JP3744555B2 - 自動化された分析装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、容器内に包有された液体試料についての化学分析のような、自動化された態様での分析を遂行されるべく設計された分析装置に関する。
【0002】
この種の分析装置は特に、職員や環境に対するいかなる危険性も生ずることなく、生産または再処理プラントにおいて、ある製品の特性を定期的にチェックする目的で、原子力産業に利用されている。
【0003】
【従来の技術】
仏国特許明細書第675582号には、原子力プラントの種々の個所で液体試料を採取し、試料を容器へ導入し、中央制御ユニットで制御される空気圧移送システムにより、容器を分析ユニットまたはボックス内へ移送することを可能にさせる自動化された設備が記載されている。
【0004】
仏国特許明細書第675902号には、液体試料を採取してそれらを封止容器へ自動的に導入し、それらの分析ユニットへの移送を可能にさせる、この種の自動化された設備に利用することのできる装置が記載されている。
【0005】
既存の、特に前述の書類により示された諸設備は、試料採取作業の自動的遂行および分析ユニット内への容器の移送を可能にさせる。しかし、次いで前記分析ユニット内で遂行される種々の作業は、分析ユニットを備える窓の背後に位置する操作員により、遠隔操作グリッパ(gripper)またはトング(tongs)即ちはさみ装置を用いて手動で行われる。職員の防護は、外部への汚染の移行を防止する分析ユニットの完全な封止と、照射に対して職員を防護するシールドとの双方により保証される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の分析ユニット内で行われるべき種々の作動の手動での実施により、ここで説明する数多くの不利点が生ずる。
【0007】
第一の不利点は容器の確認に関連する。例えば、前記確認は、極めて厚く従って非常に変形した窓を介し、操作員により生起される。更にまた、前記確認は、容器が分析ユニットへ到達する場合、その底部へ緩徐に落下する容器に関連する。この問題は、誤差の危険性や、若干の容器の喪失さえももたらす。これはしばしば操作員に補足的な容器を要求させ、従って液体や固形物の廃棄物の量を増大させる。
【0008】
別の不利点は、遠隔操作グリッパを用いる容器の開封に関する。この作動は特に困難であり、時間の損失と、内容物が分析ユニットの底部内へ流される危険性とがもたらされる。
【0009】
分析ユニット内で、グリッパを用いて容器を再封することも不可能である。従って余分の液体試料を回収することは不可能であり、さもなければ、既存の設備の枠組内に高価且つ複雑な重力集収システムを生成することにより、これを目論むことしかできない。
【0010】
分析に必要な試料を容器から採取するための在来の実験室用ピペットの使用により、別の不利点が生ずる。例えばこの手順には、各分析毎に比較的に多い液量(少なくとも2ml)を採取する段階が包含され、それにより大きな流出液量がもたらされる。更に、同じ容器で幾つかの分析を遂行することはほとんど不可能であり、それによっても、固体や液体の廃物の量が可成り増大される。更にまた、大量の化学試薬が用いられ、それにより操業費が増大する。最終的には、分析的な化学試薬が不穏当なイオンを構成するが、その大部分は、流出物および/またはあり得べき再循環の処理に対し極めて不利である。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は特に、既存の分析ユニットを保持し且つ前記ユニットに対する二重の放射線学的な拘束(confinement)を維持しつつ、固体廃棄物の量を低減し、液体流出量を低減し且つ生産性を高めることをその設計が可能にさせる分析装置に関する。
【0012】
本発明によれば、この結果は、自動化された分析装置にて、
分析すべき液体を包有する封止容器を受容し得る少なくとも1組の分析ユニット、
分析ユニット内へ容器を自動的に移送し得る空気圧移送システム、および
空気圧移送システムを制御する中央制御ユニットを含む分析装置において、
各分析ユニットが、容器を開き、そこから試料を採取し、これらの試料を分析して容器を再封止すべく中央制御ユニットにより制御される自動化処理装置ならびに空気圧移送システムへ容器を再送する第一装置を有することを特徴とする分析装置によって得られる。
