JPH10221453A - 放射性物質濃度測定用乾固試料の自動作製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乾固試料作製のための計量、注入、加熱、放
冷などの諸作業を、全て自動的に行うことができ、作業
員の操作及び監視業務の低減を図る。 【解決手段】 (1) 試料ボトル１０を置く試料ボトルト
レー１２、未使用のピペットチップ１４を保持するピペ
ットチップスタンド１６、試料皿１８を載せるヒータ２
０、一次濃縮用ビーカ２２を載せる一次濃縮用ヒータ２
４、ピペットチップ離脱爪２８を同一円周上に配置した
装置台３０と、(2) 昇降・回転機構３２により昇降し且
つ先端部が円周上を辿るロボットアーム３４と、(3) そ
の先端部のマイクロピペット２６及び液面監視センサ３
８と、(4) ピペット吸引・注入操作機構３６と、(5) 吸
気ダクト４０と、(6) 離脱させた使用済みピペットチッ
プを受け止めるピペットチップ廃棄ボックス４２と、
(7) ヒータ及び一次濃縮用ヒータに設けた自動温度制御
・異常加熱防止機構とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射性廃液の放射
性物質濃度を測定するための蒸発乾固試料を作製するに
際して、放射性廃液を試料皿に計量、注入し、加熱、放
冷する諸操作を自動的に行える装置に関するものであ
る。この装置は、例えば原子力関連施設周辺の環境放射
能管理において、河川や海などから採取した水の放射性
物質濃度を測定する場合に、大容量の水を濃縮し、蒸発
乾固させる作業等にも有用である。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所、核燃料物質使用施設、放
射性同位体取扱い施設等、各種の原子力関連施設から放
射性廃液が発生する。これらの放射性廃液については、
その処理プロセスの運転管理上、放射性物質濃度を放射
能測定装置で測定し監視する必要がある。しかし、液状
のまま測定すると、求められている検出感度（放射性物
質濃度）を担保することが不可能なため、液体試料を濃
縮・蒸発乾固して測定している。その理由は、α線及び
β線が水分により吸収されて計測され難くなるため、水
分の無い状態にする必要があるためである。

【０００３】従来、廃液から蒸発乾固試料を作製する作
業は、フード内で次のような手順で行っていた。処理設
備から採取した廃液１０ccを、容量１０ccの試料皿（ス
テンレス鋼製）にマイクロピペットで直接計量、注入
し、電気ヒータ等で温度調節しながら加熱し、蒸発乾固
させる。その場合、加熱前と加熱中に５ccずつ２回、廃
液の計量、注入を行う。廃液中の放射性物質濃度が希薄
な場合は、蒸発乾固する廃液量が５０〜４００ccとなる
ため、予め別の蒸発皿などで一次濃縮し、その一次濃縮
液を、先の廃液１０ccと同様の手順で試料皿に注入し、
加熱、蒸発乾固させ、測定試料を作製する。そして、こ
の試料皿の放射性物質濃度を測定器で測定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この試料作製操作は、
作業員が手作業で行っており、また加熱中の試料の突沸
による汚染の飛散を防止するため、加熱操作中、常に監
視していなければならない。具体的には、１試料の作製
時間は、１０ccの蒸発乾固に約１時間、４００ccの蒸発
乾固に約５時間を要し、一人の作業員が長時間にわたっ
て操作及び監視業務を行わねばならなかった。

【０００５】本発明の目的は、蒸発乾固試料作製のため
の計量、注入、加熱（温度調節）、放冷などの諸作業
を、全て自動的に行うことができ、作業員の操作及び監
視業務を必要最低限に省力化できる放射性物質濃度測定
用乾固試料の自動作製装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、(1) 試料ボト
ルを置く試料ボトルトレー、未使用のピペットチップを
保持するピペットチップスタンド、試料皿を載せるヒー
タ、一次濃縮用ビーカを載せる一次濃縮用ヒータ、使用
済みピペットチップをマイクロピペットから離脱させる
ピペットチップ離脱爪を同一円周上に配置した装置台
と、(2) 該装置台の中央に、昇降・回転機構によって昇
降自在で且つ先端部が円周上を辿るように設けたロボッ
トアームと、(3) 該ロボットアームの先端部に取り付け
られたマイクロピペット及び液面監視センサと、(4) 該
マイクロピペットのためのピペット吸引・注入操作機構
と、(5) 前記各ヒータ上の試料皿の上方で開口するよう
設けた吸気ダクトと、(6) ピペットチップ離脱爪で離脱
させた使用済みピペットチップを受け止めるピペットチ
ップ廃棄ボックスと、(7) 前記ヒータ及び一次濃縮用ヒ
ータに設けた自動温度制御・異常加熱防止機構とを具備
している放射性物質濃度測定用乾固試料の自動作製装置
である。

