JPH0443958A - 試料濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、試料中の被測定成分を濃縮カラムに濃縮し、
この濃縮成分を分析部に導入するのに用いられる試料濃
縮装置に関し、更に詳述すると、プロセス用イオンクロ
マトグラフィー分析装置等の試料導入部に好適に使用さ
れる試料濃縮装置に関する。

〔従来の技術〕

イオンクロマトグラフィー分析装置によって試料中の低
濃度イオン成分の測定を行なう場合、試料を分離カラム
と同種の充填剤を充填した濃縮カラムに流し、この濃縮
カラムに目的成分を濃縮した後、濃縮カラム中の濃縮成
分を溶離液で溶出させて分離カラムに導入することが行
われている。

この場合、濃縮カラムに補捉されるイオンの量は、濃縮
カラムに送り込んだ試料の容量に比例するため、試料を
濃縮カラムに一定量正確に送液する必要があり、従って
プロセス測定用イオンクロマトグラフィー分析装置では
濃縮カラムへの送液用ポンプとして精度の高い送液ポン
プが使用されている。

一方、プロセス用イオンクロマトグラフィー分析装置に
おいては、試料中の陽イオン、陰イオンといった同一カ
ラムで分離できない複数の低濃度成分を複数の分離カラ
ムを用いて同時に分析することが行なわれているが、こ
の場合には各分離カラムと同種の充填剤を充填した複数
の濃縮カラムにそれぞれ目的成分を濃縮した後、これら
濃縮カラムから目的成分を各分離カラムに導入している
。

従来、試料中の同一カラムで分離できない複数の目的イ
オン成分をそれぞれ濃縮カラムに濃縮した後、これら目
的成分を複数の分離カラムを用いて同時に分析するプロ
セス用イオンクロマトグラフィー分析装置として、第２
図に示す構成のものが知られている。即ち、第２図にお
いて１は試料流通管、２は試料流通管１に介装された送
液ポンプ、１ａ及び１ｂはそれぞれ試料流通管１から分
岐した第１及び第２分岐管、３ａ及び３ｂは両分枝管１
ａ、ｌｂに介装された第１及び第２開閉バルブ、４ａ及
び４ｂは両分枝管１ａ、ｌｂの流出端が連結された六方
バルブ構造の第１及び第２インジエクタ、５ａ及び５ｂ
はインジェクタ４ａ。

４ｂに連結された第１及び第２試料濃縮流路、６ａ及び
６ｂは試料濃縮流路５ａ、５ｂに介装された第１濃縮カ
ラム（陰イオン濃縮カラム）及び第２濃縮カラム（陽イ
オン濃縮カラム）、７ａ及び７ｂはインジェクタ４ａ、
４ｂに連結された第１及び第２溶離液流通管、８ａ及び
８ｂは溶離液流通管７ａ、７ｂの流出端に連結された第
１分離カラム（陰イオン分離カラム）及び第２分離カラ
ム（陽イオン分離カラム）、９は両インジェクタ４ａ、
４ｂに連結する試料排出管である。

本装置によって試料の分析を行なう場合、まず第１バル
ブ３ａを開、第２バルブ３ｂを閉とした状態で送液ポン
プ２の作動によって第１分岐管１ａに試料を導入し、第
１インジエクタ４ａの実線流路に試料を流すことにより
、第１濃縮カラム６ａに目的成分を濃縮する０次に、第
１バルブ３ａを閉、第２バルブ３ｂを開に切り換えて第
２分岐管１ｂに試料を導入し、第２インジエクタ４ｂの
実線流路に試料を流すことにより、第２濃縮カラム６ｂ
に目的成分を濃縮する。これにより、両濃縮カラム６ａ
、６ｂに異種の目的成分がそれぞれ濃縮される。その後
１両インジェクタ４ａ。

４ｂの流路を点線で示す流路に切り換え、溶離液流通管
７ａ、７ｂと試料濃縮流路５ａ、５ｂとを連結すること
により、溶離液によって濃縮カラム６ａ、６ｂに補捉さ
れている目的成分を溶出させて分離カラム８ａ、８ｂに
導入し、分析を行なうもので、これにより試料中の同一
カラムで分離できない複数成分を同時に測定することが
できるものである。なお、本装置においては、複数の試
料導入口１０が設けられており、この導入口１０を切り
換えることにより異なる種類の試料を試料濃縮流路１に
導入できるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第２図に示したイオンクロマトグラフィー分析
装置の試料濃縮装置は、次に述べるような欠点を有する
ものであった。

