(57)【要約】      （修正有）【課題】撹拌能力が高く、且つ洗浄の容易な撹拌装置及び当該撹拌装置を具備する自動分析装置を提供する。【解決手段】被検体の試料と前記被検体の測定項目に対応する試薬とを含む混合液であって、反応管に格納された前記混合液を撹拌するための撹拌子１０２と、前記反応管の深さ方向である第１の方向に前記撹拌子を移動させる移動ユニット２０８と、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記撹拌子を振動させる振動ユニット１０４と、前記撹拌子が前記第２の方向に振動しながら前記第１の方向に移動するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する制御ユニットと、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の試料と前記被検体の測定項目に対応する試薬とを含む混合液であって、反応管に格納された前記混合液を撹拌するための撹拌子と、
前記反応管の深さ方向である第１の方向に前記撹拌子を移動させる移動ユニットと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に前記撹拌子を振動させる振動ユニットと、
前記撹拌子が前記第２の方向に振動しながら前記第１の方向に移動するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する制御ユニットと、
を具備する自動分析装置。
【請求項２】
前記移動ユニットは、
電磁マグネットと、
前記電磁マグネットに電流を供給することで、前記深さ方向に沿って前記撹拌子を第1の位置から第２の位置に移動させる電磁機構と、
前記電磁マグネットへの電流供給を停止した場合に、復元力により前記撹拌子を前記第２の位置から前記第1の位置に移動させる弾性体と、
を有する請求項１記載の自動分析装置。
【請求項３】
前記振動ユニットは、圧電素子に電圧を印加することで前記撹拌子を振動させ、
前記制御ユニットは、前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動周期と前記第２の方向に関する振動周期とが同期するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する請求項１記載の自動分析装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動周期及び前記第２の方向に関する振動周期の少なくとも一方が前記測定項目に応じて変化するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する請求項１記載の自動分析装置。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動振幅及び前記第２の方向に関する振動振幅の少なくとも一方が前記測定項目に応じて変化するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する請求項１記載の自動分析装置。
【請求項６】
前記制御ユニットは、前記測定項目に応じて前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動をＯＮ／ＯＦＦ制御する請求項１記載の自動分析装置。
【請求項７】
一の測定項目につき、前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動周期と前記第２の方向に関する振動周期とに関する複数の組み合わせの中から所定の組み合わせを選択する選択ユニットをさらに具備し、
前記前記制御ユニットは、選択された前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動周期と前記第２の方向に関する振動周期とに関する組み合わせに従って、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する請求項１記載の自動分析装置。
【請求項８】
被検体の試料と前記被検体の測定項目に対応する試薬とを含む混合液であって、反応管に格納された前記混合液を撹拌するための撹拌子と、
前記反応管の深さ方向である第１の方向に前記撹拌子を移動させる移動ユニットと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に前記撹拌子を振動させる振動ユニットと、
前記撹拌子が前記第２の方向に振動しながら前記第１の方向に移動するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する制御ユニットと、
を具備する撹拌装置。
【請求項９】
前記移動ユニットは、
電磁マグネットと、
前記電磁マグネットに電流を供給することで、前記深さ方向に沿って前記撹拌子を第1の位置から第２の位置に移動させる電磁機構と、
