JP6260379B2

JP6260379B2 - ガス吹付式液体注入装置及びそれに用いられる注入容器

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Publication number: JP6260379B2
Application number: JP2014055588A
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Inventors: 智之山崎
Original assignee: Shimadzu Corp
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Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2034-03-18
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Description

本発明は、目的成分を含む液体を注入容器に注入しつつ該液体にガスを吹き付けることにより該液体を霧化し、溶媒の蒸発を促進させるガス吹付式液体注入装置及び、それに用いられる注入容器に関する。この注入容器及びガス吹付式液体試料注入装置は、例えば、液体クロマトグラフを利用して溶液に含まれる１乃至複数の成分を分離した後に各成分を精製して回収する分取精製装置に好適に用いることができる。

例えば製薬分野などにおいては、化学合成により得られた各種の化合物をライブラリとして保管したり或いは詳細に分析したりするためのサンプルを収集することを目的として、液体クロマトグラフを利用した分取精製装置が使用されている。こうした分取精製装置として、特許文献１、特許文献２などに記載の装置が知られている。

これらの装置では、試料溶液中の目的成分（化合物）を液体クロマトグラフにより時間的に分離し、分離された各目的成分を互いに異なるトラップカラムに導入して一旦捕集する。その後に各トラップカラムに溶媒を流して該カラム内に捕集していた成分を溶出させ、目的成分を高い濃度で含有する溶液を容器に回収する。その後、分取した各溶液について溶媒を除去し、目的成分を固形物として回収する蒸発・乾固処理を行う。

蒸発・乾固処理は、回収した溶液を加熱したり、真空遠心分離したりするなどといった方法により行われるのが一般的である。しかしながら、こうした方法では、それだけで数時間から１日程度の時間が必要になる。製薬分野では、多くの合成化合物から薬効のある化合物を探索するために、分析機器の高速化や分析手法の最適化などにより分析時間を短縮する等、様々な効率化が図られているが、蒸発・乾固工程が全工程の中で最も時間が掛かるものであるため、この時間を短縮することが重要である。

上記の課題を解決するため、特許文献３〜５では、回収容器に目的成分を含む溶液を滴下しつつ空気や窒素等のガスを吹き付け、該溶液を霧状にすることにより、加熱時の溶媒の蒸発を促進させる方法を示している。

特許文献３〜５の方法による蒸発・乾固工程（以下、これを「ガス吹付式蒸発・乾固工程」と呼ぶ）の一般的な手順を、図５を用いて説明する。分取精製装置には、図５に示すような、内管５０Ａと、該内管５０Ａの外周を覆う外管５０Ｂと、の２重管構造から成るニードル５０が備わっている。なお、内管５０Ａの下端は、外管の下端から突出した状態となっている。更に、ニードル５０の下には、温調ブロック５４に収容された回収容器５３が配置されている。回収容器５３は、回収容器本体５１と該回収容器本体５１の上部開口に装着されるキャップ５２を有する。キャップ５２の中心には孔が設けられており、該キャップ５２の上部にはドーナツ状のクッション５２Ａが載置されている。なお、ニードル５０外周の上部には回収容器５３に導入されたガス及び該回収容器５３内で蒸発した試料を装置の外部に漏出させないようにして排気するための排気ダクト５５を備えている。

ガス吹付式蒸発・乾固工程では、ニードル５０が下降してクッション５２Ａ及びキャップ５２の中心の孔を通過し、回収容器５３内に挿入される。このニードル５０の下降と共に排気ダクト５５が下降し、その先端がクッション５２Ａに密着する。これにより、回収容器５３と排気ダクト５５の間が気密にシールされる。その後、内管５０Ａと外管５０Ｂを通して、溶液とガスとがそれぞれ回収容器５３内に導入される。

回収容器５３内に挿入されたニードル５０の先端では、内管５０Ａを通過した溶液が滴下すると共に、その外周に設けられた外管５０Ｂからガスが吹き出される。この外管５０Ｂからのガス流によって内管５０Ａから滴下された溶液が剪断され、微小液滴（ミスト）となって回収容器５３の内壁に付着する。回収容器５３は該容器を囲う温調ブロック５４によって予め加熱されており、内壁に付着した微小液滴の溶媒が蒸発して、溶質のみが粉末として残ることになる。

このように、ガスの吹き付けを行いつつ目的成分を含む溶液を回収容器に滴下することにより、溶媒の蒸発を促進し、蒸発・乾固工程に要する時間を短縮することができる。しかしながら、上記のような二重管構造から成るニードルを用いてガス吹付式蒸発・乾固工程を行う場合、内管から滴下される溶液が外管からのガス流により過度に剪断されてしまい、回収容器の内壁に粉末として残る目的成分の粒子が細かくなりすぎる場合があった。こうした微細な粒子状の粉末が回収容器の内壁に薄く付着すると、粉末を壁面から剥がし、回収容器から取り出すことが容易でなくなる。

