WO2010035532A1 - 撹拌装置、撹拌方法及び自動分析装置 - Google Patents

Abstract

　撹拌棒を回転させて液体を撹拌する撹拌装置（１３，１４）、撹拌方法及び自動分析装置（１）。撹拌装置（１３，１４）は、撹拌棒（１３ｃ，１４ｃ）を低速で回転させた後、低速を越える高速で回転させる回転制御部（１５ａ）を備えている。好ましくは、回転制御部は、撹拌棒の低速回転を所定時間停止させた後、撹拌棒を高速回転させる。撹拌方法は、撹拌棒を低速で回転させる低速回転工程と、低速を越える高速で撹拌棒を回転させる高速回転工程とを含んでいる。好ましくは、高速回転工程は、撹拌棒の低速回転を所定時間停止させた後、撹拌棒を高速回転させる。

Description

撹拌装置、撹拌方法及び自動分析装置

　本発明は、撹拌装置、撹拌方法及び自動分析装置に関するものである。

　従来、自動分析装置は、試薬と検体とを反応させ、反応液の光学的特性を測定することによって検体中の特定成分の量等を分析している。このため、自動分析装置は、反応が適切に進行するように試薬と検体とを撹拌棒によって撹拌させる撹拌装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７－３１５８３１号公報

　ところで、従来の撹拌装置は、撹拌対象の粘度や比重等の液性（物理的特性）に拘わらず撹拌棒を一定の速度で回転させて撹拌している。但し、試薬や検体は、それぞれ液性（物理的特性）が広範に亘ることから、例えば、高粘度の試薬と低粘度の検体等を撹拌した場合等のように液性（物理的特性）に差があると、撹拌が不十分となる場合があり、撹拌効率の向上が望まれていた。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撹拌対象の液性に関係なく簡易に撹拌効率の向上が可能な撹拌装置、撹拌方法及び自動分析装置を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撹拌装置は、撹拌棒を回転させて液体を撹拌する撹拌装置であって、前記撹拌棒を低速で回転させた後、前記低速を越える高速で回転させる回転制御手段を備えたことを特徴とする。

　また、本発明の撹拌装置は、上記の発明において、前記回転制御手段は、前記撹拌棒の低速回転を所定時間停止させた後、前記撹拌棒を高速回転させることを特徴とする。

　また、本発明の撹拌装置は、上記の発明において、前記回転制御手段は、前記高速回転の時間が前記低速回転の時間よりも長くなるように前記撹拌棒の回転を制御することを特徴とする。

　また、本発明の撹拌装置は、上記の発明において、前記回転制御手段は、前記低速回転及び前記高速回転の際に前記撹拌棒をそれぞれ一定の回転数に保持することを特徴とする。

　また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撹拌方法は、撹拌棒を回転させて液体を撹拌する撹拌方法であって、前記撹拌棒を低速で回転させる低速回転工程と、前記低速を越える高速で前記撹拌棒を回転させる高速回転工程と、を含むことを特徴とする。

　また、本発明の撹拌方法は、上記の発明において、前記高速回転工程は、前記撹拌棒の低速回転を所定時間停止させた後、前記撹拌棒を高速回転させることを特徴とする。

　また、本発明の撹拌方法は、上記の発明において、前記高速回転工程は、前記低速回転工程よりも時間が長いことを特徴とする。

　また、本発明の撹拌方法は、上記の発明において、前記低速回転工程及び前記高速回転工程は、前記撹拌棒をそれぞれ一定の回転数に保持することを特徴とする。

　また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の自動分析装置は、検体と試薬とを含む液体試料を撹拌して反応させ、反応液を分析する自動分析装置であって、前記撹拌装置を備えることを特徴とする。

　本発明によれば、撹拌棒を低速で回転させた後、撹拌棒を高速で回転させるので、撹拌対象の液性に関係なく簡易に撹拌効率の向上が可能な撹拌装置、撹拌方法及び自動分析装置を提供することができる。

