JP3280192B2 - セプタムパージ式のガスクロマトグラフ用試料注入口部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分析用カラムに気化さ
せた試料を送るガスクロマトグラフ用の試料注入口部の
構成に係わり、外界と隔離するための隔膜の接ガス面を
キャリヤーガスで洗浄し、試料昇温時に隔膜から発生す
る成分が分析カラム方向に流れこむのを防ぐセプタムパ
ージ式のガスクロマトグラフ用試料注入口部に関する。

【０００２】

【従来の技術】試料を昇温し一定温度に保持してその試
料を気化させる試料気化室を備え、その気化させた試料
を分析用カラムに送るガスクロマトグラフ用の試料注入
口部の構成として、試料気化室に通ずる試料注入通路入
口に設けられ内部を外界と隔離するためのセプタム（隔
膜）が設けられているものがある。このセプタムの材質
としては、通常、シリコンゴムが用いられ、試料注入時
には試料注入針を試料気化室に至るまで貫入させること
ができる。このような構成の試料注入口部の温度を低く
設定すれば、セプタムの成分の気化が避けられるが、そ
の反面、測定対象の試料が気化しないか、または気化し
てもすぐセプタム周辺にその試料の成分が付着してしま
い、実際の分析が不可能である。従って、通常は、上記
のような試料注入口部の温度はある程度高くして使用さ
れる。

【０００３】しかし、試料注入口部の温度はある程度高
くすると、セプタム周辺の温度も高くなってしまい、セ
プタムの成分であるシリコンゴムに起因するゴーストピ
ークが多くなる。これは、約２００℃以上の温度になる
とシリコンゴムが気化し始めるためである。そのため、
ガスクロマトグラフによる分析のための試料昇温時に、
試料の移送に使用するキャリヤーガスでセプタムの接ガ
ス面を洗浄し、洗浄後のガスを装置外へ排出するセプタ
ムパージという方式が採用されるのが一般的になってき
ている（以下、セプタムパージ式という）。

【０００４】また、セプタムパージ式ではないが、試料
気化室とセプタムの間に球体が移動できる部屋を設け、
試料の注入時以外は試料注入通路を球体で閉じ、試料の
注入時には球体を移動させて試料注入通路を開くように
する方式の試料注入口部が、特開昭５１−１０７８８９
号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の一般的なセプタ
ムパージ式の試料注入口部では、セプタムから発生する
成分が分析用のカラムの方向に流れこむのをある程度抑
制することができ、ゴーストピークの出現をある程度低
減することが可能であるが、試料気化室とセプタム洗浄
用のキャリヤーガスの通路が隔絶されておらず、セプタ
ムの接ガス面にキャリヤーガスが触れるだけの構成であ
る。従って、セプタムで発生したシリコンゴム成分が試
料気化室内に入り込み、カラム恒温槽冷却時に分析カラ
ムの先端に凝縮され、それが次の昇温時にカラムの中へ
入り込み測定試料の中には含まれていない成分が検出さ
れてゴーストピークとなる可能性が高い。特に、キャピ
ラリーカラムを用いたガスクロマトグラフにより高感度
に増幅して観察する場合には、このゴーストピークが顕
著に現れる。従って、信頼性の高い試料分析を行うこと
が不可能となる。

【０００６】一方、セプタムパージ式でない特開昭５１
−１０７８８９号公報に開示された従来技術によれば、
試料の注入時以外は球体で試料注入通路を閉じてセプタ
ムで発生したシリコンゴム成分が試料気化室内に入り込
むことを避けることが可能であるが、試料注入時に球体
を移動させ試料注入通路を開いた時にセプタムからのシ
リコンゴム成分が試料気化室内に入り込むことは避けら
れない。その結果、上記一般的なセプタムパージ式の場
合と同様にゴーストピークが現れることとなり、従っ
て、信頼性の高い試料分析を行うことが不可能となる。

