JP2009180618A

JP2009180618A - 前処理装置及び液体クロマトグラフ装置

Info

Publication number: JP2009180618A
Application number: JP2008020046A
Authority: JP
Inventors: Masako Kawarai; 雅子河原井
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】
試料精製・濃縮・分析を自動化し、処理効率を向上させる。
【解決手段】
試料抽出液を分画分取用液体クロマトグラフ１に注入して、目的成分のみをチャンバー２内の試料受け１１に分取することにより精製する。次にチャンバー２を閉鎖系とし減圧する。チャンバー２内の圧力を圧力センサ５によりモニターし、試料溶媒の蒸気圧よりやや低い圧力で保持するように真空ポンプ９を制御する。ヒーター１９によりラック２０を溶媒揮発温度に加温する。溶媒がなくなると、ラック２０の温度制御が変化する。この変化率をとらえて減圧，加温を終了する。次に検出部１８に最適な溶媒を分画分取用液体クロマトグラフ１により送液し、試料受け１１に注入して定容し、分析用試料とする。この試料を試料ループ１７に充填し、続いて、検出部へ送液することにより試料精製から分析までを全自動で処理できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、前処理装置及び液体クロマトグラフ装置に関する。

従来、実試料中の目的成分を分析するには、抽出・精製・濃縮を経て適した分析装置により検出する。試料中の目的成分を濃縮する方法としては、精製済みの目的成分をロータリーエバポレーターまたは窒素パージにより加温しながら濃縮するのが一般的である（方法１）。

また、液体クロマトグラフにより目的成分を分離分画後、それをトラップカラムで濃縮し、第２分析カラムで分離する方法（方法２）（特許文献１，２参照）、同様に目的成分を分離分画後、フラクションループに分取し、それをトラップカラムで濃縮する方法（方法３）（特許文献３参照）、液体クロマトグラフとフラクションコレクターを用い、移動する試料受けに目的成分溶液を分取し、これを加温し溶剤を蒸発させ濃縮する方法（方法４）（特許文献４参照）がある。

特開２００６−２７５８７３号公報特開２００６−１２５８５６号公報特開２００５−２１４８９７号公報特開平４−７２５６０号公報

前述の方法１では、ロータリーエバポレーターの場合、１検体毎に手作業で濃縮する必要があり時間と人的労力を要し自動化が不可能である。窒素パージによる濃縮の場合、多検体処理は可能であるが時間がかかり、一連の前処理の自動化が不可能である。方法２、又は方法３では、オンラインで濃縮できるため自動化が可能であるが、数十ｍＬ以上の多量の分画を濃縮することはできない。方法４では、赤外分光光度計測定の自動化する目的のため、揮発しやすい少量の溶媒を対象としており、揮発しにくい多量の溶媒を濃縮乾固させることはできない。

本発明の１つの目的は、溶媒を選ぶことなく、精製済み試料を分取後、自動的に濃縮・乾固させることができる前処理装置を提供することにある。

本発明の１つの特徴は、試料分取容器と、前記試料分取容器を設置するラックと、これらを内包するチャンバーと、前記チャンバーを、閉鎖系と開放系に切り替え可能なバルブと、を有する前処理装置にある。

本発明の他の特徴は、前処理装置において、フラクションコレクターまたはインテリジェントオートサンプラーまたは前処理用ロボットにより分取できる容量の分画を減圧及び加温することにある。

本発明の１つの実施形態によれば、溶媒を選ぶことなく、精製済み試料を分取後、自動的に濃縮・乾固させることができる前処理装置を提供することができる。

本発明の上記特徴及びその他の特徴については、以下の記載により、さらに説明される。

本発明の実施形態の前処理装置は、フラクションコレクターまたはインテリジェントオートサンプラーの試料分取容器を設置するラックが閉鎖されたチャンバー内にあり、このチャンバーは閉鎖系と開放系に切り替え可能なバルブを備えている。閉鎖系は外部の真空ポンプにつながっており、チャンバー内を減圧にする際に切り替える。開放系は、分画分取，定容，検出部への試料注入の際に切り替える。分画分取用液体クロマトグラフにより目的成分を分離精製し、フラクションコレクターまたはインテリジェントオートサンプラーによりその分画を分取後、分取容器の設置されているチャンバーをバルブ切り替えにより閉鎖系としてポンプにより吸引して減圧し、さらに容器を加温することにより溶媒を蒸発させる。蒸発した溶媒は排気口前において冷却すれば、回収することができる。チャンバー全体を減圧するため、多検体を同時に濃縮することができる。