特開２００３−１４９２１７号公報国際公開ＷＯ２００９／０４４４２５号国際公開ＷＯ２００９／０４４４２６号国際公開ＷＯ２００９／０４４４２７号国際公開ＷＯ２００９／０４４４２８号

そこで、本願発明者は、目的成分を含む溶液（液体試料）を適切な粒径に霧化することのできるガス吹付式液体注入装置として、図６のような装置を提案している。

この装置は、内管６０Ａと、該内管６０Ａの外周を覆う外管６０Ｂと、更にその外周を覆う排気管６０Ｃから成る多重管６０を備えている。この多重管６０では、排気管６０Ｃの下端から外管６０Ｂの下端部が突出しており、更にそこから内管６０Ａの下端部が突出している。また、この装置で使用される注入容器６１は、蓋部６３の中央に注入ポート６４を備えており、該注入ポート６４は上方に開口した凹部６４Ａと、液体用通路６４Ｂ及び霧化ガス用通路６４Ｃを有している。液体用通路６４Ｂ及び霧化ガス用通路６４Ｃはいずれも一端が前記凹部６４Ａの内部空間と連通しており、他端が注入ポート６４の下面に開口している。前記凹部６４Ａの中央には内管６０Ａを注入ポート６４の内部に導くためのガイド部材６５が取り付けられており、多重管６０を注入容器６１に向けて下降させると、前記内管６０Ａの下端がガイド部材６５上部に形成されたテーパー部６６Ａとその下の直管部６６Ｂから成る管路６６を経て注入ポート６４内の液体用通路６４Ｂに挿入される。更にこのとき外管６０Ｂの下端は前記凹部６４Ａの内周面とガイド部材６５の外周面との間に挿入され、外管６０Ｂの外周面と凹部６４Ａの内周面とが気密に接する。また、排気管６０Ｃの下端は前記ガイド部材６５の周囲に配設されたクッション６３Ａに気密に接する。この状態で、目的成分を含む溶液が内管６０Ａに供給されると、その下端から流れ出た溶液が液体用通路６４Ｂ及びその下端に接続された袖口部６７を経て注入容器本体６２の内部に滴下される。また、外管６０Ｂから供給された霧化ガスは、まず注入ポート６４の凹部６４Ａに入り、そこから霧化ガス用通路６４Ｃに流入した後、該流路６４Ｃの下端に設けられた霧化ガス吹き出し管６８から噴出する。霧化ガス吹き出し管６８の先端は袖口部６７の出口部の下方に向けられているため、霧化ガス吹き出し管６８から噴出した霧化ガスは、袖口部６７より滴下された溶液に斜めから当たることとなる。

上述の図５のような構造では、ニードル５０から出た溶液及び霧化ガスが同軸上に流れるため、溶液が霧化ガス流に晒される距離が長く、ミストの径が小さくなる。これに対し、図６のような構造では、注入容器６１内に滴下された溶液に斜めから霧化ガスが当たるため、溶液が霧化ガス流に晒される距離が短く、ミストの径が大きくなる。このミストの大きさは、霧化ガス吹き出し管６８の先端の位置や向き（より具体的には、霧化ガス吹き出し管６８の先端から液体試料までの距離）によって決まるため、霧化ガス吹き出し管６８の先端の位置や向きを適宜変えることにより、目的成分を含む溶液を適切な粒径で霧化させることが可能となる。なお、注入容器６１に導入された霧化ガスは蓋部６３及びクッション６３Ａの内周と注入ポート６４の外周との間隙を経て排気管６０Ｃに流入することにより注入容器６１の外に排出される。

更に、図６に示した注入容器６１では、ガイド部材６５と注入ポート６４の凹部６４Ａの底面との間に樹脂製のＯリング６９が配置されている。このＯリング６９は、注入ポート６４に内管６０Ａが挿入された際に該内管６０Ａの外周に密着する。これにより、外管６０Ｂから供給された霧化ガスが管路６６の内周と内管６０Ａの外周との間を通過して液体用通路６４Ｂに進入するのを防止する効果が得られる。

しかし、こうした装置では、図７に示すように、管路６６の出口の高さとＯリング６９の上端の高さが等しくなるため、管路６６に内管６０Ａが傾斜した状態で挿入された場合、内管６０Ａの先端がＯリング６９の上端に近い位置で該Ｏリング６９に接触する場合があった。この場合、接触箇所におけるＯリング６９の接線と内管６０Ａの軸方向とが成す角（図中のβ）が大きくなる（すなわち該接線と軸方向とが垂直に近くなる）ため、内管６０Ａの先端がＯリング６９に引っかかったりＯリング６９の表面を傷つけたりするおそれがあった。