■　第２図の試料濃縮装置では、試料を送液ポンプ２に
よって濃縮カラム６ａ、６ｂに送液するようにしている
ので、試料はポンプ２を全量通過する。このため、試料
を切り換えた場合にはポンプ２内に残存している前回の
試料によって濃縮カラム６ａ及び６ｂに導入する試料が
汚染され、測定値が不正確になることがある。また、こ
のように前回の試料がポンプ内に残存していると次回の
試料が汚染されるため、正確な測定値を得るためにはポ
ンプ内を次回の試料で完全に置き換える必要があり、従
って試料の置き換わりの悪いポンプを使用した場合には
何度も共洗いを行なわなければならず、測定動作が繁雑
になる。

■　第２図の試料濃縮装置では、陰イオン、Ｉｌ＆イオ
ンの同時分析のために２個の濃縮カラム６ａ。

６ｂを設けているが、各濃縮カラム６ａ、６ｂへの試料
の導入のために分岐管１ａ、ｌｂを試料流通管１に並列
的に接続すると共に、各分岐管１ａ、ｌｂに開閉バルブ
３ａ、３ｂを設けている。このため、流路構成及び測定
動作が複雑になり、コスト的にも不利になる。

■　第２図の試料濃縮装置では各濃縮カラム６ａ。

６ｂに試料を流す場合、濃縮カラム６ａ、６ｂを試料流
通管１に対し並列的に配設しているので、バルブ３ａ、
３ｂを切り換えて各分岐管ｌａ、ｌｂに試料を順番に流
す必要がある。このため、異種の成分を同時に濃縮する
ことができず、濃縮操作に時間がかかる。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本願第１発明は
、前記■の問題点を解決するためになされたもので、試
料流通管に一対の開閉バルブを順次介装し、上記試料流
通管の両開閉バルブの間に往復式ポンプの吸入吐出口を
連結し、かつ試料流通管の両開閉バルブより下流側に試
料溜め管及び流路切り換え用インジェクタを順次介装す
ると共に、上記試料流通管に濃縮カラムが介装されたバ
イパス状試料濃縮流路を上記インジェクタを介して切り
換え可能に連結し、かつこの試料濃縮流路に上記濃縮カ
ラム内の濃縮成分を分析部に導入するキャリヤ流通管を
上記インジェクタを介して試料流通管と切り換え可能に
連結してなることを特徴とする試料濃縮装置を提供する
。

本願第２発明は、前記■、■の問題点を解決するために
なされたもので、試料流通管に一対の開閉バルブを順次
介装し、上記試料流通管の両開閉バルブの間に往復式ポ
ンプの吸入吐出口を連結し、かつ試料流通管の両開閉バ
ルブより下流側に複数個の試料溜め管及び流路切り換え
用インジェクタを交互に介装すると共に、上記試料流通
管に濃縮カラムが介装されたバイパス状試料濃縮流路を
上記各インジェクタを介してそれぞれ切り換え可能に連
結し、かつこれらの試料濃縮流路に上記濃縮カラム内の
濃縮成分を分析部に導入するキャリヤ流通管を上記イン
ジェクタを介してそれぞれ試料流通管と切り換え可能に
連結してなることを特徴とする試料濃縮装置を提供する
。

この場合、本発明で用いる往復式ポンプは、シリンジ等
の後退勤によって試料流通管内の試料を吸入吐出口から
内部に吸引し、シリンジ等の前進動によって内部に吸引
した試料を吸入吐出口から試料流通管内に吐出するもの
で、上流側の開閉バルブを開、下流側の開閉バルブを閉
とした状態で吸引動作を行ない、次に上流側の開閉バル
ブを閉、下流側の開閉バルブを開にした状態で吐出動作
を行なうことにより送液を行なうことができるものであ
る。更に１両開閉バルブを開とした状態で試料の送液を
元圧その他の送液手段によって行なうことにより、試料
をポンプ内に流入させることなく試料流通管に流すこと
ができるものである。なお、上記開閉バルブはいずれの
駆動方式のものでも使用できる。

また、本発明で用いる試料溜め管は、内部に所定量の試
料を採取するものである。

本発明の濃縮装置によって試料の濃縮、分析部への導入
を行なう場合、まず試料を試料流通管に流し、試料溜め
管に所定量の試料を採取した後、流路を切り換え、ポン
プの作動によって試料溜め管内の試料を濃縮カラムに流
すことにより、試料中の目的成分を濃縮カラムに濃縮す
る。その後、流路を切り換えてキャリヤによって濃縮カ
ラム内の濃縮成分を分析部に導入するものであるるこの
場合、第１発明の装置は、前述したように試料をポンプ
内に通すことなく試料流通管に流すことができるため、
試料溜め管内に前回の試料に汚染されていない試料を採
取してこの試料を濃縮カラムに導入することができ、従
って前回の試料による汚染によって測定値が不正確にな
ることを防止できる。また、第２発明においては、複数
の濃縮カラムを濃縮カラムを試料流通管に対して直列的
に連結しているため、流路構成が簡略になると共に、試
料溜め管と濃縮カラムとを交互にかつ試料流通管に対し
て直列的に配設しであるので。

