(57)【要約】ガスクロマトグラフィー用の化合物の前処理濃縮器は一般に、制限された出口を有し、そして吸着剤で梱包されたチューブを備える。そのチューブは、クロマトグラフィック・インジェクタのライナーとして役立ち、クロクトグラフィック・コラムに結合された吸着剤のトラップとして役立ち、および/または、ヘッドスペースのサンプリング器に結合された吸着剤のトラップとして役立つ。 好ましくは、加熱装置は、チューブが加熱されるのを許可する。 化合物の前処理濃縮器は、クロマトグラフィック・コラムを、チューブに流れる物質から一時的に隔離できるように、コラム隔離用アクセサリを更に備える。
2006516717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィック・コラムに結合され、それと共に使用されるための化合物の前処理濃縮器であり、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、入り口と出口を有し、出口の内径が入り口の内径より小さいチューブと、
前記チューブ内に配置された吸着剤とを備え、
前記化合物を含むサンプル混合物を搬送する搬送ガスが前記吸着剤を流れる時、サンプル混合物を搬送する搬送ガスが前記ハウジングから換気される前に、前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィック・コラムがハウジングから隔離される一方、前記吸着剤は前記化合物を吸着し、そして
サンプル混合物を搬送する搬送ガスの換気が停止され、そして前記コラムがもはや隔離されなくなった時、前記吸着剤は化合物をクロマトグラフィック・コラム内に放出する化合物の前処理濃縮器。
【請求項２】
前記チューブの温度を制御するために前記ハウジング内に配置された加熱用素子を更に備える請求項１記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項３】
前記吸着剤は疎水性である請求項１記載の前処理濃縮器。
【請求項４】
前記吸着剤はグラファイトのカーボンブラックである請求項３記載の前処理濃縮器。
【請求項５】
前記ハウジングはクロマトグラフィック・インジェクタを備え、そして
前記チューブは前記インジェクタ内に配置されたライナーを備える請求項１記載の前処理濃縮器。
【請求項６】
更にヘッドスペース(周囲気)のサンプリング器を備える請求項１記載の前処理濃縮器。
【請求項７】
前記ハウジングは、ヘッドスペースのサンプリング器である請求項６記載の前処理濃縮器。
【請求項８】
第１の流体通路であり、その流体通路内で、化合物を含むサンプル混合物は、搬送ガスと混合し、前記吸着剤を通過してその吸着剤が化合物を吸着し、そして前記ハウジングから換気され、一方、前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィック・コラムはハウジングから隔離される、第１の流体通路と、
前記吸着剤により吸着された化合物がコラムへ放出される第２の流体通路とを備える請求項１記載の前処理濃縮器。
【請求項９】
前記ハウジングは、前記チューブの出口と流体で連通する換気孔を有し、その換気孔を通じて前記ハウジングから湿気が換気される請求項１記載の前処理濃縮器。
【請求項１０】
前記ハウジングに結合されたコラム隔離用アクセサリを更に備え、そのアクセサリに接合されたクロマトグラフィック・コラムは、そのアクセサリでもって、前記ハウジングに流れる物質から隔離される請求項９記載の前処理濃縮器。
【請求項１１】
前記ハウジングは、サンプル混合物の入り口を有し、それにより、サンプル混合物は、前記ハウジング内に導入され、前記チューブ内に導入され、前記吸着剤を通過し、そして前記換気孔から換気され、
前記ハウジングは、前記チューブの入り口と流体で連通する主搬送ガス入り口を有し、その主搬送ガス入り口により、搬送ガスが前記チューブ内に導入され、
前記コラム隔離アクセサリは、前記チューブの出口と流体で連通する補助搬送ガス入り口を有し、前記アクセサリに結合されたクロマトグラフィック・コラムを隔離するために、前記補助搬送ガス入り口により、搬送ガスが前記ハウジング内に導入され、そして、
サンプル混合物が前記ハウジングに導入され、サンプル混合物が前記吸着剤を通過して前記換気孔から換気され、そして、追加的な搬送ガスが前記吸着剤を乾燥除去(ドライパージ)し、そして、前記換気孔から換気される一方、搬送ガスを前記チューブの入り口に導入し、そして前記コラムを隔離するために、主搬送ガス入り口および補助搬送ガス入り口の圧力は、調節可能であり、さらに、吸着された化合物がコラムに放出される一方、搬送ガスを前記チューブに導入し、そしてコラム内へ流すために、更に調節可能である請求項１０記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項１２】
クロマトグラフィック・コラムでの使用のためにそれに結合された化合物の前処理濃縮器であり、
換気孔を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、入り口および出口を有し、その出口の内径が入り口の内径よりも小さいチューブと、
前記チューブの内部に配置された吸着剤と、
