JP2017207392A - 試料注入装置及びそれを備えるクロマトグラフ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリーオーバー現象を抑制することができる試料注入装置及びクロマトグラフ装置を提供する。【解決手段】液体試料を採取して所定量の液体試料を移動相中に注入する試料注入部３０と、先端部にニードル２２ａが形成され、末端部が試料注入部３０に連結された試料導入管２２と、ニードル２２ａを移動させるニードル駆動部２３と、ニードル２２ａを洗浄するための紫外光を出射する光源３２ｃを有した洗浄部３２とを備える構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、試料注入装置及びそれを備えるクロマトグラフ装置に関し、特に、多数の液体試料を測定する液体クロマトグラフ装置（以下、ＬＣと略す）に関する。

図６及び図７は、従来の一般的なＬＣの一例を示す概略構成図である。ＬＣ２０１は、移動相を貯蔵する移動相貯槽１０と、移動相貯槽１０に連結された送液ポンプ１１と、カラム連結管（カラムＩＮ側配管）１２と、カラム連結管１２と連結された分離用カラム１３と、分離用カラム１３を略一定の温度に保つカラム恒温槽１４と、分離用カラム１３と連結された検出器（検出部）１５と、移動相中へ液体試料を注入するオートサンプラ（試料注入装置）２２０と、ＬＣ２０１を制御する制御部２４０とを備える。

オートサンプラ２２０は、多数の試料バイアルＳが配置されたテーブル２１と、先端部にステンレス製のニードル２２ａが形成された試料導入管２２と、ニードル２２ａを上下方向及び水平方向に移動させるニードル駆動部２３と、ニードル２２ａを洗浄するためのリンスポート（洗浄部）２４と、試料注入部２３０とを備える。

試料バイアルＳは、底面を有する円筒形状のガラス容器と、ガラス容器の開口部に取り付けられたシリコン製のセプタムとから構成され、内部に液体試料が収容されている。
リンスポート２４は、リンス液（溶出力の高い溶液）が収容された容器２４ａを備えている。

試料注入部２３０は、シリンジポンプ３１と、ニードル２２ａを洗浄するためのインジェクションポート（洗浄部）２３２と、６つのポートａ〜ｆを有する流路切換バルブ３３と、７つのポートｇ〜ｍを有する流路切換バルブ３４とを備える。

シリンジポンプ３１は、円筒状体のシリンジ３１ａと、シリンジ３１ａ内に挿入される円柱形状のプランジャ３１ｂと、プランジャ３１ｂを上下方向に移動させるパルスモータ３１ｃとを備える。そして、シリンジポンプ３１は、流路切換バルブ３３及び流路切換バルブ３４が図７の状態のときにプランジャ３１ｂが下方に引かれると、液体試料や洗浄液を試料導入管２２内に注入するようになっている。

インジェクションポート２３２は、リンス液が収容された容器２３２ａと、容器２３２ａの底面に形成されたニードル２２ａが挿入されるためのニードルシール（極細流路）３２ｂとを備える。

流路切換バルブ３３のポートａは送液ポンプ１１を介して移動相貯槽１０に、ポートｂは試料導入管２２に、ポートｃは流路切換バルブ３４のポートｋに、ポートｄは電磁弁３５を介してドレインに、ポートｅはインジェクションポート２３２のニードルシール３２ｂに、ポートｆはカラム連結管１２にそれぞれ接続されている。そして、隣り合うポートａ〜ｆ同士が連通可能に構成されている。

流路切換バルブ３４のポートｇとポートｈとポートｉは洗浄液が収容された容器３６に、ポートｊはシリンジポンプ３１に、ポートｋは流路切換バルブ３３のポートｃに、ポートｌはリンスポート２４に、ポートｍは電磁弁３７を介してシリンジポンプ３１にそれぞれ接続されている。そして、ポートｍはポートｇ〜ｌのいずれか１個のポートに連通可能となっているとともに、隣り合うポートｇ〜ｌ同士が連通可能に構成されている。

