JP4469928B2

JP4469928B2 - 攪拌容器

Info

Publication number: JP4469928B2
Application number: JP2004275230A
Authority: JP
Inventors: 峰雪村上; 信義津田
Original assignee: ベックマン・コールター・インコーポレーテッド
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: EP1795882A4; EP1795882A1; US20080074945A1; JP2006090791A; WO2006033307A1; US8235578B2

Description

本発明は、攪拌容器、特に攪拌装置や分析装置で使用する攪拌容器に関するものである。

従来、液体を音波によって攪拌する攪拌手段として、例えば、液体を保持した容器の外部に音波発生手段を設け、前記音波発生手段から前記容器に向けて音波を発生させることによって液体を攪拌する化学分析装置で使用する攪拌手段が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３１６８８８６号公報

ところで、特許文献１に開示された攪拌手段は、容器の外部に音波発生手段が設けられ、容器と音波発生手段との間には液体の温度を一定に保持する音響整合層としての恒温水が介在することから、容器と音波発生手段とが離れて配置されている。このため、特許文献１の攪拌手段は、音波発生手段が発生した音波が容器に到達する間に減衰し、エネルギーの伝達効率が悪いという問題があった。また、特許文献１の攪拌手段は、恒温水を保持する水槽が存在することから構造が複雑で大型になり、恒温水が存在することからメンテナンスがし難いという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、攪拌装置や分析装置におけるエネルギーの伝達効率を向上させると共に、攪拌装置や分析装置の構造を簡単にし、小型化とメンテナンス性の向上を可能にする攪拌容器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る攪拌容器は、保持した液体を音波によって攪拌する攪拌容器であって、前記音波を発生する音波発生部材が当該攪拌容器と一体に設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記攪拌容器は、光学的に透明な素材からなる底壁と複数の側壁とを有し、前記複数の側壁のうち互いに対向する側壁の一部は、攪拌された前記液体を光学的に測定する測光用の窓であることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記複数の側壁のうち前記測光用の窓が存在する側壁に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記側壁の前記測光用の窓以外の部分に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記複数の側壁のうち前記測光用の窓が存在する側壁とは異なる側壁或いは前記底壁に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記複数の側壁のうちの任意の側壁に形成した凹部に取り付けられていることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記底壁或いは前記複数の側壁のうち、前記底壁或いは前記側壁の一つを構成することを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記液体と接することを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、基板上に表面弾性波素子の複数の櫛型電極からなる振動子と、外部から送電される電力を受電して前記振動子に伝える受電部とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記振動子及び前記受電手段を内側に配置して前記側壁或いは前記底壁に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記振動子及び前記受電手段を外側に配置して前記側壁或いは前記底壁に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記底壁に設けられ、前記振動子は、前記複数の櫛型電極が水平方向に配列されていることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記音波発生部材は、前記側壁に設けられ、前記振動子は、前記複数の櫛型電極の各櫛型電極が水平或いは水平に対して傾斜し、前記複数の櫛型電極が鉛直方向或いは鉛直方向に対して傾斜した方向に配列されていることを特徴とする。

また、本発明に係る攪拌容器は、上記の発明において、前記攪拌容器は、光学的に透明な素材から成形される板状部材の上面に前記液体を保持する保持部を複数有し、前記各保持部下部の底壁表面に前記音波発生部材が設けられていることを特徴とする。

本発明にかかる攪拌容器は、音波発生手段を一体に設けたので、音波発生手段から攪拌容器へのエネルギーの伝達効率に優れており、攪拌装置や分析装置で使用したときに、攪拌装置や分析装置におけるエネルギーの伝達効率を向上させると共に、攪拌装置や分析装置の構造を簡単にし、小型化とメンテナンス性とを向上させることができるという効果を奏する。

（実施の形態１）
以下、本発明の攪拌容器にかかる実施の形態１を、液体を攪拌する攪拌装置を備えた分析装置と共に図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、実施の形態１に係る攪拌容器が保持する液体を攪拌する攪拌装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。図２は、図１の自動分析装置の構成を示すブロック図である。図３は、図１の自動分析装置で使用され、音波発生手段が一体に設けられた攪拌容器の斜視図である。

自動分析装置１は、図１及び図２に示すように、試薬テーブル２，３、反応テーブル４、検体容器移送機構８、分析光学系１２、洗浄機構１３、制御部１５及び攪拌装置２０を備えている。

試薬テーブル２，３は、図１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２ａ，３ａを保持し、図示しない駆動手段に回転されて試薬容器２ａ，３ａを周方向に搬送する。

反応テーブル４は、図１に示すように、複数の反応容器５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矢印で示す方向に正転或いは逆転されて反応容器５を搬送する。反応容器５は、近傍に設けた試薬分注機構６，７によって試薬テーブル２，３の試薬容器２ａ，３ａから試薬が分注される。ここで、試薬分注機構６，７は、それぞれ水平面内を矢印方向に回動するアーム６ａ，７ａに試薬を分注するプローブ６ｂ，７ｂが設けられ、洗浄水によってプローブ６ｂ，７ｂを洗浄する洗浄手段（図示せず）を有している。

