JP3620258B2

JP3620258B2 - 自動試料交換機能を備えた測定装置

Info

Publication number: JP3620258B2
Application number: JP36879997A
Authority: JP
Inventors: 哲生奥田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JPH11190684A; US6177991B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の試料を選択自在に装着してなるオートサンプルチェンジャと、該オートサンプルチェンジャの試料選択動作を制御する制御手段を内蔵する本体装置とから成る、自動試料交換機能を備えた測定装置に関する。本発明に係る測定装置は、例えば回転自在の円盤状部材の外周同心円上に複数の試料を配設したオートサンプルチェンジャを用いた分光測定装置等に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
複数の試料を連続的に測定したい場合、オートサンプルチェンジャやオートサンプラといった、複数の試料を自動的に選択又は切り替えて所定の測定位置に移送又は装填するための付属装置が利用されることが多い。このような付属装置を使用すれば、測定開始前に複数の全試料を準備しておくことにより、測定者が必ずしも測定に立ち会うことなく全試料に対する自動測定を終了することも可能である。特に、測定対象となる物質が比較的化学的に安定であって、しかも化学的な前処理が不要であるものである場合には、上記のような自動測定がより有効である。
【０００３】
一般に、赤外分光測定の対象となる物質は上記条件を満たしていることが多く、オートサンプルチェンジャを用いた自動測定がよく行なわれる。図４は、一般的な従来のフーリエ変換赤外分光測定装置の概略構成図である。この赤外分光測定装置は、大別して、本体部１０と該本体部１０の試料室１３内に着脱自在に設置されるオートサンプルチェンジャ２０とから構成される。
【０００４】
本体部１０の光源１１から発せられた赤外光は干渉計１２に導入される。干渉計１２はビームスプリッタ１２１、固定鏡１２２、移動鏡１２３等を含み、前後に摺動している移動鏡１２３からの反射光と固定鏡１２２からの反射光とをビームスプリッタ１２１にて同一進行方向に導くことにより、時間的に振幅が変動する干渉赤外光を得る。該干渉赤外光は試料室１３に導入され、オートサンプルチェンジャ２０中の１個の試料セル２２に照射される。試料セル２２内の気体、液体又は固体試料は、その成分に応じて特有の波長を有する光を吸収する。この試料セル２２を透過した光は試料室１３から出て検出器１４にて検出される。このときの検出器１４からの信号は時間軸に対する信号の強度であり、これをフーリエ変換することで周波数（光の波長）と信号強度の情報とを得ることができる。そこで、信号処理部１５は検出器１４からの信号をフーリエ変換して吸光スペクトルを作成し、必要に応じて該スペクトルを用いて吸光度や透過率のスペクトルを計算する。
【０００５】
図５は上記オートサンプルチェンジャ２０の一例を示す要部の外観斜視図である。図５に示すように、このオートサンプルチェンジャ２０は円盤状の回転板２１の外周同心円上に複数の試料セル２２を備えており、該回転板２１の軸はモータ２３により直接的又は間接的に（例えば適当な減速機構等を介して）回転駆動される。測定対象の試料セル２２を選択するべくモータ２３を駆動するための制御信号ＭＣは、コネクタ２４ａ、２４ｂを介して制御部３０から与えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、オートサンプルチェンジャ２０は例えば試料の大きさ等に合わせて試料セル数の相違するもの、一部に標準試料を装着したもの、等様々な種類のものが用意されており、測定目的や測定対象物等に応じて適当なオートサンプルチェンジャが選択されて試料室１３内に設置される。例えば、試料セル数が相違する場合、隣接する試料セル２２の離間角度θが相違するから、制御部３０は、設置されたオートサンプルチェンジャの種別に応じて試料セル選択の際のモータ２３の制御量を変える必要がある。
【０００７】
そこで従来のこの種の装置では、測定者自らが操作部（例えばキーボード等）１６により、設置したオートサンプルチェンジャに応じて、試料セルの配置（例えば離間角度θや試料セル数等）や標準試料の位置等を入力設定するようにしていた。このような入力設定の操作は複雑であって、測定者がその操作方法を記憶していることは殆どないから、測定者は取扱説明書等の文書を参照しながら操作を行なうのが一般的である。このような作業は大変煩わしいばかりでなく、参照すべき文書の管理が良好でないとこれを探すのに時間を要し、作業効率が悪いという問題がある。
【０００８】
