JP2008256654A - 液体クロマトグラフィ - Google Patents

Abstract

【課題】分析精度の低下を生じさせることなく、分析のスループット向上を実現する。
【解決手段】分析カラムと、該分析カラムで分離された成分を検知する検出器と、液体の移動相とともに分析試料を該分析カラムに搬送するポンプと、試料を吸引して注入ポートに注いだり、洗浄液を吸引して洗浄ポートに吐いたりするニ―ドルと、試料および洗浄液を送り出す計量シリンジと、先端側に該ニ―ドルを連通するように設けた二つのサンプルループを有する液体クロマトグラフィにおいて、試料導入流路切換えバルブと計量流路切換えバルブを備え、該試料導入流路切換えバルブは、該分析カラム、該ポンプ、該注入ポート、該二つのサンプルループの相互の連通を切換できる切換機能を有し、計量流路切換えバルブは、該計量シリンジを該洗浄液供給側、該洗浄ポート、該試料導入流路切換えバルブの方に択一的に連通できる切換機能を有する。
【選択図】図８

Description

本発明はオートサンプラによって試料導入をおこなう液体クロマトグラフに関し、特に多量の分析試料を短時間で処理するハイスループット化に関する。

従来、液体クロマトグラフにおける分析試料の処理スピードアップの方法として、オートサンプラに流路切り替えバルブとサンプルループをそれぞれ二つ備え、一方のサンプルループを使用して測定試料を導入、分析している間に、もう一方のサンプルループへの次の測定試料導入動作を行い、測定間に生じるサンプリングに必要な時間を節約する方法が用いられてきた。

図２２は、その一例を示す。

試料容器１００から吸引された試料は、サンプルループ１０１，１０２に導入された後、流路切り替えバルブ１０３,１０４の切り替えにより、ポンプ１０５,１０６より送液される移動相とともに、分析カラム１０７、１０８に送液されて分離され、検出器１０９、１１０にて測定される。

このとき、試料を吸引する流路に切り替え弁１１１をもうけ、一方のサンプルループに測定試料を導入、分析している間、切り替え弁１１２をもう一方のサンプルループ側に切り替え、次の測定に供する測定試料の導入動作を行うことができる。

なお、１１３は計量シリンジである。

これにより、試料導入に要する時間を節約し、処理スピードが向上する。

ここで示したようなオートサンプラの構成は、特開平５−５７２７号公報（特許文献１）などにより知られている。

特開平５−５７２７号公報

このような構成においては、ポンプ、流路切り替えバルブ、分析カラム、検出器を含めた分析流路が、それぞれのサンプルループに対して一つずつ必要であり、流路が複雑になる可能性があるという課題があった。

また、それぞれの分析流路を構成するポンプや配管、分析カラム、検出器の個体差により、同じ測定試料を用いた場合でもどちらの分析流路を用いるかによって、得られる測定結果に違いが発生する可能性がある。

また、試料を吸引する流路の途中に切り替え弁が必要なため、デッドボリュムが増え、サンプルループに導入するまでに試料が拡散し、特に微量のサンプルを分析する際に影響を与えてしまう可能性がある。

本発明の目的は、従来の上記課題に鑑み、分析精度の低下を生じさせることなく、分析のスループット向上を実現しようとするものである。

本発明は、分析する試料の成分を分離する分析カラムと、前記分析カラムで分離された成分を検知する検出器と、液体の移動相とともに分析する試料を前記分析カラムに搬送するポンプと、試料供給側より試料を吸引して注入ポートに注いだり、洗浄液供給側を吸引して洗浄ポートに吐いたりするニ―ドルと、試料、および洗浄液を送り出す計量シリンジと、先端側に前記ニ―ドルを連通するように設けた二つのサンプルループを有する液体クロマトグラフィにおいて、試料導入流路切換えバルブと計量流路切換えバルブを備え、前記試料導入流路切換えバルブは、前記分析カラム、前記ポンプ、前記注入ポート、前記二つのサンプルループが相互に連通し、かつ相互の連通を切換できる切換機能を有し、計量流路切換えバルブは、前記計量シリンジを前記洗浄液供給側、前記洗浄ポート、前記試料導入流路切換えバルブの方に択一的に連通するように切換できる切換機能を有することを特徴とする。