【０００７】そして、ロボットアームの昇降・回転によ
りマイクロピペットに装着した未使用のピペットチップ
を用い、ピペット吸引・注入機構により試料ボトル又は
一次濃縮用ビーカから定量吸引した試料液を試料皿に注
入し、ヒータ上の試料皿を自動温度制御・異常加熱防止
機構で加熱制御して蒸気を吸気ダクトを通して排気しつ
つ蒸発状態を液面監視センサで監視し、試料皿の試料液
を蒸発乾固させ、使用済みピペットチップをピペットチ
ップ離脱爪で離脱させてピペットチップ廃棄ボックスに
収容するように構成している。

【０００８】本発明では、ピペットチップスタンドに複
数の未使用のピペットチップを保持できるようにし、試
料皿を載せるヒータを複数同心状に配置することによっ
て、複数の乾固試料の同時作製が可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】一次濃縮用ヒータとしては、一次
濃縮用ビーカの底面形状に対応した表面形状を有し、且
つ該一次濃縮用ビーカを数度傾かせて保持する構造と
し、熱伝導性を向上させると共に、ピペットチップ先端
が一次濃縮用ビーカの最深部に達するようにして濃縮液
の残量を最少にするのが好ましい。ビーカの底面形状に
対応したとは、ビーカ底面形状と一致する場合及びほぼ
相似形でやや小さい場合をいう。また傾斜角度は５度程
度で十分である。

【００１０】ピペット吸引・注入操作機構は、例えばモ
ータで駆動されるボールネジ軸と、それに螺合して往復
動するボールネジナットと、該ボールネジナットに結合
して水平往復動を垂直往復動に変換するリンク機構を具
備し、該リンク機構によりピペット押し棒を緩やかに押
上げ・押下げ操作して試料液の吸引・注入を行うように
構成する。これによって手動操作と同様の緩やかな操作
を実現できる。

【００１１】ピペットチップスタンドは、ピペットチッ
プを、バネ機構を介して立てて保持する構造とし、装着
時のマイクロピペットの負担を軽減できるようにする。
ピペットチップの装着は、先端部にマイクロピペットを
取り付けたロボットアームの下降動作で行う。ピペット
チップ離脱爪は、ロボットアーム先端部の円周軌道を挾
んで２枚対向するように配置されている。ロボットアー
ムの先端部に装着されているピペットチップが円運動の
中で両ピペットチップ離脱爪間に挿入され、マイクロピ
ペットの上昇動作で離脱し、落下したピペットチップ
は、その側壁テーパ部がピペットチップ廃棄ボックスの
側壁に設けたバーに当たって、横倒し状態でピペットチ
ップ廃棄ボックスに収容できるように構成する。

【００１２】

【実施例】図１は本発明に係る放射性物質濃度測定用乾
固試料の自動作製装置の一実施例を示す説明図であり、
Ａは平面図を、Ｂは正面図を示している。この装置は、
３本の試料ボトル１０を置く試料ボトルトレー１２、未
使用のピペットチップ１４を保持するピペットチップス
タンド１６、それぞれ試料皿１８を載せる４個のヒータ
２０、一次濃縮用ビーカ２２を載せる一次濃縮用ヒータ
２４、使用済みピペットチップをマイクロピペット２６
から離脱させるピペットチップ離脱爪２８を同一円周
（符号ｃで示す）上に配置した装置台３０を具備してい
る。

