JP5217439B2 - 液体攪拌装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、気体による液体攪拌技術に関する。

従来、試料及び試薬からなる液体の攪拌には、攪拌棒や攪拌子が使用されていた。しかし、これらを用いると装置が複雑になったり、大きくなったり、コンタミネーションの原因となったりという問題がある。また、超音波を用いて攪拌を行うような技術も存在するが、攪拌対象の液体が泡立ってしまい、測定値に誤差を生じる場合があるという問題がある。

一方、空気等の気体により液体を攪拌することができれば、上記のような問題は発生しない。このような空気により液体を攪拌する技術には特表昭６１−５０１１６７号公報記載のようなものがある。具体的には図１２に示すように、液体を保持するクペット１００１内の液面とクペット１００１の壁との接合部近くのメニスカス領域１００３にノズル１００２からの空気ジェットを鋭角に当てるものである。このようにすれば液体の攪拌を空気によって行うことができるが、試料及び試薬を少量にするために例えばクペット１００１として小口径の容器を採用したり、液面が容器の上端よりかなり下に位置している場合には、空気ジェットを直接メニスカス領域１００３に当てるとすると、ノズル１００２の角度が大きくなり、さらにノズル１００２の先端からメニスカス領域１００３までの距離が長くなるため空気ジェットの射出精度に問題が生ずる。また、このような方法では、空気ジェットにより液体が上から下に単純に押下げられるように攪拌されるので、条件によっては液体がクペット１００１外へ飛び出す場合もある。なお、ノズル１００２をクペット１００１内部に下ろすような構成も上記公報には開示されているが、その場合精度良くノズルを移動させる機構が必要になり装置が複雑化し、場合によってはノズル１００２の先端が液体によって汚染される場合もある。
特表昭６１−５０１１６７号公報

以上述べたように、従来技術には、小型の容器等に少ない量の液体を入れている場合において小型の装置によって適切に液体を攪拌する技術は存在していない。

従って、本発明の目的は、上記問題に鑑み、例えば空気、例えば窒素ガスやアルゴンガス等の不活性気体などの気体により液体を攪拌する新規の技術を提供することである。

また、本発明の他の目的は、小型の容器等に少ない量の液体を入れている場合においても小型の装置によって適切に液体を攪拌するための技術を提供することである。

本発明の第１の態様に係る液体攪拌機構は、攪拌対象の液体を内部に保持し且つ開口した液体保持部の内壁面沿いに螺旋状の気流を生成して上記攪拌対象の液体を攪拌するものである。このようにすれば、斜め下向きの気流によって液体が適切に攪拌される。また、本液体攪拌機構によれば、攪拌棒や攪拌子などの小型化を阻害する構成は不要であり、さらに直接空気ジェットを液面付近に当てる必要もないので、小型の容器等に少ない量の液体が入っていても適切に攪拌することができるようになる。

また、本発明の第２の態様に係る液体攪拌装置は、攪拌対象の液体を内部に保持し且つ上部が開口した液体保持部と、液体保持部の内壁面沿いに螺旋状の下降気流を生成するためのノズルを有する気体射出部とを有する。

なお、上で述べた液体保持部の断面の内形状を、丸形又は気流が内壁沿いに旋回可能となる多角形としてもよい。このようにすれば気流による風圧を適切に液体に加えることができるようになる。

また、ノズルの延伸方向に沿った直線が、液体保持部内における攪拌対象の液体の最上部よりも高い位置で液体保持部の内壁と交差するようにしてもよい。このようにすれば気流は、液体保持部の内壁面沿いに螺旋状に旋回下降して液面に到達するようになる。

また、ノズルの延伸方向に沿った直線と液体保持部の上端面との間の角度を、５３乃至６０度にする場合もある。

また、ノズルの先端が、液体保持部の上端面の中心線より左右いずれかに偏って配置される場合もある。螺旋状の下降気流を液体保持部の内壁面に沿って適切に生じさせるためである。

