JPH10104241A - 自動試料注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トレー駆動用のステッピングモータ脱調時に
も試料吸引動作を正常に行なう。 【解決手段】 トレー１４にそれぞれ形状の異なるホー
ムポジション用スリット１４１とバイアル位置用スリッ
ト１４２とを形成する。バイアル位置検出センサ１６に
よりホームポジションを検出した後にバイアル位置用ス
リット１４２の数をカウントしつつトレー１４を移動さ
せ、所望の試料位置のスリット１４２のエッジでトレー
１４を停止させる。そして、バイアル検出センサ１７に
よりバイアル１３の載置が確認されたならばシリンジ１
１を降下させて試料を吸引する。これにより、ステッピ
ングモータ１５１が脱調しても、ニードル１１２が確実
にバイアル１３に挿入される位置にトレー１４を移動さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスクロマトグラ
フ、液体クロマトグラフ、分光分析装置等の分析装置に
おいて用いられる自動試料注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスクロマトグラフ等の分析装置で試料
を分析する場合、通常、注射器と同様の構造を有するシ
リンジにより試料瓶（バイアル）から一定量の試料を吸
引するという操作が行なわれる。複数の試料を連続的に
分析するためには、複数のバイアルを収容したトレーの
上方にシリンジを配置し、そのシリンジが吸引可能な位
置に所定のバイアルを順次自動的に搬送する自動試料注
入装置が用いられる。

【０００３】このような自動試料注入装置の要部の構成
を図３に示す。図３（ａ）は従来の自動試料注入装置の
正面図、図３（ｂ）は側面図である。この自動試料注入
装置は、シリンジ１１、シリンジ１１を上下に移動させ
るシリンジ駆動部１２、複数のバイアル１３を収納した
トレー２４、トレー２４をスライド移動させるトレー駆
動部１５等から構成されている。シリンジ１１は、バレ
ル１１１、バレル１１１の先端に取り付けられたニード
ル１１２、バレル１１１に嵌挿されたプランジャ１１３
から成り、プランジャ１１３はプランジャ駆動部１９に
よりバレル１１１内に押し込み又は引き出されるように
なっている。トレー駆動部１５は、ステッピングモータ
１５１、ステッピングモータ１５１の回転軸に固定され
たピニオン１５２、トレー２４に設けられピニオン１５
２に噛合したラック１５３等から構成される。また、ト
レー２４の端部にはスリット２４１が形成され、このス
リット２４１を検出するための、発光部及び受光部を備
えるホームポジションセンサ２６が所定位置に設けられ
ている。更に、トレー２４手前で且つ垂直方向にシリン
ジ１１と同一位置にはバイアル検出センサ１７が設けら
れている。

【０００４】この自動試料注入装置の動作は以下のよう
になっている。まず、トレー２４はトレー駆動部１５に
より所定の基準位置（ホームポジション）まで移動され
る。このとき、ホームポジションセンサ２６の発光部か
ら発した光がトレー２４の下縁端面に反射して戻ってく
る光を受光部で検出し、スリット２４１のために反射光
の得られない位置をホームポジションとして認識する。

【０００５】その後、ホームポジションから所望のバイ
アル位置迄の移動量に対応する数のパルス信号をステッ
ピングモータ１５１に印加することによりトレー２４を
移動させる。バイアル検出センサ１７はホームポジショ
ンセンサ２６と同様に発光部及び受光部を備えており、
発光部から出射した光がバイアルに当たり反射してきた
光を受光部で検出することによりバイアルの有無を判断
している。試料吸引位置（ニードル１１２の真下）に所
望のバイアルがくるようにトレー２４が移動された後に
バイアル検出センサ１７によりバイアルが在ると判断さ
れると、シリンジ駆動部１２はシリンジ１１を降下させ
ニードル１１２をバイアル１３内に挿入する。そして、
プランジャ駆動部１９によりプランジャ１１３を引い
て、バイアル１３内の液体試料をバレル１１１内に吸引
する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の自
動注入装置では、トレー２４の移動がホームポジション
を基準とする相対的な位置決めにより行なわれているた
め、外力やトレー２４の負荷変動等の要因によりステッ
ピングモータ１５１が脱調すると次のような問題が生じ
る。

【０００７】図４はバイアル位置とバイアル検出センサ
１７の検出信号との関係を示す図であり、図４（ａ）は
バイアルの上面図、図４（ｂ）はバイアルの側面断面
図、図４（ｃ）はバイアル検出センサ１７の受光部の出
力、図４（ｄ）は受光部出力に基づいて得るバイアル検
出信号である。バイアル１３の上面開口は下部の外径よ
りも小さくなっており、上面開口にはゴム等のセプタム
１３１が樹脂性のキャップ１３２により締め付けられて
いる。バイアル１３の外形は略円柱形状であり、バイア
ル検出センサ１７に対するバイアルの位置がその中心よ
りずれるほど反射光が弱くなるから、バイアル検出セン
サ１７の受光部の出力信号は図４（ｃ）に示す曲線のよ
うになる。このような受光信号に対し、予め設定された
判定閾値と比較することにより図４（ｄ）に示すような
バイアルの有無を示す検出信号が生成される。

