、自動分析装置１は、攪拌手段を兼ねる位置検出装置によって反応容器７が保持した液体の位置が検出され、液体が存在する位置で適切に測光が行われる。この液体の検出に用いる位置検出装置２５を以下に説明する。
【００４０】
位置検出装置２５は、図２に示すように、送電体２１、反射測定器２６及び表面弾性波素子２７を有しており、反射測定器２６が駆動回路２１ｂとＲＦ送信アンテナ２１ａとの間に直列に接続されている。
【００４１】
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反射測定器２６を介してＲＦ送信アンテナ２１ａから駆動信号として表面弾性波素子２７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内面に取り付けられている。このため、位置検出装置２５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。
【００４２】
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。
【００４３】
コントローラ２１ｃは、反射測定器２６において測定された電気的特性の違いをもとに発音部である各振動子２７ｂ〜２７ｄの位置における液体の有無を判定する判定制御部である。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。コントローラ２１ｃは、反射測定器２６から入力される反射信号をもとに反応容器に保持された液体の有無を判定し、液体の位置を検出すると共に、振動子２７ｂ〜２７ｄの中から液体の攪拌に使用すべき振動子を決定する。このとき、使用すべき振動子を決定したコントローラ２１ｃは、駆動回路２１ｂに制御信号を出力し、決定した振動子を中心周波数で駆動させるように発振周波数を変更する。
【００４４】
反射測定器２６は、表面弾性波素子２７の発音部である振動子２７ｂ〜２７ｄの電気的特性を測定する測定部である。反射測定器２６は、駆動回路２１ｂで発生し、ＲＦ送信アンテナ２１ａから表面弾性波素子２７に出力された電力に対して、振動子２７ｂ〜２７ｄから反射されて戻ってくる電気エネルギー（電力）の反射率を測定するもので、例えば、定在波比（SWR: Standing Wave Ratio）計が使用される。反射測定器２６は、測定した電力の反射率を反射信号としてコントローラ２１ｃに出力する。ここで、反射測定器２６は、振動子２７ｂ〜２７ｄの電気的特性を測定することができれば、発音部である振動子２７ｂ〜２７ｄからの電力の反射率の他、インピーダンス，電圧，電流に関する値の少なくとも一つであればよい。
【００４５】
表面弾性波素子２７は、複数の発音部を有する音波発生手段であり、図５に示すように、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）等からなる圧電基板２７ａ上に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる発音部である振動子２７ｂ〜２７ｄが形成され、振動子２７ｂ〜２７ｄがアンテナ２７ｅによって並列接続されている。このとき、表面弾性波素子２７は、振動子２７ｂ〜２７ｄの中心周波数をｆ1〜ｆ3（ｆ1＜ｆ2＜ｆ3）に設定し、音響整合層を介して反応容器７の側壁７ｂに取り付ける。
【００４６】
このように構成される位置検出装置２５は、以下に説明する位置検出方法により、反応容器７に保持された液体の有無や位置を検出する。即ち、位置検出装置２５による位置検出方法は、駆動回路２１ｂがＲＦ送信アンテナ２１ａに出力する表面弾性波素子２７の駆動信号の周波数を経時的に変化させ、振動子２７ｂ〜２７ｄから個々に音波を発生させる工程と、個々に発生させた音波に基づいて各振動子２７ｂ〜２７ｄからの駆動信号の反射率を測定する工程と、測定された反射率の違いに基づいて各振動子２７ｂ〜２７ｄの位置における液体の有無を判定する工程と、を含んでいる。位置検出装置２５は、この位置検出方法により、反応容器７に保持された液体の有無や位置を検出することができる。なお、反応容器７に保持された液体の位置とは、反応容器７において液体が保持される範囲である。
【００４７】
