JP6753366B2 - 分析装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ガス貯蔵容器が着脱される分析装置に関する。
従来、質量分析装置等の分析装置では、分析に必要なガスを、分析装置とは別に設置したガスボンベからガス供給管路を介して供給することが行われていた。近年、可搬式の質量分析装置の需要が高まり、特許文献1のガスクロマトグラフ質量分析計のように、ガス貯蔵容器を分析装置に内蔵して使用する分析装置も知られている(特許文献1)。
米国特許5313061号明細書
しかしながら、特許文献1に記載された分析装置では、ガス貯蔵容器の交換の際、装置内部でガス貯蔵容器を着脱する作業が必要であり、作業性の改善が望まれる。ガス貯蔵容器の着脱作業性の改善はクロマトグラフや質量分析装置に限らず、各種分析装置にも望まれる。
本発明の好ましい実施形態による分析装置は、ガス貯蔵容器が装着され、保持部で保持されるレギュレータと、前記レギュレータを介して前記ガス貯蔵容器内のガスが供給されるガス導入室と、前記レギュレータが測定位置と非測定位置との間で移動するように前記保持部を移動させる移動機構とを備える。
さらに好ましい実施形態では、前記測定位置は、前記ガス貯蔵容器が前記分析装置の内部の位置となるレギュレータの位置であり、前記非測定位置は、前記ガス貯蔵容器の少なくとも一部または全部が前記分析装置の外部に露出するレギュレータの位置である。
さらに好ましい実施形態では、前記測定位置は、前記レギュレータが前記分析装置の筐体表面に近接した位置であり、前記非測定位置は、前記ガス貯蔵容器の少なくとも一端が、前記測定位置における位置と比較して前記筐体表面から離れた位置である。
さらに好ましい実施形態では、前記移動機構は、前記測定位置と前記非測定位置との間で前記保持部を移動可能に保持するガイドレールを含む。
さらに好ましい実施形態では、前記ガイドレールは、前記測定位置と前記非測定位置との間で前記保持部を直動可能に保持する。
さらに好ましい実施形態では、前記移動機構は、前記測定位置と前記非測定位置との間で前記保持部を搖動可能に保持するヒンジ機構を含む。
さらに好ましい実施形態では、前記移動機構は、ガイドレールおよびヒンジ機構を備え、前記ガイドレールに保持された前記ヒンジ機構の移動と、前記ヒンジ機構に保持された前記保持部の搖動とにより、前記レギュレータが測定位置と非測定位置との間で移動する。
さらに好ましい実施形態では、複数の前記ガス貯蔵容器がそれぞれ装着され、複数の前記保持部でそれぞれ保持される前記レギュレータを複数備え、前記移動機構は、前記複数の保持部の移動を別々に行う構成である。
さらに好ましい実施形態では、質量分析計を備え、前記ガス導入室は、イオンを制御する電極を備える。
本発明によれば、分析装置のガス貯蔵容器の着脱が容易になる。
図1は、第1の実施の形態の質量分析装置の概略構成を示す斜視図である。 図2(A)、(B)はそれぞれ図1の質量分析装置の格納部を示す正面図であり、(A)はレギュレータが測定位置にある場合を、(B)はレギュレータが非測定位置にある場合を示す。 図3は、図2(B)に示すレギュレータが非測定位置にある場合の格納部の概略構成を示す斜視図である。 図4(A)、(B)はそれぞれ第2の実施の形態の質量分析装置の格納部を示す斜視図であり、(A)はレギュレータが測定位置にある場合を、(B)はレギュレータが非測定位置にある場合を示す。 図5(A)、(B)はそれぞれ第2の実施の形態の質量分析装置の格納部を示す断面図であり、(A)はレギュレータが測定位置にある場合を、(B)はレギュレータが非測定位置にある場合を示す。
以下、図を参照して本発明を質量分析装置に適用した実施の形態について説明する。
−第1の実施の形態−
図1〜図3を参照して第1の実施の形態を説明する。図1は、第1の実施の形態の質量分析装置1の概略構成を示す図である。図2は、質量分析装置1の格納部を示す要部正面図である。図3は格納部の斜視図である。
