JP7497676B2

JP7497676B2 - ガスクロマトグラフィ分析システム

Info

Publication number: JP7497676B2
Application number: JP2020201719A
Authority: JP
Inventors: 優輝小森
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2024-06-11
Anticipated expiration: 2040-12-04
Also published as: US20220178887A1; CN114594194A; CN114594194B; JP2022089372A; US12013378B2

Description

本発明は、ガスクロマトグラフィ分析システムに関するものである。

ガスクロマトグラフィ分析システムでは、ガスクロマトグラフ本体の上にインジェクタが搭載されることが一般的である。インジェクタは、ガスクロマトグラフ本体の上面に設けられた注入ポートを通じて試料を注入する装置である。ガスクロマトグラフ本体の内部には、注入ポートを通じて注入された試料を気化して試料ガスを生成する試料気化室、試料気化室で生成された試料ガス中の成分を分離するための分離カラムなどによって構成される分析部が搭載されている。

インジェクタには、試料を収容するバイアルがセットされるターレットが設けられており、ターレットにセットされているバイアルからシリンジによって試料が吸入されてガスクロマトグラフ本体の分析部へ注入される（特許文献１参照）。ターレットにセット可能なバイアルの数には限界があり、試料の数が多い場合には、すべての試料をインジェクタにセットすることができない。そのため、試料を収容したバイアルをインジェクタへ供給するサンプラがインジェクタと併用されることがある。サンプラは、複数のバイアルが配列されるバイアルテーブルと、そのバイアルテーブルに配列されているバイアルをインジェクタのターレットへ搬送する搬送アームとを備えている。

特開平９－３２５１５３号公報

１台のガスクロマトグラフ本体の内部に複数の分析部が搭載される場合がある。その場合、ガスクロマトグラフ本体の上面には各分析部のそれぞれに対応した複数の注入ポートが設けられる。ユーザは、ガスクロマトグラフに搭載されている複数の分析部のうちの任意の分析部を使用して分析を行なうことができる。分析に使用する分析部を変更する場合は、使用する分析部に対応する注入ポートの位置に合わせてガスクロマトグラフ本体上におけるインジェクタの位置も変更する必要がある。

インジェクタにバイアルを供給するサンプラを使用する場合、少なくともサンプラの据付時にティーチングを実行することによって、サンプラの搬送アームがインジェクタのターレットとの間でバイアルの受渡しを行なう際の搬送アームの位置をシステムに記憶させる必要がある。ガスクロマトグラフ本体上におけるインジェクタの位置が変更されると、インジェクタとサンプラとの相対的な位置関係も変更されるため、ティーチングを再実行する必要がある。したがって、分析に使用する分析部を変更する度にサンプラのティーチングが必要となり、ユーザの作業負担が増大する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ガスクロマトグラフ本体上におけるインジェクタの位置が変更されたときのサンプラのティーチングを不要にすることを目的とするものである。

本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムは、上面に複数の注入ポートが設けられているガスクロマトグラフ本体と、前記ガスクロマトグラフ本体上において前記複数の注入ポートのうち任意に選択された注入ポートに対応するように位置決めされ、対応する前記注入ポートを通じて試料を注入するインジェクタと、液を収容するバイアルを前記インジェクタへ供給するためのサンプラであって、前記インジェクタとの間で特定の位置関係を有するように前記ガスクロマトグラフ本体上における前記インジェクタの位置に応じて決定された位置において前記ガスクロマトグラフ本体又は前記インジェクタと係合しているサンプラと、を備えている。すなわち、本発明では、サンプラとインジェクタとの相対的な位置関係が常に一定になるように、ガスクロマトグラフ本体上におけるインジェクタの位置に応じて位置にサンプラが位置決めされる。

本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムによれば、サンプラは、インジェクタとの間で特定の位置関係を有するように前記ガスクロマトグラフ本体上における前記インジェクタの位置に応じて決定された位置において前記ガスクロマトグラフ本体又は前記インジェクタと係合し、それによって、前記サンプラと前記インジェクタとの相対的な位置関係が常に一定になるので、前記ガスクロマトグラフ本体上における前記インジェクタの位置が変更されても前記サンプラのティーチングを実行する必要がない。