ここで、上述したＬＣ２０１を用いて多数の液体試料を自動的に連続して分析する分析方法について説明する。まず、制御部２４０は、流路切換バルブ３３、３４のポートａ〜ｍを図７の状態に制御する。したがって、移動相貯槽１０から送液ポンプ１１を介して供給された移動相は、カラム連結管１２を通って分離用カラム１３に送られる。次に、制御部２４０は、ニードル２２ａの直下に所望の試料バイアルＳがくるように移動させた後、ニードル２２ａを降下させて試料バイアルＳ内に挿入する。そして、制御部２４０は、プランジャ３１ｂを引くことにより、試料バイアルＳ内の液体試料を試料導入管２２内に充填する。

次に、制御部２４０は、ニードル２２ａの直下にインジェクションポート２３２を移動させた後、ニードル２２ａを降下させてインジェクションポート２３２のニードルシール３２ｂ内に挿入する。そして、制御部２４０は、流路切換バルブ３３、３４のポートａ〜ｍを図６の状態に制御する。したがって、移動相貯槽１０から送液ポンプ１１を介して供給された移動相は、試料導入管２２とニードル２２ａとニードルシール３２ｂとを通ってカラム連結管１２に送られる。このとき、試料導入管２２内に充填されていた液体試料は、移動相と共にカラム連結管１２に送り込まれ、分離用カラム１３で成分分離された後に検出器１５によって順次検出される。

そして、制御部２４０は、液体試料をカラム連結管１２内に注入後、流路切換バルブ３３、３４のポートａ〜ｍを図７の状態に制御する。次に、制御部２４０は、ニードル２２ａの直下にリンスポート２４を移動させた後、ニードル２２ａを降下させてリンスポート２４内に挿入する。そして、制御部２４０は、プランジャ３１ｂを抜き差しすることにより、試料注入部２３０の容器３６内の洗浄液を試料導入管２２内に流通させる。
その後、制御部２４０は、上記と同様の手順により次の液体試料を測定する制御を行う。

また、インジェクションポート内に貯留可能な量の洗浄液を計量ポンプに吸引させた後、ニードルをニードルの先端部がニードルシール面と接触しない位置に移動させて、計量ポンプによりニードルを通してインジェクションポートに洗浄液を吐出・吸引させることによりニードルシール面を洗浄する洗浄動作を実行するオートサンプラも開示されている（例えば特許文献１参照）。
さらに、リンス液が収容された容器と、その容器に取り付けられた超音波振動子とを備えるリンスポートも開示されている（例えば特許文献２参照）。このようなリンスポートによれば、試料バイアルＳから液体試料を採取した状態で、ニードル２２ａをリンスポート２４内に挿入する。そして、振動周波数が２０ｋＨｚ以上８０ｋＨｚ以下となる超音波をリンス液に発生させる。超音波振動子によって発生した超音波は、コヒーレントでない疎密波であり、容器２４ａの内壁で反射されてリンス液に浸漬されたニードル２２ａを振動させる。これにより、振動が均一に伝わり、ニードル２２ａの外周面に残った余分な液体試料を除去することができる。その後、ニードル２２ａをインジェクションポート２３２のニードルシール３２ｂ内に挿入することになる。

国際公開番号ＷＯ２０１１／０２７７８４号 特許第４４５５４９５号公報

上述したようなＬＣ２０１において、近年、検出器１５の検出感度が高くなるにつれて「キャリーオーバー」と呼ばれる現象が問題になってきている。なお、「キャリーオーバー」とは、過去に測定した液体試料の成分が残留し、あたかも現在測定している液体試料中にその成分が存在するかのような検出結果を示す現象である。

出願人は、キャリーオーバー現象が起こる原因について検討した。そして、液体試料中に糖質やタンパク質や脂質等の高分子化合物が含まれている場合に、この高分子化合物の一部がニードル２２ａに残留することにより、その残留物が次に注入された液体試料に混ざって検出器１５に導入されていることがわかった。
そこで、ニードル部の残留成分を除去するにあたり、紫外光によって分解することを見出した。