図１は、実施の形態１の自動分析装置の概略構成図である。 図２は、第一撹拌装置を示す正面図である。 図３は、本発明の撹拌方法における撹拌棒の回転速度の一例を示すタイムチャートである。 図４は、従来の撹拌方法における撹拌棒の回転速度の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

　１　自動分析装置
　２，３　試薬テーブル
　４　キュベットホイール
　５　反応容器
　６，７　試薬分注機構
　８　検体容器移送機構
　９　ラック
　１０　検体分注機構
　１１　分析光学系
　１２　洗浄機構
　１３　第一撹拌装置
　１３ｃ　撹拌棒
　１４　第二撹拌装置
　１４ｃ　撹拌棒
　１５　制御部
　１５ａ　回転制御部
　１６　入力部
　１７　表示部

　以下、本発明の撹拌装置、撹拌方法及び自動分析装置にかかる実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、実施の形態１の自動分析装置の概略構成図である。図２は、第一撹拌装置を示す正面図である。

　自動分析装置１は、図１に示すように、試薬テーブル２，３、キュベットホイール４、検体容器移送機構８、分析光学系１１、洗浄機構１２、第一撹拌装置１３、第二撹拌装置１４及び制御部１５を備えている。

　試薬テーブル２，３は、図１に示すように、それぞれ第一試薬の試薬容器２ａと第二試薬の試薬容器３ａが周方向に複数配置され、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。複数の試薬容器２ａ，３ａ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の種類，ロット及び有効期限等の情報を表示する識別コードラベル（図示せず）が貼付されている。ここで、試薬テーブル２，３の外周には、試薬容器２ａ，３ａに貼付した識別コードラベルに記録された試薬情報を読み取り、制御部１５へ出力する読取装置（図示せず）が設置されている。

　キュベットホイール４は、図１に示すように、複数の反応容器５が周方向に沿って配列され、モータ等の駆動手段によって矢印で示す方向に回転される。これにより、キュベットホイール４は、反応容器５を周方向に移動させる。キュベットホイール４は、反応容器５を保持する保持部４ａと、光源１１ａが出射した光束を光センサ１１ｃへ導く円形の開口からなる光路４ｂとを有している。保持部４ａは、キュベットホイール４の外周に周方向に沿って所定間隔で配置され、保持部４ａの内周側に半径方向に延びる光路４ｂが形成されている。キュベットホイール４は、前記駆動手段の駆動を制御する制御部１５によって回転、従って反応容器５の搬送と停止が制御されている。

　反応容器５は、分析光学系１１が出射した分析光の８０％以上を透過する光学的に透明な素材、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によって四角筒状に成形されたキュベットである。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。

　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。ここで、試薬分注機構６は第一試薬の分注に使用され、試薬分注機構７は第二試薬の分注に使用される。

　検体容器移送機構８は、図１に示すように、配列された複数のラック９を矢印方向に沿って１つずつ歩進させながら移送する。ラック９は、検体を収容した複数の検体容器９ａを保持している。ここで、検体容器９ａは、検体容器移送機構８によって移送されるラック９の歩進が停止するごとに、水平方向に回動するアーム１０ａとプローブ１０ｂとを有する検体分注機構１０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１０は、洗浄水によってプローブ１０ｂを洗浄する洗浄手段（図示せず）を有している。

　分析光学系１１は、試薬と検体とが反応した反応容器５内の液体試料に分析光を透過させる光学系であり、図１及び図２に示すように、光源１１ａ、レンズ１１ｂ及び光センサ１１ｃを有している。分析光学系１１は、反応容器５に第一試薬が分注される前の空の状態を初めとして、検体と試薬の反応が終了するまで反応容器５について所定の回数測光を繰り返す。

　洗浄機構１２は、ノズル１２ａ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１２ａ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１１による分析が終了した反応容器５を洗浄する。

　第一撹拌装置１３は、反応容器５に分注された検体と試薬とを撹拌する装置であり、第二撹拌装置１４と構成が同じであるのであるので、第一撹拌装置１３について説明し、第二撹拌装置１４については対応する構成要素に対応する符合を付して説明する。