ガスクロマトグラフィ分析システムの一実施例を示す正面図である。同実施例を上方から見た図である。同実施例におけるサンプラの位置決め構造を示す図である。第１のポジションに配置されたインジェクタに対応する位置にサンプラが位置決めされているときの位置決め構造の状態を示す図である。同実施例においてインジェクタの位置を第２のポジションに移動させたときの状態を示す図である。第２のポジションに配置されたインジェクタに対応する位置にサンプラを移動させたときの位置決め構造の状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムの一実施例について説明する。

図１はガスクロマトグラフィ分析システムの一実施例を示す正面図であり、図２はそのガスクロマトグラフィ分析システムを上方から見た図である。

この実施例のガスクロマトグラフィ分析システムは、ガスクロマトグラフ本体２、２台のインジェクタ４Ａ，４Ｂ、及び、サンプラ６を備えている。なお、この実施例では、２台のインジェクタ４Ａ，４Ｂを備えているが、１台のインジェクタのみを備えた構成もあり得る。

ガスクロマトグラフ本体２は、内部に複数の試料気化室を備えることができる。この実施例では、ガスクロマトグラフ本体２の内部に４つの試料気化室１２－１～１２－４が搭載されている場合について説明するが、３つ以下の試料気化室が搭載される場合もあり得る。また、試料気化室の最大搭載可能数が５つ以上であることもあり得る。

ガスクロマトグラフ本体２の上面に試料気化室１２－１～１２－４のそれぞれに通じる注入ポート１０－１～１０－４が設けられている。注入ポート１０－１～１０－４は、ガスクロマトグラフ本体２の上面において同一直線状に並んで設けられている。各試料気化室１２－１～１２－４は、注入ポート１０～１～１０－４を通じて注入された試料を気化させて試料ガスを生成するためのものである。ガスクロマトグラフ本体２の内部には、各試料気化室１２－１～１２－４の下流にそれぞれ接続された分離カラムと、それらの分離カラムの下流に接続された検出器が設けられている。試料気化室１２－１～１２－４で生成された試料ガス中の成分は分離カラムにおいて分離され、分離された各成分が検出器によって検出される。

インジェクタ４Ａ及び４Ｂはガスクロマトグラフ本体２上に搭載されている。インジェクタ４Ａはインジェクタ本体１８Ａ及び円形ターレット２０Ａを有し、インジェクタ４ｂはインジェクタ本体１８Ｂ及び円形ターレット２０Ｂを有する。インジェクタ４Ａ及び４Ｂはそれぞれ正面及び背面を有し、それぞれの正面側に円形ターレット２０Ａ及び２０Ｂが配置されている。インジェクタ４Ａ及び４Ｂは、互いの背面が対向するように配置されている。インジェクタ本体１８Ａ及び１８Ｂのそれぞれの内部に、液の吸入及び分注を行なうためのシリンジ１９Ａ及び１９Ｂが設けられている。シリンジ１９Ａ及び１９Ｂは、液の吸入及び分注を行なう先端が鉛直下方を向いた状態で上下動可能に設けられている。

サンプラ６は、ガスクロマトグラフ本体２に設けられたサンプラ搭載台１６上に載置されている。サンプラ６は、インジェクタ４Ａ及び４Ｂの側方に位置して、インジェクタ４Ａ及び４Ｂの各円形ターレット２０Ａ及び２０Ｂへ試料の入ったバイアルＶを供給するための装置である。サンプラ６はバイアルホルダ２２及び搬送アーム２４を備えている。バイアルホルダ２２は、複数のバイアルＶが平面的に配列される円形テーブルである。搬送アーム２４は、バイアルホルダ２２上において水平方向へ伸びるように設けられ、先端部にバイアルＶを保持するためのグリッパ２６を備えている。搬送アーム２４は、バイアルホルダ２２の中心を回転中心とした水平面内での回転と軸方向へのスライドにより、バイアルホルダ２２の任意の位置、及び、バイアルホルダ２２の外側に設定された所定の受渡し位置へ、グリッパ２６を移動させることができる。グリッパ２６は、バイアルＶの外周面を上方から把持するために下方へ伸びた複数の爪２８を備えている。

ガスクロマトグラフ本体２の上面には、インジェクタ４Ａ及び４Ｂを位置決めするための突起状の複数の位置決めピン１４－１～１４－４が設けられている。位置決めピン１４－１はインジェクタ４Ａを注入ポート１０－１に対応させるために設けられ、位置決めピン１４－２はインジェクタ４Ａを注入ポート１０－２に対応させるために設けられ、位置決めピン１４－３はインジェクタ４Ｂを注入ポート１０－３に対応させるために設けられ、位置決めピン１４－４はインジェクタ４Ｂを注入ポート１０－４に対応させるために設けられている。

