(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)一端が液体試料の流入口である第一流路と、
b)一端が前記第一流路の他端に繋がり、他端が該第一流路から流入した液体試料の流出口である第二流路と、
c)一端が前記第一流路と前記第二流路の接続部に繋がり、他端が該第二流路内の液体試料を押し流すための搬送液が供給される搬送液流入口である搬送液供給流路と、
d)前記第一流路と前記第二流路が連通する状態と前記搬送液供給流路と前記第二流路が連通する状態とを切り替えるために該第一流路と該第二流路と該搬送液供給流路の接続部に設けられた第一切替弁と
を備え、
前記第一切替弁を、採取しようとする液体試料の液面よりも低い位置に配置することにより、前記第一切替弁を切り替えて前記第一流路と第二流路を連通させるだけで、前記液体試料が前記第二流路内に前記液面と同じ高さまで入り込むように構成されていることを特徴とする試料採取装置。
【請求項２】
e)一端が前記搬送液供給流路の中間部に繋がり、他端が前記第二流路に導入されるガスの導入口であるガス供給流路と、
f)前記搬送液供給流路全体が連通する状態と、該搬送液供給流路の前記中間部よりも下流側と前記ガス供給流路が連通する状態とを切り替えるために該搬送液供給流路と該ガス供給流路の接続部に設けられた第二切替弁と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の試料採取装置。
【請求項３】
g)搬送液を該搬送液供給流路の搬送液流入口から取り込んで前記第二流路に送り込むために前記搬送液供給流路に設けられた送液手段
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の試料採取装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の試料採取装置を用いて液体試料を採取する方法であって、
a)前記第一切替弁により前記第一流路と前記第二流路を連通させた状態で、液体試料を該第一流路に設けられた前記流入口から該第一流路を通じて前記第二流路に導入する導入工程と、
b)前記導入工程にて液体試料を前記第二流路に導入した後、前記第一切替弁を切り替えて前記搬送液供給流路と前記第二流路を連通させる連通工程と、
c)前記連通工程にて前記搬送液供給流路と前記第二流路を連通させた後、該搬送液供給流路の搬送液流入口から搬送液を導入することにより、該第二流路内の液体試料を該第二流路の試料流出口から流出させる流出工程と
を有することを特徴とする試料採取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品や化学品等の生産ラインにて反応槽から液体試料をサンプリングする際に好適に用いることができる試料採取装置及び試料採取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬品や化学品等の化学合成を行う生産ラインやバイオリアクタにより食品（例えばビール等）を生産するラインでは、反応中の液体の一部を適宜反応槽からサンプリングし所定の分析装置で分析することにより、反応槽内の液体の反応状態を確認することが行われる。反応槽での反応には様々なものがあり、人体に有害なガスを発生させるものや、液面を不活性ガス等でパージしなければならないものもある。これらの反応が行われるときには反応槽の蓋を開けず密閉系でサンプリングを行うことが望ましい。
【０００３】
密閉系でのサンプリングに用いられる試料採取装置として例えば非特許文献１、２に記載のものがある。非特許文献１に記載の試料採取装置では、サンプリングバッフルと呼ばれる筒状の試料採取部の下端を反応槽内の液体に浸漬させた状態でその下端のバルブを開け、試料採取部内の下部にあるサンプリング室に液体試料を導入する。次にバルブを閉じ、その状態でサンプリング室に窒素ガスを送り込むことによって、サンプリング室内の液体試料を流路を介して所定のサンプリングボトルまで搬送する。
【０００４】
非特許文献２に記載の試料採取装置では、試料採取用のパイプの下端を反応槽内の液体に浸漬させた状態でパイプ上端に接続されたサンプリング室の内部を減圧することにより、液体試料をパイプを通じてサンプリング室まで持ち上げる。次にパイプとサンプリング室の間のバルブを閉じることで液体試料をサンプリング室に貯留する。サンプリング室には、そこよりも低い位置に配置されたサンプリングボトルに繋がる第二のパイプが接続されており、サンプリング室と第二のパイプの間のバルブを開けることにより、サンプリング室に貯留された液体試料がサンプリングボトルに導入される。
【０００５】
