JP4588249B2

JP4588249B2 - Injection device

Info

Publication number: JP4588249B2
Application number: JP2001145840A
Authority: JP
Inventors: 喜八郎大倉
Original assignee: 山善株式会社
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: JP2002340874A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インジェクション装置に関し、簡易に、しかも確実且つ迅速に試料を分離することが可能な分取液体クロマトグラフに用いられるインジェクション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動相として液体溶媒（溶離液）を用いる液体クロマトグラフにおいては、溶離液を送出するポンプと固定相が充填されたカラムとの間に多方弁であるインジェクションバルブを介してインジェクターが接続され、インジェクターから試料（サンプル）および溶離液がカラムに供給される構成になっている。カラム内に導入されたサンプル内の各成分はそれぞれカラムを通過する時間が異なるため、カラムから排出される時点では各成分が分離されることになる。
【０００３】
この際、分離するサンプルにより、通常２〜４種類の溶離液を混合することにより溶離液の成分比率を変えるのが一般的である。しかも、カラムから排出されるサンプルの各成分が重ならないように、且つ短時間で分離が行われるようにするため、溶離液の混合比を段階状にまたは徐々に変化させることが行われている（グラジエント法）。
【０００４】
係る液体クラマトグラフィにおいて、インジェクターとしては、コイル状に巻回されたチューブ、または、内部に可動栓、遊走栓および固定栓がこの順番で配置されていると共に遊走栓との間隙から液体が流通するようにリング状の凹部が設けられた筒状シリンダ（実公平１−４１４７３号公報参照）が用いられるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インジェクターとしてチューブを用いた場合には、注射器を用いてチューブ内にサンプルを導入する必要が生じてその作業が煩雑となってしまうと共に注射器に残るサンプルが無駄になってしまう。
【０００６】
他方、インジェクターとして筒状シリンダを用いた場合には、以下のような問題が生じる。まず、サンプルと溶離液との界面の面積が比較的大きくなるために、サンプルと溶離液とが混合されサンプルの濃度が大幅に低下してしまうことがある。次に、グラジエント法により液体クロマトグラフを行う際に、異なる比率で混合された溶離液どうしがインジェクター内で混合されて溶離液の成分比率が所定の比率から大きく外れてしまう。これを防止するためには、インジェクター内のサンプルをカラムに入れ終えた段階で、溶離液がインジェクターを通過しないでカラムに供給されるようにインジェクションバルブを切換える必要がある。しかしながら、これを自動的に行おうとするとインジェクションバルブの切り換えタイミングを計るためのセンサを配置しなければならず装置構成が複雑になってしまう。さらに、サンプルが保持される固定栓と遊走栓との間にサンプルと共に不可避的に空気が含まれてしまい、この空気がカラムに送り込まれてカラム内の充填剤が乾燥したり、サンプルの結晶化が起こったりするおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明の主な目的は、インジェクター内にサンプルを無駄なく簡易に導入することができ、濃度の大幅な低下を引き起こすことなくサンプルをカラムに供給することができ、溶離液の成分比率が所定の比率から大きく外れるのを防止しつつ装置構成を複雑にすることなく自動化が可能であると共に、カラムに空気が送り込まれることがないインジェクション装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のインジェクション装置は、充填剤が充填されたシリンダ、および、これと着脱可能に組み合わされることによって実質的にゼロから所定値までの範囲で容積可変な閉鎖空間を形成するピストンを有していると共に、前記閉鎖空間の容積が実質的にゼロの状態において前記シリンダ内の充填剤と連通する第１および第２の連通孔が設けられたインジェクターと、溶媒を送出するポンプに接続される第１の接続口、サンプルの分離が行われるカラムに接続される第２の接続口、前記インジェクターの第１の連通孔に接続された第３の接続口、および、前記インジェクターの第２の連通孔に接続された第４の接続口を有しており、前記第１の接続口と前記第２の接続口との間が連結される第１の状態と、前記第１の接続口と前記第３の接続口との間および前記第２の接続口と前記第４の接続口との間が連結される第２の状態とを切換え可能なインジェクションバルブとを備えている。
【０００９】
このように、請求項１において、インジェクションバルブは、第１の状態と第２の状態とに切り換えられるため、第１の状態で溶離液を送出するポンプとカラムとを接続しカラムウェッティングを行い、第２の状態で溶離液を送出するポンプとインジェクターとを接続し、インジェクターとカラムとを接続することで、インジェクターに溶離液を送出し、インジェクターからカラムへサンプルを入れることができる。
【００１０】
請求項１によると、ピストンをシリンダから取り外した状態でシリンダ内に直接サンプルを流し込むことができるので、インジェクター内にサンプルを導入する作業を簡易に行うことができて、しかもサンプルの無駄が生じることもない。また、シリンダ内に流し込まれたサンプルは充填剤に吸着されるので、インジェクター内に溶離液が供給されてもサンプルと溶離液とが混合することがほとんどなく、サンプルの濃度が大幅に低下するのが抑制される。また、グラジエント法を行う際にインジェクター内に成分比率の異なる溶離液が順次導入されたとしても、シリンダ内に充填剤が充填されているために、溶離液どうしが混合してその成分比率が所定の比率から大きく外れることがなくなる。そのため、インジェクター内のサンプルをカラムに入れ終えた段階で、溶離液がインジェクターを通過しないでカラムに供給されるようにインジェクションバルブを切換える必要がなくなり、センサを配置しなくても装置動作の自動化を実現することが可能となる。さらに、充填剤とピストンとの間に形成される閉鎖空間の容積を実質的にゼロとすることができるので、カラムに空気が送り込まれることがなくなる。そのため、カラム内の充填剤が乾燥したり、サンプルの結晶化が起こったりするのが抑制される。
