(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波発生源から発せられた超音波の音響放射圧を用いて、検体と試薬等を攪拌する攪拌部と、攪拌された試薬等と検体の反応物による分析対象を計測し、検体の成分分析を行う分析部とを有する自動分析装置において、
上記攪拌部は、任意の周波数範囲の周波数で周波数変調をかけた電圧を上記超音波発生源に印加する電力供給部を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動分析装置において、
上記周波数変調をかけた電圧は、三角波を用いて周波数変調したものであることを特徴とする自動分析装置。
【請求項３】
請求項１記載の自動分析装置において、
上記攪拌部の超音波発生源は、上記検体と試薬等とを収容する反応容器の下方から超音波を照射するた第１の超音波発生源と、上記反応容器の側方から超音波を照射する第２の超音波発生源とから構成されることを特徴とする自動分析装置。
【請求項４】
請求項３記載の自動分析装置において、
上記電力供給部は、少なくとも、上記第２の超音波発生源に周波数変調をかけた電圧を印加することを特徴とする自動分析装置。
【請求項５】
請求項１記載の自動分析装置において、
さらに、上記超音波発生源から上記検体と試薬等に照射される超音波強度を測定するセンサと、 このセンサによって検出された超音波強度が所定の強度となるように、上記電力供給部を制御する制御部とを備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項６】
請求項５記載の自動分析装置において、
上記制御部は、上記電力供給部から上記超音波発生源に印加する電圧の周波数範囲及び中心周波数を変えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項７】
請求項５記載の自動分析装置において、
上記制御部は、上記電力供給部から上記超音波発生源に印加する電圧の振幅を変えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項８】
請求項５記載の自動分析装置において、
上記制御部は、超音波強度が所定の強度となるように、上記電力供給部を制御しても所定の強度とならなかったとき、警告部を用いて、攪拌部の異常を警告することを特徴とする自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試薬等を使用して検体の成分分析を行う自動分析装置に係り、特に、検体と試薬等を攪拌するに好適な攪拌手段を有する自動分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自動分析装置において、検体と試薬等を攪拌する攪拌方法としては、超音波を用いた攪拌方法が知られている。超音波を用いた攪拌方法としては、１）例えば、特開平２−６７９６３公報に記載されているように、音響インピーダンスの差が大きい部分に超音波が作用することを利用して、攪拌対象の凝集を生成しにくくする方法や、２）例えば、特開平１１−２３０９７０公報に記載されているように、容器自体を超音波で振動させ、撹拌能力を得る方法や、３）例えば、特開平８−１４６００７号公報に記載されているように、超音波の照射によって生じる攪拌対象自体の音響流により対流を起こす方法が知られている。これらの超音波を用いた撹拌方法では、検体や試薬等に非接触で攪拌が行え、他の検体や試薬等を汚染しないことと、攪拌棒が不要なため、反応容器を小型化でき、検体および試薬の消費量を低減できるものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−６７９６３公報
【特許文献２】特開平１１−２３０９７０公報
【特許文献３】特開平８−１４６００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のいずれの方法でも、攪拌能力は使用する超音波発生源の特性に依存しており、同一の振幅，周波数の電圧を印加して超音波発生源の駆動を行う場合でも、個々の周波数特性の違いや、共振周波数のばらつきにより、超音波発生源の発生する超音波の音圧強度が異なり、攪拌状態および分析結果に差が生じる問題があるため、安定した分析結果を得るためには、個々の超音波発生源に対して超音波出力の強度を調整する必要がある。この調整は、熟練を要するため、調整作業に時間を要するという第１の問題があった。
【０００５】
また、超音波発生源を分析装置に搭載した後、超音波発生源に後天的に発生した傷，脱分極，劣化等により、超音波発生源の共振周波数が変化するため、周波数特性の経時変化による再調整が必要となり、メンテナンス性が悪いという第２の問題もあった。
