JP2857913B2

JP2857913B2 - 試料濃縮装置

Info

Publication number: JP2857913B2
Application number: JP15370690A
Authority: JP
Inventors: 誠里田
Original assignee: DKK Corp
Current assignee: DKK Corp
Priority date: 1990-06-11
Filing date: 1990-06-11
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH0443958A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、試料中の被測定成分を濃縮カラムに濃縮
し、この濃縮成分を分析部に導入するのに用いられる試
料濃縮装置に関し、更に詳述すると、プロセス用イオン
クロマトグラフィー分析装置等の試料導入部に好適に使
用される試料濃縮装置に関する。

〔従来の技術〕

イオンクロマトグラフィー分析装置によって試料中の
低濃度イオン成分の測定を行なう場合、試料を分離カラ
ムと同種の充填剤を充填した濃縮カラムに流し、この濃
縮カラムに目的成分を濃縮した後、濃縮カラム中に濃縮
成分を溶離液で溶出させて分離カラムに導入することが
行われている。この場合、濃縮カラムに補捉されるイオ
ンの量は、濃縮カラムに送り込んだ試料の容量に比例す
るため、試料を濃縮カラムに一定量正確に送液する必要
があり、従ってプロセス測定用イオンクロマトグラフィ
ー分析装置では濃縮カラムへの送液用ポンプとして精度
の高い送液ポンプが使用されている。

一方、プロセス用イオンクロマトグラフィー分析装置
においては、試料中の陽イオン、陰イオンといった同一
カラムで分離できない複数の低濃度成分を複数の分離カ
ラムを用いて同時に分析することが行なわれているが、
この場合には各分離カラムと同種の充填剤を充填した複
数の濃縮カラムにそれぞれ目的成分を濃縮した後、これ
ら濃縮カラムから目的成分を各分離カラムに導入してい
る。

従来、試料中の同一カラムで分離できない複数の目的
イオン成分をそれぞれ濃縮カラムに濃縮した後、これら
目的成分を複数の分離カラムを用いて同時に分析するプ
ロセス用イオンクロマトグラフィー分析装置として、第
２図に示す構成のものが知られている。即ち、第２図に
おいて１は試料流通管、２は試料流通管１に介装された
送液ポンプ、1a及び1bはそれぞれ試料流通管１から分岐
した第１及び第２分岐管、3a及び3bは両分岐管1a,1bに
介装された第１及び第２開閉バルブ、4a及び4bは両分岐
管1a,1bの流出端が連結された六方バルブ構造の第１及
び第２インジェクタ、5a及び5bはインジェクタ4a,4bに
連結された第１及び第２試料濃縮流路、6a及び6bは試料
濃縮流路5a,5bに介装された第１濃縮カラム（陰イオン
濃縮カラム）及び第２濃縮カラム（陽イオン濃縮カラ
ム）、7a及び7bはインジェクタ4a,4bに連結された第１
及び第２溶離液流通管、8a及び8bは溶離液流通管7a,7b
の流出端に連結された第１分離カラム（陰イオン分離カ
ラム）及び第２分離カラム（陽イオン分離カラム）、９
は両インジェクタ4a,4bに連結する試料排出管である。

本装置によって試料の分析を行なう場合、まず第１バ
ルブ3aを開、第２バルブ3bを閉とした状態で送液ポンプ
２の作動によって第１分岐管1aに試料を導入し、第１イ
ンジェクタ4aの実線流路に試料を流すことにより、第１
濃縮カラム6aに目的成分を濃縮する。次に、第１バルブ
3aを閉、第２バルブ3bを開に切り換えて第２分岐管1bに
試料を導入し、第２インジェクタ4bの実線流賂に試料を
流すことにより、第２濃縮カラム6bに目的成分を濃縮す
る。これにより、両濃縮カラム6a,6bに異種の目的成分
がそれぞれ濃縮される。その後、両インジェクタ4a,4b
の流路を点線で示す流路に切り換え、溶離液流通管7a,7
bと試料濃縮流路5a,5bとを連結することにより、溶離液
によって濃縮カラム6a,6bに補捉されている目的成分を
溶出させて分離カラム8a,8bに導入し、分析を行なうも
ので、これにより試料中の同一カラムで分離できない複
数成分を同時に測定することができるものである。な
お、本装置においては、複数の試料導入口10が設けられ
ており、この導入口10を切り換えることにより異なる種
類の試料を試料濃縮流路１に導入できるようになってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第２図に示したイオンクロマトグラフィー分
析装置の試料濃縮装置は、次に述べるような欠点を有す
るものであった。