【０００８】装置の個体差等によるトレー２４移動時の
位置のばらつきを吸収するには、上記判定閾値を比較的
低いレベルに設定し、バイアル１３の位置が多少ずれて
いてもバイアル在りと判定できるようにしておく必要が
ある。このため、バイアルの検出範囲Ｂはバイアル１３
の上面開口の径にほぼ相当する試料吸引可能範囲Ａより
も広くなっている。

【０００９】この結果、ステッピングモータ１５１が脱
調しトレー２４の移動量にＸだけずれが生じると試料吸
引に支障をきたすことがある。すなわち、Ｘ＜Ａ／２で
ある場合には吸入可能であるが、Ａ／２≦Ｘ≦Ｂ／２の
場合にはニードル１１２がバイアル１３のキャップ１３
２を突いてニードル１１２が折れ曲がる可能性が高く、
またＢ／２＜Ｘの場合にはバイアル１３の存在自体が検
出できない。ニードル１１２が破損すると、その後の分
析が行なえなくなり大いに支障をきたす。勿論、シリン
ジ１１の交換に手間取ったり余分なコストが必要になる
という問題もある。

【００１０】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、試料吸
引時にシリンジのニードルが確実にバイアルのセプタム
中央を貫くことができ、特にトレーを駆動するステッピ
ングモータの脱調が生じてもニードルがバイアル自体に
当たる事故を防ぐことができる自動試料注入装置を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、複数の試料容器を収納したトレー
内の所望の容器からシリンジにより試料を吸引する自動
試料注入装置において、a)前記トレー内の所定の各試料
容器位置に対応して該トレーに設けられた位置マーカー
を検出する位置検出手段と、b)前記トレーを移動させる
駆動手段と、c)試料吸引可能位置に試料容器が存在する
ことを検出する容器検出手段と、d)前記位置検出手段に
より所望の試料容器位置を判断しつつ試料吸引可能位置
に該所望の試料容器位置がくるように前記駆動手段を制
御した後、前記容器検出手段により容器が存在している
ことを検出するとシリンジによる吸引動作を行なわせる
制御手段と、を備えることを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る自動試料注入装置に
おいて、位置検出手段は、例えばトレー内の所定の複数
の試料容器の各位置に対応してトレーの適宜の箇所に設
けられたスリットとそのスリットを検出可能な発光部及
び受光部を備える光センサとにより構成することができ
る。このような構成の位置検出手段は、光センサの発光
部から発した光がトレーの反射面で反射した光を受光部
で検知することによりスリットの有無を識別し、試料容
器位置であるか否かを判断する。

【００１３】制御手段は、駆動手段を制御することによ
りトレーを所定方向に搬送し、位置検出手段の検出信号
により試料吸引可能位置（通常はシリンジの真下）に所
望の試料容器位置が到達したときにトレーを停止させ
る。そして、容器検出手段によりその所望の試料容器位
置に実際に試料容器が存在するか否かを検出し、試料容
器が存在する場合にはシリンジを降下させてその試料容
器内の試料を吸引する。すなわち、従来の自動試料注入
装置では、所望の試料容器位置にトレーを搬送するのに
ステッピングモータによりトレーの送り量を制御（オー
プンループ制御）していたのに対し、本発明に係る自動
試料注入装置では、試料容器位置の位置合わせは位置検
出手段が位置マーカーを検出することにより行なわれ
る。このため、試料容器位置の位置合わせが正確に行な
える。

【００１４】

【発明の効果】本発明に係る自動試料注入装置では、ト
レー内の試料容器位置が確実に検出され、シリンジの試
料吸引可能範囲に試料容器の開口が存在する位置でトレ
ーが停止される。したがって、シリンジのニードルが誤
ってバイアルのキャップを突くような事故を防止するこ
とができる。

【００１５】更に、この自動試料注入装置では、シリン
ジの試料吸引可能範囲に所望の試料容器がくるようにト
レーが移動された後に試料容器の存在の有無が検出さ
れ、所望の試料容器位置に容器が載置されていない場合
にはシリンジによる吸引動作は行なわれない。このた
め、シリンジの無駄な動作がなくなり、連続的な試料の
吸引・注入動作を効率的に行なうことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１、図２を参照
して説明する。図１はこの実施例による自動試料注入装
置の要部の構成図、図２はこの自動試料注入装置の動作
手順を示すフローチャートである。

【００１７】本実施例の自動試料注入装置では、トレー
１４の各バイアル載置位置に対応して、ホームポジショ
ンを検知するためのスリット（以下「ホームポジション
用スリット」という）１４１とは異なる形状のスリット
（以下「バイアル位置用スリット」という）１４２が形
成されている。バイアル位置用スリット１４２は従来装
置のホームポジションセンサ２６と同一の構成を有する
バイアル位置検出センサ１６によりその有無が検知され
る。すなわち、バイアル位置検出センサ１６はバイアル
載置位置の検出及びホームポジション検出という二つの
機能を兼ねている。

