【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は，微量の有機化合物等の定性，定量に特に威力を発揮するガスクロマトグラフ−質量分析計（以下ＧＣ／ＭＳと略す）のカラムオーブン内に取付けられるアクセサリー等の部品の加温に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＣ／ＭＳは，微量の有機化合物の定性，定量分析に適した分析装置のひとつであり，ガスクロマトグラフ（ＧＣ）と質量分析計（ＭＳ）とをトランスファーラインと呼ばれる部品で結合された複合の装置である。ＧＣは，混合物質を成分ごとに分離することに優れているが，分離された成分の構造に関する情報はほとんどない。 これに対しＭＳは，混合成分の分離は困難であるが，ＧＣで分離された成分の構造に関する情報には優れている。従ってＧＣとＭＳのそれぞれ優れた特徴のある装置を連結することにより，環境・食品・医薬品などの分野における多成分の分析に広く使用されている。 前述のようにＧＣとＭＳ間は，トランスファーラインと呼ばれる部品を介し結合されている。このトランスファーラインは，カラムから溶出される有機物質がトラップされない様に通常２５０℃から３００℃に加熱保温されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
最近のＧＣ／ＭＳにおいては，例えば分析装置の稼動中にカラムの交換を容易にするために，カラムとトランスファーライン間に取付け可能な各種のアクセサリーが考案されている。その一例としてＴ字の中空管のアクセサリーでは，一方にカラムを対するもう一方にトランスファーラインを接続し，中間点にパージラインを接続するものがある。このアクセサリーを使用することでカラムの交換が容易になった。しかしながら，多成分分析などではカラムオーブンの温度は，室温程度または４０℃前後から使用するカラムの最高温度程度まで昇温しサンプルの測定を行なう。 このためカラムに接続されたアクセサリー及び接続部分が充分加熱されていない状態で，ＧＣで分離された溶媒およびサンプルの各成分がアクセサリー及び接続部位を通過する際吸着する現象が発生する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この改善策としてカラムオーブン内のアクセサリー及び接続部分をトランスファーラインと同様の温度にコントロールされた加温機構（サブオーブン）に収納し，溶媒およびサンプルの吸着とそれに伴うサンプル溶出時間の遅延やテーリングを防止するものである。また，カラムオーブン内に取付ける加温機構（サブオーブン）には，カラムの出口側の接続部（フクロナット）を保温するためカラム交換を容易にする工夫が必要で，このため加温機構（サブオーブン）を２分割としマグネットで簡便に着脱が出来る構造とした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
ガスクロマトグラフとトランスファーライン間にアクセサリを取付けたとき，カラム交換の利便性とカラムオーブンの温度精度を損なわず，溶媒やサンプルの吸着とそれに伴うサンプル溶出時間の遅延やテーリングが起きないサブオーブンの構造を実現した。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明のＧＣ／ＭＳの概略説明図である。１はＧＣを，２は試料気化部，３はカラム，４はカラムオーブン，５はアクセサリー，６は本発明の加温機構（サブオーブン），７は加温機構（サブオーブン）６の温度制御部，８はパージ部，９はトランスファーライン，１０はＭＳを示す。ＧＣ１は通常試料気化部２とカラム３で構成し，カラムオーブン４で加温されている。カラムオーブン４は，試料がカラム３内を蒸気の状態で移動するよう加温されている。昇温分析が行われる場合には，カラムオーブンは室温又は４０℃〜約３５０℃の範囲まで加温される。
【０００７】
ＭＳ１０はイオン源や質量分離部及びイオン検出部などで構成し質量分析を行う。なお，その詳細は割愛したが，ＭＳ１０は真空ポンプで真空排気されている。また，前述のＧＣ１とＭＳ１０は中空パイプで構成されたトランスファーライン９で接続されＧＣ／ＭＳを構成している。また，このトランスファーライン９はサンプル等の吸着が起きないように加温され温度制御（図示せず）されている。
【０００８】
上記した構成において，ガスクロマトグラフとトランスファーライン間にアクセサリ５を取付けたとき，カラム交換の利便性とカラムオーブンの温度精度を損なわず，溶媒やサンプルの吸着やそれに伴うサンプル溶出時間の遅延やテーリングが起きないようにアクセサリ５の加温が可能な加温機構（サブオーブン）の構造を工夫した。
【０００９】
以下，カラム交換の利便性について簡単に説明する。ガスクロマトグラフとトランスファーライン間にカラム交換用のアクセサリがない場合にカラム交換を行うには，ＧＣ／ＭＳのシステムの運転を停止し，カラムと試料気化部及びトランスファーラインの接続を外す手順で行われる。以上のようにカラム交換の度にＧＣ／ＭＳのシステムの運転を停止し，再起動する必要があり不便であった。このような不便を解消するため，ガスクロマトグラフとトランスファーライン間にアクセサリを使用すると，カラム交換時は図１の８で示したパージ部からパージガスを供給しアクセサリ，トランスファーラインを介してＭＳ１０の真空ポンプで真空排気されるため，ＧＣ／ＭＳのシステムを停止することなく，カラム交換が可能となる。
【００１０】
