JPS6355458A - ガスクロマトグラフ分析法及びそのための装置 - 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〕 本発明はキャピラリーカラムを用いるガスクロマトグラ
フィーにおける改良された分析方法、及び該方法に使用
する装置に関する。

〔従来の技術〕

キャピラリーカラムを用いるガスクロマトグラフィー法
においては多数の成分を含有する微量の試料中の各成分
をシャープに分離することができるためｍｌ成分の鋭敏
な分析法として広く使用されており、正確な分析のため
に種々の分析手法及び分析装置が開発されている。

試料中に非常に低濃度に存在する成分を検出し、定量す
るためには、比較的多容量の試料を注入しなければなら
ないが、キャピラリーカラムを用いる分析方法において
は試料受容能力が小さいから、比較的多量の試料を注入
口に注入した場合、溶媒が多きくティリングし、分析対
象成分の内、保持時間の比較的短い成分のピークがティ
リングした溶媒のピークと重なるために、該分析対象成
分の検出が困難であったり、その定量が不正確となる場
合がしばしば存在する。これは、理想的には溶媒及びす
べての分析対象成分の蒸気がほぼ同時に分離カラムに流
入すべきであるにもかかわらず、試料中の溶媒が多量で
あるために、分析対象成分が分離カラムに流入し終った
後、溶媒の一部がかなりの時間にわたって徐々に分離カ
ラム内に流入するためである。このような問題点を解決
するための方法として、従来法においてはスプリント法
、スプリントレス法等が用いられていた。

スプリット法においては試料の過負荷を防止するために
注入された試料の約９９％が廃棄されるため、試料中の
溶剤のピークと分析対象物質のピークの分離は良好であ
るがサンプル中に低濃度で含有される物質の分析には不
利である。

このため、注入した全試料をキャピラリーカラムに導入
する方法としてスプリットレス法が用いられる。この方
法においては比較的稀薄な試料が注入口に注入され、注
入された分析対象物質の多くがキャピラリーカラムに導
入されるが、溶媒のテーリングを防止するため試料注入
から一定時間後に溶媒ガスが廃棄される。この際分析対
象の一部も一緒に放出されるため、この方法は信顛性に
問題がある。また、この注入法による最大注入量は１〜
２μｌ程度であるため、微量分析には試料の前処理等に
よる濃縮等を必要とする。さらにこの方法を実施するた
めの装置は極めて高価なものとなる。

この様な問題点を解決する方法としてダイレクト注入法
が用いられる。この方法においては注入１−］装置に注
入された試料がすべてキャピラリーカラムに導入される
。この注入口装置においては気化した試料の拡がりを防
ぐため特別に小さいガラス製インサートが用いられてい
る。また、試料中の溶媒のピークと分析対象のピークと
を良好に分離するため、この方法は内径０．５　ａｍ以
上のキャピラリーカラムにのみ適用することが可能であ
ったが、それ以丁の小内径のキャピラリーカラムではテ
ーリングが大きく実用上適用できなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従って本発明は、比較的多量の試料を注入して溶媒と分
析対象成分とは十分に分離し、１核酸分を確実に検出し
、又は定量することができ、しかも小口径カラムを使用
することができるクロマトグラフィー分析方法、及びそ
のための装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、キャピラリーカラムを用いる昇温ガスク
ロマトグラフィーにおいて、試料の注入前又は注入直後
から始まって、試料中の溶媒がカラムに流入し始めた直
後から試料中の溶媒が実質上すべて該カラムを通過し終
るまでの間の任意の時点まで、分離条件下でのキャリヤ
ーガス流量よりも多くのキャリヤーガスを流すことを特
徴とする方法；及びキャピラリーカラムを用いる昇温ガ
スクロマトグラフィー装置において、試料注入口の前で
１つに合流する２系列のキャリヤーガス流路を有し、そ
の１方にキャリヤーガス流を急激に遮断又は減少するこ
とができる弁が設けられていることを特徴とするガスク
ロマトグラフィー装置により達成される。

〔作　用〕

本発明の方法においては、前記の期間にわたって分離条
件下でのキャリヤーガス流量よりも多くのキャリヤーガ
スを流すため、溶媒が比較的短期間に分離用カラムから
流出するため溶媒のティリングが少なくなり、保持時間
の短い分析対象成分のピークが溶媒のピークと良好に分
離される。また、溶媒が流出し終った後は成分の分離の
ために最適な流量でキャリヤーガスを流すため、前記の
ように一時的にキャリヤーガス量を多くすることによっ
て分析結果が悪影響を受けることがない。

〔具体的な説明〕

本発明の方法における分離条件下でのキャリヤーガス、
例えばヘリウムガスの流量は、種々の因子、例えばキャ
ピラリーカラムの内径、分析中の温度条件、分析対象物
の種類等に依存して異り、分析者の経験、予備実験等に
よって決定される。