【００１１】
なお、本発明において、特開平２０００−２７５２２８号公報に記載されているように、複数のインジェクターおよびカラムを並列に並べ、インジェクションバルブでそのいずれかを選択可能とするようにしてもよい。特開平２０００−２７５２２８号公報のインジェクション装置は、４つのインジェクションバルブ（ロータリーバルブ）に複数のインジェクターおよびカラムを接続し、これらのロータリーバルブを順次切換えて、インジェクター内のサンプルを順次任意のカラムに送出できるようにしたものである。このとき、１つのインジェクターと１つのカラムに対応させる必要は必ずしもなく、複数のインジェクターに１つのカラムを対応させることもできる。
【００１２】
請求項２に記載のインジェクション装置は、前記インジェクターを着脱可能に支持する支持部材をさらに備えていることを特徴としている。
【００１３】
請求項２によると、支持部材によってインジェクターが着脱可能に支持されるので、予めサンプルが導入されたインジェクターを簡易に設置することができる。また、この支持部材をシリンダに対してピストンを押さえ込むことができるような構成とすれば、クロマトグラフの準備段階においてインジェクター内に空気が残ってしまうことを効率よく防止することができる。
【００１４】
請求項３に記載のインジェクション装置においては、前記インジェクターは、前記第１の連通孔が閉じた状態と開いた状態とを切換えるための切換え部材をさらに有している。
【００１５】
請求項３によると、切換え部材を操作して第１の連通孔が開いた状態でピストンを押し下げて閉鎖空間内の空気を第１の連通孔を介して外部に追い出してから、再度切換え部材を操作して第１の連通孔を閉じた状態にすることができる。これにより、シリンダとピストンとの間の閉鎖空間に空気が残ってしまうのを効率よく防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態のインジェクション装置を含む液体クロマトグラフ装置の概略的な模式図である。この液体クロマトグラフ装置は、インジェクション装置１と、溶離液供給機構２と、カラム１４と、検知器１５とを有する。
【００１８】
インジェクション装置１は、インジェクター３と、インジェクションバルブ４とを有する。図２にインジェクター３の断面図を示す。インジェクター３は、充填剤３ｅが充填されかつ底部に連通孔３ｄを有するシリンダ３ａと、上部に連通孔３ｅを有するピストン３ｂと、ピストン３ｂの連通孔３ｅに螺合されるボルト３ｇとを含んでいる。ピストン３ｂはシリンダ３ａに着脱可能であり、ボルト３ｇを連通孔３ｅから取り外した状態でピストン３ｂをシリンダ３ａに押し込むことで両者の間の閉鎖空間３ｆの容積をほぼゼロにまで変化させることができる。
【００１９】
インジェクター３内にサンプルを導入するには、ピストン３ｂをシリンダ３ｂから外し、サンプルを充填剤３ｃの上部に流し込み、サンプルが充填剤３ｃに吸着されたらボルト３ｇを取り外して連通孔３ｅから空気を抜きながらピストン３ｂを閉鎖空間３ｆがほぼゼロになるまで押し下げる。このような簡易な作業を行うことで、インジェクター３内に空気が残ることを防止しつつ、しかも注射器などを用いずに無駄なくインジェクター３にサンプルを導入することができる。さらに、ピストン３ｂをシリンダ３ａに近づけていくことによって両者の間に形成された閉鎖空間３ｆの容積を実質的にゼロとすることができるので、後述するように、カラム１４に空気が送り込まれることがなくなる。そのため、カラム１４内の充填剤が乾燥したり、サンプルの結晶化が起こったりするのが抑制される。
【００２０】
本実施の形態のインジェクション装置１においては、インジェクションバルブ４として、６つの接続口Ｖ１〜Ｖ６を有し、接続口Ｖ１と接続口Ｖ２、接続口Ｖ３と接続口Ｖ４、接続口Ｖ５と接続口Ｖ６がそれぞれ連結される溶離液送出状態（第２の状態）と、接続口Ｖ２と接続口Ｖ３、接続口Ｖ４と接続口Ｖ５、接続口Ｖ６と接続口Ｖ１がそれぞれ連結されるカラムウェッティング状態（第１の状態）に切換え可能である六方バルブが用いられている.。図１に示すように、インジェクションバルブ４の接続口Ｖ２とインジェクター３の連通孔３ｄ、および、接続口Ｖ５とインジェクター３の連通孔３ｅとがそれぞれ接続される。
【００２１】
溶媒供給機構２は、ポンプ５と、異なる成分を含む溶離液Ａ〜Ｄがそれぞれ蓄えられた容器６〜９と、容器６〜９からの溶離液Ａ〜Ｄの供給をそれぞれ制御する電磁弁１０、１１、１２と、混合器１３とを有する。電磁弁１０〜１２は三方電磁弁であり、電磁弁１０は溶離液ＡとＢのいずれかを選択して後段に送ることができるようにされており、電磁弁１１は溶離液ＣとＤのいずれかを選択して後段に送ることができるようにされている。そして、電磁弁１２は電磁弁１０の出口と電磁弁１１の出口のいずれかを選択して混合器１３に送るようにされている。混合器１３において溶離液は混合され、混合された溶離液がポンプ５によりインジェクションバルブ４へと送出される。
【００２２】
カラム１４には充填剤が充填されており、その一方の端部が検知器１５に接続されている。液体クロマトグラフィの実行によりサンプルはカラム１４内にて分離され、検知器１５により分析され、分析結果が表示される。
【００２３】
図１に示す液体クロマトグラフ装置においては、溶離液供給機構２がインジェクションバルブ４の接続口Ｖ１に、カラム１４がインジェクションバルブ４の接続口Ｖ２にそれぞれ接続されている。
【００２４】
本実施の形態のインジェクション装置１において、インジェクター３は、図３および図４に示すような支持部材４０に支持されてよい。図３は、支持部材４０の断面図であり、図４はその正面図である。これらの図面に示すように、支持部材４０は、水平方向に延在した土台４１と、土台４１に支持されており上方に延在した２本の支持柱４２および４３と、支持柱４２、４３に挿入されかつその上端部近傍に支持されて水平方向に延在したピストン押え４６と、支持柱４２、４３に挿入されかつそのやや上方よりの部分に支持されて水平方向に延在したシリンダ押え４７と、ボルト５０、５１によってシリンダ押え４７の下方に固定されたアーム４８と、ピストン押え４６およびシリンダ押え４７と螺合した調節具５２とを備えている。
【００２５】
土台４１の一端には、インジェクター３と接続される接続口５３ａおよびチューブを介してインジェクションバルブ４と接続される接続口５３ｂを有する接続部５３が取り付けられている。また、支持柱４２、４３のピストン押え４６とシリンダ押え４７との間の部分には、コイルバネ４４、４５が嵌挿されている。また、シリンダ押え４７には、これを所望の高さで固定するためのボルト４９が螺合されている。シリンダ押え４７とピストン押え４６との間の距離は、コイルバネ４４、４５の弾性力に抗して調節具５２を回動させることによって調節することができるようになっている。