第２図の試料濃縮装置では、試料を送液ポンプ２に
よって濃縮カラム6a,6bに送液するようにしているの
で、試料はポンプ２を全量通過する。このため、試料を
切り換えた場合にはポンプ２内に残存している前回の試
料によって濃縮カラム6a及び6bに導入する試料が汚染さ
れ、測定値が不正確になることがある。また、このよう
に前回の試料がポンプ内に残存していると次回の試料が
汚染されるため、正確な測定値を得るためにはポンプ内
を次回の試料で完全に置き換える必要があり、従って試
料の置き換わりの悪いポンプを使用した場合には何度も
共洗いを行なわなければならず、測定動作が繁雑にな
る。

第２図の試料濃縮装置では、陰イオン、陽イオンの
同時分析のために２個の濃縮カラム6a,6bを設けている
が，各濃縮カラム6a,6bへの試料の導入のために分岐管1
a,1bを試料流通管１上に並列的に接続すると共に、各分
岐管1a,1bに開閉バルブ3a,3bを設けている。このため、
流路構成及び測定動作が複雑になり、コスト的にも不利
になる。

第２図の試料濃縮装置では各濃縮カラム6a,6bに試
料を流す場合、濃縮カラム6a,6bを試料流通管１に対し
並列的に配設しているので、バルブ3a,3bを切り換えて
各分岐管1a,1bに試料を順番に流す必要がある。このた
め、異種の成分を同時に濃縮することができず、濃縮操
作に時間がかかる。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本願第１発明は、前記の問題点を解決するためにな
されたもので、試料流通管に一対の開閉バルブを順次介
装し、上記試料流通管の両開閉バルブの間に往復式ポン
プの吸入吐出口を連結し、かつ試料流通管の両開閉バル
ブより下流側に試料溜め管及び流路切り換え用インジェ
クタを順次介装すると共に、上記試料流通管に濃縮カラ
ムが介装されたバイパス状試料濃縮流路を上記インジェ
クタを介して切り換え可能に連結し、かつこの試料濃縮
流路に上記濃縮カラム内の濃縮成分を分析部に導入する
キャリヤ流通路を上記インジェクタを介して試料流通管
と切り換え可能に連結してなることを特徴とする試料濃
縮装置を提供する。

本願第２発明は、前記，の問題点を解決するため
になされたもので、試料流通管に一対の開閉バルブを順
次介装し、上記試料流通管の両開閉バルブの間に往復式
ポンプの吸入吐出口を連結し、かつ試料流通管の両開閉
バルブより下流側に複数個の試料溜め管及び流路切り換
え用インジェクタを交互に介装すると共に、上記試料流
通管に濃縮カラムが介装されたバイパス状試料濃縮流路
を上記各インジェクタを介してそれぞれ切り換え可能に
連結し、かつこれらの試料濃縮流路に上記濃縮カラム内
の濃縮成分を分析部に導入するキャリヤ流通管を上記イ
ンジェクタを介してそれぞれ試料流通管と切り換え可能
に連結してなることを特徴とする試料濃縮装置を提供す
る。

この場合、本発明で用いる往復式ポンプは、シリンジ
等の後退動によって試料流通管内の試料を吸入吐出口か
ら内部に吸引し、シリンジ等の前進動によって内部に吸
引した試料を吸入吐出口から試料流通管内に吐出するも
ので、上流側の開閉バルブを開、下流側の開閉バルブを
閉とした状態で吸引動作を行ない、次に上流側の開閉バ
ルブを閉、下流側の開閉バルブを開にした状態で吐出動
作を行なうことにより送液を行なうことができるもので
ある。更に、両開閉バルブを開とした状態で試料の送液
を元圧その他の送液手段によって行なうことにより、試
料をポンプ内に流入させることなく試料流通管に流すこ
とができるものである。なお、上記開閉バルブはいずれ
の駆動方式のものでも使用できる。

また、本発明で用いる試料溜め管は、内部に所定量の
試料を採取するものである。

本発明の濃縮装置によって試料の濃縮、分析部への導
入を行なう場合、まず試料を試料流通管に流し、試料溜
め管に所定量の試料を採取した後、流路を切り換え、ポ
ンプの作動によって試料溜め管内の試料を濃縮カラムに
流すことにより、試料中の目的成分を濃縮カラムに濃縮
する。その後、流路を切り換えてキャリヤによって濃縮
カラム内の濃縮成分を分析部に導入するものであるるこの場合、第１発明の装置は、前述したように試料を
ポンプ内に通すことなく試料流通管に流すことができる
ため、試料溜め管内に前回の試料に汚染されていない試
料を採取してこの試料を濃縮カラムに導入することがで
き、従って前回の試料による汚染によって測定値が不正
確になることを防止できる。また、第２発明において
は、複数の濃縮カラムを濃縮カラムを試料流通管に対し
て直列的に連結しているため、流路構成が簡略になると
共に、試料溜め管と濃縮カラムとを交互にかつ試料流通
管に対して直列的に配設してあるので、ポンプの吐出動
作によって各試料溜め管内の試料を各濃縮カラムに同時
に導入することができ、従って複数成分の濃縮を同時に
行なうことができて濃縮工程に要する時間を著しく短縮
することができるものである。