ポンプの吐出動作によって各試料溜め管内の試料を各濃
縮カラムに同時に導入することができ、従って複数成分
の濃縮を同時に行なうことができて濃縮工程に要する時
間を著しく短縮することができるものである。

ここで、本発明で用いるポンプは、濃縮工程においてそ
の吐出量に等しい試料量が濃縮カラムを通過するもので
あり、このため試料を濃縮カラムの抵抗に抗して送り込
める吐出圧力が必要である。

なお、本発明装置では、試料液をポンプ内に通すことな
く試料流通管に流すことができるため、ポンプとしては
試料の置き換わりが悪いものでも使用できる。

また、試料溜め管は、内部の試料がポンプの吐出によっ
て濃縮カラムに導入されるものであるため、その容量が
ポンプの総吐出量より大きいことが必要である。この条
件によってポンプからのコンタミを防ぐことが可能にな
ると共に、複数のインジェクタを設けたときに直前のイ
ンジェクタについている濃縮カラムの影響も受けなくな
る。

なお、本発明においてインジェクタ、濃縮カラム、分析
部、キャリヤ（濃縮カラム内の試料を分析部に導入する
ための溶離液、キャリヤガス等）等の構成１種類に限定
はなく、公知のいずれのものでも好適に使用することが
できる。

次に、実施例によって本発明を具体的に示すが。

本発明は下記実施例に制限されるものではない。

〔実施例〕

第１図は本発明試料濃縮装置を用いたプロセス用イオン
クロマトグラフィー分析装置の一例を示す。なお、第１
図において第２図の装置と同一構成の部分には同一参照
符号を付してその説明を省略する。

本装置においては、試料流通管１に一対の開閉バルブ１
１．１２が順次介装されていると共に。

試料流通管１の両バルブ１１．１２間にはシリンジポン
プ（往復式ポンプ）１３の吸入吐出口が連結されている
。また、試料流通管１の両開閉バルブ１１．１２より下
流側には２個の試料溜め管１４ａ、１４ｂ及びインジェ
クタ４ａ、４ｂが交互に介装されていると共に、各イン
ジェクタ４ａ。

４ｂには濃縮カラム６ａ、６ｂが介装されたバイパス状
試料濃縮流路５ａ、５ｂが各インジェクタ４ａ、４ｂを
介してそれぞれ切り換え可能に連結されている。更に５
上記試料濃縮流路５ａ、５ｂには、濃縮カラム６ａ、６
ｂ内の濃縮成分を分離カラム（分析部）８ａ、８ｂに導
入する溶離液流通管７ａ、７ｂが上記各インジェクタ４
ａ、４ｂを介して上記試料流通管１と切り換え可能に連
結されている。

上記装置によって試料を分析する場合、下記の手段で行
なう。

■　試料溜め管への試料送液 バルブ１１．１２を開き、インジェクタ４ａ。

４ｂを点線の流路にして試料流通管１に試料を流すこと
により、試料溜め管１４ａ、１４ｂに試料を溜める。こ
の場合、試料に元圧があればバルブ１１，１２を開くだ
けで送液することができ、試料に元圧がなければ他の適
宜送液手段やシリンジポンプ１３を用いて送液を行なう
ことができる。なお、シリンジポンプ１３による送液は
、バルブ１１を開、バルブ１２を閉としてポンプ１３の
吸引動作を行なった後、バルブ１１を閉、バルブ１２を
開としてポンプ１３の吐出動作を行なうという操作を必
要なだけ繰り返すことにより行なうことができるが、こ
の場合には試料がポンプ１３内を通るため、前記■の効
果は得られない。

この送液操作は、試料溜め管１４ａ、１４ｂに試料が満
たされ、かっ流路が十分共流いされるまで行なう。この
とき濃縮カラム６ａ、６ｂには溶離液が流れており、濃
縮カラム６ａ。

６ｂに捕捉されていた前回のイオンは溶出されている。

なお、この送液動作の任意の時点でポンプ１３のシリン
ジを後退させ、下記■の濃縮開始時に吐出動作を行なえ
るようにしておく。

■濃縮 インジェクタ４ａ、４ｂを実線の流路に切り換えると共
に、バルブ１１を閉、バルブ１２を開にしてポンプ１３
の吐出動作を行なう。すると、各試料溜め管１４ａ、１
４ｂ内の試料が各濃縮カラム６ａ、６ｂに同時に送液さ
れ、イオンが補捉される。このとき補捉されるイオンは
。

