特許 7605021 Ｘ線分析装置

(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】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】Ｘ線分析装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/223 20060101AFI20241217BHJP

   G01N 23/2204 20180101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

G01N23/223

G01N23/2204

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021089257

(22)【出願日】2021-05-27

(65)【公開番号】P2022181989

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-09-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小林 寛治

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０５２７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１７０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０５６１７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－１５６４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４０３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２１４５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２３／００ － Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

Ｇ０１Ｎ ３５／００ － Ｇ０１Ｎ ３７／００

Ｇ２１Ｋ ５／００

Ｈ０５Ｇ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線を遮断するように構成されており、Ｘ線による試料の分析が行われる分析室と、
前記分析室を開閉する分析室開閉機構と、
前記分析室内に配置されており、前記試料にＸ線を照射するＸ線源と、
前記分析室内に配置されており、前記試料から放出された蛍光Ｘ線を検出する検出器と、
前記分析室外に設けられており、前記試料が収容される収容室と、
前記分析室を開閉することなく前記収容室を開閉する収容室開閉機構と、
前記分析室開閉機構を駆動する駆動部と、
前記分析室の開閉を示す開閉信号を受信可能であり、前記開閉信号に基づいて前記駆動部を制御する駆動部制御部と、を備え、
前記分析室は、
開口を有しかつ前記試料を収容する収容部と、
前記収容部の前記開口の閉塞及び開放が可能な蓋と、を有し、
前記分析室開閉機構は、
ウォームと、
前記ウォームに噛み合うウォームホイールと、
前記ウォームホイールの回転に応じて前記蓋が開閉するように前記ウォームホイールと前記蓋とを連結する連結部と、を有し、
前記駆動部は、前記ウォームを回転させ、
前記駆動部制御部は、前記蓋の開放を示す前記開閉信号を受信すると、前記蓋が開く方向に前記ウォームが回転するように前記駆動部を制御する、Ｘ線分析装置。

【請求項2】

前記試料を前記収容室及び前記分析室間で移動させる搬送部をさらに備える、請求項１に記載のＸ線分析装置。

【請求項3】

前記分析室の開閉を検知する検知センサと、
前記Ｘ線源を制御するＸ線源制御部と、をさらに備え、
前記検知センサは、前記分析室が閉じられていることを検知しているときに前記Ｘ線源制御部に対して前記試料にＸ線を照射可能であることを示す信号を出力する、請求項１又は２に記載のＸ線分析装置。

【請求項4】

前記連結部は、
前記収容部の側方に配置されており、前記ウォームホイールの回転中心軸まわりに前記ウォームホイールと一体的に回転する回転軸と、
前記回転軸と前記蓋とを連結する腕部と、を有する、請求項３に記載のＸ線分析装置。

【請求項5】

前記検知センサは、
前記収容部及び前記蓋の一方に接続された挿入体と、
前記収容部及び前記蓋の他方に接続されており、前記挿入体が挿入されたときに前記蓋が閉じられていることを検出する検出部と、を有し、
前記検出部は、前記収容部の中央を基準として前記回転軸が配置された側と反対側に配置されている、請求項４に記載のＸ線分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、Ｘ線分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、分析対象となる試料にＸ線を照射した際に試料から放出される蛍光Ｘ線を検出することによって試料を分析するＸ線分析装置が知られている。例えば、特開２００９－６８９５５号公報には、筐体と、試料を載置するためのステージと、ステージに載置された試料と、試料にＸ線を照射するＸ線源と、試料から放出された蛍光Ｘ線を検出する検出器と、を備える蛍光Ｘ線分析装置が記載されている。筐体は、ステージ、Ｘ線源及び検出器を収容する下部ケースと、下部ケースに対して開閉可能なカバーと、を有している。カバーを開くことにより、試料の出し入れが可能となる。カバーは、Ｘ線の漏洩を防ぐことが可能に構成されており、手動あるいは自動で開閉される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－６８９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２００９－６８９５５号公報に記載されるような蛍光Ｘ線分析装置では、Ｘ線源によるＸ線の照射中にカバーを開けることによって試料の交換が行われた場合、Ｘ線分析装置外にＸ線が漏洩する懸念がある。