【００２６】
支持部材４０にインジェクター３を取り付けるには、まず、インジェクター３の連通孔３ｄを接続部５３の接続口５３ａにはめ込み、シリンダ３ａを上方から押える位置にシリンダ押え４７を移動させた後、これをボルト４９で固定する。次に、ピストン押え４６が上方からピストン３ｂを押さえつけるようになるまで調節具５２を回動させる。インジェクター３を取り外すには、上述したのと逆の動作を行えばよい。このように、支持部材４０を用いることで、予めサンプルが導入されたインジェクター３を比較的簡易な作業で固定配置することができる。また、支持部材４０はシリンダ３ａに対してピストン３ｂを押さえ込むことができるような構成となっているので、閉鎖空間３ｆの容積を確実にゼロ付近にまで減少させることができて、クロマトグラフの準備段階においてインジェクター３内に空気が残ってしまうことを効率よく防止することができる。
【００２７】
次に、上述した装置により液体クロマトグラフを行う工程を説明する。最初、インジェクションバルブ４はカラムウェッティング状態にあり、接続口Ｖ１と接続口Ｖ６とが連結されることによって溶媒供給機構２とカラム１４とがインジェクションバルブ４を介して連結されている。図１において、矢印Ａ１は、カラムウェッティング状態におけるインジェクションバルブ４を通過する溶離液の流れを示す。この矢印Ａ１を参照することから明らかなように、カラムウェッティング状態では、溶媒供給機構２からインジェクションバルブ４を介してカラム１４に溶離液が送出され、カラム１４内の充填剤１４ｂが溶離液によりウェッティングされる。
【００２８】
カラム１４内の充填剤が充分にカラムウェッティングされたら、インジェクションバルブ４を溶離液送出状態に切り換える。すると、接続口Ｖ１と接続口Ｖ２および接続口Ｖ５と接続口Ｖ６とが連結されることによって、溶媒供給機構２とインジェクター３の連通孔３ｄとがインジェクションバルブ４を介して連結されると共にインジェクター３の連通孔３ｅとカラム１４とがインジェクションバルブ４を介して連結される。図１において、矢印Ａ２は、溶離液送出状態におけるインジェクションバルブ４を通過する溶離液（およびサンプル）の流れを示す。この矢印Ａ２を参照することから明らかなように、溶離液供給機構２から送出される溶離液は接続口Ｖ１からインジェクションバルブ４に入り接続口Ｖ２から出てインジェクター３に送られる。そして、連通孔３ｄからインジェクター３内に溶離液が注入されることにより、インジェクター３内の充填剤３ｃに吸着されていたサンプルが成分ごとに分離されて連通孔３ｅから送出される。
【００２９】
このとき、上述したようにピストン３ｂをシリンダ３ａの間に形成された閉鎖空間３ｆの容積が実質的にゼロとなっているので、サンプルと共に或いはこれに先だってカラム１４に空気が送り込まれることがなく、カラム１４内の充填剤が乾燥したり、サンプルの結晶化が起こったりするのが抑制される。さらに、シリンダ３ａ内に充填剤３ｃが充填されているために、シリンダ３ａの断面積が比較的大きいにもかかわらず、溶離液とサンプルとがほとんど混合することがない。そのため、元々の濃度からほとんど低下していない濃度を有するサンプルが連通孔３ｅから送出されることになる。
【００３０】
また、溶離液送出状態では、インジェクションバルブ４の接続口Ｖ５と接続口Ｖ６とが連結されているため、連通孔３ｅから送出されたサンプルは、接続口Ｖ５からインジェクションバルブ４に入り接続口Ｖ６から出てカラム１４に送出される。カラム１４内の充填剤によってサンプルは成分ごとに分離されてカラム１４から排出される。カラム１４から排出された成分に分けられたサンプルは検知器１５に供給される。検知器１５は、各成分の定量分析を行ってその結果を表示する。
【００３１】
また、溶離液送出状態では、グラジエント法にしたがい電磁弁１０〜１２を適宜切り換えることによって、混合器１３内の溶離液の成分比率を変更しつつインジェクター３に溶離液を送出する。このとき、シリンダ３ａ内に充填剤３ｃが充填されているために、異なる混合比の溶離液どうしが混合することがほとんどなく、各溶離液の成分比率は所定の比率から大きく外れることはない。従って、インジェクター３からカラム１４へのサンプルの供給が終了してもインジェクションバルブ４を溶離液送出状態からカラムウェッティング状態に切り換えて溶離液の経路を変更する必要がない。よって、本実施の形態のインジェクション装置１を用いることにより、溶離液供給機構２において、溶離液Ａ〜Ｄの混合比、混合液それぞれの送出時間を予め設定しておけば、液体クロマトグラフィの開始から終了までの工程を自動化することができる。しかも、上述した筒状シリンダを用いた場合のようにインジェクションバルブの切り換えタイミングを計るためのセンサを配置する必要がなく、装置構成を簡略なものとすることができる。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図５は、本実施の形態のインジェクション装置を含む液体クロマトグラフ装置の概略的な模式図である。この液体クロマトグラフ装置は、インジェクション装置３１と、溶離液供給機構３２と、カラム１４と、検知器１５とを有している。インジェクション装置３１および溶離液供給機構３２以外の部材は第１の実施の形態と同様に構成されているので、ここではその詳細な説明を省略する。なお、図５において、矢印Ｂ１は、カラムウェッティング状態における溶離液の流れを、矢印Ｂ２は溶離液送出状態における溶離液（およびサンプル）の流れをそれぞれ示している。
【００３３】
図５に示すように、インジェクション装置３１は、６本のインジェクター２１〜２６（それぞれが図２に示すインジェクター３と同様に構成されている）と、２つのロータリーバルブ１７、１８と、インジェクションバルブ４とを備えている。インジェクションバルブ４の接続口Ｖ１には溶離液供給機構３２が接続されており、インジェクションバルブ４の接続口Ｖ２にはカラム１４が接続されている。
【００３４】
ロータリーバルブ１７および１８はそれぞれ７つの接続口ＲＶ１〜７を有している。ロータリーバルブ１７の接続口ＲＶ７は、インジェクションバルブ４の接続口Ｖ２に接続されている。ロータリーバルブ１８の接続口ＲＶ７は、インジェクションバルブ４の接続口Ｖ５に接続されている。ロータリーバルブ１７には、これを回動させるためのステッピングモータＳＭ１が接続されており、ロータリーバルブ１８にはステッピングモータＳＭ２が接続されている。ロータリーバルブ１７、１８内においては、中心にある接続口ＲＶ７と、６つの接続口ＲＶ１〜６のいずれか１つとが選択的に連結される。接続口ＲＶ７と連結される接続口は、ステッピングモータＳＭ１、ＳＭ２によってロータリーバルブ１７、１８を回動させることで切り換えられる。ロータリーバルブ１７および１８の接続口ＲＶ７はインジェクションバルブ４の接続口Ｖ２および接続口Ｖ５にそれぞれ接続されている。ロータリーバルブ１７の接続口ＲＶ１〜６はそれぞれインジェクター２１〜２６の一方の端部に接続されている。また、ロータリーバルブ１８の接続口ＲＶ１〜６はそれぞれインジェクター２１〜２６の他方の端部に接続されている。
