特許 6796550 ＮＭＲ用自動試料交換装置

(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】6796550

(24)【登録日】2020年11月18日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】ＮＭＲ用自動試料交換装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 24/00 20060101AFI20201130BHJP

【ＦＩ】

   G01N24/00 510F

   G01N24/00 510D

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-99194(P2017-99194)

(22)【出願日】2017年5月18日

(65)【公開番号】特開2018-194468(P2018-194468A)

(43)【公開日】2018年12月6日

【審査請求日】2019年10月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山腰 良晃

(72)【発明者】

【氏名】野々山 智久

【審査官】 嶋田 行志

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２８０４１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 実開昭６２−０９２４６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６１−０６９１４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−０１９５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１００６３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２４／００−２４／１４

Ｇ０１Ｒ ３３／００−３３／６４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０／ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

核磁気共鳴測定用の複数のサンプルユニットを収容する中空のスリーブ列であって、底部に複数の導入孔が形成されたスリーブ列と、
前記スリーブ列の底部に対向する位置に設けられ、複数の吹き出し孔を有する中空のマニホールドチューブと、
を含み、
前記マニホールドチューブ内に導入された温調用ガスが、前記複数の吹き出し孔から前記スリーブ列に形成された前記複数の導入孔を介して前記スリーブ列の内部に導入され、
前記マニホールドチューブは円環状の形状を有し、
前記複数の吹き出し孔の大きさが互いに異なり、
前記マニホールドチューブにおいて、前記温調用ガスの上流側から下流側にかけて前記吹き出し孔の径が徐々に大きくなっている、
ことを特徴とするＮＭＲ用自動試料交換装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＮＭＲ用自動試料交換装置において、
前記スリーブ列に含まれる各スリーブの中間部に、前記スリーブ内に導入された前記温調用ガスを前記スリーブの外部に排出するための排出孔が形成されている、
ことを特徴とするＮＭＲ用自動試料交換装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のＮＭＲ用自動試料交換装置において、
前記スリーブ列の中で前記サンプルユニットが収容されていないスリーブには、ダミーサンプルが配置される、
ことを特徴とするＮＭＲ用自動試料交換装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＮＭＲ用自動試料交換装置において、
前記スリーブ列の周囲に設けられた断熱材を更に含む、
ことを特徴とするＮＭＲ用自動試料交換装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＮＭＲ用自動試料交換装置において、
前記スリーブ列に含まれる各スリーブの底部に形成された前記導入孔に突出し棒が挿入されることで、前記各スリーブの上部から各サンプルユニットが取り出される、
ことを特徴とするＮＭＲ用自動試料交換装置。

【請求項6】

請求項５に記載のＮＭＲ用自動試料交換装置において、
前記スリーブ列を載せて回転することで、前記スリーブ列に含まれる取り出し対象のスリーブをサンプリング位置に移動させるターンテーブル部を更に含み、
前記サンプリング位置において、前記突出し棒が前記スリーブの底部に形成された前記導入孔に挿入されることで、前記スリーブの上部から前記サンプルユニットが取り出され、
前記マニホールドチューブは、前記サンプリング位置において、前記突出し棒が前記スリーブの底面に突出する位置を避けて設けられている、
ことを特徴とするＮＭＲ用自動試料交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、核磁気共鳴装置に用いられる自動試料交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気共鳴装置として、核磁気共鳴（NMR：Nuclear Magnetic Resonance）装置、及び、電子スピン共鳴（ESR：Electron Spin Resonance）装置が知られている。ＮＭＲ装置に類する装置として、磁気共鳴画像（MRI：Magnetic Resonance Imaging）装置も知られている。以下、ＮＭＲ装置について説明する。

【0003】

ＮＭＲ装置は、静磁場中におかれた試料に高周波信号を照射し、その後、試料から出る微小な高周波信号（ＮＭＲ信号）を検出し、ＮＭＲ信号に含まれる分子構造情報を抽出することで分子構造を解析する装置である。

【0004】

ＮＭＲ装置においては、試料を連続的にセットしたり取り出したりする作業を効率化するために、自動的に試料の出し入れを行う自動試料交換装置が用いられる場合がある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２３４５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、従来の自動試料交換装置は試料の温調機能を備えていない。そのため、温度調整が必要な試料を測定する場合（例えば、温度をある一定の温度に維持しないと物性が変化する試料を測定する場合等）、例えば冷蔵庫等のように温調機能を備えた機器に試料を別途保管しておき、測定時に、作業者がその機器から試料を取り出して自動試料交換装置に設置する必要がある。このように、温度調整が必要な試料を測定する場合には、人的な作業が必要となる。また、温調機能を備えた機器から自動試料交換装置に試料を移動させる間に、試料の温度が変化するという問題も生じる。

【0007】

本発明の目的は、ＮＭＲ用自動試料交換装置において、試料の温度を調整できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のＮＭＲ用自動試料交換装置は、核磁気共鳴測定用の複数のサンプルユニットを収容する中空のスリーブ列であって、底部に複数の導入孔が形成されたスリーブ列と、前記スリーブ列の底部に対向する位置に設けられ、複数の吹き出し孔を有する中空のマニホールドチューブと、を含み、前記マニホールドチューブ内に導入された温調用ガスが、前記複数の吹き出し孔から前記スリーブ列に形成された前記複数の導入孔を介して前記スリーブ列の内部に導入される、ことを特徴とする。

