JP2012088133A - オンライン試料導入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体クロマトグラフのインジェクションポートに試料を導入する前の段階で、試料に対して希釈や微量注入ができる試料導入装置。
【解決手段】オンライン試料導入流路２ｂからの試料を保持する第１サンプルループ１６、第２サンプルループ２２、第１ポンプ８、第２ポンプ１８、第１流路切換バルブ１４及び第２流路切換バルブ２０を備えている。第１流路切換バルブ１４は、第１サンプルループ１６をオンライン試料導入流路２ｂと第１ポンプ８との間に接続するポジションと、第１サンプルループ１６を第２ポンプ１８と試料搬送流路４ｂとの間に接続するポジションとの間で切り換えることができる。第２流路切換バルブ２０は、第２サンプルループ２２を試料搬送流路４ｂと排出流路３８との間に接続するポジションと、第２サンプルループ２２を分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂとの間に接続するポジションの間で切り換えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体クロマトグラフの分析流路に製造プロセスなどからオンラインで試料を導入するための試料導入装置に関するものである。

液体クロマトグラフの分析流路に試料を導入するために、シリンジポンプを用いて試料をサンプルループで保持し、サンプルループで保持した試料を分析流路へ導入するオンライン方式の試料導入装置がある（特許文献１参照。）。

オンライン試料導入装置の構成の一例を図６及び図７を参照しながら説明する。図６及び図７は従来の試料導入装置を含む液体クロマトグラフシステムの流路構成の一例を示す図であり、図６は試料吸引時、図７は試料導入時を示している。

この例の試料導入装置は、シリンジポンプ８によって試料の吸引と液体クロマトグラフの分析流路への試料導入とを行なう構成になっている。シリンジポンプ８は切換バルブ１２によって第１ポンプ接続流路２ｃ又は洗浄液吸引流路２ｄの一端に接続される。第１ポンプ接続流路２ｃの他端は６方バルブ２０の１つのポートに接続され、洗浄液吸引流路２ｄの他端は洗浄液容器２１に接続されている。

６方バルブ２０の他の２つのポートに分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂが接続されており、さらに他の２つのポートに分析流路のインジェクションポートとしてのサンプルループ２２の両端が接続されている。６方バルブ２０の残りの１つのポートには試料流路２ａ又はドレイン３６に切り換えて接続されるオンライン試料導入流路２ｂが接続されている。６方バルブ２０は、第１ポンプ接続流路２ｃとオンライン試料導入流路２ｂとをサンプルループ２２を介して接続するとともに分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂとを直接的に接続するポジション（図６のポジション）と、第１ポンプ接続流路２ｃとオンライン試料導入流路２ｂとを直接的に接続するとともに分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂとをサンプルループ２２を介して接続するポジション（図７のポジション）に切り換えることができる。

図６に示されているように、試料を引き込む際は、シリンジポンプ８がサンプルループ２２を介して試料流路２ａに接続されるように流路を構成し、シリンジポンプ８で試料を吸引してサンプルループ２２に試料を保持させる。そして、図７に示されているように、分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂの間にサンプルループ２２が接続されるように切り換えることにより、サンプルループ２２に保持された試料が分析用移動相供給流路６ａのポンプ２６ａ，２６ｂによって送液される移動相２４ａ，２４ｂによって分析流路６ｂへ導入され、分析カラム２８及び検出器３０に導かれて分離・分析が行なわれる。

特許第３８１５３２２号公報

上記のような従来のオンライン試料導入装置は、シリンジポンプ８によって吸引してサンプルループ２２に保持させた試料をそのまま分析流路６ｂに導入するだけであり、分析流路６ｂに導入する前に希釈したり、サンプルループ２２に保持した量よりも少ない微量の試料を導入したりすることを想定した構成になっていない。例えば試料を希釈するミキサを設けると、ミキサに試料を送り込むのに高い送液圧力が必要となり、耐圧の低いシリンジポンプでは液漏れ等の不具合が発生してしまう。また、試料流路２ａの流路長が長い場合には、シリンジポンプ８としてシリンダ容量が例えば３ｍＬ程度の大容量のものが用いられている。このような大容量のシリンジポンプでは数μＬ〜数十μＬといった微量試料を分析流路に注入しようとする場合は精度良く注入することができない。

