JP7342741B2

JP7342741B2 - 試料注入装置、および、液体クロマトグラフ

Info

Publication number: JP7342741B2
Application number: JP2020041823A
Authority: JP
Inventors: 覚渡辺; 隆志井上
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2040-03-11
Also published as: JP2021143896A; US20210285919A1; US11913917B2; CN113391011B; CN113391011A

Description

この発明は、試料注入装置、および、液体クロマトグラフに関する。

液体クロマトグラフは、分析対象の試料を移動相とともにカラムに導入し、試料に含まれる成分を分離するクロマトグラフ分析に用いる分析装置であって、移動相に液体を用いるものである。従来から、液体クロマトグラフにおいて、オートサンプラ（以下「試料注入装置」ともいう）が用いられている（たとえば、特許文献１参照）。オートサンプラは、液体クロマトグラフの分析流路の移動相に液体の試料を注入する装置である。

特開２０１８－１６９３５０号公報

しかし、特許文献１の液体クロマトグラフでは、オートサンプラを或る測定ブロックで使用しているときに、オートサンプラの洗浄をすることなどは考慮されていないため、オートサンプラの効率的に使用できないといった問題があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、試料注入装置を効率的に使用することが可能な試料注入装置、および、液体クロマトグラフを提供することである。

この発明の第１の態様は、液体クロマトグラフにおいて高圧ポンプからカラムまでの分析流路を流れる移動相に試料を注入する試料注入装置であって、分析流路は、高圧ポンプの側の上流分析流路と、カラムの側の下流分析流路とで構成され、試料注入装置は、下流端にニードルを含み、ニードルを通って試料容器から吸入された試料を保持するための保持流路と、上流端に注入ポートを含み、ニードルから注入ポートに注入された試料を分析流路に注入するための注入流路と、上流端に計量ポンプおよび洗浄ポンプが接続される低圧流路と、上流分析流路と下流分析流路とを接続するとともに低圧流路の下流端と保持流路の上流端とを接続する第１状態と、上流分析流路と保持流路の上流端とを接続するとともに注入流路の下流端と下流分析流路とを接続する第２状態とを切替え可能な状態切替バルブとを備える、試料注入装置に関する。

この発明の第２の態様は、上述した試料注入装置を含む、液体クロマトグラフに関する。

この発明によれば、試料注入装置によって下流分析流路に注入された試料がカラムに送られているときに、低圧流路を経て保持流路および注入流路に洗浄液を流すことができる。その結果、試料注入装置を効率的に使用することが可能な試料注入装置、および、液体クロマトグラフを提供することができる。

この実施の形態に従う液体クロマトグラフの概略構成図である。この実施の形態に係るオートサンプラの概略構成図である。この実施の形態におけるオートサンプラ制御処理の流れを示すフローチャートである。この実施の形態におけるオートサンプラの流路の制御の流れの例を示す第１の図である。この実施の形態におけるオートサンプラの流路の制御の流れの例を示す第２の図である。この実施の形態におけるオートサンプラの流路の制御の流れの例を示す第３の図である。この実施の形態におけるオートサンプラの流路の制御の流れの例を示す第４の図である。この実施の形態におけるオートサンプラの流路の制御の流れの例を示す第５の図である。この実施の形態におけるオートサンプラの流路の制御の流れの例を示す第６の図である。この実施の形態におけるオートサンプラの流路の制御の流れの例を示す第７の図である。この実施の形態におけるオートサンプラの流路の制御の流れの例を示す第８の図である。

以下、この開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、この実施の形態に従う液体クロマトグラフ１０の概略構成図である。図１を参照して、液体クロマトグラフ１０は、分析対象の試料を移動相とともにカラム２３０Ａ～２３０Ｆに導入し、試料に含まれる成分を分離するクロマトグラフ分析に用いる分析装置であって、移動相に液体を用いるものである。この実施の形態の液体クロマトグラフ１０は、所定数（この実施の形態では、６つ）の分析流路２９０Ａ～２９０Ｆを備える。

分析流路２９０Ａ～２９０Ｆは、それぞれ、上流分析流路２９１Ａ～２９１Ｆと、下流分析流路２９２Ａ～２９２Ｆとで構成される。上流分析流路２９１Ａ～２９１Ｆと下流分析流路２９２Ａ～２９２Ｆとの間には、それぞれ、オートサンプラ１００の高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆが備えられる。オートサンプラ１００は、液体クロマトグラフ１０の分析流路２９０Ａ～２９０Ｆの移動相に液体の試料を注入する装置である。

上流分析流路２９１Ａ～２９１Ｆには、それぞれ、移動相容器２１０Ａ～２１０Ｆ、および、高圧ポンプ２２０Ａ～２２０Ｆが含まれる。移動相容器２１０Ａ～２１０Ｆおよび高圧ポンプ２２０Ａ～２２０Ｆは、それぞれ、流路２９３Ａ～２９３Ｆにより接続される。高圧ポンプ２２０Ａ～２２０Ｆおよび高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆは、それぞれ、流路２９４Ａ～２９４Ｆにより接続される。

移動相容器２１０Ａ～２１０Ｆには、それぞれ、分析流路２９０Ａ～２９０Ｆに流される移動相としての溶離液２１１Ａ～２１１Ｆが充填される。溶離液２１１Ａ～２１１Ｆは、液体クロマトグラフ分析の移動相として使用可能な液体であればよく、それぞれ同じ液体であっても異なる液体であってもよい。