質量分析装置1は、質量分析計を内蔵する本体10と、カバー9とを備える。本体10は、ガス貯蔵容器Gのレギュレータ11a,11bを含んで構成される格納部100と、ガス導入室5と、レギュレータ11a,11bからガス導入室5へガスを供給するガス供給ライン15a,15bとを備える。カバー9は格納部100を覆う位置に着脱可能に設置される。
ガス導入室5には、ガス貯蔵容器Ga,Gbに貯蔵されたガスがレギュレータ11a,11bで流量制御されガス供給ライン15a,15bを介して供給される。質量分析装置1がイオントラップ型であれば、ガス導入室5には、ガス導入室5の内部のイオンを制御する電極が設けられ、ヘリウムガスやアルゴンガスが導入される。ガス導入室5ではイオン化された試料がトラップされる。したがって、ガス導入室5はイオントラップである。
図1で示された質量分析装置1の例では、格納部100は、2本のガス貯蔵容器Ga,Gbがそれぞれ装着される2つのレギュレータ11a,11bと、レギュレータ11a,11bを保持する保持部12a,12b(図2参照)と、保持部12a,12bを移動可能とする移動機構13a,13b(図2参照)とを備える。例えば、イオントラップ型の質量分析装置1であれば、2本のガス貯蔵容器Gからヘリウムおよびアルゴン等の異なるガスがそれぞれガス導入室5に供給される。ガスの種類は適宜選択することができる。
なお、格納部100のレギュレータ11a,11b、すなわちガス貯蔵容器Ga,Gbの個数は特に限定されず、1本でもよく、3本以上でもよい。
上述したように、本実施の形態の質量分析装置1の格納部100は、ガス貯蔵容器Ga,Gbを交換等する際にガス貯蔵容器Ga,Gbの着脱を容易にするよう、レギュレータ11a,11b、すなわち図3で後述する保持部12a,12bを移動させる移動機構13a,13bを備える。レギュレータ11a,11bは移動機構13a,13bにより以下で説明する測定位置P1と非測定位置P2との間で移動可能である。
測定位置P1は、ガス貯蔵容器Ga,Gbに貯蔵されたガスがガス導入室5に供給され、分析のための測定等が行われる際のレギュレータ11a,11bの位置である。非測定位置P2は、ガス貯蔵容器Ga,Gbの着脱の際にレギュレータ11a,11bが移動する位置である。
図2(A)は、レギュレータ11a,11bが測定位置P1に位置している場合の格納部100の概略構成を示す正面図である。格納部100は、ガイドレール13a,13bを含んで構成される。ガス貯蔵容器Ga,Gbがそれぞれ装着されたレギュレータ11a,11bはレギュレータ保持部12a,12bに保持されている。レギュレータ保持部12a,12bはガイドレール13a,13bに移動可能に設けられている。本実施の形態では、ガイドレール13a,13bは移動機構を構成する。この移動機構には符号13を付して説明する。
レギュレータ11a,11bが測定位置P1と非測定位置P2との間で移動するように、レギュレータ保持部12a,12bをガイドレール13a,13bで案内しつつ移動させる。ガイドレール13a,13bはレギュレータ11a,11bのそれぞれに対して配置され、2つのレギュレータ保持部12a,12bのそれぞれは対応するガイドレール13a,13bに沿って個別に移動可能とされている。
図3を参照して保持部12a,12bを詳細に説明する。図3は、非測定位置P2にレギュレータ11aが位置する格納部100を示す斜視図である。図3に示されているように、保持部12a、12bは、それぞれガイドレール13a、13bに連結されている移動式の板状スライド板121a、121bと、レギュレータ11a、11bをそれぞれ保持する基部122a、122bとを備えている。保持部12a、12bは、スライド板121a、121bがガイドレール13a、13bに沿って移動することによりガイドレール13a、13b上をそれぞれ移動する。
なお、保持部12a、12bはレギュレータ11a、11bを保持し、ガイドレール13a、13bに案内されて移動するように構成されるものであれば実施の形態の構造に特に限定されない。