【０００７】本発明の目的は、ゴーストピークが出現せ
ず信頼性の高い試料分析を行うことが可能なセプタムパ
ージ式のガスクロマトグラフ用試料注入口部を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、試料を昇温し気化させてカラムに
送る試料気化室と、その試料気化室に通ずる試料注入通
路入口に設けられ試料注入時に試料注入針を貫入させ得
る隔膜とを有し、その隔膜の接ガス面をキャリヤーガス
で洗浄し装置外へ排出するセプタムパージ式のガスクロ
マトグラフ用試料注入口部において、前記試料気化室へ
のキャリヤーガスの通路とは独立して設けられ、前記隔
膜の接ガス面に対して一方向に洗浄用のキャリヤーガス
を流すためのセプタムパージ流路を有することを特徴と
するセプタムパージ式のガスクロマトグラフ用試料注入
口部が提供される。

【０００９】上記セプタムパージ式のガスクロマトグラ
フ用試料注入口部において、好ましくは、前記試料注入
通路の試料気化室と隔膜との間に設けられた部屋と、試
料の注入時以外は上記試料注入通路を閉じ試料の注入時
には上記試料注入通路を開くように前記部屋内部を移動
しうる球体とを有する。

【００１０】上記において好ましくは、前記球体は、試
料の注入時以外には試料注入針の進入経路からその球体
の直径の１／３以下の距離ずれた位置に中心が位置する
ように設置され、かつ試料の注入時には試料注入針によ
って試料注入通路を開くように移動可能である。

【００１１】

【作用】上記のように構成した本発明の試料注入口部
は、試料を気化させるために昇温され、ある一定の温度
に保持される。そして、試料気化室で気化した試料は専
用の通路より供給されたキャリヤーガスによって分析用
のカラムへと移送される。この時、セプタムの接ガス面
もキャリヤーガスで洗浄されるが、そのセプタム洗浄用
のキャリヤーガスは、上記試料気化室へのキャリヤーガ
スの通路とは独立して設けられたセプタムパージ流路を
通り、セプタムの接ガス面に対して一方向に流され、気
化したセプタム成分を含む洗浄後のキャリヤーガスは装
置外へ排出される。

【００１２】上述のように試料気化室へ通路とは独立し
たセプタムパージ流路を設け、かつセプタムの接ガス面
に対して一方向にキャリヤーガスを流すことにより、気
化したセプタム成分を含む洗浄後のキャリヤーガスは一
方的に装置外へ排出されることになり、試料気化室に入
ることはない。一方、試料気化室内にはセプタムに接し
ない純粋なキャリヤーガスが一定の割合で流れるため、
分析用のカラム内にはセプタムからの発生ガスは全く混
入しない。その結果、ゴーストピークが現れることがな
くなり、分析の信頼性向上に寄与できる。

【００１３】また、試料注入通路の試料気化室と隔膜と
の間に部屋を設け、かつその部屋内部において球体を移
動可能とし、試料の注入時以外はその球体によって試料
注入通路を閉じることにより、試料の注入時以外は球体
で試料注入通路を閉じて気化したセプタム成分が試料気
化室内に入り込むことを避けることが可能となる。しか
も、前述のように、セプタムパージ流路を利用してキャ
リヤーガスをセプタムの接ガス面に対し一方向に流し、
洗浄後のキャリヤーガスを一方的に排出するため、上記
球体を移動させて試料注入通路を開いた時にも気化した
セプタム成分を含むキャリヤーガスが試料気化室に入る
ことはない。

【００１４】上記において、試料の注入時に試料注入通
路を開く際には、例えばセプタムを貫入させた試料注入
針の針先で球体を移動させるのがよい。試料注入後、試
料注入針は瞬時に試料気化室より抜き去られ、球体が重
力により元の位置に戻って再び試料注入通路は閉じられ
る。この試料注入針の貫入から抜き去りまでの時間は１
秒以内で、その間のキャリヤーガスの流量は１／６０ミ
リリットル／ｍｉｎ程度であるため、試料注入通路を介
して移動し得るキャリヤーガスはほとんど無いと考えら
れる。