【００１３】この装置台３０の中央には、昇降・回転機
構３２によって昇降自在で且つ先端部が円周上を辿るロ
ボットアーム３４を設ける。昇降・回転機構３２は、通
常の自動機器などで用いられている移動機構と回転機構
の組み合わせでよい。前記昇降・回転機構３２の回転中
心軸が丁度前記装置台３０の円周ｃの中心に一致するよ
うに構成する。そして、該ロボットアーム３４の先端部
には、ピペット吸引・注入操作機構３６を備えたマイク
ロピペット２６及び液面監視センサ３８を取り付ける。
前記各ヒータ２０上の試料皿１８の上方で開口するよう
に吸気ダクト４０を設ける。更に、ピペットチップ離脱
爪２８で離脱させた使用済みピペットチップを受け止め
るためのピペットチップ廃棄ボックス４２を設ける。前
記ヒータ２０及び一次濃縮用ヒータ２４には、自動温度
制御・異常加熱防止機構を接続する。試料ボトル１０
は、例えば容量５００ccのポリエチレン製のボトルであ
る。一次濃縮用ヒータ２４上の一次濃縮用ビーカ２２の
上方には、吸気ダクト４４と液面監視センサ４６を設け
る。なお符号４７は、昇降・回転機構３２及びピペット
吸引・注入操作機構３６などを制御するためのケーブル
用のフレキシブル配管である。試料ボトルトレー１２
は、取り外し可能となっている。またマイクロピペット
２６及びそれに取り付けるピペットチップ１４は、市販
品をそのまま使用し、コスト低減及び汎用化を図ってい
る。

【００１４】基本的な動作は、昇降・回転機構３２によ
りロボットアーム３４を昇降・回転させ、ピペット吸引
・注入機構３６を用いて、マイクロピペット２６に装着
した未使用のピペットチップ１４で試料ボトル１０又は
一次濃縮用ビーカ２２から定量吸引した試料液を試料皿
１８に注入する。使用済みピペットチップは、ピペット
チップ離脱爪２８で離脱させてピペットチップ廃棄ボッ
クス４２に収容し、ヒータ２０上の試料皿１８を自動温
度制御・異常加熱防止機構で加熱制御し、蒸気を吸気ダ
クト４０を通して排気しつつ蒸発状態を液面監視センサ
３８で監視し、試料皿１８の試料液を蒸発乾固させる。
本実施例の装置では、最大４試料まで同時に作製できる
ように構成してある。

【００１５】このような装置は、例えば図２に示すよう
に管理区域である分析測定室内の試料作製フード５０内
に設置され、操作盤５２で動作モード等の設定操作を行
う。試料作製中、その動作状況は、監視カメラ５４を用
いて、非管理区域である操作室でモニタ５６に映し出
し、監視カメラ遠隔操作部５８で操作して監視できるよ
うになっている。

【００１６】廃液中の放射性物質濃度が希薄な場合に使
用するのが一次濃縮用ビーカと一次濃縮用ヒータであ
る。ここで蒸発させる廃液量は、４００cc程度までの範
囲内で可能であり、その所要時間は、４００ccの場合で
も５時間以内でできるようになっている。そのため図３
に示すように、一次濃縮用ヒータ２４の上面は、一次濃
縮用ビーカ２２の底面形状に対応した形状（凸面）と
し、それによって接触面積を増大して熱伝導性を向上さ
せ、一次濃縮用ビーカ内の廃液を効率よく蒸発させて作
業時間の短縮を図っている。図４に示すように、一次濃
縮用ヒータ２４の内部には、カートリッジヒータ本体６
０と熱電対６２が組み込まれ、周囲は断熱材６４で囲ま
れている。通常、約５０ccまで一次濃縮を行うが、この
濃縮終了の検出は、一次濃縮用ビーカ２２の上方に位置
する液面監視センサ４６（図１のＢ参照）で行う。液面
監視センサ４６は、超音波式液位センサであり、測定対
象物を選ばない。この液面監視センサ４６では、濃縮の
終了を検出するばかりでなく、蒸発状態の確認も行って
いる。また一次濃縮用ビーカ２２は、数度（ここでは約
５度）傾かせた状態で一次濃縮用ヒータ２４上で保持さ
れる構造とする。これによって、ピペットチップ１４の
先端が一次濃縮用ビーカ２２の最深部に達するようにな
り、吸引の際に濃縮液の残量を最少にできる。

