オートサンプラ及び全有機体炭素計
【課題】 小型且つ簡易な構成でバイアルの有無を判定でき、操作の安全性を向上可能なオートサンプラ及び全有機体炭素計を提供することを目的とする。
【解決手段】 バイアル３ｂを配置するラック３と、ニードル４を含むニードル機構６１と、ニードル機構６１を上下に駆動させる駆動手段６２と、ニードル機構６１に自重で懸架され、懸架された状態でニードル機構６１を下方に移動させたときにニードル４の先端よりも先にバイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材６３と、懸架部材６３及びニードル機構６１の位置を検知する位置検知手段６４と、懸架部材６３の位置及びニードル機構６１の位置に基づいて、バイアル３ｂ又は異物を検知する物質検知手段１１０とを備える。
【解決手段】 バイアル３ｂを配置するラック３と、ニードル４を含むニードル機構６１と、ニードル機構６１を上下に駆動させる駆動手段６２と、ニードル機構６１に自重で懸架され、懸架された状態でニードル機構６１を下方に移動させたときにニードル４の先端よりも先にバイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材６３と、懸架部材６３及びニードル機構６１の位置を検知する位置検知手段６４と、懸架部材６３の位置及びニードル機構６１の位置に基づいて、バイアル３ｂ又は異物を検知する物質検知手段１１０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分析装置に係り、特に、分析の補助装置として利用されるオートサンプラ及びこれを用いた全有機炭素計に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフ（ＬＣ）又は全有機体炭素計（ＴＯＣ）等を用いて水質分析を行う際に、バイアル（試料容器）に入った試料を連続的に分析する補助装置として、オートサンプラが知られている。オートサンプラは、ニードルをバイアルに挿入して試料を吸引採取し、採取した試料を分析装置の流路に供給する（例えば、特許文献１参照）。バイアルは通常、試料の揮発や異物混入を防ぐために、気密性の高いセプタム（蓋）で封止されている。分析時には、ニードルを上下させ、セプタムを突き破ることにより、バイアル中の試料を採取する。
【０００３】
しかしながら、ニードルの上下運動の際に、操作者が誤って手などを挟んで怪我する場合がある。そこで従来の装置では、装置全体をカバーで覆うこと、或いは、ニードルを動かす前にバイアルの有無を検知する検知機構を設けること等によって、操作の安全性を確保してきた。
【０００４】
ところが、装置全体をカバーで覆う方法では、容積が大きくなるため、装置の機能に対する容積の割合が大きいことが印象の良さに繋がらなかった。また、カバーが装置全体を覆っているために、測定中にバイアルを追加して分析することができなかった。
【０００５】
一方、バイアルの有無の検知機構を有する従来の装置は、バイアルが正しくセットされたことを判断する機能を有していなかった。そのため、分析するバイアル（サンプル）番号の指定を間違えていた場合には間違った測定を続行していた。
【０００６】
また、バイアルの有無の判定方法として、従来は、シャフト先端がバイアルに当たり、バネが圧縮された力を利用して一定値を超えた場合をエラーとして検出する方法を採用していたが、この方法では、製造ロットにおいてバネ力の均一性が取りにくいため、動作のばらつきがあった。
【０００７】
更に、バイアルの有無を検知するためのシャフト、モータ、ベルト、スクリューネジ、バネ等の部品点数が多くなるため、生産コスト及び組み立て工数の増加に繋がっていた。
【特許文献１】特開２００５−１４７７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題点を鑑み、本発明は、小型且つ簡易な構成でバイアルの有無を判定でき、操作の安全性を向上可能なオートサンプラ及び全有機体炭素計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、バイアルを配置するラックと、ニードルを含むニードル機構と、ニードル機構を上下に駆動させる駆動手段と、ニードル機構に自重で懸架され、懸架された状態でニードル機構を下方に移動させたときにニードルの先端よりも先にバイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材と、懸架部材及びニードル機構の位置を検知する位置検知手段と、懸架部材及びニードル機構の位置に基づいて、バイアル又は異物を検知する物質検知手段とを備えるオートサンプラであることを要旨とする。
【００１０】
本発明の他の態様は、試料中の全炭素分を分解して二酸化炭素に変換するＴＣ燃焼管と、試料中の無機炭素分を二酸化炭素に変換するＩＣ反応器と、ＴＣ燃焼管及びＩＣ反応器に接続され、試料中の全炭素濃度及び無機炭素濃度を検出する検出器と、ＴＣ燃焼管及びＩＣ反応器に接続されたマルチポートバルブと、バイアルを配置するラック、ニードルを含むニードル機構、ニードル機構を上下に駆動させる駆動手段と、ニードル機構に自重で懸架され、該懸架された状態でニードル機構を下方に移動させたときにニードルの先端よりも先にバイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材、懸架部材の位置を検知する位置検知手段、懸架部材及びニードル機構の位置に基づいて、バイアル又は異物を検知する物質検知手段を含み、マルチポートバルブに接続されたオートサンプラとを備える全有機炭素体計であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型且つ簡易な構成でバイアルの有無を判定でき、操作の安全性を向上可能なオートサンプラ及び全有機体炭素計が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
また、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
（オートサンプラ）
本発明の実施の形態に係るオートサンプラ１は、図１に示すように、本体２と、本体２上に配置された円盤状のラック３と、ラック３の上方に配置された採取ユニット１０を有する。
【００１５】
ラック３は、複数のバイアルを収納するための複数の開口部３ａが設けられている。ラック３に収容されるバイアルとしては、例えば、９ｍｌ、２４ｍｌ、４０ｍｌなどの様々な容量のバイアルが用いられる。
【００１６】
採取ユニット１０は、本体２の内部に配置された駆動機構により左右方向（Ｘ方向）に移動可能である。採取ユニット１０は、外部からの異物混入等を防ぐために、全体がカバー５で覆われている。本体２の上部には、ニードル４を洗浄するためのリンス槽６が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、採取ユニット１０は、ニードル４を含むニードル機構６１と、ニードル６１を上下に駆動させる駆動手段６２と、ニードル機構６１に自重で懸架された懸架部材６３と、懸架部材６３の位置を検知する位置検知手段６４とを備える。
【００１８】
ニードル機構６１は、ラック３の上方に水平方向（Ｙ方向）に延伸する棒状の稼働アーム１２と、稼働アーム１２の先端に一端を固定され、鉛直方向（Ｚ方向）に延伸し、バイアル中の試料を採取するニードル４を含む。稼働アーム１２は、駆動手段６２に接続されている。駆動手段６２は、容器本体２の開口部に配置された柱状のスライドシャーシ１３に連結されており、スライドシャーシ１３の一面に設けられた溝に沿って、稼働アーム１２を上下に移動させる。
【００１９】
懸架部材６３は、ニードル機構６１に懸架された状態で、ニードル機構６１を下方に移動させたときにニードル４の先端よりも先にバイアルまたは異物に接触する構造を有する。具体的には、懸架部材６３は、稼働アーム１２の上面に懸架されたセンサドグ１７と、センサドグ１７の下端に接続されたレール１６と、レール１６の下端に固定され、バイアル又は異物と接触するバイアルキャッチ１９を備えている。
【００２０】
位置検知手段６４は、柱状（コの字形）のブラケット１５と、ブラケット１５に取り付けられ、懸架部材６３の位置を検知する検知部（フォトカプラ）１８とを備えている。ブラケット１５は、スライドシャーシ１３に固定され、稼働アーム１２と同一方向（Ｙ方向）に長い板状の固定アーム１４により、ラック３の上方の所定の高さに維持されている。
