WO2016189720A1 - オートサンプラ - Google Patents

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研壱 保永
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株式会社島津製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an autosampler that collects a sample to be analyzed by a liquid chromatograph from a sample container and injects the sample into an analysis channel that leads to an analysis column.
  • an autosampler In analysis using a liquid chromatograph, an autosampler is used to automatically introduce a plurality of samples into an analysis column in a predetermined order.
  • an autosampler a sample using a so-called total injection method in which a predetermined amount of sample is collected from a sample container and injected into an analysis flow channel through which a mobile phase flows is widely used.
  • sample injection by the full volume injection method first, a predetermined amount of sample is sucked from the sample container by the needle and is retained in the sample loop connected to the proximal end portion of the needle. Thereafter, the sample loop is inserted between the liquid feeding device for feeding the mobile phase and the analytical column by inserting the needle into the sample injection port and switching the flow path using the flow path switching valve. Thereby, all the samples staying in the sample loop are transported and introduced into the analytical column by the mobile phase from the sample container (see Patent Document 1).
  • a fixed loop injection method is adopted.
  • a predetermined amount of sample is sucked from a sample container by a needle, stays in a sample loop for sample suction connected to the proximal end portion of the needle, and then the needle is inserted into a sample injection port.
  • a necessary amount of sample is retained in a sample loop for sample injection connected through a switching valve.
  • the sample loop for sample injection is inserted between the liquid feeding device for feeding the mobile phase and the analytical column. Thereby, the sample staying in the sample loop for sample injection is transported and introduced into the analytical column by the mobile phase from the sample container.
  • the total amount injection method has an advantage that there is no sample loss because the entire amount of the sample retained in the sample loop is injected into the analysis channel.
  • the fixed loop injection method a part of the sample retained in the sample loop for sample inhalation is discarded, which is a demerit particularly in the case of a valuable sample.
  • the flow path connected to the proximal end of the needle is long to ensure the mobility of the needle, the dead volume is large, and sample diffusion and gradient delay are likely to occur.
  • the dead volume is smaller than in the full injection method, the peak of the chromatogram is sharper than in the full injection method, and the analysis speed is also faster. There is a merit.
  • the maximum value of the amount of sample that can be introduced into the analysis column and analyzed is determined by the volume of the sample loop. Therefore, depending on the amount of sample injected, it is necessary to replace the sample loop for sample injection with a sample loop having an optimum capacity.
  • exchanging the sample loop requires complicated removal of the fitting used to connect the sample loop and then replacing it with another sample loop, which is cumbersome.
  • an object of the present invention is to make it possible to easily change a capacity for temporarily storing a sample to be introduced into an analysis column and to reduce a dead volume in an autosampler.
  • One embodiment of an autosampler includes a needle, a needle driving mechanism, an injection port, a syringe pump, a first adapter, a mobile phase feeding flow path, a first adapter driving mechanism, a second adapter, and a second adapter driving mechanism. And a switching mechanism and a control unit.
  • the needle has a capacity for storing the sample inside, and both ends are pointed.
  • the needle drive mechanism holds the needle in the vertical direction and moves it in the vertical direction and the horizontal plane direction.
  • the injection port has an opening that opens upward to insert the lower end of the needle, and connects the needle by inserting the lower end of the needle into the opening.
  • a syringe pump performs suction and discharge of liquid.
  • the first adapter has an opening that opens to the upper end of the needle through the suction / discharge port of the syringe pump, and the needle is connected by inserting the upper end of the needle into the opening.
  • the pump and the needle communicate with each other.
  • the mobile phase liquid flow path is for feeding the mobile phase.
  • the second adapter is connected to the mobile phase liquid flow path, and has an opening that opens downward to insert the upper end of the needle, and the needle is connected and moved by inserting the upper end of the needle into the opening.
  • the phase-feed liquid channel and the needle communicate with each other.
  • the first adapter drive mechanism is configured to attach and detach the first adapter with respect to the needle upper end by moving the first adapter in the vertical direction above the needle.
  • the second adapter drive mechanism is configured to attach and detach the second adapter to and from the needle upper end by moving the second adapter in the vertical direction above the needle having the lower end inserted into the injection port.
  • the switching mechanism communicates between the analysis flow path leading to the analysis column that separates the sample for each component and the injection port, and whether to connect a liquid feeding device that feeds the mobile phase to the mobile phase liquid flow path. It is to switch whether or not to make it.
  • This switching mechanism has an injection mode in which the liquid delivery device is connected to the mobile phase liquid delivery flow path and at the same time the communication flow path is communicated between the analysis flow path and the injection port.
  • the control unit controls the needle drive mechanism, the syringe pump, the first adapter drive mechanism, the second adapter drive mechanism, and the switching mechanism.
  • the control unit is configured to connect the upper end of the needle to the first adapter while inserting the lower end of the needle into a sample container containing a sample to be inhaled, and to perform a sampling operation for inhaling the sample into the needle by a syringe pump.
  • the needle moving operation unit configured to execute the needle moving operation for connecting the needle lower end to the injection port while the needle upper end is connected to the first adapter, and the needle moving operation After that, the first adapter is detached from the upper end of the needle, the second adapter is connected to the upper end of the needle, and an injection operation unit configured to execute an injection operation for setting the switching mechanism to the injection mode is provided.
  • a needle having a capacity for retaining a sample therein and having both ends of a tip shape is used, and an injection port, a first adapter, Since the flow path including the needle is configured by attaching and detaching the second adapter, the sample loop for temporarily retaining the sample is unnecessary, the dead volume can be reduced, and the sample loop is replaced. No complicated work is required.
  • the needle drive mechanism has a needle holding portion that holds the needle in a detachable manner. If it does so, it can change to a needle with a different capacity
  • a needle installation part for installing a plurality of needles having different internal capacities from each other is further provided, and the needle drive mechanism has one needle corresponding to the amount of sample injected into the analysis channel among the needles installed in the needle installation part. It is preferable to be held by a needle holding portion. Then, a needle having an appropriate internal volume is automatically used according to the sample injection amount set by the user.
