JP6352053B2 - 反応容器及び自動分析装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、反応容器及び自動分析装置に関する。

医療診断用の自動分析装置は、血液などの生体サンプルに含まれる多項目の血清成分を自動で定量的に測定するための装置であり、臨床検査において広く用いられている。自動分析装置は、反応容器に血清サンプルと試薬とを吐出し、反応容器において血清サンプルと試薬とを撹拌し、血清サンプルと試薬との混合液を光学的に比色測定する。その際、できるだけ短い時間内に血清サンプルと試薬とを均一に撹拌する必要があり、そのための有効な撹拌手段の確立が装置の性能を左右する。

自動分析装置に用いられる反応容器は、数百μｌの小さな長方形容器であり、光学的測定用の反応容器の材料としては、合成石英などのガラス材料が一般的である。この微小容器内で検体や試薬を効率よく撹拌するための方法が種々検討されている。表面が親水性を有するガラス製の反応容器においては、反応容器の角部分の液体が毛細管現象によって反応容器の開口に向かって上昇する溶液の這い上がりが発生してしまう。この結果、反応容器内に収容された検体や試薬の撹拌不良が発生してしまう。

特開２００６−１４７６７３号公報

実施形態の目的は、液量に関係なく、液体の撹拌時における毛細管現象に起因する液体の這い上がりを防止しつつ微小液滴の飛散及び気泡の発生を防止することが可能な反応容器及び自動分析装置を提供することにある。

本実施形態に係る反応容器は、底面を有する底壁と、前記底面を囲むように前記底壁に接続された側壁と、を具備する反応容器であって、前記側壁の内面には、液体に対して第１の接触角を有する第１の接触角領域と前記第１の接触角よりも大きい第２の接触角を有する第２の接触角領域とが前記側壁の長軸方向に交互に設けられ、前記第１の接触角領域は、親水性を有し、前記第２の接触角領域は、疎水性を有する。

本実施形態に係る自動分析装置の構成を示す図 図１の撹拌部の撹拌子を正面から見た、筐体を一部切り欠いて示した概略図 図２の撹拌子のＡ−Ａ断面の概略図 図１の反応容器の外観の一例を示す図 図１の撹拌部と反応容器との位置関係の一例を模式的に示す図 液体と固体との間に働く力の釣り合いを模式的に示す図 本実施形態に係る静的接触角測定装置に含まれる光学カメラからの出力画像を模式的に示す図 親水性と接触角との関係を示す図 疎水性と接触角との関係を示す図 本実施形態に係る反応容器３１の内面の展開図の一例を示す図 本実施形態に係る反応容器の、ラインアンドスペースパターンを有する側壁内面の平面図。 図１１の側壁内面を高さ方向に沿って切断した断面図 本実施形態に係る反応容器の、ピラーパターンを有する側壁内面の平面図。 図１３の側壁内面を高さ方向に沿って切断した断面図 図１の反応容器の側壁内面における、親水性領域と疎水性領域との交互配列による効果を説明するための図 応用例１に係る反応容器の内面の展開図 応用例２に係る反応容器の内面の展開図 応用例３に係る反応容器の一側壁内面を模式的に示す図 応用例４に係る反応容器の一側壁内面を模式的に示す図 応用例５に係る反応容器に関し、光学測定部により照射される光線と当該反応容器との位置関係を模式的に示す図 変形例１に係る反応容器の外観を示す図 図２１の反応容器の内面の展開図を示す図 従来例に係る側壁内面全体が親水性を有する反応容器の撹拌効果を示す図 従来例に係る側壁内面全体が疎水性を有する反応容器の撹拌効果を示す図

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる反応容器及び自動分析装置を説明する。

図１は、本実施形態に係る自動分析装置１の構成を示す図である。図１に示すように、自動分析装置１は、分析機構２、分析機構制御部３、解析部４、表示部５、操作部６、記憶部７、及びシステム制御部８を備える。

分析機構２は、分析機構制御部３による制御に従って作動する。分析機構２は、自動分析装置の筐体に設けられている。分析機構２は、例えば、図１に示すように、反応ディスク１１、サンプルディスク１３、第１試薬庫１５、第２試薬庫１７、サンプルアーム１９―１、サンプルプローブ２１―１、第１試薬アーム１９―２、第１試薬プローブ２１―２、第２試薬アーム１９―３、第２試薬プローブ２１―３、撹拌部２３、光学測定部２５、及び洗浄部２７を搭載する。

反応ディスク（保持機構）１１は、円周上に配列された複数の反応容器３１を保持する。反応ディスク１１は、既定の時間間隔で回動と停止とを交互に繰り返す。サンプルディスク１３は、反応ディスク１１の近傍に配置されている。サンプルディスク１３は、検体が収容されたサンプル容器３３を保持する。サンプルディスク１３は、分注対象の検体が収容されたサンプル容器３３を検体吸入位置に配置するために回動する。第１試薬庫１５は、検体の測定項目に選択的に反応する第１試薬が収容された複数の第１試薬容器３５を保持する。第１試薬庫１５は、分注対象の第１試薬が収容された第１試薬容器３５を第１試薬吸入位置に配置するために回動する。第２試薬庫１７は、反応ディスク１１の近傍に配置される。第２試薬庫１７は、第１試薬に対応する第２試薬が収容された複数の第２試薬容器３７を保持する。第２試薬庫１７は、分注対象の第２試薬が収容された第２試薬容器３７が第２試薬吸入位置に配置されるように回動する。

反応ディスク１１とサンプルディスク１３との間にはサンプルアーム１９―１が配置される。サンプルアーム１９―１の先端には、サンプルプローブ２１―１が取り付けられている。サンプルアーム１９―１は、サンプルプローブ２１―１を上下動可能に支持している。また、サンプルアーム１９―１は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能にサンプルプローブ２１―１を支持している。サンプルプローブ２１―１の回動軌跡は、サンプルディスク１３上の検体吸入位置や反応ディスク１１上の検体吐出位置を通過する。サンプルプローブ２１―１は、サンプルディスク１３上の検体吸入位置に配置されているサンプル容器３３から検体を吸入し、反応ディスク１１上の検体吐出位置に配置されている反応容器３１に検体を吐出する。

