CN102369434A

CN102369434A - 液相色谱仪

Info

Publication number: CN102369434A
Application number: CN201080014478XA
Authority: CN
Inventors: 前田爱明
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: US8794052B2; JP5152406B2; WO2010119801A1; JPWO2010119801A1; US20120024048A1; CN102369434B

Abstract

在自动取样器通过流动相将吸入进样环路的试料从注入用针经由注射端口注入分析流路时，通过使得流动相的送液流量低于由分析条件规定的一定流量，使施加到针和注射端口的连接部的压力降低，从而抑制注射端口处的试料残留。

Description

液相色谱仪

技术领域

本发明涉及一种含有高速液相色谱仪的液相色谱仪，尤其涉及一种具有自动取样器的液相色谱仪，该自动取样器采用了全量注入方式的试料注入方式。

背景技术

高速液相色谱仪用自动取样器的试料注入方式大致分为两种。即，将所吸引的试料的一部分填充于进样环路之后再注入分析流路中的环路注入方式、和将所吸引的试料的全部量就这样直接注入分析流路中的全量注入方式。全量注入方式是与环路注入方式相比试料的污染较少的方法。

采用环路注入方式的话，注入用针不连接于进样环路，注入用针与吸引泵连接并进行试料的吸引和排出。要将试料导入进样环路，就要通过吸引泵将试料从试料瓶吸引到注入用针，之后将注入用针连接于注射端口，将注入用针内的试料从注射端口导入进样环路。然后，切换流路从而通过流动相将进样环路内的试料导入色谱柱中。

另一方面，采用全量注入方式的话，注入用针连接于进样环路上。在试料瓶的试料通过注入用针被吸引到进样环路中之后，使注入用针从试料瓶移动到注射端口，并将注入用针的顶端部插入注射端口以连接注射端口和注入用针，切换流路从而通过流动相将进样环路内的试料从注入用针经由注射端口导入色谱柱中。

注射端口通过中心具有贯通孔的针密封件和按压针密封件的螺母构成。注入用针的顶端呈锥状地逐渐变细。被插入注射端口的注入用针的顶端的锥部与针密封件的中心的孔嵌合，进行无液体渗漏的连接。

本发明涉及两种试料注入方式中的全量注入方式。全量注入方式中，通过流动相将进样环路内的试料从注入用针经由注射端口导入色谱柱时的流动相是色谱柱的分析所使用的流动相。此时的流动相的流量是恒定地将流动相送出给分析流路的送液泵的设定流量，是以本来的分析条件规定的一定流量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1

日本特开2006-343271号公报

专利文献2

日本特开平5-256834号公报

专利文献3

日本特开2003-215118号公报

发明内容

发明要解决的课题

通过流动相将进样环路内的试料从注入用针经由注射端口导入色谱柱时，以由本来的分析条件规定的一定流量输送流动相的话，试料以高压通过针和针密封件的流路连接部。针的顶端的锥部与注射端口的针密封件的中心的孔嵌合，以进行无液体渗漏的连接，但尽管如此，试料的一部分会残留在针和针密封件间的少许间隙中，对该部分造成污染。产生该污染的话，会对高速液相色谱仪用自动取样器的残留(キヤリ一オ一バ)性能造成影响。

又，试料的一部分残留在该针和针密封件间的少许间隙中的问题，在使用填充剂粒径为2μm以下这样的高分离用色谱柱作为分析流路的分离用色谱柱的情况等，流动相的送液压力变高的分析条件的情况下更加明显。

本发明的目的在于，对于具有全量注入方式的自动取样器的高速液相色谱仪能抑制在注射端口的试料残留所引起的污染。

解决课题的手段

在本发明中，在自动取样器通过流动相将吸入进样环路的试料从注入用针经由注射端口注入分析流路时，通过使得流动相的送液流量低于由分析条件规定的一定流量，使施加到针和注射端口的连接部的压力降低，从而抑制注射端口处的试料残留。