  • the needle holding portion has a protruding portion protruding in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the needle, and the needle holding portion holds the needle by fitting the protruding portion on the upper surface from above.
  • variety larger than the outer diameter of the needle provided from the side surface to the center of a recessed part and smaller than a recessed part internal diameter is mentioned.
  • the needle holding portion is raised relative to the needle, and the protrusion is fitted into the concave portion.
  • the needle can be removed from the needle holding portion by lowering the needle holding portion relative to the needle and releasing the protrusion from the recess, and then connecting the needle and the needle holding portion so that the needle passes through the notch. Just move it relatively in the horizontal direction. Accordingly, the needle can be easily attached to and detached from the needle holding portion.
  • the second adapter drive mechanism there is a mechanism for moving the second adapter in the vertical direction above the injection port.
  • the first adapter drive mechanism has a mechanism for moving the first adapter in the vertical direction above the needle, and a mechanism for retracting the first adapter from above the needle when the lower end of the needle is connected to the injection port. .
  • the needle 2 for inhaling the sample from the sample container 6 is held by the needle drive mechanism 4 in a state of being oriented in the vertical direction.
  • one end of the syringe flow path 10 or the mobile phase feeding flow path 20 can be attached to and detached from the upper end 2 b of the needle 2.
  • a first adapter 12 is provided at one end of the syringe flow path 10
  • a second adapter 22 is provided at one end of the mobile phase liquid supply flow path 20.
  • the first adapter 12 is moved in the horizontal plane direction and the vertical direction by the first adapter drive mechanism 14.
  • the second adapter 22 is provided above an injection port 18 described later, and is moved in the vertical direction by the second adapter drive mechanism 24.
  • the other end of the syringe flow path 10 communicates with an intake / discharge port of a syringe pump 8 for sucking and discharging liquid or gas.
  • a syringe pump 8 for sucking and discharging liquid or gas.
  • the other end of the mobile phase liquid flow path 20 is connected to one port (1) of the switching valve 16.
  • the flow path 20 is a mobile phase liquid flow path for feeding a mobile phase supplied by a liquid feed pump 28 described later.
  • the switching valve 16 is a six-way valve having six ports (1) to (6).
  • the mobile phase supply flow path 26 is connected to the port (2), and the port (3) adjacent to the port (2).
  • An analysis flow path 30 leading to the analysis column 32 and the detector 34 is connected to the.
  • the port (4) adjacent to the port (3) communicates with the injection port 18.
  • the injection port 18 communicates between the port (4) of the switching valve 16 and the needle 2 by inserting the lower end 2a of the needle 2.
  • the ports (5) and (6) of the switching valve 16 are closed ports, neither of the flow paths is connected, and the atmosphere is not released.
  • the switching valve 16 is a two-position valve that switches the connection between adjacent ports, and the mobile phase supply channel 26 is selectively placed on either the mobile phase liquid supply channel 20 side or the analysis channel 30 side. It has a switching mechanism to connect.
  • FIG. 1 shows a state in which the port (1) is connected to the port (6), the port (2) is connected to the port (3), and the port (4) is connected to the port (5).
  • the state of the switching valve 16 is referred to as a loading mode.
  • the state of the switching valve 16 connected between the port (1) and the port (2), between the port (3) and the port (4), and between the port (5) and the port (6) is injected. This is called a mode.
  • FIG. 5 shows that the switching valve 16 is switched from the loading mode to the injection mode with the lower end 2a of the needle 2 inserted into the injection port 18 and the second adapter 22 connected to the upper end 2b of the needle 2.
  • the mobile phase supplied by the liquid feeding pump 28 flows through the needle 2 via the mobile phase liquid feeding flow path 20, whereby the sample in the needle 2 enters the analysis flow path 30 via the injection port 18. be introduced.
  • the first adapter 12 and the second adapter 22 are provided with openings 12a and 22a that open downward.
  • the inner peripheral surfaces of the openings 12a and 22a are inclined so that the inner diameter becomes larger as going downward, and the inclination angle is larger than the inclination angle of the outer peripheral surface of the upper end 2b of the needle 2.
  • end portions of flow paths 12b and 22b communicating with the syringe flow path 10 and the mobile phase liquid supply flow path 22 are provided.
  • the inner diameters of the flow paths 12b and 22b are larger than the outer diameter of the tip of the upper end 2b of the needle 2, and a part of the tip end side of the upper end 2b of the needle 2 is inserted into the flow paths 12b and 22b and the outer periphery of the upper end 2b.
  • the edges of the flow paths 12b and 22b are in line contact with the surface, thereby improving the liquid tightness when the needle 2 is connected.
  • the injection port 18 is provided with an opening 18a having an upper opening, and an end of a flow path 18b communicating with the port (4) of the switching valve 16 is provided at the bottom of the opening 18a.
  • the injection port 18 also has liquid tightness when the needle 2 is connected by line contact between the outer peripheral surface of the lower end 2a of the needle 2 and the edge of the flow path 18b. Has an enhanced structure.
  • the autosampler 1 includes a control unit 36 that controls operations of the needle drive mechanism 4, the first adapter drive mechanism 14, the second adapter drive mechanism 24, the switching valve 16, and the syringe pump 8.
  • the control unit 36 includes a sampling operation unit 38, a needle movement operation unit 40, and an injection operation unit 42.
  • the sampling operation unit 38 is configured to execute a sampling operation for sucking a sample into the needle 2.
  • the needle moving operation unit 40 is configured to execute an operation of moving the needle 2 to the injection port 18 after the sampling operation is completed.
  • the injection operation unit 42 is configured to connect the second adapter 22 to the upper end of the needle 2 and switch the switching valve 16 to the injection mode after the needle movement operation is completed.
  • control unit 36 includes a computer provided inside the autosampler 1 and a storage device that stores information.
  • the sampling operation unit 38, the needle movement operation unit 40, and the injection operation unit 42 are functions obtained by a computer executing a program stored in a storage device that constitutes the control unit 36.
