JP5291103B2 - 試料注入装置、試料注入方法、及び液体クロマトグラフィー装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料注入装置、試料注入方法、及び液体クロマトグラフィー装置に係り、特に比較的安価な構成でキャリーオーバーの発生を抑制し、検出精度を向上させるための試料注入装置、試料注入方法、及び液体クロマトグラフィー装置に関する。

従来より、液体クロマトグラフィー装置は、概略すると移動相（溶出溶媒）を貯蔵する貯槽、移動相を貯槽から供給するポンプ、試料を移動相と共にカラムに向う配管に注入する試料注入装置、試料中の成分を分離するための充填剤が充填されているカラム、及びカラムを一定の温度に保つ恒温槽及び分離された試料中の成分を検出する検出器等の構成を有している。このうち、試料注入装置は、試料を吸引した試料注入用ニードルを試料注入ポート（試料注入部）に装着して、切換弁を介して、試料を移動相と共に配管に注入する仕組みを有している。

ところで、近年において、液体クロマトグラフィー装置の検出感度が向上しており、これに伴い、キャリーオーバーと呼ばれる現象が問題になっている。キャリーオーバーとは、時系列的に前に測定した試料が液体クロマトグラフィー装置内に残留し、あたかも現在測定している試料中にその物質が存在するかのような検出結果を示す現象であり、分析結果の信頼性を低下させるものである。キャリーオーバーは、試料を移動相と共に配管に注入する際に、試料注入装置内の金属及び／又は樹脂に試料が付着して残留し、次の試料を注入する際に残留した試料が混入することによって生じる。

そこで、キャリーオーバーをより確実に低減するために、２本の注入用ニードルを設け、試料が吸引された第１の試料注入用ニードルを試料注入ポートに装着することにより、切換弁を介さずに試料をカラムに供給することが可能となるため、従来のように切換弁に試料が残存することを防止し、キャリーオーバーを十分に低減することができる手法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、特許文献１に示されている２本の注入用ニードルを設けた装置では、まず第１の試料注入用ニードルが注入部に接続された移動相供給状態から、第１の試料注入用ニードルを非接続状態にし、次に試料を保持した第２の試料注入用ニードルを注入部に接続して、移動相のカラムへの流入を再開するという工程を経て試料注入を行う。

特開２００６−２０１１２１号公報

上述した従来手法においては、キャリーオーバーの発生を抑制できるが、２本の試料注入用ニードルを設けると共に、それぞれを制御させるための複雑な制御機能が別途必要になる可能性がある。また、２本の試料注入用ニードルを用いた試料注入工程には、ニードルを切り換えるためのある一定の時間が必要となり、その状態の変更の間に移動相のカラムへの流入が途絶え、カラム内の圧力変動が起こり、安定した分析を行うのには好ましくない。また、２本のニードル脱着時の液の漏洩に関する特別な配慮が必要となる場合もある。

以上のことから、試料注入工程では、比較的安価な構成でキャリーオーバーの発生を抑制し、検出精度を向上させることが好ましい。

したがって、本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、比較的安価な構成でキャリーオーバーの発生を抑制し、検出精度を向上させるための試料注入装置、試料注入方法、及び液体クロマトグラフィー装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

本発明は、カラムに試料を注入するために該カラムに接続された試料注入部と、前記試料注入部に装着可能な構成からなる試料注入用ニードルと、前記試料注入用ニードルと接続可能であると共に、接続時に前記試料注入用ニードルに所定量の試料を吸引させる試料吸引手段と、前記カラムに移動相を供給する移動相供給手段と、前記試料注入用ニードルを前記試料吸引手段又は前記移動相供給手段の何れかに選択的に接続させるための第１の切換弁と、前記試料注入部を備え、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部に装着した場合に、前記試料注入用ニードルを介して前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給し、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部から取り外した場合に、前記第１の切換弁を介して前記カラムに前記移動相を供給するための第２の切換弁とを有することを特徴とする。

これにより、比較的安価な構成でキャリーオーバーの発生を抑制し、検出精度を向上させることができる。

また、前記第２の切換弁は、前記試料注入用ニードルを挿入させて保持する挿入保持部材と、前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給するための第１の経路とを有し、前記挿入保持部材は、前記試料注入用ニードルを前記挿入保持部材から取り外した場合に、前記第１の経路を閉塞することを特徴とする。

これにより、簡易な構成で、経路を閉塞させることができる。これにより、試料が通る経路を限定させることができ、キャリーオーバーを抑制することができる。

また、前記第１の経路を閉塞した場合に、前記第１の経路に前記移動相を供給するための第２の経路を有することを特徴とする。

これにより、カラムに移動相を供給し続けることができる。また、この構成により、試料が通る経路を限定させることができ、キャリーオーバーを抑制することができる。

また、前記挿入保持部材は、前記試料注入用ニードルが挿入される挿入部を移動して前記第１の経路を閉塞させるための移動手段を有し、前記第１の切替弁は、前記移動手段による前記第１の経路の閉塞により、前記移動相の前記カラムへの流入が断絶しないように切り換えを行うことを特徴とする。

これにより、簡易な機構で確実に閉塞することができる。また、この閉塞と略同時に起こる第１の切替弁の切り替えにより、移動相のカラムへの流入がほぼ断絶することなく行なわれる。更に、キャリーオーバーを抑制することができる。