【００２１】
図３に示すように、ブラケット１５には鉛直方向（Ｚ方向）を長手方向とする長穴１５ａ、１５ｂが設けられている。レール１６は、長穴１５ｂを介してネジ等によりブラケット１５に仮留めされ、長穴１５ｂの範囲内で上下に摺動（スライド）する。
【００２２】
図４に示すように、ブラケット１５は、下端部に、長手方向に対して略垂直に折り曲がるＬ字形状をなすストッパ１５ｄを備えている。ストッパ１５ｄには、ニードル４の先端を通すための保護穴１５ｃが形成されている。ストッパ１５ｄは、ニードル４をバイアル３ｂから抜くときに、バイアル３ｂがニードル４に付随して一定の高さ以上に持ち上がらないようにする。
【００２３】
バイアルキャッチ１９は、レール１６にネジ等によって固定されており、レール１６及びセンサドグ１７と連動して上下方向にスライドする。バイアルキャッチ１９の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、切り欠き部１９ａを有するＬ字ブロック形状とすることが好ましい。切り欠き部１９ａを有するＬ字ブロック形状を採用することにより、ラック３の外周部分にある開口部３ａに配置されたバイアル３ｂの有無を検知する場合に、バイアルキャッチ１９の角部が本体２と接触して誤作動を生じさせることを抑制できる。
【００２４】
センサドグ１７の上部の一端は、稼働アーム１２の面上に自重で載っており、下部において水平方向に延伸し、他端がブラケット１５の側面に沿ってＬ字に折れ曲がっている。Ｌ字形に折れ曲がったセンサドグ１７の他端は、フォトカプラ１８が発する光を遮断する遮光板として機能し、フォトカプラ１８を構成する発光素子と受光素子との間を通過可能なように構成されている。センサドグ１７は、稼働アーム１２の上下移動に連動して、レール１６と共に上下方向にスライドする。
【００２５】
フォトカプラ１８は、コの字形のＣ型チャネル材（ＣＣ型鋼）からなるブラケット１５の側面に配置されている。なお、本実施形態においては、ケースの内部に発光素子と受光素子とが対向して配置されたフォトカプラ１８の例を示しているが、フォトカプラ１８の他にも、発光素子と受光素子を内部に封止せずに露出させ、ケースの外部で対向させたフォトインタラプタ等のように、他の光学的検出手段を用いてもよいことは勿論である。
【００２６】
フォトカプラ１８の信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、フォトカプラ１８の発光素子と受光素子との間で、Ｌ字型に折れ曲がったセンサドグ１７の他端部を移動させて光を遮ったり光を遮らなかったりすることにより行われる。例えば、稼働アーム１２が図４に示す位置にある場合、センサドグ１７の遮光板はフォトカプラ１８の光を遮るように受光素子と発光素子との間に挿入されている。この場合、フォトカプラ１８の信号は「ＯＮ」となる。一方、図２に示すように、ラック３上にバイアルが存在しない場合は、センサドグ１７の他端に設けられた遮光板がフォトカプラ１８より下方に位置するため、フォトカプラ１８の光を遮らない。そのため、フォトカプラ１８の信号は、「ＯＦＦ」となる。一方、ラック状に異物が存在する場合、異物がバイアルキャッチ１９と接触し、センサドグ１７の他端に設けられた遮光板がフォトカプラ１８より上方に位置することとなり、フォトカプラ１８の光を遮らない。その場合も、フォトカプラ１８の信号は、「ＯＦＦ」となる。
【００２７】
本発明の実施の形態に係るオートサンプラ１によれば、懸架部材６３が異物などに接触することにより懸架状態が一時的に外れ、ニードル機構６１と懸架部材６３との相対位置が変化することにより異物又はバイアルの存在が検出できる。懸架部材６３は、ニードル機構６１と連動して重力により移動するため、移動に際してバネやシャフトなどを配置する必要がなく、異物検出時の動作のばらつきが少なくなる。
【００２８】
また、懸架部材６３及び位置検出手段６４としてのレール１６、センサドグ１７、バイアルキャッチ１９、ブラケット１５及びフォトカプラ１８をそれぞれネジ等によって接続して一体化させることによって、装置の簡略化も図れる。
【００２９】
また、フォトカプラ１８の出力信号の変化を後述するオートサンプラ制御システムの物質検知手段１１０（下記の図６を用いて後述する）により検知し、必要に応じてニードル機構６１の移動を停止させることにより、ニードルの上下運動の際に操作者が誤って手などを挟んで怪我することを回避でき、操作の安全性をより高くすることができる。
【００３０】
（オートサンプラ制御システム）
図１〜図５に示すオートサンプラ１を制御する制御システムの一例を図６に示す。オートサンプラ制御システムは、オートサンプラ１に接続されたオートサンプラ制御手段１００と、オートサンプラ制御手段１００に接続された入力装置２０１及び出力装置２０２と、オートサンプラ制御手段１００の演算処理に必要なプログラムや各種設定条件等を記憶する記憶装置２０３とを備える。
【００３１】
オートサンプラ制御手段１００は、駆動手段１０１、物質検知手段１１０及び停止手段１０４を備える。
【００３２】
駆動手段１０１は、分析対象となるバイアルの番号、位置情報、ラック３の回転角度θ等の情報を記憶装置２０３から読み出し、ラック３を回転させて、採取ユニット１０を左右（Ｘ方向）へ移動させる。
【００３３】
物質検知手段１１０は、図２のニードル機構６１を一定距離下方に移動させた場合のフォトカプラ１８の出力信号の変化を検知することにより、異物又はバイアルを検知する。物質検知手段１１０は、異物判定手段１０２及びバイアル判定手段１０３を含む
異物判定手段１０２は、異物判定をする際の稼働アーム１２の移動距離、移動速度等を格納した異物判定情報を記憶装置２０３から読み出して、駆動手段１０１が稼働アーム１２を開始位置から所定の距離だけ下げた場合に、フォトカプラ１８の信号（パルス信号）を検出することにより、ラック３の周辺に異物があるか否かを判定する。
【００３４】
バイアル判定手段１０３は、バイアル判定をする際の稼働アーム１２の移動距離、移動速度等を格納したバイアル判定情報を記憶装置２０３から読み出して、ラック３上にバイアルが存在するか否かを判定する。
【００３５】
停止手段１０４は、異物判定手段１０２及びバイアル判定手段１０３の判定結果を読み出して分析作業を自動停止させる、或いは、必要に応じて出力装置２０２に警告メッセージ等を表示させる。
【００３６】
（オートサンプラ制御方法）
図７に示すフローチャートを用いて、オートサンプラ制御方法を説明する。なお、以下の例においては、試料を通常測定する場合の第１の方法と、ニードル４を洗浄する場合の第２の方法を説明する。
【００３７】
−第１の方法（通常測定時）−
まず、ステップＳ１０において、図７の駆動手段１０１が、分析対象となるバイアルの番号、位置情報、ラック３の回転角度θ等のバイアル情報を記憶装置２０３から読み出す。駆動手段１０１は、バイアル情報に基づいて、ラック３を角度θだけ回転させ、稼働アーム１２を所定のバイアルの上方に配置させる。その後、駆動手段１０１が、異物判定情報に基づいて、稼働アーム１２を開始位置から下方向（Ｚ方向）に第１の距離だけ降下させる。第１の距離移動させる際の稼働アーム１２の降下速度は、ニードル４をバイアルに刺す際の速度と同じかそれ以下とするのが好ましい。
【００３８】
ステップＳ１１において、稼働アーム１２が開始位置から第１の距離Ｌ１（例えば５ｍｍ）だけ下がった時に、異物判定手段１０２によりフォトカプラ１８の信号を検出させ、ニードル４の周辺に異物があるか否かを判定する。例えば、バイアル上に異物が存在する場合は、バイアルキャッチ１９が異物にぶつかることにより、バイアルキャッチ１９と一体化したレール１６及びセンサドグ１７が稼働アーム１２上から浮き上がり、センサドグ１７がフォトカプラ１８よりも上方に位置する。この場合、フォトカプラ１８は、センサドグ１７の遮光板によって光を遮断されないので、フォトカプラ１８が発する信号が「ＯＦＦ」になる。異物判定手段１０２は、フォトカプラ１８が発する信号がＯＦＦの場合を「ラック３の周辺に異物がある」と判断し、ステップＳ１７へ進む。
【００３９】