サンプリングボトルに入れられた液体試料を液体クロマトグラフ等の分析装置に導入する際には、まずボトル内の液体試料をシリンジで吸引し、それを例えば２ポジションで切り替え可能な六方バルブの所定のポートに導入する。このとき、液体試料が六方バルブやそれに接続されたサンプルループ内に保持されるようにシリンジの押し込み量を精密にコントロールする必要がある。そして、六方バルブを切り替えて、サンプルループを六方バルブの別のポートに接続された分析ラインに接続し、サンプルループ内の液体試料をポンプ等で分離カラム等に送る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「サンプリングバッフル」、[online]、日本碍子株式会社、[平成２２年１月２９日検索]、インターネット＜URL:http://www.ngk.co.jp/product/industrial/glasslining/sampling.html＞
【非特許文献２】「ＰＶサンプラー(Reactor Sampling Type PV)」、[online]、タイコ フローコントロールジャパン株式会社、[平成２２年１月２９日検索]、インターネット＜URL:http://www.tycovalves-jp.com/bimages/Neotecha/datasheets/TFJEF-0043-JP-0512.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１の装置のように流路にガスを送り込んで流路内の液体試料を押し流す場合、流路内でガスの体積変動が生じやすいため、流路内での液体試料の移動量を精密にコントロールすることが困難である。特に流路が長いときにガスの体積変動が大きく、そのコントロールが難しい。また、非特許文献２の装置のように液体試料の搬送に重力を利用する場合、或る高い位置に保持された液体試料をそこよりも低い位置に移動させるという大まかな移動制御しかできず、この場合も流路内での液体試料の移動量を精密にコントロールすることが困難である。従って、従来の試料採取装置を用いて液体試料を分析装置等に導入する際には、液体試料を一旦サンプリングボトル等の液溜めに入れてから、液の移動量を精密にコントロール可能なシリンジ等を使って六方バルブ等の所定の搬送先まで移動させなければならない。そのため、液体試料の搬送に手間が掛かる。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、反応槽等から取り出した液体試料を分析装置等の所定の搬送先まで精密に搬送することができる試料採取装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために成された本発明に係る試料採取装置は、
a)一端が液体試料の流入口である第一流路と、
b)一端が前記第一流路の他端に繋がり、他端が該第一流路から流入した液体試料の流出口である第二流路と、
c)一端が前記第一流路と前記第二流路の接続部に繋がり、他端が該第二流路内の液体試料を押し流すための搬送液が供給される搬送液流入口である搬送液供給流路と、
d)前記第一流路と前記第二流路が連通する状態と前記搬送液供給流路と前記第二流路が連通する状態とを切り替えるために該第一流路と該第二流路と該搬送液供給流路の接続部に設けられた第一切替弁と
を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、上記課題を解決するために成された本発明に係る試料採取方法は、
上記試料採取装置を用いて液体試料を採取する方法であって、
a)前記第一切替弁により前記第一流路と前記第二流路を連通させた状態で、液体試料を該第一流路の試料流入口から該第一流路を通じて前記第二流路に導入する導入工程と、
b)前記導入工程にて液体試料を前記第二流路に導入した後、前記第一切替弁を切り替えて前記搬送液供給流路と前記第二流路を連通させる連通工程と、
c)前記連通工程にて前記搬送液供給流路と前記第二流路を連通させた後、該搬送液供給流路の搬送液流入口から搬送液を導入することにより、該第二流路内の液体試料を該第二流路の試料流出口から流出させる流出工程と
