JPS6332367A - 前処理による待ち時間をなくしたオ−トサンプラ - 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】 発」Ｉυ１眞 本発明は液体クロマトグラフ等、オートサンプラに関し
、特に前処理による待ち時間をなくし分析時間の短縮を
図ると同時に、システム作動時の同期確保つまり注入動
作そのもののタイミングを設定可能とするオートサンプ
ラ（自動試料注入装置）に関するものである。

堡米ｑ困土 分析機器、例えば高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）
は、移動相としての液体を高圧で送１佼するためのポン
プや、分析対象となる試料の所要量を分取してこれを移
動相中に注入するための分取・注入装置、ざらにカラム
から流出した移動相中の物質を検出するための可視・紫
外吸光光度計等の検出装置、前記分取・注入装置の試料
を一定温度に保持するための恒温槽、あるいは検出信号
を記録するための記録器など、多数の装置を組合せた構
成とされている。

ところで最近ではこの種の高速液体クロマトグラフ等の
分析機器においては、分析操作を自動化する要請が強ま
っており、例えば前述の高速液体クロマトグラフにおけ
る試料分取・注入装置についても、自動的に試料の分取
や注入を行なうようにしたオートサンプラが開発されて
いる。さらに最近では高速液体クロマトグラフ等の分析
機器の全体の動作を全自動化することも要望されている
。

そこで本出願人は先に、高速液体クロマトグラフで代表
される各種分析機器において、その分析機器を構成する
複数の単位装置、例えば送液ポンプ、オートサンプラ、
恒温槽、検出器、さらにはシステムコントローラなどの
単位装置間において、各単位装置の動作制御やデータ転
送のために信号を伝送するのに適した装置を提案した。

明が解　しようとする問題点 ところで液体クロマトグラフィにおいて、オートサンプ
ラを用い多数試料の連続的な自動分析を行う場合、試料
の所定位置へのセツティング、試料注入経路の洗浄、試
料の計量及び試料保持ループへの吐出といった、試料注
入に至る前処理工程が必要とされる。この前処理に要す
る時間は、−船釣に試料の注入量によって異なるがＸ〜
５分程度必要とされる。

従来は、この前処理と注入・分析が直列的につまり時間
上重複を避けて交互に行われており、前処理中は分析の
待ち時間となっていた。しかし、上述の自動化に伴い最
近のように分析時間が短縮され５〜１０分取程度の分析
も多くなってくると、特に多数試料の分析を行う場合こ
の待ち時間の占める割合が無視出来ないほど長くなる。

また従来のオートサンプラでは、試料の注入量によって
前処理に必要な時間が変るため他の単位装置との動作制
御における同期がとりにくかった。

前処理時間を設定できるようにすれば同期の問題はなく
なるが、前処理と注入分析を直列的に交互に行っている
限り時間の無駄の問題は解決しない。

またその場合にも、前処理工程のスタート時刻しか設定
できず、注入そのもののタイミングを設定するのは不可
能だったため、溶離液の組成が時間的に変化するグラジ
ェント溶出で希望の組成時にサンプルを注入するのには
不都合であった。

従って本発明の目的は、多数試料の連続自動分析におけ
る全体としての分析時間の短縮上障害となっていた試料
の前処理による分析の待ち時間をなくすため、前処理と
分析を並行的につまり次分析試料のための前処理を現在
試料の分析中に行うとともに、時間プログラムされた試
料の注入時刻通りに注入動作を開始でき周辺装置との同
期が確保される液体クロマトグラフ等分析機器のオート
サンプラを提供することにある。

上記の目的を達成するため本発明によるオートサンプラ
は、液体クロマトグラフ等分析機器用のオートサンプラ
で、分析機器を構成する複数の単位装置間で信号を伝送
しながら液体クロマトグラフの個々の分析動作を制御す
るシステムコントローラにオートサンプラが接続され、
分析すべき注入条件からその試料の前処理に要する待ち
時間を自動的に算出し、あらかしめ時間プログラムで決
められた試料注入時刻より待ち時間だけ手前の時刻に、
インジェクタースタート命令がシステムコントローラか
らオートサンプラに転送され、進行中の前の分析工程の
途中からこれと並列的に前処理をスタートさせ、待ち時
間の経過後に試料注入動作を開始することを特徴とする
ものである。

すなわち、次の分析試料の注入に要する前処理時間を注
入量その他の設定条件に基いて計算し、現在実行中の分
析工程の途中から次の工程の前処理を開始することで待
ち時間の無駄をなくし、同時に工程開始のタイミングで
なく試料注入そのもののタイミングが設定される。

