(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィ・カラムに結合されて使用される、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、
前記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れた移送ラインと、
前記ヘッドスペースサンプリング器によって得られた前記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、
前記ヘッドスペース蒸気が前記チューブ通り抜けるとき、前記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、
前記チューブの温度を上昇して、前記化合物を前記ハウジングに結合したクロマトグラフィ・カ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・カ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２】
前記吸着剤は疎水性である請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記吸着剤はグラファイト化されたカーボンブラックである請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記ハウジングはクロマトグラフィ・インジェクタを有し、前記チューブは、前記クロマトグラフィ・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記載のシステム。
【請求項５】
第１の流体通路であり、前記ハウジングに結合された前記クロマトグラフィ・カラムが前記ハウジングから隔離されている間に、その第１の流体通路内で、前記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前記化合物を吸着し、そして、前記ハウジングから排出される、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前記クロマトグラフィ・カラムへ放出される第２の流体通路とを備える請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記ハウジングは、前記チューブ下部の部屋と流体的に連通した換気孔を有する請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記ハウジングに結合されたカラム隔離用アクセサリを更に備え、前記カラム隔離用アクセサリに結合された前記クロマトグラフィ・カラムが、前記ハウジングに流れる物質から隔離される請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記ハウジングは、ヘッドスペース蒸気入口を有し、そのヘッドスペース蒸気入口により、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、前記換気孔から排出され、
前記ハウジングは、前記チューブの上部部屋と流体的に連通する主搬送ガス入口を有し、その主搬送ガス入口により、搬送ガスが前記チューブに導入され、
前記カ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的に連通する補助搬送ガス入口を有し、前記アクセサリに結合された前記クロマトグラフィ・カラムを隔離するために、その補助搬送ガス入口により、搬送ガスは前記ハウジング内に導入され、
ヘッドスペース蒸気が前記ハウジングに導入される間、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排出される間、および、搬送ガスが前記吸着剤を乾燥除去し前記換気孔から排出される間、主搬送ガス入口および補助搬送ガス入口の圧力は、搬送ガスを前記チューブの上部部屋に導入し、そして前記クロマトグラフィ・カラムを隔離するために、調節可能であり、さらに、吸着された化合物がクロマトグラフィ・カラムに放出される間に、搬送ガスを前記チューブに導入し、クロマトグラフィ・カラム内へ流すために、調節可能である請求項７記載のシステム。
【請求項９】
クロマトグラフィ・カラムに結合されて使用される化合物前処理濃縮器であり、
サンプル混合物の入口、主搬送ガス入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、入口および出口を有し、その出口の内径が入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、
補助搬送ガス入口を有し、前記ハウジングに結合されたカラム隔離用アクセサリとを備え、
前記サンプル混合物入口は、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排出し、
前記主搬送ガス入口は、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口は、前記アクセサリに結合されたクロマトグラフィ・カ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、
前記主搬送ガス入口および前記補助搬送ガス入口の圧力は、サンプル混合物が前記ハウジングに導入される間、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排出される間、そして、補助搬送ガスが前記吸着剤を乾燥除去し、そして、前記換気孔から排出される間に、搬送ガスを前記チューブの入口に導入して前記クロマトグラフィ・カラムを隔離するために、調節可能であり、さらに、前記吸着剤に吸着された化合物が前記クロマトグラフィ・カラムに放出される間に、搬送ガスを前記チューブに導入し、そしてクロマトグラフィ・カラム内へ流すために、調節可能である化合物前処理濃縮器。
【請求項１０】
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９記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項１１】
前記吸着剤は疎水性である請求項９記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項１２】
前記吸着剤はグラファイト化されたカーボンブラックである請求項１１記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項１３】
前記ハウジングはクロマトグラフィ・インジェクタを備え、そして
前記チューブは前記クロマトグラフィ・インジェクタ内に配置されたライナーを備える請求項９記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項１４】
更にヘッドスペースのサンプリング器を備える請求項９記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項１５】
前記ハウジングは、前記ヘッドスペースのサンプリング器を含む請求項１４記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項１６】
クロマトグラフィ・インジェクタに結合されたクロマトグラフィ・カラムを含むガスクロマトグラフィ・システムにおいて化合物を前処理濃縮する方法であり、前記クロマトグラフィック・インジェクタは、圧力を調整できる主搬送ガス入口と、圧力を調整できる補助搬送ガス入口と、入口および出口を有し、出口の内径が入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、
前記クロマトグラフィ・カ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、主搬送ガス入口および補助搬送ガス入口の圧力を設定するステップと、
サンプル混合物がライナー内を流れ、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・インジェクタから排出されるよう、サンプルを前記クロマトグラフィ・インジェクタ内に導入するステップと、
前記クロマトグラフィ・カ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、主搬送ガス入口および補助搬送ガス入口の圧力を設定するステップを備える方法。
【請求項１７】
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、そしてクロマトグラフィ・インジェクタから排出されるように、補助搬送ガスをクロマトグラフィ・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・インジェクタからサンプル混合物が排出された後で、かつ、換気孔が閉じられて、クロマトグラフィ・カラムがもはや隔離されないように入口の圧力が設定される前に起こる請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
化合物を放出するステップは、クロマトグラフィ・インジェクタを加熱するステップを含む請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
