JP6753536B2 - フローバイアル - Google Patents

Description

本発明は、例えば溶出試験の溶出率やプロセス合成の反応率といった試料の経時的な変化を測定するための分析システムにおいて用いられるフローバイアルに関するものである。

近年、溶出試験の溶出率やプロセス合成の反応率を経時的に分析するために液体クロマトグラフを用いることが提案され、実施もなされている（特許文献１参照。）。その場合、分析対象の試料をオンラインで液体クロマトグラフに導入できるように、液体クロマトグラフのオートサンプラにフローバイアルが試料容器として設置される。

従来のフローバイアルは、通常のガラス製バイアルの上下側面に入口と出口が設けられたものである。フローバイアルの上面の開口は、シリコンなどの弾性材料からなるセプタムによって封止されている。サンプリングの際には、サンプリングニードルがセプタムを貫通して先端をフローバイアル内へ侵入させ、フローバイアル内の試料を先端から吸引する。

特開２００６−１１８９８５号公報

フローバイアルの上面を封止しているセプタムは、サンプリングニードルが貫通することによって生じた貫通孔をサンプリングニードルがフローバイアルから引き抜かれた後で弾性力によって閉じ、フローバイアルの上面を再び封止するものである。しかし、フローバイアル内の液を置換する際などフローバイアル内の圧力が上昇したときにサンプリングニードルの貫通によってできた貫通孔から液が漏れることがあるということがわかった。特に、サンプリングニードルが複数回にわたってフローバイアルの上面のセプタムを貫通すると、セプタムの貫通孔が大きく広がるため、さらに液漏れが発生しやすくなる。

そこで、本発明は、サンプリングニードルの挿抜によりセプタムに生じる貫通孔からの液漏れを抑制することを目的とするものである。

従来のガラス製フローバイアルは、バイアル本体の上面に開口を封止するようにセプタムが配置され、バイアル本体の上部に被せるようにして装着されたキャップによってセプタムの周縁部をバイアル本体側へ押し付ける構造となっている。この構造では、セプタムの外周面とキャップの内面との間に隙間があるため、キャップが締め込まれることによってセプタムに応力が掛かっても、セプタムは外周方向へ変形するだけである。すなわち、従来のフローバイアルの構造では、キャップを強く締め込んでも、サンプリングニードルの挿抜によって生じるセプタムの貫通孔を閉じる方向に応力が発生することはない。

本発明は、上記のような従来のフローバイアルの構造を改良することによって、キャップを締め込んだときにサンプリングニードルの挿抜によって生じるセプタムの貫通孔を閉じる方向に効率的に応力が発生するようにし、セプタムからの液漏れを抑制する。

すなわち、本発明に係るフローバイアルは、上方が開口し内部に液体を収容する空間を有するとともに、前記空間の下部に通じる入口流路及び前記空間の上部に通じる出口流路を有するバイアル本体と、前記バイアル本体の前記開口の内径よりも大きい外径をもち、前記開口の直上に配置されて前記開口を封止する弾性材料からなるセプタムと、上面から下面へサンプリング用のニードルを貫通させるための貫通孔を有するとともに前記セプタムの外径と略同一の内径をもつ窪みを下面に有し、前記窪みに前記セプタムが嵌まり込んだ状態で前記バイアル本体の上部に装着され、前記窪みの底面で前記セプタムを前記バイアル本体の前記開口の縁に押し付けるキャップと、を備えている。

前記窪みの深さ寸法は前記セプタムの厚み寸法よりも小さくてもよい。

本発明に係るフローバイアルの好ましい実施形態では、前記キャップの下部の外周面にネジが設けられており、前記バイアル本体は前記キャップの前記下部の外周面のネジと螺合するネジが内周面に設けられた凹部を上面に有し、前記キャップは前記下部の外周面に設けられたネジが前記バイアル本体の前記凹部のない週面のネジと螺合することによって装着されるように構成されている。すなわち、この実施形態は、バイアル本体の上部にキャップが被せられるように装着されるものではない。

フローバイアルは、側面下部に入口流路、側面上部に出口流路が設けられているが、出口流路よりも上方に空間が存在すると、その部分に淀みが生じやすくなり、置換されるべき試料や空気が出口流路よりも上方部分に残ってしまう虞がある。バイアル本体の上部にキャップが被せられるように装着される構造では、バイアル本体のキャップが被さる部分に出口流路を設けることが困難である。そのため、キャップが被せられる部分の内部に淀みとなる大きな空間が生じることとなる。

これに対し、上記実施形態では、キャップの下部がバイアル本体の上面に設けられた凹部に嵌め込まれるように装着されるので、出口流路をバイアル本体の内部空間の上端に近い位置に設けることができ、出口流路よりも上方に形成される空間を小さくすることができる。