【００３５】
ステッピングモータＳＭ１およびＳＭ２は図示しない駆動回路を介して例えばパーソナルコンピュータである制御装置に接続されている。この制御装置によってステッピングモータＳＭ１およびＳＭ２を制御することで、ロータリーバルブ１７、１８を介してインジェクションバルブ４と連結される任意のインジェクター２１〜２６を選択することが可能となっている。
【００３６】
一方、溶離液供給機構３２は、ポンプ５と、溶離液が貯溜された容器１６とを有している。容器１６の中の溶離液は、ポンプ５によりインジェクションバルブ４へと送出される。なお、図示省略したが、容器１６には、図１で説明したのと同様に複数の溶離液がその混合比を調節されて供給される。
【００３７】
上記の液体クロマトグラフ装置を用いると、インジェクションバルブ４を切り換えて任意のインジェクター２１〜２６を選択した後に上述した第１の実施の形態と同様の工程を行うことで、選択したインジェクター２１〜２６に含まれるサンプルについて液体クロマトゲラフィを行なうことができる。この場合、カラムウェッティングの後インジェクションバルブ４をカラムウェッティング状態から溶離液送出状態に切換えれば、その後インジェクションバルブ４を切換える必要がなく、センサを配置しなくても装置動作を自動化することができる。
【００３８】
また、本実施の形態のような液体クロマトグラフ装置では、ステッピングモータＳＭ１、ＳＭ２を自動制御することにより、６つのインジェクター２１〜２６に含まれるサンプルについて順次自動的に液体クロマトゲラフィを行なうことができるようになる。このようにインジェクター２１〜２６の選択を自動化することで、無人での動作が可能であり、省力化に著しい効果がある
【００３９】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、インジェクターは、必ずしも図示されたような形状のものでなくてもよく、図示された以外の形状を有していてもよい。また、インジェクションバルブとしては、上述した実施の形態で使用したような六方バルブに限らず、様々なタイプのものを使用することができる。
【００４０】
また、支持部材としては、図３および図４で説明した形態に限らず、インジェクターを安定して着脱可能に保持させることができるものであればよい。また、支持部材は、１本とは限らず複数本のインジェクターを安定して保持させるものであってもよい。
【００４１】
また、第２の実施の形態では、複数のインジェクターを並列に並べてそのいずれか１つ選択可能としたが、同様にインジェクションバルブ４の下流側に別途ロータリーバルブを接続して複数のカラム１４を並列に並べそのいずれかをロータリーバルブで選択可能とすることもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、ピストンをシリンダから取り外した状態でシリンダ内に直接サンプルを流し込むことができるので、インジェクター内にサンプルを導入する作業を簡易に行うことができて、しかもサンプルの無駄が生じることもない。また、シリンダ内に流し込まれたサンプルは充填剤に吸着されるので、インジェクター内に溶離液が供給されてもサンプルと溶離液とが混合することがほとんどなく、サンプルの濃度が大幅に低下するのが抑制される。また、グラジエント法を行う際にインジェクター内に成分比率の異なる溶離液が順次導入されたとしても、シリンダ内に充填剤が充填されているために、溶離液どうしが混合してその成分比率が所定の比率から大きく外れることがなくなる。そのため、インジェクター内のサンプルをカラムに入れ終えた段階で、溶離液がインジェクターを通過しないでカラムに供給されるようにインジェクションバルブを切換える必要がなくなり、センサを配置しなくても装置動作の自動化を実現することが可能となる。さらに、充填剤とピストンとの間に形成される閉鎖空間の容積を実質的にゼロとすることができるので、カラムに空気が送り込まれることがなくなる。そのため、カラム内の充填剤が乾燥したり、サンプルの結晶化が起こったりするのが抑制される。このように、請求項１によると、実際に液体クロマトグラフィを行う際に、その利便性が大幅に向上したり、検出精度がよくなるなどの様々な実用的な利益を得ることができる。
【００４３】
請求項２によると、支持部材によってインジェクターが着脱可能に支持されるので、予めサンプルが導入されたインジェクターを簡易に設置することができる。請求項３によると、切換え部材を操作して第１の連通孔が開いた状態でピストンを押し下げて閉鎖空間内の空気を第１の連通孔を介して外部に追い出してから、再度切換え部材を操作して第１の連通孔を閉じた状態にすることができる。これにより、シリンダとピストンとの間の閉鎖空間に空気が残ってしまうのを効率よく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のインジェクション装置を含む液体クロマトグラフ装置の概略的な模式図である。
【図２】図１に示すインジェクション装置に用いるインジェクターの断面図である。
【図３】図１に示すインジェクション装置に用いるインジェクターの支持部材の断面図である。
【図４】図３に示す支持部材の正面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のインジェクション装置を含む液体クロマトグラフ装置の概略的な模式図である。
【符号の説明】
１インジェクション装置
２溶離液供給機構
３インジェクター
３ａシリンダ
３ｂピストン
３ｃ充填剤
３ｄ連通孔
３ｅ連通孔
３ｆ閉鎖空間
３ｇ切換え部材
４インジェクションバルブ
５ポンプ
６〜９容器
１０〜１２電磁弁
１３混合器
１４カラム
１５検知器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection apparatus, and more particularly to an injection apparatus used for a preparative liquid chromatograph capable of separating a sample easily, surely and quickly.