本発明によれば、分析のスループットを向上すると共に、精度の良い分析が可能となる。

本発明の実施例を説明する前に本発明を概略的に示す図１〜図８に沿って説明する。

図１〜図７は、液体クロマトグラフの分析に関する基本動作について順を追って示している。

初期状態である図１に示すように、ポンプ２により送液される移動相と一緒に試料は、試料導入流路切換えバルブ６を通じてサンプルループ２０に流れる。なお、１は移動相の容器である。

更に、サンプルループ２０のニードル１１、注入ポート１０、配管１５を経由し、再び試料導入流路切換えバルブ６を介して分析カラム３、検出器４へ流れる。そして、分析して検出器４で分析測定を終えた移動相、および試料は、外部５に排出される。

つぎに図２に示す圧力抜き工程では、試料導入流路切換えバルブ６が切り換わり、サンプルループ２０をポンプ２や分析カラム３から切り離す。それと同時に、計量流路切換えバルブ７が切換わることでサンプルループ２０側の圧力を洗浄ポート９側に開放す。

次に図３に示すサンプリング工程では、計量流路切換えバルブ７が切換わり、サンプルループ２０のニードル１１が試料容器２１に移動し、計量シリンジ８にて測定する試料１４を吸引、計量し、サンプルループ２０にて保持する。

次に図４に示すニードル外壁洗浄工程では、サンプルループ２０のニードル１１が洗浄ポート９に移動し、ニードル１１の外壁に付着した試料を洗浄する。

次に図５に示す注入工程では、ニードル１１が注入ポート１０に移動し、試料導入流路切換えバルブ６が切換わり、サンプルループ２０側と分析カラム３側がつながり、サンプルループ２０に保持された測定の試料が分析カラム３へと送られ、分析計量が行なわれる。

次に図６の洗浄液吸引工程にて計量流路切換えバルブ７が切換わり、洗浄液１３を計量シリンジ８にて吸引する。

最後に図７に示す洗浄ポート液置換工程では、計量流路切換えバルブ７が切換わり、先の洗浄液吸引工程で吸引した洗浄液を計量シリンジ８にて送液し、洗浄ポート９内を洗浄する。

その後、図１の状態に戻り、再び一連の動作を繰り返すことで連続的に測定が行われる。

この基本動作を通じて述べた液体クロマトグラフは、本発明の元となるものである。

本発明の元となる本方式では、測定する試料の計量、導入に伴う誤差は、原則的には測定する試料の吸引計量のみであり、精度の良い分析が可能である。

また、サンプルループは分析を行っている間は常に移動相が流れて洗浄されているため、キャリーオーバを抑える効果も持ち、高い測定が得られる。

本発明は、上述した本方式を踏襲するもので、本方式に分析カラム３に直接的につながる試料導入流路切換えバルブ６に注入ポート１０を設け、この注入ポート１０にダイレクトに試料をインジェクションするダイレクトインジェクション用のサンプルループを２つ備えるところが特徴である。

こうすることで、一方のサンプルループ側で試料の分析をしている間に、他方のサンプルループにて次に測定する試料の計量作業を行い、測定終了後には速やかに次の分析に移行できるようにすることで試料のサンプリングに要する時間が短縮化される。

これにより、精度がよく、なお且つ高速分析を実現することが可能である。

次に本発明の実施例について、図８〜図２１を引用して説明する。

まず、図２１に沿い、分注機構３０、試料容器２１、洗浄ポート９、試料導入流路切換えバルブ６および注入ポートについて述べる。

ここでは、分注機構３０を一つ示したが、実際は二つ備わる。

分注機構３０は、モータ３１で矢印Ｈ方向きに回されるとともに矢印Ｖ方向に上下する縦軸３２と、縦軸３２の上端に支持されて先端にサンプルループ２０−ａ，（２０−ｂ）のニードル１１−ａ，（１１−ｂ）を把持するアーム３３を有する。