【０００６】
本発明の第１の目的は、攪拌部の調整作業を簡素化して、超音波攪拌に使用する超音波発生源の周波数特性の違いによらず良好な分析結果を得られる自動分析装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、超音波発生源の経時変化等に対しても、再調整を不要として、メンテナンス性の向上した自動分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、超音波発生源から発せられた超音波の音響放射圧を用いて、検体と試薬等を攪拌する攪拌部と、攪拌された試薬等と検体の反応物による分析対象を計測し、検体の成分分析を行う分析部とを有する自動分析装置において、上記攪拌部は、任意の周波数範囲の周波数で周波数変調をかけた電圧を上記超音波発生源に印加する電力供給部を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、攪拌部の調整作業を簡素化して、超音波攪拌に使用する超音波発生源の周波数特性の違いによらず良好な分析結果を得られるものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、上記周波数変調をかけた電圧は、三角波を用いて周波数変調したものである。
【００１０】
（３）上記（１）において、好ましくは、上記攪拌部の超音波発生源は、上記検体と試薬等とを収容する反応容器の下方から超音波を照射するた第１の超音波発生源と、上記反応容器の側方から超音波を照射する第２の超音波発生源とから構成される。
【００１１】
（４）上記（３）において、好ましくは、上記電力供給部は、少なくとも、上記第２の超音波発生源に周波数変調をかけた電圧を印加するようにしたものである。
【００１２】
（５）上記（１）において、好ましくは、さらに、上記超音波発生源から上記検体と試薬等に照射される超音波強度を測定するセンサと、このセンサによって検出された超音波強度が所定の強度となるように、上記電力供給部を制御するようにしたものである。かかる構成により、超音波発生源の経時変化等に対しても、再調整を不要として、メンテナンス性を向上し得るものとなる。
【００１３】
（６）上記（５）において、好ましくは、上記制御部は、上記電力供給部から上記超音波発生源に印加する電圧の周波数範囲及び中心周波数を変えるようにしたものである。
【００１４】
（７）上記（５）において、好ましくは、上記制御部は、上記電力供給部から上記超音波発生源に印加する電圧の振幅を変えるようにしたものである。
【００１５】
（８）上記（５）において、好ましくは、上記制御部は、超音波強度が所定の強度となるように、上記電力供給部を制御しても所定の強度とならなかったとき、警告部を用いて、攪拌部の異常を警告するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、攪拌部の調整作業を簡素化して、超音波攪拌に使用する超音波発生源の周波数特性の違いによらず良好な分析結果を得られるものである。
【００１７】
また、本発明によれば、超音波発生源の経時変化等に対しても、再調整を不要として、メンテナンス性の向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１〜図１２を用いて、本発明の一実施形態による自動分析装置の構成について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による自動分析装置の全体構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による自動分析装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１９】
自動分析装置１００は、制御部１１０と、格納部１２０と、反応部１３０と、攪拌部１４０と、分析部１５０とを備えている。制御部１１０は、各部の詳細な動作制御を行う電子回路や記憶装置により構成され、装置の動作を統括制御する。また、制御部１１０には、モニタ１１２やスピーカ１１４が接続されている。格納部１２０は、検体Ｓａを入れた検体格納部１２２と試薬Ｒｅを入れた試薬格納部１２４から構成されている。
【００２０】
反応部１３０は、反応槽１３１と、複数の反応容器１３２と、反応ディスク１３３と、反応ディスクモータ１３４とを備えている。反応槽１３１には、水を代表とする保温媒体１３５が蓄えられている。反応ディスク１３３上に配置された複数の反応容器１３２は、保温媒体１３５内に保持され、一定温度に保たれている。反応ディスク１３３は、反応ディスク用軸１３６によって接続された反応ディスクモータ１３４によって駆動される。制御部１１０は、反応ディスクモータ１３４を制御して、反応ディスク１３３及び反応容器１３２と共に回転または移動し、反応容器１３２を攪拌部１４０と分析部１５０との間を行き来する。