高圧ポンプ２２０Ａ～２２０Ｆは、それぞれ、移動相容器２１０Ａ～２１０Ｆから溶離液２１１Ａ～２１１Ｆを吸い上げて、吸い上げた溶離液２１１Ａ～２１１Ｆを分析流路２９０Ａ～２９０Ｆの末端まで送る。

下流分析流路２９２Ａ～２９２Ｆには、それぞれ、カラム２３０Ａ～２３０Ｆ、および、検出器２４０Ａ～２４０Ｆが含まれる。高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆおよびカラム２３０Ａ～２３０Ｆは、それぞれ、流路２９５Ａ～２９５Ｆにより接続される。カラム２３０Ａ～２３０Ｆおよび検出器２４０Ａ～２４０Ｆは、それぞれ、流路２９６Ａ～２９６Ｆにより接続される。

カラム２３０Ａ～２３０Ｆには、それぞれ、オートサンプラ１００で分析流路２９０Ａ～２９０Ｆの溶離液２１１Ａ～２１１Ｆに注入された試料の成分を分離するための固定相が充填される。カラム２３０Ａ～２３０Ｆに充填される固定相は、液体クロマトグラフ分析の固定相として使用可能なものであればよく、それぞれ同じものであってもよいし異なるものであってもよい。

検出器２４０Ａ～２４０Ｆは、それぞれ、溶離液２１１Ａ～２１１Ｆに含まれカラム２３０Ａ～２３０Ｆで分離された試料を分析する装置であり、たとえば、質量分析計、吸光度検出器、ＰＤＡ検出器、蛍光検出器、示差屈折率検出器、電気伝導度検出器、蒸発光散乱検出器、電気化学検出器、赤外分光光度計、旋光度検出器、円二色性検出器、水素炎イオン化検出器、放射線検出器、誘電率検出器、化学発光検出器、原子吸光分光分析装置、誘導結合プラズマ発光分光分析装置、高周波プラズマ質量分析計、熱検出器、光錯乱検出器、粘度検出器、イオン電極、超音波検出器、または、核磁気共鳴装置である。

図２は、この実施の形態に係るオートサンプラ１００の概略構成図である。オートサンプラ１００は、主な構成として、制御部１１０と、記憶部１２０と、計量ポンプ１３０と、洗浄ポンプ１４０と、第１切替バルブ１５０と、第２切替バルブ１６０と、低圧バルブ１７０と、高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆと、ニードル移動機構１９０とを含む。計量ポンプ１３０、洗浄ポンプ１４０、第１切替バルブ１５０、第２切替バルブ１６０、低圧バルブ１７０、および、高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆは、前述の図１および後述の図４以降で示すように、流路で接続される。

制御部１１０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、上述のオートサンプラ１００の各部（計量ポンプ１３０，洗浄ポンプ１４０，第１切替バルブ１５０，第２切替バルブ１６０，低圧バルブ１７０，高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆ，ニードル移動機構１９０）を制御する。記憶部１２０は、制御部１１０のＣＰＵで実行される制御プログラムおよびその制御プログラムにより入出力されるデータを記憶する。

なお、図２では示していないが、オートサンプラ１００は、ユーザによってオートサンプラ１００への指示が入力される入力部、オートサンプラ１００からの情報が出力される出力部、および、オートサンプラ１００が他の装置と通信するための通信部などを備えるようにしてもよい。

また、オートサンプラ１００が制御部１１０および記憶部１２０を備えないようにして、液体クロマトグラフ１０の制御部および記憶部が、それぞれ、オートサンプラ１００の制御部１１０および記憶部１２０として機能するようにしてもよい。

計量ポンプ１３０は、指示された分量の試料を吸引するために用いられ、たとえば、吸引する機構としてシリンジが用いられるポンプである。洗浄ポンプ１４０は、流路を洗浄するための洗浄液を各流路に送るために用いられる。この実施の形態においては、洗浄液は、移動相としての溶離液と同じ液体である。第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０は、多方切替バルブで構成され、オートサンプラ１００で試料が注入される所定数の分析流路２９０Ａ～２９０Ｆを切替えるために用いられる。計量ポンプ１３０、洗浄ポンプ１４０、第１切替バルブ１５０、第２切替バルブ１６０、低圧バルブ１７０、高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆ、および、ニードル移動機構１９０の機能については、後述の図３以降で説明する。

なお、図２においては、制御部１１０および制御対象の機器（計量ポンプ１３０，洗浄ポンプ１４０，第１切替バルブ１５０，第２切替バルブ１６０，低圧バルブ１７０，高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆ，ニードル移動機構１９０）が、便宜的に、直接、接続されているように記載されているが、実際には、直接、接続されている訳ではなく、たとえば、リレーを介して接続されるようにしてもよいし、シーケンサを介して接続されるようにしてもよい。

図３は、この実施の形態におけるオートサンプラ制御処理の流れを示すフローチャートである。このオートサンプラ制御処理は、制御部１１０によって、上位の処理から定期的（たとえば、所定周期ごと）に呼出されて実行される。

