JP7703430B2

JP7703430B2 - 測定装置

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Publication number: JP7703430B2
Application number: JP2021188875A
Authority: JP
Inventors: 正洋西山; 亮二高木; 泰宏坂本
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Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2025-07-07
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Description

本発明は、検体中の物質の濃度を光学的に測定する測定装置に関する。

検体に含まれる特定の物質の濃度を光学的な手法により測定する装置が知られている。例えば、特許文献１には、土壌の減衰スペクトルに基づいて硝酸性窒素濃度を判定する硝酸性窒素測定システムが開示されている。

特開２０１６－７５６９２号公報

本発明の一態様は、従来よりも測定精度の高い測定装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る測定装置は、土壌抽出液の成分である検体および粉末状の試薬を貯留する複数のセルを少なくとも１つの仮想的な円またはその一部に沿って配置可能な回転体であって、前記複数のセルより大きく、前記試薬を溶解させる攪拌子が配置された複数の区画が前記回転体の径方向に沿って配置された容器を含む回転体と、前記回転体の回転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数のセルの少なくとも１つに液体が注入された後、前記回転体を往復回転運動させ、前記往復回転運動において、第一の方向に回転している状態から漸次減速しつつ停止させ、第二の方向に回転方向を変換し、前記複数のセルに前記攪拌子が配置され、前記回転体の往復回転により前記複数のセル及び前記複数の区画を揺動させることで、前記攪拌子が前記検体および前記試薬を攪拌する、土壌抽出液の成分測定を行うものである。

また、本発明の一態様に係る測定装置は、検体および試薬を貯留する複数のセルの少なくとも１つに液体を注入するノズル内の流体の吸引および排出を行うポンプと、前記複数のセルの少なくとも１つに検査光を出射する発光部と、前記セルを透過した検査光を受光する受光部と、前記ポンプによる前記流体の吸引および排出、並びに前記検査光による測定を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ポンプを制御して、前記ノズルにより前記セルに前記検体を含む第１の液を注入した後、前記検査光による測定を行う工程と、前記ポンプを制御して、前記セルに注入された前記第１の液の一部を前記ノズルにより吸引して除く工程と、前記第１の液の一部が除かれたセルに前記試薬を含む第２の液を注入した後、前記検査光による測定を行う工程とを実行することにより、土壌の成分測定を行うものである。

前記複数のセルは、平面視した場合に、前記円に沿った周方向の長さが、前記円の半径方向の幅より大きくてもよい。また前記試薬は粉末状であってもよい。

本発明の一態様によれば、従来よりも測定精度の高い測定装置を実現できる。

実施形態１に係る測定装置の平面図である。実施形態１に係る測定装置が備えるターンテーブルの平面図である。セル部材の形状を示す斜視図である。別のセル部材の形状を示す斜視図である。試薬を溶解させる容器の形状を示す斜視図である。実施形態１に係る測定装置の、ターンテーブルを取り外した状態の斜視図である。実施形態１に係る測定装置におけるアーム、チューブおよびノズルの斜視図である。本体の内部における貯留部、洗浄部および溶媒供給部の構成について説明するための図である。光学系の構成を示す図である。実施形態１に係る測定装置の要部の構成を示すブロック図である。制御部による測定装置の制御の、実施形態１に係る一例を示すフローチャートである。制御部が検体を測定用のセルに注入する制御の一例を示すフローチャートである。制御部が検体を測定用のセルに注入する制御の一例を示すフローチャートである。制御部が試薬を調整する制御の一例を示すフローチャートである。制御部による測定装置の制御の、実施形態２に係る一例を示すフローチャートである。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

（測定装置１の構成）
図１は、測定装置１の平面図である。図２は、測定装置１が備えるターンテーブル３の平面図である。測定装置１は、検体中の物質の濃度を光学的に測定する測定装置であり、例えば土壌抽出液の成分を測定する測定装置である。図１および図２に示すように、測定装置１は、本体２、本体２に対して回転駆動するターンテーブル（回転体）３、ターンテーブル３に配置された複数のセル４ａおよび複数のセル５ａの少なくとも１つに液体（検体または試薬）を注入するノズル１３、を備えている。複数のセル４ａ・５ａは、円形のターンテーブル３の外縁に沿って位置している。すなわち、複数のセル４ａ・５ａは、仮想的な円またはその一部に沿って配置されている。

図３は、セル部材４の形状を示す斜視図である。図３に示すように、セル部材４は、複数のセル４ａを備えている。複数のセル４ａを個別のセルとして形成してもよいが、セル部材４として一体に形成することにより、複数のセル４ａの取り外しが効率的になる。図１に示す例では、１０個のセル４ａを備える５個のセル部材４がターンテーブル３に配置されている。ただし、各セル部材４が備えるセル４ａの個数、およびターンテーブル３に配置されるセル部材４の個数は、図１に示すものに限定されない。