第１の流体通路であり、換気孔が開にされ、そして前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィック・コラムがハウジングから隔離された時、前記第１の流体通路内にて、化合物を含むサンプル混合物が、搬送ガスと混合し、前記吸着剤を通り、その吸着剤は化合物を吸着し、そして、前記ハウジングから換気されるように決定された第１の流体通路と、および
第２の流体通路であり、換気孔が閉にされ、前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィック・コラムがハウジングから隔離されない時、前記第２の流体通路内で前記吸着剤により吸着された化合物が前記コラムに放出されるように決定された第２の流体通路とを備える化合物の前処理濃縮器。
【請求項１３】
前記チューブの温度を制御するために前記ハウジング内に配置された加熱用素子を更に備える請求項１２記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項１４】
前記吸着剤は疎水性である請求項１２記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項１５】
前記吸着剤はグラファイトのカーボンブラックである請求項１４記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項１６】
前記ハウジングはクロマトグラフィック・インジェクタを備え、そして前記チューブは前記インジェクタ内に配置されたライナーを備える請求項１２記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項１７】
更にヘッドスペースのサンプリング器を備える請求項１２記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項１８】
前記ハウジングは、ヘッドスペースのサンプリング器である請求項１７記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項１９】
前記ハウジングに結合されたコラム隔離用アクセサリを更に備え、そのアクセサリに接合されたクロマトグラフィック・コラムは、そのアクセサリでもって、前記ハウジングに流れる物質から隔離される請求項１２記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項２０】
前記ハウジングは、サンプル混合物の入り口を有し、それにより、サンプル混合物は、前記ハウジング内に導入され、前記チューブ内に導入され、前記吸着剤を通過して、そして前記換気孔から換気され、
前記ハウジングは、前記チューブの入り口と流体で連通する主搬送ガス入り口を有し、その主搬送ガス入り口により、搬送ガスが前記チューブ内に導入され、
前記コラム隔離アクセサリは、前記チューブの出口と流体で連通する補助搬送ガス入り口を有し、前記アクセサリに結合されたクロマトグラフィック・コラムを隔離するために、前記補助搬送ガス入り口により、搬送ガスが前記ハウジング内に導入され、そして、
サンプル混合物が前記ハウジングに導入され、サンプル混合物が前記吸着剤を通過して前記換気孔から換気され、そして、追加的な搬送ガスが前記吸着剤を乾燥浄化(ドライパージ)し、そして、前記換気孔から換気される一方、搬送ガスを前記チューブの入り口に導入し、そして前記コラムを隔離するために、主搬送ガス入り口および補助搬送ガス入り口の圧力は、調節可能であり、さらに、吸着された化合物がコラムに放出される一方、搬送ガスを前記チューブに導入し、そしてコラム内へ流すために、更に調節可能である請求項１９記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項２１】
クロマトグラフィック・コラムでの使用のためにそれに結合された化合物の前処理濃縮器であり、
サンプル混合物の入り口、主搬送ガス入り口および換気孔を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、入り口および出口を有し、その出口の内径が入り口の内径よりも小さいチューブと、
前記チューブの内部に配置された吸着剤と、
補助搬送ガス入り口を有する前記ハウジングに結合されたコラム隔離用アクセサリとを備え、
前記サンプル混合物入り口は、サンプル混合物を、前記ハウジング内へ導入、前記チューブ内へ導入し、前記吸着剤を通過して、そして前記換気孔から換気され、
前記主搬送ガス入り口は、搬送ガスを前記チューブ内へ導入し、
前記補助搬送ガス入り口は、前記アクセサリに結合されたクロマトグラフィック・コラムを隔離するために、搬送ガスを前記ハウジング内へ導入し、そして
サンプル混合物が前記ハウジングに導入され、サンプル混合物が前記吸着剤を通過して前記換気孔から換気され、そして、追加的な搬送ガスが前記吸着剤を乾燥浄化(ドライパージ)し、そして、前記換気孔から換気される一方、搬送ガスを前記チューブの入り口に導入し、そして前記コラムを隔離するために、主搬送ガス入り口および補助搬送ガス入り口の圧力は、調節可能であり、さらに、吸着された化合物がコラムに放出される一方、搬送ガスを前記チューブに導入し、そしてコラム内へ流すために、更に調節可能である化合物の前処理濃縮器。
【請求項２２】
前記チューブの温度を制御するために前記ハウジング内に配置された加熱用素子を更に備える請求項２１記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項２３】
前記吸着剤は疎水性である請求項２１記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項２４】
