JP4300668B2

JP4300668B2 - オートインジェクタ

Info

Publication number: JP4300668B2
Application number: JP2000053182A
Authority: JP
Inventors: 信之龍見
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: JP2001242181A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体クロマトグラフ用のオートインジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体クロマトグラフにおいて試料注入（サンプリング）を自動化するためのオートインジェクタには分析用と分取用の２種がある。図３は、従来の分析用オートインジェクタの流路構成の一例を示したものである。
図において、３は機械力によってプランジャ３１が往復運動するように構成されたシリンジであるが、ここでは注射器としてではなく、所定量の液体を吸入吐出するためのポンプとして用いられるので、以下これを計量ポンプと記す。一般にポンプは吸入口と吐出口を持つが、ここで用いられる計量ポンプ３はその区別がないことが１つの特徴である。
【０００３】
分析すべき試料液は多数の小容量試料ビン８（以下、バイアルと記す）に予め封入して、ラック８１上に配列されている。このバイアル８から試料を吸い上げるニードル７は、ループ状の可撓管７１（以下、ループと記す）によりバルブ２０を介して計量ポンプ３に連結されており、また、図示しない駆動機構に保持されて、バイアル８、洗浄ポート９、インジェクションポート１０の間をプログラムに従って自在に移動することができる。バルブ２０は、回転式の３ポート２ポジションバルブで、計量ポンプ３により吸入吐出される液体の流路を吐出側（ポートａ−ｃが連通）または吸入側（ポートｂ−ｃが連通）に切り換える。ただし、ここで吐出側、吸入側というのは便宜上の呼称であって、実際には、後述のように吐出側において試料の吸入が行われる。
４は洗浄液のボトルである。
【０００４】
１は液体クロマトグラフ装置であって、リザーバ１６からキャリア液（移動相）をポンプ１２で吸引加圧し、インジェクタバルブ１１、カラム１３及び検出器１４を経て送液し、廃液溜め１７へ排出する。インジェクタバルブ１１は６ポート２ポジションバルブで、実線で示すチャージ側から点線で示すインジェクション側に切り換えることにより、計量管１５内の試料をキャリア液の流れの中に導入するものである。
【０００５】
このように構成された従来の分析用オートインジェクタによる試料注入の操作シーケンスの一例を以下に説明する。
（１）バルブ２０は吐出側（実線側）、インジェクタバルブ１１はチャージ側（実線側）において、ニードル７をバイアル８に挿入し、計量ポンプ３のプランジャ３１を引いて所定量の試料液を吸い上げる。吸い上げた試料液はループ７１内に留まり、バルブ２０や計量ポンプ３までは至らない。
（２）ニードル７をバイアル８から抜き、インジェクションポート１０に移動させこれに挿入すると共に、計量ポンプ３のプランジャ３１を押し込んで、ループ７１内の試料液をインジェクションポート１０を通して計量管１５に送入する。
（３）インジェクタバルブ１１を角度で６０度回転させ、インジェクション側（点線側）に切り換えると、キャリア液の流れが計量管１５を経由するように変わり、計量管１５内の試料をカラム１３を通って検出器１４へと押し流すことで液体クロマトグラフの分析が行われる。
（４）バルブ２０を吸入側（点線側）に切換え、計量ポンプ３に洗浄液ボトル４から洗浄液を吸入する。
（５）インジェクタバルブ１１をチャージ側に、バルブ２０を吐出側（実線側）に戻し、計量ポンプ３から洗浄液を半分吐出することにより、ループ７１、インジェクションポート１０、インジェクタバルブ１１、計量管１５の内部に残る試料を洗い流す。
（６）ニードル７を洗浄ポート９に移動させ、ここで計量ポンプ３から残りの洗浄液を吐出してニードル７の内外を洗浄する。
（７）ニードル７を次に分析すべき試料の入ったバイアル８まで移動させた後、上記の（１）〜（６）の操作を繰り返す。
【０００６】
液体クロマトグラフィには、大量の同一試料を繰り返し導入して、試料中の特定の成分を精製分取する用途もある。図４は、そのような用途に用いられる従来の分取用オートインジェクタの流路構成の一例を示したものである。
図において、大容量の試料ボトル５に入れた試料は、バルブ２０を吸入側（点線側）、インジェクタバルブ１１をチャージ側（実線側）において計量ポンプ３で吸引することにより、計量管１５を満たして流れる。次に、インジェクタバルブ１１を回転させると、計量管１５内の試料は液体クロマトグラフ１に導入され、カラム１３で分離され、フラクションコレクタ６で目的の成分が分取される。この間に、バルブ２０を吐出側（実線側）に切り換え、計量ポンプ３内の液体を排出することで１サイクルの分取が終わり、以上の操作を繰り返すことにより大量の試料を処理することができる。
