JP7040392B2 - 試料注入装置および試料注入装置の調整方法 - Google Patents

試料注入装置および試料注入装置の調整方法 Download PDF

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Description

本発明は、試料注入装置および試料注入装置の調整方法に関し、特に、パルス電力に同期して動作するパルスモータによりプランジャを駆動する試料注入装置および試料注入装置の調整方法に関する。
従来、パルス電力に同期して動作するパルスモータによりプランジャを駆動する試料注入装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、内部に試料を収容するためのシリンジ（円筒形の筒）と、シリンジの先端側に取り付けられ、内部に流路を有するニードルと、シリンジ内での上下方向への移動により、シリンダ内への試料の吸引およびシリンダ内からの試料の吐出を行うためのプランジャ（棒状のピストン）と、を備えた試料注入装置が開示されている。上記特許文献１に記載の試料注入装置では、シリンジ内でプランジャを上下方向に移動させるプランジャ駆動機構として、パルス電力に同期して動作するステッピングモータ（パルスモータ）が用いられている。
特許第３３６７３１９号公報
ここで、上記特許文献１には明記されていないが、上記特許文献１に記載のような従来の試料注入装置では、試料の吸引および吐出を行う際に、シリンジに対するプランジャの基準位置（試料の吸引を開始する時点および試料の吐出を終了する時点のシリンジに対するプランジャの先端の位置となる基準の位置）がシリンジのニードル側の端部からずれている場合、ずれた量に応じてプランジャによる試料の吸引・吐出量が意図した容量からずれてしまうことが知られている。したがって、上記特許文献１に記載のような従来の試料注入装置では、プランジャの基準位置を、シリンジ内のニードル側の端部に可能な限り近い位置となるように調整することが要求されている。また、上記特許文献１に記載のような従来の試料注入装置では、試料注入装置に装着されているシリンジが、他のシリンジに交換された場合などのようにシリンジに対してプランジャが取り外された場合には、その都度、シリンジに対するプランジャの基準位置を再度調整する必要がある。
そこで、上記特許文献１に記載のような従来の試料注入装置において、パルスモータによりプランジャを駆動してプランジャをシリンジ内のニードル側（先端側）の端部に近づけて、プランジャの基準位置を調整することが考えられる。しかしながら、プランジャがシリンジ内のニードル側の端部に接触した場合には、パルスモータが脱調して（同期が取れなくなり）、パルスモータの回転方向が反転するとともに、プランジャがシリンジ内のニードル側の端部から（たとえば、数パルス分程度の距離だけ）離れてしまう。このため、上記特許文献１に記載のような従来の試料注入装置のようにパルスモータにより駆動するプランジャを備える構成においては、プランジャの基準位置を、シリンジ内のニードル側の端部に可能な限り近い位置となるように、手動によりプランジャを押し込む（移動させる）調整を行う必要があるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、パルスモータにより駆動するプランジャの基準位置を自動的に調整することが可能な試料注入装置および試料注入装置の調整方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における試料注入装置は、内部に試料を収容するための筒状のシリンジと、シリンジの先端側に取り付けられ、内部に流路が形成されたニードルと、シリンジの内部を直線状に往復移動することにより、ニードルの流路を介して、シリンジ内に試料を吸引またはシリンジ外に試料を吐出するためのプランジャと、パルス電力に同期して動作するパルスモータによりプランジャを駆動するプランジャ駆動部と、パルスモータの動作位置を検出するエンコーダと、プランジャ駆動部のパルスモータの駆動を制御する制御部と、を備え、制御部は、プランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触した際にエンコーダにより検出された上記動作位置に基づいて、シリンジに対するプランジャの先端の基準位置を調整するように構成されている。
この発明の第１の局面による試料注入装置では、上記のように、プランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触した際のエンコーダにより検出されたパルスモータの動作位置に基づいて、シリンジに対するプランジャの先端の基準位置（試料の吸引を開始する時点および試料の吐出を終了する時点のシリンジに対するプランジャの先端の位置となる基準の位置）を調整する制御部を備える。これにより、プランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触することに起因して、パルスモータが脱調することにより、プランジャがシリンジ内のニードル側の端部から離れた場合でも、制御部が、実際にプランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触した際にエンコーダにより検出されるパルスモータの動作位置に基づいて基準位置を調整するので、パルスモータにより駆動するプランジャの基準位置（試料の吸引を開始する時点および試料の吐出を終了する時点のシリンジに対するプランジャの先端の位置となる基準の位置）を自動的に調整することができる。
上記第１の局面による試料注入装置において、好ましくは、エンコーダは、パルスモータの回転動作位置をカウント値として検出するように構成されており、制御部は、プランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触した際に、エンコーダにより検出されたカウント値に基づいて基準位置を調整するように構成されている。このように構成すれば、パルスモータの動作位置（回転動作位置）が、制御部による処理が容易なカウント値として検出されるので、上記基準位置を調整するための制御部による処理を迅速に行うことができる。
