JPS6318137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体クロマトグラフイーの液体試料注
入装置に使用するに好適な流体シール装置に関す
る。

液体クロマトグラフイーにおいて、クロマトグ
ラフイーの技術分野のいわゆる「ピークスプレツ
デング」（“peak−spreading”）を生じることを
少くするように、別個の液体試料を液体クロマト
グラフイーカラムに注入するための装置を提供す
ることには問題があつた。本出願人は多数の液体
試料を連続して液体クロマトグラフイーカラムに
注入する際に有用な装置を提供することを述べ
た。このような連続的検査装置は製薬工業等にお
ける品質制御検査のような検査工程において有用
であることが知られている。

大体、本出願人によつて選択された概略的な注
入方法はアブラハムに付与された米国特許第
3916692号に開示された方法である。一連の試料
容器に入るようになされた往復運動する試料採取
導管に対する上記方法を用いるにあたつて、本出
願人は多くの設計上の問題に遭遇した。これらの
なかで最も重要な問題はクロマトグラフイーの流
体回路に入る往復運動する試料導管の出口を密封
することである。議論しているクロマトグラフイ
ーの方法において、流体は350Kg／cm²（5000psig）
以上の圧力で取扱われるということを理解すべき
である。

後述するように、種々の問題を解決するように
構成された特別の装置は、米国特許第3916692に
記載された装置によつて確立された従来の標準性
能にまさるとも劣らないものである。

化学技術および医学的技術における液体クロマ
トグラフイーおよび数多くの他の分析方法におい
て、多数の試料を同じ装置で連続して取扱うこと
が望ましい。このような場合、導管、しばしば皮
下用注射針等が１連の異る試料中に浸される。こ
のような場合、前の作業からの試料が次の作業で
も浸されるが故に、試料が交じり合つて汚染する
危険が増大する。

技術的な問題とは試料給送過程を遅らせること
なく容易に使用でき、しずくの落ちない導管清掃
方法を提供することにある。後述するように、本
出願人は、はじめて、このようなしずくの落ちな
い、汚染を避けることのできる導管清掃装置を作
ることに成功した。この装置は液体クロマトグラ
フイーの液体試料自動採取装置と組合せた場合、
特に有用である。

それ故に、本発明の基本的な目的は液体の別々
の試料を分析装置、特に液体クロマトグラフイー
装置に給送するために使用する注入バルブ機構を
改良することにある。本発明の特別な目的は作業
を自動的に行う装置を提供することにある。

本発明の他の目的は自己清掃式試料導管を備え
た型式の液体試料注入バルブ機構を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、自動的に清掃する、しず
くの落ちない試料採取針装置と約350Kg／cm²
（5000psig）の圧力のもとでさえ導管の回りに実
質的な試料の漏れを生じることなく試料ループに
直接に針を差し込んで排出するようにする装置と
から成る液体試料採取装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は注入試料の流体回路内にあ
る往復運動する導管の開口を密封することに役立
つような新規なシール装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は上記の新規な改良したシー
ル装置と洗浄装置とを提供することにあり、また
上記の注入バルブ、洗浄装置およびシール装置を
作動させ構成する新規な方法を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は本発明を読めば、当業者に
明らかである。

さらに、注目すべきことは、前述せる目的を達
成することにおいて、試料を注入装置から液体ク
ロマトグラフイーまたは他の分析装置に排出する
ことにおける正確さに関し従来の最も良い注入器
より性能のすぐれている注入装置が作られたこと
である。クロマトグラフイーにおいて、この正確
さによつて種々の化学成分を表わすピークを明確
に分離する分解能を得ることができる。

上記目的は、新規な装置を構成することによつ
て注入バルブに関し実質的に達成されたのであ
る。

本出願および添付図面において、本発明の好ま
しい具体例が示され説明されており、多数の変形
例および修正例が提案されている。しかし上記の
例ですべてを尽すつもりはなく、他の変形例を本
発明の範囲内でなし得ることを理解すべきであ
る。本願におけるこれらの提案は、当業者が本発
明およびその原理を十分に理解して、本発明を変
形し、特別な場合の条件に最も良く適合するよう
に種々の態様で本発明を具体化できるように説明
するために選択され包含されているものである。

