JP6885965B2 - フロースルーバイアル及びオートサンプラ - Google Patents

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Description

本発明は、分析試料を自動的に収容することができるフロースルーバイアルと、そのようなフロースルーバイアルを介して試料を採取して分析装置へ導入するオートサンプラに関するものである。
例えば試料供給源が分析装置の近くにない場合などに、試料供給源から試料を引き込んでその試料を採取し、分析装置に導入して分析を行なう分析システムが構築される。このような分析システムには、試料供給源から引き込んだ試料を収容することができるフロースルーバイアルが組み込まれたオートサンプラが一般に用いられる。
フロースルーバイアルは、試料を導入するための液入口が側面下部に設けられ、試料を外部へ排出するための液出口が側面上部に設けられている。フロースルーバイアルの上面はニードルによって貫通可能なセプタムによって封止されている。試料の液入口に試料供給源からの配管が接続され、試料供給源から送液される試料がフロースルーバイアル内に自動的に収容されるようになっている。
かかるオートサンプラは、フロースルーバイアル内の試料を採取するためのニードルを備えている。ニードルは少なくとも上下動が可能であり、フロースルーバイアルの上方の位置から下降してフロースルーバイアルの上面を封止しているセプタムを貫通し、フロースルーバイアル内の試料を吸入するようになっている。試料を吸入したニードルは、その後、別の分注容器に試料を分注するか、又は分析装置へ通じる注入ポートを介して分析装置へ試料を注入する。
上記の構成により、バイアルに試料を採取してオートサンプラの所定の位置にそのバイアルを設置するという作業をユーザが行なう必要がなく、試料供給源とオートサンプラとが離れた位置にあっても、バイアル内に試料が自動的に収容されて分析装置へ導入される。
フロースルーバイアルが組み込まれたオートサンプラにおいて、試料供給源からの試料がフロースルーバイアル内に高速（例えば５０ｍＬ／ｍｉｎ以上）で流入すると、フロースルーバイアル内において乱流が起こり、フロースルーバイアル内に気泡が発生することがある。フロースルーバイアル内に気泡が発生した状態でニードルによる試料吸入が実行されると、ニードルによる試料吸入の定量性が損なわれ、分析結果に影響を与える。
そこで、本発明は、フロースルーバイアル内での気泡の発生を抑制し、ニードルによる試料吸入の定量性を向上させることを目的とするものである。
本発明に係るフロースルーバイアルは、液を収容する円柱状の内部空間と、側面下部に設けられ、前記内部空間へ該内部空間の水平断面における半径方向に対して斜めの方向に液を導く液導入部と、側面上部に設けられ、前記内部空間内の液を外部へ導く液排出部と、前記内部空間の上面を封止するとともに、上方から下降してきたニードルで貫通可能な弾性材料からなる上面封止部材と、を備えている。
本発明のフロースルーバイアルでは、液導入部が、内部空間へ該内部空間の水平断面における半径方向に対して斜めの方向に液を導くようになっているので、内部空間内において液が流れをもちやすくなり、乱流が起こりにくくなる。
内部空間内における乱流の発生をより抑制するためには、フロースルーバイアルの内部空間内へ該内部空間の内周面に沿う方向に液が導入されるように液導入部が設けられていることが好ましい。そうすれば、フロースルーバイアル内に導入された液は内部空間の内周面に沿って導入され、乱流がより発生しにくくなり、気泡の発生が抑制される。
前記液排出部は、前記内部空間内の液を前記内部空間外へ、前記内部空間の水平断面における半径方向に対して斜めの方向に排出するように設けられていてもよい。
上記の場合の好ましい実施形態は、液排出部は、前記内部空間内に形成される液の流れ方向に沿った排出流路を有することである。液導入部が内部空間の水平断面における半径方向に対して斜めの方向に液を導くように設けられていることで、内部空間内にらせん状の流れが形成されると考えられる。したがって、液排出部がその流れに沿った排出流路をもつことで、らせん状の流れを利用して液排出部から液を効率的に排出することができるようになり、フロースルーバイアル内の液の置換効率が向上する。