ステップＳ１７において、異物判定手段１０２は、ステップＳ１１の異物判定が１回目であるか否かを判定する。異物判定が２回目以上である場合は、ステップＳ１９において、停止手段１０４により測定を停止させ、出力装置２０２に警告メッセージ等を表示させる。一方、異物判定が１回目である場合は、ステップＳ１８に進み、駆動手段１０１により稼働アーム１２を開始位置まで戻す。その後、再びステップＳ１０及びＳ１１に示す工程を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ１１において、センサドグ１７がフォトカプラ１８の光を遮り、フォトカプラ１８が発する信号が「ＯＮ」となった場合は、レール１６及びセンサドグ１７が浮き上がることがないので、異物判定手段１０２が「ラック３の周辺に異物無し」と判断し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、駆動手段１０１は稼働アーム１２を距離Ｌ１から更に降下させる。
【００４１】
ステップＳ１３において、稼働アーム１２が開始位置から第２の距離Ｌ２（例えば１２ｍｍ）だけ下がった時に、バイアル判定手段１０３が、フォトカプラ１８の信号を検出することにより、バイアルがラック３にセットされているか否かを判定する。例えば、図２に示すように、バイアルがラック３上に存在しない場合には、レール１６がブラケット１５よりも沈むので、レール１６と連動するセンサドグ１７が、フォトカプラ１８の下方に位置する。その結果、フォトカプラ１８はセンサドグ１７を検知せず、フォトカプラ１８が発する信号が「ＯＦＦ」になる。
【００４２】
フォトカプラ１８が発する信号がＯＦＦの場合、異物判定手段１０２は、「ラック３上にバイアルが存在しない」と判断し、ステップＳ１６へ進む。一方、フォトカプラ１８が発する信号がＯＮの場合、バイアル判定手段は１０３は、「ラック３上にバイアルが存在する」と判断し、ステップＳ１４へ進む。
【００４３】
ステップＳ１４において、駆動手段１０１が、稼働アーム１２を更に降下させると、バイアルキャッチ１９がバイアル３ｂの先端に接触し、図５に示すように、バイアルキャッチ１９と一体化したセンサドグ１７がフォトカプラ１８の光を遮った状態で停止した状態で、稼働アーム１２だけが更に下方に移動し、ニードル４がバイアル３ｂの先端を突き破る。
【００４４】
その後、ステップＳ１６において、駆動手段１０１が、次の分析対象となるバイアル情報を記憶装置２０３から読み出す。次の分析対象が存在する場合は、ステップＳ１０に戻る。次の分析対象が存在しない場合は操作を終了する。
【００４５】
−第２の方法（リンスポート時）−
図８に示すステップＳ２０において、図６の駆動手段１０１が、リンスポートの位置情報を図６の記憶装置２０３から読み出す。駆動手段１０１は、リンスポートの位置情報に基づいて、稼働アーム１２を図４に示すようにリンスポートの上方に配置させる。その後、駆動手段１０１が、稼働アーム１２を規定位置から下方向（Ｚ方向）に降下させる。稼働アーム１２の降下速度は、ニードル４をリンスポートに挿入する際の速度と同じかそれより遅い速度とするのが好ましい。
【００４６】
ステップＳ２１において、稼働アーム１２が開始位置から距離Ｌ１（例えば５ｍｍ）だけ下がった時に、異物判定手段１０２が、フォトカプラ１８の信号を監視することにより、リンスポート周辺のラック３の上方に異物があるか否かを判定する。異物判定手段１０２は、フォトカプラ１８が発する信号がＯＦＦの場合を「ラック３の周辺に異物がある」と判断し、ステップＳ２７へ進む。
【００４７】
ステップＳ２７において、異物判定手段１０２は、ステップＳ１１の異物判定が１回目であるか否かを判定する。異物判定が２回目以上である場合は、ステップＳ２９において、停止手段１０４が、測定を停止させ、出力装置２０２に警告メッセージ等を表示させる。一方、異物判定が１回目である場合は、ステップＳ２８に進み、駆動手段１０１が稼働アーム１２を開始位置まで戻す。その後、再びステップＳ２０及びＳ２１に示す工程を繰り返す。
【００４８】
ステップＳ２１において、センサドグ１７がフォトカプラ１８の光を遮り、フォトカプラ１８が発する信号が「ＯＮ」の場合は、異物判定手段１０２が「ラック３の周辺に異物無し」と判断し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において、駆動手段１０１は稼働アーム１２を距離Ｌ１から更に降下させて、ステップＳ２３において、ニードル４をリンスポート６に挿入し、ニードルを洗浄して、作業を終了する。
【００４９】
実施の形態に係るオートサンプラ制御方法によれば、図６の異物判定手段１０２がフォトカプラ１８のＯＮ／ＯＦＦ信号の変化に基づいて異物の有無を判定し、異物が存在する場合には駆動手段１０１が稼働アーム１２の下降を停止させる。これにより、ニードル４を下方に下げて試料を採取する際に操作者が誤って手を挟んだりすることがないので、操作の安全性が図れる。
【００５０】
また、バイアル判定手段１０３が、フォトカプラ１８のＯＮ／ＯＦＦ信号の変化に基づいてバイアルの有無を判定し、バイアルが存在しない場合には、停止手段１０４により駆動アームの下降を停止させる。そのため、例えば、ラック３の正しい位置にバイアル３ｂがセットされていない場合には、測定を一旦停止させることができる。
【００５１】
また、フォトカプラ１８のＯＮ／ＯＦＦ信号と、駆動手段１０１及び停止手段１０４による稼働アーム１２の制御とを関連づけることにより、フォトカプラ１８が正常でない場合には、稼働アーム１２も稼働しなくなるため、フォトカプラ１８の異常も検知できる。
【００５２】
なお、図７及び図８にフローを示した一連のオートサンプラ処理は、図７及び図８と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１〜図５に示すオートサンプラ１及び図７に示したオートサンプラ制御システムを制御して実行できる。このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をプログラム記憶装置等に読み込ませることにより、一連の処理を実行することもできる。
【００５３】
（全有機体炭素計）
図１〜図６に示すオートサンプラ１を接続した全有機体炭素計（ＴＯＣ計２０）の例を図９に示す。
【００５４】
マルチポートバルブ２１の共通ポートには、試料を計量して採取するためのサンプリングシリンジ５０が接続されている。サンプリングシリンジ５０は、マイクロシリンジに接続されていてもよい。マルチポートバルブ２１の他のポートは、試料導入部２２（ポート番号１）、オートサンプラ（ポート番号２）、試料水から無機炭素成分を除去する際に使用される酸２３（ポート番号３）、希釈水２４（ポート番号４）、ＩＣ反応器３３（ポート番号５、排出用ドレン５１（ポート番号６）、ＴＣ燃焼管２８（ポート番号７）、及びＩＣ反応器３３のキャリアガス導入口（ポート番号８）にそれぞれ接続されており、オートサンプラ１から採取した試料をＴＣ燃焼管２８やＩＣ反応器３３に注入できるようになっている。
【００５５】
サンプリングシリンジ５０には、通気ガスとしての高純度空気が、キャリアガス入口３９から、電磁弁５２、調圧弁５３、キャピラリ５４、電磁弁５５を介して供給される。また、キャリアガス入口３９から供給されたキャリアガスは、電磁弁５２、調圧弁５３、調圧弁５３の下流側で分岐した経路に接続されたマスフローコントローラ５６、流量計５７及び加湿器５８を介してＴＣ燃焼管２８の上部の試料注入部２７に供給されるようになっている。
【００５６】
ＴＣ燃焼管２８は、内部に、試料中の炭素成分のすべてをＣＯ2に変換するための金属酸化物や貴金属からなる酸化触媒を備えている。ＴＣ燃焼管２８は、周囲をＴＣ炉（電気炉）２９によって覆われており、所定の温度に加熱されるようになっている。試料注入部２７には排出用ドレンが配置されている。ＴＣ燃焼管２８の下部の出口は、冷却管３０、純水トラップ３１、逆流防止トラップ３２を介してＩＣ反応器３３のキャリアガス導入口に接続されている。
【００５７】
ＩＣ反応器３３は、ＩＣ測定時には、リン酸などのＩＣ反応液２５が、ポンプ５９により供給される。ＩＣ反応器３３には、試料がポート番号５を介して注入される。注入された試料中のＩＣがＣＯ2として発生し、キャリアガスによって防湿用電子クーラ３４へ導かれる。ＩＣ反応器３３中のＩＣ反応液は、ＩＣ反応器の上部に配置された試料導入部２６が備えるドレンから排出される。
【００５８】
防湿用電子クーラ３４を経たガスは、ハロゲン成分を除去するハロゲンスクラバー３５を介して非分散形赤外分析方式（ＮＤＩＲ）の試料セル３６ａに導かれる。試料セル３６ａの両端には、光源３６ｂ及び検出器３６ｃが対向して備えられている。検出器３６ｃが検出する信号はＴＣ濃度として、処理装置４０に出力される。排出された二酸化炭素は、ＣＯ2吸収器３７に吸着される。防湿用電子クーラ３４には、水分除去するためのドレンポット３８が接続されている。