以上のことから、従来のオンライン試料導入装置では、液体クロマトグラフに導入する前の段階で試料の希釈化や微量化といった加工を施すことは困難であった。
そこで本発明は、液体クロマトグラフの分析流路に試料を導入する前の段階で、試料に対して希釈や微量注入といった加工を行なうことができる試料導入装置を提供することを目的とするものである。

本発明にかかるオンライン試料導入装置は、流通している試料を吸引するオンライン試料導入流路からの試料を保持する第１サンプルループと、オンライン試料導入流路を介して第１サンプルループに試料を吸引するシリンジポンプからなる第１ポンプと、第１サンプルループに保持された試料を溶媒により押し出す第２ポンプと、第１サンプルループの両端、オンライン試料導入流路、第１ポンプ、第２ポンプ及び試料搬送流路にそれぞれ接続されたポートを有し、第１サンプルループをオンライン試料導入流路と第１ポンプとの間に接続するポジションと、第１サンプルループを第２ポンプと試料搬送流路との間に接続するポジションとの間で切り換える第１流路切換バルブと、液体クロマトグラフに注入するための試料を保持する第２サンプルループと、第２サンプルループの両端、液体クロマトグラフの分析用移動相供給流路、液体クロマトグラフのカラムにつながる流路、試料搬送流路及び排出流路にそれぞれ接続されたポートを有し、第２サンプルループを試料搬送流路と排出流路との間に接続するポジションと、第２サンプルループを分析用移動相供給流路とカラムにつながる流路との間に接続するポジションの間で切り換える第２流路切換バルブを備えたものである。

上記の構成によれば、本発明にかかるオンライン試料導入装置では、第１流路切換バルブのポジションを第１サンプルループがオンライン試料導入流路と第１ポンプとの間に接続されるポジションに切り換え、第１ポンプによってオンライン試料導入流路から試料を吸引し、その試料を第１サンプルループで保持する。その後、第１流路切換バルブのポジションを第１サンプルループが第２ポンプと試料搬送流路との間に接続されるポジションに切り換え、かつ第２流路切換バルブのポジションを第２サンプルループが試料搬送流路と排出流路との間に接続されるポジションにして、第１サンプルループに保持された試料を第２ポンプにより送液される溶媒によって第２サンプルループへ搬送して液体クロマトグラフに注入すべき試料を保持させる。第２サンプルループに保持された試料は、第２流路切換バルブのポジションを第２サンプルループが分析用移動相供給流路とカラムにつながる流路との間に接続されるポジションに切り換えることによって分析用移動相とともにカラムへ導いて分析を行なう。

このように本発明のオンライン試料導入装置では、第１サンプルループと第２サンプルループによる２回の試料の保持を介して試料を液体クロマトグラフに導入するようになっているので、第１サンプルループから第２サンプルループへ試料を送る段階で試料に対して加工を行なうことができる。第１サンプルループから第２サンプルループへの試料の搬送は、オンライン試料導入流路を介して試料を吸引する第１ポンプとは別の第２ポンプを用いて行なうので、試料に施す加工に適したポンプを用いることができる。

上記の試料への加工として希釈を行なう場合には、第２ポンプとして第１ポンプよりも高圧送液用のポンプを用い、ミキサを試料搬送流路に設けるとともにそのミキサを介して希釈液を試料搬送流路に供給する希釈液供給流路を設けることが好ましい。ミキサを試料搬送流路に設けると、第１サンプルループから第２サンプルループへ試料を送る際に高い送液圧力が必要になるため、第２ポンプに高い背圧がかかるが、第２ポンプとして第１ポンプよりも高圧送液用のポンプを用いるため、液漏れ等の発生を防止することができる。

