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WO2019207844A1 - オートサンプラ - Google Patents

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WO2019207844A1
WO2019207844A1 PCT/JP2019/000284 JP2019000284W WO2019207844A1 WO 2019207844 A1 WO2019207844 A1 WO 2019207844A1 JP 2019000284 W JP2019000284 W JP 2019000284W WO 2019207844 A1 WO2019207844 A1 WO 2019207844A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
needle
vial
tip
unit
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/000284
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊織 大友
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2020516017A priority Critical patent/JP6933297B2/ja
Priority to US17/048,350 priority patent/US12287348B2/en
Publication of WO2019207844A1 publication Critical patent/WO2019207844A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1009—Characterised by arrangements for controlling the aspiration or dispense of liquids
    • G01N35/1011—Control of the position or alignment of the transfer device
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/04—Preparation or injection of sample to be analysed
    • G01N30/24—Automatic injection systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N2030/022—Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
    • G01N2030/027—Liquid chromatography

Definitions

  • the present invention relates to an autosampler for a liquid chromatograph.
  • an autosampler for a liquid chromatograph is configured such that a sample rack holding at least one vial containing a sample is installed at a predetermined position in the warehouse.
  • a needle for sucking and discharging the liquid from the tip is provided so as to move in the horizontal plane direction and the vertical direction on the sample rack installed in the chamber.
  • a sample is collected from the vial, and the collected sample is injected into the analysis flow path of the liquid chromatograph (see Patent Document 1).
  • the lowering position of the needle is shifted by a minute interval in the vicinity of a predetermined position, and the position of the needle (the number of driving pulses) when it is confirmed by visual observation that the tip of the needle has reached the predetermined position. Is stored in the device.
  • an object of the present invention is to eliminate the need for visual teaching by an operator.
  • the autosampler according to the present invention includes a vial installation unit in which a plurality of vials are installed, and a tip that is vertically downward, and the tip is inserted from above into a vial installed in the vial installation unit.
  • the needle assembly configured as described above and the needle are moved in a horizontal plane direction and a vertical direction while maintaining a positional relationship with the needle, and the tip of the needle and the upper surface of the vial immediately below and around the tip are within the visual field.
  • An imaging unit for imaging the tip from a position obliquely above the tip of the needle so as to enter, and a vial in a field-of-view image of the imaging unit A correlation holding unit that holds a correlation between the position and size of the upper surface and the distance between the imaging unit and the vial, and the upper surface of the target vial that is a vial that should reach the tip of the needle is the tip of the needle and the position and size of the upper surface of the target vial in the field image, the tip of the needle and the target on the target vial in the field image of the imaging unit.
  • a distance measuring unit configured to measure the distance between the tip of the needle and the target position based on the positional relationship with the position and the correlation held in the correlation holding unit; Based on the distance measured by the distance measuring unit, the moving mechanism is controlled so that the tip of the needle reaches the target position. Is provided with a dollar moving part, the.
  • the needle moves so as to move in a horizontal plane direction and a vertical direction while maintaining the positional relationship with the needle, and the tip of the needle and the upper surface of the vial immediately below and in the vicinity of the needle enter the visual field.
  • An imaging unit is provided for imaging the tip from a position obliquely above the tip of the needle, and the distance between the tip of the needle and the target position is measured using a field image of the imaging unit, and based on the measured distance Since the tip of the needle is configured to reach the target position, the tip of the needle can be positioned at a desired position without performing a teaching work by visual observation by the operator.
  • Patent Document 2 discloses that needle drive calibration is performed using an image acquired by an imaging device such as a CCD camera.
  • the invention disclosed in Patent Document 2 uses the position coordinates of the needle when it is recognized that the needle has reached the target position on the captured image while the needle is brought close to the target position while viewing the image acquired by the imaging device. To perform calibration.
  • the distance between the needle and the target vial is calculated according to the position and size of the upper surface of the target vial in the visual field image of the imaging unit, and the needle assembly is driven based on the calculated distance. This is different from Patent Document 2.
  • teaching can be automatically executed using the field-of-view image of the imaging unit.
  • the target vial can be a vial arranged at a predetermined position of the vial setting unit in the teaching mode executed based on user input.
  • the distance measuring unit is configured to measure a distance between the tip of the needle and the target position during the teaching mode
  • the needle moving unit is configured to measure the distance during the teaching mode. Based on the distance measured by the measurement unit, the moving mechanism is controlled so that the tip of the needle reaches the target position, and the needle is moved from the reference position set in advance during the teaching mode.
  • a teaching information storage unit is further provided for storing the driving amount of the needle assembly until reaching the target position as teaching information.
  • a vial determination unit configured to determine whether there is a sample vial immediately below the needle when the needle is moved to the target position based on a visual field image of the imaging unit. It is preferable. If it does so, it can be detected whether the vial is installed in the said target position using the visual field image of an image pick-up part.
