JP2007046953A - Reaction container and analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、反応容器と分析装置に関するものである。 The present invention relates to a reaction vessel and an analyzer.
従来、分析装置は、反応容器内で複数の異なる液体或いは溶媒と溶質とを攪拌して反応させ、反応液を分析している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an analyzer analyzes a reaction solution by stirring and reacting a plurality of different liquids or solvents and a solute in a reaction vessel (see, for example, Patent Document 1).
ところで、分析装置で使用する反応容器は、液体の光学的特性の測定が可能な寸法を有する形状に設定され、超音波攪拌によって液体を攪拌する反応容器であっても、液体の導入方向である深さ方向の寸法は、超音波の波長よりも十分大きく設定されている。このとき、前記液体の量が数μL〜数十μLに微量化され、反応容器が微小化すると、反応容器は、表面張力の影響が大きくなって検体,試薬,洗浄液等を含む液体の導入や導出が難しくなる。 By the way, the reaction vessel used in the analyzer is set in a shape having a dimension capable of measuring the optical characteristics of the liquid, and is a liquid introduction direction even in a reaction vessel that stirs the liquid by ultrasonic stirring. The dimension in the depth direction is set sufficiently larger than the wavelength of the ultrasonic wave. At this time, when the amount of the liquid is reduced to a few μL to several tens μL and the reaction container is miniaturized, the reaction container is greatly influenced by the surface tension, and the introduction of the liquid containing the specimen, reagent, washing liquid, etc. Derivation becomes difficult.
例えば、図47に示す容量を微量化した反応容器100は、液体を保持する保持部100aの深さ方向の寸法を長くして液体の光学的測定のための領域を確保するため、検体,試薬,洗浄液等を含む液体の導入部や導出部となる上部の開口100bが相対的に狭くなる。このため、反応容器100の上方から開口100bに液体を滴下すると、反応容器100は、液体を保持する保持部100aへの注入が表面張力によって妨げられ、図47に示すように、液体Lが開口100bの近傍に張り付いて開口100bを塞いでしまう。このため、反応容器100は、保持部100aの底部まで液体Lを入れ込むことが難しくなり、光線BLによる液体Lの光学的特性、例えば、吸光度の測定ができなくなる。この場合、保持部100aの底部まで確実に液体を入れ込むためには、点着分注が考えられるが、分注装置の位置決め精度の向上や分注ノズルの微小化等の問題に加えて、分注ノズルの汚染等、新たに解決すべき問題が発生する。
For example, in the
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、微小容器への液体の導入又は導出が容易な反応容器とこの反応容器を用いた分析装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a reaction container in which liquid can be easily introduced into or discharged from a micro container and an analyzer using the reaction container.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1に係る反応容器は、保持した液体を音波によって攪拌して反応させる反応容器であって、音波を発生する音波発生手段と、液体を導入する開口を有し、前記液体の導入方向の長さが前記音波の波長よりも長い液体の保持部と、を備え、前記音波発生手段は、前記音波によって前記液体を前記開口から前記保持部内へ導入し、或いは前記開口から前記保持部の外へ導出することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the reaction container according to
また、請求項2に係る反応容器は、上記の発明において、さらに、前記保持部は、前記液体の光学的特性を測定する測光領域を含むことを特徴とする。 The reaction container according to claim 2 is characterized in that, in the above-mentioned invention, the holding portion further includes a photometric region for measuring optical characteristics of the liquid.
また、請求項3に係る反応容器は、上記の発明において、前記測光領域は、前記液体の光学的特性を測定する光が透過する方向における前記液体の厚みを規定する領域であることを特徴とする。 The reaction vessel according to claim 3 is characterized in that, in the above invention, the photometric region is a region that defines a thickness of the liquid in a direction in which light for measuring an optical characteristic of the liquid is transmitted. To do.
また、請求項4に係る反応容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記測光領域へ前記液体を導入することを特徴とする。
The reaction container according to
また、請求項5に係る反応容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記保持部から前記開口へ移動させた前記液体を、さらに大きな駆動電力によって前記開口から排出することを特徴とする。
The reaction vessel according to
また、請求項6に係る反応容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記保持部を形成する複数の面のうち、前記液体の光学的特性を測定する光が入射する入射面と出射する出射面とを避けて配置されることを特徴とする。 Further, in the reaction container according to claim 6, in the above invention, the sound wave generating unit includes an incident surface on which light for measuring an optical characteristic of the liquid is incident, among a plurality of surfaces forming the holding unit. It is arranged so as to avoid the outgoing exit surface.
また、請求項7に係る反応容器は、上記の発明において、前記音波発生手段は、前記音波を発生する櫛型電極と、前記音波を伝搬させる圧電基板とを有する表面弾性波素子であることを特徴とする。 The reaction container according to claim 7 is the surface acoustic wave device according to the above invention, wherein the sound wave generating means includes a comb-shaped electrode that generates the sound wave and a piezoelectric substrate that propagates the sound wave. Features.
また、請求項8に係る反応容器は、上記の発明において、前記櫛型電極は、前記測光領域を避けて配置されることを特徴とする。 The reaction container according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the comb-shaped electrode is arranged avoiding the photometric region.
また、請求項9に係る反応容器は、上記の発明において、さらに、容器外部に液体保持部を有し、音波によって前記液体を前記液体保持部から前記開口へ搬送する搬送手段を備えることを特徴とする。
The reaction container according to
また、請求項10に係る反応容器は、上記の発明において、前記保持部は、液体を導入する前記開口と対向する位置に液体を導出する開口が形成されていることを特徴とする。
The reaction container according to
また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項11に係る分析装置は、複数の異なる液体を攪拌して反応させ、反応液を分析する分析装置であって、前記反応容器に前記複数の異なる液体を保持して攪拌することによって反応させ、反応液を分析することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, an analyzer according to
本発明にかかる反応容器は、音波発生手段が音波によって液体を保持部へ導入又は導出するので、微小容器であっても表面張力の影響に抗して液体を保持部へ容易に導入し、或いは保持部から容易に導出することができ、反応容器を小型化することが可能なうえ、分析装置は、搭載する反応容器を小型化することにより装置自体を小型にすることができるという効果を奏する。 In the reaction container according to the present invention, since the sound wave generating means introduces or leads the liquid to or from the holding part by sound waves, the liquid can be easily introduced into the holding part against the influence of the surface tension even in a micro container, or The analyzer can be easily derived from the holding unit, and the reaction container can be reduced in size. Further, the analyzer has the effect that the apparatus itself can be reduced in size by reducing the size of the mounted reaction container. .
