JP3296232B2 - ガスクロマトグラフ用オンカラム試料導入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスクロマトグラ
フやガスクロマトグラフを用いた質量分析計に関し、特
にガスクロマトグラフのキャピラリカラムに試料を導入
する試料導入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】キャピラリガスクロマトグラフにおい
て、カラム内に液体試料を直接導入を行うオンカラム試
料導入法が知られている。このオンカラム試料導入法を
内径が０．１ｍｍ〜０．３２ｍｍのキャピラリカラムに
適用する場合には、以下図７，８に示すような構成によ
って行われている。

【０００３】図７，８は従来のオンカラム試料導入法を
説明するための概略断面図である。図７に示すオンカラ
ム試料導入法では、キャピラリカラム２の内径ｄ１（例
えば、０．１ｍｍ〜０．３２ｍｍ）よりも細い外径ｄ２
のニードル２１を備えたシリンジを用いる導入法であ
り、シリンジニードル２１をキャピラリカラム２の中に
差し込み、液体試料をキャピラリカラム２内に直接注入
するものである。

【０００４】また、図８に示すオンカラム試料導入法で
は、内径ｄ１（例えば、０．１ｍｍ〜０．３２ｍｍ）の
キャピラリカラムの上流側に内径ｄ３が例えば、０．５
ｍｍ以上の径で内面を不活性化処理したキャピラリカラ
ム２２を接続し、この内径０．５ｍｍ以上のキャピラリ
カラム２２の中に、通常分析に使用される外径ｄ４が
０．４ｍｍ以上のシリンジニードル２３を差し込む導入
法であり、これによって、直接液体試料を注入するもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来から用いられてい
るオンカラム試料導入法において、キャピラリカラムよ
りも細いニードルを備えたシリンジを用いる場合には、
外径ｄ２が０．３ｍｍ以下の非常に細い特殊なニードル
を備えた高価なシリンジを必要とするという問題があ
る。また、このシリンジニードルは、外径が非常に細い
ため強度がないという問題があり、そのため、オートサ
ンプラーによる自動注入を行うためには、オートサンプ
ラー部および注入口部に複雑で高価な特殊機構を必要と
するという問題がある。また、このような機構を用いた
場合であっても、内径が０．２５ｍｍ以上のキャピラリ
カラムにしか適用できず、適用範囲が限定されるという
問題がある。

【０００６】また、接続用のキャピラリカラムを用いる
場合には、外径が０．４ｍｍ以上のニードルを備えた通
常の分析用シリンジを用いて直接液体注入を行うことが
できるが、内径が０．５ｍｍ以上の高価な不活性化され
たキャピラリカラムを接続する必要があり、操作も煩雑
となっていた。さらに、このキャピラリカラムの最上部
にはシリンジニードルが差し込まれるため、薄い肉厚で
強度がないキャピラリカラムは破損しやすく、頻繁にカ
ラムの最上部を形成し直す必要があり、操作が煩雑とな
るという問題点がある。

【０００７】そこで、本発明は前記した従来のガスクロ
マトグラフ用オンカラム試料導入装置の持つ問題点を解
決し、キャピラリカラムの内径にかかわらず、液体試料
を直接導入することができ、操作が簡便なオンカラム試
料導入装置を提供することを目的とし、また、内径の小
さなキャピラリカラムに対して、オートサンプラーの自
動注入によってオンカラム試料導入を行うことができ、
操作が簡便なオンカラム試料導入装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、試料気化室内
に装着するインサートによって、キャピラリカラムを試
料気化室に接続するものであり、該インサート内に直接
マイクロシリンジを差し込み、試料を液体状態のままで
注入することによって、どのような内径のキャピラリカ
ラムであっても液体状態の試料を導入することができる
ものである。

【０００９】本発明のガスクロマトグラフ用オンカラム
試料導入装置は、試料気化室内にマイクロシリンジを直
接差し込むことができる構成とするために、昇温及び降
温可能な試料気化室と、試料気化室内に装着可能であっ
て、一端に試料注入用の細管を挿入可能な第１開口部と
他端にキャピラリカラムを接続可能な第２開口部とを有
する筒状のインサートとを備え、細管から注入された試
料をインサートを通してキャピラリカラムに導入する構
成とするものである。