図３を参照して、制御部１１０は、ユーザまたは外部の装置（たとえば、液体クロマトグラフ１０）から試料を注入する指示があったか否かを判断する（ステップＳ１０１）。注入指示があった（ステップＳ１０１でＹＥＳ）と判断した場合、制御部１１０は、試料を注入する準備が完了している流路があるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

準備が完了している流路がある（ステップＳ１０２でＹＥＳ）と判断した場合、制御部１１０は、準備が完了している流路に切替えるように、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０を制御する（ステップＳ１０３）。

図４は、この実施の形態におけるオートサンプラ１００の流路の制御の流れの例を示す第１の図である。図４を参照して、この図は、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０が、それぞれ、第１のポート１５１，１６１に接続された流路に切替えられた後の状態を示す。このように、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０によって切替えられる部分を切替部１０２Ａ～１０２Ｆという。この実施の形態においては、オートサンプラ１００は、切替部１０２Ａ～１０２Ｆを上述の所定数、備える。所定数の切替部１０２Ａ～１０２Ｆからなる部分を切替装置１０１という。

まず、オートサンプラ１００の流路について説明する。保持流路は、ニードル１９１を通って試料容器３０２Ａ～３０２Ｃのいずれかから吸入された試料を保持するための流路である。ニードル１９１は、試料を吸入するために試料容器３０２Ａ～３０２Ｃに挿入される注射針状の部品であり、試料を注入するために後述の注入ポート１９８Ａ～１９８Ｆに挿入される。試料容器３０２Ａ～３０２Ｃは、試料３０１Ａ～３０１Ｃが入れられて、試料台３００に置かれる。

保持流路は、下流保持流路１９３と上流保持流路１９４Ａ～１９４Ｆとの組合せである。下流保持流路１９３は、下流端にニードル１９１を含み、上流端が第１切替バルブ１５０の中心のポート１５７に接続される。上流保持流路１９４Ａ～１９４Ｆは、それぞれ、上流端が第１切替バルブ１５０の第１のポート１５１から第６のポート１５６に接続され、下流端が高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆそれぞれの第５のポート１８５Ａ～１８５Ｆに接続される。

下流保持流路１９３の途中には、下流保持流路１９３の先端のニードル１９１を伸縮により自由に移動させることを可能とするとともに試料を保持する容量を確保するためのサンプルループ１９２が設けられる。ニードル移動機構１９０は、ニードル１９１に接続され、制御部１１０によって制御されることで、直交する３軸の方向のそれぞれにニードル１９１を移動させることが可能なように構成される。

注入流路１９９Ａ～１９９Ｆは、それぞれ、上流端に注入ポート１９８Ａ～１９８Ｆを含み、ニードル１９１から注入ポート１９８Ａ～１９８Ｆに注入された試料を、図１で示した分析流路２９０Ａ～２９０Ｆの流路２９５Ａ～２９５Ｆ以降の下流に注入するための流路である。注入ポート１９８Ａ～１９８Ｆは、ニードル１９１が挿入され、注入された試料を受ける部品である。

分析流路２９０Ａ～２９０Ｆの流路２９５Ａ～２９５Ｆの上流端は、それぞれ、高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆの第３のポート１８３Ａ～１８３Ｆに接続され、下流端は、それぞれ、カラム２３０Ａ～２３０Ｆに接続される。分析流路２９０Ａ～２９０Ｆの流路２９４Ａ～２９４Ｆの下流端は、それぞれ、高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆの第４のポート１８４Ａ～１８４Ｆに接続され、上流端は、それぞれ、高圧ポンプ２２０Ａ～２２０Ｆに接続される。

低圧流路は、上流端に計量ポンプ１３０および洗浄ポンプ１４０が接続される流路である。低圧流路は、上流低圧流路１９６と下流低圧流路１９５Ａ～１９５Ｆとの組合せである。上流低圧流路１９６は、上流端に計量ポンプ１３０および洗浄ポンプ１４０が接続され、下流端が第２切替バルブ１６０の中心のポート１６７に接続される。下流低圧流路１９５Ａ～１９５Ｆは、それぞれ、上流端が第２切替バルブ１６０の第１のポート１６１から第６のポート１６６に接続され、下流端が高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆそれぞれの第６のポート１８６Ａ～１８６Ｆに接続される。

低圧バルブ１７０は、上流低圧流路１９６の上流端に接続されるポンプを計量ポンプ１３０または洗浄ポンプ１４０に切替える。上流低圧流路１９６の下流側の上流端は、低圧バルブ１７０の中心のポート１７５に接続され、下流端は、第２切替バルブ１６０の中心のポート１６７に接続される。上流低圧流路１９６の上流側のうち上流端が計量ポンプ１３０に接続される上流低圧流路１９６Ａの下流端は、低圧バルブ１７０の第１のポート１７１に接続される。上流低圧流路１９６の上流側のうち上流端が洗浄ポンプ１４０に接続される上流低圧流路１９６Ｂの下流端は、低圧バルブ１７０の第３のポート１７３に接続される。洗浄ポンプ１４０と低圧バルブ１７０の第３のポート１７３との間の流路には、この流路を開閉するための開閉バルブ１４１が設けられる。