(実施の形態1)
以下、本発明の反応容器と分析装置の実施の形態1について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明の反応容器を用いて分析を行う実施の形態1にかかる自動分析装置の概略構成図である。図2は、図1に示す自動分析装置のA部拡大図である。図3は、実施の形態1の反応容器で使用する表面弾性波素子の正面図である。図4は、表面弾性波素子による液体の導入を説明する実施の形態1の反応容器の断面図である。尚、本明細書で使用する図面は、本発明の構成の説明に重点を置いて作成しており、寸法は必ずしも正確ではない。
(Embodiment 1)
Hereinafter,
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、反応部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及び駆動装置20を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
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。
As shown in FIG. 1, the reagent tables 2 and 3 hold a plurality of
反応部4は、図1及び図2に示すように、遮光部材4aとキュベットホイール4bとを有している。遮光部材4aは、キュベットホイール4bの半径方向内側と外側に配置され、分析光学系12と交差する位置に測光用の開口4cが形成されている。キュベットホイール4bは、周方向に沿って設けた複数の凹部4dに反応容器5を保持すると共に、反応容器5内の液体を体温程度の温度に保持して回転する。このとき、キュベットホイール4bは、一周期で反時計方向に(1周−1キュベット)/4分回転し、四周期で時計方向に反応容器5の1個分回転する。また、キュベットホイール4bは、隣接する凹部4d相互間が電磁的にシールドされている。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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
反応容器5は、図2に示すように、液体を保持する保持部5a(図4〜図6参照)を有する四角筒状の容器であり、側壁5cに表面弾性波素子22を備えている。保持部5aは、液体の導入方向となる鉛直方向の長さが、表面弾性波素子22が発生する音波の波長よりも長く成形されている。反応容器5は、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、表面弾性波素子22を取り付けた側壁5cに隣接する側壁5dの下部側が分析光を透過させる測光用の窓5bとして利用される。従って、反応容器5は、対向する窓5bの間に保持部5aに保持される液体の光学的特性を測定する測光領域が形成される。この測光領域は、液体の光学的特性を測定する光が透過する方向における液体の厚みを規定し、以下に説明する他の実施の形態の反応容器においても同じである。また、反応容器5は、窓5bを半径方向に向けてキュベットホイール4bの凹部4dにセットされ、上部には導入口と導出口を兼ねる開口5fが形成されている。反応容器5は、駆動装置20によって表面弾性波素子22が駆動される。
As shown in FIG. 2, the
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を有している。
As shown in FIG. 1, the sample
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。
The analysis
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の洗浄液等を繰り返し注入し、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。
The
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。
The
駆動装置20は、図2に示すように、表面弾性波素子22に電力を送電する送電体21を有している。送電体21は、RF送信アンテナ21a、駆動回路21b及びコントローラ21cを有しており、RF送信アンテナ21aは表面弾性波素子22と対向配置されている。送電体21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21aから電波として表面弾性波素子22に発信する。このとき、RF送信アンテナ21aは、キュベットホイール4bに設けた各凹部4dの内面に取り付けられている。このため、駆動装置20は、例えば、コントローラ21cに制御されたスイッチによって切り替えることにより、供給される電力を複数のRF送信アンテナ21aの中から特定のRF送信アンテナ21aに出力するように切り替える。
As illustrated in FIG. 2, the
表面弾性波素子22は、エポキシ樹脂等の音響整合層を介して反応容器5の側壁5cに取り付けられ、音波(弾性波)によって液体を攪拌すると共に、液体を保持部5aへ導入又は導出する音波発生手段であり、図2及び図3に示すように、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)等の圧電基板22a上に櫛型電極(IDT)からなる振動子22bとアンテナ22cが形成されている。このとき、表面弾性波素子22が発生する音波は、周波数をf、波長をλ、圧電基板22a上を伝搬する速度をVとすると、λ=V/fで表わされる。従って、例えば、圧電基板22aがニオブ酸リチウムであり、Y−Zカットからなる場合、速度V=3488(m/sec)であるから、音波の周波数がf=100MHzの場合、音波の波長は34.88μmとなる。また、表面弾性波素子22は、分析光学系12の発光部12aから出射された分析光が入射する入射面や出射する出射面が形成される側壁5dや側壁5dと対向する側壁を避けて、これらに隣り合う側壁5cに配置する。また、表面弾性波素子22は、振動子22bを構成する櫛型電極(IDT)の複数の櫛歯が互いに同心円状に配置されると共に、複数の櫛歯の中心C(焦点)が鉛直下方となるように複数の櫛歯が下方に向かって短くなるように形成されている。
The surface
以上のように構成される自動分析装置1は、回転するキュベットホイール4bによって周方向に沿って搬送される複数の反応容器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、キュベットホイール4bが停止する都度、駆動装置20によって順次攪拌されて試薬と検体とが反応し、キュベットホイール4bが再び回転したときに分析光学系12を横切る。このとき、反応容器5内の反応液は、受光部12cで側光され、制御部15によって成分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。
In the
このとき、反応容器5の容量が数μL〜数十μLと微量であると、図4に示すように、分注した試薬Lrが開口5fを塞いでしまう。このような場合、駆動装置20は、コントローラ21cの制御の下に、送電体21のRF送信アンテナ21aからアンテナ22cに非接触で電力を送電する。このとき、表面弾性波素子22は、基板22a上に形成される振動子22bを構成する櫛型電極(IDT)が、中心C(焦点)が鉛直下方となるように互いに同心円状に配置されている。従って、表面弾性波素子22の振動子22bは、図3に点線の矢印で示したように、中心C(焦点)に収束する音波(弾性波)を下方へ出射する。
At this time, when the volume of the
このため、振動子22bが発生した音波は、図4に示すように、反応容器5の内壁面から試薬Lr中へ斜め下方に音波Waとして漏れ出す。このようにして漏れ出す音波Waにより、試薬Lr中には、斜め下方に向かう音響流と音響放射圧が生じる。このため、駆動装置20は、コントローラ21cによって振動子22bに印加する電圧、従って振動子22bの駆動エネルギーを試薬Lrの表面張力以上に大きくする。これにより、開口5fを塞いでいる試薬Lrは、図5に示すように、音波Waによって生ずる音響流及び音響放射圧により下部側が下方へ移動し、全体が保持部5a内に搬送されてゆく。
For this reason, as shown in FIG. 4, the sound wave generated by the
この結果、開口5fを塞いでいた試薬Lrは、最終的に、図6に示すように、総て保持部5aの底部へ搬送される。なお、振動子22bは、上方にも音波を出射するが、円弧の中心(収束)方向とは逆になるため、伝搬により音波が散逸してしまう。このため、振動子22bから上方に出射された音波は、音響エネルギーが相対的に小さくなるために、見かけ上、下方に出射された音波だけが試薬Lr中へ漏れ出す。なお、Y−Zカットのニオブ酸リチウムが発生する音波は、圧電基板22aの表面近傍に集中して伝搬するレイリー波とバルク波からなる弾性波である。本実施の形態では、主にバルク波が搬送と攪拌に寄与する。
As a result, the reagent Lr that has blocked the
