(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を試料室内に載置して前記試料を自動的に分析する分析装置であって、前記装置内には、少なくとも試料導入部を覆うカバーを備えた試料交換部を有しており、前記カバーの開閉状態を検知する手段を設け、かつ、前記試料交換部の動作を制御する制御手段は、前記カバーの開状態に応動して、前記試料交換機のロボットアームによる試料搬送動作を途中で停止させ、その後、前記カバーの閉状態に応動して、前記試料交換機のロボットアームによる試料搬送動作を、当該停止した途中から再開することを特徴とする分析装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載した分析装置において、さらに、前記制御手段は、前記カバーの開状態に応動して前記試料交換機のロボットアームによる試料搬送動作を途中で停止させると共に、前記カバーが開状態であることを警告することを特徴とする分析装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載した分析装置において、さらに、前記分析装置とは別体に設けられ、その一部に表示手段を有する操作装置を備えており、前記カバーが開状態であることの警告を前記操作装置側の表示手段上に表示することを特徴とする分析装置。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれか一項に記載した分析装置であって、前記制御手段は、前記試料交換機のロボットアームによる試料搬送動作を途中で停止させた場合の停止位置に関する情報を記憶するための記憶手段を備えていることを特徴とする分析装置。
【請求項５】
前記請求項１乃至３のいずれか一項に記載した分析装置であって、前記分析装置は、前記試料を試料室内に載置してＸ線管からのＸ線を照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光手段により分光し、当該分光した蛍光Ｘ線の強度をＸ線検出器により測定して前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置であることを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、試料からの蛍光Ｘ線を測定して試料を自動的に分析する蛍光Ｘ線分析装置を含む分析装置に関し、特に、装置の使用時における操作者の安全性を確保するに好適な分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、真空分析室内に載置した試料にＸ線を照射することにより試料から発生する蛍光Ｘ線を測定して試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置は、種々の分野における種々の物質の分析において、既に広く利用されている。かかる蛍光Ｘ線分析装置においては、多数の物質の分析を自動的に行うことを可能にするため、例えば円筒形状の試料ホルダーと呼ばれる冶具を使用し、この試料ホルダーを、例えばロボットアーム等を備えた試料交換機と呼ばれる機構により、順次、蛍光Ｘ線分析装置の試料室内に搬送・排出しながら試料の分析を行うものが既に知られている。
【０００３】
ところで、上述のような試料交換機を備えて自動的な試料の分析動作が可能な蛍光Ｘ線分析装置では、分析を行う操作者は、分析操作用のコンピュータ装置を介して分析装置における分析動作を設定し、あるいは、その動作状況や分析結果をその表示画面上に表示させることにより、試料の分析測定を行う。また、例えば所定の試料の測定が完了した場合には、操作者は、分析装置に取り付けられた上記試料交換機から測定が完了した試料ホルダーを取り出すと共に、新たに測定するべき試料ホルダーをテーブル上に並べる等の、いわゆる、試料の搬出／排出処理を行うこととなる。なお、上記試料交換機の前面、すなわち、試料導入部には、例えば透明なカバーが設けられており、試料ホルダーの交換の際には、このカバーを開いて交換作業を行うものである。
【０００４】
なお、従来の蛍光Ｘ線分析装置では、上記のように、試料交換機の試料導入部には上述のカバーが設けられ、これにより試料交換機の動作中に操作者が試料ホルダーを取り出したり、あるいは、その位置を交換する等の作業を行わないように、安全機構が施されていたが、しかしながら、なお以下のような問題点があった。
