JPWO2019038924A1 - オートサンプラ - Google Patents

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Abstract

オートサンプラは、冷却ブロックと、その冷却ブロックからの冷却熱によって冷却しながら同一平面内において複数の分析用液を保持する分析用液バイアルラックと、サンプリングニードルと、試料液を収容する空間を内部に有するとともに前記空間に通じる入口部及び前記空間の前記入口部よりも高い位置に通じる出口部を有する少なくとも１つのフローバイアルを、前記冷却ブロックとは熱的に分離しながら前記サンプリングニードルの移動範囲内で保持するフローバイアルラックと、を備えている。

Description

本発明は、例えば溶出試験の溶出率やプロセス合成の反応率といった試料の経時的な変化を測定するための分析システムにおいて用いられるオートサンプラに関するものである。
近年、溶出試験の溶出率やプロセス合成の反応率を経時的に分析するために液体クロマトグラフを用いることが提案され、実施もなされている（特許文献１参照。）。その場合、分析対象の試料をオンラインで液体クロマトグラフに導入できるように、液体クロマトグラフのオートサンプラにフローバイアルが設置されることがある。
フローバイアルは、下端側に液を流入させるための入口部、上端側に液を流出させるための出口部を有し、上面の開口が弾力性を有するセプタムによって封止された容器である。フローバイアルの入口部に溶出試験機などの装置が接続され、分析対象試料がオンラインでフローバイアルに導入される。フローバイアル内に導入された試料はサンプリングニードルによって吸引され、液体クロマトグラフの分析流路に注入される。
特開２００６−１１８９８５号公報
液体クロマトグラフ用のオートサンプラは、試料や試薬の入ったバイアルを保持するラックが所定の位置に設置されるようになっており、所定の位置に設置されたラック上においてサンプリングニードルが移動し、所望のバイアルから液を吸引するように構成されている。さらに、ラックはペルチェ素子によって冷却される冷却ブロック上に配置され、その冷却ブロックからの冷却熱によって試料や試薬の蒸発や変質が抑制されるように構成されている。
上記のオートサンプラにフローバイアルを設置しようとした場合、サンプリングニードルの移動可能な範囲内にフローバイアルを配置する必要がある。そのため、フローバイアルを必然的に冷却ブロック上又はその近傍に配置される。
しかし、液体クロマトグラフを用いた分析では、フローバイアル内での試料液中の成分の析出による問題があることがわかった。すなわち、フローバイアル内で試料液中の成分の析出が生じると、その析出物をサンプリングニードルが吸引してサンプリングニードル内や液体クロマトグラフの流路内で詰まったり、試料液中の成分濃度が変動したりするということがわかった。
試料液中の成分の析出は、フローバイアルの温度が低いほど生じやすい。フローバイアルを冷却ブロック上又はその近傍に配置すると、冷却ブロックからの冷却熱によってフローバイアルの温度が低くなり、フローバイアル内で試料液中の成分の析出が生じやすくなるという問題がある。
そこで、本発明は、フローバイアル内での試料成分の析出を抑制することができるオートサンプラを提供することを目的とするものである。
本発明に係るオートサンプラの第１の形態は、冷却素子によって冷却される冷却ブロックと、前記冷却ブロック上に設けられ、分析に用いられる液を収容した複数の分析用液バイアルを前記冷却ブロックからの冷却熱によって冷却しながら同一平面内において保持する分析用液バイアルラックと、先端に液を吸引するための吸引口をもち、前記分析用液バイアルラックに保持された前記分析用液バイアルの分析用液を前記吸引口から吸引することができるように、先端が鉛直下方を向いた状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動するように構成されたサンプリングニードルと、試料液を収容する空間を内部に有するとともに前記空間に通じる入口部及び前記空間の前記入口部よりも高い位置に通じる出口部を有する少なくとも１つのフローバイアルを、前記冷却ブロックとは熱的に分離しながら前記サンプリングニードルの移動範囲内で保持するフローバイアルラックと、を備えている。
ところで、フローバイアルを冷却ブロックとは熱的に分離するために、フローバイアルラックを冷却ブロックから離れた位置に配置することも考えられる。しかし、既存の液体クロマトグラフ用のオートサンプラでは、冷却ブロックから離れた位置にフローバイアルラックを配置できるようなスペースがなく、そのようなスペースを確保するためにはオートサンプラ全体の大きさを大きくする必要がある。また、フローバイアルラックを冷却ブロックから離して配置すると、サンプリングニードルの移動範囲をフローバイアルラックが配置されている位置にまで拡大する必要があり、既存のオートサンプラの規格変更を余儀なくされることになる。
