JP2009002672A - クロマトグラフ装置用試料導入方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイレクトインジェクション方式による微量試料導入時の精度及び再現性向上を目的とした、クロマトグラフ装置用試料導入装置を実現する。
【解決手段】分析流路を備えるクロマトグラフ装置において、測定試料を計量する計量ステップと、前記計量した試料を保持する試料導入流路により試料を導入する導入ステップと、前記測定試料を計量する際に汚染された前記試料導入流路の外壁を洗浄するための洗浄剤を導入するステップと、前記試料導入流路に保持した前記測定試料を前記分析流路と接続するための流路切替えステップとを有する試料導入方法であって、前記測定試料を計量する際に前記計量ステップの誤差を含めて余分に試料を導入し、前記試料導入流路を前記分析流路に接続する直前に前記計量ステップにおける誤差分の測定試料を除くようにしたクロマトグラフ装置用試料導入方法及び装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、微量の試料を精度良く分析するのに適したクロマトグラフ装置用試料導入装置に関し、特に液体クロマトグラフに適する試料導入装置に関する。

例えば、液体クロマトグラフ装置においては、ポンプユニットにより送液された移動相が、試料導入装置により導入された試料とともにカラムへと送液される。カラムに導入された試料は各々の成分に分離され、各種の検出器により検出される。

一般に、高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）と呼ばれる装置分野においては、最大２０〜４０ＭＰａの高圧流路下で分析を行うことが要求される。また、上記試料導入装置においては、試料を吸引するためのニードル、そのニードルが吸引した試料を保持する試料導入流路、および試料注入ポートを結ぶ流路が、流路切替えバルブにより直接分析流路に組み込まれる方式（ダイレクトインジェクション方式）が主流となっている。

このダイレクトインジェクション方式は、吸引した試料を無駄なくカラムに導入できる点や、ニードル内が常時移動相でフラッシングされるためキャリーオーバが低減できる点で、優れた特長を有している。また、特許文献１には、ニードルを介して試料を吸引する計量ポンプ内部が、ポンプユニットが送液する移動相によって洗浄される試料導入ユニットが開示されている。

一般に、ダイレクトインジェクション方式を採用した試料導入装置においては、高圧下での分析においても試料注入ポートから移動相が噴出すること避けるため、ニードルが試料注入ポート内のシールと常時、液密性を保持可能な機構を有している。分析中、高圧流路に組み込まれていたニードル、試料導入配管は、試料を吸引する段階になると流路切替バルブによって高圧流路から切り離され、ニードル、試料導入配管内の溶媒が大気圧まで開放される。そして、大気圧まで開放された後、ニードルが試料保持容器に差し込まれ、ニードルまたはサンプリング配管内に試料を吸引した後、インジェクションポートまでニードルが移動する。この段階で再び流路切替バルブが切替えられ、ポンプユニットによって送液された移動相と共に、試料がカラムへと供給される。

特許第２７３０９５１号公報

しかしながら、従来のダイレクトインジェクション動作は、試料吸引量が多い場合は、吸引量と分析結果であるクロマトピーク面積の比例関係は保たれるが、吸引量が微量になると、ピーク面積が小さく又再現性低下の傾向がみられる。

吸引精度及び再現性低下の原因として以下の点がある。試料吸引時、流路切替バルブによって高圧流路から切り離され、ニードル、試料導入配管内の溶媒が大気圧まで開放される際に、大気圧開放の影響で、試料を計量する計量機構（主にシリンジ等）に誤差が生じ、試料吸引精度に影響がでる。又、試料を計量する際に、ニードルおよび試料導入配管が試料を保持し、大気と接した状態で、試料瓶から試料注入ポートへの移動の際、ニードルの上下及び平行移動動作により、ニードルの振動及びニードル配管内の圧力変動で、吸引試料がニードル先端部に自然吐出する場合がある。これが、吸引精度に影響を与えることがある。又、試料吸引時、ニードル外壁が試料に接することによる、汚れを防ぐためのニードル外壁洗浄動作においても、吸引試料がニードル先端で洗浄液と接することで、吸引試料の拡散により吸引精度に影響がでる。