また、第１サンプルループで保持した試料よりも少ない量の試料を液体クロマトグラフに注入する場合には、第２ポンプとして第１ポンプよりも容量の小さいシリンジポンプを用いることが好ましい。第１ポンプよりも容量の小さいシリンジポンプは第１ポンプよりも高分解能であるため、第１ポンプでは正確に送液することのできない微量の試料を精度良く送液することができる。

本発明によれば、第１サンプルループと第２サンプルループによる２回の試料の保持を介して試料を液体クロマトグラフに導入するようになっているので、第１サンプルループから第２サンプルループへ試料を送る段階で、試料の希釈や微量化といった試料の加工を行なうことができる。そして、試料を吸引して第１サンプルループに保持させる際と第１サンプルループから第２サンプルループへ試料を送る際とで別々のポンプを用いるように構成されているので、試料に施す加工に適したポンプを用いることができる。

オンライン試料導入装置を含む液体クロマトグラフシステムの流路構成の一例を示す試料引き込み時の流路図である。 同実施例におけるインジェクションポートへの試料導入時の流路図である。 同実施例におけるインジェクションポートへの試料導入時の流路図である。 同実施例における分析流路への試料導入時の流路図である。 オンライン試料導入装置を含む液体クロマトグラフシステムの流路構成の他の例を示す流路図である。 従来の試料導入装置を含む液体クロマトグラフシステムの流路構成の一例を示す試料吸引時の流路図である。 図６と同じ例における分析流路への試料導入時の流路図である。

液体クロマトグラフの分析流路に試料を導入するオンライン試料導入装置の一実施例を図１〜図４を参照しながら説明する。図１〜図４はオンライン試料導入装置を含む液体クロマトグラフシステムの流路構成の一例を示す流路図であり、図１は試料引込み時、図２及び図３はインジェクションポートへの試料導入時、図４は分析流路への試料導入時の流路構成をそれぞれ示している。

まず、図１を用いてこの実施例の液体クロマトグラフシステムの流路構成を説明する。
液体クロマトグラフは分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂからなる。分析用移動相供給流路６ａは送液ポンプ２６ａ，２６ｂによって移動相２４ａ，２４ｂを送液するための流路であり、下流端が６方バルブ２０（第２流路切換バルブ）の１つのポートに接続されている。分析流路６ｂは分析カラム２８及び検出器３０を備え、上流端が６方バルブ２０の１つのポートに接続されている。

６方バルブ２０の残りのポートには、サンプルループ２２（第２サンプルループ）の両端、試料搬送流路４ｂ及びドレイン３８（排出流路）が接続されている。試料搬送流路４ｂ上にミキサ３２が設けられており、ミキサ３２にはダイヤフラムポンプ３４によって希釈液を供給する希釈液供給流路が接続されている。

６方バルブ２０は、試料搬送流路４ｂとドレイン３８の間にサンプルループ２２を接続すると同時に分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂを直接的に接続するポジションと、試料搬送流路４ｂとドレイン３８を直接的に接続すると同時に分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂとの間にサンプルループ２２を接続するポジションの間で切り換えることができる。

６方バルブ１４（第１流路切換バルブ）の１つのポートに搬送用移動相供給流路４ａが接続されている。搬送用移動相供給流路４ａは溶媒１９をダイヤフラムポンプ１８（第２ポンプ）によって送液する流路である。６方バルブ１４の残りのポートには、サンプルループ１６（第１サンプルループ）の両端、オンライン試料導入流路２ｂ及び第１ポンプ接続流路２ｃが接続されている。

オンライン試料導入流路２ｂは切換え機構１０を介して試料流路２ａ又はドレイン３６に切り換えて接続される流路である。試料流路２ａは先端部から試料を吸引する流路である。

第１ポンプ接続流路２ｃは切換え機構１２を介してシリンジポンプ８（第１ポンプ）に接続される流路である。切換え機構１２は洗浄液吸引流路２ｄの一端に接続されたポートも有し、シリンジポンプ８が接続されたポートを第１ポンプ接続流路２ｃ又は洗浄液吸引流路２ｄに切り換えて接続することができる。洗浄液吸引流路２ｄの他端は洗浄液２１を収容した容器に接続されている。