この場合、好ましくは、上記カウント値は、パルスモータの一方側への動作により増加するとともに、パルスモータの他方側への動作により減少するように構成されており、制御部は、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触した際にカウント値が増加の状態から減少の状態に反転した場合、または、減少の状態から増加の状態に反転した場合のカウント値に基づいて、基準位置を調整するように構成されている。このように構成すれば、増加の状態と減少の状態とが反転した場合のカウント値は、パルスモータが脱調してパルスモータの回転方向が反転した際のカウント値（すなわち、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触する動作位置）を示しているので、カウント値に基づいて、容易に基準位置を調整することができる。
上記カウント値が反転した場合のカウント値に基づいて基準位置を調整する構成において、好ましくは、制御部は、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触して、カウント値が反転した場合におけるカウント値の反転後の変化量に基づいて、基準位置を調整するように構成されている。このように構成すれば、変化量に基づいて、適切に、基準位置を調整することができる。
この場合、好ましくは、制御部は、カウント値の反転後の変化量よりも少ない量だけプランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触した際のカウント値に近づけるようにプランジャ駆動部を駆動させてプランジャの先端をシリンジ内で移動させた位置におけるカウント値を基準位置として設定することにより基準位置を調整するように構成されている。このように構成すれば、反転後の変化量よりも少ない量だけ反転前の方向にカウント値を変化させるので、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触せず、かつ、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に近付くように、基準位置を容易に調整することができる。
上記第１の局面による試料注入装置において、好ましくは、制御部は、プランジャ駆動部のパルスモータの駆動電流を、シリンジ内に試料を吸引またはシリンジ外に試料を吐出するためにプランジャをシリンジ内で往復駆動させる通常の状態よりも低下させた状態で、プランジャの先端をシリンジの先端側の端部に接触させるように構成されている。このように構成すれば、プランジャの先端をシリンジの先端側の端部に接触させる際に、パルスモータのトルクを小さくしてプランジャからシリンジに作用する力（プランジャがシリンジを押す力）を小さくすることができるので、プランジャおよびシリンジに対する機械的な負荷が大きくなるのを抑制することができる。また、プランジャの先端をシリンジの先端側の端部に接触させる際に、プランジャからシリンジに作用する力（プランジャがシリンジを押す力）が大きい場合と異なり、プランジャおよびシリンジに生じる弾性変形量を小さくすることができるので、基準位置の調整に誤差が生じやすくなるのを抑制することができる。
上記第１の局面による試料注入装置において、好ましくは、プランジャの先端の位置を光の反射を用いて検出するための光センサをさらに備え、制御部は、光センサにより検出されたプランジャの先端の位置に基づいてプランジャの先端の位置を基準位置に近づけた後に、動作位置に基づいて基準位置を調整するように構成されている。このように構成すれば、光センサを用いて比較的大まかに基準位置に近づけた後、動作位置に基づいて基準位置を比較的精密に調整するので、大まかに基準位置に近付ける動作を行わない場合と比較して、基準位置の調整時間を短縮することができる。
上記目的を達成するために、この発明の第２の局面における試料注入装置の調整方法は、内部に試料を収容するための筒状のシリンジと、シリンジの先端側に取り付けられ、内部に流路が形成されたニードルと、シリンジの内部を直線状に往復移動することにより、ニードルの流路を介して、シリンジ内に試料を吸引またはシリンジ外に試料を吐出するためのプランジャと、パルス電力に同期して動作するパルスモータによりプランジャを駆動するプランジャ駆動部と、パルスモータの動作位置を検出するエンコーダと、を備える試料注入装置の調整方法であって、プランジャ駆動部のパルスモータにより、プランジャの先端をシリンジ内の先端側の端部に接触させる工程と、エンコーダにより、プランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触した際の動作位置を検出する工程と、検出された動作位置に基づいて、シリンジに対するプランジャの先端の基準位置を調整する工程と、を備える。
この発明の第２の局面による試料注入装置の調整方法では、上記のように、プランジャの先端をシリンジ内の先端側の端部に接触させるとともに、プランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触した際のパルスモータの動作位置を検出して、検出された動作位置に基づいて、シリンジに対するプランジャの先端の基準位置（試料の吸引を開始する時点および試料の吐出を終了する時点のシリンジに対するプランジャの先端の位置となる基準の位置）を調整する。これにより、プランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触することに起因して、パルスモータが脱調することにより、プランジャがシリンジ内のニードル側の端部から離れた場合でも、制御部が、実際にプランジャの先端がシリンジ内の先端側の端部に接触した際にエンコーダにより検出されるパルスモータの動作位置に基づいて基準位置を調整するので、パルスモータにより駆動するプランジャの基準位置（試料の吸引を開始する時点および試料の吐出を終了する時点のシリンジに対するプランジャの先端の位置となる基準の位置）を自動的に調整することが可能な試料注入装置の調整方法を提供することができる。
