JP2006038809A - Automatic sampler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体クロマトグラフなどの液体を分析対象とする分析装置のために自動的に試料液を採取して分析装置に導入するオートサンプラに関する。 The present invention relates to an autosampler that automatically collects a sample solution for an analyzer such as a liquid chromatograph and analyzes the sample and introduces it into the analyzer.
液体クロマトグラフでは、多数の試料を自動的に選択してカラムに導入するためにオートサンプラが使用される。図3は、特許文献1などに開示されている従来の液体クロマトグラフにおけるオートサンプラの流路構成の一例を示す概略図である。
In a liquid chromatograph, an autosampler is used to automatically select a large number of samples and introduce them into a column. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a flow path configuration of an autosampler in a conventional liquid chromatograph disclosed in
オートサンプラ3において、インジェクションバルブ(高圧バルブ)4は6つのポート4a〜4fを有する回転式の6ポート2ポジション流路切換バルブであって、切換え操作により、隣接する2つのポートが選択的に接続される。即ち、図3中の実線又は点線の2つの接続の組み合わせが切換え可能とされる。一方、低圧バルブ5は7つのポート5a〜5gを有する回転式の7ポート6ポジションバルブであり、計量ポンプ6が接続された共通ポート5gは他の6つのポート5a〜5fのいずれか1つに連結され、それに連動してポート5a〜5fの中の隣接する所定の2つのポートが連結される。例えば図3中に実線で示すように共通ポート5gとポート5bとが連結されるときにはポート5aと5fとが連結される。
In the
インジェクションバルブ4のポート4bにはカラム2へ至るカラム流路が、ポート4cには送液ユニット1により移動相(溶媒)が供給される移動相流路が接続される。また、ポート4dにはサンプルループ7が接続され、さらにニードル10、インジェクションポート9を介してポート4aに接続される。ポート4e及びポート4fは、それぞれ低圧バルブ5のポート5b及びポート5cに接続される。その低圧バルブ5のポート5aには洗浄ポート8が接続され、ポート5eは計量ポンプ6に接続され、さらにポート5dには洗浄液が供給される。試料液が貯留された小型のバイアル11は試料ラック12に収容されている。ニードル10は、移動機構13により水平方向及び垂直方向にそれぞれ移動可能となっており、バイアル11上及び洗浄ポート8上に移動すると共にそれぞれの液中に挿入可能である。
A column flow path leading to the
上記装置における試料導入時の基本的な動作シーケンスを説明する。試料採取時には、インジェクションバルブ4及び低圧バルブ5は図3中の実線で示す接続状態に切り替えられ、ニードル10はバイアル11上に移動されてその試料液中に挿入される(符号10’の位置)。その状態で、計量ポンプ6のプランジャが引かれると、計量ポンプ6からニードル10に至る流路中に満たされている移動相(又は同じ成分である洗浄液)を介してバイアル11から試料液が吸引され、その試料液はサンプルループ7中に保持される。試料液の採取量は計量ポンプ6の吸引量に等しい。
A basic operation sequence at the time of sample introduction in the above apparatus will be described. At the time of sample collection, the injection valve 4 and the
試料採取後、ニードル10はインジェクションポート9上の位置に戻されてインジェクションポート9に接続される。また、インジェクションバルブ4は図3中の点線で示す接続状態に切り換えられる。すると、送液ユニット1から供給された移動相が、サンプルループ7、ニードル10、インジェクションポート9を通ってカラム2へ送られる。この際、移動相と共に、先にサンプルループ7中に保持された試料液がカラム2へと送り込まれ、カラム2を通過する際に成分分離されて図示しない検出器で順次検出されることになる。
After sampling, the
