JP4992401B2 - オートサンプラ洗浄機構 - Google Patents

Description

本発明は液体クロマトグラフ等の分析装置に試料を導入する試料導入装置に関し、特に全量注入方式のオートサンプラ洗浄機構に関するものである。

全量注入方式は、試料びんからサンプリングニードルを介して計量した試料の全量をインジェクションポートから注入するものである。
試料量が微量の場合も多量の場合も精度の良い計量を行なえるようにした試料導入装置として、計量ポンプとマルチポジションバルブを備え、試料導入量が多い場合にはマルチポジションバルブの切替えと計量ポンプによる繰り返しのピストン動作によりサンプルループに試料を吸引できるようにしたものがある（特許文献１参照。）。

また、試料導入量が多いとデッドボリューム等が大きくなってしまうことがあるので、インジェクションポートと流路切替えバルブとを配管を介することなく連結し、流路のデッドボリュームや遅れ容量を減少させた全量注入方式の液体クロマトグラフがある（特許文献２参照。）。

また、試料が少量であっても高い計量精度を実現する全量注入方式のオートサンプラに、試料の前処理工程をも自動的に行なう機能を付した自動試料導入装置も知られている（特許文献３参照。）。

特開平１０−１７０４８８号公報 特開２００３−２１５１１８号公報 特開２００６−２４２７２０号公報

一般的に、洗浄液も計量部のポンプやシリンジのような機構を用いて送液される。
送液にポンプやシリンジのような機構を用いる場合、液吸引時や液吐出時に洗浄液が逆流しないよう、流路切り替えバルブを使用して逆止弁の働きをさせることが多い。この場合、液吸引時には洗浄液を送液することができないため、送液量を多くしようとしても液吐出時のみの送液では時間がかかってしまう。
また、逆止弁を使用した場合、計量の精度を維持するためには、正確に液体の流れを止める必要があるが、現実には微小な漏れ量があり、正確に液体の流れを止めることは困難である。

そこで本発明は、洗浄液を送液する場合に、時間ロスをすることなく送液を維持することが可能なオートサンプラ洗浄機構を提供することを目的とする。

本発明のオートサンプラ洗浄機構は、先端に試料注入用ニードルを備えた試料計量用サンプルループと、計量ポンプと、サンプルループにつながるポート、カラムにつながるポート及び送液ポンプにつながるポートを備えてそれらのポート間の接続を切り替えるマルチポートバルブと、マルチポートバルブと流路を介してつながるポート、移動相を供給する流路につながるポート、洗浄液用ポート及び計量ポンプにつながる中央ポートを備えて該中央ポートと他のポートとの間の接続を切り替えるマルチポジションバルブと、洗浄液を供給する流路につながる洗浄液ポート、上記又は他の移動相を供給する流路につながるポート及び中央ポートを備えて該中央ポートとの間の接続を切り替える液供給バルブと、マルチポジションバルブの洗浄液用ポートと液供給バルブの中央ポートとの間に接続されたダイアフラムポンプと、を備えている。そして、上記ダイアフラムポンプは、洗浄液又は移動相をサンプルループに送液するものである。

異なる洗浄液を供給するためには、液供給バルブに複数のポートを備えるようにすればよい。

洗浄液の送液を調整するため、ダイアフラムポンプには圧力センサとダイアフラムポンプの送液を制御する制御部が接続されていることが好ましい。

制御部は、また、ダイアフラムポンプへの印加電圧を上昇させても圧力センサの圧力値が上昇しない場合、又は印加電圧を下降させても圧力値が降下しない場合に送液を停止するようにしてもよい。

本発明は、洗浄液の送液にダイアフラムポンプを用いるようにしたので、従来のポンプやシリンジ機構のように送液時に時間ロスすることなく送液を維持できる。

また、ダイアフラムポンプの上流の液供給バルブに２種以上の洗浄液を供給するための複数のポートを備えるようにすると、多種類の洗浄液を選択し、送液することも可能となる。