上記第２の局面による試料注入装置において、好ましくは、エンコーダは、パルスモータの回転動作位置をカウント値として検出するように構成されており、カウント値は、パルスモータの一方側への動作により増加するとともに、パルスモータの他方側への動作により減少するように構成されており、基準位置を調整する工程は、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触した際にカウント値が増加の状態から減少の状態に反転した場合、または、減少の状態から増加の状態に反転した場合における、カウント値の反転後の変化量を取得する工程と、取得された変化量よりも少ない量だけプランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触した際のカウント値に近づけるようにプランジャ駆動部を駆動させてプランジャをシリンジ内で移動させた位置におけるカウント値を基準位置として設定することにより基準位置を調整する工程を含む。このように構成すれば、カウント値が反転した場合におけるカウント値の反転後の変化量を取得することによって、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触した後に脱調により移動したプランジャの位置を把握することができる。そして、取得された変化量よりも少ない量だけプランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触した際のカウント値に近づけるようにプランジャをシリンジ内で移動させた位置におけるカウント値を基準位置として設定することにより、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に接触せず、かつ、プランジャの先端がシリンジの先端側の端部に近付くように、基準位置を調整することができる
本発明によれば、上記のように、パルスモータにより駆動するプランジャの基準位置を自動的に調整することができる。
本発明の一実施形態による試料注入装置の全体構成を示した図である。 本発明の一実施形態による試料注入装置の制御に関するブロック図である。 本発明の一実施形態による試料注入装置のシリンジ内への試料の吸引を説明するための図である。 本発明の一実施形態による試料注入装置のシリンジ内からの試料の吐出を説明するための図である。 本発明の一実施形態による試料注入装置のパルスモータの回転動作とプランジャの移動との関係を説明するための図である。 本発明の一実施形態による試料注入装置のプランジャの基準位置の調整におけるプランジャの先端の高さ位置を説明するための図である。 本発明の一実施形態による試料注入装置のプランジャの基準位置の調整におけるプランジャの先端の高さ位置とエンコーダのカウント値との関係を示した図である。 本発明の一実施形態による試料注入装置のプランジャの基準位置の調整を説明するためのフロー図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
図１～図８を参照して、本発明の一実施形態による試料注入装置１００の構成について説明する。
図１に示すように、試料注入装置１００は、試料Ｓを分析するためのガスクロマトグラフ装置９００に試料Ｓを注入するための装置である。試料注入装置１００は、ターレット１０と、インジェクタ２０と、を備えている。
ターレット１０は、試料Ｓ等を収容するためのバイアル１１が載置される載置台である。ターレット１０には、複数のバイアル１１が載置されている。試料注入装置１００では、試料Ｓは、ヘキサン、アセトン等の有機溶媒である。
インジェクタ２０は、分析対象の試料Ｓが収容されたバイアル１１から試料Ｓを吸引してガスクロマトグラフ装置９００の試料導入部９１０に試料Ｓを注入するように構成されている。図３に示すように、インジェクタ２０は、シリンジ２１と、プランジャ２２と、ニードル２３と、を含む。
シリンジ２１は、試料Ｓを内部に収容可能なように鉛直方向（Ｚ方向）に延びる筒状に形成されている。プランジャ２２は、シリンジ２１の内部に配置されるとともに、シリンジ２１内をＺ方向に移動可能に構成されている。プランジャ２２は、シリンジ２１の内部を直線状に往復移動することにより、ニードル２３の流路を介して、シリンジ２１内に試料Ｓを吸引またはシリンジ２１外に試料Ｓを吐出するように構成されている。
ニードル２３は、シリンジ２１の前端側（先端側、Ｚ２側）に取り付けられている。ニードル２３には、内部にＺ方向に延びる流路が形成されている。ニードル２３の流路は、Ｚ１側がシリンジ２１と接続されるとともに、前端側（Ｚ２側）には、開口が形成されている。
これにより、インジェクタ２０では、ニードル２３の先端（Ｚ２側）が試料Ｓに侵入した状態で、プランジャ２２をシリンジ２１内の前端側（Ｚ２側）（図３の左側の状態）から後端側（Ｚ１側）（図３の右側の状態）に移動させることにより、ニードル２３の流路を介して、シリンジ２１内に試料Ｓを吸引して収容すること（試料吸引動作）が可能である。また、図４に示すように、シリンジ２１内に試料Ｓを収容した状態で、プランジャ２２をシリンジ２１内の後端側（Ｚ１側）（図４の左側の状態）から前端側（Ｚ２側）（図４の右側の状態）に移動させることにより、ニードル２３の流路を介して、シリンジ２１内に収容した試料Ｓを吐出する（試料吐出動作）ことが可能である。
図３に示すように、試料吸引動作において、シリンジ２１内内に吸引される試料Ｓの量は、プランジャ２２をＺ２側からＺ１側に移動させることにより増加したシリンジ２１内の容積と略等しい。また、図４に示すように、試料吐出動作において、シリンジ２１内内から吐出される試料Ｓの量は、プランジャ２２をＺ１側からＺ２側へ移動させることにより減少したシリンジ２１内の容積と略等しい。なお、図３および図４では、プランジャ２２を、それぞれ、Ｚ２側からＺ１側に距離Ｌだけ移動させた例、および、Ｚ１側からＺ２側に距離Ｌだけ移動させた例を示している。