また、分注した検体が開口5fを塞いだ場合も、駆動装置20は、コントローラ21cの制御の下に、送電体21のRF送信アンテナ21aからアンテナ22cに非接触で電力を送電し、検体を保持部5a内に搬送させる。そして、反応容器5に分注された試薬と検体は、再度、振動子22bが出射する音波によって保持部5a内で攪拌されて反応する。このとき、攪拌用の電力は、液体の表面張力に抗して保持部5a内に搬送する場合の電力よりも小さくてよい。このようにして試薬と検体とを反応させた反応容器5は、図7に示すように、反応液が分析光学系12から出射される光束BLによって測光される。このとき、制御部15は、受光部12cから入力される光信号をもとに反応液の成分濃度等を分析する。
In addition, even when the dispensed specimen blocks the
ここで、分析が終了した反応容器は、通常は、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。しかし、容量が数μL〜数十μLと微量である反応容器5は、開口5fが狭いことから容量が大きい反応容器に比べて表面張力の影響が大きいうえ、表面弾性波素子22が液体の導入用として使用されている。このため、反応容器5は、反応液や洗浄液等の液体を保持部5aから排出することが難しいので、使い捨てとする。
Here, after completion of the analysis, the reaction container is usually washed by the
このように、実施の形態1の反応容器5は、微小容器であっても表面弾性波素子22を表面張力を超える電力で駆動するので、液体の導入が容易なうえ、反応容器5は微小化できるので、反応容器5を用いた自動分析装置1は小型化可能である。
As described above, even if the
(実施の形態2)
次に、本発明の反応容器と分析装置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の反応容器は、表面弾性波素子を液体の導入用素子として使用したが、実施の形態2の反応容器は表面弾性波素子を液体の導出用素子として使用し、自動分析装置1は実施の形態1と同じものを使用する。図8は、図1の自動分析装置のA部を拡大して示す実施の形態2の反応容器の斜視図である。図9は、反応廃液を保持した反応容器の断面図である。図10は、実施の形態2の反応容器で使用する表面弾性波素子の正面図である。ここで、以下に説明する反応容器は、実施の形態1の反応容器5と対応する部分には対応する符号を付して説明している。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the reaction container and the analyzer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Although the surface acoustic wave element is used as the liquid introduction element in the reaction container of the first embodiment, the reaction container according to the second embodiment uses the surface acoustic wave element as the liquid derivation element. Are the same as those in the first embodiment. FIG. 8 is a perspective view of the reaction container of the second embodiment showing an enlarged view of part A of the automatic analyzer shown in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of the reaction vessel holding the reaction waste liquid. FIG. 10 is a front view of the surface acoustic wave device used in the reaction container of the second embodiment. Here, in the reaction container described below, the parts corresponding to the
反応容器25は、液体を保持する保持部25aの液体の導入方向となる鉛直方向の長さが、駆動装置20の表面弾性波素子23が発生する音波の波長よりも長く成形された容量が数μL〜数十μLと微量な容器である。反応容器25は、図8及び図9に示すように、表面弾性波素子22と同一の構成を有する表面弾性波素子23が振動子23bを下方に配置して側壁25cに取り付けられている。反応容器25は、反応容器5と同一の素材が使用され、表面弾性波素子23を取り付けた側壁25cに隣接する側壁25dの下部側が分析光を透過させる測光用の窓25bとして利用される。また、反応容器25は、窓25bを外側に向けてキュベットホイール4bの凹部4dにセットされる。
The
表面弾性波素子23は、表面弾性波素子22と同様に、図10に示すように、圧電基板23a上に櫛型電極(IDT)からなる振動子23bとアンテナ23cが形成されている。このとき、表面弾性波素子23は、振動子23bを構成する櫛型電極(IDT)の複数の櫛歯が互いに同心円状に配置されると共に、複数の櫛歯の中心C(焦点)が鉛直上方となるように複数の櫛歯が上方に向かって短くなるように形成されている。
Similar to the surface
反応容器25は、キュベットホイール4bの凹部4dにセットし、分注される検体と試薬とを駆動装置20によって攪拌して反応液とした後、側光終了後の反応排液を導出する際に、以下のようにして使用される。このとき、反応容器25は、図9に示すように、保持部25aに反応廃液Lwを保持している。
The
駆動装置20は、コントローラ21cの制御の下に、送電体21のRF送信アンテナ21aからアンテナ23cに非接触で電力を送電する。すると、表面弾性波素子23は、振動子23bが反応容器25の下側に配置されているため、振動子23bが発生した音波は、図11に示すように、反応容器25の内壁面から反応排液Lwへ斜め上方に音波Waとして漏れ出す。この斜め上方に漏れ出す音波Waにより、保持部25aの下部に保持されている反応廃液Lw中には、斜め上方に向かう音響流と音響放射圧が生じる。
The driving
これにより、反応廃液Lwは、図11に示すように、音波Waによって生ずる音響流及び音響放射圧により表面弾性波素子22側の反応廃液Lwが上方へ移動し、反応廃液Lw全体が上方へ移動し始める。この結果、反応容器25の下部に保持されていた反応廃液Lwは、最終的に、図12に示すように、総て上方の開口25fへ搬送される。但し、反応容器25は、容積が微量で、保持部25aに窓25bを確保するため、開口25fの面積が相対的に小さいため、表面張力の影響が大きいので、排出部である開口25fが反応廃液Lwによって塞がれ、開口25fから搬送され難くなる。
As a result, as shown in FIG. 11, the reaction waste liquid Lw on the surface
このため、駆動装置20は、コントローラ21cによって振動子22bに印加する電圧、従って振動子22bの駆動エネルギーを反応排液Lwの表面張力以上に大きくして、開口25fから外部へ搬送する。或いは、図13に示すように、反応容器25の開口25fを塞いだ反応廃液Lwを、上方から吸引ノズル27によって吸引する。この場合、反応容器25は、容量の微量化により開口25fの面積が小さくなっている。しかし、吸引ノズル27は、上方から反応廃液Lwを吸引するだけで、開口25fから反応容器25の内部へ挿入しないので、従来サイズのものを使用することができる。
For this reason, the
このようにして反応廃液Lwを吸引された反応容器25は、キュベットホイール4bによって搬送され、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。洗浄工程では、洗浄,吸引後にコントローラ21cの制御の下に、洗浄廃液Lcを開口25fへ移送した場合よりも大きなパワーで振動子22bを駆動する。このとき、振動子22bは、同心円状の櫛型電極(IDT)によって構成されている。このため、大きなパワーの音波が振動子22bの円弧の中心Cに収束し、吸引漏れの洗浄廃液Lcが残っていても、収束した音波によって残った洗浄廃液Lcが飛散される。このため、反応容器25は、洗浄廃液Lcが残らず排出されて、内部が乾燥される。
The
このとき、反応容器25は、振動子22bを連続駆動すると、洗浄廃液Lcが霧状に飛散される。これに対し、反応容器25は、振動子22bをパルス駆動すると、洗浄廃液Lcが、図14に示すように、液滴Dr状に飛散される。
At this time, when the
このように、実施の形態2の反応容器25は、微小容器であっても液体の導出が容易であり、反応容器25は微小化できるので、反応容器25を用いた自動分析装置1は小型化可能である。
Thus, even if the
(実施の形態3)
