JP2000249630A - インジェクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスクロマトグラフ，ガスクロマトグラフ−
質量分析計，燃焼式全炭素計，高速液体クロマトグラフ
等の分析装置に適用することができ、取り扱いが容易な
インジェクターを提供する。 【解決手段】 分配による選択的分離機能を有する非多
孔質の高分子薄膜１３と、高分子薄膜１３を隔壁として
備える容器１２とを備え、容器１２内において、高分子
薄膜１３で離隔される一方の側に試料Ｓを含む試料相４
１を導入し、高分子薄膜１３で離隔される他方の側に移
動相３１を導入し、高分子薄膜１３を通して試料Ｓを移
動相３１内に移動させることによって試料Ｓの注入を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料を移動相に導
入するためのインジェクターに関し、ガスクロマトグラ
フ，ガスクロマトグラフ−質量分析計，燃焼式全炭素
計，高速液体クロマトグラフ等の分析装置に適用するこ
とができる。

【０００２】

【従来の技術】ガスクロマトグラフや高速液体クロマト
グラフ等において、インジェクターによって試料を移動
相内への注入を行っている。ガスクロマトグラフでは、
試料を注入したキャリヤーガスをカラムに導入し、分離
することによって試料の分析を行う分析装置である。ガ
スクロマトグラフのインジェクターは、マイクロシリン
ジ等で注入した液体試料を加熱によって気化させ、キャ
リヤーガス中に分散させている。

【０００３】また、高速液体クロマトグラフでは、試料
を注入した液体のキャリヤー液をカラムに導入し、分離
することによって試料の分析を行う分析装置である。高
速液体クロマトグラフのインジェクターは、マイクロシ
リンジやループバルブインジェクターを用いて試料を液
体のキャリヤー液内に導入している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ガスクロマトグラフに
おいて、分析する試料中には、金属，高分子，糖類，タ
ンパク質，セルロース等の加熱によって気化しない成分
が含まれている場合がある。加熱で気化しない成分は、
インジェクターの試料導入口に残留する。そのため、試
料中に内に気化しない成分が含まれている場合には、こ
れらの成分を抽出によって除去したり、試料導入口に残
留した残留成分を洗浄する必要があるという問題があ
る。

【０００５】また、液体が気体に気化すると体積が大き
く膨張する。例えば、水１８ｍｌが気化すると気体の体
積は２２．４ｌとなる。そのため、限られた容積の気化
室では、注入することができる試料量は微小量となり、
測定精度の向上が難しいという問題がある。また、気化
させるために気化室を最大４００〜５００℃の高温に加
熱する必要があり、大きな消費エネルギーを要するとい
う問題もある。

【０００６】また、高速液体クロマトグラフでは、キャ
リヤー液は水やメタノールを一定割合とした液体を使用
する。このキャリヤー液に多量のベンゼンやトルエンな
どの物質を含む試料を導入する場合には、キャリヤー液
の割合が変化し、目的成分の分離に影響するという問題
がある。

【０００７】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、ガスクロマトグラフ，ガスクロマトグラフ−質
量分析計，燃焼式全炭素計，高速液体クロマトグラフ等
の分析装置に適用することができ、取り扱いが容易なイ
ンジェクターを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインジェクター
は、分配による選択的分離機能を有する非多孔質の高分
子薄膜と、前記高分子薄膜を隔壁として備える容器とを
備え、容器内において、高分子薄膜で離隔される一方の
側に試料を含む試料相を導入し、高分子薄膜で離隔され
る他方の側に移動相を導入し、高分子薄膜を通して試料
を移動相内に移動させることによって試料の注入を行う
構成とする。

【０００９】特定の物質を選択的に分離する機能を備え
る分離膜として、シリコン膜等の非多孔質の高分子薄膜
が知られている。非多孔質の高分子薄膜では、膜に取り
込まれた低分子物質が、その濃度勾配や圧力勾配を駆動
力として、膜を構成している高分子のセグメント運動に
基づく高分子鎖の間隙を拡散するものであり、分配によ
る分離過程によって高分子薄膜を通して移動が行われ
る。

【００１０】図１は、高分子薄膜の機能を説明するため
の図である。本発明のインジェクターは、この非多孔質
の高分子薄膜が備える分配による選択的分離機能を用い
て、試料の移動相への導入を行うものである。非多孔質
の高分子薄膜を挟んで試料を含む試料相と移動相とを隣
接させると、高分子薄膜が備える選択的分離機能によっ
て、試料相中の試料成分が移動相側にて移動する。

