JPH09236590A - ガスクロマトグラフ用自動試料注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料の注入速度を常に最適にし、試料の無駄
な排出やガスクロマトグラフカラム入口圧の変動等を防
止する。 【解決手段】 ガスクロマトグラフカラムの入口に設け
られた試料気化室２０の圧力を検出し、その値に応じて
プランジャ１３の駆動速度を制御する。すなわち、試料
気化室２０内の圧力が所定範囲以上に高くなったときは
試料の注入速度を低下又は停止させ、所定範囲以下に低
くなったときは試料注入速度を増加又は再開させる。こ
れにより、カラム入口圧が常に一定に保持されるように
なるため、ガスクロマトグラフ分析の再現性が保証され
る。また、試料の過剰な逸失が防止されるため、分析感
度の低下が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体試料を気化し
て、或いは気体試料をそのまま、キャリヤガスに乗せて
ガスクロマトグラフのカラムに送出するための試料注入
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体試料をガスクロマトグラフ分析する
ために気化する際、液体試料を試料気化室に導入するた
めにシリンジを用いる。シリンジは注射器と同様の構造
を有しており、バレル、バレル内で液密に摺動可能に挿
入されたプランジャ、及び、バレルの先端に設けられ、
内部に液路を有するニードルから成る。液体試料をバレ
ル内に吸引した後、ニードルをセプタム（ゴム膜）を貫
通させて試料気化室内に挿入し、液体試料を噴射する。
液体試料は噴射時に霧化されるとともに、熱により気化
され、試料気化室内に導入されたキャリヤガスによりガ
スクロマトグラフカラムへ送られる。

【０００３】沸点の低い液体試料の場合は、ヘッドスペ
ースガス分析という方法も用いられる。これは、密封し
たバイアル瓶に少量の液体又は固体試料を入れて加熱
し、気化させて、その上部空間に充満した気化試料のみ
を気密シリンジで吸引して試料気化室に導入するもので
ある。

【０００４】自動試料注入装置はこのような行程を自動
的に行なうためのものであり、シリンジを移動させてニ
ードルを試料気化室内に挿入するためのシリンジ駆動機
構、及び、バレルに対してプランジャを移動させ、液体
試料をバレル内に吸入又はバレルから吐出するためのプ
ランジャ駆動機構を有する。なお、その他に、シリンジ
を試料瓶等と気化器との間で移動するための機構やバレ
ル及びニードルを洗浄するための機構等が設けられる場
合もある。

【０００５】シリンジ内の液体試料を試料気化室に注入
する際は、プランジャモータがプランジャを押し下げる
ように駆動するが、従来の自動試料注入装置では、この
際のプランジャ速度は注入する試料（或いはその溶媒）
の種類、設定カラム入口圧、設定気化室温度等により予
め変更することが可能であった。すなわち、試料注入を
行なう前に、気化膨張率の大きい試料の場合はプランジ
ャ駆動速度を小さく、設定カラム入口圧が低い場合及び
設定気化室温度が高い場合も同様に駆動速度を小さくす
るように予め設定していた。

【０００６】ただし、従来の自動試料注入装置では複数
種のプランジャ速度の中の１種を予め設定することはで
きるものの、プランジャを駆動して試料を注入し始めた
後は速度を変更することはできず、プランジャは常に設
定された速度で駆動されるようになっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして予め
設定したプランジャの速度が適切な値よりも大きすぎた
場合には、試料気化室に注入される液体試料の単位時間
当たり注入量が過大となるため、気化した試料がスプリ
ット流路から無駄に排出されたり、設定カラム入口圧を
変化させるという問題を生ずる。スプリット流路からの
排出は分析感度の低下を招き、設定カラム入口圧の変化
はガスクロマトグラフの保持時間の変動をもたらし、分
析の再現性を低下させる。

