JP4840532B2 - Gas chromatograph - Google Patents
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Description
本発明はガスクロマトグラフに関し、特に試料を圧電素子によって吐出するインジェクタを備えたガスクロマトグラフに関するものである。 The present invention relates to a gas chromatograph, and more particularly to a gas chromatograph provided with an injector for discharging a sample by a piezoelectric element.
一般にガスクロマトグラフでは、分離カラムの入口をインサートに接続し、マイクロシリンジを用いてインサート内に液体試料を注入して気化させ、気化した試料をキャリアガスにのせて分離カラム内へと送り込む構成を有する。 In general, a gas chromatograph has a configuration in which an inlet of a separation column is connected to an insert, a liquid sample is injected into the insert using a microsyringe, vaporized, and the vaporized sample is placed on a carrier gas and sent into the separation column. .
マイクロシリンジによる試料注入では極微量の試料注入は難しい。そのため、最近は、圧電素子による液体吐出が可能なインクジェット技術を用いた超微量インジェクタが開発されており、マイクロシリンジでは不可能なpL〜nLオーダーの試料注入が可能となっている(非特許文献1参照。)。
圧電素子によるインジェクタを用いる場合には、従来のシリンジと異なりニードルがないため、インジェクタの吐出口とインサートの入口との間の高精度なアライメントが必要になる。例えば、分離カラムとしてキャピラリカラムを使用し、キャピラリカラムの一端に接続されたインサートがキャピラリ程度の内径をもっている場合においては、内径が約320μmのインサートの中心とインジェクタの吐出口(例えば78μm×38μm)の中心とを正確に位置合わせする必要がある。When using an injector with a piezoelectric element, unlike a conventional syringe, there is no needle, so high-precision alignment is required between the injector outlet and the inlet of the insert. For example, using a capillary column as a separation column, in the case where one end connected to insert the capillary column has an inner diameter of about capillary has an inner diameter center and the injector discharge port of the insert about 320 .mu.m (e.g. 78 .mu.m × 38 [mu] m) Must be accurately aligned with the center of the.
インジェクタ及びインサートは汚れ等により交換することが必要になり、交換する度にインジェクタとインサートの精密な位置合わせが必要であるので、インジェクタ交換やインサート交換の操作が煩雑で時間がかかる等の問題があった。そのため、インジェクタやインサート交換を簡便で、しかも位置決め精度を確保しながら行えるようにしたいという要請がある。 Injectors and inserts need to be replaced due to dirt, etc., and precise alignment between the injector and the insert is required every time it is replaced, so there are problems such as complicated and time-consuming operations for injector replacement and insert replacement. there were. Therefore, there is a demand for easy replacement of injectors and inserts while ensuring positioning accuracy.
また、位置決め精度を確保しようとすると、一体化された位置合わせ機構にインジェクタとインサートを固定することが必要になる。インサートは試料気化のために加熱しなければならないので、その熱により位置合わせ機構を介してインジェクタまで加熱されてしまい、インジェクタの吐出機構が損傷を受ける問題がある。 In order to secure positioning accuracy, it is necessary to fix the injector and the insert to the integrated positioning mechanism. Since the insert must be heated for vaporizing the sample, the heat is heated up to the injector through the alignment mechanism, and there is a problem that the discharge mechanism of the injector is damaged.
本発明の目的は、インジェクタ交換時の位置合わせ精度を簡便な構造で実現し、かつインジェクタをインサートから熱的に分離できる機構を備えたガスクロマトグラフを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gas chromatograph having a mechanism capable of realizing a positioning accuracy when replacing an injector with a simple structure and thermally separating the injector from an insert.
上記課題を解決するために、本発明に係るガスクロマトグラフ装置は、インジェクタとインサートの間を位置決め機能をもつ部材によって接続し、位置合わせができるようにしたものである。また、この位置決め機構をもつ部材は、インサートを加熱する加熱機構と、インジェクタとインサートの間の熱絶縁部を備えていることにより、インジェクタ部に熱が伝わりにくい状態でインサートを加熱し、試料を気化できる構造となっている。 In order to solve the above-described problems, a gas chromatograph apparatus according to the present invention is configured such that an injector and an insert are connected by a member having a positioning function so as to perform alignment. In addition, the member having the positioning mechanism includes a heating mechanism for heating the insert and a heat insulating portion between the injector and the insert, so that the insert is heated in a state in which heat is not easily transmitted to the injector portion, and the sample is It has a structure that can be vaporized.