【００１１】インジェクターをガスクロマトグラフに適
用した場合、試料を含む試料相は液体相であり、移動相
はキャリヤーガスとなる。なお、試料が液体の場合に
は、該液体試料を水等の液体に導入して形成した液体相
を試料相とし、試料が個体の場合には、該個体試料を水
等の液体に溶解して形成した液体相を試料相とする。

【００１２】図１（ａ）において、高分子薄膜を挟んで
液体相と気体相とを隣接させ、液体相の圧力を高圧とし
気体相の圧力を低圧とすると、パーベーパレーションと
呼ばれる分配作用によって、液体相に含まれる特定成分
が高分子薄膜を通して気体状になって気体相に移動す
る。このインジェクターを用いることによって、ガスク
ロマトグラフ，ガスクロマトグラフ−質量分析計等にお
いて、試料をキャリヤーガス内に導入することができ
る。

【００１３】本発明のインジェクターをガスクロマトグ
ラフに適用した場合には、分配によって試料の移動を行
い、加熱による気化を要さないため、加熱のための消費
エネルギーを低減させることができ、また、難揮発性の
化合物を含む試料を抽出処理を行うことなく直接分析す
ることができる。また、残留成分を除去する洗浄処理を
要さず、インジェクターをメンテナンスフリーとするこ
とができる。

【００１４】さらに、従来のガスクロマトグラフ，ガス
クロマトグラフ−質量分析計と比較して、１００〜１０
００倍の多量の試料を導入することができる。

【００１５】インジェクターを高速液体クロマトグラフ
に適用した場合、試料を含む試料相は液体相あるいは気
体相であり、移動相はキャリヤー液となる。なお、試料
が液体の場合には、該液体試料を水等の液体に導入して
形成した液体相を試料相とし、試料が個体の場合には、
該個体試料を水等の液体に溶解して形成した液体相を試
料相とすることができる。

【００１６】図１（ｂ）において、高分子薄膜を挟んで
濃度差や圧力差がある液体相を隣接させると、分配作用
によって、一方の液体相に含まれる特定成分が高分子薄
膜を通して他方の液体相に移動する。また、高分子薄膜
を挟んで高圧の気体相と液体相とを隣接させると、分配
作用によって、気体相に含まれる特定成分が高分子薄膜
を通して液体相に移動する。図１（ｂ）の左方の液体相
あるいは気体相を試料側とし、右方の液体相をキャリヤ
ー液とすると、試料中の成分をキャリヤー液内に導入す
ることができる。このインジェクターを用いることによ
って、高速液体クロマトグラフにおいて、試料をキャリ
ヤー液に導入することができる。

【００１７】本発明のインジェクターを高速液体クロマ
トグラフに適用した場合には、試料の目的成分を高分子
薄膜を通してキャリヤー液内に導入するため、従来のよ
うに試料導入に伴うキャリヤー液の割合の変化が生じ
ず、目的成分の分離への影響を低減させることができ
る。

【００１８】また、高速液体クロマトグラフにおいて、
高分子薄膜を挟んでキャリヤー液と空気や窒素等の気体
相を隣接させることによって、キャリヤー液中に含まれ
る不純物を気体相内に移動させ、キャリヤー液中の不純
物を選択的に除去することができる。キャリヤー液中の
不純物を除去することによって、カラムに送る液体試料
への妨害成分の侵入を防止することができる。

【００１９】したがって、本発明のインジェクターはガ
スクロマトグラフや高速液体クロマトグラフに適用する
ことができ、加熱を要さないため消費エネルギーを低減
することができ、難揮発性化合物を含む廃液試料などで
も直接分析を行うことができ、インジェクターを汚染す
ることなくメンテナンスフリーとすることができ、従来
のインジェクターと比較して多量の試料を導入すること
ができ、また、キャリヤー相中の不純物を選択的に除去
することができる。また、インジェクターのコストも低
減することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら詳細に説明する。本発明のインジェ
クターをガスクロマトグラフに適用した例を図２，３に
示し、本発明のインジェクターを高速液体クロマトグラ
フに適用した例を図４，５に示す。

【００２１】図２は本発明のインジェクターを適用した
ガスクロマトグラフの概略ブロック図である。図２に示
すガスクロマトグラフは、通常のガスクロマトグラフと
同様の構成とすることができ、カラム１７に送るキャリ
ヤーガス３１の流量を制御する流量制御装置１６と、キ
ャリヤーガス３１に試料液Ｓの成分を導入するインジェ
クター１１（図２中の一点鎖線で囲まれた部分）と、試
料成分を導入したキャリヤーガス３１を導入して分離を
行うカラム１７と、分離した成分を検出する検出器１８
と、検出器１８で検出したデータを処理するデータ処理
部１９を備える。