【０００５】
すなわち、従来の蛍光Ｘ線分析装置における安全機構では、上記試料交換機が作動中にカバーが開かれた場合、試料交換機の動作は停止されるが、しかしながら、一旦その動作が停止した後は、上記試料交換機は最初のステップからその動作を繰り返すこととなる。そのため、分析に不要な時間がかかってしまい、多数の試料を比較的短時間で分析することが要求される近年の分析装置では、その分析速度を大幅に低下してしまう原因の１つとなっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、蛍光Ｘ線分析装置の試料交換機のカバー開放による安全上の問題点を解消し、かつ、上述した従来技術における問題点、特に、上述した従来の等を含む分析装置における欠点である動作の繰り返しによる分析時間の不要な延長を解消し、もって、特に試料交換機によって試料を高速で自動的に分析するのに適した分析装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そして、本発明によれば、かかる上記の目的を達成するため、試料を試料室内に載置して前記試料を自動的に分析する分析装置であって、前記装置内には、少なくとも試料導入部を覆うカバーを備えた試料交換部を有しており、前記カバーの開閉状態を検知する手段を設け、かつ、前記試料交換部の動作を制御する制御手段は、前記カバーの開状態に応動して、前記試料交換機の試料搬送動作を途中で停止させ、その後、前記カバーの閉状態に応動して、前記試料交換機の試料搬送動作を、当該停止した途中から再開する分析装置が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、前記に記載した分析装置において、さらに、前記制御手段は、前記カバーの開状態に応動して前記試料交換機の試料搬送動作を途中で停止させると共に、前記カバーが開状態であることを警告する。
【０００９】
また、本発明によれば、前記に記載した分析装置において、さらに、前記分析装置とは別体に設けられ、その一部に表示手段を有する操作装置を備えており、前記カバーが開状態であることの警告を前記操作装置側の表示手段上に表示する。
【００１０】
加えて、本発明によれば、前記した分析装置であって、前記制御手段は、前記試料交換機の試料搬送動作を途中で停止させた場合の停止位置に関する情報を記憶するための記憶手段を備えている。
【００１１】
そして、本発明によれば、前記に記載した分析装置は、前記試料を試料室内に載置してＸ線管からのＸ線を照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光手段により分光し、当該分光した蛍光Ｘ線の強度をＸ線検出器により測定して前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図２には、本発明の一の実施の形態になる蛍光Ｘ線分析装置の外観構成が示されている。
【００１３】
図からも明らかなように、分析装置の一種である蛍光Ｘ線分析装置は、分析作業を行うための装置本体１と、前記装置本体と通信回線を介して接続された操作装置としてのパーソナル・コンピュータ装置２とから構成されている。なお、装置本体１は、ここでは図示しないが、その内部の真空室内には、計測される試料が載置される試料室、載置された試料に照射するＸ線を発生するＸ線管、試料から発生する蛍光Ｘ線を分光する、例えば分光結晶板からなる分光手段、この分光手段により分光されたＸ線を検出する、例えばシンチレーションカウンタやＸ線検出器からなる検出部とを備えている。さらに、やはりここでは図示しないが、上記装置本体１内部の真空室内を真空状態に保つための真空排気系、各種のセンサ、バルブ等が設けられていることは言うまでもない。
【００１４】