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上述のような多重管と注入ポートを有し、該注入ポートの入口に液体供給用の内管を案内するためのガイド部材を備え、該ガイド部材に穿設された管路と該管路の下流に位置する通路との間に内管の外周に密着するＯリングが配設されたガス吹付式液体注入装置において、該Ｏリングと内管の先端との接触によって前記内管の挿入動作が妨げられたり、Ｏリングが傷ついたりするのを防止することにある。

上記課題を解決するために成された本発明に係る注入容器は、
霧化ガスが供給される外管と該外管の下端よりも下に突出し目的成分を含む液体が供給される内管とを有する多重管を備えたガス吹付式液体試料注入装置において用いられる、前記多重管からの液体が霧化して供給される注入容器であって、上部に開口を有する注入容器本体と、前記開口に設けられた注入ポートとを有し、
前記注入ポートが、
a)該注入ポートの上面に設けられた凹部と、
b)前記凹部の底面に開口する入口端と、前記注入容器本体の内部空間に至る出口端とを有する液体用通路と、
c)前記凹部に嵌め込まれるガイド部材と、
d)前記ガイド部材の内部に形成され、前記内管が刺入される入口端と、前記液体用通路の入口端に対向する出口端とを有する管路と、
e)前記ガイド部材と前記凹部の底面との間に配置され、前記内管が前記管路を経て前記液体用通路に挿入された際に、その内周にて前記内管の外周と接触するＯリングと、
を有し、
前記管路の出口端の周縁において前記ガイド部材が前記管路の軸方向に突出していることを特徴としている。

また、上記課題を解決するために成された本発明に係るガス吹付式液体注入装置は、
霧化ガスが供給される外管と該外管の下端よりも下に突出し目的成分を含む液体が供給される内管とを有し、注入容器内に前記液体を霧化して供給するための多重管と、前記注入容器の入口に設けられた注入ポートとを有するガス吹付式液体注入装置であって、
前記注入ポートが、
a)該注入ポートの上面に設けられた凹部と、
b)前記凹部の底面に開口する入口端と、前記注入容器の内部空間に至る出口端とを有する液体用通路と、
c)前記凹部に嵌め込まれるガイド部材と、
d)前記ガイド部材の内部に形成され、前記内管が刺入される入口端と、前記液体用通路の入口端に対向する出口端とを有する管路と、
e)前記ガイド部材と前記凹部の底面との間に配置され、前記内管が前記管路を経て前記液体用通路に挿入された際に、その内周にて前記内管の外周と接触するＯリングと、
を有し、
前記管路の出口端の周縁において前記ガイド部材が前記管路の軸方向に突出していることを特徴としている。

上記の通り、本発明に係る注入容器及びガス吹付式液体注入装置では、内管が通過する管路の出口端の周縁が、該管路の軸方向に突出している。このため、この突出部によって前記管路が下方に延長され、内管を注入ポートに刺入する際に内管の先端が従来よりも低い位置（すなわち液体用通路に近い位置）でＯリングに接触することとなる。その結果、この接触部におけるＯリングの接線と内管の軸方向とが成す角を従来よりも小さくすることができる（すなわち該軸方向とＯリングの接線を平行に近づけることができる）ため、内管の先端がＯリングに引っかかったりＯリングの表面を傷つけたりするのを防ぐことができる。

本発明の一実施例に係るガス吹付式液体注入装置を用いた分取精製装置の要部構成図。同実施例のガス吹付式液体注入装置における注入容器の構成を示す概略縦断面図であり、（ａ）は注入容器内に多重管を挿入する前の状態を示し、（ｂ）は多重管を挿入した後の状態を示す。同実施例のガス吹付式液体注入装置における注入容器の各部の寸法の一例を示す図。前記注入容器への多重管の挿入時におけるＯリング周辺の拡大図。従来のガス吹付式液体注入装置に使用する注入容器の構成の一例を示す概略縦断面図であり、(ａ)は多重管を挿入する前の注入容器の全体図、（ｂ）は多重管を挿入した後の注入容器の全体図、(ｃ)は前記多重管の構成を示す図、(ｄ)は注入容器の蓋部の構成を示す図である。従来のガス吹付式液体注入装置に使用する注入容器の構成の別の例を示す概略縦断面図であり、（ａ）は注入容器内に試料導入管を挿入する前の状態を示し、（ｂ）は試料導入管を挿入した後の状態を示す。図６の注入容器への多重管の挿入時におけるＯリング周辺の拡大図。