図４は、セル部材５の形状を示す斜視図である。図４に示すように、セル部材５は、複数のセル５ａを備えている。複数のセル５ａをセル部材５として一体に形成することにより、複数のセル５ａの取り外しが効率的になる。セル部材５についても、複数のセル５ａを個別のセルとして形成してもよい。また、各セル部材５が備えるセル５ａの個数およびターンテーブル３に配置されるセル部材５の個数は、図１に示すものに限定されない。

一般的な成分の測定では、後述するように粉体を溶媒に溶解させた液体の試薬を使用する。しかし、測定する成分によっては試薬を溶媒に溶解させず、粉末の状態で使用する場合がある。セル５ａは、粉末状の試薬を使用して測定することが可能なセルである。セル５ａにはユーザによって粉末状の試薬が予め投入される。試薬の投入のしやすさおよび試薬の濃度のばらつきを低減することを考慮して、セル５ａはセル４ａよりも大きく形成されている。

ノズル１３は、セル４ａ・５ａの少なくとも１つに液体を注入する。ノズル１３は、ノズル１３を移動させる移動機構としてのアーム１１によって支持されている。ノズル１３は消耗品であってよく、必要に応じて交換されてよい。

図２に示すように、ターンテーブル３は、複数のセル部材４・５を配置可能な凹部または開口部を備えている。図２に示す例では、ターンテーブル３は、セル部材４を配置可能な開口部３ａ、およびセル部材５を配置可能な開口部３ｂを備える。セル部材４・５は消耗品であってよく、例えば測定ごとに交換される。そのため、セル部材４・５を、測定装置１の構成要素として捉えなくてもよい。

また、測定装置１は、複数のセル４ａ・５ａとは大きさが異なる複数のセル６ａ（区画）を備える容器６をさらに備える。容器６は、試薬を溶解させる容器である。複数のセル４ａ・５ａに注入するために十分な量の試薬を調整するため、セル６ａは、セル４ａ・５ａよりも大きい。ターンテーブル３は、容器６を配置可能な開口部３ｃを備える。図２に示す例では、開口部３ａ・３ｂの径方向外側の外縁部によって規定される仮想的な円に開口部３ｃの外縁部が沿うように開口部３ｃが備えられている。開口部３ｃの径方向外側の外縁部は、前記仮想的な円と一致する必要はなく、前記仮想的な円の内側に位置していればよい。

図５は、容器６の形状を示す斜視図である。容器６には、ターンテーブル３の径方向に沿って複数のセル６ａが設けられている。ターンテーブル３の径方向に複数のセル６ａを設けているのは、試薬の溶解を効率的に行うためである。この詳細については後述する。また、容器６には、ターンテーブル３の周方向に沿って複数のセル６ａが設けられている。容器６には、測定装置１による測定で使用される試薬の数以上のセル６ａが設けられていればよい。図５に示す例では、容器６には、ターンテーブル３の径方向に沿って２つのセル６ａが設けられ、周方向に沿って３つのセル６ａが設けられている。したがって、容器６全体では６つのセル６ａが設けられている。それぞれのセル６ａには、ユーザによって測定前に試薬が粉末の状態で投入されてよい。測定時には、測定装置１は、粉末状の試薬を溶媒により溶解、液化させて測定に用いる。容器６は、セル部材４・５等と同様に消耗品であってよく、必要に応じて交換されてよい。そのため、容器６を、測定装置１の構成要素として捉えなくてもよい。

また、測定装置１は、検体を貯留する複数の検体貯留部７をさらに備える。ターンテーブル３は、複数の検体貯留部７を、ターンテーブル３の外縁によって規定される仮想的な円の同心円またはその一部に沿って配置可能な凹部３ｄを備える。凹部３ｄは、ターンテーブル３における開口部３ａ・３ｂの内側に位置する。すなわち、測定装置１においては、複数の検体貯留部７が形成する円の外側にセル４ａ・５ａが配置されている。検体貯留部７は消耗品であってよく、測定装置１の構成要素として捉えなくてもよい。

図６は、測定装置１の、ターンテーブル３を取り外した状態の斜視図である。図６には、本体２の内部の構成が表れている。図６に示すように、測定装置１は、回転機構１５、駆動機構１６、ポンプ１７、および気体噴出部１８をさらに備える。図６においては、本体２の内部の部材（駆動機構１６、ポンプ１７、発光部２１および受光部２２）を支持する部材については省略している。回転機構１５は、ターンテーブル３を回転させる機構である。