前記吸着剤はグラファイトのカーボンブラックである請求項２３記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項２５】
前記ハウジングはクロマトグラフィック・インジェクタを備え、そして
前記チューブは前記インジェクタ内に配置されたライナーを備える請求項２１記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項２６】
更にヘッドスペースのサンプリング器を備える請求項２１記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項２７】
前記ハウジングは、ヘッドスペースのサンプリング器である請求項２６記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項２８】
クロマトグラフィック・インジェクタに結合されたクロマトグラフィック・コラムを含むガスクロマトグラフィックシステムにおいて化合物を前処理濃縮する方法であり、前記インジェクタは、圧力を調整できる主搬送ガス入り口と、圧力を調整できる補助搬送ガス入り口と、入り口および出口を有し、出口の内径が入り口の内径より小さい、ライナーと、前記ライナー内部に配置された吸着剤とを有し、
前記方法は、
前記コラムが前記ライナーを流れる物質から隔離されるように、前記換気孔を開き、そして、主搬送ガス入り口および補助搬送ガス入り口の圧力を設定し、
サンプル混合物がライナー内を流れ、吸着剤を通過し、その吸着剤は化合物を吸着し、そして、インジェクタから換気されるよう、サンプルを前記インジェクタ内に導入し、
前記コラムが前記ライナーを流れる物質からもはや隔離されないように、前記換気孔を閉じ、そして、主搬送ガス入り口および補助搬送ガス入り口の圧力を設定するステップを備える方法。
【請求項２９】
ガスがライナー内に流れ、吸着剤を通過し、それにより、そこから湿気を乾燥除去し、そしてインジェクタから換気されるように、追加的な搬送ガスをインジェクタに導入するステップを更に備え、このステップは、インジェクタからサンプルの湿気が換気された後で、かつ、換気孔が閉じられ、そしてコラムがもはや隔離されないように入り口の圧力が、設定される前に起こる請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
化合物を放出するステップはインジェクタを加熱することを含む請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
コラムがライナーを流れる物質から再度、隔離されるように、換気孔を開放し、そして主搬送ガスおよび補助搬送ガスの圧力を設定し、そして、吸着剤に残っているほんの僅かな望まれない揮発性残留物が追放されてインジェクタから換気されるようにライナーを更に加熱するステップを備える請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
クロマトグラフィックス・システムは、更にヘッドスペースのサンプリング器を含み、そして、サンプル混合物は、ヘッドスペースのサンプリング器から供給された搬送ガスを通じてインジェクタ内へ導入される請求項２８記載の方法。
【請求項３３】
チューブに結合されたクロマトグラフテックシステムを含み、前記チューブは入り口および出口を有し、前記出口の内径が入り口の内径より小さく、そして、チューブ内部に配置された吸着剤を含むガスクロマトグラフィックシステムにおいて化合物を前処理濃縮する方法であり、
サンプル混合物が、化合物を吸着する吸着剤を通過し、そして、クロマトグラフィック・システムから排気されるようにサンプル混合物をチューブに導入し、そして
吸着剤により吸着された化合物をコラムに放出するステップを備える方法。
【請求項３４】
ガスが吸着剤を通過し、吸着剤を通過し、それにより、そこから湿気を除去し、そしてクロマトグラフィック・システムから排気されるように、追加的な搬送ガスをインジェクタに導入するステップを更に備え、このステップは、クロマトグラフィック・システムからサンプルの湿気が換気された後で、化合物がコラム内へ放出される前に起こる請求項２８記載の方法。
【請求項３５】
化合物を放出するステップはチューブを加熱することを含む請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
吸着剤に残っているほんの僅かな望まれない揮発性残留物も追放され、そしてクロマトグラフィック・システムから換気されるように、チューブを更に加熱するステップを更に備える請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
クロマトグラフィック・システムは、ヘッドスペースのサンプリング器を更に含み、ヘッドスペースのサンプリング器から供給されたて搬送ガスによって、サンプル混合物がチューブに導入される請求項３３記載の方法。
【請求項３８】
クロマトグラフィック・コラムでの使用のために、それに結合される化合物の前処理濃縮器であり、
クロマトグラフィック・インジェクタと、
前記インジェクタ内に配置され、上方位置および下方位置を有するライナーと、
前記ライナー内に配置された吸着剤とを備え、
前記ライナー上部の内壁は、吸着剤が配置された上部部屋を部分的に囲み、
前記ライナー下部の内壁は、クロマトグラフィック・コラムの一部が配置された下部部屋を部分的に囲み、そして