前記電磁マグネットへの電流供給を停止した場合に、復元力により前記撹拌子を前記第２の位置から前記第1の位置に移動させる弾性体と、
を有する請求項８記載の撹拌装置。
【請求項１０】
前記振動ユニットは、圧電素子に電圧を印加することで前記撹拌子を振動させ、
前記制御ユニットは、前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動周期と前記第２の方向に関する振動周期とが同期するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する請求項８記載の撹拌装置。
【請求項１１】
前記制御ユニットは、前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動周期及び前記第２の方向に関する振動周期の少なくとも一方が前記測定項目に応じて変化するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する請求項８記載の撹拌装置。
【請求項１２】
前記制御ユニットは、前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動振幅及び前記第２の方向に関する振動振幅の少なくとも一方が前記測定項目に応じて変化するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する請求項８記載の撹拌装置。
【請求項１３】
前記制御ユニットは、前記測定項目に応じて前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動をＯＮ／ＯＦＦ制御する請求項８記載の撹拌装置。
【請求項１４】
一の測定項目につき、前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動周期と前記第２の方向に関する振動周期とに関する複数の組み合わせの中から所定の組み合わせを選択する選択ユニットをさらに具備し、
前記前記制御ユニットは、選択された前記撹拌子の前記第1の方向に関する移動周期と前記第２の方向に関する振動周期とに関する組み合わせに従って、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する請求項８記載の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、撹拌装置及び当該撹拌装置を具備する自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撹拌装置は多方面に応用されているが、例えば自動分析装置（生化学分析装置）に代表されるサンプル分析装置においても適用される。機械式の撹拌装置において、螺旋形の撹拌子はサンプル容器の中での動きが容易であり撹拌効果も高いが、洗浄が容易でない。洗浄を容易にするために（特に、頻繁に異なるサンプルの撹拌に用いられる場合）、揺動型のシンプルな形状、例えば偏平形状の撹拌子が多用されている。
【０００３】
図５は、従来のシンプル形状の揺動型撹拌子を示す図である。撹拌子１０２は、基板１０６上に設けられる。揺動機構１０４（例えば、圧電部材）は駆動源として撹拌子１０２を揺動させる。図５において、撹拌子１０２は、本紙面に対して略垂直な方向に揺動可能である。
【０００４】
撹拌子１０２が揺動する場合、明らかに、自由端すなわち下端の揺動幅は圧電部材の根元の振動幅よりも大きく、自由端の根元に向かって徐徐に振動幅は小さくなる。それゆえ、撹拌効果は主に揺動幅の大きい自由端により生まれる。
【０００５】
しかし、サンプルの各種成分の性質が異なる場合や、サンプル容器におけるサンプル液面の高さが異なる場合では、図５に示す撹拌子の自由端の揺動では、サンプルを均一に混合するように十分に撹拌することは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
目的は、撹拌能力が高く、且つ洗浄の容易な撹拌装置及び当該撹拌装置を具備する自動分析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下において、基本的理解のために、一つの実施形態についての概要を紹介する。この概要は、本実施形態のキーになる領域あるいは重要な領域を確定するものではなく、また本実施形態の範囲を限定するものでもない。その目的は、ただ簡略的に説明することによって、その後に説明する更に詳細な記述のイントロダクションのために説明するものである。
一実施形態に係る自動分析装置は、被検体の試料と前記被検体の測定項目に対応する試薬とを含む混合液であって、反応管に格納された前記混合液を撹拌するための撹拌子と、前記反応管の深さ方向である第１の方向に前記撹拌子を移動させる移動ユニットと、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記撹拌子を振動させる振動ユニットと、前記撹拌子が前記第２の方向に振動しながら前記第１の方向に移動するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する制御ユニットと、を具備するものである。