さらに、ノズルの先端面を、当該ノズルの側面の接平面と４５±１０度をなすように切断してもよい。このようにすれば、より効果的に液体を攪拌することができる。

また、上記の如く切断された先端面を、下方向から、ノズルの延伸方向の側方に存在する、液体保持部の内壁面に向けて５乃至１０度回転するようにしてもよい。このようにすれば、螺旋状の下降気流を液体保持部の内壁面に沿って適切に生じさせることができる。

さらに、ノズルの先端面が向いている、液体保持部の内壁面は、ノズルにより近い方の内壁面とする場合がある。

なお、上記螺旋状の下降気流は、気体ポンプによって送り込まれた気体がノズルから排出され液体保持部内壁面に接触することにより生成されるが、気体ポンプによる気体の流量及び排出タイミングについては、制御プログラムを実行する制御装置からの指示に応じて制御される。そのような制御プログラムは、例えばフレキシブル・ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体又は記憶装置に格納される。また、ネットワークを介してディジタル信号にて頒布される場合もある。なお、処理途中のデータについては、コンピュータのメモリ等の記憶装置に一時保管される。

また、本発明の第３の態様に係る液体攪拌方法は、攪拌対象の液体を内部に保持し且つ液体保持部の内壁面沿いに螺旋状の下降気流を生成するステップと、螺旋状の下降気流の風圧により攪拌対象の液体を攪拌するステップとを含む。

本発明によれば、気体により液体を適切に攪拌することができる。

また、本発明の他の側面によれば、小型の容器等に少ない量の液体を入れている場合においても小型の装置によって適切に液体を攪拌することができる。

図１は本発明の実施の形態に係る自動分析機の斜視図である。 図２は本発明の実施の形態に係る主要部の斜視図である。 図３は気体射出部、気体ポンプ及び情報処理部の関係を表す模式図である。 図４は気体射出部の側面図（概要）である。 図５は気体射出部の下面図である。 図６は気体射出部の側面図である。 図７（ａ）は、気体射出部のノズル及びセル孔の上面図、図７（ｂ）は気体射出部のノズル及びセル孔の第１の側面断面図、図７（ｃ）は、気体射出部のノズル及びセル孔の他の上面図、図７（ｄ）は、気体射出部のノズル及びセル孔のさらに他の上面図である。 図８は気体射出部のノズル及びセル孔の第２の側断面図である。 図９は気体射出部のノズル及びセル孔の第３の側断面図である。 図１０は気体射出部のノズルから射出される気流の模式図である。 図１１は気体射出部のノズルから射出される気流の模式図である。 図１２は従来技術を説明するための図である。

図１に、本発明の一実施の形態に係る液体攪拌機構を含む自動分析機の斜視図を示す。なお、本実施の形態に係る構造を示すため、通常は付されているカバーをはずした状態を示している。本実施の形態に係る自動分析機１００は、様々な機能を有しているが本実施の形態に関連する部分としては、穿刺部１、穿刺部１の支柱２、吸引ノズル３、採便容器の固定部４、固定部４の支柱５、採便容器の搬送部６、反応部７、反応部７内に設けられた、吸引ノズル３による吸引サンプル（便懸濁液を濾過したもの。以下、試料と呼ぶ。）の分析を行うためのセルへの注入孔８（なお、反応部７のカバーに設けられている）、ノズル洗浄部９、搬送部６が移動するレール１０、自動分析機１００の制御を行う情報処理部１１、プリンタ１２、表示部１３、採便容器に付されたバーコードを読み取るバーコードリーダ１４、試薬保冷部１６、試薬保冷部１６に保持されている試薬を反応部７内のセルに注入する試薬分注部１５、反応部７のセル内の試料及び試薬を攪拌するための気体射出部２０、試薬分注部１５により試薬を注入する反応部７内のセル及び気体射出部２０により試料及び試薬を攪拌するセルに対する試薬孔１９（なお、反応部７のカバーに設けられている）、セルに注入され且つ攪拌された試料及び試薬に対する計測を行う測光部１７、セルを洗浄する洗浄部１８などを有する。