図２に示すように、試料注入装置１００は、インジェクタ駆動部３１と、プランジャ駆動部３２と、エンコーダ３３と、制御部３４と、フォトセンサ３５と、記憶部３６と、を備えている。なお、フォトセンサ３５は、特許請求の範囲の「光センサ」の一例である。
インジェクタ駆動部３１は、試料注入装置１００において、インジェクタ２０（図１参照）を、水平方向および鉛直方向（Ｚ方向）に移動させることが可能に構成されている。具体的には、図１に示すように、インジェクタ駆動部３１（図２参照）は、インジェクタ２０を、試料吸引位置、貫通動作開始位置、試料吐出位置、等に移動させることが可能である。なお、「試料吸引位置」は、バイアル１１内の試料Ｓをシリンジ２１内に吸引する位置である。また、「貫通動作開始位置」は、シリンジ２１内に吸引した試料Ｓをガスクロマトグラフ装置９００の試料導入部９１０に注入するために、（試料導入部９１０の）ゴム製の蓋部材であるセプタム９１１を貫通させるための貫通動作を開始する位置である。また、「試料吐出位置」は、シリンジ２１内の試料Ｓを試料導入部９１０内において吐出する位置である。
図２に示すように、プランジャ駆動部３２は、パルス電力に同期して動作するパルスモータ３２ａによりプランジャ２２を駆動するように構成されている。図５に示すように、パルスモータ３２ａの回転動作は、たとえば、ボールネジ機構等により直線動作に変換され、プランジャ２２をＺ方向に移動させるように構成されている。試料注入装置１００では、パルスモータ３２ａの一方側（Ａ１方向）および他方側（Ａ２方向）への回転動作により、それぞれ、プランジャ２２がＺ１方向およびＺ２方向へ移動する。パルス電力の１パルス分のＡ１方向への回転角度ｄＡ１およびＡ２方向へ回転角度ｄＡ２は、それぞれ、プランジャ２２のＺ１方向への移動量ｄＺ１およびＺ２方向への移動量ｄＺ２に対応する。移動量ｄＺ１および移動量ｄＺ２は、たとえば、０．０１ｍｍである。
エンコーダ３３は、パルスモータ３２ａの動作位置を検出するためのセンサである。エンコーダ３３は、パルスモータ３２ａの回転速度と回転位置とを検出するように構成されている。エンコーダ３３は、パルスモータ３２ａの回転動作位置をカウント値Ｃとして検出するように構成されている。具体的には、図５（Ａ）に示すように、カウント値Ｃ（図７参照）は、パルスモータ３２ａのＡ１方向への回転角度ｄＡ１分の回転動作により１カウント減少するように構成されている。また、カウント値Ｃは、パルスモータ３２ａのＡ２方向への回転角度ｄＡ２分の回転動作により、１カウント増加するように構成されている。なお、カウント値Ｃは、カウンタ３３ａによりカウントされる。
図２に示すように、制御部３４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などを含んで構成されたコンピュータである。制御部３４は、インジェクタ駆動部３１およびプランジャ駆動部３２により、それぞれ、シリンジ２１（図１参照）およびプランジャ２２（図１参照）を移動させる制御を行うように構成されている。すなわち、プランジャ駆動部３２は、パルスモータ３２ａの駆動を制御するように構成されている。
本実施形態では、制御部３４は、プランジャ２２（図１参照）の先端２２ａがシリンジ２１（図１参照）内の先端側（Ｚ２側）の端部２１ａに接触した際に、エンコーダ３３により検出された動作位置に基づいて、シリンジ２１に対するプランジャ２２の先端２２ａの基準位置（ゼロ点）を調整するように構成されている。基準位置（ゼロ点）は、試料吸引動作を開始する際および試料吐出動作を終了する際の、シリンジ２１に対するプランジャ２２の先端２２ａの高さ位置（図６参照）を意味する。なお、制御部３４によるプランジャ２２の基準位置の調整動作については後述する。
フォトセンサ３５は、プランジャ２２（図１参照）の先端２２ａの位置を光の反射を用いて検出するように構成されている。具体的には、フォトセンサ３５は、発光部３５ａと、受光部３５ｂと、を含む。図５（Ｂ）に示すように、フォトセンサ３５は、高さ位置Ｐ０の近傍に設けられており、発光部３５ａからシリンジ２１に向かって水平方向に光を照射する。そして、物体（反射物）が存在する場合に反射された反射光を受光部３５ｂで検出する。これにより、プランジャ２２の先端２２ａの位置が高さ位置Ｐ０に存在する否かを検出することが可能である。
図２に示すように、記憶部３６は、たとえば、不揮発性のメモリまたはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などを含む。記憶部３６には、制御部３４の処理に用いられるプログラム等が記憶されている。
（基準位置の調整方法）
次に、図６～図８を参照しながら、制御部３４によるプランジャ２２の基準位置（ゼロ点）の調整動作（調整方法）について説明する。
本実施形態では、図７に示すように、制御部３４は、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側（Ｚ１側）の端部２１ａに接触した際にカウント値Ｃが増加の状態から減少の状態に反転した場合のカウント値Ｃに基づいて、基準位置を調整するように構成されている。
詳細には、制御部３４は、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触して、カウント値Ｃが反転した場合におけるカウント値Ｃの反転後の変化量ｄＣに基づいて、基準位置を調整するように構成されている。また、制御部３４は、カウント値Ｃの反転後の変化量ｄＣよりも少ない量だけプランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触した際のカウント値Ｃに近づけるようにプランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１内で移動させた位置におけるカウント値Ｃを基準位置として設定することにより基準位置を調整するように構成されている。