すなわち、本発明の試料注入装置は、液体試料を採取し、所定量の液体試料を移動相中に注入するための試料注入部と、先端部にニードルが形成され、末端部が前記試料注入部に連結された試料導入管と、前記ニードルを移動させるニードル駆動部と、前記ニードルを洗浄するための洗浄部とを備える試料注入装置であって、前記洗浄部は、紫外光を出射する光源を備えるようにしている。

ここで、「所定量」とは、分析時に測定者等によって決められる任意の量であり、例えば１０μｌ等となる。

以上のように、本発明の試料注入装置によれば、高分子化合物を紫外光によって分解して低分子化するため、ニードルの洗浄効率が向上してキャリーオーバー現象を抑制することができる。

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明の試料注入装置において、前記洗浄部は、インジェクションポートであるようにしている。

また、本発明の試料注入装置において、前記洗浄部は、前記ニードル及びニードルシールに紫外光を照射するための鏡を備えるようにしている。
このような試料注入装置によれば、ＵＶ照射によって発生したＯ_３により、ニードルやニードルシールに付着した高分子化合物が分解されて、洗浄効率を向上させることができる。

また、本発明の試料注入装置において、前記洗浄部は、リンスポートであるようにしている。
また、本発明の試料注入装置において、前記洗浄部は、前記ニードルに紫外光を照射するための鏡を備えるようにしている。
このような試料注入装置によれば、ＵＶ照射によって発生したＯ_３により、ニードルに付着した高分子化合物が分解されて、洗浄効率を向上させることができる。

また、本発明の試料注入装置において、前記ニードルは、光触媒コーティングされるようにしている。
このような試料注入装置によれば、光触媒の強い酸化還元作用により、ニードルに付着した高分子化合物を分解して低分子化するため、ニードルの洗浄効率がより一層向上する。また、ニードルが強い親水性を示すため、分子サイズや有機無機等の種別を問わず、疎水性化合物の吸着が抑制される。

そして、本発明のクロマトグラフ装置は、上述したような試料注入装置と、前記試料注入部にカラム連結管を介して連結され、前記液体試料が注入された移動相が通過する分離用カラムと、前記分離用カラムに連結され、前記液体試料中の成分を検出する検出部とを備えるようにしている。
さらに、上記のクロマトグラフ装置において、前記試料注入部は、所定量の液体試料を採取するためのシリンジポンプと、前記シリンジポンプと前記試料導入管とを連結するか、或いは、前記試料導入管と前記カラム連結管とを連結するためのポートバルブとを備えるようにしている。

本発明の第一実施形態に係るＬＣへの適用例を示す概略構成図。 図１同様のＬＣを示す概略構成図。 インジェクションポートの構成例を示す斜視図。 本発明の第二実施形態に係るＬＣへの適用例を示す概略構成図。 図４同様のＬＣを示す概略構成図。 従来のＬＣの一例を示す概略構成図。 図６同様のＬＣを示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

＜第一実施形態＞
本発明に係る第一実施形態のクロマトグラフ装置の構成例として、ＬＣを例にして図１及び図２にその概略構成を示す。なお、上述した従来のＬＣ２０１と同様のものについては、同じ符号を付すことにより説明を省略する。
ＬＣ１は、移動相を貯蔵する移動相貯槽１０と、移動相貯槽１０に連結された送液ポンプ１１と、カラム連結管（カラムＩＮ側配管）１２と、カラム連結管１２と連結された分離用カラム１３と、分離用カラム１３を略一定の温度に保つカラム恒温槽１４と、分離用カラム１３と連結された検出器（検出部）１５と、移動相中へ液体試料を注入するオートサンプラ（試料注入装置）２０と、ＬＣ１を制御する制御部４０とを備える。

オートサンプラ２０は、多数の試料バイアルＳが配置されたテーブル２１と、先端部にステンレス製のニードル２２ａが形成された試料導入管２２と、ニードル２２ａを上下方向及び水平方向に移動させるニードル駆動部２３と、ニードル２２ａを洗浄するためのリンスポート（洗浄部）２４と、試料注入部３０とを備える。

