JP2007040843A - Autoanalyzer - Google Patents

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Yoichiro Suzuki
洋一郎 鈴木
Shigenori Watari
亘  重範
Hiroshi Oga
博 大賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an autoanalyzer which changes a sound wave irradiation position without complicating remarkably control or structure, and allows efficient stirring. <P>SOLUTION: A stirring mechanism 112 is attached to a vertically movable shaft. The stirring mechanism 112 is provided with a sound source 207, and the sound source 207 emits an ultrasonic wave 202. When the ultrasonic wave 202 is emitted to the vicinity of a liquid face in a reaction liquid 203 with a reagent 111 added to a specimen 107, the liquid face is inclined with an action of acoustic radiation pressure acting on a gas-liquid interface, and a vortex flow 205 is generated thereby while catching a bubble 204 into the reaction liquid 203. The stirring for the reaction liquid 203 is promoted further by irradiating the bubble 204 with the ultrasonic wave 202, because the action of the acoustic radiation pressure acts on the bubble 204 under the vortex flow 205. An intensity, a frequency and an irradiation position of the ultrasonic wave 202 are controlled by a control part 206, and the sound source 207 is driven by a driver 208. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動分析装置に係わり、特に超音波発生源を音源とし、超音波による振動、音響流動、音響放射圧等を利用して試薬等と検体との攪拌を行う自動分析装置に関する。   The present invention relates to an automatic analyzer, and more particularly to an automatic analyzer that uses an ultrasonic wave generation source as a sound source and stirs a reagent or the like with a sample using vibration, acoustic flow, acoustic radiation pressure, or the like.

自動分析装置の攪拌部では、反応容器中に直接ヘラ状の攪拌棒等を入れ、回転または、往復運動させることにより検体と試薬等との混合、攪拌を行う方法が一般的であった。   In a stirrer of an automatic analyzer, a method is generally used in which a spatula stir bar or the like is directly placed in a reaction vessel, and a sample and a reagent are mixed and stirred by rotating or reciprocating.

しかし、攪拌棒を用いて攪拌を行う場合、攪拌棒に付着した試薬または検体が、キャリーオーバーにより他の分析結果に影響を与える可能性がある。このため、充分な洗浄が必要であり、多量の水を消費することになる。そこで、特許文献1に記載されているような非接触攪拌を実現する超音波攪拌が提案されている。   However, when stirring is performed using a stirring bar, the reagent or specimen attached to the stirring bar may affect other analysis results due to carry-over. For this reason, sufficient cleaning is required, and a large amount of water is consumed. Then, ultrasonic stirring which implement | achieves non-contact stirring as described in patent document 1 is proposed.

超音波を用いた攪拌は、キャリーオーバーの問題が生じないメリットをもつ一方、被攪拌物への照射条件の調整が難しく、照射条件を調整するための各種方法が提案されている。   While stirring using ultrasonic waves has the advantage that the problem of carry-over does not occur, it is difficult to adjust the irradiation conditions for the object to be stirred, and various methods for adjusting the irradiation conditions have been proposed.

例えば、特許文献2には、発生した超音波の強度を測定するセンサを設置し、センサ出力に応じて超音波発生源の発生する周波数を変化させることにより、一定の強度の超音波出力が得られるようにして、常に均一な攪拌が実行できるような技術が開示されている。   For example, in Patent Document 2, a sensor for measuring the intensity of generated ultrasonic waves is installed, and an ultrasonic output with a constant intensity is obtained by changing the frequency generated by the ultrasonic wave generation source according to the sensor output. As described above, a technique is disclosed in which uniform stirring can always be performed.

特開2003−035715号公報JP 2003-035715 A 特開2001−124784号公報JP 2001-124784 A

自動分析装置の攪拌部において超音波攪拌を用いる場合、非接触攪拌を実現できることから、キャリーオーバーが発生しない、攪拌棒洗浄水が不要であるといった点から分析の信頼性向上、ランニングコストの低減に利点がある。   When ultrasonic stirring is used in the stirring section of the automatic analyzer, non-contact stirring can be realized, so that carry-over does not occur and stirring rod washing water is unnecessary, improving analysis reliability and reducing running costs. There are advantages.

しかし、特にディスク状の反応テーブルに多くの反応容器を備える自動分析装置においては、各反応容器に直接音源を取り付けることができず、音波を間接的に導入することになる。音波を間接的に導入する場合に、良好な攪拌状態を得るには、気液界面の音響インピーダンス差により作用する音響放射圧を利用した攪拌方式が優れている。   However, in an automatic analyzer equipped with a large number of reaction containers on a disk-shaped reaction table, a sound source cannot be directly attached to each reaction container, and sound waves are indirectly introduced. When a sound wave is indirectly introduced, in order to obtain a good stirring state, a stirring method using an acoustic radiation pressure acting by an acoustic impedance difference at the gas-liquid interface is excellent.

