【誤訳訂正書】
【提出日】平成21年10月13日(2009.10.13)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】加圧流体試料インジェクタおよび流体試料の射出方法
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年９月１１日出願の米国仮特許出願第６０／４０９，８３６号（代理人文書第ＷＡＡ−２８６号）の特典を請求するものであり、その内容を援用として本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は、試料処理および射出システムに関し、より詳細には射出サイクルの速度を増加させる装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
液体クロマトグラフィ試料射出の一形態では、試料は針または毛管の中に引き込まれ、その後針およびあらゆる関連する管を通して流体を試料ループ内に引き込むことによって試料ループ内に装填される。試料が試料ループ内に入れられた後、試料ループは分離が起こる液体クロマトグラフィコラムを通して試料を押す、ポンプ／インジェクタシステムなどの射出機構に連結される。試料は、流体の蒸気圧に直接関連する流速で管のシステムを通して引くことができる。流体が配管を通して早く引き込まれ過ぎると、流体は気化し、試料完全性および試料ループ内への試料位置決めにおいて望ましくない結果をもたらす可能性がある。この現象により、試料充填流速が気化を起こす流速以下に維持される。ほとんどの場合、この制限は試料充填が全体の試料充填サイクル時間の重要な部分であるということを示す。多くの試料充填サイクルを必要とするスクリーニング過程で、試料射出サイクルを小さくする動機づけが存在する。試料射出サイクルを少なくする１つの方法は、試料充填過程の速度を上げることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、試料充填速度は、流体システムを加圧し、それによって流体の気化を防ぐことによって明らかに上げられる。この過程により、高い圧力を使用することなく試料ループ内に試料を引き込むシステムよりも早く試料をシステムを通して運搬することが可能になる。最終的には、より早い試料充填時間により、試料充填間の全体のサイクル時間が少なくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、試料ループへの試料の運搬を助けるように高い圧力を利用する加圧試料インジェクタシステムを具体化する。一実施形態では、試料ループを試料装填機構および分離機構に交互に連結させることが可能な多ポートバルブにわたって試料ループが連結される。試料装填機構は、装填動作のために圧力容器に密封されている容器から試料を既に吸引した吸引針からなる。吸引針は、多ポートバルブを通して試料ループの一方側に連結されている。計量注射器は、多ポートバルブを貫通して試料ループのもう一方側に連結されている。吸引針が圧力容器内で密封された後、圧力補助ポンプは実質的に圧力容器に対して密封されて、圧力補助ポンプ、試料ループ、および計量注射器を通るほぼ密封された経路を作り出す。
【０００６】
第１の位置にある多ポートバルブで、試料を保持する容器から試料針内に試料は吸引される。その後、針の先端は圧力容器および圧力補助ポンプに連結され、流体経路は加圧される。圧力容器から計量注射器までの経路にわたって圧力差動を作り出すことによって、試料は吸引針から試料ループまで運ばれる。多ポートバルブが第２の位置まで動かされた後に、試料は傾斜ポンプによって試料ループから分析コラムまで移動される。多ポートバルブの第２の位置は、計量注射器および吸引針を試料ループから外し、吸引針を計量注射器に直接連結して、１回または複数回の洗浄サイクルが、射出および分離が続行しながら、流路を洗浄することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の上記および他の特徴は、添付の図面と関連して考えると、以下の詳細な説明からよく理解できるだろう。
【０００８】
本出願のいくつかの教示を、現時点で好ましい実施形態を特に参照して説明する。しかし、これらの実施形態は本発明書内で教示の有利な使用のいくつかの例を示すだけであることを理解すべきである。全体的に、本出願の明細書中で行なわれる陳述は、様々な請求項に係る発明の範囲を必ずしも制限するものではない。様々な変更を本発明の精神および範囲から逸脱することなく加えることができることは、当業者には自明のことであろう。
【０００９】
