JP2684540B2 - ガスクロマトグラフィー装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスクロマトグラフィ
ー装置および方法に関するものである。
ー装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスクロマトグラフィーは、揮発性の有
機、無機化合物の複合混合物の分離ならびに分析に広く
使用される方法である。この試料混合物は、移動相であ
る気体により吸着剤の入ったカラムから溶離して、その
成分に分離される。
機、無機化合物の複合混合物の分離ならびに分析に広く
使用される方法である。この試料混合物は、移動相であ
る気体により吸着剤の入ったカラムから溶離して、その
成分に分離される。
【０００３】ガスクロマトグラフィー法は、気−液クロ
マトグラフィー、気−固クロマトグラフィーの２種に大
別できる。気−液クロマトグラフィーは、現在、最も広
く使用されており、内側の支持部材、一般にはキャピラ
リーチューブの内面に薄膜状に塗布された不揮発性の液
状吸着剤を含んでいる。キャリアガスと称する移動気体
相が、クロマトグラフィーカラムを通って流れる。試料
は、移動する気体相と吸収剤の間で分離され、試料の成
分の分離係数または可溶性によって異なる速度でカラム
を通って移動する。試料は、移動中のキャリアガス流内
にあるカラムの入口側の端で取り込まれる。試料を構成
する成分は、試料成分の性質に特有な間隔と濃度で、カ
ラムに沿って分離され、カラムの出口から出る。分析カ
ラムの出口端に設けた検出器、例えば、伝熱検出器、あ
るいは水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）は、試料成分が
あるとこれに反応する。溶離された材料がＦＩＤで燃焼
すると、帯電した種が炎内に形成される。この火炎の特
性は、バイアスされたイオン検出器を介して監視され
る。この検出器は、関連するエレクトロニクス装置とと
もに、検出器の出力の時間と大きさをトレースしたクロ
マトグラムを出力する。複雑な試料混合物のトレースに
は、強さの違う多数のピークが認められる。試料の個々
の成分がそれぞれの固有の時間でピークに到達し、その
大きさは、それぞれの濃度の関数であるから、このクロ
マトグラムの評価を通して、多くの情報が得られる。
マトグラフィー、気−固クロマトグラフィーの２種に大
別できる。気−液クロマトグラフィーは、現在、最も広
く使用されており、内側の支持部材、一般にはキャピラ
リーチューブの内面に薄膜状に塗布された不揮発性の液
状吸着剤を含んでいる。キャリアガスと称する移動気体
相が、クロマトグラフィーカラムを通って流れる。試料
は、移動する気体相と吸収剤の間で分離され、試料の成
分の分離係数または可溶性によって異なる速度でカラム
を通って移動する。試料は、移動中のキャリアガス流内
にあるカラムの入口側の端で取り込まれる。試料を構成
する成分は、試料成分の性質に特有な間隔と濃度で、カ
ラムに沿って分離され、カラムの出口から出る。分析カ
ラムの出口端に設けた検出器、例えば、伝熱検出器、あ
るいは水素炎イオン化検出器（ＦＩＤ）は、試料成分が
あるとこれに反応する。溶離された材料がＦＩＤで燃焼
すると、帯電した種が炎内に形成される。この火炎の特
性は、バイアスされたイオン検出器を介して監視され
る。この検出器は、関連するエレクトロニクス装置とと
もに、検出器の出力の時間と大きさをトレースしたクロ
マトグラムを出力する。複雑な試料混合物のトレースに
は、強さの違う多数のピークが認められる。試料の個々
の成分がそれぞれの固有の時間でピークに到達し、その
大きさは、それぞれの濃度の関数であるから、このクロ
マトグラムの評価を通して、多くの情報が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した方式のガスク
ロマトグラフィー装置は、今日広く採用されている。既
存の装置は、抜群の性能と利便性を備えているけれど
も、本発明は、主に、装置を簡略化し、その速度と作動
面の柔軟性を高めることにより、既存の装置を数々の点
で改良することを目的とするものである。従来のガスク
ロマトグラフィー装置は、試料の注入のための機械装置
を採用している。例えば、機械式バルブ、あるいはニー
ドルと隔壁式注入法が現在使用されている。この種の機
械的な方法だと、装置内にその機械が存在することとそ
の制御条件の両面で装置が複雑となる。従来のガスクロ
マトグラフィー装置は高速の分析には不十分であるが、
これは、カラムの注入帯幅が大きすぎるためである。