すなわち、本発明に係るガスクロマトグラフは、試料を圧電素子によって吐出するインジェクタと、インジェクタから吐出された試料を受け取る試料入口、受け取った試料を加熱して気化する加熱部及び気化した試料を排出する排出口をもつインサートと、インジェクタ及びインサートを位置決めするための基台と、基台のインサート加熱領域においてインサートを加熱するように配置されたヒータと、インジェクタの試料吐出口及びインサートの試料入口を共通の内部空間に含むように被い、キャリアガスが供給されるキャリアガス供給口をもつ密閉容器と、インサートの排出口に接続された分離カラムと、分離カラムの下流に接続された検出器とを備えている。 That is, the gas chromatograph according to the present invention includes an injector that discharges a sample by a piezoelectric element, a sample inlet that receives a sample discharged from the injector, a heating unit that heats and vaporizes the received sample, and an exhaust that discharges the vaporized sample. An insert having an outlet, a base for positioning the injector and the insert, a heater arranged to heat the insert in the insert heating region of the base, a sample outlet of the injector, and a sample inlet of the insert are shared. A sealed container having a carrier gas supply port to which carrier gas is supplied so as to be included in the internal space, a separation column connected to the discharge port of the insert, and a detector connected downstream of the separation column ing.
基台はインジェクタとインサートを相互に位置決めするために、インジェクタを位置決めする第1位置決め部を有するインジェクタ領域と、インジェクタの吐出口の中心とインサートの試料入口中心とが同一直線上にくるようにインサートを位置決めする第2の位置決め部を有するインサート領域とを備えている。 In order to position the injector and the insert relative to each other, the base is inserted so that the injector area having the first positioning portion for positioning the injector, the center of the discharge port of the injector and the center of the sample inlet of the insert are on the same straight line And an insert region having a second positioning portion for positioning.
さらに、基台はインジェクタ領域とインサート領域の間を熱的に分離するために、インジェクタ領域とインサート領域の間に配置された断熱領域を備えている。 In addition, the base includes a heat insulating region disposed between the injector region and the insert region in order to thermally separate the injector region and the insert region.
インサートとしては円筒状の外形形状をもつものが好ましい。その場合、基台はシリコン基板からなり第2の位置決め部はシリコン基板の異方性ウエットエッチングにより形成された断面がV字型の溝であるのが好ましい。インサートは第2の位置決め部の溝に嵌め込まれることにより位置決めされる。 The insert preferably has a cylindrical outer shape. In that case, it is preferable that the base is made of a silicon substrate, and the second positioning portion is a groove having a V-shaped cross section formed by anisotropic wet etching of the silicon substrate. The insert is positioned by being fitted into the groove of the second positioning portion.
分離カラムの一例はキャピラリカラムである。その場合、インサートはその内部空間がキャピラリカラムと連通するようにキャピラリカラムに接続されており、インサートの試料入口は直径が1mm以下である。このようにインサートの試料入口を小さくすれば、インサート自体を小さくしてインサートの熱容量を小さくすることができるので、急速な昇温ができ、高速分析が可能となる。また、インサート容積は試料気化時の体積増加に対応する必要があるが、液体としてnL程度の微量試料用であるため気体になった状態でμL程度であり、1mm以下の直径を持ち、数mmの長さのインサートで問題無い。 An example of a separation column is a capillary column. In that case, the insert is connected to the capillary column so that its internal space communicates with the capillary column, and the sample inlet of the insert has a diameter of 1 mm or less. Thus, if the sample inlet of the insert is made small, the insert itself can be made small and the heat capacity of the insert can be made small, so that the temperature can be rapidly raised and high-speed analysis becomes possible. In addition, the insert volume needs to correspond to the volume increase at the time of sample vaporization, but since it is for a small amount sample of about nL as a liquid, it is about μL in a gas state, has a diameter of 1 mm or less, and several mm There is no problem with the length of insert.