  • a normal image storage unit that stores a field-of-view image of the imaging unit when the needle is in a normal state as a needle normal image
  • a needle normal state that stores the field-of-view image of the imaging unit in the normal image storage unit
  • a needle determination unit configured to determine whether or not the needle is normal by comparing with an image may be further included. If it does so, it will become possible to detect abnormalities, such as a position shift and a curve of a needle, based on a visual field picture of an image pick-up part.
  • the needle moves in a horizontal plane direction and a vertical direction while maintaining a positional relationship with the needle, and the tip of the needle and the upper surface of the vial immediately below and in the vicinity of the needle enter the visual field.
  • the autosampler of this embodiment includes a vial setting unit 2 for setting a vial 6 containing a sample, a needle assembly 8 having a needle 12 for sucking a sample from a desired vial 6, and the operation of the needle assembly 8. And a control device 20 for performing the control.
  • a sample rack 4 for holding a plurality of vials 6 arranged in a matrix is installed at a predetermined position on the vial installation unit 2.
  • the needle assembly 8 is configured to move in two directions orthogonal to each other in the horizontal plane (in the drawing, the left-right direction and the direction perpendicular to the paper surface) above the vial setting unit 2.
  • the needle assembly 8 includes a needle holding portion 14 that holds the needle 12 and is configured to move the needle holding portion 14 up and down in the vertical direction.
  • the needle 12 is fixed to the needle holding portion 14 with the tip facing vertically downward.
  • the imaging unit 18 is fixed to the needle holding unit 14 of the needle assembly 8 via the arm 16.
  • the imaging unit 18 moves in the horizontal plane direction and the vertical direction together with the needle 12.
  • the imaging unit 18 is a CCD camera, for example.
  • the imaging unit 18 is configured so that the upper surface of the vial 6 immediately below the distal end of the needle 12 and the upper surface of the surrounding vial 6 enter the visual field together with the distal end of the needle 12 from a position obliquely above the distal end of the needle 12. It is provided so that the tip of 12 may be imaged.
  • the control device 20 is realized by a computer circuit provided in the autosampler or a dedicated or general-purpose computer connected to the autosampler.
  • the control device 20 includes a distance measuring unit 22, a needle moving unit 24, a correlation holding unit 26, a vial determining unit 28, a needle determining unit 30, and a normal image storage unit 32.
  • the distance measuring unit 22, the needle moving unit 24, the vial determining unit 28, and the needle determining unit 30 are functions obtained by an arithmetic element such as a microcomputer provided in the control device 20 executing a program.
  • the correlation holding unit 26 and the normal image storage unit 32 are functions realized by a partial storage area of the storage device provided in the control device 20.
  • the distance measuring unit 22 is configured to measure the distance between the vial 6 to which the needle 12 is desired to be accessed (hereinafter referred to as the target vial 6) and the tip of the needle 12 based on the visual field image of the imaging unit 18.
  • the control device 20 knows the approximate position of the target vial 6 and can move the tip of the needle 12 to a position above the target vial 6.
  • the upper surface of the target vial 6 is imaged by the imaging unit 18 together with the tip of the needle 12 as shown in FIG. 2.
  • the distance in the height direction between the imaging unit 18 and the upper surface of the target vial 6 can be obtained from the position and size of the upper surface (septum portion) of the target vial 6 in the field-of-view image of the imaging unit 18.
  • the correlation between the position and size of the upper surface of the vial 6 in the visual field image of the imaging unit 18 and the distance in the height direction between the imaging unit 18 (or the tip of the needle 12) and the upper surface of the target vial 6 is obtained in advance. And held in the correlation holding unit 26.
  • the distance between the tip of the needle 12 and the center of the upper surface of the target vial 6 is determined from the relative positional relationship between the tip of the needle 12 and the center of the upper surface of the target vial 6 in the field-of-view image of the imaging unit 18. Can be sought.
  • the distance measuring unit 22 includes the position and size of the upper surface of the target vial 6 in the visual field image captured by the imaging unit 18 when the tip of the needle 12 moves to a position above the target vial 6.
  • the distance between the tip of the needle 12 and the center of the upper surface of the target vial 6 in the horizontal plane direction and the vertical direction is measured based on the relative positional relationship between the tip of the target vial 6 and the center of the upper surface of the target vial 6. ing.
  • the needle moving unit 24 is configured to control the drive of the needle assembly 8 so that the needle 12 approaches the target position based on the distance measured by the distance measuring unit 22.
  • the vial determination unit 28 moves the needle 12 to a position where the target vial 6 is disposed, the presence or absence of the target vial 6 is determined depending on whether or not the target vial 6 is present in the field-of-view image of the imaging unit 18. Is configured to determine.