また、本発明が関わる蛍光Ｘ線分析装置では、その装置本体１の一部、例えばその上部には、上述したように、装置による分析の自動化を可能にするため試料交換部（機）２００が設けられている。この試料交換部２００の内部には、図示のように、サンプルテーブル２０１と、上記テーブル上に並べられた試料ホルダーを装置の試料室内に、順次、搬送・排出するためのロボットアーム等の搬送機構２０２が設けられている。なお、このサンプルテーブル２０１の上面には、金属製の外形略円筒状の試料ホルダーが、その上端面に分析すべき試料をに搭載して、複数並べて配置されている。また、この試料交換部２００の内部と外部との開口である試料導入部（交換機の前面開口部）には、例えば透明なガラス板等から構成される、いわゆる、カバー２０３が開閉可能に取り付けられている。
【００１５】
すなわち、上述した蛍光Ｘ線分析装置によれば、試料の分析を行う装置の操作者は、測定試料がその上端面に装着されて用意された多数の試料ホルダーを、上記試料交換部２００のカバー２０３を開放して上記したサンプルテーブル２０１上に並べ（あるいは、テーブル毎交換し）、そして開放したカバー２０３を閉止した後、装置本体１による分析作業を、操作装置としてのパーソナル・コンピュータ装置２を実行する。また、装置本体１による分析作業による分析結果は、上記パーソナル・コンピュータ装置２の本体２１に転送されて必要に応じて所定の分析演算を行った後、そのディスプレー装置２２上に表示され、あるいは、プリンター２３等の出力手段により出力されることとなる。
【００１６】
図３には、上記したの実施の形態になる蛍光Ｘ線分析装置の、特に、装置本体１の内部構成が示されている。図からも明らかなように、上記パーソナル・コンピュータ装置２は、上記したプリンター２３等に加えて、本体２１、ディスプレー装置２２、さらには、入力装置であるキーボード２４やマウス２５を備えている。
【００１７】
一方、上記蛍光Ｘ線分析装置の装置本体１側には、上記した試料交換部２００と共に、ここでは詳細は説明しないが、その内部には、分析用のＸ線を発生するＸ線管やその電源等を含むＸ線管部、装置内の真空を確保するための真空排気系、装置内での試料の搬送を行う試料搬送機構、装置の試料室内に載置された試料から発生する蛍光Ｘ線を分光するための分光器、分光器で分光された蛍光Ｘ線の強度を検出する各種検出器を含むセンサー部等が含まれている。そして、上記装置本体１内には、その各種装置を駆動すると共にセンサー等により必要な測定動作を行うための制御部１００が設けられている。
【００１８】
この制御部１００は、所定の制御演算を実行するＭＰＵ（マイクロ・プロセッシング・ユニット）や各種のメモリを含んでおり、Ｉ／Ｏ装置（インプット・アウトプット・ユニット）１０１を介して上記試料交換機２００を含む装置本体１の各種装置に駆動・制御信号を出力し、また、その各種センサーからの検出出力を入力している。なお、この図に示すカバー・スイッチ（カバーＳＷ）３０１は、上記試料交換部２００の試料導入（開口）部に取り付けられ、そのカバー２０３の開閉状態を検出するための、例えばマイクロ・スイッチ等により構成されるスイッチであり、その出力もまた上記Ｉ／Ｏ装置１０１を介して制御部１００に入力されている。また、この制御部１００は、上記パーソナル・コンピュータ装置２との間で、例えばＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）等の通信回線３を介して接続されており、これにより、相互に、そのデータや指令を含む情報の通信が可能に構成されている。
【００１９】
図４には、上記蛍光Ｘ線分析装置本体１の試料交換部２００における搬送機構の一例が示されている。すなわち、この試料交換部２００の底面にはサンプルテーブル２０１が配置されており、このサンプルテーブル２０１の上には、複数の、例えば４×６＝２４個の試料ホルダーＳＨ、ＳＨ…が、所定の位置（例えば、テーブルの平面上に行列状に形成された凹部）に並べられている。そして、このサンプルテーブル２０１の上部には、上記サンプルテーブルを含む平面内、さらには、上下方向にも自在に移動が可能な（すなわち、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に自在に移動可能な）、例えばロボットアーム等の搬送機構２０２が設けられている。
【００２０】