実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳しく説明
する。

本発明は）ＩＰＬＣ等複数の単位装置から成る自動分析
システム中の１つの単位装置であるオートサンプラとし
て実施され、オートサンプラはシステムハスを介しシス
テムコントローラと相互交信することによって制御動作
される。自動分析システムの制御部のハードウェア構成
は全体をプログラム制御するシステムコントローラＳＣ
と、試料の前処理及び注入を行うオートサンプラ（イン
ジェクターＡＪに大別され、各々第１及び２図に示しで
ある。

システムコントローラＳＣはマイクロコンピュータを利
用して分析システム全体をプログラム制御するもので、
第１図に示すごとく、中央処理装置（ＣＰＵ）　　１　
；キーボードインターフェイス２を介してＣＰＵ　１に
接続された人力装置であるキーボード３、ＣＲＴインタ
ーフェイス４を介してＣＰＵ　１に接続された出力装置
であるデイスプレィ（Ｃ１？Ｔ）　　５　；分析プログ
ラムファイルを格納するメモリ（ＲＡＭ）、制御プログ
ラムを格納するメモリ（ＲＯＭ）及びワークエリア（Ｒ
ＡＭ）を含む記憶装置６１分析システム中の各単位装置
と相互通信するために用いるシステム入出力（ＳＩＯ）
インターフェイス７；を備えて成る。その地図中の８は
クロック入力用の発振器、９はメモリバックアンプ用の
電源、７′は特に外部コンピュータとの交信用ＳＩＯイ
ンターフェイスである。

１）（Ｓ　用のＳＩＯインターファイスフはシステムハ
スを介して各単位装置と接続され、その１つが第２図に
示したオートサンプラＡＪである。オートサンプラＡＪ
はそれ単体としてインテリジェントで、図中右側に示し
た固有の機能部分を除けば基本的にはシステムコントロ
ーラＳＣと同様の構成である。

つまりオートサンプラＡＪにはマイクロコンピュータが
搭載され、中央処理装置（ＣＰＵ）　１０　；制御プロ
グラム用のメモリ（ＲＯＭ）　とワークエリア用のメモ
リ（ＲＡＭ）を含む記憶装置１）；通信用のシステム入
出力（ＳＩＯ）インターフェイス１２；及び発信器１３
を備えている。またＣＰＩＩ　１０の出入力（１０）イ
ンターフェイス１４には、サンプル注入に必要な各構成
部分つまりテーブル１５、ニードル１６、インジェクト
バルブ１７．３方向バルブ１８、計量ポンプ１９、位置
センサ２０がそれぞれ試料テーブルドライバ２１、ニー
ドルドライバ２２、インジェクトバルブドライバ２３、
流路切換バルブドライバ２４、計量ポンプドライバ２５
、位置センサインターフェイス２６が接続され、試料の
注入に必要な動作がシステムコントローラＳＣからシリ
アル伝送される信号に基いてプログラム制御される。

システムコントローラＳＣからの入力にヨリユーザーが
プログラム可能な試料分析のプログラムファイルでは、
次のような項目につきプログラム可能である。

（１）試料番号 （２）試料注入量 （３）　　同一試料の繰返し分析回数 （４）試料注入時刻 （５）　　ポンプ、検知器、恒温槽等の作動の時間プロ
グラム （６）分析時間 （７）洗浄回数 （１）〜（７）までの分析条件がひとまとめになって１
ステツプ（工程）の分析を形成する。

自動分析ではステップ順にプログラム内容に従った条件
で分析を実行していくが、システムコントローラＳＣか
らは上記項目の（ＩＬ　（２＋、　（７）のデータを含
むインジェクタースタート命令が３１０インク−フェイ
スを通じてシリアル転送され、これを受けてオートイン
ジェクターは試料の前処理および試料の注入を行う。

ここで試料注入の前処理に要する時間をデイレイ時間（
Ｄｅｌａｙ　Ｔｉｍｅ）と名付けると、本発明の骨子は
上記（１），（２１，（７）項等の注入条件からデイレ
イ時間を自動的に算出し、あらかじめ時間プログラムさ
れた試料注入時刻よりデイレイ時間だけ手前の時刻にイ
ンジェクタースタート命令を転送することにより、前処
理による分析の待時間の解消と設定時刻通りに試料注入
動作を行わせるところにある。

次に、デイレイ時間の自動算出について説明する。デイ
レイ時間の長さに影響を及ぼす注入条件として以下のも
のがある。

（１）試料注入量：試料はシリンジをモータート（ｔｖ
）　　　　　ライブすることにより一定速度で吸引する
ため試料の量が 多くなるとそれだけ計量、あ るいは吐出に時間がかかる。

