JP2016217867A - オートサンプラ - Google Patents

Abstract

【課題】ニードル先端から吸入された液の純度を保つことができるオートサンプラを提供する。
【解決手段】オートサンプラは、シリンジポンプ２０、ニードル８、計量流路、エア供給部３０、３方電磁弁２８、サンプルループ１２及び流路切替機構を備えている。計量流路は、シリンジポンプ２０とニードル８との間が連通されることによって構成される。３方電磁弁２８は、計量流路のシリンジポンプ２０とニードル８との間にエア供給部３０を接続するか否かを切り替える。サンプルループ１２は、ニードル先端から吸入された液を保持する。流路切替機構は、移動相を送液する送液装置と試料を成分ごとに分離する分析カラム３２との間に、サンプルループ１２を介在させた状態と介在させない状態に切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンジポンプとニードルを用いて試料の自動採取を行なうオートサンプラに関するものである。

試料の分析を自動で行なう自動分析装置では、試料を自動的に採取して分析装置に導入するオートサンプラが用いられている。例えば、液体クロマトグラフ用のオートサンプラは、通常、シリンジポンプとニードルとを連通させ、ニードル先端から試料を吸入してサンプルループにその試料を滞留させた後、移動相を送液する送液ポンプと分析カラムとの間にサンプルループを介挿することで、送液ポンプからの移動相によって試料を分析カラムへ導入するようになっている（特許文献１参照。）。

特開２０１２−１６３３３４

上記のオートサンプラでは、ニードル先端から試料などの液を吸入する際、シリンジポンプからニードル先端までの流路内は移動相などの液で満たされていることが一般的である。流路内が液で満たされた状態でニードル先端から液を吸入すると、吸入した液が流路内の液と混合されてしまい、吸入した液の純度が低下する。特に、シリンジポンプとニードルを用いて、試料などの液を吸入して別の容器に分注するような動作を行なう場合に、液の純度を保ったまま分注することができなくなり、問題となる。

また、シリンジポンプとニードルを用いて試料を吸入した後、インジェクションポートを通じてサンプルループに所定量の試料を注入する、いわゆるループ注入方式のオートサンプラにおいても、ニードル先端から試料を吸入した際に試料が流路内の液と混合されると、サンプルループに注入された試料の純度が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、ニードル先端から吸入された液の純度を保つことができるオートサンプラを提供することを目的とするものである。

本発明に係るオートサンプラの一実施形態は、シリンジポンプ、ニードル、計量流路、エア供給部、エア供給切替部、サンプルループ及び流路切替機構を備えたものである。計量流路は、シリンジポンプとニードルとの間が連通されることによって構成される。エア供給切替部は、計量流路のシリンジポンプとニードルとの間にエア供給部を接続するか否かを切り替える。サンプルループは、ニードル先端から吸入された液を保持する。流路切替機構は、移動相を送液する送液装置と試料を成分ごとに分離する分析カラムとの間に、サンプルループを介在させた状態と介在させない状態に切り替える。

本発明に係るオートサンプラの一実施形態では、エア供給部と、計量流路のシリンジポンプとニードルとの間にエア供給部を接続するか否かを切り替えるエア供給切替部を備えているので、エア供給部からニードル先端に向かってエアを供給することができる。これにより、計量流路内をガスパージすることができる。ニードル先端から液を吸入する前に計量流路内のガスパージを行なうことで、ニードル先端からの液の吸入時に計量流路のニードル先端側の流路内に液が存在しなくなり、ニードル先端から吸入された液が流路内の液と混合されることがなくなる。これにより、液の純度を維持しながら分注したり注入したりすることができる。

オートサンプラの一実施例を示す流路構成図である。 同実施例の試料吸入時の流路構成を示す図である。 同実施例の試料導入前の流路構成を示す図である。 同実施例の試料導入時の流路構成を示す図である。 同実施例の計量流路パージ時の流路構成を示す図である。 同実施例の制御系統を概略的に示すブロック図である。 オートサンプラの他の実施例を示す流路構成図である。 同実施例の試料吸入時の流路構成を示す図である。 同実施例の試料注入時の流路構成を示す図である。 同実施例の試料導入時の流路構成を示す図である。 同実施例の計量流路パージ時の流路構成を示す図である。