試料吸引によって試料液が付着したニードル10の洗浄は次のようにして行われる。即ち、インジェクションバルブ4及び低圧バルブ5は図4中の実線で示す接続状態に切り換えられる。そして、計量ポンプ6のプランジャが引かれてシリンジ内に洗浄液が吸引される。その後にインジェクションバルブ4及び低圧バルブ5が共に図3中の点線で示す接続状態に切り換えられ、プランジャが押されて計量ポンプ6から洗浄液が吐出されると、洗浄液は洗浄ポート8に導入されて満たされ、余分の洗浄液は洗浄ポート8の排液口から排出される。次に、ニードル10を図4中に示すように洗浄ポート8上に移動させて洗浄ポート8に貯留された洗浄液中に浸漬させ、一定時間、ニードル10を洗浄した後にインジェクションポート9まで戻す。
Cleaning of the
上述したオートサンプラ3では、或る1つの試料の導入動作と次の試料の導入動作との間に必ず上述したようなニードル10の洗浄動作が行われるため、それによって前回の試料が次の試料に混入するクロスコンタミネーションが軽減される。しかしながら、こうした洗浄によってもクロスコンタミネーションが完全に無くなるわけではない。その理由の1つは次の通りである。
In the
図5はニードル10とインジェクションポート9との接続部分を拡大して示した概略縦断面図である。ニードル10は、図5中にAで示す範囲がストレート形状となっており、先端部のBで示す範囲が先端に向かって外径が連続的に縮小するテーパ形状になっている。一方、インジェクションポート9に設けられたシール部材90には上部(符号90a)が漏斗状に開いた挿入穴90bが形成されている。ニードル10をインジェクションポート9に接続する際には、ニードル10を降下させてシール部材90の挿入穴90bにニードル10の先端部を挿入する。
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing an enlarged connection portion between the
ニードル10の先端部の端部の外径よりも挿入穴90bの内径は一回り大きいため、当初、ニードル10の先端部は挿入穴90b内に入ってゆくが、ニードル10の先端部はテーパ状であるため、或る位置までニードル10が降下するとニードル10の外周面が挿入穴90bの内周面に接触する。ニードル10を所定の押圧力で降下させると、その押圧力が上記接触面の摩擦力(シール部材90の反発力を含む)に打ち勝つまではニードル10は押し込まれるが、摩擦力が押圧力を上回るようになるとニードル10の降下は停止する。即ち、このときにはニードル10の外周面と挿入穴90bの内周面とは緊密に接触し、それによって液密性が確保される。
Since the inner diameter of the
バイアル11から試料液を吸引する際に、ニードル10の先端部の外周には試料液の一部が付着する。その後に、上述したようにインジェクションポート9のシール部材90にニードル10を挿入するわけであるから、シール部材90の挿入穴90bの内周にあってニードル10先端部の外周に接する部分には試料液が付着する。ニードル10からインジェクションポート9に移動相が流れる際にも上記接触面に付着した試料液は移動相によって運び去られないから、ニードル10が抜去された後にもその試料液は残留する。そして、次の試料液を導入するためにニードル10が再びシール部材90の挿入穴90bに挿入される際に、挿入穴90bの内周面に付着していた前の試料液がニードル10に押されて流路内に混入してしまう可能性がある。
When the sample liquid is aspirated from the
特に金属製のニードル10の表面に吸着され易い性質を有する試料、例えば塩基性化合物や脂溶性物質などを分析する際に、上記のようなクロスコンタミネーションが問題となる場合が多い。
In particular, when analyzing a sample having a property that is easily adsorbed on the surface of the
従来、例えば特許文献2に記載のオートサンプラでは、ニードルの先端部の外周への試料の化学的吸着を生じにくくするために、ニードルの外周表面に貴金属を蒸着したりコーティングしたりすることが行われている。こうした対策は、塩基性化合物など、主として化学的な吸着現象によりニードル表面に付着する試料に対しては効果があるものの、化学的吸着現象以外の要因で付着するもの、例えば脂溶性物質などに対しては効果が乏しい。
Conventionally, in the autosampler described in
近年、分析の高感度化、高精度化に伴い、上記のような微量のクロスコンタミネーションも分析結果に大きな影響を及ぼすようになってきている。さらに分析対象の試料もますます多様化しており、試料の種類に依らずにクロスコンタミネーションを低減することが求められている。 In recent years, with the increase in sensitivity and accuracy of analysis, a small amount of cross-contamination as described above has a great influence on analysis results. Furthermore, the samples to be analyzed are diversified more and more, and it is required to reduce cross contamination regardless of the type of sample.