試料注入部３０は、シリンジポンプ３１と、ニードル２２ａを洗浄するためのインジェクションポート（洗浄部）３２と、６つのポートａ〜ｆを有する流路切換バルブ３３と、７つのポートｇ〜ｍを有する流路切換バルブ３４とを備える。

図３は、インジェクションポートの構成の一例を示す斜視図である。インジェクションポート３２は、内周面に曲面鏡が形成された円柱形状の容器３２ａからなり、容器３２ａ内には、ニードル２２ａが挿入されるためのニードルシール（極細流路）３２ｂが底面に形成されるとともに、制御部４０によって制御される光源３２ｃが配置されている。

光源３２ｃから出射される光の波長は、Ｏ_３を充分に発生させるために、２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下とすることが好ましい。また、光源３２ｃの出射時間は、６０秒以上とすることが好ましい。

このようなインジェクションポート３２によれば、光源３２ｃが２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の光を出射すると、出射された光は曲面鏡で反射されて容器３２ａ内全体に伝搬し、このときＯ_３が発生する。そして、このＯ_３によって高分子化合物が酸化分解されることにより、ニードル２２ａやニードルシール３２ｂの残留成分が除去される。

制御部４０は、ＣＰＵ４１と入力部４２とを備える。ＣＰＵ４１が処理する機能をブロック化して説明すると、オートサンプラ２０を制御するオートサンプラ制御部４１ａと、検出器１５からイオン強度信号を受信する分析制御部４１ｂと、インジェクションポート３２の光源３２ｃを制御する洗浄部制御部４１ｃとを有する。
洗浄部制御部４１ｃは、ニードル２２ａがインジェクションポート３２の容器３２ａ内に挿入されたときに、光源３２ｃを作動させる制御を行う。

ここで、上述したＬＣ１を用いて多数の液体試料を自動的に連続して分析する分析方法について説明する。まず、制御部４０のオートサンプラ制御部４１ａは、流路切換バルブ３３及び流路切換バルブ３４のポートａ〜ｍを図２の状態に制御する。次に、オートサンプラ制御部４１ａは、ニードル２２ａの直下に所望の試料バイアルＳがくるように移動させた後、ニードル２２ａを降下させて試料バイアルＳ内に挿入する。そして、オートサンプラ制御部４１ａは、シリンジポンプ３１のプランジャ３１ｂを引くことにより、試料バイアルＳ内の液体試料を試料導入管２２内に充填する。

次に、オートサンプラ制御部４１ａは、ニードル２２ａの直下にインジェクションポート３２を移動させた後、ニードル２２ａを降下させてインジェクションポート３２のニードルシール３２ｂ内に挿入する。そして、オートサンプラ制御部４１ａは、流路切換バルブ３３、３４のポートａ〜ｍを図１の状態に制御する。したがって、移動相貯槽１０から送液ポンプ１１を介して供給された移動相は、試料導入管２２とニードル２２ａとニードルシール３２ｂとを通ってカラム連結管１２に送られる。このとき、試料導入管２２内に充填されていた液体試料は、移動相と共にカラム連結管１２に送り込まれ、分離用カラム１３で成分分離された後に検出器１５によって順次検出される。

そして、オートサンプラ制御部４１ａは、液体試料をカラム連結管１２内に注入後、流路切換バルブ３３、３４のポートａ〜ｍを図２の状態に制御する。次に、オートサンプラ制御部４１ａがニードル２２ａを上昇させてインジェクションポート３２の容器３２ａ内に配置した後に、洗浄部制御部４１ｃが光源３２ｃを所定時間作動させる。そして、オートサンプラ制御部４１ａは、ニードル２２ａを上昇させてニードル２２ａの直下にリンスポート２４を移動させた後、ニードル２２ａを降下させてリンスポート２４内に挿入する。

