(57)【要約】【課題】試料が蓄積されることのない流量センサを設け、かつ試料の注入口部の圧力と等しい圧力を計測できる試料注入システムの構成を可能にすることを課題とした。【解決手段】前記注入口部に前記キャリヤーガスを導入するキャリヤーガス導入流路に、前記キャリヤーガスの流量を計測する流量センサおよび該流量センサの下流側で、前記試料注入口部直前に該試料注入口部の圧力を計測する圧力センサが設けられ、前記圧力センサからの検出信号が制御部に導入され、処理された制御信号によって、前記スプリット調整バルブが制御されるようにして前記試料注入システムが構成される。【選択図】　図１
2004069578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料およびキャリヤーガスがそれぞれ導入され、かつ分離カラムが接続される試料注入口部を備え、該試料注入口部に、前記分離カラムに並行して、前記分離カラムに適正な試料量が導入されるよう調節するスプリット調整バルブおよび前記試料注入口の隔壁に付着した不純物を外部に放出するセプタムパージバルブが接続され、前記キャリヤーガスの流量および圧力が計測されて検出信号が制御部に導入されるようにされた試料注入システムを備えたガスクロマトグラフ装置において、
前記試料注入口部に前記キャリヤーガスを導入するキャリヤーガス導入流路に、前記キャリヤーガスの流量を計測する流量センサおよび該流量センサの下流側で、前記試料注入口部の直前に該試料注入口部の圧力を計測する圧力センサが設けられ、前記圧力センサからの検出信号が制御部に導入され、処理された制御信号によって前記スプリット調整バルブが制御されるようにして前記試料注入システムが構成されることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記流量センサからの検出信号が制御部に導入され、処理された制御信号によってキャリヤーガスの導入流路上で前記流量センサの上流側に設けたバルブが制御されるようにして前記試料注入システムが構成されることを特徴とするガスクロマトグラフ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物質を分離して定量あるいは定性分析を行うガスクロマトグラフにおける試料導入に係り、特に、細管カラムを使用する注入システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の装置では、注入口内部圧力すなわち、分離カラム入口圧力を読み取りを行うために、スプリット流路もしくはセプタムパージの流路に圧力センサもしくは圧力調整器を設け、注入口内部の圧力を制御するのが一般的であった。スプリット流路もしくはセプタムパージの流路には試料の大部分もしくは一部が含まれるので、長期間に渡って使用した場合、圧力センサもしくは圧力調整器に試料が蓄積し動作不良を起こす問題があった。この場合、圧力センサによって検出された検出信号によって試料注入口部の下流側に設けた、すなわち分離カラムに並行してスプリット量調整バルブを制御することは知られている。また、特公平５−２２６８号公報記載の内容が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の技術の問題は試料の流れる流路に圧力センサもしくは流量センサを、または双方を配置するところに根本的な問題があると考え、本発明では試料が蓄積されることのない流路にセンサを設け、かつ試料注入口部の圧力と等しい圧力を計測できる試料注入システムの構成を可能にすることを課題とした。
【０００４】
本発明は、従来の技術の項で記述した試料が、圧力センサもしくは流量センサに試料が蓄積し動作不良を起こす問題に着目してなされたもので、長期間安定して使用することができるガスクロマトグラフの試料注入システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
試料およびキャリヤーガスがそれぞれ導入され、かつ分離カラムが接続される試料注入口部を備え、該試料注入口部に、前記分離カラムに適正な試料量が導入されるよう調節するスプリット調整バルブおよび前記試料注入口の隔壁に付着した不純物を外部に放出するセプタムパージバルブが接続され、前記キャリヤーガスの流量および圧力が計測されて検出信号が制御部に導入されるようにされた試料注入システムを備える。