【００２１】
攪拌部１４０は、圧電素子１４１，１４２と、電力供給部１４４とを備えている。攪拌部１４０は、検体格納部１２２から反応容器１３２に吐出された検体と、試薬格納部１２４から反応容器１３２に吐出された試薬Ｒｅを、圧電素子１４１，１４２で発生した超音波１４１ａ，１４２ａによる音響放射圧の効果による旋回流Ｆにより攪拌する。圧電素子１４１は、反応容器１３２の下方に設置されており、下方から超音波１４１ａを照射することにより、検体７と試薬Ｒｅの混合物の液面を隆起させる。また、圧電素子１４２は、反応容器１３２の側方に設置されており、圧電素子１４１によって液面の隆起した部分に側方から超音波１４２ａを液体に照射することにより、音響放射圧による旋回流Ｆを発生させて撹拌する。なお、攪拌部１４０の電力供給部１４４の詳細構成については、図２を用いて後述する。
【００２２】
分析部１５０は、分析部の反応容器１３２中で、検体Ｓａと試薬Ｒｅを混合し、反応させたものを、分光器１５２によって組成分析する。
【００２３】
次に、図２〜図１２を用いて、本実施形態による自動分析装置の攪拌部の構成及び動作について説明する。  
最初に、図２を用いて、本実施形態による自動分析装置の攪拌部の詳細構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の詳細構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００２４】
圧電素子１４１は、反応容器１３２の下方に設置されており、下方から超音波１４１ａを照射することにより、検体７と試薬Ｒｅの混合物の液面を隆起させる。また、圧電素子１４２は、反応容器１３２の側方に設置されており、圧電素子１４１によって液面の隆起した部分に側方から超音波１４２ａを液体に照射することにより、音響放射圧による旋回流Ｆを発生させて撹拌する。
【００２５】
電力供給部１４４は、加振信号操作手段１４４Ａと、加振回路１４４Ｂと、駆動回路１４４Ｃと、圧電素子選択手段１４４Ｄとを備えている。駆動回路１４４Ｃは、超音波を発生する圧電素子１４１，１４２に電力を供給し、圧電素子１４１，１４２に超音波１４１ａ，１４２ａを発生させる。圧電素子選択手段１４４Ｄは、制御部１１０によって制御され、複数の圧電素子１４１，１４２から駆動対象となる圧電素子１４１，１４２のいずれか一方を選択したり、複数の圧電素子１４１，１４２を同時に駆動したりする。また、圧電素子１４１や圧電素子１４２をそれぞれ複数の圧電素子から構成することもでき、その際には、圧電素子選択手段１４４Ｄは、制御部１１０によって制御され、複数の圧電素子１４１の中の１つ以上の圧電素子や、複数の圧電素子１４２の中の１つ以上の圧電素子を選択したりすることもできる。加振回路１４４Ｂは、圧電素子１４１，１４２を駆動するために駆動回路１４４Ｃに駆動信号を生成する。加振信号操作手段１４４Ａは、加振信号の加振周波数や電圧振幅を操作し、変化させる。攪拌部１４０は、制御部１１０によって制御され、圧電素子駆動周波数，超音波発生タイミング，発生超音波強度等を変化させ、また、駆動対象圧電素子の選択を行い、圧電素子１４１，１４２を駆動する。制御部１１０による攪拌部１４０の制御の詳細については、図３以降を用いて説明する。
【００２６】
ここで、図３及び図４を用いて、圧電素子の印加電圧周波数と発生超音波強度の関係について説明する。    
図３及び図４は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部に用いられる圧電素子の印加電圧周波数と発生超音波強度の関係の説明図である。
【００２７】
図３に示すように、圧電素子の持つ発生超音波強度の周波数特性には、ある周波数において極大となる共振周波数ｆｐが存在する。共振周波数ｆｐは、材質，製造過程が同じでも、個々の圧電素子によって、それぞれ微妙に異なっている。例えば、特性Ｘ１は、ある圧電素子の周波数特性を示しており、その共振周波数は、ｆｐ１である。また、特性Ｘ２は、同じ材質，製造過程によって作られた別の圧電素子の周波数特性を示しており、その共振周波数は、ｆｐ２である。従って、図１に示した圧電素子１４１の共振周波数と圧電素子１４２の共振周波数が全く一致することはなく、また、ある自動分析装置の攪拌部に用いた圧電素子の共振周波数と、別の自動分析装置の攪拌部に用いた圧電素子の共振周波数が全く一致することはないので、同等の攪拌能力を得るためには、圧電素子ごとに加振信号を決定する必要が有り、加振信号の電圧振幅および加振周波数の調整が必要になる。
【００２８】