【０００８】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、試料の
注入速度を常に最適にし、試料の無駄な排出やガスクロ
マトグラフカラム入口圧の変動等の問題を生じない自動
試料注入装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、ガスクロマトグラフカラムの入口
に設けられた試料室（試料気化室）にシリンジにより液
体又は気体試料を注入する自動試料注入装置において、 a)シリンジのプランジャを可変速度で駆動するプランジ
ャ駆動手段と、 b)試料室の圧力を検出する圧力検出手段と、 c)圧力検出手段の検出結果に基づき、プランジャ駆動手
段によるプランジャ駆動速度を制御する注入速度制御手
段と、を備えることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】プランジャ駆動手段がプランジャ
を駆動してシリンジのバレル内の試料を試料室（試料気
化室）に注入すると、試料室内の圧力が上昇する。注入
速度制御手段は、圧力検出手段が検出したこの圧力値を
入力し、所定の値又は適正な値を挟んで設定された所定
範囲と比較する。検出された圧力が所定値よりも大きい
とき、或いは所定範囲を超えるときには、プランジャ駆
動速度を低下させるように所定の信号をプランジャ駆動
手段に送出する。逆に、検出圧力が上記と同じ又はより
低い所定値よりも低いとき、或いは所定範囲の下限を下
回ったときは、プランジャ駆動速度を上昇させるように
所定の信号をプランジャ駆動手段に送出する。これによ
り、試料室内の圧力は所定の値の近傍又は所定範囲内に
保持され、無駄な試料の排出やガスクロマトグラフ分析
の保持時間の変動等が防止される。

【００１１】なお、本発明における自動試料注入装置
は、少なくともプランジャを駆動する行程が自動化され
ておればよく、それ以外の例えば液体試料をバイアル瓶
から吸入する行程やシリンジを移動させる行程等が手動
で行なわれるものであってもよい。また、液体試料を注
入する場合だけではなく、ヘッドスペースガス分析のよ
うに気化した試料を直接試料室に注入する場合でも本発
明は同様に適用することができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明に係るガスクロマトグラフ用自動
試料注入装置では、試料室内の圧力に応じてプランジャ
駆動速度を調節するため、液体試料が過度に注入され、
膨張してスプリット流路から無駄に排出されたり、カラ
ム入口圧を変化させるということが防止される。このた
め、常に感度の高い、再現性の良いガスクロマトグラフ
分析を行なうことができる。また、実際に試料室内の圧
力を検出してプランジャ速度を調節するため、予め溶媒
の種類やカラム入口圧、温度等を考慮してプランジャ速
度を設定しておく必要がなく、操作者はより簡単に試料
の注入及び分析を行なうことができるようになる。

【００１３】また、従来、液体試料のガスクロマトグラ
フ分析では試料の注入量は高々数μｌ程度であり、注入
時間も１秒以下という短時間であったのに対し、近年、
数ｍｌという大量の試料を注入する方法も開発されてい
る。本発明に係る自動試料注入装置はこのような大量注
入の場合に特に適したものとなる。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例であるガスクロマトグラフ
用自動試料注入装置を図１により説明する。図１に示す
ように、本実施例の自動試料注入装置１０には、シリン
ジ１１を上下に移動させるシリンジ駆動機構１５と、シ
リンジ１１のプランジャ１３を上下に移動させるプラン
ジャ駆動機構１６とが備えられている。シリンジ駆動機
構１５は、試料気化室２０に対して固定されたシリンジ
モータ１５１及び１対のプーリ１５２と、そのプーリ１
５２間に掛け渡されたベルト１５３と、そのベルト１５
３の１箇所に固定されたシリンジクランパ１５４により
構成される。

【００１５】プランジャ駆動機構１６は、シリンジクラ
ンパ１５４上に載置されたプランジャモータ１６１と、
シリンジクランパ１５４に対して固定された１対のプー
リ１６２と、そのプーリ１６２間に掛け渡されたベルト
１６３と、そのベルト１６３の１箇所に固定されたプラ
ンジャクランパ１６４により構成される。

【００１６】プランジャ駆動機構１６のモータ１６１に
はステッピングモータを用いる。ステッピングモータは
後述の制御部３０から１個のパルスを受ける毎に所定の
角度ずつ回転する。

【００１７】試料気化室２０の上部にはセプタム２３が
設けられており、そのすぐ下にキャリヤガス流路２１及
びセプタムパージ流路２４が接続されている。また、試
料気化室２０の下部にはガスクロマトグラフカラム（Ｇ
Ｃ）の入口とスプリット流路２７が接続される。キャリ
ヤガス流路２１にはトータルフローコントローラ（ＴＦ
Ｃ。全流量調節器）２２が、セプタムパージ流路２４に
は圧力計（Ｐ）２５及びニードルバルブから成る流路抵
抗２６が、そしてスプリット流路２７には流量調節弁で
あるスプリット弁（ＳＶ）２８がそれぞれ設けられてい
る。