計量ポンプ１３０が、制御部１１０によって、試料を吸引するように制御されると、計量ポンプ１３０による試料を吸引するための圧力が、上流低圧流路１９６、下流低圧流路１９５Ａ～１９５Ｆ、上流保持流路１９４Ａ～１９４Ｆ、および、下流保持流路１９３を介してニードル１９１に伝達される。これにより、ニードル１９１から下流保持流路１９３に試料が吸引される。

洗浄ポンプ１４０が、制御部１１０によって、洗浄液容器１４３の洗浄液１４４を吸引するように制御されると、洗浄液１４４が、洗浄ポンプ１４０の発生する圧力で洗浄液容器１４３からＤＧＵ（Degassing Unit）１４２を介して吸引され、開閉バルブ１４１、上流低圧流路１９６Ｂ，１９６、下流低圧流路１９５Ａ～１９５Ｆ、および、上流保持流路１９４Ａ～１９４Ｆを介して、下流保持流路１９３、ニードル１９１および注入流路１９９Ａ～１９９Ｆに送られる。ＤＧＵ１４２は、洗浄液１４４に含まれる気泡を除去する。

この実施の形態のオートサンプラ１００の切替装置１０１の第１の切替部１０２Ａは、上流保持流路１９４Ａ、注入流路１９９Ａ、高圧バルブ１８０Ａおよび下流低圧流路１９５Ａの組合せであり、同様に、第２の切替部１０２Ｂから第６の切替部１０２Ｆは、それぞれ、上流保持流路１９４Ｂ～１９４Ｆ、注入流路１９９Ｂ～１９９Ｆ、高圧バルブ１８０Ｂ～１８０Ｆおよび下流低圧流路１９５Ｂ～１９５Ｆの組合せである。

高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆは、制御部１１０によって制御され、それぞれ、第１状態または第２状態に切替えられる。第１状態は、それぞれ、接続部１８７Ａ～１８７Ｆが第１のポート１８１Ａ～１８１Ｆと第２のポート１８２Ａ～１８２Ｆとを接続し、接続部１８８Ａ～１８８Ｆが第３のポート１８３Ａ～１８３Ｆと第４のポート１８４Ａ～１８４Ｆとを接続し、接続部１８９Ａ～１８９Ｆが第５のポート１８５Ａ～１８５Ｆと第６のポート１８６Ａ～１８６Ｆとを接続する状態である。つまり、第１状態は、高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆが、それぞれ、第４のポート１８４Ａ～１８４Ｆに接続された上流分析流路２９１Ａ～２９１Ｆの流路２９４Ａ～２９４Ｆの下流端と、第３のポート１８３Ａ～１８３Ｆに接続された下流分析流路２９２Ａ～２９２Ｆの流路２９５Ａ～２９５Ｆの上流端とを接続するとともに、第６のポート１８６Ａ～１８６Ｆに接続された低圧流路の下流低圧流路１９５Ａ～１９５Ｆの下流端と、第５のポート１８５Ａ～１８５Ｆに接続された保持流路の上流保持流路１９４Ａ～１９４Ｆの上流端とを接続する状態である。

第２状態は、第１状態から接続部１８７Ａ～１８７Ｆ，１８８Ａ～１８８Ｆ，１８９Ａ～１８９Ｆが反時計回りに回転した状態、すなわち、それぞれ、接続部１８７Ａ～１８７Ｆが第２のポート１８２Ａ～１８２Ｆと第３のポート１８３Ａ～１８３Ｆとを接続し、接続部１８８Ａ～１８８Ｆが第４のポート１８４Ａ～１８４Ｆと第５のポート１８５Ａ～１８５Ｆとを接続し、接続部１８９Ａ～１８９Ｆが第６のポート１８６Ａ～１８６Ｆと第１のポート１８１Ａ～１８１Ｆとを接続する状態である。つまり、第２状態は、高圧バルブ１８０Ａ～１８０Ｆが、それぞれ、第４のポート１８４Ａ～１８４Ｆに接続された上流分析流路２９１Ａ～２９１Ｆの流路２９４Ａ～２９４Ｆの下流端と、第５のポート１８５Ａ～１８５Ｆに接続された保持流路の上流保持流路１９４Ａ～１９４Ｆの上流端とを接続するとともに、第２のポート１８２Ａ～１８２Ｆに接続された注入流路１９９Ａ～１９９Ｆの下流端と、第３のポート１８３Ａ～１８３Ｆに接続された下流分析流路２９２Ａ～２９２Ｆの流路２９５Ａ～２９５Ｆの上流端とを接続する状態である。

図３に戻って、ステップＳ１０３においては、ここでは、図４で示すように、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０が第１のポート１５１，１６１に切替えられることで、オートサンプラ１００の切替装置１０１の切替部１０２Ａ～１０２Ｆのうち最も左側の第１の切替部１０２Ａの流路に切替えられる。第１の切替部１０２Ａの高圧バルブ１８０Ａは、第１状態に切替えられている。次に、制御部１１０は、プリトリートメントを開始する（ステップＳ１０４）。

