JP4988382B2 - 試料溶液の固相抽出装置 - Google Patents

Description

本願発明は、複数試料溶液の固相抽出装置に関するもので、更に詳しくは固相カートリッジへの試料を加圧送液する装置に関する。

従来、水道水や環境水中に残留する農薬分析のための前処理として固相抽出が使用されている。従来技術としては、シリンジポンプを２つ用いバルブで切り替え、２流路で固相カートリッジへ送液する構成、二つの駆動装置による１流路で送る連続送液や、一つの駆動装置で１検体のみの送液装置が実施されていた。

液体試料を高速で送液する場合、例えば設定容量１０００ｍｌの試料を１００ｍｌ／ｍｉｎで送液した時、従来法に於いて精製水９７０ｍｌ、河川水８５０ｍｌとなり、試料溶液の粘性により試料固相負荷装置内部圧力が減圧になり、特に河川水では約１５％の誤差が生じ、正確な送液が出来ない。

又、例えば従来異なる量を送液する場合、送液する量毎に別箇の装置を必要とし、夫々購入せざるを得なかった。

特開２００６−１７０１７８号公報

従来、固相カートリッジへ試料を大量に送液する際、多くの時間がかかり、一定した送液速度を確保することが出来ない。又、分析者により結果の偏りがある等の問題がある。
このため、多数の検体の処理には多数の処理装置が必要となり、処理費用の増大、設置場所の確保等の固相前処理に費用と時間がかかり、前処理の効率化とコストパフォーマンスが求められていた。

又、試料によっては、例えば高粘性試料溶液の如く正確な送液が出来ない場合もあり、簡単な固相抽出法の使用も限られるケースもあり、その使用範囲が限定され、よりコストのかかる処理を取らざるを得ないこともある。特に、ＧＣ分析に於いては、送液誤差は１％までが許容範囲であり、これに対応する送液誤差をクリアーすることは至難である。

そこで、本発明に於いては、上記の諸問題を解決するため、複数のシリンジを用いて連続的に加圧送液を行なえるようにし、固相カートリッジへの試料送液の時間短縮、一定した送液速度を保てると共に、複数種類の検体の前処理をも一台で行なえる、更に極めて精度の高い正確な送液装置システムを提案し、更に下記の各手段を提案せんとするものである。第一に、二つの駆動シリンジを一の駆動部で交互に駆動を繰り返しさせると共に、夫々の駆動シリンジに対応して複数のプランジャーを係合させ、該プランジャーの嵌合する各シリンジは所望の固相に連結することを特徴とする試料溶液の固相抽出装置を提案する。

又、第二に、一つの駆動シリンジに取付けられた複数のシリンジを各々異なる容量とすることにより、異なった容量の送液を一定時間内に送液することを特徴とする請求項１記載の試料溶液の固相抽出装置を特徴とする。

又、第三に、前記シリンジによる試料溶液の吐出及び／或いは吸引と関連して、二つの駆動シリンジの夫々が一時停止時間を置くように制御されることを特徴とする試料溶液の固相抽出装置を提案する。

又、第四に、固相抽出装置に試料温度測定のための温度センサーを備え、該温度センサーからの出力データを記録部に送り、記録することを特徴とする試料溶液の固相抽出装置を提案する。

又、第五に、試料温度測定のための温度センサーで得られた温度データにより、試料固相負荷が行なわれる前に温度制御部で、試料溶液を設定温度に制御することを特徴とする試料溶液の固相抽出装置を提案する。

本発明によれば、複数の駆動シリンジに対応した複数のシリンジを用いて、連続的に加圧送液が行なえ、特にシリンジを各駆動シリンジに複数置くことによって、異なるメソッドを同時に処理することが出来、それにより多成分の有害物質の前処理が一度に効率的に行なえる。勿論、連続的な加圧送液が行なえ、固相カートリッジへの試料水送液の時間短縮、一定した送液速度供給が可能である。
この結果、多量試料中の農薬等の微量目的物質を効率的かつ迅速に固相抽出することが可能である。