このような従来の問題点に鑑み、本発明ではダイレクトインジェクション方式による微量試料導入時の精度及び再現性向上を可能とした液体クロマトグラフ装置用試料導入方法及び試料導入装置の実現を目的とする。

本発明は、分析流路を備えるクロマトグラフ装置を用いて、測定試料を計量する計量ステップと、前記計量した試料を保持する流路により試料を導入する導入ステップと、前記測定試料を計量する際に汚染された前記試料導入流路の外壁を洗浄するための洗浄剤を導入するステップと、前記試料導入流路に保持した前記測定試料を前記分析流路と接続するための流路切替えステップとを有する試料導入方法であって、
前記測定試料を計量する際に前記計量ステップの誤差を含めて余分に試料を導入し、前記試料導入流路を前記分析流路に接続する直前に前記計量機構の誤差分の測定試料を除くことを特徴とする試料導入方法を提供するものである。

上記における「直前」とは、次の（１）と（２）のステップ間を意味する。本発明は、下記（１）から（２）に移行する間のどこかで、”軽量ステップにおける誤差分の測定試料を除く”ことを特徴とする。
（１）誤差を含めて余分に試料を計量し、試料導入流路にその試料を導入する（保持させる）ステップ。
（２）試料導入流路を分析流路に接続する。

又、本発明は、分析流路を備えるクロマトグラフ装置に、測定試料を計量する計量機構と前記計量した試料を保持する試料導入流路と前記測定試料を計量する際に汚染された前記試料導入流路の外壁を洗浄するための洗浄ポートと前記試料導入流路に保持した前記測定試料を前記分析流路と接続するための流路切替え手段とを備えた試料導入装置であって、前記測定試料を計量する際に前記計量機構の誤差を含めて余分に計量をおこない、前記試料導入流路を前記分析流路に接続する直前に前記計量機構の誤差分の測定試料を除くことを特徴とする試料導入装置を提供するものである。

本発明によれば、ダイレクトインジェクション方式による微量試料導入時の精度及び再現性の向上が可能となる。

本発明は、試料吸引動作時、試料吸引量にシリンジ機構の動作誤差分を含めた量の試料を吸引後、ニードル先端部に空気層をはさみ、試料が大気又は、洗浄液に接しないようにする。その後、ニードルを移動し外壁を洗浄後、ニードル先端の空気層と合わせてシリンジ機構の動作誤差分を洗浄ポートに吐出して試料吸引量を調整し、試料導入流路から試料を導入する。即ち、試料吸引動作時、試料吸引量にシリンジ機構の動作誤差分を含めた量の試料を吸引後、ニードル先端部に空気層をはさみ、試料が大気又は、洗浄液に接しないようにする。その後、ニードルを移動し外壁を洗浄後、ニードル先端の空気層と合わせてシリンジ機構の動作誤差分を洗浄ポートに吐出して吸引量を調整する。この動作にすることで、高圧流路からの切り離し時のシリンジ機構動作誤差の影響及びニードル外壁洗浄時の試料拡散を防ぎ、微量試料を試料導入流路から試料を導入する。

又、ニードルを洗浄配管内に配置し、動作誤差分を洗浄ポートに吐出する時に、管内からニードルを洗浄することで、ニードル先端に残る動作誤差分の試料を取除くことができる。なお、前記試料導入方法において、前記計量ステップの誤差分の計量を空気又は前記測定試料と前記空気と混合物により行うことができる。また、前記試料導入方法において、前記試料導入流路の外側に前記試料導入流路外壁を洗浄するための洗浄液を流すことができる。更に、前記試料導入流路外側を洗浄するために空気を流すことができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態である液体クロマトグラフ装置の概略構成図である。図１において、ポンプユニット２により送られた移動相１は、流路切替バルブ６、試料導入配管２０、ニードル１１、試料注入ポート１０、配管１５、流路切替バルブ６を経由してカラム３に送られる。一方、ニードル１１により導入された試料は、移動相１とともに、カラム３に送られ、検出器４によって検出される。検出器４はドレイン５に接続されている。