すなわち、この例では、試料交換部２００の内部には、そのＸ方向のガイドレール２１１が固定して設けられており、その上には、Ｘ方向に移動可能な可動部２１２が設けられる（移動方向を図中の矢印で示す）。この可動部２１２には、上記Ｘ方向のガイドレール２１１に直行するようにＹ方向のガイドレール２１３が取り付けられており、そして、このＹ方向のガイドレール２１３の上には、上記した搬送機構２０２が移動可能に設けられている（やはり、移動方向を図中の矢印で示す）。なお、上記の可動部２１２の内部、又は、ガイドレール２１１の一端には、図示しない例えばパルス・モータが設けられており、これにより図示しないスクリュー軸を回転することによって上記可動部２１２をＸ方向に移動する。また、例えば、上記搬送機構２０２の一部、又は、上記可動部２１２にも、やはり、パルス・モータ等が設けられ、これにより図示しないスクリュー軸を回転することによって搬送機構２０２をＹ方向に移動する。すなわち、ロボットアーム等を含む搬送機構２０２は、上記制御部１００によりＩ／Ｏ装置１０１を介して供給されるパルスにより制御されるパルス・モータの回転等に伴うＸ−Ｙ移動機構により、試料交換部２００内部のサンプルテーブル２０１を含む平面内を自在に移動することが可能となっている。
【００２１】
なお、上記の図４からも明らかなように、上記搬送機構２０２に取り付けられたロボットアームは、例えばパルス・モータや圧力機構等によって上下方向（図中のＺ方向）に移動可能であり、かつ、吸着シャフト部２１５と、その両側に開閉可能に設けられ、その先端フック部を試料ホルダーＳＨの上部外周に形成された溝Ｇに挿入して把持する把持部２１６、２１６とを備えている。なお、この吸着シャフト部２１５の先端（下端）には真空吸着パッド２１４が取り付けられている。そして、試料ホルダーＳＨは、図示のように、例えば金属部材を略円筒状に形成してなり、その上部外周には上記溝Ｇが形成されると共に、その下端面の測定面には、分析すべき試料が所定の方法で投入されている。
【００２２】
以上に説明した試料交換部２００の内部では、上記ロボットアーム等を含む搬送機構２０２により、例えば上記した操作装置としてのパーソナル・コンピュータ装置２から予め操作者により設定された手順に従って、所定の試料ホルダーＳＨがサンプルテーブル２０１の所定の位置から取り出され、上記蛍光Ｘ線分析装置本体１の試料投入部（口）１０２まで搬送され、あるいは、そこから排出される試料ホルダーＳＨをサンプルテーブル２０１上に戻す。なお、このロボットアーム等を含む搬送機構２０２の移動速度は、分析の自動化に伴って定められており、特に、多数の試料を比較的短時間で分析することが要求される近年の分析装置では、かなりの高速となっている。これが人間の手等に触れた場合には、かなりの危険を伴うこととなる。
【００２３】
図５には、上記試料交換部２００を含む蛍光Ｘ線分析装置本体１の内部構成の一部が示されている。図において、試料投入口の扉１０３は、例えば図の紙面上前後方向に移動可能であり、上述した搬送機構２０２により搬送されてきた試料ホルダーＳＨは、図に実線で示すように、分析装置本体１の予備真空室１１内に投入される。その後、装置本体１の内部に設けられた試料ホルダーの移動機構１２により、真空状態の試料室１３の所定の位置まで搬送されてその位置で固定される（図中に破線で示す）。かかる状態で、図示のように、試料ホルダーＳＨの測定面には、上記したＸ線管１４からＸ線が照射される。これにより測定面の試料から発生する蛍光Ｘ線は、スリット１５を介して、やはり真空状態に保持された分光室１６内に導かれ、分光結晶板１７等の分光手段により分光された後、シンチレーションカウンタ１８やＸ線検出器１９からなる検出部によってその強度が検出されることは、従来の蛍光Ｘ線分析装置と同様である。
【００２４】
このように、試料交換部２００の内部では、特に、上記試料投入部１０２の周辺は、上記試料投入口の扉１０３の開閉動作により、一時的ではあるが、装置１内の真空状態に引かれることから、その内部に人間の手を挿入することは、やはり、何らかの危険を伴うこととなる。そのため、上述したように、従来と同様に、試料交換部２００の試料導入（開口）部にはカバー２０３が取り付けられ、これにより試料交換部（機）の動作時には操作者が試料ホルダーを取り出したり、その位置を交換する等の作業を行わないように、いわゆる、安全機構が施されている。
【００２５】
そして、本発明によれば、さらに、上記したカバー２０３を含む安全機構に加えて、蛍光Ｘ線分析装置は、以下に説明する動作を実行する。
【００２６】
