(57)【要約】【課題】流路切替バルブとは別に、シールに設けられた流路で試料を計量する計量バルブを設け、微小量の試料を精度よく注入する方法を提供する【解決手段】所定量の試料を収容できる複数の流路が設けられた計量バルブと、試料を計量しながら吸引し、当該計量バルブに設けられた流路に導入する液体試料導入部と、前記計量バルブに設けられた流路に導入された試料を移動相流路に導入可能に流路を切り替える流路切替バルブと、を有することを特徴とする液体クロマトグラフ用の液体試料導入装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動相流路を有する液体試料分析装置に試料を導入する液体試料導入装置において、
試料を吸引し、吐出するニードルと、
前記ニードルへの試料の吸引と吐出とを試料を計量して行う試料計量部と、
所定量の試料を収容できる複数の流路が設けられ、前記ニードルと前記試料計量部との接続及び切り離しを行う試料計量バルブと、
前記試料計量バルブの流路に試料を注入する試料注入ポートと、
前記試料計量バルブと、前記移動相流路との接続及び切り離しを行う流路切替バルブと、
前記ニードル、前記試料計量部、前記試料計量バルブ、及び前記流路切替バルブの動作を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする液体試料導入装置。
【請求項２】
請求項１に記載された液体試料導入装置において、
前記制御装置は、
前記試料計量部が前記ニードルを介して試料を吸引したのちに、
当該吸引した試料を、前記試料注入ポートより前記計量バルブに設けられた流路内に吐出させ、
当該吐出された試料を、前記流路切替バルブに設けられた流路を介して前記移動相流路に導入するように制御することを特徴とする液体試料導入装置。
【請求項３】
請求項２に記載された液体試料導入装置において、
前記制御装置は、
当該ニードルが吸引する試料の量が、当該試料計量部に設けられた流路における試料の収容量よりも大きくなるように、前記前記試料計量部の動作を制御することを特徴とする液体試料導入装置。
【請求項４】
請求項１に記載された液体試料導入装置において、
前記所定量の試料を収容できる流路は、前記計量バルブの備えるシールの表面に設けられることを特徴とする液体試料導入装置。
【請求項５】
請求項１に記載された液体試料導入装置において、
前記所定量の試料を収容できる流路は、前記計量バルブの備えるシールの内部に設けられることを特徴とする液体試料導入装置。
【請求項６】
移動相流路を有する液体試料分析装置に試料を導入する液体試料導入装置において、
試料を吸引し、吐出するニードルと、
前記ニードルへの試料の吸引と吐出とを試料を計量して行う試料計量部と、
所定量の試料を収容できる複数の流路が設けられ、前記ニードルと前記試料計量部との接続及び切り離しを行う試料計量バルブと、
前記試料計量バルブと、前記移動相流路との接続及び切り離しを行う第１の流路切替バルブと、
洗浄液を送液する洗浄液送液手段と、
上記ニードルが挿入される洗浄ポートと、
前記洗浄液送液部と前記計量バルブの接続及び切り離し、前記洗浄液送液部と前記第１の流路切替バルブの接続及び切り離し、及び前記洗浄液送液部と前記洗浄ポートの接続及び切り離しを行う第２の流路切替バルブと、
前記ニードル、前記試料計量部、前記試料計量バルブ、前記第１の流路切替バルブ、及び前記第２の流路切替バルブの動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御手段は、
前記試料計量部が前記ニードルを介して試料を吸引したのちに、所定量の空気を吸引させ、かつ、
前記試料計量バルブが前記ニードルと前記試料計量部とを接続した状態で、
前記洗浄液送液部と前記洗浄ポートとを接続するように前記第２の流路切替バルブを制御することを特徴とする液体試料導入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフに自動的に試料を導入するオートサンプラに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフは、移動相を分析流路に送液する移動相送液ポンプと、試料を分析流路に注入するオートサンプラと、注入された試料を分離するカラムと、カラムで分離された試料中の成分を検出する検出器から構成される。このうち、オートサンプラの試料導入機構には、一般的には回転式の６ポート２ポジション流路切替バルブが用いられる。
【０００３】