本発明に係るガス吹付式液体注入装置及び注入容器の一実施例を、図面を参照して説明する。図１は本実施例のガス吹付式液体注入装置及び注入容器が適用される分取精製装置の要部構成図である。この分取精製装置では、後述のように、目的成分を含む溶液を分取液体クロマトグラフ（図示せず）が予め分取しておく構成としているが、分取液体クロマトグラフを分取精製装置と直結し、分取液体クロマトグラフが分取した溶液を分取精製装置に直接導入する構成に変更することもできる。

図１において、溶液容器１には予め分取された、分取液体クロマトグラフに使用された移動相を主たる溶媒とする、目的成分を含む溶液が収容されている。純水容器２には純水（Ｈ_２Ｏ）が、溶出用溶媒容器３にはジクロロメタン（ＤＣＭ）が、それぞれ収容されている。切替バルブ４はこれら３つの容器１、２、３に収容されている液体のいずれかを選択的に流路５に流すように流路を切り替える。また、流路５上には所定の流量で以て液体を吸引して送出する送液ポンプ６が設けられている。

流路５の出口端は切替バルブ７のａポートに接続されている。この切替バルブ７のｂポートには、目的成分を捕集するための吸着剤が充填されたトラップカラム８に至る流路１０が、ｃポートには後述する霧化ガス用の流路２２に至る流路１１が、それぞれ接続されている。切替バルブ７は流路５に対して流路１０又は流路１１を択一的に接続する。

トラップカラム８は、カラムラック９により、流路１０が接続される入口端を真下に、後述する流路１２が接続される出口端を上向きにして略垂直に起立保持される。図１ではトラップカラム８を１本のみ示しているが、図１中に点線で示すように複数のトラップカラム８を並べてカラムラック９に保持することも可能である。

一端がトラップカラム８の出口端に接続された流路１２の他端は分取ヘッド１６に内蔵された切替バルブ１５のａポートに接続され、該切替バルブ１５のｂポートには流路１４が接続され、ｃポートには廃液口に至る流路１３が接続されている。切替バルブ１５は流路１２に対し、流路１３又は流路１４を択一的に接続する。

分取ヘッド１６は内管１７Ａと、その外側に一体に設けられた外管１７Ｂと、更にその外側に一体に設けられた排気用シール管１７Ｃとを有して成る多重管１７を備え、複数のモータなどで構成されるＸＹＺ駆動機構２９により上下移動及び水平移動が可能となっている。内管１７Ａは流路１４に接続されており、外管１７Ｂは流路２２に接続されている（なお、図１の多重管１７及び注入容器２１は略図であり、具体的な構成は図２〜図４に示している）。後述するように、内管１７Ａには、流路１４を通して目的成分を含む溶液（試料）が送出され、外管１７Ｂには、流路２２を通して霧化ガスが送出される。また、内管１７Ａの下端部は、外管１７Ｂの下端より下に突出している。

溶液が注入される注入容器２１は、ヒータ２５と、サーミスタなどの温度センサ２６とを備えた、容器ラック２４の温調ブロック２７内に個別に収容されている。容器ラック２４及び温調ブロック２７は例えばアルミニウムなどの熱伝導性の良好な材料から形成され、熱が周囲に逃げることを防止するために外側が断熱材（図示せず）で被覆されている。

各注入容器２１は温調ブロック２７からの熱が伝導し易いように、少なくともその底部が温調ブロック２７に接している。より好ましい形態として、注入容器２１の側周面も温調ブロック２７に接する構成とするとよい。容器ラック２４とは別に設けられた温調部２８は、温度センサ２６により検出されるモニタ温度が目標温度となるようにヒータ２５へ供給する加熱電流を調整する。これにより、注入容器２１は適宜の一定温度に加温維持される。

注入容器２１は、注入容器本体１９と、その上部開口に装着された蓋部２０を備える。図２〜図４に示すように、蓋部２０の上面中央には上述の内管１７Ａ及び外管１７Ｂが挿入される注入ポート３２が設けられている。注入ポート３２の上面中央には、外管１７Ｂの外径とほぼ同一の内径を有する凹部３２Ａが形成されており、該凹部３２Ａの中央には、該凹部３２Ａの内径よりも小さな外径を有するガイド部材３３が取り付けられる。ガイド部材３３の中央には内管１７Ａが刺入される管路３４が設けられており、その入口側は内管１７Ａの先端を案内するためのテーパー部３４Ａとなっており、その出口側は内管１７Ａの外径よりも僅かに大きい内径を有する直管部３４Ｂとなっている。更に、注入ポート３２の内部には液体用通路３２Ｂと霧化ガス用通路３２Ｃの二本の通路が形成されており、これらの通路３２Ｂと３２Ｃの出口端はいずれも注入ポート３２の底面に開口している。液体用通路３２Ｂの入口端は前記ガイド部材３３の管路３４の出口端と対向する位置に開口しており、液体用通路３２Ｂの出口端には袖口部３６が取り付けられている。一方、霧化ガス用通路３２Ｃの入口端は前記凹部３２Ａの内周とガイド部材３３の外周との間に開口しており、霧化ガス用通路３２Ｃの出口端には霧化ガス吹き出し管３７が前記袖口部３６の出口端よりも下方且つ該袖口部３６の中心線を向くように取り付けられている。

