特許 5907527 天秤付き自動サンプラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5907527

(24)【登録日】2016年4月1日

(45)【発行日】2016年4月26日

(54)【発明の名称】天秤付き自動サンプラ

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/00 20060101AFI20160412BHJP

   G01N 35/00 20060101ALI20160412BHJP

【ＦＩ】

   G01N1/00 101F

   G01N35/00 Z

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-107320(P2012-107320)

(22)【出願日】2012年5月9日

(65)【公開番号】特開2013-234908(P2013-234908A)

(43)【公開日】2013年11月21日

【審査請求日】2015年3月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000161932

【氏名又は名称】京都電子工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097892

【弁理士】

【氏名又は名称】西岡 義明

(74)【代理人】

【識別番号】100103791

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 勝弘

(72)【発明者】

【氏名】水谷 幸司

(72)【発明者】

【氏名】松岡 武志

(72)【発明者】

【氏名】椚田 博貴

【審査官】 山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−１３４２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２８８７５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １／００ − １／４４

Ｇ０１Ｎ ９／００ − ９／３６

Ｇ０１Ｎ ３５／００ − ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定され、一つの穴が設けられた試料容器滑走テーブルと、上記試料容器滑走テーブルの上部で回転可能で、回転中心に対して同一円周状に複数の穴が設けられた試料容器回転板と、上下動可能な試料容器ホルダを備えた天秤と、上記試料容器ホルダに載置された試料容器内の試料を吸引する吸引ノズルとを備え、上記試料容器滑走テーブルに設けられた穴に上記試料容器ホルダが位置するように上記天秤が配置され、上記試料容器滑走テーブルと上記試料容器ホルダが水平な状態で上記試料容器回転板が回転することにより、上記試料容器回転板の穴に設置された試料容器が上記試料容器滑走テーブルを水平移動して上記試料容器ホルダに設置された後、上記試料容器ホルダが下降することにより試料容器が上記天秤に載せられることを特徴とする天秤付き自動サンプラ。

【請求項2】

請求項１に記載された天秤付き自動サンプラにおいて、上記試料容器ホルダが上昇した状態で上記試料容器への上記吸引ノズルの挿入、試料吸引、及び、上記吸引ノズルの引き出しが実行されることを特徴とする天秤付き自動サンプラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動サンプラ、特に重量測定が可能な天秤付き自動サンプラに関する。

【背景技術】

【0002】

試料容器から吸引ノズルによって液体試料を吸引して測定する液体試料測定装置として、密度計・屈折計・滴定装置・水分計等様々な測定装置がある。例えば、振動式密度計は、試料容器から液体試料を吸引ノズルによって吸引して測定セルに収容し、この測定セルの固有振動周期から液体試料の密度を演算、出力する装置であり、清涼飲料の濃度管理等の各種流体の密度測定に利用されている。

【0003】

この振動式密度計はＵ字型のガラス管を備え、このガラス管の先端部に永久磁石を固定し、永久磁石に対向する位置に駆動コイルと検出部を内蔵した測定ヘッドを配置している。そして、液体試料の密度測定時には、吸引ノズルによって試料容器から液体試料を吸引してガラス管に導入するとともに、測定ヘッドの駆動コイルに駆動電流を流して永久磁石に電磁力を作用させることによりガラス管を振動させ、検出部により検出したガラス管の固有振動周期から被測定試料の密度を求めている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

一方、このような液体試料測定装置では、多くの試料を連続的に自動で測定するため、複数の試料容器を自動サンプラにセットし、測定時に試料容器を試料吸引位置に自動的に移動させ、個々の試料容器に順次自動的に吸引ノズルを挿入して、被測定試料を測定セルに導入することにより、測定の手間を省く液体試料自動連続測定装置も使用されている。

【0005】

また、吸引ノズルにより吸引された試料の分量を正確に把握するため、試料容器がセットされる試料の吸引位置に天秤を設け、試料吸引前後の重量を測定することにより吸引された試料量を求めることができる、天秤付きの自動サンプラも使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−１１８８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のように吸引ノズルにより吸引された試料の分量を正確に把握するために使用される天秤付き自動サンプラとして、従来、天秤の皿上に試料容器をすべらせる単純な構造のものがあるが、このような構造では、試料容器を天秤に載せるときに天秤に衝撃等の負荷がかかり、天秤の寿命が短縮する等の悪影響が生じていた。

【0008】

また、天秤自体を上下させる構造の天秤付き自動サンプラも使用されているが、安定性が悪くなったり、精度が悪化する、という問題があった。さらに、ロボットアームを使用して試料容器を天秤に載せる構造の天秤付き自動サンプラもあるが、構造が複雑になるので、装置コストが増加するという問題が生じていた。
また、上記のような構造をした天秤付き自動サンプラでは、誤って上部から液が漏れた場合、天秤及び装置内部に直接液がかかる構造となっているため、天秤や装置の故障の原因となっていた。