上述のとおり、レギュレータ保持部12a,12bは、レギュレータ11a,11bをそれぞれ保持する。レギュレータ保持部12a,12bは、それぞれガイドレール13a,13b上を移動可能に配置されている。ガイドレール13a,13bは、上面視で並列に配置され、レギュレータ保持部12a,12bを直動可能に保持する。レギュレータ11a,11bの非測定位置P2への移動方向側の端面には、図示しないガス導入ポートが設けられ、このガス導入ポートにはガス貯蔵容器装着用の雌ネジ部が形成されている。ガス導入ポートの雌ネジ部には、ガス貯蔵容器Ga,Gbが測定位置への移動方向と同じ方向にねじ込まれて装着される。ガス貯蔵容器Ga,Gbは細長い筒状であり、その軸心はガイドレール13a,13bの延在方向に一致している。
なお、ガイドレール13a、13bの態様およびレギュレータ11a、11bの移動の態様は特に限定されず、ガイドレール13a,13bは任意の曲線に沿って配置されてもよい。したがって、ガス貯蔵容器Ga,Gbの軸心がガイドレール13a,13bの延在方向に一致することは必須ではない。
図2(B)は、レギュレータ11aが非測定位置P2にある場合の格納部100の概略構成を示す正面図である。図2(B)は、図2(A)においてレギュレータ11aが測定位置P1にある状態から、ユーザがガイドレール13aに沿ってレギュレータ11a、レギュレータ保持部12a、およびガス貯蔵容器Gaを移動させ、レギュレータ11aを非測定位置P2まで移動させた後の状態を示している。
なお、レギュレータ11の移動は、手動でもよいし、自動でもよい。
図2(A)では、カバー9が省略されているが、質量分析装置1で試料分析を行うときはカバー9が格納部100を覆う。レギュレータ11aが測定位置P1に位置するとき、ガス貯蔵容器Gaは、質量分析装置1の内部、すなわち、カバー9の内側に位置する。換言すると、レギュレータ11を測定位置P1に位置させたとき、ガス貯蔵容器Gaは質量分析装置1の外部に露出しない。
図2(B)に示されるように、ガス貯蔵容器Gaを交換するためにカバー9を取り外してレギュレータ11aを非測定位置P2に移動させる。このとき、ガス貯蔵容器Gaは、少なくとも一部、または全部が質量分析装置1の外部に露出する。
このようにガス貯蔵容器Gaの着脱は、ガス貯蔵容器Gaを外部に露出する位置まで移動させ、すなわち、レギュレータ11aを非測定位置P2まで移動させて行われる。非測定位置P2にレギュレータ11aを位置させてガス貯蔵容器Gaを着脱することで、ガス貯蔵容器Gaの着脱が容易となる。特に、ガス貯蔵容器Gaがねじ込み式の場合、レギュレータ11aが非測定位置P2にあるとき、図2(B)のようにガス貯蔵容器Gaの長軸に沿った一部の周囲、すなわちガス貯蔵容器Gaの一端側の部位が質量分析装置1の外部に露出する。このガス貯蔵容器Gaの露出部位を作業者が把持しガス貯蔵容器Gaを回転させてガス貯蔵容器Gaをレギュレータ11aに対して着脱する。すなわち、第1の実施の形態では、質量分析装置1の外部にガス貯蔵容器Gaの少なくとも一部が露出するようにしたので、ガス貯蔵容器Gaの着脱作業空間を広く確保でき、作業性が向上する。
上述の第1の実施の形態の質量分析装置によれば、次の作用効果が得られる。
(1)本実施形態の質量分析装置1は、レギュレータ11a、11bが測定位置P1と非測定位置P2との間で移動するように保持部12a,12bを移動させる移動機構としてのガイドレール13a,13bを備える。これにより、レギュレータ11a,11bを非測定位置P2に移動させてガス貯蔵容器Ga,Gbの着脱を行うことができ、着脱が容易になる。換言すると、ガス貯蔵容器Ga,Gbの着脱作業性が向上する。
(2)本実施形態の質量分析装置1において、測定位置P1はガス貯蔵容器Ga,Gbが質量分析装置1の外部に露出しない内部の位置であり、非測定位置P2はガス貯蔵容器Ga,Gbが外部に露出する位置である。これにより、外部に露出したガス貯蔵容器Ga,Gbの部分を操作可能となるため、ガス貯蔵容器Ga,Gbの着脱が容易になる。
