(57)【要約】【課題】試料をＮＭＲ分光計１２の核磁気共鳴ＮＭＲプローブ２０のような分析装置内に効率よく搬送する。【手段】軸方向試料搬送装置２２は、試料を軸方向に規制するための螺旋ネジ５２を持つネジ棒５０と、ネジ棒５０が回転させられたときに試料を軸方向の線形経路に従うように横方向に規制するための、ネジ棒に面した複数の案内部６０とを含む。試料は複数の入り口開口４０ｂを介して搬送装置内に挿入される。試料はネジ棒５０の螺旋ネジに当接し、ネジ棒５０がその軸の回りに回転させられると搬送装置を通って移動する。試料は入り口開口と位置合わせた対応する出口開口４０ａを通って搬送装置から出る。各案内部６０は入り口開口と出口開口の間に延設される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）複数の核磁気共鳴試料に磁界を印加するための磁石と、
ｂ）前記試料に対して核磁気共鳴測定を行うために、前記磁石の孔の中に配置された核磁気共鳴プローブと、
ｃ）試料を収納する複数の試料容器を前記プローブ内に搬送するために、前記プローブに結合された軸方向マルチ試料搬送装置とを有してなり、前記搬送装置は、
前記試料容器を受け取るための複数の入口開口と、
前記試料容器を前記プローブに順次搬送するために、前記入口開口に対向して配置され、かつ複数の入口と横方向に位置合わせされた複数の出口開口と、
前記入口開口と前記出口開口の間での試料容器の動きを軸方向に規制するために、前記入口開口と前記出口開口の間に配置された軸回転可能なネジ棒と、
前記試料容器の動きを横方向に規制するために、前記入口開口と前記出口開口の間で前記ネジ棒に面して配置され、かつ前記入口開口および前記出口開口と横方向に位置合わせされた複数の軸方向の試料案内部とを有する搬送装置とを含むものであることを特徴とする、核磁気共鳴分光計。
【請求項２】
ａ）前記搬送装置が前記ネジ棒を取り囲む側面ケーシングからなり、
ｂ）前記複数の案内部の各々が、前記ケーシングの内側表面に取り付けられたレールで形成される、請求項１記載の核磁気共鳴分光計。
【請求項３】
ａ）前記搬送装置が前記ネジ棒を取り囲む側面ケーシングからなり、
ｂ）前記複数の案内部の各々が、前記ケーシングの内側表面によって形成される、請求項１記載の核磁気共鳴分光計。
【請求項４】
前記搬送装置が、
ａ）前記ネジ棒に結合された軸方向の入口ベアリングからなる固定された入口プレートであって、前記入口開口が前記入口プレート内に規定されているものと、
ｂ）前記ネジ棒に結合された軸方向の出口ベアリングからなる固定された出口プレートであって、前記出口開口が前記出口プレート内に規定されているものとを更に有する、請求項１記載の核磁気共鳴分光計。
【請求項５】
前記ネジ棒を回転させるために前記ネジ棒に結合された駆動装置を更に有する、請求項１記載の核磁気共鳴分光計。
【請求項６】
前記駆動装置が前記ネジ棒に結合された圧電モーターである、請求項５記載の核磁気共鳴分光計。
【請求項７】
前記ネジ棒を回転させるために前記駆動装置が、前記ネジ棒に結合されたガス流を供給するためのガス源である、請求項５記載の核磁気共鳴分光計。
【請求項８】
ａ）前記試料搬送装置が前記プローブの上方に位置し、
ｂ）前記搬送装置を通る前記試料容器の動きが自重によって駆動される、請求項１記載の核磁気共鳴分光計。
【請求項９】
試料容器を出口開口からプローブに送るために、前記出口開口と前記プローブの間に配置された落下筒を更に有する、請求項８記載の核磁気共鳴分光計。
【請求項１０】
複数の試料容器を核磁気共鳴プローブに供給するための軸方向のマルチ試料搬送装置であって、
ａ）前記試料容器を受け取るための複数の入口開口と、
ｂ）前記試料容器を前記プローブに順次搬送するために、前記入口開口に対向して配置され、かつ前記複数の入口開口と横方向に位置合わせされた複数の出口開口と、