【0009】

上記の構成によれば、スリーブ内に導入された温調用ガスによって、スリーブ内に収容されているサンプルユニット内の試料の温度が調整される。温調用ガスは、試料を冷却するためのガスが用いられてもよいし、試料を加熱するためのガスが用いられてもよい。

【0010】

前記マニホールドチューブは円環状の形状を有していてもよい。例えば、円環状のスリーブ列が用いられる場合、その形状に合わせて円環状のマニホールドチューブが用いられる。円環状のマニホールドチューブには、例えば１つの導入口が設けられ、その導入口からマニホールドチューブ内に温調用ガスが導入される。マニホールドチューブ内に導入された温調用ガスは、その導入口から分岐してマニホールドチューブ内を流れる。別の例として、直線状のマニホールドチューブが用いられてもよい。例えば、直線状のスリーブ列が用いられる場合、その形状に合わせて直線状のマニホールドチューブが用いられる。

【0011】

前記複数の吹き出し孔の大きさが互いに異なっていてもよい。例えば、マニホールドチューブに形成された導入口からの距離に応じて、各吹き出し孔の大きさが変わる。

【0012】

前記マニホールドチューブにおいて、前記温調用ガスの上流側から下流側にかけて前記吹き出し孔の径が徐々に大きくなっていてもよい。例えば、マニホールドチューブに形成された導入口が上流側に相当する。下流側においては上流側と比べて温調用ガスの圧力や流量が低下し、その結果、各サンプルユニットの間で温度差が生じ易いが、上記の構成を採用することで、各吹き出し孔の径を同一にする場合と比べて、その温度差を小さくすることができる。

【0013】

前記スリーブ列に含まれる各スリーブの中間部に、前記スリーブ内に導入された前記温調用ガスを前記スリーブの外部に排出するための排出孔が形成されていてもよい。中間部に排出孔を設けることで、スリーブの底部からスリーブ内に導入された温調用ガスがスリーブの上部に到達することを抑制又は防止することができる。

【0014】

前記スリーブ列の中で前記サンプルユニットが収容されていないスリーブには、ダミーサンプルが配置されてもよい。例えば、スリーブの上部は、サンプルユニットを収容するために開口しており、サンプルユニットが収容されないスリーブには、その開口にダミーサンプルが配置される。これにより、スリーブ内に導入された温調用ガスが、その上部の開口からスリーブの外部に排出されることを防止することができる。

【0015】

本発明のＮＭＲ用自動試料交換装置は、前記スリーブ列の周囲に設けられた断熱材を更に含んでもよい。断熱材を用いることで、結露の発生を抑制又は防止することができる。

【0016】

前記スリーブ列に含まれる各スリーブの底部に形成された前記導入孔に突出し棒が挿入されることで、前記各スリーブの上部から各サンプルユニットが取り出されてもよい。この構成によれば、導入孔が、温調用ガスをスリーブ内に供給するための孔と、サンプルユニットをスリーブから取り出すための孔を兼用することになる。こうすることで、温調用ガスを供給するための別の構成、又は、サンプルユニットを取り出すための別の構成を、別途設けずに済む。

【0017】

本発明のＮＭＲ用自動試料交換装置は、前記スリーブ列を載せて回転することで、前記スリーブ列に含まれる取り出し対象のスリーブをサンプリング位置に移動させるターンテーブル部を更に含んでもよい。前記サンプリング位置において、前記突出し棒が前記スリーブの底部に形成された前記導入孔に挿入されることで、前記スリーブの上部から前記サンプルユニットが取り出され、前記マニホールドチューブは、前記サンプリング位置において、前記突出し棒が前記スリーブの底面に突出する位置を避けて設けられてもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ＮＭＲ用自動試料交換装置において、試料の温度を調整することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施形態に係るＮＭＲシステムを示す斜視図である。

【図2】カルーセル装置を示す斜視図である。

【図3】マニホールドを示す斜視図である。

【図4】サンプルユニットを示す斜視図である。

【図5】サンプルユニットとサンプルスリーブを示す斜視図である。

【図6】サンプルユニットとサンプルスリーブを示す断面図である。

【図7】ダミーサンプルを示す斜視図である。

【図8】ダミーサンプルとサンプルスリーブを示す斜視図である。

【図9】カルーセル装置の温調用ガス導入部を示す断面図である。

【図10】カルーセル装置のターンテーブル部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態に係るＮＭＲシステムについて説明する。図１には、本実施形態に係るＮＭＲシステムの一例が示されている。ＮＭＲシステム１０は、ＮＭＲ装置１２と、自動試料交換装置１４と、温調用ガス供給装置１６と、を含む。