オートサンプラの一実施形態において、ニードルを移動させるニードル移動機構と、シリンジポンプ、ニードル移動機構、エア供給切替部及び流路切替機構を制御する制御部と、をさらに備え、制御部は、ニードル先端から液の吸入を行なう前に、エア供給部からのエアを計量流路を通じてニードル先端から噴出させるパージ動作部を有することが好ましい。そうすれば、ニードル先端から液を吸入する前のガスパージが自動的になされるようになる。

上記の場合、ニードル先端を挿入させ、ニードル先端から排出された液及び気体を排出するためのドレインポートをさらに備え、パージ動作部は、ニードル先端をドレインポートに挿入した状態で行なうことが好ましい。そうすれば、装置内を汚すことなく計量流路内のガスパージを実行することができる。

本発明に係るオートサンプラは、全量注入方式のオートサンプラに適用することができる。その一実施形態では、先端にニードルを有し、ニードルの基端側にサンプルループを有するサンプリング流路と、ニードル先端を挿入させてサンプリング流路を接続するインジェクションポートと、を備えている。計量流路は、シリンジポンプがサンプリング流路の基端側に接続されることによって構成される。流路切替機構は、シリンジポンプとサンプリング流路の基端との間を接続した状態と、サンプリング流路の基端と送液装置との間及びインジェクションポートと分析カラムを接続した状態に切り替える切替バルブからなり、エア供給切替部は、シリンジポンプと切替バルブとの間を接続する流路上に設けられている。かかる全量注入方式のオートサンプラでは、送液装置と分析流路との間に介挿されるサンプリング流路上にエア供給切替部を設けると、それがデッドボリュームとなって試料の拡散によるピーク感度の低下を招く。そのため、送液装置と分析流路との間に介挿されない流路、すなわちシリンジポンプと切替バルブとの間を接続する流路上にエア供給切替部を設けることで、上記問題を防止できる。

また、本発明に係るオートサンプラは、ループ注入方式のオートサンプラに適用することもできる。その一実施形態では、先端にニードルを有するサンプリング流路と、ニードル先端を挿入させてサンプリング流路を接続するインジェクションポートと、を備えている。計量流路は、シリンジポンプがサンプリング流路の基端側に接続されることによって構成される。流路切替機構は、インジェクションポートとサンプルループの一端との間を接続するとともにサンプルループの他端をドレインに接続した状態と、サンプルループの一端と送液装置との間を接続するとともにサンプルループの他端と分析カラムとの間を接続した状態に切り替える切替バルブにより構成されている。かかるループ注入方式のオートサンプラでは、ニードル先端から吸入した試料をインジェクションポートを介してサンプルループに注入し、その後、サンプルループが送液装置と分析カラムとの間に介挿されるように切替バルブによって流路構成を切り替えるものである。

オートサンプラの実施例について図面を用いて説明する。
まず、図１用いて、液体クロマトグラフに組み込まれた全量注入方式のオートサンプラの一実施例の流路構成を説明する。

２台の送液ポンプ２ａ，２ｂにより送液される液がミキサ４で混合され、その混合液が流路５を通じてオートサンプラに導入される。オートサンプラは、高圧バルブ６と低圧バルブ１４を流路切替機構として備えており、これらのバルブ６，１４の切替えによって流路構成が切り替えられる。高圧バルブ６は（１）−（６）の６つのポートを有するロータリー式の２ポジションバルブである。低圧バルブ１４は同一円周上に配置された６つのポート（１）−（６）と、その中心に設けられたポート（７）を有するロータリー式バルブである。

高圧バルブ６のポート（６）に、ミキサ４から流出する移動相を送液するための移動相送液流路５が接続されている。高圧バルブ６のポート（１）には、先端にニードル８が接続され、ニードル８の基端側にサンプルループ１２を備えたサンプリング流路１０の基端が接続されている。ニードル８は先端が鉛直下方を向いた状態で、ニードル移動機構９によって水平面内方向と鉛直方向へ移動させられる。