このようなオートサンプラにおける注入方式としては、ニードルおよび試料貯留ループが高圧下にある移動相流路の一部に組み込まれる方式(ダイレクトインジェクション方式)と、サンプルループのみ高圧下にある移動相流路の一部に組み込まれる方式(ループインジェクション方式)の２種類に大別される。
【０００４】
近年、分析の高速化および高分離化に伴い、１μL程度の微小な試料注入量で行う分析が一般化しつつある。試料注入量の微量化に対して分析精度を維持するためには、オートサンプラの微量注入精度向上が求められている。
【０００５】
試料注入精度を向上する方法として、ループインジェクション方式のオートサンプラを使用する場合は、多量に吸引した試料をサンプルループに流し込み、このループの容量分だけ計り取ってカラムに到達させる方式がある。本方式では、オートサンプラの注入バルブに装着したサンプルループ内に試料を充填させた後、注入バルブを切り替えることで、サンプルループに充填された試料がカラムに導入されるため、常にサンプルループ容量と同じ量の試料が注入され、注入精度を容易に高めることができる。
【０００６】
また、特許文献１では、ダイレクトインジェクション方式のオートサンプラにおいて、容量の異なるプランジャポンプを備え、試料の注入量が所定量を超えるか否かによって使用するプランジャポンプの種類を切り替える技術について説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１―１７９８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ループインジェクション方式における上述の方法では試料注入量がサンプルループ容量に依存するため、試料注入量を変更するにはその都度サンプルループを交換する手間がある。さらに、試料注入量が例えば１μL以下のような微小量になると、サンプルループは内径０．１mmまたはそれ以下の配管で製作する必要が生じるため、サンプルループの容量精度が低下する恐れがある。
【０００９】
また、特許文献１に記載された方法においても、試料注入量が微量になるほどプランジャポンプの計量範囲が小さくなることにより、実用性が低くなると共に、精度も低下する。
【００１０】
本発明の目的は、微小量の試料を精度よく注入する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための一態様として、所定の容量を有する複数の流路が設けられたシールを備えた計量バルブと、計量バルブのシールに設けられた流路に試料を注入する試料注入部と、計量バルブのシール上の流路に保持された試料を分析流路に導入する流路切替バルブと、を有する液体クロマトグラフ用オートサンプラを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
上記一態様によれば、液体クロマトグラフ用のオートサンプラにおいて、極微量の試料を精度よく注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例の液体クロマトグラフの概略構成を示す図
【図２】実施例のオートサンプラの流路を示す図
【図３】実施例の計量バルブのシール上の流路（計量流路）形状の概略および加工寸法例を示す図
【図４】実施例の計量バルブの計量流路の一例を示す図
【図５】実施例の計量バルブの計量流路の一例を示す図
【図６】実施例のオートサンプラのアイドル状態の流路を示す図
【図７（Ａ）】流路切替バルブの内部流路および計量バルブの計量流路洗浄時の流路を示す図
【図７（Ｂ）】サンプリングニードルの内壁および注入ポートを洗浄する際の流路を示す図
【図７（Ｃ）】注入ポートを下流側から洗浄する際の流路を示す図
【図８】実施例の試料吸引時の流路を示す図
【図９】実施例のニードル外壁洗浄時の流路を示す図
【図１０】実施例の計量バルブの計量流路に試料を注入する時の流路を示す図
【図１１】実施例の計量バルブの計量流路を流路切替バルブ側に移動した時の流路を示す図
【図１２】実施例の流路切替バルブを切り替えて試料を注入する時の流路を示す図
【図１３】実施例のダイレクトインジェクション方式での試料注入前の流路を示す図
【図１４】実施例のダイレクトインジェクション方式での試料注入後の流路を示す図
【図１５】従来のオートサンプラの流路を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