  • the vial determination unit 28 may be configured to issue a warning when there is no target vial 6 that should be placed in the field-of-view image of the imaging unit 18. The warning may be performed by displaying an image or by making a sound.
  • the vial determination unit 28 is not an essential component.
  • the needle determination unit 30 compares the needle 12 in the field-of-view image of the imaging unit 18 with the needle 12 in the field-of-view image of the imaging unit 18 when the needle 12 is normal (hereinafter, normal image). It is configured to determine whether there is an abnormality.
  • the normal image captured in advance is stored in the normal image storage unit 32.
  • the needle determination unit 30 determines that the needle 12 is abnormal when the state of the needle 12 in the visual field image of the imaging unit 18 and the state of the needle 12 in the normal image do not match. Whether or not the needle 12 is abnormal can be determined based on, for example, whether or not the difference in the position of the tip of the needle 12 (number of pixels) is within a preset allowable range.
  • the needle determination unit 30 may be configured to issue a warning. The warning may be performed by displaying an image or by making a sound.
  • the needle determination unit 30 is not an essential component.
  • the needle 12 is moved to an approximate position on the target vial 6 (step S1).
  • the upper surface of the target vial 6 is included in the field-of-view image of the imaging unit 18 together with the tip of the needle 12 as shown in FIG.
  • the distance measuring unit 22 detects the position of the tip 12a of the needle 12 in the visual field image of the imaging unit 18 (step S2), and then detects the position of the center 6a on the upper surface of the target vial 6 (step S3).
  • the distance measuring unit 22 determines the position and size (area value) of the upper surface of the target vial 6 in the visual field image of the imaging unit 18, and the tip 12 a of the needle 12 in the visual field image and the center 6 a of the upper surface of the target vial 6. From the relative positional relationship, the distance between the tip 12a of the needle 12 and the center 6a of the upper surface of the target vial 6 is obtained (step S4).
  • the target position (for example, the center of the needle 12) is set immediately above the target vial 6.
  • the needle moving unit 24 drives the needle assembly 8 based on the distance measured by the distance measuring unit 22 so as to approach the position 2 mm immediately above 6a (step S5). After driving the needle assembly 8, it is determined whether or not the tip 12a of the needle 12 has reached the target position based on the visual field image of the imaging unit 18 (step S6), and the tip 12a of the needle 12 has reached the target position. If so, the positioning of the needle 12 is completed.
  • the distance measuring unit 22 detects the center 6a of the upper surface of the target vial 6 in the field-of-view image of the imaging unit 18 (step S3) and the tip 12a of the needle 12 Measurement of the distance between the target vial 6 and the center 6a of the upper surface of the target vial 6 (step S4), and further, driving of the needle assembly 8 by the needle moving unit 24 (step S5) The process is executed until reaching (step S6).
  • the present invention is not limited to this, and the distance measuring unit 22 is not limited thereto.
  • the function of the needle moving unit 24 can also be used for position calibration (teaching) of the needle 12. If the driving amount of the needle assembly 8 necessary to reach the needle 12 from the reference position to the predetermined teaching position on the vial setting unit 2 is acquired by teaching and stored in the apparatus, the teaching position and each vial 6 are Using the relative positional relationship with the position where it is placed, the needle 12 can be accurately accessed to the desired vial 6.
  • the control device 20 ′ provided in this embodiment includes a teaching information storage unit 34 in addition to the functions of the control device 20 of the embodiment of FIG. 1.
  • the distance measuring unit 22 and the needle moving unit 24 of the control device 20 ′ are functions that are effective during the teaching mode that is executed based on user input.
  • the teaching information storage unit 34 uses the functions of the distance measuring unit 22 and the needle moving unit 24 until the tip of the needle 12 reaches the target position on the target vial 6 installed at a predetermined teaching position.
  • the driving amount of the needle assembly 8 is stored as teaching information.
  • the teaching information storage unit 34 is a function realized by a partial storage area of the storage device provided in the control device 20 '.
  • the user installs the vial 6 at a predetermined teaching position (step S11).
  • the vial 6 installed at the teaching position is the target vial.
  • the needle 12 is moved from the home position to the teaching position (approximate position on the target vial 6) (step S12).
  • the distance measuring unit 22 detects the position of the tip 12a of the needle 12 in the visual field image of the imaging unit 18 (step S13), and then detects the position of the center 6a on the upper surface of the target vial 6 (step S14). The distance measuring unit 22 then determines the position and size (area value) of the upper surface of the target vial 6 in the visual field image of the imaging unit 18, and the tip 12 a of the needle 12 in the visual field image and the center 6 a of the upper surface of the target vial 6. From the relative positional relationship, the distance between the tip 12a of the needle 12 and the center 6a of the upper surface of the target vial 6 is obtained (step S15).