また、図４に示すように、使用する圧電素子によっては、発生超音波強度の周波数特性に急峻なピークを持つ場合や、周波数特性が乱れている場合がある。例えば、図４の特性Ｘ３はある圧電素子の周波数特性を示しており、共振周波数ｆｐ３を特定することが難しいものである。また、温度変化等の影響により加振周波数がずれた場合に、急激に超音波強度が低下し、期待した撹拌能力が得られない場合もある。
【００２９】
次に、図５〜図７を用いて、本実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段による周波数変調の第１の動作について説明する。  
図５は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段１４４Ａの出力信号を示す波形図であり、図６は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振回路１４４Ｂの出力信号を示す波形図であり、図７は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部による加振動作の説明図である。
【００３０】
本実施形態においては、電力供給部１４４は、圧電素子１４１，１４２に与える加振信号の周波数を変化させるようにしている。また、加振回路１４４Ｂとしては、電圧制御型発振回路を用いている。電圧制御型発振回路に直流の定電圧を印加した場合には、出力される発振周波数は一定の周波数で固定される。また、電圧制御型発振回路に変動する電圧を入力することにより、出力の発振周波数を変化させることができる。
【００３１】
図５及び図６において、横軸は時間ｔを示しており、縦軸は電圧Ｖを示している。図５に示すように、加振信号操作手段１４４Ａは、三角波の加振操作信号Ｓ１を加振回路１４４Ｂに出力する。三角波は、中心電圧をＶ１とし、−Δｖ〜＋Δｖまで変化する。
【００３２】
その結果、図６に示すように、加振回路１４４Ｂが出力する加振信号Ｓ２の周波数は、加振操作信号の電圧が上昇時に発振周波数は高くなり、降下時には低くなる。三角波の場合、電圧の変化率は、電圧上昇中および電圧降下中において、それぞれ一定値であるため、周波数の変化する速さが、どの周波数でも等しくなる。すなわち、加振周波数変化領域内において、どの周波数で加振している時間も等しくなる。
【００３３】
図５に示すように、加振操作信号にオフセットＶ１を持たせることにより、図６に示した加振信号の加振周波数は、オフセット電圧Ｖ１に対応する周波数ｆｐ３を中心として、±Δｆの周波数範囲内で発振させることができる。
即ち、図７に示すように、加振周波数変化領域Ｙ（ｆｐ３±Δｆ）は、圧電素子の共振周波数ｆｐ３を中心として、±Δｆの周波数範囲となる。図示する例では、加振周波数変化領域Ｙ（ｆｐ３±Δｆ）の中心周波数は、圧電素子の共振周波数ｆｐ３と一致しているものとしている。しかしながら、図３において説明したように、圧電素子の共振周波数は、個々の圧電素子毎に微妙に異なっている。圧電素子の共振周波数が、ｆｐ３から高い方若しくは、低い方にずれている場合でも、本実施形態では、加振周波数を変化させるようにしているので、加振周波数変化領域Ｙ内に、圧電素子の共振周波数がある場合には、特に、加振周波数の調整等を行うことなく、共振周波数にて加振して、超音波を発生することができる。圧電素子の共振周波数ｆｐ３が、例えば、１．６ＭＨｚとして、共振周波数ｆｐ３の製造時のばらつき等による誤差が、±３％（＝４８ｋＨｚ）とすると、加振周波数変化領域Ｙは、１．６ＭＨｚ±０．０５ＭＨｚ程度とする。このように加振周波数変化領域Ｙを設定することにより、たとえ、圧電素子の共振周波数ｆｐ３の製造時のばらつき等による誤差があったとしても、必ず、圧電素子の共振周波数は、加振周波数変化領域Ｙ内にあるため、加振周波数の調整等を行うことなく、共振周波数にて加振して、超音波を発生することができる。
【００３４】
なお、三角波を用いることにより、三角波の発振周波数は反応容器の形状や分析対象の粘性によるが、周波数による旋回流の脈動を発生させることができ、攪拌能力を向上させることができる。
【００３５】
次に、図８及び図９をを用いて、本実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段による周波数変調の第２の動作について説明する。  
図８は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段１４４Ａの出力信号を示す波形図であり、図９は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振回路１４４Ｂの出力信号を示す波形図である。
【００３６】
図８及び図９において、横軸は時間ｔを示しており、縦軸は電圧Ｖを示している。図８に示すように、加振信号操作手段１４４Ａは、鋸歯状波の加振操作信号Ｓ１Ａを加振回路１４４Ｂに出力する。鋸歯状波は、中心電圧をＶ１とし、−Δｖ〜＋Δｖまで変化する。