ｃ）前記入口開口と出口開口の間での前記試料容器の動きを軸方向に規制するために、前記入口開口と前記出口開口の間に配置された軸回転可能なネジ棒と、
ｄ）前記試料容器の動きを横方向に規制するために、前記入口開口と前記出口開口の間で前記ネジ棒に面して配置され、かつ前記入口開口および前記出口開口と横方向に位置合わせされた複数の軸方向試料案内部とを有してなる、試料搬送装置。
【請求項１１】
ａ）前記搬送装置が前記ネジ棒を取り囲む側面ケーシングからなり、
ｂ）前記複数の案内部の各々が、前記ケーシングの内側表面に取り付けられたレールで形成される、請求項１０記載の試料搬送装置。
【請求項１２】
ａ）前記搬送装置が前記ネジ棒を取り囲む側面ケーシングからなり、
ｂ）前記複数の案内部の各々が、前記ケーシングの内側表面によって形成される、請求項１０記載の試料搬送装置。
【請求項１３】
ａ）前記ネジ棒に結合された軸方向の入口ベアリングからなる固定された入口プレートであって、前記入口開口が前記入口プレート内に規定されているものと、
ｂ）前記ネジ棒に結合された軸方向の出口ベアリングからなる固定された出口プレートであって、前記出口開口が前記出口プレート内に規定されているものとを更に有する、請求項１０記載の試料搬送装置。
【請求項１４】
複数の試料容器を核磁気共鳴プローブに供給するための軸方向マルチ試料搬送装置であって、
ａ）前記試料に係合して前記試料の動きを軸方向に規制するための軸方向の螺旋ネジと、
ｂ）前記試料の動きを軸方向の線形軌道に横方向に規制するために、各々ネジに面している複数の軸方向試料案内部とを有してなる、試料搬送装置。
【請求項１５】
複数の試料容器を核磁気共鳴プローブに搬送する方法であって、
ａ）螺旋ネジにより前記試料容器を係合し、前記螺旋ネジを回転することにより前記試料容器を軸方向に移動させ、
ｂ）前記ネジに面する軸方向案内部で各試料容器を取り囲むことにより、前記試料容器を軸方向の軌道に横方向に規制する各工程を有してなる、試料搬送方法。
【請求項１６】
ａ）複数の核磁気共鳴試料に磁界を印加するための磁石と、
ｂ）前記試料に対して核磁気共鳴測定を行うために、前記磁石の孔の中に配置された核磁気共鳴プローブと、
ｃ）前記試料を収納する複数の試料管を前記プローブ内に搬送するために、前記プローブに面して前記プローブの上方に配置された軸方向マルチ試料搬送装置と、
ｄ）前記ネジ棒を回転させるために前記ネジ棒に結合された駆動装置と、
ｅ）前記試料管を前記出口開口からプローブ内に下に送るために前記出口開口と前記プローブの間に配置された落下筒とを有してなり、
前記軸方向マルチ試料搬送装置は、
前記試料管を受け取るための複数の上部入口開口と、
前記試料管を前記プローブに順次搬送するために、前記入口開口の下方に配置されて、前記複数の入口開口と横方向に位置合わせされた複数の下部出口開口と、
前記入口開口と前記出口開口の間での試料管の下に向かう動きを軸方向に規制するために、前記入口開口と前記出口開口の間に配置された軸回転可能なネジ棒と、
前記試料管の下に向かう動きを横方向に規制するために、前記入口開口と前記出口開口の間で前記ネジ棒に面して配置され、かつ前記入口開口および前記出口開口と横方向に位置合わせされた複数の軸方向試料案内部とを有することを特徴とする、核磁気共鳴分光計。
【請求項１７】
複数の試料容器を分析装置に搬送するための軸方向マルチ試料搬送装置であって、
ａ）前記試料容器を受け取るための複数の入口開口と、
ｂ）前記試料容器を前記分析装置に順次搬送するために、前記入口開口に対向して配置され、前記複数の入口開口と横方向に位置合わせされた複数の出口開口と、
ｃ）前記入口開口と前記出口開口の間での前記試料容器の動きを軸方向に規制するために、前記入口開口と前記出口開口の間に配置された軸回転可能なネジ棒と、
ｄ）前記試料容器の動きを横方向に規制するために、前記入口開口と前記出口開口の間で前記ネジ棒に面して配置され、かつ前記入口開口および前記出口開口と横方向に位置合わせされた複数の軸方向試料案内部とを有してなる、試料搬送装置。