６方バルブ１４は、第１ポンプ接続流路２ｃとオンライン試料導入流路２ｂとの間にサンプルループ１６を接続すると同時に搬送用移動相供給流路４ａと試料搬送流路４ｂを直接的に接続するポジションと、第１ポンプ接続流路２ｃとオンライン試料導入流路２ｂを直接的に接続すると同時に搬送用移動相供給流路４ａと試料搬送流路４ｂとの間にサンプルループ１６を接続するポジションの間で切り換えることができる。

次に、この実施例の液体クロマトグラフシステムの動作を説明する。
図１に示すように、シリンジポンプ８‐第１ポンプ接続流路２ｃ‐サンプルループ１６‐オンライン試料導入流路２ｂ‐試料流路２ａと接続する。シリンジポンプ８を吸引側へ駆動して試料を引き込み、サンプルループ１６で試料を保持する。

次に、図２に示すように、搬送用移動相供給流路４ａ‐サンプルループ１６‐試料搬送流路４ｂ‐サンプルループ２２‐ドレイン３８と接続する。ダイヤフラムポンプ１８により溶媒１９を送液し、サンプルループ１６で保持した試料を溶媒１９によって押し出してサンプルループ２２へ搬送する。このとき、ミキサ３２にはダイヤフラムポンプ３４によって一定流量で希釈液が供給されており、ミキサ３２内で試料と希釈液が一定割合で混合され、希釈された試料がサンプルループ２２に導入されて保持される。

このとき、シリンジポンプ８‐第１ポンプ接続流路２ｃ‐オンライン試料導入流路２ｂ‐ドレイン３６と接続してシリンジポンプ８を吐出方向へ駆動することで、不要な試料をドレイン３６へ排出することができる。さらに、図３に示されているように、切換え機構１２を切り換えてシリンジポンプ８を洗浄液吸引流路２ｄに接続し、シリンジポンプ８で洗浄液を吸引してから再度切換え機構１２を切り換えてシリンジポンプ８‐第１ポンプ接続流路２ｃ‐オンライン試料導入流路２ｂ‐ドレイン３６と接続してシリンジポンプ８からこれらの流路内に洗浄液を供給することで、流路内が洗浄される。

サンプルループ２２で試料を保持した後、６方バルブ２０を切り換えて分析用移動相供給流路６ａと分析流路６ｂの間にサンプルループ２２を接続することにより、分析用移動相供給流路６ａから送液される溶媒２４ａと２４ｂによってサンプルループ２２に保持された試料が分析流路６ｂの分析カラム２８及び検出器３０へ導かれる。このとき、サンプルループ１６及び試料搬送流路４ｂ内に残った試料はダイヤフラムポンプ１８で送液される溶媒１９とともにドレイン３８へ排出される。

この実施例の試料導入装置では、試料搬送流路４ｂ上に希釈液を混合させるミキサ３２が設けられているため、サンプルループ１６からサンプルループ２２へ試料を搬送する際には高い送液圧力が必要となる。図６及び図７に示す従来の試料導入装置のように、送液用のポンプとして１つのシリンジポンプ８しか設けられていない場合にはシリンジポンプ８を用いてサンプルループ２２へ試料を搬送しなければならないが、ミキサ３２があるためにシリンジポンプ８に高い背圧がかかり、液漏れ等の不具合が発生する虞がある。しかし、この実施例では、サンプルループ１６からサンプルループ２２へ試料を搬送する際はシリンジポンプ８よりも高圧送液用のダイヤフラムポンプ１８を用いるため、問題なく試料を希釈しながらサンプルループ２２への搬送を行なうことができる。

上記の実施例ではサンプルループ２２へ試料を導入する際にダイヤフラムポンプ１８を用いるように構成されているが、図５に示されているように、ダイヤフラムポンプ１８に代えてシリンジポンプ８よりも容量の小さいシリンジポンプ１８ａを用いることができる。この場合のシリンジポンプ１８ａは、流路切換え機構によって搬送用移動相供給流路４ａ及び溶媒容器１９のいずれかに切り換えて接続されるようになっている。