【００１５】また、上記の場合、試料の注入時以外に試
料注入通路を閉じる際には、試料注入針の進入経路から
球体の直径の１／３以下の距離ずれた位置に球体の中心
が位置するようにすることにより、試料注入針の進入時
にその針先は球体の真中に当らなくなり、従って、試料
の注入時に球体を移動させ試料注入通路を開く際には、
試料注入針の針先によって球体をスムーズに移動させる
ことができる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の第１の実施例によるセプタム
パージ式のガスクロマトグラフ用試料注入口部につい
て、図１から図５を参照しながら説明する。

【００１７】図１は本実施例のセプタムパージ式のガス
クロマトグラフ用試料注入口部の構成を示す断面図であ
る。図１の試料注入口部は、注入口ボデイ１、注入口ヘ
ッド２、注入口キャップ３、ヘッドナット４、ゴム押え
５、注入口セプタム６、インサートパッキン押え７、キ
ャリヤーガス入口パイプ８、セプタムパージパイプ９、
スプリットアウトパイプ１０、グラファイトパッキング
１１、試料気化室１２を有する。試料気化室１２の下部
にはカラム接続口１３が設けられ、試料気化室１２の外
周にはガラスインサートスプリット穴部１４およびガラ
スインサート１５が設けられている。

【００１８】また、注入口ヘッド２内には試料気化室１
２に通ずる試料注入通路１６が設けられ、試料注入通路
１６の上部は注入口セプタム６に面するセプタムガス接
室１７となっており、その内部では球体１８が移動可能
で、球体１８によって試料注入通路１６入口が閉じられ
たり開かれたりする。試料気化室１２上部にはキャリヤ
ーガスを試料気化室１２に供給するキャリヤーガス通路
１９が設けられており、キャリヤーガス通路１９とは独
立してセプタムパージ流路２０，２１が設けられてい
る。

【００１９】上記試料注入口部の組み立てに際しては、
まず、注入口ボデイ１、注入口ヘッド２、注入口キャッ
プ３、ヘッドナット４、キャリヤーガス入口パイプ８、
セプタムパージパイプ９、およびスプリットアウトパイ
プ１０等によって試料注入口の本体を構成する。そし
て、注入口セプタム６を注入口ヘッド２に取付ける。一
方、インサートパッキン押え７の中にグラファイトパッ
キング１１を押し込み、ガラスインサート１５をそのグ
ラファイトパッキング１１の中に押し込む。その後、注
入口ボディ１に上記ガラスインサート１５を押し込む。
さらに、ヘッドナット４を注入口ボディ１に締め付けて
試料注入口部の本体が完成される。本実施例の試料注入
口部においては、セプタムガス接室１７内を移動可能な
球体１８を設けたことと、キャリヤーガス通路１９と独
立したセプタムパージ流路２０，２１を特別に設けたこ
とが特徴である。

【００２０】次に、セプタムパージ付注入口の上部拡大
図を示す図２により、キャリヤーガスの流れを説明す
る。キャリヤーガス入口パイプ８から供給されたキャリ
ヤーガス３０は、試料気化室１２に通ずるキャリヤーガ
ス通路１９とセプタムパージ流路２０とに分かれて流れ
る。図２では、キャリヤーガス通路１９側のキャリヤー
ガスを矢印３１で、セプタムパージ流路２０側のキャリ
ヤーガスを矢印３２で示す。

【００２１】試料気化室１２に入ったキャリヤーガス３
１は、気化した試料を試料気化室１２下部のカラム接続
口１３より分析用のカラム（図示せず）の方向に移送す
るために図１中矢印３３で示す方向に流出するが、その
残りは試料気化室１２下部から分かれてガラスインサー
トスプリット穴部１４を流れ、スプリットアウトパイプ
１０より排出される（図中矢印３４で示す）。分析用の
カラム側の流量とスプリットアウトパイプ１０側の流量
の比（スプリット比）は、通常、１対１００である。