  • the tip of the needle 12 is brought closer to the target position set immediately above the target vial 6.
  • the needle moving unit 24 drives the needle assembly 8 based on the distance measured by the distance measuring unit 22 (step S16). After driving the needle assembly 8, it is determined whether or not the tip 12a of the needle 12 has reached the target position based on the visual field image of the imaging unit 18 (step S17), and the tip 12a of the needle 12 has reached the target position. If so, the driving amount of the needle assembly 8 until the needle 12 reaches the target position from the home position is stored in the teaching information storage unit 34 as teaching information (step S18).
  • step S19 the operations in steps S14 to S16 are repeated. If a plurality of teaching positions are set, the above operation is repeated at each teaching position (step S19).
  • the control device 20 ′ has a function of positioning the needle 12 to the desired vial 6 during normal operation using the teaching information acquired by the above operation.
  • the autosampler including the imaging unit 18 can access the needle 12 to the desired vial 6 without requiring visual teaching work.

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Abstract

オートサンプラは、ニードルとの位置関係を保った状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動し、前記ニードルの先端と当該先端の直下及びその周辺のバイアルの上面が視野内に入るように前記ニードルの先端の斜め上方の位置から前記先端を撮像する撮像部を備え、撮像部の視野画像を利用してニードルの先端と目標位置との間の距離を測定し、測定された距離に基づいてニードルの先端を目標位置へ到達させるように構成されている。

Description

オートサンプラ
　本発明は、液体クロマトグラフ用のオートサンプラに関するものである。
　一般的に液体クロマトグラフ用のオートサンプラは、試料の入った少なくとも１つのバイアルを保持したサンプルラックが庫内の所定位置に設置されるようになっている。オートサンプラの庫内には、先端から液の吸引と吐出を行なうためのニードルが庫内に設置されたサンプルラック上で水平面内方向と鉛直方向へ移動するように設けられており、ニードルによって所望のバイアルから試料が採取され、採取された試料が液体クロマトグラフの分析流路中に注入されるようになっている（特許文献１参照。）。
　オートサンプラの製造時、検査時、据付時、ニードルの交換時などには、ニードルを所望の位置へ到達させるための位置校正（所謂、ティーチング）を実施する必要がある。ティーチングは、ニードルの先端を基準位置（ホームポジション）から所定位置まで到達させるまでに必要なニードル移動用モータの駆動パルス数を装置に覚え込ませるためのものである。
ＷＯ２０１７／０３７７７０Ａ１ ＷＯ２０１４／１６２９２１Ａ１
　一般的なティーチングは、所定位置の近傍でニードルの下降位置を微小間隔ずつずらしていき、ニードルの先端が所定位置に到達したことが目視等によって確認されたときのニードルの位置（駆動バルス数）を装置に記憶させる。
　しかし、ニードルの下降位置を微小間隔ずつずらしていく方法ではティーチングに時間的・金銭的コストがかかるという問題がある。特に、ニードルの先端が所定位置に到達しているか否かの判断を作業員の目視によって行なう場合、作業員ごとにティーチングの精度差が発生してしまう。
　そこで、本発明は、作業員の目視によるティーチング作業を不要にすることを目的とするものである。
