(57)【要約】【課題】分析装置を快適な環境で使用することが可能な分析システムおよび温調システムを提供する。【解決手段】温調システム２００は、筐体部２１０、排気ダクト２３０および流量調整部２５０を含む。筐体部２１０は、吸気口１および排気口２を有する。筐体部２１０に分析装置３００が収容される。筐体部２１０の排気口２からの排気と外気とが排気ダクト２３０により吸気口１に導かれる。排気ダクト２３０により吸気口１に導かれる排気と外気との流量の割合が流量調整部２５０により調整される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析装置と、
吸気口および第１の排気口を有し、前記分析装置が収容される筐体部と、
前記第１の排気口からの排気と外気とを前記吸気口に導く排気ダクトと、
前記排気ダクトにより前記吸気口に導かれる排気と外気との流量の割合を調整する流量調整部とを備える、分析システム。
【請求項２】
前記分析装置は、
試料の分析を行う分析部と、
前記分析部の動作を制御する制御部と、
前記筐体部の外部で使用される情報処理装置と前記制御部との間で通信を行う通信部とを含み、
前記排気ダクトは、前記第１の排気口からの気体の排出による騒音を減衰させるように構成される、請求項１記載の分析システム。
【請求項３】
前記排気ダクトに取り付けられ、前記第１の排気口からの排気の騒音を減衰させる吸音材をさらに備える、請求項２記載の分析システム。
【請求項４】
前記吸音材は断熱材料により形成される、請求項３記載の分析システム。
【請求項５】
前記筐体部は、前記第１の排気口とは異なる第２の排気口をさらに有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項６】
前記吸気口に導かれる気体の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出される気体の温度が一定に近づくように前記流量調整部の動作を制御する温度制御部とをさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の分析システム。
【請求項７】
分析装置に設けられる温調システムであって、
吸気口および排気口を有し、前記分析装置が収容される筐体部と、
前記排気口からの排気と外気とを前記吸気口に導く排気ダクトと、
前記排気ダクトにより前記吸気口に導かれる排気と外気との流量の割合を調整する流量調整部とを備える、温調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析システムおよび温調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
分析装置においては、予め設定された手順に従って各構成部分が動作することにより、測定対象の試料について種々の分析が行われる。例えば、マトリクス支援レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）法によるイオン源を用いた質量分析装置では、マトリックスと混合された試料へレーザ光を照射することによりイオンが生成され、検出器によりイオンが検出される。検出器による検出信号に基づいてマススペクトルが生成される。
【０００３】
一般に、分析装置は、性能保証温度を有する。そのため、分析装置の所定の構成部分に温度制御装置が設けられることがある。例えば、特許文献１には、分析装置における温度制御装置が記載されている。この温度制御装置は、例えば高速液体クロマトグラフの検出器、カラムオーブンまたはインジェクタの温度を所定の温度に加熱または冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９４７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
分析装置の構成部分を温度制御した場合でも、分析装置を性能保証温度に維持することができないことがある。このような場合、使用者は、分析装置の設置部屋の温度を性能保証温度付近に設定する。しかしながら、分析装置の性能保証温度は、使用者には悪寒を感じる温度であることが多い。そのため、使用者は分析装置を快適な環境で使用することができない。特に、分析装置が小型である場合には、使用者は分析装置の設置部屋に常時滞在するため、上記の問題はより顕著になる。