【００１７】試料皿１８は、廃液の蒸発固化を行うもの
で、ステンレス鋼製である。４個の試料皿１８は、それ
ぞれ自動温度制御・異常加熱防止機構を有するヒータ２
０上に載せられ、同時に４種の試料の蒸発乾固処理が行
える。このヒータ２０も、基本的には図４に示す一次濃
縮用ヒータ２４と同様の構成である。カートリッジヒー
タ本体と熱電対を有し、断熱材で囲まれた構成である
が、傾けられていない。図５に示すように、各試料皿１
８の上方には吸気ダクト４０が開口し、排気用ホース６
６によって共通の排気ダクト６７に導かれて、該排気ダ
クト６７のフード排気口６８から排気される。なお、吸
気ダクト４０は流量調節用ボルト６９を有し、その回転
位置によって排気流量を調節できるようになっている。
一次濃縮用吸気系も、これと同様の構成であり、同じ排
気ダクトから排気している。試料皿１８による蒸発の監
視は、ロボットアーム３４の先端の液面監視センサ３８
で行う。試料皿１８に、設定した量の試料液を注入し、
その試料量が１cc弱となるまで監視を行う。その信号を
受けて、５分後にヒータがオフとなるようにし、その間
で１cc弱の試料液は乾固される。更に、ヒータ温度が６
０℃まで降下すると、「蒸発乾固終了」の表示灯が点灯
して終了する。この自動温度制御・異常加熱防止機構と
試料皿１８上部の吸気ダクト４０により、試料皿周囲へ
の廃液飛散を防止している。試料皿１８の液量検知は液
面監視センサ３８で行っているが、各々の試料皿上部に
設けた吸気ダクト４０は、液面の蒸気による液面監視セ
ンサ３８の誤検知を防止する機能も果たす。

【００１８】自動温度制御・異常加熱防止機構には、加
熱対象となる試料液の性状等から、突沸が生じず且つ効
率よく蒸発させるための温度を見いだして、デジタル指
示温度調節計に入力して設定する。試料皿の加熱温度設
定値は１２０℃、一次濃縮の加熱温度設定値は２５０℃
で、この設定値に対して自動温度制御を行う。異常加熱
は温度センサで検出する。異常加熱温度は、加熱温度設
定値＋５０℃であり、これを検出すると異常加熱防止機
構が作動して装置は自動停止する。これら加熱操作の自
動化により、人手による操作及び監視を不要とし、放射
性物質による身体汚染の可能性を極力少なくし、ヒュー
マンエラーによる測定誤差の発生を防止している。

【００１９】ロボットアーム３４は、昇降・回転機構３
２によって２軸（回転＋Ｚ軸）制御される機構であり、
そのため前記のように各機器等を円周上に配置してい
る。これによって、一般的な３軸（Ｘ軸＋Ｙ軸＋Ｚ軸）
制御よりも装置全体を小形化できるようになる。昇降・
回転機構３２による昇降動作は、ピペットチップ１４の
装着及び離脱にも利用する。なおロボットアーム３４
は、回転の一定位置を原点位置として予め定めておき、
その原点位置を基準として動作する。従って、一連の動
作が終了すると、ロボットアーム３４は原点位置に復帰
し、次の動作に備えるように構成されている。本実施例
では、原点位置は、ピペットチップスタンド１６のほぼ
中央位置（図１のＡにおいて、図面上でほぼ真上の位
置）である。

