(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械工作により形成された穴（１２）に、極微小な穴の形成体（Ｆ）を挿入することにより、機械工作では不可能な極微小内径とした試料溶液保持室（４）を設けたローター（１）を備えたことを特徴とする微量試料注入器。
【請求項２】
前記形成体（Ｆ）として、極微小な穴（１３ａ）を有する中空管（１３）を用い、この中空管（１３）を前記穴（１２）に挿入して固着したことを特徴とする請求項１記載の微量試料注入器。
【請求項３】
前記形成体（Ｆ）として、極微細な金属線（１４）を用い、この金属線（１４）を前記穴（１２）に挿入すると共に、樹脂を前記穴（１２）に充填して固化した後、前記金属線（１４）を化学的に溶解したことを特徴とする請求項１記載の微量試料注入器。
【請求項４】
前記形成体（Ｆ）として、極微細な金属線（１４）を用い、この金属線（１４）を前記穴（１２）に挿入すると共に、樹脂を前記穴（１２）に充填して固化した後、前記金属線（１４）を機械的に引き抜いたことを特徴とする請求項１記載の微量試料注入器。
【請求項５】
前記金属線（１４）を機械的に引き抜くときに、電流を通じて前記金属線（１４）と前記固化した樹脂とを剥離し易くしたことを特徴とする請求項４記載の微量試料注入器。
【請求項６】
前記ローター（１）を透明な樹脂で製作し、試料溶液が試料溶液保持室（４）内に気泡の混入なく導入されていることを目視可能にしたことを特徴とする請求項１記載の微量試料注入器。
【請求項７】
前記ローター（１）内の試料溶液導入の状態を撮像可能にするための光ファイバーを設けたことを特徴とする請求項１記載の微量試料注入器。
【請求項８】
前記ローター（１）内の試料溶液導入の状態を確認するための試料溶液保持室（４）内の電気抵抗を測定する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の微量試料注入器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体クロマトグラフィーに広く用いられている微量試料注入器に関する。また、本発明は、キャピラリー電気クロマトグラフィーやキャピラリー電気泳動、さらには極微量試料を導入できる分離分析、測定分野において、利用可能な微量試料注入器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在のところ、液体クロマトグラフィーに用いられている試料注入器の最少の試料注入量は６０ナノリットルである。液体クロマトグラフィーにおいては充填剤の固定相体積の１％程度以下が試料負荷量と適正と一般に認められている。分離カラムの固定液相の推定は一般に困難であるので、分離カラム長の０．１％程度の注入体積が可能と見なしうる。内径１ミリメートルのカラムにおいて試料注入量がカラムの長さの０．１％として、１０センチメートル長のカラムでは０．１ミリメートルに相当し、そのカラム内での空間体積は０．０７８マイクロリットルに相当するので、可能な試料注入量は７８ナノリットルになる。また、０．７８マイクロリットルに相当する空間の中に、一般的な充填剤（充填密度０．４０ｇ／ｍｌ、細孔容積０．８７ｍｌ／ｇ）を充填すると、カラム内の細孔体積は０．２７マイクロリットルと見積もられるので、その０．１％の２７ナノリットルが可能な試料注入量とも見なせる。
【０００３】
分離カラムの内径が０．５ミリメートル、またはそれ以下の内径を有するキャピラリーカラムでは試料溶液の注入量は２０ナノリットルになるが、このような極微量の試料が注入できる注入器はない。
【０００４】
もし多量の試料溶液を注入するとカラムに対する試料の適正な負荷量を超えてしまうので、クロマトグラム上に得られるピークがブローディングを生じる。
【０００５】
キャピラリー電気泳動法では、内径５０マイクロメートルから内径１００マイクロメートル中空管を分離カラムとして用いる。一般にカラム長が５０センチメートルであるとき試料の注入幅は１〜２ミリメートルが適当とされる。内径５０マイクロメートルで長さ２ミリメートルの体積は４ナノリットルになり、同様に内径１００マイクロメートル中空管を用いたカラムでは１６ナノリットルになる。これは可能な上限の値であるので、実際はこれより小さな試料注入量の体積であるのが望ましい。