(3)本実施形態の質量分析装置1において、移動機構13は、測定位置P1と非測定位置P2との間で保持部12a,12bを移動可能に保持するガイドレール13a,13bを含む。これにより、適宜設計されたガイドレール13a,13bに沿って、ガス貯蔵容器Ga,Gbを移動させることができる。
(4)本実施形態の質量分析装置1において、ガイドレール13a,13bは、測定位置P1と非測定位置P2との間で保持部12a,12bを直動可能に保持する。これにより、簡便な操作により、ガス貯蔵容器Ga,Gbを移動させることができる。
(5)本実施形態の質量分析装置1において、移動機構13は、複数の保持部12a,12bの移動を別々に行うように構成されている。第1の実施の形態では、ガイドレール13a,13bが複数のガス貯蔵容器Ga,Gbごとに別々に設けている。これにより、一方のガス貯蔵容器GaまたはGbが何らかの理由で、移動させられない場合等でも、他のガス貯蔵容器GaまたはGbを容易に着脱することができる。
(6)本実施形態の質量分析装置1は、質量分析計を備え、ガス導入室5がイオンを制御する電極を備える。本実施形態は、このように可搬式質量分析装置等に適用可能である。第1の実施の形態のような質量分析装置は、他の質量分析装置と比べて小型で軽量にすることができ、可搬性や設置の自由度の観点から、ガス貯蔵容器Ga,Gbを取り付けたまま用いる利点が多いため、上記(1)〜(5)等の効果がより好適に発揮される。
−第2の実施の形態−
第1の実施の形態では、格納部100を、レギュレータ11a,11bの保持部12a,12bがガイドレール13a,13b上を直線的に移動することで、レギュレータ11a,11bが測定位置P1と非測定位置P2との間を移動する構成とした。格納部100は、保持部12a,12bを搖動可能にすることによりレギュレータ11a,11bが測定位置P1と非測定位置P2との間を移動する構成としてもよい。以下では、第2の実施の形態の質量分析装置1Aの格納部を符号101として説明する。また、レギュレータ11a,11bを共通の符号11とし、ガス貯蔵容器Ga,Gbを共通の符号Gとして説明する。
図4(A)は、レギュレータ11が測定位置P1に位置する場合の格納部101を示す斜視図であり、図4(B)は、レギュレータ11が非測定位置P2にある場合の格納部101を示す斜視図である。測定位置P1および非測定位置P2は、レギュレータ11およびガス貯蔵容器Gの長軸を用いて模式的に示した(図5も参照)。ガス貯蔵容器Gが装着されたレギュレータ11は、質量分析装置1Aの側面から外側へ搖動可能な保持部120に保持されている。
第2の実施の形態の格納部101は、2本のガス貯蔵容器Gがそれぞれ装着される2つのレギュレータ11と、レギュレータ11を保持する保持部120と、保持部120を揺動可能とするヒンジ機構130(図5参照)とを備える。
図5(A)、(B)を参照して格納部101を詳細に説明する。
図5(A)は、図4(A)のA−A断面図である。格納部101において、保持部120はヒンジ機構130と連結しており、ヒンジ機構130が図面に垂直な方向を軸として回転すると、保持部120もヒンジ機構130により回転する。
保持部120は、平板上の設置板121を有し、この設置板121の一方の面にレギュレータ11が設置されている。図5(A)においてレギュレータ11の下側の端面にはガス導入ポートが設けられ、この導入ポートに雌ネジが形成され、この導入ポートにガス貯蔵容器Gがねじ込まれる。設置板121には、ガス通路となる貫通孔(不図示)が形成され、レギュレータ11のガス導出ポートが貫通孔に密封状態で接続されている。設置板121のガス導出ポートに接続された貫通孔にはガス供給ライン15が接続されている。ガス供給ライン15はガス貯蔵容器ごとに別々に配設されている。
ガス貯蔵容器Gに貯蔵されたガスは、レギュレータ11および保持部120を介し、ガス供給ライン15に導入され、ガス導入室5(図1)に供給可能となる。ガス供給ライン15は金属製または樹脂製の管を用いることができる。ガス供給ライン15を金属製にする場合、図5に示したようにガス供給ライン15を構成する金属管を複数回巻くと、柔軟性を高めることができるので好ましい。ガス供給ライン15は金属管でありながら、レギュレータ11の搖動を妨げることはない。