ここで図１に示した自動分析機１００の動作の概要を述べておく。タッチパネル式の表示部１３に対するユーザの指示に応じて情報処理部１１は、以下の動作を実施するように各部を制御する。すなわち、１又は複数の採便容器を載せた搬送部６は、レール１０に沿って固定部４が設置されている位置に移動する。なお、移動させる際には、バーコードリーダ１４が採便容器に付されているバーコードを読み取り、情報処理部１１に出力する。情報処理部１１は、バーコードリーダ１４からのバーコード・データを保持しておき、後に実施する分析処理の結果と結び付ける。搬送部６が固定部４の下に今回の分析対象となる採便容器を移動させると、固定部４の支柱５を下に下ろし、採便容器の上部を固定する。次に、穿刺部１の支柱２を吸引ノズル３の先端が採便容器の上端の中心に位置するように回転させ、さらに支柱２を下ろして、穿孔動作、吸引動作等を行う。吸引後は、支柱２を引き上げ、さらに吸引ノズル３の先端が注入孔８の中心に位置するように回転させる。なお、反応部７では、今回の吸引試料について分析を行うためのセルを注入孔８の位置に回転させる。その後、吸引ノズル３で吸引された試料は、所定量の第一試薬と共に、注入孔８を介して反応部７のセルに注入される。なお、このステップにより、吸引ノズル内部の洗浄は実質的に行われたとして後の内部洗浄ステップは省略することも可能である。

さらに、所定量の第一試薬及び試料が注入されたセルは、試薬孔１９の位置まで回転移動され、当該セルには試薬分注部１５により試薬保冷部１６に保持されている第二試薬が試薬孔１９を介して注入される。また、第一及び第二試薬並びに試料が注入されたセルは気体射出部２０の位置までさらに回転移動され、気体射出部２０により射出される気流によってその内部の液体（第一及び第二試薬並びに試料）が攪拌される。その後、さらにセルは測光部１７の位置まで回転移動され、測光部１７により計測が行われ、当該計測結果が情報処理部１１に出力される。情報処理部１１は、計測結果によって分析処理を行い、分析結果を上で読み取ったバーコード・データと結び付け、記憶装置に格納し、表示部１３に表示する。ユーザの指示があれば、プリンタ１２から分析結果を印刷出力する。また、適切なタイミングで、洗浄部１８は、反応部７の使用済みセルを洗浄する。

図２に本実施の形態に係る液体攪拌機構の主要部の斜視図を示す。反応部７は、反応部７の上面に設けられているカバー２４と、回転し且つ複数のセル孔２１等を外周付近に有する反応槽２２と、反応槽２２の外周等を囲う恒温槽２３とで構成される。なお、図１において試薬孔１９は、楕円又は所定の大きさの円を反応部７の外縁に沿って所定距離だけ移動及び切除したような形（すなわち、反応部７の上面内部に孔が存在する形）となっているが、図２に示すようにカバー２４をその外縁から所定の幅だけ外縁に沿って切り取った形とすることも可能である。また、図１に示した試薬孔１９の形状は一例であり、矩形その他の形状を採用することも可能である。反応槽２２は、複数のセル孔２１用に穴が設けられているセル支持部と、穴に合わせてセル支持部に保持された複数のセルとを含む。気体射出部２０はノズル２０ａを有しており、ノズル２０ａの位置まで移動したセル孔２１内の液体が当該ノズル２０ａから射出される気流により攪拌されるようになっている。気体射出部２０は、図示しない気体ポンプに接続されており、当該気体ポンプから気体が気体射出部２０に供給され、ノズル２０ａからセル孔２１を介してセル内壁に向けて射出される。なお、本実施の形態においては、以下で述べるセル及びその上部に形成された反応槽２２（のセル孔２１）によって構成される部分が、液体保持部に相当する。