【００２２】本発明のインジェクター１１は、高分子薄
膜で形成された管１３と、高分子薄膜管１３を内部に通
すインジェクター容器１２と、高分子薄膜管１３内に水
等の液体相４１を導入するポンプ１５と、液体相４１内
に試料液Ｓを注入する試料注入口１４とを備える。イン
ジェクター容器１２の内部は高分子薄膜管１３によって
２つの空間部分に離隔され、高分子薄膜管１３の内側に
は試料液Ｓが注入された液体相４１が通され、高分子薄
膜管１３の外側にはキャリヤーガス３１が通される。

【００２３】上記構成によって、インジェクター容器１
２内では、高分子薄膜を挟んで試料液Ｓが注入された液
体相４１とキャリヤーガス３１とが隣接しながら流れ、
高分子薄膜を通して液体相４１中の試料成分がキャリヤ
ーガス３１に導入される。

【００２４】高分子薄膜管１３を通過した液体相４１
は、インジェクター１１の外部に排出され図示しないド
レインに廃棄される。また、試料成分が導入されたキャ
リヤーガス３１はカラム１７に導かれ、通常のガスクロ
マトグラフと同様に成分をカラム１７で分離して検出器
１８で検出する。

【００２５】インジェクター１１によってキャリヤーガ
ス３１中に導入される試料成分の量は、試料注入口１４
から注入される試料液Ｓの注入量で定まる。したがっ
て、試料成分の導入量は任意とすることができ、従来の
インジェクターと比較して多量の試料成分を導入するこ
とができる。通常、ガスクロマトグラフによる分析は分
析試料の検出結果と標準試料の検出結果との比較で行う
ため、多量の試料成分を導入することによって、測定誤
差を低下させて、測定精度を高めることができる。

【００２６】また、試料液Ｓに含まれる不純物は、液体
相４１と共にインジェクター１１から排出されるため、
難揮発性化合物を含む廃液試料であっても、不純物の抽
出処理を要することなく試料液をそのままインジェクタ
ー１１に注入することができ、また、インジェクター自
体も汚染されないためインジェクターを洗浄する必要が
ない。

【００２７】また、高分子薄膜管に液体相のみを流すこ
とによって試料液を洗浄することができるため、分析す
る試料を変更する場合にも、インジェクターを洗浄する
ことなく用いることができる。

【００２８】図３は、ガスクロマトグラフに適用する他
のインジェクターを説明するための図である。図３
（ａ）に示すインジェクター１１ａは、インジェクター
容器１２ａ内に対するキャリヤーガス３１ａと液体相４
１ａの導入関係を逆とする他は、図２に示すインジェク
ター１１と同様の構成とし、高分子薄膜で形成された管
１３ａと、高分子薄膜管１３ａを内部に通すインジェク
ター容器１２ａと、インジェクター容器１２ａ内で高分
子薄膜管１３ａの外側部分に液体相４１ａを導入するポ
ンプ１５ａと、液体相４１ａ内に試料液Ｓを注入する試
料注入口１４ａとを備える。

【００２９】インジェクター容器１２ａの内部は高分子
薄膜管１３ａによって２つの空間部分に離隔され、高分
子薄膜管１３ａの内側にはキャリヤーガス３１が通さ
れ、高分子薄膜管１３ａ外側には試料液Ｓが注入された
液体相４１ａが通される。

【００３０】インジェクター１１ａの動作は図２に示す
インジェクター１１と同様であり、インジェクター容器
１２ａ内では、高分子薄膜を挟んで試料液Ｓが注入され
た液体相４１ａとキャリヤーガス３１ａとが隣接しなが
ら流れ、高分子薄膜を通して液体相４１ａ中の試料成分
がキャリヤーガス３１ａに導入される。

【００３１】また、図３（ｂ）に示すインジェクター１
１ｂは、高分子薄膜の管１３，１３ａに代えて高分子薄
膜の隔壁１３ｂを備え、その他の構成は図２のインジェ
クター１１及び図３（ａ）のインジェクター１１ａと同
様の構成である。インジェクター１１ｂは、高分子薄膜
で形成された隔壁１３ｂと、高分子薄膜隔壁１３ｂを内
部に設けたインジェクター容器１２ｂと、高分子薄膜隔
壁１３ｂで離隔された一方の空間に液体相４１ｂを導入
するポンプ１５ｂと、液体相４１ｂ内に試料液Ｓを注入
する試料注入口１４ｂとを備える。

