JP6068251B2 - Headspace sample introduction apparatus and method - Google Patents
Headspace sample introduction apparatus and method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6068251B2 JP6068251B2 JP2013096029A JP2013096029A JP6068251B2 JP 6068251 B2 JP6068251 B2 JP 6068251B2 JP 2013096029 A JP2013096029 A JP 2013096029A JP 2013096029 A JP2013096029 A JP 2013096029A JP 6068251 B2 JP6068251 B2 JP 6068251B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- oven
- sample container
- sample introduction
- headspace
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
Description
本発明は、試料をガスクロマトグラフ(GC)またはガスクロマトグラフ/質量分析計(GC/MS)等の装置へ導入して、該試料の分離および分析を行うため、液体または固体中の揮発成分をヘッドスペース法により採取し、GC又はGC/MS等の装置へ導入するためのヘッドスペース試料導入装置及び方法に関する。 The present invention introduces a sample into an apparatus such as a gas chromatograph (GC) or a gas chromatograph / mass spectrometer (GC / MS), and separates and analyzes the sample. The present invention relates to a head space sample introduction apparatus and method for collecting by a space method and introducing the sample into an apparatus such as GC or GC / MS.
ヘッドスペース試料導入方法は、ガラス容器内に収容した液体試料または固体試料を所定温度で所定時間加熱して揮発成分を揮発させ、容器内の上部空間(所謂ヘッドスペース)からその揮発成分を含むガスの一部を採取してガスクロマトグラフ(GC)またはガスクロマトグラフ/質量分析計(GC/MS)等の装置へ導入し、試料の分離および分析を行うものである。こういった試料導入法は水質分析、食品分析、材料分析、薬品中の残留有機溶媒分析、法医学分析などに広く利用されている。 In the headspace sample introduction method, a liquid sample or a solid sample contained in a glass container is heated at a predetermined temperature for a predetermined time to volatilize a volatile component, and a gas containing the volatile component from an upper space (so-called headspace) in the container. A part of the sample is collected and introduced into an apparatus such as a gas chromatograph (GC) or a gas chromatograph / mass spectrometer (GC / MS) for sample separation and analysis. Such sample introduction methods are widely used for water quality analysis, food analysis, material analysis, residual organic solvent analysis in chemicals, forensic analysis and the like.
ヘッドスペース試料導入方法に於いて重要なことは、液体や固体試料から試料の揮発成分を如何に迅速に得るかと云うことであり、その為に密封容器内での迅速な成分の揮発及びその採取が重要であり、その為に効率的な試料の加熱、撹拌が求められている。 What is important in the headspace sample introduction method is how quickly the volatile component of the sample is obtained from the liquid or solid sample. For this reason, the component is rapidly volatilized and collected in a sealed container. Therefore, efficient heating and stirring of the sample are required.
このようなヘッドスペース試料導入装置として、例えば米国特許第6168759号明細書(特許文献1)や、日本特許第3775008号(特許文献2)には、金属製プラテンに、試料ビン保持穴を設け、該試料ビン保持穴に試料を収納させた試料ビンを設置させ、金属製プラテンをヒーターにより加熱し、試料ビン内に於いて気液平衡を実現させ、試料ビン内の試料中の揮発成分を揮発させ、試料ビン内の揮発成分をニードル刺入により吸引する装置が提案されている。特許文献2の装置に於いては、更に試料ビン保持穴にオイル等の熱媒液体を充填させて、試料ビン加熱の均一化を図る工夫が追加されている。
As such a head space sample introduction device, for example, US Pat. No. 6,168,759 (Patent Document 1) and Japanese Patent No. 3775008 (Patent Document 2) are provided with a sample bottle holding hole in a metal platen, A sample bottle containing the sample is placed in the sample bottle holding hole, and the metal platen is heated by a heater to achieve gas-liquid equilibrium in the sample bottle, and the volatile components in the sample in the sample bottle are volatilized. There has been proposed an apparatus for sucking volatile components in a sample bottle by needle insertion. In the apparatus of
又、例えば米国特許第5441700号明細書(特許文献3)には加熱部内に試料ビンを多数回転軸に対し放射状に設置して、試料ビンを水平状にして回転させ、試料を試料ビン内壁に接触させつつ加熱することにより揮発成分を発生させ、気液平衡状態を実現させた後、ソレノイドプランジヤーにて試料ビン口部に設けたキャップにニードルを突立てヘッドスペースから揮発成分を吸引する装置が提案されている。 Also, for example, in US Pat. No. 5,441,700 (Patent Document 3), a plurality of sample bottles are installed radially in the heating section with respect to the rotation axis, the sample bottles are rotated horizontally, and the sample is placed on the inner wall of the sample bottle. A device that generates volatile components by heating while contacting them and realizes a vapor-liquid equilibrium state, and then sucks the volatile components from the headspace by pushing a needle into the cap provided at the sample bottle mouth with a solenoid plunger. Has been proposed.