図２は本発明の加温機構（サブオーブン）の一例を示した構成図である。図中６ａは加温機構（サブオーブン）の蓋を，６ｂは加温機構（サブオーブン）本体を示し，両方で加温機構（サブオーブン）を構成する。本図は加温機構（サブオーブン）の蓋６ａと加温機構（サブオーブン）本体６ｂが分離された状態を示している。図中，１１はヒータを，１２は測温センサを，７はヒータ１１の温度制御部を，１３及び１４は温度制御部７とヒータ１１及び測温センサ１２を接続するケーブルを示す。１５ａ及び１５ｂは断熱材を示し，それぞれ加温機構（サブオーブン）の蓋６ａと加温機構（サブオーブン）本体６ｂの断熱をおこなう。１６は永久磁石を，１７は金属板（鉄板等）を示す。温度制御部７，ヒータ１１，測温センサ１２及び接続ケーブル１３，１４で構成する加温機構（サブオーブン）６は，温度制御部７の温度設定値に応じてヒータ１１への通電を行い，測温センサ１２でヒータ１１近傍の温度を検知し，温度制御部７の温度設定値に制御する。その制御範囲は室温からガスクロマトグラフの最高温度まで設定可能である。
【００１１】
カラムオーブン４内に取付ける加温機構（サブオーブン）は，図１のアクセサリー５及び加温機構（サブオーブン）６で示したようにアクセサリー５を基準にカラム３の出口側のフクロナット，パージ部８に接続するフクロナット及びトランスファーライン９の入口部を保温するため，カラム交換時にカラム出口側のフクロナットの操作が容易にできるようにする工夫が必要である。このため加温機構（サブオーブン）を２分割としマグネットで簡便に脱着が出来る構造とした。
【００１２】
図３は加温機構（サブオーブン）６にアクセサリー５をセットした時の構成図である。図中，図１及び図２と同一のものには同じ番号を付している。加温機構（サブオーブン）の蓋６ａと加温機構（サブオーブン）本体６ｂがアクセサリー５を取り囲むように，永久磁石１６と金属板１７により合体している。図のようにアクセサリー５はヒータ１１で加温され，断熱材１５ａ及び１５ｂで周囲を囲まれているため，加温の範囲はアクセサリー５の近傍（アクセサリー５を基準にカラム３の出口側のフクロナット，パージ部８に接続するフクロナット及びトランスファーライン９の入口部）に留まる。
【００１３】
この結果，精度良くコントロールされたカラムオーブン内に設置されたサブオーブンがカラムオーブンの温度精度に悪影響を与えることは無い。
【００１４】
ＧＣ／ＭＳではＭＳ部にて指定された質量数の範囲を掃引し，検出されるイオン量の時間変化を全イオンクロマトグラム（ＴＩＣ）として示される。図４はＧＣ／ＭＳで分析した一例を示し，２０で示す波形が全イオンクロマトグラム（ＴＩＣ）を示す。図４（ａ）はサブオーブンを取り付けない時の分析結果を示し，図４（ｂ）はサブオーブンを取付け加温を行った時の分析結果をそれぞれ示した。
【００１５】
図４（ａ）において，ガスクロマトグラフとトランスファーライン間にアクセサリを取付け，サブオーブンを取付けないとき，サンプルの溶媒がアクセサリに吸着し，データ収集開始後数分間溶出され，図中２１で示すようにサンプリング開始時，ＴＩＣがテーリングを起し分析精度を阻害する。また測定終了後カラムオーブンが初期温度に戻るため，カラム内の残留成分やカラム液層が溶出する為アクセサリ部に吸着されサンプルの溶出時間や検出感度の変動を起こす。
【００１６】
図４（ｂ）はサブオーブン加温ありの特性を示す。図４（ａ）で示した特性に比べ，ガスクロマトグラフとトランスファーライン間のアクセサリ部を加熱するサブオーブンを取付ることにより，２２で示した様にサンプリング開始時，溶媒の吸着を防止すると共に高沸点サンプルやカラム液層等の吸着を防ぐことが出来，分析精度の向上がはかれている。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のアクセサリ用加熱機構（サブオーブン）を用いることで，カラムの交換を容易にするためのアクセサリを使用した場合に，条件によってはアクセサリ部で試料の吸着とそれに伴う溶出時間の遅延及びテーリングの不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＧＣ／ＭＳの概略説明図である。
【図２】本発明の加温機構（サブオーブン）の一例を示した構成図である。
【図３】図３は加温機構（サブオーブン）にアクセサリーをセットした時の構成図である。
【図４】ＧＣ／ＭＳで分析した一例（ａ）は加温機構（サブオーブン）無し，（ｂ）は加温機構（サブオーブン）有りの特性を示す。
【符号の説明】
１・・・ＧＣ
２・・・試料気化部
３・・・カラム
４・・・カラムオーブン
５・・・アクセサリー
６・・・加温機構（サブオーブン）
７・・・温度制御部
８・・・パージ部
９・・・トランスファーライン
１０・・・ＭＳ
１１・・・ヒータ
１２・・・測温センサ
１５・・・断熱材
１６・・・永久磁石
１７・・・金属板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to heating of components such as accessories mounted in a column oven of a gas chromatograph-mass spectrometer (hereinafter abbreviated as GC / MS), which is particularly effective in qualitative and quantitative determination of trace amounts of organic compounds. is there.
[0002]
[Prior art]
GC / MS is one of the analyzers suitable for qualitative and quantitative analysis of trace amounts of organic compounds, and is a combined device in which a gas chromatograph (GC) and a mass spectrometer (MS) are connected by a component called a transfer line. It is. GC is excellent at separating a mixed substance into components, but there is little information on the structure of the separated