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、試料の種類に依らずにクロスコンタミネーションを従来よりもさらに一段と減少させることで高感度及び高精度の分析を可能としたオートサンプラを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve such problems. The object of the present invention is to further reduce the cross-contamination further than before without depending on the type of the sample, thereby achieving high sensitivity and high sensitivity. The object is to provide an autosampler that enables analysis of accuracy.
上記のような従来の対策はニードルの表面状態に工夫を加えることで試料液がニードル先端部の外周面に付着しにくいようにしたものであるが、本願発明者は、クロスコンタミネーション量が、ニードルの先端部の外周面とインジェクションポートのシール部材の挿入穴内周面との接触面積に大きく依存していることに着目し、その接触面積を小さくすることによりクロスコンタミネーションを低減することに想到した。 The conventional measures as described above are designed to prevent the sample liquid from adhering to the outer peripheral surface of the needle tip by adding a device to the surface state of the needle. Focusing on the fact that it greatly depends on the contact area between the outer peripheral surface of the needle tip and the inner peripheral surface of the insertion hole of the seal member of the injection port, the idea is to reduce cross contamination by reducing the contact area. did.
即ち、上記課題を解決するために成された本発明は、液体を吸引・吐出するために先端部がテーパ状に形成されたニードルと、該ニードルを水平方向及び垂直方向に移動させる移動機構と、前記ニードルの先端部が挿入される挿入穴を有するインジェクションポートとを備え、容器内に貯留された試料液に前記ニードルの先端部を浸漬し、該ニードルを通して保持流路内に試料液を吸引して保持した後に、前記インジェクションポートの挿入穴に前記ニードルの先端部を挿入して先に採取された試料液を吐出することで分析流路に該試料液を導入するオートサンプラにおいて、
前記ニードルの先端部の端部の外径を0.6mm以下0.1mm以上としたことを特徴としている。
That is, the present invention made to solve the above problems includes a needle having a tip formed in a tapered shape for sucking and discharging a liquid, and a moving mechanism for moving the needle in a horizontal direction and a vertical direction. And an injection port having an insertion hole into which the tip of the needle is inserted. The tip of the needle is immersed in the sample solution stored in the container, and the sample solution is sucked into the holding channel through the needle. In the autosampler for introducing the sample liquid into the analysis channel by inserting the tip of the needle into the insertion hole of the injection port and discharging the sample liquid previously collected,
The outer diameter of the end of the tip of the needle is 0.6 mm or less and 0.1 mm or more.
従来、ニードルの先端部の端部の外径は0.65mm以上であったのに対し、本発明に係るオートサンプラでは、ニードルの先端部の外径が0.6mm以下0.1mm以上と従来よりも小さいので、ニードルがインジェクションポートの挿入穴に挿入されたときに、ニードルの先端部の外周面とインジェクションポートの挿入穴の内周面との接触面積が小さくなる。そのため、インジェクションポートを介して試料液を導入する際にニードルの外周面からインジェクションポートの挿入穴の内周面に移動する、つまり付着する試料液の絶対量が減少する。それによって、クロスコンタミネーションを従来よりも軽減することができる。 Conventionally, the outer diameter of the end of the tip of the needle is 0.65 mm or more, whereas in the autosampler according to the present invention, the outer diameter of the tip of the needle is 0.6 mm or less and 0.1 mm or more. Therefore, when the needle is inserted into the insertion hole of the injection port, the contact area between the outer peripheral surface of the tip of the needle and the inner peripheral surface of the insertion hole of the injection port is reduced. Therefore, when introducing the sample liquid through the injection port, the absolute amount of the sample liquid that moves from the outer peripheral surface of the needle to the inner peripheral surface of the insertion hole of the injection port, that is, adheres, is reduced. Thereby, the cross contamination can be reduced more than before.