[0002]
[Prior art]
In a liquid chromatograph that uses a liquid solvent (eluent) as a mobile phase, an injector is connected via a multi-way injection valve between a pump that delivers the eluent and a column packed with a stationary phase. The sample (sample) and the eluent are supplied to the column. Since each component in the sample introduced into the column has a different time for passing through the column, each component is separated when discharged from the column.
[0003]
At this time, the component ratio of the eluent is generally changed by mixing 2 to 4 types of eluents depending on the sample to be separated. Moreover, in order to prevent separation of the components of the sample discharged from the column and to perform separation in a short time, the mixing ratio of the eluent is changed stepwise or gradually. (Gradient method).
[0004]
In such a liquid chromatography, as an injector, a tube wound in a coil shape, or a movable stopper, a migratory stopper, and a fixed stopper are arranged in this order, and liquid flows from a gap with the migratory stopper. In general, a cylindrical cylinder (see Japanese Utility Model Publication No. 1-41473) provided with a ring-shaped recess is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a tube is used as an injector, it is necessary to introduce a sample into the tube using a syringe, which complicates the operation and wastes the sample remaining in the syringe.
[0006]
On the other hand, when a cylindrical cylinder is used as an injector, the following problems occur. First, since the area of the interface between the sample and the eluent becomes relatively large, the sample and the eluent may be mixed and the concentration of the sample may be greatly reduced. Next, when liquid chromatography is performed by the gradient method, the eluents mixed at different ratios are mixed in the injector, and the component ratio of the eluent greatly deviates from a predetermined ratio. In order to prevent this, it is necessary to switch the injection valve so that the eluent is supplied to the column without passing through the injector when the sample in the injector has been put into the column. However, if this is to be done automatically, a sensor for measuring the switching timing of the injection valve must be arranged, resulting in a complicated apparatus configuration. In addition, air is unavoidably included with the sample between the fixed stopper that holds the sample and the migratory stopper, and this air is fed into the column to dry the packing material in the column or to crystallize the sample. May occur.
[0007]
Therefore, the main object of the present invention is that the sample can be easily introduced into the injector without waste, the sample can be supplied to the column without causing a significant decrease in concentration, and the component ratio of the eluent can be reduced. It is an object of the present invention to provide an injection device that can be automated without complicating the configuration of the apparatus while preventing it from greatly deviating from a predetermined ratio, and in which no air is fed into the column.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the injection device according to claim 1 has a cylinder filled with a filler and a volume variable in a range from substantially zero to a predetermined value by being detachably combined with the cylinder. An injector having a piston that forms a closed space and provided with first and second communication holes that communicate with the filler in the cylinder in a state where the volume of the closed space is substantially zero; A first connection port connected to a pump for delivering the solvent, a second connection port connected to a column in which the sample is separated, a third connection port connected to the first communication hole of the injector, And a first state in which a fourth connection port connected to the second communication hole of the injector is connected, and the first connection port and the second connection port are connected to each other. , An injection valve capable of switching between a first connection port and the third connection port and a second state in which the second connection port and the fourth connection port are coupled to each other; I have.
[0009]
Thus, in claim 1, since the injection valve is switched between the first state and the second state, the pump for sending the eluent and the column are connected to perform the column wetting in the first state. In the second state, the pump for sending the eluent and the injector are connected, and the injector and the column are connected, so that the eluent can be sent to the injector and the sample can be put into the column from the injector.
[0010]
According to claim 1, since the sample can be directly poured into the cylinder with the piston removed from the cylinder, the work of introducing the sample into the injector can be easily performed, and the sample is wasted. Nor. In addition, since the sample poured into the cylinder is adsorbed by the filler, even if the eluent is supplied into the injector, the sample and the eluent hardly mix and the concentration of the sample is greatly reduced. Is suppressed. Even when eluents with different component ratios are sequentially introduced into the injector when performing the gradient method, the eluents are mixed and the component ratio is predetermined because the cylinder is filled with the filler. It will not be greatly deviated from this ratio. This eliminates the need to switch the injection valve so that the eluent is supplied to the column without passing through the injector when the sample in the injector has been placed in the column, and automates the operation of the device without the need for a sensor. It can be realized. Furthermore, since the volume of the closed space formed between the filler and the piston can be made substantially zero, air is not sent into the column. Therefore, drying of the packing material in the column and crystallization of the sample are suppressed.
[0011]
In the present invention, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-275228, a plurality of injectors and columns may be arranged in parallel so that any one of them can be selected with an injection valve. In the injection device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-275228, a plurality of injectors and columns are connected to four injection valves (rotary valves), and these rotary valves are sequentially switched to sequentially send samples in the injectors to arbitrary columns. It is something that can be done. At this time, it is not always necessary to correspond to one injector and one column, and one column can correspond to a plurality of injectors.