下部部屋の直径は上部部屋の直径よりも小さい化合物の前処理濃縮器。
【請求項３９】
前記ライナーの温度を増し、化合物を、前記インジェクタに結合されたクロマトグラフィック・コラムに放出するため、前記インジェクタ内に配置された加熱用素子を更に備える請求項３８記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項４０】
前記吸着剤は疎水性である請求項３８記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項４１】
前記吸着剤はグラファイトのカーボンブラックである請求項４０記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項４２】
第１の流体通路であり、その流体通路内で、化合物を含むサンプル混合物は、搬送ガスと混合し、前記吸着剤を通過してその吸着剤が化合物を吸着し、そして前記インジェクタから換気され、一方、前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィック・コラムはハウジングから隔離される、第１の流体通路と、
内部で、前記吸着剤により吸着された化合物がコラムへ放出される第２の流体通路とを備える請求項３８記載の前処理濃縮器。
【請求項４３】
前記インジェクタは、前記ライナーの下側部屋と流体で連通する換気孔を有し、その換気孔を通じて前記インジェクタから湿気が換気される請求項３８記載の前処理濃縮器。
【請求項４４】
前記インジェクタに結合されたコラム隔離用アクセサリを更に備え、そのアクセサリに結合されたクロマトグラフィック・コラムは、そのアクセサリでもって、前記インジェクタに流れる物質から隔離される請求項４３記載の前処理濃縮器。
【請求項４５】
前記インジェクタは、サンプル混合物の入り口を有し、それにより、サンプル混合物は、前記インジェクタ内に導入され、前記ライナー内に導入され、前記吸着剤を通過して、そして前記換気孔から換気され、
前記インジェクタは、前記ライナーの上部部屋と流体で連通する主搬送ガス入り口を有し、その主搬送ガス入り口により、搬送ガスが前記ライナー内に導入され、
前記コラム隔離アクセサリは、前記チライナーの下部部屋と流体で連通する補助搬送ガス入り口を有し、前記アクセサリに結合されたクロマトグラフィック・コラムを隔離するために、前記補助搬送ガス入り口により、搬送ガスが前記ハウジング内に導入され、そして、
サンプル混合物が前記インジェクタに導入され、サンプル混合物が前記吸着剤を通過して前記換気孔から換気され、そして、搬送ガスが前記吸着剤を乾燥除去し、そして、前記換気孔から換気される一方、搬送ガスを前記ライナーの上部部屋に導入し、そして前記コラムを隔離するために、主搬送ガス入り口および補助搬送ガス入り口の圧力は、調節可能であり、さらに、吸着された化合物がコラムに放出される一方、搬送ガスを前記ライナーに導入し、そしてコラム内へ流すために、更に調節可能である請求項４４記載の化合物の前処理濃縮器。
【請求項４６】
クロマトグラフィック・コラムでの使用のためにそれに結合された化合物を前処理濃縮するためのシステムであり、
化合物を含むヘッドスペース蒸気を得るためのヘッドスペースのサンプリング器と、
ヘッドスペース蒸気を移送するために前記ヘッドスペースのサンプリング器に接続さけた移送ラインと、
ヘッドスペースのサンプリング器によって得られたヘッドスペース蒸気を受けるために前記移送ラインに接続されたハウジングと、
前記ハウジング内に配置されたチューブと、
吸着性の配列されたコネは、ヘッドスペース蒸気が前記チューブ通り抜けるとき、化合物を吸着するために、前記チューブ内に配置された吸着剤と、および
前記チューブの温度を増し、化合物を前記ハウジングに結合したクロマトグラフィック・コラム内に放出するために、前記ハウジング内に配置された加熱用素子とを備えた化合物を前処理濃縮するためのシステム。
【請求項４７】
クロマトグラフィック・コラムでの使用のためにそれに結合された化合物を前処理濃縮するためのシステムであり、
化合物を含むヘッドスペース蒸気を得るためのヘッドスペースサンプリング器と、
ヘッドスペース蒸気を移送するために前記ヘッドスペースサンプリング器に接続さけた移送ラインと、
ヘッドスペースサンプリング器によって得られたヘッドスペース蒸気を受けるために前記移送ラインに接続されたハウジングと、
前記ハウジング内に配置されたチューブと、
吸着性の配列されたコネは、ヘッドスペース蒸気が前記チューブ通り抜けるとき、化合物を吸着するために、前記チューブ内に配置された吸着剤と、および
前記チューブの温度を増し、化合物を前記ハウジングに結合したクロマトグラフィック・コラム内に放出するために、前記ハウジング内に配置された加熱用素子とを備え、
前記チューブは上部および下部を有し、
前記チューブの上部の内壁は、前記吸着剤が配置される上部の部屋を部分的に囲み、
前記チューブの下部の内壁は、クロマトグラフィック・コラムの一部が配置される下部の部屋を部分的に囲み、そして、
下部部屋の直径が上部部屋の直径よりも小さい、化合物を前処理濃縮するためのシステム。
【請求項４８】
前記吸着剤は疎水性である請求項４６記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項４９】