図２の例では、インジェクタ４Ａの下面に設けられた所定の穴に位置決めピン１４－１が嵌め込まれることによって、インジェクタ４Ａのシリンジ１９Ａが注入ポート１０－１の直上に位置している。また、インジェクタ４Ｂの下面に設けられた所定の穴に位置決めピン１４－３が嵌め込まれることによって、インジェクタ４Ｂのシリンジ１９Ｂが注入ポート１０－３の直上に位置している。すなわち、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－１に対応し、インジェクタ４ｂが注入ポート１０－３に対応している。インジェクタ４Ａは、シリンジ１９Ａを用いてターレット２０ＡにセットされたバイアルＶから試料を吸入し、注入ポート１０－１を通じて試料注入部１２－１へ試料を注入する。インジェクタ４ｂは、シリンジ１９Ｂを用いてターレット２０ＢにセットされたバイアルＶから試料を吸入し、注入ポート１０－３を通じて試料注入部１２－３へ試料を注入する。

ガスクロマトグラフ２上におけるインジェクタ４Ａ及び４Ｂの位置を変更することによって、インジェクタ４Ａ及び４Ｂのそれぞれが対応する注入ポートを変更ことができる。図２の状態から、インジェクタ４Ａ及び４Ｂをそれぞれガスクロマトグラフ２の背面側へ移動させることにより、インジェクタ４Ａを注入ポート１０－２に対応させ、インジェクタ４Ｂを注入ポート１０－４に対応させることができる（図５参照）。

以下において、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－１に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－３に対応するときのインジェクタ４Ａ及び４Ｂの位置（図２の位置）を「第１のポジション」、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－２に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－４に対応するときのインジェクタ４Ａ及び４Ｂの位置（図５の位置）を「第２のポジション」と称する。

サンプラ搭載台１６上におけるサンプラ６の位置は、インジェクタ４Ａ及び４Ｂのポジションに応じて決定される。ガスクロマトグラフ本体２の上面には、サンプラ６用の突起状の一対の第１の位置決めピン３２－１及び一対の第２の位置決めピン３２－２が交互に同一直線状に並んで配置されている。一対の第１の位置決めピン３２－１は、インジェクタ４Ａ及び４Ｂが第１のポジションに配置されるときのサンプラ６の位置決めに利用される係合部であり、一対の第２の位置決めピン３２－２は、インジェクタ４Ａ及び４Ｂが第２のポジションに配置されるときのサンプラ６の位置決めに利用される係合部である。

サンプラ６には、第１の位置決めピン３２－１及び第２の位置決めピン３２－２を利用してサンプラ６を所定位置に位置決めするための位置決めプレート３０が設けられている。図３に示されているように、位置決めプレート３０の両端部（図３において上端部と下端部）に、一対の第１の位置決めピン３２－１又は一対の第２の位置決めピン３２－２を挿し込むための一対の位置決め穴３４が設けられており、一対の位置決め穴３４の間に２つの逃げ穴３６が設けられている。この例では、一対の位置決め穴３４に矢印が付されており、逃げ穴３６と識別できるようになっている。

インジェクタ４Ａ及び４Ｂが第１のポジションに配置される場合、すなわち、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－１に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－３に対応する場合、図４に示されているように、一対の第１の位置決めピン３２－１のそれぞれが位置決めプレート３０の位置決め穴３４に挿し込まれるようにサンプラ６が配置される。これにより、第１の位置決めピン３２－１がサンプラ６と係合し、サンプラ６が第１のポジションに配置されたインジェクタ４Ａ及び４Ｂに対応する位置に位置決めされる。このとき、サンプラ６とインジェクタ４Ａとの相対的な位置関係が特定の位置関係（第１の位置関係）となり、サンプラ６とインジェクタ４４Ｂとの相対的な位置関係が特定の位置関係（第２の位置関係）となるように、位置決めピン３２－１の位置が設計されている。

