JP5103461B2 - サンプルラック - Google Patents

Description

本発明は試料保持容器を支持するサンプルラックに関する。

液体クロマトグラフ装置には、ラックホルダに装着されたサンプルラックに並べられた試料保持容器（サンプル瓶）中の試料液を、ニードルによって吸引して液体クロマトグラフの移動相流路中に自動的に注入する自動試料導入装置（オートサンプラ）を備えたものがある。また、液体クロマトグラフ装置におけるサンプルラックは、ラックホルダに対して着脱可能な構造とされることがある。このような構造とすると、サンプルラックをラックホルダから取り外して別の場所で試料保持容器の取り付け・取り外し作業を行うことができるので、使用者の操作性を向上させることができる。また、サンプルラックを複数個用意し、前もって試料保持容器の設置作業行っておけば、試料液の迅速な交換も可能となる。

一方、液体クロマトグラフで再現性の高い分析結果を得るためには、分析対象となる試料液の濃度が分析中に安定していることが要求される。即ち、分析中、試料液の温度を一定に保つことが重要となってくる。一般に、液体クロマトグラフにて分析する試料液を調整する際、分析対象となる試料を溶かす液体として有機溶剤（または有機溶剤を一部含んだ液体）を使用する場合が多いが、沸点の低い有機溶剤ほど、ある温度における飽和蒸気圧が高く、蒸発速度も大きくなるため、試料液の濃度が変動しやすい。そのため、液体クロマトグラフでは、試料液を４〜１５℃程度に冷却して温度を一定に保った状態で分析を行う場合が多く、試料保持容器中の試料液を冷却するための試料冷却装置が利用されることがある。

試料冷却装置では、試料液の冷却に際して、周囲温度及び周囲湿度等の環境条件、目標温度の設定条件又は試料保持容器、サンプルラック及びラックホルダ等の構成条件によって、試料保持容器やサンプルラックに結露が発生することがある。そして、試料保持容器の上部（例えば、セプタム）に結露が発生するような場合には、ニードルと共に結露水が試料保持容器内に浸入して試料濃度を変動させ、誤った分析結果をもたらす原因となることがある。

この点を鑑みたサンプルラック（サンプルホルダ）としては、底部が金属で形成されたサンプルラック本体の下方に試料冷却装置を設置し、その試料冷却装置で試料保持容器の底部を主に冷却することで、試料保持容器の上部に結露が発生することを抑制しようとしたものがある（特許文献１等参照）。また、金属と比較して熱伝導率の低い合成樹脂で形成したサンプルラック本体における試料保持容器の収納部の底部にドレン用の排水孔を設け、当該排水孔と試料保持容器の底面との間に保持される結露水を利用して試料保持容器の底部を主に冷却することで、試料保持容器の上部に結露が発生することを抑制しようとしたものがある（特許文献２等参照）。

実開平３−１７５４２号公報 実開平４−８８８４３号公報

しかしながら、上記の特許文献１，２記載のサンプルラックでは、収納部の底部に設けた排水孔から結露水を排出する具体的な構造が示されておらず、発生した結露水がサンプルラックやラックホルダ内部に貯留するおそれがある（特許文献２では、排水孔と試料保持容器の収納部の底面との間に保持される結露水を利用して試料液の冷却促進を試みている点を鑑みると、積極的に結露水を外部に排出していないことが推察される）。結露水が貯留すると、サンプルラックをラックホルダから取り外す際にその周辺や使用者に結露水が飛散するおそれがあり、取り外し時の作業性が低下する可能性がある。また、上記のように結露水が貯留した場合には、その結露水を介して試料保持容器内の試料液を冷却することとなるが、金属等の熱伝導率の高いものを介して冷却する場合と比較して冷却能力ΔＴ（周囲温度に対する到達可能な温度差）が低下するので、目標温度に達成しないおそれもある。