図５は、この実施の形態におけるオートサンプラ１００の流路の制御の流れの例を示す第２の図である。図５を参照して、プリトリートメントにおいては、制御部１１０は、ニードル１９１が注入ポート１９８Ａに挿入された状態、かつ、注入流路１９９Ａ、下流保持流路１９３、上流保持流路１９４Ａ、下流低圧流路１９５Ａおよび上流低圧流路１９６，１９６Ａが移動相と同じ洗浄液で満たされている状態でない場合、そのような状態となるように、低圧バルブ１７０の中心のポート１７５との接続部１７６を第３のポート１７３に切替え、洗浄ポンプ１４０を制御して、洗浄液をこれらの流路に送るよう制御する。

また、プリトリートメントが終了するときには、高圧ポンプ２２０Ａによって移動相である溶離液２１１Ａがカラム２３０Ａに流されており、カラム２３０Ａにおいて移動相が平衡化された状態となるようにしておく。なお、この実施の形態においては、高圧ポンプ２２０Ａは、液体クロマトグラフ１０の制御部によって制御されるようにするが、オートサンプラ１００の制御部１１０が制御されるようにしてもよい。

試料を注入指示があったタイミングでない（ステップＳ１０１でＮＯ）と判断した場合、試料を注入する準備が完了している流路がない（ステップＳ１０２でＮＯ）と判断した場合、または、ステップＳ１０４の後、制御部１１０は、プリトリートメントが終了したか否かを判断する（ステップＳ１０５）。プリトリートメントが終了した（ステップＳ１０５でＹＥＳ）と判断した場合、制御部１１０は、サンプル吸入制御を開始する（ステップＳ１０６）。

図６は、この実施の形態におけるオートサンプラ１００の流路の制御の流れの例を示す第３の図である。図６を参照して、サンプル吸入制御においては、まず、ニードル移動機構１９０が、制御部１１０によって制御されて、ニードル１９１を注入ポート１９８Ａから移動させて、試料容器３０２Ａ～３０２Ｃのうち指定されたものに挿入する。次に、制御部１１０によって制御されて、低圧バルブ１７０の中心のポート１７５との接続部１７６が、計量ポンプ１３０が接続されている第１のポート１７１に切替えられる。

次に、制御部１１０によって、計量ポンプ１３０が制御されて、指定された量の試料を吸引するための動作が実行されることで、吸引する圧力が上流低圧流路１９６Ａ，１９６、下流低圧流路１９５Ａ、上流保持流路１９４Ａ、および、下流保持流路１９３を介してニードル１９１に伝達される。これにより、指定された試料容器３０２Ａの指定された量の試料３０１Ａがニードル１９１から下流保持流路１９３に吸引される。

なお、図６においては、計量ポンプ１３０の内部にハッチングが施されているが、このハッチングは、これは試料３０１Ａが、吸引の結果、計量ポンプ１３０に到達していることを示しているのではなく、単に圧力が掛けられていることを示している。実際には、試料３０１Ａは、サンプルループ１９２の辺りまで吸引される。

図３に戻って、プリトリートメントが終了したタイミングでない（ステップＳ１０５でＮＯ）と判断した場合、または、ステップＳ１０６の後、制御部１１０は、サンプル吸引制御が終了したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。終了した（ステップＳ１０７でＹＥＳ）と判断した場合、制御部１１０は、サンプル注入制御を開始する（ステップＳ１０８）。

図７は、この実施の形態におけるオートサンプラ１００の流路の制御の流れの例を示す第４の図である。図７を参照して、サンプル注入制御においては、まず、制御部１１０によって制御されて、低圧バルブ１７０の中心のポート１７５との接続部１７６が第３のポート１７３に切替えられる。

図８は、この実施の形態におけるオートサンプラ１００の流路の制御の流れの例を示す第５の図である。図８を参照して、サンプル注入制御においては、次に、制御部１１０によって制御されて、高圧バルブ１８０Ａが第２状態に切替えられる。これにより、上流分析流路２９１Ａの流路２９４Ａが、それぞれ、上流保持流路１９４Ａに接続されるとともに、注入流路１９９Ａが下流分析流路２９２Ａの流路２９５Ａに接続される。

このため、下流保持流路１９３に吸入された試料が、それぞれ、高圧ポンプ２２０Ａの圧力によって、ニードル１９１、注入ポート１９８Ａ、注入流路１９９Ａを介して、下流分析流路２９２Ａの流路２９５Ａを通ってカラム２３０Ａに送られる。その結果、試料が、カラム２３０Ａで分離され、検出器２４０Ｆでの分析が開始される。

図３に戻って、サンプル吸入制御が終了するタイミングでない（ステップＳ１０７でＮＯ）と判断した場合、または、ステップＳ１０８の後、制御部１１０は、サンプル注入制御が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１１）。終了した（ステップＳ１１１でＹＥＳ）と判断した場合、制御部１１０は、サンプルループ切離制御を開始する（ステップＳ１１２）。なお、サンプルループは、上流保持流路１９４Ａ～１９４Ｆ、下流保持流路１９３および注入流路１９９Ａ～１９９Ｆであるが、実際に試料が保持される部分は、下流保持流路１９３および注入流路１９９Ａ～１９９Ｆである。