【0009】

本発明は、上記の課題を解決するために創案されたものであり、単純な機構で、天秤に負荷を与えることなく試料交換が可能で、かつ、液体試料が天秤及び装置内部に直接かかることを防止できる天秤付き自動サンプラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

請求項１に係る発明の天秤付き自動サンプラは、固定され、一つの穴が設けられた試料容器滑走テーブルと、上記試料容器滑走テーブルの上部で回転可能で、回転中心に対して同一円周状に複数の穴が設けられた試料容器回転板と、上下動可能な試料容器ホルダを備えた天秤と、上記試料容器ホルダに載置された試料容器内の試料を吸引する吸引ノズルとを備え、上記試料容器滑走テーブルに設けられた穴に上記試料容器ホルダが位置するように上記天秤が配置され、上記試料容器滑走テーブルと上記試料容器ホルダが水平な状態で上記試料容器回転板が回転することにより、上記試料容器回転板の穴に設置された試料容器が上記試料容器滑走テーブルを水平移動して上記試料容器ホルダに設置された後、上記試料容器ホルダが下降することにより試料容器が上記天秤に載せられることを特徴とする。

【0011】

また、請求項２に係る発明の天秤付き自動サンプラは、請求項１に係る発明の天秤付き自動サンプラにおいて、上記試料容器ホルダが上昇した状態で上記試料容器への上記吸引ノズルの挿入、試料吸引、及び、上記吸引ノズルの引き出しが実行されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１に係る発明の天秤付き自動サンプラによれば、試料容器滑走テーブルと試料容器ホルダが水平な状態で試料容器回転板が回転することにより、試料容器が試料容器ホルダ上に設置された後、試料容器ホルダが下降することによって試料容器が天秤に載せられるので、試料容器を天秤に載せるときの天秤への衝撃が少なく、天秤の寿命を延ばすことができるとともに、天秤自体は上下動しないので、精度の悪化を防止することができる。また、装置天板と試料容器滑走テーブルの間に試料容器ホルダが設置されているので、試料容器ホルダ上で試料容器から液がもれても、天秤及び装置内部に直接液がかかることを防ぐことができ、装置の故障を防止することができる。

【0013】

さらに、請求項２に係る発明の天秤付き自動サンプラによれば、試料容器ホルダが上昇した状態で試料容器への吸引ノズルの挿入、試料吸引、及び、吸引ノズルの引き出しが実行されるので、さらに、天秤への負荷を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の天秤付き自動サンプラの全体構造を示す斜視図である。

【図2】本発明の天秤付き自動サンプラの天秤上部のフラスコ載置部の詳細を示す図である。

【図3】本発明の天秤付き自動サンプラの駆動機構を示すブロック図である。

【図4】振動式密度計の概念を示す図である。

【図5】図１の天秤付き自動サンプラの状態からフラスコ回転板が３０度回転した状態を示す図である。

【図6】図２の状態からフラスコホルダが下降した状態を示す図である。

【図7】吸引ノズルがフラスコに挿入された状態を示す図である。

【実施例】

【0015】

以下、本発明の天秤付き自動サンプラを、一例として振動式密度計の自動サンプラとして使用する実施例について図面により説明する。
図１は本発明の天秤付き自動サンプラの全体構造を示す斜視図であり、図２は本発明の天秤付き自動サンプラの天秤上部のフラスコ載置部の詳細を示す図である。
図１、図２において、１は自動サンプラの天板、２は天秤、３は天秤支柱、４は天秤皿、５はフラスコ滑走テーブル、６はフラスコ回転板、７はフラスコホルダ、８は吸引ノズル、９は吸引ノズルホルダ、１０はフラスコである。

【0016】

天秤２は重量計測部に繋がる天秤支柱３を備え、この天秤支柱３の上部に天秤皿４が設けられている。フラスコ滑走テーブル５は固定されており、フラスコホルダ７の位置だけ穴があいている。また、フラスコ回転板６はフラスコ１０を設置できる穴１１を複数個有し、駆動モータ（図示せず）により回転可能となっている。天秤支柱３の上部に配置されるフラスコホルダ７は、天秤皿４より大きい空間を有するリング状の部品であり、上下駆動機構（図示せず）により上下動可能となっている。
吸引ノズル８はフラスコ１０内の液体試料を吸引するノズルであり、非測定時には吸引ノズルホルダ９に保持されている。