各試料を減圧乾固後、一定量の溶媒を注入し、検出部に注入することにより、検出までを全自動化することができる。このとき分画分取用液体クロマトグラフのポンプを利用できる。注入する溶媒として溶離液を使用する場合は、試料成分が完全に溶出後一定容量の溶離液を各分取容器に導入させるようプログラムすればよい。分画分取用液体クロマトグラフの溶離液と異なる溶媒を注入したい場合は、グラジエント機能付の液体クロマトグラフを分画分取用に用い、分取容器までの溶液が置換えされた後に各分取容器に注入する。

ガスクロマトグラフ，液体クロマトグラフ，分光光度計などの検出部に試料を注入する際には、フラクションコレクターまたはインテリジェントオートサンプラーと分画分取用液体クロマトグラフの間に６方バルブを設け、シリンジにより精製・濃縮および定容後の試料を一定量注入できるようにする。

ラックは分取容量にあわせて、数種類選択できる。また圧力計をチャンバー内に備え、各溶媒の蒸気圧に合わせて最適な圧力にプログラム可能とする。分取容量としては、例えば、フラクションコレクターまたはインテリジェントオートサンプラーにより分取できる容量であり、具体的には数μＬから数百ｍＬの分画とできる。

以上による効果は、例えば、ロータリーエバポレーターによる手作業による濃縮が不要となり、省力化，自動化が可能となり処理効率が向上する。また、多容量の溶媒を濃縮することができるため、濃縮倍率を増大させることができ、高感度化することができる。また、精製・濃縮・定容・測定に人手を介さないため、人的誤差がなく分析精度向上にきわめて有効である。また、加熱・減圧による濃縮を行うため、揮発しにくい溶媒が多量にあっても濃縮が可能となる。また、分画分取用液体クロマトグラフによる精製から検出までを全自動化することができ、無人運転が可能となる。次に、図面を参照して実施例を詳細に説明する。

図１は、第１の実施例の概略装置構成図である。これは試料前処理を行った後、自動的に濃縮操作を行うためのものである。絶縁油中ＰＣＢ分析の例をとり詳細に説明する。図２は、第１の実施例の分析操作フロー図であり、絶縁油中ＰＣＢ分析の操作フローを示す。

硫酸処理ずみの絶縁油を試料として分画分取用液体クロマトグラフ１に注入し、ｎ−ヘキサンを移動相として分画分取カラムを通過させる。その後ＰＣＢ分画のみをチャンバー２内の分取部２１により、試料受け１１に分取することにより精製できる。すべての検体のＰＣＢ分画分取が終了したら、窒素ガス導入切り替えバルブ３，窒素ガス排気切り替えバルブ４を閉じ、チャンバー２を閉鎖系とする。その後、切り替えバルブ６を開けて真空ポンプ９を作動させるとチャンバー２内を減圧することができる。チャンバー２内の圧力を圧力センサ５によりモニターし、ｎ−ヘキサンの４０℃における蒸気圧３７.２ｋＰａよりやや低い圧力を保持するよう、マイクロコンピュータ１０により真空ポンプ９を制御する。同時にヒーター１９によりラック２０を４０℃に加温する。このように減圧，加温することにより溶媒であるｎ−ヘキサンが蒸発する。溶媒は、冷却管７で冷却され、溶媒回収びん８へ回収される。溶媒がなくなると、気化熱を必要としなくなるため、ラック２０の温度が変化する。この温度変化率をとらえて減圧，加温を終了する。次に分画分取用液体クロマトグラフ１により移動相のｎ−ヘキサンを送液し、各試料の試料受け１１に１ｍＬずつ注入してガスクロマトグラフ分析用試料とする。その後、ガスクロマトグラフ分析（ＧＣ分析）を実施する。