凹部３２Ａの底面とガイド部材３３の底面との間には、前記内管１７Ａの外径と略同一の内径を有する弾性樹脂製のＯリング３５が管路３４及び液体用通路３２Ｂと同軸に配置されている。ガイド部材３３の底面では、前記管路３４の出口端の周縁が該管路３４の軸方向、すなわち下方に突出しており、この突出部３３Ａが本発明において特徴的な役割を果たす（詳細は後述する）。なお、突出部３３Ａの内径は前記管路の内径と略同一とし、突出部３３Ａの外径はＯリング３５の外径と内径の差の1/2に内径を足した値よりも小さくする（すなわち突出部３３ＡがＯリング３５の上端を繋いで成る円の内側に位置するようにする）ことが望ましい。各部の寸法の一例を図３に示す。

蓋部２０の上面には、排気用シール管１７Ｃとの密着性を高めるためのドーナツ状のクッション２０Ａが設けられており、更に該クッション２０Ａの内周と注入ポート３２の外周の間には、注入容器２１内に導入された霧化ガス及び注入容器２１内で蒸発した溶媒を排出するための排気口３８が設けられている。

ガス供給部２３は、比例弁２３Ａやガスボンベ２３Ｂ等を有し、流路２２を通して多重管１７の外管１７Ｂに霧化ガスを送出する。

ＣＰＵ等を含む制御部３０は予め設定されたプログラムに従って、切替バルブ４、７、１５の切替動作、送液ポンプ６とガス供給部２３の動作（流量又は流速）、温調部２８の目標温度の設定、ＸＹＺ駆動機構２９を介した分取ヘッド１６の移動などの制御を実行することで、分取精製作業を自動的に遂行する。また、操作部３１はその分取精製作業のための条件などを入力設定するためのものである。

続いて、図１の分取精製装置によってガス吹付式蒸発・乾固工程を行う際の手順について説明する。まず溶液容器１中の溶液に含まれる目的成分をトラップカラム８内の吸着剤に捕集し、該溶液中の溶媒（移動相）を廃棄するために、制御部３０は、切替バルブ４により溶液容器１（ｂポート）と流路５（ａポート）を、切替バルブ７により流路５（ａポート）と流路１０（ｂポート）を、切替バルブ１５により流路１２（ａポート）と流路１３（ｃポート）をそれぞれ接続し、所定の一定流量で送液を行うように送液ポンプ６を動作させる。
送液ポンプ６は溶液容器１中の溶液を吸引して、流路５と流路１２を通してトラップカラム８に導入する。すると、トラップカラム８中の吸着剤に溶液中の目的成分が捕集される。目的成分が除去された溶液（移動相）は流路１２と流路１３を経て廃液口に廃棄される。

溶液容器１中の溶液を所定時間又は所定量、トラップカラム８に供給すると、次に制御部３０は、純水容器２（ｃポート）と流路５（ａポート）とを接続するように切替バルブ４を切り替える。すると、送液ポンプ６は純水容器２中の純水を吸引してトラップカラム８に導入する。これにより、先の目的成分の捕集時に吸着剤に付着した塩類などの、不所望で水溶性の物質がトラップカラム８内から除去される。この純水の送給により、その送給開始直前にトラップカラム８内に溜まっていた移動相は水に置換され、水がトラップカラム８内に充満した状態となる。吸着剤に捕集されている目的成分は強い吸着作用により水には殆ど溶出しないため、この時点ではトラップカラム８内に捕集された状態が維持される。

次に、制御部３０はＸＹＺ駆動機構２９により分取ヘッド１６を予め指定された所定の注入容器２１の注入ポート３２の上方まで移動させ、分取ヘッド１６を下降させる。分取ヘッド１６が下降すると、それに伴って多重管１７も下降し、まず内管１７Ａの下端がガイド部材３３の上面に開口した管路３４のテーパー部３４Ａに到達する。分取ヘッド１６が更に下降すると、内管１７Ａの先端がテーパー部３４Ａを経て管路３４の直管部３４Ｂに到達し、更に管路３４の出口端から下方に突出してＯリング３５の内周と接触する。