そこで、本発明のオートサンプラの第１の形態においては、前記フローバイアルラックは、前記冷却ブロックと前記フローバイアルとの間に断熱材を介在させながら前記フローバイアルを前記冷却ブロック上で保持するものであることが好ましい。そうすれば、フローバイアルラックを冷却ブロックから離れた位置に配置しなくてよいので、オートサンプラの大型化や規格の変更の必要性を排除することができる。
さらに、前記フローバイアルラックに保持された前記フローバイアルの温度を前記冷却ブロックの異なる温度に調節するためのフローバイアル温調機構をさらに備えていてもよい。そうすれば、フローバイアル内の試料液の温度を所望の温度に維持することができるので、フローバイアル内での試料成分の析出をより確実に防ぐことができる。また、フローバイアル内の試料液の温度を所望の温度に調節することにより、フローバイアル内で試料液の反応を促進させたり、試料液の反応を停止させたりすることも可能となり、実施可能な分析の幅を広げることができる。
また、前記フローバイアルの前記入口部に接続された入口配管の温度を調節するための入口配管温調機構をさらに備えていてもよい。そうすれば、フローバイアル内に導入される試料液の温度を所望の温度に調節することができる。また、入口配管の温度を所望の温度に調節することで、入口配管を流れる過程において試料液の反応を促進させたり停止させたりすることが可能となり、実施可能な分析の幅を広げることができる。
本発明に係るオートサンプラの第２の形態は、上記第１の形態とは異なり、前記フローバイアルラックが前記冷却ブロックと熱的に分離されているか否かに関係なく、前記フローバイアルの前記入口部に接続された入口配管の温度を調節するための入口配管温調機構を備えているものである。
本発明に係るオートサンプラの第１の形態では、フローバイアルラックによってフローバイアルが冷却ブロックとは熱的に分離された状態でサンプリングニードルの移動範囲内に配置されるようになっているので、冷却ブロックからの冷却熱によってフローバイアルが冷却されることが防止され、フローバイアル内での試料成分の析出を抑制することができる。
本発明に係るオートサンプラの第２の形態では、フローバイアルの入口部に接続された入口配管の温度を調節するための入口配管温調機構を備えているので、フローバイアル内に導入される試料液の温度を所望の温度に調節することができ、それによって、フローバイアル内での試料成分の析出を抑制することも可能になる。
液体クロマトグラフを用いた分析システムの一例を示す概略構成図である。 図１の分析システムに用いられるオートサンプラの一実施例におけるフローバイアル近傍の構造を示す断面構成図である。 オートサンプラの他の実施例におけるフローバイアル近傍の構造を示す断面構成図である。 オートサンプラのさらに他の実施例におけるフローバイアル近傍の構造を示す断面構成図である。
以下に、本発明に係るオートサンプラの実施形態について、図面を用いて説明する。
まず、本発明の対象となるオートサンプラが用いられる分析システムについて、図１を用いて説明する。
分析システムは、試料処理装置２、液体クロマトグラフ４、及び演算処理装置６を備えている。試料処理装置２としては、例えば、薬剤等の溶出試験を行なうための溶出試験機やフロー合成を行なうためのフロー合成装置などが挙げられる。演算処理装置６は、例えば、液体クロマトグラフ４の各モジュール８、１０、１２及び１４を管理するシステムコントローラ（図示は省略。）と電気的に接続されたパーソナルコンピュータである。
液体クロマトグラフ４は、送液装置８、オートサンプラ１０、カラムオーブン１２、及び検出器１４を備えている。
送液装置８は送液ポンプを用いて移動相を送液する装置である。送液装置８の出口は配管を介してオートサンプラ１０に接続されている。
オートサンプラ１０は、試料処理装置２から供給される試料を収容するフローバイアル３８（図２を参照。）のほか、フローバイアル３８から試料水を採取するためのサンプリングニードル２０（図２を参照。）、サンプリングニードル２０により採取された試料を送液装置８からの移動相が流れる流路中に導入するか否かを切り替えるためのマルチポートバルブ（図示は省略。）を備えている。
カラムオーブン１２内には試料を成分ごとに分離するための分析カラム（図示は省略。）が収容されている。カラムオーブン１２内の分析カラムは、配管を介してオートサンプラ１０の出口に接続されており、オートサンプラ１０により注入された試料が送液装置８からの移動相とともに分析カラムへ導入されるように構成されている。カラムオーブン１２内の分析カラムの下流端は配管を介して検出器１４に接続されている。
検出器１４は、分析カラムで分離された試料成分を検出するためのものであり、例えば紫外線吸光度検出器である。検出器１４で得られた検出器信号は演算処理装置６に取り込まれ、試料成分濃度の定量等に用いられる。