【００５９】
処理装置４０は、検出器３６ｃの他に、マルチポートバルブ２１、サンプリングシリンジ５０と接続されている。処理装置４０は、ＴＯＣ測定に関する各種動作を制御する。処理装置４０は、オートサンプラ１の動作を制御するための図６に示したオートサンプラ制御手段１００を含んでいてもよい。処理装置４０には、処理装置４０に必要な情報を入力するためのキーボード４１、処理装置４０の処理結果を出力するディスプレイ手段（ＬＣＤ）４２及びプリンタ４３が接続されている。
【００６０】
図９に示すＴＯＣ計を用いてＴＯＣ測定する場合は、まず、試料が、サンプリングシリンジ５０によってオートサンプラ１から採取される。その後、サンプリングシリンジ５０がＴＣ燃焼管２８に接続されたポート（ポート番号７）に切り替えられる。ＴＣ燃焼管２８には、１５０ｍｌ／ｍｉｎの流量に制御されたキャリアガス（高純度空気）が、キャリアガス入口３９から電磁弁５２、調圧弁５３、キャピラリ５４、電磁弁５５を介して試料注入部２７に送られることにより、試料と空気の混合物が、ＴＣ燃焼管２８に導入される。ＴＣ燃焼管２８は、ＴＣ炉２９により６８０℃に加熱され、試料中の炭化成分が酸化されてＣＯ2に変換される。
【００６１】
ＴＣ燃焼管２８で発生したＣＯ2と水蒸気を含むガスは、冷却管３０で冷却され、純水トラップ３１及び逆流防止トラップ３２を経由してＩＣ反応器３３に導入される。ＩＣ反応器３３内にはポンプ５９を介してＩＣ反応液２５が供給される。ＴＣ燃焼管２８で発生した二酸化炭素分と水蒸気を含むガスは、その後、防湿用電子クーラ３４に導かれて水分が取り除かれ、ハロゲンスクラバー３５でハロゲン成分が除かれ、試料セル３６ａに導入される。
【００６２】
試料セル３６ａ内には、光源３６ｂからの赤外光が照射され、試料セル３６ａ中に含まれるＣＯ2濃度を検出器３６ｃにより検出する。このＣＯ2濃度はＴＣに相当する。排出されたＣＯ2は、ＣＯ2吸収器３７に吸着される。
【００６３】
サンプリングシリンジ５０によって、オートサンプラ１から吸入された試料が、マルチポートバルブ２１の切り替えとサンプリングシリンジ５０の作動によってＩＣ反応器３３に導入される。ＩＣ反応器３３は、下部からキャリアガスが送られて内部に配置されたＩＣ反応液がバブリングされている。試料導入部２６に供給された試料は、ＩＣ反応器３３においてＩＣ反応液と接触し、ＣＯ2が発生する。発生したＣＯ2は、防湿用電子クーラ３４に導かれて水分が除去され、ハロゲンスクラバー３５でハロゲン成分が除かれ、試料セル３６ａに導かれる。
【００６４】
試料セル３６ａ内には、光源３６ｂからの赤外光が照射され、試料セル３６ａ中に含まれるＣＯ2濃度を検出器３６ｃにより検出する。このＣＯ2はＩＣに相当する。よって、先の工程において測定したＴＣからＩＣを差し引きすれば、ＴＯＣが求められる。
【００６５】
実施の形態に係るＴＯＣ計２０によれば、図１〜図６に示すオートサンプラ１を小型化できるため、装置の機能に対する容積の割合を小さくし、操作の安全性を向上可能な装置が提供できる。
【００６６】
本実施形態においては、オートサンプラとオートサンプラを接続したＴＯＣ計を例に説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６７】
例えば、図１〜図６のオートサンプラ１は、ＴＯＣ計の他にも、オートサンプラ１を接続する他の様々な装置、例えば、ＧＣ、ＧＣ／ＭＳ等の様々な分析装置に接続可能であることは勿論である。
【００６８】
このように、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項により定められるものであり、実施段階においてはその要旨を逸脱しない範囲で変形して具体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係るオートサンプラの一例を示す斜視図である。
【図２】ラック上にバイアルが何も存在しない場合の本発明の実施の形態に係るオートサンプラを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るオートサンプラを裏側から見た斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るオートサンプラにおいて、リンスポートにニードルを挿入する場合の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るオートサンプラにおいて、バイアルにニードルを突き刺す様子を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るオートサンプラ制御システムの一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るオートサンプラ制御方法の第１の方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係るオートサンプラ制御方法の第２の方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態に係るオートサンプラを用いたＴＯＣ計の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…オートサンプラ
２…本体
３…ラック
３ａ…開口部
３ｂ…バイアル
４…ニードル
６…リンスポート
１０…採取ユニット
１１…駆動手段１１
１２…稼働アーム
１３…スライドシャーシ
１４…固定アーム
１５…ブラケット
１５ｃ…保護穴
１５ｄ…ストッパ
１６…レール
１７…センサドグ
１８…フォトカプラ
１９…バイアルキャッチ
２０…ＴＯＣ計
６１…ニードル機構
６２…駆動手段
６３…懸架部材
６４…位置検出手段
１１０…物質検知手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は分析装置に係り、特に、分析の補助装置として利用されるオートサンプラ及びこれを用いた全有機炭素計に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフ（ＬＣ）又は全有機体炭素計（ＴＯＣ）等を用いて水質分析を行う際に、バイアル（試料容器）に入った試料を連続的に分析する補助装置として、オートサンプラが知られている。オートサンプラは、ニードルをバイアルに挿入して試料を吸引採取し、採取した試料を分析装置の流路に供給する（例えば、特許文献１参照）。バイアルは通常、試料の揮発や異物混入を防ぐために、気密性の高いセプタム（蓋）で封止されている。分析時には、ニードルを上下させ、セプタムを突き破ることにより、バイアル中の試料を採取する。
【０００３】
しかしながら、ニードルの上下運動の際に、操作者が誤って手などを挟んで怪我する場合がある。そこで従来の装置では、装置全体をカバーで覆うこと、或いは、ニードルを動かす前にバイアルの有無を検知する検知機構を設けること等によって、操作の安全性を確保してきた。
【０００４】
ところが、装置全体をカバーで覆う方法では、容積が大きくなるため、装置の機能に対する容積の割合が大きいことが印象の良さに繋がらなかった。また、カバーが装置全体を覆っているために、測定中にバイアルを追加して分析することができなかった。
【０００５】
一方、バイアルの有無の検知機構を有する従来の装置は、バイアルが正しくセットされたことを判断する機能を有していなかった。そのため、分析するバイアル（サンプル）番号の指定を間違えていた場合には間違った測定を続行していた。
【０００６】
また、バイアルの有無の判定方法として、従来は、シャフト先端がバイアルに当たり、バネが圧縮された力を利用して一定値を超えた場合をエラーとして検出する方法を採用していたが、この方法では、製造ロットにおいてバネ力の均一性が取りにくいため、動作のばらつきがあった。
【０００７】
更に、バイアルの有無を検知するためのシャフト、モータ、ベルト、スクリューネジ、バネ等の部品点数が多くなるため、生産コスト及び組み立て工数の増加に繋がっていた。
【特許文献１】特開２００５−１４７７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記問題点を鑑み、本発明は、小型且つ簡易な構成でバイアルの有無を判定でき、操作の安全性を向上可能なオートサンプラ及び全有機体炭素計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、バイアルを配置するラックと、ニードルを含むニードル機構と、ニードル機構を上下に駆動させる駆動手段と、ニードル機構に自重で懸架され、懸架された状態でニードル機構を下方に移動させたときにニードルの先端よりも先にバイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材と、懸架部材及びニードル機構の位置を検知する位置検知手段と、懸架部材及びニードル機構の位置に基づいて、バイアル又は異物を検知する物質検知手段とを備えるオートサンプラであることを要旨とする。
【００１０】
本発明の他の態様は、試料中の全炭素分を分解して二酸化炭素に変換するＴＣ燃焼管と、試料中の無機炭素分を二酸化炭素に変換するＩＣ反応器と、ＴＣ燃焼管及びＩＣ反応器に接続され、試料中の全炭素濃度及び無機炭素濃度を検出する検出器と、ＴＣ燃焼管及びＩＣ反応器に接続されたマルチポートバルブと、バイアルを配置するラック、ニードルを含むニードル機構、ニードル機構を上下に駆動させる駆動手段と、ニードル機構に自重で懸架され、該懸架された状態でニードル機構を下方に移動させたときにニードルの先端よりも先にバイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材、懸架部材の位置を検知する位置検知手段、懸架部材及びニードル機構の位置に基づいて、バイアル又は異物を検知する物質検知手段を含み、マルチポートバルブに接続されたオートサンプラとを備える全有機炭素体計であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型且つ簡易な構成でバイアルの有無を判定でき、操作の安全性を向上可能なオートサンプラ及び全有機体炭素計が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
また、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想の構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
（オートサンプラ）
本発明の実施の形態に係るオートサンプラ１は、図１に示すように、本体２と、本体２上に配置された円盤状のラック３と、ラック３の上方に配置された採取ユニット１０を有する。
【００１５】
ラック３は、複数のバイアルを収納するための複数の開口部３ａが設けられている。ラック３に収容されるバイアルとしては、例えば、９ｍｌ、２４ｍｌ、４０ｍｌなどの様々な容量のバイアルが用いられる。
【００１６】
採取ユニット１０は、本体２の内部に配置された駆動機構により左右方向（Ｘ方向）に移動可能である。採取ユニット１０は、外部からの異物混入等を防ぐために、全体がカバー５で覆われている。本体２の上部には、ニードル４を洗浄するためのリンス槽６が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、採取ユニット１０は、ニードル４を含むニードル機構６１と、ニードル６１を上下に駆動させる駆動手段６２と、ニードル機構６１に自重で懸架された懸架部材６３と、懸架部材６３の位置を検知する位置検知手段６４とを備える。
【００１８】
ニードル機構６１は、ラック３の上方に水平方向（Ｙ方向）に延伸する棒状の稼働アーム１２と、稼働アーム１２の先端に一端を固定され、鉛直方向（Ｚ方向）に延伸し、バイアル中の試料を採取するニードル４を含む。稼働アーム１２は、駆動手段６２に接続されている。駆動手段６２は、容器本体２の開口部に配置された柱状のスライドシャーシ１３に連結されており、スライドシャーシ１３の一面に設けられた溝に沿って、稼働アーム１２を上下に移動させる。
【００１９】
懸架部材６３は、ニードル機構６１に懸架された状態で、ニードル機構６１を下方に移動させたときにニードル４の先端よりも先にバイアルまたは異物に接触する構造を有する。具体的には、懸架部材６３は、稼働アーム１２の上面に懸架されたセンサドグ１７と、センサドグ１７の下端に接続されたレール１６と、レール１６の下端に固定され、バイアル又は異物と接触するバイアルキャッチ１９を備えている。
【００２０】
位置検知手段６４は、柱状（コの字形）のブラケット１５と、ブラケット１５に取り付けられ、懸架部材６３の位置を検知する検知部（フォトカプラ）１８とを備えている。ブラケット１５は、スライドシャーシ１３に固定され、稼働アーム１２と同一方向（Ｙ方向）に長い板状の固定アーム１４により、ラック３の上方の所定の高さに維持されている。
【００２１】
図３に示すように、ブラケット１５には鉛直方向（Ｚ方向）を長手方向とする長穴１５ａ、１５ｂが設けられている。レール１６は、長穴１５ｂを介してネジ等によりブラケット１５に仮留めされ、長穴１５ｂの範囲内で上下に摺動（スライド）する。
【００２２】
図４に示すように、ブラケット１５は、下端部に、長手方向に対して略垂直に折り曲がるＬ字形状をなすストッパ１５ｄを備えている。ストッパ１５ｄには、ニードル４の先端を通すための保護穴１５ｃが形成されている。ストッパ１５ｄは、ニードル４をバイアル３ｂから抜くときに、バイアル３ｂがニードル４に付随して一定の高さ以上に持ち上がらないようにする。
【００２３】
バイアルキャッチ１９は、レール１６にネジ等によって固定されており、レール１６及びセンサドグ１７と連動して上下方向にスライドする。バイアルキャッチ１９の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、切り欠き部１９ａを有するＬ字ブロック形状とすることが好ましい。切り欠き部１９ａを有するＬ字ブロック形状を採用することにより、ラック３の外周部分にある開口部３ａに配置されたバイアル３ｂの有無を検知する場合に、バイアルキャッチ１９の角部が本体２と接触して誤作動を生じさせることを抑制できる。
【００２４】
センサドグ１７の上部の一端は、稼働アーム１２の面上に自重で載っており、下部において水平方向に延伸し、他端がブラケット１５の側面に沿ってＬ字に折れ曲がっている。Ｌ字形に折れ曲がったセンサドグ１７の他端は、フォトカプラ１８が発する光を遮断する遮光板として機能し、フォトカプラ１８を構成する発光素子と受光素子との間を通過可能なように構成されている。センサドグ１７は、稼働アーム１２の上下移動に連動して、レール１６と共に上下方向にスライドする。
【００２５】
フォトカプラ１８は、コの字形のＣ型チャネル材（ＣＣ型鋼）からなるブラケット１５の側面に配置されている。なお、本実施形態においては、ケースの内部に発光素子と受光素子とが対向して配置されたフォトカプラ１８の例を示しているが、フォトカプラ１８の他にも、発光素子と受光素子を内部に封止せずに露出させ、ケースの外部で対向させたフォトインタラプタ等のように、他の光学的検出手段を用いてもよいことは勿論である。
【００２６】
フォトカプラ１８の信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、フォトカプラ１８の発光素子と受光素子との間で、Ｌ字型に折れ曲がったセンサドグ１７の他端部を移動させて光を遮ったり光を遮らなかったりすることにより行われる。例えば、稼働アーム１２が図４に示す位置にある場合、センサドグ１７の遮光板はフォトカプラ１８の光を遮るように受光素子と発光素子との間に挿入されている。この場合、フォトカプラ１８の信号は「ＯＮ」となる。一方、図２に示すように、ラック３上にバイアルが存在しない場合は、センサドグ１７の他端に設けられた遮光板がフォトカプラ１８より下方に位置するため、フォトカプラ１８の光を遮らない。そのため、フォトカプラ１８の信号は、「ＯＦＦ」となる。一方、ラック状に異物が存在する場合、異物がバイアルキャッチ１９と接触し、センサドグ１７の他端に設けられた遮光板がフォトカプラ１８より上方に位置することとなり、フォトカプラ１８の光を遮らない。その場合も、フォトカプラ１８の信号は、「ＯＦＦ」となる。
【００２７】
本発明の実施の形態に係るオートサンプラ１によれば、懸架部材６３が異物などに接触することにより懸架状態が一時的に外れ、ニードル機構６１と懸架部材６３との相対位置が変化することにより異物又はバイアルの存在が検出できる。懸架部材６３は、ニードル機構６１と連動して重力により移動するため、移動に際してバネやシャフトなどを配置する必要がなく、異物検出時の動作のばらつきが少なくなる。
【００２８】
また、懸架部材６３及び位置検出手段６４としてのレール１６、センサドグ１７、バイアルキャッチ１９、ブラケット１５及びフォトカプラ１８をそれぞれネジ等によって接続して一体化させることによって、装置の簡略化も図れる。
【００２９】
また、フォトカプラ１８の出力信号の変化を後述するオートサンプラ制御システムの物質検知手段１１０（下記の図６を用いて後述する）により検知し、必要に応じてニードル機構６１の移動を停止させることにより、ニードルの上下運動の際に操作者が誤って手などを挟んで怪我することを回避でき、操作の安全性をより高くすることができる。
【００３０】
（オートサンプラ制御システム）
図１〜図５に示すオートサンプラ１を制御する制御システムの一例を図６に示す。オートサンプラ制御システムは、オートサンプラ１に接続されたオートサンプラ制御手段１００と、オートサンプラ制御手段１００に接続された入力装置２０１及び出力装置２０２と、オートサンプラ制御手段１００の演算処理に必要なプログラムや各種設定条件等を記憶する記憶装置２０３とを備える。
【００３１】
オートサンプラ制御手段１００は、駆動手段１０１、物質検知手段１１０及び停止手段１０４を備える。
【００３２】
駆動手段１０１は、分析対象となるバイアルの番号、位置情報、ラック３の回転角度θ等の情報を記憶装置２０３から読み出し、ラック３を回転させて、採取ユニット１０を左右（Ｘ方向）へ移動させる。
【００３３】
物質検知手段１１０は、図２のニードル機構６１を一定距離下方に移動させた場合のフォトカプラ１８の出力信号の変化を検知することにより、異物又はバイアルを検知する。物質検知手段１１０は、異物判定手段１０２及びバイアル判定手段１０３を含む
異物判定手段１０２は、異物判定をする際の稼働アーム１２の移動距離、移動速度等を格納した異物判定情報を記憶装置２０３から読み出して、駆動手段１０１が稼働アーム１２を開始位置から所定の距離だけ下げた場合に、フォトカプラ１８の信号（パルス信号）を検出することにより、ラック３の周辺に異物があるか否かを判定する。
【００３４】
バイアル判定手段１０３は、バイアル判定をする際の稼働アーム１２の移動距離、移動速度等を格納したバイアル判定情報を記憶装置２０３から読み出して、ラック３上にバイアルが存在するか否かを判定する。
【００３５】
停止手段１０４は、異物判定手段１０２及びバイアル判定手段１０３の判定結果を読み出して分析作業を自動停止させる、或いは、必要に応じて出力装置２０２に警告メッセージ等を表示させる。
【００３６】
（オートサンプラ制御方法）
図７に示すフローチャートを用いて、オートサンプラ制御方法を説明する。なお、以下の例においては、試料を通常測定する場合の第１の方法と、ニードル４を洗浄する場合の第２の方法を説明する。
【００３７】
−第１の方法（通常測定時）−
まず、ステップＳ１０において、図７の駆動手段１０１が、分析対象となるバイアルの番号、位置情報、ラック３の回転角度θ等のバイアル情報を記憶装置２０３から読み出す。駆動手段１０１は、バイアル情報に基づいて、ラック３を角度θだけ回転させ、稼働アーム１２を所定のバイアルの上方に配置させる。その後、駆動手段１０１が、異物判定情報に基づいて、稼働アーム１２を開始位置から下方向（Ｚ方向）に第１の距離だけ降下させる。第１の距離移動させる際の稼働アーム１２の降下速度は、ニードル４をバイアルに刺す際の速度と同じかそれ以下とするのが好ましい。
【００３８】
ステップＳ１１において、稼働アーム１２が開始位置から第１の距離Ｌ１（例えば５ｍｍ）だけ下がった時に、異物判定手段１０２によりフォトカプラ１８の信号を検出させ、ニードル４の周辺に異物があるか否かを判定する。例えば、バイアル上に異物が存在する場合は、バイアルキャッチ１９が異物にぶつかることにより、バイアルキャッチ１９と一体化したレール１６及びセンサドグ１７が稼働アーム１２上から浮き上がり、センサドグ１７がフォトカプラ１８よりも上方に位置する。この場合、フォトカプラ１８は、センサドグ１７の遮光板によって光を遮断されないので、フォトカプラ１８が発する信号が「ＯＦＦ」になる。異物判定手段１０２は、フォトカプラ１８が発する信号がＯＦＦの場合を「ラック３の周辺に異物がある」と判断し、ステップＳ１７へ進む。
【００３９】
ステップＳ１７において、異物判定手段１０２は、ステップＳ１１の異物判定が１回目であるか否かを判定する。異物判定が２回目以上である場合は、ステップＳ１９において、停止手段１０４により測定を停止させ、出力装置２０２に警告メッセージ等を表示させる。一方、異物判定が１回目である場合は、ステップＳ１８に進み、駆動手段１０１により稼働アーム１２を開始位置まで戻す。その後、再びステップＳ１０及びＳ１１に示す工程を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ１１において、センサドグ１７がフォトカプラ１８の光を遮り、フォトカプラ１８が発する信号が「ＯＮ」となった場合は、レール１６及びセンサドグ１７が浮き上がることがないので、異物判定手段１０２が「ラック３の周辺に異物無し」と判断し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、駆動手段１０１は稼働アーム１２を距離Ｌ１から更に降下させる。
【００４１】
ステップＳ１３において、稼働アーム１２が開始位置から第２の距離Ｌ２（例えば１２ｍｍ）だけ下がった時に、バイアル判定手段１０３が、フォトカプラ１８の信号を検出することにより、バイアルがラック３にセットされているか否かを判定する。例えば、図２に示すように、バイアルがラック３上に存在しない場合には、レール１６がブラケット１５よりも沈むので、レール１６と連動するセンサドグ１７が、フォトカプラ１８の下方に位置する。その結果、フォトカプラ１８はセンサドグ１７を検知せず、フォトカプラ１８が発する信号が「ＯＦＦ」になる。
【００４２】
フォトカプラ１８が発する信号がＯＦＦの場合、異物判定手段１０２は、「ラック３上にバイアルが存在しない」と判断し、ステップＳ１６へ進む。一方、フォトカプラ１８が発する信号がＯＮの場合、バイアル判定手段は１０３は、「ラック３上にバイアルが存在する」と判断し、ステップＳ１４へ進む。
【００４３】
ステップＳ１４において、駆動手段１０１が、稼働アーム１２を更に降下させると、バイアルキャッチ１９がバイアル３ｂの先端に接触し、図５に示すように、バイアルキャッチ１９と一体化したセンサドグ１７がフォトカプラ１８の光を遮った状態で停止した状態で、稼働アーム１２だけが更に下方に移動し、ニードル４がバイアル３ｂの先端を突き破る。
【００４４】
その後、ステップＳ１６において、駆動手段１０１が、次の分析対象となるバイアル情報を記憶装置２０３から読み出す。次の分析対象が存在する場合は、ステップＳ１０に戻る。次の分析対象が存在しない場合は操作を終了する。
【００４５】
−第２の方法（リンスポート時）−
図８に示すステップＳ２０において、図６の駆動手段１０１が、リンスポートの位置情報を図６の記憶装置２０３から読み出す。駆動手段１０１は、リンスポートの位置情報に基づいて、稼働アーム１２を図４に示すようにリンスポートの上方に配置させる。その後、駆動手段１０１が、稼働アーム１２を規定位置から下方向（Ｚ方向）に降下させる。稼働アーム１２の降下速度は、ニードル４をリンスポートに挿入する際の速度と同じかそれより遅い速度とするのが好ましい。
【００４６】
ステップＳ２１において、稼働アーム１２が開始位置から距離Ｌ１（例えば５ｍｍ）だけ下がった時に、異物判定手段１０２が、フォトカプラ１８の信号を監視することにより、リンスポート周辺のラック３の上方に異物があるか否かを判定する。異物判定手段１０２は、フォトカプラ１８が発する信号がＯＦＦの場合を「ラック３の周辺に異物がある」と判断し、ステップＳ２７へ進む。
【００４７】
ステップＳ２７において、異物判定手段１０２は、ステップＳ１１の異物判定が１回目であるか否かを判定する。異物判定が２回目以上である場合は、ステップＳ２９において、停止手段１０４が、測定を停止させ、出力装置２０２に警告メッセージ等を表示させる。一方、異物判定が１回目である場合は、ステップＳ２８に進み、駆動手段１０１が稼働アーム１２を開始位置まで戻す。その後、再びステップＳ２０及びＳ２１に示す工程を繰り返す。
【００４８】
ステップＳ２１において、センサドグ１７がフォトカプラ１８の光を遮り、フォトカプラ１８が発する信号が「ＯＮ」の場合は、異物判定手段１０２が「ラック３の周辺に異物無し」と判断し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において、駆動手段１０１は稼働アーム１２を距離Ｌ１から更に降下させて、ステップＳ２３において、ニードル４をリンスポート６に挿入し、ニードルを洗浄して、作業を終了する。
【００４９】
実施の形態に係るオートサンプラ制御方法によれば、図６の異物判定手段１０２がフォトカプラ１８のＯＮ／ＯＦＦ信号の変化に基づいて異物の有無を判定し、異物が存在する場合には駆動手段１０１が稼働アーム１２の下降を停止させる。これにより、ニードル４を下方に下げて試料を採取する際に操作者が誤って手を挟んだりすることがないので、操作の安全性が図れる。
【００５０】
また、バイアル判定手段１０３が、フォトカプラ１８のＯＮ／ＯＦＦ信号の変化に基づいてバイアルの有無を判定し、バイアルが存在しない場合には、停止手段１０４により駆動アームの下降を停止させる。そのため、例えば、ラック３の正しい位置にバイアル３ｂがセットされていない場合には、測定を一旦停止させることができる。
【００５１】
また、フォトカプラ１８のＯＮ／ＯＦＦ信号と、駆動手段１０１及び停止手段１０４による稼働アーム１２の制御とを関連づけることにより、フォトカプラ１８が正常でない場合には、稼働アーム１２も稼働しなくなるため、フォトカプラ１８の異常も検知できる。
【００５２】
なお、図７及び図８にフローを示した一連のオートサンプラ処理は、図７及び図８と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１〜図５に示すオートサンプラ１及び図７に示したオートサンプラ制御システムを制御して実行できる。このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をプログラム記憶装置等に読み込ませることにより、一連の処理を実行することもできる。
【００５３】
（全有機体炭素計）
図１〜図６に示すオートサンプラ１を接続した全有機体炭素計（ＴＯＣ計２０）の例を図９に示す。
【００５４】
マルチポートバルブ２１の共通ポートには、試料を計量して採取するためのサンプリングシリンジ５０が接続されている。サンプリングシリンジ５０は、マイクロシリンジに接続されていてもよい。マルチポートバルブ２１の他のポートは、試料導入部２２（ポート番号１）、オートサンプラ（ポート番号２）、試料水から無機炭素成分を除去する際に使用される酸２３（ポート番号３）、希釈水２４（ポート番号４）、ＩＣ反応器３３（ポート番号５、排出用ドレン５１（ポート番号６）、ＴＣ燃焼管２８（ポート番号７）、及びＩＣ反応器３３のキャリアガス導入口（ポート番号８）にそれぞれ接続されており、オートサンプラ１から採取した試料をＴＣ燃焼管２８やＩＣ反応器３３に注入できるようになっている。
【００５５】
サンプリングシリンジ５０には、通気ガスとしての高純度空気が、キャリアガス入口３９から、電磁弁５２、調圧弁５３、キャピラリ５４、電磁弁５５を介して供給される。また、キャリアガス入口３９から供給されたキャリアガスは、電磁弁５２、調圧弁５３、調圧弁５３の下流側で分岐した経路に接続されたマスフローコントローラ５６、流量計５７及び加湿器５８を介してＴＣ燃焼管２８の上部の試料注入部２７に供給されるようになっている。
【００５６】
ＴＣ燃焼管２８は、内部に、試料中の炭素成分のすべてをＣＯ2に変換するための金属酸化物や貴金属からなる酸化触媒を備えている。ＴＣ燃焼管２８は、周囲をＴＣ炉（電気炉）２９によって覆われており、所定の温度に加熱されるようになっている。試料注入部２７には排出用ドレンが配置されている。ＴＣ燃焼管２８の下部の出口は、冷却管３０、純水トラップ３１、逆流防止トラップ３２を介してＩＣ反応器３３のキャリアガス導入口に接続されている。
【００５７】
ＩＣ反応器３３は、ＩＣ測定時には、リン酸などのＩＣ反応液２５が、ポンプ５９により供給される。ＩＣ反応器３３には、試料がポート番号５を介して注入される。注入された試料中のＩＣがＣＯ2として発生し、キャリアガスによって防湿用電子クーラ３４へ導かれる。ＩＣ反応器３３中のＩＣ反応液は、ＩＣ反応器の上部に配置された試料導入部２６が備えるドレンから排出される。
【００５８】
防湿用電子クーラ３４を経たガスは、ハロゲン成分を除去するハロゲンスクラバー３５を介して非分散形赤外分析方式（ＮＤＩＲ）の試料セル３６ａに導かれる。試料セル３６ａの両端には、光源３６ｂ及び検出器３６ｃが対向して備えられている。検出器３６ｃが検出する信号はＴＣ濃度として、処理装置４０に出力される。排出された二酸化炭素は、ＣＯ2吸収器３７に吸着される。防湿用電子クーラ３４には、水分除去するためのドレンポット３８が接続されている。
【００５９】
処理装置４０は、検出器３６ｃの他に、マルチポートバルブ２１、サンプリングシリンジ５０と接続されている。処理装置４０は、ＴＯＣ測定に関する各種動作を制御する。処理装置４０は、オートサンプラ１の動作を制御するための図６に示したオートサンプラ制御手段１００を含んでいてもよい。処理装置４０には、処理装置４０に必要な情報を入力するためのキーボード４１、処理装置４０の処理結果を出力するディスプレイ手段（ＬＣＤ）４２及びプリンタ４３が接続されている。
【００６０】
図９に示すＴＯＣ計を用いてＴＯＣ測定する場合は、まず、試料が、サンプリングシリンジ５０によってオートサンプラ１から採取される。その後、サンプリングシリンジ５０がＴＣ燃焼管２８に接続されたポート（ポート番号７）に切り替えられる。ＴＣ燃焼管２８には、１５０ｍｌ／ｍｉｎの流量に制御されたキャリアガス（高純度空気）が、キャリアガス入口３９から電磁弁５２、調圧弁５３、キャピラリ５４、電磁弁５５を介して試料注入部２７に送られることにより、試料と空気の混合物が、ＴＣ燃焼管２８に導入される。ＴＣ燃焼管２８は、ＴＣ炉２９により６８０℃に加熱され、試料中の炭化成分が酸化されてＣＯ2に変換される。
【００６１】
ＴＣ燃焼管２８で発生したＣＯ2と水蒸気を含むガスは、冷却管３０で冷却され、純水トラップ３１及び逆流防止トラップ３２を経由してＩＣ反応器３３に導入される。ＩＣ反応器３３内にはポンプ５９を介してＩＣ反応液２５が供給される。ＴＣ燃焼管２８で発生した二酸化炭素分と水蒸気を含むガスは、その後、防湿用電子クーラ３４に導かれて水分が取り除かれ、ハロゲンスクラバー３５でハロゲン成分が除かれ、試料セル３６ａに導入される。
【００６２】
試料セル３６ａ内には、光源３６ｂからの赤外光が照射され、試料セル３６ａ中に含まれるＣＯ2濃度を検出器３６ｃにより検出する。このＣＯ2濃度はＴＣに相当する。排出されたＣＯ2は、ＣＯ2吸収器３７に吸着される。
【００６３】
サンプリングシリンジ５０によって、オートサンプラ１から吸入された試料が、マルチポートバルブ２１の切り替えとサンプリングシリンジ５０の作動によってＩＣ反応器３３に導入される。ＩＣ反応器３３は、下部からキャリアガスが送られて内部に配置されたＩＣ反応液がバブリングされている。試料導入部２６に供給された試料は、ＩＣ反応器３３においてＩＣ反応液と接触し、ＣＯ2が発生する。発生したＣＯ2は、防湿用電子クーラ３４に導かれて水分が除去され、ハロゲンスクラバー３５でハロゲン成分が除かれ、試料セル３６ａに導かれる。
【００６４】
試料セル３６ａ内には、光源３６ｂからの赤外光が照射され、試料セル３６ａ中に含まれるＣＯ2濃度を検出器３６ｃにより検出する。このＣＯ2はＩＣに相当する。よって、先の工程において測定したＴＣからＩＣを差し引きすれば、ＴＯＣが求められる。
【００６５】
実施の形態に係るＴＯＣ計２０によれば、図１〜図６に示すオートサンプラ１を小型化できるため、装置の機能に対する容積の割合を小さくし、操作の安全性を向上可能な装置が提供できる。
【００６６】
本実施形態においては、オートサンプラとオートサンプラを接続したＴＯＣ計を例に説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６７】
例えば、図１〜図６のオートサンプラ１は、ＴＯＣ計の他にも、オートサンプラ１を接続する他の様々な装置、例えば、ＧＣ、ＧＣ／ＭＳ等の様々な分析装置に接続可能であることは勿論である。
【００６８】
このように、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項により定められるものであり、実施段階においてはその要旨を逸脱しない範囲で変形して具体化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係るオートサンプラの一例を示す斜視図である。