また本発明は、カラムに試料を注入するために該カラムに接続された試料注入部と、前記試料注入部に装着可能な構成からなる試料注入用ニードルと、前記試料注入用ニードルと接続可能であると共に、接続時に前記試料注入用ニードルに所定量の試料を吸引させる試料吸引手段と、前記カラムに移動相を供給する移動相供給手段と、前記試料注入用ニードルを前記試料吸引手段又は前記移動相供給手段の何れかに選択的に接続させるための第１の切換弁と、前記試料注入部を備え、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部に装着した場合に、前記試料注入用ニードルを介して前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給し、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部から取り外した場合に、前記第１の切換弁を介して前記カラムに前記移動相を供給するための第２の切換弁とを備えた試料注入装置を用いてカラムに対して試料を注入する試料注入方法であって、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部に装着した場合に、前記第１の切換弁による経路の切り換えにより前記試料注入用ニードルと前記移動相供給手段とを接続し、前記試料注入用ニードルから前記カラムに前記移動相を供給する第１の移動相供給ステップと、前記第１の切換弁による経路の切り換えにより、前記試料注入用ニードルと前記試料吸引手段とを接続し、前記試料を該第１の試料注入用ニードル内に吸引する試料吸引ステップと、前記試料吸引ステップにより、前記試料注入用ニードルが試料を吸入している間、前記第１の切換弁及び前記第２の切換弁による経路の切り換えにより、前記移動相供給手段からの移動相を前記カラムに供給する第２の移動相供給ステップとを有することを特徴とする。

これにより、比較的安価な構成でキャリーオーバーの発生を抑制し、検出精度を向上させることができる。

また、前記第２の切換弁に設けられた前記試料注入用ニードルを挿入させて保持するための挿入保持部材を用いて、前記試料注入用ニードルを前記挿入保持部材の挿入部から取り外した場合に、前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給するための第１の経路を閉塞させる閉塞ステップを有することを特徴とする。

これにより、簡易な構成で、経路を閉塞させることができる。これにより、試料が通る経路を限定させることができ、キャリーオーバーを抑制することができる。

また、前記第２の移動相供給ステップは、前記第１の経路を閉塞した場合に、第２の経路により前記第１の経路に前記移動相を供給することを特徴とする。

これにより、カラムに移動相を供給し続けることができる。また、この構成により、試料が通る経路を限定させることができ、キャリーオーバーを抑制することができる。

また、前記閉塞ステップは、前記挿入保持部材に設けられた前記試料注入用ニードルが挿入される挿入部を移動手段により移動させて、前記第１の経路を閉塞し、前記第２の移動相供給ステップは、前記移動手段による前記第１の経路の閉塞により、前記移動相の前記カラムへの流入が断絶しないように前記第１の切替弁により切り換えを行うことを特徴とする。

これにより、簡易な機構で確実に閉塞することができる。また、この閉塞と略同時に起こる第１の切替弁の切り替えにより、移動相のカラムへの流入がほぼ断絶することなく行なわれる。更に、キャリーオーバーを抑制することができる。

また本発明は、カラムに試料を注入するために該カラムに接続された試料注入部と、前記試料注入部に装着可能な構成からなる試料注入用ニードルと、前記試料注入用ニードルと接続可能であると共に、接続時に前記試料注入用ニードルに所定量の試料を吸引させる試料吸引手段と、前記カラムに移動相を供給する移動相供給手段と、前記試料注入用ニードルを前記試料吸引手段又は前記移動相供給手段の何れかに選択的に接続させるための第１の切換弁と、前記試料注入部を備え、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部に装着した場合に、前記試料注入用ニードルを介して前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給し、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部から取り外した場合に、前記第１の切換弁を介して前記カラムに前記移動相を供給するための第２の切換弁とを備えた試料注入装置を有することを特徴とする液体クロマトグラフィー装置である。

これにより、比較的安価な構成を維持してキャリーオーバーの発生を抑制でき、検出精度を向上させた液体クロマトグラフィー装置を提供することができる。

本発明によれば、比較的安価な構成でキャリーオーバーの発生を抑制し、検出精度を向上させた試料注入装置や液体クロマトグラフィー装置を提供することができる。

本実施形態における液体クロマトグラフィー装置の一例を示すブロック図である。 本実施形態における試料注入装置の一例を示す斜視図である。 ダイレクトインジェクションバルブの具体例を説明するための図（その１）である。 ダイレクトインジェクションバルブの具体例を説明するための図（その２）である。 ダイレクトインジェクションバルブの装置構成の一例を示す図（その１）である。 ダイレクトインジェクションバルブの装置構成の一例を示す図（その２）である。 ダイレクトインジェクションバルブの装置構成の一例を示す図（その３）である。 本実施形態における試料注入装置の待機時（又は分析中）の状態を示す図である。 本実施形態における試料注入装置の試料採取時の状態を示す図である。 本実施形態における試料注入装置の試料用ニードルの予備洗浄時の状態を示す図である。 本実施形態における試料注入装置の試料用ニードルの超音波洗浄時の状態を示す図である。 本実施形態における試料注入装置の試料注入時の状態を示す図である。 本実施形態における試料注入装置の超音波洗浄ポート洗浄液交換時（又は分析中）の状態を示す図である。 検出器における検出結果の一例を示す図である。