インジェクタとしては底面が矩形の平坦面となったものを用いることができる。その場合、第1の位置決め部が基台に形成された平坦面をもつ凹部で、その凹部の底面がインジェクタの底面形状と一致する形状に形成されているようにすれば、インジェクタがその凹部に嵌め込まれることにより位置決めされる。 An injector having a rectangular flat surface at the bottom can be used as the injector. In that case, if the first positioning portion is a recess having a flat surface formed on the base, and the bottom surface of the recess is formed in a shape that matches the shape of the bottom surface of the injector, the injector is in the recess. Positioning is performed by fitting.
基台がシリコン基板からなるものである場合には、断熱領域は基台に形成された多孔質二酸化シリコンからなる領域とすることができる。多孔質二酸化シリコンからなる断熱領域は、具体的には後述するが、インジェクタ領域とインサート領域の間のシリコン基板を選択的に処理することにより、インジェクタ領域及びインサート領域と一体のものとしてシリコン基板に形成することができる。 When the base is made of a silicon substrate, the heat insulating region can be a region made of porous silicon dioxide formed on the base. The heat insulating region made of porous silicon dioxide is specifically described later. By selectively processing the silicon substrate between the injector region and the insert region, the silicon substrate is integrated with the injector region and the insert region. Can be formed.
ヒータの好ましい一例は、基台上に形成された金属薄膜抵抗体である。 A preferred example of the heater is a metal thin film resistor formed on a base.
位置合わせ機能を有する基台にインジェクタとインサートを取り付けることにより、インジェクタとインサートとの距離を一定にし、かつインジェクタの吐出口の中心とインサートの試料入口中心を一直線上に合わせることができる。本発明のガスクロマトグラフでは、インクジェット方式のインジェクタを用いた微量試料導入に対応しながら、インジェクタ交換時の位置決めを容易に行なうことができるようになるため、インジェクタの交換時間を大幅に短縮できるとともに、アライメント不良による性能低下を防止し、安定した測定が可能になる。 By attaching the injector and the insert to the base having the alignment function, the distance between the injector and the insert can be made constant, and the center of the discharge port of the injector and the center of the sample inlet of the insert can be aligned. In the gas chromatograph of the present invention, it is possible to easily perform positioning at the time of injector replacement while corresponding to the introduction of a small amount of sample using an ink jet type injector, so that the replacement time of the injector can be greatly shortened, Performance degradation due to poor alignment is prevented and stable measurement is possible.
2 基台
4 インジェクタ
6 インサート
8 吐出口
13 インジェクタ領域
14 第1位置決め部としての凹部
18 密閉容器
20 試料入口
22 加熱部
24 排出口
26 分離カラムとしてのキャピラリカラム
28 インサート領域
32 ヒータ
38 断熱領域
40 キャリアガス供給口
42 検出器
DESCRIPTION OF
以下に本発明の一実施例を詳細に説明する。
図1A〜図1Dは一実施例のガスクロマトグラフの概略構成図である。図1Aは試料注入部の平面図であり、密閉容器とインサートを透視して一部を断面図で示している。図1Bは同実施例の正面図であり、密閉容器を透視して示している。図1Cは図1AのC−C線位置での断面図、図1Dはインサートとキャピラリカラムとの接続状態を示す断面図である。図2は基台と基台に位置決めされて固定されたインジェクタ及びインサートを示す斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
1A to 1D are schematic configuration diagrams of a gas chromatograph according to an embodiment. FIG. 1A is a plan view of a sample injection portion, and shows a part in a sectional view through a sealed container and an insert . FIG. 1B is a front view of the embodiment, and shows the sealed container as seen through. 1C is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 1A, and FIG. 1D is a cross-sectional view showing a connection state between the insert and the capillary column. FIG. 2 is a perspective view showing the base and the injector and the insert positioned and fixed to the base.