【0013】
各分析ユニット内で遂行される諸作動の自動化により、既存の設備内でのこれらの作動の手動での遂行から生ずる全ての不利点を除去することが可能となる。自動化された容器の封止および開封が、ねじぶたを備えた容器を用いることにより容易になることは銘記されるべきである。
【0014】
なるべくなら、分析ユニットの各々がまた、中央制御ユニットに制御され且つ、容器の再送のために第一装置と直接に連通する放出ステーションを備えた容器貯蔵装置を有することが望ましい。更にまた処理装置には、放出ステーションからの出口で容器をとって再導入し得るグリップ装置が結合されている。これらの諸特徴は、前記ユニット内での分析を受けるべき容器と、既存の諸設備へ直接に再送されるべき容器との双方を各分析ユニット内へ貯蔵することを可能にさせる。
【0015】
各分析ユニットはまた、都合良く、容器が分析ユニットへ入る際のそれらの自動秤量のための装置、および、秤量装置により供給された信号に応答して中央制御ユニットに制御され、全容器を貯蔵装置へ自動的に導入し且つ、からの容器を、例えばそれらを分析ユニットの底部へ落下させ若しくは、望ましくは、それらを容器破壊ユニットへ再送することにより除去する選別装置を備えている。
【0016】
分析装置はまた、再送のための第一装置へ、および各分析ユニットを備えた貯蔵装置のための直接供給ステーションへ、空気圧移送システムにより接続された物理的測定装置のような、少なくとも1組の非破壊測定機器を含むこともできる。
【0017】
容器内に残存する液体の再循環のための機器は都合良く設けられ、前記機器は、容器を再送すべく、空気圧移送システムにより第一装置へ接続されている。
【0018】
望ましくは、容器を再循環機器および非破壊測定機器へ再送すべく、第一装置から来る容器を交互に向けることができ且つ、非破壊測定機器から来る容器を直接供給ステーションおよび再循環機器へ交互に向けることができる、容器を切り換える装置が空気圧移送システムに含まれる。
【0019】
これらの特徴の結果として、容器の各々につき、この順序または逆の順序で非破壊特性の分析および測定を行うことができる。
【0020】
分析装置はまた、容器を開閉する装置と空気圧移送システム内へ容器を再送する第二装置とを有する少なくとも1組の手動分析ユニットを含むことができる。
【0021】
手動分析ユニットの場合、切換装置もまた、容器を手動分析ユニットへ再送すべく、第一装置からの容器を向けることができる。
【0022】
【実施例】
ここで図1につき、本発明の好適な実施例を、非限定的な様態で説明する。
【0023】
図1においては、参照符号10a、10bが、同じ構成を有する2組の自動分析ユニットを表示し、参照数字12a、12bが、矢張り同じ構成を有する2組の手動分析ユニットを表示し、それぞれ、自動分析ユニット10a、10bと結合されている。
【0024】
自動分析ユニット10a、10bならびに手動分析ユニット12a、12bは、外部への汚染の移行に対する完全な封止を保証する拘束囲い(confinement enclosure)を備えている。これらの囲いは、例えば鉛シールドで囲われ、それにより、職員が照射から防護される。
【0025】
自動分析ユニット10a、10bで行われる分析は、自動的に行われる化学分析である。しかし、手動分析ユニット12a、12bで行われる分析は、その遂行が自動化されない、若しくは自動化できない化学分析である。一方の分析ユニット10a、12aおよび他方の分析ユニット10b、12bで行われる分析は、意図された用途の機能として、同一でありうるしまたは別々でありうる。
【0026】
図1に示された分析装置にはまた、物理的測定のような非破壊測定を行うことを可能にさせる2組の機器14a、14bも含まれる。これらの非破壊測定は、一般に種々の特性の物理的測定である。
【0027】
自動ユニット10a、10bおよび手動ユニット12a、12b内で行われる分析ならびに非破壊機器14a、14b内で行われる測定は、燃料再処理プラントのような原子力プラントの1個所以上で採取される液体試料に関連する。これらの試料採取作業は仏国特許明細書第675902号に記載されたものと類似の設備により遂行することができる。採取された液体試料は、前記設備により容器16内へ導入される。容器16はねじぶたで封止される密閉された容れ物であり、その円筒状の形は、その一般的な設計を仏国特許第675582号のそれと同じくする空気圧移送システムによる、装置内の1個所から他への、それらの移送を可能とする如く意図されている。