以下に、本発明における試料注入装置、試料注入方法、及び液体クロマトグラフィー装置を好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。

＜液体クロマトグラフィー装置の概略構成例＞
まず、本発明における試料注入装置を具備する液体クロマトグラフィー装置の概略構成例について図を用いて説明する。図１は、本実施形態における液体クロマトグラフィー装置の概略構成の一例を示す図である。

図１に示す液体クロマトグラフィー装置１０は、貯槽（溶離液槽）１１と、ポンプ（移動相供給手段）１２と、試料注入装置１３と、カラム恒温槽１４と、検出器１５とを有するよう構成されている。

貯槽１１は、溶離液である移動相（溶出溶媒）を貯蔵する。ポンプ１２は、貯槽１１に貯蔵された移動相を貯槽１１から吸出し、試料注入装置１３に注入する。

試料注入装置１３は、試料や移動相をカラム恒温槽１４に向かう配管１６等に注入する。なお、本発明における試料注入装置１３の具体的な装置構成や試料注入手法等については後述する。

カラム恒温槽１４は、配管１６から注入される試料中の成分を分離するための充填剤が充填されている分離用のカラム１７を一定の温度に保つ。検出器１５は、分離された成分（化学物質等）を検出する。なお、測定を安定させるために、移動相は、常に貯槽１１からポンプ１２により試料注入装置１３を介してカラム１７に供給されていることが好ましい。

なお、上述した液体クロマトグラフィー装置についての構成は、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば貯蔵（溶離液槽）１１と、ポンプ１２との間に移動相を脱気する脱気装置等を設けてもよい。

＜試料注入装置１３：機能構成例＞
次に、上述したような液体クロマトグラフィー装置１０等に適用される試料注入装置１３の機能構成例について、図を用いて説明する。図２は、本実施形態における試料注入装置の機能構成の一例を示す図である。図２に示す試料注入装置１３は、試料注入用ニードル２１と、シリンジ（試料吸引手段）２２と、洗浄液用ポンプ２３と、バルブ２４と、試料用容器２５と、インジェクションバルブ（第１の切換弁）２６と、洗浄液用容器２７と、洗浄装置２８と、ダイレクトインジェクションバルブ（第２の切換弁）２９と、ニードル移動手段３０を有するよう構成されている。

試料注入用ニードル２１は、インジェクションバルブ２６及びバルブ２４を介してシリンジ２２に接続可能な構成となっている。また、試料注入用ニードル２１は、インジェクションバルブ２６を介して洗浄液用ポンプ２３とも接続可能な構成となっている。

ここで、バルブ２４による経路の切り換えにより試料注入用ニードル２１がシリンジ２２に接続されると、シリンジ２２の押し引きによって、試料注入用ニードル２１に対して試料の吸入及び排出を行うことができる。

洗浄液用ポンプ２３は、インジェクションバルブ２６による経路の切り換えにより、試料注入用ニードル２１がインジェクションバルブ２６を介して接続されると、洗浄液用容器２７内の洗浄液（例えば、水等）を試料注入用ニードル２１に供給する。

バルブ２４は、洗浄液用ポンプ２３により洗浄液用容器２７から送出される洗浄液を、洗浄装置２８又は試料注入用ニードル２１へ選択的に供給する。具体的には、バルブ２４は、例えば３個のポートＰ１〜Ｐ３を有しており、このうち２つのポートを選択的に接続可能とする。

ここで、シリンジ２２及びインジェクションバルブ２６は、何れもバルブ２４のある１つのポート（例えば、Ｐ３）に接続されているため、常時シリンジ２２とインジェクションバルブ２６は接続された状態となっている。なお、バルブ２４は、各ポートＰ１〜Ｐ３を何れも他のポートと接続しない状態とすることもできる。

試料用容器２５は、内部に試料（サンプル）が貯蔵されている。試料用容器２５に貯蔵されている試料は、試料注入用ニードル２１により必要な所定量が吸引されて、ダイレクトインジェクションバルブ２９に設けられた試料注入部（ダイレクトインジェクションポート）に排出される。

インジェクションバルブ２６は、例えば６つのポートが設けられた構成（例えば、高圧６方バルブ等）となっている。また、インジェクションバルブ２６は、６つのポートのうちの５つのポートに、それぞれポンプ１２、試料注入用ニードル２１、バルブ２４、洗浄装置２８、及びダイレクトインジェクションバルブ２９が接続されている。また、インジェクションバルブ２６は、予め設定される複数の接続状態を必要に応じて切り換える構成となっている。

洗浄液用容器２７は、内部に洗浄液が貯蔵されており、洗浄液用ポンプ２３に接続されている。洗浄液用容器２７に貯蔵されている洗浄液は、洗浄液用ポンプ２３により洗浄に必要な所定量が吸入されてバルブ２４に圧送される。

洗浄装置２８は、例えば洗浄部や、超音波振動子、廃液ポート、及び廃液配管等を有する構成となっている。また、洗浄装置２８は、バルブ２４による経路の切り換えにより洗浄液用ポンプ２３と接続されると、洗浄液用容器２７から洗浄液が供給される。なお、一定量以上の余剰の洗浄液は、廃液ポートに流入し、これと接続された廃液配管から廃液として外部に排出される。