【００３７】
その結果、図９に示すように、加振回路１４４Ｂが出力する加振信号Ｓ２Ａの周波数は、加振操作信号の電圧が上昇時に発振周波数は高くなる。鋸歯状波の場合、電圧の変化率は、周波数を高くする方向には、どの周波数で加振している時間も等しく、周波数を低くする方向には時間がかからないものである。すなわち、加振周波数変化領域内において、どの周波数で加振している時間も等しくなる。
【００３８】
図８に示すように、加振操作信号にオフセットＶ１を持たせることにより、図９に示した加振信号の加振周波数は、オフセット電圧Ｖ１に対応する周波数ｆｐ３を中心として、±Δｆの周波数範囲内で発振させることができる。
【００３９】
即ち、加振周波数変化領域Ｙ（ｆｐ３±Δｆ）は、圧電素子の共振周波数ｆｐ３を中心として、±Δｆの周波数範囲となる。図示する例では、加振周波数変化領域Ｙ（ｆｐ３±Δｆ）の中心周波数は、圧電素子の共振周波数ｆｐ３と一致しているものとしている。しかしながら、図３において説明したように、圧電素子の共振周波数は、個々の圧電素子毎に微妙に異なっている。圧電素子の共振周波数が、ｆｐ３から高い方若しくは、低い方にずれている場合でも、本実施形態では、加振周波数を変化させるようにしているので、加振周波数変化領域Ｙ内に、圧電素子の共振周波数がある場合には、特に、加振周波数の調整等を行うことなく、共振周波数にて加振して、超音波を発生することができる。なお、実験的には、加振操作信号が鋸歯状波の場合でも、三角波による加振の場合と目立った効果の違いは認められなかったため、回路構成の最も簡単な方法を適用すればよいものである。なお、逆の鋸歯状波形でも効果は変わらないものである。
【００４０】
次に、図１０及び図１１を用いて、本実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段による周波数変調の第３の動作について説明する。  
図１０は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段１４４Ａの出力信号を示す波形図であり、図１１は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振回路１４４Ｂの出力信号を示す波形図である。
【００４１】
図１０及び図１１において、横軸は時間ｔを示しており、縦軸は電圧Ｖを示している。図１０に示すように、加振信号操作手段１４４Ａは、正弦状波の加振操作信号Ｓ１Ｂを加振回路１４４Ｂに出力する。正弦波は、中心電圧をＶ１とし、−Δｖ〜＋Δｖまで変化する。
【００４２】
その結果、図１１に示すように、加振回路１４４Ｂが出力する加振信号Ｓ２Ｂの周波数は、周波数を変化させる速度が余弦波になるため、周波数によっては加振している時間が長くなる周波数が存在する。加振操作信号Ｓ１Ｂが位相０ラジアンの厳密な正弦波であれば、設定した加振周波数変化領域の最低周波数および最高周波数で加振する時間が長くなり、中心周波数付近での加振時間が短くなるため、理論上非効率である。しかしながら、実験的には、加振操作信号が正弦波の場合にも、三角波による加振の場合と目立った効果の違いは認められなかったため、回路構成の最も簡単な方法を適用すればよいものである。
【００４３】
次に、図１２を用いて、本実施形態による自動分析装置の攪拌部の駆動回路による駆動電圧制御の動作について説明する。  
図１２は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の駆動回路による駆動電圧制御の動作を示す波形図である。
【００４４】
図１に示した圧電素子１４１，１４２の一方を用いることでも、分析対象内に音響流は発生するが、短時間で効果的な撹拌を実現する方法として、本実施形態では、反応容器の下方からの超音波１４１ａの照射を行い、反応容器の液面に生じた隆起に対して、側方から超音波１４２ａの照射を行う多方向照射方式による旋回流による攪拌方式を用いるようにしている。
【００４５】
さらに、本実施形態においては、駆動回路１４４Ｃによる駆動電圧を制御して、下方照射と側方照射のタイミングを調節することによって効果的な攪拌を行うようにしている。即ち、本実施形態においては、反応容器１３２の形状および、分析対象の粘性に関連するが、下方照射用印加電圧Ｖｕを緩慢に上昇させた後、遅延時間τを０．５秒程度設けて、側方照射用印加電圧Ｖｓを印加することにより良好に撹拌することができる。下方照射用印加電圧Ｖｕ及び側方照射用印加電圧Ｖｓの遮断タイミングについては、制御部１１０により、次の反応容器が撹拌対象となるまでの時間で終了するように任意に設定できるようにする。
【００４６】
