JP6221719B2

JP6221719B2 - 光測定装置及びそれに用いられる安全装置

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Publication number: JP6221719B2
Application number: JP2013257838A
Authority: JP
Inventors: 智生篠山
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: JP2015114578A

Description

本発明は、光源からの光を試料に照射し、その透過光や反射光や蛍光等を光検出器で検出する光測定装置及びそれに用いられる安全装置に関する。

測定光を試料表面に照射し、試料に含まれる物質から放射される光を検出する光測定装置が実用化されている。例えば、光測定装置の一例である蛍光測定装置は、特定の波長領域の励起光（測定光）を試料表面に照射する。励起光が照射された試料表面上の分析位置からは試料表面に含まれる元素（蛍光物質）に特有の蛍光（試料情報）等が発生するため、この蛍光を検出することにより画像化して、試料表面上の分析位置に存在する元素の同定や定量を行っている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、蛍光測定装置の構成を示す概略構成図である。なお、図４（ａ）は、測定試料の測定状態を示す断面図であり、図４（ｂ）は、測定試料の交換状態を示す断面図である。また、地面に水平な一方向をＸ方向とし、地面に水平でＸ方向と垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とに垂直な方向をＺ方向とする。
蛍光測定装置１０１は、測定試料Ｓが内部に配置される箱形状の試料配置部１０と、光源部２０と光検出器３０とが内部に配置された箱形状の装置筐体１５０と、蛍光測定装置１０１全体の制御を行う制御部（コンピュータ）１６０とを備える。

試料配置部１０は、四角形のベース板１１と、四角形状の上面と当該上面の周縁部に下方に立設された四角筒形状の側壁とを有する蓋部１２とを備える。ベース板１１の中央部には、開口１１ａが形成されている。蓋部１２は、一つの側壁の上面が回転軸１２ａとなるように、ベース板１１に対してＹ方向を回転軸として回転可能に取り付けられた上方跳ね上げ式となっている。このような試料配置部１０によれば、蓋部１２を開くことにより、測定試料Ｓの分析面が開口１１ａを塞ぐように測定試料Ｓを配置することができ、測定試料Ｓを配置した後に蓋部１２を閉めると、試料配置部１０の内部に外光が入射しないようにすることができる。

装置筐体１５０は、四角形状の下面と、四角形状の下面の周縁部に上方に立設された略四角筒形状の側壁とを有し、装置筐体１５０の上部には、ベース板１１が取り付けられるとともに、蓋部１２の回転軸１２ａが取り付けられている。
光源部２０は、特定の波長領域の励起光Ｌを出射するものであり、装置筐体１５０内部に配置され、出射する励起光Ｌがハーフミラー２５等を介して開口１１ａにＺ方向から入射するようになっている。よって、測定試料Ｓの分析面が開口１１ａを塞ぐように載置されることで、測定試料Ｓの下面（分析面）が、励起光ＬにＺ方向から照射されることになる。

光検出器３０は、蛍光の強度を検出するものであり、装置筐体１５０内部に配置され、蛍光がハーフミラー２５等を透過して入射するようになっている。よって、測定試料Ｓの分析面が励起光Ｌに照射されると、測定試料Ｓの分析面で蛍光が発生し、光検出器３０により蛍光の強度が検出されることになる。

制御部１６０は、装置筐体１５０内部に配置されている。制御部１６０が処理する機能をブロック化して説明すると、入力部５１からの入力信号に基づいて光源部２０の電源ＯＮ／ＯＦＦを制御する光源部制御回路（図示せず）と、光検出器３０から蛍光の強度を取得する試料情報取得制御回路（図示せず）とを有する。

このような蛍光測定装置１０１では、測定試料Ｓを交換するために、操作者は蓋部１２を開けて作業することになるが、励起光Ｌとして紫外線を使用する場合には、蓋部１２の開放時に紫外線が操作者に照射される可能性があり、光学的・熱的に望ましくない。よって、操作者が入力部５１を用いて電源をＯＦＦにすることを忘れた場合の安全装置として、蓋部１２に棒形状のツメ部１２ｂが形成されるとともに、ツメ部１２ｂに押圧されるマイクロスイッチ１４０が装置筐体１５０に配置されている。これにより、蓋部１２が閉じられているときには、ツメ部１２ｂがマイクロスイッチ１４０を押圧し、マイクロスイッチ１４０から制御部１６０にマイクロスイッチＯＮ状態を示す信号が入力され、制御部１６０は光源部２０に光源の電源のＯＮを可能とする信号を出力している。一方、蓋部１２が開けられたときには、ツメ部１２ｂがマイクロスイッチ１４０の押圧を止めるため、マイクロスイッチ１４０から制御部１６０へのマイクロスイッチＯＮ状態を示す信号が入力されず、制御部１６０は光源の電源のＯＮを不可能とする信号を出力する。つまり、制御部１６０は、マイクロスイッチ１４０からの入力信号に基づいて光源部２０の電源ＯＮ／ＯＦＦを制御する回路を有している。