一方、反応容器５は、図３に示すように、光学的に透明な素材から成形され、液体を保持する保持部５ａを有する四角筒からなる攪拌容器であり、複数の側壁５ｃの一つに表面弾性波素子２４が一体に設けられている。反応容器５は、後述する分析光学系１２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５は、互いに対向する側壁５ｃの表面弾性波素子２４を取り付けた部分に隣接する下部側の点線によって囲まれた部分が前記分析光を透過させる測光用の窓５ｂとして利用される。また、反応容器５は、表面弾性波素子２４を外側に向けて反応テーブル４にセットされる。

検体容器移送機構８は、図１に示すように、フィーダ９に配列した複数のラック１０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１０を歩進させながら移送する。ラック１０は、検体を収容した複数の検体容器１０ａを保持している。ここで、検体容器１０ａは、検体容器移送機構８によって移送されるラック１０の歩進が停止するごとに、水平方向に回動するアーム１１ａとプローブ１１ｂとを有する検体分注機構１１によって検体が各反応容器５へ分注される。このため、検体分注機構１１は、洗浄水によってプローブ１１ｂを洗浄する洗浄手段（図示せず）を有している。

分析光学系１２は、試薬と検体とが反応した反応容器５内の液体試料を分析するための分析光（３４０〜８００ｎｍ）を出射するもので、図１に示すように、発光部１２ａ，分光部１２ｂ及び受光部１２ｃを有している。発光部１２ａから出射された分析光は、反応容器５内の液体試料を透過し、分光部１２ｂと対向する位置に設けた受光部１２ｃによって受光される。受光部１２ｃは、制御部１５と接続されている。

洗浄機構１３は、ノズル１３ａによって反応容器５内の液体試料を吸引して排出した後、ノズル１３ａによって洗剤や洗浄水等を繰り返し注入及び吸引することにより、分析光学系１２による分析が終了した反応容器５を洗浄する。

制御部１５は、自動分析装置１の各部の作動を制御すると共に、発光部１２ａの出射光量と受光部１２ｃが受光した光量に基づく反応容器５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し、例えば、マイクロコンピュータ等が使用される。制御部１５は、図１及び図２に示すように、キーボード等の入力部１６及びディスプレイパネル等の表示部１７と接続されている。

攪拌装置２０は、図１及び図２に示すように、送電体２１と表面弾性波素子２４とを有している。送電体２１は、反応テーブル４外周の互いに対向する位置に反応容器５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２４に送電する送電手段である。送電体２１は、駆動回路とコントローラとを備えており、図４に示すように、表面弾性波素子２４の電気端子２４ｃに当接するブラシ状の接触子２１ａを有している。このとき、送電体２１は、図１に示すように、配置決定部材２２に支持されており、反応テーブル４の回転が停止したときに接触子２１ａから電気端子２４ｃに電力を送電する。

配置決定部材２２は、制御部１５に作動が制御され、送電体２１から電気端子２４ｃに電力を送電する送電時に、送電体２１と電気端子２４ｃとの反応テーブル４の周方向並びに半径方向における相対配置を決定するもので、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２２は、反応テーブル４が回転し、送電体２１から電気端子２４ｃ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２１と電気端子２４ｃとを一定の距離に保持している。そして、配置決定部材２２は、反応テーブル４が停止し、送電体２１から電気端子２４ｃに電力を送電する送電時には、制御部１５の制御の下に作動し、送電体２１と電気端子２４ｃとが対向するように反応テーブル４の周方向に沿った位置を決定すると共に、送電体２１と電気端子２４ｃとを近接させて接触子２１ａと電気端子２４ｃとを接触させる。ここで、攪拌装置２０は、自動分析装置１の制御部１５を位置決定手段として使用し、反応テーブル４を回転駆動するモータ等の駆動手段を制御部１５によって制御することにより反応テーブル４の周方向に沿った送電体２１と電気端子２４ｃとの相対配置を決定してもよい。このように、配置決定部材２２は、送電体２１と電気端子２４ｃとが対向するように少なくとも反応テーブル４の周方向に沿った送電体２１と電気端子２４ｃとの配置を決定することができればよい。一方、送電体２１と電気端子２４ｃとの相対配置は、例えば、送電体２１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２４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１５に入力しておく。