　本発明に係るオートサンプラは、複数のバイアルが設置されるバイアル設置部と、先端が鉛直下方を向き、前記バイアル設置部に設置されたバイアル内に上方から前記先端を挿入して当該バイアル内の試料を前記先端から吸引するためのニードルを保持するニードル保持部を有し、前記ニードル保持部を鉛直方向へ移動させるとともに水平面内方向へ移動して前記ニードルを水平面内方向と鉛直方向へ移動させるように構成されたニードルアセンブリと、前記ニードルとの位置関係を保った状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動し、前記ニードルの先端と当該先端の直下及びその周辺のバイアルの上面が視野内に入るように前記ニードルの先端の斜め上方の位置から前記先端を撮像する撮像部と、前記撮像部の視野画像内におけるバイアルの上面の位置及び大きさと前記撮像部と当該バイアルとの間の距離との相関関係を保持する相関関係保持部と、前記ニードルの先端を到達させるべきバイアルである目的バイアルの上面が前記ニードルの先端とともに前記撮像部の視野画像内に入っている状態で、前記視野画像内における前記目的バイアルの上面の位置及び大きさ、前記撮像部の視野画像内における前記ニードルの先端と前記目的バイアル上の目標位置との位置関係、及び前記相関関係保持部に保持されている前記相関関係に基づいて、前記ニードルの先端と前記目標位置との間の距離を測定するように構成された距離測定部と、前記距離測定部により測定された距離に基づいて、前記移動機構を制御して前記ニードルの先端を前記目標位置へ到達させるように構成されたニードル移動部と、を備えている。
　本発明では、前記ニードルとの位置関係を保った状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動し、前記ニードルの先端と当該先端の直下及びその周辺のバイアルの上面が視野内に入るように前記ニードルの先端の斜め上方の位置から前記先端を撮像する撮像部が設けられ、撮像部の視野画像を利用してニードルの先端と目標位置との間の距離を測定し、測定された距離に基づいてニードルの先端を目標位置へ到達させるように構成されているので、作業員の目視によるティーチング作業を行なうことなく、ニードルの先端を所望の位置へ位置決めすることできる。
　特許文献２（ＷＯ２０１４／１６２９２１Ａ１）には、ＣＣＤカメラ等の撮像装置によって取得される画像を利用してニードル駆動のキャリブレーションを行なうことが開示されている。当該特許文献２に開示の発明は、撮像装置によって取得された画像をみながらニードルを目標位置へ近づけ、撮像画像上でニードルが目標位置に到達したと認識されたときのニードルの位置座標を用いてキャリブレーションを行なうものである。これに対し、本発明では、撮像部の視野画像中における目的バイアルの上面の位置や大きさによってニードルと目的バイアルとの距離を計算し、計算した距離に基づいてニードルアセンブリを駆動するのであり、この点において特許文献２とは相違する。
　本発明では、撮像部の視野画像を用いてティーチングを自動的に実行することができる。すなわち、前記目的バイアルはユーザ入力に基づいて実行されるティーチングモードの際に前記バイアル設置部の所定の位置に配置されたバイアルとすることができる。この場合、前記距離測定部は、前記ティーチングモード中に、前記ニードルの先端と前記目標位置との間の距離を測定するように構成され、前記ニードル移動部は、前記ティーチングモード中に、前記距離測定部により測定された距離に基づいて、前記移動機構を制御して前記ニードルの先端を前記目標位置へ到達させるように構成され、前記ティーチングモード中に前記ニードルを予め設定された基準位置から前記目標位置へ到達させるまでの前記ニードルアセンブリの駆動量をティーチング情報として記憶するティーチング情報記憶部をさらに備えている。
　また、前記ニードルを前記目標位置へ移動させたときに、前記ニードルの直下に試料バイアルがあるか否かを前記撮像部の視野画像に基づいて判定するように構成されたバイアル判定部をさらに備えていることが好ましい。そうすれば、撮像部の視野画像を用いて、前記目標位置にバイアルが設置されているか否かを検知することができる。
　また、前記ニードルが正常状態であるときの前記撮像部の視野画像をニードル正常画像として記憶する正常画像記憶部と、前記撮像部の視野画像を前記正常画像記憶部に記憶されている前記ニードル正常画像と比較することにより、前記ニードルが正常か否かを判定するように構成されたニードル判定部と、をさらに備えていてもよい。そうすれば、撮像部の視野画像に基づいてニードルの位置ずれや曲りといった異常を検知することが可能になる。
　本発明に係るオートサンプラでは、前記ニードルとの位置関係を保った状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動し、前記ニードルの先端と当該先端の直下及びその周辺のバイアルの上面が視野内に入るように前記ニードルの先端の斜め上方の位置から前記先端を撮像する撮像部を設けるとともに、撮像部の視野画像を利用してニードルの先端と目標位置との間の距離を測定し、測定された距離に基づいてニードルの先端を目標位置へ到達させるように構成されているので、作業員の目視によるティーチング作業を行なうことなく、ニードルの先端を所望の位置へ位置決めすることできる。