【0021】

ＮＭＲ装置１２は、試料中の観測核によって生じたＮＭＲ信号を測定する装置である。ＮＭＲ装置１２は、静磁場発生装置１８と、図示しないＮＭＲプローブと、を含む。また、ホストコンピューターやＮＭＲ分光計をも含む装置をＮＭＲ装置と称してもよい。静磁場発生装置１８は、例えば、超伝導電磁石（ＳＣＭ）を備えており、静磁場を形成する装置である。ＮＭＲプローブは、送受信コイルを備えており、静磁場発生装置１８に形成された筒状の空洞部内に挿入される。送受信コイルにＲＦ送信信号が供給されると、そこで電磁波が生じ、観測核において共鳴吸収現象が生じる。その後、送受信コイルに誘起されるＮＭＲ信号（ＲＦ受信信号）がＮＭＲプローブからＮＭＲ分光計に送られ、そのＮＭＲ信号のスペクトルが解析される。

【0022】

自動試料交換装置１４は、ＮＭＲ用自動試料交換装置の一例に相当する装置であり、複数のサンプルユニットを収容し、試料の温度を調整する機能を備えた装置である。自動試料交換装置１４はカルーセル装置２０を含む。カルーセル装置２０は、例えば、ターンテーブル方式によって複数のサンプルユニットを収容する装置である。もちろん、ターンテーブル方式以外の方式によって複数のサンプルユニットが自動試料交換装置１４に収容されてもよい。カルーセル装置２０の構成については後で詳しく説明する。なお、後述するように、測定対象の試料はサンプルユニットに含まれる。

【0023】

温調用ガス供給装置１６は、試料の温度を調整するためのガス（以下、「温調用ガス」と称する）を自動試料交換装置１４に供給する装置である。自動試料交換装置１４は、温調用ガス供給装置１６から供給された温調用ガスによって、試料の温度を調整する。温調用ガスの温度は、一例として、−４０℃〜１００℃である。もちろん、温度が−４０℃未満の温調ガスが用いられてもよいし、温度が１００℃よりも高い温調用ガスが用いられてもよい。温調ガスとして、空気が用いられてもよいし、アルゴンガスや窒素ガス等が用いられてもよい。また、温調用ガス供給装置１６は、温調用ガスの供給圧力と温調用ガスの流量を制御することができる。これにより、所望の圧力で、所望の流量の温調用ガスを供給することができる。

【0024】

静磁場発生装置１８と自動試料交換装置１４との間には、サンプルユニットを搬送するためのガイドレール２２が設けられている。ガイドレール２２には、ガイドレール２２に沿って移動可能なマニピュレーター２４が設けられている。マニピュレーター２４は、カルーセル装置２０に収容されたサンプルユニットを掴む機能を備えている。

【0025】

ＮＭＲ装置１２への試料導入時においては、測定対象の試料を含むサンプルユニットが、マニピュレーター２４によって掴まれてカルーセル装置２０から取り出される。マニピュレーター２４がガイドレール２２に沿って自動試料交換装置１４側から静磁場発生装置１８の上方に移動することで、サンプルユニットは、マニピュレーター２４によって掴まれた状態で、自動試料交換装置１４から静磁場発生装置１８の上方に搬送される。静磁場発生装置１８の上方には、静磁場発生装置１８内に形成された空洞部に通じる開口部（試料導入口）が形成されている。マニピュレーター２４は、その試料導入口の直上の位置までサンプルユニットを搬送し、その直上の位置にてサンプルユニットを放す。これにより、サンプルユニットは、下降して試料導入口から空洞部内に導入され、空洞部内を吹き上げるエアーによって制御されながら、その空洞部内に設置されたＮＭＲプローブ内に配置される。

【0026】

試料取り出し時においては、サンプルユニットは、エアーの供給によって、ＮＭＲプローブから静磁場発生装置１８の空洞部の試料導入口まで上昇させられる。そこで、マニピュレーター２４がサンプルユニットを掴み、ガイドレール２２に沿って静磁場発生装置１８の上方から自動試料交換装置１４側に移動し、カルーセル装置２０の直上の位置までサンプルユニットを搬送する。サンプルユニットは、マニピュレーター２４によって下方に下ろされて、カルーセル装置２０に収容される。

【0027】

以下、図２を参照して、カルーセル装置２０について詳しく説明する。図２は、カルーセル装置２０を示す斜視図である。図２には、カバーが取り外された状態のカルーセル装置２０が示されている。また、後述する断熱材等も図示されていない。

【0028】

カルーセル装置２０は、ターンテーブル部２６と、モータ２８と、マニホールド３０と、温調用ガス導入部３２と、を含む。

【0029】

ターンテーブル部２６は、複数のサンプルユニットを乗せて回転する回転台機構として機能する。ターンテーブル部２６は、上部テーブル３４と、下部テーブル３６と、複数の柱４０とを含む。

【0030】

上部テーブル３４は、全体として円盤状の形状を有する部材である。下部テーブル３６は、全体として円環状（ドーナツ状）の形状を有する部材である。ドラム３８は、全体として円柱状の形状を有する部材である。ドラム３８の上面は、上部テーブル３４との間に僅かなクリアランスを有している。ドラム３８の径は、下部テーブル３６の孔の径（円環の内径）よりも小さくなっており、ドラム３８は、下部テーブル３６の孔の部分（円環の孔の部分）を貫通して設けられている。ターンテーブル部２６の下方、つまり、下部テーブル３６の下方には、モータ２８が設置されており、ドラム３８は、下部テーブル３６の孔の部分を貫通してモータ２８に接続されている。後述するように、ドラム３８よりも径方向外側の領域において、サンプルスリーブ５２が、上部テーブル３４と下部テーブル３６に設置される。