（２）試料セント位置：吸引用ニードル位置が固（ｊｐ
）　　　　　定で試料ビンが移動する場合でも試料ビン
が固定でニード ルが移動する場合でも次試料 の位置によって移動に要する 時間が異なる。

（３）洗浄回数　：試料を計量吸引するに際し、（ｔｆ
）　　　　　コンタミネーション防止のため予め計量吸
引流路を洗浄す る必要があり、その洗浄回数 をユーザーが指定出来るよう になっており、この回数が違 えば当然ながら洗浄時間は異 なる。

（４）その他　　二流路切換バルブの切換時間、（Ｃ）
　　　　　ニードルの上下に要する時間、試料注入パル
プの作動時間が あるがこれらは長くて１０秒程 度しかも作動に要する時間は 一定である。

以上４つに要する時間を各々ｔｖ、　ｔｐ、　ｔｆ、　
　Ｃとすると、デイレイ時間ｔｏはｔＢ　＝　ｔｖ　＋
　ｔｐ　＋　ｔｆ　＋Ｃとなる。

システムコントローラＳＣの内部にｔｖと試料注入量、
ｔｐ試料セット位置、ｔｆと洗浄回数、との関係を表を
持たすことが出来る。分析プログラムから上記の（１）
，（２＋、　＋３１を読み取り、内部の表を対照するこ
とによりｔｖ、　ｔｐ、　ｔｆを求めることが出来る。

又Ｃについては装置特有の一定時間として決まっている
。実際にはｔｖ、　ｔｐ、　ｔｆが表の値に対し機器間
で多少ばらつくので、そのばらつきを見込みＣをやや大
きなＣ′として決めておく。よってデイレイ時間ｔ０は １Ｄ　＝１９十ｔｐ＋ｔｆ＋Ｃ’ として求めることが出来る。

プログラム設定された次回分析の試料の注入時刻とデイ
レイ時間を知れば、システムコントローラＳＣは現分析
のどの時刻でオートインジェクタースタート命令を出せ
ば良いか決めることが出来る。

これら一連の動作はマイクロコンピュータを用いソフト
ウェアプログラムで処理される。

ここで試料番号ｍとｎの試料を連続して分析する場合の
デイレイ時Ｍ　ｔｏ　、オートインジェクタースタート
時刻ｔｓｔ、試料注入時刻：ｔｉｎｊの関係を第３図に
示す。

次に、第３図中のオートインジェクタースタート命令Ａ
Ｊ　５ＴＡＲＴ　ｎの設定出力を行う方法について第４
図のフローチャートも参照して説明する。

まずステップＳ１で分析条件の時間プログラムの読み出
しとセツティングを行い、ステップｓ２で次回分析があ
るかどうか判定する。次回分析ｎがあれば、その分析条
件中から試料注入量、洗浄回数及び試料番号をそれぞれ
読み取り　（Ｓ３）、デイレイ時間ｔｏ　（ｎ）を算出
する（Ｓ４）。この算出結果に基き、分析ｎよりひとつ
手前の分析ｍの分析プログラム中の時刻ｔｓｔ（ｎ）　
＝　ｔ、　、（ｎ）　−ｔ。（ｎ）にｎＪ ＡＪ　５ＴＡＲＴ　ｎの命令出力を書き込み設定する（
Ｓ５）。

次いで動作制御の同期のため周辺装置に初期条件を出力
（Ｓ６）、した後、分析ｍ用プログラムのタイマースタ
ートをリセット／スタートする（時刻０．０゜Ｓ７）。

そして分析ｍの時間プログラムを実行しくＳ８）、その
分析の進行と並列して時刻がｔｓ　ｔ　（ｎ）になった
らＡＪ　５ＴＡＲＴを出力しくＳ９）、次分析ｎ用の前
処理を開始させる。現在の分析ｍ７！ｌ＜終了していな
いかどうかをステップＳＩＯで判定し、終了していなけ
れば再びステップＳ８に戻る。

次に、オートインジェクタースタート命令（ＡＪＳＴＡ
ＲＴ）の送受信の仕方について説明する。システムコン
トローラは分析用プログラムタイマーがｔｓ　ｔ　（ｎ
）なる時刻になった時オートインジェクターに対しＡＪ
　５ＴＡＲＴをシリアル転送する。ＡＪ　５ＴＡＲＴ命
令の内容は以下のものを含んでいる。

（１）送１ｇ　側のデバイス番号ニジステムコントロー
ラのデバイス番 号 （２）受信側のデバイス番号；オートインジェクターの
デバイス番 号 （３）　　ＡＪ　５ＴＡＲＴ命令コード（４）試料番号 （５）試料注入量 （６）洗浄回数 （７）チエツクサム　　　　：命令全体の８　ｂｉｔ加
算、送受信誤り チエツク （８）ターミネータ　　　　：転送の終了を示すオート
インジェクターも内部に前述のｔｖ、　ｔｐ。