を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る試料採取装置及び試料採取方法を用いて液体試料を搬送先まで送る際には、まず第一切替弁により第一流路と第二流路を連通させた状態で、反応槽等の中の液体試料を第一流路に設けられた試料の流入口から導入し第二流路内に保持する。次に第一切替弁を切り替えて搬送液供給流路と第二流路を連通させる。この状態で搬送液供給流路から第二流路へ搬送液を送り込むことにより、第二流路に保持されていた液体試料が搬送先に向かって移動し試料流出口から流出する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る試料採取装置及び試料採取方法では、反応槽等から採取した液体試料を搬送先に搬送するために液体である搬送液を用いるため、搬送液の供給量を制御することにより、液体試料の移動量を精密にコントロールすることができる。これにより、液体試料を第二流路の先に配置された六方バルブ等の所定の搬送先まで精密に搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例である試料採取装置の概略構成図。
【図２】待機中の試料採取装置の概略構成図。
【図３】液体試料の引込後の試料採取装置の概略構成図。
【図４】液体試料の搬送中の試料採取装置の概略構成図。
【図５】流路洗浄中の試料採取装置の概略構成図。
【図６】流路乾燥中の試料採取装置の概略構成図。
【図７】試料採取装置の変形例を説明する図であり、(ａ)は待機中の試料採取装置の概略構成図、(ｂ)は液体試料の引込後の試料採取装置の概略構成図である。
【図８】試料採取装置の他の変形例を説明する概略構成図。
【図９】試料採取装置の反応槽への取付位置の変形例を説明する図であり、(ａ)は反応槽の側面部に取り付けた試料採取装置の概略構成図、(ｂ)は反応槽の底面部に取り付けた試料採取装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施例である試料採取装置及び試料採取方法について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
本実施例の試料採取装置１０は、図１に示すように、第一の三方バルブ１２に搬送液供給流路１４と第一流路１１と第二流路１３が接続する。搬送液供給流路１４の上流部１４１と下流部１４２の接続部には第二の三方バルブ１５が設けられており、そこにはガス供給流路１６が接続する。第二流路１３の上流部１３１と下流部１３２の接続部には第三の三方バルブ１７が設けられており、そこにはシリンジポンプ１８に繋がる吸引流路１９が接続する。
【００１６】
第一の三方バルブ１２は第一流路１１と第二流路１３が連通する状態と搬送液供給流路１４と第二流路１３が連通する状態とを切り替えるための切替弁である。第二の三方バルブ１５は搬送液供給流路１４の上流部１４１と下流部１４２が連通する状態とガス供給流路１６と搬送液供給流路下流部１４２が連通する状態とを切り替えるための切替弁である。第三の三方バルブ１７は第二流路１３の上流部１３１と下流部１３２が連通する状態と第二流路上流部１３１と吸引流路１９が連通する状態とを切り替えるための切替弁である。各三方バルブには例えば電磁バルブやエア駆動式のバルブ等を用いることができる。
【００１７】
搬送液供給流路上流部１４１には第一送液ポンプ２０が設けられている。第一送液ポンプ２０は、搬送液供給流路上流部１４１端部の搬送液流入口１４３から搬送液を取り込んで、搬送液供給流路下流部１４２の方へ押し流すためのものである。第一送液ポンプ２０には送液量の精密な制御が可能なプランジャーポンプ等の各種ポンプを用いることができる。
【００１８】
ガス供給流路１６には開閉バルブ２１が設けられており、これによりガス導入口１６１からのガス供給の開始と停止を切り替える。
【００１９】
第一流路１１の下端に設けられた液体試料の流入口１１１には不溶物等の流入を防止するためのフィルタを配置することが望ましい。
【００２０】
吸引流路１９にはシリンジポンプ１８の代わりにバキュームライン等の他の吸引手段を接続してもよい。
【００２１】
次に、試料採取装置１０を用いた液体試料のサンプリングの一例として、所定のタイミングに反応槽から液体試料を取り出して液体クロマトグラフまで搬送する例を説明する。試料採取装置１０は図２に示すように反応槽３０の上部に固定され、第一流路１１下端の試料流入口１１１が反応槽３０内の液体に浸漬する。第二流路下流部１３２は、試料流出口１３３に接続された連絡流路３２を介して液体クロマトグラフ４０に繋がる。
【００２２】
液体クロマトグラフ４０は移動相容器４１、第二送液ポンプ４２、六方バルブ４３、サンプルループ４４、分離カラム４５及び検出器４６を備える。六方バルブ４３は６個のポート４３１〜４３６を有し、図２に示すようにポート４３１と４３２、４３３と４３４、４３５と４３６がそれぞれ連通する状態と、図３に示すようにポート４３２と４３３、４３４と４３５、４３６と４３１がそれぞれ連通する状態の２ポジションを切り替え可能なものである。各ポートのうち、ポート４３４は第二送液ポンプ４２に、ポート４３５は分離カラム４５にそれぞれ繋がる。ポート４３３とポート４３６はサンプルループ４４を介して互いに繋がる。ポート４３２は連絡流路３２に、ポート４３１は排出流路３３にそれぞれ繋がる。排出流路３３には排出口３３１が設けられており、連絡流路３２を通じて六方バルブ４３まで搬送された液体試料や搬送液のうち分離カラム４５に導入されなかったものがここから排出される。