ここで、本発明で用いるポンプは、濃縮工程において
その吐出量に等しい試料量が濃縮カラムを通過するもの
であり、このため試料を濃縮カラムの抵抗に抗して送り
込める吐出圧力が必要である。なお、本発明装置では、
試料液をポンプ内に通すことなく試料流通管に流すこと
ができるため、ポンプとしては試料の置き換わりが悪い
ものでも使用できる。

また、試料溜め管は、内部の試料がポンプの吐出によ
って濃縮カラムに導入されるものであるため、その容量
がポンプの総吐出量より大きいことが必要である。この
条件によってポンプからのコンタミを防ぐことが可能に
なると共に、複数のインジェクタを設けたときに直前の
インジェクタについている濃縮カラムの影響も受けなく
なる。

なお、本発明においてインジェクタ、濃縮カラム、分
析部、キャリヤ（濃縮カラム内の試料を分析部に導入す
るための溶離液、キャリヤガス等）等の構成、種類に限
定はなく、公知のいずれのものでも好適に使用すること
ができる。

次に、実施例によって本発明を具体的に示すが、本発
明は下記実施例に制限されるものではない。

〔実施例〕

第１図は本発明試料濃縮装置を用いたプロセス用イオ
ンクロマトグラフィー分析装置の一例を示す。なお、第
１図において第２図の装置と同一構成の部分には同一参
照符号を付してその節明を省略する。

本装置においては、試料流通管１に一対の開閉バルブ
11,12が順次介装されていると共に、試料流通管１の両
バルブ11,12間にはシリンジポンプ（往復式ポンプ）13
の吸入吐出口が連結されている。また、試料流通管１の
両開閉バルブ11,12より下流側には２個の試料溜め管14
a,14b及びインジェクタ4a,4bが交互に介装されていると
共に、各インジェクタ4a,4bには濃縮カラム6a,6bが介装
されたバイパス状試料濃縮流路5a,5bが各インジェクタ4
a,4bを介してそれぞれ切り換え可能に連結されている。
更に、上記試料濃縮流路5a,5bには、濃縮カラム6a,6b内
の濃縮成分を分離カラム（分析部）8a,8bに導入する溶
離液流通管7a,7bが上記各インジェクタ4a,4bを介して上
記試料流通管１と切り換え可能に連結されている。

上記装置によって試料を分析する場合、下記の手段で
行なう。

試料溜め管への試料送液バルブ11,12を開き、インジェクタ4a,4bを点線の流路
にして試料流通管１に試料を流すことにより、試料溜め
管14a,14bに試料を溜める。この場合、試料に元圧があ
ればバルブ11,12を開くだけで送液することができ、試
料に元圧がなければ他の適宜送液手段やシリンジポンプ
13を用いて送液を行なうことができる。なお、シリンジ
ポンプ13による送液は、バルブ11を開、バルブ12を閉と
してポンプ13の吸引動作を行なった後、バルブ11を閉、
バルブ12を開としてポンプ13の吐出動作を行なうという
操作を必要なだけ繰り返すことにより行なうことができ
るが、この場合には試料がポンプ13内を通るため、前記
の効果は得られない。

この送液操作は、試料溜め管14a,14bに試料が満たさ
れ、かつ流路が十分共流いされるまで行なう。このとき
濃縮カラム6a,6bには溶離液が流れており、濃縮カラム6
a,6bに補捉されていた前回のイオンは溶出されている。
なお、この送液動作の任意の時点でポンプ13のシリンジ
を後退させ、下記の濃縮開始時に吐出動作を行なえる
ようにしておく。

濃縮インジェクタ4a,4bを実線の流路に切り換えると共
に、バルブ11を閉、バルブ12を開にしてポンプ13の吐出
動作を行なう。すると、各試料溜め管14a,14b内の試料
が各濃縮カラム6a,6bに同時に送液され、イオンが補捉
される。このとき補捉されるイオンは、ポンプ13の吐出
量と等しい容量の試料中に存在していたものである。