ノズル１３は、チューブ１２を介して、本体２の内部に格納されたポンプ１７と連通している。ポンプ１７は、ノズル１３内の流体の吸引および排出を行う。ポンプ１７は、例えばシリンジポンプである。ノズル１３を支持するアーム１１は、本体２の内部に格納された駆動機構１６により回動する。その結果、ノズル１３の先端は、図１に示した円弧Ｃを描くように移動する。また、駆動機構１６は、アーム１１を上下方向に移動させる。その結果、ノズル１３の先端も上下方向に移動する。

円弧Ｃは、ターンテーブル３上の、複数のセル４ａ・５ａおよびセル６ａによって規定される仮想的な円、および複数の検体貯留部７によって規定される仮想的な円と交差している。仮想的な円の中心は、ターンテーブル３の回転駆動の中心と一致している。このため、ターンテーブル３の回転とアーム１１の回動および上下移動とを組み合わせることで、ノズル１３は、任意のセル４ａ・５ａ・６ａ、および検体貯留部７に対して液体の吸引または吐出を行うことができる。

また、測定装置１は、セル４ａ・５ａに貯留された検体の測定を行うための光学系２０として、本体２の内部に発光部２１と受光部２２とを備える。光学系２０の具体的な構成については後述する。

図７は、測定装置１におけるアーム１１、チューブ１２およびノズル１３の斜視図である。図７に示すように、アーム１１の先端には、チューブ１２およびノズル１３が接続される接続部１１ａが設けられている。接続部１１ａの内部には、チューブ１２とノズル１３とを連通させる通路が設けられている。このため、ノズル１３による検体または試薬の吸引および吐出を、ポンプ１７の動作により行うことができる。

さらに、本体２には、ノズル１３に供給される液体を貯留する液体貯留部８、ノズル１３の内側の洗浄を行う洗浄部９および洗浄部１０が設けられている。洗浄部１０は、ノズル１３から排出された液体を受け入れる受液部として機能するとともにノズル１３の外側の洗浄を行う。液体貯留部８に貯留される液体は、例えば試薬の溶解および液化に使用される溶媒である。洗浄部９および洗浄部１０は、溶媒と同じ種類の液体を用いてノズル１３を洗浄する。液体貯留部８、洗浄部９および洗浄部１０は、アーム１１によってノズル１３が移動している状態の測定装置１を平面視した場合に、ノズル１３の先端が描く円弧Ｃの一部と重なる位置に配置されている。このため、アーム１１によってノズル１３を、液体貯留部８、洗浄部９および洗浄部１０のそれぞれの直上に移動させ、溶媒の吸引およびノズル１３の洗浄を行うことができる。また、本体２には、洗浄部１０においてノズル１３の外部を洗浄するために用いる溶媒を供給する溶媒供給部１４が設けられている。

測定装置１は、ノズル１３から排出された液体を受け入れる受液部を、洗浄部１０とは別に備えていてもよい。この場合には、当該受液部についても、円弧Ｃの一部と重なる位置に配置される。また、測定装置１は、必ずしも液体貯留部８、洗浄部９および洗浄部１０の全てを備えている必要はなく、これらのうちの少なくとも１つを備えていればよい。

液体貯留部８、洗浄部９および洗浄部１０は、ターンテーブル３の外側に設けられている。このため、アーム１１は、ターンテーブル３の回転とは無関係に、液体貯留部８、洗浄部９および洗浄部１０のそれぞれの直上にノズル１３を移動させ、溶媒の吸引およびノズル１３の洗浄を行うことができる。

（本体２の内部の構成）
図８は、本体２の内部における液体貯留部８、洗浄部９、洗浄部１０および溶媒供給部１４の構成について説明するための図である。ただし、図８における液体貯留部８、洗浄部９、洗浄部１０および溶媒供給部１４の位置関係は、概念的に示されており、図１に示す測定装置１におけるそれらの位置関係とは一致しない。

図８に示すように、液体貯留部８には、試薬の溶解および液化に用いるためにノズル１３により吸引される溶媒が貯留されている。洗浄部９には、ノズル１３の内側を洗浄するための溶媒が貯留されている。

また、洗浄部１０の下方には、溶媒供給部１４と連通している洗浄用ノズル１４ａが配置されている。洗浄部１０に挿入されたノズル１３に対して、溶媒供給部１４から供給された溶媒を図示しないポンプにより吸引して洗浄用ノズル１４ａから吹き付けることで、ノズル１３の外側の洗浄を行うことができる。図６および図８においては簡単のため、洗浄用ノズル１４ａを１つのみ示している。しかし、測定装置１は、互いに異なる複数の方向からノズル１３に洗浄用の溶媒を吹き付ける、複数の洗浄用ノズル１４ａを備えていてもよい。