この音響放射圧を利用する場合、分析項目により反応液量が異なるため、気液界面の高さは一定ではなく、液量に応じて音波照射位置を変更する必要がある。音波照射位置を変更するには、反応容器の架設高さを変える、音源をアレイ状に複数配置し、駆動する音源を選択する等の手段が考えられる。   When this acoustic radiation pressure is used, the amount of the reaction liquid varies depending on the analysis item, so the height of the gas-liquid interface is not constant, and it is necessary to change the sonication position according to the liquid volume. In order to change the sonication position, means such as changing the construction height of the reaction container, arranging a plurality of sound sources in an array, and selecting a sound source to be driven can be considered.

反応容器の高さを制御するには、反応テーブルの上下を伴う場合、他の機構との干渉が生じるので制御が煩雑になる。   In order to control the height of the reaction vessel, when the reaction table is moved up and down, interference with other mechanisms occurs, and the control becomes complicated.

特定の反応容器の高さを変える構成とする場合でも、特定容器を独立して上下させるための可動部が必要となり、構造が複雑化する。   Even when the height of the specific reaction container is changed, a movable part for moving the specific container up and down independently is required, which complicates the structure.

また、音源として圧電素子を用いる場合、簡単に照射位置を変更するには複数の音源をアレイ状に配置する方法が適しているが、使用する圧電素子により電極構造に制限が生じ、システムによっては充分な分解能が得られなくなる。また、超音波攪拌を実現するような大電力の通電箇所を駆動する音源位置に応じて切り替えるには、寿命は長いが安全上絶縁が不充分となる半導体スイッチを使用することができない。このため、比較的に短寿命品である機械接点を使用しなければならず、攪拌中に頻繁に照射高さを変更したい場合には適していない。   In addition, when a piezoelectric element is used as a sound source, a method of arranging a plurality of sound sources in an array is suitable for easily changing the irradiation position, but the electrode structure is limited by the piezoelectric element used, and depending on the system, Sufficient resolution cannot be obtained. Moreover, in order to switch according to the sound source position which drives the energized part of high electric power which implement | achieves ultrasonic stirring, the semiconductor switch which has a long life but insufficiency for safety cannot be used. For this reason, a mechanical contact having a relatively short life must be used, which is not suitable when it is desired to frequently change the irradiation height during stirring.

本発明の目的は、制御や構造を大幅に複雑化させることなく、超音波照射位置を変更でき、効率的な攪拌を行うことが可能な自動分析装置を実現することである。   An object of the present invention is to realize an automatic analyzer capable of changing an ultrasonic irradiation position and capable of performing efficient stirring without greatly complicating control and structure.

本発明は、音源から発生される超音波により試薬等と披検液体とを攪拌する攪拌部と、被検液体の成分分析を行う分析部と、攪拌部の動作を制御する制御部を有する自動分析装置において、攪拌部は、上記音源が、前後・左右・上下に移動可能であり、且つ回動可能な機構を有し、制御部は、攪拌部を制御し、上記音源の位置と角度、音波強度、及び、音源駆動周波数を変更する。   The present invention includes an automatic stirring unit that stirs a reagent or the like and a test liquid by ultrasonic waves generated from a sound source, an analysis unit that performs component analysis of the test liquid, and a control unit that controls the operation of the stirring unit. In the analyzer, the stirring unit has a mechanism in which the sound source can move back and forth, left and right, and up and down, and the control unit controls the stirring unit, and the position and angle of the sound source, The sound wave intensity and the sound source driving frequency are changed.

本発明によれば、制御や構造を大幅に複雑化することなく、超音波照射位置を変更できる。   According to the present invention, the ultrasonic irradiation position can be changed without greatly complicating the control and the structure.

更に、音源を上下・左右に移動することにより、可動範囲を大きくすれば、装置上の複数箇所にて攪拌動作を実施する場合や、反応容器の洗浄を行う場合に、同一音源を共用し、攪拌や洗浄を実施することができるため、攪拌機構の数を減らせ、コストを削減できる。   Furthermore, if the movable range is increased by moving the sound source up and down, left and right, the same sound source is shared when performing the stirring operation at multiple locations on the apparatus or when washing the reaction vessel, Since stirring and washing can be performed, the number of stirring mechanisms can be reduced, and costs can be reduced.

また、音源インピーダンスを測定する音源測定部を付加することにより、音源の状態、音波照射対象の位置ずれ、反応液量、気泡の有無等の情報を知ることができ、音波照射可否の判定、警告表示及び音源の位置・角度、アレイ電極の選択、音波強度、駆動周波数の制御等が可能になり、効率的な攪拌が可能となる。   In addition, by adding a sound source measurement unit that measures sound source impedance, it is possible to know information such as the state of the sound source, the positional deviation of the target of sound wave irradiation, the amount of reaction liquid, the presence or absence of bubbles, etc. The display and the position and angle of the sound source, the selection of the array electrode, the sound wave intensity, the control of the driving frequency, and the like can be performed, and efficient stirring can be performed.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の第1の実施形態を図1,図2により説明する。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の第1の実施形態による自動分析装置の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer according to the first embodiment of the present invention.