components. On the other hand, MS is difficult to separate mixed components, but is excellent in information on the structure of components separated by GC. Therefore, by connecting the GC and the MS each having excellent characteristics, it is widely used for the analysis of multi-components in the fields of environment, food, pharmaceuticals and the like. As described above, the GC and the MS are connected via a component called a transfer line. This transfer line is usually heated and kept at 250 ° C. to 300 ° C. so that organic substances eluted from the column are not trapped.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In recent GC / MS, various accessories that can be attached between a column and a transfer line have been devised, for example, in order to facilitate column replacement during operation of an analyzer. As an example, in a T-shaped hollow tube accessory, one is connected to a column, the other is connected to a transfer line, and the intermediate point is connected to a purge line. The use of this accessory facilitated column replacement. However, in multi-component analysis and the like, the temperature of the column oven is raised from about room temperature or about 40 ° C. to about the maximum temperature of the column to be used, and the sample is measured. For this reason, a phenomenon occurs in which the solvent and each component of the sample separated by the GC are adsorbed when passing through the accessory and the connection portion in a state where the accessory and the connection portion connected to the column are not sufficiently heated.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a remedy, the accessories and connection parts in the column oven are housed in a heating mechanism (sub-oven) controlled at the same temperature as the transfer line, and adsorption of the solvent and sample and accompanying delay and tailing of the sample elution time are performed. It is to prevent. In addition, the heating mechanism (sub-oven) to be installed in the column oven requires a device that facilitates column replacement to keep the connection (the fukuro nut) at the outlet of the column warm. ) Is divided into two parts so that it can be easily attached and detached with a magnet.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Sub-oven structure that, when accessories are installed between the gas chromatograph and the transfer line, does not impair the convenience of column exchange and the temperature accuracy of the column oven, and does not cause solvent or sample adsorption and the resulting delay or tailing of sample elution time. Was realized.