【００２３】
試料採取装置１０の搬送液流入口１４３は搬送液容器３４に繋がる。搬送液容器３４内には第二流路１３内に保持された液体試料を押し流して搬送するための搬送液が収容されている。搬送液としては流路内壁に付着した液体試料を洗い流す作用があり揮発しやすいもの（例えば水や有機溶媒等）を用いることが望ましい。
【００２４】
試料採取装置１０のガス導入口１６１はガスボンベ３５に繋がる。なお、試料採取装置１０の設置場所に適当なガスの供給ラインがあれば、ガスボンベ３５の代わりにガス供給ラインを繋げてもよい。ガスとしては液体試料や搬送液と反応しないもの（例えば窒素等の不活性ガスや空気）を用いる。空気を用いる場合、ガス導入口１６１にコンプレッサ等を接続し、ガス供給流路１６に圧縮空気を送り込む構成にしてもよい。
【００２５】
試料採取装置１０及び液体クロマトグラフ４０の各バルブやポンプは図示しない制御部によってシーケンス制御される。
【００２６】
反応槽３０から液体を採取して液体クロマトグラフ４０に搬送する際には、まず３つの三方バルブ１２、１５、１７及び六方バルブ４３を適宜切り替えて、図２に示すように、ガスボンベ３５、ガス供給流路１６、搬送液供給流路下流部１４２、第二流路上流部１３１、第二流路下流部１３２、連絡流路３２、排出流路３３を連通させる。この状態でガス供給流路１６にある開閉バルブ２１を開けることにより、ガスボンベ３５から排出流路３３までの流路にガスＡを導入し、流路内を乾燥させる。この状態が、サンプリング前の待機状態である。
【００２７】
サンプリングを行う所定のタイミングになると、図３に示すように第一の三方バルブ１２及び第三の三方バルブ１７を切り替えて、第一流路１１、第二流路上流部１３１、吸引流路１９を連通させる。この状態でシリンジポンプ１８のプランジャを引き、流路内を減圧して、反応槽３０内の液体試料Ｂを第二流路上流部１３１へ引き込む。また、次工程の準備のために六方バルブ４３を図３に示す状態に切り替え、連絡流路３２と排出流路３３の間にサンプルループ４４を介在させる。
【００２８】
液体試料Ｂの引き込み後、図４に示すように３つの三方バルブ１２、１５、１７を切り替えて、搬送液容器３４、搬送液供給流路上流部１４１、搬送液供給流路下流部１４２、第二流路上流部１３１、第二流路下流部１３２、連絡流路３２、サンプルループ４４、排出流路３３を連通させる。この状態で第一送液ポンプ２０を動作させ、搬送液容器３４内の搬送液Ｃを搬送液供給流路上流部１４１及び下流部１４２を介して、第二流路上流部１３１に送り込む。これにより、第二流路上流部１３１内に保持されていた液体試料Ｂが液体クロマトグラフ４０側に移動する。このとき、第一送液ポンプ２０で搬送液Ｃの送液量を適切にコントロールすることにより、液体試料Ｂをサンプルループ４４まで精密に搬送することができる。その送液量は第二流路上流部１３１からサンプルループ４４までの流路の内部容量に基づいて規定することができる。また、搬送中に液体試料Ｂと搬送液Ｃの間にはガスＡが介在しており、このガスＡにより搬送液Ｃが液体試料Ｂに混入することを防止することができる。また、液体試料Ｂの前方の流路ではガスＡにより前回のサンプリング時の液体試料や搬送液の残留物が除去されており、残留物が液体試料Ｂに混入することがない。
【００２９】
その後、六方バルブ４３を切り替えて、図５に示すようにサンプルループ４４の一端を移動相容器４１に、他端を分離カラム４５にそれぞれ連通させる。この状態で第二送液ポンプ４２を動作させ、移動相容器４１内の移動相Ｄによりサンプルループ４４内の液体試料Ｂを分離カラム４５側へ移動させる。液体試料Ｂは分離カラム４５で成分毎に分離され、各成分が検出器４６で検出される。また、図５に示す状態のときに試料採取装置１０では、第一送液ポンプ２０を動作させ、そこから排出流路３３までの流路内の液体試料Ｂ及びガスＡを搬送液Ｃで押し流して排出口３３１から排出する。このとき、搬送液Ｃにより各流路内が洗浄される。
【００３０】
次に、図６に示すように第二の三方バルブ１５を切り替えて、ガスボンベ３５、ガス供給流路１６、搬送液供給流路下流部１４２、第二流路上流部１３１、第二流路下流部１３２、連絡流路３２、排出流路３３を連通させる。なお、このときの各三方バルブの状態は図２に示した状態と同じである。この状態でガス供給流路１６にある開閉バルブ２１を開け、ガスボンベ３５から排出流路３３までの流路にガスＡを導入し、流路内を乾燥させ、次のサンプリングまで待機する。