図1において、自動分析装置は、検体格納部101と、試薬格納部102と、反応部103と、攪拌部104と、分析部105と、洗浄部106とを備え、電子回路や記憶装置により構成される制御部(後述する)により各部の詳細な動作が制御される。   In FIG. 1, the automatic analyzer includes a sample storage unit 101, a reagent storage unit 102, a reaction unit 103, a stirring unit 104, an analysis unit 105, and a cleaning unit 106, and is configured by an electronic circuit or a storage device. The detailed operation of each unit is controlled by a control unit (described later).

試験管等の検体容器に入れられ、検体格納部101に格納される被検液体107は、分析に使用される必要量を検体分注機構108により分取され、反応部103で一定温度に保たれた恒温媒体に満たされた反応容器109に吐出される。反応容器109に吐出された検体107には、試薬分注機構110により分析に必要な量の試薬111が分取添加される。   The sample liquid 107 placed in a sample container such as a test tube and stored in the sample storage unit 101 is dispensed by the sample dispensing mechanism 108 for a required amount to be used for analysis, and is maintained at a constant temperature by the reaction unit 103. It is discharged into a reaction vessel 109 filled with a constant temperature medium. An amount of reagent 111 required for analysis is dispensed and added to the specimen 107 discharged into the reaction container 109 by the reagent dispensing mechanism 110.

検体107と、試薬111とは、攪拌部104に設けられた攪拌機構112により充分に混合攪拌され、分析部105において成分分析が行われる。分析終了後の反応容器109は、洗浄部106により洗浄が実施され、再び他の分析対象の分析に備える。   The sample 107 and the reagent 111 are sufficiently mixed and stirred by the stirring mechanism 112 provided in the stirring unit 104, and component analysis is performed in the analysis unit 105. After completion of the analysis, the reaction vessel 109 is cleaned by the cleaning unit 106 and prepared for the analysis of another analysis target again.

ここで、攪拌機構112は、超音波による振動、音響流動、音響放射圧等を利用して、検体107と試薬111の攪拌を非接触で実現する機構であり、音源207が前後・左右・上下に移動可能である。また、音源207は、各々の軸に対する角度を制御可能、つまり回動可能としたものであり、攪拌動作中を含め音波照射位置や音波強度、駆動周波数等が制御可能である。   Here, the agitation mechanism 112 is a mechanism that realizes agitation of the specimen 107 and the reagent 111 in a non-contact manner using ultrasonic vibration, acoustic flow, acoustic radiation pressure, and the like. Can be moved to. The sound source 207 can control the angle with respect to each axis, that is, can be rotated, and can control the sound wave irradiation position, the sound wave intensity, the driving frequency, and the like even during the stirring operation.

図2は、本発明の第1の実施形態による自動分析装置の上下動作可能な攪拌機構112の概略構成図である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the stirring mechanism 112 capable of moving up and down of the automatic analyzer according to the first embodiment of the present invention.

図2において、攪拌機構112は、前後左右上下に移動可能な軸に取り付けられており、各軸に対して移動できるようにモータ201と接続されている。   In FIG. 2, the stirring mechanism 112 is attached to a shaft that can move in the front, rear, left, right, and up directions, and is connected to the motor 201 so as to be movable with respect to each shaft.

攪拌機構112は、音源207を備えており、音源207は超音波202を発する。超音波202が検体107に試薬111を添加された反応液203の液面付近に照射されると、気液界面に働く音響放射圧の作用で液面が傾き、反応液203中に気泡204を巻き込みながら旋回流205が発生する。   The stirring mechanism 112 includes a sound source 207, and the sound source 207 emits an ultrasonic wave 202. When the ultrasonic wave 202 is irradiated in the vicinity of the liquid surface of the reaction liquid 203 in which the reagent 107 is added to the specimen 107, the liquid surface is inclined by the action of acoustic radiation pressure acting on the gas-liquid interface, and bubbles 204 are formed in the reaction liquid 203. A swirl flow 205 is generated while being entrained.

上記の音響放射圧は、旋回流205中の気泡204にもその作用が働くので、気泡204に対して超音波202が照射されることにより、反応液203の攪拌は更に促進される。超音波202の強度や周波数、照射位置は制御部206により制御され、音源207の駆動はドライバ208により行われる。   The acoustic radiation pressure also acts on the bubbles 204 in the swirling flow 205, so that the stirring of the reaction solution 203 is further promoted by irradiating the bubbles 204 with the ultrasonic waves 202. The intensity, frequency, and irradiation position of the ultrasonic wave 202 are controlled by the control unit 206, and the sound source 207 is driven by the driver 208.