次に、本発明の反応容器と分析装置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の反応容器は、表面弾性波素子を液体の導入用素子又は導出用素子として使用したが、実施の形態3の反応容器は液体の導入用の表面弾性波素子と液体の導出用の表面弾性波素子を備え、自動分析装置1は実施の形態1と同じものを使用する。図15は、反応廃液を保持した実施の形態3の反応容器の斜視図である。図16は、反応廃液を保持した図15に示す反応容器の断面図である。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the reaction container and the analyzer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the reaction containers of the first and second embodiments, the surface acoustic wave element is used as an element for introducing or discharging liquid. However, the reaction container of the third embodiment has a surface acoustic wave element for introducing liquid and liquid. A surface acoustic wave element for derivation is provided, and the same
反応容器30は、容量が数μL〜数十μLと微量な容器であり、図15及び図16に示すように、液体を保持する保持部30aを構成する側壁30cに液体導出用の表面弾性波素子23を取り付け、側壁30cと対向する側壁30eに液体導入用の表面弾性波素子22が取り付けられている。反応容器30は、側壁30c,30eと隣接する側壁30dの下部側が分析光を透過させる測光用の窓30bとして利用される。また、反応容器30は、窓30bを外側に向けてキュベットホイール4bの凹部4dにセットされる。この場合、キュベットホイール4bは、凹部4dの内面に、表面弾性波素子22に電力を発信するRF送信アンテナ21aと、表面弾性波素子23に電力を発信するRF送信アンテナ21aとを、それぞれ周方向に対向させて取り付ける。
The
このように構成すると、反応容器30は、分注した検体と試薬とを液体導入用の表面弾性波素子22によって保持部30aへ導入して攪拌し、攪拌によって検体と試薬とが反応した反応液を分析光学系12によって測光した後、液体導出用の表面弾性波素子23によって反応排液が保持部30aから導出される。そして、反応容器30は、自動分析装置1において、キュベットホイール4bによって搬送され、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、容量が数μL〜数十μLと微量であるにも拘わらず、液体の導入と導出に関する搬送を一つの容器で行うことができる。
With this configuration, the
ここで、反応容器は、液体の導入と導出ができれば、図17に示す反応容器5のように、音波によって液体を開口5fへ搬送する搬送素子24を備えていてもよい。ここで、搬送素子24は、圧電基板24aが128°Y−Xカットのニオブ酸リチウムからなる。128°Y−Xカットのニオブ酸リチウムが発生する音波は、圧電基板24aの表面近傍に集中して伝搬する表面弾性波(レイリー波)である。搬送素子24は、表面弾性波素子22,23と同様に、液体に対する非親和性処理を施した圧電基板24a上に櫛型電極(IDT)からなる振動子24bとアンテナ24cが形成され、駆動装置20と同様の駆動装置によって駆動される。搬送素子24は、反応容器5上部の側壁に一端を当接させて開口5fと面一となるように水平に配置し、反応容器5に着脱可能とするが、反応容器5に固定してもよい。
Here, as long as the liquid can be introduced and led out, the reaction container may include a
これにより、反応容器5は、圧電基板24a上に試薬Lrを滴下し、駆動装置によって搬送素子24駆動すると、図17に示すように、振動子24bが発生する音波Waによって試薬Lrが開口5fへと搬送される。このとき、圧電基板24aは、液体に対する非親和性処理を施してあるため、試薬Lrは球状となる。
Accordingly, when the
このようにして試薬Lrが開口5fへ搬送された反応容器5は、容量が数μL〜数十μLと微量であると、表面張力の影響により、図18に示すように、開口5fが試薬Lrによって塞がれてしまう。このため、駆動装置20は、コントローラ21cの制御の下に、送電体21のRF送信アンテナ21aからアンテナ24cに非接触で電力を送電する。すると、振動子24bが発生した音波は、図18に示すように、反応容器5の内壁面から試薬Lr中へ斜め下方に音波Waとして漏れ出す。このようにして漏れ出す音波Waにより、試薬Lr中に斜め下方に向かう音響流と音響放射圧が生じる。このとき、駆動装置20は、コントローラ21cによって振動子24bに印加する電圧、従って振動子24bの駆動エネルギーを試薬Lrの表面張力以上に大きくする。
When the
これにより、開口5fを塞いでいる試薬Lrは、図19に示すように、音波Waによって生ずる音響流及び音響放射圧により下部側が下方へ移動し、全体が保持部5a内に引き込まれてゆく。この結果、開口5fを塞いでいた試薬Lrは、図20に示すように、最終的に総て音響流と音響放射圧によって下方へ移動され、保持部5a内へ導入される。
As a result, as shown in FIG. 19, the reagent Lr closing the
また、分注した検体が開口5fを塞いだ場合も、駆動装置20は、コントローラ21cの制御の下に、送電体21のRF送信アンテナ21aからアンテナ24cに非接触で電力を送電し、検体を下方へ移動させて保持部5a内に引き込む。そして、反応容器5に分注された試薬Lrと検体は、再度、振動子24bが出射する音波によって保持部5a内で攪拌されて反応する。このようにして分注された試薬と検体が反応した反応容器5は、図20に示すように、反応液Lraが分析光学系12から出射される光束BLによって測光される。このとき、制御部15が、受光部12cから入力される光信号により反応液の成分濃度等を分析する。このとき、攪拌用の電力は、実施の形態1で説明したように、液体の表面張力に抗して保持部5a内に搬送する場合の電力よりも小さくてよい。
In addition, even when the dispensed specimen blocks the
そして、分析後、反応容器5は、搬送素子24を外し、図21に示すように、側壁5eの外面に水やジェル等の音響整合層を介して取り外し可能に取り付ける。或いは、反応容器5は、振動子24bを反応廃液側に向け、圧電基板24aを内側壁に接すると共に振動子24bを反応廃液Lwに浸漬する。この状態で、搬送素子24を駆動装置によって駆動する。すると、反応容器5は、振動子24bが発する音波が内部の反応廃液Lw中へ漏れ出して反応廃液Lw中に音響流及び音響放射圧が生じ、図11〜図14で説明したように、搬送素子24に起因して生ずる音響流及び音響放射圧によって反応排液Lwが保持部5aから導出される。このとき、搬送素子24は、振動子24bを反応廃液Lwに浸漬する場合には、防水処理を施しておくことは言うまでもない。また、反応容器5は、搬送素子24を固定した場合には、このような反応排液Lwの導出ができないので、予め取り付けた液体導出用の表面弾性波素子23によって導出する。
Then, after the analysis, the
また、実施の形態1〜3の反応容器5,25,30は、音響整合層を介して側壁に表面弾性波素子22,23を取り付けた。しかし、反応容器は、液体の導入口を有し、液体の導入方向の長さが音波の波長よりも長い液体の保持部を有していれば、必ずしも表面弾性波素子を取り付ける必要はない。例えば、本発明の反応容器は、図22に示す反応容器32のように、液体の導入口と導出口を兼ねる開口32fを有し、保持部32aを水平に保持して使用し、音波の波長よりも長い保持部32aに表面弾性波素子27を抜き差ししてもよい。このとき、表面弾性波素子27は、表面弾性波素子22と同様に構成されると共に、駆動装置20と同一の構成を有する駆動装置によって駆動され、振動子27bとアンテナ27cを形成する圧電基板27aの表面に液体との非親和性処理と防水処理が施されている。
In addition, the surface
反応容器32は、このように構成することにより、保持部32aに液体を導入するときは、図22に示すように、振動子27bを外側に配置して保持部32aに圧電基板27aを挿入する。次に、振動子27b近傍の保持部32a側の圧電基板27a表面に液体Lを分注する。次いで、表面弾性波素子27を駆動すると、振動子27bが発する音波Waによって液体Lが圧電基板27a表面に沿って開口32fへ向かって搬送され、液体Lが保持部32aに導入される。
By configuring the
このようにして、分注した液体Lが保持部32aに導入されたら、保持部32aから表面弾性波素子27を引き抜いた後、図23に示すように、液体Lを分析光学系12から出射される光束BLによって測光する。測光終了後、洗浄液を導入し、保持部32aを洗浄する。
When the dispensed liquid L is introduced into the holding