まず、一般的な回転式の６ポート２ポジション流路切替バルブは、図１５に示すように、等間隔に配置された６つのポートの隣り合う２つずつを連通するパスの位置がバルブの回転により移動することで流路を切り替える。図１５に示す例では、６つのポートのうち、Ａは移動相送液ポンプからの流路、Ｂはカラムへの流路、Ｃは注入ポート取付部、Ｄは三方電磁弁を介してドレインおよび低圧バルブに接続される流路、Ｅは低圧バルブを介して吸引力を発生させる計量ユニットへの流路、Ｆはサンプリングニードルへの流路に接続される。分析すべき試料液体を収容する試料容器はラック上に設置されており、この試料容器から試料液体を吸引採取するサンプリングニードルはループを介して、流路切替バルブに接続される。サンプリングニードルはＸＹＺ方向に駆動可能な機構部（図示せず）によりその位置が制御され、ラック上に設置された試料容器、試料を注入する注入ポート、試料吸引前後にサンプリングニードルを洗浄する洗浄ポート等へアクセスすることができる。低圧バルブには吸引および吐出力を発生させる計量ユニットや、洗浄液を送液する洗浄ポンプ、洗浄ポートへの配管が接続され、洗浄ポートに洗浄液を送液することができる。
【００１５】
次に、本発明の一実施形態を示す。図１は、本実施形態におけるオートサンプラを備えた液体クロマトグラフの概略構成を示す図である。液体クロマトグラフの移動相液体は移動相送液ポンプ１０１から移動相送液流路を経てオートサンプラ１０３の流路切替バルブを経由し、カラム上流側流路を通ってカラムオーブン１０４内のカラム１０５、検出器１０６へと流れる。なお、移動相送液ポンプ１０１、オートサンプラ１０３、カラムオーブン１０４、カラム１０５、検出器１０６の各ユニットは、制御装置１０８によって動作が制御される。
【００１６】
図２は、本実施形態におけるオートサンプラ１０３内の流路構成を示したものである。以下、詳細を説明する。
【００１７】
流路切替バルブ２０３には、移動相送液ポンプ２０２からの配管、カラム２０１への配管、計量バルブ２０４への配管、計量バルブ２０４からの戻り配管、低圧バルブ２１０からの洗浄液送液配管、ドレイン配管２１７が接続される。計量バルブ２０４には流路切替バルブ２０３との接続配管のほか、サンプルループ２１８を介してサンプリングニードル２０５が接続された流路と、注入ポート２０６が取り付けられている。
【００１８】
また、二つの流路で低圧バルブ２１０に接続されている。低圧バルブ２１０には計量バルブ２０４との接続配管のほか、計量ユニット２０８、洗浄ポート２０７、洗浄ポンプ２１１等の洗浄機構が接続される。計量バルブ２０４との接続配管の一方には三方電磁弁２１４が挿入されており、計量バルブ２０４からの流路をドレイン側と低圧バルブ側で切り替えることができる。低圧バルブ２１０と洗浄ポート２０７との接続配管にも三方電磁弁２０９が挿入されており、洗浄液の送液先を洗浄ポート２０７と流路切替バルブ２０３とで切り替えることができる。
【００１９】
洗浄ポンプ２１１には２液以上の複数の洗浄液を設置することができ、洗浄ポンプに供えられた三方電磁弁２１２により使用する洗浄液を切り替えることができる。低圧バルブ２１０、計量バルブ２０４、三方電磁弁２０９および三方電磁弁２１４の切り替え制御により、洗浄液はサンプリングニードル２０５、洗浄ポート２０７および流路切替バルブ２０３、注入ポート２０６に送液することができる。これにより、各部位を洗浄することで、前回の試料による流路汚染を洗浄し、キャリーオーバーを防ぐことができる。
【００２０】
図３は、本実施形態における計量バルブのシール上の流路(計量流路)形状の概略図および加工寸法例を、図４及び図５は本実施形態における計量バルブのシール上の流路形状の他の一例を示す。
【００２１】
シール上には３つの溝状の流路が設けられている。以下、これらを計量流路と呼ぶ。それぞれの計量流路の容量は、例えば０．３μL、０．５μLおよび１．０μLとなるように加工されている。
【００２２】
計量流路の形状は図３のようなシール表面に加工したもの以外に、図４のようにシール内部に加工した流路や、図５のように２枚重ねたシールの一枚に貫通した穴を開けて、２枚目の表面に流路を加工したものを重ね合わせてピン等で固定する形状でも実現可能である。
次に、図６〜図１４を用いて本実施の形態におけるオートサンプラを用いた場合の分析手順、及び試料導入手順を説明する。ここでは、容量０．３μLの計量流路を使用して試料を注入する場合について手順例を述べる。
【００２３】
（１）アイドル状態
図６は、実施例のオートサンプラのアイドル状態の流路を示す。分析を開始する前は、装置はアイドル状態にあり、分析流路は図６の実線で示すように連通している。移動相送液ポンプ２０２から送液される移動相は流路切替バルブ２０３を介してカラム２０１へと送られる。サンプリングニードル２０５は注入ポート２０６に接続されている。