【００２２】一方、セプタムパージ流路２０に入ったキ
ャリヤーガス３２は、セプタムガス接室１７の上部に達
し、常に注入口セプタム６に接触して注入口セプタム表
面を洗浄しながら一方向に流れ、気化したシリコンゴム
成分を含む洗浄後のキャリヤーガスはセプタムパージ流
路２１を経てセプタムパージパイプ９より図中矢印３５
で示すように一方的に排出される。また、試料の注入時
以外は、球体１８は重力によって試料注入通路１６入口
を閉じており、セプタムガス接室１７側、従ってセプタ
ムパージ流路２０側と試料気化室１２側とが仕切られ、
それぞれ独立した流路となっている。以上のことによ
り、気化したシリコンゴム成分を含む洗浄後のキャリヤ
ーガスが試料気化室１２、従って分析用のカラム内に入
り込むことはない。

【００２３】試料を試料気化室１２に注入する時には、
図中矢印４０の方向に沿って試料注入針を注入口セプタ
ム６に貫入させ、その試料注入針によって球体１８をセ
プタムガス接室１７内で移動させて試料注入通路１６を
開き、試料注入針の先端を試料気化室１２内部に到達さ
せて、試料を注入する。試料注入後、試料注入針は瞬時
に試料気化室１２より抜き去られ、球体１８が元の位置
に戻って再び試料注入通路１６は閉じられる。この試料
注入針の貫入から抜き去りまでの時間は１秒以内で、そ
の間のキャリヤーガスの流量は１／６０ミリリットル／
ｍｉｎ程度であるため、試料注入通路１６を介して移動
し得るキャリヤーガスはほとんど無いと考えられる。し
かも、前述のように、セプタムパージ流路２０を利用し
てキャリヤーガスを注入口セプタム６の接ガス面に対し
一方向に流し、洗浄後のキャリヤーガスを一方的に排出
するため、上記のように試料注入通路１６を開いた時に
も気化したシリコンゴム成分を含むキャリヤーガスが試
料気化室１２に入ることはない。

【００２４】図３は、従来のセプタムパージ式のガスク
ロマトグラフ用試料注入口部の一般的な構成を示す断面
図であり、図４は図３の上部拡大図である。但し、図３
および図４において、図１および図２と同等の部材には
同じ符号を付してある。図３および図４に示した従来の
セプタムパージ式の試料注入口部では、図１および図２
のセプタムガス接室１７、球体１８、セプタムパージ流
路２０，２１が設けられていない。この試料注入口部に
おいては、キャリヤーガス入口パイプ８から供給された
キャリヤーガス３０が試料気化室１２に供給される（図
中矢印５０参照）だけでなく、試料注入通路１６ａにも
流れ（図中矢印５１参照）、注入口セプタム６に触れる
ことにより洗浄が行われ、その後のキャリヤーガスがセ
プタムパージパイプ９より排出される。

【００２５】ところが、試料注入通路１６ａは注入口セ
プタム６によって袋小路状になっており、注入口セプタ
ム６の接ガス面付近の圧力はほぼ一定でガスの移動がほ
とんどなくなる。そのため、試料注入通路１６ａに流れ
たキャリヤーガスの一部は、その試料注入通路１６ａに
連通する試料気化室１２の方へと直接流れ出してしま
い、注入口セプタム６より気化したシリコンゴム成分も
試料気化室１２、従って分析用のカラム内に入り込み、
その結果、ゴーストピークが現れることになる。

【００２６】これに対し、本実施例では、セプタムガス
接室１７内を移動可能な球体１８を設け、かつキャリヤ
ーガス通路１９と独立したセプタムパージ流路２０，２
１を特別に設けたことにより、気化したシリコンゴム成
分を含む洗浄後のキャリヤーガスが試料気化室１２、従
って分析用のカラム内に入り込むことはなく、その結
果、ゴーストピークが現れることがなくなり、分析の信
頼性を向上することができる。