  • the autosampler 1 has a second adapter 22 connected to the upper end 2b of the needle 2 before inhaling the sample from the desired sample container 6, and the lower end of the needle 2 is injected.
  • the switching valve 16 is in the injecting mode, and the mobile phase flows in the needle 2.
  • the second adapter 22 is detached from the upper end 2b of the needle 2, and the first adapter 12 is moved. Connected to the upper end 2 b of the needle 2.
  • the needle 2 is moved to the position of the desired sample container 6, and the lower end 2 a of the needle 2 is inserted into the sample container 6. Then, a predetermined amount of sample is retained in the needle 2 by sucking the syringe pump 8.
  • the needle 2 is pulled out from the sample container 6 and moved to the position of the injection port 18. Is connected to the injection port 18.
  • the first adapter 12 is detached from the upper end 2b of the needle 2 and retracted from a position above the needle 2.
  • the switching valve 16 since the switching valve 16 is in the loading mode, the port (4) leading to the injection port 18 communicates with the closed port (5), and even if the first adapter 12 is detached from the upper end 2b of the needle 2. The sample continues to stay in the needle 2.
  • the second adapter 22 is connected to the upper end 2b of the needle 2 and the switching valve 16 is switched to the injection mode.
  • the switching valve 16 is switched to the injection mode, and the mobile phase liquid supply channel 20 and the needle 2 are interposed between the mobile phase supply channel 26 and the analysis channel 30.
  • the mobile phase from the mobile phase supply channel 26 is supplied to the needle 2 via the mobile phase liquid supply channel 20, and the sample in the needle 2 is guided to the analysis channel 30.
  • the sample introduced into the analysis flow path 30 is separated for each component in the analysis column 32 and detected by the detector 34.
  • the ball screw 46 arranged in the vertical direction is supported on the horizontal moving part 44 that moves in the horizontal plane direction.
  • the ball screw 46 is rotated by a motor 48.
  • a first horizontal arm 50 extending in the horizontal direction is attached to the ball screw 46.
  • the first horizontal arm 50 is configured to move in the vertical direction along the ball screw 46 without rotating as the ball screw 46 rotates.
  • a needle holding arm 58 extending in the horizontal direction is provided below the first horizontal arm 50 at a distance from the first horizontal arm 50.
  • the needle holding arm 58 is fixed to the first horizontal arm 50 and moves in the vertical direction together with the first horizontal arm 50.
  • the needle 2 is detachably held on the distal end side of the needle holding arm 58.
  • the structure in which the needle holding arm 58 holds the needle 2 in a detachable manner will be described later.
  • the horizontal moving part 44, the ball screw 46, the motor 48, the first horizontal arm 50 and the needle holding arm 58 realize the needle driving mechanism 4.
  • a ball screw 52 arranged in the vertical direction is supported between the first horizontal arm 50 and the needle holding arm 58.
  • the ball screw 52 is rotated by a motor 54.
  • a second horizontal arm 56 extending in the horizontal direction is attached to the ball screw 52.
  • the second horizontal arm 56 is configured to move in the vertical direction along the ball screw 52 without rotating as the ball screw 52 rotates.
  • a first adapter holding arm 72 extending in the horizontal direction is attached to the distal end portion of the second horizontal arm 56 so as to be rotatable about a rotation shaft 70 in a horizontal plane.
  • the rotating shaft 70 is rotated by a motor 74.
  • the first adapter holding arm 72 is attached to the distal end of the first adapter holding arm 72, and the first adapter 12 is disengaged from the position immediately above the needle 2 by the rotation of the first adapter holding arm 72 (see FIG. 8 and the state in which the first adapter 12 is located immediately above the needle 2 (the state shown in FIG. 9).
  • the horizontal moving unit 44, the ball screw 46, the motor 48, the first horizontal arm 50, the ball screw 52, the motor 54, the second horizontal arm 56, and the first adapter holding arm 72 realize the first adapter drive mechanism 14.
  • the needle 2 can be moved to the position of the injection port 18 or the desired sample container 6 with the first adapter 12 connected to the upper end portion of the needle 2.
  • the adapter 12 can be retracted from a position directly above the needle 2.
  • the second adapter drive mechanism 24 for moving the second adapter 22 in the vertical direction at a position directly above the injection port 18 is realized by a ball screw support portion 62, a ball screw 64, a motor 66, and a second adapter holding arm.
  • the ball screw support portion 62 supports the ball screw 64 in a vertical direction and rotatably.
  • the ball screw 64 is rotated by a motor 66.
  • the second adapter holding arm 68 moves in the vertical direction along the ball screw 64 as the ball screw 64 rotates.
  • the autosampler of this embodiment is provided with a needle installation portion 76 in which a plurality of needles 2 having different internal capacities are installed within the movement range of the needle holding arm 58 in the apparatus. It has been.
  • the needle installation portion 76 has a vertical hole that accommodates the lower portion of the needle 2.
  • the upper part of the needle 2 protrudes upward from the hole of the needle installation part 76.
  • An annular ring 60 protruding in the outer peripheral direction is provided as a protrusion on the needle 2.
  • a concave portion 58 a for fitting the ring 60 provided on the needle 2 is provided on the upper surface of the distal end portion of the needle holding arm 58.
  • the needle holding arm 58 holds the needle 2 by fitting the ring 60 into the recess 58a.
  • an opening 58 b (cut) having a width slightly larger than the outer diameter of the needle 2 is provided on one side surface of the needle holding arm 58.
  • the opening 58b reaches the center of the recess 58a.
  • the needle holding arm 58 is moved until the needle holding arm 58 comes below the ring 60.
  • the needle 2 is pulled out from the opening 58b of the needle holding arm 58 by lowering and moving the needle holding arm 58 in the horizontal direction.
  • the needle 2 can be attached and detached automatically by the needle holding arm 58.
  • the apparatus can be automatically replaced with an appropriate needle 2 so as to use the needle 2 having an internal volume corresponding to the sample injection amount set by the user.