この場合、濃縮倍率が足りなければ、前記シリンジポ
ンプ13の送液動作と同様の操作によってポンプ13の吐出
を繰り返すことにより、濃縮倍率を高めることができ
る。但し、この濃縮倍率は試料溜め管14a,14bの容量及
び濃縮カラム6a,6bの総交換容量（濃縮可能な試料の
量）によって制限される。即ち、ポンプ13の吐出量を試
料溜め管14a,14bの容量以上にすると、ポンプン13内を
通過した試料が濃縮管6aに、濃縮管6aを通過した試料が
濃縮管6b内に入ってコンタミが生じるおそれがあり、ま
たポンプ13の吐出量を濃縮カラム6a,6bの総交換容量以
上にすると、濃縮カラム6a,6bを通る試料中の目的イオ
ンが全量カラム6a,6bに補捉されなくなり、測定値が不
正確になる。

分析インジェクタ4a,4bを点線の流路に切り換える。これ
により、溶離液が濃縮カラム6a,6bを通過するようにな
り、濃縮カラム6a,6bに補捉されていたイオンが分離イ
オン8a,8bに導入され、イオンクロマトグラフィー分析
が行なわれる。

本実施例の濃縮装置は、ポンプからのコンタミを生じ
させることなく試料中の目的成分を正確に測定すること
ができると共に、各濃縮カラムを試料流通管に直列的に
配設してあるため、流路構成が簡単でコスト的に有利な
ものである。また、同一カラムで分離できない複数成分
を複数の濃縮カラムに同時に濃縮できるため、濃縮工程
を短縮化、簡略化することができ、従って濃縮・分析動
作をコンピュータ制御によって行なう場合、コンピュー
タをデータの採取に集中的に利用することができ、緻密
なデータを得ることができる。更に、ポンプの吐出量を
調整することにより試料に応じて濃縮倍率を自由に変更
できるといった利点も有するものである。

なお、上記実施例ではポンプとしてシリンジポンプを
用いたが、他の往復式ポンプを用いてもよい。また、試
料溜め管、濃縮カラムをそれぞれ２個設けたが、３個以
上としてもよく、かつインジェクタ、濃縮カラムとして
他の構成、種類のものを使用することもできる。更に、
上記実施例はイオンクロマトグラフ用としたが、他の液
体クロマトグラフ用、ガスクロマトグラフ用等に構成し
てもよく、その他の構成についても本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々変更しても差支えない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、第１発明の濃縮装置によれば、
ポンプによるコンタミを防止して正確な分析を行なうこ
とができる。また、第２発明の装置は、流路構成が簡便
であると共に、試料中の同一カラムで分析できない複数
成分の濃縮を同時に行なうことができるものであり、従
って同一カラムで分析できない複数成分の同時分析を簡
単かつコスト的に有利に行なうことができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフロー図、第２図は従
来の試料濃縮装置の一例を示すフロー図である。１……試料流通管 4a,4b……インジェクタ 5a,5b……試料濃縮流路 6a,6b……濃縮カラム 7a,7b……溶離液流通管 8a,8b……分離カラム 11……開閉バルブ 12……開閉バルブ 13……シリンジポンプ 14a,14b……試料溜め管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 30/08 G01N 30/46 G01N 30/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】試料流通管に一対の開閉バルブを順次介装
し、上記試料流通管の両開閉バルブの間に往復式ポンプ
の吸入吐出口を連結し、かつ試料流通管の両開閉バルブ
より下流側に試料溜め管及び流路切り換え用インジェク
タを順次介装すると共に、上記試料流通管に濃縮カラム
が介装されたバイパス状試料濃縮流路を上記インジェク
タを介して切り換え可能に連結し、かつこの試料濃縮流
路に上記濃縮カラム内の濃縮成分を分析部に導入するキ
ャリヤ流通管を上記インジェクタを介して試料流通管と
切り換え可能に連結してなることを特徴とする試料濃縮
装置。
【請求項２】試料流通管に一対の開閉バルブを順次介装
し、上記試料流通管の両開閉バルブの間に往復式ポンプ
の吸入吐出口を連結し、かつ試料流通管の両開閉バルブ
より下流側に複数個の試料溜め管及び流路切り換え用イ
ンジェクタを交互に介装すると共に、上記試料流通管に
濃縮カラムが介装されたバイパス状試料濃縮流路を上記
各インジェクタを介してそれぞれ切り換え可能に連結
し、かつこれらの試料濃縮流路に上記濃縮カラム内の濃
縮成分を分析部に導入するキャリヤ流通管を上記インジ
ェクタを介してそれぞれ試料流通管と切り換え可能に連
結してなることを特徴とする試料濃縮装置。