次に、オートサンプラ制御部４１ａは、プランジャ３１ｂを抜き差しすることにより、試料注入部３０の容器３６内の洗浄液を試料導入管２２内に流通させる。
その後、制御部４０は、上記と同様の手順により次の液体試料を測定する制御を行う。

以上のように、本発明の第一実施形態に係る構成を有したＬＣ１によれば、ＵＶ照射により発生したＯ_３によって、ニードル２２ａやニードルシール３２ｂに付着した高分子化合物が分解されることにより、洗浄効率が向上してキャリーオーバー現象を抑制することができる。

＜第二実施形態＞
図４及び図５は、本発明の第二実施形態を適用したＬＣを示す概略構成図である。なお、上述した従来のＬＣ１、２０１と同様のものについては、同じ符号を付すことにより説明を省略する。
ＬＣ１０１は、移動相を貯蔵する移動相貯槽１０と、移動相貯槽１０に連結された送液ポンプ１１と、カラム連結管（カラムＩＮ側配管）１２と、カラム連結管１２と連結された分離用カラム１３と、分離用カラム１３を略一定の温度に保つカラム恒温槽１４と、分離用カラム１３と連結された検出器（検出部）１５と、移動相中へ液体試料を注入するオートサンプラ（試料注入装置）１２０と、ＬＣ１０１を制御する制御部１４０とを備える。

オートサンプラ１２０は、多数の試料バイアルＳが配置されたテーブル２１と、先端部にニードル１２２ａが形成された試料導入管２２と、ニードル１２２ａを上下方向及び水平方向に移動させるニードル駆動部１２３と、ニードル１２２ａを洗浄するためのリンスポート（洗浄部）１２４と、試料注入部２３０とを備える。

ニードル１２２ａは、ステンレス製であり、表面に光触媒（例えば酸化チタン等）コーティングが施されている。
リンスポート１２４は、内周面に複数の平面鏡が形成された容器１２４ａからなり、容器１２４ａ内には、水が収容されるとともに、制御部１４０によって制御される複数の光源１２４ｂが配置されている。

光源１２４ｂから出射される光の波長は、ＯＨラジカルを充分に発生させるために、２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下とすることが好ましい。また、光源１２４ｂの出射時間は、６０秒以上とすることが好ましい。

このようなリンスポート１２４によれば、光源１２４ｂが２００ｎｍ以上３８０ｎｍ以下の光を出射すると、出射された光は平面鏡で反射されて容器１２４ａ内全体に伝搬し、このときＯＨラジカルが発生する。そして、このＯＨラジカルや光触媒の酸化還元作用によって高分子化合物が酸化分解されることにより、ニードル１２２ａの残留成分が除去される。

制御部１４０は、ＣＰＵ１４１と入力部４２とを備える。ＣＰＵ１４１が処理する機能をブロック化して説明すると、オートサンプラ１２０を制御するオートサンプラ制御部１４１ａと、検出器１５からイオン強度信号を受信する分析制御部４１ｂと、リンスポート１２４の光源１２４ｂを制御する洗浄部制御部１４１ｃとを有する。
洗浄部制御部１４１ｃは、ニードル１２２ａがリンスポート１２４の容器１２４ａ内に挿入されたときに、光源１２４ｂを作動させる制御を行う。

ここで、上述したＬＣ１０１を用いて多数の液体試料を自動的に連続して分析する分析方法について説明する。まず、制御部１４０のオートサンプラ制御部１４１ａは、流路切換バルブ３３及び流路切換バルブ３４のポートａ〜ｍを図５の状態に制御する。次に、オートサンプラ制御部１４１ａは、ニードル１２２ａの直下に所望の試料バイアルＳがくるように移動させた後、ニードル１２２ａを降下させて試料バイアルＳ内に挿入する。そして、オートサンプラ制御部１４１ａは、シリンジポンプ３１のプランジャ３１ｂを引くことにより、試料バイアルＳ内の液体試料を試料導入管２２内に充填する。