図５に示されているように、インジェクタ４Ａ及び４Ｂが第２のポジションに配置される場合、すなわち、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－２に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－４に対応する場合、図６に示されているように、一対の第２の位置決めピン３２－２のそれぞれが位置決めプレート３０の位置決め穴３４に挿し込まれるようにサンプラ６が配置される。これにより、第２の位置決めピン３２－２がサンプラ６と係合し、サンプラ６が第２のポジションに配置されたインジェクタ４Ａ及び４Ｂに対応する位置に位置決めされる。このときも、サンプラ６とインジェクタ４Ａとの相対的な位置関係が特定の位置関係（第１の位置関係）となり、サンプラ６とインジェクタ４４Ｂとの相対的な位置関係が特定の位置関係（第２の位置関係）となるように、位置決めピン３２－２の位置が設計されている。

上記のように、この実施例では、インジェクタ４Ａ及び４Ｂが配置されているポジションに関係なく、インジェクタ４Ａ及び４Ｂとの相対的な位置関係が特定の位置関係となるようにサンプラ６を位置決めすることが容易である。これにより、インジェクタ４Ａ及び４Ｂが第１のポジションに配置されているときも第２のポジションに配置されているときも、インジェクタ４Ａ及び４Ｂに対するサンプラ６の相対位置を一定に保つことができるので、インジェクタ４Ａ及び４Ｂの位置を変更する前に取得していたサンプラ６のティーチング情報をそのまま利用することができる。したがって、インジェクタ４Ａ及び４Ｂの位置を変更したときに、改めてサンプラ６のティーチングを実行する必要がない。

上記実施例では、インジェクタ４Ａ及び４Ｂが円形ターレット２０Ａ及び２０Ｂを備えており、インジェクタ４Ａ及び４Ｂのポジションを変更しようとした場合に、サンプラ６の位置も変更しなければターレット２０Ａ及び２０Ｂがサンプラ６に干渉してしまうという問題が生じ得るが、上記のとおり、インジェクタ４Ａ及び４Ｂのポジションに応じた位置にサンプラ６を位置決めできるので、ポジション変更後のティーチングを省略することができる。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、インジェクタに設けられているターレットが直線状のものであってもよい。

また、上記実施例では、ガスクロマトグラフ本体２に設けられた位置決めピン３２－１及び３２－２がサンプラ６と係合することによってサンプラ６の位置決めがなされるように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、サンプラ６とインジェクタ４Ａ、サンプラ６とインジェクタ４Ｂとがそれぞれ係合することによってサンプラ６とインジェクタ４Ａ及び４Ｂとの相対的な位置関係がインジェクタ４Ａ及び４Ｂのポジションによらずに一定に維持されるように構成されていてもよい。

また、上記実施例では、２台のインジェクタを備えていることを前提として説明されているが、インジェクタを１台のみ使用する場合にも同様に本発明を適用することができる。要は、インジェクタを１台のみ使用する場合においても、インジェクタとサンプラとが常に特定の位置関係となるように、インジェクタのポジションに応じてサンプラが位置決めされるように構成されていればよい。例えば、１台のインジェクタ４Ａのみを使用する場合、インジェクタ４Ａを注入ポート１０－１～１０－４のうちの任意の注入ポートに対応させることができ、それによってインジェクタ４Ａは４つのポジションを取り得る。その場合、インジェクタ４Ａがどのようなポジションであってもインジェクタ４Ａとサンプラ６とが特定の位置関係をもつように、インジェクタ４Ａのポジションに応じた位置にサンプラ６を位置決めできるように構成される。

また、上記実施例では、２台のインジェクタ４Ａ及び４Ｂを使用する場合に、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－１に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－３に対応する「第１のポジション」、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－２に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－４に対応する「第２のポジション」の２つのポジションしかとれないように説明されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－１に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－２に対応する「第１のポジション」、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－２に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－３に対応する「第２のポジション」、インジェクタ４Ａが注入ポート１０－３に対応し、インジェクタ４Ｂが注入ポート１０－４に対応する「第３のポジション」をとることができるように構成されていてもよい。その場合、インジェクタ４Ａ及び４Ｂが第１のポジション、第２のポジション及び第３のポジションのいずれのポジションをとっている場合にもインジェクタ４Ａ及び４Ｂとサンプラ６とが特定の位置関係をもつ位置にサンプラ６を位置決めできるように構成される。

すなわち、以上において説明した実施例は、本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムの実施形態の一例を示したに過ぎない。本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムの実施形態は、以下に示すとおりである。