前記吸着剤はグラファイトのカーボンブラックである請求項４８記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項５０】
前記ハウジングはクロマトグラフィック・インジェクタを有し、そして前記チューブは、前記インジェクタ内に配置されたライナーを備える請求項４６記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項５１】
第１の流体通路であり、その流体通路内で、化合物を含むヘッドスペース蒸気は、搬送ガスと混合し、前記吸着剤を通過してその吸着剤が化合物を吸着し、そして前記ハウジングから換気され、一方、前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィック・コラムはハウジングから隔離される、第１の流体通路と、
内部で、前記吸着剤により吸着された化合物がコラムへ放出される第２の流体通路とを備える請求項４６記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項５２】
前記ハウジングは、前記チューブ下部の部屋と流体で連通した換気孔を有する請求項５１記載化合物前処理濃縮器。
【請求項５３】
前記ハウジングに結合されたコラム隔離用アクセサリを更に備え、前記アクセサリに結合されたクロマトグラフィック・コラムが、そのアクセサリでもって前記ハウジングに流れる物質から隔離される請求項５２記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項５４】
前記ハウジングは、ヘッドスペース蒸気入り口を有し、その入り口により、ヘッドスペース蒸気が前記ハウジング内に導入され、前記チューブ内に導入され、前記吸着剤を通過して、そして、前記換気孔から換気され、
前記ハウジングは、前記チューブの上部部屋と流体で連通する主搬送ガス入り口を有し、その主搬送ガス入り口により、搬送ガスが前記チューブに導入され、
前記コラム隔離用アクセサリは、前記チューブの下部部屋と流体で連通する補助搬送ガス入り口を有し、前記アクセサリに結合されたクロマトグラフィック・コラムを隔離するために、その補助搬送ガス入り口により、搬送ガスは前記ハウジング内に導入され、そして、
ヘッドスペース蒸気が前記はハウジングに導入され、そのヘッドスペース蒸気が前記吸着剤を通過して前記換気孔から換気され、そして、搬送ガスが前記吸着剤を乾燥除去し、そして、前記換気孔から換気される一方、搬送ガスを前記チューブの上部部屋に導入し、そして前記コラムを隔離するために、主搬送ガス入り口および補助搬送ガス入り口の圧力は、調節可能であり、さらに、吸着された化合物がコラムに放出される一方、搬送ガスを前記チューブに導入し、そしてコラム内へ流すために、更に調節可能である請求項５３記載の化合物前処理濃縮器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、化合物を予め濃縮し、そしてサンプルから湿気を除去する方法および装置に関する。より詳細には、この発明は、クロマトグラフィック・コラム、クロマトグラフィック・インジェクタ、およびヘッドスペースのサンプリング器で使用されるための吸着剤トラップに関する。
【０００２】
[発明の背景]
クロマトグラフィーは、搬送ガスまたは液体の中の試験サンプルの構成要素が吸着されるか、吸収され、次にコラム内の固定相の材料により放出される物理的な分離の方法である。サンプルの１パルスは、定流の搬送ガスに取り入れられる。コラムの端で、個々の成分が時間内に、多少切り離される。ガスの検出は、公知のサンプルとの較正か比較により、試験サンプルの構成要素を示す時間でスケーリングされたパターンを提供する。これが起こるプロセスに関する例は、Hinshawによる米国特許 No. 5,545,252で開示されている。
【０００３】
サンプルを受け取り、次にそれをコラムに取り入れるための別々の、加熱されたデバイスを使用する値は長い間、認識されてきた。そのようなデバイスの１つは、Golayによる米国特許 No. 4,038,053に開示されており、それは、サンプルを受け取って加熱し、その後、クロマトグラフィックのコロムに注入するクロマトグラフィック・インジェクタを用いることを開示している。より高いサンプル均衡温度がはるかに大きいクロマトグラフィックのピークをもたらすことができるので、そのようなデバイスは望ましい。しかしながら、そのようなデバイスの難点は、そのような温度増大がまた、システムの感度に有害に影響する他の材料(水のようなもの)の濃縮を高めるかもしれないということである。
【０００４】
この問題を改善するために、サンプルをクロマトグラフィック・コラムに導入する前に、サンプル内の化合物を予め濃縮し、そこから湿気を除去する、非常に多くのアセンブリが提案されてきた。例えばBeccantiによる米国特許 No. 5,612,225、Legendreによる米国特許 No. 4,245,494およびHutchinsoによる米国特許 No. 2,813,010は、サンプルをクロマトグラフィック・コラムに導入する前に、最初に、サンプルを水を吸収する無水物質を通過させることにより、サンプルから水分を除去する手段を開示している。しかしながら、無水の物質が化合物を吸着するよりむしろ水を吸収し、システムから水を追放するので無水物質の繰り返し使用が制限されることがあり、頻繁な交換を必要とした。
【０００５】