ここで、効率的な攪拌の実施について説明する。超音波202の照射を反応容器109の持つ固有振動数の倍の周波数で超音波の照射のON/OFFあるいは強弱を繰り返すことにより効率的な攪拌を実現することができる。また、超音波の照射のON/OFFや強弱変化を行わずに同様の効果をもたらすためには、気液界面への音波照射と、界面以外への音波照射を繰り返せばよく、実現手段として攪拌実施中に攪拌機構112を液面付近で上下させればよい。さらに、音波照射のON/OFFや強弱変化を組み合わせることにより、更に攪拌効率の向上が期待できる。   Here, implementation of efficient stirring will be described. Efficient agitation can be realized by repeating ON / OFF or intensity of ultrasonic irradiation at a frequency that is twice the natural frequency of the reaction vessel 109. Moreover, in order to bring about the same effect without turning on / off the ultrasonic wave irradiation or changing the strength, it is sufficient to repeat the sound wave irradiation to the gas-liquid interface and the sound wave irradiation to other than the interface. What is necessary is just to raise / lower the stirring mechanism 112 near liquid level during implementation. Further, by combining ON / OFF of sound wave irradiation and strength change, further improvement of stirring efficiency can be expected.

また、上記の方法では、旋回流205の向きは一定となるが、気泡204の移動する時間に合わせて音波照射位置を追従させれば、逆方向旋回流209を誘起することができ、乱流による攪拌効率向上が期待できる。   Further, in the above method, the direction of the swirl flow 205 is constant, but if the sound wave irradiation position is made to follow the movement time of the bubbles 204, the reverse swirl flow 209 can be induced, and the turbulent flow The improvement of the stirring efficiency by can be expected.

ここで、攪拌機構112を上下移動可能とすることの利点としては、以下の二点が挙げられる。   Here, the following two points can be cited as advantages of allowing the stirring mechanism 112 to move up and down.

一点目は、分析項目によって異なる反応液量に対して気液界面の高さも変化することから、液量に応じて音波照射位置を変更する必要が生じるため、複数の音源207をアレイ状に配置するか、同一の音源207に複数の電極を作製する等の手段が考えられる。例えば、厚み方向の振動を利用する音源207を使用する場合、音源207の厚み以下の電極寸法にすると、厚み方向以外の振動成分が大きくなるため、期待する音波強度が得られなくなる。このため、電極構造に制限が生じ、システムによっては充分な分解能が得られなくなる。これに対して、攪拌機構112を上下移動可能とすれば、音源207の電極依存による分解能の制限を受けずに自由に音波照射位置を変更し、システムにあった音波照射位置の分解能を得ることができる。   The first point is that the height of the gas-liquid interface changes for different reaction volumes depending on the analysis item, so it is necessary to change the sonication position according to the volume of the liquid, so multiple sound sources 207 are arranged in an array Alternatively, a means such as producing a plurality of electrodes on the same sound source 207 can be considered. For example, when the sound source 207 utilizing vibration in the thickness direction is used, if the electrode dimensions are equal to or smaller than the thickness of the sound source 207, vibration components other than in the thickness direction increase, so that the expected sound wave intensity cannot be obtained. For this reason, the electrode structure is limited, and sufficient resolution cannot be obtained depending on the system. On the other hand, if the stirring mechanism 112 can be moved up and down, the sound wave irradiation position can be freely changed without being limited by the resolution depending on the electrode of the sound source 207, and the resolution of the sound wave irradiation position suitable for the system can be obtained. Can do.

二点目は、逆方向旋回流209を期待する制御をアレイ電極音源で実現しようとした場合、超音波攪拌を実現するような大電力の通電箇所を切り替えるには安全上絶縁が不充分な半導体スイッチを使用することができない。したがって、短寿命品である機械接点素子を使用しなければならない。しかし、攪拌中に頻繁に照射高さを変更したい場合には頻繁にスイッチング動作を行う必要があり、機械接点素子は、適していない。   Secondly, when control that expects the reverse swirl flow 209 is to be realized by an array electrode sound source, a semiconductor that is insufficiently insulated for safety in order to switch the energized location of high power to realize ultrasonic stirring The switch cannot be used. Therefore, a mechanical contact element having a short life must be used. However, when it is desired to frequently change the irradiation height during stirring, it is necessary to frequently perform a switching operation, and the mechanical contact element is not suitable.

これに対して、攪拌機構112が上下移動可能な場合には、上記状況においても音波照射位置の変更にアレイ電極の切り替えを伴わないので、上述のような問題が生じない。   On the other hand, when the stirring mechanism 112 can be moved up and down, even in the above situation, the change of the sound wave irradiation position is not accompanied by the switching of the array electrode, and thus the above-described problem does not occur.

次に、本発明の第2の実施形態を図3により説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図3は、本発明の第2の実施形態による自動分析装置における音波照射角度が変更可能な攪拌機構の概略説明図である。   FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a stirring mechanism capable of changing the sound wave irradiation angle in the automatic analyzer according to the second embodiment of the present invention.