表面弾性波素子２４は、音波発生部材であり、図３及び図５に示すように、基板２４ａの表面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子２４ｂが設けられている。振動子２４ｂは、送電体２１から送電された電力を表面弾性波（超音波）に変換する音波発生手段であり、表面弾性波（超音波）が鉛直方向に発生するように、図５に示すように、複数の櫛型電極を反応容器５の側壁５ｃに上下方向に配列する。言い換えると、自動分析装置１に反応容器５をセットしたとき、振動子２４ｂを構成する複数の櫛型電極が鉛直方向に配列されるように、表面弾性波素子２４を反応容器５の側壁５ｃに取り付ける。また、振動子２４ｂは、受電手段となる電気端子２４ｃとの間が導体回路２４ｄによって接続されている。表面弾性波素子２４は、振動子２４ｂ，電気端子２４ｃ及び導体回路２４ｄを外側に向け、エポキシ樹脂等の音響整合層２５（図６参照）を介して反応容器５の側壁５ｃに取り付けられる。このとき、受電手段となる電気端子２４ｃを含めて表面弾性波素子２４は、分析光学系１２による測光を妨げないように、図３に示すように、反応容器５の測光用の窓５ｂと同じ側面の、測光用の窓５ｂ以外の部分に配置する。表面弾性波素子２４は、振動子２４ｂとして櫛型電極（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、表面弾性波素子２４は、櫛型電極（ＩＤＴ）に代えてチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），シリコン基板等を使用してもよい。

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４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５に試薬分注機構６，７が試薬容器２ａ，３ａから試薬を順次分注する。試薬が分注された反応容器５は、検体分注機構１１によってラック１０に保持された複数の検体容器１０ａ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５は、反応テーブル４が停止する都度、攪拌装置２０によって順次攪拌されて試薬と検体とが反応し、反応テーブル４が再び回転したときに分析光学系１２を通過する。このとき、反応容器５内の液体試料は、受光部１２ｃで測光され、制御部１５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５は、洗浄機構１３によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。

このとき、攪拌装置２０は、反応テーブル４が停止したときに送電体２１が接触子２１ａから電気端子２４ｃに電力を送電する。これにより、表面弾性波素子２４は、振動子２４ｂ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２５から反応容器５の側壁５ｃ内へと伝搬し、音響インピーダンスが近い液体試料中へ漏れ出してゆく。この結果、反応容器５は、液体試料Ｌs中の振動子２４ｂに対応する位置を起点として、図６に矢印で示すように、上側に反時計方向の流れＦccが、下側に時計方向の流れＦcwが、夫々生じる。この２つの流れによって、反応容器５は、分注された試薬と検体とが攪拌される。このとき、攪拌装置２０は、配置決定部材２２によって送電体２１を電気端子２４ｃに近接させると共に、送電体２１と電気端子２４ｃとが対向するように位置を決定するので、送電体２１から電気端子２４ｃへの送電が円滑に行われる。

また、反応容器５は、表面弾性波素子２４が音響整合層２５（図６参照）を介して側壁５ｃに一体に取り付けられて密着しており、恒温水を収容した浴槽は使用していない。このため、反応容器５は、表面弾性波素子２４において発生した超音波が音響整合層２５から側壁５ｃへと伝搬し、減衰し難いことからエネルギーの伝達効率に優れており、構造が簡単である。従って、反応容器５を使用することにより、攪拌装置２０並びに自動分析装置１は、音響整合層となる恒温水を収容した浴槽を使用する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。

なお、実施の形態１においては、攪拌装置２０は、ブラシ状の接触子２１ａによって送電体２１が電気端子２４ｃに当接して電力を表面弾性波素子２４に送電するように構成した。しかし、攪拌装置２０は、表面弾性波素子２４に送電する際、反応テーブル４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２２によって送電体２１を反応容器５に近接させ、図７に示すように、送電体２１に設けたばね付き端子２１ｂが電気端子２４ｃ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１は、反応テーブル４を回転させて反応容器５を搬送するときには、ばね付き端子２１ｂが表面弾性波素子２４と干渉しないように、配置決定部材２２によって送電体２１を反応容器５から遠ざける。

また、送電体２１は、電力を表面弾性波素子２４に送電することができれば、配置決定部材２２と共に反応テーブル４の内側に配置してもよい。このとき、反応容器５は、表面弾性波素子２４を取り付けた面を内側に向けて反応テーブル４にセットする。

一方、表面弾性波素子２４は、図８に示すように、電気端子２４ｃに代えて板ばねを突起状に湾曲させたブラシ２４ｅを設けてもよい。この場合、送電体２１は、反応テーブル４の回転に伴ってブラシ２４ｅが当接する端子を設ける。これにより、自動分析装置１は、反応テーブル４が停止したときに、反応容器５に一体に取り付けたブラシ２４ｅが送電体２１の前記端子に当接する。このため、攪拌装置２０は、送電体２１からブラシ２４ｅを介して表面弾性波素子２４に電力を送電することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の攪拌容器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、送電体と表面弾性波素子の電気端子とを接触させて電力を送電する攪拌装置が使用する攪拌容器について説明した。これに対し、実施の形態２は、アンテナを用いて送電体と表面弾性波素子との間で非接触で電力を送電する攪拌装置が使用する攪拌容器について説明する。図９は、実施の形態２に係る攪拌容器が保持する液体を攪拌する攪拌装置の構成を示すブロック図である。図１０は、図９の攪拌装置において反応容器に取り付ける表面弾性波素子の斜視図である。

攪拌装置３０は、図９に示すように、送電手段となる送電体３１と表面弾性波素子３３とを有している。このとき、反応容器５は、測光用の窓５ｂを有する側壁５ｃに表面弾性波素子３３が一体に取り付けられている。