　第一撹拌装置１３は、図２に示すように、昇降自在な回転軸１３ａの上部に支持部材１３ｂが設置されており、支持部材１３ｂに撹拌棒１３ｃが着脱自在に取り付けられている。撹拌棒１３ｃは、パルスモータ等の駆動手段によって軸廻りに回転され、反応容器５内の液体を撹拌する。

　制御部１５は、演算機能，記憶機能，制御機能及び計時機能等を備えたマイクロコンピュータ等が使用され、試薬テーブル２，３、試薬分注機構６，７、検体容器移送機構８、検体分注機構１０、分析光学系１１、洗浄機構１２、撹拌装置１３，１４、入力部１６及び表示部１７等と接続されてこれらの作動を制御する。

　ここで、制御部１５は、第一撹拌装置１３，１４の作動を制御する際、撹拌棒１３ｃ，１４ｃを低速回転で回転させた後、高速回転で回転させる回転制御部１５ａ（図１参照）を備えている。また、制御部１５は、分析光学系１１から入力される波長ごとの光量信号をもとに各反応容器５内の液体試料の波長ごとの吸光度を求め、検体の成分濃度等を分析する。更に、制御部１５は、試薬容器２ａ，３ａに貼付した識別コードラベルの記録から読み取った情報に基づき、試薬のロットが異なる場合や有効期限外等の場合に分析作業を停止するように自動分析装置１を制御し、或いはオペレータに警報を発する。

　一方、回転制御部１５ａは、パルスモータ等の駆動手段を制御することによって撹拌棒１３ｃ，１４ｃを低速回転し、一旦停止させた後、撹拌棒１３ｃ，１４ｃを高速回転させる。また、回転制御部１５ａは、低速回転及び高速回転の際に撹拌棒１３ｃ，１４ｃをそれぞれ一定の回転数に保持する。

　入力部１６は、制御部１５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１７は、分析内容，分析結果或いは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。

　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４によって周方向に沿って搬送されてくる複数の反応容器５に試薬分注機構６が試薬容器２ａから第一試薬を順次分注する。第一試薬が分注された反応容器５は、検体分注機構１０によってラック９に保持された複数の検体容器９ａから検体が順次分注される。検体が分注された反応容器５は、キュベットホイール４が停止する都度、第一撹拌装置１３によって撹拌されて第一試薬と検体が反応する。第一試薬と検体が撹拌された反応容器５は、試薬分注機構７によって試薬容器３ａから第二試薬が順次分注された後、キュベットホイール４の停止時に第二撹拌装置１４によって撹拌され、更なる反応が促進される。

　その後、自動分析装置１は、キュベットホイール４が回転し、反応容器５が分析光学系１１を通過する際に反応容器５を透過した光量が測定される。そして、制御部１５は、分析光学系１１から入力される波長ごとの光量信号をもとに各反応容器５内の液体試料の波長ごとの吸光度を求め、検体の成分濃度等を分析する。このとき、制御部１５は、分析した検体の成分濃度等の分析結果を記憶し、入力部１６からの入力情報によって分析結果を表示部１７に表示する。このようにして、分析が終了した反応容器５は、洗浄機構１２によって洗浄された後、再度検体の分析に使用される。

　このとき、回転制御部１５ａは、第一撹拌装置１３を以下のように制御して撹拌棒１３ｃを回転させ、反応容器５内の液体を撹拌する。即ち、本発明の撹拌方法は、撹拌棒１３ｃを低速で回転させる低速回転工程と、低速回転工程の後に撹拌棒１３ｃを高速で回転させる高速回転工程とを含んでいる。

　この撹拌方法を実現するため、回転制御部１５ａは、図３に示すように、一定の低速で回転する低速時間Ｔsの後に停止時間Ｔspを置いて一定の高速で回転する高速時間Ｔf（＞Ｔs）を設定するように撹拌棒１３ｃの回転を制御している。ここで、図３は、縦軸が撹拌棒１３ｃの回転数として撹拌棒１３ｃを駆動するパルスモータの１秒当たりのパルス数（ｐｐｓ）を示しており、横軸は時間（秒）を示している。また、図中、Ｔmixは、１回の撹拌時間を示している。