【００２０】ロボットアーム３４の先端には、図６に示
すようなピペット吸引・注入機構３６を組み込む。これ
は、ボールネジ機構とリンク機構との組み合わせであ
る。ボールネジ軸７０をそれぞれ軸受７１，７２で支持
し、その一端にカップリング７３を介して駆動モータ７
４を接続する。ボールネジナット７５には、中央部で軸
支したＬ型レバー７６の一端を軸支し、他端はピペット
押し棒７７に軸支する。またボールネジナット７５に設
けた位置指示部材７８とアーム側に固定した位置センサ
７９との組み合わせによって、ボールネジナット７５の
水平位置が検出できるようになっている。駆動モータ７
４を回転すると、ボールネジ軸７０が回転し、ボールネ
ジナット７５が前進・後退する。それに応じてＬ型レバ
ー７６が揺動し、ピペット押し棒７７が上下動する。図
６において、駆動モータ７４の正回転によってボールネ
ジナット７５が矢印ａ方向に移動すると、Ｌ型レバー７
６によるリンク機構を介してピペット押し棒７７は上向
きに変移する。駆動モータ７４の逆回転によってボール
ネジナット７５が矢印ｂ方向に移動すると、ピペット押
し棒７７は下向きに変移する。マイクロピペット２６は
ロボットアーム３４の先端部分で保持されているから、
ピペット押し棒７７を上昇させれば吸引でき、逆にピペ
ット押し棒７７を下降させれば注入できることになる。
なお、試料ボトル１０からの廃液吸入の際、該試料ボト
ル１０内の液位に応じてマイクロピペット２６が正確な
位置（上下位置）で確実に作動するように、液面監視セ
ンサ３８による情報を使用する。

【００２１】ここで駆動モータ７４にはステッピングモ
ータを使用している。ボールネジ機構は、ネジ軸とナッ
ト間でボールが転がり運動するため、高い効率が得ら
れ、駆動トルクが小さくて済み、バックラッシュが無
く、高精度で微動送り・高速送りができる特徴がある。
駆動モータの回転数、回転トルク、最小送り量の設定
と、ボールネジのリード精度により、マイクロピペット
２６に対し手動と同程度の力を機械的に緩やかに加える
操作が行える。

【００２２】ピペットチップスタンド１６の構造を図７
に示す。枠体８０の上面の開口から円筒状ガイド８１が
垂設され、その下端に、中央に貫通穴を有する止めナッ
ト８２が取り付けられる。その内部にスプリング８３が
組み込まれ、そのスプリング８３上に円筒状のピペット
チップ受け８４が装着されて、前記円筒状ガイド８１に
沿って昇降できるようになっている。ピペットチップ受
け８４内に、仮想線で示すようにピペットチップ１４を
挿入しておく。ロボットアーム３４の先端をピペットチ
ップスタンド１６の上方に位置させ、下降させてマイク
ロピペット２６の下部をピペットチップ１４に押し込め
ば、ピペットチップ１４の装着は完了する。この時、ピ
ペットチップ１４はスプリング８３によって多少下方へ
変位するので、マイクロピペット２６やピペット吸引・
注入機構３６に過大な力が加わるのを防ぎ、機械的負担
を軽減できる。

【００２３】ピペットチップ離脱機構は、図８及び図９
に示すような構成である。なお図９は図８のｘ−ｘ矢視
図である。ピペットチップ廃棄ボックス４２の一側壁上
方にピペットチップ離脱爪２８を設ける。このピペット
チップ離脱爪２８は、水平面内で２枚対向する位置に配
置されていて、ロボットアーム３４の先端に装着されて
いるマイクロピペット２６が円運動の中で両ピペットチ
ップ離脱爪２８間に挿入されるように（図８のＡ参照）
なっている。そのため両ピペットチップ離脱爪２８の先
端は同じ傾斜で平行に斜切した平板状である。その間隔
はマイクロピペット径よりも若干広く、ピペットチップ
径よりも狭い。なおピペットチップ離脱爪２８は固定式
である。ロボットアーム３４の動き（旋回）を矢印ｒで
示す。ピペットチップ離脱爪２８の下方には横倒しバー
８８を設け、離脱したピペットチップ１４の側壁テーパ
部が該横倒しバー８８に当たって、該ピペットチップ１
４がピペットチップ廃棄ボックス４２内で横倒し状態で
収容できるようになっている（図８のＢ参照）。ピペッ
トチップ１４を横倒し状態で収容するのは、次のピペッ
トチップの離脱操作の障害とならないようにするためで
ある。

【００２４】ロボットアーム３４の右旋回（矢印ｒで示
す）運動でピペットチップ離脱爪２８の手前で停止し、
ピペットチップ離脱爪２８の高さまでロボットアーム３
４が降下する。更にロボットアーム３４が右旋回運動す
ることでマイクロピペット２６の下部がピペットチップ
離脱爪２８の間に入る。次にロボットアーム３４の上昇
により、ピペットチップ離脱爪２８にピペットチップ上
部の厚肉部が引っ掛かってピペットチップ１４は離脱す
る。離脱したピペットチップ１４は、ピペットチップ廃
棄ボックス４２の側面に設置したバー８８に、ピペット
チップ１４の上部テーパ部が当たることにより、斜めに
なって落下し、ピペットチップ廃棄ボックス４２の底部
に横倒し状態で保管される。