本発明に係るフローバイアルでは、キャップがセプタムの外径と略同一の内径をもつ窪みを下面に有し、該窪みにセプタムが嵌まり込んだ状態でキャップがバイアル本体の上部に装着され、窪みの底面でセプタムがバイアル本体の開口の縁に押し付けられるように構成されているので、キャップの窪みによって外周面が保持されたセプタムは、キャップが締め込まれても外周方向に変形しにくくなる。その結果、キャップが締め込まれると、サンプリングニードルの挿抜によって生じるセプタムの貫通孔を閉じる方向に効率的に応力が発生するようになり、サンプリングニードルの挿抜によりセプタムに生じる貫通孔からの液漏れが抑制される。また、キャップの窪みの内径がセプタムの外径と略同一であるため、セプタムがキャップによって保持された状態となり、キャップをバイアル本体から取り外したときにセプタムも同時にバイアル本体から取り外されるようになり、セプタムの交換作業が容易になる。

分析システムの一例を示す概略構成図である。 フローバイアルが設けられたオートサンプラ内の構成の一例を示す概略断面構成図である。 バイアル本体にキャップを装着する前のフローバイアルの状態を示す分解断面図である。 バイアル本体にキャップを装着したときのフローバイアルの状態を示す分解断面図である。 バイアル本体からキャップを取り外したときのフローバイアルの状態を示す分解断面図である。

以下に、本発明に係るフローバイアルの一実施形態について、図面を用いて説明する。

まず、本発明の対象となるフローバイアルが用いられるオートサンプラを含む分析システムについて、図１を用いて説明する。

分析システムは、試料処理装置２、液体クロマトグラフ４、及び演算処理装置６を備えている。試料処理装置２としては、例えば、薬剤等の溶出試験を行なうための溶出試験機やフロー合成を行なうためのフロー合成装置などが挙げられる。演算処理装置６は、例えば、液体クロマトグラフ４の各モジュール８、１０、１２及び１４を管理するシステムコントローラ（図示は省略。）と電気的に接続されたパーソナルコンピュータである。

液体クロマトグラフ４は、送液装置８、オートサンプラ１０、カラムオーブン１２、及び検出器１４を備えている。

送液装置８は送液ポンプを用いて移動相を送液する装置である。送液装置８の出口は配管を介してオートサンプラ１０に接続されている。

オートサンプラ１０は、試料処理装置２から供給される試料を収容するフローバイアル２６（図２を参照。）のほか、フローバイアル２６から試料を採取するためのサンプリングニードル２０（図２を参照。）、サンプリングニードル２０により採取された試料を送液装置８からの移動相が流れる流路中に注入するための注入ポート２２（図２を参照。）を備えている。

カラムオーブン１２内には試料を成分ごとに分離するための分析カラム（図示は省略。）が収容されている。カラムオーブン１２内の分析カラムは、配管を介してオートサンプラ１０の出口に接続されており、オートサンプラ１０により注入された試料が送液装置８からの移動相とともに分析カラムへ導入されるように構成されている。カラムオーブン１２内の分析カラムの下流端は配管を介して検出器１４に接続されている。

検出器１４は、分析カラムで分離された試料成分を検出するためのものであり、例えば紫外線吸光度検出器である。検出器１４で得られた検出器信号は演算処理装置６に取り込まれ、試料成分濃度の定量等に用いられる。

図２に示されているように、オートサンプラ１０内には、サンプリングニードル２０、注入ポート２２、捕集容器２４、及びフローバイアル２６が設けられている。図ではフローバイアル２６が１つしか示されていないが、実際には複数のフローバイアル２６が同図の紙面に対して垂直な方向に一列に並んで配列されている。フローバイアル２６の個数に制限はない。

注入ポート２２はサンプリングニードル２０がフローバイアル２６から採取した試料を移動相の流れる分析流路へ注入するためのものである。注入ポート２２は、サンプリングニードル２０の先端を挿入させてサンプリングニードル２０を液密に接続するように構成されている。

捕集容器２４は、サンプリングニードル２０がフローバイアル２６から採取した試料を一時的に収容しておくための容器である。

フローバイアル２６は、バイアル本体３０、バイアル本体３０の上部に装着されたキャップ３２、及びバイアル本体３０とキャップ３２の間に挟み込まれた弾性材料からなるセプタム３４からなる。バイアル本体３０の内部に、試料を収容するための空間３０ａ、その空間３０ａの下部に通じる入口流路３６、及び空間３０ａの上部に通じる出口流路３８が設けられている。入口流路３６には入口配管１６が接続され、出口流路３８には出口配管１８が接続されている。

バイアル本体３０の内部の空間３０ａは上方が開口しており、その開口の直上にセプタム３４が配置されている。セプタム３４はキャップ３２によってバイアル本体３０の開口の縁に押し付けられている。