【００２７】図５に、本実施例の試料注入口部による分
析結果および従来の試料注入口部による分析結果を比較
した図であり、（ａ）が本実施例の試料注入口部による
クロマトグラム、（ｂ）が従来の試料注入口部によるク
ロマトグラムである。但し、図５は、試料を溶解するた
めの溶媒のみを分析した結果である。図５（ａ）のクロ
マトグラムでは、溶媒のピークのみ現れており、ゴース
トピークはほとんど現れていない。一方、図５（ｂ）の
クロマトグラムでは、溶媒のピークに加え、注入口セプ
タム６のシリコンゴム成分に起因するゴーストピークが
現れている。このように、従来の試料注入口部を用いた
分析では、被分析試料を混入していないのにもかかわら
ずシリコンゴム成分に起因するゴーストピークが現れて
しまうが、本実施例の試料注入口部を用いた分析では、
ゴーストピークを従来の１／１０以下にすることが可能
となり、ガスクロマトグラフの定量精度を大幅に向上で
き、信頼性の高い分析を行うことが可能である。

【００２８】以上のような本実施例によれば、セプタム
ガス接室１７内を移動可能な球体１８を設け、その球体
１８で試料注入通路１６入口を閉じたり開いたりし、か
つキャリヤーガス通路１９と独立したセプタムパージ流
路２０，２１を設け、注入口セプタム６洗浄用のキャリ
ヤーガスを一方向に流すので、気化したシリコンゴム成
分を含む洗浄後のキャリヤーガスが試料気化室１２、従
って分析用のカラム内に入り込むことはなくなる。従っ
て、ゴーストピークが現れることがなくなり、分析の信
頼性を向上することができる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施例によるセプタ
ムパージ式のガスクロマトグラフ用試料注入口部につい
て、図６により説明する。

【００３０】本実施例の試料注入口部は、図１および図
２の実施例と基本的な構成は同じであるが、注入口ヘッ
ド１０２の構造が若干異なる。即ち、注入口ヘッド１０
２において、試料注入通路１１６は、その中心線が試料
注入針の進入経路４０から距離ｄだけずれた位置にくる
ように設けられる。この試料注入通路１１６の中心線と
試料注入針の進入経路４０とのずれの距離ｄは球体１８
の直径の１／３以下に設定される。そして、試料を試料
気化室１２に注入する時には、注入口セプタム６に貫入
させた試料注入針によって球体１８を移動させ、試料注
入通路１１６を開くが、その時、試料注入針は少し曲が
って試料注入通路１１６に入り、試料気化室１２内部に
到達し試料を注入する。

【００３１】上記ずれの距離ｄは、試料注入針の針先に
よって球体１８をスムーズに移動させ得る距離として本
発明者により実験的に確かめられた距離であり、試料注
入通路１１６の中心線と試料注入針の進入経路４０とを
そのようにずらせることにより、試料注入針の進入時に
その針先は球体１８の真中に当らなくなり、試料注入針
の針先によって球体１８をスムーズに移動させ、試料注
入通路１１６を開くことができる。

【００３２】以上のように、本実施例によれば、第１の
実施例と同様の効果が得られるだけでなく、試料注入時
に試料注入針の針先によって球体１８をスムーズに移動
させることができ、作業性を向上することができる。

【００３３】なお、上記２つの実施例では、いずれも球
体１８を用いているが、そのような球体がない場合で
も、従来の試料注入口部に比べゴーストピークを１／５
以下にする抑えることができる。

【００３４】また、上記２つの実施例において、セプタ
ムパージパイプ９の出口に真空ポンプなどを接続し、気
化したシリコンゴム成分を含む洗浄後のキャリヤーガス
をセプタムパージパイプ９より強制的に吸引してもよ
い。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、試料気化室へ通路とは
独立したセプタムパージ流路を設け、隔膜の接ガス面に
対して一方向にキャリヤーガスを流し排出するので、気
化した隔膜成分を含む洗浄後のキャリヤーガスが試料気
化室に入らず、ゴーストピークが現れることがなくな
り、高い信頼性の分析を行うことができる。