反応ディスク１１の外周近傍には第１試薬アーム１９―２が配置される。第１試薬アーム１９―２の先端には第１試薬プローブ２１―２が取り付けられている。第１試薬アーム１９―２は、第１試薬プローブ２１―２を上下動可能に支持する。また、第１試薬アーム１９―２は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能に第１試薬プローブ２１―２を支持している。第１試薬プローブ２１―２の回動軌跡は、第１試薬庫１５上の第１試薬吸入位置と反応ディスク１１上の第１試薬吐出位置とを通る。第１試薬プローブ２１―２は、第１試薬庫１５上の第１試薬吸入位置に配置されている第１試薬容器３５から第１試薬を吸入し、反応ディスク１１上の第１試薬吐出位置に配置されている反応容器３１に第１試薬を吐出する。

反応ディスク１１と第２試薬庫１７との間には第２試薬アーム１９―３が配置される。第２試薬アーム１９―３の先端には第２試薬プローブ２１―３が取り付けられている。第２試薬アーム１９―３は、第２試薬プローブ２１―３を上下動可能に支持する。また、第２試薬アーム１９―３は、円弧状の回動軌跡に沿って回動可能に第２試薬プローブ２１―３を支持している。第２試薬プローブ２１―３の回動軌跡は、第２試薬庫１７上の第２試薬吸入位置と反応ディスク１１上の第２試薬吐出位置とを通る。第２試薬プローブ２１―３は、第２試薬庫１７上の第２試薬吸入位置に配置されている第２試薬容器３７から第２試薬を吸入し、反応ディスク１１上の第２試薬吐出位置に配置されている反応容器３１に第２試薬を吐出する。

反応ディスク１１の外周近傍に撹拌拌部２３が配置される。撹拌部２３は、撹拌子保持機構（支持部）２３−１と撹拌子２３−２とが取り付けられている。撹拌子保持機構２３−１は、撹拌子２３−２を上下動可能に支持する。撹拌子２３−２は、撹拌子保持機構２３−１により、反応ディスク１１上の撹拌位置に配置された反応容器３１内に下降される。撹拌子２３−１の下降後、撹拌部２３は、撹拌子２３−２を振動させ、反応容器３１内の検体と第１試薬との混合液、または、検体と第１試薬と第２試薬との混合液を撹拌する。以下、これら混合液を反応液と呼ぶことにする。

反応ディスク１１の近傍には、光学測定部２５が設けられている。光学測定部２５は、分析機構制御部３による制御に従って作動する。具体的には、光学測定部２５は、光源２１０と検出器２２０とを有している。光源２１０は、光を発生する。検出器２２０は、光源から照射され反応容器３１及び反応液を透過した光、反応容器３１及び反応液により反射された光、あるいは、反応容器３１及び反応液により散乱された光を検出する。検出器２２０は、検出された光の強度に応じた計測値を表現するデータ（以下、測光データと呼ぶことにする。）を生成する。生成された測光データは、解析部４に供給される。

反応ディスク１１の外周には、洗浄部２７が設けられている。洗浄部２７は、分析機構制御部３による制御に従って作動する。具体的には、洗浄部２７は、洗浄ノズルと乾燥ノズルとを装備している。洗浄部２７は、反応ディスク１１の洗浄位置にある反応容器３１を洗浄ノズルで洗浄し、乾燥ノズルで乾燥する。

分析機構制御部３は、システム制御部８による制御に従って分析機構２の各装置や機構を作動する。解析部４は、測光データに基づいて反応液についての比色測定に関する測定項目値を計算する。具体的には、解析部４は、測光データに基づいて反応液の吸光度を算出し、算出された吸光度に基づいて測定項目値を計算する。表示部５は、例えばＣＲＴディスプレイや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等の表示デバイスを有する。表示部５は、解析部４により計算された測定項目値等の解析結果を表示する。操作部６は、オペレータからの入力機器を介した各種指令や情報入力を受け付ける。入力機器としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチボタン等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。記憶部７は、自動分析装置１の動作プログラム等を記憶している。システム制御部８は、自動分析装置１の中枢として機能する。システム制御部８は、記憶部７から動作プログラムを読み出し、動作プログラムに従って各部３，４，５，７を制御する。

次に、本実施形態に係る自動分析装置１の撹拌部２３について説明する。

図２は、本実施形態に係る撹拌部２３の撹拌子２３−２を正面から見た、筐体を一部切り欠いて示した概略図であり、図３は、図２の撹拌子２３−２のＡ−Ａ断面の概略図である。

図２及び図３に示すように、撹拌子２３−２は、筐体５０を有している。筐体５０の内部には、振動部５１、保持部５２、及びスペーサ５３が収容されている。振動部５１は、図示しない電源部からの電圧の印加を受けて振動する。振動部５１は、圧電振動子からなる。圧電振動子５１は、例えば、圧電セラミック素子により構成される。保持部５２は、柔体構造を有する薄い金属基板により構成される。保持部５２の表面と裏面との各々には圧電振動子５１が貼り付けられている。すなわち、保持部５２は圧電振動子に接続されている。以下、表面に張り付けられた圧電振動子５１を表側振動子５１−１と呼び、裏面に張り付けられた圧電振動子５１を裏側振動子５１−２と呼ぶことにする。このように、保持部５２と表側振動子５１−１と裏側振動子５１−２とはバイモルフ圧電振動子を構成する。保持部５２の一端は、ねじ等の締結具５４−１により筐体５０に固定されている。保持部５２の他端には樹脂等のスペーサ５３を介して、保護コーティングされたブレード（撹拌棒）５５が取り付けられている。筐体５０の下端には切欠きが形成され、スペーサ５３とブレード５５とが外部に露出されている。保持部５２とスペーサ５３とブレード５５とは、筐体５０の下部において、ねじ等の締結具５４−２により一体に固定されている。ブレード５５は、反応容器３１内の液体を撹拌するための撹拌棒である。典型的には、ブレード５５と保持部５２とは、同一の材質の金属により形成される。ブレード５５の表面は、反応容器３１内の様々な液性の液体にブレード５５が耐えられるように保護用コーティングがされている。このように撹拌部２３は、薄い金属基板５２の表と裏とに圧電振動子５１が貼り付けられたバイモルフアクチュエータ構造を有している。