試料導入流路切換えバルブ６は、試料導入流路接続ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０を有し、試料導入流路接続ポジションＰ５に注入ポート１０ｂ、試料導入流路接続ポジションＰ１０に注入ポート１０ａが設けられているとする。

注入ポート１０ａ，１０ｂは、試料導入流路切換えバルブ６に直に設けたり、試料導入流路切換えバルブ６の近傍に設けたりする。

ニードル１１−ａ，１１−ｂの分注動作に支障なければ、可能な限り注入ポート１０ａ，１０ｂは、試料導入流路切換えバルブ６に近い方が望ましい。試料や移動相の流通路を短くなる利点がある。

分注機構３０の作動により、ニードル１１−ａ，１１−ｂが試料容器２１、洗浄ポート９、および注入ポート１０ａ，１０ｂを転移し、分注や洗浄が行なわれる。

次に図８〜図２０に沿い、この実施例に示す液体クロマトグラフィの概略構成、およびサンプラについて述べる。

まず、図８に沿い、概略構成について説明する。

試料導入流路切り換えバルブ６は、１０方２ポジションの構成を有する。

試料導入流路切換えバルブ６は、１０個の試料導入流路接続ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０を有し、内部に備わる切り換えコマ（図示せず）の回動で、試料導入流路接続ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０の連通が相互に切り換えられる。

この切り換えは、隣り合う試料導入流路接続ポジションＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０が交互に連通切り換えられるようなっている。

試料導入流路接続ポジションＰ１は、ポンプ２に連通するように接続されている。試料導入流路接続ポジションＰ２は、サンプルループ２０−ｂに連通するように接続されている。

試料導入流路接続ポジションＰ３は、計量流路切換えバルブ７側に連通するように接続されている。計量流路切換えバルブ７については、後述する。

試料導入流路接続ポジションＰ４と試料導入流路接続ポジションＰ８は、試料導入流路切換えバルブ６の内部でつながれている。

試料導入流路接続ポジションＰ５は、注入ポート１０ｂに連通するように接続されている。試料導入流路接続ポジションＰ６は、分析カラム３に連通するように接続されている。

試料導入流路接続ポジションＰ７は、サンプルループ２０−ａに連通するように接続されている。試料導入流路接続ポジションＰ９は、排気用ドレイン２２に連通するように接続されている。

試料導入流路接続ポジションＰ１０は、注入ポート１０ａに連通するように接続されている。

計量流路切換えバルブ７は、計量流路接続ポジションＰ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６を有する。計量流路接続ポジションＰ６は、計量シリンジ８に連通するように接続されている。

計量流路接続ポジションＰ１は、洗浄液供給側になる洗浄液容器１３に連通するように接続されている。計量流路接続ポジションＰ３は、試料導入流路切換えバルブ６の試料導入流路接続ポジションＰ３に連通するように接続されている。

計量流路接続ポジションＰ４は、洗浄ポート９に連通するように接続されている。計量流路接続ポジションＰ５は空きの接続ポジションである。

計量流路接続ポジションＰ１は、内部に切り換えコマ（図示せず）を有する。

この切り換えコマを回動操作して、計量シリンジ８が接続されている計量流路接続ポジションＰ６を夫々の計量流路接続ポジションＰ１，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５に択一的に連通するように切り換えられる。

ここで述べた本発明の実施例は、試料導入流路切換えバルブ６、および計量流路切換えバルブ７を一部変更した点と、二つのサンプルループ２０−ａ，２０−ｂを備えたとこを除くと、前に図１〜図７を引用して述べた本方式ダイレクトインジェクションの液体クロマトグラフィと同じ構成である。

注入ポート１０−ａ，１０−ｂは、配管１５ａ，１５ｂにて試料導入流路切換えバルブ６と連通するようにつながれる。この配管１５ａ，１５ｂは、前述したように出来るだけ短い方が望ましく、試料導入流路切換えバルブ６に直に注入ポートを設けることも可能である。