【0031】

複数の柱４０は、周方向に互いに予め定められた距離の間隔をおいて、周方向に沿って上部テーブル３４と下部テーブル３６との間に設置されている。各柱４０の上端部は、上部テーブル３４に固定されており、各柱４０の下端部は、下部テーブル３６に固定されている。複数の柱４０によって、上部テーブル３４と下部テーブル３６とが互いに接続（固定）されている。

【0032】

また、上部テーブル３４には、周方向に沿って複数の孔４２が形成されており、下部テーブル３６には、周方向に沿って、複数の孔４２に対応する位置に複数の孔４４が形成されている。複数の孔４２，４４には、サンプルスリーブ５２が挿入される。一例として、３０個の孔４２と、それらに対応する３０個の孔４４が形成されている。

【0033】

上述したように、ドラム３８にはモータ２８が接続されており、ドラム３８は、モータ２８の駆動力によって、回転中心４６を回転軸として回転する。ドラム３８が回転すると、ドラム３８に固定されている上部テーブル３４と、複数の柱４０によって上部テーブル３４に接続（固定）されている下部テーブル３６が、回転中心４６を回転軸として回転する。

【0034】

下部テーブル３６の下方には、下部テーブル３６との間に隙間を確保した状態で、全体として円環状の形状を有する支持台４９が設定されている。支持台４９には、下部テーブル３６に対向する上面にマニホールド３０が設置されている。マニホールド３０は、全体として円環状の形状を有する部材である。マニホールド３０は、板金ベース４８と、その板金ベース４８上に設けられたマニホールドチューブ５０と、を含む。マニホールドチューブ５０は、下部テーブル３６に形成された複数の孔４４に対向する位置に設置されている。マニホールドチューブ５０は、温調用ガス導入部３２に接続されている。温調用ガス導入部３２は、チューブによって温調用ガス供給装置１６に接続されている。温調用ガス供給装置１６から供給された温調ガスが、矢印Ａで示すように、温調用ガス導入部３２の接続口３２ａから温調用ガス導入部３２内に導入され、その温調用ガス導入部３２を介して、マニホールドチューブ５０内に導入される。また、マニホールドチューブ５０には、下部テーブル３６に対向する部分に複数の吹き出し孔が形成されており、マニホールドチューブ５０内に導入された温調用ガスは、当該複数の吹き出し孔からマニホールドチューブ５０の外部に噴出する。マニホールドチューブ５０の各吹き出し孔は、下部テーブル３６に形成された各孔４４に対応する位置に形成されている。マニホールド３０については後で詳しく説明する。なお、支持台４９の孔（円環の孔）を介して、モータ２８の回転軸とドラム３８の回転軸とが接続される。

【0035】

上部テーブル３４に形成された各孔４２と下部テーブル３６に形成された各孔４４に、サンプルスリーブ５２が挿入され、その状態で、サンプルスリーブ５２が、上部テーブル３４によって支持される。サンプルスリーブ５２は、サンプルユニット５４を収容する中空の部材である。サンプルユニット５４は、試料を収容する部材であり、サンプルローター５６と試料管５８とを含む。試料管５８内に試料が収容される。サンプルスリーブ５２とサンプルユニット５４については後で詳しく説明する。複数の孔４２，４４のそれぞれにサンプルスリーブ５２が挿入されることで、複数のサンプルスリーブ５２がターンテーブル部２６に設置される。各サンプルスリーブ５２にサンプルユニット５４が収容されることで、複数のサンプルユニット５４がターンテーブル部２６に設置される。

【0036】

モータ２８の駆動力によって上部テーブル３４と下部テーブル３６が回転すると、上部テーブル３４に支持されているサンプルスリーブ５２が移動し、これにより、サンプルスリーブ５２に収容されているサンプルユニット５４が移動する。ターンテーブル部２６は、そのような回転動作によって、所望のサンプルユニット５４をサンプリング位置（予め定められた回転位置）に移動させることができる。そのサンプリング位置には、カルーセル装置２０の下方に、図示しない棒状のＺ軸アクチュエータ機構（突出し棒の一例に相当する部材）が配置されている。そのＺ軸アクチュエータ機構は、サンプリング位置にて上下方向に移動可能な部材である。後述するように、各サンプルスリーブ５２の底部には、内部の中空に繋がる導入孔が形成されており、サンプリング位置に移動させられたサンプルスリーブ５２の導入孔にＺ軸アクチュエータ機構が挿入されることで、そのサンプルスリーブ５２に収容されているサンプルユニット５４が上方に押し上げられる。ＮＭＲ装置１２への試料導入時においては、マニピュレーター２４は、その押し上げられたサンプルユニット５４を掴み、上述したように、ガイドレール２２に沿って静磁場発生装置１８の上方まで移動することで、静磁場発生装置１８の上方に形成された試料導入口の直上の位置までサンプルユニット５４を搬送し、その位置にてサンプルユニット５４を放す。これにより、静磁場発生装置１８内に設置されたＮＭＲプローブ内にサンプルユニット５４が配置される。試料取り出し時には、上述したように、マニピュレーター２４は、静磁場発生装置１８の試料導入口まで上昇させられたサンプルユニット５４を掴み、ガイドレール２２に沿って静磁場発生装置１８の上方から自動試料交換装置１４側に移動し、サンプリング位置にてサンプルユニット５４を下方に下ろす。これにより、サンプルユニット５４は、サンプリング位置に配置されているサンプルスリーブ５２に収容される。次の試料を測定する場合、ターンテーブル部２６が、次の測定対象の試料を含むサンプルユニット５４がサンプリング位置に配置されるように回転する。これにより、次のサンプルユニット５４がサンプリング位置に配置され、上記と同様の動作が行われる。