因此，本发明的液相色谱仪具有：分析流路，所述分析流路具有被配置在流动相的流路中并对被导入的试料进行成分分离的色谱柱，以及对由所述色谱柱分离后的试料成分进行检测的检测器；通过送液泵供给流动相的流动相送液部；自动取样器和与自动取样器的动作联动地控制送液泵的动作的流量控制部。

自动取样器具有注入用针、一端连接于注入用针的进样环路、注射端口、计量泵以及流路切换阀。自动取样器能切换成试料吸入模式和试料导入模式，所述试料吸入模式是通过该流路切换阀将进样环路的另一端连接于计量泵并从注入用针向进样环路吸入试料，所述试料导入模式是通过该流路切换阀将进样环路的另一端连接于流动相送液部，将注入用针从注射端口连接于分析流路，并通过流动相将以试料吸入模式吸入的试料的全量导入分析流路。

流量控制部具有用于在分析流路进行试料成分的分离的第1流量和比该第1流量低的第2流量这两个设定流量作为送液泵的流量设定值，所述流量控制部控制送液泵的动作，使得在分析流路中洗脱试料成分的时间段为第1流量，在自动取样器的试料导入模式中，以试料吸入模式吸入的吸入试料的全量通过注射端口的时间段为第2流量。

出于抑制注射端口处的试料残留的目的，第2流量最好比较小，但过小的话，则将吸入进样环路的试料导入分析流路的时间变长，液相色谱仪的运转效率下降。相反，第2流量为接近第1流量的值时，抑制注射端口处的试料残留的效果下降。由于还依赖于针的顶端的锥部与注射端口的针密封件的中心的孔的嵌合程度，因此最好实验性地确定试料残留所引起的样本残留实际上不影响分析结果这样大小的第2流量的值。

在实施例中，在第1流量为1mL/分时，设置第2流量为0.2mL/分，但该值只是一个例子。即便为比该值大的第2流量，只要是样本残留不成为问题的程度，为了使运转效率优先，可以设定稍微高一点的第2流量。

流量控制部能够根据向进样环路的试料吸入量和被设定的第2流量自动地算出从将流路切换阀切换至试料导入模式起使送液泵以第2流量动作的时间段。如果使送液泵以第2流量动作的时间段比向进样环路的试料吸入量的全量通过注射端口的时间短的话，试料可能会在注射端口的间隙残留。相反，如果使送液泵以第2流量动作的时间段比向进样环路的试料吸入量的全量通过注射端口的时间长的话，虽然没有残留在注射端口的间隙中的试料，但分析时间变长，液相色谱仪的运转效率下降。试料吸入量的全量通过注射端口的时间能够根据试料吸入量和被设定的第2流量求出，因此通过流量控制部进行计算并进行控制的话，作业者的负担变轻。在实施时，使送液泵以第2流量动作的时间段最好这样设定，即对根据试料吸入量和被设定的第2流量通过计算求出的时间赋予稍许的宽裕地设定。

流量控制部能够在1种试料的分析结束后，在将自动取样器切换为下一试料的试料吸入模式之前，将基于送液泵的流动相的流量从第1流量切换为第2流量。

又，流量控制部可以在1种试料的峰值洗脱结束后，在将自动取样器切换为下一试料的试料吸入模式之前，将基于送液泵的流动相的流量从第1流量切换为第2流量。这是因为，峰值洗脱结束时，流动相的流量可以不是被设定为分析条件的流量。

为了降低流路切换阀处的死体积，自动取样器最好设置为注射端口被直接组装到流路切换阀上。

流路切换阀的切换经由流路系统暂时封闭的状态来进行。在该流路系统被封闭的状态下，流动相的送液泵以一定流量送液的话，阀的跟前的流路内的压力变高。因此，已知有通过在阀部设置旁路、或在阀的跟前的流路设置缓冲器来抑制该压力上升的方法。在本发明中，也能够设置抑制这样的压力上升的单元。作为抑制这样的压力上升的其他方法，提出有恒压控制方法，但这与本发明没有直接的关系。采用该恒压控制方法，设置有恒定流量控制和恒压控制这两种控制形态，在切换阀之时流路被暂时封闭的期间，对泵进行恒压控制使得泵出口侧的压力为一定。流路未被封闭的期间，控制使得全部都为一定流量。又，在向恒压控制切换之时，控制使得压力为恒定流量控制时的压力，从而使得这期间不产生压力变动(参照专利文献2。)。