試料導入流路切換えバルブ６の試料導入流路接続ポジションＰ３と、計量流路切換えバルブ７の計量流路接続ポジションＰ３は配管１７で連通するようにつながれる。

洗浄ポート９は、配管１９で計量流路切換えバルブ７側に連通するようにつながれる。

次にオートサンプラについて説明する。

さて、図８に示す初期状態から図９に示す圧力抜き工程では、試料導入流路切換えバルブ６が切り換わる。

サンプルループ２０−ａのニードル１１−ａ、注入ポート１０−ａ、配管１５−ａを結ぶ流路が、ポンプ２や分析カラム３の分析流路から切り離すと同時に、内部の圧力を排気用ドレイン２２側に開放する。

次に図１０に示すサンプリング工程１では、計量流路切換えバルブ７が切換わり、ニードル１１−ａが試料容器２１に移動し、計量シリンジ８にて測定する試料１４を吸引、計量し、サンプルループ２０−ａにて保持します。

次に図１１に示すニードルの外壁洗浄工程では、ニードル１１−ａが洗浄ポート９に移動し、サンプリング工程にてニードル外壁に付着した試料を洗浄する。

次に図１２に示す注入工程では、ニードル１１−ａが注入ポート１０−ａに移動し、試料導入流路切換えバルブ６が切換わり、分析流路とニードル１１−ａのサンプルループ２０−ａがつながり、既にサンプルループ２０−ａに保持された測定用の試料が分析カラム３へと送られる。

次に図１３に示す洗浄液吸引工程では、計量流路切換えバルブ７が切換わり、洗浄液１３を計量シリンジ８にて吸引する。

次に図１４に示す洗浄ポート液置換工程では、計量流路切換えバルブ７が切換わり、洗浄液吸引工程にて吸引した洗浄液を計量シリンジ８にて送液し、洗浄ポート９内の洗浄液を置換する。入れ替わる使用済みの洗浄液はドレイン１８として洗浄ポート９から排出される。

次に図１５に示すサンプリング工程２では、計量流路切換えバルブ７が切換わり、ニードル１１−ｂが試料容器２１に移動し、計量シリンジ８にて測定試料１４を吸引、計量し、サンプルループ２０−ｂにて保持する。

次に図１６に示すニードルの外壁洗浄工程では、ニードル１１−ｂが洗浄ポート９に移動し、サンプリング工程にてニードル外壁に付着した測定試料を洗浄する。

次に図１７に示す注入工程にてニードル１１−ｂが注入ポート１０−ｂに移動し、試料導入流路切換えバルブ６が切換わり、分析流路とニードル１１−ｂのサンプルループ２０−ｂがつながり、既にサンプルループ２０−ｂに保持された測定用の試料が分析カラム３へと送られる。

次に図１８に示す洗浄液吸引工程にて計量流路切換えバルブ６が切換わり、洗浄液１３を計量シリンジ８にて吸引する。

次に図１９に示す洗浄ポート液置換工程にて計量流路切換えバルブ７が切換わり、洗浄液吸引工程にて吸引した洗浄液を計量シリンジ８にて送液し、洗浄ポート９内の洗浄液を置換する。

その後、図８に示す初期状態に戻り、再び一連の動作を繰り返すことで連続した分析測定が行われる。

本実施例では、このように一方のサンプルループで試料の分析測定が行なわれている間、他方のサンプルループで次に測定する試料のサンプリングを行うことにより、分析サイクル時間の短縮化し、スループットの向上が期待できる。

スループット向上の効果は、近年において特に需要が高まっている高速分析において顕著である。

高速分析の中には１分以内で測定が終了する場合もあり、試料のサンプリング時間を３０秒とすると、通常の分析サイクルは１．５分となる。

しかし、本実施例を用いることで試料のサンプリングに要する時間はほぼ０となるため、分析サイクルは１分となり、従来に比べてサンプル測定処理能力が１．５倍向上することとなる。

また、ここで述べた実施形態では、分析流路はサンプルループを除くと１流路で済む。

従ってポンプや分析カラム、検出器も１台あれば良いため、装置部品間、流路間での差が少ない、再現性の良い分析か可能である。

また、ダイレクトインジェクション方式を使用しているため、計量誤差、キャリーオーバの少ない、精度の良い分析測定を実現できる。

また、本発明は上記実施例にとらわれず、一方のサンプルループで分析用の試料を導入し、他方のサンプルループに溶出力の高い溶媒（移動相が水／アセトニトリル系であればアセトニトリル１００％など）を導入し、分析後のカラム洗浄を効率的に行うことも可能である。