撹拌部２３は、ケーブルを介して、図示しない電源に接続されている。電源は、外部電圧を交流電圧に変換し、当該交流電圧を表側振動子５１−１と裏側振動子５１−２とに印加する。交流電圧の印加を受けた表側振動子５１−１と裏側振動子５１−２との各々は伸長と収縮とを交互に繰り返すことによりブレード５５が振動する。

次に、本実施形態に係る反応容器３１について詳細に説明する。

図４は、本実施形態に係る反応容器３１の外観の一例を示す図である。図４に示すように、本実施形態に係る反応容器３１は、反応液を収容するための容器である。反応容器３１は、底面を有する底壁６１と底面を囲うように底壁６１に接続された側壁６３とを有している。底壁６１は、開口ＡＰに対向する位置に配置される。側壁６３は、角筒形状を有する。側壁６３は、平面形状を有する４つの側壁６３により構成される。４つの側壁６３の面積の大小関係は任意に設計可能である。例えば、図４に示すように、４つの側壁６３は、比較的に大きい面積を有する２つの側壁（以下、大面積の側壁と呼ぶ）６５と比較的に小さい面積を有する２つの側壁（以下、小面積の側壁と呼ぶ）６７とに形成されると良い。以下、大面積の側壁６５と小面積の側壁６７とを区別しないときは単に側壁６３と呼ぶことにする。反応容器３１は、例えば、光の透過性を有する任意の素材により形成可能である。以下、反応容器３１の長軸に沿う方向を高さ方向と呼ぶことにする。

図５は、撹拌部２３と反応容器３１との位置関係の一例を模式的に示す図である。図５に示すように、反応ディスク１１により反応容器３１が撹拌位置に配置された場合、撹拌部２３は、ブレード５５を反応容器３１に挿入し、ブレード５５を振動する。ブレード５５は、先端が往復運動するように振動する。ブレード５５が振動することにより、反応容器３１に収容された検体と試薬とが撹拌される。撹拌後、上述のように、光学測定部２５により反応液の成分が光学的に測定される。以下、ブレード５５の先端が往復運動する方向を振動方向と呼ぶことにする。振動方向に対する反応容器３１の向きは任意に設定可能である。例えば、大面積の側壁６５がブレード５５の振動方向に直交し、小面積の側壁６７がブレードの振動方向に平行するように、反応容器３１が反応ディスク１１に配置される。なお、ブレード５５の振動方向に対する反応容器３１の向きは、上記に限定されず、大面積の側壁６５がブレード５５の振動方向に平行し、小面積の側壁６７がブレード５５の振動方向に直交するように、反応容器３１が反応ディスク１１に配置されても良い。

詳細は後述するが、本実施形態に係る反応容器３１の内面には親水性領域と疎水性領域とが所定の配列パターンに従い設けられている。親水性領域は、反応容器３１の内面のうちの親水性を示す内面領域である。疎水性領域は、反応容器３１の内面のうちの疎水性を示す内面領域である。本実施形態において親水性と疎水性とは、接触角を基準として規定されるものとする。接触角は、物体に付着された液体の液面と当該物体の固体面との成す角により規定される。

ここで、液体の接触角の測定について説明する。接触角は、例えば、静的接触角測定装置により測定可能である。静的接触角測定装置は、固体上に静止している液体を光学カメラにより光学撮影し、光学カメラからの出力画像に画像処理を施して接触角を測定する。接触角の測定原理としては、既存の如何なる方法が用いられても良いが、例えば、θ／２法が用いられると良い。以下、θ／２法による接触角の測定について説明する。

図６は、液体と固体との間に働く力の釣り合いを模式的に示す図である。図６に示すように、固体と当該固体において静止している液体との間には、以下の（１）に示すヤングの式により記述される力の釣り合いが生じる。なお（１）式においてγSは固体の表面張力を示し、γLは液体の表面張力を示し、γSLは固体の表面と液体の表面との間に働く界面張力を示し、θは固体に対する液体の接触角を示す。

γS＝γLｃｏｓθ＋γSL …（１）
図７は、光学カメラからの出力画像を示す図である。図７に示すように、出力画像は、液体に関する画像領域（以下、液体領域と呼ぶ）Ｒ１と固体に関する画像領域（以下、固体領域と呼ぶ）Ｒ２とを有している。液体領域Ｒ１の形状が円の一部であると仮定すると、幾何の定理により、以下の（２）式が成り立つ。ここで、θ1は、端点Ｐ１と液体領域Ｒ１の頂点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ１と、固体領域Ｒ２の表面とが成す角度である。端点Ｐ１は、液体領域Ｒ１の表面と固体領域Ｒ２の表面との交点である。

θ＝２・θ1 …（２）
従って、以下の（３）式が成り立つ。ここでｒは液体領域Ｒ１の接触面Ｓ１の半径に規定され、ｈは液体領域Ｒ１の高さに規定される。より詳細には、半径ｒは、固体領域Ｒ２への液体領域Ｒ１の接触面Ｓ１の長さの１／２に規定される。高さｈは、頂点Ｐ２と液体領域Ｒ１の接触面Ｓ１との間の距離に規定される。静的接触角測定装置は、以下の（３）式に従い、半径ｒと高さｈとに基づいて接触角θを算出する。より詳細には、静的接触角測定装置は、出力画像に含まれる液体領域Ｒ１と固体領域Ｒ２とを画像処理により特定し、液体領域Ｒ１と固体領域Ｒ２とに基づいて半径ｒと高さｈとを計測し、半径ｒと高さｈとを（３）式に代入して接触角θを算出する。