なお、７は流路切替えバルブ、８はシリンジ、９は洗浄ポート、１３は洗浄液、１４は試料、１６〜１７は配管、１８はドレイン、１９は配管、２１は試料瓶、２２は洗浄配管、２３はポンプユニットである。以下の図２〜図３において同じ符号は同じ又は対応する要素を意味する。

以下、試料導入工程について説明する。図４−１及び図４−２は、試料導入工程の流れを示した図である。

試料導入工程開始時、まず、試料導入配管２０、ニードル１１、試料注入ポート１０、配管１５で構成される高圧流路を、上記分析流路から切り離し大気圧に開放する。図２は、高圧流路を、上記分析流路からの切り離し工程の流路図である。流路切替バルブ６を図１に示した状態から図２に示した状態に切替え、流路切替バルブ７をＰ２接続に切替えることにより、高圧流路が上記分析流路から切り離される。これにより、試料導入配管２０、ニードル１１、試料注入ポート１０、配管１６内溶媒に負荷されていた圧力は、配管１７、配管１９、洗浄ポート９、ドレイン１８を介して、大気圧に開放される。このとき、配管１５は、切替バルブ６、７、配管１６、を介して、シリンジ８に連通している。

次に、試料の吸引工程を説明する。大気圧開放後、図２に示した状態から、流路切替バルブ７をＰ３接続に切替えることにより、高圧流路を試料導入流路とし、ニードル１１を試料注入ポート１０から引き抜いて試料１４が保持された試料瓶２１へと移動させる。このとき、試料導入配管２０、ニードル１１は、切替バルブ６、７を介してシリンジ８に連通されている。この状態で、試料吸引吐出手段を構成するシリンジ８を後退させることにより、試料を吸引し、これをニードル１１および試料導入配管２２内に保持する。この時の吸引量を、試料吸引量＋シリンジ誤差補正量とし、シリンジ機構の動作誤差分も合わせて吸引する。

図３は、試料導入流路を示す流路図である。試料吸引動作後、ニードル１１を試料瓶２１上に移動、空気を吸引することで、ニードル１１の先端部の試料を大気及び洗浄液に触れないようにし、洗浄ポート９に移動し、ニードル１１の外壁を洗浄する。

ニードル外壁洗浄後、ニードル１１を洗浄ポート９上に移動し、試料吸引時にニードル内に吸引した、空気＋シリンジ誤差補正量をシリンジ８を前進させることで洗浄ポート９に吐出し、試料吸引量を調整する。合わせて、吐出中に、ポンプ２３から洗浄配管２２を通してニードル１１外壁に送風することで、ニードル１１の先端の外壁に残る、試料の吸引量調整量を取除くことができる。

試料吸引量調整後、ニードル１１を試料注入ポート１０まで移動し、流路切替バルブ６を図１に示した状態に切替え、流路切替バルブ７をＰ４接続に切替えることにより、試料導入流路を高圧流路とし、分析流路に接続され、吸引試料が分析流路に導入される。試料導入後、シリンジ１１を吸引開始位置に戻す。また、洗浄ポート９内の溶媒置換を十分に行うため、必要に応じて流路切替バルブ７のＰ１から、シリンジ１１を使用し、洗浄液１３を吸引し、流路切替バルブ７のＰ４から洗浄ポート９に吐出する。これにより、ダイレクトインジェクション方式による微量試料導入時の精度及び再現性向上が可能な、液体クロマトグラフ装置用試料導入装置を実現することができる。

次に、本発明を適用した場合と、適用しない従来方式の場合の液体クロマトグラフ装置を用いた分析の結果について比較する。図５は、試料吸引量とピーク面積の比例関係の結果を示している。吸引量が微量になると吸引量とピーク面積の比例関係に誤差が生じているものが、本発明により改善される。このことにより、標準試料を使用した検量線測定の場合の分析結果の信頼性も向上させることができる。

なお、上述した例は、本発明を液体クロマトグラフ装置に適用した場合の例であるが、本発明は、ガスクロマトグラフ装置、超臨界クロマトグラフ装置にも適用可能である。

本発明の実施形態による液体クロマトグラフ装置の概略構成図である。 本発明の実施形態による液体クロマトグラフ装置の分析流路の切り離し流路図である。 本発明の実施形態における液体黒的グラフ装置の試料導入流路を示す流路図である。 本発明の実施形態における液体黒的グラフの試料導入工程フロー図の前半部である。 本発明の実施形態における試料導入工程フロー図の後半部である。 本発明の実施形態と従来方式における試料吸引量とピーク面積の関係を示す図である。

符号の説明

１…移動相、２、２３…ポンプユニット、３…カラム、４…検出器、５…ドレイン、６、７…流路切替バルブ、８…シリンジ、９…洗浄ポート、１０…インジェクションポート、１１…ニードル、１３…洗浄液、１４…試料、１５〜１７…配管、１８…ドレイン、１９、２０…配管、２１…試料瓶、２２…洗浄配管。

Claims (8)

1. 分析流路を備えるクロマトグラフ装置において、測定試料を計量する計量ステップと、前記計量した試料を保持する試料導入流路により試料を導入する導入ステップと、前記測定試料を計量する際に汚染された前記試料導入流路の外壁を洗浄するための洗浄剤を導入するステップと、前記試料導入流路に保持した前記測定試料を前記分析流路と接続するための流路切替えステップとを有する試料導入方法であって、
   前記測定試料を計量する際に前記計量ステップの誤差を含めて余分に試料を導入し、前記試料導入流路を前記分析流路に接続する直前に前記計量ステップにおける誤差分の測定試料を除くことを特徴とするクロマトグラフ装置用試料導入方法。
2. 請求項１記載のクロマトグラフ装置用試料導入方法において、前記計量ステップの誤差分の計量を空気又は前記測定試料と前記空気との混合物について行うことを特徴とするクロマトグラフ装置用試料導入方法。
3. 請求項１又は２記載のクロマトグラフ装置用試料導入方法において、前記試料導入流路の外側に前記試料導入流路外壁を洗浄するための洗浄液を流すことを特徴とするクロマトグラフ装置用試料導入方法。
4. 請求項３記載のクロマトグラフ装置用試料導入方法において、前記試料導入流路外側を洗浄するために空気を流すことを特徴とするクロマトグラフ装置用試料導入方法。
5. 分析流路を備えるクロマトグラフ装置に、測定試料を計量する計量機構と前記計量した試料を保持する試料導入流路と前記測定試料を計量する際に汚染された前記試料導入流路外壁を洗浄するための洗浄ポートと前記試料導入流路に保持した前記測定試料を前記分析流路と接続するための流路切替え手段とを備えた試料導入装置であって、
   前記測定試料を計量する際に前記計量機構の誤差を含めて余分に計量をおこない、前記試料導入流路を前記分析流路に接続する直前に前記計量機構の誤差分の測定試料を除くことを特徴とするクロマトグラフ装置用試料導入装置。
6. 請求項５記載の試料導入装置において、前記計量機構の誤差分の計量を、空気又は前記測定試料と前記空気との混合物について行うための流路を備えることを特徴とするクロマトグラフ装置用試料導入装置。
7. 請求項５又は６記載のクロマトグラフ装置用試料導入装置において、前記試料導入流路の外側に前記試料導入流路外壁を洗浄するための洗浄液を流す流路を備えることを特徴とするクロマトグラフ装置用試料導入装置。
8. 請求項７記載の試料導入装置において、前記試料導入流路外側を洗浄するために空気を流す流路を備えることを特徴とするクロマトグラフ装置用試料導入装置。

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