JP4603504B2

JP4603504B2 - サンプル測定装置

Info

Publication number: JP4603504B2
Application number: JP2006108577A
Authority: JP
Inventors: 智則花谷; 功治谷口
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: JP2007278974A

Description

本発明はサンプル測定装置に関し、特に、ラックからサンプル容器を測定ユニット内へ送り込んでサンプル中の放射性物質を測定するサンプル測定装置に関する。

サンプル測定装置は、各サンプルに対して放射線測定を行う装置である。サンプル測定装置において、ラックには複数のサンプル容器が保持される。各サンプル容器にはサンプルが収容されており、そのサンプルは、例えば、液体シンチレータが添加された被測定液体である。被測定液体としては、生体から抽出された血液、尿などをあげることができる。もちろん、そのような臨床検査以外のバイオテクノロジー、配水管理など、様々な分野においてサンプル測定装置が用いられる。

サンプル測定装置においては、特許文献１、２に記載されているように、ラック上から取り出されたサンプル容器が測定ユニット内に収容され、その状態で、サンプルに含まれる放射性物質が測定される。具体的には、放射線物質から出た放射線が、サンプル中に混入された液体シンチレータを発光させると、その光がサンプル容器外に出て、それが光電子増倍管によって検出される。測定終了後にはサンプル容器がラック上に戻される。そして、これが各サンプル容器ごとに繰り返される。従来装置においては、ラックに保持されたサンプル容器を下から突き上げることによって、サンプル容器が測定ユニット内に送り込まれている。測定ユニットにおける開口部にはシャッタが設けられ、測定中においてはシャッタが閉じられ、サンプル容器の昇降時にはシャッタが開かれる。従来においては１系統のシャッタのみが設けられている。従来装置において、測定ユニット内には、サンプル容器を案内するような部材は設けられておらず、また、液体シンチレータからの光を光電子増倍管に効率的に導く仕組みは設けられていない。

特開平８−７５８６１号公報特開平１１−３１１６７８号公報

ところで、ラック上からサンプル容器を押し上げる場合に、昇降可能な棒状部材を利用するのが望ましいが、棒状部材を駆動する機構において、棒状部材の下端部に垂直方向に延伸した硬質シャフトを連結し、その硬質シャフトを駆動対象とすると、硬質シャフトを収容する大きな空間が棒状部材の直下に必要となり、サンプル処理装置を小型化することができない。また、サンプル処理装置内に空きスペースが存在していても、それを有効活用できない。

本発明の目的は、棒状部材の駆動機構を空きスペースに効率的に収容できるようにすることにある。

本発明に係るサンプル測定装置は、液体サンプルと液体シンチレータが入れられたサンプル容器を有し、液体サンプル中の放射性物質からの放射線を液体シンチレータの発光として検出するサンプル測定装置において、昇降可能な外筒と、前記外筒の下端部を昇降駆動する外筒駆動機構と、前記外筒の内部に昇降可能に設けられた中軸であって、前記外筒の上部開口から出るヘッドを有し、前記サンプル容器を押し上げて前記サンプル容器をシャッタ機構を介して測定室へ搬送する棒状部材と、前記棒状部材の下端に連結されたフレキシブルシャフトと、前記フレキシブルシャフトの途中を少なくとも１回屈曲させつつ、前記棒状部材の直下位置を経由するシャフト案内経路を形成するシャフト案内機構と、前記フレキシブルシャフトを前記シャフト案内経路上で進退させるシャフト駆動機構と、前記外筒駆動機構と前記シャフト駆動機構とを制御する手段であって、前記サンプル容器を押し上げる過程において、前記外筒と前記棒状部材を上昇させ、前記外筒を停止させて前記外筒と前記シャッタ機構の係合による遮光状態が形成された後に、前記棒状部材だけを上昇させる制御部と、を含むことを特徴とする。

上記構成によれば、フレキシブルシャフトを棒状部材に機械的に連結して、フレキシブルシャフトの進退運動によって棒状部材を上下運動させることができる。この場合、フレキシブルシャフトは、望ましくは、その長手方向には基本的に伸縮せず、それと直交する方向に変形可能な部材によって構成される。よって、棒状部材の直下位置から所望の方向へフレキシブルシャフトを引き伸ばすことができる。その場合に、複数の屈曲部を設けるようにしてもよいし、スパイラル状に湾曲させてもよい。利用可能なスペースの形態に応じてフレキシブルシャフトの収容形態（シャフト案内経路）を自在に設定できる。

望ましくは、前記フレキシブルシャフトは屈曲自在で且つその経路長が不変な部材で構成される。望ましくは、前記フレキシブルシャフトは、前記棒状部材の下端に連結された作用端と、その作用端とは反対側の外端と、を有し、前記フレキシブルシャフトの進退によって前記外端が前記シャフト案内経路に沿って進退運動する。

望ましくは、前記フレキシブルシャフトにはそれと共に進退運動するマーカーが設けられ、前記マーカーの位置を検出するストローク検出手段が設けられる。この構成によれば、フレキシブルシャフトの進退位置（つまり棒状部材の上下方向の位置）がストローク検出手段によって検出される。

望ましくは、前記ストローク検出手段は、前記マーカーの移動範囲に設定された複数の検出器を有し、前記棒状部材が複数の基準高さに到達した場合に前記複数の検出器がマーカーを検出する。望ましくは、前記棒状部材を昇降可能に保持し、それ自身が昇降可能な外筒と、前記シャフト駆動機構と連動して動作し、前記外筒を昇降駆動する外筒駆動機構と、を含む。外筒とその内部に収容された棒状部材（中軸）の動作を連動させるのが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、棒状部材の駆動機構を空きスペースを活用して収容できる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係るサンプル測定装置の好適な実施形態が示されており、図１はサンプル測定装置における測定部の構成を示す概略的な断面図である。本実施形態に係るサンプル測定装置は液体シンチレーションカウンタとして構成されている。もちろん、他の測定装置に本発明を適用することもできる。