接触角の測定に用いられる液体としては、自動分析装置１による分析対象とされる種々の液体の液性を代表する標準的な液体が用いられる。例えば、当該液体としては、水やイオン交換水、グリセリン溶液等が用いられると良い。本実施形態においては、標準的な液体を滴下した場合に所定の基準角度より小さい接触角θが測定された固体が親水性であると規定し、同種の液体を滴下した場合に当該基準角度より大きい接触角θが測定された固体が疎水性であると規定する。基準角度は、標準的な液体の液性に応じて任意に設定可能である。しかしながら、以下の説明において基準角度は、９０度であるとする。すなわち、以下の実施形態においては、図８に示すように、標準的な液体を滴下した場合に９０度より小さい接触角θが測定された固体が親水性であると規定し、図９に示すように、標準的な液体を滴下した場合に９０度より大きい接触角θが測定された固体が疎水性であると規定する。本実施形態に係る親水性領域は、親水性を有する物体により形成され、疎水性領域は、疎水性を有する物体により形成される。

図１０は、本実施形態に係る反応容器３１の内面３１ｓの展開図の一例を示す図である。図１０に示すように、各大面積の側壁の内面（以下、大面積の側壁内面と呼ぶ）６５ｓと各小面積の側壁の内面（以下、小面積の側壁内面と呼ぶ）６７ｓとには親水性領域７１と疎水性領域７３とが高さ方向に関して交互に設けられている。親水性領域７１は、反応容器３１の内面３１ｓのうちの親水性を示す領域であり、疎水性領域は、反応容器３１の内面３１ｓのうちの疎水性を示す領域である。より詳細には、親水性領域７１と疎水性領域７３との各々は、所定幅を有する線状領域（縞状領域）に形成される。なお、領域７１，７３の幅は、高さ方向に関する当該領域７１，７３の長さに規定される。領域７１，７３の幅を調整することにより、隣り合う領域７１，７３同士の中心間間隔（ピッチ）を調整することができる。親水性領域７１と疎水性領域７３との各々は、例えば、底壁の内面（以下、底面と呼ぶ）６１Ｓに平行する方向、すなわち、高さ方向に直交する方向（以下、水平方向と呼ぶ）に沿って形成される。親水性領域７１の幅と疎水性領域７３の幅とは同一であっても良いし、異なっていても良い。親水性領域７１と疎水性領域７３との各々の幅は、任意に設定可能である。

ここで、親水性領域と疎水性領域との形成方法について説明する。まず、親水性領域の形成対象領域と疎水性領域の形成対象領域とが位置決めされる。親水性領域の形成対象領域と疎水性領域の形成対象領域とは、親水性領域と疎水性領域とが高さ方向に沿って交互に設けられるように設定される。親水性領域の形成対象領域と疎水性領域の形成対象領域との各々の幅及び間隔は、任意に設定可能である。

例えば、反応容器３１が親水性を示す物質（以下、親水性物質と呼ぶ）により形成されている場合、反応容器３１の内面のうちの疎水性領域の形成対象領域に限定して疎水性を示す物質（以下、疎水性物質と呼ぶ）がコーティングされる。親水性領域の形成対象領域には疎水性物質がコーティングされない。

反応容器３１の素材として用いられる親水性物質としては、例えば、二酸化ケイ素（SiO2）等が挙げられる。コーティングされる疎水性物質としては、例えば、フッ素化合物、オクトデシルトリクロロシラン（OTS）、シリコン樹脂、パラフィン、又は疎水基を有する化合物が挙げられる。フッ素化合物としては、例えば、固体構造の末端にフルオロメチル基（CF3）を配置するため、フルオロアルキル鎖を有する化合物が用いられる。典型的には、フッ素化合物として、フッ素樹脂の一種であるテフロン（登録商標）が用いられると良い。オクトデシルトリクロロシランは、酸化ケイ素膜に密着性の高い疎水膜を形成するために用いられる。疎水基を有する化合物としては、炭化水素基（例えば、メチル基、ビニル基、アルキル基）やベンゼン環を有する化合物が挙げられる。

なお、反応容器３１の素材は必ずしも親水性を有する必要は無い。この場合、反応容器３１の内面に親水性領域を形成するために、反応容器３１の内面に親水性物質をコーティングしても良い。この場合、コーティングされる親水性物質としては、例えば、酸化チタン（TiO2）、水酸基（ヒドロキシル基）を含むガラス、親水基を有する化合物等が挙げられる。なお、酸化チタンは、紫外線を受けると超親水性と呼ばれる性質を有することとなる。超親水性は、液体が限りなく０度に近い接触角で固体に接触する性質である。親水性領域に超親水性を発揮させたい場合、反応容器の内面にコーティングされた酸化チタンに紫外線を照射すると良い。

なお、親水性領域の表面の粗さに応じて親水性の度合い、すなわち、液体が形成する接触角を変化させることが可能である。例えば、親水性領域の表面を滑らかにすればするほど、当該親水性領域の親水性を強める、すなわち、接触角をより小さくすることができる。同様に、疎水性領域の表面の粗さに応じて疎水性の度合い、すなわち、液体が形成する接触角を変化させることが可能である。例えば、疎水性領域の表面を粗くすればするほど、当該疎水性領域の疎水性を強める、すなわち、接触角をより大きくすることができる。疎水性領域の表面は、例えば、サンドブラスト等の方法により粗くすると良い。

また、親水性領域と疎水性領域との形成方法は、コーティングのみに限定されない。例えば、表面微細構造の技術により親水性領域と疎水性領域とが形成されても良い。表面微細構造の技術により形成される親水性領域と疎水性領域との微細構造パターンとしては、ラインアンドスペースパターンやピラーパターンが挙げられる。親水性領域と疎水性領域との微細構造パターンは、例えば、化学的又は機械的な表面加工技術により形成される。