【図２】ラック上にバイアルが何も存在しない場合の本発明の実施の形態に係るオートサンプラを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るオートサンプラを裏側から見た斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るオートサンプラにおいて、リンスポートにニードルを挿入する場合の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るオートサンプラにおいて、バイアルにニードルを突き刺す様子を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るオートサンプラ制御システムの一例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るオートサンプラ制御方法の第１の方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係るオートサンプラ制御方法の第２の方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態に係るオートサンプラを用いたＴＯＣ計の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１…オートサンプラ
２…本体
３…ラック
３ａ…開口部
３ｂ…バイアル
４…ニードル
６…リンスポート
１０…採取ユニット
１１…駆動手段１１
１２…稼働アーム
１３…スライドシャーシ
１４…固定アーム
１５…ブラケット
１５ｃ…保護穴
１５ｄ…ストッパ
１６…レール
１７…センサドグ
１８…フォトカプラ
１９…バイアルキャッチ
２０…ＴＯＣ計
６１…ニードル機構
６２…駆動手段
６３…懸架部材
６４…位置検出手段
１１０…物質検知手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアルを配置するラックと、
ニードルを含むニードル機構と、
前記ニードル機構を上下に駆動させる駆動手段と、
前記ニードル機構に自重で懸架され、該懸架された状態で前記ニードル機構を下方に移動させたときに前記ニードルの先端よりも先に前記バイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材と、
前記懸架部材及びニードル機構の位置を検知する位置検知手段と、
前記懸架部材の位置及び前記ニードル機構の位置に基づいて、前記バイアル又は前記異物を検知する物質検知手段と
を備えることを特徴とするオートサンプラ。
【請求項２】
前記懸架部材が、
前記ニードル機構上に懸架され、前記下方への移動により前記位置検知手段の出力信号をＯＮ／ＯＦＦするセンサドグと、
前記センサドグの下端に接続されたレールと、
前記レールの下端に固定され、前記バイアル又は前記異物と接触するバイアルキャッチと
を備えることを特徴とする請求項１に記載のオートサンプラ。
【請求項３】
前記位置検知手段が、
鉛直方向を長手方向とする長穴を有し、前記長穴を介して前記懸架部材を摺動可能に連結した柱状のブラケットと、
前記ブラケットに取り付けられた検知部と、
を備え、
前記物質検知手段が、
前記ニードル機構を一定距離だけ下方に移動させた場合の前記検知部の出力信号の変化を検知することにより、前記バイアル又は異物を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載のオートサンプラ。
【請求項４】
前記ブラケットが、前記長手方向に対し垂直に折り曲がるＬ字形状をなしており、前記ニードルの先端を収容する保護穴を有し、前記バイアルに突き刺した前記ニードルを前記バイアルから引き抜く際に前記バイアルが一定以上の高さに持ち上がるのを抑制するストッパを下端に有することを特徴とする請求項３に記載のオートサンプラ。
【請求項５】
試料中の全炭素分を分解して二酸化炭素に変換するＴＣ燃焼管と、
前記試料中の無機炭素分を二酸化炭素に変換するＩＣ反応器と、
前記ＴＣ燃焼管及び前記ＩＣ反応器に接続され、前記試料中の全炭素濃度及び無機炭素濃度を検出する検出器と、
前記ＴＣ燃焼管及び前記ＩＣ反応器に接続されたマルチポートバルブと、
バイアルを配置するラック、ニードルを含むニードル機構、前記ニードル機構を上下に駆動させる駆動手段と、前記ニードル機構に自重で懸架され、該懸架された状態で前記ニードル機構を下方に移動させたときに前記ニードルの先端よりも先に前記バイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材、前記懸架部材の位置を検知する位置検知手段、前記懸架部材及び前記ニードル機構の位置に基づいて、前記バイアル又は前記異物の存在を検知する物質検知手段を含み、前記マルチポートバルブに接続されたオートサンプラと
を備えることを特徴とする全有機炭素体計。
【請求項１】
バイアルを配置するラックと、
ニードルを含むニードル機構と、
前記ニードル機構を上下に駆動させる駆動手段と、
前記ニードル機構に自重で懸架され、該懸架された状態で前記ニードル機構を下方に移動させたときに前記ニードルの先端よりも先に前記バイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材と、
前記懸架部材及びニードル機構の位置を検知する位置検知手段と、
前記懸架部材の位置及び前記ニードル機構の位置に基づいて、前記バイアル又は前記異物を検知する物質検知手段と
を備えることを特徴とするオートサンプラ。
【請求項２】
前記懸架部材が、
前記ニードル機構上に懸架され、前記下方への移動により前記位置検知手段の出力信号をＯＮ／ＯＦＦするセンサドグと、
前記センサドグの下端に接続されたレールと、
前記レールの下端に固定され、前記バイアル又は前記異物と接触するバイアルキャッチと
を備えることを特徴とする請求項１に記載のオートサンプラ。
【請求項３】
前記位置検知手段が、
鉛直方向を長手方向とする長穴を有し、前記長穴を介して前記懸架部材を摺動可能に連結した柱状のブラケットと、
前記ブラケットに取り付けられた検知部と、
を備え、
前記物質検知手段が、
前記ニードル機構を一定距離だけ下方に移動させた場合の前記検知部の出力信号の変化を検知することにより、前記バイアル又は異物を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載のオートサンプラ。
【請求項４】
前記ブラケットが、前記長手方向に対し垂直に折り曲がるＬ字形状をなしており、前記ニードルの先端を収容する保護穴を有し、前記バイアルに突き刺した前記ニードルを前記バイアルから引き抜く際に前記バイアルが一定以上の高さに持ち上がるのを抑制するストッパを下端に有することを特徴とする請求項３に記載のオートサンプラ。
【請求項５】
試料中の全炭素分を分解して二酸化炭素に変換するＴＣ燃焼管と、
前記試料中の無機炭素分を二酸化炭素に変換するＩＣ反応器と、
前記ＴＣ燃焼管及び前記ＩＣ反応器に接続され、前記試料中の全炭素濃度及び無機炭素濃度を検出する検出器と、
前記ＴＣ燃焼管及び前記ＩＣ反応器に接続されたマルチポートバルブと、
バイアルを配置するラック、ニードルを含むニードル機構、前記ニードル機構を上下に駆動させる駆動手段と、前記ニードル機構に自重で懸架され、該懸架された状態で前記ニードル機構を下方に移動させたときに前記ニードルの先端よりも先に前記バイアルまたは異物に接触する構造を有する懸架部材、前記懸架部材の位置を検知する位置検知手段、前記懸架部材及び前記ニードル機構の位置に基づいて、前記バイアル又は前記異物の存在を検知する物質検知手段を含み、前記マルチポートバルブに接続されたオートサンプラと
を備えることを特徴とする全有機炭素体計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２９４１３９（Ｐ２００９−２９４１３９Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４９５０２（Ｐ２００８−１４９５０２）
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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