分取の場合は、同一試料を繰り返して注入するので、毎回のサンプリング前に流路を洗浄することは必要でない。試料を変えるときは、試料ボトル５の位置に一時的に洗浄液のボトルを置いて流路の洗浄を行う。
なお、その他の構成要素については、図３中の同一番号を付したものと同じであるから説明を省く。また、図４中のバルブ２０を２つの逆止弁で置き換えた例もあるが、機能的には図４に示すものと同等である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来は分析用と分取用とで異なるタイプのオートインジェクタが使われていた。しかし、システム全体としての省スペース化とコストダウンを図るためには、１台で目的に応じて分析分取のいずれにも使用できるように、両タイプのオートインジェクタを共通化することが求められていた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、小容量のバイアルからの多種試料逐次サンプリング（分析）と同一試料繰返しサンプリング（分取）の両用に使用できる液体クロマトグラフ用のオートインジェクタ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】
上記課題を解決するために、本願発明のオートインジェクタは、単一の吸入吐出口を持つ計量ポンプと、ラックに配置された複数の分析用試料容器及びインジェクションポートに挿抜可能なニードルと、前記計量ポンプにより前記ニードルを通して前記複数の分析用試料容器から逐次に試料を吸引しインジェクションポートからインジェクタバルブを介して計量管に注入する機構を有し、このインジェクタバルブを操作することにより前記計量管内の試料が液体クロマトグラフのキャリア液流路中に導入されるように構成されたオートインジェクタにおいて、前記ニードルに連結された流路と、前記複数の分析用試料容器とは別に設けた分取用試料入り分取用試料容器及び洗浄液入り洗浄液容器を含む複数の液体容器の各々に連結された複数の流路とから択一的に１つの流路を選択して前記ポンプの吸入吐出口に連通するバルブを備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ用のオートインジェクタである。
【０００９】
これにより、上記バルブを切り換えるシーケンスを適切にプログラムすることで、１台のオートインジェクタを分析用にも分取用にも使用することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１に示す。同図において図３または図４に示すものと同一の構成要素には同じ符号を付してあるので説明を略す。
図において特徴的なものはバルブ２であって、これは本発明実施のために特別に工夫された６ポート３ポジションバルブである。即ち、このバルブには６０度間隔で設けた６つのポート（ａ、ｂ、ｄ、ｅ、及び２つのｃ）があり、隣り合う２つのポートを連通するためのパス（図中に実線で示す）が１５０度隔てて２本設けられている。図の状態ではポートａ−ｃ間が連通しているが、この状態からバルブを反時計方向に３０度回転させるとｂ−ｃ間が連通し、逆に時計方向に３０度回転させるとｄ−ｃ間が連通する。つまり、バルブ２は、３０度回転するごとにポートｃが択一的にポートａ、ｂ、ｄと連通するバルブである。なお、２つのポートｃはバルブ外で連結され、計量ポンプ３の吸入吐出口に接続されている。また、ポートｅは図では使用していないが、ドレン排出口として使用することもできる。
【００１１】
このように構成されたオートインジェクタにおいて、複数のバイアル８から逐次サンプリングする場合の動作は次の通りである。
バルブ２をポートａ−ｃが連通する位置、インジェクタバルブ１１をチャージ側（実線側）において、ニードル７によりバイアル８から試料液を吸い上げて一旦ループ７１内に保持し、次いでニードル７を移動させてインジェクションポート１０から計量管１５に試料を注入する。次に、インジェクタバルブ１１をインジェクション側に回して試料を液体クロマトグラフ１の分析流路内に導入することで分析がスタートする。分析が行われている間に、バルブ２を反時計方向に３０度回転させてｂ−ｃ間が連通する状態にして、洗浄液ボトル４から洗浄液を計量ポンプ３に吸入し、再度バルブ２を戻して吐出することでインジェクションポート１０以降の流路内の洗浄が行われ、さらに、ニードル７を洗浄ポート９に移してニードル７自体の洗浄を行う。
この間の操作手順は、先述の従来例（図３）における自動注入の場合と少しも変わらない。
【００１２】