水が通り抜けるのを許可するが化合物を吸着する吸着性トラップを用いた数個のアセンブリが示されている。例えば、Mustacichによる米国特許 No. 6,223,584 は、クロマトグラフィック・コラム(これは吸収材を含むチューブを備える)にサンプルを導入する前に、サンプル内で化合物を予め濃縮するために、予め濃縮するためのアセンブリ内で吸着性トラップの使用を開示している。しかしながら、この構成の不都合は、吸着性ベッドとクロマトグラフィック・コラムとの間に存在する死空間であり、この死空間は、典型的なコロムの流速が過度のピークの拡がりが生じるので、望ましくない。
【０００６】
Jiangによる米国特許 No. 5,814,128は、個別の水管理デバイスと関連した吸着剤トラップの使用を開示しており、そのデバイスは、クロマトグラフィック・コロムに入る前に、縫うようにされた(又は何らかの滑らかでない幾何学的形態の)管により生じた渦巻の移動によって、サンプルから水を除去する。同様に、Blockによる米国特許 No. 4,293,316は、膜の分離デバイスに関連した吸着剤トラップの使用を開示しており、そのデバイスは、ガス分析器に入る前にサンプルから水を除去する。しかしながら、化合物の予めの濃縮および水分除去に対する手段として、吸着剤トラップ自体に関するユーティリティを最適化するよりむしろ、これらのアセンブリはそれぞれ、トラップに加えて別々の装置を必要とする。このデバイスは、追加的な製造と維持コストを派生させるだけではなく、吸着剤ベッドとクロマトグラフィック・コラム間の前述の過度の容積の問題を解決しない。
【０００７】
クロマトグラフィックのコラムに化合物を含むサンプルを導入する１つの手段は「ヘッドスペースのサンプリング」として周知である。従来のヘッドスペースのサンプリングでは、指定された時間、サンプル材料は、小瓶の中に封入されて、定温状態にされる。小瓶内の気相における化合物の濃縮は、定温化時間の間に、液体および/または、固相と均衡になるべきである。搬送ガスにより、小瓶はその後、定温化および均衡化から生じる「自然な」内圧よりも大きいレベルに加圧される。その後、加圧された小瓶は、小瓶の気相の部分をクロマトグラフィックのコラムに転送できるような方法で、短期間の間、コラムに接続される。そのようなシステムは、小瓶とクロマトグラフィック・コラムの間でインジェクタを用いる、Hinshawによる米国特許 No. 5,711,786に開示されている。しかしながら、ヘッドスペースのアプリケーションに対し、クロマトグラフィックのインジェクタを含む、周知なそのようなデバイスの使用は、一般にクロマトグラフィック・コラムにサンプルを導入することに対して、先に述べたのと同じ欠点を生じる。
【０００８】
したがって、望まれていることは、クロマトグラフィック・コラムにサンプルを取り入れる前に、予め化合物を濃縮し、そしてサンプル内の水分を除去するための方法および装置である。さらに望まれていることは、クロマトグラフィックのインジェクタ内にて、予め化合物を濃縮し、そしてサンプル内の水分を除去するための方法および装置である。また、望まれていることは、ヘッドスペースサンプリング器に関して、予め化合物を濃縮し、そしてサンプル内の水分を除去するための方法および装置である。
【０００９】
[発明の概要]
従って、この発明の目的は、クロマトグラフィク・システムの感度に有害に影響することなく、温度増大を可能にするガスクロマトグラフィー用の化合物の前処理濃縮器を提供することである。
【００１０】
この発明の別の目的は、複数の注入でトラップが使用できるように、クロマトグラフィック・システムから湿気が追放されるのを許可する湿気トラップを提供するガスクロマトグラフィー用の化合物の前処理濃縮器を提供することである。
【００１１】
この発明の更に別の目的は、トラップとクロマトグラフィクのコラムとの間で容積が殆ど、又は全くなく、そのため、製造およびメンテナンスのコストを低減する、湿気トラップを提供するガスクロマトグラフィー用の化合物の前処理濃縮器を提供することである。
【００１２】
この発明の更に別の目的は、別のデバイスを追加することなく、そのため、製造およびメンテナンスのコストを低減する、湿気トラップを提供するガスクロマトグラフィー用の化合物の前処理濃縮器を提供することである。
【００１３】
この発明の更に別の目的は、上述した目的を達成するガスクロマトグラフィック・システムにて化合物を事前に濃縮するための方法を提供する。
【００１４】
従来技術の欠点を克服し、かつ、記載された目的および利点の少なくともいくつかを達成するために、この発明は、クロマトグラフィック・インジェクタおよび、前記インジェクタ内に位置するライナーを備え、前記ライナーは、入り口および出口を有し、出口の内径は入り口の内径より小さく、そして、前記ライナーの内部に吸着材が位置する。好ましくは前記イシンジェクタは温度制御が可能である。
【００１５】
別の実施例では、この発明は入り口と出口を持つチューブを備え、出口の内径は入り口の内径より小さく、前記チューブの内部に吸着材が位置し、そして、ガスクロマトグラフィック・コラムが前記チューブに結合される。好ましくは、この発明は、前記チューブを加熱するための加熱用デバイスを備える。
【００１６】
別の実施例では、この発明は、ヘッドスペースのサンプリング器、前記ヘッドスペースのサンプリング器に結合されたチューブを備え、前記チューブは、入り口および出口を有し、出口の内径は入り口の内径より小さく、そして、前記チューブの内部に吸着材が位置する。好ましくはこの発明は、前記チューブを加熱するための加熱用デバイスを備える。