特開２００４−２４５９７９号公報

しかしながら、上述したような蛍光測定装置１０１では、マイクロスイッチ１４０が故障したときには、マイクロスイッチ１４０から制御部１６０にマイクロスイッチＯＮ状態を示す信号が入力されず、その結果、蓋部１２の開放時に紫外線が操作者に照射されることがあった。また、マイクロスイッチ１４０からの信号を判断する制御部１６０が故障したときにも、光源の電源のＯＮを不可能とする信号が出力されなくなり、蓋部１２の開放時に紫外線が操作者に照射されることがあった。つまり、マイクロスイッチ１４０の故障だけでなく、制御部１６０等の回路や論理演算部等のトラブルによる不具合が存在した。
そこで、本発明は、光が操作者に照射されることを高いレベルで防止することができる光測定装置及びそれに用いられる安全装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の光測定装置は、開口部を有するベース板と、前記ベース板の上面を覆う開閉可能な蓋部とを備え、前記蓋部と前記ベース板とで囲まれた内部に、前記開口部を測定試料で塞ぐようにして当該測定試料が配置される試料配置部と、前記試料配置部に配置された測定試料に測定光を出射する光源部と、前記試料配置部に配置された測定試料からの試料情報を検出する検出器とを備え、前記蓋部を開いて前記測定試料にアクセスする光測定装置であって、前記測定光の内の少なくとも所定波長領域の光を透過しない光学素子部材と、前記蓋部の開閉と機械的に連動して、前記光学素子部材が前記開口部を開閉するようにして移動させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記蓋部が開いているときには、前記光学素子部材が前記開口部を塞ぐようにして光路中に配置され、前記蓋部が閉じているときには、前記光学素子部材が前記開口部を塞がないようにして前記光源部から前記測定試料に至る光路外に配置することを特徴としている。

ここで、「蓋部の開閉と機械的に連動して」とは、制御部等による判断を行わずに、力学的な性質によって動作させることをいい、例えば、レバーとワイヤとを用いた駆動機構等が挙げられる。

以上のように、本発明の光測定装置によれば、蓋部の開閉と機械的に連動して、光学素子部材を移動させる駆動機構を備えているため、回路や論理演算部等によるトラブルの可能性をなくすことができ、光が操作者に照射されることを高いレベルで防止することができる。

（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明において、前記光学素子部材は一端部を回転軸として回転可能となっており、前記駆動機構は、レバーと、前記レバーの一端部と前記光学素子部材とを連結したワイヤとを備え、前記レバーの他端部は、前記蓋部が閉じているときには前記蓋部によって押圧され、前記蓋部が開いているときには前記蓋部によって押圧されないようにしてもよい。

また、別の観点から、本発明は光測定装置の安全装置とすることもできる。

すなわち、本発明の安全装置は、開口部を有するベース板と、前記ベース板の上面を覆う開閉可能な蓋部とを備え、前記蓋部と前記ベース板とで囲まれた内部に、前記開口部を測定試料で塞ぐようにして当該測定試料が配置される試料配置部と、前記試料配置部に配置された測定試料に測定光を出射する光源部と、前記試料配置部に配置された測定試料からの試料情報を検出する検出器とを備え、前記蓋部を開いて前記測定試料にアクセスする光測定装置に用いられる安全装置であって、前記測定光の内の少なくとも所定波長領域の光を透過しない光学素子部材と、前記蓋部の開閉と機械的に連動して、前記光学素子部材が前記開口部を開閉するようにして移動させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記蓋部が開いているときには、前記光学素子部材が前記開口部を塞ぐようにして光路中に配置され、前記蓋部が閉じているときには、前記光学素子部材が前記開口部を塞がないようにして前記光源部から前記測定試料に至る光路外に配置することを特徴としている。

本発明の実施形態に係る蛍光測定装置の一例を示す概略構成図。シャッタの移動を説明するための斜視図。シャッタの移動を説明するための要部の平面図。従来の蛍光測定装置の概略構成図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る蛍光測定装置の一例を示す概略構成図である。なお、図１（ａ）は、測定試料の測定状態を示す断面図であり、図１（ｂ）は、測定試料の交換状態を示す断面図である。また、蛍光測定装置１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
蛍光測定装置１は、測定試料Ｓが内部に配置される箱形状の試料配置部１０と、光源部２０と検出器３０とが内部に配置される箱形状の装置筐体５０と、安全装置７０と、蛍光測定装置１全体の制御を行う制御部（コンピュータ）６０とを備える。