本第１の実施例により、試料精製から濃縮までを自動化でき、簡易前処理法でも４.５時間／検体かかっていた前処理を０.５時間／検体にすることができる。また、人的誤差が減少するため分析精度が向上する。

図３は、第２の実施例の概略装置構成図である。第２の実施例は、試料前処理を行った後、自動的に濃縮操作を行い検出部に自動注入するものである。食品中残留農薬分析の例をとり詳細に説明する。図４は、第２の実施例の分析操作フロー図であり、食品中残留農薬分析の操作フローを示す。図３中の符号において、図１中の符号と同じ符号は、同一物又は相当物である。

食品中の残留農薬分析において、食品を有機溶媒（アセトニトリル、アセトン、ｎ−ヘキサンなど）により抽出後、ｐＨ調整，塩析，脱水などを経て、色素や油脂をはじめとする夾雑成分の除去のための精製操作を行う。この方法の１つにゲルパーミッションクロマトグラフ（ＧＰＣ）法がある。分画分取用液体クロマトグラフ１にＧＰＣカラムを取り付け、チャンバー２内の試料受け１１に残留農薬分画を分取し、夾雑成分を除去する。農薬分画を実施例１と同様に濃縮操作を行う。濃縮された農薬分画を、切り替えバルブ１２，１３，１５を切り替えて試料ループ１７に充填し、続いて、切り替えバルブ１５，１６を切り替えて検出部１８へ送液する。送液には、試料送液ポンプ１４が使用される。

これまでは濃縮作業をロータリーエバポレーターにより１検体ずつ作業を行っていた。残留農薬分画は数十ｍＬとなるため、これに０.５時間／検体程度かかっていた。また、不安定な農薬を分析する場合はＧＰＣによる精製後即、次の作業に移る必要があるため、２〜４検体／日・人程度の処理効率であった。

本第２の実施例により、精製前までの試料抽出に０.５時間／検体かかるだけで、ＧＰＣ精製から測定までを自動化可能となる。このため処理効率が向上し、少なくとも１６検体／日・人を分析することが可能となる。

図５は、第３の実施例の概略装置構成図である。これはチャンバー２を固相抽出チャンバーとして使用するものである。図５中の符号において、図１中の符号と同じ符号は、同一物又は相当物である。

窒素ガス導入切り替えバルブ３および窒素ガス排気切り替えバルブ４を閉じ、チャンバー２を閉鎖系とする。空の固相抽出用試料受け２３上部にあらかじめコンディショニングして使用可能な状態の固相カートリッジ２２を装着しておく。チャンバーが閉鎖系のとき、切り替えバルブ６を開いて、真空ポンプ９を作動させ、チャンバー２内を減圧にすると、固相カートリッジ内の空気を排出することができる。固相内の空気は抽出効率を悪化させるため、この方法を行うことにより抽出回収率再現性を向上させることができる。試料受け１１にあらかじめ分取・濃縮してある試料を、切り替えバルブ１２，１３，１５を切り替えて一定量吸引する。これを固相カートリッジ２２に吐出する。切り替えバルブ１２を切り替え、分取部２１から溶離液を滴下して固相抽出を行う。固相抽出用試料受け２３に捕集された溶出液を窒素パージしながらおだやかに濃縮するには、窒素ガス導入切り替えバルブ３および窒素ガス排気切り替えバルブ４を開き、窒素ガスを導入し、ヒーター１９によりラック２０を過熱する。窒素パージにより揮発しにくい溶媒の場合は、実施例１に同じく、減圧・加温濃縮することもできる。