次に、気体射出部２０の構成について図３乃至図６を用いて説明する。図３に気体射出部２０等の概略を示す。気体射出部２０は、ケーブル２５を介して気体ポンプ２６に接続されており、当該気体ポンプ２６による空気の流量及び排出タイミングについては、制御部である情報処理部１１からの指示に応じて制御される。気体射出部２０の後部はケーブル２５に接続されており、気体射出部２０の内部のパイプは、点線で示しているように、段階的に内径が細いパイプに接続されてゆき、最終的に斜め下を向いたノズル２０ａに接続される。

なお、気体射出部２０の内部のパイプは、上記のような構成ではなく、例えば一本のパイプで形成されていても良い。また、当該内部のパイプとノズル２０ａとを一本のパイプで形成しても良い。更に、図４乃至図６における気体射出部２０は、内部にパイプを保持した筺体として形成されている（当該パイプの外側に筺体が形成されている）が、このような筺体を形成せずに、パイプだけで形成されていても良い。

また、気体射出部２０から射出させる気体は、特に限定されず、例えば空気や不活性ガス（例えば窒素ガス、アルゴンガス等）であってもよい。なお、セル孔２１内の液体との関係で選択される場合もある。

図４に示した、気体射出部２０の側面図を用いてノズル２０ａを説明する。ノズル２０ａは基本的には円筒であり、その内径Φは０．５ｍｍ乃至２．０ｍｍの範囲が好ましい。なお、ノズル２０ａの形状は、円柱状、円錐状、多角柱状、多角錐状であってもよい。また、ノズル２０ａの先端の形状は、射出する気体によりセル内に保持されている液体を攪拌し得るものであればよく、特に限定されるものではないが、ノズルの延伸方向に対して斜めに切断されているのが好ましい。本実施の形態においてノズル２０ａの先端は、ノズル２０ａの側面の接平面（図４においてはノズル２０ａの側面に一致する面Ａ）に対してθ＝４５°±１０°好ましくは４５°±５°の角度をなすように切断されている。なお、ノズル２０ａ側の切断面をノズル２０ａの先端面２０ｂと呼ぶものとする。図４ではノズル２０ａの先端面２０ｂは、説明のため完全に下を向いている状態を示しているが、以下で述べるようにノズル２０ａを回転させて多少斜めを向くように調整されている方が好ましい。

なお、本実施の形態においては、セル孔２１の内径が５ｍｍ乃至７ｍｍと小さいため、ノズル２０ａの内径を上記した如き範囲としたが、ノズル２０ａの内径は、通常０．５ｍｍ乃至６ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ乃至４ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ乃至２ｍｍから適宜選択される。即ち、ノズル２０ａの内径は、このような範囲から、セル等の液体保持部の内径に従って適宜選択すればよい。

例えば、液体保持部の内径が５ｍｍ乃至５０ｍｍである場合は、ノズル２０ａの内径は通常０．５ｍｍ乃至６ｍｍであり、液体保持部の内径が５ｍｍ乃至３０ｍｍである場合は、ノズル２０ａの内径は通常０．５ｍｍ乃至４ｍｍである。また、液体保持部の内径が５ｍｍ乃至１０ｍｍである場合は、ノズル２０ａの内径は０．５ｍｍ乃至２ｍｍである。

図５に気体射出部２０の下面図を示す。上でも少し述べたように、より効率的に液体を攪拌し得ることから、ノズル２０ａの先端面２０ｂはノズル２０ａの延伸方向の側方に存在する、セルの内壁面に向かって回転させられていることが好ましい。具体的には、例えばノズル２０ａの先端面２０ｂは、図５におけるβ方向、即ち、下方向から、ノズル２０ａの延伸方向の側方に存在する、セルの内壁面に向けて５乃至１０°回転させられているのが好ましい。従って、ノズル２０ａの先端面２０ｂの法線は一点鎖線を通る平面に重なるわけではなく、紙面では描くことが難しいが先端面２０ｂの法線は例えば矢印Ｂを通る平面に重なる方向となる。