Abstract

オートサンプラは、試料をその内側に滞留させる容量をもつとともに両端が尖端形状となっているニードルと、開口部を有しその開口部にニードルの上端部を挿入することでニードルとシリンジポンプとの間を連通させる第１アダプタ、第１アダプタど同様の構造でニードルと移動相送液流路との間を接続する第２アダプタを備えている。第１アダプタ、第２アダプタをニードルの上端部に着脱することで、必要に応じてニードルを含む流路を構成し、サンプリング動作やインジェクティング動作を実行するように構成されている。

Description

オートサンプラ
　本発明は、液体クロマトグラフで分析すべき試料を試料容器から採取し、分析カラムへ通じる分析流路中に注入するオートサンプラに関するものである。
　液体クロマトグラフを用いた分析では、複数の試料を所定の順序で自動的に分析カラムに導入するために、オートサンプラが使用される。オートサンプラとしては、所定量の試料を試料容器から採取し、その全量を移動相の流れる分析流路中に注入する、いわゆる全量注入方式を採用したものが広く用いられている。
　全量注入方式による試料の注入では、まず、所定量の試料をニードルによって試料容器から吸入し、ニードルの基端部に接続されたサンプルループ内に滞留させる。その後、ニードルを試料注入ポートに挿入するとともに流路切替バルブによる流路の切替えを行なうことにより、移動相を送液する送液装置と分析カラムとの間にサンプルループを介挿する。これにより、サンプルループ内に滞留していた試料のすべてが試料容器からの移動相によって分析カラムへ搬送されて導入される（特許文献１参照。）。
　また、別の注入方式として、固定ループ注入方式が採用されているものもある。この方式は、所定量の試料をニードルによって試料容器から吸入し、ニードルの基端部に接続された試料吸入用のサンプルループ内に滞留させた後、ニードルを試料注入ポートに挿入し、流路切替バルブを介して接続された試料注入用のサンプルループ内に必要な量の試料を滞留させる。その後、流路切替バルブによる流路の切替えを行なうことにより、試料注入用のサンプルループを、移動相を送液する送液装置と分析カラムとの間に介挿する。これにより、これにより、試料注入用のサンプルループ内に滞留していた試料が試料容器からの移動相によって分析カラムへ搬送されて導入される。
　上記２つの注入方式では、以下のようなメリットとデメリットが挙げられる。まず、全量注入方式では、サンプルループに滞留させた試料の全量を分析流路中に注入するため、試料のロスがないというメリットがある。これに対し、固定ループ注入方式では、試料吸入用のサンプルループに滞留させた試料の一部を廃棄することになるため、貴重な試料の場合には特にデメリットとなる。
　また、全量注入方式では、ニードルの可動性を確保するためにニードルの基端部に接続された流路が長くとられていてデッドボリュームが大きく、試料の拡散やグラジエントの遅れが発生しやすいというデメリットがある。他方、固定ループ注入方式は試料注入用のサンプルループがニードルから独立しているため、全量注入方式よりもデッドボリュームが小さく、全量注入方式よりもクロマトグラムのピークが鋭い形状となり、分析速度も速いというメリットがある。
特開平１０－１７０４８８号公報
　上記の全量注入方式及び固定ループ注入方式のいずれの方式においても、分析カラムに導入して分析することができる試料の量の最大値はサンプルループの容量によって決まるものである。そのため、試料の注入量によっては、試料注入用のサンプルループを最適な容量をもつサンプルループに交換する必要がある。しかし、サンプルループの交換は、サンプルループの接続に用いられているフィッティングを一度取り外してから、別のサンプルループに入れ替える必要があり、作業が煩雑である。
　そこで、本発明は、分析カラムに導入する試料を一時的に貯留する容量を容易に変更できるようにするとともに、オートサンプラ内におけるデッドボリュームを小さく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一実施形態は、ニードル、ニードル駆動機構、インジェクションポート、シリンジポンプ、第１アダプタ、移動相送液流路、第１アダプタ駆動機構、第２アダプタ、第２アダプタ駆動機構、切替機構及び制御部を有するものである。
　ニードルは、内部に試料を貯留するための容量をもち両端が尖端形状となっている。ニードル駆動機構は、そのニードルを鉛直向きに保持して鉛直方向と水平面内方向に移動させるものである。インジェクションポートは、ニードルの下端を挿入するために上方が開口した開口部を有し、該開口部にニードル下端が挿入されることでニードルを接続するものである。シリンジポンプは、液の吸入と吐出を行なうものである。第１アダプタは、シリンジポンプの吸入・吐出口に通じニードルの上端を挿入するために下方が開口した開口部を有し、該開口部にニードル上端が挿入されることでニードルが接続され、シリンジポンプとニードルとの間を連通させるものである。移動相送液流路は移動相を送液するためのものである。第２アダプタは移動相送液流路に接続され、ニードルの上端を挿入するために下方が開口した開口部を有し、該開口部にニードル上端が挿入されることでニードルが接続され、移動相送液流路とニードルとの間を連通させるものである。第１アダプタ駆動機構は、第１アダプタをニードルの上方で鉛直方向に移動させることにより、ニードル上端部に対する第１アダプタの着脱を行なうものである。第２アダプタ駆動機構は、第２アダプタを、下端がインジェクションポートに挿入されたニードルの上方において鉛直方向に移動させることにより、ニードル上端部に対する第２アダプタの着脱を行なうものである。
　切替機構は、移動相を送液する送液装置を移動相送液流路に接続するか否か、及び試料を成分ごとに分離する分析カラムに通じる分析流路とインジェクションポートとの間を連通させるか否かを切り替えるものである。この切替機構は、送液装置を移動相送液流路に接続すると同時に分析流路とインジェクションポートとの間を連通させるインジェクティングモードを有する。
