(57)【要約】  【課題】専用のセンサを用いなくてもピストンの動作異常を確実に検出可能とし、部品数やコストの低減、装置の小形軽量化、並びに保守点検作業の容易化を可能にする。  【解決手段】分析対象である試料を検出部２ａに導入するために駆動されるピストン４と、検出部２ａに導入された試料に光線を照射する発光部６と、試料を介した発光部６からの光線を受光する受光部７，８と、これらの受光量に応じた検出信号に基づいて試料を分析処理する中央処理部１０とを備え、ピストン４の動作により受光部の受光光路を開放及び遮断するようにした分析装置に関する。ピストン４の駆動周期に同期した前記検出信号のレベル変化の有無に基づいて、ピストン４の動作異常を判定する異常判定部１１を備える。【選択図】  図３
2005140621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析対象である試料を検出部に導入するために駆動される試料導入用部材と、
検出部に導入された試料に光線を照射する発光部と、
試料を介した発光部からの光線を受光する受光部と、
受光部の受光量に応じた検出信号により試料を分析処理する処理手段と、を備え、
試料導入用部材の動作により受光部の受光光路を開放及び遮断する分析装置において、
試料導入用部材の駆動周期に同期した前記検出信号のレベル変化の有無に基づいて試料導入用部材の動作異常を判定する手段を備えたことを特徴とする自己診断機能付分析装置。
【請求項２】
請求項１記載の自己診断機能付分析装置において、
試料導入用部材がピストンにより形成され、このピストンの往復動により検出部に試料を導入すると共に検出部から試料を排出可能であることを特徴とする自己診断機能付分析装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自己診断機能付分析装置において、
試料が液体であり、受光部の検出信号により前記試料中の浮遊粒子・懸濁物質の濃度を検出することを特徴とする自己診断機能付分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を介した受光部の検出信号（受光信号）を用いて試料を分析する分析装置に関し、特に、試料を検出部内に導入するための試料導入用部材の動作を自己診断可能とした自己診断機能付分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、液体試料中の浮遊粒子・懸濁物質（Suspended  Solids：ＳＳ）の濃度を測定する分析装置としてのＳＳ濃度計の検出部の構成図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。ここでは、ＳＳ濃度が１０００ｐｐｍ以下であって、透過光及び散乱光を用いて測定を行う低濃度用のＳＳ濃度計につき説明する。
【０００３】
これらの図において、本体部１は、中央に貫通孔を有する円筒状に形成され、更に、３カ所に収容穴１ａが形成されている。収容穴１ａは、それぞれ発光部用窓１ｂ、散乱光受光部用窓１ｃ、透過光受光部用窓１ｄを介して中央の貫通孔と連通している。
【０００４】
透明測定セル２は、ガラス製の円筒であり、本体部１の中央の貫通孔に挿通されている。このセル２はガラス製であるため、発光部用窓１ｂ、散乱光受光部用窓１ｃ、透過光受光部用窓１ｄを介して光線が透過する。
筒部３は、金属製で透明測定セル２と略等しい内径・外径を有する円筒であり、透明測定セル２の上側に密封シール（図示せず）を介して接続される。
【０００５】
試料導入用部材としてのピストン４は、円柱状に形成されており、透明測定セル２及び筒部３の筒内に挿通されて図示しない昇降装置により上下動するように構成されている。
ピストンワイパ部５は、ピストン４の先端近傍に取り付けられており、ピストン４が上下動すると透明測定セル２の内周面に接触しつつ上下動し、透明測定セル２の筒内に付着した藻類等の付着物質を掻き取るようにして清掃する。また、空気漏れを防ぐ機能も併せて有している。
【０００６】
ピストン４の上昇時には、本体部１の貫通孔の下側から試料が吸引・導入されて、透明測定セル２の内部空間（以下では検出部２ａと称する）に充填される。また、ピストン４の下降時には、図４の下死点（図中で点線で示される）まで下降し、試料が検出部２ａから外部に吐出される。