送電体３１は、送電体２１と同様に配置決定部材２２に支持されており、反応テーブル４外周の互いに対向する位置に反応容器５と水平方向に対向させて配置されている。送電体３１は、表面弾性波素子３３と対向配置され、ＲＦ送信アンテナ３１ａ、駆動回路３１ｂ及びコントローラ３１ｃを有している。送電体３１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３１ａから電波として表面弾性波素子３３に発信する。このとき、送電体３１は、表面弾性波素子３３に電力を送電する送電時に、ＲＦ送信アンテナ３１ａとアンテナ３３ｃ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配置決定部材２２によって決定される。また、ＲＦ送信アンテナ３１ａとアンテナ３３ｃとの相対配置は、例えば、送電体３１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３３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。

表面弾性波素子３３は、音波発生部材であり、図１０に示すように、基板３３ａの表面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子３３ｂがアンテナ３３ｃと共に一体に設けられている。表面弾性波素子３３は、振動子３３ｂ及びアンテナ３３ｃを外側に向け、エポキシ樹脂等の音響整合層３４（図１１，図１２参照）を介して反応容器５の側壁５ｃに取り付けられている。このとき、表面弾性波素子３３は、図９に示すように、振動子３３ｂを構成する複数の櫛型電極が鉛直方向に配列され、かつ、測光用の窓５ｂと同じ側面の測光用の窓５ｂ以外の部分に配置されるように、反応容器５に取り付ける。表面弾性波素子３３は、振動子３３ｂとして櫛型電極（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。表面弾性波素子３３は、送電体３１が発信した電波をアンテナ３３ｃ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３３ｂに表面弾性波（超音波）を発生させる。

以上のように構成される攪拌装置３０は、反応テーブル４が停止し、ＲＦ送信アンテナ３１ａとアンテナ３３ｃとが対向したときに送電体３１がＲＦ送信アンテナ３１ａから電波を発信する。すると、送電体３１と対向配置された表面弾性波素子３３のアンテナ３３ｃがこの電波を受信し、共振作用によって起電力が発生する。攪拌装置３０は、この起電力によって振動子３３ｂに表面弾性波（超音波）が発生し、音響整合層３４から反応容器５の側壁５ｃ内へと伝搬し、音響インピーダンスが近い液体試料中へ漏れ出してゆく。この結果、反応容器５は、液体試料Ｌs中の振動子３３ｂに対応する位置を起点として、図１１に矢印で示すように、上側に反時計方向の流れＦccが生じると共に、下側に時計方向の流れＦcwが生じ、分注された試薬と検体とが攪拌される。

このように、攪拌装置３０は、ＲＦ送信アンテナ３１ａとアンテナ３３ｃとを用いて送電体３１から反応容器５に取り付けた表面弾性波素子３３に非接触で電力を送電しており、反応容器５は、振動子３３ｂが一体に設けられている。このため、実施の形態２の反応容器５は、実施の形態１の反応容器５と同様に、エネルギーの伝達効率に優れ、恒温水を収容した浴槽を使用しないので、攪拌装置３０のメンテナンスが容易なうえ、攪拌装置２０以上に表面弾性波素子３３の構造が簡単、かつ、小型になり、自動分析装置１を更に小型化することができる。

このとき、表面弾性波素子３３は、振動子３３ｂとして櫛型電極（ＩＤＴ）を使用しているので、構造が簡単であり、特に、振動子３３ｂの部分を薄く構成することができる。このため、表面弾性波素子３３は、図１３に示すように、振動子３３ｂを内側に向けて側壁５ｃに取り付けてもよい。このとき、表面弾性波素子３３は、図１４に示すように、側壁５ｃとの間に音響整合層３４を配置する。このようにすると、反応容器５は、表面弾性波素子３３の振動子３３ｂやアンテナ３３ｃが外部に露出することなく基板３３ａによって保護されるので、振動子３３ｂやアンテナ３３ｃを外部に配置する場合に比べて表面弾性波素子３３の劣化が抑えられ、長期に使用することができる。

また、反応容器５は、表面弾性波素子３３を測光用の窓５ｂと同じ側面に配置するが、自動分析装置１における分析光学系１２による液体試料の分析を考慮すると、測光用の窓５ｂ以外の部分に配置する必要がある。但し、反応容器５は、容量が少なく表面弾性波素子３３を配置する面積に制限がある。このため、表面弾性波素子は、図１５に示す表面弾性波素子３５のように、基板３５ａに反応容器５の窓５ｂに対応した開口３５ｄを設け、開口３５ｄの周囲に設けるアンテナ３５ｃを振動子３５ｂと一体に形成する。そして、開口３５ｄを反応容器５の窓５ｂの位置に位置決めし、エポキシ樹脂等の音響整合層（図示せず）を介して反応容器５に取り付ける。これにより、反応容器５は、表面弾性波素子３３を測光用の窓５ｂと同じ側面に配置しても、アンテナ３５ｃが反応容器５の測光用の窓５ｂ以外の部分に配置されると共に、振動子３５ｂを構成する複数の櫛型電極が鉛直方向に配列される。このため、反応容器５は、容量が少なくても分析光学系１２による測光用の光路を確保することができる。