[0012]
The injection device according to claim 2 further includes a support member that removably supports the injector.
[0013]
According to the second aspect, since the injector is detachably supported by the support member, the injector into which the sample has been introduced in advance can be easily installed. Further, if the support member is configured such that the piston can be pressed against the cylinder, it is possible to efficiently prevent air from remaining in the injector at the chromatographic preparation stage.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, the injector further includes a switching member for switching between the closed state and the opened state of the first communication hole.
[0015]
According to claim 3, the switching member is operated to push down the piston in a state where the first communication hole is opened to expel the air in the closed space to the outside through the first communication hole, and then the switching member is operated again. The first communication hole can be closed by operating. As a result, it is possible to efficiently prevent air from remaining in the closed space between the cylinder and the piston.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic diagram of a liquid chromatograph apparatus including an injection apparatus according to a first embodiment of the present invention. This liquid chromatograph apparatus includes an injection apparatus 1, an eluent supply mechanism 2, a column 14, and a detector 15.
[0018]
The injection device 1 has an injector 3 and an injection valve 4. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the injector 3. The injector 3 includes a cylinder 3a filled with a filler 3e and having a communication hole 3d at the bottom, a piston 3b having a communication hole 3e at the top, and a bolt 3g screwed into the communication hole 3e of the piston 3b. Yes. The piston 3b can be attached to and detached from the cylinder 3a, and the volume of the closed space 3f between them can be changed to almost zero by pushing the piston 3b into the cylinder 3a with the bolt 3g removed from the communication hole 3e. .
[0019]
In order to introduce the sample into the injector 3, the piston 3b is removed from the cylinder 3b, the sample is poured into the upper part of the filler 3c, and when the sample is adsorbed to the filler 3c, the bolt 3g is removed and air is extracted from the communication hole 3e. The piston 3b is pushed down until the closed space 3f becomes almost zero. By performing such a simple operation, it is possible to introduce the sample into the injector 3 without waste without using a syringe or the like while preventing air from remaining in the injector 3. Furthermore, since the volume of the closed space 3f formed between the piston 3b and the cylinder 3a can be made substantially zero, air is fed into the column 14 as will be described later. Disappears. Therefore, drying of the filler in the column 14 and crystallization of the sample are suppressed.
[0020]
In the injection device 1 of the present embodiment, the injection valve 4 has six connection ports V1 to V6, the connection port V1 and the connection port V2, the connection port V3 and the connection port V4, and the connection port V5 and the connection port V6. Eluent delivery state (second state), and connection port V2 and connection port V3, connection port V4 and connection port V5, and connection port V6 and connection port V1 are connected to each other. A six-way valve that can be switched to the first state is used. As shown in FIG. 1, the connection port V2 of the injection valve 4 and the communication hole 3d of the injector 3 and the connection port V5 and the communication hole 3e of the injector 3 are connected to each other.
[0021]
The solvent supply mechanism 2 includes a pump 5, containers 6 to 9 in which eluents A to D containing different components are stored, and electromagnetic valves 10 that control supply of the eluents A to D from the containers 6 to 9, respectively. 11 and 12 and a mixer 13. Solenoid valves 10 to 12 are three-way solenoid valves. Solenoid valve 10 can select either eluent A or B and send it to the subsequent stage. Any one can be selected and sent to the subsequent stage. The solenoid valve 12 selects either the outlet of the solenoid valve 10 or the outlet of the solenoid valve 11 and sends it to the mixer 13. The eluent is mixed in the mixer 13, and the mixed eluent is sent to the injection valve 4 by the pump 5.
[0022]
The column 14 is filled with a filler, and one end thereof is connected to the detector 15. By executing the liquid chromatography, the sample is separated in the column 14, analyzed by the detector 15, and the analysis result is displayed.
[0023]
In the liquid chromatograph apparatus shown in FIG. 1, the eluent supply mechanism 2 is connected to the connection port V1 of the injection valve 4, and the column 14 is connected to the connection port V2 of the injection valve 4.
[0024]
In the injection device 1 of the present embodiment, the injector 3 may be supported by a support member 40 as shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a sectional view of the support member 40, and FIG. 4 is a front view thereof. As shown in these drawings, the support member 40 includes a base 41 extending in the horizontal direction, two support columns 42 and 43 supported by the base 41 and extending upward, and support columns 42 and 43. The piston retainer 46 inserted in the upper end and supported in the vicinity of the upper end thereof and extending in the horizontal direction, and the cylinder retainer inserted in the support pillars 42 and 43 and supported by the portion slightly above from the horizontal, extending in the horizontal direction. 47, an arm 48 fixed below the cylinder presser 47 with bolts 50 and 51, and a piston presser 46 and an adjustment tool 52 screwed into the cylinder presser 47.
[0025]
A connection part 53 having a connection port 53a connected to the injector 3 and a connection port 53b connected to the injection valve 4 via a tube is attached to one end of the base 41. In addition, coil springs 44 and 45 are fitted and inserted into portions of the support columns 42 and 43 between the piston presser 46 and the cylinder presser 47. Further, a bolt 49 for screwing the cylinder presser 47 at a desired height is screwed onto the cylinder presser 47. The distance between the cylinder presser 47 and the piston presser 46 can be adjusted by rotating the adjusting tool 52 against the elastic force of the coil springs 44 and 45.
[0026]
In order to attach the injector 3 to the support member 40, first, the communication hole 3d of the injector 3 is fitted into the connection port 53a of the connecting portion 53, the cylinder presser 47 is moved to a position where the cylinder 3a is pressed from above, and then the bolt 3 is attached to the support member 40. Fix with 49. Next, the adjustment tool 52 is rotated until the piston presser 46 presses the piston 3b from above. In order to remove the injector 3, an operation opposite to that described above may be performed. In this way, by using the support member 40, the injector 3 into which the sample has been introduced in advance can be fixed and arranged by a relatively simple operation. Further, since the support member 40 is configured such that the piston 3b can be pressed against the cylinder 3a, the volume of the closed space 3f can be surely reduced to near zero, and the chromatograph is prepared. It is possible to efficiently prevent air from remaining in the injector 3 at the stage.