具体的には、まず、図６（Ａ）に示すように、プランジャ駆動部３２により、プランジャ２２を所定の位置（高さ位置Ｐ０）まで移動させる（図８のステップＳ１）。なお、プランジャ２２が高さ位置Ｐ０に位置しているか否かは、フォトセンサ３５を用いて検出される。図７に示すように、プランジャ２２の先端２２ａが高さ位置Ｐ０に位置している場合、エンコーダ３３のカウント値Ｃは、カウント値ＣＳとなる。そして、本実施形態では、制御部３４は、フォトセンサ３５により検出されたプランジャ２２の先端２２ａの位置に基づいてプランジャ２２の先端２２ａの位置を基準位置に近づけた後（プランジャ２２の先端２２ａを高さ位置Ｐ０まで移動させた後）に、後述するように、パルスモータ３２ａの動作位置に基づいて基準位置を調整するように構成されている。
次に、図６（Ｂ）に示すように、プランジャ駆動部３２のパルスモータ３２ａにより、プランジャ２２をＺ２方向へ移動（下降）させて、プランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触させる（図８のステップＳ２）。本実施形態では、制御部３４は、プランジャ駆動部３２のパルスモータ３２ａの駆動電流を、通常の状態よりも低下させた状態で、プランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触させるように構成されている。なお、パルスモータ３２ａの駆動電流の「通常の状態」とは、シリンジ２１内に試料Ｓを吸引またはシリンジ２１外に試料Ｓを吐出するためにプランジャ２２をシリンジ２１内で往復駆動させる場合の状態である。
次に、エンコーダ３３により、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触した際の動作位置を検出する（図８のステップＳ３）。後述するように、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触した際の動作位置は、カウント値Ｃが反転する直前のカウント値ＣＮとして検出される。なお、図７に示すように、プランジャ２２の先端２２ａが高さ位置Ｐ１に位置している（プランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触している）場合、エンコーダ３３のカウント値Ｃは、（カウント値ＣＳよりも大きい）カウント値ＣＮとなる。
ここで、プランジャ２２がシリンジ２１内のニードル２３側の端部２１ａに接触した場合、パルスモータ３２ａが脱調する（同期が取れなくなる）。この場合、図６（Ｃ）に示すように、パルスモータ３２ａの回転方向が反転することに起因して、プランジャ２２がシリンジ２１内のニードル２３側の端部２１ａから離れるように反対側（Ｚ１側）に移動する。これにより、図７に示すように、エンコーダ３３により検出されたカウント値Ｃは、増加の状態から減少の状態に反転する。具体的には、エンコーダ３３のカウント値Ｃは、プランジャ２２の下降開始時のカウント値Ｃｓ（高さ位置Ｐ０）から、プランジャ２２の下降に伴って増加する。そして、エンコーダ３３のカウント値Ｃは、パルスモータ３２ａの回転方向が反転することにより、カウント値ＣＮ（高さ位置Ｐ１）において、増加の状態から減少の状態に反転する。なお、高さ位置Ｐ１におけるカウント値ＣＮは、記憶部３６（図２参照）に記憶される。
図６（Ｃ）に示すように、パルスモータ３２ａの回転方向が反転することにより、プランジャ２２の移動方向がＺ２方向からＺ１方向へ変化した後、プランジャ２２が高さ位置Ｐ０から暫くＺ１方向に進んだ位置（高さ位置Ｐ２）で停止する。図７に示すように、プランジャ２２の先端２２ａが高さ位置Ｐ２に位置している場合、エンコーダ３３のカウント値Ｃは、（カウント値ＣＮよりも小さい）カウント値ＣＦとなる。なお、高さ位置Ｐ２におけるカウント値ＣＦは、記憶部３６（図２参照）に記憶される。
次に、図７に示すように、制御部３４は、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触した際にカウント値Ｃが増加の状態から減少の状態に反転した場合における、カウント値Ｃの反転後の変化量ｄＣを取得する（図８のステップＳ４）。具体的には、カウント値ＣＮ（高さ位置Ｐ１）からカウント値ＣＦ（高さ位置Ｐ２）までのカウント値Ｃの変化量ｄＣ（４カウント）を取得する。
次に、図６（Ｄ）に示すように、制御部３４（図２参照）は、取得された変化量ｄＣ（４カウント）よりも少ない量（３カウント）だけプランジャ２２の先端２２ａが、シリンジ２１の先端側（Ｚ２側）の端部２１ａに接触した際のカウント値ＣＮに近づけるように、プランジャ駆動部３２を駆動させる（図８のステップＳ５）。これにより、プランジャ２２の先端２２ａは、（パルスモータ３２ａの回転方向が反転した後に停止した際の）高さ位置Ｐ２よりも（シリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触した際の）高さ位置Ｐ１に近い高さ位置Ｐ２に移動する。この場合、図７に示すように、エンコーダ３３のカウント値Ｃは、カウント値ＣＮから（カウント値ＣＦよりも大きく、かつ、カウント値ＣＮよりも小さい）カウント値ＣＮ－１に変化する。
そして、制御部３４は、パルスモータ３２ａの励磁をオフにする制御を行う。この状態で、制御部３４は、カウント値ＣＮ－１（高さ位置Ｐ３）を取得するともに、このカウント値ＣＮ－１を基準位置（ゼロ点）のカウント値Ｃとして設定する（図８のステップＳ６）。これにより、制御部３４は、基準位置（ゼロ点）の調整動作を終了する。