以上の如く、ヘッドスペース試料導入方法に於いては、試料より揮発性成分を揮発させて気液平衡状態を早期に得るために試料液の所定温度での加熱が重要であることが理解されよう。 As described above, it is understood that in the headspace sample introduction method, it is important to heat the sample liquid at a predetermined temperature in order to volatilize volatile components from the sample and obtain a gas-liquid equilibrium state at an early stage. .
特許文献1等に於いて使用される金属製プラテンを使用する際、中心軸の近くに設置されるカートリッジヒーターにより、チャンバー内に収納された試料ガラス瓶は熱伝導により加熱される。しかし、プラテン自身の熱容量が大きく、その加熱を行うヒーター及びその駆動を行う駆動部に大きなエネルギーを必要とすると共に加熱に時間がかかる。又、分析条件を最適化する時、試料容器内の試料の温度を変化させる必要がある場合があり、プラテンを介しての試料の温度制御に時間がかかり過ぎ、実用性に欠ける点があった。
When using the metal platen used in
又、試料容器を金属製プラテンの保持穴に収納して加熱する装置、方法に於いては、試料容器と保持穴の間には試料容器の円滑な挿入、脱着のために適度のすき間が必要である。このすき間のため、場所により試料容器と保持穴との間には間隔差が生じ、保持穴と試料容器との接触度合に部分的な相違が出ることがあり、接触しない部分は、プラテンからの反射熱による加熱のみとなり、試料容器及び試料に対する効率的な加熱及び均一的な加熱が困難であった。 In addition, in the apparatus and method for heating the sample container in the metal platen holding hole, an appropriate gap is required between the sample container and the holding hole for smooth insertion and removal of the sample container. It is. Due to this gap, there is a gap between the sample container and the holding hole depending on the location, and there may be a partial difference in the degree of contact between the holding hole and the sample container. Only heating by reflected heat is required, and it is difficult to efficiently and uniformly heat the sample container and the sample.
又、特許文献2のように、金属プラテンに設けた試料容器保持穴にオイル等の熱媒液体を充填させて加熱させる装置、方法に於いては、熱媒液体の循環機構、温度調節装置又は熱媒液体の管理等のための計測装置や機構が必要であり、構造全体が複雑化するのと、更に熱媒液体を拭う機構を必要とし、又、分析時に試料容器の洗浄も必要とされる等その維持管理が難しくなるという欠点、更に試料容器の上方に設置されているニードルが変温時に熱媒体蒸気に曝され、コンタミネーションによって分析に支障が生じるという欠点があった。
In addition, as in
又、特許文献4記載の装置には、ヘッドスペースガスサンプラーに於いて、試料容器を収納するオーブン内の加熱に際して、ファンを用いて空気を撹拌し、オーブン内の温度をむらなくする機構が開示されている。しかし、この構造に於いては、プロペラファンを使用しているため、エアーの吹出しは上向き又は下向き等限定的であり、周囲に配置される試料容器にエアーを直接吹き付けて熱交換できないため、プロペラファンの回転数を上げないと加熱効果が得られない等加熱効果は限定的で、更に試料容器の送入による加熱部全体の温度低下があるので試料の温度管理は極めて困難であった。
In addition, the apparatus disclosed in
そこで本発明に於いては、試料の加熱及び温度制御を短時間で行うためにオーブン内での加熱空気の循環を強制的に且迅速に行ない昇温速度が速くウォーミングアップ時間の短縮、省エネ効果を得ることを目的とする。又、試料への加熱を効率的に且均一に行うことを目的とする。更に、ヘッドスペース試料導入装置を構造的に簡単とすることで、その使用、管理維持を容易とすることを目的とする。更に、ヘッドスペースサンプリングを極めて効率的に行うことを可能とすることを目的とする。又、試料の温度管理を容易とすることを目的とする。 Therefore, in the present invention, in order to perform heating and temperature control of the sample in a short time, circulation of the heated air in the oven is forcibly and quickly performed, the heating rate is fast, the warm-up time is shortened, and the energy saving effect is achieved. The purpose is to obtain. It is another object of the present invention to heat the sample efficiently and uniformly. It is another object of the present invention to simplify the use and management maintenance of the headspace sample introduction device by simplifying the structure. A further object is to enable very efficient headspace sampling. Another object is to facilitate the temperature control of the sample.