【０００６】
本発明の目的は、分析装置を快適な環境で使用することが可能な分析システムおよび温調システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に従う態様は、分析装置と、吸気口および第１の排気口を有し、前記分析装置が収容される筐体部と、前記第１の排気口からの排気と外気とを前記吸気口に導く排気ダクトと、前記排気ダクトにより前記吸気口に導かれる排気と外気との流量の割合を調整する流量調整部とを備える、分析システムに関する。
【０００８】
本発明の他の局面に従う態様は、分析装置に設けられる温調システムであって、吸気口および排気口を有し、前記分析装置が収容される筐体部と、前記排気口からの排気と外気とを前記吸気口に導く排気ダクトと、前記排気ダクトにより前記吸気口に導かれる排気と外気との流量の割合を調整する流量調整部とを備える、温調システムに関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、分析装置を快適な環境で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る分析システムの構成を示す図である。
【図２】図１の温調システムの構成を示す模式図である。
【図３】参考例に係る温調システムの構成を示す模式図である。
【図４】図３の温調システムによる温度制御の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（１）質量分析システムの構成
以下、本発明の実施の形態に係る分析システムおよび温調システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態においては、分析システム１００は、卓上に載置可能な小型の分析システムであるが、実施の形態はこれに限定されず、大型の分析システムであってもよい。図１は、本発明の一実施の形態に係る分析システムの構成を示す図である。図１に示すように、分析システム１００は、温調システム２００および分析装置３００を備える。
【００１２】
温調システム２００は、分析装置３００を収容する筐体部２１０を含む。温調システム２００の詳細については後述する。分析装置３００は、筐体部２１０の外部の情報処理装置４００に接続される。本実施の形態においては、分析装置３００は、マトリクス支援レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）法によるイオン源を用いたイオントラップ質量分析装置である。分析装置３００は、実施の形態に限定されず、ＭＡＬＤＩ方式とは異なる方式による質量分析装置であってもよいし、質量分析装置以外の分析装置であってもよい。
【００１３】
具体的には、分析装置３００は、真空チャンバ３１０、分析部３２０、真空ポンプ３３０、電源部３４０、制御部３５０および通信部３６０を含む。真空チャンバ３１０内に試料の分析を行う分析部３２０が配置される。分析部３２０は、ステージ３２１、イオン源３２２、分離装置３２３および検出部３２４を含む。
【００１４】
ステージ３２１は、例えば水平面内で直交する二方向に移動可能なＸＹステージであり、分析対象の試料を保持する。イオン源３２２は、例えばレーザ光源を含み、ステージ３２１により保持された試料をＭＡＬＤＩ法によりイオン化する。分離装置３２３は、例えばイオントラップおよびフライトチューブを含み、生成されたイオンを質量ごとに分離する。検出部３２４は、例えば二次電子増倍管であり、分離装置３２３により分離されたイオンを当該イオンの質量に対応する時間差で順次検出し、検出強度を示すアナログの検出信号を制御部３５０に与える。
【００１５】
真空ポンプ３３０は、例えばターボ分子ポンプおよびダイアフラムポンプを含み、真空チャンバ３１０内を真空化する。電源部３４０は、イオン源３２２、分離装置３２３および検出部３２４等に高電圧を供給する。制御部３５０は、情報処理装置４００からの動作指令に基づいて、分析部３２０、真空ポンプ３３０および電源部３４０等の動作を制御する。また、制御部３５０は、検出部３２４から取得した検出信号に基づいて、マススペクトルを示すマススペクトルデータを生成する。
【００１６】