ここで、位置検出装置２５は、位置検出方法を実行する際、例えば、駆動回路２１ｂがＲＦ送信アンテナ２１ａに出力する表面弾性波素子２７の駆動信号の周波数を、図６に示すように、経時的に直線的に変化させる。この場合、反応容器７は、検体や試薬の分注がないと、図７に示すように、液体保持部７ｃが空の状態である。このとき、位置検出装置２５は、図６に示すように、駆動信号の周波数を変化させると、ぞれぞれの時刻Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3において周波数がｆ1，ｆ2，ｆ3となり、振動子２７ｂ〜２７ｄが振動子２７ｂ，振動子２７ｃ，振動子２７ｄの順に駆動される。しかし、反応容器７は、液体保持部７ｃが空のため、発生した音波が液体に漏れ出さず、駆動回路２１ｂから出力された電力の一部が振動子２７ｂ〜２７ｄから反射されてくる。このため、反射測定器２６は、図８に示すように、時刻Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3において周波数ｆ1，ｆ2，ｆ3の駆動信号の反射率が最小となる振動子２７ｂ〜２７ｄからの反射信号をコントローラ２１ｃに出力する。
【００４８】
一方、検体や試薬の分注量が僅かな場合、反応容器７は、図９に示すように、表面張力によって液体Ｌqが開口７ｄ近傍に保持される。このとき、位置検出装置２５は、図６に示すように、駆動信号の周波数を変化させると、振動子２７ｂが最も液体Ｌqに近いことから、振動子２７ｂが発生した音波が液体に漏れ出す量が最も多く、振動子２７ｃ，２７ｄが発生した音波が液体に漏れ出す量が少なくなる。このため、反射測定器２６は、図１０に示すように、振動子２７ｂからの反射率が、振動子２７ｃ，２７ｄからの反射率よりも格段に小さくなる反射信号（周波数ｆ1）をコントローラ２１ｃに出力する。このとき、振動子２７ｃ，２７ｄから反射してくる駆動信号（周波数ｆ2，ｆ3）の反射率は、振動子２７ｃ，２７ｄに対応する液体保持部７ｃに液体がなく、音波が液体に漏れ出さないことから、周波数ｆ1の駆動信号の反射率よりも大きく、かつ、図８における振動子２７ｃ，２７ｄの駆動信号（周波数ｆ2，ｆ3）の反射率と略等しい値になっている。
【００４９】
これに対し、検体や試薬が多量に分注されると、反応容器７は、図１１に示すように、液体Ｌqが、開口７ｄ近傍から液体保持部７ｃの下部近く迄保持される。この状態においては、振動子２７ｂ〜２７ｄと液体Ｌqとの位置が近い関係にある。このため、位置検出装置２５は、図６に示すように、駆動信号の周波数を変化させると、振動子２７ｂ〜２７ｄのそれぞれが発生した音波が液体に漏れ出すため、振動子２７ｂ〜２７ｄからの駆動信号の反射率が小さくなる。このため、反射測定器２６は、図１２に示すように、振動子２７ｂの駆動信号（周波数ｆ1）の反射率に加え、振動子２７ｃ，２７ｄの駆動信号（周波数ｆ2，ｆ3）の反射率も同様に最小となる反射信号をコントローラ２１ｃに出力する。
【００５０】
さらに、検体や試薬の分注量は中程度であるが、例えば、表面張力が極端に小さいか、密度ρが大きい等により、図１３に示すように、液体Ｌqが反応容器７の底部まで浸入することがある。この状態においては、振動子２７ｄと液体Ｌqとの位置が近い関係にある。このため、位置検出装置２５は、図６に示すように、駆動信号の周波数を変化させると、振動子２７ｄが発生した音波が液体に漏れ出し、振動子２７ｂ，２７ｃが発生した音波の漏れ出し量が少なくなる。このため、反射測定器２６は、図１４に示すように、振動子２７ｄの駆動信号（周波数ｆ3）の反射率が、振動子２７ｂ，２７ｃの駆動信号（周波数ｆ1，ｆ2）の反射率に比べて格段に小さい反射信号をコントローラ２１ｃに出力する。
【００５１】
以上から、実施の形態１の位置検出装置２５及び位置検出方法は、反射測定器２６からコントローラ２１ｃに出力される駆動信号の反射率の大小をコントローラ２１ｃにおいて判断することにより、反応容器７への液体の分注の有無（液体の有無）の他、反応容器７が保持した液体の位置を検出することができる。
【００５２】
このため、実施の形態１の自動分析装置１は、位置検出装置２５のコントローラ２１ｃが検出した反応容器７における液体の位置に応じ、駆動すべき振動子２７ｂ〜２７ｄを制御部１６が選択することにより、反応容器７に保持された液体の最適な攪拌を行うことができる。このとき、実施の形態１の自動分析装置１は、位置検出装置２５が検出した液体の位置に応じて、制御部１６によってドライバＤrを介して測光部１０の上下位置を調節し、液体の位置に合わせて測光位置を制御し、測光を行う。
【００５３】
従って、実施の形態１の自動分析装置１は、反応容器７内において液体が保持される位置を位置検出装置２５で検出することにより、反応容器７が保持した液体の位置で測光部１０によって測光することができるという効果を奏する。また、実施の形態１の位置検出装置と位置検出方法は、簡単な構成で反応容器７が保持した液体の位置を検出することができる。また、実施の形態１の自動分析装置１は、反応容器７が保持した液体の位置で測光を行うことができるという効果を奏する。さらに、反応容器７内の液体に接触することなく、反応容器７の外から液体の位置を検出することができるので、自動分析装置１に使用したときには、反応容器７内への他の物質の混入を防ぐことができる。