【０００８】
一実施形態に係る撹拌装置は、被検体の試料と前記被検体の測定項目に対応する試薬とを含む混合液であって、反応管に格納された前記混合液を撹拌するための撹拌子と、前記反応管の深さ方向である第１の方向に前記撹拌子を移動させる移動ユニットと、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記撹拌子を振動させる振動ユニットと、前記撹拌子が前記第２の方向に振動しながら前記第１の方向に移動するように、前記移動ユニット及び前記振動ユニットを制御する制御ユニットと、を具備するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に基づく撹拌装置を示す図である。
【図２】図２は、他の実施形態に基づく撹拌装置を示す図である。
【図３】図３は、他の実施形態に基づく撹拌装置を示す図である。
【図４】図４は、自動分析装置に用いられる本実施形態に係る撹拌装置を示す図である。
【図５】図５は、従来の撹拌装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本実施形態の説明することにより、さらに本実施形態の目的、特徴、メリットを理解し易くすることができる。図面中の構成は、ただ本実施形態の原理を示すためのものである。図面において、同じあるいは類似の技術的特徴あるいは構成は、同様のあるいは類似の図面表記を用いて表現することとする。
以下、図面を参照しながら本実施形態について説明をする。なお、説明において、一つの図面あるいは一つの実施形態において記載した構成や特徴は、一つあるいは複数の他の図面あるいは実施形態において示した構成や特徴と組み合わせることができる。そして、いかなる種類の実際の実施形態を開発する過程においてその実施形態を決定付けるために欠かせない多くの要件は、開発者の具体的目的を実現すためのものであって、例えば、システムや業務に関連する制限条件と符合し、且つそれらの制限条件は実施形態に沿った改変を可能とする。さらに、開発は複雑であり多くの時間と労力を必要とするかもしれないが、本出願により開示される内容に基づいて当業者にもたらされる利益は、これらの開発の単なる型通りの責務に過ぎない。
【００１１】
ここで、明瞭にするため、図面や説明において本実施形態と無関係な内容や、当業者にとって周知の構成や処理については、表示や記載を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に基づく撹拌装置２００を示す図である。この撹拌装置２００は、典型的には、自動分析装置（液、尿、髄液等の体液や組織の試料（検体）に試薬を混ぜ、光で反応を調べて成分分析、調査をする手順を自動化した装置）において、試料と試薬とからなる混合液を反応管内において撹拌する際に用いられる。撹拌装置２００の動作制御は、当該撹拌装置２００に設けられたプロセッサ、或いは自動分析装置の中央制御ユニットからの指令に従って実行される。
【００１２】
撹拌装置２００は、撹拌子１０２、撹拌子１０２を横軸方向に揺動する揺動機構１０４及び撹拌子１０２を垂直方向に往復運動させる往復運動機構２０８を具備する。ここでの横軸方向とは、撹拌子１０２の長軸方向に略垂直な方向であり、別の言い方をすれば、おおよそ水平面内の方向である。例えば、図１において、揺動機構１０４が圧電部材であって、且つ圧電部材が配置される本紙面方向上にある場合、撹拌子１０２は本紙面の方向に垂直な方向において揺動する。
【００１３】
その揺動の原理は次の通りである。撹拌子１０２自体は一定の柔軟性（すなわち、比較的小さな剛性）を有し、且つ長細い形状である。撹拌子は、合理的な剛性、長さ、重さ及び振動源（すなわち、揺動機構１０４）の振動周波数を有し、撹拌子の自由端、すなわち下端において共振を発生させ、少なくとも振動源の振動幅よりも大きな振動幅の振動を実現させる。つまり、撹拌子１０２の振動源と連結する根元に対して揺動運動を実現させ、撹拌子の下端に比較的強力な撹拌能力をもたらす。
【００１４】
振動源は、いかなる振動をも実現させることができる装置であり、たとえば、直流パルスあるいは交流電流により駆動する電磁機構あるいは圧電部材等である。図１あるいは図３に示すように、前記振動源（揺動機構１０４）は、前記撹拌子１０２と連結する圧電部材と、前記撹拌子１０２の一端（すなわち、上端）が圧電部材上で固定され、圧電部材の駆動により振動される。前記撹拌子１０２の長さ、剛性度、重さ及び圧電部材の振動周波数は、前記撹拌子の他端が前記一端の振動により共振され、圧電部材の振動幅よりも大きな振動を実現するように設定される。つまり、撹拌子１０２全体が揺動運動する。なお、撹拌子１０２の揺動周期（すなわち、圧電部材の振動周波数）としては、例えば４０Ｈｚ〜６０Ｈｚ、好ましくは５０Ｈｚを採用することができる。