なお、図５には、β方向にノズル２０ａの先端面２０ｂを回転させる例を示したが、ノズル２０ａの先端面２０ｂはβと逆方向に回転させてもよく、セル孔２１に対するノズル２０ａの設置位置を考慮して適宜回転方向を決定すればよい。

図６にノズル２０ａを回転させた後の気体射出部２０の側面図を示す。図６に示すように、ノズル２０ａは、反応槽２２の上面に対してα＝５３°乃至６５°傾けられているのが好ましく、α＝５３°乃至６０°傾けられているのがより好ましい。また、ノズル２０ａの先端は反応槽２２の上面からｋ＝１．５ｍｍ乃至２．０ｍｍ程度離れていることが好ましい。図６では、ノズル２０ａは、紙面上方に５°乃至１０°回転されているので、ノズル２０ａの先端面２０ｂが見える。

なお、図６で述べた例では、反応槽２２の上面はセル内（即ち、液体保持部内）に保持された液体の液面と平行であるため、ノズル２０ａの傾き角度は、反応槽２２の上面に対して設定されている。しかしながら、反応槽２２の上面と液面とが平行でない場合には、ノズル２０ａは、セル内（即ち、液体保持部内）に保持された液体の液面（若しくはこの面を延長した面）に対して、上で述べたような角度となるように傾ければよい。

また、上で述べた液体保持部は、セル及び反応槽２２（のセル孔２１）が一体となって構成されているので、反応槽２２の上面がこの液体保持部の上端面に相当する。従って、ノズル２０ａの先端はこの液体保持部の上端面から上で述べた長さｋで示される範囲の距離離れているのが好ましい。例えば、反応槽２２は必ずしも必要ではないので、反応槽２２を用いない例では、ノズル２０ａと最も近接する部材の上端面（例えばセルの上端面）と、ノズル２０ａとの距離が上で述べた範囲であればよい。

次に、図７乃至図９を用いてノズル２０ａとセル孔２１の位置関係を説明する。図７（ａ）にセル孔２１及びノズル２０ａの上面図、図７（ｂ）にセル孔２１及びノズル２０ａの第１の側面断面を示す。図７（ｂ）に示すように、カバー２４の下に反応槽２２のセル支持部の一部が存在しており、さらにその下にセル３１が設けられている。図７（ｂ）では、反応槽２２のセル孔２１の直径とセル３１の内径はほぼ一致しているが、セル孔２１の直径の方をセル３１の内径より大きくしてもよい。また、セル孔２１の直径とセル３１の外径は一致していてもよいし、セル孔２１の直径の方をセル３１の外径より若干大きくしてもよい。

液体保持部であるセル３１は、通常この分野でセル（キュベット）、スピッツ、試験管、遠沈管等で用いられる材料からなるものであればよく、例えば、ガラス、プラスチック、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）等の合成樹脂等の材料からなるものが挙げられ、透明材料でも不透明材料からなるものでもよい。また、液体保持部の内径は特に限定されないが、通常５ｍｍ乃至５０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ乃至３０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ乃至１０ｍｍ、特に好ましくは５ｍｍ乃至７ｍｍから適宜選択される。なお、本実施の形態に係る攪拌装置には、このような内径を有する液体保持部のうち、内径５ｍｍ乃至７ｍｍを有する小口径のものに極めて有用である。