一方、攪拌装置３０は、非接触で電力を送電することができることから、反応容器５に取り付ける表面弾性波素子の設置位置の自由度が増す。このため、反応容器５は、測光用の窓５ｂと同じ側面ではなく、図１６に示すように、底壁５ｄの下面に表面弾性波素子３６を取り付けてもよい。表面弾性波素子３６は、図１７に示すように、基板３６ａの表面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子３６ｂが受電手段となるアンテナ３６ｃと共に一体に設けられている。表面弾性波素子３６は、図１８に示すように、エポキシ樹脂等の音響整合層３７を介して底壁５ｄの下面に取り付けられる。これにより、表面弾性波素子３６は、振動子３６ｂを構成する複数の櫛型電極が水平方向に配列される。このため、反応容器５は、送電体３１から非接触で電力を送電すると、液体試料Ｌs中の振動子３６ｂに対応する位置を起点として、図１６に矢印で示すように、左側に反時計方向の流れＦccが生じると共に、右側に時計方向の流れＦcwが生じ、分注された試薬と検体とが攪拌される。

このとき、表面弾性波素子３６は、図１９に示すように、振動子３６ｂが反応容器５の一方の側壁５ｃ側に配置されるように基板３６ａの表面に一方へ変位させて設けておいてもよい。このように振動子３６ｂの配置が変位した表面弾性波素子３６を用いると、反応容器５は、液体試料Ｌs中に振動子３６ｂの近傍を起点として右斜め上方に向かう反時計方向の流れＦccと時計方向の流れＦcwとが生じる。このため、送電体３１から非接触で反応容器５に電力を送電すると、液体試料Ｌsは、二方向の流れＦcc，Ｆcwによって攪拌され、特に、メニスカスが存在する場合にメニスカス部分を含めて広く攪拌される。

試薬と検体とが攪拌されて反応した液体試料は、自動分析装置１の受光部１２ｃで測光され、制御部１５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５は、洗浄機構１３によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。

このように、反応容器５の下面に表面弾性波素子３６を取り付ける場合、アンテナ３６ｃに電力を送電する送電体は表面弾性波素子３６と鉛直方向に対向する位置に配置する必要がある。このため、自動分析装置１は、図２０に示すように、配置決定部材２２に支持される送電体３９を反応テーブル４の反応容器５上方へ張り出す形状とする。そして、送電体３９は、反応容器５上方の下面部分にＲＦ送信アンテナ（図示せず）を設ける。このとき、送電体３９は、図２０に示すように、反応テーブル４の周方向に沿って並んだ複数の反応容器５に電力を送電することができる大きさとし、ＲＦ送信アンテナ（図示せず）を複数の反応容器５に対応した形成に形成してもよい。このようにすると、攪拌装置３０は、一度に複数の反応容器５の液体試料を攪拌することができる。

また、表面弾性波素子３６を底壁５ｄの下面に取り付ける場合、反応容器５は、図２１及び図２２に示すように、振動子３６ｂを底壁５ｄに向け、音響整合層３７を介して表面弾性波素子３６を取り付けてもよい。このようにすると、反応容器５は、表面弾性波素子３６の振動子３６ｂやアンテナ（図示せず）が外部に露出することなく基板３６ａによって保護されるので、振動子３６ｂや前記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。

さらに、表面弾性波素子は、振動子として櫛型電極（ＩＤＴ）を使用しているので、構造が簡単で小型な構成とすることができる。このため、反応容器５は、表面弾性波素子のアンテナを測光用の窓５ｂ以外の部分に配置することができ、例えば、図２３に示すように、側壁５ｃの上部を薄肉にして形成した凹部５ｅに表面弾性波素子４１をエポキシ樹脂等の音響整合層（図示せず）を介して取り付けてもよい。表面弾性波素子４１は、基板４１ａの表面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子４１ｂが受電手段となるアンテナ（図示せず）と共に一体に設けられている。この場合、表面弾性波素子４１は、図２４や図２５に示す反応容器５のように、振動子４１ｂを２つ設けてもよい。このようにすると、反応容器５は、攪拌能力が向上するので、保持部５ａに保持する液体試料が多い場合であっても、短時間で液体試料を攪拌することができる。

また、表面弾性波素子を小型に構成することができるので、反応容器５は、図２６に示すように、表面弾性波素子４３を側壁の一部として用い、表面弾性波素子４３を窓５ｂの上部に埋め込んでもよい。このとき、表面弾性波素子４３は、基板４３ａの表面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子４３ｂが受電手段となるアンテナ（図示せず）と共に一体に設けられている。さらに、反応容器５は、図２７に示すように、表面弾性波素子４５を底壁として用いてもよい。表面弾性波素子４５は、基板４５ａの表面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子４５ｂが受電手段となるアンテナ（図示せず）と共に一体に設けられ、振動子４５ｂを下方に向けて反応容器５に取り付けられる。