本発明の目的は、取り外し時の作業性が良く、試料冷却能力の高いサンプルラックを提供することを目的とする。

（１）本発明は、上記目的を達成するために、試料液を内包した試料保持容器が装填され、ラックホルダにより着脱可能に支持されるサンプルラックであって、前記試料保持容器が収納される凹部が設けられ、前記ラックホルダと底面で接触する下部材と、前記下部材の外部に結露水を排出するために、前記凹部の下方に位置するように下り勾配の傾斜をつけて前記下部材に設けられた溝部とを備え、前記溝部は、前記凹部の底面と連通しており、前記傾斜の最下端において前記下部材の側面に開口しているものとする。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記凹部は、前記試料保持容器が収納されたときに、当該試料保持容器の底面及び側面と接触可能に形成されているものとする。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記溝部は、さらに、前記凹部の側面とつながっているものとする。

（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記下部材の上部に取り付けられた上部材をさらに備え、当該上部材は、前記凹部に収納された前記試料保持容器が収納される孔を備え、前記下部材は、前記上部材と比較して相対的に熱伝導率の高い材料で形成されているものとする。

（５）上記（４）において、好ましくは、前記凹部の高さは、前記試料保持容器が当該凹部に収納されたときの当該試料保持容器の胴部の高さ以下であるものとする。

（６）上記（１）におけるサンプルラックと、前記ラックホルダと、前記ラックホルダを冷却する冷却装置と、前記溝部から排出される水が貯えられる貯水手段とを、試料冷却装置に備えるものとする。

（７）上記（６）において、好ましくは、前記サンプルラックは、前記下部材の上部に取り付けられた上部材をさらに備え、前記ラックホルダは、前記上部材と比較して相対的に熱伝導率の高い材料で形成されているものとする。

（８）上記（６）又は（７）において、好ましくは、前記ラックホルダは、前記下部材の側面における前記溝部の開口から排出される水を前記ラックホルダの外部に排出するために下り勾配の傾斜をつけて設けられた他の溝部を有し、当該他の溝部は、前記サンプルラックに前記ラックホルダが載置された状態で前記溝部の開口の下方に位置しており、前記貯水手段には、前記溝部から前記他の溝部を経由した水が貯えられるものとする。

本発明によれば、結露水が積極的に排出されるので、サンプルラックの取り外し時の作業性と試料冷却能力を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る液体クロマトグラフ装置における自動試料導入装置の概観図。 本発明の実施の形態に係るサンプルラックに装填される試料保持容器の構成図。 本発明の実施の形態に係るサンプルラックの構成図。 本発明の実施の形態に係るサンプルラックにおける下部材の上面図。 図４中のV-V面における下部材の断面図。 図４中のVI-VI面における下部材の断面図。 本発明の実施の形態に係るサンプルラックにおける下部材の斜視図。 本発明の実施の形態に係るラックホルダ及びその周辺の構成図。 本発明の他の実施の形態に係る自動試料導入装置の冷却装置の構成を示す概観図。 本発明の他の実施の形態に係るサンプルラックにおける下部材の上面図。 図１０中のXI-XI面における下部材の断面図。 本発明の他の実施の形態に係るラックホルダにおける第１部材の上面図。 図１２中のXIII-XIII面における第１部材の断面図。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る液体クロマトグラフ装置における自動試料導入装置１００の概観図である。この図に示す試料導入装置１００は、試料液を内包した試料保持容器６（図２参照）が装填されるサンプルラック１と、サンプルラック１を支持するラックホルダ５を備えており、試料保持容器６内の試料を冷却する機能を有している。

図２はサンプルラック１に装填される試料保持容器６の構成図である。この図に示す試料保持容器６は、略円筒状に形成されており、キャップ６１と、セプタム６２と、試料びん６３を備えている。試料びん６３は、略円筒状に形成された胴部６３ａと、胴部６３ａよりも径が小さく開口部を有する首部６３ｂとによって形成されている。試料びん６３には測定対象となる試料液が取り分けられており、試料びん６３の開口部はセプタム６２を介してキャップ６３にて封止されている。

図３は本発明の実施の形態に係るサンプルラック１の構成図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。