通信部３６０は、制御部３５０と情報処理装置４００とを接続するためのインタフェースであり、本例では、制御部３５０と情報処理装置４００とを無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）により接続する。通信部３６０は、情報処理装置４００からの動作指令を受信して制御部３５０に与えるとともに、制御部３５０により生成されたマススペクトルデータを情報処理装置４００に送信する。
【００１７】
情報処理装置４００は、分析装置３００と通信するための通信部、操作部および表示部を含む。操作部および表示部は、タッチパネルにより構成されてもよい。情報処理装置４００には、分析装置３００を使用するための専用ソフトウエアがインストールされている。使用者は、情報処理装置４００の操作部を操作することにより分析装置３００に所望の動作指令を与えることができる。情報処理装置４００の表示部には、分析装置３００から取得したマススペクトルデータに基づくマススペクトル等を表示可能である。
【００１８】
本実施の形態においては、情報処理装置４００は、タブレット端末またはスマートデバイス等の移動自在な携帯端末である。この場合、使用者は、分析システム１００の近傍で移動しながら分析装置３００と通信を行うことができる。情報処理装置４００は、実施の形態に限定されず、据置型またはノート型のＰＣ（パーソナルコンピュータ）等であってもよい。
【００１９】
（２）温調システム
図２は、図１の温調システム２００の構成を示す模式図である。図２に示すように、温調システム２００は、筐体部２１０、ファン２２０、排気ダクト２３０、吸音材２４０、流量調整部２５０、温度センサ２６０および温度制御部２７０を含む。筐体部２１０は、４つの側面部２１１〜２１４、上面部２１５（図１）および底面部２１６（図１）を含むとともに、内部空間２１７を有する。側面部２１１と側面部２１３とは、内部空間２１７を挟んで対向する。側面部２１２と側面部２１４とは、内部空間２１７を挟んで対向する。
【００２０】
側面部２１１に吸気口１が形成され、側面部２１２に排気口２が形成され、側面部２１３に排気口３が形成される。排気口２が排気口または第１の排気口の例であり、排気口３が第２の排気口の例である。吸気口１および排気口２，３の配置は、実施の形態に限定されない。吸気口１および排気口２，３は、側面部２１１〜２１４のいずれに形成されてもよいし、上面部２１５または底面部２１６に配置されてもよい。矢印Ａで示すように、吸気口１から内部空間２１７に気体の供給が行われる。矢印Ｂ，Ｃでそれぞれ示すように、排気口２，３から内部空間２１７の気体の排出が行われる。
【００２１】
分析装置３００が内部空間２１７に配置される。また、ファン２２０が排気口２に近接するように内部空間２１７に配置される。ファン２２０は、排気口２からの気体の排出を促進する。排気口３からの気体の排出を促進するためのファンがさらに設けられてもよい。本実施の形態においては、図１の電源部３４０は小型のファン３４１を含み、電源部３４０のファン３４１が排気口３に近接するように分析装置３００が配置される。ファン３４１は、排気口３からの気体の排出を促進するために利用される。
【００２２】
排気ダクト２３０は、吸気口１と排気口２とを接続するように、筐体部２１０の側面部２１１，２１２に沿って設けられる。排気ダクト２３０の内部には、流路２３１が形成される。流路２３１において気体が流れる方向を下流と定義し、その反対方向を上流と定義する。排気ダクト２３０の下流部分には、流路２３１に外気を取り込むための外気取入口２３２が形成される。なお、外気は、筐体部２１０および排気ダクト２３０の外部の気体を意味する。排気口２，３からの排気の温度は外気の温度よりも高く、本実施の形態においては、その温度差は５℃〜１０℃である。
【００２３】
排気ダクト２３０は、排気口２からの排気を吸気口１へ導く。また、排気ダクト２３０の上流端部は、排気口２を覆うように設けられる。これにより、排気ダクト２３０は、排気口２からの気体の排出による騒音を減衰させるように構成される。気体の排出による騒音は、ファン２２０の駆動音を含む。また、使用者によっては、図１の真空ポンプ３３０（特にダイアフラムポンプ）の駆動音を気体の排出による騒音として感じることがある。
【００２４】