さて第１図を参照すれば、注入バルブ組立体１
０は液体クロマトグラフイー技術で大体知られて
いるように種々の導管に対する多数の連結部から
成つていることがわかる。従つて、導管１２はキ
ヤリヤ溶媒を注入バルブ組立体１０に供給するポ
ンプ（図示せず）から出て、第１のモードにおい
て出口導管１４と連通し、クロマトグラフイーカ
ラム（図示せず）に入る。このことを行うため
に、液体は第２図に最も良く示されるように針バ
ルブ作動ブロツク２０を通らなければならない。
ブロツク２０は入口ポート２２および出口ポート
２４から成つており、これらのポートは導管１２
および１４とそれぞれ連通する。試料採取導管装
置すなわち皮下用注射針の変形針２６はブロツク
２０内で垂直方向に往復運動するようになされて
いる。針が降下位置にある場合、針の周囲に環状
空間２６ａが形成され、針の周囲に流体が導管２
２から２４に流れることができる。針を持ち上げ
た場合、針の下部すなわち部分２７は流体を下部
シール７０で効果的に密封するプラグ装置とな
る。

第１の作動モードにおいて、導管１８のバルブ
１６は閉じられている。バルブ１６が開かれて試
料注入モードとなる場合、ポンプから送られた大
部分の液体は導管１２を出て、導管１８、導管１
９を通つて、伸長可能なチユーブ装置１９ａに流
れ込み、そこから針２６、ポート２４導管１４お
よびクロマトグラフイーカラムに流れていく。

第６図はポート２４と整合していることが好ま
しい出口ポート２８を有する針２６を示す。針の
底部２７は詰つており、針の導管部分を形成して
いない。

再び第１図を参照すれば、針２６を導管１９ａ
に連結する装置４０の鋼製の挿入ブロツク４２の
中に形成され、次にアルミニウムピストン４４に
担持される。ピストン４４は空気で作動する。ピ
ストン４４は円筒形ハウジング３０内で動き、こ
のハウジング３０は頂部ハウジングプレート３２
および下部ハウジングプレート３４および３６を
有する。これらの下部プレート３４および３６は
ブロツク２０にも連通する中央チヤンネル６０を
有する。チヤンネル６０内で試料採取導管２６が
往復運動する。ピストン４４（そして、もちろん
それに連結された針２６を）を持ち上げるための
空気は導管４６に入る。ピストンを下降するため
の空気は導管４８に入る。これらの空気連結部は
空気式制御装置に連結される。この空気式制御装
置が本願において特許請求されているような本発
明の一部分を形成していないが故に、また当業者
がこのような装置を特定の必要性に応じて容易に
製造および適合させることができるが故に、この
空気式制御装置は図示されていない。ピストンは
５０および５２の位置においてリツプシール部を
形成されている。ピストンの移動は位置決めナツ
ト５６を備えた停止バー５４の垂直方向の位置を
修正することによつて調整される。上述のよう
に、理想的な位置は針２６のポート２８がポート
２４と整合しているような位置である。

連結部４０は針２６および導管１９ａの各々に
あるフエルールから成る。これらのフエルールは
クロマトグラフイー技術においてすでに周知であ
る取付方法を用いた突き合せ（hutt）連結部を形
成する。

第２図ないし第５図のすべての図は本発明の組
合せの単純性および耐圧能力が依存している重要
な密封構造を説明している。ポート２４と連通す
るためにポート２８を持ち上げることができるよ
うな針チヤンネル６０の位置の直前直後の位置に
おいて、350〜420Kg／cm²（5000〜6000psig）まで
の圧力を取扱うことができ、針２６をかみ込むこ
となく取扱うことができ、交換することなく長期
間使うことのできる効果的な密封装置を備えるこ
とが必要である。この関係において、理解すべき
ことは、本発明の装置が５マイクロリツター以下
の小量の試料を日常的に処理するような分析作業
に用いられることが意図されているということで
ある。さらに、用いる分析方法の化学的感度は、
大部分の有機構造材料を、これから漏れでる化学
的汚染物の故に使用することができないようなも
のであることも理解すべきである。従つて、本発
明者の直面した問題は液圧的制限、化学的制限お
よび機械的制限の三つの制限を組み合せた極めて
厳しい問題であつた。にもかかわらず、上記問題
は、フツ化炭素材料から形成されたスリーブ７２
と、該スリーブの両端に配置される応力リングと
を含んだシール７０を使用することによつてうま
く解決されることができた。フツ化炭素材料は強
化しておくことが望ましく、もしそうしなければ
シールが破損する恐れがある。材料は110Kg／cm²
（1600psi）および80Kg／cm²（1200psi）をそれぞ
れ越える引張り強度および圧縮強度を有している
ことが好ましい。適当な材料は技術的に周知であ
り、デイクソンコーポレーシヨンによつて商品名
ルーロン（RULON）の名で販売されている。第
２図において最上部及び最低部に配置される応力
リング７４はブロツク２０とは別個の部品であ
る。スリーブ７２の応力リング７４とは反対側に
配置される応力リングはブロツク２０と一体に形
成してもよい。実際、図示の実施例において、ポ
ート２２および２４の近くの応力リングはブロツ
ク２０と一体に形成されている。