【００１０】本発明のガスクロマトグラフ用オンカラム
試料導入装置によれば、試料気化室の外部からマイクロ
シリンジの細管を挿入し、その細管を試料気化室内に装
着されているインサートの第１開口部内に挿入する。イ
ンサートの細管が差し込まれる側の第１開口部の内径
は、キャピラリカラムの内径よりも大きな径とすること
ができるため、キャピラリカラムの内径よりも径の大き
なシリンジニードルの場合でも、インサート内への差し
込みを行うことができる。この状態で、マイクロシリン
ジの細管を通して液体状態の試料を注入する。この注入
において、インサートの体積を少量にしておくことによ
って、インサート内に注入された試料は速やかにキャピ
ラリカラム内に移行する。また、注入された液体状態の
試料は、キャリヤガスの流れによってインサートに接続
されたキャピラリカラム内に試料の導入が行われる。キ
ャピラリカラム内に試料が導入された後、試料気化室お
よびカラムオーブンを昇温し、インサートおよびキャピ
ラリカラムの成分を気化させて、分離検出を行う。

【００１１】これによって、キャピラリカラムの内径に
かかわらず、液体試料を直接導入することができる。

【００１２】また、キャピラリカラムの内径にかかわら
ず、充分な強度の細管を備えたシリンジニードルを用い
ることができるため、内径の小さなキャピラリカラムに
対しても、オートサンプラーの自動注入によってオンカ
ラム試料導入を行うことができる。

【００１３】本発明の第１の実施態様において、インサ
ートの内径は、第１開口部からインサートの軸方向の中
心部方向に向かって縮小してテーパーが形成されるもの
であり、この構成によって、どのような内径のキャピラ
リカラムに対しても大径のシリンジニードルを使用する
ことができる。

【００１４】本発明の第２の実施態様において、インサ
ートの内径は、第２開口部からインサートの軸方向の中
心部方向に向かって縮小してテーパーが形成されるもの
であり、この構成によって、キャピラリカラムの内径に
かかわらずに、試料気化室へのキャピラリカラムの接続
を行うことができる。

【００１５】本発明の第３の実施態様は、インサートの
外周と試料気化室の内面との間に、筒状のライナーを備
えるものであり、これによって、試料気化室内でのイン
サートの軸合わせを容易に行うことができる。

【００１６】本発明の参考例は、インサートの外周を試
料気化室の内面に合わせて形成するものであり、これに
よって、ライナーを用いることなく、試料気化室内での
インサートの軸合わせを容易に行うことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態の構
成例について、図１の本発明のガスクロマトグラフ用オ
ンカラム試料導入装置の実施形態を説明する概略断面図
を用いて説明する。

【００１８】図１において、符号１で示される装置は、
本発明のガスクロマトグラフ用オンカラム試料導入装置
の試料気化室を示している。この試料気化室１は、昇温
および降温が可能であり、昇温はヒータ１８によって行
うことができ、また、降温は冷却装置から送風される冷
風によって行うことができる。

【００１９】試料気化室１の内部空間にはインサート１
０に接続されたキャピラリカラム２が挿入されて装着さ
れる。該キャピラリカラムには、外部から注入された試
料がキャリヤガスととも導入される。このキャピラリカ
ラム２の試料気化室１内への装着は、インサート１０の
接続により行う。

【００２０】このインサート１０は、試料気化室１の内
径よりも小さな外径の筒状体であり、シリンジニードル
を挿入するための第１開口部３１とキャピラリカラム２
を接続するための第２開口部３２を備え、第１開口部３
１および第２開口部３２から、それぞれインサートの軸
方向の中心方向に向かって径を縮小させて、内面にテー
パー面３３，３４を形成している。また、第１開口部３
１の端部の内径は挿入されるシリンジニードルの細管の
外径よりも大径に形成し、例えば、０．４ｍｍ以上の外
径のシリンジニードルの挿入が可能な内径に形成する。
また、第２開口部３２の端部の内径は接続されるキャピ
ラリカラム２の外径よりも大径に形成する。

【００２１】また、第１開口部３１の端部の内径はキャ
ピラリカラム２の内径よりも大きくすることができ、こ
れによって、キャピラリカラムの外径よりも太いシリン
ジニードルであっても、インサート内への差し込みを行
うことができる。

【００２２】これによって、シリンジニードルおよびキ
ャピラリカラムをインサート対して挿入し、押しつける
だけの簡単な操作によって、シリンジニードルのインサ
ート内への差し込みとキャピラリカラムのインサートへ
の接続を容易に行うことができる。なお、インサート１
０はパイレックス製又は石英製又は不活性化処理済の金
属製とすることができる。

【００２３】インサート１０の試料気化室１の位置決め
は、インサート１０の外周と試料気化室１の内周面との
間に配置される位置決め用のライナー１９により行うこ
とができる。このライナー１９は、グラファイトフェル
ール１１、グラファイトフェルールおさえ１２および固
定ナット１３によって固定することができる。