図１１は、ラインアンドスペースパターンを有する側壁内面６３ｓの平面図である。図１２は、図１１の側壁内面を高さ方向に沿って切断した断面図である。図１１及び図１２に示すように、親水性領域７１と疎水性領域７３とは、ラインアンドスペースのパターンを有している。すなわち、側壁内面６３ｓのうちの親水性領域７１の形成対象領域に凹部を設け、疎水性領域７３の形成対象領域に凸部を設ける。高さ方向に関して凸部と凹部とがμｍオーダで周期的に形成されることにより凹部に空気が留まりやすい。凹部に空気が留まることで側壁内面６３ｓは高さ方向に関して疎水性を発揮する。水平方向に関しては凸部と凹部との周期的な構造を有しておらず、凸部または凹部が一様に形成される。そのため側壁内面６３ｓは、水平方向に関して親水性を発揮する。凸部と凹部とは、反応容器３１の素材と同一の素材により形成されても良いし、異なる素材により形成されても良い。また、凸部と凹部とは同一の素材により形成されても良いし、異なる素材により形成されても良い。例えば、反応容器３１が親水性物質により形成されている場合、凸部が疎水性物質を材料とするパターンニングにより形成される。側壁内面６３ｓのうちの凸部が形成されていない領域は凹部に相当する。このように、凸部を疎水性物質により形成することにより、側壁内面６３ｓが有する疎水性をより強めることが可能となる。

図１３は、ピラーパターンを有する側壁内面６３ｓの平面図である。図１４は、図１３の側壁内面を高さ方向に沿って切断した断面図である。図１３及び図１４に示すように、側壁内面６３ｓのうちの疎水性領域７３の形成対象領域に限定して複数のピラー構造体７５を形成する。すなわち、複数のピラー構造体７５は水平方向に配列されている。ピラー構造体７５の密度や高さ等は任意に設定可能である。各ピラー構造体７５は、凸形状を有する微小構造体である。各ピラー構造体７５は、具体的には、円柱形状に形成される。例えば、複数のピラー構造体７５は、疎水性領域７３の形成対象領域に密に形成される。ピラー構造体７５は、反応容器３１の素材と同一の素材により形成されても良いし、異なる素材により形成されても良い。また、ピラー構造体７５は疎水性物質により形成されても良い。このように、ピラー構造体７５を疎水性物質により形成することにより、疎水性領域７３が有する疎水性をより強めることが可能となる。側壁内面６３ｓが液体に浸された場合、複数のピラー構造体７５の隙間には気泡が留まりやすい。側壁内面６３ｓのうちのピラー構造体７５が形成されていない領域が親水性領域７１として機能する。

なお、上記の説明において、親水性領域７１と疎水性領域７３とは、水平方向に沿って設けられるものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、親水性領域７１と疎水性領域７３とは、水平方向に対して所定角度傾斜した方向に沿って設けられても良い。また、ピラー構造体７５の形状は、円柱形状に限定されず、角柱形状であっても良い。

次に、本実施形態に係る親水性領域７１と疎水性領域７３との交互配列による効果について説明する。図２３に示すように、側壁内面全体が親水性を有する反応容器において液体を撹拌したとき、毛細管現象により内壁を伝い開口へ向けて液体が這い上がる。また、液体の這い上がりに伴い中央部の液面の高さが相対的に低下し、微小液滴や気泡等が発生し易くなってしまう。これら要因により液体を均一に混合することが困難となる。また、図２４に示すように、側壁内面全体が疎水性を有する反応容器において液体を撹拌したとき、液体の這い上がりは抑制されるが、微小液滴や気泡が形成され易くなってしまう。これは、疎水性領域が側壁内面において等方的に分布していることに起因する。また、側壁内面が疎水性を有していると撹拌により気泡や微小液滴が形成され易く、また、形成された微小液滴が撹拌により飛散して内面に付着してしまう場合がある。このため、液体を均一に混合することが困難となる。

図１５は、親水性領域７１と疎水性領域７３との交互配列による効果を説明するための図である。図１５の（ａ）は側壁内面６３ｓの模式的な平面図であり、図１５の（ｂ）は側壁内面６３ｓの高さ方向に関する模式的な断面図であり、図１５の（ｃ）は側壁内面６３ｓに付着された液体の高さ方向に関する接触角を示す図であり、図１５の（ｄ）は側壁内面６３ｓに付着された液体の水平方向に関する接触角を示す図である。図１５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、側壁内面６３ｓには高さ方向に関して親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられている。親水性領域７１と疎水性領域７３との交互配列により側壁内面６３ｓに付着された液体の接触角は異方性を有することとなる。例えば、図１５の（ｃ）に示すように、側壁内面６３ｓには高さ方向に関して親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられているので、側壁内面６３ｓは、高さ方向に関して疎水性を有する。高さ方向に関して疎水性を有しているので、反応容器３１において液体を撹拌したときに毛細管現象による液体の這い上がりを防止することができる。また、図１５の（ｄ）に示すように、側壁内面６３ｓには水平方向に関して親水性領域７１と疎水性領域７３とが一様に設けられているので、側壁内面６３ｓは、水平方向に関して親水性を有する。水平方向に関して親水性を有しているので、側壁内面６３ｓでの這い上がりが抑えられた液体や側壁内面６３ｓに接触した微小液滴が水平方向に流れるため、液体が側壁内面６３ｓに付着しにくい。このように、本実施形態に係る反応容器３１は、側壁内面６３ｓに接触する液体の接触角に異方性を持たせることにより、側壁内面６３ｓを伝う液体の這い上がりを抑制しつつ、撹拌による気泡や微小液滴の発生及び当該気泡や微小液滴の側壁内面６３ｓへの付着を防止できる。