【0017】

図３は天秤付き自動サンプラの各部を駆動する駆動機構のブロック図であり、２１は制御部、２２はフラスコ回転板駆動機構、２３はフラスコホルダ上下駆動機構、２４は吸引ノズル駆動機構、２５は制御部２１内の記憶部である。
制御部２１はフラスコ回転板駆動機構２２、フラスコホルダ上下駆動機構２３、吸引ノズル駆動機構２４を制御するとともに、天秤２から入力されるフラスコ１０の重量計測値を記憶部２５に記憶する。また、この制御部２１は振動式密度計１２へ試料吸引指示を与えるとともに、試料分注量を振動式密度計１２へ入力する。

【0018】

フラスコ回転板駆動機構２２はフラスコ回転板６を回転させるモータ（図示せず）を備え、フラスコ回転板を回転させる機構であり、フラスコホルダ上下駆動機構２３はフラスコホルダ７を上下動させる機構である。吸引ノズル駆動機構２４は、吸引ノズル８を上下動させる機構と吸引ノズル８を回転させる機構を備えている。

【0019】

一方、図４は振動式密度計１２の概念を示す図であり、この図において、３１は測定セル、３２は永久磁石、３３ａ、３３ｂはホルダ、３４は温度センサ、３５は測定ヘッド、３６は断熱材、３７はサーモモジュール、３８はサンプリングチューブ、３９は排液チューブ、４０は制御装置である。

【0020】

測定セル３１は肉厚０．２ｍｍ程度のガラスで作成した細いＵ字管であり、その先端部には永久磁石の薄板３２が接着剤により固着され、基端部はホルダ３３ａ、３３ｂに固定されている。温度センサ３４は測定セル３１の先端付近の温度を測定し、駆動コイルと検出コイルを内蔵した測定ヘッド３５は、測定セル３１の先端部に固定された永久磁石３２に対向する位置に配置されている。

【0021】

測定セル３１、永久磁石３２、ホルダ３３ａ、３３ｂ、温度センサ３４よりなるセンサ部は断熱材３６の内部に収容されるとともに、ペルチェ素子を備えたサーモモジュール３７によってセンサ部、すなわち、測定セル３１内の被測定試料の温度が設定温度に保たれるように制御される。一方、測定セル３１の一方の開口端は被測定試料を導入するサンプリングチューブ３８に接続され、他方の開口端は測定の完了した被測定試料を排出する排液チューブ３９に接続されている。

【0022】

制御装置４０は、制御部４１、駆動部４２、検出部４３、表示部４４及び記憶部４５を備え、制御部４１には温度センサ３４の温度検出出力が入力され、温度センサ３４の温度が測定設定温度となるように、サーモモジュール３７のペルチェ素子を制御する。また、駆動部４２は測定ヘッド３５の駆動コイルに駆動電流を流し、検出部４３は測定ヘッド３５の検出コイルの出力を検出して測定セル３１の振動周期を検出する。さらに、制御部４１は、表示部４４に測定の設定画面や密度の測定値を表示するとともに、ユーザが設定した測定条件や検出した振動周期等を記憶部４５に記憶する。なお、密度計測時には、この制御装置４０に自動サンプラの制御部２１が接続される。

【0023】

次に、本発明の天秤付き自動サンプラの試料分注時の動作について説明する。
吸引ノズル８を振動式密度計１２のサンプリングチューブ３８に接続した状態で測定を開始すると、制御部２１はフラスコ回転板駆動機構２２を制御してフラスコ回転板６を３０度だけ回転させるので、図１に示す状態から図５に示すように、フラスコ１０がフラスコ滑走テーブル５上を滑ってフラスコホルダ７の位置に移動し、図２に示すように、フラスコ１０がフラスコホルダ７に載置される。

【0024】

次に、制御部２１はフラスコホルダ上下駆動機構２３を制御して、フラスコホルダ７を下に移動させる。これにより、図６に示すように、フラスコ１０が天秤支柱３の上部の天秤皿４に載せられる。この状態で、天秤２の重量計測値が制御部２１の記憶部２５に記憶された後、制御部２１はフラスコホルダ上下駆動機構２３を制御して、フラスコホルダ７を上昇させてフラスコ１０を再びフラスコホルダ７に載置させる。

【0025】

フラスコ１０をフラスコホルダ７に載置させた後、制御部２１は吸引ノズル駆動機構２４を制御して、吸引ノズル８を吸引ノズルホルダ９から上昇させるとともに、回転させて天秤２の上部に移動させた後、吸引ノズル８を下降させる。これにより、図７に示すように、吸入ノズル８がフラスコ１０内の試料吸引位置まで挿入される。この後、制御部２１が振動式密度計１２に試料の吸引を指示すると、振動式密度計１２は吸引ノズル８によってフラスコ１０から液体試料を吸引して測定セル３１に導入する。