本発明に係るオートサンプラは、液を収容する円柱状の内部空間を内部に有し、上面が弾性材料からなる封止部材により封止されているフロースルーバイアルと、前記フロースルーバイアルの側面下部において、送液されてきた液を前記内部空間内へ、前記内部空間の水平断面における半径方向に対して斜めの方向に導入する液導入部と、前記フロースルーバイアルの側面上部から前記内部空間内の液を排出する液排出部と、先端が下方を向いた状態で少なくとも上下動を行ない、前記フロースルーバイアルの上方の位置から下降して前記封止部材を貫通して当該フロースルーバイアルの内部空間に収容された液を吸入するためのニードルと、を備えている。
本発明のオートサンプラでは、フロースルーバイアルの内部空間へその水平断面における半径方向に対して斜めの方向に液を導入するようになっているので、内部空間内において液が流れをもちやすくなり、乱流が起こりにくくなる。
フロースルーバイアルの内部空間内における乱流の発生をより抑制するためには、液導入部が、送液されてきた液を内部空間へ内部空間の内周面に沿う方向に導入するようになっていることが好ましい。そうすれば、フロースルーバイアル内に導入された液は内部空間の内周面に沿って導入され、乱流がより発生しにくくなり、気泡の発生が抑制される。
前記液排出部は、前記内部空間内の液を前記内部空間外へ、前記内部空間の水平断面における半径方向に対して斜めの方向に排出するものであってもよい。
上記の場合の好ましい実施形態は、液排出部は、前記内部空間内に形成される液の流れ方向に沿った排出流路を有することである。液排出部が内部空間内に形成される液の流れに沿った排出流路をもつことで、らせん状の流れを利用して液排出部から液を効率的に排出することができるようになり、フロースルーバイアル内の液の置換効率が向上する。
本発明に係るフロースルーバイアルでは、液導入部が、内部空間へ該内部空間の水平断面における半径方向に対して斜めの方向に液を導くようになっているので、内部空間内に乱流が起こりにくくなり、気泡の発生が抑制される。これにより、ニードルが気泡を吸入することによって生じる液の吸入不良が起こりにくくなり、ニードルによる液の吸入の定量性が向上する。
本発明に係るオートサンプラでは、フロースルーバイアルの内部空間へその水平断面における半径方向に対して斜めの方向に液を導入するようになっているので、内部空間内で乱流が起こりにくくなり、気泡の発生が抑制される。これにより、ニードルが気泡を吸入することによって生じる液の吸入不良が起こりにくくなり、ニードルによる液の吸入の定量性が向上する。
オートサンプラの一実施例を概略的に示す構成図である。 同実施例のフロースルーバイアルの正面図である。 同フロースルーバイアルの側面図である。 液導入部の構造を説明するための液導入部の高さにおける水平断面図である。 液排出部の構造を説明するための液排出部の高さにおける水平断面図である。
以下、フロースルーバイアル及びオートサンプラの一実施例について、図面を用いて説明する。
一実施例のオートサンプラの構成について図１を用いて説明する。
この実施例のオートサンプラ２は、複数のフロースルーバイアル４を備えている。フロースルーバイアル４は専用のラック６に保持されている。フロースルーバイアル４とは別の位置に、複数の分注容器８を保持する分注容器部１０と注入ポート１２が設けられている。注入ポート１２は流路を介してこのオートサンプラ２とは別に設けられる液体クロマトグラフなどの分析装置へ接続される。
フロースルーバイアル４、分注容器部１０及び注入ポート１２よりも上方の位置に、液の吸入と吐出を行なうためのニードル１４を保持するニードルアセンブリ１６が設けられている。ニードル１４は先端が鉛直下方を向いた状態で水平方向と鉛直方向へ移動することができるように構成されている。この実施例では、ニードルアセンブリ１６が水平方向へ伸びるガイドレール１８に沿って水平方向へ移動するとともに、ニードルアセンブリ１６がニードル１４を鉛直方向へ移動させるように構成されている。