以下、本発明一実施例について説明する。

図１は、本発明の一実施例を示す概略説明図で、４本のシリンジを二つの駆動シリンジで駆動し、２個の固相カートリッジに試料溶液を供給する試料溶液供給装置である。

本実施例は、二つの駆動シリンジ３，３１と４個のシリンジ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ及び該シリンジに嵌合されたプランジャー２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄより構成されている。二つの駆動シリンジ３，３１はモーター（図示せず）に駆動されて上下動する既知の構成、例えばポールネジ等を使用して作動できる。

５は、試料溶液で、該試料溶液５に一端を連通した吸引流路６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄによって、夫々逆止弁９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄに連結させてある。逆止弁９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄの一端は、夫々シリンジ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄに他端は吐出流路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄによって固相カートリッジ４，４１に連結してある。

ここで、固相カートリッジ４，４１としてあるのは、所謂固相であり、カートリッジタイプに限らずシリンジバレル型やルアーデバイス型、ディスク型、ディスイカートリッジ等のも含むものである。

この実施例では、シリンジ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄは、等容量のものを使用し、２個のシリンジ１Ａ、１Ｂは、平行してプランジャー２Ａ、２Ｂを介して駆動シリンジ３に、シリンジ１Ｃ、１Ｄは、平行してプランジャー２Ｃ、２Ｄを介して、駆動シリンジ３１に夫々係合させてある。

そして、シリンジ１Ａとシリンジ１Ｃは、逆止弁９Ａ、９Ｃを経て吐出流路７Ａ、７Ｂを介して固相４に接続し、シリンジ１Ｂと１Ｄは逆止弁９Ｂ、９Ｄを経て、吐出流路７Ｃ、７Ｄを介して固相４１に接続してある。

その作動について説明すれば、駆動シリンジ３１の上昇により、プランジャー２Ｃ、２Ｄは上昇し、シリンジ１Ｃ、１Ｄに吸引収納されている試料溶液８Ｃは、圧縮されて逆止弁９Ｃを介して吐出流路７Ｂを経て固相４に、試料溶液８Ｄは圧縮されて、逆止弁９Ｄを介して吐出流路７Ｄを経て固相４１に夫々供給される。

一方、駆動シリンジ３は下降し、プランジャー２Ａ、２Ｂは下降する。これにより、シリンジ１Ａ、１Ｂは吸引されると逆止弁９Ａ、９Ｂは開放され、吸入流路６Ａ、６Ｂを経て試料溶液５を吸入し、夫々のシリンジ１Ａ、１Ｂ内に試料溶液８Ａ８Ｂを吸入収納する。

このようにして、一方のシリンジ１Ｃ、１Ｄが最後まで吐出されると、他のシリンジ１Ａ、１Ｂが満杯に吸引し、次にシリンジ１Ａ、１Ｂから吐出が始まり、シリンジ１Ｃ、１Ｄは吸入動作に入る。

このように、常時、４本のシリンジを交互に動作させることで、２流路への供給が円滑に実施される。
又、この動作は、シリンジ容量の異なる図２に示す実施例に於いても、全く変わることなく実施される。

液体試料を高速で送液する場合、前述の如く試料溶液の粘性により、試料固相抽出装置の内部圧力、例えばシリンジ、吐出流路、吸入流路等が減圧になり、正確な送液が出来ない。又、シリンジ内の気泡混入の問題もある。
上記本願発明を用いることによって、高粘性試料溶液の正確な送液が可能となる。
１００ｍｌ／ｍｉｎの時（設定量１０００ｍｌ、シリンジ容量５ｍｌ、２秒停止）、精製水で９９０ｍｌ、河川水で９９１ｍｌとなり、前述の従来法に対し大幅に改善された（図４）。

一台のシステムで異なる試料水送液スピードのメソッドを同時に処理することが実現できる。例えば、一方で５ｍｌのシリンジを用いて、１０ｍｌ／ｍｉｎの送液をした場合、他方に１ｍｌのシリンジを取り付けると、２ｍｌ／ｍｉｎの送液が可能である。別紙図４に示す表の如く使用可能である。

試料溶液の一部対象では、水温の影響があるため温度データを記録しておく必要がある。センサー１０で測定された水温は、記録計１１に記録される。
センサー１０の設置場所として、ａ、固相カートリッジ自体がある。ａにおける測定は、固相自体の管理に役立つ。ｂ試料溶液内の場合、耐溶液性が必要である。試料溶液の吸着等の恐れがある場合は、ｃ、ライン上などラインの配管等の温度が伝わる所で測定をする。