また、底面に疎水性領域が設けられている場合、側壁内面に液体が吸い寄せられるため、液体の液量が少ないと底面が露出してしまう虞がある。本実施形態に係る底壁６１の底面６１ｓには親水性領域７１が設けられている。底面６１ｓに親水性領域７１が設けられている場合、底面６１ｓにおいて液体が一様に分布するため、液体の液量が少なくても底面６１ｓが露出しづらい。従って本実施形態によれば、液体の液量が少ない場合であっても、底面６１ｓが疎水性を有する場合に比して、反応容器３１おいて液体を均一に混合することができる。

上記の通り、本実施形態に係る反応容器３１は、底面６１ｓを有する底壁６１と、底面６１ｓを囲むように底壁６１に接続された側壁６３と、を有する。側壁６３の内面６３ｓには、反応容器３１に含まれる液体に対して第１の接触角を有する親水性領域７１と、当該第１の接触角よりも大きい第２の接触角を有する疎水性領域７３とが高さ方向に交互に設けられる。反応容器３１に含まれる液体の液量は反応容器３１毎に異なるため、液体の液面高さはばらつくことがある。しかしながら、側壁内面６３ｓにおける親水性領域７１と疎水性領域７３との交互配列により、液量に関係なく、側壁内面６３ｓを伝う液体の這い上がりを抑制しつつ、撹拌による気泡や微小液滴の発生及び当該気泡や微小液滴の側壁内面６３ｓへの付着を防止できる。結果的に、本実施形態によれば、側壁内面全体に親水性領域と疎水性領域との何れか一方が設けられていた従来に比して、反応容器３１において液体をより均一に混合することができる。

次に、本実施形態に係る種々の応用例について説明する。
（応用例１）
図１６は、応用例１に係る反応容器３１の内面３１ｓ−１の展開図である。図１６に示すように、応用例１に係る反応容器３１は、ブレード５５の振動方向に直交する二つの大面積の側壁内面６５ｓにおいて高さ方向に関して親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられ、振動方向に平行する二つの小面積の側壁内面６７ｓにおいては親水性領域７１が設けられる。

大面積の側壁内面６５ｓは、振動方向に直交しているため、小面積の側壁内面６７ｓに比して、ブレード５５の振動により波立つ液体が衝突しやすい。そのため、大面積の側壁内面６５ｓは、小面積の側壁内面６７ｓに比して、液体の這い上がりが発生し易い。このような大面積の側壁内面６５ｓにおいて高さ方向に親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられることにより、撹拌に伴う側壁内面６５ｓを伝う液体の這い上がりを抑制することができる。また、側壁内面６５ｓの親水性領域７１は上下が疎水性領域７３に挟まれているため、当該親水性領域７１に付着された液滴は水平方向に流れ、小面積の側壁内面６７ｓへ流れる。上記のように、小面積の側壁内面６７ｓ全面には親水性領域７３が設けられている。そのため、親水性領域７１を有する小面積の側壁内面６７ｓは、大面積の側壁内面６５ｓから流れてきた液滴を下方に流れ落とすことができる。また、小面積の側壁内面６７ｓ全面には親水性領域７３が設けられているため、ブレード５５の振動等により小面積の側壁内面６７ｓに直接的に衝突した液体も、下方に流れ落ちることとなる。液体が下方に流れ落ちることにより、撹拌に伴う液体の中央部の凹みが回復し、中央部の凹みに起因する撹拌不良を改善することができる。

このように、応用例１に係る反応容器３１は、側壁内面６５ｓを伝う液体の這い上がりを抑制しつつ、撹拌により発生する液体中央部の凹みに起因する撹拌不良を改善することができる。よって、従来に比してより液体を迅速且つ均一に混合することができる。なお、液体の這い上がりは、振動方向に平行する側壁内面に比して、振動方向に直交する側壁内面の方が大きく発生し易い。従って、液体の這い上がりの抑制と液体中央部の凹みの回復との効果を最大化するため、親水性領域と疎水性領域とが交互に設けられた大面積の側壁６５が振動方向に直交するように、応用例１に係る反応容器３１が反応ディスク１１に配置されると良い。

なお、上記の説明において、親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられる側壁は、対向する二つの側壁であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、隣接する二つの側壁の各々に親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられても良い。また、親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられる側壁は、四つの側壁のうちの二つの側壁に限定されず、三つの側壁であっても良いし、一つの側壁であっても良い。親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられない側壁の内面には、側壁の内面に付着された液滴を下方に流すため、親水性領域７１が設けられると良い。

（応用例２）
図１７は、応用例２に係る反応容器３１の内面３１ｓ−２の展開図である。図１７に示すように、応用例２に係る反応容器３１は、応用例１に係る反応容器３１と同様に、二つの大面積の側壁内面６５ｓにおいて高さ方向に関して親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられ、二つの小面積の側壁内面６５ｓにおいては親水性領域７１が設けられる。応用例２においては、高さ方向に関して底面６１ｓから開口に向かうにつれて、親水性領域７１と疎水性領域７３との各々の幅が広がるように親水性領域７１と疎水性領域７３とが設けられる。幅の広がり度合いは任意に設定可能である。

上記の通り、撹拌対象の液体の液量は一定ではないため、液体の液面高さが複数の反応容器３１においてばらつく。液量が少ないほど液体の這い上がりの高さは低い。液体の這い上がりの高さに比して親水性領域７１と疎水性領域７３との幅が広すぎる場合、液体の這い上がりの抑制効果を発揮することができない。一方、液体の這い上がりの高さに比して親水性領域７１と疎水性領域７３との幅が狭すぎる場合、液体の這い上がりが過度に抑制され、気泡や微小液滴が発生し易い。この両課題を同時に解決する方法として、ブレードの振動態様を液量に応じて切り替える方法が考えられる。しかしながら、複数の振動態様を有する機構は、複雑且つ高価である。