ラック６に保持されているフロースルーバイアル４の側面下部に液を内部空間へ導入するための液導入部２０が設けられ、フロースルーバイアル４の側面上部に内部空間の液を排出するための液排出部２２が設けられている。液導入部２０には試料供給源からの流路が接続され、試料供給源から供給される液体試料がフロースルーバイアル４の内部空間に底部側から導入され、それよりも上方に設けられた液排出部２２から外部へ排出されるようになっている。
ニードル１４はいずれかのフロースルーバイアル４の上方の位置から下降して先端をその内部空間内に挿入し、そのフロースルーバイアル４の内部空間に導入された試料を吸入することができる。フロースルーバイアル４から試料を吸入したニードル１４はその後、所定の分注容器８にその試料を分注するか、又は注入ポート１２を介して分析装置にその試料を注入する。
ここで、フロースルーバイアル４の構造の一例について図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。
フロースルーバイアル４は、液を収容する円柱状の内部空間４ｃを有する本体部４ａと、本体部４ａの上部に装着されたカバー部４ｂを備えている。カバー部４ｂはニードル１４を内部空間４ｃへ導く貫通孔４ｄを備えている。カバー部４ｄの上面における貫通孔４ｄの縁はテーパ状になっており、上方から下降してきたニードル１４の先端を貫通孔４ｄの中央へ導くようになっている。
本体部４ａの上端部のカバー部４ｂの装着部分に、内部空間４ｃの上面を封止するセプタム２４（上面封止部材）が設けられている。セプタム２４はニードル１４によって貫通可能な弾性材料からなり、ニードル１４が貫通した後もその弾力性によって内部空間４ｃの封止状態を維持することができる。
液導入部２０は本体部４ａの側面下部から水平方向へ突起しており、その内側に内部空間４ｃの底部近傍に通じる流路２１が設けられている。液排出部２２は本体部４ｂの側面上部から水平方向へ突起しており、その内側に内部空間４ｃの上部に通じる流路２３が設けられている。
液導入部２０及び液排出部２２の構造について図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。
図３Ａに示されているように、液導入部２０は液の導入方向が内部空間４ｃの水平断面における半径方向に対して傾斜するように設けられている。液の導入方向と半径方向のなす角度θについては特に限定されないが、θが大きいほど（ただし、θ＜９０度）液が内部空間４ｃの内周面に沿うように液導入部２０から内部空間４ｃに導入されるようになる。内部空間４ｃの内周面に沿うように内部空間４ｃ内へ液が導入されることで、内部空間４ｃ内にはらせん状の流れが形成される。これにより、内部空間４ｃ内で液導入部２０から導入された液による乱流が起こりにくくなり、気泡の発生が抑制される。
内部空間４ｃ内における気泡の発生を効果的に抑制するためには、液の導入方向と半径方向とがなす角度θは６０度以上であることが好ましい。
この実施例では、液の排出方向すなわち液排出部２２内に設けられている流路２３が、内部空間４ｃの水平断面における半径方向に対して傾斜して設けられている。流路２３は必ずしもこのように半径方向に対して傾斜して設けられている必要はないが、内部空間４ｃ内に形成される液のらせん状の流れに沿う方向に流路２３が設けられていることで、内部空間４ｃの上部へ達した液がらせん状の流れに乗って流路２３を通じて外部へ排出されるようになるため、内部空間４ｃからの液の排出効率が向上する。これにより、フロースルーバイアル４内の液の置換効率が向上する。
液の排出方向と半径方向のなす角度Φが大きいほど（ただし、Φ＜９０度）、液の排出方向が内部空間４内に形成されるらせん状の流れに沿うようになり、液の排出効率が向上する。内部空間４からの液の排出効率を効果的に高めるためには、Φは６０度以上であることが好ましい。