また、洗浄装置２８は、試料注入用ニードル２１が挿入されることにより、試料注入用ニードル２１に付着した試料を洗浄する。これにより、キャリーオーバーの発生を抑制する機能を有する。更に、洗浄装置２８には、超音波振動子が設けられており、試料注入用ニードル２１を超音波洗浄し得る構成となっている。これにより、試料注入用ニードル２１の洗浄効果を高めることができ、より確実にキャリーオーバーの発生を抑制することができる。

ダイレクトインジェクションバルブ２９は、本発明の特徴部分であり、試料や移動相をカラム恒温槽１４に設けられているカラム１７に注入するための機構である。ダイレクトインジェクションバルブ２９には、試料注入部（ダイレクトインジェクションポート）が設けられており、その試料注入部は分離用カラム１７に接続されている。すなわち、本実施形態における試料注入装置１３では、試料注入部はインジェクションバルブ２６から完全に分離独立した構成となっている。したがって、試料を吸引した試料注入用ニードル２１が試料注入部に装着され、試料を試料注入部に排出することにより、この試料は移動相の流れに伴いインジェクションバルブ２６を経由することなく、カラム１７に送出されることになる。

更に、ダイレクトインジェクションバルブ２９は、例えば試料（サンプル）採取中のとき等のように、試料注入用ニードル２１がニードル移動手段３０により取り外され他の動作を行っているような場合に、経路の切り換えを行い、移動相のみをカラム１７に送出する機構を有する。なお、ダイレクトインジェクションバルブ２９の具体的な機構については後述する。

ニードル移動手段３０は、予め設定された試料注入手順等に基づいて、試料注入用ニードル２１を所定のタイミングで所定の位置に移動する。

上述したように、ダイレクトインジェクションバルブ２９を設けることで、従来、試料がインジェクションバルブ２６を通過することにより生じていたキャリーオーバーを、比較的安価な構成で抑制し、検出精度を向上させることができる。

＜ダイレクトインジェクションバルブ２９の構造例＞
ここで、上述したダイレクトインジェクションバルブ２９の具体例について、図を用いて説明する。図３Ａ，図３Ｂは、ダイレクトインジェクションバルブの具体例を説明するための図である。なお、図３Ａ，図３Ｂは、お互いの経路が切り換わった状態を示している。つまり、本実施形態において、ダイレクトインジェクションバルブ２９は、図３Ａ又は図３Ｂの接続状態に切り換わることになる。

図３Ａ，図３Ｂに示すダイレクトインジェクションバルブ２９は、試料注入用ニードル２１を挿入して保持する挿入保持部材３１と、土台３２と、試料や移動相をカラム恒温槽１４内のカラム１７に注入させるために土台３２に形成されたカラム１７へ直結する配管等からなる第１の経路３３と、第１の経路３３に対して側面から移動相を所定の角度θ_１で注入し続けて、移動相のカラム１７への流入が断絶しないように移動相が流入する配管等からなる第２の経路３４とを有するよう構成されている。なお、図３Ａ，図３Ｂに示すように、第１の経路３３は、試料注入用ニードル２１との接合を容易とするため、試料注入用ニードル２１の先端の形状に対応させてテーパー状に加工されている。

ここで、上述した挿入保持部材３１には、例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ステンレス、チタン等の金属等を用いることができる。また、上述した所定の角度θ_１は、装置構成における第１の経路３３及び第２の経路３４の位置やサイズ等により任意の角度に設定すればよく、本発明においては特に限定されるものではないが、例えば、第２の経路３４から第１の経路３３に注入される移動相の流れに淀みが生じない程度の角度が好ましい。

図３Ａに示すように、試料注入用ニードル２１が挿入保持部材３１の挿入部３５から第１の経路３３の途中の位置まで挿入されている場合に、ポンプ１２からの移動相が試料注入用ニードル２１を介して第１の経路３３に注入されカラム１７に送出される。また、試料注入用ニードル２１からは、試料も注入される。

また、図３Ｂに示すように、試料注入用ニードル２１を挿入保持部材３１から取り外した状態では、挿入保持部材３１に設けられた試料注入用ニードル２１の挿入部３５の位置を回転又はスライド移動等により移動し、第１の経路３３の一端を閉塞する。

なお、第１の経路３３の一端を閉塞することで、カラム１７に供給される移動相が停止してしまうことがないように、第２の経路３４により第１の経路に対してポンプ１２からの移動相を注入する。これにより、第１の経路３３の流れを維持することができ、カラム１７に連続して移動相を供給することができる。

なお、ダイレクトインジェクションバルブ２９は、上述したインジェクションバルブ２６ようにポート間で複数の経路のあるものではなく、例えば３方バルブのような経路切り換えバルブを用いることができる。

ここで、図４Ａ〜図４Ｃは、ダイレクトインジェクションバルブの装置構成の一例を示す図である。なお、図４Ａは、ダイレクトインジェクションバルブ２９とダイレクトインジェクションバルブ２９を動作させるための駆動部４１（移動手段）を示し、図４Ｂは、図４Ａを下から見た図を示し、図４Ｃは、試料注入用ニードル２１が挿入保持部材３１から取り外されている状態を示す図である。