基台2はシリコン基板からなり、インジェクタ4とインサート6が位置決めされて固定されている。
The
インジェクタ4は試料を圧電素子によって吐出するインクジェット方式のものであり、外形形状は直方体で底面が矩形の平坦面となっている。インジェクタ4の先端面、すなわち基台2に位置決めされたときにインサート6に対向する端面に、試料を吐出する吐出口8をもち、その反対側の端面に外部から試料が供給される試料供給パイプ10が接続されている。インジェクタ4の上面には試料供給パイプ10から供給された試料を液滴として吐出口8から吐出するために、圧電素子からなるアクチュエータ12が設けられている。
The
基台2はインジェクタ4を基台2に位置決めするためにインジェクタ領域13をもち、インジェクタ領域13にはインジェクタ4を位置決めする第1位置決め部として底面が平坦面となった凹部14が形成されている。その凹部14の底面がインジェクタ2の底面形状と一致する形状に形成されており、インジェクタ2が凹部14に嵌め込まれることにより位置決めされている。
The
インジェクタ4を基台2の凹部14内に固定するために、押さえバネ16が設けられている。押さえバネ16は基端部が密閉容器18に固定され、その先端部でインジェクタ4を基台2方向に押し付けることにより、インジェクタ4は基台2に対して位置決めされた状態で固定されている。
In order to fix the
インサート6は円筒状の外形形状をもち、インジェクタ4から吐出された試料を受け取る試料入口20、受け取った試料を加熱して気化する加熱部22及び気化した試料を排出する排出口24をもっている。排出口24には分離カラムとしてキャピラリカラム26の入口側の端部が挿入され、インサート6はその内部空間がキャピラリカラム26と連通して、インサート6の中心軸とキャピラリカラム26の中心軸が同一直線上にくるようにインサート6とキャピラリカラム26が接続されている。インサート6は外形の直径が500μm、試料入口20の直径が、例えば300μmである。
The
インサート6を基台2に位置決めするために、基台2にはインサート領域28が設けられている。インサート領域28にはインジェクタ4の吐出口8の中心とインサートの試料入口20の中心とが同一直線上にくるように、第2の位置決め部として断面がV字型の溝30が形成されている。溝30は基台2のシリコン基板をアルカリ溶液により異方性ウエットエッチングすることにより形成されたものである。インサート6はその溝30に嵌め込まれることにより位置決めされている。インサート6もインジェクタ4と同様に押さえバネなどの適当な部材(図示略)で押さえることにより固定されている。
In order to position the
基台2のインサート領域28にはインサート6の加熱部22を加熱するようにヒータ32が設けられている。ヒータ32はNi−Cr合金などからなり、インサート領域28の所定の領域に開口をもつマスクを介して蒸着又はスパッタリングにより形成された膜厚が1〜10μmの金属薄膜抵抗体である。ヒータ32には通電用のリード線34,36が接続されている。
A
基台2にはインジェクタ領域13とインサート領域28の間に多孔質二酸化シリコンからなる断熱領域38が形成されている。断熱領域38はヒータ32の熱がインジェクタ領域13に伝わるのを防止するためのものである。断熱領域38はインジェクタ領域13とインサート領域28の間を熱的に遮断するために、基台2の全幅にわたって基台2の厚さ方向に表面から底面まで達するように形成されている。
In the
インジェクタ4からインサート6に注入された試料を気化し、キャリアガスの流れとともにキャピラリカラム26に送りこむために、インジェクタ4及びインサート6を被う密閉容器18が設けられ、密閉容器18には外部からキャリアガスが供給されるキャリアガス供給口40が設けられている。試料供給パイプ10は密閉容器18を貫通して外部からインジェクタ4に接続され、キャピラリカラム26は密閉容器18を貫通して外部に導かれ、リード線34,36も密閉容器18を貫通して外部に導かれている。
In order to vaporize the sample injected into the
密閉容器18がインジェクタ4の試料吐出口8及びインサート6の試料入口20を共通の内部空間に含むように被い、その内部空間にキャリアガス供給口40からキャリアガスが供給されることにより、インサート6に注入されて気化された試料がキャリアガスによってキャピラリカラム26へ送り込まれて分離される。
The sealed
キャピラリカラム26で分離された試料成分を検出するために、キャピラリカラム26の下流には検出器42が接続されている。検出器42としてはFID(水素炎イオン化検出器)などを用いることができる。
A
この実施例のインクジェット式インジェクタ4の吐出量は、従来のマイクロシリンジよりも少量であり、通常数pL〜数10nL/1滴程度である。本実施例において、インジェクタ4はMEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)技術を用いてチップ状に作製されたものであり、その外形は通常ダイシングソー等の精密加工機を用いた切断により決められるため、μmオーダーの精度で作製される。
The discharge amount of the
インサートについても、例えば外形500μmの場合、公差は±20μm程度である。シリコン基板の基台2に形成したV字型の溝30を用いることにより、10μmオーダーの精度で位置決めすることができる。
For the insert, for example, when the outer shape is 500 μm, the tolerance is about ± 20 μm. By using the V-shaped
次に図3を参照しながら、この位置決め部材である基台2の作製方法について説明する。