図９は、この実施の形態におけるオートサンプラ１００の流路の制御の流れの例を示す第６の図である。図９を参照して、サンプルループ切離制御においては、まず、制御部１１０によって制御されて、高圧バルブ１８０Ａが第２状態に切替えられる。これにより、上流保持流路１９４Ａが、それぞれ、上流分析流路２９１Ａの流路２９４Ａから切離され、下流低圧流路１９５Ａに接続されるとともに、注入流路１９９Ａが、下流分析流路２９２Ａの流路２９５Ａから切離され、ドレーン用の流路に接続される。つまり、試料が保持されていた下流保持流路１９３および試料の注入に用いられた注入流路１９９Ａが分析流路２９０Ａから切離される。その結果、上流分析流路２９１Ａと下流分析流路２９２Ａとが、直接、接続された状態で、カラム２３０Ａでの試料の分離、および、検出器２４０Ｆでの試料の分析が継続される。

図３に戻って、サンプル注入制御が終了するタイミングでない（ステップＳ１１１でＮＯ）と判断した場合、または、ステップＳ１１２の後、制御部１１０は、サンプルループ切離制御が終了したか否かを判断する（ステップＳ１１３）。終了した（ステップＳ１１３でＹＥＳ）と判断した場合、制御部１１０は、サンプルループ洗浄制御を開始する（ステップＳ１１４）。

図１０は、この実施の形態におけるオートサンプラ１００の流路の制御の流れの例を示す第７の図である。図１０を参照して、サンプルループ洗浄制御においては、まず、制御部１１０によって洗浄ポンプ１４０が制御されて、洗浄液容器１４３の洗浄液１４４が吸引され、洗浄液が、上流低圧流路１９６Ａ，１９６、下流低圧流路１９５Ａ、上流保持流路１９４Ａ、下流保持流路１９３、ニードル１９１、注入ポート１９８Ａおよび注入流路１９９Ａを経てドレーン用の流路に流される。これにより、試料が保持されていた下流保持流路１９３、ニードル１９１、注入ポート１９８Ａおよび注入流路１９９Ａの内部が洗浄液によって洗浄される。

図３に戻って、サンプルループ切離制御が終了するタイミングでない（ステップＳ１１３でＮＯ）と判断した場合、または、ステップＳ１１４の後、制御部１１０は、実行する処理をこの処理の呼出元の上位の処理に戻す。

図１１は、この実施の形態におけるオートサンプラ１００の流路の制御の流れの例を示す第８の図である。図１１を参照して、図３のステップＳ１０１で、次の注入指示があったと判断された場合は、図３のステップＳ１０２で、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０それぞれの第２のポート１５２，１６２に接続された流路の準備が完了していると判断されると、図３のステップＳ１０３で、第２のポート１５２，１６２に接続された流路に切替えるように、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０が制御される。これにより、下流保持流路１９３の下流側および上流低圧流路１９６の上流側が、それぞれ、第２のポート１５２，１６２に接続された流路に接続される。

［変形例］
（１）前述した実施の形態においては、図１および図４などで示したように、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０によって切替えられる切替部１０２Ａ～１０２Ｆが６つであることとした。しかし、これに限定されず、切替部が６以外の複数であってもよく、また、切替部が１つであってもよい。

（２）前述した実施の形態においては、図４で示したように、切替部１０２Ａ～１０２Ｆが複数であり、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０が備えられるようにした。しかし、これに限定されず、第１切替バルブ１５０および第２切替バルブ１６０が備えられないようにするとともに、上流保持流路１９４Ａ、注入流路１９９Ａ、高圧バルブ１８０Ａおよび下流低圧流路１９５Ａの組合せを１つだけ備えるようにしてもよい。

（３）前述した実施の形態においては、図４で示したように、洗浄ポンプ１４０を第２切替バルブ１６０および低圧バルブ１７０の上流に設けるようにした。しかし、これに限定されず、洗浄ポンプ１４０を下流保持流路１９３の試料が、通常、到達しない部分に設けるようにしてもよい。

［態様］
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）一態様に係る試料注入装置は、液体クロマトグラフにおいて高圧ポンプからカラムまでの分析流路を流れる移動相に試料を注入する試料注入装置であって、分析流路は、高圧ポンプの側の上流分析流路と、カラムの側の下流分析流路とで構成され、試料注入装置は、下流端にニードルを含み、ニードルを通って試料容器から吸入された試料を保持するための保持流路と、上流端に注入ポートを含み、ニードルから注入ポートに注入された試料を分析流路に注入するための注入流路と、上流端に計量ポンプおよび洗浄ポンプが接続される低圧流路と、上流分析流路と下流分析流路とを接続するとともに低圧流路の下流端と保持流路の上流端とを接続する第１状態と、上流分析流路と保持流路の上流端とを接続するとともに注入流路の下流端と下流分析流路とを接続する第２状態とを切替え可能な状態切替バルブとを備える。

第１項に記載の試料注入装置によれば、分析流路に試料が注入された後、すぐに、試料注入装置によって下流分析流路に注入された試料がカラムに送られているときに、低圧流路を経て保持流路および注入流路に洗浄液を流すことができ、吸入および注入時に試料が通った部分を洗浄することができる。その結果、試料注入装置を効率的に使用することができる。

さらに、この実施の形態の注入方式は、全量注入方式（「ダイレクト注入方式」ともいう）である。全量注入方式においては、従来は、分析流路に試料を注入した後においても、下流保持流路および注入流路を分析流路に繋いだままであるので、ニードルを注入ポートから抜くことができなかった。この実施の形態においては、分析流路への試料の注入後に、高圧バルブを切替えて、下流保持流路および注入流路を分析流路から切離すので、ニードルを自由に動かすことができ、下流保持流路および注入流路の洗浄が済んでいれば、次の分析流路への試料の注入のためにニードルを移動させることができる。