図４Ａ〜図４Ｃに示す例では、ダイレクトインジェクションバルブ２９の挿入保持部材３１を回転移動させるための駆動部４１を設けている。なお、駆動部４１は、例えばモータ等を用いることができる。また、ベルト部材４２によりダイレクトインジェクションバルブ２９の挿入保持部材３１に対して駆動部４１からの回転力を与え、例えば、軸を中心に所定角度θ_２まで回転移動させることができる。

これにより、図４Ｃに示すように、試料注入用ニードル２１が抜かれた場合には、図４Ｂに示すようなベルト部材４２により所定方向に所定角度θ_２分だけ移動させることで、挿入保持部材３１の回転軸からずれた位置に設けられたニードル挿入経路４３と、第１の経路３３とを非接続状態とし、挿入保持部材３１の底面により第１の経路３３の一端を閉塞することができる。これにより、上述した図３Ｂに示すような状態になる。また、試料注入用ニードル２１を挿入する場合には、駆動部４１によりベルト部材４２を介して挿入保持部材３１を回転させてニードル挿入経路４３と第１の経路３３とを接続させて、更に上述した図３Ａに示すように試料注入用ニードル２１を挿入して、試料や移動相をカラム１７に供給することができる。

なお、本実施形態では、挿入保持部材３１に複数のニードル挿入経路（図４Ｂの例では、３つのニードル挿入経路４３−１〜４３−３）を有していてもよく、複数のニードル挿入経路が設けられている場合には、その何れかの経路と第１の経路３３とを接続すればよい。これにより、試料の種類等によりニードル挿入経路４３を使い分けることで、より検出精度を向上させることができる。

また、上述の図４Ａ〜図４Ｃに示す実施形態では、駆動部４１によるベルト部材４２を用いた挿入保持部材３１の回転移動により、ニードル挿入経路４３を移動させて第１の経路３３の一端を閉塞する例を示したが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば移動手段により挿入保持部材３１をスライドさせてニードル挿入経路４３を移動させることで、第１の経路３３の一端を閉塞してもよい。

＜試料注入装置１３を用いた試料注入方法＞
次に、図５乃至図１０を参照して、本実施形態における試料注入装置１３を用いた試料注入方法について具体的に説明する。なお、図５乃至図１０には、本実施形態で用いられる試料注入手順の各動作状態を示し、それぞれ待機時（分析中）、試料採取時、試料注入用ニードルの予備洗浄時、試料用ニードルの超音波洗浄時、試料注入時、及び超音波洗浄ポート洗浄液交換時（分析中）の各状態を示している。

具体的に説明すると、図５は、本実施形態における試料注入装置の待機時（又は分析中）の状態を示す図である。また、図６は、本実施形態における試料注入装置の試料採取時の状態を示す図である。また、図７は、本実施形態における試料注入装置の試料用ニードルの予備洗浄時の状態を示す図である。また、図８は、本実施形態における試料注入装置の試料用ニードルの超音波洗浄時の状態を示す図である。また、図９は、本実施形態における試料注入装置の試料注入時の状態を示す図である。更に、図１０は、本実施形態における試料注入装置の超音波洗浄ポート洗浄液交換時（又は分析中）の状態を示す図である。

図５乃至図１０に示す構成において、インジェクションバルブ２６は、６つのポートが設けられており、そのうち５つのポートに、ポンプ１２、試料注入用ニードル２１、バルブ２４、洗浄装置２８、及びダイレクトインジェクションバルブ２９が接続されている。また、バルブ２４及びインジェクションバルブ２６は、図中のＡで示す接続状態（以下、接続状態Ａという）と、図中Ｂで示す接続状態（以下、接続状態Ｂという）を切り換えることができ、実線で示されている経路が実際に接続されている状態を示し、破線で示されている経路が接続されていない状態を示している。

例えば、インジェクションバルブ２６が接続状態Ａの場合、試料注入用ニードル２１は、インジェクションバルブ２６を介して、ポンプ１２と接続され、バルブ２４は、インジェクションバルブ２６を介して洗浄装置２８の洗浄部２８ａに接続される。また、インジェクションバルブ２６が接続状態Ｂの場合、試料注入用ニードル２１は、インジェクションバルブ２６を介して、バルブ２４と接続され、ポンプ１２は、インジェクションバルブ２６を介して、ダイレクトインジェクションバルブ２９に接続される。

つまり、試料注入用ニードル２１は、バルブ２４及びインジェクションバルブ２６による経路の切り換えにより、シリンジ２２に接続され、シリンジ２２を押し引きすることにより試料注入用ニードル２１に対して、試料用容器２５中の試料（サンプルバイアル）５１の吸入及び排出を行う。また、試料注入用ニードル２１は、インジェクションバルブ２６による経路の切り換えにより、ポンプ１２に接続されると、ポンプ１２より移動相が試料注入用ニードル２１に供給される。