Next, a method for producing the
(1)基台2となるシリコン基板50は表面の結晶面が(100)のものであり、低抵抗率のものを用いる。まず、シリコン基板50を熱酸化して表面に酸化膜52を形成する。この酸化膜52は後のエッチングの保護膜となるものである。酸化膜52の代わりに、CVD(化学気相成長法)等の手法により、シリコン窒化膜を形成してもよい。
(1) The
(2)フォトリソグラフィーの手法により、酸化膜52上のフォトレジスト層54にフォトマスクのパターンを転写し、インジェクタを位置決めする凹部を形成するための開口部56とインサートを位置決めするV溝を形成するための開口部58を形成する。V溝を形成するための開口部58は長方形であり、その長手方向をシリコン基板50の<110>軸方向と合わせておく。
(2) A photomask pattern is transferred to the
(3)開口部56,58の酸化膜52をバッファードフッ酸などの薬液を用いたウエットエッチングにより、又はCF4などのガスを用いたドライエッチングによって除去する。(3) The
(4)フォトレジスト層54を除去し、KOH(水酸化カリウム)、TMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)等、シリコン結晶方位によってエッチング速度が異なる異方性エッチングが可能な薬液を用いてエッチングを行う。このとき、V溝形成用の開口部58において、シリコン基板50の表面の面方位は(100)であり、開口部58は、<110>方向に合わせているので、エッチング面には最もエッチングレートの低い(111)面が現れ、断面V字型の溝30が形成される。
(4) The
一方、インジェクタを位置決めする凹部用の開口部56は、エッチング面積が広いため、(111)面が交差する線が現れる前に(100)面のエッチングが終了し、平坦な底面をもつ凹部14が形成される。
On the other hand, since the
以下の工程は多孔質シリコン酸化物からなる熱絶縁層形成工程である(非特許文献2参照。)。 The following process is a process for forming a thermal insulating layer made of porous silicon oxide (see Non-Patent Document 2).
(5)まずシリコン基板50の凹部14と溝30が形成された表面にAu薄膜60を蒸着法で形成する。
(5) First, an Au
(6)Au薄膜60の表面にフォトリソグラフィーでレジストパターンを形成し、Auエッチャントでエッチングして熱絶縁層を形成する領域のAu薄膜を選択的に除去してか開口部62を形成する。開口部62はシリコン基板50の表面を幅方向に横切るように形成する。
(6) A resist pattern is formed on the surface of the Au
(7)レジスト除去後、Au薄膜60の開口部62に対し、HF:水:エタノール=2:2:2の混合溶液中で電流密度240mA/cm2で60分間陽極酸化してシリコン基板の一部を多孔質シリコン層64に変換する。このとき、陽極酸化でできる多孔質シリコン層64は等方的に形成され、深さ約300μmとなる。(7) After removing the resist, the
(8)シリコン基板表面のAu薄膜60を除去し、熱酸化を行う。このとき、1000℃、30分間のウェット酸化の条件で、シリコン基板表面には約0.3μmの酸化膜層66が形成される。一方、多孔質シリコン層64は酸化速度が速いため、全層が多孔質酸化シリコン38となる。
(8) The Au
(9)マスク蒸着法又はマスクスパッタリング法により抵抗体となる金属膜を形成してヒータ22を作製する。
(9) A
(10)ダイシングソーによりシリコン基板50のキャピラリ接続側の端面を溝30にかかる位置で切断して、溝30のV字型の端面をシリコン基板50の端面に露出させる。
(10) The end face on the capillary connection side of the
シリコン基板50は厚さが300μm程度のものを使用すれば、工程(7)で厚さ方向全体に多孔質化が可能である。インジェクタチップの固定位置の凹部14は200μm程度の深さで形成する。またインジェクタチップとして吐出口の高さがチップの底面から500μm程度に形成されたものを使用すれば、インジェクタの吐出口とインサートの試料入口を結ぶ直線はシリコン基板表面の200μm上方となる。一方、V溝30の深さはシリコン基板表面から205μmの深さとすれば、外径500μmのインサートを用いる場合、インジェクタの吐出口と一直線上になる。
If the
以上のように作製された位置合わせ部材の基台2上に、インジェクタチップ4及びインサート6を配置する。インジェクタチップ4配置用の凹部14の底面はインジェクタチップの外形の底面形状に合わせて形成されているため、インサート6の中心に合わせた位置で固定可能である。固定にはチップ交換を考慮して、押さえバネ16による固定を例示しているが、チップ交換が簡便に行える手段であれば、これに限定されない。
The
Claims (6)
前記インジェクタから吐出された液体試料を受け取る試料入口、受け取った液体試料を加熱して気化する加熱部及び気化した試料を排出する排出口をもつインサートと、
断熱領域を挟んで一端側がインジェクタ領域、他端側がインサート領域となっている基台であって、前記インジェクタ領域には前記インジェクタを位置決めする第1位置決め部が設けられ、前記インサート領域には前記インジェクタの吐出口の中心と前記インサートの試料入口中心とが同一直線上にくるように前記インサートを位置決めする第2の位置決め部が設けられている基台と、