【００２４】また、試料気化室１の上方には、シリンジ
ニードルを試料気化室１内に挿入するための注入口ゴム
栓１４が固定ナット１５で固定されている。シリンジニ
ードルの細管は、この注入口ゴム栓１４を貫通させるこ
とによって、試料気化室１の内部空間に挿入することが
できる。また、試料気化室１の下方には、キャピラリカ
ラム接続用のグラファイトフェルール１６が固定ナット
１７によって固定されている。

【００２５】なお、、グラファイトフェルールおさえ１
２および固定ナット１３の一部には、キャリヤガスの導
入を行うためのキャリヤガスライン４と、注入口ゴム栓
１４の汚れを除去するセプタムパージライン６を通す通
路が形成されている。

【００２６】図２は、インサート１０に対して、キャピ
ラリカラム２の接続とシリンジニードル２０の差し込み
を行う操作を説明するための図である。なお、図２は、
キャピラリカラム、シリンジニードル、インサート、お
よび注入口ゴム栓のみの概略位置を示している。キャピ
ラリカラム２をインサート１０の第２開口部内に挿入す
ると（図２（ａ））、キャピラリカラム２はインサート
１０のテーパー面内に押し込まれ接続が行われる（図２
（ｂ））。このキャピラリカラム２とインサート１０と
の接続は試料気化室１の外部で行い、キャピラリカラム
２を接続したインサート１０を図１に示すグラファイト
フェルール１６および固定ナット１７を介して試料気化
室１本体への取り付けを行う。このキャピラリカラム２
の取り付けの後、シリンジニードル２０の挿入によって
液体試料の注入を行う。

【００２７】この、シリンジニードル２０の挿入は、シ
リンジニードル２０を注入口ゴム栓１４を貫通させて試
料気化室１内の空間に挿入した後、インサート１０の第
１開口部内に挿入する（図２（ｂ））。キャピラリカラ
ム２はインサート１０のテーパー面内に押し込まれ接続
が行われる。

【００２８】この状態で、マイクロシリンジの細管を通
して液体状態の試料を注入すると、インサートの体積を
少量にしておくことによって、インサート内に注入され
た試料は速やかにキャピラリカラム内に移行する。ま
た、注入された液体状態の試料は、キャリヤガスの流れ
によってインサートに接続されたキャピラリカラム内に
試料の導入が行われる。

【００２９】また、インサートとキャピラリカラムの接
続部に液体試料の付着がある場合であっても、接続部の
昇温によって気化され、キャピラリカラムに導入される
ため、分析に支障は生じない。

【００３０】次に、本発明の試料気化室を備えたガスク
ロマトグラフ装置の一構成例について図３を用いて説明
する。図３において、恒温槽３内にはキャピラリカラム
２が設置され、キャピラリカラム２の一端には試料気化
室１が接続され、他端には検出器９が接続されている。
試料気化室１は、昇温を行う構成として図示しない加熱
手段（図１中のヒータ１８および駆動装置）と、降温を
行う構成として冷却ファン８ａおよび冷却ファン用ダク
ト８ｂを備える。また、試料気化室１には、キャリヤガ
ス供給するためのキャリヤガスライン４と定流量調整器
５と、注入降ゴム栓の汚れを除去するためのセプタムパ
ージライン６および可変抵抗７が接続されている。

【００３１】上記装置において、試料気化室１の上流に
定流量調整器（あるいは図示しない定圧制御器）によっ
て、キャリヤガスの流量を制御して供給する。試料注入
時には、冷却ファン８ａおよび冷却ファン用ダクト８ｂ
によって降温させ、試料気化室１を試料溶媒の沸点以下
に保持する。この状態で、試料のインサート内にマイク
ロシリンジを差し込み、試料を液体の状態で注入する。
注入された液体試料は、キャリヤガスの流れによってイ
ンサートに接続されたキャピラリカラム内に導入され
る。試料気化室１中のキャピラリカラム内に試料が導入
された後、試料気化室１およびカラムオーブンをヒータ
によって昇温させる。この昇温によって、インサートお
よびキャピラリカラム内の試料の成分は気化し、検出器
９で検出される。