【００３２】インジェクター容器１２ｂの内部は高分子
薄膜隔壁１３ｂによって２つの空間部分に離隔され、一
方には試料液Ｓが注入された液体相４１ａが通され、他
方にはキャリヤーガス３１ｂが通される。

【００３３】インジェクター１１ａの動作は図２のイン
ジェクター１１及び図３（ａ）のインジェクターａと同
様であり、インジェクター容器１２ｂ内では、高分子薄
膜の隔壁１３ｂを挟んで試料液Ｓが注入された液体相４
１ｂとキャリヤーガス３１ｂとが隣接しながら流れ、高
分子薄膜を通して液体相４１ｂ中の試料成分がキャリヤ
ーガス３１ｂに導入される。

【００３４】なお、図２，図３（ａ）では、インジェク
ター容器１２，１２ａ内に１本の高分子薄膜管１３，１
３ａを設けた構成を示しているが、高分子薄膜管１３，
１３ａの本数は任意とすることができる。また、図３
（ｂ）では、インジェクター容器１２ｂ内に１枚の高分
子薄膜隔壁１３ｂを設けた構成を示しているが、高分子
薄膜管隔壁１３ｂの枚数は任意とすることができる。

【００３５】図４は本発明のインジェクターを適用した
高速液体クロマトグラフの概略ブロック図である。図４
に示す高速液体クロマトグラフは、通常の高速液体クロ
マトグラフと同様の構成とすることができ、カラム２７
に送るキャリヤー液３２の送液ポンプ２６と、キャリヤ
ー液３２に試料液Ｓの成分を導入するインジェクター２
１（図４中の一点鎖線で囲まれた部分）と、試料成分を
導入したキャリヤー液３２を導入して分離を行うカラム
２７と、分離した成分を検出する検出器２８と、検出器
２８で検出したデータを処理するデータ処理部２９を備
える。

【００３６】本発明のインジェクター２１は、高分子薄
膜で形成された管２３と、高分子薄膜管２３を内部に通
すインジェクター容器２２と、高分子薄膜管２３内に水
等の液体相４１（または気体相４２）を導入するポンプ
２５と、液体相４１（または気体相４２）内に試料液Ｓ
を注入する試料注入口２４とを備える。インジェクター
容器２２の内部は高分子薄膜管２３によって２つの空間
部分に離隔され、高分子薄膜管２３の内側には試料液Ｓ
が注入された液体相４１（または気体相４２）が通さ
れ、高分子薄膜管２３の外側にはキャリヤー液３２が通
される。

【００３７】上記構成によって、インジェクター容器２
１内では、高分子薄膜を挟んで試料液Ｓが注入された液
体相４１（または気体相４２）とキャリヤー液３２とが
隣接しながら流れ、高分子薄膜を通して液体相４１（ま
たは気体相４２）中の試料成分がキャリヤー液３２に導
入される。

【００３８】高分子薄膜管２３を通過した液体相４１
（または気体相４２）は、インジェクター２１の外部に
排出され図示しないドレインに廃棄される。また、試料
成分が導入されたキャリヤー液３２はカラム２７に導か
れ、通常の高速液体クロマトグラフと同様に成分をカラ
ム２７で分離して検出器２８で検出する。

【００３９】インジェクター２１は、前記したインジェ
クター１１と同様の効果をそうすることができ、試料成
分の導入量は任意とすることができ、従来のインジェク
ターと比較して多量の試料成分を導入することができ、
また、廃液試料等の不純物を含む試料液についても、イ
ンジェクター自体を汚染することなく導入を行うことが
でき、インジェクターの洗浄が不要である。また、分析
する試料を変更する場合にも、インジェクターを洗浄す
ることなく用いることができる。

【００４０】図５は本発明のインジェクターを適用した
他の高速液体クロマトグラフの概略ブロック図である。
図５に示す高速液体クロマトグラフは、図４の構成例に
加えて高分子薄膜を用いた除去装置５１を備えるもので
ある。