例えば本発明に係るオートサンプラを液体クロマトグラフに適用すれば、或る試料の分析を実行する際に前の試料に含まれる成分に由来するピークがクロマトグラムに出現しなくなるか又は出現したとしてもピーク強度が小さくなる。それによって、本来、分析したい成分のピーク高さや面積の算出精度が向上し、分析精度を改善することができる。また、従来、クロスコンタミネーションの影響で検出することが困難であったような微量な成分も検出できるようになり、分析感度を改善することができる。 For example, if the autosampler according to the present invention is applied to a liquid chromatograph, even if a peak derived from a component contained in a previous sample does not appear or appears in a chromatogram when performing analysis of a certain sample. The peak intensity is reduced. Thereby, the calculation accuracy of the peak height and area of the component originally desired to be analyzed is improved, and the analysis accuracy can be improved. In addition, trace amounts of components that have been difficult to detect due to the influence of cross-contamination can be detected, and the analysis sensitivity can be improved.
但し、ニードルの先端部の外径を小さくした場合、機械的強度が落ちるため、ニードル挿入時の座屈等が発生し易くなる。そこで、こうしたことを防止するために、本発明に係るオートサンプラでは、ニードルの先端部をインジェクションポートの挿入穴に挿入する際の押圧を従来の4kgよりも小さな、3kg以下に設定することが好ましい。 However, when the outer diameter of the tip of the needle is reduced, the mechanical strength is reduced, so that buckling or the like during needle insertion is likely to occur. Therefore, in order to prevent this, in the autosampler according to the present invention, it is preferable to set the pressure when inserting the tip of the needle into the insertion hole of the injection port to 3 kg or less, which is smaller than the conventional 4 kg. .
上述したようにニードル先端部の外周面と挿入穴の内周面との接触面積が小さくなることでニードルを押し込む際の摩擦力も減少するので、上述したように押圧力を下げたとしても液密性が十分に確保できる程度にニードルを押し込むことが可能であり、それによってニードルの座屈変形も防止することができる。 Since the contact area between the outer peripheral surface of the needle tip and the inner peripheral surface of the insertion hole is reduced as described above, the frictional force when the needle is pushed in is also reduced. It is possible to push the needle to such an extent that the properties can be sufficiently secured, thereby preventing buckling deformation of the needle.
なお、従来と比べてニードル先端部の端部の外径を小さくした場合でも、その先端部のテーパの角度自体は従来と同程度にしておくことで、セプタムにニードルを貫通させる際の抵抗力も従来と同等となり、ニードル先端部の外径が小さい分、従来よりも貫通初期の抵抗力を小さく抑えることができる。 Even when the outer diameter of the end of the needle tip is reduced compared to the conventional case, the taper angle itself of the tip is kept at the same level as the conventional one, so that the resistance force when penetrating the needle into the septum is also improved. Since the outer diameter of the needle tip is small, the resistance force at the initial stage of penetration can be suppressed to be smaller than the conventional one.