【0037】

本実施形態では、マニホールドチューブ５０に形成された吹き出し孔から噴出した温調用ガスが、サンプルスリーブ５２の底部に形成された導入孔からサンプルスリーブ５２の内部に導入される。これにより、サンプルスリーブ５２に収容されたサンプルユニット５４内の試料の温度が制御される。サンプルスリーブ５２の側面の中間部（サンプルスリーブ５２の上部と下部との間の部分）には、内部の中空に繋がる排出孔６０が形成されており、サンプルスリーブ５２の内部に導入された温調用ガスが、その排出孔６０を通って外部に排出される。

【0038】

以下、図３を参照して、マニホールド３０について詳しく説明する。図３は、マニホールド３０を示す斜視図である。

【0039】

マニホールド３０は、全体として円環状の形状を有する板金ベース４８と、その板金ベース４８に取り付けられたマニホールドチューブ５０と、を含む。板金ベース４８には、内側に窪んだ部分６２（例えば、Ｕ字状の形状を有する部分）が設けられている。この部分６２の位置はサンプリング位置に対応する位置であり、この部分６２を通って、Ｚ軸アクチュエータ機構が上下方向（Ｚ方向）に移動する。Ｚ軸アクチュエータ機構が上方に移動することで、サンプリング位置に配置されたサンプルユニット５４が上方に押し上げられる。このＺ軸アクチュエータ機構とマニホールド３０との干渉を避けるために、板金ベース４８に部分６２が設けられている。また、マニホールドチューブ５０は板金ベース４８に沿って設けられており、部分６２においても、符号６４で示すように、マニホールドチューブ５０も内側に窪んでいる。なお、その窪んだ部分６２においては、Ｚ軸アクチュエータ機構を避けるようにマニホールドチューブ５０が配置されているので、その部分６２に配置されたサンプルスリーブ５２内には温調用ガスは供給されない。

【0040】

マニホールドチューブ５０には、マニホールドチューブ５０の外部から内部に温調用ガスを導入するための導入口６６が設けられている。その導入口６６は、マニホールドチューブ５０の内部に通じており、矢印Ｂで示すように、温調用ガスが導入口６６からマニホールドチューブ５０の内部に導入される。例えば、導入口６６は、窪んだ部分６２に対向する位置に設けられており、導入口６６からマニホールドチューブ５０内に導入された温調用ガスは、矢印Ｃ１，Ｃ２の方向に沿って、上流側の導入口６６から下流側の部分６２に向かって流れる。

【0041】

また、マニホールドチューブ５０には、下部テーブル３６に対向する部分に複数の吹き出し孔６８（オリフィス孔）が形成されている。各吹き出し孔６８は、下部テーブル３６に形成された各孔４４に対応する位置に形成されている。一例として、２９個の吹き出し孔６８が形成されている。導入口６６を上流側として、圧力損失を抑えて温調ガスを下流側まで供給するために、マニホールドチューブ５０は、ループ状の配管構造を有する。各吹き出し孔６８がサンプルスリーブ５２の下端に対応する位置に配置されるように、マニホールド３０は支持台４９上に設置される。熱損失を避けるために、マニホールドチューブ５０は板金ベース４８との接触を避けるように板金ベース４８に取り付けられる。例えば、マニホールドチューブ５０は、複数の樹脂製のケーブルクリップ７０のみに接触して板金ベース４８に取り付けられる。

【0042】

マニホールドチューブ５０は、熱損失が小さく、耐熱温度範囲が広いフッ素系樹脂（例えばテフロン（登録商標））によって構成される。もちろん、別の材料によってマニホールドチューブ５０が構成されてもよい。