セプタム３４は、例えば、円板状のシリコンにＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シートを貼り付けたものであるが、フローバイアル３０内に供給される液体がＴＨＦ、クロロホルムなどの強溶媒の場合には、シリコンが溶ける可能性があるためフッ素系のゴムをセプタム３４の材質として用いてもよい。

キャップ３２には上面から下面へ通じる貫通孔３２ｂ（図３参照。）が設けられている。キャップ３２の貫通孔３２ｂは、上方から下降してきたサンプリングニードル２０をバイアル本体３０内の空間３０ａへ導くためのものである。キャップ３２の開口を通って下降したサンプリングニードル２０は、セプタム３４を貫通し、先端をバイアル本体３０内の空間３０ａに進入させて試料を吸引する。

サンプリングニードル２０は、注入ポート２２、捕集容器２４及びフローバイアルラック２８の上方に設けられている。サンプリングニードル２０は、図示されていない移動機構によって、先端を鉛直下方に向けた状態で水平面内方向と鉛直方向へ移動させられる。サンプリングニードル２０は、フローバイアル２６から試料を吸引し、捕集容器２４へその試料を吐出し、さらには捕集容器２４から試料を吸引して注入ポート２２へその試料を注入することができる。注入ポート２２を介して注入された試料はその後、送液装置８からの移動相によってカラムオーブン１２内の分析カラムを経て検出器１４に導入される。

フローバイアル２６の構造について、図３から図５を用いてより詳細に説明する。

フローバイアル２６のキャップ３２の下部３２ａは円柱形状であり、その側面にネジが設けられている。バイアル本体３０の上面には内部空間３０ａへ通じる内部空間３０ａの内径よりも大きな内径をもつ凹部３０ｂが設けられている。凹部３０ｂの内径はキャップ３２の下部３２ａの外径と略同一であり、凹部３０ｂの内周面にキャップ３２の下部３２ａの外周面のネジと螺合するネジが設けられている。すなわち、キャップ３２はバイアル本体３０の上面の凹部３０ｂに嵌め込まれるようにして装着される。

キャップ３２の下面にセプタム３４が嵌め込まれる形状の窪み３２ｃが設けられている。セプタム３４の外形が円盤形状である場合において、窪み３２ｃは円筒形状に形成されている。窪み３２ｃは、底面と、底面の外周部に形成され所定の厚みを有する円環状の突起とによって形成されている。窪み３２ｃの内径はセプタム３４の外径と略同一であり、窪み３２ｃの深さ寸法はセプタム３４の厚み寸法よりも小さくなっている。これにより、セプタム３４が窪み３２ｃに装着されたとき、セプタム３４が窪み３２ｃから若干突出した状態になる。セプタム３４の厚み寸法は、例えば約３ｍｍであり、窪み３２ｃの深さ寸法は、例えば約２ｍｍである。

図４に示されているように、窪み３２ｃにセプタム３４が嵌め込まれた状態のキャップ３２をバイアル本体３０の凹部３０ｂに嵌め込んでキャップ３２をバイアル本体３０とは相対的に回転させ、キャップ３２を締め込んでいくとバイアル本体３０の内部空間３０ａの開口の縁にセプタム３２の下面のみが接触する。さらにキャップ３２を締め込むと、セプタム３２がバイアル本体３０側へ窪み３２ｃの底面によって押圧される。このとき、キャップ３２の窪み３２ｃの内周面（すなわち、窪み３２ｃを形成する円環状の突起の内周面）がセプタム３４の外周面を保持しているため、セプタム３４は外周方向へ変形することはない。これにより、キャップ３２の締め込みによってセプタム３４に掛かる応力はセプタム３４の中心方向へ作用する。すなわち、キャップ３２を締め込むことによってセプタム３４に掛かる応力がサンプリングニードル２０の挿抜によってセプタム３４に生じる貫通孔を塞ぐ方向へ作用し、セプタム３４に生じる貫通孔からの液漏れが抑制される。

また、図４に示されているように、キャップ３２を締め込むと、セプタム３４の下面中央部がバイアル本体３０の内部空間３０ａ内へせり出すように変形する。出口流路３８の内部空間３０ａ側の端部は、内部空間３０ａ内へせり出したセプタム３４の一部によって塞がれない位置に設けられている。

セプタム３４の一部が内部空間３０ａ内へせり出すことにより、出口流路３８の内部空間３０ａ側の端部よりも上方に存在する液溜まり空間が小さくなるという効果を奏する。出口流路３８の高さは、出口流路３８の内部空間３０ａ側の端部よりも上方に存在する空間の大部分が内部空間３０ａ内へせり出したセプタム３４の一部によって埋められるように設計されている。