例えば、カラム内径が約２１の場合には約０．５〜１．
５ｍｊ！／分であり、約３鶏の場合には約１．０〜３ｍ
ｊ！／分である。

本発明の方法においては、試料の注入前又は注入直後か
ら始まって、試料中の溶媒がカラムに流入し始めた直後
からキャリヤーガスが実質上すべてカラムを通過するま
での間の任意の時点まで、通常の分離条件下でのキャリ
ヤーガスの流量より多くのキャリヤーガスを流す。この
間にキャリヤーガスをどの程度多くするかは、試料の注
入量、試料中の溶媒の種類、溶媒の保持時間と分析対象
成分の保持時間の差等により異り、具体的に特定するこ
とは困難である。しかしながら、本発明の効果を十分に
得るためには、分離条件下の流量の約１．５倍以上とす
るのが好ましい。溶媒が流出する間のキャリヤーガス流
量を相当多くしてもそのこと自体は分析結果にほとんど
悪影響を及ぼさず、溶剤のティリングを防止するために
はキャリヤーガス流量をなるべく多くすることが望まし
い。しかしながら、キャリヤーガス流量を多くするため
には試料注入部に供給するキャリヤーガス圧を高くしな
ければならず、この圧力が過すぎる場合にはガス流系統
の連結部分からのガス漏れやマイクロシリンジによる注
入の困難さに問題が生じて分析値が不正確になる等の問
題が生ずる。従って、試料注入口に供給されるキャリヤ
ーガスの圧力は１０ｋｌ（／ｃ＋ｉｌ以下である必要が
あり、キャリヤーガスの最高流量は、このようなキャリ
ヤーガス圧において流れる量である。この流量はカラム
の内径、カラムの長さ等により定まる。

本発明の方法においては、上記の高流量範囲でキャリヤ
ーガスを流しながら、試料を注入してもよく、又試料を
注入した直後にキャリヤーガス流にを高流量に切り換え
てもよい。前記のようなキャリヤーガスの高流量を、通
常の分離条件下の流量に換える時期は、試料中の溶媒が
カラムに流入し始めた直後から実質上すべての溶媒がカ
ラムを通過するまでの間のいずれかの時点である。これ
より遅い時期まで高流量を維持すれば、分析に悪影響を
及ぼす場合がある。

本発明の方法は、通常、昇温プログラムのもとに行われ
る。この場合一般に出発温度を溶媒の沸点の±１０℃と
し、昇温速度は分離条件により定められる。昇温のもと
に行わなければ、保持時間が非常に長くなり、１試料の
分析に要する時間が長（なるため好ましくない。

この発明はまた、前記の方法を実施するために便利な装
置を提供する。この装置は試料注入口の前で１つに合流
する２系列キャリヤーガス流路を有する点を除き、従来
のガスクロマトグラフ装置と同じである。その概略の系
統図を第６図に示す。

前記２系列のキャリヤーガス流路の内一方は分離条件下
でのキャリヤーガスを供給する流路であり、他方は、溶
媒がカラムを通過する間、追加量のキャリヤーガスを流
すための流路であって、この流路には溶媒が流過した後
に追加のキャリヤーガス流を遮断又は減少するための弁
、又容易に脱着し得る連結装置、例えばいわゆるクイッ
ク・コネクターや電磁弁を有する。

次に、この発明の適用範囲及び効果を具体的に説明する
。第１図Ａ−Ｃは、ｎ−ヘキサン溶剤中にＣｑ、ＣＩｌ
、ＣＩｌ、Ｃ１０及びＣ１ｆｆの炭化水素ｚｐｐ―ずつ
を含む試料２０μｌを注入し、メチルシリコンカラム（
長さ２５ｍ、内径０．３　ｆｌ、液相膜厚０．１７μｍ
）を用いて、７０℃（２分間）−２０℃／分昇温−２５
０℃の条件で分析を行った場合の結果であり、Ａはキャ
リヤーガスとしてヘリウムを２．３ｍ７！／分流し続け
た結果（従来法）であり、Ｂは溶剤の流出が終った時間
（試料注入後１．８分）まで１１．０ＬＩＩ４’　／分
でキャリヤーガスを流し、そのご２゜３ｍｊ！／分でキ
ャリヤーガスを流した結果であり、そしてＣは溶媒の流
出が終るまで２０ＩＩｌノ分のキャリヤーガスを流した
結果である。この図から明らかなように、従来法におい
てはＣ１及びＣ８成分の検出が困難であり、比較的保持
時間の長いＣ８３〜ＣＩ？成分のピークも溶剤ピークに
重っているのに対し、本発明の方法によればすべての成
分が明瞭に検出される。

第２図Ａ〜Ｂは、第１図の場合と同様であるが溶剤とし
てヘキサンの代りに塩化メチレンを使用した場合の結果
である。Ａはキャリヤーガスを２．３ｍｊ！／分で流し
続けた従来法の結果であり、Ｂは溶剤が流過する間キャ
リヤーガスを１１１ＩｌｌＺ分で流し、分離条件下では
２．３ｍｌ１／分で流した結果である。第１図の場合と
同様に本発明の効果が明らかである。