前記基台のインサート領域において前記インサートの加熱部を加熱するように配置されたヒータと、
前記インジェクタの試料吐出口及び前記インサートの試料入口を共通の内部空間に含むように被い、キャリアガスが供給されるキャリアガス供給口をもつ密閉容器と、
前記インサートの排出口に接続された分離カラムと、
前記分離カラムの下流に接続された検出器と、
を備えたガスクロマトグラフ。An injector for discharging a liquid sample by a piezoelectric element;
An insert having a sample inlet for receiving the liquid sample discharged from the injector, a heating unit for heating and vaporizing the received liquid sample, and an outlet for discharging the vaporized sample;
A base in which one end side is an injector region and the other end side is an insert region across the heat insulating region, and the injector region is provided with a first positioning portion for positioning the injector, and the insert region has the injector A base provided with a second positioning portion for positioning the insert so that the center of the discharge outlet and the sample inlet center of the insert are on the same straight line;
A heater arranged to heat the heating part of the insert in the insert region of the base;
Covering the sample outlet of the injector and the sample inlet of the insert in a common internal space, and a sealed container having a carrier gas supply port to which a carrier gas is supplied;
A separation column connected to the outlet of the insert;
A detector connected downstream of the separation column;
Gas chromatograph equipped with.
前記インサートの試料入口は直径が1mm以下である請求項2に記載のガスクロマトグラフ。The separation column is a capillary column, and the insert is connected to the capillary column such that the internal space communicates with the capillary column,
The gas chromatograph according to claim 2, wherein the sample inlet of the insert has a diameter of 1 mm or less.
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JP2000137034A (en) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Shimadzu Corp | Liquid injection device |
JP2002207027A (en) * | 2001-01-11 | 2002-07-26 | Shimadzu Corp | Method for manufacturing resin member having minute flow channel, member manufactured thereby and measuring instrument using the same |
WO2008026241A1 (en) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Shimadzu Corporation | Gas chromatograph |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000137034A (en) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Shimadzu Corp | Liquid injection device |
JP2002207027A (en) * | 2001-01-11 | 2002-07-26 | Shimadzu Corp | Method for manufacturing resin member having minute flow channel, member manufactured thereby and measuring instrument using the same |
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