次に、図24に示すように、振動子27b側を保持部32aに挿入し、表面弾性波素子27を駆動する。これにより、振動子27bが発する音波Waが洗浄排液Lc に漏れ出して洗浄排液Lc中に音響流と音響放射圧が生じ、洗浄排液Lcが音響流と音響放射圧によって開口32fへ向かって矢印で示すように搬送され、保持部32aから導出される。このとき、実施の形態2で説明したように、開口32fから溢れた洗浄排液Lcを、吸引ノズルによって吸引してもよい。また、吸引ノズルによって洗浄排液Lcを吸引した後、洗浄工程において、液体導入・導出と同じように洗浄排液Lcを保持部32aに対して出し入れする。その後、表面弾性波素子27を大きいパワーで駆動することによって洗浄排液Lcを飛散することで残らず保持部32aから排出し、保持部32aの内部を乾燥してもよい。この場合、反応容器32は、検体ごとに表面弾性波素子27を交換すれば、他の検体の混入に起因するいわゆるコンタミネーションを防ぐことができる。
Next, as shown in FIG. 24, the
また、本発明の反応容器は、図25に示す反応容器34のように、液体導入用の表面弾性波素子27によって容器の一部を構成すると共に、側壁34cに液体導出用の表面弾性波素子23を取り付けてもよい。
In addition, the reaction container of the present invention, like the
このように構成することにより、反応容器34は、保持部34aに液体を導入するときは、図25に示すように、振動子27b近傍の保持部34a側の圧電基板27a表面に液体Lを分注する。次いで、表面弾性波素子27を駆動すると、振動子27bが発する音波Waによって液体Lが圧電基板27a表面に沿って開口34fへ向かって搬送され、図26に示すように、圧電基板27a表面から液体Lに漏れ出す音波Waによって液体L中に音響流と音響放射圧が生じ、音響流と音響放射圧によって液体Lが開口34fから保持部34aに導入される。
With this configuration, when the liquid is introduced into the holding
このようにして導入された液体Lを保持部34aから導出するときは、表面弾性波素子27に代えて表面弾性波素子23を駆動する。これにより、図27に示すように、振動子23bが発する音波Waが側壁34cから液体Lに漏れ出して液体L中に音響流と音響放射圧が生じ、液体Lが音響流と音響放射圧によって開口34fへ向かって矢印で示すように搬送され、保持部34aから導出される。
When the liquid L introduced in this way is led out from the holding
このように、実施の形態3の反応容器は、微小容器であっても液体の導入並びに導出が容易であり、反応容器は微小化できるので、反応容器5を用いた自動分析装置は小型化可能である。
Thus, even if the reaction container of Embodiment 3 is a micro container, liquid can be easily introduced and discharged, and the reaction container can be miniaturized, so that the automatic analyzer using the
(実施の形態4)
次に、本発明の反応容器と分析装置にかかる実施の形態4について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態1〜3の反応容器は、底壁を有する容器であったが、実施の形態4の反応容器は底壁のない反応容器である。図28は、実施の形態4の反応容器を用いて分析を行う自動分析装置の概略構成図である。図29は、図28に示す自動分析装置のキュベットホイールを拡大して示す斜視図である。図30は、実施の形態4の反応容器を駆動装置と共に示す斜視図である。図31は、図30に示す反応容器の断面図である。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the reaction container and the analyzer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Although the reaction container of Embodiments 1-3 was a container which has a bottom wall, the reaction container of
自動分析装置40は、図28に示すように、作業テーブル41上に検体テーブル42、キュベットホイール45、ハンドリング機構49及び試薬テーブル53が互いに離隔させて設けられ、検体テーブル42、キュベットホイール45及び試薬テーブル53は、それぞれ周方向に沿って回転、かつ、位置決め自在に設けられている。また、自動分析装置40は、検体テーブル42とキュベットホイール45との間に検体分注機構44が設けられ、キュベットホイール45と試薬テーブル53との間には試薬分注機構52が設けられている。
In the
検体テーブル42は、図28に示すように、駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される収納室42aが複数設けられている。各収納室42aは、検体を収容した検体容器43が着脱自在に収納される。
As shown in FIG. 28, the sample table 42 is rotated in the direction indicated by the arrow by the driving means, and a plurality of
検体分注機構44は、検体を分注する手段であり、図28に示すように、検体テーブル42の複数の検体容器43から検体を順次キュベットホイール45の容器孔45aに分注する。
The
キュベットホイール45は、図28に示すように、検体テーブル42とは異なる駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、外周には周方向に沿って等間隔で配置される容器孔45aが複数設けられている。各容器孔45aは、攪拌容器として検体を試薬と反応させる反応容器60が着脱自在に挿入される。このとき、各容器孔45aは、挿入した反応容器60の下部と分注基板46との間に僅かな隙間(図33〜図35参照)が形成されるように形成しておく。また、キュベットホイール45は、下部にキュベットホイール45と一体に回転し、各容器孔45aに挿入される反応容器60を支持する分注基板46が設けられている。分注基板46は、表面に検体や試薬等の液体に対する非親和性処理が施されている。キュベットホイール45には、光源47及び排出装置51が設けられている。
As shown in FIG. 28, the
光源47は、試薬と検体とが反応した反応容器60内の液体を分析するための分析光(340〜800nm)を出射する。光源47から出射された分析用の光ビームは、反応容器60内の液体を透過し、光源47と対向する位置に設けた受光素子48によって受光される。一方、排出装置51は、排出ノズルを備えており、反応容器60から反応終了後の液体を前記排出ノズルによって吸引し、排出容器(図示せず)に排出する。ここで、排出装置51を通過した反応容器60は、図示しない洗浄装置に移送されて洗浄された後、再度、新たな検体の分析に使用される。
The
反応容器60は、容量が数μL〜数十μLと微量な容器であり、反応容器5と同じ素材から成形され、図30及び図31に示すように、互いに平行な平行壁60aと、平行壁60aに隣接して上方に向かって拡がる傾斜壁60bとによって液体を保持する保持部60cが形成され、保持部60cの上部に導出口60dが形成され、下部に導入口60eが形成された底なし容器である。反応容器60は、導入口60eの面積が導出口60dの面積よりも小さく成形され、平行壁60aや傾斜壁60bの内面に検体や試薬等の液体に対する親和性処理が施されている。反応容器60は、平行壁60aの上部側が分析光を透過させる窓60f(図33参照)として利用される。また、反応容器60は、平行壁60aを半径方向に向けてキュベットホイール45の容器孔45aに挿入され、2つの傾斜壁60bには駆動装置70によって駆動される表面弾性波素子61が音響整合層を介して取り付けられている。ここで、反応容器60は、保持部60cの液体の導入方向の長さが表面弾性波素子61が発する音波の波長よりも長く設定されている。
The
表面弾性波素子61は、表面弾性波素子23と同様に構成され、図30に示すように、圧電基板61a上に櫛型電極(IDT)からなる振動子61bとアンテナ61cが形成されている。このとき、表面弾性波素子61は、振動子61bを構成する櫛型電極(IDT)の複数の櫛歯が互いに同心円状に配置されると共に、複数の櫛歯の中心C(焦点)が鉛直上方となるように複数の櫛歯が上方に向かって短くなるように形成されている。
The surface
駆動装置70は、駆動装置20と同様に構成され、図30に示すように、表面弾性波素子61に電力を送電する送電体71を有している。送電体71は、RF送信アンテナ71a、駆動回路71b及びコントローラ71cを有している。RF送信アンテナ71aは、キュベットホイール45に設けた複数の容器孔45aの内面に個々に取り付けられ、表面弾性波素子61と対向配置されている。送電体71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71aから電波として表面弾性波素子61に発信する。駆動装置70は、例えば、コントローラ71cに制御されたスイッチによって切り替えることにより、供給される電力を複数のRF送信アンテナ71aの中から特定のRF送信アンテナ71aに出力するように切り替える。
The