分取のための自動注入の場合は、ニードル７をインジェクションポート１０に挿入した状態で、バルブ２を時計方向に３０度回転させてポートｄ−ｃが連通する位置にして、試料ボトル５から試料液を計量ポンプ３に吸入し、次いでバルブ２をポートａ−ｃが連通する位置に戻して、インジェクションポート１０に挿入したままのニードル７からインジェクタバルブ１１を介して計量管１５に試料液を注入する。以後は図４によって説明済みの従来の分取の場合と同様である。
なお、図１には図示されていないが、分取の場合は、図４におけると同様に、フラクションコレクタを検出器１４の後に連結して用いる。
【００１３】
上述のように、本発明の特徴とするところはバルブ２にあるが、バルブ２としては様々な変形が考えられる。例えば、２つのポートｃをバルブ外で連結する代わりにバルブ内部に穴を穿って連通させておくことも可能である。また、バルブ２を２個の３ポートバルブに分割し、これらを連動させるようにしても機能は同じである。
【００１４】
図２（Ａ）は別の変形の一例を示したものである。同図におけるバルブ２１は４ポート３ポジションバルブであって、バルブの回転位置に応じて中心のポートｃと周囲に配した３つのポートａ、ｂ、ｄのいずれか１つが択一的にバルブ内の１本のパスによって連通するように構成されている。つまり、機能的には図１におけるバルブ２と同等である。なお、図２においては、図１と同じ部分は省略されている。
このようなバルブ２１を用いて構成されたオートインジェクタの機能や操作手順は図１に示すものと全く同じである。バルブ２１は、さらにポート数を増してマルチポートバルブにすれば、試料ボトル５を複数本接続しておくこともできるので、図１のバルブ２よりも応用性が高く、また流路構成がシンプルで理解しやすいというメリットもある。
【００１５】
図２（Ｂ）は他の変形例を示したもので、回転式バルブの代わりに３個の電磁弁２２を用いた例である。この場合、３個の電磁弁２２を、常にいずれか１個のみがオン（開）となるように制御することで、図１または図２（Ａ）に示す回転式バルブと同等に機能する。当然ながら、電磁弁としては、対象となる試料や洗浄液に対して十分な耐薬品性と耐圧性を持つものを用いなければならない。
なお、図中の符号ａ、ｂ、ｃ、ｄは、図１におけるバルブ２のポートａ、ｂ、ｃ、ｄに相当する流路上の位置を示す。
【００１６】
図１における計量管１５を、適当な充填剤を填めたカラムに置き換えると、注入した試料中の特定の成分がこのカラムにトラップ（捕集）される。この方法で大量の希薄試料を導入し、極微量の成分を濃縮しながらサンプリングすることができる。このような濃縮サンプリング法は従来から知られているものであるが、カラムは計量管よりも流路抵抗が大きいために、これに試料を注入するには、計量ポンプ３の吐出圧を大きくし、その周辺の配管系の耐圧性を増す必要がある。このような点に十分考慮して設計すれば、本発明になるオートインジェクタは、分析分取いずれの場合でも濃縮サンプリングに対応することが可能である。
なお、本発明は上記いくつかの実施形態や変形例に限定されるものではない。
【００１７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、小容量のバイアルからの多種試料逐次サンプリング（分析）と同一試料繰返しサンプリング（分取）のいずれにも対応可能な液体クロマトグラフ用のオートインジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図３】従来の分析用オートインジェクタの一例を示す図である。
【図４】従来の分取用オートインジェクタの一例を示す図である。
【符号の説明】
１…液体クロマトグラフ
２…バルブ
３…計量ポンプ
４…洗浄液ボトル
５…試料ボトル
７…ニードル
８…バイアル
９…洗浄ポート
１０…インジェクションポート
１１…インジェクタバルブ

Claims

単一の吸入吐出口を持つ計量ポンプと、ラックに配置された複数の分析用試料容器及びインジェクションポートに挿抜可能なニードルと、前記計量ポンプにより前記ニードルを通して前記複数の分析用試料容器から逐次に試料を吸引しインジェクションポートからインジェクタバルブを介して計量管に注入する機構を有し、このインジェクタバルブを操作することにより前記計量管内の試料が液体クロマトグラフのキャリア液流路中に導入されるように構成されたオートインジェクタにおいて、前記ニードルに連結された流路と、前記複数の分析用試料容器とは別に設けた分取用試料入り分取用試料容器及び洗浄液入り洗浄液容器を含む複数の液体容器の各々に連結された複数の流路とから択一的に１つの流路を選択して前記ポンプの吸入吐出口に連通するバルブを備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ用のオートインジェクタ。
上記計量管を濃縮用カラムに置き換えて成る請求項１に記載のオートインジェクタ。