また、それ以外にも、一方のサンプルループにて分析試料の希釈や誘導体化処理等の前処理をおこない、他方のサンプルループにて前処理後の試料を分析流路に導入することも可能となる。

さらに、図２０に示すように二つのサンプルループ（１）、（２）で、別のサンプル（試料）を個々に分析測定するようにすることも可能である。

本発明を概略的に示すもので、オートサンプラの初期状態を示す図である。 本発明を概略的に示すもので、圧力抜き工程を示す図である。 本発明を概略的に示すもので、サンプリング工程を示す図である。 本発明を概略的に示すもので、ニードルの外壁洗浄工程を示す図である。 本発明を概略的に示すもので、注入工程を示す図である。 本発明を概略的に示すもので、洗浄液吸引工程を示す図である。 本発明を概略的に示すもので、洗浄ポート液置換工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、オートサンプラの初期状態を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、圧力抜き工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、サンプリング工程１を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、ニードルの外壁洗浄工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、注入工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、洗浄液吸引工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、洗浄ポート液置換工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、サンプリング工程２を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、ニードルの外壁洗浄工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、注入工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、洗浄液吸引工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、洗浄ポート液置換工程を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、二つのサンプルループ（１）、（２）で、別のサンプル（試料）を個々に分析測定する例を示す図である。 本発明の実施例に係わるもので、分注機構、試料容器、洗浄ポート、試料導入流路切換えバルブおよび注入ポートを示す図である。 従来の液体クロマトグラフを示す図である。

符号の説明

１…移動相の容器、２…ポンプ、３…分析カラム、４…検出器、５…外部、６…試料導入流路切換えバルブ、７…計量流路切換えバルブ、８…計量シリンジ、９…洗浄ポート、１０…注入ポート、１１…ニードル、１３…洗浄液容器、１４…測定の試料、１５，１６，１７，１５−ａ，１５−ｂ，１９…配管、１８〜２２…ドレイン、１９…配管、２０，２０−ａ，２０−ｂ…サンプルループ、２１…試料容器、２２…排気用ドレイン。

Claims (4)

1. 分析する試料の成分を分離する分析カラムと、前記分析カラムで分離された成分を検知する検出器と、液体の移動相とともに分析する試料を前記分析カラムに搬送するポンプと、試料供給側より試料を吸引して注入ポートに注いだり、洗浄液供給側を吸引して洗浄ポートに吐いたりするニ―ドルと、試料、および洗浄液を送り出す計量シリンジと、先端側に前記ニ―ドルを連通するように設けた二つのサンプルループを有する液体クロマトグラフィにおいて、
   試料導入流路切換えバルブと計量流路切換えバルブを備え、
   前記試料導入流路切換えバルブは、前記分析カラム、前記ポンプ、前記注入ポート、前記二つのサンプルループが相互に連通し、かつ相互の連通を切換できる切換機能を有し、
   計量流路切換えバルブは、前記計量シリンジを前記洗浄液供給側、前記洗浄ポート、前記試料導入流路切換えバルブの方に択一的に連通するように切換できる切換機能を有することを特徴とする液体クロマトグラフィ。
2. 請求項１記載の液体クロマトグラフィにおいて、
   一方の前記サンプルループが前記カラムに連通して試料の分析をしている間に、他一方の前記サンプルループが前記試料供給側に連通して試料の吸引をすることを特徴とする液体クロマトグラフィ。
3. 請求項１記載の液体クロマトグラフィにおいて、
   一方の前記サンプルループ側で試料の吸い込みをしている間に、他方の前記サンプルループ側で洗浄液の吸い込みをすることを特徴とする液体クロマトグラフィ。
4. 請求項１記載の液体クロマトグラフィにおいて、
   一方の前記サンプルループ側で試料の吸い込みをしている間に、他方の前記サンプルループ側で試料を導入する前にする希釈や誘導体化を行う前処理を行なうことを特徴とする液体クロマトグラフィ。

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