【0043】

吹き出し孔６８の大きさ（例えば孔の径の大きさ）は、上流側から下流側にかけて徐々に大きくなっている。例えば、吹き出し孔６８の直径が、上流側から下流側にかけて０．６ｍｍから段階的に大きくなっている。通常、下流ほど、温調用ガスの圧力が低く、流量が少なくなるので、下流ほど、吹き出し孔６８から噴出する温調用ガスの圧力が低く、流量が少なくなり易い。その結果、下流ほど、サンプルスリーブ５２内に供給される温調用ガスの圧力が低く、流量が少なくなり、下流側に配置されたサンプルユニット５４内の試料の温度と、上流側に配置されたサンプルユニット５４内の試料の温度と、の間の差が大きくなり易い。これに対処するために、吹き出し孔６８の大きさが、上流側から下流側にかけて徐々に大きくなっている。こうすることで、各吹き出し孔６８の大きさを同一にする場合と比べて、下流側の吹き出し孔６８から噴出する温調用ガスの流量が増大する。その結果、下流側に配置されたサンプルユニット５４内の試料の温度と、上流側に配置されたサンプルユニット５４内の試料の温度と、の差を小さくすることができる。また、実験やシミュレーションによって吹き出し孔６８の大きさを決定することで、温度差を最小にすることも可能である。

【0044】

下流側ほど吹き出し孔６８の直径を大きくした場合（実施例）の温度差と、各吹き出し孔６８の直径を同一にした場合（比較例）の温度差を計測した。実施例では、吹き出し孔６８の直径を０．６ｍｍ〜１．３ｍｍの範囲で変えた。つまり、最上流の吹き出し孔６８の直径が最小の０．６ｍｍであり、最下流の吹き出し孔６８の直径が最大の１．３ｍｍであり、最上流と最下流の間の各吹き出し孔６８の直径を、下流ほど大きくした。比較例では、すべての吹き出し孔６８の直径が０．７ｍｍである。この計測では、温度が−２０℃の温調用ガスをマニホールドチューブ５０に導入した。導入時の温調用ガスの流量は４０Ｌ／ｍｉｎである。実施例では、各試料管５８の間の温度差は４℃程度となり、比較例では、その温度差は１０℃程度となった。このように、下流側ほど吹き出し孔６８を大きくすることで、各試料の温度差を小さくすることが可能となる。

【0045】

以下、図４を参照して、サンプルユニット５４について詳しく説明する。図４は、サンプルユニット５４を示す斜視図である。サンプルユニット５４は、サンプルローター５６と試料管５８とを含む。試料管５８は、例えば、一方の端部５８ａが開口し、他方の端部５８ｂが閉じた円筒状の細長い形状を有する。一方の端部５８ａから試料管５８内に試料（例えば溶液試料）が収容され、その後、一方の端部５８ａが封止される。試料管５８は、保持部材としてのサンプルローター５６を貫通してサンプルローター５６によって保持されている。試料管５８は、例えばガラスによって構成されている。

【0046】

以下、図５及び図６を参照して、サンプルユニット５４とサンプルスリーブ５２について詳しく説明する。図５は、サンプルユニット５４とサンプルスリーブ５２を示す斜視図である。図６は、サンプルユニット５４とサンプルスリーブ５２を示す断面図であり、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。図６には、ターンテーブル部２６に設置された状態のサンプルユニット５４とサンプルスリーブ５２が示されており、ターンテーブル部２６の一部も示されている。

【0047】

サンプルスリーブ５２の上部には、サンプルスリーブ５２内の内部空間７２に通じる挿入孔が形成されており、サンプルユニット５４は、その挿入孔を介してサンプルスリーブ５２に挿入されてサンプルスリーブ５２に収容される。これにより、サンプルスリーブ５２の内部空間７２内に、試料管５８の他方の端部５８ｂを含む部分が配置される。その部分には測定対象の試料が収容されている。サンプルスリーブ５２は、例えばＡＢＳ樹脂によって構成されている。

【0048】

サンプルスリーブ５２の底部には、内部空間７２内に通じる導入孔７４が形成されている。マニホールドチューブ５０に形成された吹き出し孔６８に対向する位置に導入孔７４が配置されるように、ターンテーブル部２６が回転する。なお、図６には、マニホールドチューブ５０の断面（円形）が示されているが、断面位置の関係上、吹き出し孔６８は示されていない。吹き出し孔６８から噴出した温調用ガスは、矢印Ｄで示すように、導入孔７４から内部空間７２に供給される。例えば、内部空間７２に供給された温調用ガスは試料管５８に直接接触すると共に、サンプルスリーブ５２内で循環することで、試料管５８と熱交換する。これにより、内部空間７２内に配置された試料管５８の温度、つまり、その試料管５８内に配置された試料の温度が、温調用ガスによって制御される。冷却用の温調用ガスが用いられる場合において、温調用ガスが試料管５８の一方の端部５８ａまで到達すると、ターンテーブル部２６が冷却されて結露が生じることがある。これに対処するために、サンプルスリーブ５２の中間位置（試料管５８の一方の端部５８ａと他方の端部５８ｂとの間の位置に相当する位置）に排出孔６０が形成されており、温調用ガスはその排出孔６０から外部に排出される。これにより、温調用ガスが一方の端部５８ａまで到達することを抑制又は防止することができる。

【0049】

なお、図５に示すように、サンプルスリーブ５２は、相対的に細い直径を有する本体部５２ａと、本体部５２ａの上部に設けられ、相対的に太い直径を有する上部５２ｂと、によって構成されている。本体部５２ａの直径は、上部テーブル３４及び下部テーブル３６の孔４２，４４の直径よりも小さく、上部５２ｂの直径は、孔４２，４４の直径よりも大きい。これにより、図２及び図６に示すように、本体部５２ａは孔４２，４４を通り、上部５２ｂは孔４２を通らず、サンプルスリーブ５２は、上部テーブル３４によって保持される。なお、本体部５２ａと上部５２ｂは、一体的に形成されていてもよいし、それぞれ別体として形成されて一体化されてもよい。