図１では、試料を迅速に動かす簡単な方法が示されている。大量の試料１０が容器１２内に保持されている。吸気針１４の第１の端部は、試料ループ１８の第１の端部と流体連通しており、試料ループ１８の第２の端部は計量注射器２０と流体連通している。針１４から注射器２０までの流体経路は、溶質で満たされている。吸引針１４の第２の端部は、試料１０を圧力下で保持することが可能なシール７を貫通して試料１０内に配置されている。試料が加圧されると、試料１０から計量注射器２０までの流体経路全体は圧力を受ける。
【００１０】
計量注射器２０のプランジャが後に引っ張られると、圧力差動が計量注射器２０と試料１０の間に確立され、圧力を受けていない流体システム内より迅速に試料液体を針１４を通して試料ループ内に運ぶ。
【００１１】
図１に示されるシステムでは、流体経路全体を試料１０で満たすのではなく、試料１０を貯蔵する必要が頻繁にある。これらの場合、試料１０が吸引針１４内に吸引された後、針は試料１０から持ち上げられ、流体の加圧槽（図示せず）内に配置される。流体はその後、試料が試料ループ１８内に装填されると、流体経路内に試料を括る。システムは、流体および試料が流体間のインターフェイスで混合するという事実の原因となるように使用される試料の量を調節しなければならないが、この技術は流体経路全体を試料で満たす方法により試料を節約する。
【００１２】
針が連続する密封された流体槽の間で移動されると、図１の装置は一連の流体を長いループ内に装填するのに有用である。しかし、試料の処理を簡単にすることができ、試料の濃度を一致させ、使用する試料の量を試料間の空気隙間を使用し、適切に構成された多ポートバルブのポートにわたって試料ループを連結させることによって、最小限に抑えることができる。
【００１３】
図２Ａ〜Ｃに示す実施形態に示すように、吸引計量された試料１１の希釈を最小限に抑えるために、計量された試料１１は普通、吸引針内の空気隙間によって据え置かれる（ｂｒａｃｋｅｔｅｄ）。吸引針は、流体９で充填され始め、図２Ａに示すように吸引前に、計量注射器（図示せず）は吸引針１４の先端で大量の空気１３内を引くように引き戻される。２Ｂでは、吸引針１４は試料１０内に配置されており、計量注射器はさらに所定の計量された試料部分１１を吸引１４内に引き込む計量された量だけ引き戻される。２Ｃで示された一実施形態では、吸引針１４はその後試料１０から持ち上げられ、後試料空気隙間１５は計量注射器によって吸引針１４内に引き込まれる。
【００１４】
図３は、吸引針１４内で、かつ多ポートバルブ１６を使用した、計量された試料１１の加圧を示す、本発明の一実施形態を図示している。図では、装置は計量した試料１１の吸引後である。計量した試料１１を入れた吸引針１４は、この目的に適応された圧力容器４２内に保持された加圧流体２８内に配置されている。吸引針１４は、シール３２によって圧力容器４２に密封されている。圧力補助ポンプ３０は、加圧流体２８に対して圧力容器４２と流体連通している。加圧流体２８内の吸引針で、加圧流体２８から、吸引針１４、試料ループ１８を通して、計量注射器２０までの試料経路全体が加圧されている。本発明の連結部は全て、大気圧から試料経路を実質的に密封している。さらに加圧流体２８上の圧力を調節するため、圧力補助ポンプと共に逃がし流手段３６を使用することができる。圧力モニタ３８は、診断および／または制御の目的で加圧流体ラインに連結させることができる。
【００１５】
図４は、空気隙間によって据え置かれた計量された試料１１を示しており、圧力を受けて試料ループ１８まで運ばれる前に、吸引針１４内で加圧される。一実施形態では、吸引針１４はＯリング３２によって圧力容器４２に対して密封されている。吸引針１４を圧力容器４２に対して実質的に密封するリップシールまたはあらゆる他の手段が、適当である。加圧流体２８上の圧力が増すと、空気隙間１３、１５は圧縮され、加圧流体２８の大量１７が吸引針１４内に引き込まれる。
【００１６】
多ポートバルブ１６は２つの位置を有しており、第１の位置（図３に示す）では、ポート１と３、２と４、および５と６が流体連結しており、第２の位置では、ポート１と２、３と５、および４と６が流体連結している。一実施形態では、吸引針１４は第１のポート１に連結されている。試料ループ１８は、ポート３および４を使用して、多ポートバルブ１６にわたって連結されている。計量注射器２０は、ポート２で多ポートバルブ１６に連結されている。多くの実施形態では、傾斜ポンプ（図示せず）はポート５で多ポートバルブ１６に連結されており、分析コラム（図示せず）はポート６で多ポートバルブ１６に連結されている。多ポートバルブは、圧力補助ポンプおよび／または傾斜ポンプによって与えられる圧力まで動作するように構成されている。多ポートバルブが図３に示すように第１の位置にある場合、傾斜ポンプおよびコラムは多ポートバルブ１６および吸引針１４によって流体連通されて維持され、試料ループ１８および計量注射器２０は多ポートバルブ１６によって流体連通されて維持されている。第１の位置はまた、図３に示した運搬動作の前に、計量した試料１１を吸引針１４内に引き込むのに使用されている。