【0026】

そして、振動式密度計１２から試料の吸引完了が入力されると、制御部２１は吸引ノズル駆動機構２４を制御して、吸引ノズル８をフラスコ１０から上昇させるとともに、回転させて吸引ノズルホルダ９の上部に移動させた後、吸引ノズル８を下降させ吸入ノズル８を吸引ノズルホルダ９に保持させる。

【0027】

次に、制御部２１はフラスコホルダ上下駆動機構２３を制御して、フラスコホルダ７を再び下に移動させ、フラスコ１０を天秤支柱３の上部の天秤皿４に載せた後、天秤２の重量計測値を制御部２１の記憶部２５に記憶するとともに、試料吸引前の重量計測値との差から吸引された試料の分量を計算し、振動式密度計１２の制御部４１に入力する。

【0028】

試料の分量を振動式密度計１２に通知した後、制御部２１はフラスコホルダ上下駆動機構２３を制御して、フラスコホルダ７を上昇させてフラスコ１０をフラスコホルダ７に載置させる。フラスコ１０がフラスコホルダ７に載置されると、制御部２１はフラスコ回転板駆動機構２２を制御してフラスコ回転板６を再び３０度だけ回転させるので、次のフラスコ１０がフラスコ滑走テーブル５上を滑ってフラスコホルダ７の位置に移動する。

【0029】

一方、振動式密度計１２は、サンプリングチューブ３８を通じて測定セル３１内に試料が導入された後、制御装置４０の駆動部４２より測定ヘッド３５の駆動コイルに駆動電流を入力し、永久磁石３２に電磁力を作用させることにより、測定セル３１に振動を開始させる。
このときの振動を測定ヘッド３５の検出コイルが検出して検出信号を検出部４３に入力し、この振動周期に同期した駆動信号を引き続き、測定ヘッド３５の駆動コイルに入力することにより、測定セル３１を一定の周期で振動させ、固有振動周期を求める。そして、求めた固有振動周期及びセル定数から被測定試料の密度が求められる。

【0030】

振動式密度計１２から測定の完了が通知されると、制御部２１は上記と同様に、フラスコホルダ上下駆動機構２３を制御して、フラスコホルダ７を下に移動させ、フラスコ１０を天秤皿４に載せて天秤２の重量計測値を制御部２１の記憶部２５に記憶した後、フラスコホルダ７を上昇させてフラスコ１０をフラスコホルダ７に載置させる。
この後、上記と同様に、吸入ノズル８をフラスコ１０内の試料吸引位置まで挿入した後、制御部２１が振動式密度計１２に試料の吸引を指示し、再び、振動式密度計１２による密度計測が行われる。

【0031】

以上のように、フラスコ滑走テーブル５とフラスコホルダ７が水平な状態でフラスコ回転板６が回転することにより、フラスコ１０がフラスコホルダ７上に設置された後、フラスコホルダ７が下降することによってフラスコ１０が天秤皿４に載せられるので、フラスコ１０を天秤２に載せるときの天秤２への衝撃が少なく、天秤２の寿命を延ばすことができるとともに、天秤２自体は上下動しないので、精度の悪化を防止することができる。

【0032】

また、天板１とフラスコ滑走テーブル５の間にフラスコホルダ７が設置されているので、フラスコホルダ７上のフラスコ１０から液がもれても、天秤２及び装置内部に直接液がかかることがなく、装置の故障を防止することができる。
さらに、フラスコホルダ７が上昇した状態でフラスコ１０への吸引ノズル８の挿入、試料吸引、及び、吸引ノズル８の引き出しが実行されるので、さらに、天秤２への負荷を減少させることができる。

【0033】

なお、上記の実施例では、本発明の天秤付き自動サンプラを振動式密度計の自動サンプラとして使用する実施例について説明したが、本発明の天秤付き自動サンプラは、屈折計、滴定装置、水分計等、試料容器から吸引ノズルによって液体試料を吸引して測定を行う様々な液体試料測定装置に使用することができる。
また、上記の実施例では、試料容器としてフラスコを使用したが、フラスコ以外の容器も使用することが可能である。

【符号の説明】

【0034】

１ 天板
２ 天秤
３ 天秤支柱
４ 天秤皿
５ フラスコ滑走テーブル
６ フラスコ回転板
７ フラスコホルダ
８ 吸引ノズル
９ 吸引ノズルホルダ
１０ フラスコ
１１ 穴
２１ 制御部
２２ フラスコ回転板駆動機構
２３ フラスコホルダ上下駆動機構
２４ 吸引ノズル駆動機構
２５、４５ 記憶部
３１ 測定セル
３２ 永久磁石
３３ａ、３３ｂ ホルダ
３４ 温度センサ
３５ 測定ヘッド
３６ 断熱材
３７ サーモモジュール
３８ サンプリングチューブ
３９ 排液チューブ
４０ 制御装置
４１ 制御部
４２ 駆動部
４３ 検出部
４４ 表示部
４５ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】