CN102192963B - 试料导入装置及分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种试料导入装置及分析装置。该试料导入装置可以使遗留减少。该试料导入装置包括如下的模式，即，在由全量注入方式的试料导入装置来将试料注入至注入口时，将针的下降速度设定得低。将针与注入口抵接时的针的速度设定得低，借此来使针相对于注入孔的位置精度提高，针与注入孔的摩擦变小。借此，存在于注入孔中的污物不易从注入孔流入至分析流路，从而可实现极其优异的低遗留。

Description

试料导入装置及分析装置

技术领域

本发明涉及一种将液体试料导入至分析设备的试料导入装置，详细而言，本发明涉及一种包括连接于流路切换阀的针(needle)以及注入口(port)的试料导入装置及包括该试料导入装置的分析装置。

背景技术

为了对多种试料进行分析，以规定的顺序来自动地将试料导入至液体色谱仪(liquid chromatograph)等的分析设备中的试料导入装置已被使用。图4A是表示液体色谱仪的概略图。液体色谱仪包括送液装置10、试料导入装置20、分离·检测部30、以及控制·解析部40，试料导入装置20设置在送液装置10与分离·检测部30之间。分离·检测部30包括分析管柱(analytical column)31或检测器32，且对应于分析的目的来构成各种流路，该分离·检测部30作为分析部而发挥功能。送液装置10、试料导入装置20、分离·检测部30是借由控制·解析部40来控制，另外，该控制·解析部40接收来自检测器32的信号，对试料的定性、定量等进行解析，保存解析数据(data)或制作分析报告(report)并输出该分析报告。

对于试料导入装置而言，存在可从试料容器将所计量的全部试料予以注入的“全量注入方式”、以及从试料容器将所计量的试料的一部分填充并注入至样品回路(sample loop)的“部分注入方式”(专利文献1、专利文献2等)。在仅可极微量地提取试料的领域中，为了能够无浪费地对所提取的试料进行分析，采用全量注入方式的试料导入装置被广泛使用。

图4B是表示全量注入方式的试料导入装置20的内部的流路的概略图。试料导入装置20是以六口双位阀21与六位阀22为中心来构成流路。从送液装置10流入至试料导入装置20的移动相溶液的流路首先连接于六口双位阀21的一个口。从样品回路23起经过设置在该样品回路23的前端的针24，接着经过嵌插有该针24的注入口25，使来自上游侧的送液装置10的流路与朝向下游侧的分离·检测部30的流路被连通，因此，填充于针24～样品回路23的试料全部被引导至分离·检测部30。在六位阀22上连接着连通于清洗液容器的流路、连通于计量泵(pump)26的流路、以及连通于清洗口27的流路，所述计量泵26从清洗液容器将清洗液予以吸入或从试料容器28将试料予以吸入，所述清洗口27供针24插入来对该针进行清洗，另外，经由六口双位阀21来使针24以及样品回路23与计量泵26的流路连通(专利文献3、专利文献4等)。

当将试料注入至注入部时，使针前端下降，从而使针前端插入至注入口的正确的位置(流路孔)。但是，在未使针的前端下降至注入口的正确的位置的情况下，针的前端会磨损，或由于针前端部而使注入口受到污染。因此，必须对针的位置进行调整，以使针下降至注入口的正确的位置。但是，近年来为了使分析的处理量(throughput)提高，针的动作速度变快，随之，需要正确地对针的位置进行调整。专利文献5揭示了如下的技术：以比通常动作的速度更慢的速度来进行位置对准，然后，以通常的速度来将上下运动重复多次(时效(aging)动作)，借此来将针与注入口的位置关系记忆于装置。

如此，试料导入装置在将针挤入至注入口之后保持为水密状态，但为了水密地保持该针与注入口，一般是由机械强度低的材质来构成针或注入口此二构件中的一个构件，借此来设计为保持所谓的密封状态。在多数情况下，针必须将试料小瓶(vial)的盖部(hood)予以贯通，因此，针使用硬材质(例如，作为母材的不锈钢)，注入口使用相对柔软的材质(例如，PEEK：聚醚醚酮(polyetheretherketone)树脂)。