ここで、反応容器５は、表面弾性波素子の振動子が発生した超音波によって図１１や図１６に示す反時計方向の流れＦccや時計方向の流れＦcwを生じさせて分注された試薬と検体とを攪拌している。しかし、反応容器５は、四角柱状の容器であることから、上下方向に流れる単純な流れでは、内部全体を均一に攪拌するのに時間が掛かるうえ、底部の四隅が攪拌し難いという問題がある。

このような場合には、反応容器５は、図２８に示す表面弾性波素子４７を取り付ける。即ち、表面弾性波素子４７は、図２８に示すように、基板４７ａの表面に複数の櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子４７ｂが受電手段となるアンテナ４７ｃと共に一体に設けられるが、振動子４７ｂ全体を傾斜させて設ける。言い換えると、表面弾性波素子４７は、図２９に示すように、各櫛型電極が水平に対して傾斜し、複数の櫛型電極が鉛直方向に対して傾斜した方向に配列されるように反応容器５の側壁５ｃに設ける。このとき、表面弾性波素子４７は、エポキシ樹脂等の音響整合層（図示せず）を介して反応容器５に取り付けられる。

このため、反応容器５は、送電体３１から非接触で電力を送電すると、液体試料中の振動子４７ｂに対応する位置を起点として、図２９に矢印で示すように、斜め上方へ向かった後、液面で反射して斜め下方へ向かう流れＦdが生じると共に、流れＦdと１８０°向きが異なる斜め下方へ向かい、内底面で反射されると共に隅部を通過して斜め上方へ向かう流れＦuが生じる。このように、２つの流れＦd，Ｆuは、鉛直方向に対して傾斜した成分を有し、互いに流れの向きが１８０°異なっている。従って、反応容器５は、この２つの流れＦd，Ｆuが底部の四隅に廻り込みながら流れるので、保持部５ａに保持した液体試料全体が短時間で攪拌される。この場合、反応容器５は、表面弾性波素子４７を設けた側壁５ｃと対向する側壁５ｃにも表面弾性波素子４７を設けると、２つの表面弾性波素子４７によって生ずるそれぞれ２つの流れＦd，Ｆuが液体試料中で交差し、一層攪拌効率が高まる。このとき、表面弾性波素子４７は、図３０に示すように、振動子４７ｂを構成する複数の櫛型電極の配列方向を底面の対角線と並行させて反応容器５の底面に設けても、容器底部の隅を攪拌する反時計方向の流れＦccと時計方向の流れＦcwが生じるので、攪拌効率が高まる。

また、反応容器５は、図３１に示す表面弾性波素子４８を底面に取り付けてもよい。即ち、表面弾性波素子４８は、図３１に示すように、基板４８ａの表面に複数の櫛型電極（ＩＤＴ）からなる２つの振動子４８ｂが受電手段となるアンテナ４８ｃと共に一体に設けられ、２つの振動子４８ｂは対角線上に配置されている。このとき、表面弾性波素子４８は、エポキシ樹脂等の音響整合層（図示せず）を介して反応容器５に取り付ける。

このため、反応容器５は、送電体３１から非接触で電力を送電すると、２つの振動子４８ｂが底部の四隅のうちの２箇所に配置されていることから、液体試料中には、振動子４８ｂに対応する位置を起点として、図３２に矢印で示すように、液面及び側壁５ｃで反射し、還流となる二つの流れＦ1，Ｆ2が生じる。従って、反応容器５は、この２つの流れＦ1，Ｆ2が底部の四隅に廻り込みながら流れるので、液体試料全体が短時間で攪拌される。

（実施の形態３）
次に、本発明の攪拌容器にかかる実施の形態３について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態１，２の攪拌容器は、液体の保持部が１つであったのに対し、実施の形態３の攪拌容器は液体の保持部を複数有している。図３３は、液体を保持する保持部を複数有するマイクロプレートを攪拌装置と共に示す斜視図である。図３４は、図３３に示すマイクロプレートを表面弾性波素子と共に示す部分断面図である。図３５は、図３３に示す表面弾性波素子を拡大した斜視図である。

マイクロプレート５５は、図３３及び図３４に示すように、矩形に形成された本体５５ａの上面に液体試料の保持部となる複数のウェル５５ｂがマトリクス状に形成され、各ウェル５５ｂ下部の底面５５ｃに音波発生手段である表面弾性波素子５３が設けられている。マイクロプレート５５は、各ウェル５５ｂに試薬と血液や体液等の検体とを分注して反応させ、反応液を光学的に測定することで検体の成分や濃度等を分析するための反応容器である。マイクロプレート５５は、各ウェル５５ｂ内に分注された試薬と検体とが攪拌装置５０によって攪拌される。攪拌装置５０は、図３３及び図３４に示すように、送電体５１と表面弾性波素子５３とを有している。

送電体５１は、マイクロプレート５５に対する距離並びにマイクロプレート５５の板面に沿った２次元方向の位置を制御する配置決定部材（図示せず）に支持されており、図３３に示すように、複数の表面弾性波素子５３と対向配置されるＲＦ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、マイクロプレート５５の板面に沿った２次元方向に移動しながら交流電源から供給される電力をＲＦ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、ＲＦ送信アンテナ５１ａと表面弾性波素子５３の後述するアンテナ５３ｃとが対向するように前記配置決定部材によって相対配置が決定される。