バルブ２４は、洗浄液用ポンプ２３により圧送された洗浄液を、洗浄装置２８又は試料注入用ニードル２１に選択的に供給することができる。具体的には、バルブ２４は、３個のポートＰ１〜Ｐ３を有しており、このうちの２つのポートを選択的に接続することが可能である。なお、バルブ２４は、各ポートＰ１〜Ｐ３の何れも接続しないことも可能である。

また、シリンジ２２及びインジェクションバルブ２６は、何れもバルブ２４のポートＰ３に接続されている。すなわち、常時シリンジ２２とインジェクションバルブ２６が接続されている。

また、洗浄装置２８は、洗浄部２８ａ，２８ｂと、廃液ポート２８ｃと、超音波振動子２８ｄと、廃液配管２８ｅとを有するよう構成されている。洗浄装置２８は、バルブ２４の切り換えにより、洗浄液用ポンプ２３と接続されると、洗浄液用容器２７から洗浄液が供給される。また、一定量以上の余剰の洗浄液は、廃液ポート２８ｃに流入し、廃液ポート２８ｃと接続された廃液配管２８ｅから廃液として外部に排出される。また、後述するように、洗浄装置２８に試料注入用ニードル２１を挿入することにより、試料５１が付着した試料注入用ニードル２１の外壁が洗浄される。これにより、キャリーオーバーの発生を抑制することができる。

また、洗浄装置２８には、超音波振動子２８ｄが設けられており、試料注入用ニードル２１を超音波洗浄することができる。これにより、試料注入用ニードル２１の洗浄効果を高めることができ、より確実にキャリーオーバーの発生を抑制することができる。

配管１６は、ダイレクトインジェクションバルブ２９とカラム恒温槽１４内のカラム１７とを接続する。すなわち、配管１６は、インジェクションバルブ２６と接続されておらず、インジェクションバルブ２６から分離独立している。したがって、後述するように、試料用容器２５内の試料５１を吸引した試料注入用ニードル２１は、配管１６のダイレクトインジェクションバルブ２９の試料注入部に装着され、試料５１を試料注入部に排出することにより、試料５１は移動相と共に配管１６を流れて、カラム１７に供給される。

次に、本発明の試料注入装置を用いた試料注入方法について、具体的に説明する。まず、図５に示すように、試料５１を採取する前の待機状態（又は分析中）において、インジェクションバルブ２６は、接続状態Ａとなっており、バルブ２４は、ポートＰ１〜Ｐ３の何れにも接続していない。更に、試料注入用ニードル２１は、ニードル移動手段３０により移動してダイレクトインジェクションバルブ２９の試料注入部に装着されている。したがって、待機時において、ポンプ１２から供給される移動相は、試料注入用ニードル２１及びダイレクトインジェクションバルブ２９を介してカラム１７に供給される。

次に、図６に示すように、試料注入用ニードル２１にて試料５１を採取する際には、試料注入用ニードル２１は、ニードル移動手段３０により試料用容器２５内に挿入される。また、インジェクションバルブ２６は、接続状態Ｂに切り換えられ、これにより、試料注入用ニードル２１がシリンジ２２と接続され、ポンプ１２がダイレクトインジェクションバルブ２９と接続される。したがって、試料採取時において、ポンプ１２から供給される移動相は、インジェクションバルブ２６及びダイレクトインジェクションバルブ２９を介してカラム１７に供給される。したがって、移動相は、カラム１７に常に供給され、測定を安定させることができる。

また、試料注入用ニードル２１は、インジェクションバルブ２６及びバルブ２４を介して、シリンジ２２に接続されるため、シリンジ２２を用いて吸引することにより、試料用容器２５内の試料５１が試料注入用ニードル２１に所定量吸引される。この際、試料５１の吸引量は、吸引した試料がインジェクションバルブ２６に入り込まないように設定されている。これにより、試料５１がインジェクションバルブ２６内に付着することを防止でき、キャリーオーバーの発生を抑制することができる。なお、試料５１の吸引量を多くするために、試料注入用ニードル２１に試料を貯蔵しておくためのサンプルループを設けてもよい。

次に、試料採取が終了すると、試料注入用ニードル２１の外壁に試料５１が付着するため、試料５１が付着した試料注入用ニードル２１を洗浄する。具体的には、試料注入用ニードル２１の予備洗浄及び超音波洗浄を行う。

図７に示すように、試料注入用ニードル２１を予備洗浄する際には、インジェクションバルブ２６を接続状態Ｂに維持しつつ、ニードル移動手段３０により、試料注入用ニードル２１を洗浄装置２８の洗浄部２８ｂに挿入する。また、ポートＰ１及びＰ２が接続されるようにバルブ２４を切り換え、洗浄液用ポンプ２３を介して、洗浄液用容器２７内の洗浄液を洗浄部２８ｂに供給する。したがって、洗浄部２８ｂ内に洗浄液が噴出し、試料注入用ニードル２１の外壁が予備洗浄される。なお、洗浄部２８ｂから溢れた洗浄液は、廃液ポート２８ｃ及び廃液配管２８ｅを介して排出される。

図８に示すように、試料注入用ニードル２１を超音波洗浄する際には、インジェクションバルブ２６を接続状態Ｂに維持しつつ、ニードル移動手段３０により、試料注入用ニードル２１を洗浄装置２８の洗浄部２８ａに挿入する。また、バルブ２４は、再びポートＰ１〜Ｐ３の何れも接続されない状態に切り換えられる。この状態で、超音波振動子２８ｄを駆動して超音波を発生させることにより、洗浄部２８ａに装填されている洗浄液が超音波振動し、試料注入用ニードル２１の外壁が超音波洗浄される。