【００２４】
（２）注入前流路内洗浄
分析開始前に流路切替バルブ２０３および計量バルブ２０４の流路内洗浄を行う。図７は、本実施形態における試料吸引前流路内洗浄時の流路図を示す。
【００２５】
図７（Ａ）は流路切替バルブ２０３の内部流路および計量バルブ２０４の計量流路洗浄時の流路図を示す。まず、計量バルブ２０４を制御し、分析に使用する０．３μLの計量流路を流路切替バルブ２０３側に移動する。洗浄ポンプ２１１から送液される洗浄液は三方電磁弁２１２を経由して流路切替バルブ２０３に流れた後、計量バルブ２０４の計量流路を洗浄してドレインに流れる。次に、洗浄液を移動相または移動相の組成に近い溶液に変えて配管内を置換することで、試料注入時にカラム２０１側に洗浄液が流入することを防止することができる。
【００２６】
図７（Ｂ）はサンプリングニードル２０５の内壁および注入ポート２０６を洗浄する際の流路図を示す。低圧バルブ２１０を切り替えて洗浄液をサンプリングニードル２０５に送液することで、サンプリングニードル２０５と注入ポート２０６の内面を洗浄することができる。
【００２７】
図７（Ｃ）は注入ポート２０６を下流側から洗浄する際の流路図を示す。サンプリングニードル２０５を注入ポート２０６から移動し、低圧バルブ２１０を切り替えて注入ポート２０６の下流側から洗浄液を送液することで、図７（Ｂ）で示した洗浄方法では洗浄できなかった注入ポート２０６の表面を洗浄することができる。注入ポート２０６からあふれた洗浄液は注入ポート２０６の外部に備えられたドレイン流路２１７を通って廃液される。
【００２８】
なお、上記の洗浄操作は流路内の洗浄を省略して分析を開始することも可能であり、注入前流路内洗浄が必要な場合にのみ実施すればよい。
【００２９】
（３）試料吸引
図８は試料容器２１５からサンプリングニードル２０５で試料を吸引するときの流路図を示す。まず、計量バルブ２０４を切り替え、計量バルブ２０４の０．３μLの計量流路を注入ポート２０６の下流側に移動する。次に、計量ユニット２０８を動作させ、空気を所定の容量だけ吸引する。これにより、サンプリングニードル２０５の内部で洗浄液と試料溶液とが接触して試料溶液が洗浄液中に拡散することを防止する。空気の吸引量の目安は０．５〜５μL程度である。サンプリングニードル駆動部（図示せず）を制御し、サンプリングニードル２０５をラック２１６に設置された試料容器２１５の上部に移動する。低圧バルブ２１０を切り替え、サンプリングニードル２０５と計量ユニット２０８が導通する流路に切り替える。サンプリングニードル２０５を試料容器内に挿入し、計量ユニット２０８を動作させ、所定の試料量を吸引する。
【００３０】
吸引する試料量の目安としては、計量流路の容量の５〜２０倍程度である。例えば、０．３μLの計量流路を使用して注入する場合は、１．５〜６．０μL程度の試料を吸引する。試料吸引後、サンプリングニードル２０５を試料容器２１５から引き抜いた後、計量ユニット２０８を動作させ、空気を所定の容量だけ吸引する。これは、次工程で実施するサンプリングニードル２０５の外壁洗浄工程において、サンプリングニードル２０５の先端部で洗浄液と試料溶液とが接触して試料溶液が希釈されることを防止し、所望の量の試料を正確に導入するためである。空気の吸引量の目安は０．５〜５μL程度である。
【００３１】
（４）サンプリングニードル洗浄
図９はサンプリングニードル外壁洗浄時の流路図を示す。低圧バルブ２１０を切り替えて、洗浄液を洗浄ポート２０７に送液し、試料吸引後のサンプリングニードル２０５を洗浄ポート２０７に挿入する。洗浄ポート内の洗浄液により、サンプリングニードル２０５の外壁に付着した試料が洗い落とされ、サンプリングニードル２０５から注入ポート２０６への試料の付着を防止することができる。
【００３２】
（５）試料の吐出注入
図１０はサンプリングニードル２０５で吸引した試料を計量バルブ２０４の計量流路に注入する際の流路図を示す。サンプリングニードル２０５を注入ポート２０６に挿入し、サンプリングニードル２０５と注入ポート２０６を密着させる。計量ユニット２０８を動作させ、試料を計量バルブ内に注入する。注入する試料量の目安としては、計量流路の容量の３〜１０倍程度である。例えば、計量流路の容量が０．３μLの場合、注入する試料量は０．９〜３．０μL程度が適当である。
【００３３】
（６）計量バルブの切り替え、試料計量流路の洗浄