ダイアフラムポンプは一定電圧で使用することが多いが、その場合は送液の流量制御ができず、流路抵抗が高いときに液体の送液ができなくなることがあった。本発明ではダイアフラムに制御部を備えたので、流路にかかる圧力をモニタし、ダイアフラムポンプが送液できる範囲の圧力を維持し、送液を続けることができるようになり、従来のポンプやシリンジ機構のように送液時に時間ロスすることなく送液を維持できる。

以下に本発明の実施例を説明する。
図１はオートサンプラ洗浄機構の概略構成図である。
マルチポートバルブ１１ａのポート１ａにはサンプルループ１４が接続され、サンプルループ１４の先端には試料注入用ニードル１５が設けられている。バルブ１１ａのポート５ａはカラム１６に接続され、バルブ１１ａのポート６ａはポンプ１７に接続されている。

マルチポジションバルブ１１ｂのポート１ｂとバルブ１１ａのポート２ａの間には、流路１９が設けられており、サンプルループ１４内の試料と同等量を貯蔵できるようになっている。バルブ１１ｂのポート５ｂには移動相２０を送液ポンプ１７により供給する移動相供給流路２１が接続されている。また、バルブ１１ｂのポート２ｂ及びバルブ１１ｂの中央ポート７ｂは計量ポンプ２４に接続されており、液体の容量を計量できるようになっている。

バルブ１１ｂの洗浄液用ポート６ｂはダイアフラムポンプ２５を介して液供給バルブ１１ｃの中央ポート７ｃに接続されている。ダイアフラムポンプ２５については後述する。
バルブ１１ｃのポート６ｃは移動相２０に接続されており、洗浄液ポート４ｃと洗浄液５ｃはそれぞれ洗浄液２６，２７に接続され、液供給バルブ１１ｃの切り替えによりダイアフラムポンプ２５に送液される液体が切り替えられる。
３１はドレインであり、サンプルループ１４などの洗浄等に用いられた後の廃液の廃棄に用いられる。

３２はニードル洗浄容器であり、流路２８を介して洗浄液２９及びポンプ３０に接続されている。ニードル洗浄容器３２はニードル１５の移動可能範囲内に配置されており、ニードル１５の外側を洗浄する際に用いられる。２３は試料びんであり、試料が貯蔵されている。
また、バルブ１１ａのポート３ａはストップジョイント（又はチェック弁）１８に接続されており、栓をすることができるようになっている。

図２はダイアフラムポンプ２５とその制御機構を示したブロック図である。
ダイアフラムポンプ２５には、圧力センサ４１とＡ／Ｄコンバータ４２と送液を制御する制御部４３が接続されている。
圧力センサ４１はダイアフラムポンプ２５による送液圧力を測定するものである。測定された圧力値はコンバータ４２によってＡ／Ｄ変換され、制御部４３に送られる。

図３はダイアフラムポンプ２５の概略断面図である。ダイアフラムポンプ本体４５には、チューブとの接続部にパッキン４７を備えたジョイント４６が２つ接続されている。ダイアフラムポンプ本体２５とジョイント４６はジョイント固定用バンド４８で接続されている。
また、ダイアフラムポンプ２５からの送液時にジョイント４６からの漏れが生じないよう、ジョイント４６とポンプ部分の間には耐薬品性が高いポリテトラフルオロエチレンやポリエチレンのような樹脂パッキン４７が挟まれており、強く締め付ける構造にしてある。

次に同実施例の洗浄動作を図１を参照しながら説明する。
（１）液供給バルブ１１ｃのポート４ｃと中央ポート７ｃを接続する。マルチポジションバルブ１１ｂのポート６ｂとポート１ｂを接続する。マルチポートバルブ１１ａのポート１ａとポート２ａを接続する。この状態でダイアフラムポンプ２５を動作させることで、洗浄液２６を、液供給バルブ１１ｃ、マルチポジションバルブ１１ｂ、流路１９及びマルチポートバルブ１１ａを介してサンプルループ１４に送液する。
ダイアフラムポンプ２５は連続して送液できるため、洗浄液が大容量の場合にも、時間をロスすることなくサンプルループ１４内を洗浄することができる。洗浄液はサンプルループ１４以外の流路を洗浄することもできる。