【００５４】
ここで、実施の形態１の自動分析装置１は、位置検出装置２５における表面弾性波素子２７の駆動信号の周波数を、図６に示すように経時的に直線的に変化させたが、駆動信号の周波数を時刻Ｔ1までは周波数ｆ1、時刻Ｔ1〜Ｔ2の間は周波数ｆ2、時刻Ｔ2以降は周波数ｆ3というように段階的に変化させてもよい。
【００５５】
（実施の形態２）
次に、本発明の位置検出装置、位置検出方法及び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の位置検出装置、位置検出方法及び自動分析装置は、表面弾性波素子の複数の振動子を用いて液体の位置を検出した。これに対して実施の形態２の位置検出装置、位置検出方法及び自動分析装置は、複数の光源から出射された光束を複数の受光器によって測光した測光データをもとに液体の位置を検出している。
【００５６】
図１５は、実施の形態２の自動分析装置の概略構成を反応容器の断面と共に示す模式図である。ここで、実施の形態２の自動分析装置は、基本構成が実施の形態１の自動分析装置と同じである。従って、実施の形態の自動分析装置は、実施の形態１の自動分析装置と同一の構成部分には同一の符号を使用している。
【００５７】
自動分析装置３０は、図１５に示すように、測光部３１が複数のＬＥＤ３２ａからなる光源アレイ３２と複数の受光素子３３ａからなる受光素子アレイ３３とを有している。自動分析装置３０は、制御部１６と測光部３１とによって位置検出装置を構成しており、制御部１６が、受光素子アレイ３３の測光データをもとに反応容器７に保持された液体の位置を検出する検出部となる。複数のＬＥＤ３２ａ及び複数の受光素子３３ａは、反応容器７に保持された液体Ｌqの気液界面Ｍ1，Ｍ2に交差する鉛直方向に沿って配列されている。反応容器７には、図１６に示す表面弾性波素子２４が音響整合層を介して取り付けられている。
【００５８】
表面弾性波素子２４は、圧電基板２７ａと同じ素材からなる圧電基板２４ａ上に櫛歯状電極（ＩＤＴ）からなる２つの振動子２４ｂ，２４ｃが形成され、振動子２４ｂ，２４ｃがアンテナ２４ｄによって並列接続されている。このとき、振動子２４ｂ，２４ｃは、一方の振動子２４ｂの中心周波数をｆ1とし、他方の振動子２４ｃの中心周波数をｆ2（＞ｆ1）とする。また、表面弾性波素子２４は、振動子２４ｂを上側に配置した状態で音響整合層を介して反応容器７の側壁７ｂに取り付ける。
【００５９】
このため、表面弾性波素子２４は、送電体２１のＲＦ送信アンテナ２１ａから周波数ｆ1の駆動信号を発信すると、上側に位置する振動子２４ｂが励振され、周波数ｆ2の駆動信号を発信すると、下側に位置する振動子２４ｃが励振される。従って、自動分析装置３０は、反応容器７が保持している液体の量に応じて駆動周波数を切り替えて液体を攪拌する。
【００６０】
自動分析装置３０は、制御部１６から出力された制御信号を切替回路３３によって切り替え、光源アレイ３２に出力することによりＬＥＤ３２ａを順次点灯させる。これと並行して、自動分析装置３０は、制御部１６から出力された制御信号を切替回路３５によって切り替えることによりＬＥＤ３２ａから出射された分析光を受光素子アレイ３３の中の対応する受光素子３３ａによって順次受光することにより反応容器７に保持された液体Ｌqの測光と位置検出を行う。各受光素子３３ａが受光した測光データは、制御部１６に出力される。
【００６１】
このとき、制御部１６は、検体分注機構５や試薬分注機構１２から入力される検体や試薬の分注量に基づいて、予め液体Ｌqの位置、即ち、測光位置を決める表や関数を求めておき、これらの表や関数に基づいて液体Ｌqの位置及びその前後を含む範囲に位置するＬＥＤ３２ａと受光素子３３ａを順次切り替えることにより、測光位置を制御する。そして、制御部１６は、各受光素子３３ａから出力された測光データの中から、液体Ｌqによる吸収に起因する光量が少ない測光データと、液体Ｌqが存在しないため光の吸収が少なく、光量が多い測光データとを比較し、光量が少ない測光データを出力した受光素子３３ａの位置を液体の位置として検出すると共に、最も受光量が少ない受光素子３３ａの測光データを液体Ｌqを透過した分析光の測光量とする。この場合、液体Ｌqが存在する位置にある受光素子３３ａの数は、液量に応じて単数の場合もあれば複数の場合もある。
【００６２】