【００４１】高速液体クロマトグラフ２０ａは、図４の
高速液体クロマトグラフ２０と同様に、カラム２７ａに
キャリヤー液３２ａを送る送液ポンプ２６と、キャリヤ
ー液３２ａに試料液Ｓの成分を導入するインジェクター
２１ａ（図４中の一点鎖線で囲まれた部分）と、試料成
分を導入したキャリヤー液３２ａを導入して分離を行う
カラム２７ａと、分離した成分を検出する検出器２８ａ
と、検出器２８ａで検出したデータを処理するデータ処
理部２９ａを備え、さらに、送液ポンプ２６ａとインジ
ェクター２１ａとの間に除去装置５１を備える。

【００４２】除去装置５１はキャリヤー液３２ａ中に含
まれる不純物を除去する装置であり、高分子薄膜で形成
された管５３と、高分子薄膜管５３を内部に通す除去容
器５２と、高分子薄膜管５３に空気や窒素やヘリウム等
の気体相を送るポンプ５５とを備える。

【００４３】除去容器５２内には、送液ポンプ２６によ
ってキャリヤー液３２ａが送り込まれる。除去容器５２
内において、キャリヤー液３２ａに含まれる不純物はパ
ーベーパレーションによって高分子薄膜管５３を通して
気体相中に移動する。除去装置５１によって精製された
キャリヤー液３２ａはインジェクター２１に送られる。
この後は、前記した図４の高速液体クロマトグラフと同
様の動作によって、試料成分がキャリヤー液３２ａ内に
導入され分析が行われる。

【００４４】図６は本発明のインジェクターを用いたガ
スクロマトグラフによって、試料に含まれる有機溶剤を
検出した分析結果例である。図６（ａ）は標準試料の分
析結果であり、ａはメタノール（３．８７３μｇ），ｂ
はｎ−ヘキサン（１０．１２ｎｇ），ｃは酢酸エチル
（１０．８６ｎｇ），ｄはクロロホルム（１０．７１ｎ
ｇ），ｅはベンゼン（９．７３ｎｇ），ｆはジオキサン
（２０．８７ｎｇ），ｇはトルエン（１１．９５ｎ
ｇ），ｈはキシレン（１０．３１ｎｇ）である。

【００４５】この標準試料に対して、図６（ｂ），
（ｃ）は廃油や汚泥等を試料とした場合に分析結果であ
る。

【００４６】本発明のインジェクターを用いることによ
って、難揮発性化合物を含む廃液試料についても抽出処
理を行うことなく直接分析を行うことができ、またイン
ジェクターを汚染することなく分析を行うことができ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガスクロマトグラフ，ガスクロマトグラフ−質量分析
計，燃焼式全炭素計，高速液体クロマトグラフ等の分析
装置に適用することができ、取り扱いが容易なインジェ
クターを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】高分子薄膜の機能を説明するための図である。

【図２】本発明のインジェクターを適用したガスクロマ
トグラフの概略ブロック図である。

【図３】ガスクロマトグラフに適用する本発明の他のイ
ンジェクターの構成例を示す図である。

【図４】本発明のインジェクターを適用した高速液体ク
ロマトグラフの概略ブロック図である。

【図５】本発明のインジェクターを適用した他の高速液
体クロマトグラフの概略ブロック図である。

【図６】本発明のインジェクターを用いたガスクロマト
グラフによる分析結果例である。

【符号の説明】

１０…ガスクロマトグラフ、１１，１１ａ，２１，２１
ａ…インジェクター、１２，１２ａ，１２ｂ，２２，２
２ａ…インジェクター容器、１３，１３ａ，２３，２３
ａ，５３…高分子薄膜管、１３ｂ…高分子薄膜隔壁、１
４，１４ａ，１４ｂ，２４，２４ａ…試料注入口、１
５，１５ａ，１５ｂ，２５，２５ａ…ポンプ、１６…流
量制御装置、１７，２７，２７ａ…カラム、１８，２
８,２８ａ…検出器、１９，２９，２９ａ…データ処理
装置、２５…ポンプ、２６…相液ポンプ、３１，３１
ａ，３１ｂ…キャリヤーガス、３２，３２ａ…キャリヤ
ー液、４１，４１ａ，４１ｂ…液体相、４２…気体相、
５１…除去装置、５２…除去容器、Ｓ…試料液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分配による選択的分離機能を有する非多
   孔質の高分子薄膜と、前記高分子薄膜を隔壁として備え
   る容器とを備え、前記容器内において、高分子薄膜で離
   隔される一方の側に試料を含む試料相を導入し、高分子
   薄膜で離隔される他方の側に移動相を導入し、高分子薄
   膜を通して試料を移動相内に移動させることによって試
   料の注入を行う、インジェクター。