なお、上記フォトセンサ３５を用いて、シリンジ２１の交換後、プランジャ２２の基準位置を自動的に調整することも考えられる。しかしながら、フォトセンサ３５の器差（組み付けによる誤差）を考慮して、ある程度シリンジ２１内のニードル２３側の端部２１ａからＺ２側に離れた高さ位置にフォトセンサ３５を設ける必要がある。したがって、フォトセンサ３５を、シリンジ２１内のニードル２３側の端部２１ａに限りなく近い位置に設けることは困難である。このため、フォトセンサ３５を用いてプランジャ２２の基準位置を自動的に調整した場合、エンコーダ３３のカウント値Ｃに基づいて基準位置を調整する本実施形態のように、精度よく基準位置を調整することは困難である。
（実施形態の装置の効果）
本実施形態の装置では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、試料注入装置１００は、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触した際のエンコーダ３３により検出されたパルスモータ３２ａの動作位置に基づいて、シリンジ２１に対するプランジャ２２の先端２２ａの基準位置（試料Ｓの吸引を開始する時点および試料の吐出を終了する時点のシリンジ２１に対するプランジャ２２の先端の位置となる基準の位置）を調整する制御部３４を備える。これにより、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触することに起因して、パルスモータ３２ａが脱調することにより、プランジャ２２がシリンジ２１内のニードル２３側の端部２１ａから離れた場合でも、制御部３４が、実際にプランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触した際にエンコーダ３３により検出されるパルスモータ３２ａの動作位置に基づいて基準位置を調整するので、パルスモータ３２ａにより駆動するプランジャ２２の基準位置（試料Ｓの吸引を開始する時点および試料の吐出を終了する時点のシリンジ２１に対するプランジャ２２の先端の位置となる基準の位置）を自動的に調整することができる。
また、本実施形態では、上記のように、エンコーダ３３を、パルスモータ３２ａの回転動作位置をカウント値Ｃとして検出するように構成する。そして、制御部３４を、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触した際に、エンコーダ３３により検出されたカウント値Ｃに基づいて基準位置を調整するように構成する。これにより、パルスモータ３２ａの動作位置（回転動作位置）が、制御部３４による処理が容易なカウント値Ｃとして検出されるので、基準位置を調整するための制御部３４による処理を迅速に行うことができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御部３４を、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触した際にカウント値Ｃが増加の状態から減少の状態に反転した場合のカウント値Ｃに基づいて、基準位置を調整するように構成する。これにより、増加の状態と減少の状態とが反転した場合のカウント値Ｃは、パルスモータ３２ａが脱調してパルスモータ３２ａの回転方向が反転した際のカウント値Ｃ（すなわち、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触する動作位置）を示しているので、カウント値Ｃに基づいて、容易に基準位置を調整することができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御部３４を、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触して、カウント値Ｃが反転した場合におけるカウント値Ｃの反転後の変化量ｄＣに基づいて、基準位置を調整するように構成する。これにより、変化量ｄＣに基づいて、適切に、基準位置を調整することができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御部３４を、カウント値Ｃの反転後の変化量ｄＣよりも少ない量だけプランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触した際のカウント値Ｃに近づけるようにプランジャ２２駆動部を駆動させるように構成する。また、制御部３４を、プランジャ２２駆動部を駆動させてプランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１内で移動させた位置におけるカウント値Ｃを基準位置として設定することにより基準位置を調整するように構成する。これにより、反転後の変化量ｄＣよりも少ない量だけ反転前の方向にカウント値Ｃを変化させるので、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触せず、かつ、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに近付くように、基準位置を容易に調整することができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御部３４を、プランジャ２２駆動部のパルスモータ３２ａの駆動電流を通常の状態よりも低下させた状態で、プランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触させるように構成する。パルスモータ３２ａの駆動電流の通常の状態は、シリンジ２１内に試料Ｓを吸引またはシリンジ２１外に試料Ｓを吐出するためにプランジャ２２をシリンジ２１内で往復駆動させる場合の状態である。これにより、プランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触させる際に、パルスモータ３２ａのトルクを小さくしてプランジャ２２からシリンジ２１に作用する力（プランジャ２２がシリンジ２１を押す力）を小さくすることができるので、プランジャ２２およびシリンジ２１に対する機械的な負荷が大きくなるのを抑制することができる。