また、洗浄部１０の下方には、洗浄部１０に挿入されたノズル１３に対して気体１８ａを吹き付けることにより、ノズル１３の液滴１３ａを除去する気体噴出部１８が配置されている。さらに、気体噴出部１８の下方には、ノズル１３から排出される液体および落下する液滴１３ａを収容する容器１９が配置されている。

（光学系２０の構成）
図９は、光学系２０の構成を示す図である。上述したとおり、測定装置１は、光学系２０として発光部２１と受光部２２とを備える。発光部２１は、セル４ａ・５ａの少なくとも１つに検査光２３を出射する。発光部２１は例えばＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）である。受光部２２は、セル４ａ・５ａを透過した検査光２３を受光する。受光部２２は例えばフォトダイオードである。測定装置１は、発光部２１から出射される検査光２３の強度と、受光部２２が受光する検査光２３の強度とを用いて吸光分析を行う。ただし、発光部２１および受光部２２はこれらに限られない。

セル部材４は、ターンテーブル３の外縁側に位置する外側面４ｂを有する。ターンテーブル３には、外側面４ｂがターンテーブル３の外縁に沿って揃うように、複数のセル４ａを配置可能である。セル部材５および容器６も同様に、ターンテーブル３の外縁側に位置する外側面を有し、かつ当該外側面がターンテーブル３の外縁に沿って揃うように配置される。ターンテーブル３の径方向における外側に位置するセル６ａについても同様である。

図１に示したように、ターンテーブル３の径方向における内側に位置するセル６ａは、セル４ａ・５ａよりも中心側に位置する。すなわち、容器６はセル４ａ・５ａよりもターンテーブル３の中心側へ突出している。このため、光学系２０において、ターンテーブル３の中心に近い側に配置される構成要素（発光部２１）は、ターンテーブル３の回転によって容器６に衝突しないよう、セル４ａ・５ａから離隔して配置されることとなる。

測定装置１においては、発光部２１がターンテーブル３の中心に近い側に設けられる。検査光２３は、ターンテーブル３の中心に近い側から、中心から遠い側に向かう方向に出射される。受光部２２は、外側面４ｂと対向する位置に設けられている。上述のように、セル部材４・５および容器６の外側面がターンテーブル３の外縁に沿って揃うように配置されている。容器６の、ターンテーブル３の径方向の幅は、セル部材４・５の当該幅よりも大きいため、受光部２２をターンテーブル３の中心に近い側に配置すると、受光部２２とセル４ａ・５ａとの距離が大きくなる。受光部２２を外側面と対向する位置に設けることにより、受光部２２をターンテーブル３の中心に近い側に設ける場合と比較して、受光部２２を、セル４ａ・５ａに近い位置に配置することができる。したがって、セル４ａ・５ａを透過した検査光２３のうち、受光部２２が受光する光の比率を向上させることができる。さらに、大きさの異なるセル部材４・５および容器６を１つのターンテーブル３に搭載して測定を行うことができるため、従来よりも測定効率を高めることができる。

図９においては、セル４ａ内に攪拌子４ｃが投入されている。攪拌子４ｃは、ターンテーブル３の往復回転によりセル４ａを揺動させることで検体および試薬を攪拌させる場合に、攪拌の効率を向上させる部材である。攪拌子４ｃは、例えばセラミックの球体である。測定装置１においては、セル４ａ内に攪拌子４ｃが存在している場合であっても、検査光２３の光路が攪拌子４ｃによって遮られないように発光部２１と受光部２２との位置関係が規定されている。図９に示す例では、攪拌子４ｃは、セル４ａの底部に位置する。これに対し、発光部２１と受光部２２との位置関係は、検査光２３の光路が攪拌子４ｃの上側であるように規定されている。このため、セル４ａ内に攪拌子４ｃが存在していても測定に支障が生じない。また、セル５ａ・６ａ内にも攪拌子が投入されていてもよい。

図１０は、測定装置１の要部の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、測定装置１は、既に説明した構成要素に加えて、制御部３０および記憶部４０を備える。制御部３０は、移動制御部３１、吸引・吐出制御部３２、回転制御部３３、および測定制御部３４を備える。また、制御部３０は、溶媒供給部１４から溶媒を吸引して洗浄用ノズル１４ａからノズル１３へ吹き付けるポンプ、および、気体１８ａをノズル１３へ吹き付ける気体噴出部１８の制御も行う。これらのポンプおよび気体噴出部１８の制御については、個別のブロックを設けず、制御部３０が実行するものとして説明する。

移動制御部３１は、駆動機構１６を制御して、アーム１１を回動・上下移動させる。アーム１１の回動・上下移動に伴い、ノズル１３の先端も回動・上下移動する。吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、ノズル１３により液体を吸引・吐出する。回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ターンテーブル３を回転させる。測定制御部３４は、光学系２０を制御して測定を行う。具体的には、測定制御部３４は、発光部２１から検査光２３を出射させ、セル４ａ・５ａを透過した検査光２３の強度を示す信号を受光部２２により取得する。換言すれば、測定制御部３４は検査光２３による測定を制御する。