自動分析装置３０は、制御部１６と測光部３１とによって液体の位置を検出すると共に、反応容器７が保持した液体の位置で測光部３１によって測光することができる。このとき、図１５に示すように、液体Ｌqの分注量が少ない場合、反応容器７は容量が数ｎＬ〜数十μＬと非常に微小であることから、液体Ｌqは、表面張力の影響が大きくなって開口７ｅ近傍に保持される。このため、制御部１６は、検体分注機構５や試薬分注機構１２から入力された検体や試薬の分注量から液体Ｌqの量を求め、求めた液体Ｌqの量に基づいて予め求めておいた測光位置を決める前記表や関数に基づいてＬＥＤ３２ａと受光素子３３ａを順次切り替えることにより、測光位置を制御しながら液体Ｌqを開口７ｅの近傍で測光する。
【００６３】
但し、反応容器７が試薬や検体を含む液体Ｌqを保持する位置は、液体Ｌqの種類又は量、反応容器７の形状又は材質のうち少なくとも一つに応じて変化する。このため、例えば、試薬や検体の分注量が多く、液体Ｌqが多くなり、液体Ｌqが開口７ｅ近傍から液体保持部７ｄの半ばまで浸入したような場や、量の少ない液体Ｌqが開口７ｅ近傍から液体保持部７ｄの半ばまで浸入したような場合が生ずることがある。
【００６４】
この場合、制御部１６は、測光位置を制御することなく測光部１０の初期位置である開口７ｅの近傍で液体Ｌqを測光してもよいし、ＬＥＤ３２ａと受光素子３３ａを順次切り替えることにより、測光位置を制御しながら液体Ｌqを測光してもよい。また、量の少ない液体Ｌqが液体保持部７ｄに浸入したような場合には、開口７ｅ近傍における測光データから開口７ｅ近傍に液体が存在していないことが分かる。このため、自動分析装置３０は、液体の存在を検出した位置及び分注量の情報から、制御部１６が前記表や関数に基づいて決まる前記範囲に位置するＬＥＤ３２ａと受光素子３３ａを順次切り替えることにより、測光位置を制御しながら液体Ｌqを開口７ｅの近傍で測光する。
【００６５】
このように、実施の形態２の位置検出装置、位置検出方法及び自動分析装置３０は、制御部１６と測光部３１とによって反応容器７に保持された液体の位置を検出し、検出した液体の位置に応じて制御部１６がＬＥＤ３２ａと受光素子３３ａを順次切り替えるので、反応容器７が保持した液体の位置で測光部３１によって液体を測光することができる。このように、実施の形態２の位置検出装置及び位置検出方法は、簡単な構成で反応容器７が保持した液体の位置を検出することができ、自動分析装置３０は、反応容器７が保持した液体の位置で液体を測光することができる。また、実施の形態１と同様に、反応容器７内の液体に接触することなく、反応容器７の外から液体の位置を検出することができるので、自動分析装置３０に使用したときには、反応容器７内への他の物質の混入を防ぐことができる。
【００６６】
また、自動分析装置３０は、測光部３１を昇降させるドライバを使用しないので、光源３６や受光素子アレイ３３が受けるノイズの低減やリファレンス測光の工程を削減することができる。
【００６７】
（変形例１）
ここで、自動分析装置３０は、図１７に示すように、光源アレイ３２に代えて単一の光源３６とし、制御部１６から出力された制御信号を切替回路３５によって切り替える。そして、光源３６が出射した分析光を複数の受光素子３３ａによって順次受光することによって反応容器７の開口７ｅ近傍で液体Ｌqの測光を行う。これにより、制御部１６は、測光と併せて各受光素子３３ａが出力した測光データから液体の保持位置を検出することができる。ここで、制御部１６は、測光に利用する特定の受光素子３３ａを選択する場合、検体分注機構５や試薬分注機構１２から入力される検体や試薬の分注量に基づいて該当位置に存在する受光素子３３ａを選択する。従って、自動分析装置３０は、反応容器７が保持した液体の量が多い場合であっても、制御部１６によって特定の受光素子３３ａを選択することにより、反応容器７に保持された液体Ｌqの位置に合わせて受光素子アレイ３３による測光位置を制御しながら液体Ｌqを測光することができる。尚、単一の光源は、測定光を平行にするレンズが対向する受光素子の各要素に対応するように、光源の出射面に設けられている。
【００６８】
（変形例２）
一方、自動分析装置３０は、図１８に示すように、受光素子アレイ３３に代えて単一の受光素子３７とし、制御部１６から出力された制御信号を切替回路３３によって切り替えることにより光源アレイ３２の複数のＬＥＤ３２ａを順次点灯させる。そして、各ＬＥＤ３２ａが出射した分析光を受光素子３７によって順番に受光することによって反応容器７の開口７ｅ近傍で液体Ｌqを測光してもよい。これにより、制御部１６は、受光素子３７が出力した複数の測光データから液体Ｌqを透過した分析光を出射したＬＥＤ３２ａを特定することで、液体の保持位置を検出することができる。ここで、制御部１６は、点灯するＬＥＤ３２ａを選択する場合、検体分注機構５や試薬分注機構１２から入力される検体や試薬の分注量に基づいて該当位置に存在するＬＥＤ３２ａを選択する。従って、自動分析装置３０は、反応容器７が保持した液体の量が多い場合であっても、制御部１６によって点灯するＬＥＤ３２ａを選択することにより、反応容器７に保持された液体Ｌqの位置に合わせ、光源アレイ３２によって測光位置を制御しながら液体Ｌqを測光することができる。