【０００６】
更に、前記試料注入口部に前記キャリヤーガスを導入するキャリヤーガス導入流路に、前記キャリヤーガスの流量を計測する流量センサおよび該流量センサの下流側で、前記試料注入口部の直前に該試料注入口部の圧力を計測する圧力センサが設けられ、前記圧力センサからの検出信号が制御部に導入され、処理された制御信号によって前記スプリット調整バルブが制御されるようにして前記試料注入システムが構成される。
【０００７】
前記流量センサからの検出信号が制御部に導入され、処理された制御信号によってキャリヤーガスの導入流路上で前記流量センサの上流側に設けたバルブが制御されるようにして前記試料注入システムが構成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるガスクロマトグラフの試料注入システムを図１に示す一実施例を参照に説明する。
本実施例に基づく試料注入システムは試料注入口部５を構成の中心とし、以下のように構成される。
試料注入口部５にはキャリヤーガス１がバルブ２、流量センサ３、圧力センサ４を経由し導入される。キャリヤーガス１はボンベ（図示せず）につながっており、キャリヤーガス１の導入流路２１であるステンレス管には流量制御のためのバルブ２、流量センサ３が設けられ、流量センサ３の後流側で試料注入口部５の上流側近傍に圧力センサ４が設けられる。圧力センサ３と試料注入口部５との間にはフィルタなどの部材を設けない。
【０００９】
試料注入口部５はセプタムホルダ２２とヒートブロック２３とからなり、セプタムホルダ２２内にセプタム２６が配設され、セプタムホルダ２２の外管ステンレス管２４およびヒートブロック２３の中央部を貫通する形でガラス内管２５が設けられる。ガラス内管２５の両端は開放されており、上端はキャリヤーガス導入流路２１に開口する開口部２７とされ、下端はヒートブロック２３の下端内部にて開口する開口部２８とされる。ヒートブロック２３には蓋２９が設けられる。
外管ステンレス管２４のほぼ中央部においてスプリットベント１１が接続され、スプリットベント１１にはバルブ９およびスプリット量調整バルブ１０が設けられる。従って、スプリット量調整バルブ１０は後述する分離カラム１２に並行配設される。
【００１０】
試料注入口部５の設けられるキャリヤーガス導入管２１の下流側のステンレス配管はセプタムパージベント８であり、このステンレス配管にはバルブ７が設けられる。
外管ステンレス管２４の下端部において、分離カラム１２を構成する細管３１が接続され、分離カラム１２からの細管３２は検出器１３に接続される。
試料はマイクロシリンジ１５によりセプタム２６を貫通注入した針からキャリヤーガス１中に注入される。
【００１１】
導入されたキャリヤーガスは試料注入口部５内部で２方に分割され、一方はバルブ７を経由しセプタムパージベント８より系外に排出される。この流路はセプタム２６より溶出する不純物が測定に影響を与えないようにするために設けるものである。もう一方は開口部２７を介して外管ステンレス管２４、すなわち試料注入口部５内部を下方に流れ、一部が試料注入口部５に接続された分離カラム１２を流れ、分離カラム１２にて各成分に分離された後、検出器１３にて各成分が検出される。残りの一部はバルブ９およびスプリット量調整バルブ１０を経由し、スプリットベント１１より系外に排出される。ここでバルブ２は流量センサ３の情報に基づき制御部１４により制御され、所定の流量になるように制御がなされる。また、スプリット量調整バルブ１０は、圧力センサ４の情報に基づき制御部１４により制御され、スプリット量調整バルブ１０は、試料注入口部５内部の圧力、すなわち分離カラム１２の入口圧力が所定の圧力になるように制御を行う。
【００１２】
図１に示すように流量センサ３および圧力センサ４からのそれぞれの検出信号は制御部１４（コンピュータ処理装置）に入力され、流量センサ３の検出信号に基づく制御信号（処理信号）によって流量コントロールのためのバルブ２が制御され、圧力センサ４の検出信号に基づく制御信号（処理信号）によってスプリット量調整バルブ１０およびバルブ９が制御される。
【００１３】