第３図Ａ−Ｄは、ｎ−へキサン溶剤中にＣｌ　ｗ％ＣＩ
Ｚ、０１４％　０１６％及びＣＩｌ＋炭化水素を２ｐｐ
ｍずつ含有する試料を１０μｌ八）、２０μＩ！（Ｂ）
、５０μｌ１（Ｃ）、及び１００μＡ　（Ｄ）注入して
、メチルシリコンカラム（長さ２５ｍ、内径０．３ｍｍ
、液相膜厚０．１７μｍ）及びリテンションギャップカ
ラム（１５ｍ、内径０．３ｍ）を用いて、７０℃（３分
間）−３０℃／分−２５０℃の条件で分析を行った結果
である。溶剤流過中のキャリヤーガス流量は７．３ｍ１
１分であり、分離条件下のそれは２．０ｍｌ　７分であ
った。これらのチャートから明らかなごとく、本発明の
方法によれば、試料を１００ｐｐ注入してもＣｌ１ｌ〜
Ｃ＋ａ成分を明瞭に検出することができる。

第４図は、ｎ−ヘキサン溶剤中０１８、Ｃｌ５及びＣ３
，炭化水素２ｐｐｍずつを含有するサンプル２０μｌを
注入し、メチルシリコンカラム（長さ１０ｍ。

内径０．２　鶴）及びリテンションギャップカラム（長
さｌＯｍ、内径９．３ｍ５）を用いて、７５℃（２分間
）−５℃／分−２５０℃の条件下で分析を行った結果で
ある。溶剤通過中キャリヤーガスを１１．７　ｍｌ　７
分で流し、分離条件下では２．４ｍ１１分で流した。こ
のチャートから明らかなごとく、０．２１■という小内
径カラムを用いる場合でも、本発明の方法によれば比較
的多容量の試料を注入して成分を明瞭に分離検出するこ
とができる。

第５図は、ｎ−ヘキサン溶剤中Ｃ９、Ｃ１１、Ｃｌ３、
Ｃ１２、及びＣ１ｆｆ炭化水素を２ｐｐｍずつ含有する
サンプルを２０μｌ注入し、メチルシリコンカラＪ１（
長さ１５ｍ、内径０．３２鰭、液相膜厚５μｍ）を用い
て、７０℃（２分間）−２０℃／分−２５０℃の条件下
で分析した結果である。キャリャーガス流量は溶剤が流
過中２０ｍｊ！／分とし、分離条件下では２．０ｍｊｌ
！／分とし、この切換は試料注入後１分間で行った。こ
のチャートから、液膜厚が５μｍと厚いカラムにもこの
発明の方法を適用することができることがわかる。０１
８以上の高沸点成分はカラム温度をさらに上昇すれば容
易に分析できる。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、キャピラリーカラムを用いるガ
スクロマトグラフィー分析において、従来技術の方法よ
りも多くの試料を注入した場合でも試料中の溶剤のティ
リングを効果的に防止し、保持時間の比較的短い分析対
象でも明瞭に検出し、又は定量することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、゛溶剤が流過する間のキャリヤーガス流量を
変えた場合の結果を示すチーヤードであり、溶剤として
ｎ−ヘキサンを使用した場合の結果である。 第２図は、第１図の場合と同様であるが溶剤として塩化
メチレンを使用した場合の結果を示す。 第３図Ａ−Ｄは、試料の注入量を変えた場合の結果を示
すチャートである。 第４図は本発明の方法を小内径カラム（内径０、２　ｍ
ｌ）に適用した場合の結果を示すチャートである。 第５図は本発明の方法を液相膜厚の厚いカラム（膜厚５
μｍ）に適用した場合の結果を示すチャートである。 第６図は本発明の装置を模式的に示す流れ図である。第
６図中、１は流量計、２は圧力計、３は弁又はクイック
コネクター、４は試料注入装置、５はキャピラリーカラ
ムをそれぞれ示す。 Ｃ１０ｃｐｓ 第１図Ａ 第１図Ｃ 第１図Ｂ 第２図Ｂ 第３図Ｂ 第３図り 第５図 第６図 手続補正書（自発） 昭和６１年６　月ンゆ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、キャピラリーカラムを用いる昇温ガスクロマトグラ
   フィーにおいて、試料の注入前又は注入直後から始まっ
   て、試料中の溶媒がカラムに流入し始めた直後から試料
   中の溶媒が実質上すべて該カラムを通過し終るまでの間
   の任意の時点まで、分離条件下でのキャリャーガス流量
   よりも多くのキャリャーガスを流すことを特徴とする方
   法。 ２、キャピラリーカラムを用いる昇温ガスクロマトグラ
   フィー装置において、試料注入口の前で１つに合流する
   ２系列のキャリャーガス流路を有し、その１方にキャリ
   ャーガス流を急激に遮断又は減少することができる弁が
   設けられていることを特徴とするガスクロマトグラフィ
   ー装置。