【００１８】制御部１８はバイアル位置検出センサ１６
及びバイアル検出センサ１７のセンサ信号を受けて、シ
リンジ駆動部１２、トレー駆動部１５及びプランジャ駆
動部１９を次のように制御する。まず、トレー１４を左
方向へ送るようにステッピングモータ１５１にパルス信
号を印加する（ステップＳ１）。そして、バイアル位置
検出センサ１６において反射光が得られない期間がスリ
ット幅ａよりも長く続くことを検出したならば（ステッ
プＳ２）、トレー１４の移動方向を反転し（ステップＳ
３）、最初のスリットのエッジを検出したときにトレー
１４を停止させる（ステップＳ４）。これにより、バイ
アル位置検出センサ１６に対向する位置にホームポジシ
ョン用スリット１４１がくる。すなわち、この位置がホ
ームポジションであって、例えばシリンジ１１が試料吸
引以外の他の動作（例えばクロマトグラフ装置の試料気
化室への試料の注入等）を行なう際にはこのホームポジ
ションにトレー１４を待機させる。

【００１９】次に、トレー１４内のｎ番目の試料載置位
置に載置されているバイアル１３の試料を吸引する際に
は、まず、トレー１４をホームポジションから右方向へ
送るようにステッピングモータ１５１にパルス信号を印
加する（ステップＳ５）。そして、バイアル位置検出セ
ンサ１６においてバイアル位置用スリット１４２を検出
してその数をカウントし、ｎ番目のバイアル位置用スリ
ット１４２のエッジを検出したときにトレー１４を停止
させる（ステップＳ６）。

【００２０】続いて、バイアル検出センサ１７により、
そのｎ番目の試料載置位置にバイアル１３が在るか否か
を検出する（ステップＳ７）。そして、バイアル１３の
存在が確認されたならば、シリンジ駆動部１２によりシ
リンジ１１を降下させ、ニードル１１２をバイアル１３
内の試料の中に入れた後、プランジャ駆動部１９により
プランジャ１１３を引き、所定量の試料をシリンジ１１
のバレル１１１内に吸引する（ステップＳ８）。

【００２１】ステップＳ７にてバイアル１３が検出され
なかったときにはｎ番目の試料載置位置にはバイアルが
載置されていないと判断し、そのｎ番目の試料載置位置
のバイアルの吸引動作は行なわずに次に指定されている
位置のバイアルを選択する動作に移行する。

【００２２】通常、上述のような制御部１８はＣＰＵを
中心とするマイクロコンピュータにより構成され、その
処理動作はマイクロコンピュータに組み込まれるソフト
ウェアにより実現される。このため、制御部１８の処理
動作の変更は、ソフトウェアの変更・修正のみで対応で
きることが多い。したがって、上記実施例の自動試料注
入装置は、従来の装置に対して、トレー１４の形状を変
更するというハードウェアの変更及び制御部１８のソフ
トウェアの変更のみで具現化することができる。

【００２３】なお、上記実施例では各試料位置に対応し
てトレーにスリットを設ける構成としていたが、各試料
載置位置を確実に検出可能な方法であれば他の方法によ
ってもよい。例えば、トレーに突起を設け、突起で反射
する光を検出することによりホームポジション及び各試
料位置を区別して検出できるように構成することもでき
る。また、バイアル位置検出センサとして光センサを用
いるほかに、非接触のセンサとしては磁気センサ等が使
用でき、更にはマイクロスイッチ等の接触型の検出器を
用いるようにしてもよい。

【００２４】更に、上記実施例はトレー１４が直線的に
スライド移動する構成であったが、例えばトレー１４が
円周に沿って回転したり、或いは、Ｘ−Ｙの２軸に沿っ
て平面内を移動する構成であっても本発明を適用するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例である自動試料注入装置の要
部の構成図。

【図２】 この実施例の自動試料注入装置の動作手順を
示すフローチャート。

【図３】 従来の自動試料注入装置の構成図。

【図４】 バイアル位置とバイアル検出信号との関係の
説明図。

【符号の説明】

１０…自動試料注入装置 １１…シリンジ １２…シリンジ駆動部 １３…バイアル １４…トレー １４１…ホームポジション用スリット １４２…バイアル位置用スリット １５…トレー駆動部 １５１…ステッピングモータ １５２…ピニオン １５３…ラック １６…バイアル位置検出センサ １７…バイアル検出センサ １８…制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の試料容器を収納したトレー内の所
   望の容器からシリンジにより試料を吸引する自動試料注
   入装置において、 a)前記トレー内の所定の各試料容器位置に対応して該ト
   レーに設けられた位置マーカーを検出する位置検出手段
   と、 b)前記トレーを移動させる駆動手段と、 c)試料吸引可能位置に試料容器が存在することを検出す
   る容器検出手段と、 d)前記位置検出手段により所望の試料容器位置を判断し
   つつ試料吸引可能位置に該所望の試料容器位置がくるよ
   うに前記駆動手段を制御した後、前記容器検出手段によ
   り容器が存在していることを検出するとシリンジによる
   吸引動作を行なわせる制御手段と、 を備えることを特徴とする自動試料注入装置。