[0027]
Next, the process of performing liquid chromatography with the above-described apparatus will be described. Initially, the injection valve 4 is in a column wetting state, and the solvent supply mechanism 2 and the column 14 are connected via the injection valve 4 by connecting the connection port V1 and the connection port V6. In FIG. 1, arrow A1 shows the flow of the eluent that passes through the injection valve 4 in the column wetting state. As is apparent from referring to this arrow A1, in the column wetting state, the eluent is sent from the solvent supply mechanism 2 to the column 14 via the injection valve 4, and the packing material 14b in the column 14 is absorbed by the eluent. Wetting.
[0028]
When the packing material in the column 14 is sufficiently wetted, the injection valve 4 is switched to the eluent delivery state. Then, the connection port V1 and the connection port V2, and the connection port V5 and the connection port V6 are coupled, whereby the solvent supply mechanism 2 and the communication hole 3d of the injector 3 are coupled via the injection valve 4 and the injector 3. The communication hole 3e and the column 14 are connected via the injection valve 4. In FIG. 1, an arrow A2 indicates the flow of the eluent (and sample) passing through the injection valve 4 in the eluent delivery state. As is apparent from referring to this arrow A2, the eluent delivered from the eluent supply mechanism 2 enters the injection valve 4 from the connection port V1 and exits from the connection port V2 and is sent to the injector 3. Then, when the eluent is injected into the injector 3 from the communication hole 3d, the sample adsorbed on the filler 3c in the injector 3 is separated for each component and sent out from the communication hole 3e.
[0029]
At this time, as described above, since the volume of the closed space 3f formed between the piston 3b and the cylinder 3a is substantially zero, air is not sent to the column 14 together with or prior to the sample. Further, drying of the packing material in the column 14 and occurrence of crystallization of the sample are suppressed. Further, since the filler 3c is filled in the cylinder 3a, the eluent and the sample hardly mix even though the cross-sectional area of the cylinder 3a is relatively large. Therefore, a sample having a concentration that is hardly lowered from the original concentration is delivered from the communication hole 3e.
[0030]
Further, since the connection port V5 and the connection port V6 of the injection valve 4 are connected in the eluent delivery state, the sample sent from the communication hole 3e enters the injection valve 4 from the connection port V5 and is connected from the connection port V6. And is sent to the column 14. The sample is separated into components by the filler in the column 14 and discharged from the column 14. The sample divided into the components discharged from the column 14 is supplied to the detector 15. The detector 15 performs quantitative analysis of each component and displays the result.
[0031]
In the eluent delivery state, the eluent is sent to the injector 3 while changing the component ratio of the eluent in the mixer 13 by appropriately switching the solenoid valves 10 to 12 according to the gradient method. At this time, since the cylinder 3a is filled with the filler 3c, the eluents having different mixing ratios are hardly mixed with each other, and the component ratio of each eluent does not greatly deviate from the predetermined ratio. Therefore, even when the supply of the sample from the injector 3 to the column 14 is completed, there is no need to change the route of the eluent by switching the injection valve 4 from the eluent delivery state to the column wetting state. Therefore, by using the injection apparatus 1 of the present embodiment, if the eluent supply mechanism 2 sets in advance the mixing ratio of eluents A to D and the delivery time of each of the mixed liquids, from the start of liquid chromatography. The process up to the end can be automated. In addition, it is not necessary to arrange a sensor for measuring the switching timing of the injection valve as in the case of using the cylindrical cylinder described above, and the apparatus configuration can be simplified.
[0032]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic diagram of a liquid chromatograph apparatus including the injection apparatus of the present embodiment. The liquid chromatograph device includes an injection device 31, an eluent supply mechanism 32, a column 14, and a detector 15. Since members other than the injection device 31 and the eluent supply mechanism 32 are configured in the same manner as in the first embodiment, a detailed description thereof is omitted here. In FIG. 5, the arrow B1 indicates the flow of the eluent in the column wetting state, and the arrow B2 indicates the flow of the eluent (and sample) in the eluent delivery state.
[0033]
As shown in FIG. 5, the injection device 31 includes six injectors 21 to 26 (each configured in the same manner as the injector 3 shown in FIG. 2), two rotary valves 17 and 18, and the injection valve 4. And. An eluent supply mechanism 32 is connected to the connection port V 1 of the injection valve 4, and the column 14 is connected to the connection port V 2 of the injection valve 4.
[0034]
The rotary valves 17 and 18 each have seven connection ports RV1 to RV7. The connection port RV7 of the rotary valve 17 is connected to the connection port V2 of the injection valve 4. The connection port RV7 of the rotary valve 18 is connected to the connection port V5 of the injection valve 4. A stepping motor SM1 for rotating the rotary valve 17 is connected to the rotary valve 17, and a stepping motor SM2 is connected to the rotary valve 18. In the rotary valves 17 and 18, the central connection port RV7 is selectively connected to any one of the six connection ports RV1 to RV6. The connection port connected to the connection port RV7 is switched by rotating the rotary valves 17 and 18 by the stepping motors SM1 and SM2. The connection ports RV7 of the rotary valves 17 and 18 are connected to the connection port V2 and the connection port V5 of the injection valve 4, respectively. The connection ports RV1 to RV6 of the rotary valve 17 are connected to one ends of the injectors 21 to 26, respectively. The connection ports RV1 to RV6 of the rotary valve 18 are connected to the other ends of the injectors 21 to 26, respectively.
[0035]
The stepping motors SM1 and SM2 are connected to a control device such as a personal computer via a drive circuit (not shown). By controlling the stepping motors SM <b> 1 and SM <b> 2 by this control device, it is possible to select any of the injectors 21 to 26 connected to the injection valve 4 via the rotary valves 17 and 18.