図5(B)は、ヒンジ機構130により保持部120が搖動してレギュレータ11が非測定位置P2に移動したときの様子を示している。図5(B)は、図5(A)と同じ位置の切断線による断面図である。ヒンジ機構130による回転により、保持部120、レギュレータ11およびガス貯蔵容器Gは搖動し、装置の上下方向(図の上下方向)とθの角度をなして傾いている。この傾きは、レギュレータ11を測定位置P1から非測定位置P2に揺動させる動作の過程で不図示のロック機構により固定される。逆に、レギュレータ11を非測定位置P2から測定位置P1に揺動させる動作の過程で不図示のロック機構による固定は解除される。レギュレータ11が非測定位置P2にある場合のヒンジ機構130による回転角θは、特に限定されず、例えば、10度〜170度等の範囲で適宜設定することができる。
レギュレータ11が測定位置P1に位置するとき、保持部120は質量分析装置1Aの側面101Aの一部を構成しており、レギュレータ11は質量分析装置1Aの表面101Aに接近した位置にある。このとき、ガス貯蔵容器Gは、質量分析装置1Aの側面101Aに沿って配置されている。
レギュレータ11が非測定位置P2に位置するときは、ガス貯蔵容器Gのレギュレータ11と反対側の先端が、レギュレータ11が測定位置P1にある場合と比較して、質量分析装置1Aの表面から離れている。すなわち、レギュレータ11は側面101Aから離れた位置にある。レギュレータ11が非測定位置P2にある場合には、測定位置P1にある場合と比べ、ガス貯蔵容器Gの周囲により広い空間があるため、ガス貯蔵容器Gの着脱が容易となる。
詳細に説明すると、図5(A)に示すように、質量分析装置1Aは格納部101を設置する空所を設けている。側面101Aは、質量分析装置1Aの筐体101Bの内部に形成される壁である。壁101Aの上端部には上述したヒンジ機構130が設けられている。壁101Aには、ヒンジ機構130による保持部120の搖動に伴うガス供給ライン15の移動を妨げないように、開口101Cが設けられている。設置板121はレギュレータ11が測定位置にいるときに、壁101Aの開口101Cを塞ぐように構成されている。
図5(A)に示す測定位置P1においては、開口101Cは設置板121で塞がれている。ガス供給ライン15は壁101Aの内側に位置している。図5(B)に示す非測定位置P2においては、設置板121が搖動するので開口101Cが開いている。ガス供給ライン15は開口101Aを、すなわち壁101Aを貫通して空所側まで移動している。すなわち、ガス供給ライン15は壁101Aの外側に位置している。
第2の実施の形態の質量分析装置1Aでは、レギュレータ11が測定位置P1に位置するとき、レギュレータ11は質量分析装置1Aの筐体101Bの側面101Aに近接した壁表面の位置に設けられている。レギュレータ11が非測定位置P2に位置するとき、ガス貯蔵容器Gの少なくとも一端が、測定位置P1と比較して側面101Aの表面から離れる位置に位置する。これにより、質量分析装置1Aの側面101Aの外表面とガス貯蔵容器Gの一端との間に空間があるため、ガス貯蔵容器Gの着脱作業空間を確保でき、その結果、ガス貯蔵容器Gを容易に着脱することができる。
なお、レギュレータ11が測定位置P1に位置するとき、筐体101Bの側面101Aとレギュレータ11の距離は、5cm以下が好ましく、2cm以下がさらに好ましい。
第2の実施の形態の質量分析装置1Aは、測定位置P1と非測定位置P2との間で保持部120を搖動可能に保持するヒンジ機構130を備えており、このヒンジ機構130が揺動機構、すなわち移動機構を構成する。第2の実施の形態の質量分析装置1Aにおいても、移動機構13により、簡便な操作により、ガス貯蔵容器Gを移動させることができる。