全量注入方式に対して、ループ注入方式がある。ループ注入方式においては、高圧バルブの２つのポート間にループを備えられ、このループに試料が注入可能なように高圧バルブが切替えられて試料が注入された後、このループが分析流路に繋がるように高圧バルブが切替えられて試料が分析流路に流される。ループ注入方式においては、ループまでの流路の分の試料を余分に吸引する必要があるため、必要以上に試料を消費するといった問題がある。また、ループへの注入後に高圧バルブを切替えたときに、ループまでの注入流路に試料がキャリーオーバして残ってしまう。また、一端、試料をループに注入するための工程が必要なため、注入動作に時間が掛かるといった問題がある。この実施の形態の全量注入方式であれば、このような問題は発生せず、指示された注入量のみで分析を行うことができ、ループへの注入工程が削減されるため、分析までの時間を短縮でき、試料と接する流路が削減され、キャリーオーバを抑制できる。

（第２項）第１項に記載の試料注入装置において、保持流路は、状態切替バルブの側の上流保持流路と、ニードルの側の下流保持流路とで構成され、低圧流路は、計量ポンプおよび洗浄ポンプの側の上流低圧流路と、状態切替バルブの側の下流低圧流路とで構成され、試料注入装置は、所定数の切替部を含む切替装置を備え、切替部は、上流保持流路、注入流路、状態切替バルブおよび下流低圧流路の組合せであり、試料注入装置は、さらに、保持流路の途中に設けられ、所定数の上流保持流路のうちから保持流路の下流端の側の下流保持流路と接続する上流保持流路を切替え可能な第１多方切替バルブと、低圧流路の途中に設けられ、所定数の下流低圧流路のうちから低圧流路の上流端の側の上流低圧流路と接続する下流低圧流路を切替え可能な第２多方切替バルブとを備える。

第２項に記載の試料注入装置によれば、分析流路に試料が注入された後、すぐに、試料注入装置によって下流分析流路に注入された試料がカラムに送られているときに、低圧流路を経て保持流路および注入流路に洗浄液を流すことができ、吸入および注入時に試料が通った部分を洗浄することができる。また、洗浄後、すぐに、他の切替部に切替えることができる。その結果、試料注入装置を効率的に使用することができる。さらに、全量注入方式であっても複数の切替部を切替ながら試料を注入することができる。

（第３項）第２項に記載の試料注入装置において、状態切替バルブと計量ポンプと洗浄ポンプとを制御する制御部をさらに備え、制御部は、状態切替バルブを第２状態に切替えるよう制御するとともにニードルが試料容器に挿入された状態で試料容器から保持流路に試料を吸入するよう計量ポンプを制御し、保持流路に試料が吸入された後、吸入された試料が高圧ポンプによって流されている移動相によって保持流路から注入流路を経て下流分析流路に流されるように、状態切替バルブを第１状態に切替えるよう制御し、下流分析流路に注入された試料がカラムに送られているときに、状態切替バルブを第２状態に切替えるよう制御するとともに低圧流路を経て保持流路および注入流路に洗浄液を流すよう洗浄ポンプを制御する。

第３項に記載の試料注入装置によれば、分析流路に試料が注入された後、すぐに、試料注入装置によって下流分析流路に注入された試料がカラムに送られているときに、低圧流路を経て保持流路および注入流路に洗浄液を流すことができ、吸入および注入時に試料が通った部分を洗浄することができる。その結果、試料注入装置を効率的に使用することができる。

（第４項）第３項に記載の試料注入装置において、制御部は、同じ切替部に含まれる上流保持流路および下流低圧流路に切替えられるように第１多方切替バルブおよび第２多方切替バルブを制御する。第４項に記載の試料注入装置によれば、切替部を適切に切替えることができる。

（第５項）第４項に記載の試料注入装置において、制御部は、下流分析流路に注入された試料がカラムに送られているときに、保持流路および注入流路に洗浄液を流した後、第１多方切替バルブおよび第２多方切替バルブを切替えるよう制御する。

第５項に記載の試料注入装置によれば、分析流路に試料が注入された後、すぐに、試料注入装置によって下流分析流路に注入された試料がカラムに送られているときに、低圧流路を経て保持流路および注入流路に洗浄液を流すことができ、吸入および注入時に試料が通った部分を洗浄することができる。また、洗浄後、すぐに、他の切替部に切替えることができる。その結果、試料注入装置を効率的に使用することができる。