【０００６】
これまで試料注入器を用いた事例はあるが、この内容積は０．３マイクロリットルと大きいので前記の内径のカラムには適当でない。キャピラリー電気泳動に用いる注入量は４ナノリットルから１０ナノリットルであるが、現在このような微量の試料注入器はない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
キャピラリーカラムを用いた液体クロマトグラフィーにおいてスプリットインジェクション法による注入を行うことがなされているが、この場合一部の試料溶液がカラムに注入され、その他の部分は排出されて用いられないので試料溶液の大部分が有効に利用されていない。
【０００８】
キャピラリー電気泳動においてはバルブ型の微量試料注入器は一般に用いられてこなかった。代わりに、試料溶液にカラムの一端をつけ、これに一定時間電圧を印加して電気的に試料を導入する注入方式、カラムの両端に高低差を付けて吸引による注入方式、カラムの両端に設置され溶媒槽につけられている電極の一方を加圧や吸引することにより、試料溶液を保持する溶媒槽から試料溶液をカラム中に導く注入方式が行われている。しかし、これら三つの注入方式は試料溶液の絶対注入量が確定できないので、経験則から注入量を常に推定する方法を用いるしかなかった。
【０００９】
また、バルブ型試料注入器の問題の一つは内部のローター内に試料溶液が完全に満たされていることが肝要であるが、ときによりこの中に気泡が混入して試料溶液が十分に満たされないことが起こる。バルブ型の注入器において試料溶液が注入器内部の試料溶液保持室に気泡がなく完全に満たされたことを確定することが課題である。微量試料用の注入器においては特に肝要である。
【００１０】
そこで、本発明は、バルブ型試料注入器内部のローターに極微量の試料溶液保持室を設けたものとして、試料溶液の注入が絶対試料量を確実にして注入できるものとすると共に、前記試料注入器内部に試料が完全に入ったことを視覚的、映像的および電気的に確認することのできる微量試料注入器を提供することを目的としてなされたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明の微量試料注入器は、機械工作により形成された穴１２に、極微小な穴の形成体Ｆを挿入することにより、機械工作では不可能な極微小内径とした試料溶液保持室４を設けたローター１を備えたものとしている。
【００１２】
そして、本発明では、前記形成体Ｆとして極微小な穴１３ａを有する中空管１３を用い、この中空管１３を前記穴１２に挿入して固着したものとしたり、前記形成体Ｆとして極微細な金属線１４を用い、この金属線１４を前記穴１２に挿入すると共に、樹脂を前記穴１２に充填して固化した後、前記金属線１４を化学的に溶解したり、機械的に引き抜いたものとしている。なお、前記金属線１４を機械的に引き抜くときには、電流を通じて前記金属線１４と前記固化した樹脂とを剥離し易くすることができる。
【００１３】
さらに、本発明では、前記ローター１を透明な樹脂で製作し、試料溶液が試料溶液保持室４内に気泡の混入なく導入されていることを目視可能にしたものとすることがきる。
【００１４】
また、本発明では、前記ローター１内の試料溶液導入の状態を撮像可能にするための光ファイバーを設けたものとすることができる。
【００１５】
さらにまた、本発明では、前記ローター１内の試料溶液導入の状態を確認するための試料溶液保持室４内の電気抵抗を測定する手段を設けたものとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の微量試料注入器を液体クロマトグラフシステムに用いたときの配置を示しており、ａは送液ポンプ、ｂは微量試料注入器、ｃは分離カラム、ｄは検出器である。図２は、本発明の微量試料注入器をキャピラリー電気泳動システムに用いたときの配置を示しており、ｂは微量試料注入器、ｃは分離カラム、ｅは高電圧電源、ｆは溶媒槽である。図３は、本発明の微量試料注入器を電気クロマトグラフシステムに用いたときの配置を示しており、ａは送液ポンプ、ｂは微量試料注入器、ｃは分離カラム、ｅは高電圧電源、ｆは溶媒槽である。
【００１７】