【0005】

本発明の目的は、試料の交換時におけるＸ線の漏洩を抑制可能なＸ線分析装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１態様は、Ｘ線を遮断するように構成されており、Ｘ線による試料の分析が行われる分析室と、前記分析室を開閉する分析室開閉機構と、前記分析室内に配置されており、前記試料にＸ線を照射するＸ線源と、前記分析室内に配置されており、前記試料から放出された蛍光Ｘ線を検出する検出器と、前記分析室外に設けられており、前記試料が収容される収容室と、前記分析室を開閉することなく前記収容室を開閉する収容室開閉機構と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

このＸ線分析装置では、分析室は、Ｘ線を遮断するように構成されており、その外に設けられた収容室の開閉は、分析室を開閉することなく収容室を開閉する収容室開閉機構によって行われるため、収容室での試料の交換時におけるＸ線分析装置外へのＸ線の漏洩が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態のＸ線分析装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】Ｘ線分析装置の斜視図である。

【図3】Ｘ線分析装置の上部カバーが開いた状態を示す斜視図である。

【図4】分析室の蓋が閉じた状態における分析室及び分析室開閉機構の断面図である。

【図5】分析室の蓋が開いた状態における分析室及び分析室開閉機構の断面図である。

【図6】分析室の蓋が開いた状態における分析室の斜視図である。

【図7】分析室の蓋が閉じた状態における検知センサの断面図である。

【図8】検知センサの検出部と分析室の収容部との位置関係を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

この発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態のＸ線分析装置の構成を概略的に示す図である。図２は、Ｘ線分析装置の斜視図である。図３は、Ｘ線分析装置の上部カバーが開いた状態を示す斜視図である。図４は、分析室の蓋が閉じた状態における分析室及び分析室開閉機構の断面図である。図５は、分析室の蓋が開いた状態における分析室及び分析室開閉機構の断面図である。Ｘ線分析装置１は、分析対象となる試料にＸ線を照射した際に試料から放出される蛍光Ｘ線を検出することによって試料を分析する装置である。

【0011】

図１～図７に示されるように、Ｘ線分析装置１は、筐体１００と、Ｘ線源２１０と、検出器２２０と、Ｘ線源制御部２３０と、分析室３００と、収容室開閉機構４００と、搬送部５００と、分析室開閉機構６００と、検知センサ７００と、駆動部制御部８００と、駆動部９００と、を備えている。

【0012】

筐体１００は、下部ケース１１０と、上部カバー１２０と、を有している。

【0013】

下部ケース１１０は、試料容器２０を収容する収容室１１４と、構成試料３０を保持する構成試料保持部１１６と、を有している。

【0014】

上部カバー１２０は、下部ケース１１０に対して開閉可能となるように下部ケース１１０に接続されている。

【0015】

図４及び図５に示されるように、試料容器２０は、容器本体２２と、容器フィルム２４と、を有している。

【0016】

容器本体２２は、試料Ｓを包囲するとともに下方に開口する形状を有している。容器本体２２は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる。

【0017】

容器フィルム２４は、容器本体２２の開口を閉塞するとともに、試料Ｓを支持している。容器フィルム２４は、ポリプロピレン等からなる。容器フィルム２４は、容器本体２２の下端部に溶着されている。

【0018】

分析室３００は、下部ケース１１０に配置されている。分析室３００は、Ｘ線を遮断可能に構成されている。分析室３００は、Ｘ線を遮断可能な材料（鉛など）からなる。なお、図１では、分析室３００が太線で示されている。図４及び図５に示されるように、分析室３００は、ベース３０２と、包囲部３０３と、収容部３１０と、蓋３２０と、を有している。

【0019】

ベース３０２は、矩形状に形成されている。ベース３０２は、略平板状に形成されている。

【0020】

包囲部３０３は、Ｘ線源２１０及び検出器２２０を包囲している。包囲部３０３は、ベース３０２の下面に接続されている。

【0021】

収容部３１０は、ベース３０２の中央部に設けられている。収容部３１０は、開口を有しかつ試料Ｓを収容可能である。本実施形態では、収容部３１０は、上方に開口している。図４及び図５に示されるように、収容部３１０は、底壁３１２を有している。底壁３１２は、円板状に形成されている。底壁３１２には、貫通孔３１２ｈが設けられている。

【0022】

蓋３２０は、収容部３１０の開口の閉塞及び開放が可能である。

【0023】

図４～図６に示されるように、分析室３００内には、ホルダー３３０が配置されている。ホルダー３３０は、底壁３１２上に載置されており、試料容器２０を保持する。ホルダー３３０は、底壁３１２から取外し可能に構成されている。ホルダー３３０は、包囲筒３３２と、ホルダーフィルム３３４と、を有している。