【実施例２】
【００３１】
本発明に係る試料採取装置の第２の実施例を図７に示す。本実施例の試料採取装置５０は実施例１の試料採取装置１０とほぼ同じ構成であるが次の点で異なる。第一に、搬送液供給流路５４に繋がるガス供給流路、及びガス供給流路を接続するための三方バルブがない。第二に、第一送液ポンプ５６が試料採取装置５０内に設けられているのではなく、装置の外部、具体的には装置外の搬送液供給流路における搬送液容器３４に近い位置に設けられている。
【００３２】
本実施例の試料採取装置５０を用いて反応槽３０内の液体を液体クロマトグラフ４０に搬送する際には、まず、２つの三方バルブ５２、５７を適宜切り替えて、図７(ａ)に示すように搬送液供給流路５４、第二流路上流部５３１、第二流路下流部５３２を連通させる。この状態で第一送液ポンプ５６を動作させ、搬送液容器３４内の搬送液Ｃを搬送液供給流路５４及び第二流路５３に送り込む。
【００３３】
次に、図７(ｂ)に示すように２つの三方バルブ５２、５７を切り替えて、第一流路５１、第二流路上流部５３１、吸引流路５９を連通させる。この状態でシリンジポンプ５８を動作させ、反応槽３０内の液体試料Ｂを第二流路上流部５３１へ引き込む。
【００３４】
液体試料Ｂの引き込み後、２つの三方バルブ５２、５７を切り替えて図７(ａ)で示した状態に戻し、搬送液容器３４から液体クロマトグラフ４０までの流路を連通させる。この状態で再び第一送液ポンプ５６を動作させ、搬送液供給流路５４内の搬送液Ｃを第二流路上流部５３１に送り込むことにより、図７(ｂ)に示した状態で第二流路上流部５３１に保持されていた液体試料Ｂを液体クロマトグラフ４０側に移動させる。
【００３５】
このようにガス供給流路がなくても、第一送液ポンプ５６で搬送液Ｃの送液量を適切にコントロールすることにより、液体試料Ｂを液体クロマトグラフ４０内のサンプリングループ等の所定位置まで精密に搬送することができる。ただし、液体試料Ｂと搬送液Ｃの接触により液体試料Ｂに搬送液Ｃが混入したり搬送液Ｃが反応槽３０に僅かに流入したりする可能性があるため、本実施例の装置は例えば液体試料に含まれる溶媒と同じ液体を搬送液として使用する場合のように液体試料と搬送液の接触が問題にならない場合に適用することができる。また、本実施例の試料採取装置５０は第一送液ポンプ５６を内蔵していないため、装置の小型化や低コスト化の点で有利である。
【００３６】
なお、上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に添って適宜変形や修正を行えることは明らかである。例えば、図８に示すように第一の三方バルブ１２を反応槽３０内の液体の液面よりも十分低い位置に配置し、第一の三方バルブ１２を切り替えて第一流路１１と第二流路１３を連通させるだけで、反応槽３０内の液体試料Ｂが第二流路１３における反応槽３０内の液体の液面と同じ高さまで自然に入り込むようにしてもよい。この場合、液体試料Ｂを第二流路１３内に引き込むためのシリンジポンプ等の吸引手段は必要ない。
【００３７】
また、試料採取装置の設置位置を、図９(ａ)に示すように反応槽３０の側面部にしたり、図９(ｂ)に示すように反応槽３０の底面部にしたりしてもよい。
【００３８】
また、液体試料の搬送先は液体クロマトグラフ等の分析装置に限らず、例えば液体試料を希釈するための希釈装置や、液体試料に反応停止剤等の所定の物質を加える試料調整装置等であってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０、５０…試料採取装置
１１、５１…第一流路
１１１…試料流入口
１２、５２…第一の三方バルブ
１３、５３…第二流路
１３１、５３１…第二流路上流部
１３２、５３２…第二流路下流部
１３３…試料流出口
１４、５４…搬送液供給流路
１４１…搬送液供給流路上流部
１４２…搬送液供給流路下流部
１４３…搬送液流入口
１５…第二の三方バルブ
１６…ガス供給流路
１６１…ガス導入口
１７、５７…第三の三方バルブ
１８、５８…シリンジポンプ
１９、５９…吸引流路
２０、５６…第一送液ポンプ
２１…開閉バルブ
３０…反応槽
３２…連絡流路
３３…排出流路
３３１…排出口
３４…搬送液容器
３５…ガスボンベ
４０…液体クロマトグラフ
４１…移動相容器
４２…第二送液ポンプ
４３…六方バルブ
４３１、４３２、４３３、４３４、４３５、４３６…ポート
４４…サンプルループ
４５…分離カラム
４６…検出器
Ａ…ガス
Ｂ…液体試料
Ｃ…搬送液
Ｄ…移動相
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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