図５の液体クロマトグラフシステムにおいてサンプルループ１６に保持した試料をサンプルループ２２に搬送するには、シリンジポンプ１８ａ内に溶媒１９を吸引しておいてから、シリンジポンプ１８ａ‐搬送用移動相供給流路４ａ‐サンプルループ１６‐試料搬送流路４ｂ‐サンプルループ２２‐ドレイン３８と接続し、シリンジポンプ１８ａからサンプルループ２２へ所定量の試料を導入するのに必要な量の溶媒を押し出す。シリンジポンプ１８ａはシリンジポンプ８よりも分解能が高いので、シリンジポンプ８を用いては高精度に制御することができない微量の試料を正確にサンプルループ２２へ導入することができる。

試料が存在する位置が遠く流路２ａの長さが長くなると、試料をサンプルループ１６で保持するために大量の試料を吸引しなければならず、シリンジポンプ８としてシリンダ容量の大きいものを用いる必要がある。シリンダ容量の大きいシリンジポンプはシリンダ内径が大きいために吸引量及び吐出量の分解能は低く、そのようなシリンジポンプで微量の試料の吸引や吐出を行うと誤差が大きくなる。図５に示した液体クロマトグラフシステムにおける試料導入装置では、サンプルループ１６に試料を吸引するためのシリンジポンプ８とは別のシリンジポンプ８よりも高分解能のシリンジポンプ１８ａを用いてサンプルループ１６からサンプルループ２２への試料の搬送を行なうので、シリンジポンプ８では正確に扱うことのできない量の試料を精度良くサンプルループ２２に導入することができる。

２ａ 試料流路
２ｂ オンライン試料導入流路
２ｃ シリンジポンプ接続流路
２ｄ 洗浄液吸引流路
４ａ 搬送用移動相供給流路
４ｂ 試料搬送流路
６ａ 分析用移動相供給流路
６ｂ 分析流路
８ シリンジポンプ
１０，１２ 流路切換え機構
１４，２０ ６方バルブ
１６，２２ サンプルループ
１８，２６ａ，２６ｂ，３４ ダイヤフラムポンプ
１９，２４ａ，２４ｂ， 移動相
２１ 洗浄液
２８ 分析カラム
３０ 検出器
３２ ミキサ
３６，３８ ドレイン

Claims (3)

1. 流通している試料を吸引するオンライン試料導入流路からの試料を保持する第１サンプルループと、
   前記オンライン試料導入流路を介して第１サンプルループに試料を吸引するシリンジポンプからなる第１ポンプと、
   第１サンプルループに保持された試料を溶媒により押し出す第２ポンプと、
   第１サンプルループの両端、前記オンライン試料導入流路、第１ポンプ、第２ポンプ及び試料搬送流路にそれぞれ接続されたポートを有し、第１サンプルループを前記オンライン試料導入流路と第１ポンプとの間に接続するポジションと、第１サンプルループを第２ポンプと前記試料搬送流路との間に接続するポジションとの間で切り換える第１流路切換バルブと、
   液体クロマトグラフに注入するための試料を保持する第２サンプルループと、
   第２サンプルループの両端、液体クロマトグラフの分析用移動相供給流路、前記液体クロマトグラフのカラムにつながる流路、前記試料搬送流路及び排出流路にそれぞれ接続されたポートを有し、第２サンプルループを前記試料搬送流路と前記排出流路との間に接続するポジションと、第２サンプルループを前記分析用移動相供給流路と前記カラムにつながる流路との間に接続するポジションの間で切り換える第２流路切換バルブと、を備えたオンライン試料導入装置。
2. 第２ポンプは第１ポンプよりも高圧送液用のポンプであり、
   前記試料搬送流路に設けられたミキサと、前記ミキサを介して希釈液を前記試料搬送流路に供給する希釈液供給流路をさらに備え、
   オンライン試料を希釈して液体クロマトグラフに注入する請求項１に記載のオンライン試料導入装置。
3. 第２ポンプは第１ポンプよりも容量の小さいシリンジポンプであり、微量の試料採取を行なう請求項１に記載のオンライン試料導入装置。

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