【００６９】
以上の説明から明らかなように、変形例１，２によれば、光源、受光部及び切替回路の構成部品数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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を反応ホイールの一部及び位置検出装置の概略構成図と共に示す斜視図である。
【図３】反応容器が保持した液体の表面張力、内部の空気から鉛直上方に作用する力及び液体の重力との関係を説明する反応容器の縦断面図である。
【図４】図３の反応容器の平面図である。
【図５】図２に示す反応容器で使用され、反応容器に保持された液体の位置検出に使用する表面弾性波素子を示す正面図である。
【図６】図５に示す表面弾性波素子の経時的な駆動の一例を示す周波数の時間変化図である。
【図７】図５に示す表面弾性波素子を取り付けた反応容器の液体保持部が空の場合を示す断面図である。
【図８】図７に示す表面弾性波素子を駆動した場合の駆動信号の反射率に関する周波数特性図である。
【図９】液体が図５に示す反応容器の液体保持部上部の開口近傍に保持された場合を示す断面図である。
【図１０】図９に示す表面弾性波素子を駆動した場合の駆動信号の反射率に関する周波数特性図である。
【図１１】液体が図５に示す反応容器の開口近傍から液体保持部の下部近く迄保持された場合を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す表面弾性波素子を駆動した場合の駆動信号の反射率に関する周波数特性図である。
【図１３】液体が図５に示す反応容器の底部まで浸入した場合を示す断面図である。
【図１４】図１３に示す表面弾性波素子を駆動した場合の駆動信号の反射率に関する周波数特性図である。
【図１５】実施の形態２の自動分析装置の構成を反応容器の断面と共に概略的に示すブロック図である。
【図１６】実施の形態２の自動分析装置で使用する反応容器に取り付ける表面弾性波素子を示す正面図である。
【図１７】実施の形態２の自動分析装置の変形例１を反応容器の断面と共に概略的に示すブロック図である。
【図１８】実施の形態２の自動分析装置の変形例２を反応容器の断面と共に概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７１】
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
７，８，９        反応容器
１０              測光部
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
２１              送電体
２４，２７        表面弾性波素子
２５              位置検出装置
２６              反射測定器
３０              自動分析装置
３１              測光部
３２              光源アレイ
３３              受光素子アレイ
３３，３５        切替回路
３６              光源
３７              受光素子
Ａr               空気
ＢL               光束
Ｄr               ドライバ
Ｌq               液体
【図１】
2007205815.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007205815.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007205815.tif 000007
【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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【図１７】
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【図１８】
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