排気ダクト２３０には、吸音材２４０が取り付けられる。これにより、気体の排出による騒音をさらに減衰させることができる。吸音材２４０は、高い断熱性を有する部材（例えばグラスウール）により形成されてもよい。この場合、排気ダクト２３０の断熱性能を向上させることができる。
【００２５】
吸音材２４０は、排気ダクト２３０の内周面および外周面のいずれに取り付けられてもよいし、両面に取り付けられてもよい。吸音材２４０が排気ダクト２３０の内周面に取り付けられる場合には、高周波の騒音（例えばファン２２０の駆動音）を効率よく減衰させることができる。吸音材２４０が排気ダクト２３０の外周面に取り付けられる場合には、低周波の騒音（例えば真空ポンプ３３０の駆動音）を効率よく減衰させることができる。
【００２６】
排気ダクト２３０の流路２３１において、外気取入口２３２よりも上流部分に流量調整部２５０が設けられる。流量調整部２５０は、例えば開閉式の扉部材２５１と、扉部材２５１を開閉させるアクチュエータ２５２とを含み、流路２３１における上流から下流への排気の流量を制限する。扉部材２５１の開度が大きいほど上流から下流への排気の流量が大きくなる。なお、排気口３から一定量の気体の排出が維持されるので、扉部材２５１により排気ダクト２３０の流路２３１が完全に閉止された場合でも、筐体部２１０内に気体が滞留することが防止される。
【００２７】
扉部材２５１の開度が調整されることにより、外気取入口２３２よりも下流において流路２３１を流れる排気と外気との割合が調整される。これにより、流路２３１の下流部分を流れる気体の温度を安定化することが可能になる。本実施の形態では、排気ダクト２３０により導かれる排気の熱の損失が吸音材２４０により低減されるので、気体の温度より容易に安定化することができる。温度が安定化された気体は、吸気口１を通して筐体部２１０内に供給される。
【００２８】
温度センサ２６０は、例えばサーミスタを含み、吸気口１に導かれる気体の温度（以下、吸気温度と呼ぶ。）を検出する。本実施の形態では、温度センサ２６０は、排気ダクト２３０の流路２３１の下流部分に配置される。
【００２９】
温度制御部２７０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）またはマイクロコンピュータを含む。温度制御部２７０には、排気の温度よりも低くかつ外気の温度よりも高い一定の温度を設定可能である。温度制御部２７０は、温度センサ２６０により検出される吸気温度に基づいてアクチュエータ２５２を制御することにより、吸気温度が設定された温度に近づくように扉部材２５１の開度を調整する。
【００３０】
（３）効果
本実施の形態に係る分析システム１００においては、吸気口１および排気口２を有する筐体部２１０に分析装置３００が収容される。排気口２からの排気と外気とが排気ダクト２３０により吸気口１に導かれる。排気ダクト２３０により吸気口１に導かれる排気と外気との流量の割合が流量調整部２５０により調整される。
【００３１】
この場合、排気と外気との流量の割合を調整することにより、温度が安定化された気体を吸気口１から筐体部２１０内に供給することが可能になる。したがって、分析装置３００の設置部屋の温度を性能保証温度付近に設定しない場合でも、分析装置３００の性能が保証される。そのため、分析装置３００の設置部屋の温度を使用者の所望の温度に設定することができる。これにより、分析装置３００を快適な環境で使用することができる。
【００３２】
また、分析装置３００の排熱を用いて筐体部２１０内に供給する気体の温度が安定化されるので、分析システム１００に大きい電力を供給する必要がない。そのため、分析システム１００の消費エネルギーを低減させることができる。
【００３３】
本実施の形態においては、使用者は、分析装置３００の近傍で情報処理装置４００を操作することにより分析装置３００を使用する。このように、使用者が分析装置３００の近傍で作業する場合には、排気口２からの気体の排出による騒音が使用者に知覚されやすくなる。このような場合でも、排気口２からの気体の排出による騒音は、排気ダクト２３０により減衰される。また、排気ダクト２３０に吸音材２４０が取り付けられることにより、使用者に知覚される騒音がさらに低減される。これにより、分析装置３００をより快適な環境で使用することができる。
【００３４】
（４）参考例