【請求項１８】
複数の試料容器を分析装置内に搬送するための方法であって、
ａ）螺旋ネジにより前記試料容器を係合し、前記螺旋ネジを回転することにより前記試料容器を軸方向に移動させる工程と、
ｂ）前記ネジに面する軸方向案内部で各試料容器を取り囲むことにより、前記試料容器を軸方向の軌道に横方向に規制する工程とを有してなる、試料搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にサンプルを分析するシステムおよび方法に関し、さらに詳しくは、ＮＭＲ分光計に試料管を挿入するための軸方向試料搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計は通常、静磁界Ｂ０を発生する超電導磁石、前記磁石の長手方向の孔に配置されたＮＭＲプローブ、および分析対象の個々の試料をプローブ内に導入しまたそこから取り出すための長手方向の案内構造を含む。静磁界Ｂ０の方向は一般にｚ軸で表され、ｚ軸に垂直な平面は一般にｘ−ｙまたはθ平面と呼ばれる。「長手方向」および「軸方向」という言葉はｚ方向を表すために使用され、「横方向」という言葉はθ方向を表すために使用される。
【０００３】
従来のＮＭＲ分光計は、典型的には空気駆動システムを使用して、ＮＭＲプローブに試料を挿入し、またそこから取り出す。従来の空気駆動の取り出し装置は、例えばＨａｌｌの米国特許第３５１２０７８号の「空気圧を利用して磁石から試料を取り出す磁気回転共鳴分光計」に説明されている。かかる従来のシステムは、そのサンプルスループットに制約がある。
分析装置に試料を挿入するスループットが向上すれば、ＮＭＲ分光法以外にも、例えば赤外線および紫外線分光法などの分析において有益である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の核磁気共鳴試料に磁界を印加する磁石と、前記磁石の孔の中に装填されて前記試料に対する核磁気共鳴測定を行う核磁気共鳴プローブと、前記プローブに結合され、試料を含む複数の試料容器をプローブ内に搬送する軸方向のマルチ試料搬送装置と、前記搬送装置に結合されて、前記搬送装置を通る試料容器の動きを制御する駆動装置とを有してなる核磁気共鳴分光計を提供する。
【０００５】
前記軸方向の試料搬送装置は、前記試料容器を受け取るための複数の入口開口と、前記試料容器を順次プローブに搬送するために、入口開口と対向する位置にあり前記複数の入口開口と横方向に向きを合わせた複数の出口開口と、前記入口開口と前記出口開口の間に位置し、入口開口と出口開口の間での前記試料容器の動きを軸方向に規制する軸回転可能なネジ棒と、前記入口開口と前記出口開口の間でネジ棒に対面して位置し、かつ前記入口開口および前記出口開口と横方向に向きを合わされ、前記試料容器の前記の動きを横方向に規制する複数の軸方向試料案内とを含む。
【０００６】
本発明の上記の態様および利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより、より良く理解されるであろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下の説明は本発明の実施態様を例示するものであり、本発明を限定するものではない。
図１は本発明による核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計１２の概略図である。分光計１２は分析対象の試料に長手方向の静磁界Ｂ０を印加する磁石１６を有する。磁石１６の孔の中にはＮＭＲプローブ２０が配置される。プローブ２０は各時点で１つの試料容器（試験管）を、一般に磁石１６の中央にある分析位置内に保持する。各試料容器は分析対象の試料を保持する。プローブ２０は、分析対象の試料に横方向の高周波交番磁界Ｂ１を印加しかつ／または印加磁界に対する試料の反応を測定するための、１つ以上の高周波（ＲＦ）コイルを含む。