ハンドリング機構49は、反応容器60を把持してキュベットホイール45に設けた各容器孔45aに対して挿入及び引き出すもので、図28及び図29に示すように、上下動、かつ、水平方向に回動自在なアーム49aに反応容器60を把持するチャック49bが取り付けられている。なお、反応終了後の反応容器60は、排出装置を通過した後に、ハンドリング機構49によって洗浄装置(図示せず)へ搬送される。
The
試薬分注機構52は、試薬を分注する手段であり、図28に示すように、試薬テーブル53の所定の試薬容器14から試薬を順次キュベットホイール45の容器孔45aに分注する。
The
試薬テーブル53は、図28に示すように、検体テーブル42及びキュベットホイール45とは異なる駆動手段によって矢印で示す方向に回転され、扇形に成形された収納室53aが周方向に沿って複数設けられている。各収納室53aは、試薬容器54が着脱自在に収納される。複数の試薬容器54は、それぞれ検査項目に応じた所定の試薬が満たされ、外面には収容した試薬に関する情報を表示するバーコードラベル(図示せず)が貼付されている。
As shown in FIG. 28, the reagent table 53 is rotated in a direction indicated by an arrow by a driving means different from the sample table 42 and the
ここで、試薬テーブル53の外周には、試薬容器54に貼付した前記バーコードラベルに記録された試薬の種類,ロット及び有効期限等の情報を読み取り、制御部56へ出力する読取装置55が設置されている。制御部56は、受光素子48、排出装置51、読取装置55、分析部57、入力部58及び表示部59と接続され、例えば、分析結果を記憶する記憶機能を備えたマイクロコンピュータ等が使用される。制御部56は、自動分析装置40の各部の作動を制御すると共に、前記バーコードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットや有効期限等が設置範囲外の場合、分析作業を規制するように自動分析装置40を制御し、或いはオペレータに警告を発する。
Here, on the outer periphery of the reagent table 53, a
分析部57は、制御部56を介して受光素子48に接続され、受光素子48が受光した光量に基づく反応容器60内の液体の吸光度から検体の成分濃度等を分析し、分析結果を制御部56に出力する。入力部58は、制御部56へ検査項目等を入力する操作を行う部分であり、例えば、キーボードやマウス等が使用される。表示部59は、分析内容や警報等を表示するもので、ディスプレイパネル等が使用される。
The
以上のように構成される自動分析装置40は、キュベットホイール45及び分注基板46の回転によって周方向に沿って移動してくる各容器孔45aに、試薬分注機構52のノズル52aが試薬テーブル53の所定の試薬容器54から試薬Lrを順次分注する(図29,図32参照)。これにより、容器孔45aに分注された試薬Lrは、図32に示すように、分注基板46上に滴下される。このとき、分注基板46上に滴下された試薬は、分注基板46が非親和処理されているので、分注基板46上で半球状の液滴を形成する。試薬が分注されると、キュベットホイール45は、分注基板46と共に回転して試薬が分注された容器孔45aが検体分注機構44の近傍へ移動し、検体分注機構44が所定の検体容器43から検体を容器孔45aに分注する。このとき、分注基板46上には、試薬上に検体が分注された半球状の液体Lが存在する(図33参照)。
In the
このようにして試薬と検体が分注された容器孔45aは、キュベットホイール45及び分注基板46の回転によってハンドリング機構49の近傍へ移動される。すると、ハンドリング機構49が、図29に示すように、把持した反応容器60を上方から試薬と検体が分注された容器孔45aに挿入する。これにより、反応容器60は、図33に示すように、下部の導入口60eが半球状の液体Lに当接する。このとき、反応容器60は、容量が微量で保持部60cの径が小さいため、毛細管力によって液体Lの一部が導入口60eから侵入する。
The
ハンドリング機構49によって容器孔45aに反応容器60を挿入した後、自動分析装置40は、駆動装置70によって表面弾性波素子61を駆動する。これにより、反応容器60は、各表面弾性波素子61の振動子61bが発生した音波が、図34に示すように、液体L中に音波Waとして漏れ出し、漏れ出した音波Waによって液体Lが導入口60eから保持部60cに導入される。そして、このようにして保持部60cに導入された液体Lが、音波Waによって保持部60c上部の窓60f(図33参照)まで搬送された後、図35に示すように、光源47から出射される光束BLによって測光される。このとき、液体Lを導入口60eから導入する際、表面張力に抗して導入するため、各表面弾性波素子61は、導入した液体Lを保持部60c上部の窓60fまで搬送する場合のエネルギーよりも大きいエネルギーで駆動する必要がある。
After inserting the
測光終了後、反応容器60は、内部の液体が排出装置51の排出ノズルによって吸引,排出される。この場合、反応容器60は、保持部60cに液体が残る場合がある。このような場合には、再度、駆動装置70によって表面弾性波素子61を駆動する。これにより、反応容器60は、各表面弾性波素子61の振動子61bが発生した音波が、液体L中に音波Waとして漏れ出す。この結果、反応容器60は、図36に示すように、漏れ出した音波Waによって液体Lが保持部60cの上部へ移動され、液体Lの上面が導出口60dから盛り上がった状態となる。導出口60dから盛り上がった液体Lは、吸引ノズルによって吸引して排出する。もしくは、図37に示すように、同一の各表面弾性波素子61によって液体Lを液滴Dr状に飛散させることで排出させてもよい。
After the photometry is completed, the liquid inside the
飛散排出の場合、駆動装置70は、コントローラ71cの制御の下に、振動子61bを更に大きなパワーで駆動する。このときのパワーは、液体Lを窓60fまで移動した場合或いは液体Lの上面が導出口60dから盛り上がった状態となった場合よりも大きなエネルギーを必要とする。このとき、振動子61bは、同心円状の櫛型電極(IDT)によって構成され、大きなパワーの音波が振動子61bの円弧の中心Cに収束する。このため、反応容器60は、振動子61bの中心Cにおいて、図37に示すように、液体Lが小さな液滴Dr状に飛散させ、内部を乾燥することができる。
In the case of scattering discharge, the driving
このとき、反応容器60は、振動子61bを連続駆動すると、液体Lを霧状に飛散させ、振動子61bをパルス駆動すると、液体Lを液滴Dr状に飛散させることができる。
At this time, when the
このようにして液体Lを排出した反応容器60は、排出装置を通過した後に、ハンドリング機構49によって図示しない洗浄装置に搬送して洗浄した後、ハンドリング機構49によって各容器孔45aに挿入され、再度検体の分析に使用される。
The
ここで、実施の形態4の反応容器は、傾斜壁60bに代えて、図38に示す反応容器64のように、互いに平行な平行壁64bとすることにより、液体を保持する保持部64cを四角柱に成形してもよい。このように保持部64cを四角柱に成形すると、反応容器64は、保持部64cの加工が容易になる。
Here, the reaction container according to the fourth embodiment has
このように、実施の形態4の反応容器60は、微小容器であっても液体の導入が容易であり、反応容器60は微小化できるので、反応容器60を用いた自動分析装置40は小型化可能である。
Thus, even if the
(実施の形態5)
次に、本発明の反応容器にかかる実施の形態5について、図面を参照しつつ詳細に説明する。実施の形態4の反応容器は、底壁のない反応容器であったが、実施の形態5の反応容器は表面弾性波素子の透明領域と透明板とによって液体保持部が形成されたいわゆるラボオンナチップ(Lab-on-a-chip)タイプの反応容器である。図39は、実施の形態5の反応容器を示す断面正面図である。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the reaction container of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Although the reaction vessel of the fourth embodiment is a reaction vessel without a bottom wall, the reaction vessel of the fifth embodiment is a so-called lab-onner in which a liquid holding part is formed by a transparent region of a surface acoustic wave element and a transparent plate. It is a reaction container of a chip (Lab-on-a-chip) type. FIG. 39 is a cross-sectional front view showing the reaction container of the fifth embodiment.