クロマトグラフィ・カ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するステップと、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、クロマトグラフィ・インジェクタから排出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１８記載の方法。
【請求項２０】
クロマトグラフィ・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介してクロマトグラフィ・インジェクタ内へ導入される請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
チューブに結合されたガスクロマトグラフテ・システムにおいて化合物を前処理濃縮する方法であり、前記ガスクロマトグラフィ・システムにおいて、前記チューブは入口および出口を有し、前記出口の内径が入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み、
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・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するステップと、
吸着剤により吸着された前記化合物をクロマトグラフィ・カラムに放出するステップを備える方法。
【請求項２２】
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・システムから排気されるように、補助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・システムからサンプルの湿気が排出された後で、前記化合物がクロマトグラフィ・カラム内へ放出される前に起こる、請求項１６記載の方法。
【請求項２３】
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２１記載の方法。
【請求項２４】
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・システムから排出されるように、チューブを更に加熱するステップを更に備える請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
クロマトグラフィ・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２１記載の方法。
【請求項２６】
クロマトグラフィ・カラムに結合されて使用される化合物前処理濃縮器であり、
クロマトグラフィ・インジェクタと、
前記クロマトグラフィ・インジェクタ内に配置され、上部および下部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、
前記ライナーの上部の内壁は、吸着剤が配置された上部部屋を部分的に囲み、
前記ライナーの下部の内壁は、クロマトグラフィ・カ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、化合物前処理濃縮器。
【請求項２７】
前記ライナーの温度を上昇して、前記化合物を、前記クロマトグラフィ・インジェクタに結合されたクロマトグラフィ・カラムに放出するため、前記クロマトグラフィ・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２６記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項２８】
前記吸着剤は疎水性である請求項２６記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項２９】
前記吸着剤はグラファイト化されたカーボンブラックである請求項２８記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項３０】
第１の流体通路と第２の流通経路とを形成し、前記第１の流体通路内で、前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィ・カラムはハウジングから隔離される間に、前記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前記化合物を吸着し、そして前記クロマトグラフィ・インジェクタから排出され、
前記第２の流体通路で、前記吸着剤により吸着された化合物がクロマトグラフィ・カラムへ放出される、
請求項２６記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項３１】
前記クロマトグラフィ・インジェクタは、前記ライナーの下側部屋と流体的に連通する換気孔を有し、その換気孔を通じて前記クロマトグラフィ・インジェクタから湿気が排出される請求項２６記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項３２】
前記クロマトグラフィ・インジェクタに結合されたカラム隔離用アクセサリを更に備え、そのカラム隔離用アクセサリに結合されたクロマトグラフィ・カラムは、そのカラム隔離用アクセサリでもって、前記クロマトグラフィ・インジェクタに流れる物質から隔離される請求項３１記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項３３】
前記クロマトグラフィ・インジェクタは、サンプル混合物の入口を有し、それにより、前記サンプル混合物は、前記クロマトグラフィ・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排出され、
前記クロマトグラフィ・インジェクタは、前記ライナーの上部部屋と流体的に連通する主搬送ガス入口を有し、その主搬送ガス入口により、搬送ガスが前記ライナー内に導入され、
前記カラム隔離用アクセサリは、前記ライナーの下部部屋と流体的に連通する補助搬送ガス入口を有し、前記カラム隔離用アクセサリに結合されたクロマトグラフィ・カラムを隔離するために、前記補助搬送ガス入口により、搬送ガスが前記ハウジング内に導入され、そして、
主搬送ガス入口および補助搬送ガス入口の圧力は、サンプル混合物が前記クロマトグラフィ・インジェクタに導入される間、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排出される間、そして、搬送ガスが前記吸着剤を乾燥除去し、そして、前記換気孔から排出される間に、搬送ガスを前記ライナーの上部部屋に導入し、そして前記クロマトグラフィ・カラムを隔離するために、調節可能であり、さらに、吸着された化合物がクロマトグラフィ・カラムに放出される間に、搬送ガスを前記ライナーに導入し、そしてクロマトグラフィ・カラム内へ流すために、調節可能である請求項３２記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項３４】
クロマトグラフィ・カラムに結合されて使用される、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れた移送ラインと、
前記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、入口と出口を有し、出口の内径が入口の内径より小さいチューブと、
ヘッドスペース蒸気が前記チューブを通り抜けるとき、前記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、
前記チューブの温度を上昇して、前記化合物を前記ハウジングに結合したクロマトグラフィ・カ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３５】
クロマトグラフィ・カラム(80)に結合されて使用されるための化合物前処理濃縮器であり、
ハウジング(42,22,28,60)と、
前記ハウジング内に配置され、入口と出口を有し、出口の内径が入口の内径より小さいチューブ(26)と、
前記チューブ内に配置された吸着剤(76)とを備え、
前記ハウジングは、化合物を含むサンプル混合物と、前記サンプル混合物を搬送する搬送ガスとを前記チューブの入り口に供給する導入部と、前記チューブの出口から出た気体を前記クロマトグラフィ・カラムの方へ導く供給部と、前記チューブの出口から出た気体が前記クロマトグラフィ・カラムの方へ導かれないときに、前記チューブの出口から出た気体を排出する排出部とを備える、
化合物前処理濃縮器。
【請求項３６】
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３５記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項３７】
前記吸着剤は疎水性である請求項３５記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項３８】
前記吸着剤はグラファイト化されたカーボンブラックである請求項３７記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項３９】
前記ハウジングはクロマトグラフィ・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３５記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項４０】