このとき、図６及び図７で示した従来のガス吹付式液体注入装置では、管路６６の出口の高さとＯリング６９の上端の高さが等しくなるため、内管６０Ａの先端がＯリング６９の上端に近い位置で該Ｏリング６９に接触する場合があった。そのため、この接触箇所におけるＯリング６９の接線と内管６０Ａの軸方向とが成す角（図中のβ）が大きくなり（すなわち該接線と軸方向とが垂直に近くなり）、内管６０Ａの先端がＯリング６９に引っかかったりＯリング６９の表面を傷つけたりするおそれがあった。

これに対し、本実施例の注入容器では、図４に示すように、ガイド部材３３の底面に突出部３３Ａを設けたことにより管路３４が下方に延長され、その出口の高さがＯリング３５の上端の高さよりも低くなる。そのため、内管１７Ａの先端は、Ｏリング３５の内周に対し、従来よりも低い位置で接触することとなる。その結果、この接触箇所におけるＯリング３５の接線と内管１７Ａの軸方向とが成す角（図中のα）を従来よりも小さくすることができる（すなわち前記Ｏリングの接線と前記軸方向とを平行に近づけることができる）ため、内管１７Ａの先端がＯリング３５に引っかかったりＯリング３５の表面を傷つけたりするのを防ぐことができる。

上記の状態から分取ヘッド１６が更に下降すると、内管１７Ａの先端はＯリング３５の中央の孔を通過して液体用通路３２Ｂの中途まで到達する。このとき、該内管１７Ａの外周は前記Ｏリング３５によってシールされる。また、分取ヘッド１６の下降に伴って外管１７Ｂも下降し、注入ポート３２上面の凹部３２Ａに挿入される（図２(b)）。凹部３２Ａの内径は外管１７Ｂの外径とほぼ等しいため、外管１７Ｂと凹部３２Ａの間は気密にシールされる。更に、分取ヘッド１６と共に排気用シール管１７Ｃも下降し、蓋部２０に設けられたクッション２０Ａを押圧する。これにより、排気用シール管１７Ｃと注入容器２１の間が気密にシールされる。なお、分取ヘッド１６が移動する代わりに容器ラック２４が移動する構成であってもよい。

それから、制御部３０は温調部２８に対し目標温度を指示して温調ブロック２７の加熱を開始し、注入容器２１を加温し始める。目標温度としては、目的成分の溶出用溶媒として用いるジクロロメタンの沸点と同程度又はそれよりも少し高い程度としておけばよく、40〜45℃程度でよい。その後、制御部３０は、溶出用溶媒容器３（ｄポート）と流路５（ａポート）とを接続するように切替バルブ４を切り替える。これにより、送液ポンプ６は溶出用溶媒容器３中のジクロロメタンを吸引してトラップカラム８に導入し始める。

トラップカラム８にジクロロメタンが導入されると、トラップカラム８内に存在していた水と殆ど混じることなく、ジクロロメタンと水との界面は徐々に上昇してゆく。すなわち、ジクロロメタンは水を押し上げながらトラップカラム８の底部から徐々に溜まってゆく。一方、押し上げられた水はトラップカラム８の上端の出口端から溢れ出し、切替バルブ１５を経て流路１３から廃液口に至る。一方、ジクロロメタンは強い溶出力を有するため、トラップカラム８に捕集された目的成分は、トラップカラム８に溜まったジクロロメタンに溶け出す。

溶出用溶媒容器３中のジクロロメタンを所定時間又は所定量、トラップカラム８に供給し、トラップカラム８から水が完全に排除されると、切替バルブ１５を流路１３（ｃポート）から流路１４（ｂポート）に切り替え、目的成分の分取を開始する。また、制御部３０は、ガス供給部２３に窒素ガス（又は他の不活性ガス）の供給を開始させる。ガス供給部２３から送出される霧化ガスは、流路２２と外管１７Ｂを経て、注入ポート３２の凹部３２Ａに導入され、更に凹部３２Ａの内周とガイド部材３３の外周の間を通過して霧化ガス用通路３２Ｃに流入し、霧化ガス吹き出し管３７より吹き出し始める。なお、前記凹部３２Ａは外管１７Ｂの下端部によってシールされており、更に内管１７Ａの外周はＯリング３５の内周と密着しているため、外管１７Ｂから導入された霧化ガスが、凹部３２Ａの上端から外部に漏れ出したり、内管１７Ａの外周面に沿って溶液用通路３２Ｂに進入したりすることは殆どない。一方、トラップカラム８から送られてくる溶液、つまり目的成分を含むジクロロメタンは、流路１２と流路１４を経て、多重管１７の内管１７Ａの下端から液体用通路３２Ｂに供給され、袖口部３６の下端から滴下される。上記のように、霧化ガス吹き出し管３７は袖口部３６の中心線を向くように設計されているため、袖口部３６から滴下された溶液に、霧化ガス吹き出し管３７から吹き出した霧化ガスが当たり、溶液を剪断してミスト化する。