【０００７】
発光部６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成され、発光部用窓１ｂ・透明測定セル２を介して検出部２ａ内の試料に光線を照射する。図４に示すように、発光部６に接続されるリード線６ａは、蓋部９を介して引き出される。
【０００８】
散乱光受光部７は、図５に示す如く、発光部６が照射した光線のうち、浮遊粒子等に当たって散乱した散乱光を、透明測定セル２・散乱光受光部用窓１ｃを介して受光し、受光量に比例した検出信号を出力する。図示しないが、この散乱光受光部７に接続されるケーブルは、蓋部を介して引き出される。
【０００９】
透過光受光部８は、発光部６が照射した光線のうち、浮遊粒子等の間を透過した透過光を、透明測定セル２・透過光受光部用窓１ｄを介して受光し、受光量に比例した検出信号を出力する。この透過光受光部８に接続されるリード線８ａは、蓋部９を介して引き出される。
【００１０】
蓋部９は、収容穴１ａを外界から封止するために設けられ、例えば、河川・湖沼・曝気糟等水中にあっても水が流入しないようにする。また、水が侵入することなくリード線６ａ，８ａを引き出せるように構成されている。
【００１１】
上記構成のＳＳ濃度計では、本体部１を河川・湖沼・曝気糟等に浸漬して所定周期で測定を行う。すなわち、昇降装置によりピストン４を駆動して上昇させると、測定対象である液体試料が水中から導入されて検出部２ａに流入する。この状態で図示されていない制御回路が発光部６を発光させ、そのときの散乱光受光部７及び透過光受光部８による検出信号に基づいて散乱光量と透過光量との比を算出し、この比に対応するＳＳ濃度が算出される。
【００１２】
なお、図４に示したようなＳＳ濃度計の主要部は、例えば下記の非特許文献１等に記載されている。
【００１３】
【非特許文献１】電気化学計器株式会社，TECHNICAL INFORMATION，NO.27-14，「ＳＳ濃度計」，ｐ.３，図３，平成７年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
この種の濃度計では、ピストンの上下動による試料の導入・排出動作、発光部の発光動作、受光部の検出信号を用いたＳＳ濃度の演算処理等を一連の測定シーケンスにより所定周期で繰り返し実行している。このため、何らかの原因によってピストン４が停止するような異常が発生すると、試料の導入・排出を含む一連の測定動作が不可能になるため、ピストン４の近傍に近接センサ、位置センサ等を配置してピストン４の動作異常を未然に検出することが行われている。
しかるに、上述した専用のセンサを用いる場合には、その部品コスト、配線コストがかさむと共に、センサや配線用リード線の配置スペースを考慮しなくてはならず、また、これらの定期的な点検、交換等の保守作業が煩雑になるという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、専用のセンサを用いなくてもピストン等の試料導入用部材の動作異常を確実に検出可能とし、部品数やコストの低減、装置の小形軽量化、並びに保守点検作業の容易化を可能にした自己診断機能付分析装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した自己診断機能付分析装置は、
分析対象である試料を検出部に導入するために駆動される試料導入用部材と、
検出部に導入された試料に光線を照射する発光部と、
試料を介した発光部からの光線を受光する受光部と、
受光部の受光量に応じた検出信号に基づいて試料を分析処理する処理手段と、を備え、
試料導入用部材の動作により受光部の受光光路を開放及び遮断する分析装置において、
試料導入用部材の駆動周期に同期した前記検出信号のレベル変化の有無に基づいて試料導入用部材の動作異常を判定する手段を備えたものである。
【００１７】
請求項２に記載した自己診断機能付分析装置は、請求項１に記載した発明において、