図７乃至図９に示すように、セル３１内には液体３２が保持されており、その液面３２ａからノズル２０ａの先端までの長さＬは、射出される気体の量或いは圧力（風圧）との関係から、液体が攪拌され且つセル外に液体が噴き出さないような距離とすれば良く、特に限定されないが、例えば２０ｍｍ乃至３０ｍｍ程度が好ましく、約２５．８ｍｍ乃至２６．３ｍｍが特に好ましい。本実施の形態では、少ない量の液体３２に対処するためこの程度の高さに規定されているが、液面３２ａが高くなる場合には液体３２が吹き出すこともあるので、そのような場合には別途調整が必要となる。ノズル２０ａの先端と反応槽２２の上面との長さ（距離）ｋは図６で述べたものと同じである。また、セル３１は３０ｍｍ程度の長さを有する。さらに、液面３２ａは、セル長の１／３程度の低い位置にある。図７（ａ）及び（ｂ）で明らかなように、ノズル２０ａの先端を伸ばすと、液面３２ａより高い位置でセル３１の内壁３１ａと交差する。従って、ノズル２０ａの先端から射出される気流は液面３２ａのメニスカス領域に直接当てられるわけではない。

本実施の形態においては、上で述べた液体保持部の内壁面沿いに螺旋状の下降気流を生じさせる少なくとも２つの具体的な実現方法が存在している。第１の方法としては、ノズル２０ａの先端から射出される気体を直接液体保持部の内壁面に当てる方法であり、第２の方法としては、液体保持部の上部の縁に気体を当てて、気体が液体保持部の上部の縁から下降して液体保持部の内部に流入するようにして、液体保持部の内壁面に沿った螺旋状の下降気流を生じるようにする方法である。このような２つの方法のうち、第２の方法の方が望ましいとされる。

即ち、図７（ｃ）に示すように、ノズル２０ａの先端の中心線（二点鎖線Ｇ）を含む平面は、セル３１の内壁３１ａの接線上にあることが望ましい。このようにすれば、図１１に示すように、射出された気体がセル孔２１の上端縁に当たって、一部の気体は、若干下降した後上端縁からセル孔２１に流入し、さらに螺旋状にセル３１の内壁３１ａに沿って下降する。また、一部の気体は、セル孔２１に流入することなく、セル孔２１外に出てしまう。このようにセル孔２１外に出てしまっても、螺旋状の気流の生成には影響はない。

また、ノズル２０ａの先端を、セル孔２１の内周を上部方向に伸ばすことにより形成される円柱状の閉鎖領域の外側に位置させることが特に望ましい。

なお、図７（ａ）又は図７（ｃ）に示すように配置する必要があるわけではなく、適切な螺旋状の気流が発生するならば、図７（ｄ）に示すように、ノズル２０ａの先端の中心線（二点鎖線Ｇ）を含む平面が、セル３１の内壁３１ａの接線上の位置からセル３１の中心方向に移動、言い換えれば、セル孔２１の接線位置からセル孔２１の中心方向に移動させるようにしても良い。ここで、ノズル２０ａの先端の中心線とは、ノズル２０ａの断面に於ける円又は多角形の中心点を通る直線を言い、図５乃至図６に示した一点鎖線を意味する。

図７（ａ）に示すように、セル孔２１の形状は、円、楕円などの丸形、若しくは６角形以上の多角形といったように、セル３１の内壁３１ａを螺旋状に旋回する気流を生成できるような丸又は丸に近い形状となっている。例えば、セル孔２１の直径Ｐは６ｍｍ程度である。

なお、本実施の形態において、液体保持部はセル３１及び反応槽２２（のセル孔２１）が一体となって構成されているので、反応槽２２の上面からセル３１の底部までが液体保持部の長さに相当する。また、上ではセル３１の長さは３０ｍｍ程度としているが、液体保持部の長さはこれに限定されない。液体保持部の長さとしては、通常この分野で用いられているものであればよく、例えば、通常２５ｍｍ乃至２００ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ乃至１００ｍｍ、より好ましくは２５ｍｍ乃至５０ｍｍ、特に好ましくは２５ｍｍ乃至３５ｍｍから適宜選択される。また、本実施の形態に係る攪拌装置には、このような長さを有する液体保持部のうち、２５ｍｍ乃至３５ｍｍの長さを有する小さなものが極めて有用である。