【００１７】
好ましい実施例では、この発明はさらにコラム隔離用アクセサリを備え、そのアクセサリによって、クロマトグラフィックのコラムがチューブまたはライナーから隔離される。
【００１８】
この発明はまた、チューブを通して流れる物質からコラムが隔離されるように、主搬送ガスの入り口と補助搬送ガスの入り口とに圧力を設定し、サンプルの混合物が、化合物を吸着する吸着材を通過し、そして、クロマトグラフィック・システムから排気されるように、その混合物をチューブに導入し、吸着材から湿気が乾燥浄化されるように、追加的に搬送ガスをチューブに導入し、チューブに流れる物質からもはや隔離されないように、主搬送ガスの入り口および補助搬送ガスの入り口に圧力を設定し、そして、吸着材により吸着された化合物がコラム内に放出されるように、前記チューブを加熱するステップを備える。
【００１９】
この発明およびそれの特定の特徴は、以下の詳細な記述を添付図面に関連して考察されることで、より明らかになるであろう。
【００２０】
[発明の詳細な説明]
この発明に基づくガス・クロマトグラフィック・サンプリングシステムの１実施例における基本的なコンポーネントが図１で例証される。この記述で使用されていいるように、「上側」「下部」「下側」の用語は、図面に示された方向での対象物に対するものであり、それらの方向は、この発明の目的を達成するために必ずしも必要でない。
【００２１】
図１で示された実施例では、ヘッドスペースのサンプリング器12は、分析されるべきサンプルを含む多くの小瓶14を保持します。そのヘッドスペースのサンプリング器12は移送ライン18を通してガス・クロマトグラフ16に接続される。ガス・クロマトグラフの基本的なコンポーネントは、インジェクタ20と、クロマトグラフィック・コラム80と、検出器(不図示)である。
【００２２】
インジェクタ20の１実施例における基本的なコンポーネントとして、PerkinElmer Instruments LLCにより製造された“Programmed-Temperature Split/Splitless Inlet System (PSS) Injector”の例を図２〜３に示す。
【００２３】
金属スリーブ22は、インジェクタ20の「ライナー」として機能する取り外し可能なチューブ26が挿入される部屋24を形成する。スリーブ22は、ヒーターブロック28の中に位置し、そのブロックは、ライナー26を含む部屋24を加熱するために、加熱素子30によって管理される。ヒーターブロック28に冷却フィン32が備えられ、そして、部屋24およびライナー26を結果的に冷やすために、ファン34はハウジング36と結合してもよい。
【００２４】
図５から６を参照すると、ライナー26の主な特徴およびコンポーネントが図示されている。好ましくは、ライナー26はガラスである。ライナー26は、それの上部に位置する入り口70と、それの底部に位置する出口72を有する。その出口72は、ライナー26の下部がそれの上部での内径より小さい内径を持つように制限されている。ガラスのディスク74は、ライナーの制限された下部の先端に静止する。ディスク74の上では、ライナーは、化合物を吸着できる吸着性材料76で梱包される。好ましくは、吸着剤76は疎水性である。そのような吸着剤の１つは、性であることは、Supelcoによって製造されているCarbopack Bなどのグラファイトのカーボンブラックである。制限された出口72は、吸着剤76を確実に保持し、そして、吸着剤76とコラム80の間の死空間をかなり減少させるという二つの目的に役立つ。好ましくは、ガラス/クォーツの羊毛プラグ78は、サンプル蒸気と搬送ガスを混入するのを容易にし、およびサンプル蒸気からの不揮発性残留物が堆積される表面として役立つように吸着剤76の上方に位置する。それにより、ライナー26のより簡単なクリーニングを可能にする。図６で示されるように、コラム80は、直接ライナー26の下部に指し込まれてもよい。
【００２５】
再び図２〜３を参照すると、貫通されているカラー(えり)40は、金属スリーブ22の先端にで、隔壁アセンブリ42をハウジング36に固定する。隔壁キャップ44は、隔壁アセンブリ42の先端に隔壁45を固定し、その隔壁を通じて、マクロ注入器82がサンプルを注入してもよい。
【００２６】
隔壁アセンブリ42は、主搬送ガス入り口46を持ち、その入り口の圧力は調整でき、その入り口は上方に位置し、Ｏリングのような内部シール48により部屋24から隔てられる。さらに、隔壁アセンブリ42は、隔壁除去出口50を持つ。その隔壁アセンブリは、サンプル流路と交差混合を防ぐために、機械的に隔壁除去流の経路を決定する。
【００２７】
好ましくは、「分岐」換気孔52は、ガス混合を分けるために、内部シール48の下に位置していて、部屋24と流体で連通している。
【００２８】
好ましくは、PerkinElmer Instruments, LLCによって製造された PreVent(商標) Systemなどのコラム隔離アクセサリ60が、インジェクタ20の下部とクロマトグラフィック・コラム80の間に挿入される。そのアクセサリ60は、補助キャリヤーガス入り口62を持ち、その入り口の圧力は調整できる。さらに、アクセサリは、アクセサリがインジェクタ20の下部に結合されるとき、ライナー26の下部とコラム80の先端とに挿入される制御因子の管材料(不図示)を持つようにしてもよい。
【００２９】