記憶部４０は、制御部３０が備える各部による、測定装置１の各部の制御に必要なデータを記憶する。また、記憶部４０は、測定制御部３４による測定結果を示すデータを記憶する。ただし、測定装置１は必ずしも記憶部４０を備える必要はなく、上述した各データを記憶することが可能な外部の記憶装置と通信可能に接続されていてもよい。

（測定装置１の制御）
図１１は、制御部３０による測定装置１の制御の、実施形態１に係る一例を示すフローチャートである。ここで示す測定方法は、あくまで一例に過ぎず、粉末の試薬ではなく液体の試薬を用いてもよい。また、セル４ａおよびセル５ａのいずれか一方のみを用いてもよい。また、検体と試薬とのどちらを先にセル４ａまたはセル５ａに注入するのかについても特に限定されない。図１０に示す例では、制御部３０は、まず検体をセル４ａ・５ａに注入する（Ｓ１）。次に、制御部３０は、セル４ａに注入される試薬を調整する（Ｓ２）。ステップＳ１・Ｓ２における、制御部３０が備える各部による具体的な制御の内容については後述する。

制御部３０は、調整した試薬をセル４ａに注入する（Ｓ３）。すなわち、制御部３０は、セル６ａからノズル１３により液体の試薬を吸引し、ノズル１３により試薬が注入される位置へセル４ａを移動させ、当該セル４ａに試薬を注入する。回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、測定対象とするセル４ａ・５ａを光学系２０による測定位置に移動させるようにターンテーブル３を回転させる（Ｓ４）。測定制御部３４は、光学系２０を制御して、セル４ａ・５ａを透過する透過光の強度を測定する（Ｓ５）。

粉末の試薬を溶解させた後に当該試薬の成分が時間の経過とともに変化すること、または、検体と試薬とを混合した後に混合液の成分が時間の経過とともに変化することがある。また、粉末の試薬が完全に溶解するまでには多少の時間がかかる。そのため、セル６ａまたはセル５ａにおいて試薬の溶解に要する時間および溶解のタイミングと、調整した試薬をセル４ａに注入するタイミングと、セル４ａ・５ａの測定を行うタイミングとを考慮して、測定装置１の動作制御を行うことが好ましい。

図１２は、ステップＳ１において、制御部３０が検体を測定用のセル４ａに注入する制御の一例を示すフローチャートである。吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、所定量の気体をノズル１３により吸引する（Ｓ１１１）。気体の種類は、検体と反応するものでなければ特に限定されず、例えば大気である。吸引する気体の量は、ポンプ１７の容量の５％以上かつ２０％以下の範囲で任意に決定してよい。例えばポンプ１７の容量が５０ｍｌである場合、吸引する気体の量は２．５ｍｌ以上１０ｍｌ以下としてよい。回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ノズル１３により検体が吸引される位置へ検体貯留部７を移動させるようにターンテーブル３を回転させる（Ｓ１１２）。移動制御部３１は、駆動機構１６を制御して、検体を吸引する位置へノズル１３を移動させるようにアーム１１を動作させる（Ｓ１１３）。吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、気体を吸引した状態のノズル１３により、注入対象となる液体である検体をさらに吸引する（Ｓ１１４）。

回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ノズル１３により検体が注入される位置へセル４ａを移動させるようにターンテーブル３を回転させる（Ｓ１１５）。移動制御部３１は、駆動機構１６を制御して、セル４ａに検体を注入する位置へノズル１３を移動させるようにアーム１１を動作させる（Ｓ１１６）。吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、気体とともに検体を排出してセル４ａに注入する（Ｓ１１７）。吸引・吐出制御部３２は、さらにポンプ１７を制御して、ノズル１３内の気体の吸引および排気を行う（Ｓ１１８）。

以上の制御により、ステップＳ１１７においては、先に検体がノズル１３から排出されてセル４ａに注入され、その後に気体がノズル１３から排出される。このため、ステップＳ１１４においてノズル１３により吸引した検体が、ノズル１３に残留する可能性が小さくなる。また、検体がステップＳ１１７の終了時にノズル１３に残留していた場合、当該検体の密度よりも気体の密度の方が小さいため、ステップＳ１１８における気体の吸引時には吸引された気体は検体よりも上方へ移動する。その後、気体の排気時には、気体の圧力により検体が先に排出される。このため、検体がステップＳ１１７の終了時にノズル１３に残留していた場合であっても、ステップＳ１１８により当該検体をセル４ａに注入できる。制御部３０は、ステップＳ１以外において、注入対象となる液体をノズル１３により吸引・排出する場合にも、同様の制御を行ってよい。