これに対し、制御部３０にオートサンプルチェンジャの種別の識別機能をもたせたものも提案されている。すなわち、オートサンプルチェンジャ２０に複数のピンを有する識別用コネクタを設けることとし、オートサンプルチェンジャの種別に応じて各ピンの接続状態（例えば開放又は接地）を予め取り決めておく。このオートサンプルチェンジャ２０が試料室１３内に設置され、制御部３０に接続されているコネクタが上記識別用コネクタに嵌合されると、制御部３０は該コネクタの各ピンの導通状態によりオートサンプルチェンジャ２０の種別を判断することができる。
【０００９】
しかしながら、このような方法では、識別用コネクタのピン数により判別可能なチェンジャの数が制約を受ける。また制御部３０は、予め決められた複数のオートサンプルチェンジャのみを判別可能であるので、設計時点で想定されていない新規な構成のオートサンプルチェンジャには対応できず、極めて拡張性に乏しい。
【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、面倒な入力設定の操作を行なうことなく様々な種別のオートサンプルチェンジャを利用することができる、自動試料交換機能を備えた測定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、複数の試料を搭載可能なオートサンプルチェンジャと、該オートサンプルチェンジャ中の任意の試料に対する測定を行なう測定手段を備えた測定装置本体とから成る、自動試料交換機能を備えた測定装置において、
前記オートサンプルチェンジャは、複数の試料のうちの任意の試料を選択するための駆動機構と、該駆動機構の動作を制御するための制御信号を受ける制御入力端子と、当該オートサンプルチェンジャの種別毎の制御情報を予め記憶しておく記憶手段と、該記憶手段中の記憶内容を読み出すための情報出力端子とを備える一方、
前記測定装置本体は、前記情報出力端子と接続可能な情報入力端子と、該情報入力端子を介して前記記憶手段から制御情報を読み出す読出手段と、読み出された制御情報を利用して前記駆動機構を制御するための制御信号を作成する制御手段と、該制御信号を送出するために前記制御入力端子と接続可能な制御出力端子と、
を備えることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
例えばオートサンプルチェンジャは、駆動手段であるモータにより回転駆動される円盤状部材の外周同心円上に複数の試料を配設した構成とし、測定装置本体の測定手段は、円盤状部材の所定の回転位置に来た試料を測定可能な構成とすることができる。このような構成では、上記制御情報は、例えば隣接する試料の離間角度又は所定の円周上の基準位置からの回転角度等による各試料の大きさや位置に関する情報、各試料の種別と該試料の位置との関係を示す情報等とすることができる。
【００１３】
当該オートサンプルチェンジャが測定装置本体の所定部位に設置され、その制御入力端子及び情報出力端子が測定装置本体の制御出力端子及び情報入力端子とそれぞれ接続されると、読出手段は前記記憶手段から離間角度等の制御情報を読み出す。この制御情報によりオートサンプルチェンジャの試料選択動作を制御するための基本的なパラメータが得られるので、駆動制御手段は、複数の試料のうちの選択すべき試料に応じてそのパラメータを利用して制御量を求め、制御信号を送出する。オートサンプルチェンジャのモータは制御信号に応じて円盤状部材を回転させ、所望の試料が測定位置に来るようにする。また、上記円盤状部材の所定位置に既知の特性を有する試料が固定的に装着されている場合には、該試料の種別と位置との関係を示す制御情報を用いて、必要に応じて該試料を自動的に選択して測定位置に来るようにすることができる。
【００１４】
従来のこの種の測定装置では上記制御情報に相当する情報を測定者自身の操作により入力設定する必要があったが、本発明に係る測定装置では、この制御情報がオートサンプルチェンジャ自体に内蔵されているため、所定の接続を行なうのみで正確な情報が測定装置本体側に設定される。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明に係る自動試料交換機能を備えた測定装置をフーリエ変換赤外分光測定装置に適用した実施例を図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施例による分光測定装置の構成図、図２は本実施例におけるオートサンプルチェンジャに内蔵されたＲＯＭに格納されている制御情報の内容を示す概念図、図３は本実施例における測定動作の手順を示すフローチャートである。
【００１６】