上記目的を達成するため、本発明は試料バイアル、試料ビン等の試料容器を効率的に加熱でき、迅速な気液平衡、固液平衡を実現でき、ヘッドスペース試料採取に最適の試料容器加熱を齎すヘッドスペース試料導入装置を提案するもので、本発明は、ヒーターを設置したオーブン内に、回転基板を回転軸を中心に回転自在に設置すると共に、該回転基板の中央部分の上方に遠心送風機を設置し、前記回転基板上には、前記回転軸を中心とした同一円周上に、試料容器の保持部を設けたことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In order to achieve the above object, the present invention can efficiently heat sample containers such as sample vials and sample bottles, can realize rapid gas-liquid equilibrium and solid-liquid equilibrium, and can be optimally heated for sampling headspace samples. The present invention proposes an apparatus for introducing a headspace sample, and the present invention provides a rotary substrate in an oven provided with a heater so as to be rotatable about a rotation axis, and a centrifugal blower above the central portion of the rotary substrate. And a sample container holder is provided on the rotating substrate on the same circumference centered on the rotating shaft.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記保持部は筒状または略筒状に形成され、当該保持部に通風部を設けたことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introducing apparatus, the holding portion is formed in a cylindrical shape or a substantially cylindrical shape, and a ventilation portion is provided in the holding portion.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記通風部は前記保持部に形成された切欠部で構成されたことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introducing apparatus, the ventilation section is constituted by a notch formed in the holding section.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記保持部は柱状体の集合で形成され、当該柱状体の隣接間隔が前記試料容器の横方向外径未満であることを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 Further, in the head space sample introducing device, the holding portion is formed of a collection of columnar bodies, and an interval between adjacent columnar bodies is less than a lateral outer diameter of the sample container. It is.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記保持部は前記遠心送風機の外側で、前記遠心送風機に対向させて複数設けたことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introducing apparatus, the holding section is provided in a plural number so as to be opposed to the centrifugal blower outside the centrifugal blower.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記通風部は、前記遠心送風機の円周接線方向に対向させて設けたことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introduction apparatus, the ventilation section is provided to face the circumferential tangent direction of the centrifugal blower.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記通風部は、前記回転基板の中心と前記保持部の中心とを結ぶ中心線に直交すると共に前記保持部の中心を通る前後分割線より回転基板の内側に2個、前後分割線より回転基板の外側に1個設け、前記前後分割線より回転基板の内側の2個は、前記中心線の両側に夫々1個づつ設けたことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 Further, in the head space sample introduction device, the ventilation portion is perpendicular to a center line connecting the center of the rotating substrate and the center of the holding portion and is located on the inner side of the rotating substrate from a front and rear dividing line passing through the center of the holding portion. The head space is characterized in that two are provided on the outer side of the rotating board from the front and rear dividing lines, and two inside the rotating board from the front and rear dividing lines are provided on each side of the center line. It is a sample introduction device.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記遠心送風機は上方若しくは下方の一方吸引型または上下両側吸込型であることを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introducing device, the centrifugal blower is a one-side suction type or an upper and lower side suction type of the upper or lower side.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記ヒーターを、前記オーブンの内部側壁に設置したことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introducing apparatus, the heater is installed on an inner side wall of the oven.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記オーブン上部において前記試料容器の上方に開口部を有し、当該開口部の上方に連続する空間内に目的成分を採取するニードルを配置したことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introduction device, an opening is provided above the sample container in the upper part of the oven, and a needle for collecting a target component is disposed in a continuous space above the opening. This is a headspace sample introduction device.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記空間の上端部を加熱媒体で覆ったことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introducing apparatus, the upper end portion of the space is covered with a heating medium.
又、上記ヘッドスペース試料導入装置において、前記空間の側部を遮蔽材で覆ったことを特徴とするヘッドスペース試料導入装置である。 In the headspace sample introducing device, the side portion of the space is covered with a shielding material.
更に、オーブン内中央に設置された遠心送風機を回転させて、ヒーターで加熱された空気を、当該遠心送風機の上方又は下方から吸引し、当該遠心送風機を中心とした同心円周上に配置された試料容器に送風することを特徴とするヘッドスペース試料導入方法である。 Further, a sample placed on a concentric circumference centered on the centrifugal blower by rotating the centrifugal blower installed in the center of the oven and sucking air heated by the heater from above or below the centrifugal blower A headspace sample introduction method characterized by blowing air to a container.
又、上記ヘッドスペース試料導入方法において、前記ヒーターは、前記オーブンの内部側壁に設置されていることを特徴とするヘッドスペース試料導入方法である。 In the headspace sample introduction method, the heater is installed on an inner side wall of the oven.
本発明の方法及び装置によれば、遠心式送風機を用い、ファンの上部又は下部から加熱された空気を吸い込み、円周接線方向に吹き出すことにより、オーブン内での加熱空気の循環が強制的且迅速に行われると共にヒーターの容量が小さくても昇温速度が速く、ウォーミングアップ時間の短縮、省エネルギー効果が得られる。 According to the method and apparatus of the present invention, the circulation of the heated air in the oven is forced and sucked by using a centrifugal blower and sucking heated air from the top or bottom of the fan and blowing it out in the circumferential tangential direction. Even when the heater capacity is small, the heating rate is fast, the warm-up time is shortened, and the energy saving effect is obtained.