ポンプ１３の吐出量と等しい容量の試料中に存在してい
たものである。

この場合、濃縮倍率が足りなければ、前記シリンジポン
プ１３の送液動作と同様の操作によってポンプ１３の吐
出を繰り返すことにより。

濃縮倍率を高めることができる。但し、この濃縮倍率は
試料溜め管１４ａ、１４ｂの容量及び濃縮カラム６ａ、
６ｂの総交換容量（濃縮可能な試料の量）によって制限
される。即ち、ポンプ１３の吐出量を試料溜め管１４ａ
、１４ｂの容量以上にすると、ポンプ１３内を通過した
試料が濃縮管６ａに、濃縮管６ａを通過した試料が濃縮
管６ｂ内に入ってコンタミが生じるおそれがあり、また
ポンプ１３の吐出量を濃縮カラム６ａ、６ｂの総交換容
量以上にすると、濃縮カラム６ａ、６ｂを通る試料中の
目的イオンが全量カラム６ａ、６ｂに補捉されなくなり
、測定値が不正確になる。

■分析 インジェクタ４ａ、４ｂを点線の流路に切り換える。こ
れにより、溶離液が濃縮カラム６ａ。

６ｂを通過するようになり、濃縮カラム６ａ。

６ｂに補捉されていたイオンが分離カラム８ａ。

８ｂに導入され、イオンクロマトグラフィー分析が行な
われる。

本実施例の濃縮装置は、ポンプからのコンタミを生じさ
せることなく試料中の目的成分を正確に測定することが
できると共に、各濃縮カラムを試料流通管に直列的に配
設しであるため、流路構成が簡単でコスト的に有利なも
のである。また、同一カラムで分離できない複数成分を
複数の濃縮カラムに同時に濃縮できるため、濃縮工程を
短縮化、簡略化することができ、従って濃縮・分析動作
をコンピュータ制御によって行なう場合、コンピュータ
をデータの採取に集中的に利用することができ、緻密な
データを得ることができる。更に、ポンプの吐出量を調
整することにより試料に応じて濃縮倍率を自由に変更で
きるといった利点も有するものである。

なお、上記実施例ではポンプとしてシリンジポンプを用
いたが、他の往復式ポンプを用いてもよい。また、試料
溜め管、濃縮カラムをそれぞれ２個設けたが、３個以上
としてもよく、かつインジェクタ、濃縮カラムとして他
の構成、種類のものを使用することもできる。更に、上
記実施例はイオンクロマトグラフ用としたが、他の液体
クロマトグラフ用、ガスクロマトグラフ用等に構成して
もよく、その他の構成についても本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更しても差支えな４Ｍ。

〔発明の効果〕

以上説明したように、第１発明の濃縮装置によれば、ポ
ンプによるコンタミを防止して正確な分析を行なうこと
ができる。また、第２発明の装置は、流路構成が簡便で
あると共に、試料中の同一カラムで分析できない複数成
分の濃縮を同時に行なうことができるものであり、従っ
て同一カラムで分析できない複数成分の同時分析を簡単
かつコスト的に有利に行なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフロー図、第２図は従
来の試料濃縮装置の一例を示すフロー図である。 ４　ａ、　４ ５ａ、５ ６ａ、　６ ７ａ、　７ ８ａ、８ １４ａ、　　１４ １・・・試料流通管 ｂ・・・インジェクタ ｂ・・・試料濃縮流路 ｂ・・濃縮カラム ｂ・・・溶離液流通管 ｂ・・・分離力ラム ト・・開閉バルブ ２・・・開閉バルブ ３・・・シリンジポンプ ｂ・・・試料溜め管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料流通管に一対の開閉バルブを順次介装し、上記
   試料流通管の両開閉バルブの間に往復式ポンプの吸入吐
   出口を連結し、かつ試料流通管の両開閉バルブより下流
   側に試料溜め管及び流路切り換え用インジェクタを順次
   介装すると共に、上記試料流通管に濃縮カラムが介装さ
   れたバイパス状試料濃縮流路を上記インジェクタを介し
   て切り換え可能に連結し、かつこの試料濃縮流路に上記
   濃縮カラム内の濃縮成分を分析部に導入するキャリヤ流
   通管を上記インジェクタを介して試料流通管と切り換え
   可能に連結してなることを特徴とする試料濃縮装置。 ２、試料流通管に一対の開閉バルブを順次介装し、上記
   試料流通管の両開閉バルブの間に往復式ポンプの吸入吐
   出口を連結し、かつ試料流通管の両開閉バルブより下流
   側に複数個の試料溜め管及び流路切り換え用インジェク
   タを交互に介装すると共に、上記試料流通管に濃縮カラ
   ムが介装されたバイパス状試料濃縮流路を上記各インジ
   ェクタを介してそれぞれ切り換え可能に連結し、かつこ
   れらの試料濃縮流路に上記濃縮カラム内の濃縮成分を分
   析部に導入するキャリヤ流通管を上記インジェクタを介
   してそれぞれ試料流通管と切り換え可能に連結してなる
   ことを特徴とする試料濃縮装置。