ｔｆ、Ｃ’の表を持ち、受信したＡＪ　５ＴＡＲＴ命令
中より試料番号、試料注入量、洗浄回数を読み取り、独
自にデイレイ時間ｔ、を算出する。表が同じで送受信が
正確であればこのｔｏｓ　　はシステムコントローラＣ
３で算出したし。に等しい。あるいはＡＪＳＴＡＲＴ命
令自身にシステムコントローラで算出しなｔｏを含ませ
て転送することも出来る。ｔＤ算出後、オートインジェ
クターは直ちに試料の前処理を開始し、ｔＤｓ後分析流
路へ試料を注入する。

上記動作のフローチャートを第５図に示す。つまり、＾
Ｊ　５ＴＡＲＴの命令受信はオートインジェクターにお
けるインクラブドルーチンの起動としてスタートし、受
信バッファメモリに受信データが書き込まれ（Ｓｌｌ）
　、命令の解釈がなされる（Ｓ１２）。

受信した命令がＡＪ　５ＴＡＲＴであれば（Ｓ１３）、
その命令から試料番号、注入量及び洗浄回数を読み取り
（Ｓ１４）　、その設定値と内部記憶された表からデイ
レイ時間Ｔｏｓを算出しく５１５）　、デイレイ時間を
設定した計測タイマーをスタートさせ（Ｓ１６）　、同
時に試料の前処理を開始する（５１７）。デイレイ時間
がオーバーしたら（Ｓ１８）　、試料を注入しく５１９
）、システムコントローラに終了命令を連送する（Ｓ２
０）。

上記の実施例では液体クロマトグラフ用のオートインジ
ェクターについて説明したが、その他試料の注入前に前
処理を必要とする各種の分析機器用のオートサンプラに
も適用可能であ為。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、次の分析試料の注入
に要する前処理時間を分析の試料条件から算出し、現在
実行中の分析が終る前から次の分析の前処理を開始して
前処理と分析を並行的に行わせるようにしたため、全体
の分析時間を大幅に短縮できる。例えば前処理時間が２
分、分析時間が５分で、検体数（サンプル数）を１００
とすると、従来のオートサンプラでは所要時間が（２分
＋５分）Ｘ１００　＝　７００分となるが、本発明のオ
ートサンプラでは前処理時間と分析時間が重複するため
（２分＋５分）＋５分Ｘ９９＝　５０２分となり、２時
間弱の時間の節約になる。

また、時間プログラムされた試料の注入時刻通りに注入
動作が開始されるため、周辺装置との同期が時間の無駄
なく確保される。特に工程開始のタイミングでなく試料
注入そのもののタイミングを設定できるため、溶離液の
組成が時間的に変化するグラジェント溶出の場合にも、
希望の組成の時にサンプルを注入するようタイミング設
定するのが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシステムコントローラの構成を示すブロック図
、第２図はオートサンプラーの制御部の構成を示すブロ
ック図、第３図は連続的に試料を分析する場合のデイレ
イ時間ｔｏ　、オートインジェクターの前処理スタート
時刻ｔｓｔ及び試料の注入開始時刻ｔ１ｎＪの関係を示
す図、第４図はオートインジェクタースタート命令の設
定出力を行う動作を示すフローチャート、第５図はオー
トインジェクターにおける命令受信から試料注入に至る
動作を示すフローチャートである。 ＳＣ・・・システムコントローラ、ＡＪ・・・オートサ
ンプラ（インジェクター）、１．１）・・・中央処理装
置（ＣＰＵ）　、３・・・キーボード、５・・・デイス
プレィ、６゜１）・・・記憶装置、７．１２・・・通信
用のＳＩＯインターフェイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分析機器用のオートサンプラで、分析機器を構成
   する複数の単位装置間で信号を伝送しながら液体クロマ
   トグラフの個々の分析動作を制御するシステムコントロ
   ーラにオートサンプラが接続され、分析すべき注入条件
   からその試料の前処理に要する待ち時間を自動的に算出
   し、あらかじめ時間プログラムで決められた試料注入時
   刻より待ち時間だけ手前の時刻に、インジェクタースタ
   ート命令がシステムコントローラからオートサンプラに
   転送され、進行中の前の分析工程の途中からこれと並列
   的に前処理をスタートさせ、待ち時間の経過後に試料注
   入動作を開始することを特徴とする前処理による待ち時
   間をなくしたオートサンプラ。