【0050】

また、図６に示すように、上部テーブル３４から下部テーブル３６にかけて、サンプルスリーブ５２が設置される位置よりも外側の領域に、内側から順に、アルミ板７６、断熱材７８、メッシュ材８０、及び、外側カバー８２が設けられている。アルミ板７６は、補強材として用いられる部材である。断熱材７８は、例えばウレタンによって構成されている。メッシュ材８０は、断熱層としての空気層を形成するために設けられており、例えばポリエステル等によって構成されている。外側カバー８２は、例えばアルミ板によって構成されている。

【0051】

以下、ダミーサンプルついて説明する。ターンテーブル部２６において、サンプルユニット５４が装填されていない箇所が存在する場合、その箇所にはサンプルスリーブ５２のみが配置されることになる。上述したように、サンプルユニット５４の上部には、サンプルユニット５４を挿入するための挿入孔が形成されている。そのため、サンプルユニット５４がサンプルスリーブ５２に収容されていないと、サンプルスリーブ５２の上部から内部空間７２に外気が入り込む。つまり、外気がカルーセル装置２０の内部に入り込む。その結果、カルーセル装置２０の内部の温度が外気によって変動してしまう。これに対処するために、サンプルユニット５４が装填されていない箇所に設置されたサンプルスリーブ５２にダミーサンプルを設置する。

【0052】

図７及び図８には、ダミーサンプルの一例が示されている。図７は、ダミーサンプル８４を示す斜視図である。図８は、ダミーサンプル８４とサンプルスリーブ５２を示す斜視図である。

【0053】

図７に示すように、ダミーサンプル８４は、相対的に細い直径を有する円柱状の本体部８６と、本体部８６の上部に設けられ、相対的に太い直径を有する円柱状の上部８８と、によって構成されている。本体部８６の直径は、サンプルスリーブ５２の上部に形成された挿入孔の直径よりも小さい。上部８８の直径は、その挿入孔の直径よりも大きい。これにより、図８に示すように、ダミーサンプル８４の本体部８６が、サンプルスリーブ５２の上部に形成された挿入孔に挿入され、ダミーサンプル８４がサンプルスリーブ５２に収容される。ダミーサンプル８４は、サンプルスリーブ５２にとって蓋として機能し、サンプルスリーブ５２の上部に形成された挿入孔から内部に外気が入り込むことを防止することができる。その結果、外気によるカルーセル装置２０内の温度変動を抑制又は防止することが可能となる。

【0054】

なお、自動試料交換装置１４には、サンプルユニット５４の有無を検知するセンサが設けられているが、ダミーサンプル８４は、その形状や色彩によって当該センサによって検知されないように構成されている。例えば、サンプルスリーブ５２に設置されたときのダミーサンプル８４の高さを、センサが反応しない高さとしてもよいし、反射型光電センサが用いられる場合、ダミーサンプル８４から光が反射しないように、ダミーサンプル８４の色を黒色としてもよい。

【0055】

また、ダミーサンプル８４の上部８８の直径を、マニピュレーター２４のチャック機構部（物体を掴む機能を有する部分）が掴むことが可能な物体の大きさよりも大きくしてもよい。これにより、センサ等に不具合が発生して、ダミーサンプル８４が測定対象のサンプルとして誤検知された場合であっても、マニピュレーター２４によってダミーサンプル８４が掴まれることを防止することが可能となり、その結果、ＮＭＲ装置１２へのダミーサンプル８４の導入を防ぐことが可能となる。

【0056】

以下、カルーセル装置２０の断熱構造について説明する。

【0057】

まず、図９を参照して、温調用ガス導入部３２における断熱構造について説明する。図９は、温調用ガス挿入部を示す断面図である。温調用ガス導入部３２内には、接続口３２ａとマニホールドチューブ５０に設けられた導入口６６との間を繋ぐ配管９０が設けられている。温調用ガス供給装置１６から供給された温調用ガスは、接続口３２ａから配管９０内に導入され、その配管９０内を通って導入口６６からマニホールドチューブ５０内に導入される。また、配管９０には、結露防止のための断熱材９２が巻き付けられている。その断熱材９２の下側にはドレンパン９４が設置されており、ドレンパン９４の下側には更に別のドレンパン９６が設置されている。ドレンパン９４，９６は、例えば皿状又は箱状の形状を有する。このように二重のドレンパンを設置することで、仮に結露が発生したとしても、発生した水分がドレンパン９４又はドレンパン９６に溜まるようになっている。