【００２５】上記のようなマイクロピペットへのピペッ
トチップの装着操作、及びマイクロピペットからのピペ
ットチップの離脱操作は、１試料毎に行う。

【００２６】放射能により汚染する可能性がある試料ボ
トルトレー１２及びピペットチップ廃棄ボックス４２
は、取り外し可能な構造とする。また装置本体は、上面
をバフ研磨♯４００で鏡面仕上げにすると共に、ネジ・
ボルト部及び隙間等は、プラスチック材で被覆し、除染
が容易に行えるように配慮してある。

【００２７】蒸発乾固試料の作製は次のようにして行
う。放射性物質濃度を測定する廃液を採取した試料ボト
ル１０を試料ボトルトレー１２に置く。またピペットチ
ップ１４をピペットチップスタンド１６に、試料皿１８
をヒータ２０に、一次濃縮用ビーカ２２を一次濃縮用ヒ
ータ２４にそれぞれ設置する。次に、操作盤５２で作製
パターンを選択し、スタートスイッチを押す。試料作製
パターンは、一次濃縮の有無、廃液量、試料個数（使用
するヒータ）に応じて選択する。装置の基本動作は、
スタート、一次濃縮、ピペットチップの装着、廃
液の計量（吸引）、試料皿への注入、蒸発乾固終
了、ピペットチップの離脱、原位置への移動等から
構成される。

【００２８】スタート スタートスイッチを押すと、ヒータ２０が加熱を開始す
る。ヒータ温度は熱電対で検出され、自動温度制御・異
常加熱防止機構によって、予め決められた温度プログラ
ムに従って加熱動作が行われる。一次濃縮を行う作製パ
ターンでは、一次濃縮用ヒータ２４の加熱が行われる。

【００２９】一次濃縮 一次濃縮用ビーカ２２に入れられた廃液は、一次濃縮用
ヒータ２４で加熱されて、約５０ccまで濃縮される。５
０ccに達したことの検出は、液面監視センサ４６で行
う。

【００３０】ピペットチップの装着 昇降・回転機構３２が旋回し、ロボットアーム３４の先
端をピペットチップスタンド１６まで移動する。昇降・
回転機構３２が下降し、ロボットアーム３４の先端に装
着されたいるマイクロピペット２６下端をピペットチッ
プ１４に押し込み、装着する。この際、スプリング８３
が介在しているために（図７参照）、マイクロピペット
２６に過大な負担がかかることはない。装着後、昇降・
回転機構３２が上昇する。

【００３１】廃液の計量（吸引） 昇降・回転機構３２が旋回し、ロボットアーム３４の先
端が試料ボトル１０又は一次濃縮用ビーカ２２の上方に
移動する。昇降・回転機構３２によってロボットアーム
３４が下降し、ピペットチップ１４の先端が試料ボトル
１０又は一次濃縮用ビーカ２２内に挿入され、廃液を規
定量（例えば５cc）ピペットチップ１４内に吸引する。
廃液の吸引は、ピペット吸引・注入操作機構３６で行
う。ロボットアーム３４が下降する前に、駆動モータ７
４を正回転させてボールネジナット７５を駆動モータ７
４寄りの位置に移動させることで、Ｌ型レバー７６を回
動させてピペット押し棒７７によりマイクロピペット２
６のピストンを押し下げておく。ロボットアーム３４が
下降した後に、駆動モータ７４を逆回転させてボールネ
ジナット７５をマイクロピペット２６寄りの位置に移動
させることでＬ型レバー７６を逆に回動させてピペット
押し棒７７によりマイクロピペット２６のピストンを引
き上げることにより行う。廃液吸引後、昇降・回転機構
３２によりロボットアーム３４を上昇させる。