[0006]
【Example】
FIG. 1 is a schematic explanatory view of the GC / MS of the present invention. 1 is a GC, 2 is a sample vaporizing section, 3 is a column, 4 is a column oven, 5 is an accessory, 6 is a heating mechanism (sub-oven) of the present invention, 7 is a temperature control of a heating mechanism (sub-oven) 6 Reference numeral 8 denotes a purge unit, 9 denotes a transfer line, and 10 denotes MS. The GC 1 usually comprises a sample vaporizing section 2 and a column 3 and is heated by a column oven 4. The column oven 4 is heated so that the sample moves in the column 3 in a vapor state. If a temperature rise analysis is to be performed, the column oven is heated to room temperature or in the range of 40C to about 350C.
[0007]
The MS 10 includes an ion source, a mass separation unit, an ion detection unit, and the like, and performs mass analysis. Although the details are omitted, the MS 10 is evacuated by a vacuum pump. The aforementioned GC 1 and MS 10 are connected by a transfer line 9 composed of a hollow pipe to constitute a GC / MS. The transfer line 9 is heated and temperature controlled (not shown) so that adsorption of a sample or the like does not occur.
[0008]
In the above configuration, when the accessory 5 is installed between the gas chromatograph and the transfer line, the convenience of column exchange and the temperature accuracy of the column oven are not impaired. The structure of a heating mechanism (sub-oven) capable of heating the accessory 5 so as not to occur is devised.
[0009]
Hereinafter, the convenience of column replacement will be briefly described. To replace a column when there is no accessory for column replacement between the gas chromatograph and the transfer line, stop the GC / MS system and disconnect the column from the sample vaporizer and the transfer line. . As described above, every time the column is replaced, the operation of the GC / MS system must be stopped and restarted, which is inconvenient. If an accessory is used between the gas chromatograph and the transfer line to eliminate such inconvenience, when the column is replaced, a purge gas is supplied from the purge section shown at 8 in FIG. 1 and a vacuum pump of the MS 10 is supplied via the accessory and the transfer line. , The column can be replaced without stopping the GC / MS system.
[0010]
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the heating mechanism (sub-oven) of the present invention. In the figure, 6a indicates a lid of a heating mechanism (sub-oven), 6b indicates a heating mechanism (sub-oven) main body, and both constitute a heating mechanism (sub-oven). This figure shows a state in which the lid 6a of the heating mechanism (sub-oven) and the body 6b of the heating mechanism (sub-oven) are separated. In the figure, 11 denotes a heater, 12 denotes a temperature sensor, 7 denotes a temperature controller of the heater 11, and 13 and 14 denote cables connecting the temperature controller 7 with the heater 11 and the temperature sensor 12. Reference numerals 15a and 15b denote heat insulating materials, which insulate the lid 6a of the heating mechanism (sub-oven) and the main body 6b of the heating mechanism (sub-oven), respectively. Reference numeral 16 denotes a permanent magnet, and 17 denotes a metal plate (such as an iron plate). A heating mechanism (sub-oven) 6 composed of a temperature control unit 7, a heater 11, a temperature measurement sensor 12, and connection cables 13 and 14 energizes the heater 11 according to a temperature set value of the temperature control unit 7, The temperature in the vicinity of the heater 11 is detected by the temperature measurement sensor 12 and controlled to a temperature set value of the temperature control unit 7. The control range can be set from room temperature to the maximum temperature of the gas chromatograph.