更に加熱空気は、保持部の高さ方向に限定的に且保持部に集中的に吹きつけられ温度分布を最小限に押さえる。然も保持部に吹きつけられた加熱空気は保持部の通風部より入り、保持部に収納された試料容器を包み込み加熱し、送風下流側の通風部より出て、ヒーターによる加熱の後に、再び循環されるので試料の加熱速度が極めて速い。この結果、試料容器内の試料の平衡化効率が高められ平衡化時間、分析時間の短縮化が図られ分析の再現性が得られる等実用効果が大きい。 Furthermore, the heated air is blown in a limited manner in the height direction of the holding part and concentratedly on the holding part to suppress the temperature distribution to a minimum. However, the heated air blown to the holding part enters from the ventilation part of the holding part, wraps and heats the sample container stored in the holding part, exits from the ventilation part on the downstream side of the ventilation, and again after heating by the heater Since the sample is circulated, the heating rate of the sample is extremely fast. As a result, the efficiency of equilibration of the sample in the sample container is increased, the equilibration time and the analysis time are shortened, and the reproducibility of the analysis is obtained.
以下図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図2は本発明ヘッドスペース試料導入装置Wの概略説明図である。ヘッドスペース試料導入装置Wはオーブン1、回転基板2、回転軸21、保持部4、ヒーター5、遠心送風機6その他の部材を備えて構成されている。オーブン1は、中央で分割可能なる如くケース構成部を合体して、夫々の張出部をビス等の固定具により固定して、一体化する構成とするのが便利である。オーブン1は試料及び試料容器3の加熱部を構成し、断熱材で被覆するか、断熱材自体で構成して、断熱性を持たせている。なお、オーブン全体の形状としては特に限定されないが、内部が円柱形状となっていれば、加熱空気が効率的に流れるため、加熱効率が高まる。可能であれば、オーブン内部全体が球体であればさらに熱効率は高まるが、実際は、コストや加工のし易さ等も考慮に入れて形成している。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of the headspace sample introduction apparatus W of the present invention. The head space sample introduction device W includes an
回転基板2は試料容器3,3,…を保持する保持部4,4,…を設置するための基板であって、オーブン1内に回転軸21により支えられ、該回転軸21はオーブン1の底板12に設けられた透孔13を介して延設され下部に設けたモーター22により、動輪或いは歯車23,24を介して回転自在に設置されている。試料容器3はバイアル、ガラス瓶等により所望形状に形成されるが、筒状体に形成されるのが好ましい。
The
図3、4に示すように、保持部4は筒状の保持部材40により形成され、その側壁に縦長の切欠を設け通風部41として形成させてある。ここで、加熱された空気は遠心送風機6から当該遠心送風機6の円周接線方向に送風されるため、当該方向に対して通風部41を位置させると、試料容器3に加熱された空気が直接当たるため、試料容器3内の試料の加熱効果が向上する。通風部41の形成形態及びその数は特に限定されないが、複数、特に3個とすることが好ましい。そして、この3個の通風部41,41,41は特に限定されないが120度の間隔をおいた配置で筒状の保持部材40の軸方向に沿って形成することが好ましい。
As shown in FIGS. 3 and 4, the holding
図5に示すように、保持部材40に形成した3個の通風部41,41,41は、回転基板2の中心と保持部4の中心とを結ぶ中心線Xに直交すると共に保持部4の中心を通る前後分割線Yより回転基板2の内側に2個、前後分割線Yより回転基板2の外側に1個設けている。このような配置によって、送風された加熱空気が前記2つの通風部41,41から拡散することなく保持部4内の試料容器3を暖め、残りの1つの通風部41から排出される。ここで、前記1つの通風部41から空気が排出されるまで、試料容器3が加熱空気によって加熱され続けることは試料容器3の加熱効果の向上に有用である。
As shown in FIG. 5, the three
尚、保持部材40に設ける通風部41は上記構成に限定されず、回転基板2の中心と保持部4の中心とを結ぶ中心線Xに直交すると共に保持部4の中心を通る前後分割線Yより回転基板2の内側に1個、前後分割線Yより回転基板2の外側に2個設けた構成とすることとしてもよい。
Note that the