第３図にシール７０のスリーブ７２が示され
る。スリーブ７２は外径3.86mm（0.152inches）で
内径が1.50mm（0.059inches）である（外径1.45mm
の針を用いた場合）。これらの径部は精度0.076mm
（0.003inches）の範囲内で同心的である。スリー
ブが、それを組立る際に用いるいかなる刻み目を
も形成していないことに注目すべてである。本発
明の図示具体例において、スリーブ７２は長さ
3.05mm（0.120inches）であり、強化樹脂（ガラス
またはアスベストに対向して）から作られてい
る。この材料は、大部分の強化したハロゲン化ポ
リマー樹脂に比べて優秀な機能的特性を有してい
る。またこの材料は最小でも140Kg／cm²
（2000psi）の引張り強度と約100Kg／cm²
（1430psi）の圧縮強度によつて特徴づけられる。

第４図は応力リングを示す。本発明の図示具体
例において、応力リングは、角度90度に斜角を形
成したスリーブ変形面８０を形成し、内径0.420
mm（0.0165inches）の穴を有し、外径が3.84mm
（0.151inches）である。平な側壁８２は長さが
1.27mm（0.05inches）である。

第５図はシール７０のスリーブ７２の部分の概
略図であり、リング７４を通じてスリーブ７２に
加えられた応力変形によつてシールが針２６に対
し密封するために８６の位置においていかに押し
出されるようになつているかを示している。第２
図でわかるように、この圧力は洗浄ハウジング８
８の間での圧縮の結果として達成される。ハウジ
ング８８において伸長部９０がブロツク２０に螺
合され最低部のシールリング７４を支持するよう
になつている。次にリング７４は下部シール７０
をブロツク２０の部分９２に対に対し押圧する。
同様に最上部のシール７０は、伸長部９０と同様
に針２６と同心的に配置された位置決めスリーブ
９４によつて下方に押圧される。

通常の液体クロマトグラフイーの方法におい
て、内部導管の試料採取針針２６を清掃すること
には通常何ら問題がないことに注目すべきであ
る。試料が吸入シリンジ１００によつて針２６に
吸引され、針が正しい排出位置すなわち出口導管
２４に対して開口すなわちポート２８が対面する
状態へ空気の力で持ち上げられた後、バルブ１０
２が閉じられ、バルブ１６が開いて、大部分の溶
媒が導管１８および１９，１９ａ等を通じて流れ
るのである。この流れは試料をクロマトグラフイ
ーカラムに流し込むだけでなく、その後十分な期
間続けて試料を汚染する物質が針内に実質的に残
らないを確実にするようになつている。このよう
な遅延はカラムクロマトグラフイーの性質上通常
固有のものである。

第２図に示すように、本出願人は新規な、しず
くの落ちない、試料導管洗浄装置１１０を提供す
る。

洗浄装置１１０は溶媒供給リザーバー１１２お
よび真空源１１４から成り、両方とも第２図に概
略的に示される。穴８９は洗浄ハウジング８８内
にあり、穴８９を通して針２６が試料注入装置の
作動の間垂直方向に移動する。焼結された材料、
例えばポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチ
レン等の多孔性の２つのプラグ１１６および１１
８は穴８９の周囲に取付けられる。プラグは寸法
が約20〜40ミクロンの孔を有する。これらのプラ
グはスペーサー部材１２０によつて分離される。
これらのプラグは針にぴつたりと適合するが、針
の運動を制限することはない。洗浄装置の作動は
手動で時間決めされているけれども、(1)針が降り
ている場合、プラグ１１６に溶媒を供給し、(2)針
が上昇している場合、プラグ１１８を真空に引く
ように自動化されていることが好ましい。