反応容器80は、実施の形態1〜4と同一の素材を用いた表面弾性波素子81と透明基板82とによって液体を保持する保持部80aを形成している。保持部80aは、容量が数nL〜数十μLと微量である。ここで、反応容器80は、表面張力の影響を抑えて保持部80aへの液体の導入と導出が容易になるように、保持部80aを形成する表面弾性波素子81と透明基板82の部分に液体に対する親和性を付与する処理を施しておくとよい。
The
表面弾性波素子81は、音波(表面弾性波)によって液体を少なくとも音波の波長以上の距離を移動させて保持部80aへ導入又は導出する音波発生手段であり、表面弾性波素子22と同様に、圧電基板81a上に櫛型電極(IDT)からなる振動子81bとアンテナ81cが形成されている。振動子81bは、櫛型電極(IDT)を形成する複数の櫛歯が互いに同心円状に配置されると共に、複数の櫛歯の中心(焦点)が保持部80a側となるように形成されている。但し、圧電基板81aは、検体や試薬等の液体に対する非親和性処理を表面に施し、水晶,ニオブ酸リチウム(LiNbO3),タンタル酸リチウム(LiTaO3)等の透明な素材を使用することにより、透明基板82と対向する部分を測光領域Amとして使用する。
The surface
透明基板82は、圧電基板81aとスペーサ83を介して平行に配置されている。これにより、測光領域Amは、スペーサ83によって圧電基板81aと透明基板82との間隔が一定に保持され、保持部80aに保持される液体の光学的特性を測定する光が透過する方向における液体の厚みを規定する。
The
以上のように構成される反応容器80は、図39に示すように、分注ノズル84によって試薬Lrを振動子81b上或いは振動子81bと保持部80aとの間の圧電基板81a上に分注する。このとき、試薬Lrを分注した時刻をt1とし、反応容器80における分析フローを図40に基づいて以下に説明する。次に、表面弾性波素子81を駆動し、試薬Lrを振動子81bが発する音波Waによって保持部80aに搬送する(時刻t2)。次いで、他の分注ノズルによって検体Sを振動子81b上或いは振動子81bと保持部80aとの間の圧電基板81a上に分注する(時刻t3)。その後、検体Sを振動子81bが発する音波Waによって保持部80aに搬送する(時刻t4)。
In the
このようにして、試薬Lrと検体Sを保持部80aに搬送した後、供給する電力を増加して表面弾性波素子81を駆動し、試薬Lrや検体を搬送した場合よりも強度の強い音波によって保持部80a内の試薬Lrと検体Sとを所定時間攪拌する(時刻t5)。これにより、試薬Lrと検体Sが反応して反応液Lraとなる。その後、反応液Lraを保持部80aの鉛直方向、例えば、図39に示すように、鉛直上方から照射される光束BLによって測光する(時刻t6)。
In this way, after the reagent Lr and the sample S are transported to the holding
測光終了後、反応容器80は、表面弾性波素子81を搬送用の低い電力によって駆動し、図39に示すように、振動子81bが発する音波Waによって反応液Lraを保持部80aの右方へ搬送し、排出する(時刻t7)。反応液Lraの排出後、洗浄ノズルによって圧電基板81a上に洗浄液を分注する(時刻t8)。その後、振動子81bが発する音波Waによって洗浄液を搬送して圧電基板81a及び保持部80aを洗浄する(時刻t9)。洗浄後、振動子81bを駆動して保持部80aから洗浄液を排出する(時刻t10)。洗浄液を排出後、再度、分注ノズル84によって試薬Lrを分注する(時刻t11)。以下、同じ操作を繰り返すことによって、反応容器80は、検体Sの分析を行う。
After the photometry is completed, the
このように、実施の形態5の反応容器80は、微小容器であっても液体の導入並びに導出が容易である。
Thus, even if the
ここで、実施の形態5の反応容器は、図41に示す反応容器85のように、実施の形態1〜4と同一の素材を用いた表面弾性波素子86と逆凹溝状の透明部材87とによって液体を保持する保持部85aを形成してもよい。
Here, the reaction container of the fifth embodiment, like a
このとき、表面弾性波素子86は、図41に示すように、圧電基板86a上の長手方向両側近傍の一方に振動子86bとアンテナ86cが形成され、他方に振動子86dとアンテナ86eが形成されている。また、圧電基板86aは、検体や試薬等の液体に対する非親和性処理が表面に施されている。一方、透明部材87は、二箇所のアンテナ86c,86e間に配置されている。
At this time, as shown in FIG. 41, in the surface
反応容器85は、例えば、振動子86b側に試薬ノズル88から試薬Lrを分注し、振動子86d側に検体ノズル89から検体Sを分注する。このとき、試薬Lrと検体Sを分注した時刻をt1とし、反応容器85における分析フローを図42に基づいて以下に説明する。次に、振動子86bと振動子86dとを個々に駆動し、発生する音波Waによって試薬Lrと検体Sを保持部85aに搬送する(時刻t2)。
In the
このようにして、試薬Lrと検体Sを保持部85aに搬送した後、振動子86b,86dに供給する電力を増加して表面弾性波素子86を駆動し、試薬Lrや検体Sを搬送した場合よりも強度の強い音波によって保持部85a内の試薬Lrと検体Sとを所定時間攪拌する(時刻t3)。これにより、試薬Lrと検体Sが反応して反応液Lraとなる。その後、保持部85aの鉛直方向又は水平方向から光束BLを照射して反応液Lraを測光する(時刻t4)。
In this way, after the reagent Lr and the sample S are transported to the holding
測光終了後、反応容器85は、搬送用の低い電力によって振動子86b又は振動子86dの一方を駆動し、反応液Lraを保持部85aから排出する(時刻t5)。反応液の排出後、洗浄ノズルによって圧電基板85a上に洗浄液を分注する(時刻t6)。その後、振動子86b,86dが発する音波Waによって洗浄液を搬送して圧電基板86a及び保持部85aを洗浄する(時刻t7)。洗浄後、振動子86b又は振動子86dを駆動して保持部85aから洗浄液を排出する(時刻t8)。洗浄液を排出後、再度、試薬ノズル88から試薬Lrを分注し、検体ノズル89から検体Sを分注する(時刻t9)。以下、同じ操作を繰り返すことによって、反応容器85は、検体Sの分析を行う。
After the photometry is completed, the
このように、反応容器85は、表面弾性波素子86と透明部材87とによって液体を保持する保持部85aを4面で形成するので、水平方向と鉛直方向の2方向から反応液を測光することができる。このため、反応容器85は、表面弾性波素子81と透明基板82とによって液体を保持する保持部80aを2面で形成し、測光方向が鉛直方向のみに限られる反応容器80に比べて測光上の自由度が高くなり、反応容器85を使用する自動分析装置の設計上の自由度が広がる。
Thus, since the
更に、反応容器は、図43に示す反応容器90のように、実施の形態1〜4と同一の素材を用いた表面弾性波素子91と逆凹溝状の透明部材92とによって液体を保持する保持部90aを形成してもよい。
Further, the reaction vessel holds the liquid by the surface acoustic wave element 91 and the reverse concave groove-shaped
このとき、表面弾性波素子91は、図43に示すように、圧電基板91a上の長手方向両側近傍の一方に振動子91bとアンテナ91cが形成され、他方に振動子91dとアンテナ91eが形成されている。また、圧電基板91aは、幅方向両側近傍の一方に振動子91fとアンテナ91gが形成され、他方に振動子91hとアンテナ91iが形成されており、表面には検体や試薬等の液体に対する非親和性処理が施されている。一方、透明部材92は、圧電基板91aの中央に配置され、基板本体92aに4本の脚92bが設けられている。
At this time, in the surface acoustic wave element 91, as shown in FIG. 43, the
反応容器90は、例えば、振動子91b側に試薬ノズル93から試薬Lrを分注し、振動子91d側に検体ノズル94から検体Sを分注する。そして、振動子91bと振動子91dとを個々に駆動し、発生する音波Waによって試薬Lrと検体Sを保持部90aに搬送する。なお、反応容器90における分析フローは、図42と同様である。
In the
このようにして、試薬Lrと検体Sを保持部90aに搬送した後、振動子91b,91dに供給する電力を増加して表面弾性波素子91を駆動し、試薬Lrや検体Sを搬送した場合よりも強度の強い音波によって保持部90a内の試薬Lrと検体Sとを所定時間攪拌し、反応させる。その後、保持部90aの鉛直方向から光束BLを照射して反応液を測光する。
In this way, after the reagent Lr and the sample S are transported to the holding
測光終了後、反応容器90は、搬送用の低い電力によって振動子91fを駆動し、反応液を保持部90aから排出する。反応液の排出後、洗浄ノズルによって圧電基板91a上に洗浄液を分注し、振動子91b,91d,91fが発する音波Waによって洗浄液を搬送し、圧電基板91a及び保持部90aを洗浄する。
After the photometry is completed, the
このように、反応容器90は、表面弾性波素子91と透明部材92とによって液体を保持する保持部90aに液体を導入或いは導出する4つの面を形成するので、保持部90aに保持される液体の自由界面が増えるため、液体の攪拌効率が向上する。
As described above, the
これまでの実施の形態では、RF送信アンテナによる電力供給の場合、振動子とアンテナが圧電基板の同じ面に形成されているものであったが、振動子とアンテナの形成面に対しては、外部からアンテナに電力を供給できる構成であれば、種々の変形が可能である。例えば、振動子のみが液体に近い面に形成され、アンテナが裏面に形成されて、振動子とアンテナが配線で接続されていてもよい。また,液体に近い、もしくは、接触する面の裏面側において、振動子とアンテナが同じ面に形成されていてもよい。さらに、例えば、図44に示すように、反応容器5に設ける表面弾性波素子22は、キュベットホイール4bの凹部4d内面に設けたコンタクトピン21dによって駆動装置20から電力を接触状態で受信するようにしてもよい。
In the embodiments so far, in the case of power supply by the RF transmission antenna, the vibrator and the antenna are formed on the same surface of the piezoelectric substrate. Various modifications are possible as long as power can be supplied to the antenna from the outside. For example, only the vibrator may be formed on the surface close to the liquid, the antenna may be formed on the back surface, and the vibrator and the antenna may be connected by wiring. Further, the vibrator and the antenna may be formed on the same surface on the back surface side of the surface close to or in contact with the liquid. Further, for example, as shown in FIG. 44, the surface