本発明の第1の実施形態による自動分析装置においては、攪拌機構112を上下移動可能な構成を示したが、本発明の第2の実施形態による自動分析装置は、音波照射角度を変更する例である。つまり、図3の(A),(B)に示すように、反応液203の気液界面への音波照射と界面以外への音波照射を実施する手段として、攪拌実施中に攪拌機構112を上下方向に傾ける機構を備えることにより、音波照射位置を液面付近で上下させる本発明の第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。   In the automatic analyzer according to the first embodiment of the present invention, the configuration in which the stirring mechanism 112 can be moved up and down is shown. However, the automatic analyzer according to the second embodiment of the present invention changes the sound wave irradiation angle. It is. That is, as shown in FIGS. 3A and 3B, the stirring mechanism 112 is moved up and down during the stirring as a means for performing the sound wave irradiation on the gas-liquid interface of the reaction liquid 203 and the sound wave irradiation on the interface other than the interface. By providing a mechanism for tilting in the direction, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment of the present invention in which the sound wave irradiation position is raised and lowered near the liquid surface.

次に、本発明の第3の実施形態を図4により説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図4は、本発明の第3の実施形態における複数の攪拌ポジションで同一音源を共用する場合の説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram when the same sound source is shared by a plurality of agitation positions in the third embodiment of the present invention.

図4において、本発明の第3の実施形態による自動分析装置は、反応部103に設置された攪拌部104の構造を、攪拌機構112が左右にスライド可能とすることにより、複数の攪拌ポジションで共通の攪拌機構112を共用できる構造としている。   In FIG. 4, the automatic analyzer according to the third embodiment of the present invention allows the stirring mechanism 104 installed in the reaction unit 103 to slide in the left and right directions at a plurality of stirring positions. The common stirring mechanism 112 can be shared.

例えば、3種類の試薬を添加して反応させる分析項目の場合、分析における攪拌シーケンスを複数箇所で同時に攪拌を行わないようにすれば、検体107が吐出された反応容器109に第一試薬を添加した場合、攪拌機構112を第一試薬攪拌ポジション401に移動させ、超音波202を照射して攪拌を実施し、第二試薬を添加した場合は、第二試薬攪拌ポジション402、第三試薬を添加した場合は第三試薬攪拌ポジション403に、それぞれ攪拌機構112を移動させて攪拌を実施すればよい。   For example, in the case of an analysis item in which three types of reagents are added and reacted, the first reagent is added to the reaction vessel 109 from which the specimen 107 has been discharged if the stirring sequence in the analysis is not simultaneously stirred at a plurality of locations. In this case, the stirring mechanism 112 is moved to the first reagent stirring position 401, and stirring is performed by irradiating the ultrasonic wave 202. When the second reagent is added, the second reagent stirring position 402 and the third reagent are added. In this case, stirring may be performed by moving the stirring mechanism 112 to the third reagent stirring position 403, respectively.

このように攪拌機構112が左右にスライドできる構造とすると、反応容器109が移動している場合にも反応容器109の移動に追従して攪拌機構112を移動させて攪拌を行うことにより、攪拌のために反応容器109の移動を停止させる時間を節約することができ、スループットを向上させることができる。   If the stirring mechanism 112 is slidable to the left and right in this way, even when the reaction vessel 109 is moving, the stirring mechanism 112 is moved to follow the movement of the reaction vessel 109 to perform stirring. Therefore, the time for stopping the movement of the reaction vessel 109 can be saved, and the throughput can be improved.

更に、攪拌機構112を左右方向に傾ける機構を備えた場合には、音波照射時間を更に長くすることができる。   Furthermore, when a mechanism for tilting the stirring mechanism 112 in the left-right direction is provided, the sound wave irradiation time can be further increased.

また、反応容器109の洗浄を行う場合にも、超音波202の影響による洗浄効果と容器内洗浄液に旋回流を与えることによる洗浄効果向上が期待できるため、洗浄液が満たされている反応容器109が、分析シーケンス上停止する箇所となる洗浄用攪拌ポジション404まで攪拌機構112を移動させて超音波202を照射することができる。   Also, when cleaning the reaction vessel 109, since the cleaning effect due to the influence of the ultrasonic wave 202 and the improvement of the cleaning effect by applying a swirling flow to the in-container cleaning liquid can be expected, the reaction container 109 filled with the cleaning liquid can be used. Then, the ultrasonic wave 202 can be irradiated by moving the stirring mechanism 112 to the cleaning stirring position 404 where the analysis sequence stops.

次に、本発明の第4の実施形態を図5により説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5は、本発明の第4の実施形態による自動分析装置におけるアレイ音源による上下動作可能な攪拌機構112の概略構成図である。この図5の例は、図2に示した例に音源207上に、複数の電極をアレイ状に配置している。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a stirring mechanism 112 that can move up and down by an array sound source in an automatic analyzer according to the fourth embodiment of the present invention. In the example of FIG. 5, a plurality of electrodes are arranged in an array on the sound source 207 in the example shown in FIG.