前記液体クロマトグラフシステム、キャピラリー電気泳動システムおよび電気クロマトグラフシステムにおいて、図４〜６に示したように、本発明の微量試料注入器ｂに備えられるローター１は、両側面が保持部２、３で保持されている。ローター１には心棒Ｓを取り付けると共に、試料溶液保持室４および流路５、６が設けられている。保持部２には送液用流路７および試料溶液の導入用流路８が設けられ、保持部３には分離カラム９の先端９ａへの試料溶液の導入用流路１０および試料溶液の排出用流路１１が設けられている。
【００１８】
本発明の微量試料注入器は、試料溶液を導入用流路８から試料溶液保持室４に導入し、ついでローター１を一定の角度回転し試料溶液保持室４が送液用流路７および導入用流路１０に一致するように設定すると、試料溶液は分離カラム９に注入される。
【００１９】
このような微量試料注入器において、前記ローター１は、機械工作により形成された穴１２に、極微小な穴の形成体Ｆを挿入することにより、機械工作では不可能な極微小内径とした試料溶液保持室４を設けたものとしている。具体的には、以下に述べるようにして前記試料溶液保持室４を設けたものとしている。
【００２０】
すなわち、図５に示すように、ローター１にあらかじめドリルで穴１２をあける。この穴１２は現在の技術では０．２ミリメートルが最小径であるが、一例として０．６ミリメートルの穴をあける。ついでこの穴１２に０．２ミリメートル以下の非常に微小な口径の穴１３ａを有する中空管１３を挿入する。この中空管１３は一例として０．０６ミリメートルの内径と、０．６ミリメートルの外径を有する。挿入した中空管１３をノボラック樹脂接着剤でその壁面とローター１との十分な固着を行う。ついでローター１の両面仕上げを行う。このようにして体積１２ナノリットルの試料溶液保持室４を設けたものとしている。ローター１はポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、テフロン樹脂などが使用できる。中空管１３はポリエーテルエーテルケトン、テフロン管などが使用できる。
【００２１】
また、図６に示すように、ローター１にドリルで口径０．６ミリメートルの穴１２をあけ、この穴１２の中央にローター１の外部に設置した固定金具（図示せず）を用いて金属線１４を設置し、ついで前記穴１２の中に樹脂粉または樹脂液を注入し、加温成型する。そのあと金属線１４を引き抜き、再び仕上げ研磨を行い極微小内径とした試料溶液保持室４を設けたものとしている。一例として金属線１４には外形０．０５ミリメートルのものを用いる。なお、前記金属線１４を引き抜く際、この金属線１４に電圧を印加し、発生したジュール熱により樹脂と金属線１４との剥離を図り、金属線１４の引き抜きを容易にすることができる。また、前記金属線１４を引き抜くところを、金属線１４を塩酸溶液を用いて溶解し、同様にローター１に極微小内径とした試料溶液保持室４を設けたものとしてもよい。
【００２２】
さらに、本発明の微量試料注入器は、ローター１内に保持された試料溶液内に気泡が存在しないか確かめるために、試料溶液保持室４の近傍において光ファイバー保持用穴（図示せず）をローター１に設け、この光ファイバー保持用穴に光ファイバー（図示せず）を挿入し、試料溶液保持室４の状態を撮像するようにしたものとすることができる。この場合、ロータ一１は透明な樹脂で製作する。一例としてポリカーボネート樹脂を用いた。光ファイバーにより得られた試料溶液保持室４の像はＣＣＤカメラにて取り込み、ＣＲＴ上に映像として示すことができる。
【００２３】
また、試料溶液保持室４の状態をみる手段としては、気泡が試料溶液保持室４に存在するとき試料溶液保持室４内の電気抵抗が変化するので、この電気抵抗を測定する手段にて状態を把握することができる。この発明の微量試料注入器では、二つの流路、すなわち送液用流路７および導入用流路１０の内部に外部より挿入した細い金属線（図示せず）を設けこれを電極として用いたり、前記ローター１の保持部２、３を金属板としこれを電極として併用し、これらの電極間に電場を印加して電気抵抗をはかるものとした。試料溶液保持室４内に気泡が存在すると電気抵抗が増大するので、これにより試料溶液保持室４内の状態が判定できる。
【００２４】