テーブル１０上にはラック１２が載置されている。ラック１２は図示されていないラック搬送機構によって搬送される。ラック１２は複数の収容孔１２Ａを有しており、各収容孔１２Ａには容器が収容されている。容器１３はサンプル容器であって、試験管あるいはバイアルなどであってもよい。容器１３内には液体シンチレータが添加されたサンプル（溶液）が収容されている。ラック１２に形成された各収容孔１２Ａの下部には開口部１２Ｂが形成されており、その開口部１２Ｂを介して後述する押上棒３１を進入させ、処理対象となるサンプル容器１３を下方から上方へ押し上げることが可能である。

本実施形態に係るサンプル処理装置は、上記のラック搬送機構の他、容器搬送機構１４、中継案内機構１６、測定ユニット１８、下シャッタ機構２０及び上シャッタ機構２２を有している。測定ユニット１８及び中継案内機構１６は遮蔽体２４内に収容配置されている。具体的には、遮蔽体２４は、それぞれ遮光構造をなす上部２８及び下部２６を有しており、下部２６の内部である下部空間２６Ａには中継案内機構１６が設けられており、上部２８の内部の空間である上部空間２８Ａには測定ユニット１８が設けられている。ちなみに、遮蔽体２４は例えば鉛などの放射線遮蔽部材によって構成されている。上部２８と下部２６との間には隔壁３０が設けられ、下部２６の下側には下部壁２６Ｂが設けられている。

上記の容器搬送機構１４は、容器１３を昇降駆動するエレベータ機構である。容器搬送機構１４は、上記の押上棒３１を有し、押上棒３１は具体的には外筒３２とその内部に進退可能に設けられた中軸とによって構成されている。中軸の先端はヘッド３３Ａとなっており、そのヘッド３３Ａによって容器１３を下方から上方へ突き上げることが可能である。中軸については後に図６等を用いて説明する。容器搬送機構１４はテーブル１０内に設けられているが、他の構成を採用することも可能である。

上記の中継案内機構１６は、ラック１２と測定ユニット１８との間において容器１３を中継的に案内する機構である。中継案内機構１６は、昇降自在に設けられた下ガイド（中継案内部材）３４を有している。具体的には、下ガイド３４はフレーム３６によって上下方向に運動可能に保持されており、また下ガイド３４は昇降機構３８によって上下方向に駆動される。フレーム３６の中央部には上下方向に貫通する挿通孔が形成されており、その挿通孔を下ガイド３４が通過することになる。

昇降機構３８は、図１に示される例において、モータ４２、第１ピニオン４０Ａ、第２ピニオン４０Ｂ及びベルト４４を有している。下ガイド３４の所定側面には直線的に形成されたラック３４Ａが設けられており、第１ピニオン４０Ａ及び第２ピニオン４０Ｂはラック３４Ａと係合する。すなわち、モータ４２を正方向あるいは逆方向に回転させると、それに伴ってベルト４４の作用により各ピニオン４０Ａ，４０Ｂが回転し、それと噛み合っているラック３４Ａの作用によって下ガイド３４が上方向又は下方向に運動する。

本実施形態において、下ガイド３４は、静電気対策のために、導電性部材によって構成されており、例えばアルミニウムなどによって構成されている。下ガイド３４は電気的に接地されている。下ガイド３４は中空円筒形状を有しており、その上部及び下部にはそれぞれ開口が形成されている。よって、容器１３は下ガイド３４を通過することが可能である。下ガイド３４の内径は容器１３の外形に応じて適切に定められるのが望ましく、少なくとも容器１３の外形よりも下ガイド３４の内径を大きくし、特に、容器１３がぐらつかない程度の内径とするのが望ましい。ただし、容器１３としては各種のものが考えられ、容器１３の形体に応じて下ガイド３４及び後述する内ガイド（上ガイド）６０等の形体を適宜定めるのが望ましい。また、複数種類の容器が対象となる場合にはその中で最も大きな容器の直径に適合したガイド部材を採用するのが望ましい。

次に、測定ユニット１８について説明する。測定ユニット１８は容器１３が収容される測定室５０を有している。具体的には、測定室５０はブロック状のフレーム５８の内部に形成されており、フレーム５８の下部は筒状の形体を有している。測定室５０の両側には一対の光検出器である一対の光電子増倍管（ＰＭＴ）５２，５４が設けられている。本実施形態において、一対の光電子増倍管５２，５４はそれぞれの受光面５２Ａ，５４Ａを互いに対向させ、すなわち各受光面５２Ａ，５４Ａが測定室５０に臨むように、配置されている。ここで、各受光面５２Ａ，５４Ａは測定室５０の内部側へ膨らんだ凸球面形状を有している。ただし、各受光面５２Ａ，５４Ａの形状は平坦であってもよい。各受光面５２Ａ，５４Ａの形態を本実施形態のように凸球面状とすることにより、各受光面５２Ａ，５４Ａの先端部分を容器１３により近接させることができ、後述する反射部材７２の作用と相俟って、光検出感度を向上することが可能である。

測定室５０内においては、内ガイド（上ガイド）６０が上下動自在に収容されている。内ガイド６０は内部案内部材として機能するものである。内ガイド６０に対しては独立の駆動源は設けられておらず、後に詳述するように、下ガイド３４が上方に運動した場合、その上端部が内ガイド６０の下端部を突き上げることにより、当該内ガイド６０が上方へ運動する。すなわち、上述した昇降機構３８は、下ガイド３４の駆動源として機能すると共に、内ガイド６０の駆動源としても機能している。このように、単一の昇降機構を２つの駆動手段として利用することにより装置の構造を簡略化することができるという利点がある。

内ガイド６０の内部にはキャップ部材６２が設けられている。キャップ部材６２は上昇してきた容器１３のヘッドを包み込む部材であって、内ガイド６０内において上下動自在に設けられており、また内ガイド６０の上部開口から更に上方へ上昇して後述するホルダ部材７０内に進入する。

キャップ部材６２は、具体的には、容器１３のヘッド部分を包み込む形態をもったキャップ本体６４とキャップ本体６４に結合した重り６６とで構成される。重り６６は容器１３が最上端の位置から下方に運動する際に、それに伴ってキャップ部材６２が円滑に下降するために設けられている。すなわち、ホルダ部材７０にキャップ部材６２が引っ掛かって落ちて来ない問題を防止するために設けられている。

なお、フレーム５８の下端部は上述したように筒状の形態を有し、その内部の円筒形状の空間に内ガイド６０が落とし込まれている。内ガイド６０の基底位置はフレーム５８の下端面に形成されたストッパによって定められる。同様に、キャップ本体６４の基底位置も下端面に形成されたストッパによって定められている。それらのストッパについては図示省略されている。

フレーム５８の上端部には円筒形状をもった筒部材６８が設けられており、筒部材６８はホルダ部材７０を上下動自在に保持している。ただし、筒部材６８は上記同様のストッパを有しており、ホルダ部材７０の基底位置を定める。後に説明するように、キャップ部材６２が容器１３の上昇に伴って上昇すると、キャップ部材６２において先細となった上端部がホルダ７０の内部に進入し、両者が嵌合した状態が形成される。その状態から更にキャップ部材６２が上昇すると、ホルダ部材７０もそれに伴って上昇することになる。ホルダ部材７０の内部には上方にかけて先細となった開口部が形成されており、その開口部の斜面がキャップ部材６２の上端部に形成された斜面と接合することによって、キャップ部材６２の水平方向の位置決めが行われることになる。

図２には、図１に示した測定ユニットが斜視図として示されている。フレーム５８の下端部５８Ａは下方に突出しており、その内部には昇降可能に内ガイド６０が収容されている。図２に示す例では、内ガイド６０内に容器１３が部分的に進入している。容器１３のヘッドはキャップ部材６２によって覆われており、容器１３を上方へ運動させると、キャップ部材６２もそれに伴って上方へ運動する。また上述したように中継案内部材としての下ガイドを上方へ運動させると、その上端部が内ガイド６０の下端部を押し上げ、これによって内ガイド６０は上方へ運動することになる。

フレーム５８には、図においてＹ方向に一対の開口部５８Ｂが形成されている。各開口部５８Ｂには光電子増倍管の受光面の縁部分が接続される。図２においてはそれらの光電子増倍管については図示省略されている。ホルダ部材７０は上述したようにその内部が開口部となっており、その開口部にはテーパー面としての斜面７０Ｂが形成されている。またその下方にはストレート面７０Ａが形成されている。測定室内には、そこに収容される容器１３の近傍であって一対の受光面の間に、一対の反射部材７２が配置されている。この反射部材７２は第１反射面７２Ａ及び第２反射面７２Ｂを有しており、容器１３から両側へ放出された光が各反射面７２Ａ，７２Ｂによって反射され、それが一対の受光面に導かれる。これによって光検出感度を極めて向上することが可能である。これについては後に図１１を用いて説明する。

内ガイド６０には、その中間部分から上方にかけて一対のＵ字溝６０Ａが形成されている。より具体的には、Ｙ方向の両側に一対のＵ字溝６０Ａが形成され、それらの内部はＵ字型開口７４を構成している。また、内ガイド６０における中間部分から上方にかけて、Ｘ方向の両側に一対のＵ字溝６０Ｂが形成されている。各Ｕ字溝６０Ｂはその内部がＵ字型開口７６を構成している。Ｕ字溝６０ＡとＵ字溝６０Ｂとの間の残留部分は突出部６０Ｃとなっている。

内ガイド６０を上方へ運動させると、膨らみをもった一対の受光面が内ガイド６０に衝突する可能性があるが、本実施形態においては一対のＵ字溝６０Ａが形成されているため、各受光面の先端部分は各開口７４内に非接触で進入する。すなわち、各受光面への物理的な接触が防止されている。これにより、結果として、各受光面を、測定室内に位置決めされた容器１３に近接させることが可能となる。また、内ガイド６０を上方に運動させた場合、一対の反射部材７２における中央の突出した部分が各開口７６内に非接触で進入することになる。その結果、各反射部材７２への物理的な接触が防止されている。これにより、各反射部材７２を、測定室内に収容された容器１３に近接させることが可能である。

後に説明するように、内ガイド６０は、容器１３を測定室へ送り込む際に容器１３を包み込む作用を発揮する。すなわち、容器１３の上昇と共に、内ガイド６０も上昇することになり、容器１３が倒れたりあるいはぐらついたりするような場合でも内ガイド６０によってそのような動きを一定範囲内に制限して、容器１３が測定室の内部に存在する各部材に直接的に接触することを防止できる。これによって、容器１３あるいは測定室内の部材の物理的保護を図ることができると共に、結果として、各受光面等を容器１３へ近接する配置を許容できることになる。

測定中においては、容器１３のヘッドを保持したキャップ部材６２とそれを保持するホルダ部材７０との作用により、容器１３の水平方向の位置決めが行えるため、容器１３がぐらついたりすることはない。すなわち、測定中においては、上昇した内ガイド６０が一旦下方の待機位置へ引き下げられる。これによって内ガイド６０が存在することに起因する測定効率の低下といった問題を未然に防止することが可能である。もちろん、開口７４，７６を大開口として形成することにより、測定中においても内ガイド６０を測定室内に残留させることも可能である。

内ガイド６０は静電気対策のために導電性をもった樹脂部材等で構成するのが望ましい。上記の下ガイド３４と同様に内ガイド６０についても電気的に接地しておくのが望ましい。これに関しては後に詳述する。なお、図２において符号７８は外部線源を挿入するための挿入孔を表している。そのような外部線源は測定ユニットを校正するような場合に用いられる。

図１に示した下シャッタ機構２０及び上シャッタ機構２２はラック１２から測定室５０までの容器の搬送通路上において、特に、中間ユニットとしての中継案内機構１６（及び下部２６）の下部開口から測定室５０（及び隔壁３０）の受入開口までの間で、遮蔽作用を発揮するものである。それぞれのシャッタ機構２０，２２は例えば開閉運動する複数のブレードを有しており、それらの複数のブレードによって搬送通路を閉じたり開いたりすることが可能である。本実施形態においては、後に詳述するように、少なくとも一方のシャッタ機構２０，２２が常に閉状態となるように制御されており、これによって測定室５０内部への外来光の進入が確実に阻止されている。従来においては、１つのシャッタ機構のみが設けられており、そのシャッタ機構が開状態となる場合には、光電子増倍管を停止させたりあるいはその駆動電圧を引き下げたりする必要があったが、本実施形態においては各光電子増倍管の駆動電圧をそのまま維持することが可能である。これによって各光電子増倍管の動作の安定化を図ることができる。

図１は、ラック１２に収容された容器１３を測定室５０内に送り込む初期段階を示しており、図示されるように下ガイド３４が最下位置（受入位置）まで下降している。このような状態においては、図３に示されるように、下シャッタ機構２０が開状態であり、上シャッタ機構２２が閉状態となる。下シャッタ機構２０は、上述したようにブレード８０，８２を有しており、それらは軸８４，８６を中心に回転運動を行う。各ブレード８０，８２には、Ｕ字型をした溝８０Ａ，８２Ａが形成されており、一対のブレード８０，８２を閉動作させると一対の溝８０Ａ，８２Ａが互いに近接運動し、その結果として上述した押上棒における外筒３２（図１）を挟み込むことができる。すなわち外筒３２の周囲を光学的に遮蔽することが可能である。上シャッタ機構２２は、一対のブレード８８，９０を有しており、それらは軸９２，９４を中心として開閉運動を行う。上シャッタ機構２２においては、下シャッタ機構２０において説明したような溝は設けられていない。

図１において、上述した中継案内部材としての下ガイド３４は、ラック１２から容器１３を測定室５０へ上昇運動させる場合において、特に、ラック１２と測定ユニット１８との間の中間的な経路において、容器１３が不必要に構造体に衝突してしまうことを防止する作用を発揮する。すなわち、容器１３を押上棒３１によって単純に下から突き上げると、容器１３は水平方向に倒れ込む可能性があり、場合によっては容器１３の肩部が遮蔽体２４に衝突したりあるいはそのようなことを原因として容器３０を破損させたりしてしまう問題が生じ得る。そこで、本実施形態においては、そのような中間的な経路において上下運動する下ガイド３４を設けたので、容器１３の上昇に伴って下ガイド３４を上昇させ、また、容器１３の下降に伴って下ガイド３４を下降させることにより、下ガイド３４内に容器１３を収容して容器１３が他の部材と直接的に接触することを効果的に防止することができる。下ガイド３４の上下方向の長さは、少なくとも容器１３を収容する大きさとされており、また下シャッタ機構２０と上シャッタ機構２２の間の空間に収まる長さとして定められている。これにより、２つのシャッタ機構２０，２２の間に容器１３を収容して下ガイド３４を位置決めした状態で２つのシャッタ機構２０，２２を共に閉状態とすることが可能となる。つまり一方のシャッタ機構を開状態とする前の状態を形成することが可能となる。

次に、図４及び図５を用いて本実施形態に係るサンプル測定装置の動作の一例を説明する。図４及び図５において、（Ａ）は図１に示した押上棒３１を有する容器搬送機構１４の動作を表しており、（Ｂ）は図１に示した中継案内機構１６の動作を表しており、（Ｃ）は図１に示した下シャッタ機構２０の動作を表しており、（Ｄ）は上述した上シャッタ機構２２の動作を表しており、（Ｅ）は図１に示した測定ユニット１８の動作を表している。

Ｓ１０１においては、次のような状態が構築される。すなわち、押上棒３１は最下位置に位置決めされ、下シャッタ機構２０は開状態とされ、上シャッタ機構２２は閉状態とされ、測定ユニット５０においては内ガイド６０が基底状態とされる。これが初期状態となる。Ｓ１０２においては、図１に示したように、下ガイド３４がラック１２方向に引き下げられ、下ガイド３４が最下位置へ位置決めされる。

Ｓ１０３においては、押上棒３１が上方へ駆動され、これによって対象となる容器１３が上方に上昇する。これと連動して下ガイド３４も上方に駆動される。この場合において、容器１３の上昇速度と下ガイド３４の上昇速度はそれぞれ独立に定めることができ、それらは同一であってもよいし、互いに異なるものであってもよい。また上昇の開始タイミングについてもそれぞれ独立に定めることが可能である。一般的には、図１に示すように、最下位置にある下ガイド３４内に容器１３が完全に収容された時点をもって容器１３と一緒に下ガイド３４を上方へ上昇させるようにするのが望ましい。

Ｓ１０４においては、図６に示すように、下シャッタ機構２０と上シャッタ機構２２との間の中間的な経路に容器１３及び下ガイド３４が進入した時点をもって、図１に示した押上棒３１及び下ガイド３４の上昇が停止する。具体的には、外筒３２の先端部が前記中間的な経路内に進入した時点で、外筒３２及び中軸３３の上昇が停止する。この場合、外筒３２の停止に遅れて中軸３３を停止させてもよい。外筒３２の先端部の構造については後に図１４を用いて説明する。中軸３３の上昇停止と共に下ガイド３４の上昇もいったん停止する。Ｓ１０５では、図７に示すように下シャッタ機構２２が閉動作する。これにより測定室から見て二重遮光状態が形成される。

その後のＳ１０６では、上シャッタ機構２２だけが開動作し（図９参照）、更にＳ１０７においては、押上棒２１の内で中軸３３だけが上昇して、それに伴い下ガイド３４が上昇し、更に、以下に図８を用いて説明するように、下ガイド３４の上端部が内ガイド６０の下端部に当接し、内ガイド６０を上方に押し上げる。すなわち、測定ユニット１８内において測定室５０に向かって内ガイド６０が上昇する。ここで、Ｓ１０４〜Ｓ１０７で、容器１３の上昇過程において、下シャッタ機構２０と上シャッタ機構２２との間の中間的な経路に容器１３及び下ガイド３４が進入した時点で、押上棒３１及び下ガイド３４の上昇を停止させずに、下シャッタ機構２０を自動的に閉動作させ、下シャッタ機構２０の閉動作後、上シャッタ機構２２を自動的に開動作するようにしてもよい。

Ｓ１０８においては、容器１３が上昇端に位置した場合に容器１３の上昇が停止し、これによって容器１３が測定室５０内における測定位置に位置決めされることになる。ちなみに、その測定位置は容器１３内に含まれている液量などによって適宜定めることが可能であり、また容器の形態などに応じて適宜定めるのが望ましい。

また、Ｓ１０８においては、容器１３の上昇停止と同時に、またはそれに前後して図８に示されるように、下ガイド３４の上昇が停止し、これに伴い内ガイド６０の上昇も停止する。すなわち内ガイド６０が最上位置に一旦位置決めされることになる。ちなみに、測定ユニット１８内においては、容器１３の上昇に伴って、容器１３のヘッドにキャップ部材６２が係合し、そのキャップ部材６２が上昇運動すると、キャップ部材６２がホルダ部材７０内に収容されることになる。そして容器１３の上昇に伴い、キャップ部材６２及びホルダ部材７０が上昇運動し、容器１３の上昇が停止した時点でそれらの部材６２，７０の上昇運動も停止する。その状態では、キャップ部材６２及びホルダ部材７０によって容器１３の水平方向の位置が適正に維持されることになる。

Ｓ１０９では、容器１３の位置決めが完了した後、下ガイド３４が下降運動する。これに伴って内ガイド６０も下降運動する。そして、下ガイド３４及び内ガイド６０は待機位置（退避位置）に向かうことになる。すなわち測定室５０内に内ガイド６０をそのまま残留させると、それによる光遮蔽作用が無視できないことから、内ガイド６０を下方に引き出して測定感度の向上を図るものである。Ｓ１１０においては、上述したように下ガイド３４及び上ガイド６０の下降が停止され、それが待機位置に位置決めされる。

Ｓ１１１においてはサンプルに含まれる放射性物質の測定が所定時間実行される。その状態が図１０及び図１１に示されている。図１１においては、各反射部材７２が上方から見て二等辺三角形の断面を有する部材として示されている。容器１３に対してはそれぞれの光電子増倍管５２，５４の受光面が近接しており、また図１１に示されるように、一対の反射部材７２の作用によって、容器１３の左右方向（すなわちＸ方向）に放射された光がそれらの反射部材７２によって反射されて各受光面５２Ａ，５４Ａに導かれている。これによって従来よりも測定感度を著しく向上することが可能となる。上述したように、キャップ部材６２及びホルダ部材７０の作用によって容器１３の位置は維持されており、内ガイド６０が測定室内に存在していなくても容器１３に対して周囲の部材が接触することはない。

図５に移って、測定終了後のＳ１１２においては、待機位置にある下ガイド３４が上方へ駆動され、これに伴い内ガイド６０も上方へ駆動されることになる。Ｓ１１３では下ガイド３４の上昇が停止され、これに伴い内ガイド６０も測定室５０内において、適正に位置決めされる。すなわち、内ガイド６０の内部に容器１３を再度収容した状態が形成される。

Ｓ１１４においては、中軸３３を下降させることにより、容器１３が下降運動する。その状態が図１２に示されており、容器１３の下降に伴い、下ガイド３４も下方へ駆動され、それと一緒に内ガイド６０も下降運動する。そして、Ｓ１１５においては下ガイド３４の上に載せられていた内ガイド６０がストッパによって保持されることになり、すなわち内ガイド６０が下ガイド３４から分離した状態となる。その状態では内ガイド６０は基底状態に位置決めされる。

Ｓ１１６において、図１３に示すように、下シャッタ機構２０と上シャッタ機構２２との間に下ガイド３４及び容器１３が収容され、中軸３３が外筒３２内に完全に収容された時点をもって、押上棒３１の中軸３３及び下ガイド３４の下降が停止する。そして、Ｓ１１７では、上シャッタ機構２２が閉動作する。Ｓ１１８では、下シャッタ機構２０が開動作する。そして、Ｓ１１９においては押上棒３１の全体が下降し、それに伴い、下ガイド３４も下降する。ここで、Ｓ１１６〜Ｓ１１８で、容器１３の下降過程において、下シャッタ機構２０と上シャッタ機構２２との間に容器１３及び下ガイド３４が進入した時点で、押上棒３１の中軸３３及び下ガイド３４の下降を停止させずに、上シャッタ機構２２を自動的に閉動作させ、上シャッタ機構２２の閉動作後、下シャッタ機構２０を自動的に開動作するようにしてもよい。

Ｓ１２０においては、下ガイド３４が下方端に到達した時点でその運動が停止する。Ｓ１２１においては、容器１３がラック１２上に戻される。そのような段階において、必要であれば、下ガイド３４が上昇駆動されて次の容器を受け入れるために待機位置へ位置決めされる。Ｓ１２２では、押上棒３１の下降が完全に停止する。その後、Ｓ１０１の工程へ戻って、次の容器に対する処理が繰り返される。

ちなみに、容器１３及び下ガイド３４を下降運動させる場合においては、それぞれの下降速度を独立に定めることができる。例えば測定室５０から中間的な位置までは両部材を同じ下降速度で運動させ、ある地点からそれらの下降速度を異ならせるようにしてもよい。

上記の実施形態においては、測定ユニット１８とラック１２との間の中間的な経路上において中継案内部材としての下ガイド３４が設けられており、その下ガイド３４によって上昇あるいは下降する容器１３を収納することが可能であるので、容器１３の倒れ込みに起因する問題を未然に防止できるという利点がある。また、二重シャッタ構造を採用したため、測定室５０内に進入する外来光を確実に阻止することができ、これによって光電子増倍管へのダメージを防止して、その駆動電圧を一定に維持し続けることが可能となる。

更に、測定ユニット１８においては、昇降運動する内ガイド６０内に容器１３を収容してそれを上昇運動あるいは下降運動することが可能であるので、測定室５０の内面あるいは構造体に容器１３が不必要に接触してしまうという問題を未然に防止できる。特に、測定中においてもキャップ部材６２等によって容器１３の位置決めを図ることができるので
、容器１３の側面が不必要に受光面に接触して受光面を傷つけてしまうことを未然に防止することができる。このことは結果として受光面を容器１３により近接することが可能であるということを意味する。

本実施形態においては、測定室内に一対の反射部材７２が設けられているため、上記のような受光面の近接配置と相俟って、光測定効率を高めることができ、これによって高感度測定を実現できるという利点がある。また上記実施形態においては、下ガイド３４の駆動源を内ガイド６０の駆動源と共用したため、装置の機構を簡略化できるという利点がある。また内ガイド６０のための専用の制御部を設けなくてもよいという利点がある。

図１４には、押上棒３１の部分的な拡大図が示されている。上述したように、押上棒３１は、外筒３２とその内部に挿通された中軸３３とを有する。外筒３２の先端部（上端部）３２Ａには、図示されるように、２つの溝３２Ｂ及び３２Ｃが形成されている。各溝３２Ｂ，３２Ｃはリング状の溝であって、小径部を構成する。上述したように、下シャッタ機構は２つのブレードを有しており、２つのブレードが２つの溝３２Ｂ，３２Ｃに係合する。そのような係合状態においては、外筒３２の周囲において完全な遮光状態が形成される。本実施形態においては、以上のように押上棒３１を外筒３２と中軸３３とで構成し、外筒３２に上述した遮光用の構造を設けることにより、下シャッタ機構の作用と相俟って遮光性を極めて向上することが可能である。また、その遮光状態においても、中軸３３を何らの拘束も受けることなく上下動させることが可能である。

次に、図１５及び図１６を用いて測定ユニット内に設けられた除電手段について説明する。図１５には、遮蔽体における上部２８内の構造が示されており、基本的な構成は図１等に示したものと同様である。ただし、図１５に示す例においては、キャップ部材１００が銅などの導電性部材によって構成されており、キャップ部材１００の主要部を構成する本体１００Ａの上面には上方に突出した端子１００Ｂが形成されている。上述したように、このキャップ部材１００はサンプル容器のヘッドを収容する部材である。

一方、上部２８の天井面には除電部材１０２がぶら下がった状態で配設されている。除電部材１０２は図示されるようにスプリング形状をもったバネ部材であり、それは導電性の部材によって構成される。除電部材１０２の上端部は上部２８における天井面２８Ａに固定されており、その下端部には端子１０２Ａが設けられている。図示されるように、その端子１０２Ａは、除電部材１０２が伸長している自然な状態において、筒状部材の内部に入り込んだ位置に位置決めされている。ちなみに、筒状部材は銅などの金属によって構成され、その内部に上下動自在に設けられるホルダ部材は樹脂などによって構成される。

図１６には、サンプル容器１３を上昇端まで上昇させた状態が示されている。サンプル容器１３のヘッドがキャップ部材１００に収容されており、そのキャップ部材１００と除電部材１０２とが物理的にかつ電気的に接続されている。除電部材１０２はキャップ部材１００が上方へ運動した結果として圧縮された状態におかれている。その状態では除電部材１０２とキャップ部材１００とがそれぞれ有する端子が互いに接触し、これによって導通状態が形成される。

このような構成によれば、サンプル容器１３が帯電したとしていても、そこに蓄積された電荷をキャップ部材１００及び除電部材１０２、更には銅などによって構成される遮蔽部材を介して、外部に逃がすことが可能である。本実施形態において遮蔽部材が接地されており、静電気によってサンプル容器１３に帯電が生じても、それを解消することが可能となる。しかも、そのような除電はサンプル容器１３を上方へ運動させるだけで行うことができ、簡易な機構によって効果的な除電を行える。また除電部材１０２がスプリング状の部材として構成されているため、サンプル容器１３の上昇運動を除電部材１０２が妨げることはない。またその弾性作用によって２つの端子の確実な接触を確保できるという利点がある。更に、除電状態においては除電部材１０２は圧縮された状態におかれており、サンプル容器１３を下方に運動させる際にはキャップ部材１００に対して下方への落とし込み力を自然に発生することができるという利点がある。

ちなみに、除電手段としては、上記のような除電部材１０２には限られず他の構成を用いることも可能である。例えば、符号１０４に示されるようなフレーム内面に導電性ブラシを設け、その導電性ブラシをサンプル容器１３あるいは導電性部材で構成された内ガイド等に接触させ、これによって除電を行うようにしてもよい。その場合においては、測定ユニットにおけるフレームを接地すればよい。

本実施形態に係るサンプル処理装置においては、上述したように遮蔽体の下部空間において除電を行えると共に、その上部空間においても除電を行うことができ、そのような一連の過程において効果的な除電を行って、放射線測定時におけるノイズ発生を防止できると共に、光検出器の保護を図れるという利点がある。ちなみに、金属同士が擦り合うと金属粉の発生が生じ易く、そのような金属粉が測定に悪影響を与えることも考えられるため、接触する可能性がある２つの部材の内で一方を金属部材とする場合においては他方を樹脂部材として構成するのが望ましい。なお、サンプル容器１３は例えば樹脂あるいはガラスなどによって構成されるものである。

次に、図１７〜図２０を用いて、図１等に示した容器搬送機構１４について具体的な構成例を説明する。図１７には、押上棒３１が最下位置に位置決めされている状態が示されている。図示される容器搬送機構１４は上述したように押上棒３１のエレベータ機構に相当するものである。押上棒３１は外筒３２と中軸とで構成され、図１７においては中軸の上端部３３Ａが現れている。容器搬送機構１４は、外筒駆動機構１１１と中軸駆動機構１３２とを有する。まず外筒駆動機構１１１について説明すると、当該機構１１１は、モータ１１６、プーリー１１８、ワイヤ１２０、プーリー１２２Ａ，１２２Ｂ等を有している。外筒３２の下端部にはブロック１１２が固定的に連結されており、ブロック１１２にはクランプ１１２Ａによってワイヤ１２０が連結されている。

ワイヤ１２０は２つのプーリー１２２Ａ及び１２２Ｂに巻回されており、かつ、その途中部分においてプーリー１１８に巻回されている。プーリー１１８の回転軸はモータ１１６に連結されている。このような構成により、モータ１１６を動作させると、プーリー１１８が回転し、その結果としてワイヤ１２０が循環運動を行う。これによってブロック１１２を上下方向に運動させて、外筒３２を昇降運動させることが可能である。

次に、中軸駆動機構１３２について説明する。中軸駆動機構１３２は、フレキシブルシャフト１３０、プーリー１３４、プーリー１３８、リニアレール部材１４０などを有している。フレキシブルシャフト１３０において、符号１３０Ａは中軸への連結端を示しており、符号１３０Ｂは直線部分を示しており、符号１３０Ｃは外端部を示している。

フレキシブルシャフト１３０は、その軸方向に伸縮せず、かつそれと直交する方向に屈曲自在な部材である。フレキシブルシャフト１３０の案内経路について説明すると、フレキシブルシャフト１３０は、中軸の下端部から連結端１３０Ａを経由してプーリー１３４によってｘ方向に屈曲された上でｚ方向に導かれており、更にプーリー１３８によってｙ方向に導かれている。リニアレール部材１４０に形成されたリニア溝１４０Ａ内に直線部分１３０Ｂが収容されている。リニア溝１４０Ａ内において外端部１３０Ｃはフレキシブルシャフトの運動位置すなわち、中軸の上下方向の位置に応じて運動し、その運動経路には本実施形態において第１検出器１４２、第２検出器１４４及び第３検出器１４６が設けられている。それらの検出器はストローク検出手段を構成する。すなわちそのようなストローク検出手段によって中軸の上昇位置を間接的に検出することが可能である。各検出器１４２，１４４，１４６から出力される検出信号は図示されていない制御部に出力される。制御部はそれらの信号に基づいて中軸駆動機構１３２及び外軸駆動機構１１１を制御する。ちなみに、本実施形態においては、上述したようにフレキシブルシャフト１３０はｘｚ平面上において屈曲された上で、ｚｙ平面内において屈曲されているが、屈曲の個数及び方向については任意に設定することが可能である。すなわち、本実施形態においてはフレキシブルシャフト１３０を利用したため、装置内における空きスペースを有効活用でき、これにより当該スペースに収納可能なようにフレキシブルシャフト１３０の案内経路を設定すればよい。このような構成によれば、押上棒３１の直下に大きな機構スペースを設ける必要がないので、装置の規模を小さくできるという利点がある。

図１８には、押上棒３１が途中まで引き出された状態が示されている。この状態は上記の図６に示した状態に対応するものである。この状態では、外端部１３０Ｃが第２検出器１４４の設置位置に達している。また、図１９には、中軸３３が最上位置まで到達した状態が示されている。その状態では外端部１３０Ｃが第３検出器１４６の位置まで達している。ちなみに、図１８及び図１９においてリニアレール部材１４０については部分的に切り欠かれて表されている。上記のような３つの検出器１４２，１４４，１４６を用いてフレキシブルシャフト１３０の外端部の位置を検出あるいは確認することにより、中軸３３の上昇位置を的確に把握することが可能である。すなわち、フレキシブルシャフト１３０を用いれば上述したように空きスペースを有効活用できると共に、中軸の上昇位置を確実にモニタリングできるという利点がある。