図１１は計量バルブ２０４の計量流路に充填された試料を流路切替バルブ側に移動した際の流路図を示す。計量バルブを切り替えて、試料の充填された計量流路を流路切替バルブ側に移動する。また、計量バルブ２０４を切り替えた後、低圧バルブ２１０を切り替えて洗浄ポンプからの洗浄液をサンプルループ２１８およびサンプリングニードル２０５に送液し、試料計量流路の洗浄を実施する。試料計量流路洗浄後は、注入ポート２０６の逆洗浄を実施する。
【００３４】
（７）分析流路への試料導入
図１２は計量バルブ２０４の計量流路内に充填された試料を分析流路に導入する際の流路図を示す。流路切替バルブ２０３を切り替えることで、移動相送液ポンプ２０２からの移動相液体が流路切替バルブ２０３を経由して計量バルブ２０４の計量流路を通ることで、試料はカラム２０１へと送られる。
【００３５】
カラム２０１で分離された試料は検出器で検出される。次いで、所定の時間経過後、流路切替バルブ２０３を切り替えることで流路は初期状態に戻り、分析が完了する。
【００３６】
以上の分析手順において、試料注入に供する計量バルブ２０４の計量流路を変更することで、試料注入量を変更することができる。
【００３７】
また、計量バルブの計量流路の容量は上記で例示したもの以外でも良く、分析用途に応じた容量の流路を有したシールを取り付けることで、試料注入量を変更することが可能である。
【００３８】
また、本発明は上記の分析手順を一部変更することにより、ダイレクトインジェクション方式での試料注入も実施可能である。以下、簡単に説明する。図１３は、ダイレクトインジェクション方式での試料注入前の流路を示す。
【００３９】
上記の分析手順の（１）〜（４）に沿って試料をサンプリングニードル２０５で吸引した状態で、サンプリングニードル２０５を注入ポートに挿入する。次いで、計量バルブを切り替えて図１３に示す流路状態にする。その後、流路切替バルブ２０３を切り替えて図１４に示す流路状態にすることで、移動相送液ポンプ２０２から送られる移動相は流路切替バルブ２０３および計量バルブ２０４を経由し、サンプリングニードル内の試料はカラム２０１へと送られる。図１４は、ダイレクトインジェクション方式での試料注入後の流路を示す。
【００４０】
これにより、０．３μLなど極微量の試料注入時に高い精度が必要な場合は計量バルブ２０４の計量流路を用いた試料注入方式で分析を行い、従来のような数μLオーダーの試料注入を行いたい場合は、ダイレクトインジェクション方式で分析を行うなど、多様な分析方法に対応することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０１  移動相送液ポンプ
１０２  移動相容器
１０３  オートサンプラ
１０４  カラムオーブン
１０５  カラム
１０６  検出器
１０７  廃液容器
１０８  制御装置
２０１  カラム
２０２  移動相送液ポンプ
２０３  流路切替バルブ
２０４  計量バルブ
２０５  サンプリングニードル
２０６  注入ポート
２０７  洗浄ポート
２０８  計量ユニット
２０９  三方電磁弁
２１０  低圧バルブ
２１１  洗浄ポンプ
２１２  三方電磁弁
２１３  洗浄液
２１４  三方電磁弁
２１５  試料容器
２１６  ラック
２１７  ドレイン
２１８  サンプルループ
３０１  カラム
３０２  送液ポンプ
３０４  流路切替バルブ
３０５  サンプリングニードル
３０６  注入ポート
３０７  洗浄ポート
３０８  計量ユニット
３０９  三方電磁弁
３１０  低圧バルブ
３１１  洗浄ポンプ
３１２  三方電磁弁
３１３  洗浄液
３１４  三方電磁弁
３１５  試料容器
３１６  ラック
【図１】
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【図２】
2014106213.tif 000004
【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（Ａ）】
2014106213.tif 000009
【図７（Ｂ）】
2014106213.tif 000010
【図７（Ｃ）】
2014106213.tif 000011
【図８】
2014106213.tif 000012
【図９】
2014106213.tif 000013
【図１０】
2014106213.tif 000014
【図１１】
2014106213.tif 000015
【図１２】
2014106213.tif 000016
【図１３】
2014106213.tif 000017
【図１４】
2014106213.tif 000018
【図１５】
2014106213.tif 000019