表面弾性波素子５３は、音波発生部材であり、各ウェル５５ｂ下部の底面５５ｃにエポキシ樹脂等の音響整合層（図示せず）を介して取り付けられ、図３５に示すように、基板５３ａの表面に櫛型電極（ＩＤＴ）からなる振動子５３ｂが受電手段となるアンテナ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の中央がウェル５５ｂの最深点５５ｄと一致するように位置決めしてマイクロプレート５５の底面５５ｃに取り付ける。ここで、表面弾性波素子５３は、図３４に示したように、各ウェル５５ｂに１つずつ設けてもよいし、或いは複数のウェル５５ｂを単位として１つずつ設けてもよい。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。

以上のように構成されるマイクロプレート５５は、攪拌装置５０のＲＦ送信アンテナ５１ａとアンテナ５３ｃとが対向したときに、コントローラ５１ｃの制御の下に、送電体５１がＲＦ送信アンテナ５１ａから電波を発信する。すると、送電体５１と対向配置された表面弾性波素子５３のアンテナ５３ｃがこの電波を受信し、共振作用によって起電力が発生する。攪拌装置５０は、この起電力によって振動子５３ｂに表面弾性波（超音波）が発生し、前記音響整合層からマイクロプレート５５の本体５５ａ内へと伝搬し、音響インピーダンスが近い液体試料中へ漏れ出してゆく。この結果、マイクロプレート５５は、液体試料中に流れが生じ、各ウェル５５ｂに分注された試薬と検体とが攪拌される。

そして、試薬と検体とが攪拌されて反応した液体試料は、マイクロプレート５５の上方からＣＣＤカメラ等の撮像手段によって撮像され、得られる画像データを用いて検体成分の分析が行われる。

このように、マイクロプレート５５は、底面５５ｃに複数の表面弾性波素子５３を図示しない音響整合層を介して一体に設け、送電体５１からマイクロプレート５５に非接触で電力を送電することによって、複数のウェル５５ｂに分注された試薬と検体とを攪拌している。このとき、マイクロプレート５５は、表面弾性波素子５３において発生した超音波が前記音響整合層から底面５５ｃへと伝搬し、減衰し難いことからエネルギーの伝達効率に優れており、構造が簡単である。従って、マイクロプレート５５を使用すると、攪拌装置５０におけるエネルギーの伝達効率が向上し、実施の形態１の攪拌装置２０以上に構造が簡単になる。また、マイクロプレート５５を使用すると、音響整合層となる恒温水を収容した浴槽を使用しないので、攪拌装置５０や攪拌装置５０を搭載した自動分析装置の小型化とメンテナンス性を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる攪拌容器は、音波発生手段から攪拌容器へのエネルギーの伝達効率に優れているので、攪拌装置や分析装置で使用したときに、攪拌装置や分析装置におけるエネルギーの伝達効率を向上させると共に、攪拌装置や分析装置の構造を簡単にし、小型化とメンテナンス性を向上させるのに有用であり、特に、自動分析装置で使用するのに適している。

本発明の実施の形態１を示すもので、実施の形態１に係る攪拌容器が保持する液体を攪拌する攪拌装置を備えた自動分析装置の概略構成図である。図１の自動分析装置の構成を示すブロック図である。図１の自動分析装置で使用され、音波発生手段が一体に設けられた攪拌容器の斜視図である。送電体が接触子によって容器の表面弾性波素子の電気端子に当接した状態を示す斜視図である。図４の容器の側面を表面弾性波素子と共に示す側面図である。図４の容器のＣ1−Ｃ1線に沿った断面における液体試料の流れを示す断面図である。接触子をばね付き端子に代えた送電体の変形例を容器と共に示した斜視図である。表面弾性波素子の変形例を示す斜視図である。本発明の実施の形態２を示すもので、実施の形態２に係る攪拌容器が保持する液体を攪拌する攪拌装置の構成を示すブロック図である。図９の攪拌装置において反応容器に取り付ける表面弾性波素子の斜視図である。図９に示す容器の断面における液体試料の流れを示す断面図である。図１１のＡ部拡大図である。表面弾性波素子の他の取り付け方を示す断面図である。図１３のＢ部拡大図である。表面弾性波素子の他の形態を示す容器の斜視図である。表面弾性波素子を底面に取り付けた容器の断面における液体試料の流れを示す断面図である。図１６に示す表面弾性波素子を容器の底面から見た図である。図１６のＣ部拡大図である。振動子の位置を変位させた表面弾性波素子を用いた容器の断面における液体試料の流れを示す断面図である。表面弾性波素子を容器の底面に取り付けた場合に用いる自動分析装置の概略構成図である。振動子を底壁に向けて表面弾性波素子を取り付けた反応容器の断面図である。図２１のＤ部拡大図である。表面弾性波素子を容器に取り付ける他の取り付け方を示す断面図である。図２３に示す表面弾性波素子に振動子を２つ設けた変形例を示す断面図である。表面弾性波素子を容器の側壁と底面とに設けた変形例を示す断面図である。表面弾性波素子を容器の側壁の一部として用いた例を示す断面図である。表面弾性波素子を容器の底壁として用いた例を示す断面図である。表面弾性波素子の変形例を示す正面図である。図２８に示す表面弾性波素子を側壁に取り付けた容器内の液体試料に生ずる流れを示す斜視図である。図２８に示す表面弾性波素子を底壁に取り付けた容器内の液体試料に生ずる流れを示す斜視図である。表面弾性波素子の他の変形例を示す正面図である。図３１に示す表面弾性波素子を底壁に取り付けた容器内の液体試料に生ずる流れを示す斜視図である。本発明の実施の形態３を示すもので、液体を保持する保持部を複数有する実施の形態３に係るマイクロプレートを攪拌装置と共に示す斜視図である。図３３に示すマイクロプレートを表面弾性波素子と共に示す部分断面図である。図３３に示す表面弾性波素子を拡大した斜視図である。