　この場合、撹拌棒１３ｃの低速回転の回転速度は、従来の撹拌で使用されている撹拌棒の回転速度の１／２程度に設定し、高速回転の回転速度を従来の撹拌で使用されている撹拌棒の回転速度程度とする。

　また、回転制御部１５ａは、低速時間Ｔsの前後に加速時間Ｔasと減速時間Ｔds及び高速時間Ｔfの前後に加速時間Ｔafと減速時間Ｔdfを設定している。但し、これらの加速時間及び減速時間は、一般に撹拌棒１３ｃの回転数を制御する際に設定され、Ｔas＝Ｔds，Ｔaf＝Ｔdf，Ｔas／Ｔs＝Ｔds／Ｔs，Ｔaf／Ｔf＝Ｔdf／Ｔfに設定されている。但し、Ｔas≠Ｔds，Ｔaf≠Ｔdfに設定しても同様の効果が得られる。

　このように、先ず、低速で撹拌棒１３ｃを回転すると、低速のため撹拌にムラはあるが、第一試薬と検体とが全体に馴染んだ状態になる。次に、回転停止時間Ｔspを置くと、低速回転によって生じた撹拌流が撹拌棒１３ｃに衝突して上下方向の流れが惹起され、より第一試薬と検体との撹拌が進行する。そして、高速で撹拌棒１３ｃを回転することによって、第一試薬と検体が一気に撹拌される。このため、撹拌対象の液性（物理的特性）に差があっても、撹拌対象を十分に撹拌することができる。

　但し、撹拌対象の液性（物理的特性）、例えば、粘度に差がある場合、従来の回転速度で撹拌棒１３ｃを回転させて撹拌すると、粘度の高い液体が反応容器５の側壁部へ跳ね飛ばされるうえ、液体中に発生する撹拌流が撹拌棒１３ｃを中心として発生し、反応容器５の側壁側に届き難いため、第一試薬と検体との間に撹拌ムラが発生してしまう。

（実施例１，２）
　ここで、自動分析装置１を使用し、第一試薬と検体に代えて、粘度の異なる液体試料を用いて本発明方法で撹拌した場合における吸光度を測定し、測定値をもとに吸光度変化の百分率（％）を算出した。

　このとき、液体試料は、第一試薬に代えて粘度が１ｍＰa・ｓと４ｍＰa・ｓ粘度調整用の透明試薬を使用し、検体に代えて吸光度が８と７５、粘度が１，１．７及び３ｍＰa・ｓの色素液を使用した。そして、所定回数の測光点のうち、透明試薬に色素液を分注して撹拌した直後の測光点Ｐａの吸光度ＯＤａと最終測光点Ｐｚの吸光度ＯＤｚを測定し、吸光度変化の百分率Ｒc（＝（ＯＤｚ－ＯＤａ）／ＯＤａ）を算出した。また、透明試薬と色素液とは、表１に示すＭ1～Ｍ12の１２通りの混合比に組み合わせ、各組み合わせ当たり１０回ずつ測定を行った。なお、回転制御部１５ａは、撹拌棒１３ｃを低速回転の場合も高速回転の場合も時計方向に回転させ、停止時間を２通りに制御した。

　そして、±１．０％を百分率（％）の基準値とし、算出した全１０回のうちの総ての百分率（％）が基準値以内であれば撹拌状態が良（○）、全１０回のうち１回又は２回基準値を超えていれば撹拌状態が不良（△）、全１０回のうち３回以上基準値を超えていれば撹拌状態が不合格（×）と判定した。その判定結果を、吸光度変化の百分率（％）の平均値、最大値、最小値及び標準偏差と共に表２，３に示す。