また、一点鎖線Ｃは、セル孔２１の中心を通過する直線であるが、図７（ａ）に示すように、ノズル２０ａは一点鎖線Ｃ上ではなく、一点鎖線Ｃに平行なセル孔２１の接線に近い位置（図７（ａ）の上方）に偏って配置されている。図７（ａ）では分かりにくいが、ノズル２０ａの先端面２０ｂは、下方向から、ノズル２０ａの延伸方向の側方に存在する、セル３１の内壁３１ａに向けて（すなわち、図７（ａ）の紙面に対して垂直下方向から紙面上方に向けて）、５°乃至１０°回転されている。

なお、図７（ａ）、図７（ｃ）及び（ｄ）では、セル孔２１の上半分の領域（セル孔２１自身を除く）にノズル２０ａが配置される例が示されているが、セル孔２１の下半分の領域（セル孔２１自身を除く）にノズル２０ａを配置するようにしても良い。

図８に気体射出部２０及びセル孔２１の第２の側面断面を示す。図８は、図７（ｂ）の右側９０°の角度から見た図である。一点鎖線Ｄは、セル３１の中心線である。図８に示すように、ノズル２０ａは、中心線である一点鎖線Ｄより右側に偏って配置されている。図８でははっきりしないが、ノズル２０ａの先端面２０ｂは、下方向から、セル３１の内壁３１ａの右側部分に向けて５乃至１０°回転されている。図８では、セル孔２１の中心線から右側にノズル２０ａが配置されている状態を示したが、図７（ａ）等においてノズル２０ａをセル孔２１の下半分の領域に配置するような場合には、セル孔２１の中心線から左側にノズル２０ａが配置される。その場合には、ノズル２０ａの先端面２０ｂは、セル３１の内壁３１ａの左側部分に向けて回転されている。

図９に気体射出部２０及びセル孔２１の第３の側面断面を示す。図９は、図８の紙面裏側から見た図、すなわち図７（ｂ）の左側９０°の角度から見た図である。一点鎖線Ｅは、セル３１の中心線である。図９に示すように、ノズル２０ａは、中心線である一点鎖線Ｅより左側（図８とは見る方向が逆なため）に偏って配置されている。また、図９では、小さくなってしまっているが、ノズル２０ａの先端面２０ｂは、下方向から、当該先端面２０ｂに近いセル３１の内壁３１ａに向けて５°乃至１０°回転されている。このように、ノズル２０ａの先端面２０ｂは、ノズル２０ａの左側方に向いているため、ノズル２０ａは、セル３１の左側の方に寄って配置されており、ノズル２０ａの先端から射出される気流が、遠くの内壁３１ａにぶつかるのではなく、近くの内壁３１ａにぶつかって螺旋状の下降気流が滑らかに生じるようにしている。なお、図９では、セル孔２１の中心線から左側にノズル２０ａが配置されている状態を示したが、図７（ａ）等においてノズル２０ａをセル孔２１の下半分の領域に配置するような場合には、セル孔２１の中心線から右側にノズル２０ａが配置される。その場合には、ノズル２０ａの先端面２０ｂは、セル３１の内壁３１ａの右側部分に向けて回転されている。

図１０を用いてノズル２０ａの先端から射出される気流を説明する。点線Ｆは、ノズル２０ａの先端から射出された気流を模式的に示したものである。気流はセル３１の内壁３１ａに沿って点線Ｆの矢印で示されるような螺旋状にセル３１を下り、液体３２の液面３２ａに到達すると、その風圧で液面３２ａを斜め下方向に押下げ、液体３２を攪拌する。斜め下方向に液体３２を押下げるため、液体３２の上層と下層が混ざり合い、適切な攪拌となる。より具体的には、気流が螺旋状且つ下方向に向かって生ずるため、セル３１内の液体３２も気流と同じように螺旋状且つ下方向に向かって流れていき、セル３１の底部まで流れた後、射出された気体がセル３１の外に逃げてゆくのと同じように上に向かって流れていく。従って、液体３２の適切な攪拌がなされるようになる。

ノズル２０ａから射出される気流の流量を、１乃至２リットル／分程度とすることにより、液体３２がセル孔２１の外にあふれ出ることなく液体３２を適切に攪拌することができる。

