特許 7420045 自動試料注入システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-15

(45)【発行日】2024-01-23

(54)【発明の名称】自動試料注入システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/24 20060101AFI20240116BHJP

【ＦＩ】

G01N30/24 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020174370

(22)【出願日】2020-10-16

(65)【公開番号】P2022065722

(43)【公開日】2022-04-28

【審査請求日】2023-03-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100205981

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 大輔

(72)【発明者】

【氏名】福島 大貴

【審査官】高田 亜希

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３１８８９２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平３－２４５０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２１３５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－０９６６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５７２１３８４（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平６－２７３４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１０４２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１７０５２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３０／００－３０／９６

Ｇ０１Ｎ ３５／００－３７／００

Ｇ０１Ｎ １／００－ １／４４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分析装置に対する試料注入動作を行なうインジェクタを少なくとも備えた自動試料注入システムであって、
前記インジェクタが、
サイズが互いに異なる複数種類のバイアルのそれぞれを受けるためにバイアルの各種類に対応して設けられた複数のバイアル受け穴が上面において同一円周上に設けられており、前記複数のバイアル受け穴がそれぞれ円周軌道を描いて移動するように回転するターレットと、
前記ターレットの動作を制御する制御部であって、前記インジェクタへバイアルを供給するサンプラが設けられている場合に、前記サンプラから前記インジェクタへバイアルが供給される際に、供給対象のバイアルのサイズを認識し、前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴を前記円周軌道上に設定された受渡し位置に配置するように構成された制御部と、を備えている、自動試料注入システム。

【請求項2】

前記インジェクタの側方に配置され、バイアルを前記インジェクタへ供給するサンプラをさらに備え、
前記サンプラは、前記インジェクタへバイアルを供給する際に、供給対象のバイアルのサイズに関するバイアル情報を出力するとともに、前記供給対象のバイアルを前記受渡し位置へ搬送するように構成されており、
前記インジェクタの前記制御部は、前記サンプラから出力された前記バイアル情報に基づいて前記供給対象のバイアルのサイズを認識し、前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴を前記受渡し位置に配置するように構成されている、請求項１に記載の自動試料注入システム。

【請求項3】

前記インジェクタは、前記サンプラから前記インジェクタへ前記供給対象のバイアルが供給される前に、前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴が空いているか否かを検知するように構成されたバイアル検知部をさらに備えている、請求項１又は２に記載の自動試料注入システム。

【請求項4】

前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴が空いていないことを前記バイアル検知部が検知したときに、前記サンプラが、前記供給対象のバイアルを前記インジェクタへ供給することをキャンセルするように構成されている、請求項３に記載の自動試料注入システム。

【請求項5】

前記バイアル受け穴の縁はテーパ形状となっている、請求項１から４のいずれか一項に記載の自動試料注入システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスクロマトグラフィ分析用の自動試料注入システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ガスクロマトグラフィ分析装置に試料を自動注入する自動試料注入装置（以下、インジェクタと称する）が知られている（特許文献１参照）。インジェクタは、試料を収容した複数のバイアルがセットされる移動式のターレットと、ターレットにセットされたバイアルから試料を吸入するためのシリンジと、を備えている。ガスクロマトグラフへ試料を注入する際、ターレットが移動することによって目的の試料を収容したバイアルが所定位置に配置され、所定位置に配置されたバイアルの試料がシリンジによって吸入されて分析装置へ注入される。

【0003】

また、インジェクタのターレットにセット可能なバイアルの数には限界があり、試料の数が多い場合には、すべての試料をインジェクタにセットすることができない。そのため、試料を収容したバイアルをインジェクタへ供給するサンプラがインジェクタと併用されることがある。その場合、インジェクタのターレットには、サンプラから供給されるバイアルを受けて保持するためのバイアル受け穴が設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平９－３２５１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

バイアルには複数の種類が存在し、その種類によってバイアルのサイズが異なっている。サンプラに搭載するバイアルの種類を変更した場合、サンプラからインジェクタへ供給されるバイアルの種類が変更されるため、そのままでは、サンプラから供給されるバイアルのサイズとターレットのバイアル受け穴のサイズが合わず、バイアルが落下するなどの問題が生じる。そのため、サンプラからインジェクタへ供給されるバイアルの種類に応じて、ターレットを交換するか、ターレットのバイアル受け部の部品を交換するなどして、ターレットのバイアル受け穴のサイズを変更する必要がある。しかし、ターレットのバイアル受け穴を変更すると、ティーチングを実施してターレットを所望の位置へ正確に位置決めするための基準位置をインジェクタに覚え込ませる必要が生じ、ユーザに多大な作業負担を強いることになる。