【０００８】
磁石１６とプローブ２０の各ＲＦコイルには制御／収集システム１８が電気的に接続されており、かつプローブ２０に流体的に接続されている。制御／収集システム１８はプローブ２０に所望の高周波パルスを印加し、プローブ２０の温度を制御し、かつプローブ２０内の試料の核磁気共鳴特性を示すデータを収集する。制御／収集システム１８は更に後で詳しく述べる駆動装置２５に電気的に接続されて、駆動装置２５の動作を制御する。駆動装置２５は好適には磁力を使用しない装置、すなわちプローブ２０内の試料に対するＮＭＲ測定を撹乱する恐れのある磁界を発生しない装置である。適切な非磁気的駆動装置としては、圧電式モーターや流体の流れを使用した装置がある。
【０００９】
プローブ２０にはマルチ試料軸方向搬送装置２２が結合され、複数の試料容器をプローブ２０に逐次搬送する。搬送装置２２は好適にはプローブ２０の上方に位置し、搬送装置２２を出た試料が自重でプローブ２０内に落下するようにする。搬送装置２２は、搬送装置２２とプローブ２０の間で搬送装置２２の下方に位置する落下筒２４を介して、プローブ２０と接続されている。落下筒２４は、大きな入口開口が搬送装置２２に面し、小さな出口開口がプローブ２０に面するように配置される。落下筒２４の入口開口は、搬送装置２２から出る試料容器を全て取り込むために十分な大きさを有する。落下筒２４の出口開口の直径は、好適には各試料容器の直径と同程度かまたはそれよりも多少大きくして、各試料容器がプローブ２０の分析位置に正確に向けられるようにする。
【００１０】
図２は、本発明の好適な実施態様による搬送装置２２の斜視図である。搬送装置２２は固定した出口（ベース）プレート３２、ベースプレート３２上に取り付けられた円筒形のケーシング３０と、ケーシング３０の出口プレート３２と反対側に取り付けられた固定した入口（上部）プレート３４と、ベアリングを介してプレート３２および３４に取り付けられた軸回転可能な剛体のシャフト３６とからなる。
【００１１】
図３−Ａは搬送装置２２の縦断面図であり、図３−Ｂは入口プレート３４を取り除いた状態の搬送装置２２の上面図である。図３−Ａに示すように、出口プレート３２は、試料容器が搬送装置２２から落下筒２４（図１に示す）内に通れるように、貫通する複数の軸方向の試料用出口開口４０ａを有する。図３−Ａにおいて、出口開口４０ａは出口プレート３２に沿って、搬送装置２２の長手方向の軸から半径方向に同じ距離に配置されている。
【００１２】
入口プレート３４は、試料容器を搬送装置２２内に導入するために、内部を貫通する複数の対応する軸方向の試料用入口開口４０ｂを有する。各入口開口４０ｂは対応する出口開口４０ａと横方向に位置を合わされ、またそれと同じ寸法を有する。各入口開口４０ｂは対応する出口開口４０ａの上方に位置する。各開口４０ａ−ｂの横断面は、図３−Ｃに示した入口プレート３４の横断面のように、好適には円形である。各開口４０ａ−ｂの寸法は各試料容器５４の直径と同程度として、各試料容器５４が開口４０ａ−ｂに軸方向に収まるようにする。
【００１３】
ケーシング３０は、環状の長手方向の重なり領域５５ａ−ｂに沿って、それぞれ入口プレート３２と出口プレート３４に取り付けられている。ケーシング３０は領域５５ａ上で入口プレート３２に重なり、領域５５ｂの上で出口プレート３４に重なる。入口プレート３２と出口プレート３４はそれぞれ重なり領域５５ａ−ｂに沿って側面でケーシング３０を取り囲む。重なり領域５５ａ−ｂに沿ってケーシング３０とプレート３２、３４を通して横方向（半径方向）のネジを挿入することにより、プレート３２、３４をケーシング３０に取り付けることができる。
【００１４】
再度図３−Ａを参照して、それぞれプレート３２、３４の一部を構成するベアリング４６ａ−ｂの上にシャフト３６が取り付けられる。シャフト３６はプレート３２、３４を通って半径方向に延設される。シャフト３６は更に駆動装置２５に接続されて、シャフト３６はその長手方向の軸の回りに回転させられる。