この図において、サンプルラック１は、試料導入装置１００内においてラックホルダ５と接触する下部材１０と、下部材１０の上部に取り付けられた上部材２０と、上部材２０の上部に取り付けられたカバー部材３０を備えている。これら下部材１０、上部材２０及びカバー部材３０によって組み立てられたサンプルラック１には、試料保持容器６が収納される複数の収納部４０が格子状に配置されている。詳細は後述するが、各収納部４０は、それぞれ、下部材１０における収納部下部４１と、上部材２０における収納部上部４２と、カバー部材３０における孔４３によって形成されている。

図４はサンプルラック１における下部材１０の上面図であり、図５は図４中のV-V面における下部材の断面図であり、図６は図４中のVI-VI面における下部材の断面図であり、図７は下部材１０の斜視図である。なお、以下において、図４における横方向をサンプルラック１の横方向と称することがあり、図４における縦方向をサンプルラック１の縦方向と称することがある。

図３から図７に示すように、下部材１０には、試料保持容器６の底面及び側面（試料保持容器６の下側部分）が収納される凹部であって、収納部４０の一部となる収納部下部４１が設けられている。本実施の形態における収納部下部４１は、試料保持容器６の形状に合わせて略円筒状に形成されている。このように試料保持容器６の形状に合わせて収納部下部４１を形成すると、収納部下部４１が試料保持容器６の底面及び側面に接触可能になるので、収納部下部４１から試料保持容器６への熱伝導効率が向上する。収納部下部４１を介した試料液の冷却効率をさらに向上させるためには、下部材１０の材料として、熱伝導率の高い金属（アルミニウム、銅、真鍮等）を用いることが好ましい。

また、収納部下部４１の高さ（凹部の深さ）は、試料保持容器６内の試料液の液面の高さと対応させることが好ましい。これは、結露水の発生をできるだけ抑制する観点からは、不必要な部分の冷却を避けて試料液のみを冷却することが有効であるからである。すなわち、収納部下部４１の高さは、試料保持容器６における胴部６３ａの高さ以下とすることが好ましく、最大でも胴部６３ａの高さと同程度にすることが好ましい。このように収納部下部４１を形成すれば、セプタム６２付近の冷却が抑制されるので、セプタム６２に結露水が発生することが抑制され、ニードルと共に結露水が試料保持容器内に侵入することを防止できる。

収納部下部４１の下方には、サンプルラック１内で発生した結露水が流通する流路であって、水平面に対して傾斜をつけて設けられた溝部１１が位置している。本実施の形態における溝部１１は、サンプルラック１の横方向に延在しており、サンプルラック１の縦方向に複数配列されている。また、その配列数はサンプルラック１の縦方向における収納部４０の数と対応している。各溝部１１は、サンプルラック１の横方向における中央部分から左右両端に向かってそれぞれ下り勾配に形成されており、その傾斜の最下端は下部材１０の左右両側面において開口部１２として表出している。収納部４０内で発生した結露水は、溝部１１を通過した後に、開口部１２を介してサンプルラック１外へ排出される。

本実施の形態における収納部下部４１は、その側面に設けられた連通部１３を介して、サンプルラック１の横方向において隣接する他の収納部下部４１と連通している。この連通部１３は、収納部下部４１の底面に設けられた溝部１１とつながっており、連通部１３の底面は溝部１１の底面と一致している。すなわち、本実施の形態における溝部１１は、収納部下部４１の側面とつながっており、収納部下部４１の側面からも結露水を溝部１１に排出することが可能となっている。このように収納部下部４１の側面からも排水可能な構成とすると、試料保持容器６の側面のうち連通部１３に臨む部分を介して結露水を溝部１１に流下させることができるので、収納部下部４１の底面からのみ排水可能とした場合よりも積極的に結露水を排水させることができる。

なお、本実施の形態では、サンプルラック１の横方向に勾配を付けて作成した溝部１１を、サンプルラック１の縦方向に複数配置したが、サンプルラック１の縦方向に勾配を付けて作成した溝部１１を、サンプルラック１の横方向に複数配置する等しても良い。

図３に示すように、上部材２０には、試料保持容器６の側面（試料保持容器６の上側部分）が収納される孔であって、収納部４０の一部となる収納部上部４２が設けられている。本実施の形態における収納部下部４２は、収納部下部４１と同様に、試料保持容器６の形状に合わせて略円筒状に形成されている。