本発明者は上記構造のフロースルーバイアルを用いてニードルによる吸入不良の発生確率について検証を行なった。この検証に用いたフロースルーバイアルは、本体部４ａの内部空間４ｃの内径が４ｍｍ、その内部空間４ｃに通じる液導入部２０の流路２１及び液排出部２２の流路２３の内径がともに１ｍｍであった。比較するために、液の導入方向が内部空間４ｃの水平断面における半径方向に対して傾斜するように液導入部２０を設けたもの（検証用バイアル）と、液の導入方向が内部空間４ｃの水平断面における半径方向と同じ方向となるように液導入部２０を設けたもの（参考用バイアル）を用いた。
上記の検証の結果、参考用バイアルを用いた場合には１３０回に数回の吸入不良が発生したが、検証用バイアルを用いた場合は、１６０回のニードルによる液の吸入を行なった場合でも吸入不良が発生しなかった。このことから、液の導入方向が内部空間４ｃの水平断面における半径方向に対して傾斜するように液導入部２０を設けることで、内部空間４ｃ内における気泡の発生が抑制され、ニードルによる液の吸入不良を防止することができることがわかった。
以上において説明した実施例は本発明の実施形態の一例にすぎない。フロースルーバイアル４の個数はいくつであってもよいし、フロースルーバイアル４の構造も上記のものに限定されない。例えば、上記実施例では、液導入部２０と液排出部２２がフロースルーバイアル４の本体部４ａの側面から水平方向へ伸びているが、上方側又は下方側のいずれかの方向へ傾斜していてもよい。
ニードル１４を駆動する機構としては、ニードル１４を水平方向と鉛直方向へ移動させるものであればいかなるものであってもよい。また、図１のオートサンプラは分注容器部１０と注入ポート１２の両方が設けられているが、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
２ オートサンプラ
４ フロースルーバイアル
４ａ 本体部
４ｂ カバー部
４ｃ 内部空間
４ｄ 貫通孔
６ ラック
８ 分注容器
１０ 分注容器部
１２ 注入ポート
１４ ニードル
１６ ニードルアセンブリ
１８ ガイドレール
２０ 液導入部
２１，２３ 流路
２２ 液排出部
２４ セプタム（上面封止部材）

Claims (2)

  1. フロースルーバイアルと、
    先端が下方を向いた状態で少なくとも上下動を行ない、前記フロースルーバイアルの上方の位置から下降して後記上面封止部材を貫通して前記フロースルーバイアルの内部空間に収容された液を吸入するためのニードルと、を備え、
    試料供給源からの試料が前記フロースルーバイアルの前記内部空間に対して５０ｍＬ／ｍｉｎ以上の流量で導入されるオートサンプラであって、
    前記フロースルーバイアルが、
    液を収容する円柱状の前記内部空間を有し、前記内部空間の内径が４ｍｍである本体部と、
    前記本体部の側面下部に設けられ、前記内部空間と流体連通した、内径が１ｍｍの導入流路を有し、前記導入流路を通じて前記内部空間へ液を導く液導入部と、
    前記本体部の側面上部に設けられ、前記内部空間と流体連通した、内径が１ｍｍの排出流路を有し、前記排出流路を通じて前記内部空間内の液を外部へ導く液排出部と、
    前記内部空間の上面を封止するとともに、上方から下降してきた前記ニードルで貫通可能な弾性材料からなる上面封止部材と、を備え、
    前記液導入部の前記導入流路は、前記内部空間に対する前記導入流路の接続部と前記内部空間の水平断面における中心とを結ぶ半径の方向に対して角度θ（θは６０°以上９０°未満）をなしており、
    前記液導入部は、前記内部空間内へ前記内部空間の内周面に沿う方向に液を導入し、乱流の発生を抑制し、気泡の発生を抑制するように設けられている、
    オートサンプラ。
  2. 前記液排出部の前記排出流路は、前記内部空間に対する前記排出流路の接続部と前記内部空間の水平断面における中心とを結ぶ半径の方向に対して角度θ（θは６０°以上９０°未満）をなしている、請求項１に記載のオートサンプラ。
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