[先行技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开平6-148157号公报

[专利文献2]日本专利特开平10-170488号公报

[专利文献3]国际公开第09/041441号小册子

[专利文献4]国际公开第09/041442号小册子

[专利文献5]日本专利第4085954号

在对针与注入口进行密封的此种组合的情况下，将针垂直地挤压至注入口的流路孔之后，随着挤压次数的增加，流路孔会稍微扩张，但若挤压着不同的位置，则会在锥形(taper)面上形成由针产生的压痕。如此，无法确保压痕部的水密状态。特别是在全量注入方式的情况下，由于形成有由送液装置-样品回路-针-注入口-管柱连通而成的流路，因此，若送液装置的送液压力变高，则会显著地产生如下的问题，即，液体会从针与注入口的接合部漏出。

另外，当将针插入至试料小瓶时，试料成分会附着于针的表面。若在该状态下将针插入至注入口，则试料成分会附着于注入口的注入孔，在下一次注入时，所述附着成分会一起被注入，从而产生所谓的被称为遗留(carry over)的现象。所谓遗留是指如下的现象，即，注入的试料的一部分残留，并妨碍下一次分析。虽然借由针的表面处理、针的清洗、以及注入口的形状的变更，大幅度地改善了所述遗留，但仍会产生问题，而且，近年来随着分析的极微量化以及检测的高感度化，所述问题也日益严重。遗留成为妨碍对从试料容器中提取出试料的量进行正确分析的原因。

若针下降至偏离注入口的流路孔的位置，则针会以在注入口的锥形面上滑动的方式下降，并与流路孔形成水密状态，但此时如上所述，由于针的外表面已被试料污染，因此，当针在锥形面上滑动时，试料会污染注入口。在下一次注入时，所述污物与针摩擦而被挤压至流路孔，因此会产生如下的问题，即，显著地发生遗留。

由此可见，上述现有的试料导入装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的试料导入装置及分析装置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的试料导入装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的试料导入装置及分析装置，所要解决的技术问题是其将由针下降机构部的机械间隙引起的偏差予以排除，并可将针向注入口下降的位置保持在固定的位置，即使以高压来对移动相进行送液，使注入口处的液体泄漏或遗留的发生减少，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达到上述目的，依据本发明的试料导入装置，包括：试料计量用样品回路，在前端具有试料注入用针；注入口，具有向垂直方向下降的所述针所插入的开口，且将所述针所吸入的试料注入至分析用的流路；设定部，在将试料予以注入时，从多个候选的速度中选择使所述针从规定的位置向所述注入口移动的速度；以及控制部，以所选择的速度来对针的移动进行控制。

所述试料导入装置还包括：对针进行清洗的清洗机构、以及对所述清洗机构的清洗步骤进行设定的清洗步骤设定部。

而且，借由清洗步骤的设定来决定使所述针移动的速度。

或者，作为对试料进行分析的条件之一，设定有使所述针移动的速度。

较佳为使从所述规定的位置至所述注入口为止的行程中的所述针的移动速度，在接近于所述注入口的一侧变低。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明试料导入装置及分析装置至少具有下列优点及有益效果：

借由使针的下降速度变慢，可使试料导入装置的其他构成保持不变，将由针下降机构部的机械间隙引起的偏差予以排除，并可将针向注入口下降的位置保持在固定的位置。即使以高压来对移动相进行送液，也可使注入口处的液体泄漏或遗留的发生减少。

若设定成在针抵接于注入口之前，使速度降低，则针在从规定的位置(注入口的正上方)至注入口为止的距离内移动所耗费的时间缩短，且可将针抵接于注入口时的针的移动速度抑制得较低

综上所述，本发明是有关于一种试料导入装置及分析装置，该试料导入装置可以使遗留减少。该试料导入装置包括如下的模式，即，在由全量注入方式的试料导入装置来将试料注入至注入口时，将针的下降速度设定得低。将针与注入口抵接时的针的速度设定得低，借此来使针相对于注入孔的位置精度提高，针与注入孔的摩擦变小。借此，存在于注入孔中的污物不易从注入孔流入至分析流路，从而可实现极其优异的低遗留。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是模式性地表示本发明的试料导入装置的示意图。

图2A、图2B是本发明的试料导入装置以低速模式以及通常模式来进行的空白试验的色谱图。

图3是用以对空白试验进行评价的咖啡因水溶液的色谱图。

图4A、图4B是表示液体色谱仪以及试料导入装置的构成的概略图。

10：送液装置            20、50：试料导入装置

21：六口双位阀(高压阀)  22：六位阀(低压阀)

