説明

オートサンプラ

【課題】 全量注入方式による試料の注入を行うオートサンプラにおいて、サンプルループのカットオフ動作を行う場合に、ユーザがコマンドによる動作のカスタマイズを行う必要のないオートサンプラを提供する。
【解決手段】
予め設定された試料注入量当たりのインジェクション時間に基づいて、各試料の注入量に応じたインジェクション時間を算出するインジェクション時間算出手段を設け、試料注入開始時には試料を充填したサンプルループが移動相流路に介挿されるように流路を切り換え、試料の注入が開始されてから上記インジェクション時間が経過した時点で、サンプルループが移動相流路から切り離されるように流路を切り換える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体クロマトグラフに試料を導入するための自動試料導入装置(オートサンプラ)に関する。
【背景技術】
【0002】
液体クロマトグラフを用いた分析では、複数の試料を所定の順序で自動的にカラムに導入するためにオートサンプラが使用される。このようなオートサンプラとしては、所定量の試料を試料瓶から採取し、その全量を移動相流路中に注入する、いわゆる全量注入方式を採用したものが広く用いられている(例えば、特許文献1を参照)。全量注入方式による試料の注入においては、まず、ニードルによって試料瓶から所定量の試料が吸引され、該試料がニードルの基部に接続されたサンプルループ(計量ループ)内に充填される。続いて、前記ニードルが試料注入ポートに挿入されると共に、流路切換えバルブによって、サンプルループの他端と前記試料注入ポートが、それぞれ、移動相容器に接続された配管と、カラムに接続された配管に導通される。これにより、前記サンプルループが移動相流路中に介挿された状態となり、サンプルループ内を移動相が通過することでサンプルループ内に充填されていた試料が押し出され、その全量がカラムに導入される。
【0003】
また、液体クロマトグラフ分析では、複数種類の溶媒を使用して移動相組成を順次変化させながら試料成分の溶出を行う、いわゆるグラジエント分析がしばしば行われる。このようなグラジエント分析を複数の試料に対して行う場合には、一つの試料についての分析が完了する度に、流路内を分析開始時と同じ組成の移動相で置換することによって初期化する必要がある。そのため、試料数が多くなるほど、このような移動相の初期化による時間のロスが大きな問題となってくる。
【0004】
上記のような移動相の初期化に要する時間を短縮するためには、液体クロマトグラフ装置及びオートサンプラを含む分析システム全体の容量を小さくすることが望ましい。しかし、オートサンプラのサンプルループは、試料の計量に汎用性を持たせるために、比較的容量が大きくなっている。そのため、上記のような全量注入方式のオートサンプラにおいて、サンプルループを移動相流路中に介挿したままでグラジエント分析を行うと、移動相を初期状態に戻すまでに多くの時間を要するという問題があった。
【0005】
そこで従来より、全量注入方式のオートサンプラを用いてグラジエント分析を行う際には、移動相流路への試料の注入が完了した時点で、サンプルループを移動相流路から切り離す(これを「カットオフ」とよぶ)ように、オートサンプラの動作をカスタマイズすることが行われている。
【0006】
【特許文献1】特開2003-215118号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、このような試料注入動作のカスタマイズは、BASICプログラム又はそれに類似したコマンドを用いて行わなければならなかった。この場合、各コマンドに定義づけられた動作内容や、各コマンドに伴う各種の数値パラメータ(例えば回数、時間、量など)の意味づけ等を理解している必要があり、熟練したユーザでなければこれを行うことは困難であった。また、試料の注入を開始してから、サンプルループをカットオフするまでの時間(本発明ではこれを「インジェクション時間」とよぶ)はユーザが手計算で求めなければならなかった。更に、簡単な動作変更であっても、コマンドベースでプログラムする必要があり、また、試料注入量や移動相流量が変わった場合、最適化のためにプログラムを変更する必要があるなど、ユーザに多くの手間を強いるものであった。
【0008】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、全量注入方式による試料の注入を行うオートサンプラにおいて、サンプルループのカットオフ動作を行う場合に、ユーザがコマンドによる動作のカスタマイズを行う必要のないオートサンプラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために成された本発明に係るオートサンプラの第1の態様のものは、液体クロマトグラフに移動相を送るための移動相流路中にサンプルループを介挿することによって、該サンプルループ内に充填した試料を該移動相流路中に注入するオートサンプラにおいて、