[0036]
On the other hand, the eluent supply mechanism 32 includes the pump 5 and the container 16 in which the eluent is stored. The eluent in the container 16 is sent to the injection valve 4 by the pump 5. Although not shown, a plurality of eluents are supplied to the container 16 with the mixing ratio adjusted as described in FIG.
[0037]
When the above liquid chromatograph apparatus is used, the injector 21 to 26 is changed to the selected injector 21 to 26 by performing the same process as in the first embodiment described above after switching the injection valve 4 and selecting any injector 21 to 26. Liquid chromatography can be performed on the contained sample. In this case, if the injection valve 4 is switched from the column wetting state to the eluent delivery state after the column wetting, there is no need to switch the injection valve 4 thereafter, and the operation of the apparatus can be automated without arranging a sensor. it can.
[0038]
In the liquid chromatograph apparatus as in the present embodiment, the liquid chromatographies can be automatically and sequentially performed on the samples included in the six injectors 21 to 26 by automatically controlling the stepping motors SM1 and SM2. become able to. By automating the selection of the injectors 21 to 26 in this way, unattended operation is possible and there is a significant effect on labor saving.
[0039]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made as long as they are described in the claims. For example, the injector does not necessarily have the shape as illustrated, and may have a shape other than that illustrated. In addition, the injection valve is not limited to the six-way valve used in the above-described embodiment, and various types of valves can be used.
[0040]
Further, the support member is not limited to the embodiment described with reference to FIGS. 3 and 4 and may be any member that can stably hold the injector in a removable manner. Further, the support member is not limited to one, and may support a plurality of injectors stably.
[0041]
Further, in the second embodiment, a plurality of injectors are arranged in parallel and any one of them can be selected. Similarly, a plurality of columns 14 are connected in parallel by connecting a separate rotary valve downstream of the injection valve 4. Either of them can be selected with a rotary valve.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to claim 1, since the sample can be poured directly into the cylinder with the piston removed from the cylinder, the work of introducing the sample into the injector can be easily performed, There is no waste of sample. In addition, since the sample poured into the cylinder is adsorbed by the filler, even if the eluent is supplied into the injector, the sample and the eluent hardly mix and the concentration of the sample is greatly reduced. Is suppressed. Even when eluents with different component ratios are sequentially introduced into the injector when performing the gradient method, the eluents are mixed and the component ratio is predetermined because the cylinder is filled with the filler. It will not be greatly deviated from this ratio. This eliminates the need to switch the injection valve so that the eluent is supplied to the column without passing through the injector when the sample in the injector has been placed in the column, and automates the operation of the device without the need for a sensor. It can be realized. Furthermore, since the volume of the closed space formed between the filler and the piston can be made substantially zero, air is not sent into the column. Therefore, drying of the packing material in the column and crystallization of the sample are suppressed. As described above, according to the first aspect, various practical benefits such as greatly improving the convenience and improving the detection accuracy when actually performing liquid chromatography can be obtained.
[0043]
According to the second aspect, since the injector is detachably supported by the support member, the injector into which the sample has been introduced in advance can be easily installed. According to claim 3, the switching member is operated to push down the piston in a state where the first communication hole is opened to expel the air in the closed space to the outside through the first communication hole, and then the switching member is operated again. The first communication hole can be closed by operating. As a result, it is possible to efficiently prevent air from remaining in the closed space between the cylinder and the piston.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a liquid chromatograph apparatus including an injection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an injector used in the injection apparatus shown in FIG.
3 is a cross-sectional view of a support member of the injector used in the injection apparatus shown in FIG.
4 is a front view of the support member shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram of a liquid chromatograph apparatus including an injection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Injection device
2 Eluent supply mechanism
3 Injector
3a cylinder
3b piston
3c filler
3d communication hole
3e communication hole
3f closed space
3g switching member
4 Injection valve
5 Pump
6-9 containers
10-12 Solenoid valve
13 Mixer
14 columns
15 Detector

Claims

充填剤が充填されたシリンダ、および、これと着脱可能に組み合わされることによって実質的にゼロから所定値までの範囲で容積可変な閉鎖空間を形成するピストンを有していると共に、前記閉鎖空間の容積が実質的にゼロの状態において前記シリンダ内の充填剤と連通する第１および第２の連通孔が設けられたインジェクターと、
溶媒を送出するポンプに接続される第１の接続口、サンプルの分離が行われるカラムに接続される第２の接続口、前記インジェクターの第１の連通孔に接続された第３の接続口、および、前記インジェクターの第２の連通孔に接続された第４の接続口を有しており、前記第１の接続口と前記第２の接続口との間が連結される第１の状態と、前記第１の接続口と前記第３の接続口との間および前記第２の接続口と前記第４の接続口との間が連結される第２の状態とを切換え可能なインジェクションバルブとを備えていることを特徴とするインジェクション装置。A cylinder filled with a filler, and a piston detachably combined with the cylinder to form a closed space whose volume is substantially variable from zero to a predetermined value. An injector provided with first and second communication holes communicating with the filler in the cylinder in a substantially zero volume;
A first connection port connected to a pump for delivering the solvent, a second connection port connected to a column in which the sample is separated, a third connection port connected to the first communication hole of the injector, And a first state in which a fourth connection port connected to the second communication hole of the injector is connected, and the first connection port and the second connection port are connected to each other. An injection valve capable of switching between the first connection port and the third connection port and the second state in which the second connection port and the fourth connection port are coupled to each other; An injection device comprising:

前記インジェクターを着脱可能に支持する支持部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のインジェクション装置。The injection apparatus according to claim 1, further comprising a support member that detachably supports the injector.

前記インジェクターは、前記第１の連通孔が閉じた状態と開いた状態とを切換えるための切換え部材をさらに有していることを特徴とする請求項１または２に記載のインジェクション装置。The injection device according to claim 1, wherein the injector further includes a switching member for switching between the closed state and the opened state of the first communication hole.