23：样品回路            24、51a：针

25：注入口              26：计量泵

27：清洗口              28：试料容器

30：分离·检测部        31：管柱

32：检测器              40：控制·解析部

51b：针驱动机构         52：输入部

53：针动作设定部        54：针动作控制部

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的试料导入装置及分析装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1是模式性地表示本发明的试料导入装置的示意图。试料导入装置50包括：对试料进行抽吸或将该试料予以喷出的针51a、该针51a的驱动机构51b、将用以使试料导入装置50动作的各条件予以输入的输入部52、对针的动作进行设定的针动作设定部53、以及基于所设定的动作条件来对针的动作进行控制的针动作控制部54。为了进行分析，所述试料导入装置50还包括流路切换阀或样品回路等，但这些构件与以往的构件之间并无不同点。

为了可供使用者(user)简便地选择，在针动作设定部53中预先存储着像“通常模式(mode)”、“低速模式”这样的作为候选的多个模式。作为一例，若将“通常模式”设为50mm/sec，并将“低速模式”设为5mm/sec左右来进行说明，则“通常模式”为与以往的装置相当的动作速度，“低速模式”为“通常模式”的1/10的动作速度。

使用者对输入部52进行操作，选择“通常模式”或“低速模式”之后，设定成以与所选择的模式相对应的速度，从注入口上的规定的位置下降至注入口。在图中，为了明确地表示选择，借由单选按钮(radio button)来选择模式，但只要能够对任一个模式进行指定即可，模式的选项也可为3个以上的选项。若预先对应于各模式来标记数字或字母(alphabet)等的适当的识别符，则可简便地将所述识别符作为装置侧的处理中的参数(parameter)来加以处理。

而且，也可不将与各模式相对应的针的速度设为固定的值，而是以不会成为使针的下降速度过小的设定的方式来进行变更。针的速度可对应于机械性偏差的经常随着时间发生的变化。

针动作控制部54向针驱动机构51b指示针51a的动作，该针动作控制部54进行指示，因此可根据分析的计划(schedule)，由针51a来抽吸试料，使该针51a移动至注入口上之后，以设定的速度下降至注入口。

“通常模式”适合于如下的分析，该分析重视：即使针的下降位置发生偏差，也可借由加快下降速度来使分析时间缩短。“低速模式”适合于以高压送液或低遗留等为目的的分析。

另外，针的下降速度在从规定位置至注入口为止的整个区间内无需为等速，若在针抵接于注入口之前切换为低速动作，则针在该区间内移动所耗费的时间即使在“低速模式”下，也可缩短至接近于“通常模式”的程度为止。

无需以[距离/时间]的维数的数值来对针的下降速度进行设定。例如，若利用脉冲马达(pulse motor)来对针进行驱动，则显然可将速度设定为每单位时间的脉冲数。

对于本发明的一个方式而言，朝向试料小瓶或者清洗口上方的平面内的移动或试料的抽吸、以及清洗步骤的动作保持不变，只要仅将针的下降速度设定为低速，就可对应于以高压送液或低遗留等为目的的分析。

使用有试料导入装置的分析装置按照分析计划，以依次自动地对多种试料进行分析。在一个分析计划期间，无需总是以相同的模式来进行动作，作为各个分析的分析条件之一，较佳为预先可对针的下降速度进行设定。

本发明主要着眼于将针与注入口抵接时的瞬间的速度设定得低，因此，也可与关联技术一起使用。与注入口上的针的动作相关联，在国际专利申请案PCT/JP2009/004408中已提出了如下的技术，即，从针喷出清洗液或从该针抽吸清洗液，借此来对注入口进行清洗。也可使所述国际专利申请案所揭示的清洗步骤与本发明的对于针的下降速度的选择相关联。

表一是相关联地对清洗步骤与针的下降速度进行设定的组合的例子

“清洗步骤”是与清洗口处的针外表面的清洗及注入口处的针内表面的清洗的选择的有无相关的参数，“针速度”是与从所述注入口上的规定的位置向注入口下降时的针的下降速度相关的参数。例如，在选择了模式2的情况下，设定了如下的条件，即，“对清洗口处的针外表面进行清洗，不对注入口处的针内表面进行清洗，且针的下降速度为50mm/sec”。此处，所谓“对针外表面进行清洗”是指，在将试料吸入至针之前及/或之后，将针浸渍于清洗口来进行清洗；所谓“对针内表面进行清洗”是指，在将试料吸入至针之前，对流路或注入口的注入孔附近进行清洗，所述流路对提取的试料量进行计量。与“对针外表面进行清洗”相关的内容由日本专利第3826891号公报来详述，与“对针内表面进行清洗”相关的内容由国际专利申请案PCT/JP2009/004408来详述，因此，此处预先进行简单的说明。