また、プランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触させる際に、プランジャ２２からシリンジ２１に作用する力（プランジャ２２がシリンジ２１を押す力）が大きい場合と異なり、プランジャ２２およびシリンジ２１に生じる弾性変形量を小さくすることができるので、基準位置の調整に誤差が生じやすくなるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、制御部３４を、フォトセンサ３５により検出されたプランジャ２２の先端２２ａの位置に基づいてプランジャ２２の先端２２ａの位置を基準位置に近づけた後に、動作位置に基づいて基準位置を調整するように構成する。これにより、フォトセンサ３５を用いて比較的大まかに基準位置に近づけた後、動作位置に基づいて基準位置を比較的精密に調整するので、大まかに基準位置に近付ける動作を行わない場合と比較して、基準位置の調整時間を短縮することができる。
（実施形態の調整方法の効果）
本実施形態の調整方法では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、プランジャ２２の先端２２ａをシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触させるとともに、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触した際のパルスモータ３２ａの動作位置を検出して、検出された動作位置に基づいて、シリンジ２１に対するプランジャ２２の先端２２ａの基準位置（試料Ｓの吸引を開始する時点および試料Ｓの吐出を終了する時点のシリンジ２１に対する２２の先端２２ａの位置となる基準の位置）を調整する。これにより、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触することに起因して、パルスモータ３２ａが脱調することにより、プランジャ２２がシリンジ２１内のニードル２３側の端部２１ａから離れた場合でも、制御部３４が、実際にプランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１内の先端側の端部２１ａに接触した際にエンコーダ３３により検出されるパルスモータ３２ａの動作位置に基づいて基準位置を調整するので、パルスモータ３２ａにより駆動するプランジャ２２の基準位置（試料Ｓの吸引を開始する時点および試料Ｓの吐出を終了する時点のシリンジ２１に対する２２の先端２２ａの位置となる基準の位置）を自動的に調整することができる。
また、本実施形態では、上記のように、基準位置を調整する工程は、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触した際にカウント値Ｃが増加の状態から減少の状態に反転した場合、または、減少の状態から増加の状態に反転した場合における、カウント値Ｃの反転後の変化量ｄＣを取得する工程と、取得された変化量ｄＣよりも少ない量だけプランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触した際のカウント値Ｃに近づけるようにプランジャ２２駆動部を駆動させてプランジャ２２をシリンジ２１内で移動させた位置におけるカウント値Ｃを基準位置として設定することにより基準位置を調整する工程を含む。これにより、カウント値Ｃが反転した場合におけるカウント値Ｃの反転後の変化量ｄＣを取得することによって、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触した後に脱調により移動したプランジャ２２の位置を把握することができる。そして、取得された変化量ｄＣよりも少ない量だけプランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触した際のカウント値Ｃに近づけるようにプランジャ２２をシリンジ２１内で移動させた位置におけるカウント値Ｃを基準位置として設定することにより、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに接触せず、かつ、プランジャ２２の先端２２ａがシリンジ２１の先端側の端部２１ａに近付くように、基準位置を調整することができる
［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、パルスモータ３２ａの１パルス分の回転動作により、カウント値Ｃが１カウントだけ増加または減少するように構成したが本発明はこれに限られない。本発明では、パルスモータ３２ａの２パルス分以上の回転動作により、カウント値Ｃが１カウントだけ増加または減少するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、カウント値Ｃが増加の状態から減少の状態に反転した場合のカウント値Ｃに基づいて基準位置を調整する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カウント値が減少の状態から増加の状態に反転した場合のカウント値に基づいて基準位置を調整してもよい。なお、その場合、プランジャの先端がシリンジのニードル側の端部に近付く方向に移動する場合に、エンコーダにより検出されるカウント値が減少する構成となる。
また、上記実施形態では、カウント値Ｃが反転した場合におけるカウント値Ｃの反転後の変化量が４カウントである例を示したが、本発明はこれに限られない。カウント値Ｃの反転後の変化量は、パルスモータの種類、プランジャおよびシリンジの形状（大きさ）などによって異なる。
また、上記実施形態では、フォトセンサ３５により検出されたプランジャ２２の先端２２ａの位置に基づいて基準位置を調整した後に、動作位置に基づいて基準位置を調整する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、フォトセンサによる基準位置の調整を行わずに、動作位置のみに基づいて基準位置を調整してもよい。