尚、図3に示すように、保持部材40の上端を連結部43,43により連結させるように形成させても良いし、図4に示すように、切欠により保持部材40の上端を開放させるように形成させても良い。長期に渡って使用した場合では、上端を連結させた方が耐久性が高いことが想定される。
As shown in FIG. 3, the upper end of the holding
更に、保持部4としては、試料容器3の挿入及び取出しにおいて倒れず、且、遠心送風機6から加熱空気が試料容器3に直接送風され得るような、試料容器3を保持するための機構を有していれば、上記構成に限定されず、筒状体に多数の透孔を穿設して通風部を設けたり、図11に示すように、筒状体を網状の壁体49で形成して多数の通風部41を保持部の全面に形成したり、図10に示すように、数本の柱状体47,47…を一円周上に立設することにより構成することもできる。この場合、柱状体47の隣接間隔は前記試料容器3の横方向外径未満である。そうすることにより、試料容器3のオーブン1内への挿入やそこからの取出し、加熱時の撹拌の際、試料容器3が横転することがない。又、保持部4の素材は特に限定されず、500℃程度までの耐熱性を有していれば金属、陶磁器、セラミック、合成樹脂等所望の材質で形成できる。特に熱伝導の良い金属であれば、加熱された当該金属からの放射熱も試料の加熱に有用である。実際は、加工の容易性や費用面が考慮される。
Further, the holding
ヒーター5は、回転基板2上に設けた試料容器3の保持部4,4,4外周囲を囲む如く、オーブン1の底部12或いは側壁19、天板10等に設置してある。ここで、試料を効率良く気化させるために試料容器3全体の温度を均一にするのが望ましい。そのため、ヒーター5の位置は、試料容器3の半分程の高さに位置させることが好ましい。また、様々な容量の試料容器3に対応するため、保持部4の半分程の高さに位置させることもできる。ヒーター5としては、一例としてシーズヒーターを用いることが出来、例えば、シーズヒーターを円弧型に形成し、2本乃至3本により同心円上に設けてもよく、或いは保持部4,4,4全体を囲繞する円型状に形成したりできる。また、ヒーター5として、昇温速度の速いセラミックヒーターを用いることで、試料の急速な気化が可能となる。さらに、ヒーター5として、ハロゲンヒーターを用いることで、加熱したい試料のみにフォーカスした加熱が可能となり、エネルギー効率の良い加熱が可能となる。ただし、これらの場合であっても、試料容器3と周囲との温度差による加熱効果低減防止のために、中心部からの送風でオーブン内全体が暖められることが望ましい。上記はいずれも、周囲のヒーター5からの試料の直接的な加熱と、加熱空気をオーブン1の中心から遠心方向に送風することによる加熱との、二重の加熱により試料を加熱していることが特徴となっている。
その他にも、カートリッジヒーターを回転基板2の中心に設置したり、オーブン1の天板10に吊るす等により設置場所、設置方法を適宜選択しうる。
The
In addition, the installation location and the installation method can be appropriately selected by installing a cartridge heater at the center of the
遠心式送風機6は、送風機の円周接線方向に送風するものであればどのような送風機でもよい。その1例として、遠心多翼式ファンであるシロッコファンを用いる。このシロッコファンを駆動するためのモーター62を回転軸21の中心を通して設けた軸63により連結してある。このシロッコファンの形状は各種あり、夫々利用できるが、ここには典型的な1例を示す。
The
シロッコファンは、側板に多数のブレードと透孔を設け、円板状主板に固定して形成され、円板状主板中央に回転軸穴を設け、軸63を挿通固定させてある。尚、シロッコファンは上方又は下方からの片側吸込型で良いが、必要に応じて上下両側吸込型を用いることとしてもよい。透孔は縦長に形成され、吹出される風は上下に拡散されず保持部4の高さ以内に集中される。ファンの回転速度は、特に限定されないが、1000〜5000rpm程度が適当であり、3000rpmがよく用いられる。1000rpm以下では、風力が弱いため、加熱された空気による試料の加熱効果が低い。なお、5000rpm以上でも加熱効果は生じるが、その効果は5000rpmまでの効果に比べて格段に高まるわけではない。
The sirocco fan is formed by providing a large number of blades and through-holes on the side plate and fixing them to the disc-shaped main plate, providing a rotation shaft hole at the center of the disc-shaped main plate, and inserting and fixing the
保持部4の底部には回転基板2に設けた開口24と連通する孔部44を設けてあり、後述の試料容器3のエレベーター7及びニードルエレベーター105を通過自在としてある。
A
試料容器3のエレベーター7は、オーブン1の底部12に設けた透孔131を介して前述の如く回転基板2に設けた開口24、保持部4の孔部44を通してトレイ8から試料容器3をオーブン1内へ挿入させるための装置である。
The
トレイ8は、試料容器3,3,…を収納する、多数の収納孔81,81…を軸83を中心とし同心円状に形成し、軸83と連結したモーター82により回転自在に構成してある。図6、7に示すように、トレイ8はオーブン1の天板10或いはヘッドスペース試料導入装置Wの天板14に接しており、更にその当該天板14に透孔15が設けられている。又、オーブン1の上方の天板10にはシャッター9がその軸91により回動自在に設けられている。
The