【0006】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、バイアルの種類に関係なく、サンプラからインジェクタへのバイアルの供給が正常になされるようにすることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る自動試料注入システムは、分析装置に対する試料注入動作を行なうインジェクタを少なくとも備えた自動試料注入システムであって、前記インジェクタが、サイズが互いに異なる複数種類のバイアルのそれぞれを受けるためにバイアルの各種類に対応して設けられた複数のバイアル受け穴が上面において同一円周上に設けられており、前記複数のバイアル受け穴がそれぞれ円周軌道を描いて移動するように回転するターレットと、前記ターレットの動作を制御する制御部であって、前記インジェクタへバイアルを供給するサンプラが設けられている場合に、前記サンプラから前記インジェクタへバイアルが供給される際に、供給対象のバイアルのサイズを認識し、前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴を前記円周軌道上に設定された受渡し位置に配置するように構成された制御部と、を備えている。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る自動試料注入システムによれば、インジェクタのターレットに、複数種類のバイアルのそれぞれに対応する複数のバイアル受け穴が設けられ、サンプラからインジェクタにバイアルが供給される際に、供給対象のバイアルに対応するバイアル受け穴が所定の受渡し位置に配置されるように構成されているので、サンプラからインジェクタへ供給されるバイアルの種類に関係なく、サンプラからインジェクタへのバイアルの供給が正常になされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】自動試料注入システムの一実施例を概略的に示す図である。

【図2】同実施例において、サンプラからインジェクタへバイアルが供給される際の状態を示す図である。

【図3】サンプラに搭載されるバイアルラックの種類の例を示す平面図である。

【図4】インジェクタのターレットの一例を示す平面図である。

【図5】同実施例の制御系統の一例を示すブロック図である。

【図6】同実施例においてサンプラからインジェクタへバイアルが供給される際の動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る自動試料注入システムの一実施例について説明する。

【0011】

図１に示されているように、自動試料注入システム１は、インジェクタ２、サンプラ４及び管理装置６を備えている。

【0012】

インジェクタ２は、ガスクロマトグラフィ分析装置上に配置され、ガスクロマトグラフィ分析装置の上面に設けられている注入ポートへ試料を注入する装置である。

【0013】

サンプラ４は、試料、溶媒、洗浄液などの液体を収容するバイアルＶを必要に応じてインジェクタ２へ供給するための装置であって、インジェクタ２の側方に追加的に設けられる。

【0014】

管理装置６は、インジェクタ２及びサンプラ４を含む自動試料注入システム１全体の動作管理を行なうためのものであって、ＣＰＵ及び情報記憶装置を備えた汎用のパーソナルコンピュータ又は専用のコンピュータによって実現される。ユーザは、管理装置６に対して、自動試料注入システム１の動作条件を設定する。

【0015】

インジェクタ２は、サンプリング機構８及びターレット１０を備えている。ターレット１０はステッピングモータによって回転する円形の回転テーブルである。ターレット１０の上面には、複数のバイアルＶが同一円周上に配列された状態でセットされるようになっており、それらのバイアルＶがターレット１０の回転に伴って円周軌道を描いて移動する。サンプリング機構８はシリンジ１２を備えている。シリンジ１２は、液体の吸入及び吐出を行なう先端が鉛直下方を向いた状態で上下動可能に設けられている。ターレット１０は、搭載されている任意のバイアルＶをシリンジ１２の直下に配置することができる。

【0016】

サンプラ４は、搬送アーム１４及びバイアルホルダ１６を備えている。バイアルホルダ１６は、インジェクタ２へ供給すべき複数のバイアルＶをセットすることができる円形テーブルである。搬送アーム１４はバイアルホルダ１６上において水平方向へ伸びるように設けられており、搬送アーム１４の先端部に、バイアルＶを把持するための複数の爪２０を有するグリッパ１８が設けられている。搬送アーム１４は、バイアルホルダ１６の中心を回転中心とした水平面内での回転と軸方向へのスライドにより、バイアルホルダ１６にセットされている任意のバイアルＶをグリッパ１８で把持し、インジェクタ２のターレット１０へ搬送して供給することができる。

【0017】

図２に示されているように、インジェクタ２及びサンプラ４はそれぞれ、制御部２２、２４を備えている。インジェクタ２の制御部２２は、サンプリング機構８及びターレット１０の動作を制御する。サンプラ４の制御部２４は、搬送アーム１４の動作を制御する。制御部２２及び２４は、ＣＰＵ及び情報記憶メモリ等を備えたコンピュータ回路によって実現されるものであり、管理装置６と通信可能に接続されている。管理装置６は、ユーザによって設定された動作条件に基づく制御情報を制御部２２及び２４へ出力し、制御部２２及び２４は管理装置６から提供された制御情報に基づく動作制御を行なう。

【0018】

図３に示されているように、サンプラ４のバイアルホルダ１６には、互いにサイズの異なる複数種類のバイアルＶをセットすることができる。各種類のバイアルは、種類ごとに用意されたバイアルラック（単にラックともいう）に搭載された状態でバイアルホルダ１６にセットされる。図３の例では、小サイズのバイアル用のラックとそれよりも大きい大サイズのバイアル用のラックを用いてバイアルホルダ１６にバイアルＶがセットされる様子が示されている。なお、図３では、バイアルホルダ１６の全面にサイズの均一なバイアルＶがセットされている様子が示されているが、互いに異なるサイズのバイアルＶを同時にバイアルホルダ１６にセットすることもできる。

【0019】

サンプラ４のバイアルホルダ１６にどのような種類（サイズ）のバイアルがセットされているか、すなわち、バイアルホルダ１６にセットされている各バイアルがどのようなものであるかは、ユーザが管理装置６に対して設定する。管理装置６はバイアルホルダ１６にセットされているバイアルに関するバイアル情報をサンプラ４の制御部２４へ提供する。サンプラ４の制御部２４は、管理装置６から提供されたバイアル情報を保持し、そのバイアル情報に基づいて搬送アーム１４の動作を制御する。

【0020】

図４に示されているように、インジェクタ２のターレット１０には、ユーザによってセットされるバイアルを保持するためのバイアル受け穴２８とは別に、サンプラ４のバイアルホルダ１６から供給されるバイアルを保持するための複数のバイアル受け穴３０を備えている。バイアル受け穴３０は、サンプラ４から供給される各種類のバイアルをそれぞれ受けるために各種類のバイアルのサイズに対応して設けられている。図４の例では、小サイズのバイアルを受けるための３つのバイアル受け穴３０Ｓと、大サイズのバイアルを受けるための１つのバイアル受け穴３０Ｌとが設けられている。各バイアル受け穴３０の縁はテーパ形状になっており、サンプラ４からインジェクタ２へバイアルが供給される際に、各バイアル受け穴３０に対する搬送アーム１４の位置決めが僅かにずれても許容されるようになっている。

【0021】

図５に示されているように、インジェクタ２とサンプラ４との間でバイアルを受け渡すための受渡し位置Ｐは、ターレット１０の回転に伴って各バイアル受け穴３０が描く円周軌道上に設定されている。この受渡し位置Ｐは、この自動試料注入システム１の据え付け時などに実施されるティーチングの際に設定され、インジェクタ２の制御部２２及びサンプラ４の制御部２４がそれぞれ、受渡し位置Ｐの位置座標を記憶している。サンプラ４からインジェクタ２へバイアルが供給される際、サンプラ４の制御部２４は、管理装置６を介して、自身が認識している供給対象のバイアルのサイズ情報をサンプラ４へ提供する。インジェクタ２の制御部２２は、提供されたバイアルのサイズ情報に基づき、そのバイアルに対応するバイアル受け穴３０が受渡し位置Ｐに位置するようにターレット１０を制御する。例えば、供給対象のバイアルが小サイズのバイアルである場合、小サイズのバイアル用のバイアル受け穴３０Ｓのうち、空いている（未だバイアルがセットされていない）バイアル受け穴３０Ｓのうちのいずれかを受渡し位置Ｐに配置する。空いているバイアル受け穴３０Ｓが複数存在する場合、いずれのバイアル受け穴３０Ｓを受渡し位置Ｐに配置するかは、予め設定された優先順位に基づいて決定することができる。

【0022】

ここで、制御部２２には、各バイアル受け穴３０におけるバイアルの存在の有無を検知するように構成されたバイアル検知部２６が設けられている（図２参照）。バイアル検知部２６は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現される機能である。各バイアル受け穴３０にバイアルがすでにセットされているか否かは、インジェクタ２とサンプラ６との間のバイアルＶの受渡しの履歴を参照することによって検知することができる。バイアル検知部２６は、供給対象のバイアルに対応するバイアル受け部３０に空きがないことを検知した場合、バイアル受け部３０に空きがないことを示す信号を管理装置６に対して出力する。管理装置６は、サンプラ４の制御部２４に対してバイアルの供給をキャンセルするように指示を送信し、実施しようとしているバイアルの供給をキャンセルさせる。

【0023】

サンプラ４からインジェクタ２へのバイアルの供給に関する動作の一例について、図１及び図２とともに図６のフローチャートを用いて説明する。

【0024】

例えば、予め設定されたシーケンスにおいてサンプラ４からインジェクタ２へバイアルを供給すべきタイミングとなったときに、管理装置６はサンプラ４の制御部２４に対して所望されているバイアルの供給指示を送信する。サンプラ４の制御部２４は、管理装置６を介して、供給対象のバイアルのサイズ情報をインジェクタ２の制御部２２へ提供する。インジェクタ２の制御部２２は、提供された情報によって供給対象のバイアルのサイズを認識し（ステップ１０１）、そのバイアルに対応するバイアル受け穴３０におけるバイアルの存在の有無を検知する（ステップ１０２）。

【0025】

供給対象のバイアルに対応するバイアル受け穴３０が空いている場合（ステップ１０３：Ｙｅｓ）、インジェクタ２の制御部２２は、ターレット１０を制御し、供給対象のバイアルに対応するバイアル受け穴３０を受渡し位置Ｐに配置する（ステップ１０４）。サンプラ４の制御部２４は、搬送アーム１４を制御し、供給対象のバイアルを受渡し位置Ｐに搬送し、受渡し位置Ｐに配置されているバイアル受け部３０へそのバイアルを受け渡す（ステップ１０５）。

【0026】

一方、供給対象のバイアルに対応するバイアル受け穴３０が空いていない場合（ステップ１０３：Ｎｏ）、サンプラ４は、インジェクタ２に対するバイアルの供給をキャンセルする（ステップ１０６）。このとき、管理装置６は、液晶ディスプレイなどの情報表示装置（図示は省略）にバイアルの供給がキャンセルされたことを示す情報を表示するように構成されていてもよい。

【0027】

以上において説明した実施例は、本発明に係る自動試料注入システムの実施形態の一例を示したに過ぎない。本発明に係る自動試料注入システムの実施形態は以下に示すとおりである。

【0028】

本発明に係る自動試料注入システムの一実施形態では、分析装置に対する試料注入動作を行なうインジェクタを少なくとも備えた自動試料注入システムであって、前記インジェクタが、サイズが互いに異なる複数種類のバイアルのそれぞれを受けるためにバイアルの各種類に対応して設けられた複数のバイアル受け穴が上面において同一円周上に設けられており、前記複数のバイアル受け穴がそれぞれ円周軌道を描いて移動するように回転するターレットと、前記ターレットの動作を制御する制御部であって、前記インジェクタへバイアルを供給するサンプラが設けられている場合に、前記サンプラから前記インジェクタへバイアルが供給される際に、供給対象のバイアルのサイズを認識し、前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴を前記円周軌道上に設定された受渡し位置に配置するように構成された制御部と、を備えている。

【0029】

上記一実施形態の第１態様では、前記インジェクタの側方に配置され、バイアルを前記インジェクタへ供給するサンプラをさらに備え、前記サンプラは、前記インジェクタへバイアルを供給する際に、供給対象のバイアルのサイズに関するバイアル情報を出力するとともに、前記供給対象のバイアルを前記受渡し位置へ搬送するように構成されており、前記インジェクタ（２）の前記制御部は、前記サンプラから出力された前記バイアル情報に基づいて前記供給対象のバイアルのサイズを認識し、前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴を前記受渡し位置に配置するように構成されている。

【0030】

上記一実施形態の第２態様では、前記インジェクタが、前記サンプラから前記インジェクタへ前記供給対象のバイアルが供給される前に、前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴が空いているか否かを検知するように構成されたバイアル検知部をさらに備えている。このような態様により、サンプラからインジェクタへバイアルが搬送される前に、そのバイアルを受け入れるためのバイアル受け穴に空きがあるか否かを検知することができ、インジェクタ側のバイアル受け穴に空きがない状態でサンプラからバイアルが供給されることを防止できる。この第２態様は、上記第１態様と組み合わせることができる。

【0031】

上記第２態様において、前記供給対象のバイアルに対応する前記バイアル受け穴が空いていないことを前記バイアル検知部が検知したときに、前記サンプラが、前記供給対象のバイアルを前記インジェクタへ供給することをキャンセルするように構成することができる。これにより、インジェクタ側のバイアル受け穴に空きがない状態でサンプラからバイアルが供給されることを確実に防止できる。

【0032】

上記一実施形態の第３態様では、前記バイアル受け穴の縁はテーパ形状となっている。これにより、サンプラからインジェクタにバイアルが供給される際のバイアル受け穴に対するバイアルの位置決めのずれをある程度許容することができる。

【符号の説明】

【0033】

１ 自動試料注入システム
２ インジェクタ
４ サンプラ
６ 管理装置
８ サンプリング機構
１０ ターレット
１２ シリンジ
１４ 搬送アーム
１６ バイアルホルダ
１８ グリッパ
２０ 爪
２２ インジェクタの制御部
２４ サンプラの制御部
２６ バイアル検知部
２８，３０ バイアル受け穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】