　制御部は、ニードル駆動機構、シリンジポンプ、第１アダプタ駆動機構、第２アダプタ駆動機構及び切替機構を制御するものである。制御部は、吸入対象の試料を収容した試料容器内にニードル下端を挿入しながらニードル上端を第１アダプタに接続し、シリンジポンプによりニードル内に試料を吸入するサンプリング動作を実行するように構成されたサンプリング動作部、サンプリング動作の後、ニードル上端を第１アダプタに接続した状態でニードル下端をインジェクションポートに接続するニードル移動動作を実行するように構成されたニードル移動動作部、及びニードル移動動作の後、第１アダプタをニードル上端から離脱させ、ニードル上端に第２アダプタを接続し、切替機構をインジェクティングモードにするインジェクティング動作を実行するように構成されたインジェクティング動作部を有する。
　本発明に係るオートサンプラの一実施形態では、試料をその内側に滞留させる容量をもちその両端が尖端形状となっているニードルを用い、ニードル端部に必要に応じてインジェクションポート、第１アダプタ、第２アダプタを着脱することで、ニードルを含む流路を構成するようになっているので、試料を一時的に滞留させるためのサンプルループを不要としてデッドボリュームを小さくでき、サンプルループを交換するという煩雑な作業も不要となる。
オートサンプラの一実施例を液体クロマトグラフとともに示す概略構成図である。 同実施例における制御系統を示すブロック図である。 同実施例における試料吸入時の状態を示す概略構成図である。 同実施例における試料吸入後の試料注入への移行時の状態を示す概略構成図である。 同実施例における試料注入時の状態を示す概略構成図である。 同実施例における試料注入の一連の動作を示すフローチャートである。 同実施例におけるインジェクションポート及びアダプタの構造の一例を示す断面図である。 同実施例におけるニードル駆動機構、第１アダプタ駆動機構及び第２アダプタ駆動機構を実現する構成の一例を示す図である。 上記構成において、第１アダプタをニードル上方に配置した状態を示す図である。 ニードルの着脱を自動的に行なうための構成を概略的に示す図である。 ニードル保持アームの構造の一例を示す斜視図である。 ニードル保持アームによるニードルの着脱時の状態を示す図である。
　ニードル駆動機構は、ニードルを着脱可能に保持するニードル保持部を有することが好ましい。そうすれば、容量の異なるニードルへ交換でき、試料の保持容量の変更を容易に行なうことができる。
　互いに内部容量の異なる複数のニードルを設置するためのニードル設置部をさらに備え、ニードル駆動機構は、ニードル設置部に設置されたニードルのうち分析流路への試料注入量に応じた１つのニードルをニードル保持部により保持するようになっていることが好ましい。そうすれば、ユーザの設定した試料注入量に応じて適当な内部容量を有するニードルが自動的に用いられる。
　ニードル保持部がニードルを保持するための構成の一例として、ニードル外周面にその周方向へ突起した突起部を有し、ニードル保持部は、上面に突起部を上方から嵌合させてニードルを保持する凹部を有するとともに、側面から凹部中央にかけて設けられたニードルの外径よりも大きく凹部内径よりも小さい幅の切込みを有する構成が挙げられる。かかる構成にすることで、ニードル保持部へのニードルの装着が、ニードルの突起部よりも下方の部分が切込みを通過して凹部中央に達するようにニードル保持部とニードルとを相対的に移動させた後、ニードル保持部をニードルとは相対的に上昇させて突起部を凹部に嵌合させるだけで完了する。また、ニードル保持部からのニードルの取外しは、ニードル保持部をニードルとは相対的に下降させて突起部を凹部から離脱させた後、ニードルが切込みを通過するようにニードルとニードル保持部とを水平方向へ相対的に移動させるだけで完了する。したがって、ニードル保持部に対するニードルの着脱が容易である。
　第２アダプタ駆動機構としては、第２アダプタをインジェクションポートの上方において鉛直方向に移動させる機構が挙げられる。この場合、第１アダプタ駆動機構は、第１アダプタをニードルの上方において鉛直方向へ移動させる機構、及びニードル下端がインジェクションポートに接続されたときに第１アダプタをニードルの上方から退避させる機構を有する。
　オートサンプラの一実施例の構成について図１を用いて説明する。
　試料容器６から試料を吸入するためのニードル２が、鉛直方向を向いた状態でニードル駆動機構４によって保持されている。この実施例のオートサンプラ１では、ニードル２の上端部２ｂにシリンジ流路１０又は移動相送液流路２０の一端部を着脱することができるようになっている。シリンジ流路１０の一端部に第１アダプタ１２が設けられ、移動相送液流路２０の一端部に第２アダプタ２２が設けられている。第１アダプタ１２、第２アダプタ２２をニードル２の上端部２ｂに着脱することにより、ニードル２へのシリンジ流路１０又は移動相送液流路２２の一端部の着脱がなされる。ニードル２の上端部２ｂは、第１アダプタ１２、第２アダプタ２２の着脱を行なうことができるように、下端部２ａと同様に尖端形状となっている。第１アダプタ１２及び第２アダプタ２２の構造については後述する。
　第１アダプタ１２は第１アダプタ駆動機構１４により水平面内方向と鉛直方向へ移動させられる。第２アダプタ２２は後述するインジェクションポート１８の上方に設けられており、第２アダプタ駆動機構２４により鉛直方向へ移動させられる。
　シリンジ流路１０の他端は、液や気体の吸入と吐出を行なうためのシリンジポンプ８の吸入・吐出口に通じている。これにより、ニードル２の上端部２ｂに第１アダプタ１２を装着することで、ニードル２とシリンジポンプ８との間を連通させることができる。試料容器６から試料を吸入する際は、図３に示されているように、ニードル２の上端部２ｂに第１アダプタ１２を装着してニードル２とシリンジポンプ８との間を連通させ、ニードル２の下端部２ａを試料容器６内に挿入してシリンジポンプ８を吸入駆動することで、ニードル２内に吸入した試料を滞留させる。ニードル２の下端２ａから吸入した試料をニードル２内に保持できるように、ニードル２としてその時の試料の吸入量以上の内部容量をもったものが使用される。