以该恒压控制方法对泵进行恒压控制的期间为切换阀之时的流路被封闭的期间。本发明中作为对象的是阀的切换结束且流路通畅的期间，并不以流路被封闭的期间为对象。该恒压控制方法中，流路通畅的期间都进行恒定流量控制，因此这相当于仅根据本发明的第1流量进行控制，不能如本发明那样进行流路通畅的期间的第1流量和第2流量之间的流量切换。

发明的效果

采用本发明的液相色谱仪，对于自动地进行吸引液体试料且将液体试料导入分析流路的动作的自动取样器，由于试料以低压通过针和针密封件的流路连接部，因此试料的一部分难以残留在针和针密封件之间的少许的间隙中，污染该部分的情况变得较少。该效果尤其在流动相的送液压力高的分析条件的情况下，例如在使用填充剂的粒径为2μm以下这样的高分离用色谱柱时等较为显著。

附图说明

图1是以试料吸入模式示出一实施例的流路图。

图2是以试料导入模式示出该实施例的流路图。

图3是示出该实施例的控制部的框图。

图4是示出该实施例的注射端口部的放大截面图。

图5是示出一实施例的动作的流程图。

图6A是示出现有例的动作的时序图。

图6B是示出实施例的动作的时序图。

图7A是示出现有的液相色谱仪的测量结果的试料注入时的图。

图7B是示出现有的液相色谱仪的测量结果的空白注入时的图。

图8A是示出一实施例的液相色谱仪的测量结果的试料注入时的图。

图8B是示出一实施例的液相色谱仪的测量结果的空白注入时的图。

具体实施方式

在图1中以试料吸入模式(LOAD)示出一实施例的高速液相色谱仪。该高速液相色谱仪具有分析流路2、流动相送液部4、自动取样器6以及流量控制部8。

分析流路2具有被配置在流动相的流路中并对被导入的试料进行成分分离的分析用色谱柱10、以及对由色谱柱10分离后的试料成分进行检测的检测器12。作为检测器12，能够使用紫外线吸收光度计、质量分析计等。

流动相送液部4通过送液泵14供给流动相容器中的流动相16。

自动取样器6具有注入用针20、进样环路22、注射端口24、计量泵26以及流路切换阀28。

注入用针20连接于进样环路22的顶端。注入用针20被保持在传送机构(图示省略)上。注入用针20通过该传送机构在以下三个位置之间移动，即浸于试料容器内的试料34中的位置、被插入注射端口24的位置、以及被插入清洗端口32的位置。

流路切换部阀28是高压阀，在定子上具有六个端口a～f，通过转子的旋转，可以在以下两种状态之间进行切换，即，将端口a和b之间、端口c和d之间、端口e和f之间连接的图1的状态，以及将端口f和a之间、端口b和c之间、端口d和e之间连接的图2的状态。

端口a被连接在流动相送液部4的送液泵14的下游。端口b连接于分析流路2的色谱柱10的入口。端口c上连接有注射端口24。端口d连接于低压阀30的1个端口g。端口e连接于计量泵26的一端。端口f连接于进样环路22的基端。

低压阀30在定子上具有五个端口，通过转子的旋转能够将相邻的端口之间连接。端口h连接于收容有清洗液的容器上，能够从端口h吸入清洗液。端口i连接于手动注射器，该手动注射器用于在装置的起动时或改变清洗液的种类时进行清洗液的吸引。端口j连接于清洗端口32。