図２に示されているように、オートサンプラ１０内には、分析に用いられる、例えば、標準試料や反応試薬などの分析用液の入った複数の分析用液バイアル２４を保持する分析用液バイアルラック２２と、フローバイアル３８を保持するフローバイアルラック３６と、が設置されている。図ではフローバイアル３８が１つしか示されていないが、実際には複数のフローバイアル３８が同図の紙面に対して垂直な方向に一列に並んで配列されている。フローバイアル３８の個数に制限はない。
分析用液バイアル２４は、バイアル本体２６とバイアル本体２６の上部に装着されたキャップ２８からなる。バイアル本体２６の上方は開口しており、その開口が弾性材料からなるセプタム３０によって封止され、そのセプタム３０を押さえ込むようにキャップ２８がバイアル本体２６の上部に装着されている。キャップ２８の上面にはセプタム３０へ通じる開口が設けられている。キャップ２８の開口は、上方から下降してきたサンプリングニードル２０をバイアル本体２６内へ導くためのものである。キャップ２８の開口を通って下降したサンプリングニードル２０は、セプタム３０を貫通し、先端をバイアル本体２６内に進入させて液を吸引する。
フローバイアル３８は、バイアル本体４０とバイアル本体４０の上部に装着されたキャップ４２からなる。バイアル本体４０の内部に、試料水を収容するための空間４０ａ、その空間４０ａの底部に通じる流路である入口部４３、及び空間４０ａの上部に通じる流路である出口部４４が設けられている。入口部４３には入口配管１６が接続され、出口部４４には出口配管１８が接続されている。バイアル本体４０の上方は開口しており、その開口が弾性材料からなるセプタム４５によって封止され、そのセプタム４５を押さえ込むようにキャップ４２がバイアル本体２６の上部に装着されている。キャップ４２の上面にはセプタム４５へ通じる開口が設けられている。キャップ４２の開口は、上方から下降してきたサンプリングニードル２０をバイアル本体４０内の空間４０ａへ導くためのものである。キャップ４２の開口を通って下降したサンプリングニードル２０は、セプタム４５を貫通し、先端をバイアル本体４０内の空間４０ａに進入させて試料液を吸引する。
サンプリングニードル２０は、分析用液バイアルラック２２及びフローバイアルラック３６の上方に設けられている。サンプリングニードル２０は、図示されていない移動機構によって、先端を鉛直下方に向けた状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動させられる。サンプリングニードル２０は、所望の分析用液バイアル２４又はフローバイアル３８から液を吸引して採取することができる。逆にいえば、サンプリングニードル２０の移動範囲内に分析用液バイアルラック２２及びフローバイアルラック３６が配置されている。
分析用液バイアルラック２２は熱伝導率の良好な金属材料からなる冷却ブロック３２上に配置されている。冷却ブロック３２はペルチェ素子などの冷却素子３４によって所定の温度に冷却されるようになっている。分析用液バイアルラック２２も熱伝導性の良好な材料で構成されており、冷却ブロック３２からの冷却熱を分析用液バイアル２４へ伝達し、分析用液を所定の温度に冷却し、分析用液の蒸発や変質を防止している。
この実施例では、フローバイアルラック３６も冷却ブロック３２上に配置されている。しかし、これはフローバイアル３８を冷却するためではなく、サンプリングニードル２０の移動範囲内にフローバイアルラック３６を配置する必要があるために分析用液バイアルラック２２に近接した位置にフローバイアルラック３６を配置した結果である。フローバイアル３８の温度が低くなると、溶出試験機などの試料処理装置２から供給された試料液中の成分がフローバイアル３８内で析出しやすくなる。
この実施例では、フローバイアルラック３６の下端部は断熱層４６となっており、フローバイアル３８を冷却ブロック３２から熱的に分離している。これにより、冷却ブロック３２からの冷却熱によってフローバイアル３８が冷却されることと防ぎ、フローバイアル３８内での試料成分の析出を抑制している。断熱層４６は、例えばＰＥＥＫからなる層と空気層とを備えたものである。
なお、この実施例では、オートサンプラ１０内のスペースの制約上、フローバイアルラック３６を冷却ブロック３２上に配置しているが、必ずしも冷却ブロック３２上である必要はない。サンプリングニードル２０の移動範囲内で冷却ブロック３２上ではない位置にフローバイアルラック３６を配置することができるのであれば、そのほうが好ましい。