参考例に係る温調システムについて、上記実施の形態に係る温調システム２００と異なる点を説明する。なお、参考例に係る温調システムは、卓上に載置可能な小型の分析システムではなく、大型の分析システムに適用される。図３は、参考例に係る温調システムの構成を示す模式図である。図３に示すように、参考例に係る温調システム２０１は、排気ダクト２３０、吸音材２４０および流量調整部２５０に代えて、温度調整部２８０を含む。
【００３５】
温度調整部２８０は、複数のヒータ、ファン、放熱部材および熱交換器等を含み、周囲の気体の温度を調整する。また、温度調整部２８０は、矢印Ｄで示すように、温度が調整された気体を吸気口１から内部空間２１７に供給する。温度制御部２７０は、温度センサ２６０により検出される吸気温度が設定された温度となるように、温度調整部２８０に供給される電力を制御する。本例では、温度が２５．２℃に設定された。
【００３６】
図４は、図３の温調システム２０１による温度制御の結果を示す図である。図４の横軸は所定の時刻（本例では９月６日８時）からの経過時刻を示し、縦軸は温度を示す。図４には、温調システム２０１の周囲温度（分析システムの設置部屋の温度）の時間変化が示されるとともに、温度センサ２６０により検出される吸気温度の時間変化が示される。
【００３７】
図４に示すように、周囲温度は２４ｈで２１．８℃〜２４．７℃に変化した。周囲温度の変化は２．９℃となり、最大の温度勾配は３２℃／ｈとなった。このような環境においても、吸気温度の変化は２５．２±０.１℃に抑制され、吸気温度は略一定となった。したがって、この温調システム２０１を用いた場合でも、使用者は、分析システムを快適な環境でかつ分析装置３００の性能が保証された状態で使用することができる。
【００３８】
しかしながら、温調システム２０１においては、温度が調整された気体を温度調整部２８０により最大で１２ｍ３／ｍｉｎ供給する必要があった。このときの温度調整部２８０による消費電力は、最大で１５００Ｗとなった。なお、分析装置３００による消費電力も約１５００Ｗであった。すなわち、温調システム２０１を用いた分析システムの消費電力は、分析装置３００を単体で用いたときの消費電力の約２倍となる。そのため、参考例に係る温調システム２０１では、分析システムの消費電力の低減を実現することができない。
【００３９】
（５）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、排気ダクト２３０に吸音材２４０が取り付けられるが、実施の形態はこれに限定されない。排気ダクト２３０が排気口２からの気体の排出による騒音を十分に減衰させるように構成される場合には、排気ダクト２３０に吸音材２４０が取り付けられなくてもよい。
【００４０】
（ｂ）上記実施の形態において、筐体部２１０に排気口３が設けられるが、実施の形態はこれに限定されない。流量調整部２５０の扉部材２５１が排気ダクト２３０の流路２３１を完全に閉止しないように構成される場合には、筐体部２１０に排気口３が設けられなくてもよい。
【００４１】
（ｃ）上記実施の形態において、温調システム２００に温度制御部２７０が設けられるが、実施の形態はこれに限定されない。流量調整部２５０の扉部材２５１が一定の開度に維持されることにより吸気温度が略一定の温度になる場合には、温調システム２００に温度制御部２７０が設けられなくてもよい。また、流量調整部２５０はアクチュエータ２５２を含まなくてもよい。
【００４２】
（６）態様
（第１項）一態様に係る分析システムは、
分析装置と、
吸気口および第１の排気口を有し、前記分析装置が収容される筐体部と、
前記第１の排気口からの排気と外気とを前記吸気口に導く排気ダクトと、
前記排気ダクトにより前記吸気口に導かれる排気と外気との流量の割合を調整する流量調整部とを備えてもよい。
【００４３】
この分析システムにおいては、吸気口および第１の排気口を有する筐体部に分析装置が収容される。ここで、本発明者は、種々の実験および考察を行った結果、筐体部内に供給される気体の温度が安定している場合、分析装置の周囲の温度に関わらず、分析装置の性能が保証されるという知見を得た。この知見に基づく上記の構成によれば、第１の排気口からの排気と外気とが排気ダクトにより吸気口に導かれる。排気ダクトにより吸気口に導かれる排気と外気との流量の割合が流量調整部により調整される。
【００４４】