a) 前記サンプルループが移動相流路中に介挿された状態と、該サンプルループが移動相流路から切り離された状態との切り換えを行う流路切換え手段と、
b) 所定の試料注入量当たりのインジェクション時間を設定する設定手段と、
c) 前記設定手段によって設定された所定の試料注入量当たりのインジェクション時間に基づき、各試料の注入量に応じたインジェクション時間を算出するインジェクション時間算出手段と、
d) 試料注入時にはサンプルループが移動相流路に介挿され、試料注入開始から前記インジェクション時間が経過した後には、サンプルループが移動相流路から切り離されるように前記流路切換え手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【0010】
また、本発明に係るオートサンプラの第2の態様のものは、液体クロマトグラフに移動相を送るための移動相流路中にサンプルループを介挿することによって、該サンプルループ内に充填した試料を該移動相流路中に注入するオートサンプラにおいて、
a) 前記サンプルループが移動相流路中に介挿された状態と、該サンプルループが移動相流路から切り離された状態との切り換えを行う流路切換え手段と、
b)試料注入後に注入試料量の何倍容量の送液を行うかを示す送液倍数を設定する設定手段と、
c) 前記設定手段によって設定された送液倍数に基づき、試料注入時の移動相流量及び各試料の注入量に応じたインジェクション時間を算出するインジェクション時間算出手段と、
d) 試料注入時にはサンプルループが移動相流路に介挿され、試料注入開始から前記インジェクション時間が経過した後には、サンプルループが移動相流路から切り離されるように前記流路切換え手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【0011】
更に、本発明のオートサンプラには、上記サンプルループを洗浄するためのサンプルループ洗浄手段を設けることが望ましい。
【発明の効果】
【0012】
上記本発明に係るオートサンプラの第1の態様によれば、予め設定された、所定の試料注入量当たりのインジェクション時間(例えば試料注入量1μL当たりのインジェクション時間)に基づいて、各試料の注入量に応じたインジェクション時間が自動的に算出され、適切なタイミングでサンプルループのカットオフ動作が実行される。また、上記本発明に係るオートサンプラの第2の態様によれば、予め設定された、試料注入後に注入試料量の何倍容量の送液を行うかを示す送液倍数を基に、各試料の注入量及び移動相の送液流量に応じたインジェクション時間が自動的に算出され、適切なタイミングでサンプルループのカットオフ動作が実行される。
【0013】
従って、本発明のオートサンプラによれば、サンプルループのカットオフを行う際にユーザ自身がコマンドによる動作プログラムのカスタマイズを行う手間や、試料注入量や移動相流量に応じたプログラムを複数種類用意する手間を省き、条件設定や準備に掛かる手間を簡略化することができる。これにより、ユーザの負担を軽減できると共に分析全体に要する時間を短縮することが可能となる。
【0014】
更に、本発明のオートサンプラにサンプルループ洗浄手段を設けた場合には、各試料の注入が完了する度にサンプルループ内を洗浄することで、サンプルループ内に残留した試料が次の試料に混入することによる誤差の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例1】
【0016】
図1〜3に本発明の一実施例である液体クロマトグラフ用オートサンプラの概略構成を示す。このオートサンプラは、全量注入方式による試料の注入を行うものであり、図1は試料瓶から試料を計量する際の流路構成を、図2は計量した試料を移動相流路に注入する際の流路構成を示しており、図3は試料注入後にサンプルループをカットオフした状態を示している。
【0017】
本実施例のオートサンプラは、大きく分けて、試料の計量・注入動作を行う動作部100と、該動作部100を制御する制御部200とで構成される。動作部100には、6つのポートを備えた高圧バルブ11と、5つのポートを備えた低圧バルブ12とが設けられている。これらは回転式の流路切換えバルブであり、回転動作によって隣接するポート間の接続状態を切り換えることができる。
【0018】
高圧バルブ11のポートaには移動相を送給するための送液ポンプ13に接続された流路が、ポートbにはサンプルループ14の一端が接続され、更に、ポートcには計量ポンプ15が、ポートeには試料注入ポート16が、ポートfには液体クロマトグラフのカラムに至る流路が接続されている。なお、送液ポンプ13には、異なる種類の溶媒を収容した2つの移動相容器17、18が接続されており、各移動相容器17、18に設けられたバルブ19、20の開度を調節することにより、送液ポンプ13によって送給される移動相の組成を変化させることができる構成となっている。