【００１７】
第２の位置（図示せず）では、多ポートバルブ１６は傾斜ポンプ、試料ループ１８、および分析コラムを１つの流体経路内に維持し、吸引針１４および計量注射器２０は別個の流体経路と流体連通して維持されている。この位置により、傾斜ポンプが計量された試料１１を試料ループ１８から分析コラムの上に押し込むことが可能になり、装置の残りが洗浄動作を受ける。
【００１８】
計量注射器２０は、試料経路を通して計量した量の流体を引き込むためのものである。計量注射器２０は、注射器内に真空を作り出すことによって機能する。真空は、吸引針１４と注射器に向かって流体を引く計量注射器２０の間に圧力差動を作り出す。注射器２０内に引き込まれる流体の量を制御することによって、装置は計量された試料１１の前縁部が試料経路に沿ってどれだけ遠く移動するかを制御する。計量注射器２０は、この原理に基づくどんなポンプ動作であってもよい。
【００１９】
異なる数のポートを有する多ポートバルブを装置内で使用することができる。例えば、計量された試料を１つの位置で試料ループ内に引き込み、第２の位置で試料ループを隔離するのに、２つの位置を有する４ポートバルブを使用することができる。このように充填された試料ループを、さらに加工するために外し、保持することができる。吸引針を位置決めし、多ポートバルブを制御し、計量シリンジを位置決めする制御手段が、構成部品を調整するのに必要である。
【００２０】
図５Ａに示す好ましい一実施形態では、圧力補助ポンプ３０は洗浄注射器３４であり、試料経路を洗浄するように洗浄流体を供給するのに使用することもできる。図５Ａでは、計量注射器２０は引き戻され、試料経路にわたって圧力差動を作り出す。計量注射器２０がキャリブレーションされた距離だけ引き戻されると、計量された試料１１は試料ループ１８内に位置決めされ、加圧流体２８からの流体は計量された試料１１の後ろで試料経路の残りを充填する。洗浄注射器３４が流体経路に対して密封され、加圧流体２８上の圧力を維持しているので、計量された試料１１はほとんど圧力変化せず、蒸発しない。したがって、計量された試料１１を試料ループ１８内に迅速に移動させることができる。
【００２１】
図５Ｂは、極めて少量の試料１０しか利用可能でない場合に、計量された試料１１を試料ループ１８内に位置決めするのに使用される部分ループ配置を示している。ここで、試料ループ１８は多ポートバルブ１６のポート３からポート４まで延び、計量した試料１１はループ１８内で中心合わせされる。計量された試料１１で試料ループ１８が充填されない場合、試料ループ１８の残りは運搬流体１７、９および空気隙間１３、１５によって占められている。部分ループ配置内で計量された試料１１を中心合わせすることが好ましいが、計量された試料１１全体が試料ループ１８内に運ばれる限り、満足な結果が得られる。部分ループ配置は、既知量の試料１０の使用を保証するが、試料は試料ループ１８内の運搬流体によって希釈され、空気隙間内の大量の空気が分析コラムに運ばれるであろう。部分ループ配置にとっては、分析コラム上の空気の影響を最小限に抑えるのに、小さな空気隙間が必要なのである。
【００２２】
十分な試料１０が利用可能である場合、計量された試料１１は図５ｃに示すように「過充填された完全ループ」を使用して位置決めされる。ここで、試料ループ１８によって保持することができるより多くの試料１０が吸引針１４内に引き込まれる。一実施形態では、計量注射器２０が引き戻されると、試料ループ１８内で中心合わせされた計量された試料１１を位置決めする。ループが過充填されているので、計量された試料１１は試料ループ１８を充填するだけでなく、試料ループのポート３、４、および普通は吸引針１４用の連結ポート１、計量注射器２０用の連結ポート２を通して延びている。この位置決めにより、空気隙間１３、１５が試料ループ１８を越えて十分配置される。過充填された完全ループの利点は、既知量の完全強度試料がサイクルの充填段階中に試料ループ１８から分析コラム内に射出されることを確実にすることである。
【００２３】
オーバーフローの完全ループの第２の実施形態では、計量された試料１１は中心合わせされないが、試料ループのポート３の直前で後行する空気隙間１５に位置決めされている。この実施形態は、先行する空気隙間１３の近くの試料が分散して希釈される可能性があるという事実を考慮している。試料の一貫した濃度は、試料ループ１８内に位置決めされた先行する空気隙間１３の近くで希釈される可能性のある試料の量を最小限に抑え、試料ループ１８内に位置する後行する空気隙間１５の近くの濃縮した試料の量を最大限にすることによって最適化される。