[0011]
The heating mechanism (sub-oven) to be installed in the column oven 4 has a fulcrum nut and a purge unit 8 on the outlet side of the column 3 based on the accessory 5 as shown in the accessory 5 and the heating mechanism (sub-oven) 6 in FIG. In order to keep the temperature of the fukuro nut connected to the tub and the inlet of the transfer line 9, it is necessary to make it easier to operate the fukuro nut on the column outlet side during column replacement. For this reason, the heating mechanism (sub-oven) is divided into two parts so that it can be easily attached and detached with a magnet.
[0012]
FIG. 3 is a configuration diagram when the accessory 5 is set in the heating mechanism (sub-oven) 6. In the drawing, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. A lid 6 a of the heating mechanism (sub-oven) and a body 6 b of the heating mechanism (sub-oven) are united by a permanent magnet 16 and a metal plate 17 so as to surround the accessory 5. As shown in the figure, the accessory 5 is heated by the heater 11 and is surrounded by heat insulating materials 15a and 15b. Therefore, the heating range is in the vicinity of the accessory 5 (the nut on the outlet side of the column 3 based on the accessory 5). At the inlet of the transfer line 9 and the corn nut connected to the purge section 8).
[0013]
As a result, the sub-oven installed in the precisely controlled column oven does not adversely affect the temperature accuracy of the column oven.
[0014]
In GC / MS, the range of the mass number specified in the MS section is swept, and the time change of the detected ion amount is shown as a total ion chromatogram (TIC). FIG. 4 shows an example analyzed by GC / MS, and the waveform indicated by 20 indicates a total ion chromatogram (TIC). FIG. 4A shows an analysis result when the sub-oven is not attached, and FIG. 4B shows an analysis result when the sub-oven is heated.
[0015]
In FIG. 4 (a), when an accessory is installed between the gas chromatograph and the transfer line, and the sub-oven is not installed, the solvent of the sample is adsorbed to the accessory and eluted for several minutes after the start of data collection. At the start of sampling, TIC causes tailing and hinders analysis accuracy. In addition, since the column oven returns to the initial temperature after the measurement is completed, the residual components in the column and the column liquid layer are eluted and are adsorbed by the accessory part, causing fluctuations in the elution time and detection sensitivity of the sample.
[0016]
FIG. 4B shows the characteristics with sub-oven heating. Compared to the characteristics shown in FIG. 4 (a), by installing a sub-oven for heating the accessory section between the gas chromatograph and the transfer line, it is possible to prevent the adsorption of the solvent at the start of sampling as shown in FIG. Adsorption of a boiling point sample, a column liquid layer, and the like can be prevented, and the analysis accuracy is improved.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, by using the accessory heating mechanism (sub-oven) of the present invention, when an accessory for facilitating column replacement is used, depending on conditions, sample adsorption and accompanying elution may occur in the accessory part. Time delays and tailing problems can be eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a GC / MS of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a heating mechanism (sub-oven) of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram when accessories are set on a heating mechanism (sub-oven).
FIG. 4 shows an example of analysis by GC / MS (a) without a heating mechanism (sub-oven) and (b) with a heating mechanism (sub-oven).
[Explanation of symbols]
1 ... GC
2 sample vaporization unit 3 column 4 column oven 5 accessories 6 heating mechanism (sub-oven)
7 Temperature control unit 8 Purge unit 9 Transfer line 10 MS
11 ... heater 12 ... temperature sensor 15 ... heat insulating material 16 ... permanent magnet 17 ... metal plate