試料導入用部材がピストンにより形成され、このピストンの往復動により検出部に試料を導入すると共に検出部から試料を排出可能であることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載した自己診断機能付分析装置は、請求項１または請求項２に記載した発明において、
試料が液体であり、受光部の検出信号により前記試料中の浮遊粒子・懸濁物質の濃度を検出するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、近接センサ、位置センサ等を用いずに、分析装置に予め具備された発光部、受光部を利用し、その受光部による検出信号のレベル変化に基づいて試料導入用部材の動作異常を検出することができる。このため、専用のセンサを用いる場合に比べて部品数の減少、コストの低減を図り、センサの取付スペースや配線スペースの確保を不要にして装置の小形軽量化を可能にすると共に、これらの部品に対する保守点検作業も軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１はこの実施形態に係る自己診断装置のブロック構成図である。この自己診断装置は、図１に示すように中央処理部１０を備え、この中央処理部１０は、前述した図４，図５のＳＳ濃度計における発光部６、散乱光受光部７及び透過光受光部８に接続されている。そして、中央処理部１０から発光部６に制御駆動信号が出力され、各受光部７，８による検出信号（受光信号）が中央処理部１０に入力されてＳＳ濃度の演算処理が実行される。
なお、図示されていないが、中央処理部１０はピストン４を所定周期で駆動するための制御回路を備えている。
【００２１】
ここで、本実施形態においてピストン４の動作異常を自己診断する原理について述べる。
先に説明したように、この種の濃度計では、試料を導入・排出するために往復動するピストン４が、発光部６及び受光部７，８による光路を周期的に開放・遮断している。そして、ピストン４が上昇して図４の実線で示す位置にあるときには前記光路が開放されて試料のＳＳ濃度に応じた受光量が受光部７，８により検出され、また、ピストン４が図４の点線で示される位置まで下降して前記光路を遮断しているときには、受光部７，８による受光量はゼロまたはほぼゼロに近い値となる。すなわち、受光部７，８による検出信号には、正常時のピストン４の上下動作に同期した周期的なレベル変化が出現する。
【００２２】
しかしながら、ピストン４を駆動する昇降装置やその制御回路の故障のように、何らかの原因によってピストン４の動作が停止した場合には、上記検出信号の周期的なレベル変化は出現しないはずである。例えばピストン４が上昇して受光部の受光光路を開放したままの位置で停止した場合には、試料のＳＳ濃度に応じた不特定な検出信号が継続的に得られ、ピストン４が下降して受光部の受光光路を遮る位置で停止した場合には、ゼロまたはほぼゼロに近い検出信号が継続的に出力されることになり、何れにしても検出信号に周期的なレベル変化は現れない。
そこで本実施形態では、受光部の検出信号に上述の周期的なレベル変化が出現しない場合にピストン４の動作異常と判定するようにした。
【００２３】
上述した異常判定動作は、図１における中央処理部１０により実行されるものであり、その機能ブロック図を図２に示す。
図２において、１１は、散乱光受光部７及び透過光受光部８による検出信号Ｓ７，Ｓ８と、正常時のピストン駆動周期Ｔとが入力される異常判定部である。また、１２は、異常判定部１１からの異常判定信号を受けて、適宜な警報を発生する警報出力部である。この警報としては、音声や可視的表示による警報、あるいは伝送出力等が考えられる。
【００２４】
上記異常判定部１１は、ピストン４の駆動周期Ｔに同期した検出信号Ｓ７，Ｓ８のレベル変化の有無を検出して、ピストン４の動作異常を判定するものである。ここで、図示例では、異常判定部１１に散乱光受光部７及び透過光受光部８による検出信号Ｓ７，Ｓ８の両方が入力されているが、少なくとも何れか一方の検出信号（例えばＳ７）を用いればよい。以下では、検出信号Ｓ７のレベル変化の有無を検出するものとして説明する。
また、異常判定部１１に入力されるピストン４の駆動周期Ｔは、ピストン４の昇降装置を制御する中央処理部１０内の制御回路によって予め設定された値である。
【００２５】