図１に示すように、本実施例によるオートサンプルチェンジャ２０には、図２に示すような制御情報が予め（例えば工場出荷時に）格納されているＲＯＭ２５が内蔵されており、該ＲＯＭ２５の読出制御信号ＲＳとその出力信号ＲＯとは、モータ２３の駆動制御信号ＭＣとともに一つのコネクタ２６ａに接続されている。モータ２３はステッピングモータであって、機械的ストッパにより規制された回転位置を基準位置とし、駆動制御信号ＭＣとして印加される駆動パルス信号の数に応じて該基準位置から所定角度だけロータが回転するようになっている。本実施例では、回転板２１の軸がモータ２３の回転軸に直結する、いわゆるダイレクトドライブ構造となっているが、適宜の減速機構を介して両者を連結する構造とすることもできる。なお、モータ２３及びＲＯＭ２５の動作に必要な電源も、コネクタ２６ａを介して供給されるようになっている。
【００１７】
上記制御信号は、そのオートサンプルチェンジャ２０の構造に特有な情報であって、具体的には図２に示すように、試料番号とその試料番号を付された試料セル２２の回転板２１上での回転位置（これは基準位置からの回転角度で表わされる）、更には試料の種別（予め所定位置に固定的に装着された標準試料又は測定者により脱着される試料）から成る。
【００１８】
分光測定装置本体部１０の制御部３０は、読出部３１、駆動制御部３２及びＲＡＭ３３を含んでいる。読出部３１は上記ＲＯＭ２５の読出制御信号ＲＳを出力し、これに対応してＲＯＭ２５から出力される出力信号ＲＯを順次読み込んでＲＡＭ３３に一旦格納する。読出制御信号ＲＳは、例えばＲＯＭ２５のアドレスを直接指定するための信号としてもよいし、或いは、ＲＯＭ２５側にカウンタ等から成るアドレス発生回路を内蔵しておき、このアドレス発生回路を動作させるためのリセット信号やクロック信号を読出制御信号ＲＳとして与えるようにしてもよい。
【００１９】
駆動制御部３２は、モータ２３のロータ（つまり回転板２１）の回転角度と駆動パルス信号数との対応関係が予め記憶されたＲＯＭを内蔵している。そして後述の如く、ＲＡＭ３３に格納されたオートサンプルチェンジャ２０に関する制御情報を利用し、所望の試料セル２２が測定光の照射位置に来るように駆動制御信号ＭＣを送出する。
【００２０】
なお、制御部３０及び信号処理部１５は、例えば一般のパーソナルコンピュータに所定のソフトウエアを実行させることにより具現化することができ、その場合、操作部１６はパーソナルコンピュータに付設されたキーボード、マウス等の入力手段、表示部１７はＣＲＴ又は液晶によるディスプレイを利用することができる。
【００２１】
図３のフローチャートに沿って、本実施例の分光測定装置による測定動作を説明する。まず、測定者はオートサンプルチェンジャ２０の各試料セル２２に測定対象の試料を装着する。勿論、必ずしも全ての試料セル２２に試料を装着する必要はない。その後、このオートサンプルチェンジャ２０を本体部１０の試料室１３内に設置し、両者のコネクタ２６ａ、２６ｂを接続する（ステップＳ１）。
【００２２】
その後、測定者が操作部１６にて、例えば装着完了のボタンを押す等の所定の指示操作を行なうと（ステップＳ２）、読出部３１はコネクタ２６ａ、２６ｂを介してＲＯＭ２５に読出制御信号ＲＳを送る。そして、これに対応してＲＯＭ２５から出力される図２に示したような制御情報を読み込んで、これをＲＡＭ３３の所定領域に格納する（ステップＳ３）。また、制御部３０は、この制御情報によりオートサンプルチェンジャ２０内の試料セル２２の総数を認識できるから、表示部１７の画面上にその全試料番号を表示する（ステップＳ４）。
【００２３】
測定者はこの表示を見て、測定したい試料番号を所望の測定順序をもって選択するとともに、測定方法（透過率又は吸光度モード等）や必要に応じてその他の測定条件を入力設定する（ステップＳ５）。このとき、各試料番号に対応して試料名等、適宜の情報を操作部１６より入力設定できるようにしてもよい。
【００２４】
全ての入力設定が終了したならば、測定者は測定開始の指示操作を行なう（ステップＳ６）。駆動制御部３２は、この指示を受けて、測定順序の早いものから順に、選択された試料番号に対応する回転角度をＲＡＭ３３から読み出し、回転角度と駆動パルス信号数との対応関係に基づき必要なパルス信号数を求め、その数の駆動パルス信号を駆動制御信号ＭＣとして送出する（ステップＳ７）。モータ２３はその駆動パルス信号に応じて微小角度ずつ回転し、所望の試料セル２２が測定光照射位置に来たときにその回転は停止する。その後、分光測定が実行され、上記試料セル２２を通過した光が検出器１４に到達し、それに対する検出信号が信号処理部１５に取り込まれる。これにより、信号処理部１５では、測定者により指示された試料の吸光スペクトルが作成される（ステップＳ８）。
【００２５】
１回の分光測定の終了後、制御部３０では測定者により指示された試料の測定が全て終了したか否かが判定される（ステップＳ９）。指示された試料がまだ残っている場合には、ステップＳ７に戻り、駆動制御部３２は、次の測定対象の試料番号に対応する回転角度をＲＡＭ３３から読み出し、上述と同様の処理によりその試料セル２２が測定光照射位置に来るようにモータ２３へ駆動パルス信号を送る。このように測定者により指示された全ての試料の測定が終了する迄、処理を自動的に繰り返す。
【００２６】