図5において、音源207上に複数の電極をアレイ状に配置した場合、音源電極選択手段501によりアレイ状に配置された複数の電極の中から、音波を照射したい位置に配置されている電極を選択することにより、モータ201による可動領域を大きくとらずに超音波202の照射位置を変更することが可能となる。   In FIG. 5, when a plurality of electrodes are arranged in an array on the sound source 207, an electrode arranged at a position where a sound wave is desired to be irradiated is selected from the plurality of electrodes arranged in an array by the sound source electrode selection unit 501. By selecting, it becomes possible to change the irradiation position of the ultrasonic wave 202 without taking a large movable region by the motor 201.

気泡204の移動がモータ201による攪拌機構112の上下移動以上に速い場合においても、接点切り替え時間が長い機械接点素子を使用した場合でも数ミリ秒程度で音波照射位置を変更することができる。   Even when the movement of the bubble 204 is faster than the vertical movement of the stirring mechanism 112 by the motor 201, even when a mechanical contact element having a long contact switching time is used, the sound wave irradiation position can be changed in about several milliseconds.

本方式によれば、音波照射位置を断続的に上下させることで、旋回流205と逆方向旋回流209を交互に発生させ、図2の方式以上に強い乱流を誘起することが可能となる。   According to this method, by intermittently moving the sound wave irradiation position up and down, the swirl flow 205 and the reverse swirl flow 209 are alternately generated, and it becomes possible to induce stronger turbulence than the method of FIG. .

ここで、機械接点素子は音波照射位置を上下動させ、旋回流等を発生させるために用いるものではないため、頻繁なスイッチング動作を伴うことはない。   Here, since the mechanical contact element is not used for moving the sound wave irradiation position up and down to generate a swirling flow or the like, it does not involve frequent switching operations.

また、機械接点素子を音源電極選択手段501として使用する場合には、その寿命を考慮して、接点切り替え時に一時的に音波照射を止めて活線状態での接点切り替えを行わない等の制御を実施することもできる。   Also, when using a mechanical contact element as the sound source electrode selection means 501, in consideration of its life, control such as temporarily stopping sound wave irradiation at the time of contact switching and not performing contact switching in a live state. It can also be implemented.

次に、本発明の第5の実施形態を図6により説明する。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図6は、本発明の第5の実施形態における自動分析装置のインピーダンス測定機能の説明図である。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the impedance measurement function of the automatic analyzer according to the fifth embodiment of the present invention.

図6の(A)において、超音波202は、音響インピーダンスの差が大きい部分で反射される特性があるため、音源207として圧電素子を使用した場合には、音波照射経路にある構造物により超音波202が反射され、圧電素子に反射超音波による圧力が加わることにより起電力を生じる。ここで、圧電素子を定電圧駆動している場合には、上記反射超音波による起電力により、圧電素子への流入電流が変化するため、電気的インピーダンスも変化することになる。   In FIG. 6A, since the ultrasonic wave 202 has a characteristic of being reflected at a portion where the difference in acoustic impedance is large, when a piezoelectric element is used as the sound source 207, the ultrasonic wave is superposed by a structure in the sound wave irradiation path. The sound wave 202 is reflected, and an electromotive force is generated by applying pressure by reflected ultrasonic waves to the piezoelectric element. Here, when the piezoelectric element is driven at a constant voltage, the inflow current to the piezoelectric element changes due to the electromotive force generated by the reflected ultrasonic wave, so that the electrical impedance also changes.

反応容器109は、有機化合物やガラスにより構成されるが、それ以上に空気と水は音響インピーダンスの差が大きいため、反応容器109内の反応液203の液面より上に位置する音源電極X602と、反応液203の液面より下に位置する音源電極Y604では、超音波202の反射によりインピーダンスに差が生じる。   Although the reaction vessel 109 is composed of an organic compound or glass, the difference in acoustic impedance between air and water is larger than that, so that the sound source electrode X602 positioned above the liquid level of the reaction solution 203 in the reaction vessel 109 In the sound source electrode Y604 positioned below the liquid surface of the reaction solution 203, a difference in impedance is caused by the reflection of the ultrasonic wave 202.

上記の特性を利用し、モータ201で音源207を上下させ、インピーダンス測定手段601において音源207の電極インピーダンスを測定することにより、反応液203の液面位置を推定することができる。この場合、音源207をアレイ電極で構成した場合には、音源電極選択手段501により、測定したい電極の選択を行い、インピーダンス測定手段601により電極インピーダンスの測定を行ってもよい。   Using the above characteristics, the liquid level position of the reaction solution 203 can be estimated by moving the sound source 207 up and down with the motor 201 and measuring the electrode impedance of the sound source 207 with the impedance measuring means 601. In this case, when the sound source 207 is composed of array electrodes, the electrode to be measured may be selected by the sound source electrode selecting unit 501 and the electrode impedance may be measured by the impedance measuring unit 601.