図３は、ピストン４の動作と散乱光受光部７による検出信号Ｓ７のレベルとの関係を示したものであり、Ｐはピストン４の位置、Ｉは検出信号Ｓ７である。
同図において、ピストン４の動作が正常である場合、その駆動周期Ｔは、ピストン４が下死点（試料導入前の状態）にある時点から上昇により上死点（試料導入後の状態）に達し、更に下降により試料を排出して下死点に至り、その後、ピストン４が再び上昇を開始するまでの一連の期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４からなる。
また、これらの期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に対応して、検出信号Ｓ７のレベルは図示するように変化している。なお、検出信号Ｓ７の最大値は試料のＳＳ濃度によって異なるのは言うまでもない。
【００２６】
いま、何らかの原因によってピストン４の動作に異常が発生し、例えばピストン４が上死点近くの位置（受光部７の受光光路が開放されている位置とする）Ｐ１で停止したとすると、このときの受光部７の検出信号は例えば図３のＩ１のようになり、ＳＳ濃度に応じた不特定値（図示例では最大かつ一定値）となる。
また、ピストン４が下死点の位置Ｐ２（受光部７の受光光路を遮る位置）で停止したとすると、このときの受光部７の検出信号は図３のＩ２のようになり、ゼロまたはほぼゼロに近い値が継続的に出力される。
【００２７】
上記以外の位置（上死点やその他の中間位置）でピストン４が停止した場合についても同様に類推できるように、何れにしても、ピストン４の停止時には受光部７の検出信号に周期的なレベル変化が現れなくなる。
【００２８】
従って、図２の異常判定部１１により、少なくともピストン４の本来の駆動周期Ｔ内において受光部の検出信号のレベル変化量が所定範囲以下である場合に、ピストン４の動作異常を検出することができる。
ここで、ピストン４の動作が正常であっても、試料のＳＳ濃度が極めて低い場合には散乱光の検出信号がピストン４の位置に関わらず極めて小さい値になるが、その場合でも透過光の検出信号にはピストン４の位置に応じた差が現れるはずであり、また、上記所定範囲の値を小さくすることで（例えばゼロ）、低濃度の試料を測定対象とする場合にもピストン４の動作異常の判定が可能である。
【００２９】
また、図３から明らかなように、受光部の検出信号は少なくともピストン４の駆動周期Ｔの半周期（Ｔ１＋Ｔ２、またはＴ３＋Ｔ４の期間）で最小値と最大値をとるはずであるから、この間の検出信号の変化量を微分回路等により検出して異常判定を行うこともできる。
更に、ピストン４が上死点にある期間Ｔ２の検出信号のレベルは、下死点にある期間Ｔ４の検出信号のレベルよりも大きいはずであるから、両レベルの関係が逆転している場合や等しい場合を検出して異常判定を行っても良い。
【００３０】
なお、上記実施形態では、液体試料を測定対象とするＳＳ濃度計について説明したが、本発明は液体試料、気体試料を問わず、各種の分析装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る自己診断機能付分析装置のブロック構成図である。
【図２】図１における中央処理部の一部の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による異常判定動作を示すタイミングチャートである。
【図４】従来技術としてのＳＳ濃度計の主要部の構成図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１：本体部
１ａ：収容穴
１ｂ：発光部用窓
１ｃ：散乱光受光部用窓
１ｄ：透過光受光部用窓
２：透明測定セル
２ａ：検出部
３：筒部
４：ピストン
５：ピストンワイパ部
６：発光部
６ａ：リード線
７：散乱光受光部
８：透過光受光部
８ａ：リード線
９：蓋部
１０：中央処理部
１１：異常判定部
１２：警報出力部
【図１】
2005140621.tif 000003
【図２】
2005140621.tif 000004
【図３】
2005140621.tif 000005
【図４】
2005140621.tif 000006
【図５】
2005140621.tif 000007