また、図５に示されているように、キャップ３２をバイアル本体３０から取り外すと、セプタム３４もキャップ３２の下面に保持されながらバイアル本体３０から取り出される。このため、バイアル本体３０の上面の凹部３０ｂ内にセプタム３４が残ることがなく、セプタム３４の交換といった作業を容易に行なうことができる。

２ 試料処理装置
４ 液体クロマトグラフ
６ 演算処理装置
８ 送液装置
１０ オートサンプラ
１２ カラムオーブン
１４ 検出器
１６ 入口配管
１８ 出口配管
２０ サンプリングニードル
２２ 注入ポート
２４ 捕集容器
２６ フローバイアル
２８ フローバイアルラック
３０ バイアル本体
３０ａ 内部空間
３０ｂ 凹部
３２ キャップ
３２ａ キャップの下部
３２ｂ 貫通孔
３２ｃ 窪み
３４ セプタム
３６ 入口流路
３８ 出口流路

Claims (4)

1. 液体クロマトグラフ用のオートサンプラであって、
   試料処理装置から供給される試料液を収容するフローバイアルと、
   前記フローバイアルから試料液を採取するサンプリングニードルと、
   前記サンプリングニードルにより採取された試料液を移動相が流れる流路中に注入するための注入ポートと、を備え、
   前記フローバイアルは、
   上方が開口し内部に液体を収容する空間を有するとともに、前記空間の下部に通じる入口流路及び前記空間の上部に通じる出口流路を有するバイアル本体と、
   前記バイアル本体の前記開口の内径よりも大きい外径をもち、前記開口の直上に配置されて前記開口を封止する弾性材料からなるセプタムと、
   上面から下面へサンプリング用のニードルを貫通させるための貫通孔を有するとともに前記セプタムの外径と略同一の内径をもつ窪みを下面に有し、前記窪みに嵌め込まれた前記セプタムの外周面を前記窪みの内周面で保持した状態で前記バイアル本体の上部に装着され、前記窪みの底面で前記セプタムを前記バイアル本体の前記開口の縁に押し付けるキャップと、を有し、
   前記キャップが前記バイアル本体の上部に装着されることで、前記セプタムに掛かる応力が前記セプタムの中心方向へ作用し、前記サンプリングニードルの挿抜によって前記セプタムに生じる貫通穴を塞いでおり、かつ、前記セプタムの下面中央部が前記バイアル本体の前記空間内へせり出すように変形し、前記出口流路の前記バイアル本体の前記空間側の端部よりも上方に存在する液溜まり空間を小さくしており、
   前記出口流路の前記バイアル本体の前記空間側の端部は、前記バイアル本体の前記空間内へせり出した前記セプタムの一部によって塞がれない位置に設けられている、オートサンプラ。
2. 液体クロマトグラフ用のオートサンプラであって、
   試料処理装置から供給される試料液を収容するフローバイアルと、
   前記フローバイアルから試料液を採取するサンプリングニードルと、
   前記サンプリングニードルにより採取された試料液を移動相が流れる流路中に注入するための注入ポートと、を備え、
   前記フローバイアルは、
   上方が開口し内部に液体を収容する空間を有するとともに、前記空間の下部に通じる入口流路及び前記空間の上部に通じる出口流路を有するバイアル本体と、
   前記バイアル本体の前記開口の内径よりも大きい外径をもち、前記開口の直上に配置されて前記開口を封止する弾性材料からなるセプタムと、
   上面から下面へサンプリング用のニードルを貫通させるための貫通孔を有するとともに前記セプタムの外径と略同一の内径をもつ窪みを下面に有し、前記窪みに嵌め込まれた前記セプタムの外周面を前記窪みの内周面で保持した状態で前記バイアル本体の上部に装着され、前記窪みの底面で前記セプタムを前記バイアル本体の前記開口の縁に押し付けるキャップと、を有し、
   前記キャップが前記バイアル本体の上部に装着されることで、前記セプタムに掛かる応力が前記セプタムの中心方向へ作用し、前記サンプリングニードルの挿抜によって前記セプタムに生じる貫通穴を塞いでおり、
   前記キャップの前記貫通穴の内径は前記バイアル本体の前記開口の内径よりも小さく、前記キャップの前記窪みの底面と前記セプタムとの接触面積は前記バイアル本体の前記開口の縁と前記セプタムとの接触面積よりも大きい、オートサンプラ。
3. 前記窪みの深さ寸法は前記セプタムの厚み寸法よりも小さい、請求項１又は２に記載のオートサンプラ。
4. 前記キャップの下部の外周面にネジが設けられており、前記バイアル本体は前記キャップの前記下部の外周面のネジと螺合するネジが内周面に設けられた凹部を上面に有し、前記キャップは前記下部の外周面に設けられたネジが前記バイアル本体の前記凹部の内周面のネジと螺合することによって装着されるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のオートサンプラ。
   

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