図７は、本発明の微量試料注入器を用いたクロマトグラフシステムにより液体クロマトグラフィーを実施したときのクロマトグラムを示している。ローターの厚みは４．５ミリメートル、中空管の内径は６０マイクロメートルとした。また、液体クロマトグラフィーの解析波長は２５４ナノメートル、波長分解能は５．０ナノメートル、分析時間範囲は０〜１０分、データ間隔は０．５０秒とした。前記図７より、本発明の微量試料注入器による試料注入量は、１２．７ナノリットルと見積もられるが、ローターの厚みを変えるか、ローター内に挿入する中空管の内径を調整することにより、試料注入量は変更できる。
【００２５】
なお、参考例として図８に、市販の最少の試料注入量（６０ナノリットル）の試料溶液保持室を有する試料注入器を用いたクロマトグラフシステムにより液体クロマトグラフィーを実施したときのクロマトグラムを示した。この液体クロマトグラフィーの解析波長は２５４ナノメートル、波長分解能は５．０ナノメートル、分析時間範囲は０〜１６分、データ間隔は０．３８秒とした。
【００２６】
また、図示していないが、本発明の微量試料注入器を用いてキャピラリー電気泳動法を実施したり、電気クロマトグラフィーを実施することができた。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べたように構成されているので、分離カラムとしてキャピラリーカラムを用いたクロマトグラフシステムに最適の微量試料注入器を提供することができた。そして、本発明の微量試料注入器は、微量試料溶液を全量、分離カラムに導入できるので、貴重な試料溶液を有効に利用することができるものとなった。さらに、本発明の微量試料注入器は、再現性に関して従来のものに比べて優れており、キャピラリーカラムを用いるクロマトグラフシステムの信頼性が向上するものとなった。
【００２８】
また、キャピラリー電気泳動においてはバルブ型の微量試料注入器が一般に用いられてこなかったが、本発明の微量試料注入器をキャピラリー電気泳動に用いれば、注入する試料溶液の絶対量が確定できるので、本発明によって、キャピラリー電気泳動に始めてバルブ型の微量試料注入器を提供することができる。
【００２９】
バルブ型の微量試料注入器の問題の一つは内部のローター内に試料溶液が完全に満たされていることが肝要であるが、微量試料注入器においては気泡などの混入による影響を受けやすい。本発明の微量試料注入器は、ローター内の試料溶液保持室が試料溶液によって十分に満たされているかの確認を、目視によったり、光ファイバーによる撮像において確認でき、また電気抵抗値からも確認できるので、操作の安定性の向上が格段に図れるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微量試料注入器を液体クロマトグラフシステムに用いたときの配置を示すブロック図である。
【図２】本発明の微量試料注入器をキャピラリー電気泳動システムに用いたときの配置を示すブロック図である。
【図３】本発明の微量試料注入器を電気クロマトグラフシステムに用いたときの配置を示すブロック図である。
【図４】本発明の微量試料注入器のローターとその両側面の保持部と内部の流路の組み合わせ状態を示す断面図である。
【図５】本発明の微量試料注入器のローターへの試料溶液保持室の設け方の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の微量試料注入器のローターへの試料溶液保持室の設け方の他例を示す説明図である。
【図７】本発明の微量試料注入器を用いたクロマトグラフシステムにより得たクロマトグラムである。
【図８】従来の微量試料注入器を用いたクロマトグラフシステムにより得たクロマトグラムである。
【符号の説明】
１  ローター
４  試料溶液保持室
１２  穴
１３  中空管
１３ａ  穴
１４  金属線
Ｆ  形成体
【図１】
0003763012.tif 000002
【図２】
0003763012.tif 000003
【図３】
0003763012.tif 000004
【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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