　移動相送液流路２０の他端は切替バルブ１６の１つのポート（１）に接続されている。流路２０は、後述する送液ポンプ２８によって供給される移動相を送液するための移動相送液流路である。切替バルブ１６は（１）－（６）の６つのポートを有する６方バルブであり、ポート（２）には移動相供給流路２６が接続され、ポート（２）に隣接するポート（３）には分析カラム３２及び検出器３４へ通じる分析流路３０が接続されている。さらに、ポート（３）に隣接するポート（４）はインジェクションポート１８に通じている。インジェクションポート１８はニードル２の下端部２ａを挿入することにより、切替バルブ１６のポート（４）とニードル２との間を連通させるものである。切替バルブ１６のポート（５）及び（６）は閉ポートであり、いずれの流路も接続されておらず、かつ大気解放もなされていない。
　切替バルブ１６は、互いに隣接するポート間の接続を切り替える２ポジションバルブであり、移動相供給流路２６を移動相送液流路２０側と分析流路３０側のいずれか一方側に選択的に接続する切替機構をなしている。図１ではポート（１）とポート（６）の間、ポート（２）とポート（３）の間、及びポート（４）とポート（５）の間を接続した状態を示している。以下において、この切替バルブ１６の状態をローディングモードと称する。逆に、ポート（１）とポート（２）の間、ポート（３）とポート（４）の間、及びポート（５）とポート（６）の間を接続した切替バルブ１６の状態をインジェクティングモードと称する。
　ニードル２内に試料を吸入した後（図３参照）、第１アダプタ１２をニードル２の上端部２ｂに装着した状態では、試料を保持したニードル２を試料容器６から引き抜いてインジェクションポート１８の位置まで移動させることができる。ニードル２の下端部２ａをインジェクションポート１８に挿入し、ニードル２の上端部２ｂに第２アダプタ２２を接続した状態で、切替バルブ１６をローディングモードからインジェクティングモードに切り替えると、図５に示されているように、送液ポンプ２８によって供給される移動相が移動相送液流路２０を介してニードル２を流れ、それによってニードル２内の試料がインジェクションポート１８を介して分析流路３０に導入される。
　ここで、第１アダプタ１２、第２アダプタ２２及びインジェクションポート１８について図７を用いて説明する。
　第１アダプタ１２及び第２アダプタ２２は、それぞれ下方が開口した開口部１２ａ，２２ａを備えている。開口部１２ａ，２２ａは下方へいくにしたがって内径が大きくなるようにその内周面が傾斜しており、その傾斜角はニードル２の上端部２ｂの外周面の傾斜角よりも大きくなっている。開口部１２ａ，２２ａの底部にそれぞれシリンジ流路１０、移動相送液流路２２へ通じる流路１２ｂ，２２ｂの端部が設けられている。流路１２ｂ，２２ｂの内径はニードル２の上端部２ｂの先端の外径よりも大きく、ニードル２の上端部２ｂの先端側の一部が流路１２ｂ，２２ｂに挿入されて上端部２ｂの外周面に流路１２ｂ、２２ｂの縁が線接触して、ニードル２を接続した際の液密性を高める構造となっている。
　インジェクションポート１８は上方が開口した開口部１８ａを備えて、開口部１８ａの底部に切替バルブ１６のポート（４）へ通じる流路１８ｂの端部が設けられている。インジェクションポート１８も第１アダプタ１２、第２アダプタ２２と同様に、ニードル２の下端部２ａの外周面と流路１８ｂの縁との間の線接触によってニードル２を接続した際の液密性を高める構造を有する。
　オートサンプラ１は、図２に示されているように、ニードル駆動機構４、第１アダプタ駆動機構１４、第２アダプタ駆動機構２４、切替バルブ１６及びシリンジポンプ８の動作を制御する制御部３６を備えている。制御部３６は、サンプリング動作部３８、ニードル移動動作部４０及びインジェクティング動作部４２を備えている。サンプリング動作部３８は、ニードル２内に試料を吸入するサンプリング動作を実行するように構成されている。ニードル移動動作部４０は、上記サンプリング動作が終了した後、ニードル２をインジェクションポート１８へ移動させる動作を実行するように構成されている。インジェクティング動作部４２は、上記ニードル移動動作が完了した後、ニードル２の上端に第２アダプタ２２を接続し、切替バルブ１６をインジェクティングモードに切り替えるように構成されている。制御部３６は、例えばオートサンプラ１の内部に設けられたコンピュータと情報を記憶する記憶装置によって構成されている。サンプリング動作部３８、ニードル移動動作部４０及びインジェクティング動作部４２は、制御部３６を構成する記憶装置に格納されたプログラムをコンピュータが実行することによって得られる機能である。
　この実施例のオートサンプラ１における一連の試料注入動作について図３から図５とともに図６のフローチャートを用いて説明する。
　オートサンプラ１は、所望の試料容器６から試料を吸入する前においては、図５に示されているように、ニードル２の上端部２ｂに第２アダプタ２２が接続され、ニードル２の下端はインジェクションポート１８に接続され、切替バルブ１６はインジェクティングモードになっており、ニードル２内を移動相が流れている。試料を注入すべきタイミングになると、図３に示されているように、切替バルブ１６をローディングモードに切り替えた後、ニードル２の上端部２ｂから第２アダプタ２２を離脱させ、第１アダプタ１２をニードル２の上端部２ｂに接続する。その状態でニードル２を所望の試料容器６の位置へ移動させ、ニードル２の下端部２ａを試料容器６内に挿入する。そして、シリンジポンプ８を吸入駆動することにより、ニードル２内に所定量の試料を滞留させる。