ロマトグラフィー装置は、今日広く採用されている。既
存の装置は、抜群の性能と利便性を備えているけれど
も、本発明は、主に、装置を簡略化し、その速度と作動
面の柔軟性を高めることにより、既存の装置を数々の点
で改良することを目的とするものである。従来のガスク
ロマトグラフィー装置は、試料の注入のための機械装置
を採用している。例えば、機械式バルブ、あるいはニー
ドルと隔壁式注入法が現在使用されている。この種の機
械的な方法だと、装置内にその機械が存在することとそ
の制御条件の両面で装置が複雑となる。従来のガスクロ
マトグラフィー装置は高速の分析には不十分であるが、
これは、カラムの注入帯幅が大きすぎるためである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願の第１発明に係るガ
スクロマトグラフィー装置は、サンプル供給源と、キャ
リアガス供給源と、冷却によりサンプルの少なくとも一
部成分を凝縮させる手段を備えて成る熱集束チャンバー
と、サンプルとキャリアガスを熱集束チャンバーに通す
ために熱集束チャンバー内に配設されたサンプルチュー
ブと、サンプルとキャリアガスをサンプルチューブに連
続供給する入口コンジットと、サンプルチューブの温度
を急速に高めてサンプルチューブ内で凝縮させたサンプ
ルの一部を気化させる温調装置と、ガスクロマトグラフ
ィー分離カラムと、前記温調装置に定期的にサンプルチ
ューブを加熱させ、凝縮されたサンプル成分を気化し、
この凝縮されたサンプル成分を、前記サンプルチューブ
を連続的に流れるサンプルとともに前記カラムに注入す
るための制御手段と、前記カラムの下流側に設けられ、
サンプルの成分が存在することを検出する検出装置とか
ら成る。そして、第２発明に係るガスクロマトグラフィ
ー方法は、サンプル供給源ならびにキャリアガス供給源
を設け、サンプルならびにキャリアガスを通すためのサ
ンプルチューブが貫通した熱集束チャンバーを設け、サ
ンプルチューブと連絡したガスクロマトグラフィー分離
カラムを設け、このカラムから溶離されたサンプルの成
分の存在を検出する検出装置を設け、サンプルならびに
キャリアガスを連続して熱集束チャンバーに流入させる
ための差圧を加え、サンプルチューブの温度を調整し
て、サンプルの少なくとも一部成分を、サンプルチュー
ブ内で凝縮させ、その後、サンプルチューブの温度を上
昇させ、前記凝縮させた成分を、前記サンプルチューブ
を連続的に流れるサンプルとともに前記カラム内に注入
するという手順から成る。
スクロマトグラフィー装置は、サンプル供給源と、キャ
リアガス供給源と、冷却によりサンプルの少なくとも一
部成分を凝縮させる手段を備えて成る熱集束チャンバー
と、サンプルとキャリアガスを熱集束チャンバーに通す
ために熱集束チャンバー内に配設されたサンプルチュー
ブと、サンプルとキャリアガスをサンプルチューブに連
続供給する入口コンジットと、サンプルチューブの温度
を急速に高めてサンプルチューブ内で凝縮させたサンプ
ルの一部を気化させる温調装置と、ガスクロマトグラフ
ィー分離カラムと、前記温調装置に定期的にサンプルチ
ューブを加熱させ、凝縮されたサンプル成分を気化し、
この凝縮されたサンプル成分を、前記サンプルチューブ
を連続的に流れるサンプルとともに前記カラムに注入す
るための制御手段と、前記カラムの下流側に設けられ、
サンプルの成分が存在することを検出する検出装置とか
ら成る。そして、第２発明に係るガスクロマトグラフィ
ー方法は、サンプル供給源ならびにキャリアガス供給源
を設け、サンプルならびにキャリアガスを通すためのサ
ンプルチューブが貫通した熱集束チャンバーを設け、サ
ンプルチューブと連絡したガスクロマトグラフィー分離
カラムを設け、このカラムから溶離されたサンプルの成
分の存在を検出する検出装置を設け、サンプルならびに
キャリアガスを連続して熱集束チャンバーに流入させる
ための差圧を加え、サンプルチューブの温度を調整し
て、サンプルの少なくとも一部成分を、サンプルチュー
ブ内で凝縮させ、その後、サンプルチューブの温度を上
昇させ、前記凝縮させた成分を、前記サンプルチューブ
を連続的に流れるサンプルとともに前記カラム内に注入
するという手順から成る。
【０００６】
【作用】本発明のガスクロマトグラフィー装置において
は、試料の流れの装置内への流れを制御するのに機械式
障壁は使用せず、大気以下の温度で分離カラムに流れ込
む試料成分の流れを制御するための熱集束チャンバーを
設けている。この熱集束チャンバーに対して、試料が連
続的に流れ込む。しかし、分離カラムに引き込む場合
は、熱集束チャンバー内のサンプルチューブの温度によ
って調整される。
は、試料の流れの装置内への流れを制御するのに機械式
障壁は使用せず、大気以下の温度で分離カラムに流れ込
む試料成分の流れを制御するための熱集束チャンバーを
設けている。この熱集束チャンバーに対して、試料が連
続的に流れ込む。しかし、分離カラムに引き込む場合
は、熱集束チャンバー内のサンプルチューブの温度によ
って調整される。
【０００７】本発明においては、試料を連続して高速で
流すことができ、反復サンプリングが可能である。本発
明の装置によれば、現在市販されている装置と比べ、比
較的簡単な混合物を高速に分離できる。そして、本発明
の装置には可動部がないから、非常に丈夫で、最小の保
守で何度も繰返し使用できる。
流すことができ、反復サンプリングが可能である。本発
明の装置によれば、現在市販されている装置と比べ、比
較的簡単な混合物を高速に分離できる。そして、本発明
の装置には可動部がないから、非常に丈夫で、最小の保
守で何度も繰返し使用できる。
【０００８】本発明の取り入れ口装置の融通性は、それ
がサポートする任意のモードの種類の多いことで実証さ
れる。カラム出口を大気圧に保持した高圧入口動作に加
え、装置は、負圧出口と、負圧バックフラッシュ機能を
備えた大気、大気以下の圧力の入口が採用できる。こう
した作動モードはすべて、コンピュータ制御が可能であ
る。
がサポートする任意のモードの種類の多いことで実証さ
れる。カラム出口を大気圧に保持した高圧入口動作に加
え、装置は、負圧出口と、負圧バックフラッシュ機能を
備えた大気、大気以下の圧力の入口が採用できる。こう
した作動モードはすべて、コンピュータ制御が可能であ
る。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明の第１実施例に係るガスクロ
マトグラフィー装置を示し、これを符号１０で示す。こ
のガスクロマトグラフィー装置１０は、窒素などの低温
ガスの流れを導く入口１４、出口１６を備えた熱集束チ
ャンバーあるいはトラップ１２を備えている。短尺の金
属製キャピラリーサンプルチューブ１８は、チャンバー
１２を通り、このチャンバー１２を通って試料を導く。
ヒーター回路２０は、一対の導通ブロックＢ，Ｂを介し
て（あるいは直接ハンダ付けすることにより）、サンプ
ルチューブ１８に接続されていて、サンプルチューブ１
８を極めて高速に加熱する持続時間の短い、大電流パル
スを発する。本発明と関連して使用できるこの種のヒー
ター回路は、米国特許出願５９０１７４号（１９９０年
９月２８日出願）に示されているような多段式容量性放
電回路である。コンピュータ２２があらかじめ定められ
た作動シーケンスに基づいてヒーター回路２０の動作を
制御する。キャピラリーチューブ１８は、従来の構成の
ガスクロマトグラフィー分離カラム２４に接続されてい
る。カラム２４から溶離された物質は、水素炎イオン化
検出器（ＦＩＤ）２６によって検知される。上記のよう
に、試料の成分がＦＩＤを通ると、電位計で検出される
帯電した種が形成される。
マトグラフィー装置を示し、これを符号１０で示す。こ
のガスクロマトグラフィー装置１０は、窒素などの低温
ガスの流れを導く入口１４、出口１６を備えた熱集束チ
ャンバーあるいはトラップ１２を備えている。短尺の金
属製キャピラリーサンプルチューブ１８は、チャンバー
１２を通り、このチャンバー１２を通って試料を導く。
ヒーター回路２０は、一対の導通ブロックＢ，Ｂを介し
て（あるいは直接ハンダ付けすることにより）、サンプ
ルチューブ１８に接続されていて、サンプルチューブ１
８を極めて高速に加熱する持続時間の短い、大電流パル
スを発する。本発明と関連して使用できるこの種のヒー
ター回路は、米国特許出願５９０１７４号（１９９０年
９月２８日出願）に示されているような多段式容量性放
電回路である。コンピュータ２２があらかじめ定められ
た作動シーケンスに基づいてヒーター回路２０の動作を
制御する。キャピラリーチューブ１８は、従来の構成の
ガスクロマトグラフィー分離カラム２４に接続されてい
る。カラム２４から溶離された物質は、水素炎イオン化
検出器（ＦＩＤ）２６によって検知される。上記のよう
に、試料の成分がＦＩＤを通ると、電位計で検出される
帯電した種が形成される。
【００１０】サンプルの流れを運搬する水素などのキャ
リアガスが、入口２８で装置に入る。キャリアガスとサ
ンプル流の圧力は、モニター３０で絶えず測定されてい
る。サンプルバルブ３２は、少量のキャリアガスとサン
プル流がチャンバーの入口コンジット３４を通るように
方向づける。キャリアガスとサンプル流のうちチャンバ
ー入口コンジット３４を通って流れない部分が連続して
排出されるように、流れリストリクター３６（例えば溶
融石英ガラス製キャピラリーチューブの短く、小径の片
状のものであってもよい）が設けてある。リストリクタ
ー３６の課す絞りの程度は、望ましい流量がバルブ３２
に流れ込むように選定される。
リアガスが、入口２８で装置に入る。キャリアガスとサ
ンプル流の圧力は、モニター３０で絶えず測定されてい
る。サンプルバルブ３２は、少量のキャリアガスとサン
プル流がチャンバーの入口コンジット３４を通るように
方向づける。キャリアガスとサンプル流のうちチャンバ
ー入口コンジット３４を通って流れない部分が連続して
排出されるように、流れリストリクター３６（例えば溶
融石英ガラス製キャピラリーチューブの短く、小径の片
状のものであってもよい）が設けてある。リストリクタ
ー３６の課す絞りの程度は、望ましい流量がバルブ３２
に流れ込むように選定される。
【００１１】作動上は、キャリアガスとサンプル流は、
連続してサンプルバルブ３２を通るように方向設定され
ている。従って、サンプルは、連続して、チャンバー１
２に供給される。低温の窒素ガスが連続して熱集束チャ
ンバー１２を還流しているから、入るサンプル流は、凝
縮によりチューブ１８に捕集される。カラム２４に注入
することが望ましい場合は、回路２０によって電流パル
スが発生し、キャピラリーチューブ１８を加熱し、凝縮
物を気化しカラムに注入する。ヒーター回路２０は数ミ
リ秒の間に抵抗を受けつつ金属製チューブ１８を加熱す
るから、サンプルは非常に狭いサンプルプラグとして、
カラム２４に引き込まれて、そこで分離される。加熱サ
イクルが完了すると、金属製チューブ１８が冷却し始
め、数秒以内に、その温度はサンプルの完全な収集が行
えるだけの十分に低い数値に戻る。連続する加熱と、冷
却サイクルを交互に行うことにより一連の高速クロマト
グラムが出力される。
連続してサンプルバルブ３２を通るように方向設定され
ている。従って、サンプルは、連続して、チャンバー１
２に供給される。低温の窒素ガスが連続して熱集束チャ
ンバー１２を還流しているから、入るサンプル流は、凝
縮によりチューブ１８に捕集される。カラム２４に注入
することが望ましい場合は、回路２０によって電流パル
スが発生し、キャピラリーチューブ１８を加熱し、凝縮
物を気化しカラムに注入する。ヒーター回路２０は数ミ
リ秒の間に抵抗を受けつつ金属製チューブ１８を加熱す
るから、サンプルは非常に狭いサンプルプラグとして、
カラム２４に引き込まれて、そこで分離される。加熱サ
イクルが完了すると、金属製チューブ１８が冷却し始
め、数秒以内に、その温度はサンプルの完全な収集が行
えるだけの十分に低い数値に戻る。連続する加熱と、冷
却サイクルを交互に行うことにより一連の高速クロマト
グラムが出力される。
【００１２】サンプル蒸気が熱変調法により熱変調チャ
ンバー１２に連続して供給されるから、加熱直後のチャ
ンバーに到達するサンプル蒸気の「ブレークスルー」は
避けられない（すなわち、集束チャンバーを直接通
る）。熱集束チャンバー１２が冷えると、このブレーク
スルーは、再度定量的捕集に必要な捕集温度に達するま
で漸減する。代表的な動作の場合、注入から次の注入ま
での間のサンプルの収集間隔は、数秒であり、サンプル
チューブ１８を加熱した場合の注入帯幅は数ミリ秒であ
る。従って、サンプルチューブ１８から注入されたサン
プルは、高濃度に濃縮され、ブレークスルーサンプル蒸
気からの検出信号は重要性を持たない場合がある。
ンバー１２に連続して供給されるから、加熱直後のチャ
ンバーに到達するサンプル蒸気の「ブレークスルー」は
避けられない（すなわち、集束チャンバーを直接通
る）。熱集束チャンバー１２が冷えると、このブレーク
スルーは、再度定量的捕集に必要な捕集温度に達するま
で漸減する。代表的な動作の場合、注入から次の注入ま
での間のサンプルの収集間隔は、数秒であり、サンプル
チューブ１８を加熱した場合の注入帯幅は数ミリ秒であ
る。従って、サンプルチューブ１８から注入されたサン
プルは、高濃度に濃縮され、ブレークスルーサンプル蒸
気からの検出信号は重要性を持たない場合がある。
【００１３】注入後、金属製キャピラリーチューブを流
れる電流の流れが停止し、チューブが冷えて、入ってく
るサンプル成分を凝縮させる。しかし、チューブの温度
を調整すれば、混合物の一部高い揮発性の成分が捕集さ
れるのを防止できる。このことが可能なのは、チャンバ
ー１２の初期温度が高ければ、冷却速度が遅くなり、揮
発成分が多くなれば、凝縮温度がかなり低くなるからで
ある。
れる電流の流れが停止し、チューブが冷えて、入ってく
るサンプル成分を凝縮させる。しかし、チューブの温度
を調整すれば、混合物の一部高い揮発性の成分が捕集さ
れるのを防止できる。このことが可能なのは、チャンバ
ー１２の初期温度が高ければ、冷却速度が遅くなり、揮
発成分が多くなれば、凝縮温度がかなり低くなるからで
ある。
【００１４】図２は、本発明の第２実施例に係るガスク
ロマトグラフィー装置を示すもので、これを符号４０で
示す。このガスクロマトグラフィー装置４０は、装置１
０の成分と同一の多数の構成部品を含んでいるから、こ
れらの部品は、同じ参照番号で示す。ガスクロマトグラ
フィー装置４０が装置１０と異なるのは、リストリクタ
ー３６がない点である。その代わりに、負圧源４２が検
出器２６を超えて動作し、装置は大気圧でサンプルを引
き込む。例えば、この装置は、大気の汚れ検知プローブ
として実施することが可能である。装置４０の動作は、
操作１０の動作と同じように進む。すなわち、熱集束チ
ャンバー１２内部のサンプルの加熱、冷却サイクルが交
互に行われ、評価対象のサンプルの成分の捕集と注入を
交互に行う。
ロマトグラフィー装置を示すもので、これを符号４０で
示す。このガスクロマトグラフィー装置４０は、装置１
０の成分と同一の多数の構成部品を含んでいるから、こ
れらの部品は、同じ参照番号で示す。ガスクロマトグラ
フィー装置４０が装置１０と異なるのは、リストリクタ
ー３６がない点である。その代わりに、負圧源４２が検
出器２６を超えて動作し、装置は大気圧でサンプルを引
き込む。例えば、この装置は、大気の汚れ検知プローブ
として実施することが可能である。装置４０の動作は、
操作１０の動作と同じように進む。すなわち、熱集束チ
ャンバー１２内部のサンプルの加熱、冷却サイクルが交
互に行われ、評価対象のサンプルの成分の捕集と注入を
交互に行う。
【００１５】図３は、本発明の第３実施例に係るガスク
ロマトグラフィー装置を示すもので、これを符号５０で
示す。このガスクロマトグラフィー装置５０は、全体と
して、図１に示すものとほぼ一致しているが、負圧バッ
クフラッシュ装置が内蔵されている点が異なる。負圧発
生源４２は、カラム２４の入口と連絡し、コンピュータ
ー２２によってインターフェース装置５２を介して制御
される。インターフェース装置５２は、空気圧式に作動
するマイクロガスバルブに連結されていることが望まし
い。図示するように、装置５０は、大気圧より高い圧力
で供給されるキャリアガスとサンプル流を一緒に使用す
るよう設計されており、カラム２４の出口を大気にさら
して、キャリアガスとサンプル流れを装置に通すように
する。カラム２４の入口と負圧源４２は、定期的に接続
され、カラムに成分を逆方向に移動させる。流体が確実
にカラム２４を逆方向に流れるようリストリクター３８
が配してある。場合によっては、サンプル中に含まれて
いる測定対象以外の沸点の高い成分がカラムに入り、検
出器２６で溶離するまでカラム全体を下まで移動するの
に不当に長い時間がかかることもある。高速クロマトグ
ラムが望ましいときは、この速度の遅い高沸点成分があ
ると、サンプリング間隔が多少遅くなるか、連続するク
ロマトグラムに記録されて、ゆがみが生じる。従って、
ガスクロマトグラフィー装置５０の動作時に、分離ステ
ップに続いて、負圧発生源４２がカラムと連絡して、装
置のバックフラッシュを行う。このプロセスは、熱集束
チャンバー１２が再度低温にある間に行うことが望まし
く、バックフラッシュ動作を実行中に、注入のための次
のサンプルを同時に捕集させる。
ロマトグラフィー装置を示すもので、これを符号５０で
示す。このガスクロマトグラフィー装置５０は、全体と
して、図１に示すものとほぼ一致しているが、負圧バッ
クフラッシュ装置が内蔵されている点が異なる。負圧発
生源４２は、カラム２４の入口と連絡し、コンピュータ
ー２２によってインターフェース装置５２を介して制御
される。インターフェース装置５２は、空気圧式に作動
するマイクロガスバルブに連結されていることが望まし
い。図示するように、装置５０は、大気圧より高い圧力
で供給されるキャリアガスとサンプル流を一緒に使用す
るよう設計されており、カラム２４の出口を大気にさら
して、キャリアガスとサンプル流れを装置に通すように
する。カラム２４の入口と負圧源４２は、定期的に接続
され、カラムに成分を逆方向に移動させる。流体が確実
にカラム２４を逆方向に流れるようリストリクター３８
が配してある。場合によっては、サンプル中に含まれて
いる測定対象以外の沸点の高い成分がカラムに入り、検
出器２６で溶離するまでカラム全体を下まで移動するの
に不当に長い時間がかかることもある。高速クロマトグ
ラムが望ましいときは、この速度の遅い高沸点成分があ
ると、サンプリング間隔が多少遅くなるか、連続するク
ロマトグラムに記録されて、ゆがみが生じる。従って、
ガスクロマトグラフィー装置５０の動作時に、分離ステ
ップに続いて、負圧発生源４２がカラムと連絡して、装
置のバックフラッシュを行う。このプロセスは、熱集束
チャンバー１２が再度低温にある間に行うことが望まし
く、バックフラッシュ動作を実行中に、注入のための次
のサンプルを同時に捕集させる。
【００１６】発明者等は、プロトタイプのガスクロマト
グラフィー装置の実験を行った。この装置は、改良型の
３７００型ガスクロマトグラフィー装置をベースにした
ものであった。サンプルチューブ１８は、７０％Ｃｕ，
３０％Ｎｉで構成されたチューブからなり、長さ２５ｃ
ｍ，内径０．３０ｍｍである。実験型プロトタイプ・カ
ラム２４は、厚さ０．１μｍのメチル・シリコン固定相
（ＤＢ−５）で長さ２００ｃｍ，内径０．２５ｍｍの溶
融石英ガラス製キャピラリーチューブで構成されてい
た。サンプルチューブ１８は、オメガＣＮ９１１Ｊ温度
コントローラー付きの１５０Ｗの加熱カートリッジで加
熱された一対の銅製導通ブロックの間にクランプされて
いた。ヒーター回路２０は、それぞれ２０００μＦおよ
び１０７μＨの、７Ｌ−Ｃセクションよりなり、０−８
０Ｖの容量性放電装置で構成されていた。熱集束チャン
バー１２を通る窒素ガスは−９０℃の温度をもたらし
た。図３のガスクロマトグラフィー装置５０の負圧バッ
クフラッシュ装置の場合、リストリクター３８は、長さ
３８ｃｍ，内径０．１ｍｍの失活溶融石英ガラス製キャ
ピラリーチューブで構成されていた。インターフェース
装置５２を通して制御されたバルブは、ステム５０ｍｍ
の「Ｌ」字型のＳＧＥ小型空気圧式オン・オフバルブ
で、ヴァルコ・ソレノイド・バルブ型式Ｈ５５Ｐ１８Ｄ
１Ａであった。負圧発生源４２は、センコ・ハイヴァッ
ク７、二段式ポンプで構成されていた。
グラフィー装置の実験を行った。この装置は、改良型の
３７００型ガスクロマトグラフィー装置をベースにした
ものであった。サンプルチューブ１８は、７０％Ｃｕ，
３０％Ｎｉで構成されたチューブからなり、長さ２５ｃ
ｍ，内径０．３０ｍｍである。実験型プロトタイプ・カ
ラム２４は、厚さ０．１μｍのメチル・シリコン固定相
（ＤＢ−５）で長さ２００ｃｍ，内径０．２５ｍｍの溶
融石英ガラス製キャピラリーチューブで構成されてい
た。サンプルチューブ１８は、オメガＣＮ９１１Ｊ温度
コントローラー付きの１５０Ｗの加熱カートリッジで加
熱された一対の銅製導通ブロックの間にクランプされて
いた。ヒーター回路２０は、それぞれ２０００μＦおよ
び１０７μＨの、７Ｌ−Ｃセクションよりなり、０−８
０Ｖの容量性放電装置で構成されていた。熱集束チャン
バー１２を通る窒素ガスは−９０℃の温度をもたらし
た。図３のガスクロマトグラフィー装置５０の負圧バッ
クフラッシュ装置の場合、リストリクター３８は、長さ
３８ｃｍ，内径０．１ｍｍの失活溶融石英ガラス製キャ
ピラリーチューブで構成されていた。インターフェース
装置５２を通して制御されたバルブは、ステム５０ｍｍ
の「Ｌ」字型のＳＧＥ小型空気圧式オン・オフバルブ
で、ヴァルコ・ソレノイド・バルブ型式Ｈ５５Ｐ１８Ｄ
１Ａであった。負圧発生源４２は、センコ・ハイヴァッ
ク７、二段式ポンプで構成されていた。
【００１７】濃度１３，２５，１８μＬ／Ｌの水素キャ
リアガス中にｎ−ヘプタン、トルエン、ｐ−キシレン蒸
気を含む混合体を使って実験用プロトタイプを評価し
た。これらの実験の場合、金属製サンプルチューブ１８
は、１０．４秒毎に加熱パルスを受けた。熱集束チャン
バー１２の温度は、加熱パルスを受ける直前の−９５℃
から約６０℃の範囲で分布している。装置５０のバック
フラッシュ流は、サンプルの注入より５．０秒後に始ま
り、３．０秒間続いた。
リアガス中にｎ−ヘプタン、トルエン、ｐ−キシレン蒸
気を含む混合体を使って実験用プロトタイプを評価し
た。これらの実験の場合、金属製サンプルチューブ１８
は、１０．４秒毎に加熱パルスを受けた。熱集束チャン
バー１２の温度は、加熱パルスを受ける直前の−９５℃
から約６０℃の範囲で分布している。装置５０のバック
フラッシュ流は、サンプルの注入より５．０秒後に始ま
り、３．０秒間続いた。
【００１８】尚、上記の説明は、本発明の好ましい実施
例を構成するものであるけれども、本発明は、添付の特
許請求の範囲の適正な範囲と公正な意味から逸脱するこ
となく、改変、変更することができるものである。
例を構成するものであるけれども、本発明は、添付の特
許請求の範囲の適正な範囲と公正な意味から逸脱するこ
となく、改変、変更することができるものである。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、サンプルを高速で連続
して流すことができ、反復サンプリングを行なえる。そ
して、本願発明の装置においては、現在市販されている
装置と比べ、比較的簡単な混合物を高速に分離できる。
また、本願発明の装置には可動部がないから、非常に丈
夫で、最小の保守で何度も繰返し使用できるといった実
用的効果を奏する。
して流すことができ、反復サンプリングを行なえる。そ
して、本願発明の装置においては、現在市販されている
装置と比べ、比較的簡単な混合物を高速に分離できる。
また、本願発明の装置には可動部がないから、非常に丈
夫で、最小の保守で何度も繰返し使用できるといった実
用的効果を奏する。
【００２０】本発明の取り入れ口装置の融通性は、それ
がサポートする任意のモードの種類の多いことで実証さ
れる。カラム出口を大気圧に保持した高圧入口動作に加
え、装置は、負圧出口と、負圧バックフラッシュ機能を
備えた大気、大気以下の圧力の入口が採用できる。こう
した作動モードはすべて、コンピュータ制御が可能であ
る。
がサポートする任意のモードの種類の多いことで実証さ
れる。カラム出口を大気圧に保持した高圧入口動作に加
え、装置は、負圧出口と、負圧バックフラッシュ機能を
備えた大気、大気以下の圧力の入口が採用できる。こう
した作動モードはすべて、コンピュータ制御が可能であ
る。
【００２１】本発明は、例えば、プロセス工学や化学
者、産業衛生労働者など、揮発性の有機混合物の連続的
監視関係者などが数々のガスクロマトグラフィー法の潜
在的な用途に適用できる。
者、産業衛生労働者など、揮発性の有機混合物の連続的
監視関係者などが数々のガスクロマトグラフィー法の潜
在的な用途に適用できる。
【図１】正の圧力で引き込まれたサンプルと、大気にガ
ス抜きをするカラム出口を併せて使用した本発明の第１
実施例に係るガスクロマトグラフィー装置の概要図であ
る。
ス抜きをするカラム出口を併せて使用した本発明の第１
実施例に係るガスクロマトグラフィー装置の概要図であ
る。
【図２】カラム出口に負圧発生源を採用して連続する大
気圧を検出するための本発明の第２実施例に係るガスク
ロマトグラフィー装置の概要図である。
気圧を検出するための本発明の第２実施例に係るガスク
ロマトグラフィー装置の概要図である。
【図３】１ 負圧式バックフラッシュ機能を提供する、
本発明の第３実施例に係るガスクロマトグラフィー装置
の概要図である。
本発明の第３実施例に係るガスクロマトグラフィー装置
の概要図である。
１０，４０，５０…ガスクロマトグラフィー装置、１２
…熱集束チャンバー、１８…サンプルチューブ、２４…
カラム。
…熱集束チャンバー、１８…サンプルチューブ、２４…
カラム。
フロントページの続き (72)発明者 クリスティン ランキン アメリカ合衆国 ミシガン州48104，ア ン アーバー，ピッツフィールド ブー ルバード 2643 (56)参考文献 実開 昭62−57161（ＪＰ，Ｕ)
Claims (9)
- 【請求項１】 サンプル供給源と、キャリアガス供給源
と、冷却によりサンプルの少なくとも一部成分を凝縮さ
せる手段を備えて成る熱集束チャンバーと、サンプルと
キャリアガスを熱集束チャンバーに通すために熱集束チ
ャンバー内に配設されたサンプルチューブと、サンプル
とキャリアガスをサンプルチューブに連続供給する入口
コンジットと、サンプルチューブの温度を急速に高めて
サンプルチューブ内で凝縮させたサンプルの一部を気化
させる温調装置と、ガスクロマトグラフィー分離カラム
と、前記温調装置に定期的にサンプルチューブを加熱さ
せ、凝縮されたサンプル成分を気化し、この凝縮された
サンプル成分を、前記サンプルチューブを連続的に流れ
るサンプルとともに前記カラムに注入するための制御手
段と、前記カラムの下流側に設けられ、サンプルの成分
が存在することを検出する検出装置とから成るガスクロ
マトグラフィー装置。 - 【請求項２】 前記サンプル供給源およびキャリアガス
供給源から供給されたサンプルならびにキャリアガスの
一部を排出しながら、同時に、残る部分をサンプルチュ
ーブに取り込ませる絞り流路を備えて成る請求項１に記
載のガスクロマトグラフィー装置。 - 【請求項３】 サンプルを、サンプルチューブ内へ、さ
らには前記カラムに引き込むため、前記検出装置の後段
に負圧供給源を設けてなる請求項１に記載のガスクロマ
トグラフィー装置。 - 【請求項４】 前記カラムのバックフラッシュを可能と
するために前記カラムの入口と連絡している負圧供給源
を備えて成る請求項１に記載のガスクロマトグラフィー
装置。 - 【請求項５】 前記熱集束チャンバーの温度を制御し
て、サンプルの少なくとも一部の比較的揮発性の高い成
分が熱集束チャンバー内で凝縮しないようにするための
装置を備えて成る請求項１に記載のガスクロマトグラフ
ィー装置。 - 【請求項６】 サンプル供給源ならびにキャリアガス供
給源を設け、サンプルならびにキャリアガスを通すため
のサンプルチューブが貫通した熱集束チャンバーを設
け、サンプルチューブと連絡したガスクロマトグラフィ
ー分離カラムを設け、このカラムから溶離されたサンプ
ルの成分の存在を検出する検出装置を設け、サンプルな
らびにキャリアガスを連続して熱集束チャンバーに流入
させるための差圧を加え、サンプルチューブの温度を調
整して、サンプルの少なくとも一部成分を、サンプルチ
ューブ内で凝縮させ、その後、サンプルチューブの温度
を上昇させ、前記凝縮させた成分を、前記サンプルチュ
ーブを連続的に流れるサンプルとともに前記カラム内に
注入するという手順から成るガスクロマトグラフィー方
法。 - 【請求項７】 差圧を加える手順が、サンプルならびに
キャリアガスを正のゲージ圧で供給し、前記カラムを大
気にガス抜きする手順から成る請求項６に記載のガスク
ロマトグラフィー方法。 - 【請求項８】 差圧を加える手順が、カラムに負圧をか
け、大気圧のサンプルをサンプルチューブへ、さらに、
前記カラムを通って引き込む手順から成る請求項６に記
載のガスクロマトグラフィー方法。 - 【請求項９】 前記カラムの入口端に定期的に負圧を加
え、カラムをバックフラッシュさせる手順を含む請求項
６に記載のガスクロマトグラフィー方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US710703 | 1991-06-05 | ||
| US07/710,703 US5141532A (en) | 1990-09-28 | 1991-06-05 | Thermal modulation inlet for gas chromatography system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180815A JPH05180815A (ja) | 1993-07-23 |
| JP2684540B2 true JP2684540B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=24855161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4170185A Expired - Lifetime JP2684540B2 (ja) | 1991-06-05 | 1992-06-03 | ガスクロマトグラフィー装置および方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5141532A (ja) |
| EP (1) | EP0525950B1 (ja) |
| JP (1) | JP2684540B2 (ja) |
| KR (1) | KR100212177B1 (ja) |
| CA (1) | CA2070448C (ja) |
| DE (1) | DE69205910T2 (ja) |
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| Publication number | Publication date |
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| KR100212177B1 (ko) | 1999-08-02 |
| JPH05180815A (ja) | 1993-07-23 |
| US5141532A (en) | 1992-08-25 |
| DE69205910D1 (de) | 1995-12-14 |
| EP0525950A1 (en) | 1993-02-03 |
| KR930000949A (ko) | 1993-01-16 |
| CA2070448C (en) | 1997-12-23 |
| CA2070448A1 (en) | 1992-12-06 |
| EP0525950B1 (en) | 1995-11-08 |
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