【0028】
この空気圧移送システムには第一に上流部分が含まれ、それにより、液体試料採取設備から来る全ての容器16が自動分析ユニット10a、10bの一方または他方へ送られる。図面には、空気圧移送システムの前記上流部分が、図示されていない試料採取設備へ接続された2組の主管18、ならびに、主管18の各々をそれぞれ自動分析ユニット10aおよび自動分析ユニット10bへ接続する分岐管20a、20bで示されている。例えばドラムまたはスライド形式の、図示されていない切換機構により、主管18内を循環する容器を、遂行される分析の特性の機能として、あるいは自動分析ユニット10a、10bの全体寸法の関数として、分岐管20aまたは20bへ向けることを可能にさせる。
【0029】
自動分析ユニット10bの内部付属品は自動分析ユニット10aのそれと同じであり、従って自動分析ユニット10aの付属品のみを説明する。
【0030】
自動分析ユニット10aに入る際、分岐管20aにより導入された容器16は、仏国特許明細書第675582号に記載されたそれと類似の様態で、自動秤量装置22上へ重力で落下する。各容器16が到着すると、自動秤量装置22が、容器重量を表現する信号を発出する。この信号の、予め定められた限界値との比較は、従って、自動分析ユニット10aへ導入された容器16が満載か、からかを知ることを可能にさせる。
【0031】
この比較の結果により、自動秤量装置22と結合された、図示されていない選別装置は、容器16が満載であればそれを緩衝剤貯蔵装置24へ導入するか、容器がからであればそれを除去するか、の何れかを可能にさせる。選別装置は、からの容器を容器破壊機器へ再送し、またはそれらを自動分析ユニット10aの底部内へ突き出すことができる。後者の場合、全体の装置を制御する制御ステーション80の自動装置(automaton)は、不完全な試料採取作動を補償し且つ操作員に警告するため、対応的な試料採取設備に補足的な試料採取作動を指令する。
【0032】
自動秤量装置22と結合された選別装置は、都合良く、緩衝剤貯蔵装置24内または自動分析ユニット10aの底部内への何れかに容器を移動させるべく、異なる方向に配向された2組の空気圧で作動するエジェクタ即ち放出器(ejector)で構成されている。
【0033】
緩衝剤貯蔵装置24は、1つ以上の段階を有し且つ、例えば、円周方向に空所を備えた回転ドラムを結合した、モジュラ組立体で構成される。特に、これらの空所は、容器16を、それが空所に面して位置した際に圧縮空気ジェットの作用の下に空所へ導入し得るよう、外部に向けて半径方向に開くことができる。自動分析ユニット10aの外に都合良く位置決めされた機構により、ドラムの段階的な回転と、緩衝剤貯蔵装置24が幾つかの高さを有する場合に随意選択的に、その上昇および下降とが制御される。
【0034】
緩衝剤貯蔵装置24からの容器16の放出もまた、例えば、自動分析ユニット10aの外側に位置付けされたジャッキで制御される機構を用いて、外側へ半径方向に生起される。この放出は、放出ステーション(ejection station)として知られる固定的なステーションまたは位置で生起される。
【0035】
この放出ステーションは、自動分析ユニット10aの外側の空気圧移送システム内へ容器16を再送すべく、装置26と直接に連通している。特に、緩衝剤貯蔵装置24の放出ステーションで放出された容器は取入れシュート25の口部の上方に置かれ、それにより前記容器は、容器再送装置26内へ重力で落下することができる。
【0036】
これらの、容器の再送のための装置26は特に、前述の取入れシュート25の延長部、または、自動分析ユニット10aの囲いを横切って前記囲いの外側の空気圧移送システムへ接続される出口管27の延長部の何れかに位置し得る受け器を備えた回転スリーブを含むことができる。後者の位置においては、容器の再送が空気圧で生起される。分析ユニットの外側では出口管27が、自動分析ユニット10aの空気圧移送システムの管28aにより、且つまた自動分析ユニット10bの管28bにより延長される。管28a、28bは機械的切換システムへ接続される。
【0037】
緩衝剤貯蔵装置24の放出ステーションは、容器再送装置26により自動分析ユニット10aからの容器16を直接に排気することを可能にさせるが、それらの大部分は、この直接経路に従うことを必要としない。それ故それらが包有する液体は、自動分析ユニット10a内で1回以上の分析を受けなければならない。従って、この目的のため、分析ユニット10aは、容器再送装置26の取入れシュート25内へ重力で容器16を落下させる代りに、緩衝剤貯蔵装置24からのそれらの放出中に容器16から試料を採取することを可能にさせるグリップ・モジュール(gripping module)32を包含する、自動化された処理またはプロセス装置を装備している。
【0038】
このグリップ・モジュール32は特に、収縮自在の底部を備え且つ、グリップ・ステーションと作業ステーションとの間を水平に移動され得るグリップ・トング(gripping tongs)即ちはさみ装置で構成することができる。それがグリップ・ステーションを占める場合、トング(tongs)即ちはさみ装置は、緩衝剤貯蔵装置24の放出ステーションに垂直に、且つ容器再送装置26の取入れシュート25の直ぐ上方に位置する。
【0039】
グリップ・トングの作業ステーションにおいては、自動分析ユニット10aを備えた処理装置が、キャップを形成するカバーをねじ戻すことにより前記トング内に置かれた容器16を開け、1回以上の試料採取作動を行い、次いで、自動分析ユニット10aの外側へ容器を再送する前にそれを再封すべく再びカバーをねじ込むことを可能にさせる。
【0040】
自動分析ユニット10aを備えた処理装置はこのため、グリップ・モジュール32に加えて、容器16に備え付けるキャップをねじ込み/ねじ戻すモジュール34と、容器から液体試料を採取するモジュール36とを組み込んでいる。これらのモジュールには、分析設備38が付加されている。
【0041】
キャップをねじ込み/ねじ戻すモジュール34は、特に、グリップ・モジュール32で保持される容器のキャップをロックし得るグリッパ(gripper)即ちつかみ装置を備えることができる。両方向への前記グリッパの回転は、それぞれにキャップをねじ込み且つねじ戻すことを可能にさせる。底部のねじ込み位置と上部のねじ戻し位置との間のグリッパの垂直移動は、前記の後者の位置において、開封された容器16の上方の空間の解放を可能にさせ、従って試料採取モジュール36により、1回以上の試料採取作動を遂行することができる。
【0042】
次に、試料採取モジュール34は、液圧防護物を介してピストン・ポンプに接続された吸込み端部付属物を備えることができる。この端部付属物は、グリップ・モジュール32に保持された容器内にそれを下降させ得るように垂直に、且つまた試料採取作動が生起されるステーションから採取された試料が分析機器38の受け器40へ送出されるステーションへそれが持って行かれるように水平に、置き換えることができる。
【0043】
モジュール32、34、36を制御する機構は、都合良く、少なくとも部分的に、自動分析ユニット10aの外側に位置している。
【0044】
自動分析機器38は、分析されるべき液料試料、ならびに試薬および適切な触媒を受容し得るように配置された1組以上のカップまたはセル40を含むことができる。自動分析機器38が幾つかのカップ40を含む場合、カップ40は、回転板上に取り付け若しくは固定位置に置くことができ、その上に引き続き、試料採取モジュール36の吸込み端部付属物を置くことができる。
【0045】
分析機器38には、カップ40の各々の中へ試薬および触媒を噴射し、前記カップをからにし、且つ各分析後にそれらを水洗することを可能にさせる、図示されていない自動化されたシステムが備えられる。例えば磁気かくはん機も各カップ40内に置かれる。更に分析機器38は、遂行されるべき分析に対応する測定を行うことを可能にさせる諸計器を備えている。各カップ40に結合された計器は、図1のブロック42により、図式的に示される。それらは、自動分析ユニット10a、10bを備えた処理およびプロセス装置の如く、制御ステーション80の自動化により制御される。従って各々の場合に、いかなる過誤の危険性もなしに試料を保つことができ、分析の反復性が保証される。
【0046】