【００１５】
従来技術において述べたように、撹拌子１０２が揺動する場合、あきらかに、自由端、すなわち下端の揺動幅は、圧電部材の根元の揺動幅よりも大きくなり、自由端から根元に向かって徐徐に揺動幅は小さくなる。それゆえ、撹拌効果は、主に大きな揺動幅による自由端によってもたらされるものであり、それゆえ、たとえば上層と下層とで密度が異なるような液体であっても均等に混合するように撹拌することが可能である。
【００１６】
このことに鑑みれば、本実施形態では往復運動機構２０８を有し、その往復運動機構２０８は基板１０６に力を伝え、その上の撹拌子１０２の上下方向４１６における往復運動を実現させ、さらに、撹拌子１０２の下端は撹拌されるサンプルの高さが異なる状況下であっても撹拌を実行し、全てのサンプルを十分に撹拌することが可能である。なお、撹拌子１０２の上下方向４１６における往復運動周期（すなわち、圧電部材の振動周波数）としては、揺動周期と同じく、例えば４０Ｈｚ〜６０Ｈｚ、好ましくは５０Ｈｚを採用することができる。また、撹拌子１０２の上下方向４１６における往復運動の周期及び振幅は、揺動の周期及び振幅と独立に制御してもよいし、同期するように制御してもよい。
【００１７】
往復運動機構２０８は、いかなる往復運動をも実現することができる機構であり、たとえば、リニアモータ（直線型電動機）、圧電装置等である。図３は、電磁往復運動機構を示す実施形態であるが、これは単なる一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、前記往復運動機構は圧電部材を用いた往復運動機構でもよい。
【００１８】
具体的には、図３に示すように、この電磁往復運動機構は、電磁マグネット４１０と、アーマチュア４１２と、バネ４１４から構成される。アーマチュア４１２は、揺動機構１０４と撹拌子１０２を固定する基板１０６と連結する。当然ながら、揺動機構１０４と撹拌子１０２は、アーマチュア４１２上に直接固定してもよく、アーマチュアは撹拌子１０２を上下運動させる。この場合、アーマチュア４１２は揺動機構１０４と撹拌子１０２の基板に相当する。電磁マグネット４１０は直流パルスあるいは交流電流を励起させ、バネ４１４と共にアーマチュア４１２に上下の往復運動をさせ、撹拌子１０２にも上下往復運動をさせ、撹拌子１０２の下端は、サンプル４２０の異なる深さにおける撹拌を実現させるので、更に良好な撹拌効果を得ることができる。
【００１９】
サンプル撹拌における特徴により、電磁マグネットの直流パルスあるいは交流電流を励起する周波数、バネ４１４とアーマチュア４１２の固有周波数、重さ、長さ等を合理的に確定することができるとともに、適切な撹拌子の上下運動周波数と振幅を確定することができる。同様に、サンプル撹拌における特徴により、揺動機構のたとえば圧電部材の直流パルスあるいは交流電流を励起する周波数、撹拌子の固有周波数（前述したような撹拌子の剛性、長さ、重さ等と取り決める）を合理的に確定することができるとともに、適切な撹拌子の揺動周波数と振幅を確定することができる。
【００２０】
また、撹拌子の上下運動周波数と振幅、及び／または撹拌子の周波数と振幅は固定でなく可変であってもよく、例えば、量、気泡性の有無、粘性等の撹拌対象の特性に応じて、電磁マグネット及び／圧電部材の直流パルスあるいは交流電流を励起する周波数及び強度を変化させるようにしてもよい。例えば、撹拌が必要なサンプル及び試薬の混合液の液量が比較的少ない場合、或いは気泡性を有する試薬を使用する場合には、小幅の揺動運動や上下運動を実現することにより有効に撹拌できることが期待できる。また、混合液が界面活性剤である場合や混合溶液の粘性に応じても、泡立ちや撹拌効果に違いが発生する。従って、泡立ちの程度や粘性等の特性に応じて、揺動運動及び上下運動の振幅、周期を制御することが好ましい。なお、試料や試薬の粘性については、自動分析装置の分注プローブによって吸引する際に計測することも可能である。
【００２１】
試料及び試薬からなる混合液の上記特性は、試料に依存する場合が多く、測定項目と対応関係にある。従って、測定項目に応じて電磁マグネット及び／圧電部材の直流パルスあるいは交流電流を励起する周波数及び強度を変化させるようにしてもよい。また、一つの測定項目について、
撹拌子１０２の上下方向４１６における往復運動の周期及び振幅と、揺動の周期及び振幅との組み合わせを複数設定可能にすることで、ユーザが複数の撹拌強度を任意に選択できるようにしてもよい。さらに、測定項目に応じて撹拌子１０２の上下方向４１６をＯＮ／ＯＦＦすることも可能である。これらの撹拌動作に関する制御は、記憶メモリに記憶されたプログラム及びデータに基づいて、撹拌装置２００に設けられたプロセッサ、或いは自動分析装置の中央制御ユニットからの指令に従って実行される。