また、測定者が、一連の測定の最初、最後又は途中の適宜の時点で標準試料の測定を実行させるような指示を該測定開始前に行なうと、制御部３０はＲＯＭ２５から読み出した制御情報により試料番号１が付された試料が標準試料であることを認識できるから、予め指示された時点において、試料番号１が測定されるようにモータ２３の回転を制御する。
【００２７】
この実施例の分光測定装置では、例えば、試料セル数の相違するオートサンプルチェンジャでは、図２において最下行の試料番号が相違するとともに各試料番号に対する回転角度が相違する。読出部３１は一連の測定の開始毎にＲＯＭ２５の制御情報を読み出してＲＡＭ３３の内容を書き直すので、測定者が入力設定することなく、設置されたオートサンプルチェンジャ２０に対応する制御情報がＲＡＭ３３に保持され、常に適切な測定が行なえる。
【００２８】
また、上記実施例における標準試料とは、例えば標準白板等の吸光度や透過率等を計算する際の基準となる試料であるが、これ以外にも、例えば未知試料の吸光スペクトル等を評価又は判定する際の比較対象又は参照のために、適宜の特性を有する試料を用いることができる。
【００２９】
また、例えば分光測定装置の検査用オートサンプルチェンジャでは、検査用の所定の特性を有するフィルム、ガラス、フィルタ、プリズム等を上記回転板２１の試料セル２２の代わりに装着した構成とすることができる。このようなオートサンプルチェンジャの各試料を自動的に測定するには、上記制御情報としてこのような試料の種類を含むようにしておくとよく、更には該試料に応じた測定条件も含むようにしておき、制御部３０は該測定条件に応じて各部の設定が自動的に行なわれるようにするとよい。このように制御情報は、そのオートサンプルチェンジャが予め備える様々な事項に関する情報を含むものとすることができる。
【００３０】
なお、上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜変形や修正を行なえることは明らかである。
【００３１】
具体的には、上記実施例のように回転機構により試料セルを選択する構成でなく、複数の試料バイアルを平面状に収納したラックをＸ−Ｙ（更にＺ軸）方向に移動し、所定位置からバイアルを取り出す又はバイアル中の試料のみを取り出すような構成のオートサンプルチェンジャにおいても、各バイアルの位置を（Ｘ、Ｙ）座標上の数値としてＲＯＭに格納しておくことにより、上記実施例と同様の効果を奏する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る自動試料交換機能を備えた測定装置によれば、オートサンプルチェンジャの設置時又は交換時に測定者がそのチェンジャを制御するための情報をわざわざ入力設定する必要がないので、測定者の手間が省け、測定効率も向上する。また、入力設定の間違いに起因する無駄な測定も防止できる。
【００３３】
また、測定装置本体はオートサンプルチェンジャの制御情報を数値として取得することができるので、従来のこの種の装置のように対応可能なオートサンプルチェンジャが極めて限られるといった不都合がなくなり、オートサンプルチェンジャの種別を殆ど無限に拡張することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動試料交換機能を備えた測定装置の一実施例である分光測定装置の構成図。
【図２】本実施例における制御情報の内容を示す概念図。
【図３】本実施例における測定動作の手順を示すフローチャート。
【図４】従来の一般的な分光測定装置の構成図。
【図５】オートサンプルチェンジャの要部の構成を示す外観斜視図。
【符号の説明】
１０…分光測定装置本体部
１１…光源
１２…干渉計
１３…試料室
１４…検出器
１５…信号処理部
１６…操作部
１７…表示部
２０…オートサンプルチェンジャ
２１…回転板
２２…試料セル
２３…ステッピングモータ
２５…ＲＯＭ
２６ａ、２６ｂ…コネクタ
３０…制御部
３１…読出部
３２…駆動制御部
３３…ＲＡＭ

Claims

複数の試料を搭載可能なオートサンプルチェンジャと、該オートサンプルチェンジャ中の任意の試料に対する測定を行なう測定手段を備えた測定装置本体とから成る、自動試料交換機能を備えた測定装置において、
前記オートサンプルチェンジャは、複数の試料のうちの任意の試料を選択するための駆動機構と、該駆動機構の動作を制御するための制御信号を受ける制御入力端子と、当該オートサンプルチェンジャの種別毎の制御情報を予め記憶しておく記憶手段と、該記憶手段中の記憶内容を読み出すための情報出力端子とを備える一方、
前記測定装置本体は、前記情報出力端子と接続可能な情報入力端子と、該情報入力端子を介して前記記憶手段から制御情報を読み出す読出手段と、読み出された制御情報を利用して前記駆動機構を制御するための制御信号を作成する制御手段と、該制御信号を送出するために前記制御入力端子と接続可能な制御出力端子と、
を備えることを特徴とする測定装置。