本実施例の注入容器２１では、溶液と霧化ガスが同軸上を流れないため、溶液が霧化ガスに晒される距離が短く、ミストの径が大きくなる。また、溶液が剪断される位置（袖口部３６の中心線と霧化ガス吹き出し管３７の向きを示す直線との交点）と霧化ガス吹き出し管３７の先端の間の距離が広がるほど、霧化ガスが拡散してエネルギーを失うため、同様にミストの径が大きくなる。従って、得られるミストの径の大きさは、霧化ガス吹き出し管３７の先端から前記剪断位置までの距離や、前記中心線と前記直線の成す角を適宜調整することにより、変えることができる。蓋部２０は、例えば霧化ガス吹き出し管３７の先端の位置及び／又は角度を自由に変えることのできる構造を有していてもよいし、霧化ガス吹き出し管３７の先端の位置と角度の異なる蓋部２０を複数種類用意しておいてもよい。これにより、得ようとする粉末の大きさに応じて、或いは、試料の種類に応じて、適切なミストの大きさで上記のガス吹付式蒸発乾固工程を行うことが可能となる。

以上が、図１の分取精製装置を用いた本実施例のガス吹付式蒸発・乾固工程の手順であるが、ガス吹付式蒸発・乾固工程の最中に、袖口部３６の先端で溶質が析出し、袖口部３６の外壁を伝って成長していくことがある。これを防ぐために、袖口部３６はテフロン（登録商標）等のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系の樹脂材料で構成されていることが望ましい。ＰＴＦＥ系の樹脂は濡れ性が低いため、袖口部３６の先端から溶液が表面張力で袖口部３６の外壁を上昇しにくくなる。同様の理由で、注入ポート３２もＰＴＦＥ系樹脂材料で構成していることが望ましい。また、霧化ガス吹き出し管３７の出口は、幅広の矩形形状にすることが望ましい。これにより、霧化ガス吹き出し管３７から吹き出る霧化ガス流は幅広のものとなり、広い範囲に霧化ガス流を吹き付けることができる。

更に、本実施例の構成では、霧化ガスを注入容器本体１９の底面に斜めから当てることができるため、注入容器本体１９の底面に溜まった溶液を撹拌させ、蒸発を促進させるという効果も得ることができる。この際、霧化ガス吹き出し管３７の角度や位置、注入容器２１の高さ等を適切に設計し、霧化ガスが底面の中心部に当たるようにすれば、底面に溜まった溶液をより効率的に拡散させることができる。

また、本実施例の構成では、内管１７Ａの先端が液体用通路３２Ｂの出口端から突出せず、液体用通路３２Ｂ内に収まるように注入ポート３２及び内管１７Ａの長さが設計されており、内管１７Ａから供給された目的成分を含む溶液は液体用通路３２Ｂを経て袖口部３６から注入容器２１内に吐出される構造となっている。この構造の注入ポート３２では、内管１７Ａが注入容器２１内に晒されないため、注入容器２１内で飛散した液滴や粉末が内管１７Ａに付着することが防止される。また、外管１７Ｂは注入容器２１内に導入されないので、外管１７Ｂにも液滴や粉末は付着しない。これにより、次の注入容器で異なる液体試料を注入する際に、コンタミネーションが生じることを防止することができる。

上記構成においては、内管１７Ａはステンレス製でよいが、上述した理由から袖口部３６はＰＴＦＥ製にすることが好ましい。また、袖口部３６の下端が霧化ガス吹き出し管３７側に向かって若干傾くように該袖口部３６を曲げるようにしてもよい。このような構成によれば、袖口部３６の先端における溶液の滞留が少なくなり、注入容器２１内に得られる粉末の状態を良くすることができる。更に、袖口部３６を曲げることに代えて、或いは袖口部３６を曲げることに加えて、袖口部３６の長さを変えたり、袖口部３６の先端を斜めに切断したりする等によっても得られる粉末の状態を調整することができる。

但し、こうした構成に限らず、液体用通路３２Ｂの出口端に袖口部３６を設けず、内管１７Ａの先端が液体用通路３２Ｂの出口端から突出するように注入ポート３２及び内管１７Ａの長さを設計してもよい。この場合、内管１７Ａから供給された溶液は、内管１７Ａの先端から直接注入容器２１内に吐出されることとなる。