【００３２】試料皿への注入 昇降・回転機構３２でロボットアーム３４が旋回し、マ
イクロピペット２６が試料皿１８の上方に移動する。そ
してロボットアーム３４が下降し、ピペットチップ１４
内の廃液を試料皿１８に注入する。廃液の注入は、ピペ
ット吸引・注入操作機構３６で行う。駆動モータ７４を
正回転させてボールネジナット７５を駆動モータ７４寄
りの位置に移動させることでＬ型レバー７６が回動し、
ピペット押し棒７７によりマイクロピペット２６のピス
トンが押し下げられる。これによって、廃液が試料皿１
８内に注入される。注入後、昇降・回転機構３２によ
り、ロボットアーム３４は上昇する。

【００３３】前記及びの操作を２回繰り返すこと
で、１０ccの廃液を試料皿１８内に注入できる。

【００３４】蒸発乾固 試料皿１８内の廃液は、ヒータ２０により加熱され、蒸
発する。蒸発状態は、液面監視センサ３８で監視され、
蒸発速度が遅い場合（加熱異常）は警報を発する。加熱
は、自動温度制御・異常加熱防止機構で制御される。液
面監視センサ３８により、残存試料量が１cc弱となった
ことが確認されると、その信号を受けてヒータ２０がオ
フとなり、その余熱で１cc弱の試料液は乾固する。更に
ヒータ温度が６０℃まで降下すると、「蒸発乾固終了」
の表示灯が点灯して終了となる。警報及び終了表示灯な
どは、監視カメラ５４により、操作室のモニタ５６で確
認できる。

【００３５】ピペットチップの離脱 昇降・回転機構３２によりロボットアーム３４の先端が
ピペットチップ廃棄ボックス４２へ移動する。マイクロ
ピペット２６とピペットチップ１４との接続部分が、ピ
ペットチップ廃棄ボックス４２に装着されたピペットチ
ップ離脱爪２８まで下降して、ピペットチップ１４をピ
ペットチップ離脱爪２８に引っ掛け、その状態で昇降・
回転機構３２によりロボットアーム３４が上昇すること
で、ピペットチップ１４はマイクロピペット２６から離
脱する。離脱したピペットチップ１４は落下し、その時
に、ピペットチップ１４のテーパ部が、ピペットチップ
廃棄ボックス４２に設けられているバー８８に当たって
横倒しとなり、次のピペットチップの離脱の妨げとなら
ないように横倒し状態で保管される。

【００３６】原点位置への移動 昇降・回転機構３２によってロボットアーム３４は旋回
し、次の動作のために原点位置へ戻る。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上記のように構成したことで、
次のような効果が得られる。 放射性廃液の蒸発乾固試料作製のための計量、注入、
加熱（温度調整）、放冷などの諸作業が全て自動化でき
るので、作業員の操作及び監視業務が全く不要となる。 マイクロピペットのピストン押し上げ、押し下げを、
ピペット押し棒で手動と同程度の荷重を加えることで、
廃液の計量（吸引）・注入の精度を確保できる。またヒ
ータに自動温度制御、異常加熱防止機構を備えたことに
よって、突沸による試料皿からの廃液の飛散が防止さ
れ、飛散による廃液量の誤差が無くなる。 大容量の廃液は一次濃縮が行われ、また廃液の計量
（吸引）・注入が繰り返されることにより、廃液中の放
射性物質濃度に見合った廃液量（１０〜４００cc）の乾
固試料作製に対応できる。 複数のヒータで、一連の動作を繰り返すことにより、
同時に複数試料の作製が可能となり、効率化が図られ
る。 ヒータに自動温度制御・異常加熱防止機構を備え、ま
た試料皿から発生する蒸気を吸気ダクトにより吸引する
ことにより、周囲への放射性物質の飛散（放射能汚染）
が防止できる。 放射能により汚染する可能性がある試料ボトルトレー
及びピペットチップ廃棄ボックスは取り外しを可能とし
たので、除染が容易である。また、装置本体を鏡面仕上
げにし、且つネジ・ボルト及び隙間などはプラスチック
材により被覆したので、万一の汚染の場合でも除染が容
易である。 装置本体の寸法は、２軸制御（回転とＺ軸）であるの
で、小形化を図ることができ、一般の試料作製用フード
内に収容できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る放射性物質濃度測定用乾固試料の
自動作製装置の一実施例を示す概略図。