また、蓋部１２の一つの側壁の下部には、Ｘ方向に突出する棒形状のツメ部１２ｂが形成されている。なお、本発明に係る蛍光測定装置１では、ツメ部１２ｂはマイクロスイッチ１４０（図４参照）を押圧するものではなく、後述する棒形状のレバー８１の端部をＸ方向に移動させるものとなっている。

装置筐体５０は、四角形状の下面と、四角形状の下面の周縁部に上方に立設された略四角筒形状の側壁とを有し、装置筐体５０の上部には、ベース板１１が取り付けられているとともに、蓋部１２の回転軸１２ａやレバー８１の回転軸８１ａが取り付けられている。

安全装置７０は、シャッタ（光学素子部材）７１と、シャッタ７１を移動させるための駆動機構８０とを備える。図２は、シャッタ７１の移動を説明するための斜視図であり、図３は、シャッタ７１の移動における要部の構成を示す平面図である。また、図３（ａ）は、測定試料の測定状態を示し、図３（ｂ）は、測定試料の交換状態を示す。
シャッタ７１は、開口１１ａより大きい略四角形状の板状体であり、励起光Ｌを透過しない材質で形成されている。そして、シャッタ７１は、ＸＹ平面と平行に配置され、一端部（回転部）７１ａを回転軸としてＸＹ平面内で移動可能となっている。このとき、シャッタ７１は、光源部２０から開口１１ａに至る光路中であるＣＬＯＳＥ位置に配置されたり、光源部２０から開口１１ａに至る光路外であるＯＰＥＮ位置に配置されたりするように、回動可能となっている。これにより、シャッタ７１がＣＬＯＳＥ位置に配置されたときには、光源部２０からの励起光Ｌが開口１１ａに到達しなくなり（図１（ｂ）及び図３（ｂ）参照）、一方、シャッタ７１がＯＰＥＮ位置に配置されたときには、光源部２０からの励起光Ｌが開口１１ａに到達するようになる（図１（ａ）及び図３（ａ）参照）。

駆動機構８０は、レバー８１と、ワイヤ８２と、バネ８３とを備える。
レバー８１は、略四角形状の板状体であり、ＹＺ平面と平行に配置され、一端部８１ａを回転軸として移動可能となっている。このとき、蓋部１２が開けられているときには、ツメ部１２ａがレバー８１の他端部に接触せず（図１（ｂ）参照）、蓋部１２が閉じられているときには、ツメ部１２ａがレバー８１の他端部を押圧し（図１（ａ）参照）、レバー８１の他端部はＸ方向に所定の距離を移動するようになっている。

ワイヤ８２は、レバー８１の他端部とシャッタ７１の回転部７１ａの一端側とを略Ｘ方向に連結している。また、バネ８３は、シャッタ７１の回転部７１ａの他端側と装置筐体５０とを連結しており、Ｘ方向にシャッタ７１の回転部７１ａの他端側を引っ張るよう作用している。これにより、ワイヤ８２がシャッタ７１の回転部７１ａの一端側を略Ｘ方向に引っ張ると、バネ８３の弾性力（トルク）に対抗してシャッタ７１の回転部７１ａが反時計回りに回転し、一方、ワイヤ８２がシャッタ７１の回転部７１ａの一端側を略Ｘ方向に引っ張らなければ、バネ８３の弾性力によってシャッタ７１の回転部７１ａが時計回りに回転するようになっている。

このような蛍光測定装置１によれば、操作者が入力部５１を用いて電源をＯＦＦにすることを忘れた場合に、蓋部１２を開けたときには、ツメ部１２ａがレバー８１の他端部の押圧を止めることにより、ワイヤ８２がシャッタ７１の回転部７１ａの一端側を略Ｘ方向に引っ張らず、バネ８３の弾性力によってシャッタ７１の回転部７１ａが時計回りに回転する。その結果、シャッタ７１がＣＬＯＳＥ位置に配置され、すなわち光源部２０から開口１１ａに至る光路中に挿入され、光源部２０からの励起光Ｌが開口１１ａに到達しないようになる。

一方、操作者が蓋部１２を閉じたときには、ツメ部１２ａがレバー８１の他端部を押圧することにより、ワイヤ８２がシャッタ７１の回転部７１ａの一端側を略Ｘ方向に引っ張り、シャッタ７１の回転部７１ａが反時計回りに回転する。その結果、シャッタ７１がＯＰＥＮ位置に配置され、すなわち光源部２０から開口１１ａに至る光路中から退避し、光源部２０からの励起光が開口１１ａに到達するようになる。