軸方向のネジ棒（アルキメデスのスクリュー）５０がシャフト３６に取り付けられている。ネジ棒５０は入口プレート３４と出口プレート３２の間に延設される。ネジ棒５０は複数の試料容器５４を軸方向（鉛直方向）に規制するために、ネジ棒５０の中心本体部から外側に延びる螺旋ネジすなわちフランジ部５２を有する。ネジ５２の側面図を図４に示す。再度図３−Ａを参照して、ネジ５２の横方向の広がりは各試料容器５４の全直径よりも小さくなされ、各試料容器５４の少なくとも一部がネジ５２の外側に出るようにする。同時にネジ５２の横方向の広がりは、各試料容器５４を軸方向に支持および規制するために十分な大きさとする。ネジ５２の軸方向の間隔すなわち周期Ｄは各試料容器５４の軸方向の長さよりも大きくして、各試料容器５４が隣り合うネジ５２の間に収まるようにする。
【００１５】
図３−Ａと図３−Ｂに図示するように、搬送装置２２は更に入口プレート３４と出口プレート３２の間に延設された複数の軸方向の案内部６０を含む。製造のしやすさのために、案内部６０は好適には、ケーシング３０の内側表面にネジで取り付けられた不連続なレールによって構成される。案内部６０はまた、ケーシング３０の内側表面に沿う凹部として一体に形成することもできる。各案内部６０はネジ棒５０に面する案内面６２を有し、ネジ棒５０の回転にしたがって案内部６０に沿った軸方向の線形経路に従うように試料容器５４を横方向に規制する。各案内面６２の横断面は平らであっても、また円弧のような曲面であってもよい。各案内面６２は容器５４を横方向に包み、かつ規制する。通路５８は各案内面６２とネジ棒５０の中央部の間に規定される。各通路５８は入口開口４０ｂを対応する出口開口４０ａに接続し、試料容器５４の入口開口４０ｂから出口開口４０ａへの通過を可能にする。
【００１６】
落下筒２４と、軸方向の試料搬送装置２２の様々な部品は、プローブ２０（図１に示す）内の試料に対して行われるＮＭＲ測定に影響を与えないように、非磁性材料で作られる。当業者であれば理解できるように、適切な非磁性材料としてはプラスチック、ガラス、アルミニウムおよびステンレス鋼などがある。本実施態様では、シャフト３６はアルミニウムで作り、ネジ棒５０は白いナイロンで作り、そしてケーシング３０、入口プレート３４、出口プレート３２および案内部６０は透明のアクリルで作られる。
【００１７】
次に図１および３−Ａを参照して、プローブ２０内への試料容器５４の装填について説明する。分光計２０の操作中、多くの試料容器５４が図３−Ａに示す入口開口４０ｂを通って搬送装置２２内に搬送される。搬送装置２２内に入った試料容器５４は次にネジ部５２に収まる。ネジ部５２は試料容器５４を軸方向に制約し、搬送装置２２内での容器５４の通過を制御する。
搬送装置２２内を通って容器５４を移動するには、駆動装置２５を使用してシャフト３６を所望の速度で回転させる。シャフト３６の回転によりネジ棒５０が回転する。ネジ棒５０が回転すると、各案内位置（θ）でのネジ５２のｚ座標が一定の割合で減少する。試料容器５４は、ネジ棒５０の回転によって制御される速さで、案内部６０によって規定される鉛直方向の線形軌道に沿って下降する。試料容器５４は逐次出口開口４０ａから出て、１個づつ落下筒２４（図１に図示）を通過してプローブ２０内の分析位置に入る。各試料容器５４のプローブ２０内への挿入は、ネジ棒５０の回転によって制御される。プローブ２０内の個々の試料に対して所望のＮＭＲ測定が行われる。ネジ棒５０が３６０°回転する度に、６個の試料容器５４からなる新たな１組が搬送装置２２内に挿入される。各試料容器５４は対応する案内部６０によって横方向に規制され、固定したθ位置に対応した軸方向の線形軌道をたどる。使用済みの試料容器は通常の方法で、底部を通ってプローブ２０から落ちて外に出る。
【００１８】