【００２２】
図２は、上述の各実施形態の変形例を示す図である。その中で、前記揺動機構１０４は、前記撹拌子１０２と連結する圧電部材を有し、前記撹拌子１０２の一端（上端）は、圧電部材の上方の基板１０６上で固定され、前記撹拌子の前記一端の下方部分は圧電部材上で固定され、圧電部材が駆動されて振動する。そして、全体の撹拌子１０２は前記一端を支点とする「てこ」に相当し、圧電部材の振動を前記撹拌子１０２の他端（下端）で増大させ、前記他端において、圧電部材の振動幅よりも更に大きな振動を実現させる。つまり、撹拌子１０２は揺動運動を実現する。前記圧電部材は、その他の類型の揺動機構でもよく、たとえば電磁機構等であってもよい。
【００２３】
あきらかに、図１と図３に示す撹拌子の下端に共振を発生させる方法を組み合わせは、上述の変形例における「てこの原理」を組み合わせて適用することができ、撹拌子１０２の下端は、更に必要とする振幅の揺動を容易に発生させることができる。
【００２４】
上記の撹拌装置の各種の実施形態は、横軸方向だけではなく、上下方向においても十分な撹拌作用を実現でき、サンプル中の異なる深さでの撹拌を実現することができ、更に良好な撹拌効果を得ることができる。さらに、撹拌子は振動によってもたらされる撹拌であるので、形状はシンプルでよく、螺旋形状のような形状である必要が無く、洗浄も容易である。
【００２５】
前記の撹拌装置は、異なる高さでの撹拌が必要な種々のシチュエーションで適用することが可能であり、たとえば、大量のサンプルを連続して分析する自動サンプル分析装置による分析のような、とりわけ頻繁に撹拌子の洗浄が必要なシチュエーションにおいて威力を発揮する。たとえば、生化学分析装置において、サンプル（たとえば、血液や尿）を撹拌するために適用することができる。血液や尿などの異なる成分のサンプルが、一定時間経過後に沈殿物や成分分離が発生した場合は、サンプル容器における異なる高さでの撹拌が必要となる。それと同時に、血液や尿などのサンプルを分析する生化学分析装置において、大量のサンプルに対する分析が必要であり（たとえば、病院は一度に多くの患者の血液や尿を検査する必要があり、各サンプル毎に多くの検査項目の分析が必要である）、それゆえ、撹拌子の洗浄も頻繁に行う必要がある。
【００２６】
また、本発明の撹拌子に対して上下往復運動の駆動制御を実行する場合は混合液を撹拌する時に限定されず、洗浄槽において撹拌子を洗浄する場合にも撹拌子の上下往復運動の駆動制御が実行される。それゆえ、撹拌子の洗浄効率も向上させることができる。
【００２７】
図４は、サンプル分析装置５００の局部を示す図である。その中で、複数の撹拌装置２００（ここでは、２個の場合を例示する）は、支柱５０２上に固定され、撹拌装置の下方には、サンプル容器（図示せず）が配置され、支柱５０２が降下移動することにより複数のサンプル容器内のサンプルを同時に撹拌することがきる。図４に示すのは単なる例であり、サンプル分析装置５００に対する制限を構成するものではない。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、撹拌子１０２を揺動させながら上下方向４１６に沿って往復運動させる場合を例示した。しかしながら、測定項目によっては、撹拌子１０２を上下方向４１６に往復運動させる必要はなく、例えば撹拌子１０２を揺動させながら下から上に、或いは上から下にのみ移動させるようにしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態において「包含する／含む」といった用語を使用したときは、過程・方法・構成あるいは構造の存在を指し示す。ただし、その他の過程・方法・構成あるいは構造の存在や付加の排除を意味するものではない。さらに、さらに多くの限定が無い状況下で、「・・・の一つを含む」の語句により限定する要素は、その要素の過程・方法・構成あるいは構造においてさらに存在するその他の同様の要素を排除するものではない。
【００３０】
上記では、既に、本実施形態の具体的実施例の説明をもって、本実施形態の説明を行っているものの、上述のすべての実施例はすべて単なる例示に過ぎず、限定するものではない。当業者は、特許請求の主旨や範囲において、本実施形態の各種手直し・改良あるいは同等物の設計を行うことが可能である。これらの手直し・改良あるいは同等物は、本実施形態の保護範囲内に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０２…撹拌子、１０４…揺動機構、１０６…基板、１０６…揺動機構、２００…撹拌装置、２０８…往復運動機構、４１０…電磁マグネット、４１２…アーマチュア、４１４…バネ、５００…サンプル分析装置、５０２…支柱、…、
【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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