高圧バルブ６のポート（２）は流路１６を介して低圧バルブ１４のポート（１）と接続されている。高圧バルブ６のポート（３）はドレインへ通じるドレインポートであり、ポート（４）にはインジェクションポート２２が接続されている。ポート（５）は分析カラム３２及び検出器３４へ通じる分析流路３１が接続されている。

液の吸入と吐出を行なうためのシリンジポンプ２０が設けられている。シリンジポンプ２０は液の吸入・吐出口を２つもち、その一方の吸入・吐出口が低圧バルブ１４のポート（２）に接続され、他方がポート（７）に接続されている。低圧バルブ１４は、シリンジポンプ２０の吸入・吐出口が接続されているポート（２）及び（７）のいずれか一方をポート（１）に接続した状態にすることができる。高圧バルブ６においてポート（１）−（２）間が接続され、低圧バルブ１４においてポート（１）−（７）間又はポート（１）−（２）間が接続されることで、シリンジポンプ２０からニードル８までが連通した計量流路が構成される。

シリンジポンプ２０の吸入・吐出口と低圧バルブ１４のポート（７）との間を接続する流路１８上に、エア供給切替機構としての３方電磁弁２８が設けられ、３方電磁弁２８を介してエア供給部３０が流路１８に接続されている。エア供給部３０は、常温の又は加熱された圧縮気体を供給するものであり、例えばガスボンベやエアコンプレッサなどが挙げられる。３方電磁弁２８は、低圧バルブ１４のポート（７）とシリンジポンプ２０との間を連通させるか、又は低圧バルブ１４のポート（７）とエア供給部３０との間を連通させるかを選択的に切り替えるものである。

図において、低圧バルブ１４のポート（３）−（５）の接続先は省略されているが、これらのポート（３）−（５）は例えば洗浄液を収容した洗浄液ボトルに接続されており、必要に応じて、シリンジポンプ２０を洗浄液ボトルに接続して洗浄液を吸入し、流路内の洗浄に用いたり、洗浄ポート（図示は省略）に供給したりすることができる。

ニードル８が移動可能な範囲内にドレインポート２６が設けられている。ドレインポート２６は上面側にニードル８の先端を挿入させる開口を有し、ニードル２６先端から吐出された液や気体を排出するためのものである。

この実施例の動作について説明すると、試料の吸入を行なう際は、図２の太線で示されているように、高圧バルブ６においてポート（１）−（２）間を連通させるとともに低圧バルブ１４においてポート（１）−（７）間を連通させ、シリンジポンプ２０からニードル８までを連通させる。そして、ニードル８の先端を所定の試料容器２４に挿入し、シリンジポンプ２０を吸入駆動することにより、試料をサンプルループ１２に保持させる。

試料を吸入した後、図３に示されているように、ニードル８の先端をインジェクションポート２２に挿入する。その後、図４に示されているように、高圧バルブ６を、ポート（１）−（６）間、ポート（４）−（５）間を連通させた状態に切り替えることで、サンプリング流路１０が移動相送液流路５と分析流路３１と間に介挿される。これにより、サンプルループ１２に滞留していた試料が移動相送液流路５からの移動相によって分析流路３１に導入される。分析流路３１に導入された試料は、分析カラム３２で成分ごとに分離され、検出器３４で検出される。

また、この実施例のオートサンプラは、サンプリング流路１０内のパージ動作を行なうことができる。パージ動作は、図５の太線で示されているように、エア供給部３０からニードル８までを連通させるとともに、ニードル８をドレインポート２６に挿入した状態で、エア供給部３０から常温の又は加熱された気体を供給することにより行なう。このパージ動作により、３方電磁弁２８からニードル８までの間の流路内の液がドレインポート２８に吐出され、流路内壁面が乾燥する。このパージ動作を、ニードル８の先端から試料などの液を吸入する前に実行することにより、ニードル８の先端から吸入された液の純度を維持することができる。