更にヘッドスペースのサンプリング器を備える請求項３５記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項４１】
前記ハウジングは、前記ヘッドスペースのサンプリング器を含む請求項４０記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項４２】
前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィ・カラムがハウジングから隔離される間に、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前記化合物を吸着し、そして前記ハウジングから排出される、第１の流体通路と、
前記吸着剤により吸着された前記化合物がクロマトグラフィ・カラムへ放出される第２の流体通路とが形成される請求項３５記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項４３】
前記ハウジングは、前記チューブの出口と流体的に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排出される請求項３５記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項４４】
前記ハウジングに結合されたカラム隔離用アクセサリを更に備え、そのカラム隔離用アクセサリに接合されたクロマトグラフィ・カラムは、そのカラム隔離用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４３記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項４５】
前記ハウジングは、サンプル混合物の入口を有し、その入口により、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排出され、
前記ハウジングは、前記チューブの入口と流体的に連通する主搬送ガス入口を有し、その主搬送ガス入口により、搬送ガスが前記チューブ内に導入され、
前記カラム隔離アクセサリは、前記チューブの出口と流体的に連通する補助搬送ガス入口を有し、前記カラム隔離アクセサリに結合されたクロマトグラフィ・カラムを隔離するために、前記補助搬送ガス入口により、搬送ガスが前記ハウジング内に導入され、
前記ハウジングにおいて、主搬送ガス入口の圧力および補助搬送ガス入口の圧力は、サンプル混合物が前記ハウジングに導入される間、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排出される間、そして、補助搬送ガスが前記吸着剤を乾燥除去し、そして、前記換気孔から排出される間に、搬送ガスを前記チューブの入口に導入して前記クロマトグラフィ・カラムを隔離するために、調節可能であり、さらに、吸着された化合物がクロマトグラフィ・カラムに放出される間に、搬送ガスを前記チューブに導入し、そしてクロマトグラフィ・カラム内へ流すために、調節可能である請求項４４記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項４６】
クロマトグラフィ・カラムに結合されて使用される化合物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、入口および出口を有し、その出口の内径が入口の内径よりも小さいチューブ(26)と、
前記チューブの内部に配置された吸着剤(78)とを備え、
前記ハウジングは換気口を備え、前記ハウジングおよび前記チューブは、前記換気孔が開けられ前記ハウジングに結合されたクロマトグラフィ・カラムが前記ハウジングから隔離されるときに第１の流体通路を形成し、前記換気孔が閉じられ前記ハウジングに結合された前記クロマトグラフィ・カラムが前記ハウジングから隔離されないときに形成される第２の流体通路を形成し、第１の流体通路では、化合物を含むサンプル混合物が、搬送ガスと混合し、化合物を吸着する前記吸着剤を通り、前記ハウジングから排出され、第２の流体通路では、前記吸着剤により吸着された前記化合物が前記クロマトグラフィ・カラムに放出される、
化合物前処理濃縮器。
【請求項４７】
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４６記載の化合物前処理濃縮器。
【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化された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・インジェクタを備え、そして前記チューブは前記クロマトグラフィ・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】
更にヘッドスペースのサンプリング器を備える請求項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、前記ヘッドスペースのサンプリング器を含む請求項５１記載の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カラム隔離用アクセサリを更に備え、そのカラム隔離用アクセサリに接合されたクロマトグラフィ・カラムは、前記カラム隔離用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４６記載の化合物前処理濃縮器。
【請求項５４】
前記ハウジングは、サンプル混合物の入口を有し、その入口により、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排出され、
前記ハウジングは、前記チューブの入口と流体的に連通する主搬送ガス入口を有し、その主搬送ガス入口により、搬送ガスが前記チューブ内に導入され、
前記カラム隔離アクセサリは、前記チューブの出口と流体的に連通する補助搬送ガス入口を有し、前記アクセサリに結合されたクロマトグラフィ・カラムを隔離するために、前記補助搬送ガス入口により、搬送ガスが前記ハウジング内に導入され、そして、
主搬送ガス入口の圧力および補助搬送ガス入口の圧力は、サンプル混合物が前記ハウジングに導入される間、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排出される間、そして、補助搬送ガスが前記吸着剤を乾燥除去し、そして、前記換気孔から排出される間に、搬送ガスを前記チューブの入口に導入し、そして前記クロマトグラフィ・カラムを隔離するために、調節可能でありさらに、吸着された化合物がクロマトグラフィ・カラムに放出される間に、搬送ガスを前記チューブに導入し、そしてクロマトグラフィ・カラム内へ流すために、調節可能である請求項５２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、分析対象の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・カラム、クロマトグラフィ・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、次にカ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。カラムの端で、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による米国特許第5,545,252号で開示されている。
【０００３】
サンプルを受け取り、次にそれをカ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価値は長い間、認識されてきた。そのようなデバイスの１つは、Golayによる米国特許第4,038,053号に開示されており、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・カラムに注入するクロマトグラフィ・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、そのような温度上昇がまた、システムの感度に有害に影響する他の材料(水など)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・カ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による米国特許第5,612,225号、Legendreによる米国特許第4,245,494号およびHutchinsによる米国特許第2,813,010号は、サンプルをクロマトグラフィ・カ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による米国特許第6,223,584号は、クロマトグラフィ・カラム(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・カラムとの間に存在する死空間であり、この死空間は、典型的なカラ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による米国特許第5,814,128号は、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・カラムに入る前に、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による米国特許第4,293,316号は、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・カ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・カ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・カラムに転送できるような方法で、短期間の間、カラムに接続される。