JP7061525B2 - 化学分析装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献1には、容器の下方と容器の側方とから容器に向けて超音波を照射して検体と試薬を非接触で攪拌・混合する技術も記載されている。この技術に係る装置は、容器の下方と容器の側方とから容器に向けて超音波を照射する構成になっている。
図1乃至図4を参照して、第1実施形態に係る化学分析装置100の構成について、説明する。
圧電素子201の側面で発生した超音波は、反射手段210で反射して、反応容器102へと供給される。
反応容器102へと供給される超音波は、反応容器102の側面から下方側に向かって照射され、反応容器102内の検体等の液を攪拌する。これにより、攪拌機構109は、反応容器102内の被攪拌対象物を非接触で攪拌することが可能になる。
照射された超音波は、恒温槽114の壁中における恒温水211の内部を伝搬して、反応容器102に伝達され、反応容器102内に入射する。
一般に、液体中を伝搬してきた超音波が自由液面に達すると、液体は気体側に飛び出すような力(音響放射圧が主要因)が作用する。この際、本実施形態に係る化学分析装置100によれば、駆動装置220から圧電素子201へと、振幅変調された波形の電圧が印加される。このため、圧電素子201から反応容器102へと照射される超音波も、当該振幅変化に応じたものになる。
なお、反射手段210で反射され、反応容器102へと入射する超音波は、その進行方向において液面がない方向に設定される。
可変整合回路205は、液量に関する情報から反応容器102内に満たされている被測定液の液面高さを計算し、その液面を含めた最適な超音波照射領域を決定する。
可変整合回路205は、超音波素子202のインピーダンスと駆動装置220のインピーダンスとを整合する。これにより、駆動装置220への反射電力を低減させ、駆動装置220の耐久性を向上させることができる。
このように記憶部206を備えることで、検体情報に対して適切な攪拌条件を記憶することができる。
このように記憶部206を照合することで、判定器207は、判定の度に攪拌条件の算出を行わずとも、攪拌条件の判定ができるようになる。
切替器209は、複数の超音波素子202の中から、超音波照射領域に対応する超音波素子(駆動させる超音波素子)を選択する。これにより、所定の超音波素子が駆動する。
次に、図3及び図4を参照して、超音波攪拌原理について簡単に説明する。
図3は比較例の化学分析装置に係る超音波攪拌原理を説明するための断面図であり、
図4は本実施形態の化学分析装置100に係る超音波攪拌原理を説明するための断面図である。
まず、比較例の化学分析装置に係る超音波攪拌原理について説明する。
即ち、超音波X及び音響流403Bの発生位置は、超音波素子の高さ以下の分解能で制御され、図4(b)から、音響流403Bの発生位置は、検体402Bの気液界面の位置により近づいていることがわかる。図4(b)では、図4(a)より更に、高い分解能で、超音波X及び音響流の発生位置を制御することができることがわかる。
つまり、化学分析装置100は、超音波素子のインピーダンスと駆動装置のインピーダンスとを任意に整合させて、超音波素子202_4、202_5、202_6、202_7を、駆動制御することができる。
即ち、超音波X及び音響流403Cの発生位置は、超音波素子の高さ以下の分解能で制御され、図4(c)から、音響流403Bの発生位置は、検体402Bの気液界面の位置により近づいていることがわかる。図4(c)では、図4(b)よりも更に、高い分解能で、超音波X及び音響流の発生位置を制御することができることがわかる。
つまり、化学分析装置100は、超音波素子のインピーダンスと駆動装置のインピーダンスとを任意に整合させて、超音波素子202_4、202_5、202_6、202_8を、駆動制御することができる。
従って、化学分析装置100は、駆動させる超音波素子の位置や個数を任意に制御する方法で、検体と試薬とを攪拌し、超音波素子の高さ以下の分解能で、超音波及び音響流の発生位置を制御することができる。超音波素子の高さ設定の精度を1つの超音波素子の高さ以下にすることで、検体と試薬の攪拌において、十分な旋回流を得て攪拌作用の向上を図ることが可能になる。
図5を参照して、第2実施形態に係る化学分析装置100Aの構成について、説明する。
202 超音波素子
203 波形発生器
206 記憶部
205,205A 可変整合回路
207 判定器
209 切替器
Claims (5)
- 複数の超音波素子と、
超音波波形を発生する波形発生器と、
前記複数の超音波素子の中から、駆動させる超音波素子の位置及び数を判定する判定器と、
判定結果に基づいて、前記波形発生器と前記駆動させる超音波素子とのインピーダンスを整合する可変整合回路と、
前記複数の超音波素子の中から、前記駆動させる超音波素子を選択する切替器と、を備え、
前記複数の超音波素子は、上下方向に配列され、
前記駆動させる超音波素子が前記切替器によって選択される際の複数のパターンの中には、駆動させない一つの超音波素子が、前記駆動させる超音波素子によって、上下方向で挟まれている所定のパターンが含まれていることを特徴とする化学分析装置。 - 反応液の液量、粘性の情報、前記駆動させる超音波素子の位置、前記駆動させる超音波素子の数を記憶する記憶部
を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の化学分析装置。 - 前記判定器は、
検体情報と前記記憶部に記憶される情報とを照合して、前記複数の超音波素子の中から、前記駆動させる超音波素子の位置及び数を判定する、
ことを特徴とする請求項2に記載の化学分析装置。 - 前記可変整合回路は、
前記複数の超音波素子の駆動周波数に基づいて、前記インピーダンスを整合する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の化学分析装置。 - 前記判定器は、
超音波の伝搬する高さが、前記超音波素子の高さ以下の分解能で調整されるように、前記複数の超音波素子の中から、前記駆動させる超音波素子の位置及び数を判定する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の化学分析装置。
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