符号の説明

１自動分析装置
２，３試薬テーブル
２ａ，３ａ試薬容器
４反応テーブル
５反応容器
５ａ保持部
５ｂ測光用の窓
５ｃ側壁
５ｄ底壁
５ｅ凹部
６，７試薬分注機構
８検体容器移送機構
９フィーダ
１０ラック
１１検体分注機構
１１ａアーム
１１ｂプローブ
１２分析光学系
１２ａ発光部
１２ｂ分光部
１２ｃ受光部
１３洗浄機構
１３ａノズル
１５制御部
１６入力部
１７表示部
２０攪拌装置
２１送電体
２１ａ接触子
２１ｂばね付き端子
２２配置決定部材
２４表面弾性波素子
２４ａ基板
２４ｂ振動子
２４ｃ電気端子
２４ｄ導体回路
２４ｅブラシ
２５音響整合層
３０攪拌装置
３１，３９送電体
３１ａＲＦ送信アンテナ
３１ｂ駆動回路
３１ｃコントローラ
３３，３５表面弾性波素子
３３ａ，３５ａ基板
３３ｂ，３５ｂ振動子
３３ｃ，３５ｃアンテナ
３４，３７音響整合層
３５ｄ開口
３６，４１表面弾性波素子
３６ａ，４１ａ基板
３６ｂ，４１ｂ振動子
３６ｃアンテナ
４３，４５表面弾性波素子
４３ａ，４５ａ基板
４３ｂ，４５ｂ振動子
４７，４８表面弾性波素子
４７ａ，４８ａ基板
４７ｂ，４８ｂ振動子
４７ｃ，４８ｃアンテナ
５０攪拌装置
５１送電体
５１ａＲＦ送信アンテナ
５１ｂ駆動回路
５１ｃコントローラ
５３表面弾性波素子
５３ａ基板
５３ｂ振動子
５３ｃアンテナ
５５マイクロプレート
５５ａ本体
５５ｂウェル
５５ｃ底面
５５ｄ最深点
Ｆcc，Ｆcw 流れ
Ｆd，Ｆu 流れ

Claims

底壁と複数の側壁とからなる外壁によって形成された保持部内に保持された液体を音波によって攪拌する再利用可能な攪拌容器であって、
外部から送電される電力を受電する受電手段と、該受電手段が受電した電力を用いて前記音波を発生する振動子と、前記音波を伝搬する基板とを有し、該基板上に前記受電手段と前記振動子とが設けられた音波発生部材を備え、
前記音波発生部材は、前記外壁の一部を薄肉にすることにより当該外壁の外面に形成された凹部に取り付けられることを特徴とする攪拌容器。
前記保持部は、光学的に透明な素材からなり、
前記保持部を形成する複数の側壁のうち互いに対向する側壁の一部は、攪拌された前記液体を光学的に測定する測光用の窓であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌容器。
前記音波発生部材は、前記複数の側壁のうち前記測光用の窓が存在する側壁に設けられることを特徴とする請求項２に記載の攪拌容器。
前記音波発生部材は、前記側壁の前記測光用の窓以外の部分に設けられることを特徴とする請求項３に記載の攪拌容器。
前記音波発生部材は、前記複数の側壁のうち前記測光用の窓が存在する側壁とは異なる側壁或いは前記底壁に設けられることを特徴とする請求項２に記載の攪拌容器。
前記振動子は、複数の櫛型電極からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の攪拌容器。
前記音波発生部材は、前記振動子及び前記受電手段を外側に配置して前記側壁に設けられることを特徴とする請求項６に記載の攪拌容器。
前記音波発生部材は、前記側壁に設けられ、
前記振動子は、前記複数の櫛型電極の各櫛型電極が水平或いは水平に対して傾斜し、前記複数の櫛型電極が鉛直方向或いは鉛直方向に対して傾斜した方向に配列されていることを特徴とする請求項７に記載の攪拌容器。