シャッター9は、上下二段に構成され、オーブン1の透孔16及びヘッドスペース試料導入装置Wの透孔15を夫々覆っており、トレイ8からの試料容器3の落下及び、外気に触れることによるオーブン1内の温度低下を防いでいる。トレイ8から試料容器3をオーブン1内に挿入する際は、透孔15及び16とシャッター9の透孔93とを連通することで、試料容器3を通過させる。
The
図8、9に示すように、オーブン1の天板10に、加熱により気化した目的成分を気相内に有する試料容器3の上方に試料容器加熱部開口部11を形成させている。また、当該開口部11の上方に、保温管102により、目的成分を採取するニードル101の設けられた空間18が外気と遮断した状態で当該開口部11と連続して設けられている。当該空間18の上部には加熱媒体が配置されている。具体的には、加熱媒体として加熱プレート104が設置され、当該加熱プレート104からニードル101が前記空間18に挿入されている。この構造により、オーブン1内を空気が遠心送風機6の上方又は下方へ巡回する際に、加熱された空気により、当該開口部11および空間18が暖められる。これにより、開口部11に近いニードル101先端部はオーブン1内とほぼ同じ温度となる。そのため、ニードル101先端部と試料容器3内との温度差により、気液又は気固平衡を損なうことも目的成分が変性することもない。
As shown in FIGS. 8 and 9, a sample container
別の構成としては、上記空間18を設けず、オーブン1に加熱プレート104を隣接させ、当該加熱プレート104からニードル101がオーブン1内に配置される構造とすれば、ニードル101先端部はオーブン1内の温度となり、ニードル101は加熱プレート104の設定温度とすることができる。
As another configuration, when the
一方、ニードル101上部は加熱プレート104に接続していることから、加熱プレート104と同じ温度とすることができる。加熱プレート104はオーブン1より5〜30℃程度高く設定されている。この構造から、ニードル101先端部はオーブン1の温度に近く、ニードル101上部は加熱プレート104に近い温度に設定することができる。その結果、目的成分採取後のニードル101内では、コールドポイントが発生しないことから、目的成分導入途中での吸着といった問題も、それにより生じるキャリーオーバーの問題も無くなる。また、ニードル101の先端部が設置されている空間18の側部は保温管102で覆われており、当該保温管102は断熱性部材等からなる遮蔽部103を設けてもよい。
On the other hand, since the upper part of the
そして、加熱あるいは撹拌され、目的成分が気相に含まれた試料容器3をニードルエレベーター105で押し上げ、前記空間18に試料容器3が挿入される。その際、試料容器3のセプタム31に空間18内のニードル101が刺さり、試料容器3内の気相内の目的成分が採取される。目的成分はニードル101で採取された後に、加熱プレート104内のバルブA2や導管等を通じて、分析装置等へ送られる。
Then, the
ニードルエレベーター105は、オーブン1の底板12に設けられた透孔17を介して回転基板2に設けられた透孔24、保持部4の底部に設けられた孔部44を通して、保持部4に収納された試料容器3を押上げ、オーブン1上方に設置したニードル101に試料容器3を合接させる如く構成してある。
The
本発明のヘッドスペース試料自動導入システム100は、図1に示すように、主に、トレイ8及び試料容器加熱部たるオーブン1を備えた上述のヘッドスペース試料導入装置Wの他、試料計量部A、インターフェース部B、ガス制御部C、電気制御部及びホストコンピュータユーザーインタフェイスD等を備えて構成される。
As shown in FIG. 1, the headspace sample
オーブン1は試料容器加熱部自身の構成のみならず、試料容器3の移送及びミキシング手段を備えている。試料計量部AはニードルA1、6方または8方インジェクションバルブA2の所定温度と同等以上の温度で加熱を可能とする。
The
インターフェース部BはトランスファラインB1を有しており、しかもオーブン1の所定温度以上の温度で加熱することが可能としてある。ガス制御部Cは電子流体制御ディバイスC1、電磁弁(Press.Valve)C2と電磁弁(Vent Valve)C3、抵抗体(抵抗管)C4などを用いて自動的にガスの流量および圧力を調整する。電気制御部Dは試料容器3のトレイ8の回転、試料容器3の認識、試料容器3の移送、オーブン1の加熱部たるヒーター5の動作と温度制御、試料計量部Aの動作と温度、インターフェース部Bの温度制御、ガス制御部Cのガス流量と圧力などを制御するもので、使用者がホストコンピュータユーザーインターフェースDから設定して、ヘッドスペース試料自動導入システム本体、GC(ガスクロマトグラフ)とホストコンピュータの間の通信により一連の分析目的に合せる動作を自動的に制御することを可能とする。
The interface part B has a transfer line B1 and can be heated at a temperature equal to or higher than a predetermined temperature of the
次に、本発明のヘッドスペース試料自動導入システム100及びヘッドスペース試料導入装置Wの流路および動作の概略を説明する。分析試料(液体または固体試料)は、試料ガラス瓶等の試料容器3に封入した後に、試料容器トレイ8の収納孔81に収納する。前記試料容器3は試料容器3の押上機構たるエレベーター7によりオーブン1内の所定位置の保持部4に送入され保持される。試料は一定温度で一定時間加熱され、試料容器3内で気液または固気分配により揮発成分が気相に追い出される。必要に応じて、試料容器3の移送及びミキシング手段により試料容器3を加熱する時に試料容器3に、上下方向および前後方向といった三次元的な振動を与えて平衡化を促進することもある。この振動により、液相内部の目的成分が気相近くに移動したり、液相と気相との接触面積が増すことにより、迅速な平衡化が達成できる。