図２０には、３つの検出器の内で、第２検出器１４４が示されている。他の検出器も基本的に同様の構造を有している。フレキシブルシャフト１３２の外端部１３２Ｃには水平方向に伸長した軸が設けられており、その軸の端部がピン１５０を構成している。ピン１５０は第２検出器１４４に形成されたスリット１４４Ａ内を非接触で通過する。スリット１４４Ａの両側において発光及び受光を行うことにより、すなわちスリット１４４Ａを通過するように光ビームを形成することにより、ピン１５０の存在あるいは通過を光学的に検出することが可能である、

すなわち、本実施形態において、ピン１５０は中軸の上昇位置を検出するためのマーカーとして機能している。本実施形態においては３つの検出器が配置されているが、もちろんそれ以上の個数の検出器を配置するようにしてもよい。あるいはフレキシブルシャフト１３０の位置に応じて抵抗値が変化する機構を設け、そのような機構を用いて中軸の位置を検出するようにしてもよい。図２０に示されるように、ピン１５０に連なる軸にはローラー１５２が設けられており、そのローラー１５２は自在に転動し得る部材である。ローラー１５２の外表面はリニアレール部材１４０に形成されたレール面１４０Ｂに当接しており、すなわち外端部１３２Ｃが進退運動する場合において、ローラー１５２がレール面１４０Ｂ上で転がり運動を行う。これによって、外端部１３２を円滑に運動させることが可能となる。ローラー１５２は必要に応じて設ければよく、いずれにしても、フレキシブルシャフト１３２がその案内経路に沿って円滑に運動できるように構成するのが望ましい。

実施形態に係るサンプル処理装置の断面図である。測定ユニットの斜視図である。２つのシャッタ機構の動作を示す図である。サンプル測定装置の動作例を説明するためのフローチャートである。サンプル測定装置の動作例を説明するためのフローチャートである。２つのシャッタ機構の間に容器が位置している状態を示す図である。２つのシャッタ機構の動作を示す図である。測定室内に容器が位置決めされた状態を示す図である。２つのシャッタ機構の動作を示す図である。測定中の状態を示す図である。測定中の状態を示す図であり、特に一対の反射部材の作用を示す図である。容器を測定室から下方へ運動させる過程を示す図である。２つのシャッタ機構の間に容器が位置している状態を示す図である。押上棒の上部を示す拡大図である。除電部材の伸長状態を示す図である。除電部材の圧縮状態を示す図である。押上棒が最下位置にある場合における容器搬送機構の斜視図である。押上棒が途中位置にある場合における容器搬送機構の斜視図である。押上棒が最上位置にある場合における容器搬送機構の斜視図である。ピンと位置検出器を示す拡大図である。

符号の説明

１０テーブル、１２ラック、１３容器、１４容器搬送機構、１６中継案内機構、１８測定ユニット、２０下シャッタ機構、２２上シャッタ機構、２４遮蔽体、３１押上棒、３４下ガイド、３８昇降機構、５０測定室、５２，５４光検出器（光電子増倍管）、６０内ガイド、６２キャップ部材、７０ホルダ部材、１０２除電部材。

Claims

液体サンプルと液体シンチレータが入れられたサンプル容器を有し、液体サンプル中の放射性物質からの放射線を液体シンチレータの発光として検出するサンプル測定装置において、
昇降可能な外筒と、
前記外筒の下端部を昇降駆動する外筒駆動機構と、
前記外筒の内部に昇降可能に設けられた中軸であって、前記外筒の上部開口から出るヘッドを有し、前記サンプル容器を押し上げて前記サンプル容器をシャッタ機構を介して測定室へ搬送する棒状部材と、
前記棒状部材の下端に連結されたフレキシブルシャフトと、
前記フレキシブルシャフトの途中を少なくとも１回屈曲させつつ、前記棒状部材の直下位置を経由するシャフト案内経路を形成するシャフト案内機構と、
前記フレキシブルシャフトを前記シャフト案内経路上で進退させるシャフト駆動機構と、
前記外筒駆動機構と前記シャフト駆動機構とを制御する手段であって、前記サンプル容器を押し上げる過程において、前記外筒と前記棒状部材を上昇させ、前記外筒を停止させて前記外筒と前記シャッタ機構の係合による遮光状態が形成された後に、前記棒状部材だけを上昇させる制御部と、
を含むことを特徴とするサンプル測定装置。
請求項１記載の装置において、
前記フレキシブルシャフトは屈曲自在で且つその経路長が不変な部材で構成された、
ことを特徴とするサンプル測定装置。
請求項２記載の装置において、
前記フレキシブルシャフトは、前記棒状部材の下端に連結された作用端と、その作用端とは反対側の外端と、を有し、
前記フレキシブルシャフトの進退によって前記外端が前記シャフト案内経路に沿って進退運動する、
ことを特徴とするサンプル測定装置。
請求項３記載の装置において、
前記フレキシブルシャフトにはそれと共に進退運動するマーカーが設けられ、
前記マーカーの位置を検出するストローク検出手段が設けられた、
ことを特徴とするサンプル測定装置。
請求項４記載の装置において、
前記ストローク検出手段は、
前記マーカーの移動範囲に設定された複数の検出器を有し、
前記棒状部材が複数の基準高さに到達した場合に前記複数の検出器がマーカーを検出する、
ことを特徴とするサンプル測定装置。