なお図１０は模式図であって、実際にセル３１の内壁３１ａに沿って旋回して液面３２ａに到達するまでの旋回回数等は実際とは異なる場合もある。

以上のような構成により、攪拌棒や攪拌子などによって攪拌するわけではないので、コンタミネーションが起こりにくく、装置の小型化が可能となる。また、上で述べたようにセル孔２１及びセル３１自体も小さく、セル３１内の液体３２も少量である。液体３２を少なくするのは、試料及び試薬の使用量を減少させることができるためである。このような場合、直接液面付近に気流を当てることは精度的に困難な場合が多く、また余分な機器を必要とする場合もあるが、本実施の形態では気流を螺旋状に旋回させて液体に風圧を加えるようにしており、精度の面で問題が少なく、ノズル２０ａを上下させるなどの余分な機器は不要である。

以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、濾過後の便懸濁液と試薬との混合液の攪拌について説明したが、本発明はそれ以外の液体についても攪拌可能である。

また、セル３１内に保持されている液体３２の液面３２ａからノズル２０ａの先端までの長さ、セル長に対する液面３２ａの位置、気流の流量などの上で述べた様々な数値は、セル３１の形状及びサイズに依存する部分が多い。従って、他のセルを用いる場合には、セル３１の内壁３１ａに沿って気流を螺旋状に旋回させるために変更すべきパラメータがある場合もある。

上でも述べたが本発明における液体保持部には、内部に液体を保持し得るものは全て包含され、例えばセル（キュベット）、試験管、スピッツ、遠沈管等の内部に液体を保持し得る容器、適当な部材に穿たれた底部が閉口する孔、これら容器又は底部が閉口する孔とその上部に形成された適当な孔によって構成される部分からなるもの等が含まれる。なお、容器又は底部が閉口する孔とその上部に形成される適当な孔とは、隙間無く接していても（すなわち、一体となっていても）、また若干間隔を開けて形成されていてもよい。

Claims (6)

1. 攪拌対象の液体を内部に保持し且つ上部が開口した液体保持部と、
   前記液体保持部の内壁面沿いに螺旋状の下降気流を生成するためのノズルを有する気体射出部と、
   を有し、
   前記ノズルは、
   当該ノズルの先端の中心線が、前記液体保持部における前記撹拌対象の液体の液面に対して垂直で且つ前記液体保持部の内壁に接する平面上に配置されるか、又は当該平面上から前記液体保持部の中心方向に且つ前記ノズルの先端が前記液体保持部の中心側に向くように傾けられて配置され、なお且つ前記ノズルの延伸方向に沿った直線が、前記液体保持部における前記攪拌対象の液体の最上部よりも高い位置で前記液体保持部の内壁と交差するようにして配置され、
   前記ノズルの先端部は、当該ノズルの側面の接平面に対して斜めの先端面を有しており、
   前記先端面が、下方向から、前記ノズルの延伸方向の側方に存在する、前記液体保持部の内壁面に向けて５乃至１０度回転されており、
   前記ノズルの先端面が向いている、前記液体保持部の内壁面が、前記ノズルにより近い方の内壁面である
   ことを特徴とする液体攪拌装置。
2. 前記液体保持部の断面の内形状が、丸形又は気流が内壁沿いに旋回可能となる多角形であることを特徴とする請求項１記載の液体攪拌装置。
3. 前記ノズルの延伸方向に沿った直線と前記液体保持部の上端面との間の角度が５３乃至６０度であることを特徴とする請求項１記載の液体攪拌装置。
4. 前記先端面が、前記ノズルの側面の接平面と４５±１０度をなすように形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の液体攪拌装置。
5. 前記ノズルが、前記液体保持部の外部に設置されることを特徴とする請求項１記載の液体攪拌装置。
6. 前記ノズルが、一本のノズルであることを特徴とする請求項１記載の液体攪拌装置。

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