【0024】

包囲筒３３２は、貫通孔３１２ｈよりも大きな外形を有している。包囲筒３３２は、試料容器２０を包囲するとともに、下方に開口する形状を有している。本実施形態では、包囲筒３３２は、円筒状に形成されている。包囲筒３３２は、例えば、ポリプロピレンからなる。

【0025】

ホルダーフィルム３３４は、包囲筒３３２の下部の開口を閉塞している。つまり、底壁３１２の貫通孔３１２ｈの上方には、２枚のフィルム（容器フィルム２４及びホルダーフィルム３３４）が積層されている。ホルダーフィルム３３４は、例えば、ポリプロピレンからなる。ホルダーフィルム３３４は、包囲筒３３２の下端部に溶着されている。

【0026】

Ｘ線源２１０は、分析室３００内、より詳細には、包囲部３０３に収容されている。Ｘ線源２１０は、試料容器２０内の試料Ｓに向けて底壁３１２の下方からＸ線を照射可能である。Ｘ線源２１０として、例えば、Ｘ線管球が挙げられる。

【0027】

検出器２２０は、分析室３００内、より詳細には、包囲部３０３に収容されている。検出器２２０は、試料Ｓから発生する蛍光Ｘ線を底壁３１２の下方で検出する。試料Ｓの分析精度を高める観点から、検出器２２０は、貫通孔３１２ｈの近傍に配置されることが好ましい。

【0028】

Ｘ線源制御部２３０は、後述する検出部７２０から受信する信号に基づいてＸ線源２１０を制御する。

【0029】

下部ケース１１０の収容室１１４には、複数の試料容器２０が収容される。図１及び図３に示されるように、収容室１１４は、分析室３００外に設けられている。収容室１１４は、分析室３００の側方に設けられている。本実施形態では、幅方向における分析室３００の両側に収容室１１４が設けられている。収容室１１４は、上方に開口している。

【0030】

収容室開閉機構４００は、分析室３００を開閉することなく収容室１１４を開閉する機構である。収容室開閉機構４００は、下部ケース１１０に対して着脱可能である。本実施形態では、収容室開閉機構４００は、下部ケース１１０の前方から下部ケース１１０の収容室１１４への挿入及び収容室１１４からの抜き取りが可能なトレイで構成されている。収容室開閉機構４００は、複数の試料容器２０を保持可能な保持体４１０を有している。本実施形態では、収容室開閉機構４００は、２つの保持体４１０を有している。なお、図３では、一方の収容室開閉機構４００には単一の保持体４１０のみが図示されており、他方の収容室開閉機構４００では保持体４１０の図示は省略されている。

【0031】

構成試料保持部１１６は、複数の構成試料３０を保持している。構成試料保持部１１６は、分析室３００の前方でかつ各収容室１１４の間に設けられている。

【0032】

搬送部５００は、試料容器２０を収容室１１４及び分析室３００間で移動させる。搬送部５００は、下部ケース１１０に対して相対移動可能となるように下部ケース１１０に接続されている。搬送部５００は、試料容器２０を３次元的に移動させることが可能である。

【0033】

分析室開閉機構６００は、分析室３００を開閉する。具体的に、分析室開閉機構６００は、分析室３００の収容部３１０に対して蓋３２０を開閉させる。分析室開閉機構６００は、ウォーム６１０と、ウォーム６１０に噛み合うウォームホイール６２０と、連結部６３０と、を有している。

【0034】

ウォーム６１０は、上下方向に延びる回転中心軸まわりに回転する姿勢でベース３０２に固定されている。ウォーム６１０は、収容部３１０の後方に配置されている。

【0035】

ウォームホイール６２０は、下部ケース１１０の幅方向（図４における紙面と直交する方向）に延びる回転中心軸まわりに回転する姿勢でベース３０２に固定されている。ウォームホイール６２０は、ウォーム６１０と収容部３１０との間に配置されている。

【0036】

連結部６３０は、ウォームホイール６２０の回転に応じて蓋３２０が開閉するようにウォームホイール６２０と蓋３２０とを連結している。具体的に、連結部６３０は、回転軸６３２と、腕部６３４と、を有している。