本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムの一実施形態では、上面に複数の注入ポートが設けられているガスクロマトグラフ本体と、前記ガスクロマトグラフ本体上において前記複数の注入ポートのうち任意に選択された注入ポートに対応するように位置決めされ、対応する前記注入ポートを通じて試料を注入するインジェクタと、液を収容するバイアルを前記インジェクタへ供給するためのサンプラであって、前記インジェクタとの間で特定の位置関係を有するように前記ガスクロマトグラフ本体上における前記インジェクタの位置に応じて決定された位置において前記ガスクロマトグラフ本体又は前記インジェクタと係合しているサンプラと、を備えている。

上記一実施形態の第１の態様では、前記ガスクロマトグラフ本体は、前記サンプラが前記インジェクタとの間で前記特定の位置関係を有するように、前記ガスクロマトグラフ本体上における前記インジェクタの位置に応じて決定される位置において前記サンプラを係合させるための複数の係合部を有する。このような態様により、インジェクタの位置に応じて決定される位置へのサンプラの位置決めが容易である。

上記第１の態様において、前記係合部は、前記サンプラに設けられた穴に挿し込まれることによって前記サンプラと係合するピンであってよい。

上記一実施形態の第２の態様では、前記インジェクタは、正面及び背面を有し、前記正面側に複数のバイアルを同一円周上に並んでセットさせるための円形ターレットを備えている。

上記第２の態様において、前記インジェクタが対応している前記注入ポートとは別の注入ポートに対応するように前記ガスクロマトグラフ本体上において位置決めされた追加のインジェクタをさらに備え、前記インジェクタと前記追加のインジェクタは互いの背面が対向するように配置され、前記サンプラは、前記インジェクタとの間で第１の位置関係をもち、前記追加のインジェクタとの間で第２の位置関係をもつように決定された位置において前記ガスクロマトグラフ本体、又は、前記インジェクタ及び前記追加のインジェクタと係合していてもよい。

２ガスクロマトグラフ本体
４Ａ，４Ｂインジェクタ
６サンプラ
１０－１～１０－４注入ポート
１２－１～１２－４試料気化室
１４－１～１４－４位置決めピン（インジェクタ用）
１６サンプラ搭載台
１８Ａ，１８Ｂインジェクタ本体
１９Ａ，１９Ｂシリンジ
２０Ａ，２０Ｂ円形ターレット
２２バイアルホルダ
２４搬送アーム
２６グリッパ
２８爪
３０位置決めプレート
３２－１第１の位置決めピン
３２－２第２の位置決めピン
３４位置決め穴
３６逃げ穴

Claims

上面に第１及び第２の注入ポートが水平面内の一方向へ並んで設けられているガスクロマトグラフ本体と、
前記ガスクロマトグラフ本体上において前記第１の注入ポートに対応する第１のポジションに配置されて前記第１の注入ポートを通じて試料を注入するか、又は前記第２の注入ポートに対応する第２のポジションに配置されて前記第２の注入ポートを通じて試料を注入するインジェクタと、
液を収容するバイアルを前記インジェクタへ供給するためのサンプラと、を備え、
前記ガスクロマトグラフ本体は前記一方向へ配列された複数のピンを有し、
前記サンプラは前記ガスクロマトグラフ本体に設けられている前記複数のピンのうちの一部を挿し込むための穴を有し、前記複数のピンのうち前記穴に挿し込むピンを変更することによって前記ガスクロマトグラフ本体に対する前記サンプラの相対位置を第１の相対位置と第２の相対位置との間で変更することができ、
前記サンプラが前記第１の相対位置に位置決めされているときに前記第１のポジションに配置されている前記インジェクタが前記サンプラと特定の位置関係をとり、前記サンプラが前記第２の相対位置に位置決めされているときに前記第２のポジションに配置されている前記インジェクタが前記サンプラと前記特定の位置関係をとるように構成されている、ガスクロマトグラフィ分析システム。
前記インジェクタは、正面及び背面を有し、前記正面側に複数のバイアルを同一円周上に並んでセットさせるための円形ターレットを備えている、請求項１に記載のガスクロマトグラフィ分析システム。
前記インジェクタが対応している前記注入ポートとは別の注入ポートに対応するように前記ガスクロマトグラフ本体上において位置決めされた追加のインジェクタをさらに備え、
前記インジェクタと前記追加のインジェクタは互いの背面が対向するように配置され、
前記サンプラは、前記インジェクタとの間で第１の位置関係をもち、前記追加のインジェクタとの間で第２の位置関係をもつように決定された位置において前記ガスクロマトグラフ本体と係合している、請求項２に記載のガスクロマトグラフィ分析システム。