オートサンプラの一実施例を概略的に示す構成図である。 同実施例の撮像部の視野画像の一例である。 同実施例のニードルの位置決め動作の一例を示すフローチャートである。 オートサンプラの他の実施例の概略的に示す構成図である。 同実施例のティーチングモード中の動作の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明に係るオートサンプラの好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１を用いてオートサンプラの一実施例について説明する。
　この実施例のオートサンプラは、試料の入ったバイアル６を設置するためのバイアル設置部２と、所望のバイアル６から試料を吸引するためのニードル１２を有するニードルアセンブリ８と、ニードルアセンブリ８の動作制御を行なうための制御装置２０と、を備えている。
　バイアル設置部２上の所定の位置に、複数のバイアル６をマトリクス状に配列した状態で保持するサンプルラック４が設置されるようになっている。ニードルアセンブリ８は、バイアル設置部２の上方において水平面内において互いに直交する２方向（図において左右方向と紙面に垂直な方向）へ移動するようになっている。ニードルアセンブリ８は、ニードル１２を保持するニードル保持部１４を有し、ニードル保持部１４を鉛直方向に上下動させるように構成されている。ニードル１２は先端が鉛直下方を向いた状態でニードル保持部１４に固定されている。
　ニードルアセンブリ８のニードル保持部１４には、撮像部１８がアーム１６を介して固定されている。撮像部１８はニードル１２とともに水平面内方向と鉛直方向へ移動する。撮像部１８は例えばＣＣＤカメラである。撮像部１８は、ニードル１２の先端の直下のバイアル６の上面とその周辺のバイアル６の上面がニードル１２の先端とともに視野内に入るように、ニードル１２の先端に対して斜め上方の位置からニードル１２の先端を撮像するように設けられている。
　制御装置２０は、オートサンプラ内に設けられたコンピュータ回路又はオートサンプラに接続された専用の又は汎用のコンピュータによって実現されるものである。制御装置２０は、距離測定部２２、ニードル移動部２４、相関関係保持部２６、バイアル判定部２８、ニードル判定部３０及び正常画像記憶部３２を備えている。距離測定部２２、ニードル移動部２４、バイアル判定部２８及びニードル判定部３０は、制御装置２０に設けられているマイクロコンピュータなどの演算素子がプログラムを実行することによって得られる機能である。相関関係保持部２６及び正常画像記憶部３２は、制御装置２０に設けられている記憶装置の一部の記憶領域によって実現される機能である。
　距離測定部２２は、撮像部１８の視野画像に基づいて、ニードル１２をアクセスさせたいバイアル６（以下、目的バイアル６）とニードル１２の先端との距離を測定するように構成されている。
　制御装置２０は目的バイアル６のおおよその位置を把握しており、ニードル１２の先端を目的バイアル６の上方の位置まで移動させることができる。ニードル１２の先端を目的バイアル６上に配置すると、図２に示されているように、目的バイアル６の上面がニードル１２の先端部とともに撮像部１８によって撮像される。目的バイアル６の上面（セプタム部分）の撮像部１８の視野画像内における位置と大きさから、撮像部１８と目的バイアル６の上面との高さ方向の距離を求めることができる。撮像部１８の視野画像内におけるバイアル６の上面の位置及び大きさと、撮像部１８（若しくはニードル１２の先端）と目的バイアル６の上面との高さ方向の距離との相関関係は予め求められており、相関関係保持部２６に保持されている。また、撮像部１８の視野画像内におけるニードル１２の先端と目的バイアル６の上面の中心との間の相対的な位置関係からニードル１２の先端と目的バイアル６の上面の中心との間の距離を求めることができる。
　すなわち、距離測定部２２は、ニードル１２の先端が目的バイアル６の上方の位置まで移動したときに撮像部１８によって撮像される視野画像中の、目的バイアル６の上面の位置及び大きさ、ニードル１２の先端と目的バイアル６の上面の中心との相対的な位置関係に基づいて、ニードル１２の先端と目的バイアル６の上面の中心との水平面内方向及び鉛直方向の距離を測定するように構成されている。
　ニードル移動部２４は、距離測定部２２により測定された距離に基づき、ニードル１２が目標位置へ近づくように、ニードルアセンブリ８の駆動制御を行なうように構成されている。
　バイアル判定部２８は、例えばニードル１２を目的バイアル６が配置されている位置まで移動させたときに、撮像部１８の視野画像内に目的バイアル６があるか否かによって目的バイアル６の存在の有無を判定するように構成されている。バイアル判定部２８は、撮像部１８の視野画像内に配置されているべき目的バイアル６が存在しない場合に、警告を発するように構成されていてもよい。警告は画像表示によって行なってもよいし音を発することによって行なってもよい。なお、バイアル判定部２８は必須の構成要素ではない。
　ニードル判定部３０は、撮像部１８の視野画像中のニードル１２を、ニードル１２が正常なときの撮像部１８の視野画像（以下、正常画像）中のニードル１２と比較することにより、ニードル１２に異常があるか否かを判定するように構成されている。予め撮像された正常画像は正常画像記憶部３２に記憶されている。ニードル判定部３０は、撮像部１８の視野画像中のニードル１２の状態と正常画像中のニードル１２の状態が一致しないときは、ニードル１２に異常があると判定する。ニードル１２が異常か否かの判定は、例えばニードル１２の先端の位置の差（画素数）が予め設定された許容範囲内にあるか否かによって行なうことができる。ニードル１２に異常がある場合、ニードル判定部３０は、警告を発するように構成されていてもよい。警告は画像表示によって行なってもよいし音を発することによって行なってもよい。なお、ニードル判定部３０は必須の構成要素ではない。