従来法では、一定温度のみ制御を行なうため、システム全体を温度調整したり、試料液のみを温度調整していた。しかし、この方法では、試料溶液の保存性に関係がなければ不要な温度制御を行なわないので、効率的に温度制御を行ない、固相への負荷温度をコントロール出来る。
固相へ負荷される試料温度を制御することで、安定した固相吸着、（ラインへの吸着低減、試料損失低減、固相への負荷率増大、固相への試料負荷量軽減等）が出来る。

温度制御部について説明する。
センサー１０より受け取った試料溶液温度に対し、温度制御部１２は、コントローラーの設定温度に制御することによって、試料溶液を前記設定温度にする。温度制御部１２は、加熱が必要な場合は、ヒーターを用いる。冷却が必要な場合は、冷媒を用いる。冷媒の種類には、ペルチャやファンによる空冷、液体窒素或いはドライアイス等がある。

制御場所について説明する。
試料溶液ボトルや固相へ付加する前、ライン上等、固相へ負荷される直前まで制御できるが、固相自体への設置が多用される。

ＰＣＢなどの脂溶性の高い成分は、ガラス容器に吸着する。このシステムを使用すれば、吸着のし易い試料容器内の試料溶液は、温度を上げて吸着を低減できる。しかも、固相へ負荷される液は、固相へ確実に吸着できるように冷却し、保持させることが出来る。

本発明の作動について、特記されるべき点は、二つの駆動シリンジの高速駆動により、高速で送液する場合、試料溶液５を一定量シリンジ１内に吸引或いは試料溶液８を一定量シリンジ１外に吐出した場合、その終了時点で、二つの駆動シリンジの作動を止め、プランジャー２の動作を停止して、一時停止時間を置き、次の動作に入ることである。

この一時停止は、試料溶液の粘性を考慮して、所望量の吸引、吐出が出来る程度、および溶液内の気泡（空気空間）が混入しない程度の時間、溶液によって定められるが、約１〜２０秒程度停止させるものである。
この停止動作は、モーター、駆動シリンジの作動制御部に於いて、所望時間を設定して適宜選択するプログラムにより制御できる。

この一時停止時間を置いて動作させることにより、粘性の高い試料溶液の正確な送液が可能になり、装置自体の活用効率を高めることが出来る。

本発明一実施例概略作動説明図 本発明他実施例概略作動説明図 本発明一要部概略説明図 本発明と従来法による実施例比較表 本発明一実施例による異メソッド比較表

符号の説明

１ シリンジ
２ プランジャー
３ 駆動シリンジ
４ 固相
５ 試料溶液
６ 流路（吸引）
７ 流路（吐出）
８ 試料溶液（シリンジ内）
９Ａ／９Ｂ 逆止弁
９Ｃ／９Ｄ 逆止弁
１０ センサー
１１ 記録部
１２ 温度制御部

Claims (4)

1. 二つの駆動シリンジを一の駆動部で交互に駆動を繰り返しさせると共に、夫々の駆動シリンジに対応して複数のプランジャーを係合させ、該プランジャーの嵌合する容量の異なるシリンジは所望の固相に連結させることにより、連続的送液を可能にし、一駆動部で異なる試料水送液スピードの固相負荷を同時に処理し、多成分の有害物質の前処理を一度に行なうことを特徴とする試料溶液の固相抽出方法。
2. 二つの駆動シリンジを一の駆動部で交互に駆動を繰り返しさせると共に、夫々の駆動シリンジに対応して複数のプランジャーを係合させ、該プランジャーの嵌合する容量の異なるシリンジは所望の固相に連結させることにより、異なった容量の送液を一定時間内に連続送液することを特徴とする試料溶液の固相抽出装置。
3. 試料溶液の粘性に応じて二つの駆動シリンジの夫々が一時停止時間を置くように制御されることを特徴とする請求項２に記載の試料溶液の固相抽出装置。
4. 試料温度測定のための温度センサーで得られた温度データにより、試料固相負荷が行なわれる前に温度制御部で、試料溶液をヒーター又は冷媒を用い設定温度に制御することを特徴とする請求項２〜３何れかに記載の試料溶液の固相抽出装置。

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