次に、図１３及び図１４を用いて、本発明の他の実施形態による自動分析装置の構成について説明する。  
本実施形態による自動分析装置の全体構成は、図１に示したものと同様である。そこで、図１３及び図１４を用いて、本実施形態による自動分析装置の攪拌部の構成及び動作について説明する。
【００４７】
図１３は、本発明の他の実施形態による自動分析装置の攪拌部の構成を示すブロック図であり、図１４は、本発明の他の実施形態による自動分析装置の攪拌部の動作の説明図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
最初に、図１３を用いて、本実施形態による自動分析装置の攪拌部の構成について説明する。
【００４８】
本実施形態では、超音波発生源である圧電素子に後天的に発生した傷，脱分極，劣化等により、共振周波数が変化して周波数特性が経時変化した場合の検出し、補正するようにしている。
【００４９】
図１３に示すように、本実施形態では、図２に示した圧電素子１４１，電力供給部１４４，及び制御部１１０に加えて、反応容器１３２で超音波１４１ａが当たる部位に超音波強度を測定できるハイドロフォン等のセンサー１４６を設置している。なお、圧電素子１４１のみを図示しているが、図２と同様に、２つの圧電素子１４１と圧電素子１４２を設けている。圧電素子１４１は、反応容器１３２の下方に設置されており、下方から超音波１４１ａを照射することにより、検体７と試薬Ｒｅの混合物の液面を隆起させる。また、圧電素子１４２は、反応容器１３２の側方に設置されており、圧電素子１４１によって液面の隆起した部分に側方から超音波１４２ａを液体に照射することにより、音響放射圧による旋回流Ｆを発生させて撹拌する。以下の説明では、圧電素子１４１を例にして、説明する。
【００５０】
センサー１４６は、電力供給回路１４４によって、あらかじめ設定した加振周波数変化領域の印加電圧で圧電素子１４１を駆動させて発生した超音波１４１ａ，の強度を検出する。制御部１１０は、センサー１４６によって検出された超音波の強度が、予め設定してあった強度範囲より小さいか、大きいかを判断する。強度不足や強度過多の場合には、制御部１１０は、目的の強度範囲に入るように制御する。ここで、圧電素子の加振周波数が周波数変調されているため、照射される超音波の強度は時間と共に変化するので、センサー１４６は、照射される超音波の強度の最大値を検出するものとする。なお、センサー１４６は、照射される超音波の強度の平均値を検出するものを用いることもできる。また、ハイドロフォン等は、直接超音波の強度を測定するものであるが、超音波によって加熱された反応容器の温度を、熱電対等の温度センサにより測定することにより、間接的に超音波の強度を測定するものを、センサー１４６として用いることもできる。
【００５１】
制御部１１０による超音波強度の制御方法としては、周波数を変化する方法と、電圧を変化する方法の２つの方法がある。
【００５２】
最初に、図１４を用いて、印加電圧の周波数を変化させる方法について説明する。例えば、図４に示した超音波強度が経時変化が起こる前であり、このとき、共振周波数は、ｆｐ３である。それに対して、図１４の左側は、経時変化によって共振周波数がｆｐ４に変化した場合を示している。経時変化による共振周波数の変化は、例えば、低周波数側に変移するものとする。このとき、中心周波数をｆｐ３として、周波数変化領域Ｙの範囲内を周波数変調していると、超音波強度が不足することになる。そこで、超音波強度が不足した場合には、制御部１１０は、電力供給回路１４４の中の加振信号操作手段１４４Ａを制御して、周波数変化領域をＹの幅のままとして、中心周波数を、例えば、ｆｐ３から徐々に変化させて、例えば、中心周波数ｆｐ４において、超音波強度を所定の強度範囲より大きくすることができる。また、超音波強度が大きすぎる場合には、上述の例とは逆に、中心周波数を変えて、強度を低くしたり、周波数変化領域を狭くして、強度を低くする。
【００５３】
また、図３に示したように、超音波強度のグラフが図４のようにノイズ成分がなく、シンプルな場合には、最初に、周波数変化領域を広げて、変移した共振周波数を含むようにし、その後、中心周波数を徐々に変えることによって、元の周波数変化領域Ｙであって、変移後の共振周波数ｆｐ４を含むように周波数変調範囲を変えることもできる。即ち、本実施形態においては、超音波強度信号をフィードバックして、超音波強度が不足したり、過大であった場合には、周波数変化領域および／若しくは中心周波数を変える超音波強度の不足若しくは過大を解消するようにしている。
【００５４】