なお、試料保持容器６におけるセプタム６２近傍等に結露水が発生することを抑制する観点からは、上部材２０（収納部上部４２）は、下部材１０（収納部下部４１）と比較して相対的に熱伝導率の低い材料で形成することが好ましい（換言すれば、下部材１０（収納部下部４１）は、上部材２０（収納部上部４２）と比較して相対的に熱伝導の高い材料で形成することが好ましい）。具体的には、上部材２０には、発泡材（ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）等）、ゴムスポンジ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（Ｓｉ）等）、樹脂（ＰＰ、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）等）を用いることが好ましい。

カバー部材３０には、試料保持容器６が挿入される孔であって、収納部４０の一部となる孔４３が設けられている。本実施の形態における孔４３は、収納部下部４１と同様に、試料保持容器６の形状に合わせて略円筒状に形成されている。カバー部材３０の材料としては、サンプルラック１の強度確保の観点から、金属材（ステンレス、アルミニウム等）や、樹脂（ＰＰ、ＰＰＳ、ＰＰＥ、ｍ−ＰＰＥ）を用いることが好ましい。

ラックホルダ５は、試料導入装置１００内においてサンプルラック１が載置される部分である。ラックホルダ５は、サンプルラック１を着脱可能に支持しており、これにより任意の場所でサンプルラック１への試料保持容器６の装填及び取り外しが可能となっている。ラックホルダ５をこのような構造とすると、サンプルラック１をラックホルダ５から取り外して別の場所で試料保持容器の取り付け・取り外し作業を行うことができるので、使用者の操作性を向上させることができる。また、サンプルラック１を複数個用意し、前もって試料保持容器６の設置作業行っておけば、試料液の迅速な交換も可能となる。

図８は本発明の実施の形態に係るラックホルダ５及びその周辺の構成図である。この図に示すように、ラックホルダ５は、傾斜をつけて設けられた２つの溝部５３（他の溝部）を有している。溝部５３は、ラックホルダ５上にサンプルラック１を載置させたときにおいて、開口部１２の下方に位置するように設けられている。本実施の形態における溝部５３は、サンプルラック１の左右両側面に配置された複数の開口部１２に合わせてサンプルラック１の縦方向に延在しており、図８における手前側に向かって下り勾配に形成されている。溝部５３の最下端（図８における手前側）の下方には、溝部５３から排出される水（結露水）が貯えられる貯水トレイ７（貯水手段）が設置されている。

なお、本実施の形態では、ラックホルダ５に溝部５３を設けることで、サンプルラック１の溝部１１からラックホルダ５の溝部５３を経由した水が貯水トレイ７に貯えられる構成としているが、別途流路を設ける等して、サンプルラック１の開口部１２から排出される水を貯水トレイ７に直接導入する構成を採用しても良い。

本実施の形態におけるラックホルダ５は、板状の第１部材５１と、第１部材５１を左右及び後ろ側から取り囲み、溝部５３が設けられた第２部材５２によって形成されている。第１部材５１の下方には、ペルチェ素子等を利用して構成された冷却装置８が設置されている。冷却装置８は、ラックホルダ５及びサンプルラック１を介して試料保持容器６を冷却し、試料保持容器６内の試料液を所定の温度に保持している。そのため、試料液を効率良く冷却する観点からは、第１部材５１とサンプルラック１の下部材１０との接触面積を可能な限り広く確保することが好ましい。また、同様の観点から、第１部材５１は、サンプルラック１の下部材１０と同様に、熱伝導率の高い金属（アルミニウム、銅、真鍮等）で形成することが好ましい。一方、第２部材５２は、第１部材５１周囲に結露水が発生して冷却効果が低下することを抑制する観点から、第１部材５１よりも熱伝導率の低い材料で形成することが好ましい。