応用例２に係る反応容器３１は、親水性領域７１と疎水性領域７３との幅が、反応容器３１の底面６１ｓに近いほど狭められ、開口に近いほど広げられている。このため、ブレード５５の振動態様を切り替えることなく、気泡や微小液滴の発生を防止しつつ、液体の液量に応じて適切に毛細管現象による当該液体の這い上がりを抑制することができる。
（応用例３）
以下、応用例３に係る反応容器３１について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図１８は、応用例３に係る反応容器６１の一側壁内面６３ｓ−３を模式的に示す図である。図１８に示すように、側壁内面６３ｓ−３には、線形状を有する第１の内面領域８１と第２の内面領域８３とが高さ方向に関して交互に設けられている。第１の内面領域８１と第２の内面領域８３とは、水平方向に平行に設けられる。第１の内面領域８１には親水性領域７１が設けられる。また、底面から開口までを親水性領域７１で接続するために、第２の内面領域８３には局所的に親水性領域７１が設けられる。第１の内面領域８１における線形状を有する親水性領域７１は、第２の内面領域８３における局所的な親水性領域７１により接続される。第２の内面領域８３における局所的な親水性領域７１は、図１８に示すように、直線上に配置されずに互い違いに設けられると良い。換言すれば、第２の内面領域８３における局所的な親水性領域７１は、当該第２の内面領域８３に近接する第２の内面領域８３における局所的な親水性領域７１に対して、水平方向の位置が異なるように配置されると良い。第２の内面領域８３のうちの局所的な親水性領域７１以外の内面領域には疎水性領域７３が設けられる。このように、親水性領域７１と疎水性領域７３とを高さ方向に関して交互に設けたうえで、底面から開口まで高さ方向に関して途切れなく親水性領域７１を分布させることにより、毛細管現象による液体の這い上がりを抑制しつつ、側壁内面６３ｓ−３により付着された液滴を下方に流すことができる。

なお、上記の側壁内面６３ｓ−３の示す親水性領域７１と疎水性領域７３との配列パターンは、反応容器３１に含まれる四つの側壁６１のうちのいずれの側壁６１の内面に設けられても良い。

（応用例４）
以下、応用例４に係る反応容器３１について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図１９は、応用例４に係る反応容器３１の一側壁内面６３ｓ−４を模式的に示す図である。図１９に示すように、側壁内面６３ｓ−４には、線形状を有する第１の内面領域８５と第２の内面領域８７とが高さ方向に関して交互に設けられている。第１の内面領域８５と第２の内面領域８７とは、水平方向に平行に設けられる。第２の内面領域８７には疎水性領域７３が設けられる。第１の内面領域８５には、水平方向に沿って親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられている。例えば、親水性領域７１は、高さ方向に関して互い違いに設けられると良い。換言すれば、親水性領域７１は、当該第１の内面領域８５に近接する第１の内面領域８５における局所的な親水性領域７１に対して、水平方向の位置が異なるように配置されると良い。

応用例４に係る親水性領域７１と疎水性領域７３との配列パターンは、側壁内面全体に疎水性領域７３を設ける場合に比して、水平方向に関する親水性を高めることができる。すなわち、親水性領域７１と疎水性領域７３とが水平方向に関して交互に設けられた第１の内面領域８５と、疎水性領域７３が設けられた第２の内面領域８７とが高さ方向に関して交互に設けられることにより、毛細管現象による液体の這い上がりを抑制しつつ、側壁内面６３ｓ−３への液体の付着を抑制することができる。

（応用例５）
以下、応用例４に係る反応容器３１について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図２０は、応用例５に係る反応容器３１に関し、光学測定部２５により照射される光線と当該反応容器３１との位置関係を模式的に示す図である。図２０に示すように、反応液の撹拌後、光学測定のため、測光位置に照射された光線を反応容器３１が横切るように反応ディスク１１が回動する。光線の透過経路に親水性領域７１と疎水性領域７３とが混在している場合、光学測定に悪影響を及ぼす。そのため、光線の透過経路に相当する側壁内面３１ｓの部分（以下、透過部分と呼ぶ）７７には親水性領域又は疎水性領域の形成のための加工がされない方が良い。側壁内面３１ｓにおける透過部分７７の範囲は、光学測定部２５から照射される光線の反応容器３１の設置面からの高さに応じて位置決めされる。例えば、反応容器３１自体が親水性を有する場合、図２０に示すように、透過部分７７には疎水性領域７３が形成されないことが好ましい。反対に、反応容器３１自体が疎水性を有する場合、透過部分７７には親水性領域７１が形成されないことが好ましい。

かくして応用例５によれば、光学測定の精度の劣化を防止することが可能となる。

（変形例１）
上記の実施形態において反応容器３１の側壁６３は、角筒形状を有するものとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態に係る反応容器３１は、既存のあらゆる形状にも適用可能である。以下、本実施形態の変形例に係る反応容器３１について説明する。なお以下の説明において、本実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図２１は、変形例１に係る反応容器９１の外観を示す図である。図２１に示すように、変形例１に係る反応容器９１は、円形状を有する底壁９３と円筒形状を有する側壁９５とを有している。底壁９３は、真円形状を有しても良いし、楕円形状を有していても良い。図２２は、変形例１に係る反応容器９１の内面９１ｓの展開図を示す図である。図２２に示すように、変形例１に係る反応容器９１の側壁内面９５ｓには、高さ方向に関して親水性領域７１と疎水性領域７３とが交互に設けられている。親水性領域７１と疎水性領域７３との各々の幅は、高さ方向に関して一定に設定されても良いし、応用例２のように、底面から開口に向けて広くなるように設定されても良い。反応容器９１の底面９３ｓには、液量が少ない場合における撹拌効率を高めるため、親水性領域７１が設けられると良い。

かくして、変形例１によれば、円筒形状を有する反応容器９１であっても、側壁内面９５ｓに親水性領域７１と疎水性領域７３とを高さ方向に関して交互に設けることにより、液量に関係なく、側壁内面９５ｓを伝う液体の這い上がりを抑制しつつ、攪拌による気泡や微小液滴の発生及び当該気泡や微小液滴の側壁内面７３ｓへの付着を防止できる。ひいては、反応容器９１において液体をより均一に混合することができる。