この場合のように、流量センサ３の下流側であって試料注入口部５の上流近傍に圧力センサ４を設けること、および試料注入口部５の下流側にスプリット量調整バルブ１０を設けることが重要である。流量センサ３を圧力センサ４の後流側に設けると、圧力センサ４は流量センサ３の部位における圧力を検出することになって、正確な試料注入口部５内の圧力と同等の圧力を検出することにならない。すなわち、試料注入口部５内の圧力を読めないことになる。
【００１４】
前述のように、圧力センサ４は試料注入口５の上流近傍に設けることとし、試料注入口部５との間に何等の装置、手段を設けることをしないで、直接的に試料注入口部５の圧力を検出するようにする。そして、このように配設した構成によって得られた信号に基づいてスプリット量調整バルブ１０を制御することが重要である。
【００１５】
スプリット量調整バルブ１０を試料注入口部５の下流側に設ける理由は、試料注入口部５内の試料の量を直接的にコントロールできることによる。スプリット調整バルブ１０を試料注入口部５の上流側に設ける方式にあっては制御遅れによって必要以上に試料が試料注入口部５内に滞留することになって望ましいことではない。
【００１６】
以上のように本実施例によれば、流量センサ３の下流側で、試料注入口部５の上流近傍に設けて、試料注入口部５内の圧力を流量センサ３の存在に影響されることなく、直接的に検出するようにした圧力センサ４からの検出信号に基づいて生成された制御信号によって試料注入口部５の下流側に設けたスプリット量調整バルブ１０の制御を行うという特徴を有する。
【００１７】
試料はマイクロシリンジ１５によりセプタム２６を貫通注入されるが、本実施例においては流量センサ３および圧力センサ４の配置位置を試料導入部より上流側に設置しているので、試料が上述したセンサ３、４を汚染しない。
尚、分離カラム１２の入口圧力および試料注入口部５に流入するトータル流量は流体力学の法則に基づいて以下に示す（１）〜（７）の関係式により求めることができる。
【００１８】
カラム入口圧の算出
【数１】
2004069578.tif 000003
【数２】
2004069578.tif 000004
【００１９】
【数３】
2004069578.tif 000005
【００２０】
【数４】
2004069578.tif 000006
【数５】
2004069578.tif 000007
【００２１】
【数６】
2004069578.tif 000008
【数７】
2004069578.tif 000009
【００２２】
ｄ　　　　カラム内径［ｍｍ］
Ｆｃ　　　カラム流量［ｍｌ／ｍｉｎ］
Ｆｐ　　　セプタムパージ流量［ｍｌ／ｍｉｎ］
Ｆｓ　　　スプリット流量［ｍｌ／ｍｉｎ］
Ｆｔ　　　トータル流量（２５℃、１０１．３３ｋＰａ）［ｍｌ／ｍｉｎ］
Ｆｔ（０）　トータル流量（０℃、１０１．３３ｋＰａ）［ｍｌ／ｍｉｎ］
Ｌ　　　　カラム長［ｍ］
Ｎ　　　　窒素流量（０℃、１０１．３３ｋＰａ）［ｍｌ／ｍｉｎ］
Ｐｉ　　　入口圧力（ゲージ圧）［ｋＰａ］
Ｐｉａ　　入口圧力（絶対圧、Ｐｉ＋１０１．３３ｋＰａ）［ｋＰａ］
Ｐｏａ　　出口圧力（絶対圧）［ｋＰａ］
Ｐｒａ　　標準圧力（絶対圧）［ｋＰａ］
ＳＲ　　　スプリット比［−］
Ｔｃ　　　オーブン温度（温度［℃］＋２７３．１５）［Ｋ］
Ｔｒ　　　標準温度（２５℃、２９８．１５Ｋ）［Ｋ］
Ｖｃ　　　カラム線速度［ｃｍ／ｓ］
η　　　　粘度［μＰａ・ｓ］
【００２３】
【発明の効果】
本発明によるガスクロマトグラフの試料注入システムは、試料による各センサの汚染がなく、試料注入口部内の圧力を他の機器に影響されることなく直接的に検出することができるので、長期にわたって安定した性能を維持でき、測定結果の信頼性が高い。また、各センサの寿命も長くなるので、経済的な効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるガスクロマトグラフ用検出器の構成図。
【符号の説明】
１…キャリヤーガス、２…バルブ、３…流量センサ、４…圧力センサ、５…試料注入口部、７…バルブ（流量調整器）、８…セプタムパージベント、９…バルブ（流量調整器）、１０…スプリット量調整バルブ、１１…スプリットベント、１２…分離カラム、１３…検出器、１４…制御部、１５…マイクロシリンジ、２１…キャリヤーガスの導入流路、２２…セプタムホルダ、２３…ヒートブロック、２４…外管ステンレス管、２５…ガラス内管、２６…セプタム、２７、２８…開口部、３１、３２…細管。
【図１】
2004069578.tif 000010