また、制御部６０は、装置筐体５０内部に配置されており、制御部６０が処理する機能をブロック化して説明すると、入力部５１からの入力信号に基づいて光源部２０の電源ＯＮ／ＯＦＦを制御する光源部制御回路（図示せず）と、光検出器３０から蛍光の強度を取得する試料情報取得制御回路（図示せず）とを有する。なお、本発明に係る蛍光測定装置１では、マイクロスイッチ１４０（図４参照）や、マイクロスイッチ１４０からの入力信号に基づいて光源部２０の電源ＯＮ／ＯＦＦを制御する回路を有するようにしてもよい。

以上のように、本発明の蛍光測定装置１によれば、蓋部１２の開閉と機械的に連動してシャッタ７１を移動させる駆動機構８０を備えるため、回路や論理演算部等によるトラブルの可能性をなくすことができ、励起光Ｌが操作者に照射されることを高いレベルで防止することができる。

＜他の実施形態＞
（１）上述した蛍光測定装置１では、シャッタ７１は、励起光Ｌを透過しない材質で形成されている構成としたが、可視光を透過し、所定波長領域の励起光を透過しない材質で形成されたフィルタを用いるような構成としてもよい。このような蛍光測定装置によれば、可視光カメラを内蔵したものであれば、蓋部が開けられたときにも、可視光の撮像結果を観察することができ、測定試料を適切な位置に動かすことができる。

（２）上述した蛍光測定装置１では、駆動機構８０は、レバー８１とワイヤ８２とバネ８３とを備え、駆動機構８０によってシャッタ７１を移動させる構成としたが、本発明はこの手段のみに限定されるものではない。シャッタが蓋部の動きと機械的に連動することにより、蓋部が開いた状態、すなわち操作者が測定試料にアクセス可能な状態のときにはシャッタが光源部からの励起光の光路中に挿入され、かつ、蓋部が閉じた状態、すなわち操作者が測定試料にアクセス不可能な状態のときにはシャッタが励起光の光路外に退避する機構を備えていれば、他の手段による構成としてもよい。

本発明は、光源からの光を試料に照射し、その透過光や反射光や蛍光等を光検出器で検出する光測定装置等に利用することができる。

１蛍光測定装置（光測定装置）
１０試料配置部
１２蓋部
２０光源部
３０検出器
７１シャッタ（光学素子部材）
８０駆動機構

Claims

開口部を有するベース板と、前記ベース板の上面を覆う開閉可能な蓋部とを備え、前記蓋部と前記ベース板とで囲まれた内部に、前記開口部を測定試料で塞ぐようにして当該測定試料が配置される試料配置部と、
前記試料配置部に配置された測定試料に測定光を出射する光源部と、
前記試料配置部に配置された測定試料からの試料情報を検出する検出器とを備え、
前記蓋部を開いて前記測定試料にアクセスする光測定装置であって、
前記測定光の内の少なくとも所定波長領域の光を透過しない光学素子部材と、
前記蓋部の開閉と機械的に連動して、前記光学素子部材が前記開口部を開閉するようにして移動させる駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、前記蓋部が開いているときには、前記光学素子部材が前記開口部を塞ぐようにして光路中に配置され、前記蓋部が閉じているときには、前記光学素子部材が前記開口部を塞がないようにして前記光源部から前記測定試料に至る光路外に配置することを特徴とする光測定装置。
前記光学素子部材は一端部を回転軸として回転可能となっており、
前記駆動機構は、レバーと、前記レバーの一端部と前記光学素子部材とを連結したワイヤとを備え、
前記レバーの他端部は、前記蓋部が閉じているときには前記蓋部によって押圧され、前記蓋部が開いているときには前記蓋部によって押圧されないことを特徴とする請求項１に記載の光測定装置。
開口部を有するベース板と、前記ベース板の上面を覆う開閉可能な蓋部とを備え、前記蓋部と前記ベース板とで囲まれた内部に、前記開口部を測定試料で塞ぐようにして当該測定試料が配置される試料配置部と、
前記試料配置部に配置された測定試料に測定光を出射する光源部と、
前記試料配置部に配置された測定試料からの試料情報を検出する検出器とを備え、
前記蓋部を開いて前記測定試料にアクセスする光測定装置に用いられる安全装置であって、
前記測定光の内の少なくとも所定波長領域の光を透過しない光学素子部材と、
前記蓋部の開閉と機械的に連動して、前記光学素子部材が前記開口部を開閉するようにして移動させる駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、前記蓋部が開いているときには、前記光学素子部材が前記開口部を塞ぐようにして光路中に配置され、前記蓋部が閉じているときには、前記光学素子部材が前記開口部を塞がないようにして前記光源部から前記測定試料に至る光路外に配置することを特徴とする安全装置。