注入容器２１はヒータ２５を熱源とする温調ブロック２７からの熱伝導によりジクロロメタンの沸点と同程度に加温されている。そのため、溶液の細かい液滴が注入容器２１の内周や内底の壁面に付着すると、液滴中の溶媒（ジクロロメタン）はすぐに蒸発し、目的成分が粉末として残る。こうして粉末状の目的成分は注入容器２１の内周や内底の壁面に堆積する。また、注入容器２１内に導入された霧化ガスや蒸発した溶媒は、排気口３８及び排気用シール管１７Ｃを通して注入容器２１の外部に排出される。

以上の工程が終了すると、分取ヘッド１６を上昇させる。続けて別の目的成分の粉末化を行う際には、次の注入容器２１がある位置に分取ヘッド１６を移動させ、同様の処理を行う。

１７…多重管
１７Ａ…内管
１７Ｂ…外管
１７Ｃ…排気用シール管
１９…注入容器本体
２０…蓋部
２０Ａ…クッション
２１…注入容器
３２…注入ポート
３２Ａ…凹部
３２Ｂ…液体用通路
３２Ｃ…霧化ガス用通路
３３…ガイド部材
３３Ａ…突出部
３４…管路
３４Ａ…テーパー部
３４Ｂ…直管部
３５…Ｏリング
３６…袖口部
３７…霧化ガス吹き出し管
３８…排気口

Claims

霧化ガスが供給される外管と該外管の下端よりも下に突出し目的成分を含む液体が供給される内管とを有する多重管を備えたガス吹付式液体試料注入装置において用いられる、前記多重管からの液体が霧化して供給される注入容器であって、上部に開口を有する注入容器本体と、前記開口に設けられた注入ポートとを有し、
前記注入ポートが、
a)該注入ポートの上面に設けられた凹部と、
b)前記凹部の底面に開口する入口端と、前記注入容器本体の内部空間に至る出口端とを有する液体用通路と、
c)前記凹部に嵌め込まれるガイド部材と、
d)前記ガイド部材の内部に形成され、前記内管が刺入される入口端と、前記液体用通路の入口端に対向する出口端とを有する管路と、
e)前記ガイド部材と前記凹部の底面との間に配置され、前記内管が前記管路を経て前記液体用通路に挿入された際に、その内周にて前記内管の外周と接触するＯリングと、
を有し、
前記管路の出口端の周縁において前記ガイド部材が前記管路の軸方向に突出していることを特徴とする注入容器。
前記ガイド部材が、前記凹部の内径よりも小さな外径を有するものであり、
前記凹部が、前記管路に前記内管が挿入された際に、該凹部の内周面にて前記外管の下端の外周面と気密に接触するものであって、
前記注入ポートが、更に
f)前記凹部の内周と前記ガイド部材の外周の間に開口する入口端と、前記注入容器の内部空間に至る出口端とを有する霧化ガス用通路と、
g)前記霧化ガス用通路の出口端から前記液体用通路の出口端の下方に向かって延びる霧化ガス吹き出し管と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の注入容器。
霧化ガスが供給される外管と該外管の下端よりも下に突出し目的成分を含む液体が供給される内管とを有し、注入容器内に前記液体を霧化して供給するための多重管と、前記注入容器の入口に設けられた注入ポートとを有するガス吹付式液体注入装置であって、
前記注入ポートが、
a)該注入ポートの上面に設けられた凹部と、
b)前記凹部の底面に開口する入口端と、前記注入容器の内部空間に至る出口端とを有する液体用通路と、
c)前記凹部に嵌め込まれるガイド部材と、
d)前記ガイド部材の内部に形成され、前記内管が刺入される入口端と、前記液体用通路の入口端に対向する出口端とを有する管路と、
e)前記ガイド部材と前記凹部の底面との間に配置され、前記内管が前記管路を経て前記液体用通路に挿入された際に、その内周にて前記内管の外周と接触するＯリングと、
を有し、
前記管路の出口端の周縁において前記ガイド部材が前記管路の軸方向に突出していることを特徴とするガス吹付式液体注入装置。
前記ガイド部材が、前記凹部の内径よりも小さな外径を有するものであり、
前記凹部が、前記管路に前記内管が挿入された際に、該凹部の内周面にて前記外管の下端の外周面と気密に接触するものであって、
前記注入ポートが、更に
f)前記凹部の内周と前記ガイド部材の外周の間に開口する入口端と、前記注入容器の内部空間に至る出口端とを有する霧化ガス用通路と、
g)前記霧化ガス用通路の出口端から前記液体用通路の出口端の下方に向かって延びる霧化ガス吹き出し管と、
を有することを特徴とする請求項３に記載のガス吹付式液体注入装置。