【００１８】マイコンを備えた制御部３０はセプタムパ
ージ流路２４の圧力計２５に接続され、検出された圧力
を表わす圧力信号を受ける。この圧力は試料気化室２０
内の圧力と同一視される。制御部３０は、トータルフロ
ーコントローラ２２、スプリット弁２８、シリンジモー
タ１５１及びプランジャモータ１６１にも接続され、こ
れらにそれぞれ制御信号を送出することにより、次に述
べるような試料注入制御を行なう。

【００１９】制御部３０が行なう試料注入制御を次に説
明する。まず、シリンジ駆動機構１５及びプランジャ駆
動機構１６を用いて予めシリンジ１１内に液体試料を吸
入しておく。次に、トータルフローコントローラ２２に
より一定量のキャリヤガスを試料気化室２０内に導入す
るとともに、圧力計２５の検出値が一定となるようにス
プリット弁２８の開度を調節する。そして、シリンジモ
ータ１５１を駆動してシリンジ１１を所定位置まで降下
させる。これにより、シリンジ１１の針１４はセプタム
２３を貫通し、その先端は試料気化室２０内の所定箇所
に位置する。針１４の先端がこの位置に達した直後に制
御部３０はプランジャモータ１６１を所定の初速で駆動
し始め、液体試料の噴射を開始する。噴射された液体試
料は、試料気化室２０の周囲に設けられたヒータ（図示
せず）により加熱され、気化される。気化した試料は液
体の状態から大きく体積膨張するため、試料気化室２０
内の圧力は上昇する。制御部３０は、圧力計２５により
検出されるこの値Ｐを設定カラム入口圧Ｐ0及びその上
限値Ｐ0＋αと比較し、Ｐ＞Ｐ0＋αとなったときはプラ
ンジャモータ１６１への駆動パルスの供給を停止する。
また、試料気化室２０内の圧力が設定圧Ｐ0以下になっ
たときはプランジャモータ１６１への駆動パルスの供給
を再開し、試料を試料気化室２０内に噴射する。これに
より、図２（ａ）に示すように、試料気化室２０内の圧
力は常にほぼ設定圧Ｐ0の近傍に保持されるようにな
る。

【００２０】このような制御を行なわない従来の自動試
料注入装置では、設定したプランジャ速度が過大であっ
た場合には、図２（ｂ）に示すように試料気化室２０内
の圧力が設定圧Ｐ0よりも高くなる方向に変化してもプ
ランジャは構わず液体試料を注入し続けるため、カラム
入口圧は更に高くなってガスクロマトグラフ分析におけ
る試料成分の保持時間に影響を及ぼすようになる。ま
た、スプリット比を変化させることによっても分析結果
に影響を与える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例であるガスクロマトグラフ
用自動試料注入装置の概略構成図。

【図２】 本発明の実施例による場合の試料気化室内の
圧力の変化を示すグラフ（ａ）と従来の自動試料注入装
置による場合の試料気化室内の圧力の変化を示すグラフ
（ｂ）。

【符号の説明】

１０…自動試料注入装置 １１…シリンジ １３…プランジャ １４…針 １５…シリンジ駆動機構 １６…プランジャ駆動機構 １６１…プランジャモータ ２０…試料気化室 ２１…キャリヤガス流路 ２２…トータルフローコントローラ（ＴＦＣ） ２３…セプタム ２４…セプタムパージ流路 ２５…圧力計（Ｐ） ２６…流路抵抗 ２７…スプリット流路 ２８…スプリット弁（ＳＶ） ３０…制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスクロマトグラフカラムの入口に設け
   られた試料室にシリンジにより液体又は気体試料を注入
   する自動試料注入装置において、 a)シリンジのプランジャを可変速度で駆動するプランジ
   ャ駆動手段と、 b)試料室の圧力を検出する圧力検出手段と、 c)圧力検出手段の検出結果に基づき、プランジャ駆動手
   段によるプランジャ駆動速度を制御する注入速度制御手
   段と、 を備えることを特徴とするガスクロマトグラフ用試料注
   入装置。