【0037】

回転軸６３２は、収容部３１０の側方に配置されている。回転軸６３２は、ウォームホイール６２０の内側に配置されている。回転軸６３２は、ウォームホイール６２０の回転中心軸まわりにウォームホイール６２０と一体的に回転する。

【0038】

腕部６３４は、回転軸６３２と蓋３２０とを連結している。本実施形態では、分析室開閉機構６００は、一対の腕部６３４を有している。各腕部６３４は、回転軸６３２の端部と蓋３２０の側部とを連結している。

【0039】

駆動部９００は、分析室開閉機構６００を駆動する。図４及び図５に示されるように、駆動部９００は、分析室開閉機構６００のウォーム６１０を回転させる。本実施形態では、駆動部９００として、モータが用いられている。

【0040】

検知センサ７００は、分析室３００の蓋３２０の開閉を検知する。図６及び図７に示されるように、検知センサ７００は、挿入体７１０と、検出部７２０と、を有している。なお、図４及び図５では、検出部７２０が概略的に示されている。

【0041】

挿入体７１０は、蓋３２０と一体的に移動するように構成されている。具体的に、蓋３２０の前部に保持板７５０が固定されており、幅方向における保持板７５０の端部に挿入体７１０が固定されている。挿入体７１０は、キーで構成されていてもよい。検知センサ７００は、複数の挿入体７１０を有していてもよい。この場合、幅方向における保持板７５０の各端部に挿入体７１０が固定されることが好ましい。なお、図６では、単一の挿入体７１０が示されている。

【0042】

検出部７２０は、収容部３１０の側部に固定されている。検出部７２０は、挿入体７１０の挿入を検出する。具体的に、検出部７２０は、挿入体７１０が挿入されたとき（図７に示される状態のとき）に蓋３２０が閉じられていることを検出する。検出部７２０は、蓋３２０が閉じられていることを検知しているときに、Ｘ線源制御部２３０に対して試料ＳにＸ線を照射可能であることを示す信号を出力する。一方、検出部７２０は、蓋３２０が閉じられていることを検知していないときに、Ｘ線源制御部２３０に対して試料ＳへのＸ線の照射を禁止することを示す信号を出力する。図８に示されるように、検出部７２０は、収容部３１０の中央３１０Ｃを基準として回転軸６３２が配置された側と反対側（図８における下側）に配置されている。なお、蓋３２０に検出部７２０が固定され、収容部３１０に挿入体７１０が固定されてもよい。

【0043】

駆動部制御部８００は、駆動部９００を制御する。図４及び図５に示されるように、駆動部制御部８００は、分析室３００における蓋３２０の開閉を示す開閉信号を受信可能であり、その開閉信号に基づいて駆動部９００を駆動する。なお、開閉信号は、Ｘ線分析装置１の外部に設けられたコンピュータ等から送信される。

【0044】

駆動部制御部８００は、蓋３２０の開放を示す開閉信号を受信すると、蓋３２０が開く方向にウォーム６１０が回転するように駆動部９００を制御する。このとき、検出部７２０による挿入体７１０の挿入が検出されないため、検出部７２０は、Ｘ線源制御部２３０に対し、試料ＳへのＸ線の照射を禁止することを示す信号を出力する。よって、Ｘ線源２１０によるＸ線の照射は禁止される。この状態で搬送部５００による試料容器２０の搬送や、サービスマンによるホルダー３３０のメンテナンス（交換等）が行われる。

【0045】

駆動部制御部８００は、蓋３２０の閉塞を示す開閉信号を受信すると、蓋３２０が閉じる方向にウォーム６１０が回転するように駆動部９００を制御する。これにより、検出部７２０による挿入体７１０の挿入が検出されると、検出部７２０は、Ｘ線源制御部２３０に対し、試料ＳへのＸ線の照射を可能とすることを示す信号を出力する。よって、Ｘ線源２１０によるＸ線の照射が可能となる。

【0046】

以上に説明したように、本実施形態のＸ線分析装置１では、分析室３００は、Ｘ線を遮断するように構成されており、その外に設けられた収容室１１４の開閉は、分析室３００を開閉することなく収容室１１４を開閉する収容室開閉機構４００によって行われるため、収容室１１４での試料Ｓの交換時におけるＸ線分析装置１外へのＸ線の漏洩が抑制される。