以上のように構成される試料導入装置１００において、試料保持容器６内の試料液の温度を一定（目標温度）に保持するために冷却装置８を作動させると、冷却装置８によってラックホルダ５が冷却される。このように冷却されたラックホルダ５は、サンプルラック１の下部材１０を介して試料保持容器６内の試料液を冷却する。このとき、サンプルラック１の下部材１０は、収納部下部４１において、試料保持容器６の底面及び側面と接触しているので、その熱伝導面積は、試料保持容器６の底面のみを冷却する場合と比較して大きく、試料保持容器６内の試料液は効率良く冷却される。特に、試料保持容器６の底面のみを冷却する場合には上方の試料液が冷えにくく、試料液の高さ方向に温度差が生じるおそれがあるが、本実施の形態では、試料保持容器６の底面だけでなくその側面から伝達される熱によっても試料液は冷却されるので、試料液の高さ方向に温度差が生じることを抑制することができる。

このように行われる試料液の冷却に際しては、周囲温度及び周囲湿度等の環境条件又は目標温度の設定条件等によって、試料保持容器６やサンプルラック１に結露が発生することがある。しかし、本実施の形態に係るサンプルラック１は、収納部４０の下方に傾斜をつけて設けられ、収納部４０の底面と連通する溝部１１を備えている。そのため、発生した結露水は、収納部４０に貯留することなく、溝部１１を介して積極的にサンプルラック１外へ排水される。すなわち、上記のようにサンプルラック１を形成すれば、結露水が貯留することによる冷却能力低下の問題が解消されるだけでなく、サンプルラック１を取り外す際に使用者や装置周辺に結露水が飛散する問題も解決することができる。したがって、本実施の形態によれば、結露水が積極的に排出されるので、サンプルラック１の取り外し時の作業性と試料冷却能力を向上させることができる。

ところで、本実施の形態に係るラックホルダ５には、開口部１２の下方に位置するように傾斜を付けて設けられた溝部５３が設けられているため、試料保持容器６の周辺で発生した結露水は、サンプルラック１の溝部１１を通過して開口部１２から積極的に排出され、その排出された結露水は溝部５３を通過して試料導入装置１００の前面に設置された貯水トレイで回収される。これにより結露水の処理も容易になるのでサンプルラック１の取り外し時の作業性はさらに向上する。

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態は、先の実施の形態と比較して、サンプルラック１Ａの下部材１０Ａの形状と、ラックホルダ５Ａの第１部材５１Ａの形状が主に異なっている。

図９は本発明の他の実施の形態に係る自動試料導入装置の冷却装置の構成を示す概観図である。この図に示す試料導入装置は、サンプルラック１Ａと、ラックホルダ５Ａと、貯水トレイ７Ａを主に備えている。サンプルラック１Ａは、下部材１０Ａを有しており、ラックホルダ５Ａは、第１部材５１Ａと、第２部材５２Ａを有している。

図１０は本実施の形態に係るサンプルラック５Ａにおける下部材１０Ａの上面図であり、図１１は図１０中のXI-XI面における下部材１０Ａの断面図である。

これらの図に示す下部材１０Ａにおける収納部下部４１のうち、サンプルラック１Ａの左右両端に位置する収納部下部４１には、それぞれ、下部材１０Ａの底面に開口した開口部１２Ａが設けられている。開口部１２Ａは溝部１１と連通しており、収納部４０内で発生した結露水は、溝部１１を通過した後に、開口部１２Ａを介してサンプルラック１Ａ外へ排出される。

図１２は本実施の形態に係るラックホルダ５Ａにおける第１部材５１Ａの上面図であり、図１３は図１２中のXIII-XIII面における断面図である。

これらの図に示す第１部材５１Ａは、傾斜をつけて設けられた２つの溝部５３Ａを有している。溝部５３Ａは、ラックホルダ５Ａ上にサンプルラック１Ａを載置させたときにおいて、下部材１０Ａにおける開口部１２Ａの下方に位置するように設けられており、開口部１２Ａの位置に合わせて縦方向に延在している。本実施の形態における溝部５３Ａは、図９における手前から奥（図１２における下側から上側）に向かって下り勾配に形成されており、その勾配の最下端において、第１部材５１Ａの側面に設けられた開口部５４と連通している。開口部５４の下方には貯水トレイ７Ａが設置されている。なお、先の実施の形態と同様の観点から、第１部材５１Ａは熱伝導率の高い金属で形成することが好ましく、第２部材５２Ａは熱伝導率の低い材料で形成することが好ましい。