管28a、28bおよび前記管が接続される切換システム30に加えて、自動分析ユニット10a、10bの下流の空気圧移送システムの部分が、切換システム30の下流の、切換システム30に管46で接続された第二機械的切換システム44を備えている。実際上、ドラムの形状をなしている切換システム44は、自動分析ユニット10a、10bから送られる容器16が、必要に応じ、管48a、48bにより手動分析ユニット12a、12bへ、管50a、50bにより非破壊測定機器14a、14bへ、管54により容器内に残存する液体を再循環させる機器52へ、または最後に管56により実験室のような別の設備へ、の何れかにより再送することを可能にさせている。
【0047】
手動分析ユニット12a、12bの内部に備わっている諸設備は同様であり、従ってユニット12aに備わっているもののみを説明する。
【0048】
管48aにより手動分析ユニット12a内へ再送された容器16は、スリップ・リング取入れ装置58によって前記ユニットへ入り、従って常に、手動分析ユニット12aの必要な封止が維持されている。この取入れ装置58は、手動分析ユニット12aの底部内へ容器16が自動的に落下するように設計されている。
【0049】
手動分析ユニット12a内へ導入された容器の一つに包有された液体につき、操作員が分析を遂行しようとする場合、彼は、対応的な容器16をつかみ、それを容器開封再封装置60内に置くために、ユニットと結合された、図示されていない操作グリッパを利用する。この装置60は、自動分析ユニット10a、10bを備えたねじ込み/ねじ戻しモジュール34と同じであって良い。それは、なるべくなら、手動分析ユニット12aを備えた操作グリッパを用いる、その制動が手動で生起される単純化された小型の装置であることが望ましい。
【0050】
問題の容器16が開けられた後、グリッパを用いて前記容器から試料が手動で採取され、この目的で手動分析ユニット12a内に位置決めされた、図示されていない適切な装置を用い、操作員により所望の分析が行われる。
【0051】
次いで容器16のキャップが、装置60を用いて再びねじ込まれ、再封された容器が、矢張り手動分析ユニット12a内に位置する洗浄モジュール62内で洗浄される。
【0052】
洗浄が完了すると、容器再送装置64により容器16が再循環機器52へ再送される。容器再送装置64は、都合良く、自動分析ユニット10a、10bを備えた容器再送装置26と同じであり、機器52の上流の管54へ接続された管66a、66bにより、再循環機器52へ接続されている。
【0053】
自動分析ユニット10a、10b内の自動分析機器38、および手動分析ユニット12a、12b内の洗浄モジュール62からの液体の流出は排水システム39、63により発見され、次いで処理される。特に自動分析ユニットの場合、前記流出の量が極力少量であるように監視することが重要である。従って前記の量は、試料採取モジュール36で試料採取されるわずかな量、ならびに試薬や水洗液に対応する量に限定される。
【0054】
管50aまたは50bにより非破壊測定機器14aまたは14b内へ容器16が供給されると、キャップをねじ戻すことを必要とせずに、問題の容器が機器内に入るとすぐに、測定が遂行される。対応的な測定が遂行されるとすぐに、同じ管50aまたは50bにより、容器16が切換装置44へ再送される。切換装置44から、管54により再循環機器52へ、管56により別の実験室へ、または管68a、68bにより自動分析ユニット10a、10bの一方または他方へ、の何れかにより容器を供給することができる。これらの管68a、68bは、手動分析ユニット12a、12bを備える装置58と同じスリップ・リング装置(slip ring device)69により、自動分析ユニット10a、10bの各々になる。
【0055】
特にスリップ・リング装置69は、この形態で自動分析ユニット10a、10b内へ再送された容器16が、空気圧で作動するエジェクタ即ち放出器のような適切な装置で緩衝液貯蔵装置24の空所内に置かれるような方法で位置付けされる。
【0056】
管68a、68bの存在は、切換装置44および緩衝剤貯蔵装置24と組み合って、分岐管20a、20bにより分析ユニット10a、10bに入り込む容器16の各々について、制御ステーション80の自動化が、化学分析と非破壊測定とが行われるべき順序を選択することを可能にさせる。従って緩衝剤貯蔵装置24へ導入された容器16は、物理的測定を受けるため非破壊測定機器14a、14bへ再送される前に化学分析を受けるべくグリップ・モジュール24により前記装置からの出口で試料採取をされることも、容器再送装置26により前記非破壊測定機器へ直接に再送されることもできる。後者の場合、管68a、68bによる緩衝剤貯蔵装置24への容器の復帰が、グリップ・モジュール32を用いて緩衝剤貯蔵装置を離れる際に容器からの試料を採取することにより、更に化学分析を行うことを可能にさせている。