使用者对输入部进行操作，从针动作设定部中选择所需的模式，以对与注入相关的清洗步骤的设定以及针的动作速度进行设定。

除了由使用者直接从输入部来进行设定之外，对于包括本发明的试料导入装置的液体色谱仪而言，也可从对整个系统(system)进行控制的控制·解析部来进行设定。

【实例】

以使遗留减少为目的的本发明的试料导入装置的构成以及动作如上所述。

接着，显示借由本发明的试料导入装置来使遗留减少的效果的实测例。此处为了表现遗留量，将咖啡因(caffeine)水溶液作为试料来进行分析，求出关于咖啡因水溶液而获得的层析图(chromatogram)的波峰(peak)的面积α，接着，同样地对组成与移轴相溶液相同的液体(空白试料)进行分析，计算出以与咖啡因水溶液相同的保持时间而出现的波峰的面积β，然后，将β相对于α的比率设为遗留量。针对本发明的试料导入装置的“通常模式”与“低速模式”，按照以下的分析条件来进行分析。

[分析条件]

试料：咖啡因水溶液

试料注入量：5μL

移动相组成：水∶甲醇(methanol)＝7∶3

流量：0.3mL/min(送液压力：90MPa)

管柱：逆相管柱(内径1.5mm×长度100mm)

检测器：紫外可见分光光度检测器(检测波长：272nm)

图3是包括本发明的试料导入装置的液体色谱仪所获得的浓度为20mg/L的咖啡因水溶液的色谱图。已确认咖啡因的波峰出现在保持时间为2.34分钟的位置。在对空白试料进行分析的情况下，以所述保待时间出现的波峰为咖啡因的波峰。

图2A、图2B分别是空白试料的色谱图，图2A是基于“低速模式”的色谱图，图2B是基于“通常模式”的色谱图。在各色谱图中，作为时间轴的横轴的刻度相同，但对于作为检测信号的强度轴的纵轴的刻度而言，图2A的刻度比图2B的刻度小1/2左右。

再者，对于对20mg/L的咖啡因水溶液进行分析之后的空白试料而言，由于未检测出咖啡因的波峰(处于检测器的检测极限以下)，因此，在将100倍的2000mg/L的咖啡因水溶液予以注入之后，对空白试料进行分析，从而对由空白试料产生的遗留进行评价。

已表示：图3的波峰的面积α为273161，与对空白试料进行分析时所检测的咖啡因相对应的波峰的面积β在“低速模式”下为144(遗留量β/α为0.0005％)，在“通常模式”下为598(遗留量β/α为0.0022％)。即，已表示：本发明的试料导入装置的“低速模式”实现了更优异的低遗留。

如上所述，本发明的试料导入装置使遗留骤减。当对发明进行说明时，将注入口25与高压阀21之间的流路图示得较长，原因在于在图示方面防止流路交叉。根据使分析时间缩短或使死体积(dead volume)减小的观点，所述流路短则较佳，且像日本专利特开2004-215118号公报所揭示的发明那样，也存在将注入口25直接设置于高压阀21的口上的发明。另外，虽明确地图示了样品回路23包括螺旋部，但像日本专利特开2004-85499号公报所揭示的发明那样，也存在不包括螺旋部而确保作为样品回路23时所必需的容量的发明。完全可将所述文献所揭示的试料导入装置的特征应用于本发明的试料导入装置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种试料导入装置，其特征在于包括：

试料计量用样品回路，在前端具有试料注入用针；

注入口，具有向垂直方向下降的所述针所插入的开口，且将所述针所吸入的试料注入至分析用的流路；

设定部，在将试料予以注入时，从多个候选的模式中选择低速模式以使所述针从规定的位置向所述注入口下降；以及

控制部，以所述设定部所选择的所述低速模式来对所述针的下降进行控制。

2.根据权利要求1所述的试料导入装置，其特征在于，还包括：

对针进行清洗的清洗机构、以及对所述清洗机构的清洗步骤进行设定的清洗步骤设定部。

3.根据权利要求2所述的试料导入装置，其特征在于，其中

借由清洗步骤的设定来决定使所述针下降的速度。

4.根据权利要求1所述的试料导入装置，其特征在于，其中

从所述规定的位置至所述注入口为止的行程中的所述针的下降速度，在下降的途中切换为低速。

5.一种分析装置，其特征在于包括根据权利要求1所述的试料导入装置，

作为对试料进行分析的条件之一，设定有使所述针下降的速度。