JP2023000074A - 液体クロマトグラフ用のオートサンプラ - Google Patents

Abstract

【課題】液の深くまでニードルを挿入した後でもニードルの外面に付着した液による汚染の発生しにくいオートサンプラを提供する。【解決手段】吸入口を先端にもつサンプリング用ニードル２と、吸入口が鉛直下方を向くニードル２を保持し、鉛直方向へ移動させる移動機構４と、ニードル２を介した吸入機構６と、移動機構４と吸入機構６の動作を制御する制御部１０と、を備え、制御部１０は、上面が開放されている容器１６内の液のサンプリング時、容器１６の上方からニードル２を降下させ、ニードル２の先端を容器１６内の液へ挿入し、所定量の液を吸入し、ニードル２を液から引き上げて吸入口を液の液面の上方に位置させ、吸入口が液面の上方に位置する状態を維持しながらニードル２を降下させて急停止させる振落し動作を、ニードル２が完全に停止するか又は上昇する待機時間を間に挟んで複数回繰り返す振落し動作を実行するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、液体クロマトグラフ用のオートサンプラに関するものである。

液体クロマトグラフは、送液ポンプによって送液される移動相中にサンプルを注入するオートサンプラを備えている。オートサンプラは、ニードルを水平方向及び鉛直方向へ移動させ、対象の容器内のサンプルにニードルの先端を挿入して所定量のサンプルをニードルの先端から吸入する。容器からのサンプルの吸入が終了すると、オートサンプラはニードルを容器の上方へ引き上げた後、注入ポートへニードルを移動させ、吸入したサンプルを移動相中に注入する（特許文献１参照）。

国際公開第２０１９／０４３９０７号 特許第４２９６８１４号公報

オートサンプラには、分析カラムで分離された各成分をそれぞれ含む溶出液をノズルから個別の捕集容器へ滴下することによって分画捕集するフラクションコレクタとしての機能を兼備するもの（リキッドハンドラとも称される）も存在する。そのようなオートサンプラでは、捕集容器に捕集した溶出液をサンプルとしてニードルで吸入し、移動相中に再注入することがある。その際、捕集容器の上面は開放されているため、ニードルが捕集容器から引き上げられる際に、ニードルの外面に付着したサンプルを拭うものがなくニードルの外面にサンプルが残りやすい。外面にサンプルが付着した状態のニードルが別の場所へ移動すると、ニードルの移動中にサンプルが落下して装置内の汚染やコンタミネーションの原因となる。

特許文献２には、ニードル状部材の外周面に付着した液体をニードル状部材から分離させるために、ニードル状部材を特定方向へ移動させてストッパに衝突させ、それによってニードルの移動方向とは反対方向への加速度をニードル状部材に加えて液滴をニードル状部材から振り落とすことが記載されている。この技術をオートサンプラに適用すれば、ニードルの先端部に付着した液滴を振り落とすことは可能である。しかし、ニードルを液の深くまで挿入して吸入した場合、ニードルの外面には、先端部だけでなくそれよりも上方の部分にも液が付着しており、引用文献２のように衝突による加速度をニードルに加えてもニードルの外面に一部の液が残り得ることがわかった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、液の深くまでニードルを挿入した後でもニードルの外面に付着した液による汚染やコンタミネーションの発生を防止する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。

本発明に係る液体クロマトグラフ用のオートサンプラは、吸入口を先端に有するサンプリング用のニードルと、前記吸入口が鉛直下方を向くように前記ニードルを保持し、前記ニードルを少なくとも鉛直方向へ移動させる移動機構と、前記ニードルを介して液の吸入を行なうための吸入機構と、前記移動機構及び前記吸入機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、上面が開放されている容器内の液のサンプリングにおいて、前記容器の上方から前記ニードルを降下させ、前記ニードルの前記先端を前記容器内の前記液へ挿入する挿入ステップと、前記挿入ステップが完了した後で、前記ニードルの前記吸入口から所定量の前記液を吸入する吸入ステップと、前記吸入ステップが完了した後で、前記ニードルを前記液から引き上げて前記吸入口を前記液の液面の上方に位置させる引上げステップと、前記引上げステップが完了した後で、前記吸入口が前記液面の上方に位置する状態を維持しながら前記ニードルを降下させて急停止させる振落し動作を複数回繰り返す振落しステップと、を実行するように構成されている。