注射端口24可以通过流路连接于阀28的端口c，但在该实施例中，为了减小死体积，采用专利文献3的图2所记载的构造，做成为注射端口24直接组装于阀28上的构造。参照专利文献3且其内容为本发明所引用。注射端口24如图4所示那样被配置为，连接口52向上。

注射端口24的一部分如图4所示那样由在中心具有与连接口52的开口连通的贯通孔的针密封件50、和按压该针密封件50的螺母(图示省略)构成。从开口52被插入注射端口24的注入用针20的顶端的锥部与针密封件50的中心的孔嵌合，能够进行无液体渗漏的连接。针密封件50的中心的孔通过贯通阀28的密封件、定子的通道与阀28的滑动面直接相通，试料液体可以从注入用针20以最短的距离实现流路切换，从而到达色谱柱10。

图4示出针20被插入注射端口24而流路被连接的状态。在该状态下，试料从针20被送出，试料通过注射端口24流至阀28的流路中。此时，在针20和针密封件50的连接部有时会有少许的间隙。由于色谱柱10连接于针密封件50的流路的下游，因此，在从针20注入试料时，与针20连接的注射端口24的流路被施加了压力。尤其在色谱柱10采用填充剂的粒径为2μm以下这样的微小填充剂的高分离用色谱柱的情况下，如果以分析条件的送液流量将流动相供给到色谱柱10，则送液压力变高。在从针20注入试料时以该分析条件下的送液流量输送试料的话，该压力也施加于注射端口24和针20的连接部上，试料的一部分极有可能残留在注射端口24和针20的少许间隙53中。该残留的试料有时会成为下一试料的污染源，从而影响样本残留的性能。

使流路切换阀28处于图1的状态的话，就变成试料吸入模式(LOAD)。此时，进样环路22的基端部连接于计量泵26上，将注入用针20浸入试料容器内的试料34中的话，能够通过计量泵26将试料34从注入用针20吸入到进样环路22中。

使流路切换阀28处于图2的状态的话，就变成试料导入模式(INJCT)。此时，进样环路22的基端部连接于流动相送液部4的送液泵14，将注入用针20连接于注射端口24的话，就能够通过流动相将以试料吸入模式吸入的试料的全部量从注射端口24经由分析流路2导入到色谱柱10中。

如图3所示，流量控制部8与自动取样器6的动作联动地控制送液泵14的动作。流量控制部8通过作为计算机的系统控制器或者工作站来实现。

流量控制部8中设定有两个设定流量作为送液泵14的流量设定值，即用于在分析流路2进行试料成分分离的第1流量和比该第1流量低的第2流量。流量控制部8控制送液泵14的动作，以使送液泵14的流量，在分析流路2中洗脱试料成分的时间段为第1流量，在自动取样器6的试料导入模式下以试料吸入模式吸入的试料的全量通过注射端口24的时间段为第2流量。

流量控制部8根据自动取样器6的试料吸入量和被设定的第2流量自动地算出从将流路切换阀28切换至试料导入模式开始分析到使送液泵14以第2流量动作为止的时间。

流量控制部8可以在结束了对于1个试料的分析之后，在自动取样器6切换为下一试料的试料吸入模式之前将送液泵14的流动相的流量从第1流量切换为第2流量，或者可以在结束对于1个试料的峰值洗脱之后，在自动取样器6切换为下一试料的试料吸入模式之前将送液泵14的流动相的流量从第1流量切换为第2流量。

接下来，对该实施例的动作进行说明。图5是将该动作分为通过系统控制器或者工作站实现的流量控制部8侧的控制(图的左侧)和自动取样器6自身的控制(图的右侧)并使其相关联地进行显示。

从开始最初的试料的分析的时刻或者先前的试料的分析结束并开始下一试料的分析的时刻开始说明。自动取样器6将阀28设为图1的状态(步骤S1)。此时，流量控制部8进行控制使得送液泵14的流量值变为比分析条件下的第1流量低的第2流量。