なお、予備洗浄時及び超音波洗浄時においても、移動相は、ポンプ１２からインジェクションバルブ２６及びダイレクトインジェクションバルブ２９を介して、配管１６からカラム１７に供給される。

次に、超音波洗浄が終了すると、試料注入用ニードル２１に採取した試料をカラム１７に供給して試料５１を分析する処理を行う。

図９に示すように、試料５１を分析する際には、インジェクションバルブ２６は、接続状態Ｂから接続状態Ａに再び切り換わり、ニードル移動手段３０により、試料注入用ニードル２１を移動しダイレクトインジェクションバルブ２９の試料注入部に装着される。また、試料５１を吸引した試料注入用ニードル２１は、インジェクションバルブ２６によりポンプ１２に接続される。これにより、試料注入用ニードル２１内の試料５１は、インジェクションバルブ２６を通過することなく、カラム１７に供給される。また、カラム１７に供給された試料５１は、カラム１７で所定の分離が行われた後、検出器１５に送られて分析される。

なお、試料分析時に、洗浄装置２８の洗浄部２８ａの洗浄液を交換してもよい。この場合、図１０に示すように、バルブ２４のポートＰ２及びＰ３が接続されるようにバルブ２４を切り換え、洗浄液用ポンプ２３により洗浄液用容器２７内の洗浄液をバルブ２４及びインジェクションバルブ２６を介して、洗浄部２８ａに供給する。これにより、試料注入用ニードル２１を洗浄して汚染された洗浄液は、廃液ポート２８ｃ及び廃液配管２８ｅを介して排出され、洗浄部２８ａには、汚染されていない洗浄液が供給される。したがって、次回の超音波洗浄時において、試料注入用ニードル２１の外壁を、より確実に洗浄することができる。

＜検出器１５における検出結果例＞
次に、上述した本実施形態における試料注入方法により得られた試料を用いて検出器１５により分析して得られた検出結果の例について、図を用いて説明する。

図１１は、検出器における検出結果の一例を示す図である。なお、図１１に示すグラフは、上述した試料注入装置１３の構成を用いてグラジエント条件下におけるクロルヘキシジンのキャリーオーバーの検出を行ったものであり、横軸に時間（ＭＩＮＵＴＥＳ）を示し、縦軸に吸光度（ｍＡＢＵ、ミリアブソーバンスユニット）を示している。

また、分析条件としては、カラムに、（株）資生堂製カプセルパックＩＦ、内径２．０ｍｍ、長さ５０ｍｍを用い、移動相に、（Ａ）１００ｍＭ ＮａＣｌＯ_４，１０ｍＭ ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４（ｐＨ ２．６）、（Ｂ）アセトニトリルを用い、グラジェント条件として、Ｂ％ ３０％（０ｍｉｎ）→７０％（３．０ｍｉｎ）→７０％（３．５ｍｉｎ）→３０％（３．６ｍｉｎ）とし、カラムオーブン温度を２５℃とし、検出対象をＵＶ２６０ｎｍとし、資料（サンプル）を（１）クロルへキシジン（Ｃｈｌｏｒｈｅｘｉｄｉｎｅ），１２００ｐｐｍ、（２）ブランク（Ｂｌａｎｋ ｓａｍｐｌｅ）とし、注入量をそれぞれ２μＬとして、（１）の直後に（２）を測定した結果を示している。

本実施形態によれば、図１１に示すように、（１）のようなデータ値を示す濃い試料を注入した直後に、（２）のようなデータ値を示すブランクである試料を注入しても、全く（１）の試料が系内に残っていないため、何も溶出されず、キャリーオーバーが検出できなかった。

つまり、図１１に示すように、微量でも試料が残っていると、グラジェントにより濃縮されるため、よりキャリーオーバーが見えやすくなってしまう過酷な系（グラジェンド条件）でありながら、本実施形態における構成によれば、汚れがないため、キャリーオーバーの発生を抑制し、検出精度を向上させることができる。

上述したように本発明によれば、比較的安価な構成でキャリーオーバーの発生を抑制し、検出精度を向上させるための試料注入装置、試料注入方法、及び液体クロマトグラフィー装置を提供することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本国際出願は、２００８年８月１日に出願した日本国特許出願２００８−２０００６３号に基づく優先権を主張するものであり、２００８−２０００６３号の全内容をここに本国際出願に援用する。

１０ 液体クロマトグラフィー装置
１１ 貯槽（溶離液槽）
１２ ポンプ
１３ 試料注入装置
１４ カラム恒温槽
１５ 検出器
１６ 配管
１７ カラム
２１ 試料注入用ニードル
２２ シリンジ
２３ 洗浄液用ポンプ
２４ バルブ
２５ 試料用容器
２６ インジェクションバルブ
２７ 洗浄液用容器
２８ 洗浄装置
２９ ダイレクトインジェクションバルブ
３０ ニードル移動手段
３１ 挿入保持部材
３２ 土台
３３ 第１の経路
３４ 第２の経路
４１ 駆動部
４２ ベルト部材
４３ ニードル挿入経路
５１ 試料