この実施例のオートサンプラの制御系統を図６に示す。

高圧バルブ６、ニードル駆動機構９、低圧バルブ１４、シリンジポンプ２０及び３方電磁弁２８の動作は制御部３６によって制御される。制御部３６は、例えばこの実施例のオートサンプラに設けられたコンピュータと種々のプログラムを格納した記憶装置によって構成されるものである。制御部３６は、ニードル８の先端からの液の吸入を行なう前に、上記のパージ動作を実行するように構成されたパージ動作部３８を備えている。パージ動作部３８は、制御部３６を構成する記憶装置に格納されたプログラムをコンピュータが実行することによって実現される機能である。

なお、エア供給部３０は、シリンジポンプ２０と低圧バルブ１４のポート（７）の間を接続する流路１８の途中から気体を供給するように設けられているが、パージ動作によってサンプリング流路１０内をパージできる位置であればどのような位置に接続されていてもよい。例えば高圧バルブ６と低圧バルブ１４の間を接続している流路１６の途中から気体を供給するように設けられていてもよい。

次に、ループ注入方式のオートサンプラの一実施例について、図７を用いて説明する。

この実施例のオートサンプラは、流路切替機構として高圧バルブ１０６と低圧バルブ１１４を備えている。高圧バルブ１０６は（１）−（６）の６つのポートを有するロータリー式の２ポジションバルブである。低圧バルブ１１４は同一円周上に配置された６つのポート（１）−（６）と、その中心に設けられたポート（７）を有するロータリー式バルブである。

移動相送液流路５は高圧バルブ１０６のポート（１）に、分析流路３１は高圧バルブ１０６のポート（２）に接続されている。高圧バルブ１０６のポート（３）にはサンプルループ１１２を備えた試料保持流路１１０の一端、ポート（６）には試料保持流路１１０の他端が接続されている。高圧バルブ１０６のポート（４）にはインジェクションポート１２２が接続され、ポート（５）はドレインへ通じるドレインポートである。

低圧バルブ１１４のポート（１）に、先端にニードル１０８が接続されたサンプリング流路１１６の基端が接続されている。ニードル１０８はニードル駆動機構１０９によって水平面内方向及び鉛直方向へ移動させられる。

シリンジポンプ１２０は液の吸入・吐出口を２つもち、その一方の吸入・吐出口が低圧バルブ１１４のポート（２）に接続され、他方がポート（７）に接続されている。低圧バルブ１１４は、シリンジポンプ１２０の吸入・吐出口が接続されているポート（２）及び（７）のいずれか一方をポート（１）に接続した状態にすることができる。低圧バルブ１１４においてポート（１）−（７）間又はポート（１）−（２）間が接続されることで、シリンジポンプ１２０からニードル１０８までが連通した計量流路が構成される。

シリンジポンプ１２０の吸入・吐出口と低圧バルブ１１４のポート（７）との間を接続する流路１１８上に、エア供給切替機構としての３方電磁弁１２８が設けられ、３方電磁弁１２８を介してエア供給部１３０が流路１１８に接続されている。３方電磁弁１２８及びエア供給部１３０は、図１の実施例における３方電磁弁２８及びエア供給部３０と同じである。

この実施例の動作について説明すると、試料の吸入を行なう際は、図８の太線で示されているように、低圧バルブ１１４においてポート（１）−（７）間を連通させてシリンジポンプ２０からニードル８までを連通させる。そして、ニードル１０８の先端を所定の試料容器１２４に挿入し、シリンジポンプ１２０を吸入駆動することにより、試料をサンプリング流路１１６内に吸入する。

試料を吸入した後、図９に示されているように、高圧バルブ１０６を、ポート（１）−（２）間、ポート（３）−（４）間、ポート（５）−（６）間を連通させた状態にし、ニードル１０８の先端をインジェクションポート１２２に挿入して、所定量の試料をインジェクションポート２２を介してサンプルループ１１２に注入する。

その後、図１０に示されているように、高圧バルブ６を、ポート（２）−（３）間、ポート（１）−（６）間を連通させた状態に切り替えることで、試料保持流路１１０が移動相送液流路５と分析流路３１と間に介挿される。これにより、サンプルループ１１２に滞留していた試料が移動相送液流路５からの移動相によって分析流路３１に導入される。分析流路３１に導入された試料は、分析カラム３２で成分ごとに分離され、検出器３４で検出される。