【００２４】
計量された試料１１は試料経路内で加圧されているので、計量された試料１１は試料ループ１８内に運ばれるときには蒸発しない。最適な性能に対して加圧レベルの決定は、試料および他の流体の粘度、試料針の所望の位置決め速度および内径（ＩＤ）、相互連結配管、多ポートバルブ、および計量注射器を考慮する。一実施例として、表１に挙げたパラメータを使用する例では、６００〜２０００μＬ／分の試料移動速度が得られた。このシステムは、加圧しないで達成することができるよりも最大１０倍長い試料装填時間を示した。１５０ｐｓｉｇを越える圧力を使用することができるが、加圧されない空気隙間寸法を明らかに増加させなければならず、サイクル時間への望ましくない影響が作り出される。
【表１】
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【００２５】
図６に示された好ましい実施形態では、装置は２つの段階を有するサイクル内で動作するように設定されている。１つの段階は計量された試料１１を試料ループ１８内に運び、第２の段階は流体経路を洗浄し、計量された試料１１は分析コラムを通して押し出される。洗浄技術は当業界ではよく知られているので、図示された洗浄機構は例示するためだけのものである。洗浄注射器ポンプは、サイクルの試料運搬段階中に流体経路を加圧するのに使用される。圧力補助ポンプ３０として働く洗浄注射器３４は洗浄ブロック４２を維持し、所望の圧力で圧力容器として機能する。圧力調節穴４０はほぼ均一な圧力を保持するのに使用され、吸引針１４は洗浄ブロック４２内にある。洗浄ブロック４２は、圧力調節穴および密封されたチャンバ２９の上部からの余分な流体が廃棄物容器４１内に排出する収集領域３３に運ばれるように構成されている。
【００２６】
計量された試料１１が吸引針１４内に吸引されると、吸引針１４は洗浄ブロック４２のＯリング３２内に挿入され、計量注射器２０と圧力補助ポンプ３０の間の大量の流体は試料の移動を補助するように加圧される。バルブ４４は、計量注射器２０の頭部で、サイクルのこの部分中に多ポートバルブ１６と計量注射器２０の間の連結を提供するように設定されている。圧力補助ポンプ３０、ここで洗浄注射器３４から流体を分配することによって、システム内に圧力が作り出され、圧力調節穴４０によって一定に保持されている。動作圧力でシステムを利用して、計量注射器２０は計量された試料１１を吸引針１４から試料ループ１８内に運ぶため、所定量を計量し直す。試料が試料ループ１８内に位置決めされた後、多ポートバルブ１６は作動し、試料ループ１８内の試料は傾斜ポンプおよび分析コラムに連結されて、分析コラム内に射出される。
【００２７】
試料ループ１８が流体経路から取り除かれると、装置は洗浄段階に変わる。吸引針１４は、Ｏリング３２から引き出され、収集領域３３の上に保持される。バルブ４６は状態を変えて、洗浄注射器を洗浄貯蔵器４８から再装填することが可能になる。バルブ４４は状態を変えて、洗浄流体を洗浄貯蔵器４８から多ポートバルブのポート２に連結されたラインへ、多ポートバルブ１６を通して廃棄物４１内に流れる吸引針１４に供給することができる。普通、試料ループが装置に再連結される前に、流体経路を通して流体洗浄のいくつかのサイクルを行なうのに十分な時間がある。
【００２８】
本発明により、運搬速度が運ばれる流体の蒸気圧によって制限される大気圧で必要なのより明らかに少ない時間で試料ループ内に試料を運ぶことが可能になる。試料位置決め精度はまた、他のクロマトグラフィシステム上でも改良されている。上記は本発明の特定の実施形態の説明であるが、特許請求の範囲の範囲および精神内に残っているままで、変更形態、変形形態、および相当物を使用することもできる。加えて、好ましい実施形態を図示し、説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることができる。特許請求の範囲が明示的に異なるように言及していない限り、このような変更形態は特許請求の範囲内に含まれるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】装置の一部を示す図である。
【図２Ａ】試料吸引のステップを示す図である。
【図２Ｂ】試料吸引のステップを示す図である。
【図２Ｃ】試料吸引のステップを示す図である。
【図３】加圧中の装置の一実施形態を示す図である。
【図４】試料の加圧を示す図である。
【図５Ａ】計量中の装置を示す図である。
【図５Ｂ】計量後の試料ループ内の部分ループ試料を示す図である。
【図５Ｃ】計量後の試料ループ内の過充填の完全ループ試料を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態を示す図である。