　ここで、実施例１は、停止時間Ｔsp＝０．２秒、Ｔas／Ｔs＝Ｔds／Ｔs＝１／６、Ｔaf／Ｔf＝Ｔdf／Ｔf＝１／１２にそれぞれ設定した。また、表３に示した実施例２は、停止時間Ｔsp＝０．１秒、Ｔas／Ｔs＝Ｔds／Ｔs＝１／６、Ｔaf／Ｔf＝Ｔdf／Ｔf＝１／１２にそれぞれ設定した。

（比較例）
　比較のため、従来方法で撹拌した場合の測定値から、同様にして吸光度変化の百分率（％）を算出した（比較例）。比較例は、図４に示すように、高速時間Ｔcfの前後に加速時間Ｔcafと減速時間Ｔcdfを設定すると共に、Ｔcaf＝Ｔcdf，Ｔcaf／Ｔcf＝Ｔcdf／Ｔcf＝１／２２に設定し、１回の撹拌時間Ｔmix（＝Ｔcaf＋Ｔcf＋Ｔcdf）は、実施例１と等しく設定している。比較例の結果を実施例１，２と同様に、吸光度変化の百分率（％）の平均値、最大値、最小値及び標準偏差と共に表４に示す。

　表２，３及び表４に示す結果から明らかなように、使用する透明試薬と色素液の粘度の差が大きい程、吸光度変化の百分率がばらつく傾向が見られる。但し、本発明は、撹拌棒を低速で回転させた後、高速で回転させて撹拌するので、透明試薬と色素液の粘度に差があっても、吸光度変化の百分率のばらつきが抑えられ、均一に撹拌できることが分かる。従って、本発明によれば、撹拌対象の液性に関係なく簡易に撹拌効率を向上させることができる。

　尚、撹拌棒１３ｃは、低速回転の場合も高速回転の場合も時計方向に回転させたが、低速回転の場合と高速回転の場合で、回転方向を逆にしてもよい。

　また、撹拌対象の液性としては、上述の粘度の他に、例えば、比重等があり、本発明方法は、比重の異なる液体試料を撹拌する場合にも適用することができる。

　以上のように、本発明の撹拌装置、撹拌方法及び自動分析装置は、撹拌対象の液性に関係なく簡易に撹拌効率を向上させるのに有用である。

Claims (9)

1. 　撹拌棒を回転させて液体を撹拌する撹拌装置であって、
   　前記撹拌棒を低速で回転させた後、前記低速を越える高速で回転させる回転制御手段を備えたことを特徴とする撹拌装置。
2. 　前記回転制御手段は、前記撹拌棒の低速回転を所定時間停止させた後、前記撹拌棒を高速回転させることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
3. 　前記回転制御手段は、前記高速回転の時間が前記低速回転の時間よりも長くなるように前記撹拌棒の回転を制御することを特徴とする請求項２に記載の撹拌装置。
4. 　前記回転制御手段は、前記低速回転及び前記高速回転の際に前記撹拌棒をそれぞれ一定の回転数に保持することを特徴とする請求項３に記載の撹拌装置。
5. 　撹拌棒を回転させて液体を撹拌する撹拌方法であって、
   　前記撹拌棒を低速で回転させる低速回転工程と、
   　前記低速を越える高速で前記撹拌棒を回転させる高速回転工程と、
   　を含むことを特徴とする撹拌方法。
6. 　前記高速回転工程は、前記撹拌棒の低速回転を所定時間停止させた後、前記撹拌棒を高速回転させることを特徴とする請求項５に記載の撹拌方法。
7. 　前記高速回転工程は、前記低速回転工程よりも時間が長いことを特徴とする請求項６に記載の撹拌方法。
8. 　前記低速回転工程及び前記高速回転工程は、前記撹拌棒をそれぞれ一定の回転数に保持することを特徴とする請求項７に記載の撹拌方法。
9. 　検体と試薬とを含む液体試料を撹拌して反応させ、反応液を分析する分析装置であって、請求項１～４のいずれか一つに記載の撹拌装置を備えることを特徴とする自動分析装置。

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