それ故に、洗浄装置１１０は針が押し下げられ
ている間針を湿らすように、また針が上昇してい
る際に溶媒の付着した針をぬぐうようにプラグ１
１６を経由する手段を提供する。余分な溶媒はス
ペーサーすなわちプラグ１１６および１１８の間
の環状空間１２１に流れ込み、下部プラグ１１８
内に分配され、プラグ１１８を通じて上方に引張
られている空気流で真空源１１４の方に運び去ら
れる。この方法は洗浄装置から溶媒がしたたり落
ちることを防ぐ。プラグ１１８もまた、針が試料
びんから上方に移動する際、針をぬぐう手段を提
供する。

図面が概略的であることは当業者に明らかであ
る。例えば、液体クロマトグラフイーに用いられ
る導管は示されるものよりも大体小さい。さら
に、図面を簡単化するために、取付部材はポート
２２および２４において省略されている。しかし
ながら、このような取付部材は技術的に周知であ
り、この説明において本発明の概念的部分を何ら
形成していない。

ポート２４に直接向い合うように針２６にオリ
フイス２８を形成することに実質的に利点があ
る。しかしながら、オリフイスおよびポートのこ
のような相対的配置は、試料を意図的に試料採取
導管から流出させる前に、オリフイス面から液体
を早く流出させて失う危険を実質的に減少する。

理解すべきことは、前述せる特許請求の範囲
が、本願に開示された本発明の一般的かつ特別な
特徴のすべてを包含し、また本発明の範囲内にあ
り得るかもしれない本発明の概念に関するすべて
の説明をも包含しているということである。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動試料注入を容易にするように構成
された新規な注入バルブ組立体の概略図。第２図
は、(a)試料採取導管が注入器の残りの流体流パタ
ーンに連結され、(b)試料採取導管が自動的に洗浄
されるようになつている注入器バルブの部分の部
分的に断面で示した詳細な正面図。第３図は第２
図に示されたワイパーのシールの樹脂部分の平面
図。第４図は、第３図に示すシールの一部を形成
する応力を加える挿入部材の断面図。第５図は第
３図に示すワイパーシールの機能の概略的説明
図。第６図は本発明と共に用いて有用な試料採取
導管を示す概略的断面図。 １０……注入バルブ組立体、１２，１４，２
２，４６，４８……導管、１４……出口導管、２
０……ブロツク、２４，２８……ポート、２６…
…針、３０……円筒ハウジング、３２，３６……
ハウジングプレート、４０……連結装置、４２…
…挿入ブロツク、４４……ピストン、５０，５２
……リツプシール、５４……停止バー、６０……
中央チヤンネル、７０……シール、７２……スリ
ーブ、７４……応力リング、８８……洗浄ハウジ
ング、９０……伸長部、１１０……洗浄装置、１
１２……リザーバー、１１４……真空源、１１
６，１１８……多孔性プラグ、１２０……スペー
サー、１２１……環状空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ブロツクに形成されている孔内を、該孔内の
   針と該ブロツクとの間で、ある位置から軸線方向
   の両方向に流れる液体の流れを阻止するようにシ
   ール作用を行う液体シール装置にして、前記孔内
   にかつ前記位置に対してそれぞれが軸線方向の外
   側になるように、前記針を取り囲んで配置された
   一対の圧縮可能な樹脂のスリーブと、前記スリー
   ブの各々に対して設けられた一対の応力リングと
   を具備し、各対の応力リングの一方は前記スリー
   ブの軸線方向の一方の端面に、各対の応力リング
   の他方は前記スリーブの軸線方向の他方の端面に
   配置されて針を取り囲んでおり、前記応力リング
   の各々は、前記スリーブをその応力リングと対に
   なつている応力リングの方向に大きくくぼませる
   ような形状を有しており、更に、対となつている
   応力リングの一方を他方の方へ押圧する装置を具
   備しており、これによつて前記応力リング対の間
   で前記スリーブを圧縮することによつて各スリー
   ブのくぼみを対となつているスリーブの他のくぼ
   みの方に十分接近させ、前記スリーブの両端部を
   半径方向内側に大きく変形して前記両端部のみで
   前記針に接触させることにより、針がスリーブを
   通つて摺動することを可能にするとともに針とス
   リーブとの間及びスリーブとブロツクとの間に流
   体の流れに対するシールを生じさせるよう構成し
   たことを特徴とする前記流体シール装置。 ２ 前記スリーブが有機樹脂の強化したポリフル
   オロカーボン樹脂であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の流体シール装置。 ３ 前記応力リングが、リングが押圧されるべき
   スリーブに押し込まれるようになされたくさび形
   突起部を形成していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の流体シール装置。