（変形例２）
上記の実施形態において撹拌部２３はブレード５５を往復運動することにより反応容器３１，９１において液体を撹拌するとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。本実施形態に係る撹拌部２３の撹拌態様は既存の如何なる態様にも適用可能である。例えば、撹拌部２３は、先端部に水掻きが取り付けられたブレード５５を当該ブレード５５の主軸回りに回転させることにより、液体を撹拌しても良い。本実施形態に係る反応容器３１，９１は、側壁内面３１ｓ，９１ｓに親水性領域７１と疎水性領域７３とを高さ方向に関して交互に設けることにより、撹拌態様に関係なく、上記の実施形態において説明した同様の効果を発揮することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…自動分析装置、２…分析機構、３…分析機構制御部、４…解析部、５…表示部、６…操作部、７…記憶部、８…システム制御部、１１…反応ディスク、１３…サンプルディスク、１５…第１試薬庫、１７…第２試薬庫、１９―１…サンプルアーム、１９―２…第１試薬アーム、１９―３…第２試薬アーム、２１―１…サンプルプローブ、２１―２…第１試薬プローブ、２１―３…第２試薬プローブ、２３…撹拌部、２３−１…撹拌子保持機構、２３−２…撹拌子、２５…光学測定部、２７…洗浄部、３１…反応管、３３…サンプル容器、３５…第１試薬容器、３７…第２試薬容器、５０…筐体、５１…振動部（圧電振動子）、５２…保持部（金属基板）、５３…スペーサ、５４…締結具、５５…撹拌棒（ブレード）、６１…底壁、６１ｓ…底面、６３…側壁、６３ｓ…側壁内面、６５…大面積の側壁、６５ｓ…大面積の側壁内面、６７…小面積の側壁、６７ｓ…小面積の側壁内面、７１…親水性領域、７３…疎水性領域。

Claims (15)

1. 底面を有する底壁と、
   前記底面を囲むように前記底壁に接続された側壁と、を具備する反応容器であって、
   前記側壁の内面には、液体に対して第１の接触角を有する第１の接触角領域と前記第１の接触角よりも大きい第２の接触角を有する第２の接触角領域とが前記側壁の長軸方向に交互に設けられ、
   前記第１の接触角領域は、親水性を有し、
   前記第２の接触角領域は、疎水性を有する、
   反応容器。
2. 前記側壁は、角筒形状を有し、
   前記側壁を構成する４つの側壁の内面各々には、前記第１の接触角領域と前記第２の接触角領域とが前記長軸方向に交互に設けられる、
   請求項１記載の反応容器。
3. 前記側壁は、角筒形状を有し、
   前記側壁を構成する４つの側壁のうちの撹拌のためのブレードの振動方向に直交する第１の側壁と第２の側壁との内面には、前記第１の接触角領域と前記第２の接触角領域とが前記長軸方向に交互に設けられ、
   前記４つの側壁のうちの、前記第１の側壁と前記第２の側壁とに直交する第３の側壁と第４の側壁との各々の内面には、前記第１の接触角領域が設けられる、
   請求項１記載の反応容器。
4. 前記第１の接触角領域と前記第２の接触角領域とは、前記第１の接触角領域と前記第２の接触角領域との幅が前記底壁から前記開口に向けて広くなるように前記側壁に設けられる、請求項１記載の反応容器。
5. 前記底面には、前記第１の接触角領域が設けられる、請求項１記載の反応容器。
6. 前記側壁は、円筒形状を有する、請求項１記載の反応容器。
7. 前記側壁の内面には、帯形状を有する第１の内面領域と第２の内面領域とが前記長軸方向に交互に設けられ、
   前記第１の内面領域には、前記第１の接触角領域が設けられ、
   前記第２の内面領域には、前記第２の接触角領域が設けられる、
   請求項１記載の反応容器。
8. 前記第２の内面領域には、前記底壁から開口まで前記第１の接触角領域が接続されるために、前記第２の接触角領域の他に前記第１の接触角領域が局所的に設けられる、請求項７記載の反応容器。
9. 前記第１の内面領域には、前記長軸方向に直交する方向に前記第１の接触角領域と前記第２の接触角領域とが交互に設けられる、請求項７記載の反応容器。
10. 前記第１の接触角領域は、酸化チタン、水酸基を有するガラス、又は親水基を有する化合物により形成される、請求項１記載の反応容器。
11. 前記第２の接触角領域は、フッ素化合物、オクトデシルトリクロロシラン、シリコン樹脂、パラフィン、又は疎水基を有する化合物により形成される、請求項１記載の反応容器。
12. 前記第１の接触角領域は、前記側壁と同一の素材により形成される、請求項１記載の反応容器。
13. 前記第２の接触角領域は、前記側壁の内面に微細構造を形成することにより形成される、請求項１記載の反応容器。
14. 前記側壁の内面のうちの光学測定のための光の透過部分には、前記第１の接触角領域又は第２の接触角領域のみが設けられる、請求項１記載の反応容器。
15. 複数の反応容器を保持する反応容器保持機構と、
    前記複数の反応容器に収容された液体を撹拌する撹拌機構と、
    前記複数の反応容器に収容された前記液体の成分を光学的に測定する光学測定部と、を具備する自動分析装置であって、
    前記反応容器は、底面を有する底壁と、前記底面を囲むように前記底壁に接続された側壁と、を備え、前記側壁の内面には、液体に対して第１の接触角を有する第１の接触角領域と前記第１の接触角よりも大きい第２の接触角を有する第２の接触角領域とが前記側壁の長軸方向に交互に設けられ、
    前記第１の接触角領域は、親水性を有し、
    前記第２の接触角領域は、疎水性を有する、
    自動分析装置。