（第６項）他の一態様に係る液体クロマトグラフは、第１項から第５項のいずれかに記載の試料注入装置を含む。

第６項に記載の試料注入装置によれば、分析流路に試料が注入された後、すぐに、試料注入装置によって下流分析流路に注入された試料がカラムに送られているときに、低圧流路を経て保持流路および注入流路に洗浄液を流すことができ、吸入および注入時に試料が通った部分を洗浄することができる。その結果、試料注入装置を効率的に使用することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０液体クロマトグラフ、１００オートサンプラ、１０１切替装置、１０２Ａ～１０２Ｆ切替部、１１０制御部、１２０記憶部、１３０計量ポンプ、１４０洗浄ポンプ、１４１開閉バルブ、１４３洗浄液容器、１４４洗浄液、１５０第１切替バルブ、１５１～１５７，１６１～１６７，１７１～１７５，１８１Ａ～１８６Ａ，１８１Ｂ～１８６Ｂ，１８１Ｃ～１８６Ｃ，１８１Ｄ～１８６Ｄ，１８１Ｅ～１８６Ｅ，１８１Ｆ～１８６Ｆポート、１６０第２切替バルブ、１７０低圧バルブ、１７６，１８７Ａ～１８７Ｆ，１８８Ａ～１８８Ｆ，１８９Ａ～１８９Ｆ接続部、１８０Ａ～１８０Ｆ高圧バルブ、１９０ニードル移動機構、１９１ニードル、１９２サンプルループ、１９３下流保持流路、１９４Ａ～１９４Ｆ上流保持流路、１９５Ａ～１９５Ｆ下流低圧流路、１９６，１９６Ａ，１９６Ｂ上流低圧流路、１９８Ａ～１９８Ｆ注入ポート、１９９Ａ～１９９Ｆ注入流路、２１０Ａ～２１０Ｆ移動相容器、２１１Ａ～２１１Ｆ溶離液、２２０Ａ～２２０Ｆ高圧ポンプ、２３０Ａ～２３０Ｆカラム、２４０Ａ～２４０Ｆ検出器、２９０Ａ～２９０Ｆ分析流路、２９１Ａ～２９１Ｆ上流分析流路、２９２Ａ～２９２Ｆ下流分析流路、２９３Ａ～２９３Ｆ，２９４Ａ～２９４Ｆ，２９５Ａ～２９５Ｆ，２９６Ａ～２９６Ｆ流路、３００試料台、３０１Ａ～３０１Ｃ試料、３０２Ａ～３０２Ｃ試料容器。

Claims

液体クロマトグラフにおいて高圧ポンプからカラムまでの分析流路を流れる移動相に試料を注入する試料注入装置であって、
前記分析流路は、前記高圧ポンプの側の上流分析流路と、前記カラムの側の下流分析流路とで構成され、
前記試料注入装置は、
下流端にニードルを含み、前記ニードルを通って試料容器から吸入された試料を保持するための保持流路と、
上流端に注入ポートを含み、前記ニードルから前記注入ポートに注入された試料を前記分析流路に注入するための注入流路と、
上流端に計量ポンプおよび洗浄ポンプが接続される低圧流路と、
前記上流分析流路と前記下流分析流路とを接続するとともに前記低圧流路の下流端と前記保持流路の上流端とを接続する第１状態と、前記上流分析流路と前記保持流路の上流端とを接続するとともに前記注入流路の下流端と前記下流分析流路とを接続する第２状態とを切替え可能な状態切替バルブとを備え、
前記保持流路は、前記状態切替バルブの側の上流保持流路と、前記ニードルの側の下流保持流路とで構成され、
前記低圧流路は、前記計量ポンプおよび前記洗浄ポンプの側の上流低圧流路と、前記状態切替バルブの側の下流低圧流路とで構成され、
前記試料注入装置は、所定数の切替部を含む切替装置を備え、
前記切替部は、前記上流保持流路、前記注入流路、前記状態切替バルブおよび前記下流低圧流路の組合せであり、
前記試料注入装置は、さらに、
前記保持流路の途中に設けられ、前記所定数の前記上流保持流路のうちから前記保持流路の下流端の側の下流保持流路と接続する前記上流保持流路を切替え可能な第１多方切替バルブと、
前記低圧流路の途中に設けられ、前記所定数の前記下流低圧流路のうちから前記低圧流路の上流端の側の上流低圧流路と接続する前記下流低圧流路を切替え可能な第２多方切替バルブとを備える、試料注入装置。
前記状態切替バルブと前記計量ポンプと前記洗浄ポンプとを制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、
前記状態切替バルブを前記第１状態に切替えるよう制御するとともに前記ニードルが前記試料容器に挿入された状態で前記試料容器から前記保持流路に試料を吸入するよう前記計量ポンプを制御し、
前記保持流路に試料が吸入された後、吸入された試料が前記高圧ポンプによって流されている移動相によって前記保持流路から前記注入流路を経て前記下流分析流路に流されるように、前記状態切替バルブを前記第２状態に切替えるよう制御し、
前記下流分析流路に注入された試料が前記カラムに送られているときに、前記状態切替バルブを前記第１状態に切替えるよう制御するとともに前記低圧流路を経て前記保持流路および前記注入流路に洗浄液を流すよう前記洗浄ポンプを制御する、請求項１に記載の試料注入装置。
前記制御部は、同じ前記切替部に含まれる前記上流保持流路および前記下流低圧流路に切替えられるように前記第１多方切替バルブおよび前記第２多方切替バルブを制御する、請求項２に記載の試料注入装置。
前記制御部は、前記下流分析流路に注入された試料が前記カラムに送られているときに、前記保持流路および前記注入流路に洗浄液を流した後、前記第１多方切替バルブおよび前記第２多方切替バルブを切替えるよう制御する、請求項３に記載の試料注入装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載の試料注入装置を含む、液体クロマトグラフ。