【００３６】また、試料の注入時以外は球体によって試
料注入通路を閉じるので、気化した隔膜成分が試料気化
室内に入り込むことを避けることができる。しかも、試
料の注入時に試料注入針で球体を移動させ試料注入通路
を開く際にも、隔膜の接ガス面に対して一方向にキャリ
ヤーガスを流し排出するので、隔膜成分を含むキャリヤ
ーガスが試料気化室に入ることはない。

【００３７】さらに、試料注入針の進入経路から球体の
直径の１／３以下の距離ずれた位置に球体の中心が位置
するようにするので、試料注入時に試料注入針の針先に
よって球体をスムーズに移動させることができ、作業性
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるセプタムパージ式
のガスクロマトグラフ用試料注入口部の構成を示す断面
図である。

【図２】図１に示したセプタムパージ式のガスクロマト
グラフ用試料注入口部の上部拡大図である。

【図３】従来のセプタムパージ式のガスクロマトグラフ
用試料注入口部の一般的な構成を示す断面図である。

【図４】図３に示したセプタムパージ式のガスクロマト
グラフ用試料注入口部の上部拡大図である。

【図５】図１の試料注入口部による分析結果および図３
の試料注入口部による分析結果を比較した図であり、
（ａ）は図１の試料注入口部によるクロマトグラム、
（ｂ）は図３の試料注入口部によるクロマトグラムであ
る。

【図６】本発明の第２の実施例によるセプタムパージ式
のガスクロマトグラフ用試料注入口部の構成を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 注入口ボディ ２ 注入口ヘッド ３ 注入口キャップ ６ 注入口セプタム ８ キャリヤーガス入口パイプ ９ セプタムパージパイプ １０ スプリットアウトパイプ １２ 試料気化室 １３ カラム接続口 １４ ガラスインサートスプリット穴部 １５ ガラスインサート １６ 試料注入通路 １７ セプタムガス接室 １８ 球体 １９ キャリヤーガス通路 ２０，２１ セプタムパージ流路 １０２ 注入口ヘッド １１６ 試料注入通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 30/12 G01N 30/10 G01N 30/18

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料を昇温し気化させてカラムに送る試
   料気化室と、前記試料気化室に通ずる試料注入通路入口
   に設けられ前記試料注入時に試料注入針を貫入させ得る
   隔膜とを有し、前記隔膜の接ガス面をキャリヤーガスで
   洗浄し装置外へ排出するセプタムパージ式のガスクロマ
   トグラフ用試料注入口部において、 前記試料気化室への前記キャリヤーガスの通路とは独立
   して設けられ、前記隔膜の接ガス面に対して一方向に洗
   浄用のキャリヤーガスを流すためのセプタムパージ流路
   を有することを特徴とするセプタムパージ式のガスクロ
   マトグラフ用試料注入口部。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセプタムパージ式のガス
   クロマトグラフ用試料注入口部において、前記試料注入
   通路の前記試料気化室と前記隔膜との間に設けられた部
   屋と、前記試料の注入時以外は前記試料注入通路を閉じ
   前記試料の注入時には前記試料注入通路を開くように前
   記部屋内部を移動しうる球体とを有することを特徴とす
   るセプタムパージ式のガスクロマトグラフ用試料注入口
   部。
3. 【請求項３】 請求項２記載のセプタムパージ式のガス
   クロマトグラフ用試料注入口部において、前記球体は、
   前記試料の注入時以外には前記試料注入針の進入経路か
   ら前記球体の直径の１／３以下の距離ずれた位置に中心
   が位置するように設置され、かつ前記試料の注入時には
   前記試料注入針によって前記試料注入通路を開くように
   移動可能であることを特徴とするセプタムパージ式のガ
   スクロマトグラフ用試料注入口部。