　次に、図４に示されているように、ニードル２の上端部２ｂに第１アダプタ１２を接続した状態で、ニードル２を試料容器６から引き抜いてインジェクションポート１８の位置へ移動させ、ニードル２の下端部２ａをインジェクションポート１８に接続する。この状態で、第１アダプタ１２をニードル２の上端部２ｂから離脱させ、ニードル２の上方の位置から退避させる。このとき、切替バルブ１６はローディングモードであるため、インジェクションポート１８に通じるポート（４）は閉ポート（５）と連通しており、第１アダプタ１２をニードル２の上端部２ｂから離脱させても、試料はニードル２内に滞留し続ける。
　その後、図５に示されているように、第２アダプタ２２をニードル２の上端部２ｂに接続し、切替バルブ１６をインジェクティングモードに切り替える。切替バルブ１６をインジェクティングモードに切り替え、移動相送液流路２０及びニードル２を移動相供給流路２６と分析流路３０との間に介挿する。これにより、移動相供給流路２６からの移動相が移動相送液流路２０を介してニードル２に供給され、ニードル２内の試料が分析流路３０に導かれる。分析流路３０に導入された試料は分析カラム３２において成分ごとに分離され、検出器３４で検出される。
　次に、ニードル駆動機構４、第１アダプタ駆動機構１４及び第２アダプタ駆動機構２４を実現する構成の一例について図８及び図９を用いて説明する。
　水平面内方向へ移動する水平移動部４４に、鉛直方向に配置されたボールネジ４６が支持されている。ボールネジ４６はモータ４８により回転させられる。ボールネジ４６には、水平方向へ伸びた第１水平アーム５０が取り付けられている。第１水平アーム５０は、ボールネジ４６の回転に伴って、回転することなくボールネジ４６に沿って鉛直方向へ移動するように構成されている。
　第１水平アーム５０の下方に、水平方向へ伸びたニードル保持アーム５８が、第１水平アーム５０とは間隔をもって設けられている。ニードル保持アーム５８は第１水平アーム５０に固定され、第１水平アーム５０とともに鉛直方向へ移動する。ニードル保持アーム５８の先端側にニードル２が着脱可能に保持されている。ニードル保持アーム５８がニードル２を着脱可能に保持する構造については、後述する。
　水平移動部４４、ボールネジ４６、モータ４８、第１水平アーム５０及びニードル保持アーム５８は、ニードル駆動機構４を実現している。
　鉛直方向に配置されたボールネジ５２が第１水平アーム５０とニードル保持アーム５８との間で支持されている。ボールネジ５２はモータ５４によって回転させられる。ボールネジ５２には、水平方向へ伸びた第２水平アーム５６が取り付けられている。第２水平アーム５６は、ボールネジ５２の回転に伴って、回転することなくボールネジ５２に沿って鉛直方向へ移動するように構成されている。
　図９に示されているように、第２水平アーム５６の先端部に水平方向へ伸びた第１アダプタ保持アーム７２が、回転軸７０を中心として水平面内において回動可能に取り付けられている。回転軸７０はモータ７４によって回転させられる。第１アダプタ保持アーム７２の先端部に第１アダプタ保持アーム７２が取り付けられており、第１アダプタ保持アーム７２の回動により、第１アダプタ１２がニードル２の直上の位置から外れた状態（図８の状態と、第１アダプタ１２がニードル２の直上の位置にある状態（図９の状態）のいずれかの状態となる。
　水平移動部４４、ボールネジ４６、モータ４８、第１水平アーム５０、ボールネジ５２、モータ５４、第２水平アーム５６及び第１アダプタ保持アーム７２は、第１アダプタ駆動機構１４を実現している。かかる構成により、ニードル２の上端部に第１アダプタ１２を接続した状態で、ニードル２をインジェクションポート１８の位置や所望の試料容器６の位置へ移動させることができ、必要に応じて、第１アダプタ１２をニードル２の直上の位置から退避させることができる。
　インジェクションポート１８の直上の位置で第２アダプタ２２を鉛直方向へ移動させるための第２アダプタ駆動機構２４は、ボールネジ支持部６２、ボールネジ６４、モータ６６及び第２アダプタ保持アームによって実現される。ボールネジ支持部６２は、ボールネジ６４を鉛直向きにかつ回転可能に支持している。ボールネジ６４はモータ６６によって回転させられる。第２アダプタ保持アーム６８は、ボールネジ６４の回転に伴ってボールネジ６４に沿って鉛直方向へ移動する。
　次に、ニードル保持アーム５８が着脱可能にニードル２を保持する構造について図１０から図１２を用いて説明する。
　この実施例のオートサンプラは、図１０に示されているように、装置内におけるニードル保持アーム５８の移動範囲内に、互いに内部容量の異なる複数のニードル２が設置されるニードル設置部７６が設けられている。ニードル設置部７６はニードル２の下部を収容する縦穴を有する。ニードル２の上部はニードル設置部７６の穴から上方へ突出している。ニードル２の上部に、外周方向へ突出した円環状のリング６０が突起部として設けられている。ニードル保持アーム５８の先端部上面にはニードル２に設けられたリング６０を嵌合させる凹部５８ａが設けられている。ニードル保持アーム５８は、凹部５８ａにリング６０を嵌合させてニードル２を保持するものである。
　図１１に示されているように、ニードル保持アーム５８の一側面にニードル２の外径よりも僅かに大きい幅の開口５８ｂ（切込み）が設けられている。開口５８ｂは凹部５８ａの中央にまで達している。ニードル保持アーム５８にニードル２を装着する際は、ニードル２が開口５８ｂを通って凹部５８ａの中央に達するまで、ニードル保持アーム５８をニードル２のリング６０よりも下方で水平方向に移動させる。そして、図１２に示されているように、ニードル２が凹部５８ａの中央まで到達した後、ニードル保持アーム５８を上昇させることによってリング６０を凹部５８ａに嵌合させる。
　逆に、ニードル保持アーム５８からニードル２を離脱させる際は、ニードル２の下部をニードル設置部７６の縦穴に挿入した後、ニードル保持アーム５８がリング６０よりも下方にくるまでニードル保持アーム５８を下降させ、ニードル保持アーム５８を水平方向へ移動させることによって、ニードル２をニードル保持アーム５８の開口５８ｂから引き抜く。
　上記構成により、ニードル保持アーム５８によるニードル２の着脱を自動で行なうことができる。これにより、例えばユーザの設定した試料注入量に応じた内部容量を有するニードル２を用いるように、装置が適当なニードル２に自動的に交換することができる。