このように自動試料導入装置を構成しても、試料液の冷却中に発生した結露水を、サンプルラック１Ａの溝部１１及び開口部１２Ａを介して外部に排出することができ、さらには、その排水をラックホルダ５Ａの溝部５３Ａ及び開口部５４を介して貯水トレイ７Ａで回収することができる。したがって、本実施の形態においても先の実施の形態と同様の効果を発揮することができる。

なお、以上の説明では、冷却装置８を備える試料導入装置を例に挙げて説明したが、当該試料導入装置から試料導入機能を省略した試料冷却装置にも本発明が適用可能であることはいうまでもない。

１ サンプルラック
５ ラックホルダ
６ 試料保持容器
７ 貯水トレイ
８ 冷却装置
１０ 下部材
１１ 溝部
１２ 開口部
１３ 連通部
２０ 上部材
３０ カバー部材
４０ 収納部
４１ 収納部下部
４２ 収納部上部
４３ 孔
５３ 溝部
５４ 開口部
６１ キャップ
６２ セプタム
６３ａ 胴部
６３ｂ 首部
１００ 試料導入装置

Claims (10)

1. 試料液を内包した試料保持容器が装填され、ラックホルダにより着脱可能に支持されるサンプルラックであって、
   前記試料保持容器が収納される凹部が設けられ、前記ラックホルダと底面で接触する下部材と、
   前記下部材の外部に結露水を排出するために、前記凹部の下方に位置するように下り勾配の傾斜をつけて前記下部材に設けられた溝部とを備え、
   前記溝部は、前記凹部の底面と連通しており、前記傾斜の最下端において前記下部材の側面に開口していることを特徴とするサンプルラック。
2. 請求項１に記載のサンプルラックにおいて、
   前記凹部は、前記試料保持容器が収納されたときに、当該試料保持容器の底面及び側面と接触可能に形成されていることを特徴とするサンプルラック。
3. 請求項１又は２に記載のサンプルラックにおいて、
   前記溝部は、さらに、前記凹部の側面とつながっていることを特徴とするサンプルラック。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のサンプルラックにおいて、
   前記下部材の上部に取り付けられた上部材をさらに備え、
   当該上部材は、前記凹部に収納された前記試料保持容器が収納される孔を備え、
   前記下部材は、前記上部材と比較して相対的に熱伝導率の高い材料で形成されていることを特徴とするサンプルラック。
5. 請求項４に記載のサンプルラックにおいて、
   前記凹部の高さは、前記試料保持容器が当該凹部に収納されたときの当該試料保持容器の胴部の高さ以下であることを特徴とするサンプルラック。
6. 請求項１に記載のサンプルラックと、
   前記ラックホルダと、
   前記ラックホルダを冷却する冷却装置と、
   前記溝部から排出される水が貯えられる貯水手段とを備えることを特徴とする試料冷却装置。
7. 請求項６に記載の試料冷却装置において、
   前記サンプルラックは、前記下部材の上部に取り付けられた上部材をさらに備え、
   前記ラックホルダは、前記上部材と比較して相対的に熱伝導率の高い材料で形成されていることを特徴とする試料冷却装置。
8. 請求項６又は７に記載の試料冷却装置において、
   前記ラックホルダは、前記下部材の側面における前記溝部の開口から排出される水を前記ラックホルダの外部に排出するために下り勾配の傾斜をつけて設けられた他の溝部を有し、
   当該他の溝部は、前記サンプルラックに前記ラックホルダが載置された状態で前記溝部の開口の下方に位置しており、
   前記貯水手段には、前記溝部から前記他の溝部を経由した水が貯えられることを特徴とする試料冷却装置。
9. 請求項６に記載の試料冷却装置を備えることを特徴とする試料導入装置。
10. 請求項９に記載の試料導入装置を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。

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