【0058】

次に、図１０を参照して、ターンテーブル部２６における断熱構造について説明する。図１０は、ターンテーブル部２６を示す断面図である。図６を参照して説明したように、上部テーブル３４から下部テーブル３６にかけて、サンプルスリーブ５２が設置されるよりも外側の領域に、内側から順に、アルミ板７６、断熱材７８、メッシュ材８０、及び、外側カバー８２が設けられている。また、ドラム３８の上部には、ドラム３８側から順に、アルミ板９８、断熱材１００及びエポキシ板１０２が設けられており、エポキシ板１０２の上に上部テーブル３４が設けられている。上部テーブル３４とエポキシ板１０２との間には空気層１０４が形成されている。例えば、上部テーブル３４においてエポキシ板１０２と対向する面に彫り込みが形成されており、その彫り込みの部分が隙間となって空気層１０４が形成される。また、上部テーブル３４の孔４２よりも外側の領域には、断熱材１０６が設けられている。上述したように、孔４２，４４にサンプルスリーブ５２が挿入される。

【0059】

以上のように、温調用ガスが導入される部分やターンテーブル部２６に断熱効果を有する部材を設置することで、結露の発生を抑制又は防止することができる。また、サンプルスリーブ５２の周囲に断熱効果を有する部材を設置することで、試料の温度変化を抑制又は防止することができる。

【0060】

以下、本実施形態に係る自動試料交換装置１４の動作について説明する。自動試料交換装置１４と温調用ガス供給装置１６とを接続し、温調用ガス供給装置１６から自動試料交換装置１４に温調用ガスを供給する。これにより、温調用ガスがマニホールドチューブ５０内を流れ、マニホールドチューブ５０に形成された吹き出し孔６８から噴出し、サンプルスリーブ５２の下部に形成された導入孔７４からサンプルスリーブ５２の内部空間７２に供給される。温調用ガスが、内部空間７２に設置された試料管５８に直接接触すると共に内部空間７２を循環することで試料管５８との間で熱交換を行う。これにより、試料の温度が目的の温度になる。熱交換を終えた温調用ガスは、サンプルスリーブ５２の排出孔６０からカルーセル装置２０の内部に排出され、主に、Ｚ軸アクチュエータ機構が通過するための窪んだ部分６２（図３参照）からカルーセル装置２０の外部に排出される。

【0061】

本実施形態によれば、自動試料交換装置１４に温調用ガスが供給されることで試料の温度が調整される。これにより、温調のために試料管を別の装置に保管し、測定時に、作業者がその装置から自動試料交換装置１４に移さずに済む。また、作業者が試料管を移動させている間に試料の温度が変化することを防止することができる。

【0062】

また、Ｚ軸アクチュエータが挿入される導入孔７４を介して温調用ガスをサンプルスリーブ５２内に導入するようにしたことで、つまり、導入孔７４が、Ｚ軸アクチュエータの挿入用の孔と温調用ガスの導入用の孔を兼用することで、温調用ガスをサンプルスリーブ５２内に導入するための別の構成を設けずに済む。

【0063】

また、温調用ガスをサンプルスリーブ５２内に供給するためのチューブとして、リング状のマニホールドチューブ５０を用いることで、圧力が平準化された温調用ガスを上流側から下流側まで供給することが可能となり、圧力損失の発生を抑制することが可能となる。

【0064】

また、マニホールドチューブ５０において、上流側から下流側にかけて吹き出し孔６８を段階的に大きくすることで、温調用ガスの圧力や流量が低くなり易い下流側においても、各吹き出し孔６８の大きさを同一にする場合と比べて、各試料の間の温度差を小さくすることが可能となる。

【0065】

また、マニホールドチューブ５０をフッ素系樹脂によって構成することで、耐熱温度範囲が広くなり、使用可能な温度範囲を広げることができる。また、金属の配管と比べて熱伝導率が低いため、熱リークを抑制することができ、熱損失の少ないマニホールドを提供することができる。

【0066】

また、温調用ガスを試料管５８に直接接触させるだけでなく、内部空間７２を循環させることで、効率的に熱交換を行うことが可能となる。

【0067】

また、サンプルユニット５４が設置されていないサンプルスリーブ５２にはダミーサンプル８４を設置することで、外気がサンプルスリーブ５２内に入り込むことを防止することができる。その結果、外気によるカルーセル装置２０内の温度変化を抑制又は防止することができる。ダミーサンプル８４は、センサによって検知され難い色彩や形状を有しているため、サンプルとして検知され難い。仮にダミーサンプル８４がサンプルとして検知された場合であっても、ダミーサンプル８４は、マニピュレーター２４によって掴まれ難い構造を有しているため、ダミーサンプル８４がＮＭＲ装置１２に搬送されることを防ぐことができる。

【0068】

また、カルーセル装置２０内に断熱効果を有する部材（断熱材や空気層）を配置することで、結露の発生を抑制又は防止することができる。仮に結露が発生した場合も、ドレンパン９４，９６に水が溜まるので、装置の外部への水漏れを防止することができる。

【符号の説明】

【0069】

１０ ＮＭＲシステム、１２ ＮＭＲ装置、４ 自動試料交換装置、１６ 温調用ガス供給装置、２０ カルーセル装置、２６ ターンテーブル部、３０ マニホールド、５０ マニホールドチューブ、５２ サンプルスリーブ、５４ サンプルユニット、５８ 試料管、６０ 排出孔、６８ 吹き出し孔、７２ 内部空間、７４ 導入孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】