添付の図１に示すように、まず、例えば、試料ホルダーＳＨをサンプルテーブル２０１上で（あるいは、テーブル毎）交換した後、操作者が上記パーソナル・コンピュータ装置２から分析動作の開始を指示した場合、蛍光Ｘ線分析装置の装置本体１側に設けられた制御部１００では、そのＭＰＵの動作により、試料ホルダーの自動投入・分析動作を開始する。すなわち、設定された分析手順に基づいて、上記搬送機構２０２の駆動源であるパルス・モータの駆動パルス数と共に、その制御方向を算出する（Ｓ１１）。なお、駆動パルス数は、上記搬送機構２０２の現在位置と指定位置との差として求められ、さらに、ここでは、この求めたパルス数に応じて、監視時間をも求める。
【００２７】
その後、上記試料交換部２００のカバー２０３が閉じていることを確認する（Ｓ１２）。ここでは、例えば、上記に説明したカバー２０３の開閉状態を検出するために設けられたカバー・スイッチ（カバーＳＷ）３０１からのステータス（ＳＴＡＴＵＳ）信号（例えば、カバーの閉時にはオン（ＯＮ）状態を、又は、開時にはオン（ＯＦＦ）状態を出力する）により、カバーが閉じていることを確認する。そして、もしも、ここでカバー２０３が開の状態であれば、ＭＰＵはワーニング信号をパーソナル・コンピュータ装置２へ送信し、添付の図６に示すような通知（ワーニング）画面をそのディスプレー装置２２上にメッセージとして表示する。なお、その復旧は、カバー２０３を閉じた後に所定の時間が経過した後に自動的に行われるか、あるいは、上記操作装置としてのパーソナル・コンピュータ装置２から指示する（具体的には、図の「再開」をクリックする）ことにより行われる。
【００２８】
上記手順の後、上記搬送機構２０２を上記ステップＳ１１で求めた制御方向へ高速で移動する（Ｓ１３）。そして、駆動動作が完了したことを示す駆動完了割込み、あるいは、途中でカバー２０３が開かれたことを示すカバー開割込みを待つ（Ｓ１４）。なお、これらの割込み信号（ＩＲＱ）は、搬送機構２０２に対して所定の数の駆動パルス信号が出力されたこと、あるいは、上記カバー２０３が途中で何らかの理由で開放された時には、所定幅のパルス信号として出力される。
【００２９】
そして、次のステップでは、上記カバー２０３の状態を確認する（Ｓ１５）。すなわち、上記カバーが途中で開かれずに搬送機構が指定位置へ到達した場合、換言すれば、上記「カバー開割込み」を入力することなく「駆動完了割込み」を入力した場合には、その現在位置を更新（Ｓ１６）した後、  ＭＰＵは、その搬送機構の駆動処理を終了する。
【００３０】
他方、搬送機構が指定位置へ到達する前に、何らかの理由により、上記カバーが開かれた場合には、上記「駆動完了割込み」を入力する前に上記「カバー開割込み」が入力されることとなる。そして、上記「カバー開割込み」を入力した場合、すなわち、カバーが途中で開いた場合には、上記ＭＰＵは、駆動源であるパルス・モータの減速及び搬送機構の動作停止を行う（Ｓ１７）。すなわち、カバーが開いている場合には、上記ロボットアーム等を含む搬送機構２０２の移動等を直ちに停止して、操作者の安全を確保することとなる。
【００３１】
そして、上記搬送機構２０２を移動先まで駆動するために必要な残りパルスを記憶手段に記憶し（Ｓ１８）、その現在位置を更新（Ｓ１９）した後、上記のステップＳ１２へ戻り、カバーが再び閉じられるまで待機することとなる。ここで、残りパルスを記憶手段に記憶し、また、その現在位置を更新するのは、シーケンスの途中で装置が停止した場合でも、その停止した場所から、その動作を直ちに再開することを可能にするためであり、具体的には、上記制御部１００の記憶手段内に一時的に記憶される。
【００３２】
また、この時、ＭＰＵは、やはり上記と同様に、ワーニング信号をパーソナル・コンピュータ装置２へ送信し、図６に示す通知（ワーニング）画面をそのディスプレー装置２２上にメッセージとして表示することも可能である。また、その復旧も、カバー２０３を閉じた後の所定の時間が経過した後に自動的に行われるか、あるいは、パーソナル・コンピュータ装置２から指示する（具体的には、図の「再開」をクリックする）ことにより行われるようにしてもよい。なお、この場合、上記図６に示す通知（ワーニング）画面上の「エラー内容と要因」には、例えば「試料交換部のカバーが開いているため、シーケンスが続けられません。」等のメッセージが表示される。