以下、本発明によるオートサンプラの一実施例を図1を参照しつつ説明する。図1はニードル10をインジェクションポート9のシール部材90の挿入穴90bに挿入した状態を示す縦断面図であり、(a)は従来のオートサンプラ、(b)は本実施例のオートサンプラによるものである。図1中では寸法の単位を省略しているが単位は全てmmである。
An embodiment of an autosampler according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a state in which a
まず、従来使用されていたニードル10及びシール部材90について図1(a)により説明する。ニードル10は、図1中にAで示すストレート部では外径が1.2mmφ、内径が0.4mmφであり、Bで示すテーパ部の先端では外径が0.65mmφ、内径は0.26mmφである。但し、テーパ部では外径は先端に向かって徐々に小さくなっているが、内径はストレートである。一方、シール部材90の挿入穴90bの内径は0.79mmφである。ニードル10をシール部材90の挿入穴90bに挿入する際には、上方から垂直にニードル10を降下させ、約4kgの押圧力を掛ける。そのとき、平均的には、ニードル10先端部の外周面と挿入穴90b内周面との接触部分の深さ(長さ)は、短手側で0.4mm、長手側で0.63mmとなる。
First, a conventionally used
なお、ニードル10の材質はステンレス、シール部材90の材質はPEEK(登録商標)を代表とするポリエーテルエーテルケトン樹脂である。この点は以下の本実施例でも同じである。
The
これに対し、本実施例のオートサンプラにおけるニードル10は、図1中にAで示す範囲のストレート部では外径が1.2mmφ、内径が0.4mmφであり、Bで示すテーパ部の先端では外径が0.4mmφ、内径は0.2mmφである。このテーパ部のテーパ角度は従来と同一に設定しているため、図1(a)、(b)を比較すれば明らかなように、テーパ部自体の長さは従来よりも長くなっている。
In contrast, the
シール部材90の挿入穴90bの内径はニードル10先端の外径を縮小したのに合わせて0.5mmφとしている。このようにニードル10の先端部が細くなっているため、従来のものよりも機械的な強度は落ちる。そこで、ニードル10をシール部材90の挿入穴90bに挿入する際に、降下の押圧力を従来の約1/2の約2kgに設定している。ニードル10先端部の外径が同一であれば押圧力を下げるとニードル10の押し込みが不十分になるが、この実施例では、ニードル10の先端部の外径が小さいことによってシール部材90の挿入穴90bとの間の摩擦力は減少するので、上記のように押圧力を下げても両者の接触面の液密性が十分に確保出来る程度にニードル10を押し込むことができる。そのとき、平均的には、ニードル10先端部の外周面と挿入穴90b内周面との接触部分の長さは、短手側で0.31mm、長手側で0.45mmとなる。
The inner diameter of the
このように本実施例のオートサンプラでは、ニードル10の先端の外径を従来よりも縮小し、それに合わせてインジェクションポート9のシール部材90の挿入穴90bの内径も縮小したので、ニードル10を挿入した際の両者の接触面積が小さくなる。具体的には、接触面積は約1/2程度になる。そのため、その接触面に付着する試料液の量が減少し、その結果、クロスコンタミネーションを低減することができる。
Thus, in the autosampler of the present embodiment, the outer diameter of the tip of the
次のこのクロスコンタミネーションの低減効果の実測例を説明する。この実験では、強塩基性の塩酸クロロヘキジシン(12mg/10mL)を移動相と同じ液体に希釈した溶液を試料として、得られたピークの面積αを求め、続いて移動相液体のみ(ブランク試料)を同様に分析し、同じ保持時間に出現するピークの面積βを算出し、αに対するβの比率を以てクロスコンタミネーション量を表現している。 Next, an actual measurement example of the effect of reducing the cross contamination will be described. In this experiment, a solution obtained by diluting strongly basic chlorohexidine hydrochloride (12 mg / 10 mL) in the same liquid as the mobile phase was used as a sample, and the area α of the obtained peak was obtained. Subsequently, only the mobile phase liquid (blank sample) was obtained. Similarly, the area β of the peak appearing at the same holding time is calculated, and the amount of cross contamination is expressed by the ratio of β to α.