２１ シリンジ
２１ａ （シリンジの先端側の）端部
２２ プランジャ
２２ａ プランジャの先端
２３ ニードル
３２ プランジャ駆動部
３２ａ パルスモータ
３３ エンコーダ
３４ 制御部
３５ フォトセンサ（光センサ）
１００ 試料注入装置
Ｃ カウント値
ｄＣ （カウント値の）変化量
Ｓ 試料

Claims (9)

  1. 内部に試料を収容するための筒状のシリンジと、
    前記シリンジの先端側に取り付けられ、内部に流路が形成されたニードルと、
    前記シリンジの内部を直線状に往復移動することにより、前記ニードルの流路を介して、前記シリンジ内に前記試料を吸引または前記シリンジ外に前記試料を吐出するためのプランジャと、
    パルス電力に同期して動作するパルスモータにより前記プランジャを駆動するプランジャ駆動部と、
    前記パルスモータの動作位置を検出するエンコーダと、
    前記プランジャ駆動部の前記パルスモータの駆動を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記プランジャの先端が前記シリンジ内の先端側の端部に接触した際に前記エンコーダにより検出された前記動作位置に基づいて、前記シリンジに対する前記プランジャの先端の基準位置を調整するように構成されている、試料注入装置。
  2. 前記エンコーダは、前記パルスモータの回転動作位置をカウント値として検出するように構成されており、
    前記制御部は、前記プランジャの先端が前記シリンジ内の先端側の端部に接触した際に、前記エンコーダにより検出された前記カウント値に基づいて前記基準位置を調整するように構成されている、請求項１に記載の試料注入装置。
  3. 前記カウント値は、前記パルスモータの一方側への動作により増加するとともに、前記パルスモータの他方側への動作により減少するように構成されており、
    前記制御部は、前記プランジャの先端が前記シリンジの先端側の端部に接触した際に前記カウント値が増加の状態から減少の状態に反転した場合、または、減少の状態から増加の状態に反転した場合の前記カウント値に基づいて、前記基準位置を調整するように構成されている、請求項２に記載の試料注入装置。
  4. 前記制御部は、前記プランジャの先端が前記シリンジの先端側の端部に接触して、前記カウント値が反転した場合における前記カウント値の反転後の変化量に基づいて、前記基準位置を調整するように構成されている、請求項３に記載の試料注入装置。
  5. 前記制御部は、前記カウント値の反転後の変化量よりも少ない量だけ前記プランジャの先端が前記シリンジの先端側の端部に接触した際の前記カウント値に近づけるように前記プランジャ駆動部を駆動させて前記プランジャの先端を前記シリンジ内で移動させた位置における前記カウント値を前記基準位置として設定することにより前記基準位置を調整するように構成されている、請求項４に記載の試料注入装置。
  6. 前記制御部は、前記プランジャ駆動部の前記パルスモータの駆動電流を、前記シリンジ内に前記試料を吸引または前記シリンジ外に前記試料を吐出するために前記プランジャを前記シリンジ内で往復駆動させる通常の状態よりも低下させた状態で、前記プランジャの先端を前記シリンジの先端側の端部に接触させるように構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の試料注入装置。
  7. 前記プランジャの先端の位置を光の反射を用いて検出するための光センサをさらに備え、
    前記制御部は、前記光センサにより検出された前記プランジャの先端の位置に基づいて前記プランジャの先端の位置を前記基準位置に近づけた後に、前記動作位置に基づいて前記基準位置を調整するように構成されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の試料注入装置。
  8. 内部に試料を収容するための筒状のシリンジと、前記シリンジの先端側に取り付けられ、内部に流路が形成されたニードルと、前記シリンジの内部を直線状に往復移動することにより、前記ニードルの流路を介して、前記シリンジ内に前記試料を吸引または前記シリンジ外に前記試料を吐出するためのプランジャと、パルス電力に同期して動作するパルスモータにより前記プランジャを駆動するプランジャ駆動部と、前記パルスモータの動作位置を検出するエンコーダと、を備える試料注入装置の調整方法であって、
    前記プランジャ駆動部の前記パルスモータにより、前記プランジャの先端を前記シリンジ内の先端側の端部に接触させる工程と、
    前記エンコーダにより、前記プランジャの先端が前記シリンジ内の先端側の端部に接触した際の前記動作位置を検出する工程と、
    検出された前記動作位置に基づいて、前記シリンジに対する前記プランジャの先端の基準位置を調整する工程と、
    を備える、試料注入装置の調整方法。
  9. 前記エンコーダは、前記パルスモータの回転動作位置をカウント値として検出するように構成されており、
    前記カウント値は、前記パルスモータの一方側への動作により増加するとともに、前記パルスモータの他方側への動作により減少するように構成されており、
    前記基準位置を調整する工程は、
    前記プランジャの先端が前記シリンジの先端側の端部に接触した際に前記カウント値が増加の状態から減少の状態に反転した場合、または、減少の状態から増加の状態に反転した場合における、前記カウント値の反転後の変化量を取得する工程と、
    取得された前記変化量よりも少ない量だけ前記プランジャの先端が前記シリンジの先端側の端部に接触した際の前記カウント値に近づけるように前記プランジャ駆動部を駆動させて前記プランジャを前記シリンジ内で移動させた位置における前記カウント値を前記基準位置として設定することにより前記基準位置を調整する工程を含む、請求項８に記載の試料注入装置の調整方法。
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