インピーダンス測定においては、インピーダンス測定手段601の測定感度が高ければ、微弱な超音波202の照射で充分であり、駆動周波数と音波強度を変えられるドライバ208を使用していれば、インピーダンス測定に特化した別のドライバを準備する必要はない。制御部206で微弱な音波強度で周波数を変えながら定電圧駆動するように制御することによって、インピーダンスの周波数特性を得ることができる。   In the impedance measurement, if the measurement sensitivity of the impedance measuring means 601 is high, the irradiation of the weak ultrasonic wave 202 is sufficient, and if the driver 208 that can change the driving frequency and the sound wave intensity is used, the impedance measurement unit 601 specializes in impedance measurement. There is no need to prepare another driver. By controlling the controller 206 to drive at a constant voltage while changing the frequency with a weak sound wave intensity, the frequency characteristic of the impedance can be obtained.

インピーダンスの周波数特性で見ると、音源と音波反射物が近い場合には周波数の低い大きなインピーダンス変化が観測され、遠い場合には周波数の高い細かいインピーダンス変化が得られる。   Looking at the frequency characteristics of the impedance, a large impedance change with a low frequency is observed when the sound source and the sound wave reflector are close, and a fine impedance change with a high frequency is obtained when the sound source is far away.

例えば、反応容器109に正対し、反応液203の液面より高い位置にある音源電極X602では、音波反射物が近くにあり音波の反射も強いので、図6の(B)に示す音源電極Xインピーダンス603には、インピーダンス高低差の大きい極点が少なめに観測される。   For example, since the sound source electrode X602 that faces the reaction vessel 109 and is higher than the liquid level of the reaction solution 203 has a sound wave reflection object nearby and strong reflection of sound waves, the sound source electrode X shown in FIG. In the impedance 603, a small number of poles having a large impedance height difference are observed.

また、反応容器109に正対し、反応液203の液面より低い位置にある音源電極Y604では、音波反射物が近くにあり音波の反射が弱いので、図6の(C)に示す音源電極Yインピーダンス605には、インピーダンス高低差および極点の数は中程度に観測される。   Further, since the sound source electrode Y604 that faces the reaction vessel 109 and is lower than the liquid surface of the reaction solution 203 has a sound wave reflection object nearby and weakly reflects sound waves, the sound source electrode Y shown in FIG. In the impedance 605, the impedance level difference and the number of poles are observed to be moderate.

また、反応容器109より低い位置にある音源電極Z606では、音波反射物が遠くにあり音波の反射が弱いので、図6の(D)に示す音源電極Zインピーダンス607には、インピーダンス高低差は小さく、極点の数は多めに観測されることになる。   Further, in the sound source electrode Z606 at a position lower than the reaction vessel 109, since the sound wave reflector is far away and the reflection of the sound wave is weak, the sound source electrode Z impedance 607 shown in FIG. A large number of poles will be observed.

以上から、反応容器109の遠近や液量の情報を得ることができ、音波照射の位置や強度、最適駆動周波数の自動制御や、反応液203の不足を警告し音波照射を行わない等の音波照射の制御に役立てることができる。   From the above, it is possible to obtain information on the perspective of the reaction vessel 109 and the amount of liquid, automatic control of the position and intensity of the sound wave irradiation, the optimum drive frequency, warning of lack of the reaction liquid 203, and sound wave irradiation such as not performing sound wave irradiation. It can be used to control irradiation.

また、インピーダンス測定手段601に記憶手段を設けることにより、音源207の初期状態でのインピーダンス特性を記憶させ、随時インピーダンス測定を実施することによって、音源207の劣化等の経時変化を知ることもできる。   Further, by providing storage means in the impedance measuring means 601, impedance characteristics in the initial state of the sound source 207 can be stored, and impedance changes can be measured as needed, so that changes over time such as deterioration of the sound source 207 can be known.

なお、電極インピーダンスの測定は、音源に定電圧を印加し駆動周波数を変更し、音源への流入電流を測定するか、定電流を印加し駆動周波数を変更して、音源に印加される電圧を測定して行う。   The electrode impedance is measured by applying a constant voltage to the sound source and changing the drive frequency and measuring the inflow current to the sound source, or by applying a constant current and changing the drive frequency to obtain the voltage applied to the sound source. Measure and do.