次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。以下の変形例において、上述の実施形態と同様の構造、機能を示す部位に関しては、同一の符号で参照し、適宜説明を省略する。
(第1変形例)
上述の第2の実施の形態のヒンジ機構130をガイドレール13に沿って移動可能に保持することにより、ガイドレール13に沿った移動と、ヒンジ機構130による搖動とを組み合わせてレギュレータ11が測定位置P1と非測定位置P2との間を移動可能にしてもよい。
本変形例の質量分析装置において、移動機構は、ガイドレール13およびヒンジ機構130を備え、ガイドレール13に保持されたヒンジ機構130の移動と、ヒンジ機構130に保持された保持部12(120)の搖動とにより、レギュレータ11が測定位置P1と非測定位置P2との間で移動する。これにより、測定位置P1から、様々な位置の非測定位置P2へとレギュレータ11を移動させることができる。
なお、本発明は、ガス貯蔵容器を取り付ける分析装置であれば、質量分析計を備えないものにも適用でき、分析装置の種類は特に限定されない。
本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
1,1A…質量分析装置、5…ガス導入室、11,11a,11b…レギュレータ、12,120…保持部、13…移動機構、13a,13b…ガイドレール、100,101…格納部、101A…側面、101B…筐体、101C…開口、121…設置板、130…ヒンジ機構、G,Ga,Gb…ガス貯蔵容器、P1…測定位置、P2…非測定位置。

Claims (9)

  1. ガス貯蔵容器が装着され、保持部で保持されるレギュレータと、
    前記レギュレータを介して前記ガス貯蔵容器内のガスが供給されるガス導入室と、
    前記レギュレータが測定位置と非測定位置との間で移動するように前記保持部を移動させる移動機構とを備える分析装置。
  2. 請求項1に記載の分析装置において、
    前記測定位置は、前記ガス貯蔵容器が前記分析装置の内部の位置となるレギュレータの位置であり、
    前記非測定位置は、前記ガス貯蔵容器の少なくとも一部または全部が前記分析装置の外部に露出するレギュレータの位置である分析装置。
  3. 請求項1に記載の分析装置において、
    前記測定位置は、前記レギュレータが前記分析装置の筐体表面に近接した位置であり、
    前記非測定位置は、前記ガス貯蔵容器の少なくとも一端が、前記測定位置における位置と比較して前記筐体表面から離れた位置である分析装置。
  4. 請求項1から3までのいずれか一項に記載の分析装置において、
    前記移動機構は、前記測定位置と前記非測定位置との間で前記保持部を移動可能に保持するガイドレールを含む分析装置。
  5. 請求項4に記載の分析装置において、
    前記ガイドレールは、前記測定位置と前記非測定位置との間で前記保持部を直動可能に保持する分析装置。
  6. 請求項1から3までのいずれか一項に記載の分析装置において、
    前記移動機構は、前記測定位置と前記非測定位置との間で前記保持部を搖動可能に保持するヒンジ機構を含む分析装置。
  7. 請求項1から3までのいずれか一項に記載の分析装置において、
    前記移動機構は、ガイドレールおよびヒンジ機構を備え、
    前記ガイドレールに保持された前記ヒンジ機構の移動と、前記ヒンジ機構に保持された前記保持部の搖動とにより、前記レギュレータが測定位置と非測定位置との間で移動する分析装置。
  8. 請求項1から7までのいずれか一項に記載の分析装置において、
    複数の前記ガス貯蔵容器がそれぞれ装着され、複数の前記保持部でそれぞれ保持される前記レギュレータを複数備え、
    前記移動機構は、前記複数の保持部の移動を別々に行う構成である分析装置。
  9. 請求項1から8までのいずれか一項に記載の分析装置において、
    質量分析計を備え、
    前記ガス導入室は、イオンを制御する電極を備える分析装置。
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