【0047】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0048】

例えば、分析室開閉機構６００は、メンテナンスを行うサービスマンにより手動で操作可能とされてもよい。具体的に、ウォーム６１０は、サービスマンにより専用の工具等で回転させることが可能に構成されていてもよい。この場合、ウォーム６１０は、その上端部及び下端部の少なくとも一方から操作可能な構造とされることが好ましい。

【0049】

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0050】

（第１項）一態様に係る前記Ｘ線分析装置は、Ｘ線を遮断するように構成されており、Ｘ線による試料の分析が行われる分析室と、前記分析室を開閉する分析室開閉機構と、前記分析室内に配置されており、前記試料にＸ線を照射するＸ線源と、前記分析室内に配置されており、前記試料から放出された蛍光Ｘ線を検出する検出器と、前記分析室外に設けられており、前記試料が収容される収容室と、前記分析室を開閉することなく前記収容室を開閉する収容室開閉機構と、を備える。

【0051】

このＸ線分析装置では、分析室は、Ｘ線を遮断するように構成されており、その外に設けられた収容室の開閉は、分析室を開閉することなく収容室を開閉する収容室開閉機構によって行われるため、収容室での試料の交換時におけるＸ線分析装置外へのＸ線の漏洩が抑制される。

【0052】

（第２項）第１項に記載のＸ線分析装置において、前記試料を前記収容室及び前記分析室間で移動させる搬送部をさらに備えることが好ましい。

【0053】

（第３項）第１項又は第２項に記載のＸ線分析装置において、前記分析室の開閉を検知する検知センサと、前記Ｘ線源を制御するＸ線源制御部と、をさらに備え、前記検知センサは、前記分析室が閉じられていることを検知しているときに前記Ｘ線源制御部に対して前記試料にＸ線を照射可能であることを示す信号を出力することが好ましい。

【0054】

（第４項）第３項に記載のＸ線分析装置において、前記分析室開閉機構を駆動する駆動部と、前記分析室の開閉を示す開閉信号を受信可能であり、前記開閉信号に基づいて前記駆動部を制御する駆動部制御部と、をさらに備えることが好ましい。

【0055】

第４項のＸ線分析装置によれば、当該Ｘ線分析装置の外部に設けられたコンピュータ等から送信される開閉信号によって自動で分析室開閉機構が開閉される。

【0056】

（第５項）第４項に記載のＸ線分析装置において、前記分析室は、開口を有しかつ前記試料を収容する収容部と、前記収容部の前記開口の閉塞及び開放が可能な蓋と、を有し、前記分析室開閉機構は、ウォームと、前記ウォームに噛み合うウォームホイールと、前記ウォームホイールの回転に応じて前記蓋が開閉するように前記ウォームホイールと前記蓋とを連結する連結部と、を有し、前記駆動部は、前記ウォームを回転させることが好ましい。

【0057】

（第６項）第５項に記載のＸ線分析装置において、前記連結部は、前記収容部の側方に配置されており、前記ウォームホイールの回転中心軸まわりに前記ウォームホイールと一体的に回転する回転軸と、前記回転軸と前記蓋とを連結する腕部と、を有することが好ましい。

【0058】

（第７項）第６項に記載のＸ線分析装置において、前記検知センサは、前記収容部及び前記蓋の一方に接続された挿入体と、前記収容部及び前記蓋の他方に接続されており、前記挿入体が挿入されたときに前記蓋が閉じられていることを検出する検出部と、を有し、前記検出部は、前記収容部の中央を基準として前記回転軸が配置された側と反対側に配置されていることが好ましい。

【0059】

第７項に記載のＸ線分析装置によれば、検出センサによって蓋の開閉がより正確に検知される。

【符号の説明】

【0060】

１ Ｘ線分析装置、２０ 試料容器、１００ 筐体、１１０ 下部ケース、１１４ 収容室、１１６ 構成試料保持部、１２０ 上部カバー、２１０ Ｘ線源、２２０ 検出器、２３０ Ｘ線源制御部、３００ 分析室、３０２ ベース、３０３ 包囲部、３１０ 収容部、３２０ 蓋、３３０ ホルダー、４００ 収容室開閉機構、４１０ 保持体、５００ 搬送部、６００ 分析室開閉機構、６１０ ウォーム、６２０ ウォームホイール、６３０ 連結部、６３２ 回転軸、６３４ 腕部、７００ 検知センサ、７１０ 挿入体、７２０ 検出部、８００ 駆動部制御部、９００ 駆動部、Ｓ 試料。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】