（２）洗浄液２７を用いる場合は、液供給バルブ１１ｃのポート４ｃをポート５ｃに切り替えることで選択できる。また、未使用時のポートはストップジョイント１８などで栓をする。

（３）計量ポンプ２４内を洗浄する場合や、洗浄液の正確な量が必要な場合、マルチポジションバルブ１１ｂを制御することで計量ポンプ２４からも洗浄液を吸引、吐出することができる。例えば、バルブ１１ｂのポート３ｂを介すことで、計量ポンプ２４に洗浄液２６を送液することができる。
（４）また、ニードル１５の外側を洗浄するときは、ニードル１５を洗浄液が溜められたニードル洗浄容器３２に移動して洗浄してもよいし、隣のニードル洗浄容器３１に浸漬して洗浄してもよい。

次にダイアフラムの制御機構の動作について図２〜図３を参照しながら説明する。
（１）初回使用時などには「テストモード」で洗浄液を送液し、正常な通液に必要なダイアフラムポンプ２５への印加電圧を測定し、この値を記憶する。洗浄液を送液する場合は、まずこの記憶した印加電圧用の値を開始電圧として印加し、圧力センサにて値をモニタし、一定圧力になるように印加電圧をＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御する。

（２）ダイアフラムポンプ２５への印加電圧を上昇させても圧力値が上昇しない場合は、流路からの漏れが発生していると考えられるため、エラーを表示し送液を停止する。
（３）印加電圧を落としても圧力値が降下しない場合は、流路が詰まっていると考えられるため、エラーを表示し送液を停止する。
なお、バルブの切り換え動作等を行なう際は瞬間的に圧力が上昇することもあるので、その場合は上述のエラー表示をしないようにする。

次に試料注入の動作を簡単に説明する。
試料びん２３から試料注入を行う場合、ニードル１５を試料びん２３に移動させ、計量ポンプ２４で吸引し、注入ポート４ａに移動させて、マルチポートバルブ１１ａを切り替えることで試料注入を行なう。

上述の実施例では洗浄液の送液にダイアフラムポンプを用いることを特徴としたが、ダイアフラムポンプのみならず、印加電圧の制御により流量制御が可能であり、高流量送液の機能を有する送液装置を用いて送液するようにしてもよい。

本発明は液体クロマトグラフ等の分析装置に試料を導入する試料導入装置に利用することができる。

オートサンプラ洗浄機構の概略構成図である。 ダイアフラムポンプ２５とその制御機構を示したブロック図である。 ダイアフラムポンプ２５の概略断面図である。

符号の説明

１ａ〜６ａ，１ｂ〜７ｂ，１ｃ〜７ｃ ポート
１１ａ マルチポートバルブ
１１ｂ マルチポジションバルブ
１１ｃ 液供給バルブ
１４ サンプルループ
１５ ニードル
１６ カラム
１７ 送液ポンプ
２４ 計量ポンプ
２５ ダイアフラムポンプ

Claims (3)

1. 先端に試料注入用ニードルを備えた試料計量用サンプルループと、
   計量ポンプと、
   前記サンプルループにつながるポート、カラムにつながるポート及び送液ポンプにつながるポートを備えてそれらのポート間の接続を切り替えるマルチポートバルブと、
   前記マルチポートバルブと流路を介してつながるポート、移動相を供給する流路につながるポート、洗浄液用ポート及び前記計量ポンプにつながる中央ポートを備えて該中央ポートと他のポートとの間の接続を切り替えるマルチポジションバルブと、
   洗浄液を供給する流路につながる洗浄液ポート、前記又は他の移動相を供給する流路につながるポート及び中央ポートを備えて該中央ポートと他のポートとの間の接続を切り替える液供給バルブと、
   前記マルチポジションバルブの洗浄液用ポートと前記液供給バルブの中央ポートとの間に接続されたダイアフラムポンプと、を備えたオートサンプラ洗浄機構。
2. 前記液供給バルブには異なる洗浄液を供給するための複数のポートが備えられている請求項１に記載のオートサンプラ洗浄機構。
3. 前記ダイアフラムポンプには圧力センサと前記ダイアフラムポンプの送液を制御する制御部が接続されている請求項１又は２に記載のオートサンプラ洗浄機構。