次に、オートサンプラ制御部１４１ａは、ニードル１２２ａの直下にインジェクションポート２３２を移動させた後、ニードル１２２ａを降下させてインジェクションポート２３２のニードルシール３２ｂ内に挿入する。そして、オートサンプラ制御部１４１ａは、流路切換バルブ３３、３４のポートａ〜ｍを図４の状態に制御する。したがって、移動相貯槽１０から送液ポンプ１１を介して供給された移動相は、試料導入管２２とニードル１２２ａとニードルシール３２ｂとを通ってカラム連結管１２に送られる。このとき、試料導入管２２内に充填されていた液体試料は、移動相と共にカラム連結管１２に送り込まれ、分離用カラム１３で成分分離された後に検出器１５によって順次検出される。

そして、オートサンプラ制御部１４１ａは、液体試料をカラム連結管１２内に注入後、流路切換バルブ３３、３４のポートａ〜ｍを図５の状態に制御する。次に、オートサンプラ制御部１４１ａがニードル１２２ａの直下にリンスポート１２４を移動後、ニードル２２２ａを降下させてリンスポート１２４内に挿入した後に、洗浄部制御部１４１ｃが光源１２４ｂを所定時間作動させる。

次に、オートサンプラ制御部１４１ａは、プランジャ３１ｂを抜き差しすることにより、試料注入部２３０の容器３６内の洗浄液を試料導入管２２内に流通させる。
その後、制御部１４０は、上記と同様の手順により次の液体試料を測定する制御を行う。

以上のように、本発明の第二実施形態に係る構成を有したＬＣ１０１によれば、光触媒の強い酸化還元作用によってニードル１２２ａに付着した高分子化合物を分解して低分子化することにより、ニードル１２２ａの洗浄効率を向上させてキャリーオーバー現象を抑制することができる。また、光触媒コーティングを施したニードル１２２ａは強い親水性を示すため、分子サイズや有機無機等の種別を問わず、疎水性化合物の吸着が抑制される。

本発明は、多数の液体試料を測定する液体クロマトグラフ装置等に利用することができる。

１： ＬＣ（クロマトグラフ装置）
１２： カラム連結管
１３： 分離用カラム
１５： 検出器（検出部）
２０： オートサンプラ（試料注入装置）
２２： 試料導入管
２２ａ： ニードル
２３： ニードル駆動部
３０： 試料注入部
３２： インジェクションポート（洗浄部）
３２ｃ： 光源

Claims (8)

1. 液体試料を採取し、所定量の液体試料を移動相中に注入するための試料注入部と、
   先端部にニードルが形成され、末端部が前記試料注入部に連結された試料導入管と、
   前記ニードルを移動させるニードル駆動部と、
   前記ニードルを洗浄するための洗浄部とを備える試料注入装置であって、
   前記洗浄部は、紫外光を出射する光源を備えることを特徴とする試料注入装置。
2. 前記洗浄部は、インジェクションポートであることを特徴とする請求項１に記載の試料注入装置。
3. 前記洗浄部は、前記ニードル及びニードルシールに紫外光を照射するための鏡を備えることを特徴とする請求項２に記載の試料注入装置。
4. 前記洗浄部は、リンスポートであることを特徴とする請求項１に記載の試料注入装置。
5. 前記洗浄部は、前記ニードルに紫外光を照射するための鏡を備えることを特徴とする請求項４に記載の試料注入装置。
6. 前記ニードルは、光触媒コーティングされていることを特徴とする請求項１に記載の試料注入装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の試料注入装置と、
   前記試料注入部にカラム連結管を介して連結され、前記液体試料が注入された移動相が通過する分離用カラムと、
   前記分離用カラムに連結され、前記液体試料中の成分を検出する検出部とを備えることを特徴とするクロマトグラフ装置。
8. 前記試料注入部は、所定量の液体試料を採取するためのシリンジポンプと、
   前記シリンジポンプと前記試料導入管とを連結するか、或いは、前記試料導入管と前記カラム連結管とを連結するためのポートバルブとを備えることを特徴とする請求項７に記載のクロマトグラフ装置。

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