次に、図４を用いて、印加電圧の振幅を変化させる方法について説明する。図１４の左側は、超音波強度が不足した場合における周波数変化領域Ｙを示している。このとき、周波数変化領域Ｙの中心周波数は、例えば、ｆｐ３であったとする。超音波強度が不足した場合には、制御部１１０は、電力供給回路１４４の中の駆動回路１４４Ｃを制御して、周波数変化領域をＹの幅及び中心周波数をｆｐ３のままとして、駆動回路１４４Ｃから超音波素子１４１に印加する電圧の振幅を徐々に上げることにより、照射される超音波強度を所定範囲内にすることができる。超音波強度が大きすぎる場合には、印加電圧を下げ、強度を低くする。即ち、本実施形態においては、超音波強度信号をフィードバックして、超音波強度が不足したり、過大であった場合には、超音波素子への印加電圧を変える超音波強度の不足若しくは過大を解消するようにしている。
【００５５】
さらに、周波数変調の中心周波数を変える方法と、周波数変化範囲を変える方法と、印加電圧の振幅を変える方法を併合してもちいることもできるものである。
【００５６】
なお、周波数変調の中心周波数を変える方法と、周波数変化範囲を変える方法と、印加電圧の振幅を変える方法のいずれの方法によっても、あらかじめ設定しておいた時間内に、目的とする超音波強度範囲に入らなかった場合には、電力供給部１４４または圧電素子１４１，１４２に異常が発生したとして、図１に示したモニタ１１２やスピーカ１１４等を用いて警告を発生させる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態によれば、自動分析装置の撹拌部に使用する超音波発生源の個々に発生する超音波強度の周波数特性のばらつきや乱れがある場合でも、任意の周波数範囲で超音波発生源に印加する電圧の周波数を変化させることにより、発生する超音波の強度を平均化し、超音波発生源の周波数特性の違いによらず良好な攪拌状態および分析結果が得られる。
【００５８】
また、超音波発生源の発生した超音波の強度を測定するセンサーを設置し、測定した超音波強度信号をフィードバックすることにより、超音波発生源に印加する変調された電圧の中心周波数および加振周波数範囲を変化させたり、印加電圧の振幅を変化させることにより、使用する超音波発生源の違いによらず、良好な攪拌状態および分析結果が得られる。
【００５９】
さらに、超音波発生源の発生した超音波の強度を測定するセンサーを設置し、測定した超音波強度信号情報を用いて、超音波発生源または電力供給部の異常を検出することにより、自動分析装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による自動分析装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部に用いられる圧電素子の印加電圧周波数と発生超音波強度の関係の説明図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部に用いられる圧電素子の印加電圧周波数と発生超音波強度の関係の説明図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段１４４Ａの出力信号を示す波形図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振回路１４４Ｂの出力信号を示す波形図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部による加振動作の説明図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段１４４Ａの出力信号を示す波形図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振回路１４４Ｂの出力信号を示す波形図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振信号操作手段１４４Ａの出力信号を示す波形図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の加振回路１４４Ｂの出力信号を示す波形図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態による自動分析装置の攪拌部の駆動回路による駆動電圧制御の動作を示す波形図である。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施形態による自動分析装置の攪拌部の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施形態による自動分析装置の攪拌部の動作の説明図である。
【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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