【図２】本装置の設置状況及び監視システムの説明図。

【図３】一次濃縮用ビーカと一次濃縮用ヒータの一例を
示す説明図。

【図４】一次濃縮用ビーカの傾斜状態を示す説明図。

【図５】吸気ダクトの系統説明図。

【図６】ピペット吸引・注入操作機構の説明図。

【図７】ピペットチップスタンドの説明図。

【図８】ピペットチップ離脱機構の説明図。

【図９】ピペットチップ離脱爪を示す説明図。

【符号の説明】

１０ 試料ボトル １２ 試料ボトルトレー １４ ピペットチップ １６ ピペットチップスタンド １８ 試料皿 ２０ ヒータ ２２ 一次濃縮用ビーカ ２４ 一次濃縮用ヒータ ２６ マイクロピペット ２８ ピペットチップ離脱爪 ３０ 装置台 ３２ 昇降・回転機構 ３４ ロボットアーム ３６ ピペット吸引・注入操作機構 ３８，４６ 液面監視センサ ４０，４４ 吸気ダクト ４２ ピペットチップ廃棄ボックス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料ボトルを置く試料ボトルトレー、未
   使用のピペットチップを保持するピペットチップスタン
   ド、試料皿を載せるヒータ、一次濃縮用ビーカを載せる
   一次濃縮用ヒータ、使用済みピペットチップをマイクロ
   ピペットから離脱させるピペットチップ離脱爪を同一円
   周上に配置した装置台と、 該装置台の中央に、昇降・回転機構によって昇降自在で
   且つ先端部が円周上を辿るように設けたロボットアーム
   と、 該ロボットアームの先端部に取り付けられたマイクロピ
   ペット及び液面監視センサと、 該マイクロピペットのためのピペット吸引・注入操作機
   構と、 前記各ヒータ上の試料皿の上方で開口するよう設けた吸
   気ダクトと、 ピペットチップ離脱爪で離脱させた使用済みピペットチ
   ップを受け止めるピペットチップ廃棄ボックスと、 前記ヒータ及び一次濃縮用ヒータに設けた自動温度制御
   ・異常加熱防止機構とを具備し、 ロボットアームの昇降・回転によりマイクロピペットに
   装着した未使用のピペットチップを用い、ピペット吸引
   ・注入機構により試料ボトル又は一次濃縮用ビーカから
   ピペットチップ内に定量吸引した試料液を試料皿に注入
   し、ヒータ上の試料皿を自動温度制御・異常加熱防止機
   構で加熱制御して蒸気を吸気ダクトを通して排気しつつ
   蒸発状態を液面監視センサで監視し、試料皿の試料液を
   蒸発乾固させ、使用済みピペットチップをピペットチッ
   プ離脱爪で離脱させてピペットチップ廃棄ボックスに収
   容することを特徴とする放射性物質濃度測定用乾固試料
   の自動作製装置。
2. 【請求項２】 一次濃縮用ヒータは、一次濃縮用ビーカ
   の底面形状に対応した表面形状を有し、且つ該一次濃縮
   用ビーカを数度傾かせて保持する構造とし、熱伝導性を
   向上させると共に、ピペットチップ先端が一次濃縮用ビ
   ーカの最深部に達するようにして濃縮液の残量を最少に
   する請求項１記載の放射性物質濃度測定用乾固試料の自
   動作製装置。
3. 【請求項３】 ピペット吸引・注入操作機構は、モータ
   で駆動されるボールネジ軸と、それに螺合して往復動す
   るボールネジナットと、該ボールネジナットに結合して
   水平往復動を垂直往復動に変換するリンク機構を具備
   し、該リンク機構によりピペット押し棒を緩やかに押上
   げ・押下げ操作して試料液の吸引・注入を行う請求項１
   記載の放射性物質濃度測定用乾固試料の自動作製装置。
4. 【請求項４】 ピペットチップスタンドは、ピペットチ
   ップを、バネ機構を介して立てて保持する構造であり、
   装着時のマイクロピペットの負担を軽減する請求項１記
   載の放射性物質濃度測定用乾固試料の自動作製装置。