自动取样器6从注射端口24拔出针20，使其上升插入清洗端口32(步骤S2)，在清洗端口32内对针20的顶端部的外侧进行清洗。

针20的清洗结束之后，自动取样器6将针20向分析对象小瓶(试料容器)的位置移动(步骤S3)，使针20下降，如图1所示那样将针20的顶端浸入小瓶内的试料34中(步骤S4)，使计量泵24动作，从针20向进样环路22吸引规定量的试料34(步骤S5)。

接着，自动取样器6使针20从小瓶上升(步骤S6)，将其插入清洗端口32中，对针20的顶端部的外侧进行清洗。

针20的清洗结束之后，自动取样器6使针20向注射端口24移动并将其插入注射端口24(步骤S7)。并且，将阀28切换为图2的状态，开始进行分析(步骤S8)。在此，进样环路22内的吸入试料通过从送液泵14输送的流动相来推送，并从针20经由注射端口24被导入分析流路2中。此时，送液泵14的流量为比用于分析条件的送液流量(第1流量)低的流量(第2流量)。

流量控制部8对自分析开始的时间进行计时。流量控制部8检测到已达到所有吸入试料通过注射端口24的时间T1时，使送液泵14的流量恢复为分析条件的设定流量(第1流量)(步骤S9)。从分析开始到恢复送液泵14的流量的时间T1由流量控制部8根据被吸入进样环路22中的试料量和送液泵14的低流量(第2流量)计算得出，并由流量控制部8保持，流量控制部8比较计时所得时间和其所保持的时间T1，检测出已经达到时间T1。

通过以该流量条件供给流动相，试料被导入至色谱柱10并被分离，所洗脱的试料成分由检测器12检测出。流量控制部8在检测出自分析开始的时间已达到结束分析的时间T2时(步骤S10)，将送液泵14的流量值切换为比以分析条件设定的流量值低的第2流量值(步骤S11)。分析结束时间作为分析条件被输入，被设定在流量控制部8、或者系统控制器或工作站的其他的部分，流量控制部8比较计时所得时间和该所设定的分析结束时间，检测出已达到分析结束时间。

然后，自动取样器6将阀28切换为图1的状态，并准备下一试料的分析。

在清洗针20时、或者定期地将清洗液提供给清洗端口32。洗浄液从清洗端口32的下端被供给，从上端的开口溢出并被排出。将清洗液供给清洗端口32时，自动取样器6切换阀30，以使得与清洗液连接的端口h连接于端口g，端口j和k之间被连接，并将阀28切换为图2的状态。并且，自动取样器6通过计量泵26吸引清洗液，并向清洗端口32供给该清洗液。

以分析条件下的流动相的第1流量持续分析，即使在分析时间结束前，如果在色谱柱的试料峰值的洗脱结束的话，也可以在该时刻(T3)将送液泵的流量切换为比分析条件的流量低的第2流量。这是因为，如果洗脱结束的话，流动相的流量变得不再重要。

图6A以及图6B表示出流动相的送液流量和送液压力的时间变化。图6A是在从注射端口注入试料时和分析时都以相同的设定流量(第1流量)进行分析的情形的分析顺序。相对于此，图6B是，如图5所说明的那样，在试料注入时使送液流量降低到第2流量的实施例的分析顺序。

示出具体的分析结果。测量是根据图5所示的流程图所示的动作顺序来进行的。试料为咖啡因水溶液(250mg/L)，流动相为水∶甲醇＝70∶30的溶液。清洗液为水，空白液为流动相。基于送液泵的流动相的送液流量在分析时的设定流量(第1流量)为1mL/分。从注射端口注入试料时的基于送液泵14的流动相的送液流量，在以往就保持分析时的设定流量，而在实施例中使降低的流量(第2流量)为0.2mL/分。在实施例中，使流动相的送液流量降低到第2流量的区间，是在自分析开始(将阀28切换为图2的状态的时刻)起0.1分钟和分析结束前的4.5分钟为低流量(第2流量)。