本発明に係る液体クロマトグラフ用のオートサンプラによれば、液からニードルを引き上げた後で、ニードルの吸入口が液面の上方に位置する状態を維持しながらニードルを降下させて急停止させる振落し動作を複数回繰り返すので、１回の振落し動作では振り落とされない液をニードルの外面から効果的に振り落とすことができる。

オートサンプラの一実施例を示す概略構成図である。 同実施例におけるサンプリングの一例を示すフローチャートである。 同実施例の振落し動作を伴うサンプリングの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る液体クロマトグラフ用のオートサンプラの一実施例について、図面を参照しながら説明する。

オートサンプラ１は、ニードル２、移動機構４、シリンジポンプ６、シリンジ駆動部８、制御部１０、及び記憶部１２を備えている。

ニードル２は先端に吸入口を有するサンプリング用のニードルである。移動機構４は、先端の吸入口が鉛直下方を向くようにニードル２を保持し、水平方向と鉛直方向へ移動させるように構成された機構である。吸入機構であるシリンジポンプ６は、ニードル２の基端に流体連通し、ニードル２を介して流体の吸入及び吐出を行なう。シリンジ駆動部８は、シリンジポンプ６を駆動するためのステッピングモータ等の機構を含んでいる。

制御部１０は、移動機構４及びシリンジ駆動部８を制御することによって、ニードル２の移動制御と、ニードル２を介したシリンジポンプ６による流体の吸入・吐出動作の制御を行なう。制御部１０は、中央演算装置（ＣＰＵ）等を備えたコンピュータ回路においてソフトウェアが実行されることによって実現される機能である。記憶部１２は、制御部１０によるニードル２及びシリンジポンプ６の動作制御に関する設定を記憶している。制御部１０は記憶部１２に記憶されている設定に基づいてニードル２及びシリンジポンプ６の動作制御を行なう。記憶部１２は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリなどの情報記憶装置の一部の記憶領域によって実現される機能である。

オートサンプラ１には、サンプル等の液を収容する容器１４、１６が設置される容器設置場所が設けられている。容器設置場所には、上面がセプタムにより封止されている容器１４（以下、封止容器１４）と、上面が開放されている容器１６（以下、開放容器１６）とが設置されるようになっている。封止容器１４としては、試薬が収容されている試薬容器、サンプルが収容されているサンプル容器などが挙げられる。開放容器１６としては、分析カラムからの溶出液を捕集する捕集容器が挙げられる。すなわち、この実施例のオートサンプラ１は、分析カラムからの溶出液を分画して捕集するフラクションコレクタとしての機能を備えたものであってもよい。

制御部１０は、予め設定された分析プログラムに基づいて移動機構４及びシリンジ駆動部８を制御することにより、容器設置場所に設置されている封止容器１４又は開放容器１６からのサンプリングを実行するように構成されている。さらに、制御部１０は、サンプリングに際し、対象となる容器が封止容器１４か開放容器１６かによってニードル２の動作を異ならせるように構成されている。

図２は、サンプリングの際の動作の一例を示すフローチャートである。

前提として、サンプリングの際に振落し動作を実行するか否かがユーザによって容器ごとに設定されており、その設定が記憶部１２に記憶されている。通常は、ユーザが対象の容器が封止容器１４又は開放容器１６のいずれであるかを確認し、対象の容器が封止容器１４である場合には振落し動作を実行しないよう設定し、対象の容器が開放容器１６である場合には振落し動作を実行するよう設定する。

液のサンプリングを実行すべきタイミングになると、制御部１０は、対象の容器について設定された振落し動作の実行の有無を確認する（ステップ１０１）。制御部１０は、対象の容器について振落し動作を実行しないことが設定されている場合（ステップ１０１：Ｎｏ）、ニードル２に付着した液を振り落とすための振落し動作を伴わないサンプリングを実行し（ステップ１０２）、対象の容器について振落し動作を実行することが設定されている場合（ステップ１０１：Ｙｅｓ）、ニードル２に付着した液を振り落とすための振落し動作を伴うサンプリングを実行する（ステップ１０３）。

振落し動作を伴わないサンプリングとは、次のような動作である。まず、対象の封止容器１４の上方からニードル２を鉛直下方に降下させてニードル２に封止容器１４の上面を封止しているセプタムを貫通させ、ニードル２の先端を封止容器１４内の液中に挿入してニードル２の先端から液を吸入する。その後、ニードル２を降下させる速度よりも遅い速度で所定の高さまで上昇させて封止容器１４から完全に引き抜き、次の場所、例えば移動相中にサンプルを注入するためのインジェクションポートへニードル２を移動させる。ニードル２が封止容器１４から引き抜かれる際に、ニードル２の外面に付着していた液はセプタムによって拭われる。

一方で、サンプリング対象の容器が開放容器１６である場合、液を吸入した後のニードル２の外面に付着した液を拭うセプタムが存在しないため、ニードル２の外面に付着した液を同じ開放容器１６内へ振り落とすための振落し動作を伴うサンプリングが実行されるように設定される。

なお、上記の説明では、振落し動作の実行の有無をユーザが設定するようになっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御部１０が、サンプリングを実行する前に対象の容器が封止容器１４又は開放容器１６のいずれであるかを確認し、振落し動作の実行の有無を自動的に判断するようになっていてもよい。

振落し動作を伴うサンプリングについて、図１とともに図３のフローチャートを参照しながら説明する。

振落し動作を伴うサンプリングでは、制御部１０は、対象の開放容器１６の上方にニードル２を位置させ（ステップ２０１）、ニードル２を第１の速度で鉛直下方へ降下させてニードル２の先端を液中に挿入して所定量の液を吸入する（ステップ２０２、２０３）。その後、ニードル２の吸入口が液面よりも上方に位置するようにニードル２を第２の速度で引き上げる（２０４）。ニードル２を液から引き上げるときのニードル２の移動速度（第２の速度）はニードル２の外面に付着する液を低減するように設定された速度であり、ニードル２を液へ挿入するときのニードル２の移動速度（第１の速度）よりも遅い速度である。

ニードル２を液から引き上げた後、その位置で所定時間、ニードル２を待機させる（ステップ２０５）。この待機時間は、ニードル２の外面に付着した液を重力によってニードル２の先端側へ移動させるための時間である。その後、ニードル２を第１の速度よりも速い第３の速度で降下させてから急停止させる振落し動作を実行する（ステップ２０６）。振落し動作により、ニードル２の先端部に付着した液がニードル２から振り落とされ、直下の開放容器１６内に落下する。

記憶部１２には、実行すべき振落し動作の回数（２回以上）が記憶されている。制御部１０は、記憶部１２に記憶されている回数の振落し動作を、間に待機時間を挟んで実行する（ステップ２０５～２０７）。振落し動作の回数は規定値であってもよいが、吸入対象の液の粘性等を考慮してユーザが振落し動作の回数を設定できるように構成されていてもよい。

ここで、振落し動作は、ニードル２の吸入口が容器１６内の液面よりも上方に位置する状態を維持しながら実行される必要がある。図３の例では、複数回実行される振落し動作の間にニードル２を上昇させるステップを含んでいないが、ニードル２の吸入口が容器１６内の液面よりも上方に位置する状態を維持するために必要であれば、ニードル２を上昇させるステップを間で実行してもよいし、待機時間中にニードル２を上昇させてもよい。

予め設定されていた回数の振落し動作が終了すると、制御部１０は、ニードル２を水平移動させてもニードル２の先端が各容器１４、１６に干渉しない所定高さまでニードル２を上昇させ、インジェクションポート等の次の場所へニードル２を移動させる（ステップ２０８）。

なお、待機時間中には、エアー吸入といった他の動作を実行することができる。

以上において説明した実施例は、本発明に係るオートサンプラの実施形態の例示に過ぎない。本発明に係るオートサンプラの実施形態は以下のとおりである。

本発明に係るオートサンプラの一実施形態では、吸入口を先端に有するサンプリング用のニードルと、前記吸入口が鉛直下方を向くように前記ニードルを保持し、前記ニードルを少なくとも鉛直方向へ移動させる移動機構と、前記ニードルを介して液の吸入を行なうための吸入機構と、前記移動機構及び前記吸入機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、上面が開放されている容器内の液のサンプリングにおいて、前記容器の上方から前記ニードルを降下させ、前記ニードルの前記先端を前記容器内の前記液へ挿入する挿入ステップと、前記挿入ステップが完了した後で、前記ニードルの前記吸入口から所定量の前記液を吸入する吸入ステップと、前記吸入ステップが完了した後で、前記ニードルを前記液から引き上げて前記吸入口を前記液の液面の上方に位置させる引上げステップと、前記引上げステップが完了した後で、前記吸入口が前記液面の上方に位置する状態を維持しながら前記ニードルを降下させて急停止させる振落し動作を複数回繰り返す振落しステップと、を実行するように構成されている。

上記一実施形態の第１局面では、前記制御部は、前記ニードルの前記振落しステップにおける降下時の移動速度を前記挿入ステップにおける降下時の移動速度よりも高くするように構成されている。このような態様により、液にニードルを挿入する際の速度である通常速度で振落し動作を実行する場合に比べて液を下方へ振り落とす力が大きくなるので、ニードルの外面に液が残りにくくなる。

上記一実施形態の第２局面では、前記制御部は、前記ニードルの前記引上げステップにおける上昇時の移動速度を前記挿入ステップにおける降下時の移動速度よりも低くするように構成されている。このような態様により、ニードルを液から引き上げる際にニードルの外面に液が残りにくくなる。この第２局面は、上記第１局面と組み合わせることができる。

上記一実施形態の第３局面では、前記制御部は、前記振落しステップにおいて振落し動作を繰り返す際に、振落し動作の間に待機時間を設けるように構成されている。このような態様により、ニードルの先端よりも上方に付着した液は待機時間中にニードルの先端に集まり、ニードルの先端に集まった液がその後の振落し動作によってニードルから振り落とされるので、液の深くまでニードルを挿入した後でも、ニードルの外面に付着した液による汚染やコンタミネーションが発生しにくい。

上記第３局面において、前記制御部は、前記待機時間中に前記ニードルを上昇させるように構成されていてもよい。

上記一実施形態の第４局面では、ユーザにより設定された前記振落し動作の回数を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記回数の前記振落し動作を前記振落しステップにおいて実行するように構成されている。このような態様により、ユーザは、吸入対象の粘性等を考慮して振落し動作の回数を増やしたり減らしたりすることができる。この第３局面は、上記第１局面から第３局面のいずれかと自由に組み合わせることができる。

１ オートサンプラ
２ ニードル
４ 移動機構
６ シリンジポンプ
８ シリンジ駆動部
１０ 制御部
１２ 記憶部
１４ 封止容器
１６ 開放容器

Claims (6)

1. 吸入口を先端に有するサンプリング用のニードルと、
   前記吸入口が鉛直下方を向くように前記ニードルを保持し、前記ニードルを少なくとも鉛直方向へ移動させる移動機構と、
   前記ニードルを介して液の吸入を行なうための吸入機構と、
   前記移動機構及び前記吸入機構の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、上面が開放されている容器内の液のサンプリングにおいて、
   前記容器の上方から前記ニードルを降下させ、前記ニードルの前記先端を前記容器内の前記液へ挿入する挿入ステップと、
   前記挿入ステップが完了した後で、前記ニードルの前記吸入口から所定量の前記液を吸入する吸入ステップと、
   前記吸入ステップが完了した後で、前記ニードルを前記液から引き上げて前記吸入口を前記液の液面の上方に位置させる引上げステップと、
   前記引上げステップが完了した後で、前記吸入口が前記液面の上方に位置する状態を維持しながら前記ニードルを降下させて急停止させる振落し動作を複数回繰り返す振落しステップと、
   を実行するように構成されている、液体クロマトグラフ用のオートサンプラ。
2. 前記制御部は、前記ニードルの前記振落しステップにおける降下時の移動速度を前記挿入ステップにおける降下時の移動速度よりも高くするように構成されている、請求項１に記載のオートサンプラ。
3. 前記制御部は、前記ニードルの前記引上げステップにおける上昇時の移動速度を前記挿入ステップにおける降下時の移動速度よりも低くするように構成されている、請求項１又は２に記載のオートサンプラ。
4. 前記制御部は、前記振落しステップにおいて振落し動作を繰り返す際に、振落し動作の間に待機時間を設けるように構成されている、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。
5. 前記制御部は、前記待機時間中に前記ニードルを上昇させるように構成されている、請求項４に記載のオートサンプラ。
6. ユーザにより設定された前記振落し動作の回数を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶されている前記回数の前記振落し動作を前記振落しステップにおいて実行するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のオートサンプラ。

Images