また、フローバイアル３８の温度が低下することをより確実に防ぐために、図３に示されているように、フローバイアル温調機構としてのヒータ４８と温度センサ５０を用いてフローバイアル３８の温度を積極的に制御するようにしてもよい。図３の例では、フローバイアルラック３６を熱伝導率の良好な金属材料で構成し、そのフローバイアルラック３６にヒータ４８を埋設してフローバイアル３８を加熱温調するように構成している。ヒータ４８の出力を制御する制御部５２はフローバイアルラック３６に取り付けられた温度センサ５０からの信号を読み取り、フローバイアルラック３６の温度が所定の温度になるようにヒータ４８の出力を制御するように構成されている。制御部５２は、例えばオートサンプラ１０に設けられたマイクロコンピュータがプログラムを実行することによって得られる機能である。
また、図４に示されているように、入口配管１６にジャケットヒータなどを入口配管温調機構として取り付け、入口配管１６を通じてフローバイアル３８に供給される試料液の温度を積極的に制御するようにしてもよい。これにより、フローバイアル３８内の試料液の温度を試料成分が析出しにくい一定温度（例えば３５℃）以上に維持することも可能であるので、フローバイアル３８内での試料成分の析出を抑制することができる。
図４では示されていないが、図３の例で示したフローバイアル温調機構４８を入口配管温調機構５４と組み合わせて実施してもよい。また、フローバイアルラック３６の下端部に断熱層４６を設けず、入口配管温調機構５４のみによってフローバイアル３８内での試料成分の析出を抑制するようにしてもよい。
２ 試料処理装置
４ 液体クロマトグラフ
６ 演算処理装置
８ 送液装置
１０ オートサンプラ
１２ カラムオーブン
１４ 検出器
１６ 入口配管
１８ 出口配管
２０ サンプリングニードル
２２ 分析用液バイアルラック
２４ 分析用液バイアル
２６，４０ バイアル本体
２８，４２ キャップ
３０，４５ セプタム
３２ 冷却ブロック
３４ 冷却素子
３６ フローバイアルラック
３８ フローバイアル
４０ａ フローバイアルの内部の空間
４３ 入口部
４４ 出口部
４６ 断熱層
４８ ヒータ（フローバイアル温調機構）
５０ 温度センサ
５２ 制御部５２
５４ 入口配管温調機構

Claims (5)

  1. 冷却素子によって冷却される冷却ブロックと、
    前記冷却ブロック上に設けられ、分析に用いられる液を収容した複数の分析用液バイアルを前記冷却ブロックからの冷却熱によって冷却しながら同一平面内において保持する分析用液バイアルラックと、
    先端に液を吸引するための吸引口をもち、前記分析用液バイアルラックに保持された前記分析用液バイアルの分析用液を前記吸引口から吸引することができるように、先端が鉛直下方を向いた状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動するように構成されたサンプリングニードルと、
    試料液を収容する空間を内部に有するとともに前記空間に通じる入口部及び前記空間の前記入口部よりも高い位置に通じる出口部を有する少なくとも１つのフローバイアルを、前記冷却ブロックとは熱的に分離しながら前記サンプリングニードルの移動範囲内で保持するフローバイアルラックと、を備えたオートサンプラ。
  2. 前記フローバイアルラックは、前記冷却ブロックと前記フローバイアルとの間に断熱材を介在させながら前記フローバイアルを前記冷却ブロック上で保持するものである、請求項１に記載のオートサンプラ。
  3. 前記フローバイアルラックに保持された前記フローバイアルの温度を前記冷却ブロックの異なる温度に調節するためのフローバイアル温調機構をさらに備えている、請求項１又は２に記載のオートサンプラ。
  4. 前記フローバイアルの前記入口部に接続された入口配管の温度を調節するための入口配管温調機構をさらに備えている、請求項１から３のいずれか一項に記載のオートサンプラ。
  5. 冷却素子によって冷却される冷却ブロックと、
    前記冷却ブロック上に設けられ、分析に用いられる液を収容した複数の分析用液バイアルを前記冷却ブロックからの冷却熱によって冷却しながら同一平面内において保持する分析用液バイアルラックと、
    先端に液を吸引するための吸引口をもち、前記分析用液バイアルラックに保持された前記分析用液バイアルの分析用液を前記吸引口から吸引することができるように、先端が鉛直下方を向いた状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動するように構成されたサンプリングニードルと、
    試料液を収容する空間を内部に有するとともに前記空間に通じる入口部及び前記空間の前記入口部よりも高い位置に通じる出口部を有する少なくとも１つのフローバイアルを、前記サンプリングニードルが前記フローバイアルから試料液を吸引することができるように前記サンプリングニードルの移動範囲内で保持するフローバイアルラックと、
    前記フローバイアルの前記入口部に接続された入口配管の温度を調節するための入口配管温調機構と、を備えたオートサンプラ。
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