【0019】
また、低圧バルブ12のポートgには洗浄液を貯留した容器21が、ポートiにはニードル洗浄ポート22が、ポートjには計量ポンプ15が接続され、ポートkは高圧バルブ11のポートdに接続されている。
【0020】
サンプルループ14の末端には試料を吸引・注入するためのニードル23が設けられており、該ニードル23は、図示しない駆動機構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いる。これにより、該ニードル23は試料ラック24に並べられた試料瓶、試料注入ポート16、及びニードル洗浄ポート22上に移動させ、それらに挿入することができる。
【0021】
更に、動作部100には、上記のような試料の計量・注入のための流路の他に、ニードル23の外側を洗浄するための洗浄液を貯留した容器と送液ポンプ、及び洗浄ポートから成るニードル外側洗浄用流路25が設けられている。
【0022】
一方、制御部200は、図4に示すように、キーボード等を備えた入力部31と、モニタ等を備えた表示部32を有し、更に、入力部31を用いて入力された分析条件等を記憶する記憶部33、記憶部に記憶された情報を基に各試料のインジェクション時間を算出するインジェクション時間算出部34、動作部100の各バルブ11、12やニードル駆動機構、計量ポンプ15等の動作を制御する動作制御部35、及びこれらを統括する中央制御部36を備えている。なお、中央制御部36、記憶部33、及びインジェクション時間算出部34は、例えば、所定のプログラムを搭載したパーソナルコンピュータ等によって構成することができ、動作制御部35はオートサンプラ本体に搭載されたコンピュータ等によって構成することができる。
【0023】
なお、本実施例のオートサンプラにおいて、試料注入後にサンプルループ14のカットオフを実行させる場合には、予め、ユーザが上記入力部31を用いて試料番号や注入順序、各試料毎の注入量等を定義したサンプルテーブルを作成すると共に、試料注入量1μL当たりのインジェクション時間を設定して記憶部33に記憶させておく。
【0024】
以下、本実施例のオートサンプラによる試料の計量・注入及びサンプルループのカットオフについて、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
【0025】
まず、ユーザが入力部31で所定の操作を行って分析の開始を指示すると、高圧バルブ11及び低圧バルブ12が図1に示す状態に切り換えられる。これにより、高圧バルブ11はポートbとc、dとe、fとaがそれぞれ連通されたポジション(ロードポジション)となり、送液ポンプ13とカラム、サンプルループ14と計量ポンプ15がそれぞれ高圧バルブ11を介して接続される(S1)。
【0026】
続いて、ニードル23が駆動機構によって試料ラック24上の所定の試料瓶に挿入され、計量ポンプ15の吸引動作によって所定量の試料が吸引されてサンプルループ14に充填される(S2)。試料の計量が完了すると、ニードル23が注入ポート16に挿入されるとともに、高圧バルブ11及び低圧バルブ12が図2に示す状態に切り換えられる。これにより高圧バルブ11はポートaとb、cとd、eとfがそれぞれ連通されたポジション(インジェクションポジション)となる(S3)。これにより、送液ポンプ13に接続された流路とカラムに至る流路との間にサンプルループ14が介挿された状態となり、サンプルループ14内に充填された試料が移動相と共に注入ポート16に注入される(S4)。
【0027】
続いて、予めユーザによって設定された、試料注入量1μL当たりのインジェクション時間tと、注入対象試料の注入量i(μL)が記憶部33から読み出され、当該試料のインジェクション時間Tが、インジェクション時間算出部34によって、以下の式、
T=i×t
から算出される(S5)。
【0028】
試料の注入を開始してから、上式で求められたインジェクション時間Tが経過すると、高圧バルブ11が再びロードポジションに切り換えられ、図3に示すように、サンプルループ14が移動相流路からカットオフされた状態となる(S6)。その後、移動相の組成を順次変化させながら液体クロマトグラフによるグラジエント分析が行われる。
【0029】
分析が完了するまで待機(S7)した後、流路内を分析開始時と同一組成の移動相で置換することにより初期化を行う(S8)。このときサンプルループ14内の移動相組成は分析開始時のままであるため、初期化を行う必要はない。移動相の初期化が完了したら、全ての試料の注入が完了したか否かが判定され(S9)、完了していた場合には一連の動作が終了する。全試料の注入が完了していなかった場合には、S2に戻って次の試料の計量を開始する。