上に述べたシステムと方法により、分光計の測定位置に対する試料の導入と排出が比較的高いスループットで行える。プローブ２０への新しい試料容器５４の挿入は数秒から数分、あるいはそれよりも長い間隔まで、広い範囲で行える。ここで考えている応用では、プローブ２０への新しい試料容器５４の挿入は３０秒ごとに行われる。
搬送装置２０は好適には、図３−Ａを参照して以下に述べるような既製の部品から組み立てられる。ネジ棒５０はネジを使ってシャフト３６に取り付けられる。各案内部６０はケーシング３０の内側側面に取り付けられ、ケーシング３０はネジを使って出口プレート３２に固定される。次にシャフト３６が出口プレート３２の中央の開口とベアリング４６ａを通って嵌設される。入口プレート３４はその中央の開口とベアリング４６ｂを通してシャフト３６上に滑らせて装填される。
【００１９】
当業者であれば理解できるように、上記の実施態様は本発明の範囲から逸脱することなく様々に変更することができる。例えば試料容器用管路／案内の数は、上で示した６個よりも多くてもまた少なくてもよい。試料容器用案内は、個別のレールではなく、鋳物の内面に一体に形成しても良い。試料を収納する外囲器は試料搬送装置の上方で、搬送装置に関してプローブと対向する位置に配置しても良い。試料収納外囲器には、試料容器を収納し、また搬送装置内に試料容器を移すために、搬送装置の入口開口と位置を合わせた複数の軸方向の穴が含まれていても良い。試料搬送装置はプローブの下に配置しても、またプローブの一部を形成してもよい。この搬送装置の適切な用途としてはＮＭＲ以外の用途、およびその他の分光測定の用途が含まれる。従って本発明の範囲は以下に述べる請求項およびそれらに対応する法的な事項によって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好適な実施態様による核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計の概略図である。
【図２】
本発明の好適な実施態様による図１の分光計の軸方向試料搬送装置の斜視図である。
【図３】
図３−Ａは、図２の搬送装置の縦断面図、図３−Ｂは、図３−Ａの搬送装置の入口プレートを取り外した上面図、図３−Ｃは、図３−Ａの搬送装置の入口プレートの横断面図である。
【図４】
本発明による図２の搬送装置のネジ棒の正面図である。
【符号の説明】
１２    核磁気共鳴分光計
１６    磁石
１８    制御／収集システム
２０    プローブ
２２    搬送装置
２５    駆動装置
３０    ケーシング
３２    出口プレート
３４    入口プレート
【図１】
2004518131.tif 000003
【図２】
2004518131.tif 000004
【図３】
2004518131.tif 000005
【図４】
2004518131.tif 000006
【国際公開パンフレット】
2004518131.tif 000007
2004518131.tif 000008
2004518131.tif 000009
2004518131.tif 000010
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2004518131.tif 000012
2004518131.tif 000013
2004518131.tif 000014
2004518131.tif 000015
2004518131.tif 000016
2004518131.tif 000017
2004518131.tif 000018
2004518131.tif 000019
2004518131.tif 000020
2004518131.tif 000021
【国際調査報告】
2004518131.tif 000022
2004518131.tif 000023
2004518131.tif 000024