図2(a)は上記塩酸クロロヘキジシン溶液の分析結果であるクロマトグラム、図2(b)はブランク試料の分析結果であるクロマトグラムである。両クロマトグラムは時間軸である横軸の目盛りは同一であるが、強度軸である縦軸の目盛りは図2(b)は図2(a)よりも遙かに小さくなっている。図2(a)より、塩酸クロロヘキジシン溶液分析時に検出された塩酸クロロヘキジシンに対応するピークの面積αは41055552と求まる。一方、ブランク試料分析時に検出された塩酸クロロヘキジシンに対応するピークの面積βは、従来のオートサンプラでは74712、本実施例のオートサンプラでは14728と求まる。これからクロスコンタミネーション量を算出すると、従来のオートサンプラでは0.182%、本実施例のオートサンプラでは0.036%となる。即ち、本実施例のオートサンプラでは従来のオートサンプラに比べてクロスコンタミネーション量は1/5程度に減少していることが分かる。 FIG. 2A is a chromatogram which is an analysis result of the chlorohexidine hydrochloride solution, and FIG. 2B is a chromatogram which is an analysis result of the blank sample. Both chromatograms have the same scale on the horizontal axis, which is the time axis, but the scale on the vertical axis, which is the intensity axis, is much smaller in FIG. 2B than in FIG. From FIG. 2 (a), the peak area α corresponding to chlorohexidine hydrochloride detected at the time of analysis of the chlorohexidine hydrochloride solution is obtained as 41055552. On the other hand, the peak area β corresponding to chlorohexidine hydrochloride detected at the time of blank sample analysis is 74712 for the conventional autosampler and 14728 for the autosampler of this embodiment. When the amount of cross contamination is calculated from this, it is 0.182% for the conventional autosampler and 0.036% for the autosampler of this embodiment. That is, it can be seen that the cross-contamination amount is reduced to about 1/5 in the auto sampler of this embodiment as compared with the conventional auto sampler.
なお、上記実施例は本発明の一例にすぎず、特に本発明の特徴であるニードルの先端の外径寸法及びシール部材の挿入穴の内径は上記実施例中に記載のものに限らない。ニードルの先端の外径寸法は0.6mm以下であって、接触面積を小さくするという観点からは外径はできるだけ小さいことが望ましいが、外径を小さくするほど機械的強度が落ちる。また、その内側には流路が形成されるわけであり、その流路の内径を小さくし過ぎると必要な流量を確保することが困難である。したがって、こうしたことを総合的に判断するとニードルの先端の外径寸法は0.1mm以上にすることが必要である。一方、シール部材の挿入穴の内径は、小さい過ぎるとニードル10の先端部の挿入長さが浅過ぎて十分な液密性を確保できなくなり、他方、大き過ぎるとニードル10の挿入長が長くなって挿入穴内周との接触面積が大きくなる。したがって、使用するニードル先端の外径に合わせて適宜の内径に設定することが必要である。
In addition, the said Example is only an example of this invention, and especially the outer diameter size of the front-end | tip of a needle and the inner diameter of the insertion hole of a sealing member which are the characteristics of this invention are not restricted to the thing as described in the said Example. The outer diameter of the tip of the needle is 0.6 mm or less, and it is desirable that the outer diameter is as small as possible from the viewpoint of reducing the contact area, but the mechanical strength decreases as the outer diameter decreases. In addition, a flow path is formed inside thereof, and it is difficult to secure a necessary flow rate if the inner diameter of the flow path is too small. Therefore, if these are judged comprehensively, it is necessary that the outer diameter of the tip of the needle be 0.1 mm or more. On the other hand, if the inner diameter of the insertion hole of the seal member is too small, the insertion length of the tip of the
1…送液ユニット
2…カラム
3…オートサンプラ
4…インジェクションバルブ
4a〜4f…ポート
5…低圧バルブ
5a〜5g…ポート
6…計量ポンプ
7…サンプルループ
8…洗浄ポート
9…インジェクションポート
90…シール部材
90b…挿入穴
10…ニードル
11…バイアル
12…試料ラック
13…移動機構
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ニードルの先端部の端部の外径を0.6mm以下0.1mm以上としたことを特徴とするオートサンプラ。 An injection port having a needle having a tapered tip for sucking and discharging liquid, a moving mechanism for moving the needle horizontally and vertically, and an insertion hole into which the tip of the needle is inserted The tip of the needle is immersed in the sample liquid stored in the container, and the sample liquid is sucked and held in the holding channel through the needle, and then the needle is inserted into the insertion port of the injection port. In the autosampler that introduces the sample solution into the analysis flow path by discharging the sample solution collected earlier by inserting the tip,
An autosampler, wherein an outer diameter of an end portion of the needle is 0.6 mm or less and 0.1 mm or more.
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