ノズル１３に液体が残留する可能性が小さくなることで、セル４ａ・５ａ・６ａに注入される液体の量のばらつきが低減されるため、当該ばらつきに起因して測定精度が低下する可能性を小さくできる。したがって、測定装置１による測定精度が向上する。

図１３は、ステップＳ１における、制御部３０が検体を測定用のセル５ａに注入する制御の一例を示すフローチャートである。上述したとおり、セル５ａにはユーザによって粉末状の試薬が予め投入されているものとする。また、図１３に示すフローチャートの開始前に、ノズル１３は、検体を吸引する位置にあるものとする。同様に、検体貯留部７は、ノズル１３により検体を吸引される位置にあるものとする。

吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、ノズル１３により検体を吸引する（Ｓ１２１）。回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ノズル１３により検体が注入される位置へセル５ａを移動させるようにターンテーブル３を回転させる（Ｓ１２２）。移動制御部３１は、駆動機構１６を制御して、セル５ａに検体を注入する位置へノズル１３を移動させるようにアーム１１を動作させる（Ｓ１２３）。吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、ノズル１３内の検体を、粉末状の試薬が投入されているセル５ａに注入する（Ｓ１２４）。

さらに吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、セル５ａからノズル１３により検体を吸引し（Ｓ１２５）、当該セル５ａに当該検体を吐出する（Ｓ１２６）。吸引・吐出制御部３２は、セル５ａに対して検体の吸引および吐出を所定の回数繰り返していなければ（Ｓ１２７でＮＯ）、ステップＳ１２５・Ｓ１２６を繰り返す。吸引・吐出制御部３２は、検体の吸引および吐出を所定の回数繰り返していれば（Ｓ１２７でＹＥＳ）、制御を終了する。所定の回数は、例えば３回以上かつ１０回以下の範囲で任意に設定してよい。また、吸引・吐出制御部３２は、検体の吸引および吐出を、所定の回数ではなく、所定の時間繰り返している場合に制御を終了してもよい。この場合、所定の時間は、例えば３秒以上かつ１０秒以下の範囲で任意に設定してよい。

吸引・吐出制御部３２は、ステップＳ１２５～１２７により、セル５ａ内の液体のピペッティングを行う。セル５ａの容積はセル６ａと比較して小さいため、後述するターンテーブル３の往復回転運動によっては、粉末状の試薬を十分に攪拌して検体に溶解させることが難しい場合もある。このような場合にも、ピペッティングを行うことで、粉末状の試薬を検体に効率的に溶解させることができる。また、ステップＳ３において液体の試薬をセル４ａに注入する場合においても、ステップＳ１２５～１２７と同様の動作を行うことで、液体の試薬と検体とを攪拌してもよい。

このように粉末状の試薬と検体とをピペッティングにより混合することで、粉末状の試薬を従来よりも確実に検体に溶解させることができ、当該試薬が検体に十分に溶解しないことに起因して測定結果の精度が低下する可能性を小さくできる。したがって、測定装置１による測定精度が向上する。

図１４は、ステップＳ２における、制御部３０が試薬を調整する制御の一例を示すフローチャートである。図１４に示すフローチャートの開始前に、ノズル１３は、液体貯留部８から溶媒を吸引する位置にあるものとする。吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、溶媒をノズル１３により吸引する（Ｓ２１）。回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ノズル１３により溶媒が注入される位置へセル６ａを移動させるようにターンテーブル３を回転させる（Ｓ２２）。移動制御部３１は、駆動機構１６を制御して、粉末の試薬が投入されたセル６ａに溶媒を注入する位置へノズル１３を移動させるようにアーム１１を動作させる（Ｓ２３）。吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、ノズル１３内の溶媒をセル６ａに注入する（Ｓ２４）。

回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ターンテーブル３を第一の方向に回転させ（Ｓ２５）、その状態から漸次減速させつつ停止させる（Ｓ２６）。さらに回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ターンテーブル３の回転方向を第二の方向に変換する（Ｓ２７）。その後、回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ターンテーブル３の回転を漸次減速させつつ停止させる（Ｓ２８）。回転制御部３３は、ターンテーブル３の回転および停止を所定の回数繰り返していない場合（Ｓ２９でＮＯ）、ステップＳ２５～Ｓ２８を繰り返す。回転制御部３３は、ターンテーブル３の回転および停止を所定の回数繰り返している場合（Ｓ２９でＹＥＳ）、制御を終了する。所定の回数は、例えば１０回以上かつ５０回以下の範囲で任意に設定してよい。また、回転制御部３３は、ターンテーブル３の回転および停止を、所定の回数ではなく、所定の時間繰り返している場合に制御を終了してもよい。この場合、所定の時間は、例えば１０秒以上かつ３０秒以下の範囲で任意に設定してよい。