そのようなシステムは、小瓶とクロマトグラフィ・カラムの間でインジェクタを用いる、Hinshawによる米国特許第5,711,786号に開示されている。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・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・カ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・カ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・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・システムの感度に有害に影響することなく、温度上昇を可能にするガスクロマトグラフィ用の化合物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・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・カラムとの間で容積が殆ど、又は全くなく、そのため、過度のピークの広がりを低減する。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・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・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、入口および出口を有し、出口の内径は入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、この発明は入口と出口を持つチューブを備え、出口の内径は入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・カ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、入口および出口を有し、出口の内径は入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、この発明はさらにカ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・カ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クロマトグラフィ・カラムが隔離されるように、主搬送ガスの入口と補助搬送ガスの入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・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除去されるように、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、主搬送ガスの入口および補助搬送ガスの入口に圧力を設定し、そして、吸着材により吸着された化合物がカ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・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を保持する。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・カラム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から図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で詰められる。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、Supelcoによって製造されているCarbopack Bなどのグラファイト化された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とカラム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/クォーツのウールプラグ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、カラム80は、直接ライナー26の下部に差し込まれてもよい。
【００２５】
再び図２〜３を参照すると、ねじが設けられているカラー40は、金属スリーブ22の先端で、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、主搬送ガス入口46を持ち、その入口の圧力は調整でき、その入口は上方に位置し、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と流体的に連通している。
【００２８】
好ましくは、PerkinElmer Instruments, LLCによって製造された PreVent(商標) Systemなどのカ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・カラム80の間に挿入される。そのアクセサリ60は、補助搬送ガス入口62を持ち、その入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の下部とカラム80の先端とに挿入される制限部である管材料(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・システム10の操作は、図７〜１１で順次示される。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・カラム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/クォーツのウールプラグ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口84は再度開にされる。入口84および主搬送ガス入口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)。補助搬送ガス入口62は、クロマトグラフィ・カラム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、主搬送ガス入口46の圧力は、カラム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カラム80内に放出される(矢印Jで示す)。
【００３３】
図１１を参照すると、化合物がカラム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からカラム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・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・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・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カ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・インジェクタおよびカ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・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・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・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・システムの乾燥除去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・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・システムの乾燥除去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・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：主搬送ガス入口
60：カ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・カラム
【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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