Next, an outline of the flow path and operation of the headspace sample
試料容器3内に揮発成分が溜まった時、回転基板2の回動により、試料容器3をニードルエレベーター105上に位置させる。ニードルエレベーター105の上昇により試料容器3をオーブン1内の所定位置に持ち上げ、ニードル101を試料容器3のセプタム31に突き刺させる。電磁弁C3が閉じたままで、加圧ガス(例えば、窒素またはヘリウム)が電磁弁C2を経由して試料容器3内を加圧する。電磁弁C2が閉じて、電磁弁C3が開ける状態で試料容器3内に存在する分析成分を含めたガス試料の一部が試料計量管(サンプルループ)A3に流れ込む。6方または8方インジェクションバルブA2を切り替え、GCまたはGC/MSのキャリヤーガスがGC電子流体制御部(GC/EPC)Dにより調整され、サンプルループA3を経由し、計量されたサンプルをトランスファーラインB1を通ってGCに注入する。そして、GCまたはGC/MSにより試料の分離および分析を行う。
When volatile components accumulate in the
オーブン1内には回転基板2が回転軸21により回動自在に支承されている。回転基板2上には同一円周上に等間隔に6個の保持部材4,4…が設置されている。保持部材4は回転軸21の中心に向かって前方に2本、後方に1本の通風部41を形成してある。各通風部41の上端に連結部43により夫々連結させてある。回転基板2の中心部の上方には回転軸21を中心とするシロッコファン6がその軸63に支持され、回転基盤2の回転軸21の中空を通りモーター62により回動自在に設けられている。
A
オーブン1内に於いて、保持部4,4,4の外周を囲む如く半円形に形成したシーズヒーター5をオーブン1の側壁19に設置している。試料容器3のエレベーター7は、オーブン1の底部12に設けた透孔131を通り保持部4内に出入自在としてあり、試料容器3の押上或いは下降設定ができるように構成してある。
In the
上記の構成により、シーズヒーター5によりオーブン1内の空気は加熱される。シロッコファン6の回転により、シロッコファン6の上部から加熱空気を吸い込み、シロッコファン6の中心部から透孔を通り、ブレードによりシロッコファン6の円周接線方向に規則正しく加熱空気が吹出される。
With the above configuration, the air in the
この加熱空気は、保持部4の上下に拡散せず、保持部4の高さ以内に集中的に吹きつけられ、該保持部4に設けた通風部41、41を通してそこに収納されている試料容器3に直接当たり、試料容器3を包み込み、効率良く加熱する。この試料容器3に当たった熱風は試料容器3を加熱しつつ反対側を均一に回って後部の通風部41から抜け、その外周のシーズヒーター5に当たり加熱されて上方に至り再びシロッコファン6に吸い込まれると云う高速の循環を繰り返す。
The heated air does not diffuse up and down the holding
この結果、加熱対象たる試料容器3の全体を均等に熱風が包み効率的高速に熱交換が行われる。しかも、室温の試料容器3がオーブン1内に送入されても、他の試料容器3の温度が影響されることはほとんどない。この点はプロペラファンの如く、室温の試料容器3がオーブン1内に送入された場合の加熱部全体の温度が直接影響され大巾な温度低下を来たすのとは全く異なる。
As a result, the
本実施例に於いて使用される遠心式送風機6はシロッコファン6を二段に重ねた構成をとる。ヒーターはシーズヒーター5を用い円形状に形成し、保持部4,4…全体の外周を囲繞する如く設置しておく。その他の構成は、円板状主板の外側縁上に、多数のブレードと透孔を形成させた側板を同様構成の側板を夫々設置して構成してある。
The
この構成により、該シロッコファン6を回転させる時には、円板状主板を境として、上方の側板内には上方から加熱空気を吹き込み、下方の側板内には下方から加熱空気を吹き込み、夫々の透孔からブレードに沿って接線方向に加熱空気を吹出すことになり、オーブン1内をくまなく均等に加熱する。
With this configuration, when the
試料を保持し、加熱する部材、部分の構成を簡素化することにより送風機による送風で極めて効率的に試料容器の加熱が行われることが可能にでき、所謂ヘッドスペース試料導入が極めて効率的に行える。
このため化学的試料から揮発性成分を含む液体の抽出、更にそれを各種分析機器に供給することが極めて円滑に行われることになった。
このため、水質分析、大気分析、試料分析、薬品中の残留有機溶媒分析に貢献することができる。
By simplifying the structure of the member and the part that holds and heats the sample, the sample container can be heated very efficiently by blowing with a blower, and so-called headspace sample introduction can be performed very efficiently. .
For this reason, extraction of a liquid containing a volatile component from a chemical sample and further supplying it to various analytical instruments has been performed extremely smoothly.