以上の実施例において、複数の液体クロマトグラフを用いて、カラムスイッチングを行うことにより、より複雑な前処理工程を自動化することができる。

以上述べたように、例えば、図３に示されるように、試料精製・濃縮・分析を自動化し、処理効率を向上させるという課題を解決するための解決手段として、試料抽出液を分画分取用液体クロマトグラフ１に注入して、目的成分のみをチャンバー２内の試料受け１１に分取することにより精製する。次にバルブ切り替えによりチャンバー２を閉鎖系とし真空ポンプ９を作動させてチャンバー２内を減圧する。チャンバー２内の圧力を圧力センサ５によりモニターし、試料溶媒の蒸気圧よりやや低い圧力で保持するようマイクロコンピュータ１０により真空ポンプ９を制御する。ヒーター１９によりラック２０を溶媒揮発温度に加温する。溶媒がなくなると、気化熱を必要としなくなるため、ラック２０の温度制御が変化する。この変化率をとらえて減圧，加温を終了する。次に検出部１８に最適な溶媒を分画分取用液体クロマトグラフ１により送液し、試料受け１１に注入して定容し、分析用試料とする。この試料を、切り替えバルブ１２，１３，１５を切り替えて試料ループ１７に充填し、続いて、切り替えバルブ１５，１６を切り替えて検出部へ送液することにより試料精製から分析までを全自動で処理できる。

本明細書では、例えば、試料分取容器と、前記試料分取容器を設置するラックと、これらを内包するチャンバーと、前記チャンバーを、閉鎖系と開放系に切り替え可能なバルブと、を有する前処理装置が開示される。また、前記試料分取容器は、フラクションコレクターまたはインテリジェントオートサンプラーまたは前処理用ロボットの試料分取容器である前処理装置が開示される。また、前記前処理装置と、試料の目的成分を分離精製する分画分取用液体クロマトグラフと、前記前処理装置に分取する手段と、前記前処理装置の一部を閉鎖系として減圧する手段と、試料分取容器を加温する加温手段と、前記分取試料容器に一定量の溶媒を注入する手段と、を有する液体クロマトグラフ装置が開示される。また、各試料を濃縮後、検出部に試料を一定量注入する手段を有する液体クロマトグラフ装置が開示される。また、試料分取容器を設置するラックが閉鎖されたチャンバー内にあり、減圧・過熱することにより多検体同時に試料濃縮する処理方法が開示される。また、チャンバーを、濃縮チャンバーおよび固相抽出チャンバーとして使用し、減圧することにより固相内の気体を除去する処理方法が開示される。また、複数の液体クロマトグラフを用いて、カラムスイッチングを行う処理方法が開示される。

第１の実施例の概略装置構成図である。第１の実施例の分析操作フロー図である。第２の実施例の概略装置構成図である。第２の実施例の分析操作フロー図である。第３の実施例の概略装置構成図である。

符号の説明

１分画分取用液体クロマトグラフ
２チャンバー
３窒素ガス導入切り替えバルブ
４窒素ガス排気切り替えバルブ
５圧力センサ
６，１２，１３，１５，１６切り替えバルブ
７冷却管
８溶媒回収びん
９真空ポンプ
１０マイクロコンピュータ
１１試料受け
１４試料送液ポンプ
１７試料ループ
１８検出部
１９ヒーター
２０ラック
２１分取部
２２固相カートリッジ
２３固相抽出用試料受け

Claims

試料分取容器と、前記試料分取容器を設置するラックと、
これらを内包するチャンバーと
前記チャンバーを、閉鎖系と開放系に切り替え可能なバルブと、
を有することを特徴とする前処理装置。
請求項１において、前記試料分取容器は、フラクションコレクターまたはインテリジェントオートサンプラーまたは前処理用ロボットの試料分取容器であることを特徴とする前処理装置。
請求項１に記載の前処理装置と、
試料の目的成分を分離精製する分画分取用液体クロマトグラフと、
前記前処理装置に分取する手段と、
前記前処理装置の一部を閉鎖系として減圧する手段と、
試料分取容器を加温する加温手段と、
前記分取試料容器に一定量の溶媒を注入する手段と、
を有することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
請求項３において、
各試料を濃縮後、検出部に試料を一定量注入する手段を有することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
試料分取容器を設置するラックが閉鎖されたチャンバー内にあり、減圧・過熱することにより多検体同時に試料濃縮する処理方法。
チャンバーを、濃縮チャンバーおよび固相抽出チャンバーとして使用し、減圧することにより固相内の気体を除去する処理方法。
複数の液体クロマトグラフを用いて、カラムスイッチングを行う処理方法。