图7A以及图7B为采用现有的方法进行测量所得到的色谱和样本残留(キヤリ一オ一バ)的测量结果，所述现有的方法在从注射端口注入试料时也将流动相的送液流量设为与分析条件相同的流量。送液压力曲线表示出送液压力在整个区间都基于分析条件下的送液流量为一定的送液压力的情况。图7A为测量试料的情形。在规定的位置检测出咖啡因的峰值。图7B为，在进行了该试料分析之后，作为空白测量而立即以相同的条件从注射端口注入流动相来代替试料从而进行空白测量时的结果。理想的情况为，在空白测量中应该检测不出任何峰值，但此时却检测出咖啡因的峰值。其面积值相对于试料相当于0.0034％。这是样本残留所引起的峰值，如果是通常的分析，则会成为下一试料的色谱中所包含的测量误差。

另一个方面，图8A以及图8B为实施例的测量结果。分析条件如前文所示。从注射端口注入试料时通过降低流动相的送液流量而降低通过注射端口的试料的注入压力，在所有的试料通过注射端口之后回到被设定的分析条件的送液流量。图8A为测量试料时的情况，图8B为在测量试料之后立即进行了空白测量时的情况。根据图8A以及图8B的结果，在空白测量时没有检测到样本残留引起的峰值。

根据图8A以及图8B的测量结果可知，采用本发明能够抑制样本残留引起的误差，能够抑制分析精度的降低。

符号说明

2 分析流路

4 流动相送液部

6 自动取样器

8 流量控制部

10 分析用色谱柱

12 检测器

14 送液泵

20 注入用针

22 进样环路

24 注射端口

26 计量泵

28 流路切换阀。

Claims

1.一种液相色谱仪，其特征在于，具有：

分析流路，所述分析流路具有被配置在流动相的流路中并对被导入的试料进行成分分离的色谱柱，以及对由所述色谱柱分离后的试料成分进行检测的检测器；

流动相送液部，所述流动相送液部通过送液泵供给流动相；

自动取样器，所述自动取样器具有注入用针、一端连接于注入用针的进样环路、注射端口、计量泵以及流路切换阀，所述自动取样器能切换成试料吸入模式和试料导入模式，所述试料吸入模式是通过所述流路切换阀将所述进样环路的另一端连接于所述计量泵并从注入用针向进样环路吸入试料，所述试料导入模式是通过所述流路切换阀将进样环路的另一端连接于所述流动相送液部，将所述注入用针从所述注射端口连接于所述分析流路，并通过流动相将以所述试料吸入模式吸入的吸入试料的全量导入分析流路；和

流量控制部，所述流量控制部与所述自动取样器的动作联动地控制所述送液泵的动作，

所述流量控制部具有用于在分析流路进行试料成分的分离的第1流量和比该第1流量低的第2流量这两个设定流量作为送液泵的流量设定值，所述流量控制部控制所述送液泵的动作，使得在所述分析流路中洗脱试料成分的时间段为第1流量，在所述自动取样器的试料导入模式中，以所述试料吸入模式吸入的吸入试料的全量通过所述注射端口的时间段为第2流量。

2.如权利要求1所述的液相色谱仪，其特征在于，所述流量控制部能够根据向所述进样环路的试料吸入量和被设定的第2流量自动地算出从将所述流路切换阀切换至试料导入模式起使所述送液泵以第2流量动作的时间段。

3.如权利要求1或2所述的液相色谱仪，其特征在于，所述流量控制部在1种试料的分析结束后，在将所述自动取样器切换为下一试料的试料吸入模式之前，将基于所述送液泵的流动相的流量从第1流量切换为第2流量。

4.如权利要求1或2所述的液相色谱仪，其特征在于，所述流量控制部在1种试料的峰值洗脱结束后，在将所述自动取样器切换为下一试料的试料吸入模式之前，将基于所述送液泵的流动相的流量从第1流量切换为第2流量。

5.如权利要求1～4中任一项所述的液相色谱仪，其特征在于，所述自动取样器将所述注射端口直接组装到流路切换阀上。