【0030】
このように、本実施例のオートサンプラによれば、グラジエント分析においてサンプルループのカットオフを行う場合でも、各試料の注入量に応じて装置が自動的にインジェクション時間を算出し、適切なタイミングでサンプルループのカットオフを実行する。従って、ユーザが手計算でインジェクション時間を求める必要がなく、コマンドによる動作のカスタマイズを行う手間を省くこともできる。
【0031】
なお、本実施例ではインジェクション時間算出部34を、予め設定された試料注入量1μL当たりのインジェクション時間を基に、各試料の注入量に応じたインジェクション時間を算出するものとしたが、この他に、試料注入後に注入試料量の何倍容量の送液を行うかを示す送液倍数aを設定しておき、試料注入時の移動相流量rと、各試料の注入量iに応じて、インジェクション時間Tを以下の式、
T=a×i/r
から算出するものとしてもよい。
【実施例2】
【0032】
本発明の第2の実施例に係るサンプルループ洗浄機能を備えたオートサンプラの概略構成を図6〜10に示す。実施例1と共通する構成要素には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【0033】
高圧バルブ11は6つのポートa〜fを備え、隣接するポート間を図6のように連通させるポジション(ロードポジション)と図7のように連通させるポジション(インジェクションポジション)とを取りうるものである。ポートaには移動相を送給するための送液ポンプ13に接続された流路が、ポートbにはサンプルループ14の一端が接続され、ポートeには試料注入ポート16が、ポートfには液体クロマトグラフのカラムに至る流路が接続されている。また、ポートdはチェックバルブ26を介してドレインに接続されている。
【0034】
低圧バルブ12は回転中心に設けられた共通バルブmと、その周囲に設けられた6つのポートg〜lを備えており、回転動作により、共通ポートmをその他のポートg〜lのいずれかに連通させると共に、それに連動してポートg〜lの内、隣接する2つのポートを選択的に連通させる構成となっている。共通ポートm及びポートiは計量ポンプ15と接続されており、ポートgには洗浄液Aを収容した洗浄液容器21aが、ポートhは洗浄液Bを収容した洗浄液容器21bが、ポートjには高圧バルブ11のポートcが、ポートkにはニードル洗浄ポート22が、ポートlには移動相容器17が接続されている。
【0035】
本実施例のオートサンプラは、各バルブを図6に示す状態とすることで、サンプルループ14を計量ポンプ15と連結させて試料を吸引すると共に、図7に示す状態とすることで、サンプルループ14を移動相流路中に介挿させて試料を注入ポート16に注入する。その後、インジェクション時間算出手段34によって算出された該試料のインジェクション時間が経過したら、高圧バルブ11をロードポジションに切り換えることでサンプルループ14をカットオフする(図8)。
【0036】
試料の計量・注入動作及びサンプルループのカットオフ動作については、図5のフローチャートとほぼ同様の手順で行われるが、本実施例のオートサンプラでは、サンプルループのカットオフ完了後、すなわち上記フローチャートのS6とS7との間に、以下のようなサンプルループ洗浄動作が実行される。
【0037】
該サンプルループ洗浄動作においては、まず、図9に示すように、低圧バルブ12の共通ポートmと移動相容器17に接続されたポートlとを連通させ、計量ポンプ15の吸引動作によってシリンジ内に移動相を吸引する。続いて、図10に示すように低圧バルブ12のポートiとポートjとを連通させ、計量ポンプ15の吐出動作によってシリンジ内の移動相を送出する。これにより、移動相がサンプルループ14内に送り込まれ、注入ポート及びチェックバルブ26を介してドレインに排出される。上記のような移動相の吸引及び吐出を繰り返し行い、所定の液量を送出した時点で洗浄動作を終了し、上記S7以降の行程を実行する。
【0038】
なお、ここではサンプルループの洗浄液として移動相のみを用いる場合について説明したが、必要に応じて上記洗浄液A、Bを使用することもできる。この場合、まず洗浄液A、Bのいずれかあるいは両方を用いてサンプルループの洗浄を行った後、移動相を用いたサンプルループの洗浄を行うことが望ましい。
【0039】
このように、本実施例の自動試料注入装置によれば、試料注入を行う度にサンプルループ内を洗浄することで、サンプルループ内に残留した試料が次の試料に混入することによって生じる誤差を抑えることができ、より正確な分析を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の第1の実施例に係るオートサンプラにおける、試料計量時の流路構成を示す概略図。
【図2】同実施例のオートサンプラにおける、試料注入時の流路構成を示す概略図。
【図3】同実施例のオートサンプラにおいてサンプルループがカットオフされた状態を示す概略図。
【図4】同実施例のオートサンプラの制御部の構成を示すブロック図。
【図5】同実施例のオートサンプラにおける動作手順を示すフローチャート。
【図6】本発明の第2の実施例に係るオートサンプラにおける、試料計量時の流路構成を示す概略図。
【図7】同実施例のオートサンプラにおける、試料注入時の流路構成を示す概略図。
【図8】同実施例のオートサンプラにおいてサンプルループがカットオフされた状態を示す概略図。
【図9】同実施例のオートサンプラにおいて洗浄液を吸引する際の流路構成を示す概略図。
【図10】同実施例のオートサンプラにおいて洗浄液を吐出する際の流路構成を示す概略図。
【符号の説明】
【0041】
100…動作部
200…制御部
11…高圧バルブ
12…低圧バルブ
13…送液ポンプ
14…サンプルループ
15…計量ポンプ
16…試料注入ポート
17、18…移動相容器
19、20…バルブ
21、21a、21b…洗浄液容器
22…ニードル洗浄ポート
23…ニードル
24…試料ラック
25…ニードル外側洗浄用流路
26…チェックバルブ
31…入力部
32…表示部
33…記憶部
34…インジェクション時間算出部
35…動作制御部
36…中央制御部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体クロマトグラフに移動相を送るための移動相流路中にサンプルループを介挿することによって、該サンプルループ内に充填した試料を該移動相流路中に注入するオートサンプラにおいて、
a) 前記サンプルループが移動相流路中に介挿された状態と、該サンプルループが移動相流路から切り離された状態との切り換えを行う流路切換え手段と、
b) 所定の試料注入量当たりのインジェクション時間を設定する設定手段と、
c) 前記設定手段によって設定された所定の試料注入量当たりのインジェクション時間に基づき、各試料の注入量に応じたインジェクション時間を算出するインジェクション時間算出手段と、
d) 試料注入時にはサンプルループが移動相流路に介挿され、試料注入開始から前記インジェクション時間が経過した後には、サンプルループが移動相流路から切り離されるように前記流路切換え手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするオートサンプラ。
【請求項2】
液体クロマトグラフに移動相を送るための移動相流路中にサンプルループを介挿することによって、該サンプルループ内に充填した試料を該移動相流路中に注入するオートサンプラにおいて、
a) 前記サンプルループが移動相流路中に介挿された状態と、該サンプルループが移動相流路から切り離された状態との切り換えを行う流路切換え手段と、
b)試料注入後に注入試料量の何倍容量の送液を行うかを示す送液倍数を設定する設定手段と、
c) 前記設定手段によって設定された送液倍数に基づき、試料注入時の移動相流量及び各試料の注入量に応じたインジェクション時間を算出するインジェクション時間算出手段と、
d) 試料注入時にはサンプルループが移動相流路に介挿され、試料注入開始から前記インジェクション時間が経過した後には、サンプルループが移動相流路から切り離されるように前記流路切換え手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするオートサンプラ。
【請求項3】
更に、上記サンプルループを洗浄するためのサンプルループ洗浄手段を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のオートサンプラ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【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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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2006−343271(P2006−343271A)
【公開日】平成18年12月21日(2006.12.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−170844(P2005−170844)
【出願日】平成17年6月10日(2005.6.10)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】