この場合、表面弾性波素子22は、図45に示すように、圧電基板22a上に形成する櫛型電極(IDT)からなる振動子22bとアンテナ22cのうち、アンテナ22cに代えてコンタクトピン21dと接触するコンタクトパッド22dを形成する。
In this case, as shown in FIG. 45, the surface
また、実施の形態1〜5で使用する表面弾性波素子、例えば、表面弾性波素子22は、音波が複数の櫛歯の中心C(焦点)が収束するように、振動子22bを構成する櫛型電極(IDT)の複数の櫛歯を互いに同心円状に配置すると共に、複数の櫛歯を下方に向かって短くなるように形成した。しかし、表面弾性波素子は、液体に作用する音波の方向を一方向とすることができれば、図46に示す表面弾性波素子28のように、圧電基板28a上に形成する振動子28bとアンテナ28cのうち、振動子28bを構成する櫛型電極(IDT)の複数の櫛歯を互いに平行に形成してもよい。
In addition, the surface acoustic wave element used in the first to fifth embodiments, for example, the surface
1 自動分析装置
2,3 試薬テーブル
2a,3a 試薬容器
4 反応部
4a 遮光部材
4b キュベットホイール
4c 開口
4d 凹部
5 反応容器
5a 保持部
5b 窓
5c,5d 側壁
5f 開口
6,7 試薬分注機構
6a,7a アーム
6b,7b プローブ
8 検体容器移送機構
10 ラック
10a 検体容器
11a アーム
11b プローブ
11 検体分注機構
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 駆動装置
21 送電体
21a RF送信アンテナ
21b 駆動回路
21c コントローラ
21d コンタクトピン
22,23 表面弾性波素子
22a,23a 圧電基板
22b,23b 振動子
22c,23c アンテナ
22d コンタクトパッド
24 搬送素子
24a 圧電基板
24b 振動子
24c アンテナ
25 反応容器
25a 保持部
25b 窓
25c,25d 側壁
25f 開口
27,28 表面弾性波素子
27a,28a 圧電基板
27b,28b 振動子
27c,28c アンテナ
30 反応容器
30a 保持部
30b 窓
30c,30e 側壁
30d 側壁
32,34 反応容器
32a,34a 保持部
32f,34f 開口
40 自動分析装置
41 作業テーブル
42 検体テーブル
42a 収納室
43 検体容器
44 検体分注機構
45 キュベットホイール
45a 容器孔
46 分注基板
47 光源
48 受光素子
49 ハンドリング機構
51 排出装置
52 試薬分注機構
53 試薬テーブル
60 反応容器
60a 平行壁
60b 傾斜壁
60c 保持部
60d 導出口
60e 導入口
60f 窓
61 表面弾性波素子
61a 圧電基板
61b 振動子
61c アンテナ
70 駆動装置
71 送電体
71a RF送信アンテナ
71b 駆動回路
71c コントローラ
80 反応容器
80a 保持部
81 表面弾性波素子
81a 圧電基板
81b 振動子
81c アンテナ
82 透明基板
83 スペーサ
84 分注ノズル
85 反応容器
85a 保持部
86a 圧電基板
86b,86d 振動子
86c,86e アンテナ
87 透明部材
88 試薬ノズル
89 検体ノズル
90 反応容器
90a 保持部
91 表面弾性波素子
91a 圧電基板
91b,91d 振動子
91c,91e アンテナ
91f,91h 振動子
91g,91i アンテナ
92 透明部材
92a 基板本体
92b 脚
93 試薬ノズル
94 検体ノズル
BL 光束
C 中心(焦点)
Dr 液滴
L 液体
Lr 試薬
Lra 反応液
S 検体
Wa 音波
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Automatic analyzer 2, 3 Reagent table 2a, 3a Reagent container 4 Reaction part 4a Light-shielding member 4b Cuvette wheel 4c Opening 4d Recessed part 5 Reaction container 5a Holding part 5b Window 5c, 5d Side wall 5f Opening 6, 7 Reagent dispensing mechanism 6a, 7a arm 6b, 7b probe 8 sample container transfer mechanism 10 rack 10a sample container 11a arm 11b probe 11 sample dispensing mechanism 12 analysis optical system 12a light emitting unit 12b spectroscopic unit 12c light receiving unit 13 washing mechanism 13a nozzle 15 control unit 16 input unit 17 Display unit 20 Drive device 21 Power transmission body 21a RF transmission antenna 21b Drive circuit 21c Controller 21d Contact pin 22, 23 Surface acoustic wave element 22a, 23a Piezoelectric substrate 22b, 23b Vibrator 22c, 23c Antenna 22d Contact pad 24 Transport Element 24a Piezoelectric substrate 24b Vibrator 24c Antenna 25 Reaction vessel 25a Holding part 25b Window 25c, 25d Side wall 25f Opening 27, 28 Surface acoustic wave element 27a, 28a Piezoelectric substrate 27b, 28b Vibrator 27c, 28c Antenna 30 Reaction vessel 30a Holding part 30b Window 30c, 30e Side wall 30d Side wall 32, 34 Reaction vessel 32a, 34a Holding part 32f, 34f Opening 40 Automatic analyzer 41 Work table 42 Sample table 42a Storage chamber 43 Sample container 44 Sample dispensing mechanism 45 Cuvette wheel 45a Container hole 46 Dispensing substrate 47 Light source 48 Light receiving element 49 Handling mechanism 51 Ejector 52 Reagent dispensing mechanism 53 Reagent table 60 Reaction vessel 60a Parallel wall 60b Inclined wall 60c Holding part 60d Deriving port 60e Introducing port 60f Window 61 Surface acoustic wave element 61a Piezoelectric substrate 61b Vibrator 61c Antenna 70 Drive device 71 Power transmission body 71a RF transmission antenna 71b Drive circuit 71c Controller 80 Reaction vessel 80a Holding part 81 Surface acoustic wave element 81a Piezoelectric substrate 81b Vibrator 81c Antenna 82 Transparent substrate 83 Spacer 84 Dispensing nozzle 85 Reaction vessel 85a Holding portion 86a Piezoelectric substrate 86b, 86d Vibrator 86c, 86e Antenna 87 Transparent member 88 Reagent nozzle 89 Sample nozzle 90 Reaction vessel 90a Holding portion 91 Surface acoustic wave element 91a Piezoelectric substrate 91b, 91d Vibration Child 91c, 91e Antenna 91f, 91h Vibrator 91g, 91i Antenna 92 Transparent member 92a Substrate body 92b Leg 93 Reagent nozzle 94 Sample nozzle BL Light flux C Center (focus)
Dr droplet L liquid Lr reagent Lra reaction liquid S specimen Wa sound wave
Claims (11)
音波を発生する音波発生手段と、
液体を導入する開口を有し、前記液体の導入方向の長さが前記音波の波長よりも長い液体の保持部と、
を備え、
前記音波発生手段は、前記音波によって前記液体を前記開口から前記保持部内へ導入し、或いは前記開口から前記保持部の外へ導出することを特徴とする反応容器。 A reaction vessel in which the held liquid is reacted by stirring with sound waves,
Sound wave generating means for generating sound waves;
A liquid holding portion having an opening for introducing a liquid, wherein a length of the liquid introduction direction is longer than a wavelength of the sound wave;
With
The reaction vessel characterized in that the sound wave generating means introduces the liquid from the opening into the holding unit or leads the liquid out of the holding unit by the sound wave.
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