　次に、同実施例におけるニードル１２の先端部の位置決め動作の一例について、図１及び図２とともに図３のフローチャートを用いて説明する。
　まず、ニードル１２を目的バイアル６上のおおよその位置へ移動させる（ステップＳ１）。このとき、撮像部１８の視野画像中には、図２に示したように、目的バイアル６の上面がニードル１２の先端部とともに入っている。距離測定部２２は、撮像部１８の視野画像においてニードル１２の先端１２ａの位置を検出し（ステップＳ２）、次いで、目的バイアル６の上面の中心６ａの位置を検出する（ステップＳ３）。そして、距離測定部２２は、撮像部１８の視野画像における目的バイアル６の上面の位置及び大きさ（面積値）、視野画像中におけるニードル１２の先端１２ａと目的バイアル６の上面の中心６ａとの相対的な位置関係から、ニードル１２の先端１２ａと目的バイアル６の上面の中心６ａとの間の距離を求める（ステップＳ４）。
　距離測定部２２によりニードル１２の先端１２ａと目的バイアル６の上面の中心６ａとの間の距離が測定されると、ニードル１２の先端を目的バイアル６の直上に設定された目標位置（例えば、中心６ａの直上２ｍｍの位置）へ近づけるように、ニードル移動部２４が距離測定部２２によって測定された距離に基づいてニードルアセンブリ８を駆動する（ステップＳ５）。ニードルアセンブリ８を駆動した後、撮像部１８の視野画像に基づいてニードル１２の先端１２ａが目標位置に到達しているか否かを判定し（ステップＳ６）、ニードル１２の先端１２ａが目標位置に到達していればニードル１２の位置決めが終了する。
　一方、ニードル１２の先端１２ａが目標位置に到達していなければ、距離測定部２２による、撮像部１８の視野画像における目的バイアル６の上面の中心６ａの検出（ステップＳ３）とニードル１２の先端１２ａと目的バイアル６の上面の中心６ａとの間の距離の測定（ステップＳ４）、さらにはニードル移動部２４によるニードルアセンブリ８の駆動（ステップＳ５）の一連の動作をニードル１２の先端１２ａが目標位置に到達するまで実行する（ステップＳ６）。
　上記実施例は、目的バイアル６に対するニードル１２の直接的な位置決めを撮像部１８の視野画像を利用して行なう態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、距離測定部２２及びニードル移動部２４の機能をニードル１２の位置校正（ティーチング）に利用することもできる。ニードル１２を基準位置からバイアル設置部２上における所定のティーチング位置まで到達させるのに必要なニードルアセンブリ８の駆動量をティーチングによって取得して装置に記憶させておけば、ティーチング位置と各バイアル６が配置される位置との相対的な位置関係を用いて、ニードル１２を所望のバイアル６へ正確にアクセスさせることが可能である。
　図４を用いて、撮像部１８の視野画像を利用してティーチングを実行するオートサンプラの実施例について説明する。
　図４の実施例は、図１を用いて説明した実施例と基本的構成が同じである。この実施例に設けられている制御装置２０’は、図１の実施例の制御装置２０の機能に加えてティーチング情報記憶部３４を備えている。また、制御装置２０’の距離測定部２２及びニードル移動部２４は、ユーザ入力に基づいて実行されるティーチングモード中に有効となる機能である。ティーチング情報記憶部３４は、ティーチングモードにおいて、距離測定部２２及びニードル移動部２４の機能を用いて、所定のティーチング位置に設置された目的バイアル６上の目標位置へニードル１２の先端を到達させるまでのニードルアセンブリ８の駆動量をティーチング情報として記憶するためのものである。ティーチング情報記憶部３４は制御装置２０’に設けられた記憶装置の一部の記憶領域によって実現される機能である。
　この実施例のオートサンプラで実施されるティーチング時の動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
　まず、ユーザが所定のティーチング位置にバイアル６を設置しておく（ステップＳ１１）。ティーチングモードでは、ティーチング位置に設置されたバイアル６が目的バイアルとなる。ニードル１２をホームポジションからティーチング位置（目的バイアル６上のおおよその位置）へ移動させる（ステップＳ１２）。
　距離測定部２２は、撮像部１８の視野画像においてニードル１２の先端１２ａの位置を検出し（ステップＳ１３）、次いで、目的バイアル６の上面の中心６ａの位置を検出する（ステップＳ１４）。そして、距離測定部２２は、撮像部１８の視野画像における目的バイアル６の上面の位置及び大きさ（面積値）、視野画像中におけるニードル１２の先端１２ａと目的バイアル６の上面の中心６ａとの相対的な位置関係から、ニードル１２の先端１２ａと目的バイアル６の上面の中心６ａとの間の距離を求める（ステップＳ１５）。