上で説明されたガスクロマトグラフィック・システム10の操作は、図７〜１１で順次例証される。図７で始まり、サンプリング針82は小瓶14の中に降下する。ヘッドスペースサンプリング搬送ガス入り口84は、搬送ガスが小瓶14を加圧するのを許容するために開にされる(矢印Aで示す)。主搬送ガス入り口46は、開放され、搬送ガスをインジェクタ20に導入に挿入するのに適切である圧力にセットされる(矢印Bで示す)。そして、補助搬送ガス入り口62は、開放され、そして、搬送ガスをインジェクタ20に導入して(矢印Cで示す)、クロマトグラフィック・コラム80をインジェクタ20から隔離するために、主搬送ガス入り口46よりわずかに低い圧力に設定される。
【００３０】
図８を参照して、ヘッドスペースサンプリング搬送ガス入り口84は、閉にされ、ヘッドスペース蒸気は小瓶14から溶離し、移送ライン18を降下し、隔壁45を通ってインジェクタ20に入り、そしてライナー26の中へ入る(矢印Dで示す)。主搬送ガス入り口46からインジェクタに入る搬送ガスは、サンプル蒸気と混合する。この混合は、ガラス/クォーツの羊毛プラグ78によってさらに容易にされ、サンプル蒸気を吸着剤76を通過して制限された出口72の外部へ運ぶことを助ける(矢印Eで示す)。その箇所にて、サンプル蒸気は、補助搬送ガス出口62からインジェクタ20に入る搬送ガスと混合し(矢印Cで示す)、そして分岐換気孔52から排出される(矢印Zで示す)。
【００３１】
図９を参照すると、サンプリング針82は、小瓶14から取り外され、そして、ヘッドスペースサンプリング用搬送ガス入り口84は再度開にされる。入り口84および主搬送ガス入り口46により供給された搬送ガスは、吸着剤76を通り、それから水分を除去する(矢印Fで示される)。補助搬送ガス入り口62は、クロマトグラフィック・コラム80を隔離するのに適した圧力でまだ設定されているので(矢印Cで示す)、制限された出口72を出る水と他の不要な物質は、ライナー26の外部に沿って移送し、分岐換気孔52から外に出る(矢印Gで示す)。小ない追加的な流れは、隔壁45の露出表面を通り過ぎ、主搬送ガスの流れからの揮発性の汚染物質を運び、そして隔壁除去出口50)を通り抜ける(矢印Hで示す)。
【００３２】
図１０を参照すると、水を取り除いた後、分岐換気孔52は閉じられ、そして、主搬送ガス入り口46の圧力は、コラム80への流れを可能にするために増大される(矢印Iで示す)。ライナー26を含む部屋24は、ヒータブロック28で加熱されるので、吸着剤76で吸着された化合物はコラム80内に放出される(矢印Jで示す)。
【００３３】
図１１を参照すると、化合物がコラム80へ移送された後、主搬送ガス入口46の圧力は、補助搬送ガス入口62によってインジェクタ20に導入された搬送ガスが、インジェクタ20からコラム80を隔離するのを許容するために、再び減少される(矢印Cで示す)。ライナー26は、吸着剤76に残留している、望まれない僅かな揮発性残留物をも追いやり、そして、分岐換気孔52から排出されるために、さらに加熱される(矢印Kで示す)。
【００３４】
上述したものは例示的なものであって、限定するものではなく、当業者には、この発明の本旨および範囲からそれることなく、変更できることは明白であることを理解すべきである。従って、この発明の範囲を決定するためには、上述した明細書よりもむしろ付記された特許請求の範囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明に基づくヘッドスペースのサンプリング器およびガス・クロマトグラフを含むガス・クロマトグラフィック・サンプリングシステムの透視図である。
【図２】図１のクロマトグラフィック・サンプリングシステムで使用されるためのクロマトグラフィック・インジェクタおよび、前記インジェクタの下部に結合されるコラム隔離用アクセサリの斜視図である。
【図３】図２のクロマトグラフィック・インジェクタおよびコラム隔離用アクセサリの露出側面図である。
【図４】公知のクロマトグラフィック・インジェクタ内部のライナーとして用いられるチューブの透視図である。
【図５】図３のクロマトグラフィック・インジェクタ内部のライナーとして用いられるチューブの透視図である。
【図６】吸着材を含む図５のチューブの側面図である。
【図７】図１のガスクロマトグラフィックシステムの小瓶与圧時における露出側の面である。
【図８】図１のガスクロマトグラフィックシステムの化合物吸着時における露出側の面である。
【図９】図１のガスクロマトグラフィックシステムの乾燥浄化時における露出側の面である。
【図１０】図１のガスクロマトグラフィックシステムの化合物離脱時における露出側の面である。
【図１１】図１のガスクロマトグラフィックシステムの清浄時における露出側の面である。
【符号の説明】
【００３６】
10：ガスクロマトグラフィックシステム
12：ヘッドスペースサンプリング器
14：小瓶
16：ガスクロマトグラフ
18：移送ライン
20：インジェクタ
26：ライナー
30：加熱素子
32：冷却フィン
42：隔壁アセンブリ
44：隔壁キャップ
46：主搬送ガス入り口
60：コラム隔離アクセサリ
62：補助搬送ガス出口
80：クロマトグラフィック・コラム
【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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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