具体的には、回転制御部３３は、ステップＳ２５・Ｓ２７において、ターンテーブル３を２０ｒａｄ／ｓ^２以上かつ２００ｒａｄ／ｓ^２以下の角加速度で５０ｍｓ（ミリ秒）以上かつ２００ｍｓ以下の時間にわたって加速させる。また、回転制御部３３は、ステップＳ２６・Ｓ２８において、ターンテーブル３を－２００ｒａｄ／ｓ^２以上かつ－２０ｒａｄ／ｓ^２以下の角加速度で５０ｍｓ以上かつ２００ｍｓ以下の時間にわたって減速させ、ターンテーブル３を停止させる。

回転制御部３３は、ステップＳ２５～Ｓ２８を繰り返すことで、ターンテーブル３を往復回転運動させる。往復回転運動とは、第一の方向への回転運動と、第二の方向への回転運動とを、交互に複数回繰り返す運動である。当該往復回転運動により、セル６ａ内で粉末状の試薬と溶媒とが攪拌されて、液体の試薬が調整される。

上述したとおり、容器６には、ターンテーブル３の径方向に沿って複数のセル６ａが設けられている。径方向における外側に設けられたセル６ａは、径方向における内側に設けられたセル６ａと比較して、ターンテーブル３の回転に伴う移動速度が大きくなる。このため、径方向における外側に設けられたセル６ａに、溶媒に溶解しにくい粉末の試薬を投入することで、ターンテーブル３の往復回転運動により効率良く当該試薬を攪拌して溶解させることができる。

このように試薬と溶媒とを攪拌することで、溶媒への試薬の溶解を従来よりも確実に行うことができ、溶媒への試薬の溶解が不十分であることに起因して測定結果の精度が低下する可能性を小さくできる。したがって、測定装置１による測定精度が向上する。

測定装置１の動作中、ノズル１３が検体または試薬の注入動作を行わない待機状態では、移動制御部３１は、駆動機構１６を制御して、ノズル１３の先端が洗浄部１０の上方に位置するようにアーム１１を動作させてよい。移動制御部３１がこのように駆動機構１６を制御する場合、ノズル１３の先端に検体または試薬の液滴１３ａが付着している場合であっても、当該液滴１３ａが他の検体または試薬が注入されたセル４ａ・５ａ・６ａ、または検体貯留部７に落下する可能性は小さい。

また、測定装置１においては、互いに異なる複数種類の液体をノズル１３により吸引および吐出する。複数種類の液体が混合すると、測定の精度が低下する。このため、測定の途中で必要に応じてノズル１３を洗浄してもよい。

ノズル１３を洗浄する場合、まず、制御部３０は、洗浄部１０において、ノズル１３の内部に残留している液体を容器１９（図８参照）に排出するとともに、溶媒を洗浄用ノズル１４ａから吹き付けてノズル１３の外部を洗浄する。次に、制御部３０は、ノズル１３により洗浄部９から溶媒を吸引する。制御部３０は、ノズル１３を揺動させることでノズル１３内の溶媒を攪拌した後、洗浄部１０において溶媒を容器１９に排出する。その状態で、制御部３０は、液滴１３ａを気体噴出部１８により除去することで、洗浄を終了する。このようにしてノズル１３を洗浄することで、液体の混合を防止し、高精度な測定が可能となる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。実施形態２では、制御部３０による測定装置１の制御の、別の例について説明する。

図１５は、制御部３０による測定装置１の制御の、実施形態２に係る一例を示すフローチャートである。図１５に示す制御は、検体が注入されたセル４ａに対して、試薬を注入する前においても測定を行う、すなわち、バックグラウンドの測定を行うものである。制御部３０は、図１１および図１２を参照して説明した実施形態１と同様に、検体（第１の液）をセル４ａに注入する（Ｓ１）。その状態で、回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、測定対象とするセル４ａを光学系２０による測定位置に移動させるようにターンテーブル３を回転させる（Ｓ１０１）。測定制御部３４は、光学系２０を制御してセル４ａの透過光の強度の測定を行う（Ｓ１０２）。