この実施例のオートサンプラは、サンプリング流路１１６内のパージ動作を行なうことができる。パージ動作は、図１１の太線で示されているように、エア供給部１３０からニードル１０８までを連通させるとともに、ニードル１０８をドレインポート１２６に挿入した状態で、エア供給部１３０から常温の又は加熱された気体を供給することにより行なう。このパージ動作により、３方電磁弁１２８からニードル１０８までの間の流路内の液がドレインポート１２８に吐出され、流路内壁面が乾燥する。このパージ動作を、ニードル１０８の先端から試料などの液を吸入する前に実行することにより、ニードル１０８の先端から吸入された液の純度を維持することができる。

２ａ，２ｂ 送液ポンプ
４ ミキサ
５ 移動相送液流路
６，１０６ 高圧バルブ
８，１０８ ニードル
９，１０９ ニードル移動機構
１０，１１６ サンプリング流路
１２，１１２ サンプルループ
１４，１１４ 低圧バルブ
１６，１８，１１８ 流路
２０，１２０ シリンジポンプ
２２，１２２ インジェクションポート
２４，１２４ 試料容器
２６，１２６ ドレインポート
２８，１２８ ３方電磁弁
３０，１３０ エア供給部
３１ 分析流路
３２ 分析カラム
３４ 検出器
３６ 制御部

Claims (5)

1. シリンジポンプと、
   ニードルと、
   前記シリンジポンプと前記ニードルとの間が連通されることによって構成される計量流路と、
   エアを供給するエア供給部と、
   前記計量流路の前記シリンジポンプと前記ニードルとの間に前記エア供給部を接続するか否かを切り替えるエア供給切替部と、
   前記ニードル先端から吸入された液を保持するサンプルループと、
   移動相を送液する送液装置と試料を成分ごとに分離する分析カラムとの間に、前記サンプルループを介在させた状態と介在させない状態に切り替える流路切替機構と、を備えたオートサンプラ。
2. 前記ニードルを移動させるニードル移動機構と、
   前記シリンジポンプ、前記ニードル移動機構、前記エア供給切替部及び前記流路切替機構を制御する制御部と、をさらに備え、
   前記制御部は、前記ニードル先端から液の吸入を行なう前に、前記エア供給部からのエアを前記計量流路を通じて前記ニードル先端から噴出させるパージ動作部を有する請求項１に記載のオートサンプラ。
3. 前記ニードル先端を挿入させ、前記ニードル先端から排出された液及び気体を排出するためのドレインポートをさらに備え、
   前記パージ動作部は、前記ニードル先端を前記ドレインポートに挿入した状態で行なう請求項２に記載のオートサンプラ。
4. 先端に前記ニードルを有し、前記ニードルの基端側に前記サンプルループを有するサンプリング流路と、
   前記ニードル先端を挿入させて前記サンプリング流路を接続するインジェクションポートと、を備え、
   前記計量流路は、前記シリンジポンプが前記サンプリング流路の基端側に接続されることによって構成される流路であり、
   前記流路切替機構は、前記シリンジポンプと前記サンプリング流路の基端との間を接続した状態と、前記サンプリング流路の基端と前記送液装置との間及び前記インジェクションポートと前記分析カラムを接続した状態に切り替える切替バルブからなり、
   前記エア供給切替部は、前記シリンジポンプと前記切替バルブとの間を接続する流路上に設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載のオートサンプラ。
5. 先端に前記ニードルを有するサンプリング流路と、
   前記ニードル先端を挿入させて前記サンプリング流路を接続するインジェクションポートと、を備え、
   前記計量流路は、前記シリンジポンプが前記サンプリング流路の基端側に接続されることによって構成される流路であり、
   前記流路切替機構は、前記インジェクションポートと前記サンプルループの一端との間を接続するとともに前記サンプルループの他端をドレインに接続した状態と、前記サンプルループの一端と前記送液装置との間を接続するとともに前記サンプルループの他端と前記分析カラムとの間を接続した状態に切り替える切替バルブにより構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のオートサンプラ。

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