【００３３】
なお、上記の実施例では、上記したワーニング信号は、蛍光Ｘ線分析装置の装置本体１の内部に設けられた制御部１００のＭＰＵから別体で設けられたパーソナル・コンピュータ装置２へ送信されてそのディスプレー装置２２上に表示されるものが例示されている。しかしながら、本発明はかかる構成にみに限定されることなく、例えば、蛍光Ｘ線分析装置の装置本体１側の一部に表示部を設け、そこに表示することも可能である。また、上記した蛍光Ｘ線分析装置では、搬送機構２０２の駆動源としてパルス・モータを利用したものについて説明したが、しかしながら、これに限られず、サーボ・モータやＡＣ／ＤＣモータを利用したものも可能である。
【００３４】
加えて、上記の実施例では、上記搬送機構２０２の駆動動作が完了したことを示す駆動完了割込み信号として、上記ＭＰＵから搬送機構２０２に対して所定の数の駆動パルス信号が出力されたことに基づいて発生される方法について述べたが、しかしながら、やはり、本発明はかかる構成にのみに限定されることなく、例えば、上記所定の位置に検出器を設け、この検出器の検出出力に基づいて駆動完了割込み信号を発生するようにしてもよい。
【００３５】
さらに、上記の実施例では、本発明を、特に、試料を試料室内に載置してＸ線管からのＸ線を照射し、前記試料から発生する蛍光Ｘ線を分光手段により分光し、当該分光した蛍光Ｘ線の強度をＸ線検出器により測定して前記試料を分析する蛍光Ｘ線分析装置に適用した例について述べたが、しかしながら、やはり、本発明はかかる蛍光Ｘ線分析装置にのみに限定されることはなく、その一部に上記と同様に、その一部に搬送機構を有する試料交換部（機）を備えた分析装置に対しても適用することが可能である。また、その試料交換の際にも、上記の実施例では、試料ホルダーを用いる場合についてのみ説明したが、しかしながら、やはり、本発明はかかる分析装置にみに限定されることはなく、例えば、試料をそのまま装置の試料室内に搬送するものであってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上の詳細な説明からも明らかなように、本発明によれば、分析装置に設けられた試料交換部の試料導入部を覆うカバーの開閉状態を検知してその開状態に応動して試料交換機の試料搬送動作を含む分析装置の動作を途中で停止させることにより、試料交換機を構成するロボットアームが操作者の手に接触する等による人体への危険を生じる可能性の発生を確実に防止して、分析装置の安全性を向上すると共に、カバーが閉状態に戻った後の分析装置の動作の再開は、シーケンスの途中で装置が停止した場合でも、その停止した場所から直ちに再開することが可能である。すなわち、最初のステップからの繰り返し動作を行うことなく、不要な時間を解消し、もって、多数の試料を高速で自動的に分析するのに適した分析装置を提供することが可能となるという、優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蛍光Ｘ線分析装置の特徴を示す装置動作を示すためのフローチャート図である。
【図２】上記本発明になる蛍光Ｘ線分析装置の外観を示す斜視図である。
【図３】上記本発明になる蛍光Ｘ線分析装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】上記本発明の蛍光Ｘ線分析装置における搬送機構の一例を示す斜視図である。
【図５】上記本発明の蛍光Ｘ線分析装置における試料交換部と分析装置本体の一部を含む内部構成の一例を示す一部断面図である。
【図６】上記本発明になる蛍光Ｘ線分析装置におけるワーニング表示画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  蛍光Ｘ線分析装置の装置本体
２  操作装置としてのパーソナル・コンピュータ装置
１３  試料室
１００  制御部
１０１  Ｉ／Ｏ装置
２００  試料交換部（機）
２０１  サンプルテーブル
２０２  搬送機構
２０３  カバー
３０２  カバー・スイッチ（カバーＳＷ）
ＳＨ  試料ホルダー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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