回転制御部３３は、回転機構１５を制御して、ノズル１３により検体が吸引される位置にセル４ａを移動させる（Ｓ１０３）。吸引・吐出制御部３２は、ポンプ１７を制御して、セル４ａに注入されている検体の一部を吸引して除去する（Ｓ１０４）。さらに、制御部３０は、実施形態１と同様に、試薬を調整し（Ｓ２）、調整した試薬（第２の液）をセル４ａに注入する（Ｓ３）。なお、制御部３０は必ずしもステップＳ２をステップＳ１０４の後に実行する必要はなく、ステップＳ１～Ｓ１０４までの任意のステップの後に実行してよい。また、ステップＳ１０４の後に、ノズル１３を洗浄してもよい。または、ノズル１３を洗浄する代わりに、ノズル１３の交換をユーザに促してもよい。その場合には、測定装置１は、ノズル１３の交換をユーザに促すための音声または画像を出力する出力装置を備えていればよい。その後、回転制御部３３は、測定対象とするセル４ａを光学系２０による測定位置に移動させるようにターンテーブル３を回転させる（Ｓ４）。測定制御部３４は、光学系２０を制御してセル４ａの透過光の強度の測定を行う（Ｓ５）。

以上のとおり、実施形態２に係る制御によれば、制御部３０は以下の工程を実行する。

（ｉ）ノズル１３によりセル４ａの少なくとも１つに検体を注入した後、検査光２３（図９参照）による測定を行う工程（Ｓ１０２）
（ｉｉ）注入された検体の一部をノズル１３により吸引して除く工程（Ｓ１０４）
（ｉｉｉ）検体の一部が除かれたセル４ａに試薬を注入した後、検査光２３による測定を行う工程（Ｓ５）
これらの行程によれば、検体に試薬を注入する前および後の、両方の測定結果を得ることができる。すなわち、試薬を注入することで検体に生じる吸光度の変化を明確に測定できる。したがって、測定装置１による測定精度が向上する。

一方、セル５ａを使用する測定では、予めセル５ａに粉末状の試薬を投入するのではなく、先に検体をセル５ａに注入して測定を行う必要がある。具体的には、制御部３０は、粉末状の試薬を投入されていない状態のセル５ａに対して、ステップＳ１・Ｓ１０１～Ｓ１０４の制御を実行する。ステップＳ１０４の後、検体が注入された状態のセル５ａにユーザが粉末状の試薬を投入する。その後、制御部３０は、図１３に示したステップＳ１２５～Ｓ１２７と同様の制御を実行し、試薬を検体に溶解させる。

また、このような構成によれば、例えば土壌の成分測定を行う場合に、測定精度を向上させることで、土壌の改善に寄与できる。これにより、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の達成に貢献できる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１測定装置
３ターンテーブル（回転体）
１１アーム（移動機構）
１７ポンプ
２１発光部
２２受光部
３０制御部

Claims

土壌抽出液の成分である検体および粉末状の試薬を貯留する複数のセルを少なくとも１つの仮想的な円またはその一部に沿って配置可能な回転体であって、前記複数のセルより大きく、前記試薬を溶解させる攪拌子が配置された複数の区画が前記回転体の径方向に沿って配置された容器を含む回転体と、
前記回転体の回転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記複数のセルの少なくとも１つに液体が注入された後、前記回転体を往復回転運動させ、前記往復回転運動において、第一の方向に回転している状態から漸次減速しつつ停止させ、第二の方向に回転方向を変換し、
前記複数のセルに前記攪拌子が配置され、前記回転体の往復回転により前記複数のセル及び前記複数の区画を揺動させることで、前記攪拌子が前記検体および前記試薬を攪拌する、土壌抽出液の成分測定を行うための測定装置。
前記制御部は、前記第一の方向に回転している状態の前記回転体を、－２００ｒａｄ／ｓ^２以上かつ－２０ｒａｄ／ｓ^２以下の角加速度で５０ｍｓ以上かつ２００ｍｓ以下の時間にわたって減速しつつ停止させ、第二の方向に回転方向を変換する請求項１に記載の測定装置。
前記複数のセルの少なくとも１つに液体を注入するノズル内の流体の吸引および排出を行うポンプをさらに備え、
前記制御部は、前記ポンプを制御して、前記ノズルによる前記セル内の液体のピペッティングまたは攪拌を行う請求項１または２に記載の測定装置。
検体および試薬を貯留する複数のセルの少なくとも１つに液体を注入するノズル内の流体の吸引および排出を行うポンプと、
前記複数のセルの少なくとも１つに検査光を出射する発光部と、
前記セルを透過した検査光を受光する受光部と、
前記ポンプによる前記流体の吸引および排出、並びに前記検査光による測定を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ポンプを制御して、前記ノズルにより前記セルに前記検体を含む第１の液を注入した後、前記検査光による測定を行い、
前記ポンプを制御して、前記セルに注入された前記第１の液の一部を前記ノズルにより吸引して除き、前記第１の液の一部が除かれたセルに前記試薬を含む第２の液を注入した後、前記検査光により土壌の成分測定を行うための測定装置。
前記複数のセルは、平面視した場合に、前記円に沿った周方向の長さが、前記円の半径方向の幅より大きい請求項１から３のいずれか１項に記載の測定装置。
前記試薬は粉末状である請求項４に記載の測定装置。