Claims (9)

1. カラムに試料を注入するために該カラムに接続された試料注入部と、
   前記試料注入部に装着可能な構成からなる試料注入用ニードルと、
   前記試料注入用ニードルと接続可能であると共に、接続時に前記試料注入用ニードルに所定量の試料を吸引させる試料吸引手段と、
   前記カラムに移動相を供給する移動相供給手段と、
   前記試料注入用ニードルを前記試料吸引手段又は前記移動相供給手段の何れかに選択的に接続させるための第１の切換弁と、
   前記試料注入部を備え、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部に装着した場合に、前記試料注入用ニードルを介して前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給し、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部から取り外した場合に、前記第１の切換弁を介して前記カラムに前記移動相を供給するための第２の切換弁とを有することを特徴とする試料注入装置。
2. 前記第２の切換弁は、
   前記試料注入用ニードルを挿入させて保持する挿入保持部材と、
   前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給するための第１の経路とを有し、
   前記挿入保持部材は、前記試料注入用ニードルを前記挿入保持部材から取り外した場合に、前記第１の経路を閉塞することを特徴とする請求項１に記載の試料注入装置。
3. 前記第１の経路を閉塞した場合に、前記第１の経路に前記移動相を供給するための第２の経路を有することを特徴とする請求項２に記載の試料注入装置。
4. 前記挿入保持部材は、
   前記試料注入用ニードルが挿入される挿入部を移動して前記第１の経路を閉塞させるための移動手段を有し、
   前記第１の切替弁は、前記移動手段による前記第１の経路の閉塞により、前記移動相の前記カラムへの流入が断絶しないように切り換えを行うことを特徴とする請求項２に記載の試料注入装置。
5. カラムに試料を注入するために該カラムに接続された試料注入部と、前記試料注入部に装着可能な構成からなる試料注入用ニードルと、前記試料注入用ニードルと接続可能であると共に、接続時に前記試料注入用ニードルに所定量の試料を吸引させる試料吸引手段と、前記カラムに移動相を供給する移動相供給手段と、前記試料注入用ニードルを前記試料吸引手段又は前記移動相供給手段の何れかに選択的に接続させるための第１の切換弁と、前記試料注入部を備え、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部に装着した場合に、前記試料注入用ニードルを介して前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給し、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部から取り外した場合に、前記第１の切換弁を介して前記カラムに前記移動相を供給するための第２の切換弁とを備えた試料注入装置を用いてカラムに対して試料を注入する試料注入方法であって、
   前記試料注入用ニードルを前記試料注入部に装着した場合に、前記第１の切換弁による経路の切り換えにより前記試料注入用ニードルと前記移動相供給手段とを接続し、前記試料注入用ニードルから前記カラムに前記移動相を供給する第１の移動相供給ステップと、
   前記第１の切換弁による経路の切り換えにより、前記試料注入用ニードルと前記試料吸引手段とを接続し、前記試料を該第１の試料注入用ニードル内に吸引する試料吸引ステップと、
   前記試料吸引ステップにより、前記試料注入用ニードルが試料を吸入している間、前記第１の切換弁及び前記第２の切換弁による経路の切り換えにより、前記移動相供給手段からの移動相を前記カラムに供給する第２の移動相供給ステップとを有することを特徴とする試料注入方法。
6. 前記第２の切換弁に設けられた前記試料注入用ニードルを挿入させて保持するための挿入保持部材を用いて、前記試料注入用ニードルを前記挿入保持部材の挿入部から取り外した場合に、前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給するための第１の経路を閉塞させる閉塞ステップを有することを特徴とする請求項５に記載の試料注入方法。
7. 前記第２の移動相供給ステップは、
   前記第１の経路を閉塞した場合に、第２の経路により前記第１の経路に前記移動相を供給することを特徴とする請求項６に記載の試料注入方法。
8. 前記閉塞ステップは、前記挿入保持部材に設けられた前記試料注入用ニードルが挿入される挿入部を移動手段により移動させて、前記第１の経路を閉塞し、
   前記第２の移動相供給ステップは、前記移動手段による前記第１の経路の閉塞により、前記移動相の前記カラムへの流入が断絶しないように前記第１の切替弁により切り換えを行うことを特徴とする請求項６に記載の試料注入方法。
9. カラムに試料を注入するために該カラムに接続された試料注入部と、前記試料注入部に装着可能な構成からなる試料注入用ニードルと、前記試料注入用ニードルと接続可能であると共に、接続時に前記試料注入用ニードルに所定量の試料を吸引させる試料吸引手段と、前記カラムに移動相を供給する移動相供給手段と、前記試料注入用ニードルを前記試料吸引手段又は前記移動相供給手段の何れかに選択的に接続させるための第１の切換弁と、前記試料注入部を備え、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部に装着した場合に、前記試料注入用ニードルを介して前記カラムに前記試料及び前記移動相を供給し、前記試料注入用ニードルを前記試料注入部から取り外した場合に、前記第１の切換弁を介して前記カラムに前記移動相を供給するための第２の切換弁とを備えた試料注入装置を有することを特徴とする液体クロマトグラフィー装置。

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