【００３２】図４は、本発明のガスクロマトグラフ用オ
ンカラム試料導入装置の参考例を説明するための概略断
面図である。この構成例は、前記図１に示したインサー
トとライナーを一体で形成した構成である。インサート
１０ａは、パイレックス製又は石英製又は不活性化処理
済の金属製とすることができ、筒状体の外径を試料気化
室１の内径よりもわずかに小径とすることによって、試
料気化室１における位置決めを行うライナーの役を兼ね
ることができる。また、インサート１０ａは、前記イン
サート１０と同様に、シリンジニードルを挿入するため
の第１開口部３１ａとキャピラリカラム２を接続するた
めの第２開口部３２ａを備え、各開口部からインサート
１０の軸方向の中心方向に向かって径を縮小させて内面
にテーパー面を形成している。また、第１開口部３１ａ
の端部の内径はシリンジニードルの細管の外径よりも大
径に形成してシリンジニードルの挿入を可能とし、ま
た、第２開口部３２ａの端部の内径はキャピラリカラム
２の外径よりも大径に形成する。

【００３３】また、前記インサート１０と同様に、第１
開口部３１の端部の内径をキャピラリカラム２の内径よ
りも大きくして、キャピラリカラムの外径よりも太いシ
リンジニードルのインサート内への差し込みを可能とす
る。

【００３４】これによって、前記インサート１０と同様
に、シリンジニードルおよびキャピラリカラムをインサ
ート対して挿入し、押しつけるだけの簡単な操作によっ
て、シリンジニードルのインサート内への差し込みとキ
ャピラリカラムのインサートへの接続を容易に行うこと
ができる。

【００３５】以下、図５，６に本発明の装置を用いた分
析結果例を示す。図５の分析結果は、内径０．２５ｍｍ
のキャピラリカラムを接続し、オートサンプラー用に使
用される外径０．６３ｍｍのシリンジニードルを用いた
場合であり、図６の分析結果は、内径０．１ｍｍのキャ
ピラリカラムを接続し、オートサンプラー用に使用され
る外径０．６３ｍｍのシリンジニードルを用いた場合で
ある。この分析結果から、キャピラリカラムよりも径の
大きなオートサンプラー用シリンジニードルを使用した
場合であっても、良好な分析結果を得ることができる。

【００３６】本発明の実施態様によれば、キャピラリカ
ラムの内径よりも細い外径の特殊で高価なシリンジニー
ドルや注入口に複雑な機構を要することなく、どのよう
な内径のキャピラリカラムに対しても液体シリンジの導
入を可能とすることができる。

【００３７】また、本発明の実施態様によれば、キャピ
ラリカラムの内径よりも細い外径の特殊で高価なシリン
ジニードルを用いることなく、キャピラリカラムよりも
径の大きなオートサンプラー用シリンジニードルを使用
することができるため、オートサンプラーの自動注入
で、内径０．３２ｍｍ以下のキャピラリカラムへのオン
カラム試料導入を、簡易で安価な構成で行うことが可能
となる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスクロ
マトグラフ用オンカラム試料導入装置によれば、キャピ
ラリカラムの内径にかかわらず液体試料を直接導入する
ことが簡便な操作で可能となり、また、内径の小さなキ
ャピラリカラムに対して、オートサンプラーの自動注入
によってオンカラム試料導入を簡便な操作で行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスクロマトグラフ用オンカラム試料
導入装置の実施形態を説明するための概略断面図であ
る。

【図２】本発明のインサートに対するキャピラリカラム
の接続とシリンジニードルの差し込みを行う操作を説明
するための図である。

【図３】ガスクロマトグラフ装置の一構成例を説明する
ための図である。

【図４】本発明のガスクロマトグラフ用オンカラム試料
導入装置の参考例を説明するための概略断面図である。

【図５】本発明の装置を用いた分析結果例を示す図であ
る。

【図６】本発明の装置を用いた分析結果例を示す図であ
る。

【図７】従来のオンカラム試料導入法を説明するための
概略断面図である。

【図８】従来のオンカラム試料導入法を説明するための
概略断面図である。

【符号の説明】

１…試料気化室、２…キャピラリカラム、３…恒温槽、
４…キャリヤガスライン、５…定流量調整器、６…セプ
タムパージライン、７…抵抗器、８…冷却手段、９…検
出器、１０…インサート、１１，１６…グラファイトフ
ェルール、１２…グラファイトフェルールおさえ、１
３，１５，１７…固定ナット、１４…注入ゴム栓、１８
…ヒータ、１９…ライナー、２０…シリンジニードル。
３１，３２…開口部、３３，３４…テーパー面。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 昇温及び降温可能な試料気化室と、 前記試料気化室内に装着可能であり、一端に試料注入用
   の細管を挿入可能な第１開口部と他端にキャピラリカラ
   ムを接続可能な第２開口部とを有する筒状のインサート
   と、 前記インサートの外周と前記試料気化室に内周面との間
   に配置される位置決め用ライナーとを備え、 細管から注入された試料をインサートを通してキャピラ
   リカラムに導入することを特徴とするガスクロマトグラ
   フ用オンカラム試料導入装置。