本発明が適用される自動分析装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an automatic analyzer to which the present invention is applied. 本発明の第1の実施形態における自動分析装置の上下動作可能な攪拌機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the stirring mechanism which can be operated up and down of the automatic analyzer in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における自動分析装置の音波照射角度が変更可能な攪拌機構の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the stirring mechanism which can change the sound wave irradiation angle of the automatic analyzer in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における自動分析装置の複数の攪拌ポジションで同一音源を共用する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of sharing the same sound source in the several stirring position of the automatic analyzer in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態における自動分析装置のアレイ音源による上下動作可能な攪拌機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the stirring mechanism which can be moved up and down by the array sound source of the automatic analyzer in the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態における自動分析装置のインピーダンス測定機能の説明図である。It is explanatory drawing of the impedance measurement function of the automatic analyzer in the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 検体格納部
102 試薬格納部
103 反応部
104 攪拌部
105 分析部
106 洗浄部
107 検体
108 検体分注機構
109 反応容器
110 試薬分注機構
111 試薬
112 攪拌機構
201 モータ
202 超音波
203 反応液
204 気泡
205 旋回流
206 制御部
207 音源
208 ドライバ
209 逆方向旋回流
401 第一試薬攪拌ポジション
402 第二試薬攪拌ポジション
403 第三試薬攪拌ポジション
404 洗浄用攪拌ポジション
501 音源電極選択手段
601 インピーダンス測定手段
602 音源電極X
603 音源電極Xインピーダンス
604 音源電極Y
605 音源電極Yインピーダンス
606 音源電極Z
607 音源電極Zインピーダンス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Specimen storage part 102 Reagent storage part 103 Reaction part 104 Stirring part 105 Analysis part 106 Washing part 107 Sample 108 Sample dispensing mechanism 109 Reaction container 110 Reagent dispensing mechanism 111 Reagent 112 Stirring mechanism 201 Motor 202 Ultrasound 203 Reaction liquid 204 Bubble 205 Swirling Flow 206 Control Unit 207 Sound Source 208 Driver 209 Reverse Direction Swirling Flow 401 First Reagent Stirring Position 402 Second Reagent Stirring Position 403 Third Reagent Stirring Position 404 Washing Stirring Position 501 Sound Source Electrode Selection Unit 601 Impedance Measuring Unit 602 Sound Source Electrode X
603 Sound source electrode X impedance 604 Sound source electrode Y
605 Sound source electrode Y impedance 606 Sound source electrode Z
607 Sound source electrode Z impedance

Claims (5)

音源から発生される超音波により試薬等と被検液体とを攪拌する攪拌部と、試薬等と分析対象である被検液体を反応させて被検液体の成分分析を行う分析部と、上記分析部及び上記攪拌部の動作を制御する制御部を有する自動分析装置において、
上記攪拌部は、上記音源が、前後・左右・上下に移動可能であり、且つ回動可能な機構を有し、
上記制御部は、上記攪拌部を制御し、上記音源の位置と角度、音波強度、及び、音源駆動周波数を変更することを特徴とする自動分析装置。
A stirrer that stirs the reagent or the like and the test liquid by ultrasonic waves generated from a sound source, an analysis unit that performs a component analysis of the test liquid by reacting the reagent or the like with the test liquid to be analyzed, and the above analysis In an automatic analyzer having a control unit for controlling the operation of the unit and the stirring unit,
The stirring unit has a mechanism in which the sound source can move back and forth, left and right, up and down, and can be rotated.
The control unit controls the stirring unit to change the position and angle of the sound source, the sound intensity, and the sound source driving frequency.
請求項1記載の自動分析装置において、
上記制御部は、上記自動分析装置上の複数箇所に、攪拌部を移動させて、攪拌動作を行わさせることを特徴とする自動分析装置。
The automatic analyzer according to claim 1, wherein
The said control part moves a stirring part to the several places on the said automatic analyzer, and performs the stirring operation | movement, The automatic analyzer characterized by the above-mentioned.
請求項1記載の自動分析装置において、
上記音源は、電極に電圧を印加することで超音波を発生し、上記電極は、複数配置され、上記制御部は、音源自体の位置制御に加え、電圧を印加する電極を切り替えることにより、音波照射位置を変更することを特徴とする自動分析装置。
The automatic analyzer according to claim 1,
The sound source generates an ultrasonic wave by applying a voltage to the electrode, a plurality of the electrodes are arranged, and the control unit switches the electrode to which the voltage is applied in addition to controlling the position of the sound source itself, thereby generating a sound wave. An automatic analyzer characterized by changing an irradiation position.
請求項3記載の自動分析装置において、
上記音源は、超音波が照射されることにより、起電力を発生する素子であり、この音源から発生された超音波の反射波を上記複数の電極で検出される起電力により、上記制御部が、上記試薬等と被検体との混合液体の液面位置を検出することを特徴とする自動分析装置。
The automatic analyzer according to claim 3,
The sound source is an element that generates an electromotive force when irradiated with an ultrasonic wave. The control unit detects the reflected wave of the ultrasonic wave generated from the sound source by the electromotive force detected by the plurality of electrodes. An automatic analyzer for detecting a liquid surface position of a mixed liquid of the reagent or the like and a subject.
請求項4記載の自動分析装置において、
上記制御部は、音源電極インピーダンスを測定することにより、上記液面位置を検出し、この電極インピーダンスの測定は、音源に定電圧を印加し、駆動周波数を変更し、音源への流入電流を測定するか、定電流を印加し駆動周波数を変更して音源に印加される電圧を測定して行うことを特徴とする自動分析装置。
The automatic analyzer according to claim 4,
The control unit detects the position of the liquid surface by measuring the sound source electrode impedance, and this electrode impedance is measured by applying a constant voltage to the sound source, changing the drive frequency, and measuring the inflow current to the sound source. Alternatively, an automatic analyzer is characterized in that a constant current is applied and the driving frequency is changed to measure the voltage applied to the sound source.
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