　距離測定部２２によりニードル１２の先端１２ａと目的バイアル６の上面の中心６ａとの間の距離が測定されると、ニードル１２の先端を目的バイアル６の直上に設定された目標位置へ近づけるように、ニードル移動部２４が距離測定部２２によって測定された距離に基づいてニードルアセンブリ８を駆動する（ステップＳ１６）。ニードルアセンブリ８を駆動した後、撮像部１８の視野画像に基づいてニードル１２の先端１２ａが目標位置に到達しているか否かを判定し（ステップＳ１７）、ニードル１２の先端１２ａが目標位置に到達していれば、ニードル１２をホームポジションから目標位置まで到達させるまでのニードルアセンブリ８の駆動量をティーチング情報としてティーチング情報記憶部３４に記憶させる（ステップＳ１８）。
　一方、ニードル１２の先端１２ａが目標位置に到達していなければ、上記ステップＳ１４～Ｓ１６の動作を繰り返す。複数のティーチング位置が設定されている場合には、それぞれのティーチング位置において上記動作を繰り返す（ステップＳ１９）。
　制御装置２０’は、上記動作により取得されたティーチング情報を用いて、通常動作時における所望のバイアル６へのニードル１２の位置決めを行なう機能を有する。
　以上において説明したように、撮像部１８を備えたオートサンプラは、目視によるティーチング作業を必要とすることなく、ニードル１２を所望のバイアル６に対してアクセスさせることが可能である。
　　　２　　　バイアル設置部
　　　４　　　サンプルラック
　　　６　　　バイアル
　　　６ａ　　　バイアル上面の中心
　　　８　　　ニードルアセンブリ
　　　１２　　　ニードル
　　　１２ａ　　　ニードル先端
　　　１４　　　ニードル保持部
　　　１６　　　アーム
　　　１８　　　撮像部
　　　２０，２０’　　　制御装置
　　　２２　　　距離測定部
　　　２４　　　ニードル移動部
　　　２６　　　相関関係保持部
　　　２８　　　バイアル判定部
　　　３０　　　ニードル判定部
　　　３２　　　正常画像記憶部
　　　３４　　　ティーチング情報記憶部

Claims (4)

  1. 　複数のバイアルが設置されるバイアル設置部と、
    　先端が鉛直下方を向き、前記バイアル設置部に設置されたバイアル内に上方から前記先端を挿入して当該バイアル内の試料を前記先端から吸引するためのニードルを保持するニードル保持部を有し、前記ニードル保持部を鉛直方向へ移動させるとともに水平面内方向へ移動して前記ニードルを水平面内方向と鉛直方向へ移動させるように構成されたニードルアセンブリと、
    　前記ニードルとの位置関係を保った状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動し、前記ニードルの先端と当該先端の直下及びその周辺のバイアルの上面が視野内に入るように前記ニードルの先端の斜め上方の位置から前記先端を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部の視野画像内におけるバイアルの上面の位置及び大きさと前記撮像部と当該バイアルとの間の距離との相関関係を保持する相関関係保持部と、
    　前記ニードルの先端を到達させるべきバイアルである目的バイアルの上面が前記ニードルの先端とともに前記撮像部の視野画像内に入っている状態で、前記視野画像内における前記目的バイアルの上面の位置及び大きさ、前記撮像部の視野画像内における前記ニードルの先端と前記目的バイアル上の目標位置との位置関係、及び前記相関関係保持部に保持されている前記相関関係に基づいて、前記ニードルの先端と前記目標位置との間の距離を測定するように構成された距離測定部と、
    　前記距離測定部により測定された距離に基づいて、前記移動機構を制御して前記ニードルの先端を前記目標位置へ到達させるように構成されたニードル移動部と、を備えている、オートサンプラ。
  2. 　前記目的バイアルはユーザ入力に基づいて実行されるティーチングモードの際に前記バイアル設置部の所定の位置に配置されたバイアルであり、
    　前記距離測定部は、前記ティーチングモード中に、前記ニードルの先端と前記目標位置との間の距離を測定するように構成され、
    　前記ニードル移動部は、前記ティーチングモード中に、前記距離測定部により測定された距離を用いて、前記移動機構を制御して前記ニードルの先端を前記目標位置へ到達させるように構成され、
    　前記ティーチングモード中に前記ニードルを予め設定された基準位置から前記目標位置へ到達させるまでに必要な前記ニードルアセンブリの駆動量をティーチング情報として記憶するティーチング情報記憶部をさらに備えている、請求項１に記載のオートサンプラ。
  3. 　前記ニードルを前記目標位置へ移動させたときに、前記ニードルの直下に試料バイアルがあるか否かを前記撮像部の視野画像に基づいて判定するように構成されたバイアル判定部をさらに備えている、請求項１に記載のオートサンプラ。
  4. 　前記ニードルが正常状態であるときの前記撮像部の視野画像をニードル正常画像として記憶する正常画像記憶部と、
    　前記撮像部の視野画像を前記正常画像記憶部に記憶されている前記ニードル正常画像と比較することにより、前記ニードルが正常か否かを判定するように構成されたニードル判定部と、をさらに備えている、請求項１に記載のオートサンプラ。
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