【0057】
再循環機器52へ再送された封止された容器16は従って、自動分析ユニット10a、10b、手動分析ユニット12a、12bおよび/または非破壊測定機器14a、14bにおいて、所望の分析および非破壊測定を受ける。これらの容器は、化学分析中使用されない液体の残留物を包有している。
【0058】
図面により極めて図式的に示された如く、本発明による分析装置の自動10a、10bおよび手動12a、12b分析ユニット、非破壊測定機器14a、14b、再循環機器52、ならびに空気圧移送システムは、制御ステーション80の自動装置により100%制御されている。既に述べた如く、前記自動装置はまた、自動分析ユニットを備えた自動分析機器38を制御している。従って、分析機器への容器の出発から完全な分析までの全ての作動が自動化され、チェーン(chain)形式で遂行されている。
【0059】
全ての作動を追従し且つ制御することを可能にさせる、種々の分析機器と結合された図示されていない計算機から中央制御卓70へ曲線のようなディジタルおよび英数字データを送ることを可能にさせるデータ処理ネットワークを介し、自動化された装置の作動の全てが、制御ステーション80の自動化により制御されていることが最後に銘記されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】2組の自動分析ユニット、2組の手動分析ユニット、および2組の非破壊測定機器を有する、本発明による自動化された分析装置を図式的に示す図。
【符号の説明】
10a 自動分析ユニット
10b 自動分析ユニット
12a 手動分析ユニット
12b 手動分析ユニット
16 容器
22 自動秤量装置
24 緩衝剤貯蔵装置
26 容器再送装置
30 切換システム
32 グリップ・モジュール
52 再循環機器
62 洗浄モジュール
70 中央制御卓
80 制御ステーション
Claims (7)
- 自動化された分析装置にて、
分析すべき液体を包有する封止容器を受容し得る少なくとも1組の分析ユニット、
分析ユニット内へ容器を自動的に移送し得る空気圧移送システム、および
空気圧移送システムを制御する中央制御ユニットを有する分析装置において、各分析ユニットが、容器を開き、その中で試料採取作業を遂行し、前記試料を分析して容器を再封止すべく中央制御ユニットにより制御される自動化処理装置ならびに空気圧移送システムへ容器を再送する第一装置と、中央制御ユニットにより制御され且つ、第一容器再送装置と直接に連通する放出ステーションを備えた、容器の貯蔵のための装置、容器が分析ユニットへ入った際のそれらの自動秤量のための装置と、秤量装置によって供給される信号に応答して中央制御ユニットにより制御される、自動的に満載容器を貯蔵装置へ導入し且つからの容器を除去し得る選別装置とを含み、更に、試料採取し、次いで放出ステーションからの出口で容器を再導入し得るグリップ装置が処理装置に組み込まれるようにした分析装置。 - 請求項1に記載の分析装置において、第一容器再送装置へ、且つまた各分析ユニットを備えた貯蔵装置の直接供給のためのステーションへ、空気圧移送システムにより少なくとも1組の非破壊測定機器が接続されている分析装置。
- 請求項2に記載の分析装置において、容器内に残存する液体を再循環させる機器が、空気圧移送システムにより、第一容器再送装置へ接続されている分析装置。
- 請求項3に記載の分析装置において、容器を第一容器再送装置から再循環機器および非破壊測定機器へ交互に向け且つ、容器を非破壊測定機器から直接供給ステーションおよび再循環機器へ交互に向けることのできる容器切換装置を空気移送システムが有する、分析装置。
- 請求項4に記載の分析装置において、容器を開閉する装置と、空気圧移送システムへの容器の再送のための第二装置とを有する少なくとも1組の手動分析ユニットがまた設けられている分析装置。
- 請求項5に記載の分析装置において、切換装置はまた、第一容器再送装置から手動分析ユニットへ容器を向けることもできる、分析装置。
- 請求項5に記載の分析装置において、手動分析ユニットがまた、容器洗浄水装置を備えている分析装置。
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