Therefore, it can contribute to water quality analysis, atmospheric analysis, sample analysis, and residual organic solvent analysis in chemicals.
W ヘッドスペース試料導入装置
1 オーブン
100 ヘッドスペース試料自動導入システム
2 回転基板
21 回転軸
23 動輪
24 歯車
3 試料容器
4 保持部
40 保持部材
41 通風部
5 ヒーター
6 遠心式送風機
63 透孔
7 エレベーター
8 トレイ
9 シャッター
105 ニードルエレベーター
W Headspace
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013096029A JP6068251B2 (en) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Headspace sample introduction apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013096029A JP6068251B2 (en) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Headspace sample introduction apparatus and method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014219200A JP2014219200A (en) | 2014-11-20 |
JP6068251B2 true JP6068251B2 (en) | 2017-01-25 |
Family
ID=51937810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013096029A Active JP6068251B2 (en) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Headspace sample introduction apparatus and method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6068251B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190376990A1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | Thermo Fisher Scientific Spa | Apparatus having one or more sensors for sampling the headspace and process for sampling the headspace |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107764919A (en) * | 2017-08-30 | 2018-03-06 | 北京中兴嘉乘仪器有限公司 | A kind of Full automatic head-space sample injector mechanism and control method |
IT201800004825A1 (en) * | 2018-04-24 | 2019-10-24 | Headspace sampling procedure and device | |
CN108918769B (en) * | 2018-05-18 | 2022-10-25 | 北京声迅电子股份有限公司 | Trace measured object gas heat volatilization device |
CN111551404A (en) * | 2020-05-14 | 2020-08-18 | 太原珈蓝科技有限公司 | Collection system for air quality detection |
WO2023139863A1 (en) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | 株式会社島津製作所 | Gas chromatograph analysis method, and gas chromatograph analysis program |
CN115060830A (en) * | 2022-07-05 | 2022-09-16 | 云南大理天新包装材料有限公司 | Method for detecting VOCs solvent residues of paper |
CN114994225B (en) * | 2022-08-05 | 2022-11-01 | 河北华清环境科技集团股份有限公司 | Full-automatic headspace sample injector |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60159369U (en) * | 1984-03-30 | 1985-10-23 | 株式会社島津製作所 | Automatic sample introduction device |
JPH0473588A (en) * | 1990-07-10 | 1992-03-09 | Mitsubishi Materials Corp | Atmosphere furnace |
JP3088606B2 (en) * | 1993-11-04 | 2000-09-18 | 株式会社堀場製作所 | Constant temperature bath |
US8806965B2 (en) * | 2008-12-10 | 2014-08-19 | Shimadzu Corporation | Headspace sample introduction device |
JP2011203117A (en) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Shimadzu Corp | Head space gas sampler |
-
2013
- 2013-04-30 JP JP2013096029A patent/JP6068251B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190376990A1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | Thermo Fisher Scientific Spa | Apparatus having one or more sensors for sampling the headspace and process for sampling the headspace |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014219200A (en) | 2014-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6068251B2 (en) | Headspace sample introduction apparatus and method | |
JP4911250B2 (en) | Headspace sample introduction device | |
JP5737215B2 (en) | Sample cooling device and sampling device | |
JP6359007B2 (en) | Centrifugal device and method for robotic polynucleotide sample preparation system | |
JP5634856B2 (en) | Reagent cold storage and sample analyzer equipped with the same | |
EP2599856A1 (en) | Nucleic acid amplifier and nucleic acid inspection device using same | |
EP1297873A1 (en) | Centrifugal evaporation apparatus | |
US20170138824A1 (en) | Preprocessing apparatus | |
US20100209864A1 (en) | Tempering chamber for tempering electronic components in particular ic's | |
US8915120B2 (en) | Chromatograph device | |
CN218232568U (en) | Promote radiating effect's chemical vapor deposition stove | |
CN201940244U (en) | Reagent bin for storing, blending and transferring reagent | |
JP5471469B2 (en) | Chromatographic equipment | |
GB2374814A (en) | Compliant sheet sandwiched between a sample holder and support of a centrifugal evaporator | |
CN107439054B (en) | Test system comprising a heating device and method for implementing a test system | |
JP2011203117A (en) | Head space gas sampler | |
EP4368997A1 (en) | Drying method for reagent cooling box | |
EP2827991B1 (en) | Thermal cycler and method for heating and cooling | |
CN216856477U (en) | Reaction cup mixing device | |
CN114636311B (en) | Heat treatment device | |
JP5798368B2 (en) | Heat treatment equipment | |
JP2006058212A (en) | Dispensing table equipped with heat-retaining function | |
KR102077348B1 (en) | Substrate heat treatment apparatus, substrate heat treatment method, and recording medium for heat treating substrate | |
JP2002136078A (en) | Working housing with propeller for making its ambient air move and corresponding propeller | |
CN219104935U (en) | Reagent card incubation mechanism and medical detection equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161125 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161222 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6068251 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |