ガスクロマトグラフ質量分析装置
【課題】 誰でも試料気化室のセプタムやガラスインサートを容易かつ正確に交換することができるガスクロマトグラフ質量分析装置の提供。
【解決手段】 ガスクロマトグラフ用オーブン２０と、質量分析部５０と、試料気化室３０と、ガス供給部４０と、制御部６０とを備えるガスクロマトグラフ質量分析装置１であって、制御部６０は、セプタム３２ａ又はガラスインサート３７ａの交換作業が開始されたときに、キャリアガスの流量が圧力一定となるようにガス供給部４０を制御した後、交換可能温度以下となるようにヒータ２４、３８、７２を制御し、温度が交換可能温度以下になり、セプタム３２ａ又はガラスインサート３７ａの交換作業が終了されたときに、分析用温度になるようにヒータ２４、３８、７２を制御し、交換作業を開始する前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部４０を制御することを特徴とする。
【解決手段】 ガスクロマトグラフ用オーブン２０と、質量分析部５０と、試料気化室３０と、ガス供給部４０と、制御部６０とを備えるガスクロマトグラフ質量分析装置１であって、制御部６０は、セプタム３２ａ又はガラスインサート３７ａの交換作業が開始されたときに、キャリアガスの流量が圧力一定となるようにガス供給部４０を制御した後、交換可能温度以下となるようにヒータ２４、３８、７２を制御し、温度が交換可能温度以下になり、セプタム３２ａ又はガラスインサート３７ａの交換作業が終了されたときに、分析用温度になるようにヒータ２４、３８、７２を制御し、交換作業を開始する前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部４０を制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セプタムやガラスインサートを有する試料気化室を備えるガスクロマトグラフ質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガスクロマトグラフ部（以下、「ＧＣ部」という）と、質量分析装部（以下、「ＭＳ部」という）と、ＧＣ部とＭＳ部とを制御する制御部とを組み合わせたガスクロマトグラフ質量分析装置（以下、「ＧＣ／ＭＳ」という）が、各種試料の定性分析や定量分析に広く用いられている。
図５は、従来のＧＣ／ＭＳの一例を示す概略構成図である。ＧＣ／ＭＳ１０１は、ＧＣ部１０と、ＭＳ部５０と、ＧＣ部１０とＭＳ部５０との間に配置されるインタフェイス部７０と、制御部１６０とを備える。
【０００３】
制御部１６０は、パーソナルコンピュータにより具現化され、ＣＰＵ１６１やメモリ１６２を備え、さらにキーボードやマウス等を有する入力装置６３と、設定内容の表示や分析結果の表示等を行う表示装置６４とが連結されている。このような制御部１６０によって、入力装置６３で入力された設定内容に基づいて、ＧＣ部１０とＭＳ部５０とインタフェイス部７０との動作が統括的に制御されるようになっている。
ＣＰＵ１６１が処理する機能をブロック化して説明すると、第一ヒータ２４や第二ヒータ３８（図２参照）や第三ヒータ７２等を制御する温度制御部１６１ａと、流量制御ユニット（ガス供給部）４０を制御する流量制御部１６１ｂと、検出器５５からイオン強度信号を受信する分析制御部６１ｃとを有する。
【０００４】
ＧＣ部１０は、ガスクロマトグラフ用オーブン２０と、試料が導入される試料気化室３０と、キャリアガスを供給する流量制御ユニット（ガス供給部）４０とを備える。
ガスクロマトグラフ用オーブン２０は、上下左右の４面の壁と背面壁と前面壁となる前面扉とで囲われた立方体形状のハウジング２１を備え、ハウジング２１の内部には、試料ガスが通過する円管形状のカラム２２と、ハウジング２１を加熱する第一ヒータ２４と、温度Ｔを検出する温度センサ２５とが収容されている。
【０００５】
このようなガスクロマトグラフ用オーブン２０において、分析する際にオペレータが入力装置６３を用いて分析用温度Ｔ１’（例えば、２００℃）を入力することで、ＣＰＵ１６１の温度制御部１６１ａが、分析用温度Ｔ１’をメモリ１６２に記憶させ、メモリ１６２に記憶された分析用温度Ｔ１’と、温度センサ２５で検出された温度Ｔとに基づいて、第一ヒータ２４に電力を供給することにより、ハウジング２１の内部を分析用温度Ｔ１’にしている。
よって、ガスクロマトグラフ用オーブン２０によれば、試料ガスがカラム２２の入口端に導入されれば、分析用温度Ｔ１’のカラム２２の内部を通過する間に、試料ガス中の各成分は分離されていき、その後、分離された各成分が順次、カラム２２の出口端に到達していくことになる。
【０００６】
インタフェイス部７０は、円筒形状の筐体７１と、筐体７１を加熱する第三ヒータ７２とを備える。そして、筐体７１の内部には、カラム２２の出口端が挿通されてＭＳ部５０のイオン化室５２まで延伸されている。
このようなインタフェイス部７０によれば、カラム２２の出口端の温度をガスクロマトグラフ用オーブン２０の内部の分析用温度Ｔ１’と同程度に維持することができ、その結果、試料ガスの流れがインタフェイス部７０で滞ることのないようにすることができる。
【０００７】
ＭＳ部５０は、直方体形状の真空室５１と、真空室５１の内部を真空にするための真空ポンプ５６と、カラム２２の内部に酸素が存在するか否かを判定するためのＰＦＴＢＡ（Perfluorotributylamine）等が封入された調整用試料源５８とを備え、真空室５１の内部に、イオン化室５２と、イオンレンズ５３と、質量分離器としての四重極質量フィルタ５４と、イオン強度信号を取得する検出器５５とがイオンの進行方向に沿ってこの順に配設されるとともに、真空室５１の内部の圧力（真空度）ＰＭＳを検出するイオンゲージ（電離真空計）５７が配設されている。
【０００８】
このようなＭＳ部５０によれば、イオン化室５２で試料分子がイオン化され、発生したイオンはイオン化室５２の外側に引き出される。引き出されたイオンはイオンレンズ５３で収束されて四重極質量フィルタ５４に導入される。四重極質量フィルタ５４には電源回路（図示せず）により直流電圧と高周波電圧とを重畳した電圧が印加され、その印加電圧に応じた質量（詳細には質量電荷比）を有するイオンのみが四重極質量フィルタ５４の長軸方向の空間を通過して検出器５５に到達する。このとき、例えば、四重極質量フィルタ５４への印加電圧を徐々に変化させると、四重極質量フィルタ５４を通過し得るイオンの質量が変化するので、分析制御部６１ｃによって四重極質量フィルタ５４への印加電圧を徐々に変化させながら、検出器５５に到達するイオンの数に応じた電流の大きさを検出することにより、質量とイオン強度との関係を示す質量スペクトルを取得している。
【０００９】
次に、ＧＣ部１０の試料気化室３０と流量制御ユニット４０とについて説明する（例えば、特許文献１参照）。図２は、試料気化室３０と流量制御ユニット４０との拡大断面図である。
試料気化室３０は、円筒形状の金属製の筐体３１と、筐体３１の外周面を加熱する第二ヒータ３８とを備える。
筐体３１は、上部筐体３１ｂと下部筐体３１ａとに分割可能となっており、分割することで、円筒形状のガラス製のガラスインサート３７ａを内部に配置することができるようになっている。
【００１０】
上部筐体３１ｂは、上面に形成され液体試料Ｓが導入される試料導入口３２を有する。
下部筐体３１ａは、左側壁に形成されキャリアガスが導入されるキャリアガス導入口３３と、右側壁に形成されキャリアガスが排出されるパージ口３４と、下面に形成されカラム２２の入口端に接続されたカラム接続口３５と、右側壁に形成され筐体３１の内部に注入された試料ガスの一部をキャリアガスとともに排出するスプリット口３６とを有する。
【００１１】
試料導入口３２には、略円柱形状のシリコンゴム製のセプタム３２ａが配置され、セプタム３２ａがセプタムナット３２ｂによって下方に押し付けられることで上部筐体３１ｂに固定されている。このようなセプタム３２ａにおいて、分析する際にオペレータが、液体試料Ｓが収容されたマイクロシリンジ９０の針９１をセプタム３２ａに突き刺すことにより、筐体３１の内部に液体試料Ｓを滴下することができるようになっている。そして、セプタム３２ａは弾力性を有するので、針９１が挿入されたときに開いた孔は、針９１が抜去されると即座に閉塞することになる。
【００１２】
下部筐体３１ａの内部には、ガラスインサート３７ａが円環形状のシールリング３７ｂによって支持されて配置されている。このようなガラスインサート３７ａにおいて、分析する際にオペレータが、マイクロシリンジ９０の針９１をガラスインサート３７ａに形成された内部空間の上部に配置することで、ガラスインサート３７ａの内部空間を液体試料Ｓが上側から下側へと通過しながら気化していくことになる。
【００１３】
なお、上部筐体３１ｂは、シールナット３７ｃによって下方に押し付けられることで上部筐体３１ｂに固定されている。
また、カラム接続口３５は、カラム２２の入口端に接続され、カラムナット３５ａによって固定されている。
【００１４】
キャリアガス供給源４１には、キャリアガスが封入されている。そして、キャリアガス供給源４１は、ガス導入管４２の一端部が接続され、さらにガス導入管４２の他端部はガス流量調節弁４３を介してキャリアガス導入口３３に接続されており、ガス導入管４２とガス流量調節弁４３とキャリアガス供給源４１とによって、キャリアガスを供給するための流量制御ユニット４０が構成される。
【００１５】
スプリット口３６は、ガス排出管４６の一端部が接続され、さらにガス排出管４６には、ガス流量調節弁４７が配置されている。よって、ガス流量調節弁４７が開いているときには、一定割合のキャリアガスがスプリット口３６を通って排出されるようになっている。
パージ口３４は、ガス排出管４４の一端部が接続され、さらにガス排出管４４には、筐体３１の内部の圧力ＰＧＣを検出する圧力センサ４５が配置されている。
【００１６】
このような試料気化室３０と流量制御ユニット４０とにおいて、分析する際にオペレータが入力装置６３を用いて、キャリアガスの流量が「線速度一定」となるように入力することで、ＣＰＵ１６１の流量制御部１６１ｂは、「線速度一定」をメモリ１６２に記憶させ、メモリ１６２に記憶された「線速度一定」となるように、ガス流量調節弁４３を制御することにより、キャリアガスがガス導入管４２を通って筐体３１の上部に供給されるとともに、ガス流量調節弁４７を制御することにより、所定量のキャリアガスをカラム２２へと流すとともに、所定量のキャリアガスをスプリット口３６へと流す。
このとき、筐体３１が第二ヒータ３８により液体試料Ｓの気化温度以上に加熱され、液体試料Ｓがガラスインサート３７ａの内部空間に注入されると、液体試料Ｓはガラスインサート３７ａの内部空間で即座に気化してキャリアガス流に乗って、「線速度一定」でカラム２２の入口端に送られることになる。
なお、「線速度一定」とは、単位時間あたりにカラム２２の断面積を通過するキャリアガスの体積が一定であるように制御することをいう。
【００１７】
ところで、試料気化室３０の筐体３１の内部に配置されるガラスインサート３７ａは、試料Ｓに直接接触するものであるから、試料Ｓの気化残渣等の付着により汚れやすい。よって、ガラスインサート３７ａが汚れたとき、古いガラスインサート３７ａと新品のガラスインサート３７ａとを交換する必要がある。
ここで、ガラスインサート３７ａを交換する交換作業について説明する。図３は、試料気化室３０の分解図である。
【００１８】
まず、高温の分析用温度Ｔ１’下でカラム２２の内部に空気が混入すると、カラム２２の内部の固定相皮膜が酸化され、その結果、カラム２２の寿命を早めることになるので、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔを室温付近まで下げるように、オペレータは入力装置６３を用いて交換用温度Ｔ２’（例えば、２０℃）を入力する。
このとき、キャリアガスの流量が「線速度一定」となるように設定されたまま、カラム２２の温度Ｔが交換用温度Ｔ２’付近になると、カラム２２の長さや内径によっては、線速度を一定に維持するために必要な圧力でキャリアガスを制御できないために、ＣＰＵ１６１の流量制御部１６１ｂはエラー信号を発生させることがある。そのため、オペレータは入力装置６３を用いて、交換用温度Ｔ２’を入力する前に、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように入力するか、又は、交換用温度Ｔ２’にて制御できる圧力を入力する。
なお、「圧力一定」とは、圧力センサ４５で検出される圧力ＰＧＣが一定となるように制御することをいう。
【００１９】
次に、オペレータは表示装置６４を見ながら、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔが交換用温度Ｔ２’付近になったと確認した後、シールナット３７ｂを下部筐体３１ａから緩めて取りはずし、ガラスインサート３７ａを下部筐体３１ａの内部から抜き取る。次に、オペレータは新品のガラスインサート３１ａを下部筐体３１ａの内部に挿入して、シールナット３７ｂを下部筐体３１ａに締めつける。
最後に、オペレータは入力装置６３を用いて、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔを分析用温度Ｔ１’まで上げるように分析用温度Ｔ１’を入力し、さらにキャリアガスの流量が「線速度一定」となるように入力するか、或いは、交換用温度Ｔ２’に変更する前の圧力を入力する。
【００２０】
また、セプタム３２ａの弾性力は長期間の使用により劣化したり、使用回数が増えて孔の箇所が多くなったりすると、孔が完全には閉塞されず、その結果、筐体３１の内部からキャリアガスが外部に漏れるようになる。このようなガス漏れの状態で分析を行うと、クロマトグラムのピークの発生する時間であるリテンションタイムがずれたり、ピーク面積が小さくなったりして正確な分析に支障をきたすため、セプタム３２ａを交換する交換作業を行う必要がある。
このようなセプタム３２ａを交換する交換作業も、ガラスインサート３７ａを交換する交換作業と同様の手順でオペレータが実行することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平１１−１０１７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上述したような交換作業において、熟練していないオペレータの場合、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔが室温付近まで下がる前に、シールナット３７ｂを下部筐体３１ａから緩めて取りはずす工程を始めてしまうことがあり、その結果、オペレータが火傷を負ったり、高温のカラム２２の内部に空気が混入し、カラム２２の寿命を早めることとなっていた。
また、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔが室温付近まで下がる前に、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように入力するか、又は、温度が下がった段階で制御できる適切な圧力を入力する必要があるにもかかわらず、オペレータが入力しないまま試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔが室温付近まで下がり、その結果、ＣＰＵ１６１が圧力を制御することができず、エラー信号を発生させることがあった。
【００２３】
さらに、オペレータは、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔを分析用温度Ｔ１’とする前に、ＭＳ部５０にＰＦＴＢＡを導入して、カラム２２の内部の酸素の存在量を確認しながら、試料気化室３０やカラム２２の内部に入り込んだ空気を除く必要もある。
すなわち、試料気化室３０のセプタム３２ａやガラスインサート３７ａを交換する交換作業には、決まった手順で様々な工程を実行する必要があり、熟練していないオペレータにとっては非常に大変な作業であった。
そこで、本発明は、誰でも試料気化室のセプタムやガラスインサートを容易かつ正確に交換することができるガスクロマトグラフ質量分析装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するためになされた本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されるカラムと、前記ハウジングを加熱する第一ヒータとを備えるガスクロマトグラフ用オーブンと、液体試料が導入される試料導入口と、キャリアガスが導入されるキャリアガス導入口と、前記カラムの入口端に接続されたカラム接続口とを有する筐体と、前記筐体を加熱する第二ヒータとを備える試料気化室と、前記カラムの出口端に接続され、前記液体試料のイオン強度信号を検出する検出器を有する質量分析部と、前記試料気化室のキャリアガス導入口にキャリアガスを供給するガス供給部と、分析用温度を含む設定内容を入力するための入力装置を有する制御部とを備え、前記試料導入口には液体試料が収容された注射器の針が刺入されるセプタムが配置されるとともに、前記筐体の内部には液体試料を気化するためのガラスインサートが配置され、前記制御部は、前記入力装置で入力された設定内容に基づいて、第一ヒータ、第二ヒータ及びガス供給部を制御しながら、前記検出器からイオン強度信号を取得するガスクロマトグラフ質量分析装置であって、前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたときに、前記キャリアガスの流量が圧力一定となるようにガス供給部を制御した後、交換可能温度以下となるようにヒータを制御し、交換可能温度以下になり、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、分析用温度になるようにヒータを制御し、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部を制御するようにしている。
【００２５】
ここで、「交換可能温度」とは、設計者等によって予め決められた任意の温度であり、カラムの内部に酸素が存在してもカラムの内部の固定相皮膜が酸化されない上限の温度であり、例えば、３０℃等となる。
本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置によれば、制御部は、セプタムやガラスインサートの交換作業が開始されたときに、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるようにガス供給部を制御した後、交換可能温度以下となるようにヒータを制御する。つまり、オペレータはキャリアガスの流量が「圧力一定」となるように入力するか、カラム２２の温度Ｔが「交換可能温度」になってもキャリアガスの圧力を制御できるように適切な値を入力する必要もなく、交換用温度Ｔ２’を入力する必要もない。
その後、交換可能温度以下になり、セプタムやガラスインサートの交換作業が終了されたときに、分析用温度Ｔ１’になるようにヒータを制御し、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法、例えばキャリアガスの流量が「線速度一定」となるようにガス供給部を制御する。なお、交換作業が開始される前に、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるようにガス供給部を制御していれば、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるようにガス供給部を制御することになる。つまり、オペレータは分析用温度Ｔ１’を入力する必要もなく、キャリアガスの圧力・流量を交換作業開始前の値に戻す必要もない。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置によれば、誰でも試料気化室のセプタムやガラスインサートを容易かつ正確に交換することができる。
【００２７】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法は、前記キャリアガスの流量が線速度一定となるようにガス供給部を制御することであるようにしてもよい。
また、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記質量分析部は、前記質量分析部の真空度を計測する電離真空計を備え、前記制御部は、前記電離真空計からの信号に基づいて、エラー信号を発生させるか否かを判定するようになっており、前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたときに、前記キャリアガスの流量が０となるようにガス供給部を制御するとともに、前記電離真空計の電源がＯＦＦとなるように制御し、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部を制御するとともに、前記電離真空計の電源がＯＮとなるように制御するようにしてもよい。
セプタム又はガラスインサートの交換時はカラムを介して空気が真空室に入り込み、電離真空計が示す真空度の悪化が制御部に通知されるが、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置によれば、電離真空系の電源をＯＦＦにすることにより、電離真空計が示す真空度悪化の通知を防ぐことができる。その結果、交換作業中に制御部が危険であると判定して、ガスクロマトグラフ質量分析装置全体の動作を停止させることを防止することができる。
【００２８】
また、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、前記検出器からイオン強度信号を取得して、当該イオン強度信号に基づいて、窒素の質量スペクトルの強度を算出して、前記分析用温度になるようにヒータを制御するか否かを判定するようにしてもよい。
本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置によれば、試料気化室やカラムの温度が分析用温度Ｔ１’になる前に、試料気化室やカラムの内部に入り込んだ空気を追い出すことができる。
【００２９】
そして、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記制御部は、前記入力装置で入力された交換作業開始信号に基づいて、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたと判定し、前記入力装置で入力された交換作業終了信号に基づいて、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたと判定するようにしてもよい。
さらに、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記制御部は、交換可能温度以下となるようにヒータを制御した後、交換可能温度以下になったことを示す画像を表示装置に表示するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るＧＣ／ＭＳの一例を示す概略構成図である。
【図２】試料気化室と流量制御ユニットとの拡大断面図である。
【図３】試料気化室の分解図である。
【図４】交換方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】従来のＧＣ／ＭＳの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００３２】
図１は、本発明に係るＧＣ／ＭＳの一例を示す概略構成図である。なお、上述した従来のＧＣ／ＭＳ１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
ＧＣ／ＭＳ１は、ＧＣ部１０と、ＭＳ部５０と、ＧＣ部１０とＭＳ部５０との間に配置されるインタフェイス部７０と、制御部６０とを備える。
【００３３】
制御部６０は、パーソナルコンピュータにより具現化され、ＣＰＵ６１やメモリ６２を備え、さらにキーボードやマウス等を有する入力装置６３と、設定内容の表示や分析結果の表示等を行う表示装置６４とが連結されている。
ＣＰＵ６１が処理する機能をブロック化して説明すると、第一ヒータ２４や第二ヒータ３８（図２参照）や第三ヒータ７２等を制御する温度制御部６１ａと、流量制御ユニット（ガス供給部）４０を制御する流量制御部６１ｂと、検出器５５からイオン強度信号を受信する分析制御部６１ｃと、カラム２２の内部に空気が存在するか否かを判定する判定部６１ｄとを有する。
【００３４】
また、メモリ６２には、カラム２２の内部に酸素が存在してもカラム２２の内部の固定相皮膜が酸化されない上限の温度として、交換可能温度Ｔ２（例えば、３０℃）が予め記憶されるとともに、ＧＣ／ＭＳ１においてカラム２２の温度を交換可能温度Ｔ２以下にするために目標とする温度として、設定温度Ｔ３（例えば、２０℃）が予め記憶されている。
さらに、メモリ６２には、カラム２２の内部に所定量の酸素が存在しているか否かを判定するための閾値Ｉｔｈが予め記憶されている。
【００３５】
流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて、キャリアガスの流量が「線速度一定」となるように入力することで、「線速度一定」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「線速度一定」となるように、ガス流量調節弁４３を制御することにより、キャリアガスがガス導入管４２を通って筐体３１の上部に供給されるとともに、ガス流量調節弁４７を制御することにより、所定量のキャリアガスをカラム２２へと流すとともに、所定量のキャリアガスをスプリット口３６へと流す。
同様に流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように入力することで、「圧力一定」をメモリ６２に記憶させ、圧力センサ４５で検出される圧力ＰＧＣが一定となるようにガス流量調節弁４３を制御する。交換作業開始前は「線速度一定」と「圧力一定」のどちらで制御されていてもかまわない。
また、本発明の流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて「交換作業開始」を入力することで、「交換作業開始」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「交換作業開始」に基づいて、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御するようになっている。
さらに、本発明の流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて「交換作業終了」を入力することで、「交換作業終了」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「交換作業終了」に基づいて、温度制御部６１ａが分析用温度Ｔ’となるようにした後で、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法、例えばキャリアガスの流量が「線速度一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御するようになっている。
【００３６】
温度制御部６１ａは、オペレータが入力装置６４を用いて分析用温度Ｔ１’を入力することで、分析用温度Ｔ１’をメモリ６４に記憶させ、メモリ６４に記憶された分析用温度Ｔ１’と、温度センサ２５をはじめとしたセンサで検出された温度Ｔとに基づいて、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することによって加熱することにより、分析用温度Ｔ１’にする制御を行う。
また、本発明の温度制御部６１ａは、オペレータが入力装置６４を用いて「交換作業開始」を入力することで、「交換作業開始」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「交換作業開始」に基づいて、流量制御部６１ｂがキャリアガスの流量が「圧力一定」となるようにした後で、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することを停止することにより、設定温度Ｔ３にするようになっている。そして、温度センサ２５で検出された温度Ｔが交換可能温度Ｔ２以下になったときには、表示装置６４に「交換作業可能」と表示する。
さらに、本発明の温度制御部６１ａは、オペレータが入力装置６４を用いて「交換作業終了」を入力することで、「交換作業終了」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「交換作業終了」と、判定部６１ｄからの信号とに基づいて、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することにより、分析用温度Ｔ１’にするようになっている。
【００３７】
分析制御部６１ｃは、検出器５５で取得したイオン強度信号をメモリ６２に蓄積させるとともに、イオン強度信号に基づいて、様々な演算処理を実行し、分析結果を表示装置６４に表示する制御を行う。
例えば、或る保持時間で質量走査を行った際のイオンの強度を縦軸にとるとともに、質量電荷比（ｍ／ｚ）を横軸にとることにより、質量スペクトルを作成する。このとき、一定間隔あけて間欠的に連続して繰り返し質量走査を行うことにより、カラム２２から順次流出する各成分に対応する多数の質量スペクトルを取得する。
よって、このような多数の質量スペクトルを取得した後、或るｍ／ｚに着目して時間軸方向にイオンの強度を展開して描出することにより、選択した質量電荷比のイオンのマスクロマトグラム等を得ることができるようになっている。
【００３８】
判定部６１ｄは、セプタム３２ａやガラスインサート３７ａの交換作業が終了されたときに、ＭＳ部５０にＰＦＴＢＡを導入することで、検出器５５からイオン強度信号を取得して、イオン強度信号に基づいて、ＰＦＴＢＡの質量スペクトルの強度に対する窒素の質量スペクトルの強度比を算出して、分析用温度Ｔ１’になるように第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とを制御するか否かを判定する制御を行うようになっている。
具体的には、分析制御部６１ｃが取得した質量スペクトルに基づいて、ＰＦＴＢＡのイオン（質量６９）のピークの強度に対する窒素のイオン（質量２８）のピークの強度比を算出して、強度比が閾値Ｉｔｈ以上であるときには、カラム２２の内部に所定量の酸素が存在していると判定し、つまり設定温度Ｔ３になるように第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とを制御したままとする。一方、強度比が閾値Ｉｔｈ未満であるときには、カラム２２の内部に所定量の酸素が存在していないと判定し、つまり分析用温度Ｔ１’になるように第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とを制御するように信号を温度制御部６１ａに出力する。
【００３９】
次に、ガラスインサート３７ａを交換する交換方法について説明する。図４は、交換方法の手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、流量制御部６１ｂは、オペレータによって「交換作業開始」が入力されたか否かを判定する。「交換作業開始」が入力されていないと判定したときには、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
一方、「交換作業開始」が入力されたと判定したときには、ステップＳ１０２の処理において、流量制御部６１ｂは、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御する。
【００４０】
次に、ステップＳ１０３の処理において、温度制御部６１ａは、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することを停止することにより、設定温度Ｔ３にする。
次に、ステップＳ１０４の処理において、温度制御部６１ａは、交換可能温度Ｔ２以下になったか否かを判定する。交換可能温度Ｔ２以下になっていないと判定したときには、ステップＳ１０４の処理を繰り返す。
一方、交換可能温度Ｔ２以下になったと判定したときには、ステップＳ１０５の処理において、表示装置６４に「交換作業可能」を表示する。これにより、オペレータはガラスインサート３７ａを交換してもよいことを認識する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０６の処理において、オペレータはガラスインサート３７ａを交換する。
次に、ステップＳ１０７の処理において、判定部６１ｄは、「交換作業終了」が入力されたか否かを判定する。「交換作業終了」が入力されていないと判定したときには、ステップＳ１０７の処理を繰り返す。
一方、「交換作業終了」が入力されたと判定したときには、ステップＳ１０８の処理において、判定部６１ｄは、ＭＳ部５０にＰＦＴＢＡを導入することで、検出器５５からイオン強度信号を取得して、イオン強度信号に基づいて、ＰＦＴＢＡのイオン（質量６９）のピークの強度に対する窒素のイオン（質量２８）のピークの強度比を算出する。
【００４２】
次に、ステップＳ１０９の処理において、判定部６１ｄは、強度比が閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する。強度比が閾値Ｉｔｈ以上であると判定したときには、ステップＳ１０９の処理を繰り返す。
一方、強度比が閾値Ｉｔｈ未満であると判定したときには、ステップＳ１１０の処理において、温度制御部６１ａは、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することにより、分析用温度Ｔ１’にする。
次に、ステップＳ１１１の処理において、流量制御部６１ｂは、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法、例えばキャリアガスの流量が「線速度一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御する。
【００４３】
以上のように、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置１によれば、誰でも試料気化室３０のセプタム３２ａやガラスインサート３７ａを容易かつ正確に交換することができる。
【００４４】
（他の実施形態）
（１）上述したガスクロマトグラフ質量分析装置１において、流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて「交換作業開始」を入力することで、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御する構成としたが、制御部は、オペレータが入力装置を用いて「交換作業開始」を入力することで、キャリアガスの流量が０となるようにガス流量調節弁を制御するとともに、イオンゲージの電源がＯＦＦとなるように制御するような構成としてもよい。そして、制御部は、オペレータが入力装置を用いて「交換作業終了」を入力すれば、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法、例えばキャリアガスの流量が「線速度一定」となるようにガス流量調節弁を制御するとともに、イオンゲージの電源がＯＮとなるように制御することになる。
（２）上述したガスクロマトグラフ質量分析装置１において、オペレータが入力装置６３を用いて「交換作業開始」を入力する構成としたが、計測器４５が、筐体３１の内部の圧力ＰＧＣの変化を検出することにより、「交換作業開始」を設定するような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ガスクロマトグラフ質量分析装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
２０： ガスクロマトグラフ用オーブン
２１： ハウジング
２２： カラム
２４、３８、７２： ヒータ
３１： 筐体
３２： 試料導入口
３２ａ： セプタム
３３： キャリアガス導入口
３５： カラム接続口
３７ａ ： ガラスインサート
４０： 流量制御ユニット（ガス供給部）
５０： 質量分析部（ＭＳ部）
５５： 検出器
６０： 制御部
６３： 入力装置
９０： 注射器
９１： 針
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セプタムやガラスインサートを有する試料気化室を備えるガスクロマトグラフ質量分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガスクロマトグラフ部（以下、「ＧＣ部」という）と、質量分析装部（以下、「ＭＳ部」という）と、ＧＣ部とＭＳ部とを制御する制御部とを組み合わせたガスクロマトグラフ質量分析装置（以下、「ＧＣ／ＭＳ」という）が、各種試料の定性分析や定量分析に広く用いられている。
図５は、従来のＧＣ／ＭＳの一例を示す概略構成図である。ＧＣ／ＭＳ１０１は、ＧＣ部１０と、ＭＳ部５０と、ＧＣ部１０とＭＳ部５０との間に配置されるインタフェイス部７０と、制御部１６０とを備える。
【０００３】
制御部１６０は、パーソナルコンピュータにより具現化され、ＣＰＵ１６１やメモリ１６２を備え、さらにキーボードやマウス等を有する入力装置６３と、設定内容の表示や分析結果の表示等を行う表示装置６４とが連結されている。このような制御部１６０によって、入力装置６３で入力された設定内容に基づいて、ＧＣ部１０とＭＳ部５０とインタフェイス部７０との動作が統括的に制御されるようになっている。
ＣＰＵ１６１が処理する機能をブロック化して説明すると、第一ヒータ２４や第二ヒータ３８（図２参照）や第三ヒータ７２等を制御する温度制御部１６１ａと、流量制御ユニット（ガス供給部）４０を制御する流量制御部１６１ｂと、検出器５５からイオン強度信号を受信する分析制御部６１ｃとを有する。
【０００４】
ＧＣ部１０は、ガスクロマトグラフ用オーブン２０と、試料が導入される試料気化室３０と、キャリアガスを供給する流量制御ユニット（ガス供給部）４０とを備える。
ガスクロマトグラフ用オーブン２０は、上下左右の４面の壁と背面壁と前面壁となる前面扉とで囲われた立方体形状のハウジング２１を備え、ハウジング２１の内部には、試料ガスが通過する円管形状のカラム２２と、ハウジング２１を加熱する第一ヒータ２４と、温度Ｔを検出する温度センサ２５とが収容されている。
【０００５】
このようなガスクロマトグラフ用オーブン２０において、分析する際にオペレータが入力装置６３を用いて分析用温度Ｔ１’（例えば、２００℃）を入力することで、ＣＰＵ１６１の温度制御部１６１ａが、分析用温度Ｔ１’をメモリ１６２に記憶させ、メモリ１６２に記憶された分析用温度Ｔ１’と、温度センサ２５で検出された温度Ｔとに基づいて、第一ヒータ２４に電力を供給することにより、ハウジング２１の内部を分析用温度Ｔ１’にしている。
よって、ガスクロマトグラフ用オーブン２０によれば、試料ガスがカラム２２の入口端に導入されれば、分析用温度Ｔ１’のカラム２２の内部を通過する間に、試料ガス中の各成分は分離されていき、その後、分離された各成分が順次、カラム２２の出口端に到達していくことになる。
【０００６】
インタフェイス部７０は、円筒形状の筐体７１と、筐体７１を加熱する第三ヒータ７２とを備える。そして、筐体７１の内部には、カラム２２の出口端が挿通されてＭＳ部５０のイオン化室５２まで延伸されている。
このようなインタフェイス部７０によれば、カラム２２の出口端の温度をガスクロマトグラフ用オーブン２０の内部の分析用温度Ｔ１’と同程度に維持することができ、その結果、試料ガスの流れがインタフェイス部７０で滞ることのないようにすることができる。
【０００７】
ＭＳ部５０は、直方体形状の真空室５１と、真空室５１の内部を真空にするための真空ポンプ５６と、カラム２２の内部に酸素が存在するか否かを判定するためのＰＦＴＢＡ（Perfluorotributylamine）等が封入された調整用試料源５８とを備え、真空室５１の内部に、イオン化室５２と、イオンレンズ５３と、質量分離器としての四重極質量フィルタ５４と、イオン強度信号を取得する検出器５５とがイオンの進行方向に沿ってこの順に配設されるとともに、真空室５１の内部の圧力（真空度）ＰＭＳを検出するイオンゲージ（電離真空計）５７が配設されている。
【０００８】
このようなＭＳ部５０によれば、イオン化室５２で試料分子がイオン化され、発生したイオンはイオン化室５２の外側に引き出される。引き出されたイオンはイオンレンズ５３で収束されて四重極質量フィルタ５４に導入される。四重極質量フィルタ５４には電源回路（図示せず）により直流電圧と高周波電圧とを重畳した電圧が印加され、その印加電圧に応じた質量（詳細には質量電荷比）を有するイオンのみが四重極質量フィルタ５４の長軸方向の空間を通過して検出器５５に到達する。このとき、例えば、四重極質量フィルタ５４への印加電圧を徐々に変化させると、四重極質量フィルタ５４を通過し得るイオンの質量が変化するので、分析制御部６１ｃによって四重極質量フィルタ５４への印加電圧を徐々に変化させながら、検出器５５に到達するイオンの数に応じた電流の大きさを検出することにより、質量とイオン強度との関係を示す質量スペクトルを取得している。
【０００９】
次に、ＧＣ部１０の試料気化室３０と流量制御ユニット４０とについて説明する（例えば、特許文献１参照）。図２は、試料気化室３０と流量制御ユニット４０との拡大断面図である。
試料気化室３０は、円筒形状の金属製の筐体３１と、筐体３１の外周面を加熱する第二ヒータ３８とを備える。
筐体３１は、上部筐体３１ｂと下部筐体３１ａとに分割可能となっており、分割することで、円筒形状のガラス製のガラスインサート３７ａを内部に配置することができるようになっている。
【００１０】
上部筐体３１ｂは、上面に形成され液体試料Ｓが導入される試料導入口３２を有する。
下部筐体３１ａは、左側壁に形成されキャリアガスが導入されるキャリアガス導入口３３と、右側壁に形成されキャリアガスが排出されるパージ口３４と、下面に形成されカラム２２の入口端に接続されたカラム接続口３５と、右側壁に形成され筐体３１の内部に注入された試料ガスの一部をキャリアガスとともに排出するスプリット口３６とを有する。
【００１１】
試料導入口３２には、略円柱形状のシリコンゴム製のセプタム３２ａが配置され、セプタム３２ａがセプタムナット３２ｂによって下方に押し付けられることで上部筐体３１ｂに固定されている。このようなセプタム３２ａにおいて、分析する際にオペレータが、液体試料Ｓが収容されたマイクロシリンジ９０の針９１をセプタム３２ａに突き刺すことにより、筐体３１の内部に液体試料Ｓを滴下することができるようになっている。そして、セプタム３２ａは弾力性を有するので、針９１が挿入されたときに開いた孔は、針９１が抜去されると即座に閉塞することになる。
【００１２】
下部筐体３１ａの内部には、ガラスインサート３７ａが円環形状のシールリング３７ｂによって支持されて配置されている。このようなガラスインサート３７ａにおいて、分析する際にオペレータが、マイクロシリンジ９０の針９１をガラスインサート３７ａに形成された内部空間の上部に配置することで、ガラスインサート３７ａの内部空間を液体試料Ｓが上側から下側へと通過しながら気化していくことになる。
【００１３】
なお、上部筐体３１ｂは、シールナット３７ｃによって下方に押し付けられることで上部筐体３１ｂに固定されている。
また、カラム接続口３５は、カラム２２の入口端に接続され、カラムナット３５ａによって固定されている。
【００１４】
キャリアガス供給源４１には、キャリアガスが封入されている。そして、キャリアガス供給源４１は、ガス導入管４２の一端部が接続され、さらにガス導入管４２の他端部はガス流量調節弁４３を介してキャリアガス導入口３３に接続されており、ガス導入管４２とガス流量調節弁４３とキャリアガス供給源４１とによって、キャリアガスを供給するための流量制御ユニット４０が構成される。
【００１５】
スプリット口３６は、ガス排出管４６の一端部が接続され、さらにガス排出管４６には、ガス流量調節弁４７が配置されている。よって、ガス流量調節弁４７が開いているときには、一定割合のキャリアガスがスプリット口３６を通って排出されるようになっている。
パージ口３４は、ガス排出管４４の一端部が接続され、さらにガス排出管４４には、筐体３１の内部の圧力ＰＧＣを検出する圧力センサ４５が配置されている。
【００１６】
このような試料気化室３０と流量制御ユニット４０とにおいて、分析する際にオペレータが入力装置６３を用いて、キャリアガスの流量が「線速度一定」となるように入力することで、ＣＰＵ１６１の流量制御部１６１ｂは、「線速度一定」をメモリ１６２に記憶させ、メモリ１６２に記憶された「線速度一定」となるように、ガス流量調節弁４３を制御することにより、キャリアガスがガス導入管４２を通って筐体３１の上部に供給されるとともに、ガス流量調節弁４７を制御することにより、所定量のキャリアガスをカラム２２へと流すとともに、所定量のキャリアガスをスプリット口３６へと流す。
このとき、筐体３１が第二ヒータ３８により液体試料Ｓの気化温度以上に加熱され、液体試料Ｓがガラスインサート３７ａの内部空間に注入されると、液体試料Ｓはガラスインサート３７ａの内部空間で即座に気化してキャリアガス流に乗って、「線速度一定」でカラム２２の入口端に送られることになる。
なお、「線速度一定」とは、単位時間あたりにカラム２２の断面積を通過するキャリアガスの体積が一定であるように制御することをいう。
【００１７】
ところで、試料気化室３０の筐体３１の内部に配置されるガラスインサート３７ａは、試料Ｓに直接接触するものであるから、試料Ｓの気化残渣等の付着により汚れやすい。よって、ガラスインサート３７ａが汚れたとき、古いガラスインサート３７ａと新品のガラスインサート３７ａとを交換する必要がある。
ここで、ガラスインサート３７ａを交換する交換作業について説明する。図３は、試料気化室３０の分解図である。
【００１８】
まず、高温の分析用温度Ｔ１’下でカラム２２の内部に空気が混入すると、カラム２２の内部の固定相皮膜が酸化され、その結果、カラム２２の寿命を早めることになるので、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔを室温付近まで下げるように、オペレータは入力装置６３を用いて交換用温度Ｔ２’（例えば、２０℃）を入力する。
このとき、キャリアガスの流量が「線速度一定」となるように設定されたまま、カラム２２の温度Ｔが交換用温度Ｔ２’付近になると、カラム２２の長さや内径によっては、線速度を一定に維持するために必要な圧力でキャリアガスを制御できないために、ＣＰＵ１６１の流量制御部１６１ｂはエラー信号を発生させることがある。そのため、オペレータは入力装置６３を用いて、交換用温度Ｔ２’を入力する前に、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように入力するか、又は、交換用温度Ｔ２’にて制御できる圧力を入力する。
なお、「圧力一定」とは、圧力センサ４５で検出される圧力ＰＧＣが一定となるように制御することをいう。
【００１９】
次に、オペレータは表示装置６４を見ながら、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔが交換用温度Ｔ２’付近になったと確認した後、シールナット３７ｂを下部筐体３１ａから緩めて取りはずし、ガラスインサート３７ａを下部筐体３１ａの内部から抜き取る。次に、オペレータは新品のガラスインサート３１ａを下部筐体３１ａの内部に挿入して、シールナット３７ｂを下部筐体３１ａに締めつける。
最後に、オペレータは入力装置６３を用いて、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔを分析用温度Ｔ１’まで上げるように分析用温度Ｔ１’を入力し、さらにキャリアガスの流量が「線速度一定」となるように入力するか、或いは、交換用温度Ｔ２’に変更する前の圧力を入力する。
【００２０】
また、セプタム３２ａの弾性力は長期間の使用により劣化したり、使用回数が増えて孔の箇所が多くなったりすると、孔が完全には閉塞されず、その結果、筐体３１の内部からキャリアガスが外部に漏れるようになる。このようなガス漏れの状態で分析を行うと、クロマトグラムのピークの発生する時間であるリテンションタイムがずれたり、ピーク面積が小さくなったりして正確な分析に支障をきたすため、セプタム３２ａを交換する交換作業を行う必要がある。
このようなセプタム３２ａを交換する交換作業も、ガラスインサート３７ａを交換する交換作業と同様の手順でオペレータが実行することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平１１−１０１７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上述したような交換作業において、熟練していないオペレータの場合、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔが室温付近まで下がる前に、シールナット３７ｂを下部筐体３１ａから緩めて取りはずす工程を始めてしまうことがあり、その結果、オペレータが火傷を負ったり、高温のカラム２２の内部に空気が混入し、カラム２２の寿命を早めることとなっていた。
また、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔが室温付近まで下がる前に、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように入力するか、又は、温度が下がった段階で制御できる適切な圧力を入力する必要があるにもかかわらず、オペレータが入力しないまま試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔが室温付近まで下がり、その結果、ＣＰＵ１６１が圧力を制御することができず、エラー信号を発生させることがあった。
【００２３】
さらに、オペレータは、試料気化室３０やカラム２２の温度Ｔを分析用温度Ｔ１’とする前に、ＭＳ部５０にＰＦＴＢＡを導入して、カラム２２の内部の酸素の存在量を確認しながら、試料気化室３０やカラム２２の内部に入り込んだ空気を除く必要もある。
すなわち、試料気化室３０のセプタム３２ａやガラスインサート３７ａを交換する交換作業には、決まった手順で様々な工程を実行する必要があり、熟練していないオペレータにとっては非常に大変な作業であった。
そこで、本発明は、誰でも試料気化室のセプタムやガラスインサートを容易かつ正確に交換することができるガスクロマトグラフ質量分析装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するためになされた本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されるカラムと、前記ハウジングを加熱する第一ヒータとを備えるガスクロマトグラフ用オーブンと、液体試料が導入される試料導入口と、キャリアガスが導入されるキャリアガス導入口と、前記カラムの入口端に接続されたカラム接続口とを有する筐体と、前記筐体を加熱する第二ヒータとを備える試料気化室と、前記カラムの出口端に接続され、前記液体試料のイオン強度信号を検出する検出器を有する質量分析部と、前記試料気化室のキャリアガス導入口にキャリアガスを供給するガス供給部と、分析用温度を含む設定内容を入力するための入力装置を有する制御部とを備え、前記試料導入口には液体試料が収容された注射器の針が刺入されるセプタムが配置されるとともに、前記筐体の内部には液体試料を気化するためのガラスインサートが配置され、前記制御部は、前記入力装置で入力された設定内容に基づいて、第一ヒータ、第二ヒータ及びガス供給部を制御しながら、前記検出器からイオン強度信号を取得するガスクロマトグラフ質量分析装置であって、前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたときに、前記キャリアガスの流量が圧力一定となるようにガス供給部を制御した後、交換可能温度以下となるようにヒータを制御し、交換可能温度以下になり、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、分析用温度になるようにヒータを制御し、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部を制御するようにしている。
【００２５】
ここで、「交換可能温度」とは、設計者等によって予め決められた任意の温度であり、カラムの内部に酸素が存在してもカラムの内部の固定相皮膜が酸化されない上限の温度であり、例えば、３０℃等となる。
本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置によれば、制御部は、セプタムやガラスインサートの交換作業が開始されたときに、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるようにガス供給部を制御した後、交換可能温度以下となるようにヒータを制御する。つまり、オペレータはキャリアガスの流量が「圧力一定」となるように入力するか、カラム２２の温度Ｔが「交換可能温度」になってもキャリアガスの圧力を制御できるように適切な値を入力する必要もなく、交換用温度Ｔ２’を入力する必要もない。
その後、交換可能温度以下になり、セプタムやガラスインサートの交換作業が終了されたときに、分析用温度Ｔ１’になるようにヒータを制御し、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法、例えばキャリアガスの流量が「線速度一定」となるようにガス供給部を制御する。なお、交換作業が開始される前に、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるようにガス供給部を制御していれば、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるようにガス供給部を制御することになる。つまり、オペレータは分析用温度Ｔ１’を入力する必要もなく、キャリアガスの圧力・流量を交換作業開始前の値に戻す必要もない。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置によれば、誰でも試料気化室のセプタムやガラスインサートを容易かつ正確に交換することができる。
【００２７】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
また、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法は、前記キャリアガスの流量が線速度一定となるようにガス供給部を制御することであるようにしてもよい。
また、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記質量分析部は、前記質量分析部の真空度を計測する電離真空計を備え、前記制御部は、前記電離真空計からの信号に基づいて、エラー信号を発生させるか否かを判定するようになっており、前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたときに、前記キャリアガスの流量が０となるようにガス供給部を制御するとともに、前記電離真空計の電源がＯＦＦとなるように制御し、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部を制御するとともに、前記電離真空計の電源がＯＮとなるように制御するようにしてもよい。
セプタム又はガラスインサートの交換時はカラムを介して空気が真空室に入り込み、電離真空計が示す真空度の悪化が制御部に通知されるが、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置によれば、電離真空系の電源をＯＦＦにすることにより、電離真空計が示す真空度悪化の通知を防ぐことができる。その結果、交換作業中に制御部が危険であると判定して、ガスクロマトグラフ質量分析装置全体の動作を停止させることを防止することができる。
【００２８】
また、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、前記検出器からイオン強度信号を取得して、当該イオン強度信号に基づいて、窒素の質量スペクトルの強度を算出して、前記分析用温度になるようにヒータを制御するか否かを判定するようにしてもよい。
本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置によれば、試料気化室やカラムの温度が分析用温度Ｔ１’になる前に、試料気化室やカラムの内部に入り込んだ空気を追い出すことができる。
【００２９】
そして、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記制御部は、前記入力装置で入力された交換作業開始信号に基づいて、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたと判定し、前記入力装置で入力された交換作業終了信号に基づいて、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたと判定するようにしてもよい。
さらに、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置は、前記制御部は、交換可能温度以下となるようにヒータを制御した後、交換可能温度以下になったことを示す画像を表示装置に表示するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るＧＣ／ＭＳの一例を示す概略構成図である。
【図２】試料気化室と流量制御ユニットとの拡大断面図である。
【図３】試料気化室の分解図である。
【図４】交換方法の手順を示すフローチャートである。
【図５】従来のＧＣ／ＭＳの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００３２】
図１は、本発明に係るＧＣ／ＭＳの一例を示す概略構成図である。なお、上述した従来のＧＣ／ＭＳ１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
ＧＣ／ＭＳ１は、ＧＣ部１０と、ＭＳ部５０と、ＧＣ部１０とＭＳ部５０との間に配置されるインタフェイス部７０と、制御部６０とを備える。
【００３３】
制御部６０は、パーソナルコンピュータにより具現化され、ＣＰＵ６１やメモリ６２を備え、さらにキーボードやマウス等を有する入力装置６３と、設定内容の表示や分析結果の表示等を行う表示装置６４とが連結されている。
ＣＰＵ６１が処理する機能をブロック化して説明すると、第一ヒータ２４や第二ヒータ３８（図２参照）や第三ヒータ７２等を制御する温度制御部６１ａと、流量制御ユニット（ガス供給部）４０を制御する流量制御部６１ｂと、検出器５５からイオン強度信号を受信する分析制御部６１ｃと、カラム２２の内部に空気が存在するか否かを判定する判定部６１ｄとを有する。
【００３４】
また、メモリ６２には、カラム２２の内部に酸素が存在してもカラム２２の内部の固定相皮膜が酸化されない上限の温度として、交換可能温度Ｔ２（例えば、３０℃）が予め記憶されるとともに、ＧＣ／ＭＳ１においてカラム２２の温度を交換可能温度Ｔ２以下にするために目標とする温度として、設定温度Ｔ３（例えば、２０℃）が予め記憶されている。
さらに、メモリ６２には、カラム２２の内部に所定量の酸素が存在しているか否かを判定するための閾値Ｉｔｈが予め記憶されている。
【００３５】
流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて、キャリアガスの流量が「線速度一定」となるように入力することで、「線速度一定」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「線速度一定」となるように、ガス流量調節弁４３を制御することにより、キャリアガスがガス導入管４２を通って筐体３１の上部に供給されるとともに、ガス流量調節弁４７を制御することにより、所定量のキャリアガスをカラム２２へと流すとともに、所定量のキャリアガスをスプリット口３６へと流す。
同様に流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように入力することで、「圧力一定」をメモリ６２に記憶させ、圧力センサ４５で検出される圧力ＰＧＣが一定となるようにガス流量調節弁４３を制御する。交換作業開始前は「線速度一定」と「圧力一定」のどちらで制御されていてもかまわない。
また、本発明の流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて「交換作業開始」を入力することで、「交換作業開始」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「交換作業開始」に基づいて、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御するようになっている。
さらに、本発明の流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて「交換作業終了」を入力することで、「交換作業終了」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「交換作業終了」に基づいて、温度制御部６１ａが分析用温度Ｔ’となるようにした後で、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法、例えばキャリアガスの流量が「線速度一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御するようになっている。
【００３６】
温度制御部６１ａは、オペレータが入力装置６４を用いて分析用温度Ｔ１’を入力することで、分析用温度Ｔ１’をメモリ６４に記憶させ、メモリ６４に記憶された分析用温度Ｔ１’と、温度センサ２５をはじめとしたセンサで検出された温度Ｔとに基づいて、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することによって加熱することにより、分析用温度Ｔ１’にする制御を行う。
また、本発明の温度制御部６１ａは、オペレータが入力装置６４を用いて「交換作業開始」を入力することで、「交換作業開始」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「交換作業開始」に基づいて、流量制御部６１ｂがキャリアガスの流量が「圧力一定」となるようにした後で、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することを停止することにより、設定温度Ｔ３にするようになっている。そして、温度センサ２５で検出された温度Ｔが交換可能温度Ｔ２以下になったときには、表示装置６４に「交換作業可能」と表示する。
さらに、本発明の温度制御部６１ａは、オペレータが入力装置６４を用いて「交換作業終了」を入力することで、「交換作業終了」をメモリ６２に記憶させ、メモリ６２に記憶された「交換作業終了」と、判定部６１ｄからの信号とに基づいて、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することにより、分析用温度Ｔ１’にするようになっている。
【００３７】
分析制御部６１ｃは、検出器５５で取得したイオン強度信号をメモリ６２に蓄積させるとともに、イオン強度信号に基づいて、様々な演算処理を実行し、分析結果を表示装置６４に表示する制御を行う。
例えば、或る保持時間で質量走査を行った際のイオンの強度を縦軸にとるとともに、質量電荷比（ｍ／ｚ）を横軸にとることにより、質量スペクトルを作成する。このとき、一定間隔あけて間欠的に連続して繰り返し質量走査を行うことにより、カラム２２から順次流出する各成分に対応する多数の質量スペクトルを取得する。
よって、このような多数の質量スペクトルを取得した後、或るｍ／ｚに着目して時間軸方向にイオンの強度を展開して描出することにより、選択した質量電荷比のイオンのマスクロマトグラム等を得ることができるようになっている。
【００３８】
判定部６１ｄは、セプタム３２ａやガラスインサート３７ａの交換作業が終了されたときに、ＭＳ部５０にＰＦＴＢＡを導入することで、検出器５５からイオン強度信号を取得して、イオン強度信号に基づいて、ＰＦＴＢＡの質量スペクトルの強度に対する窒素の質量スペクトルの強度比を算出して、分析用温度Ｔ１’になるように第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とを制御するか否かを判定する制御を行うようになっている。
具体的には、分析制御部６１ｃが取得した質量スペクトルに基づいて、ＰＦＴＢＡのイオン（質量６９）のピークの強度に対する窒素のイオン（質量２８）のピークの強度比を算出して、強度比が閾値Ｉｔｈ以上であるときには、カラム２２の内部に所定量の酸素が存在していると判定し、つまり設定温度Ｔ３になるように第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とを制御したままとする。一方、強度比が閾値Ｉｔｈ未満であるときには、カラム２２の内部に所定量の酸素が存在していないと判定し、つまり分析用温度Ｔ１’になるように第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とを制御するように信号を温度制御部６１ａに出力する。
【００３９】
次に、ガラスインサート３７ａを交換する交換方法について説明する。図４は、交換方法の手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１の処理において、流量制御部６１ｂは、オペレータによって「交換作業開始」が入力されたか否かを判定する。「交換作業開始」が入力されていないと判定したときには、ステップＳ１０１の処理を繰り返す。
一方、「交換作業開始」が入力されたと判定したときには、ステップＳ１０２の処理において、流量制御部６１ｂは、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御する。
【００４０】
次に、ステップＳ１０３の処理において、温度制御部６１ａは、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することを停止することにより、設定温度Ｔ３にする。
次に、ステップＳ１０４の処理において、温度制御部６１ａは、交換可能温度Ｔ２以下になったか否かを判定する。交換可能温度Ｔ２以下になっていないと判定したときには、ステップＳ１０４の処理を繰り返す。
一方、交換可能温度Ｔ２以下になったと判定したときには、ステップＳ１０５の処理において、表示装置６４に「交換作業可能」を表示する。これにより、オペレータはガラスインサート３７ａを交換してもよいことを認識する。
【００４１】
次に、ステップＳ１０６の処理において、オペレータはガラスインサート３７ａを交換する。
次に、ステップＳ１０７の処理において、判定部６１ｄは、「交換作業終了」が入力されたか否かを判定する。「交換作業終了」が入力されていないと判定したときには、ステップＳ１０７の処理を繰り返す。
一方、「交換作業終了」が入力されたと判定したときには、ステップＳ１０８の処理において、判定部６１ｄは、ＭＳ部５０にＰＦＴＢＡを導入することで、検出器５５からイオン強度信号を取得して、イオン強度信号に基づいて、ＰＦＴＢＡのイオン（質量６９）のピークの強度に対する窒素のイオン（質量２８）のピークの強度比を算出する。
【００４２】
次に、ステップＳ１０９の処理において、判定部６１ｄは、強度比が閾値Ｉｔｈ以上であるか否かを判定する。強度比が閾値Ｉｔｈ以上であると判定したときには、ステップＳ１０９の処理を繰り返す。
一方、強度比が閾値Ｉｔｈ未満であると判定したときには、ステップＳ１１０の処理において、温度制御部６１ａは、第一ヒータ２４と第二ヒータ３８と第三ヒータ７２とに電力を供給することにより、分析用温度Ｔ１’にする。
次に、ステップＳ１１１の処理において、流量制御部６１ｂは、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法、例えばキャリアガスの流量が「線速度一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御する。
【００４３】
以上のように、本発明のガスクロマトグラフ質量分析装置１によれば、誰でも試料気化室３０のセプタム３２ａやガラスインサート３７ａを容易かつ正確に交換することができる。
【００４４】
（他の実施形態）
（１）上述したガスクロマトグラフ質量分析装置１において、流量制御部６１ｂは、オペレータが入力装置６３を用いて「交換作業開始」を入力することで、キャリアガスの流量が「圧力一定」となるように、ガス流量調節弁４３、４７を制御する構成としたが、制御部は、オペレータが入力装置を用いて「交換作業開始」を入力することで、キャリアガスの流量が０となるようにガス流量調節弁を制御するとともに、イオンゲージの電源がＯＦＦとなるように制御するような構成としてもよい。そして、制御部は、オペレータが入力装置を用いて「交換作業終了」を入力すれば、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法、例えばキャリアガスの流量が「線速度一定」となるようにガス流量調節弁を制御するとともに、イオンゲージの電源がＯＮとなるように制御することになる。
（２）上述したガスクロマトグラフ質量分析装置１において、オペレータが入力装置６３を用いて「交換作業開始」を入力する構成としたが、計測器４５が、筐体３１の内部の圧力ＰＧＣの変化を検出することにより、「交換作業開始」を設定するような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ガスクロマトグラフ質量分析装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
２０： ガスクロマトグラフ用オーブン
２１： ハウジング
２２： カラム
２４、３８、７２： ヒータ
３１： 筐体
３２： 試料導入口
３２ａ： セプタム
３３： キャリアガス導入口
３５： カラム接続口
３７ａ ： ガラスインサート
４０： 流量制御ユニット（ガス供給部）
５０： 質量分析部（ＭＳ部）
５５： 検出器
６０： 制御部
６３： 入力装置
９０： 注射器
９１： 針
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されるカラムと、前記ハウジングを加熱する第一ヒータとを備えるガスクロマトグラフ用オーブンと、
液体試料が導入される試料導入口と、キャリアガスが導入されるキャリアガス導入口と、前記カラムの入口端に接続されたカラム接続口とを有する筐体と、前記筐体を加熱する第二ヒータとを備える試料気化室と、
前記カラムの出口端に接続され、前記液体試料のイオン強度信号を検出する検出器を有する質量分析部と、
前記試料気化室のキャリアガス導入口にキャリアガスを供給するガス供給部と、
分析用温度を含む設定内容を入力するための入力装置を有する制御部とを備え、
前記試料導入口には液体試料が収容された注射器の針が刺入されるセプタムが配置されるとともに、前記筐体の内部には液体試料を気化するためのガラスインサートが配置され、
前記制御部は、前記入力装置で入力された設定内容に基づいて、第一ヒータ、第二ヒータ及びガス供給部を制御しながら、前記検出器からイオン強度信号を取得するガスクロマトグラフ質量分析装置であって、
前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたときに、前記キャリアガスの流量が圧力一定となるようにガス供給部を制御した後、交換可能温度以下となるようにヒータを制御し、
交換可能温度以下になり、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、分析用温度になるようにヒータを制御し、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部を制御することを特徴とするガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項２】
前記交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法は、前記キャリアガスの流量が線速度一定となるようにガス供給部を制御することであることを特徴とする請求項１に記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項３】
前記質量分析部は、前記質量分析部の真空度を計測する電離真空計を備え、
前記制御部は、前記電離真空計からの信号に基づいて、エラー信号を発生させるか否かを判定するようになっており、
前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたときに、前記キャリアガスの流量が０となるようにガス供給部を制御するとともに、前記電離真空計の電源がＯＦＦとなるように制御し、
前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部を制御するとともに、前記電離真空計の電源がＯＮとなるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、前記検出器からイオン強度信号を取得して、当該イオン強度信号に基づいて、窒素の質量スペクトルの強度を算出して、前記分析用温度になるようにヒータを制御するか否かを判定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記入力装置で入力された交換作業開始信号に基づいて、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたと判定し、
前記入力装置で入力された交換作業終了信号に基づいて、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたと判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項６】
前記制御部は、交換可能温度以下となるようにヒータを制御した後、交換可能温度以下になったことを示す画像を表示装置に表示することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されるカラムと、前記ハウジングを加熱する第一ヒータとを備えるガスクロマトグラフ用オーブンと、
液体試料が導入される試料導入口と、キャリアガスが導入されるキャリアガス導入口と、前記カラムの入口端に接続されたカラム接続口とを有する筐体と、前記筐体を加熱する第二ヒータとを備える試料気化室と、
前記カラムの出口端に接続され、前記液体試料のイオン強度信号を検出する検出器を有する質量分析部と、
前記試料気化室のキャリアガス導入口にキャリアガスを供給するガス供給部と、
分析用温度を含む設定内容を入力するための入力装置を有する制御部とを備え、
前記試料導入口には液体試料が収容された注射器の針が刺入されるセプタムが配置されるとともに、前記筐体の内部には液体試料を気化するためのガラスインサートが配置され、
前記制御部は、前記入力装置で入力された設定内容に基づいて、第一ヒータ、第二ヒータ及びガス供給部を制御しながら、前記検出器からイオン強度信号を取得するガスクロマトグラフ質量分析装置であって、
前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたときに、前記キャリアガスの流量が圧力一定となるようにガス供給部を制御した後、交換可能温度以下となるようにヒータを制御し、
交換可能温度以下になり、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、分析用温度になるようにヒータを制御し、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部を制御することを特徴とするガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項２】
前記交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法は、前記キャリアガスの流量が線速度一定となるようにガス供給部を制御することであることを特徴とする請求項１に記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項３】
前記質量分析部は、前記質量分析部の真空度を計測する電離真空計を備え、
前記制御部は、前記電離真空計からの信号に基づいて、エラー信号を発生させるか否かを判定するようになっており、
前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたときに、前記キャリアガスの流量が０となるようにガス供給部を制御するとともに、前記電離真空計の電源がＯＦＦとなるように制御し、
前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、交換作業が開始される前のキャリアガスの流量の制御方法となるようにガス供給部を制御するとともに、前記電離真空計の電源がＯＮとなるように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたときに、前記検出器からイオン強度信号を取得して、当該イオン強度信号に基づいて、窒素の質量スペクトルの強度を算出して、前記分析用温度になるようにヒータを制御するか否かを判定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記入力装置で入力された交換作業開始信号に基づいて、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が開始されたと判定し、
前記入力装置で入力された交換作業終了信号に基づいて、前記セプタム又はガラスインサートの交換作業が終了されたと判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【請求項６】
前記制御部は、交換可能温度以下となるようにヒータを制御した後、交換可能温度以下になったことを示す画像を表示装置に表示することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のガスクロマトグラフ質量分析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２４２１７５（Ｐ２０１１−２４２１７５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２５５７（Ｐ２０１０−１１２５５７）
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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