この場合、排気と外気との流量の割合を調整することにより、温度が安定化された気体を吸気口から筐体部内に供給することが可能になる。したがって、分析装置の設置部屋の温度を性能保証温度付近に設定しない場合でも、分析装置の性能が保証される。そのため、分析装置の設置部屋の温度を使用者の所望の温度に設定することができる。これにより、分析装置を快適な環境で使用することができる。
【００４５】
（第２項）第１項に記載の分析システムにおいて、
前記分析装置は、
試料の分析を行う分析部と、
前記分析部の動作を制御する制御部と、
前記筐体部の外部で使用される情報処理装置と前記制御部との間で通信を行う通信部とを含み、
前記排気ダクトは、前記第１の排気口からの気体の排出による騒音を減衰させるように構成されてもよい。
【００４６】
この構成によれば、使用者は、分析装置の近傍で情報処理装置を使用する。このような場合でも、使用者に知覚される騒音が低減される。これにより、分析装置をより快適な環境で使用することができる。
【００４７】
（第３項）第２項に記載の分析システムにおいて、
前記分析システムは、
前記排気ダクトに取り付けられ、前記第１の排気口からの排気の騒音を減衰させる吸音材をさらに備えてもよい。
【００４８】
このような場合でも、使用者に知覚される騒音がさらに低減される。これにより、分析装置をさらに快適な環境で使用することができる。
【００４９】
（第４項）第３項に記載の分析システムにおいて、
前記吸音材は断熱材料により形成されてもよい。
【００５０】
この場合、排気ダクトにより導かれる排気の熱の損失が低減される。これにより、温度が安定化された気体をより容易に筐体部内に供給することが可能になる。
【００５１】
（第５項）第１〜４項のいずれか一項に項に記載の分析システムにおいて、
前記筐体部は、前記第１の排気口とは異なる第２の排気口をさらに有してもよい。
【００５２】
この構成によれば、流量調整部により第１の排気口からの排気の流量が小さくなるように調整された場合でも、第２の排気口から一定量の気体の排出が維持される。これにより、筐体部内に気体が滞留することが防止される。
【００５３】
（第６項）第１〜５項のいずれか一項に項に記載の分析システムにおいて、
前記分析装置は、
前記吸気口に導かれる気体の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出される気体の温度が一定に近づくように前記流量調整部の動作を制御する温度制御部とをさらに備えてもよい。
【００５４】
この場合、筐体部内に供給される気体の温度を容易に安定化することができる。
【００５５】
（第７項）他の態様に係る温調システムは、
分析装置に設けられる温調システムであって、
吸気口および排気口を有し、前記分析装置が収容される筐体部と、
前記排気口からの排気と外気とを前記吸気口に導く排気ダクトと、
前記排気ダクトにより前記吸気口に導かれる排気と外気との流量の割合を調整する流量調整部とを備えてもよい。
【００５６】
この温調システムによれば、排気と外気との流量の割合を調整することにより、温度が安定化された気体を吸気口から筐体部内に供給することが可能になる。したがって、分析装置の設置部屋の温度を性能保証温度付近に設定しない場合でも、分析装置の性能が保証される。そのため、分析装置の設置部屋の温度を使用者の所望の温度に設定することができる。これにより、分析装置を快適な環境で使用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…吸気口，２，３…排気口，１００…分析システム，２００，２０１…温調システム，２１０…筐体部，２１１〜２１４…側面部，２１５…上面部，２１６…底面部，２１７…内部空間，２２０，３４１…ファン，２３０…排気ダクト，２３１…流路，２３２…外気取入口，２４０…吸音材，２５０…流量調整部，２５１…扉部材，２５２…アクチュエータ，２６０…温度センサ，２７０…温度制御部，２８０…温度調整部，３００…分析装置，３１０…真空チャンバ，３２０…分析部，３２１…ステージ，３２２…イオン源，３２３…分離装置，３２４…検出部，３３０…真空ポンプ，３４０…電源部，３５０…制御部，３６０…通信部，４００…情報処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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