　　　１　　　オートサンプラ
　　　２　　　ニードル
　　　２ａ　　　ニードル下端部
　　　２ｂ　　　ニードル上端部
　　　４　　　ニードル駆動機構
　　　６　　　試料容器
　　　８　　　シリンジポンプ
　　　１０　　　シリンジ流路
　　　１２　　　第１アダプタ
　　　１４　　　第１アダプタ駆動機構
　　　１６　　　切替バルブ
　　　１８　　　インジェクションポート
　　　２０　　　移動相送液流路
　　　２２　　　第２アダプタ
　　　２４　　　第２アダプタ駆動機構
　　　２６　　　移動相供給流路
　　　２８　　　送液ポンプ
　　　３０　　　分析流路
　　　３２　　　分析カラム
　　　３４　　　検出器
　　　３６　　　制御部
　　　３８　　　サンプリング動作部
　　　４０　　　ニードル移動動作部
　　　４２　　　インジェクティング動作部
　　　４４　　　水平移動部
　　　４６，５２，６４　　　ボールネジ
　　　４８，５４，６６，７４　　　モータ
　　　５０　　　第１水平アーム
　　　５６　　　第２水平アーム
　　　５８　　　ニードル保持アーム
　　　５８ａ　　　凹部
　　　５８ｂ　　　開口
　　　６０　　　リング
　　　６２　　　ボールネジ支持部
　　　６８　　　第２アダプタ保持アーム
　　　７０　　　回転軸
　　　７２　　　第１アダプタ保持アーム
　　　７６　　　ニードル設置部

Claims (5)

  1. 　内部に試料を貯留するための容量をもち両端が尖端形状となっているニードルと、
    　そのニードルを鉛直向きに保持して鉛直方向と水平面内方向に移動させるニードル駆動機構と、
    　前記ニードルの下端を挿入するために上方が開口した開口部を有し、該開口部に前記ニードル下端が挿入されることで前記ニードルを接続するインジェクションポートと、
    　液の吸入と吐出を行なうシリンジポンプと、
    　前記シリンジポンプの吸入・吐出口に通じ前記ニードルの上端を挿入するために下方が開口した開口部を有し、該開口部に前記ニードル上端が挿入されることで前記ニードルが接続され、前記シリンジポンプと前記ニードルとの間を連通させる第１アダプタと、
    　移動相を送液するための移動相送液流路と、
    　前記移動相送液流路に接続され、前記ニードルの上端を挿入するために下方が開口した開口部を有し、該開口部に前記ニードル上端が挿入されることで前記ニードルが接続され、前記移動相送液流路と前記ニードルとの間を連通させる第２アダプタと、
    　前記第１アダプタを前記ニードルの上方で鉛直方向に移動させることにより、前記ニードル上端部に対する前記第１アダプタの着脱を行なう第１アダプタ駆動機構と、
    　前記第２アダプタを、下端が前記インジェクションポートに挿入された前記ニードルの上方において鉛直方向に移動させることにより、前記ニードル上端部に対する前記第２アダプタの着脱を行なう第２アダプタ駆動機構と、
    　移動相を送液する送液装置を前記移動相送液流路に接続するか否か、及び試料を成分ごとに分離する分析カラムに通じる分析流路と前記インジェクションポートとの間を連通させるか否かを切り替える切替機構であって、前記送液装置を前記移動相送液流路に接続すると同時に前記分析流路と前記インジェクションポートとの間を連通させるインジェクティングモードを有する切替機構と、
    　前記ニードル駆動機構、前記シリンジポンプ、前記第１アダプタ駆動機構、前記第２アダプタ駆動機構及び切替機構を制御する制御部であって、吸入対象の試料を収容した試料容器内に前記ニードル下端を挿入しながら前記ニードル上端を前記第１アダプタに接続し、前記シリンジポンプにより前記ニードル内に試料を吸入するサンプリング動作を実行するように構成されたサンプリング動作部、前記サンプリング動作の後、前記ニードル上端を前記第１アダプタに接続した状態で前記ニードル下端を前記インジェクションポートに接続するニードル移動動作を実行するように構成されたニードル移動動作部、及び前記ニードル移動動作の後、前記第１アダプタを前記ニードル上端から離脱させ、前記ニードル上端に前記第２アダプタを接続し、前記切替機構を前記インジェクティングモードにするインジェクティング動作を実行するように構成されたインジェクティング動作部を有する制御部と、を備えたオートサンプラ。
  2. 　前記ニードル駆動機構は、前記ニードルを着脱可能に保持するニードル保持部を有する請求項１に記載のオートサンプラ。
  3. 　互いに内部容量の異なる複数の前記ニードルを設置するためのニードル設置部をさらに備え、
    　前記ニードル駆動機構は、前記ニードル設置部に設置された前記ニードルのうち前記分析流路への試料注入量に応じた１つのニードルを前記ニードル保持部により保持する請求項２に記載のオートサンプラ。
  4. 　前記ニードル外周面にその周方向へ突起した突起部を有し、
    　前記ニードル保持部は、上面に前記突起部を上方から嵌合させて前記ニードルを保持する凹部を有するとともに、側面から前記凹部中央にかけて設けられた前記ニードルの外径よりも大きく前記凹部内径よりも小さい幅の切込みを有するものである請求項２又は３に記載のオートサンプラ。
  5. 　前記第２アダプタ駆動機構は、前記第２アダプタを前記インジェクションポートの上方において鉛直方向に移動させる機構であり、
    　前記第１アダプタ駆動機構は、前記第１アダプタを前記ニードルの上方において鉛直方向へ移動させる機構、及び前記ニードル下端が前記インジェクションポートに接続されたときに前記第１アダプタを前記ニードルの上方から退避させる機構を有するものである請求項１から４のいずれか一項に記載のオートサンプラ。
PCT/JP2015/065342 2015-05-28 2015-05-28 オートサンプラ WO2016189720A1 (ja)

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