JPH0332023B2 - - Google Patents
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- JPH0332023B2 JPH0332023B2 JP56154008A JP15400881A JPH0332023B2 JP H0332023 B2 JPH0332023 B2 JP H0332023B2 JP 56154008 A JP56154008 A JP 56154008A JP 15400881 A JP15400881 A JP 15400881A JP H0332023 B2 JPH0332023 B2 JP H0332023B2
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- Japan
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- sample
- liquid
- pressure
- container
- neck
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- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明の小量の液体試料(サンプル)を、クロ
マトグラフ分析装置、ことにキヤピラリカラムま
たはマイクロパツクカラムを有する高分解能ガス
クロマトグラフ分析装置および薄層クロマトグラ
フ分析装置に、制御された再現可能なやり方で導
入する方法に関する。本発明によれば、極度に少
量のサンプリングで最大の信頼性および再現性を
得るために、サンプル容器としては非常に小径の
ピペツト様またはノズル様の出口頸部を有するも
のを使用し、他方、この容器内に入れた液体は時
間または振幅またはその両方において制御された
少なくともひとつの圧力パルスで送り出されるよ
うにして、対応する制御された量の液体が出口頸
部から出るのを決めるのである。この圧力パルス
は容器内の液体サンプルに直接印加される空力パ
ルスとするか、または磁歪または圧電により作用
する装置により液体サンプルに印加される機械的
パルスとすることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The method of controlling a small volume of liquid sample according to the invention to a chromatographic analyzer, in particular a high-resolution gas chromatograph analyzer and a thin layer chromatograph analyzer having a capillary column or a micropack column. and how to introduce it in a reproducible manner. According to the invention, in order to obtain maximum reliability and reproducibility with extremely small sampling volumes, sample containers are used with pipette-like or nozzle-like exit necks of very small diameter; Liquid placed in the container is delivered with at least one pressure pulse controlled in time and/or amplitude to determine a correspondingly controlled amount of liquid exiting the outlet neck. This pressure pulse can be an aerodynamic pulse applied directly to the liquid sample in the container, or a mechanical pulse applied to the liquid sample by a magnetostrictive or piezoelectrically acting device.
クロマトグラフ分析に用いられる微量注射器
(マイクロシリンジ)は一般に、較正された本体
(0.2ないし10マイクロリツトルの範囲の量をサン
プリングできるように較正された本体)を有する
型式か、または針の内部容積が較正されたものと
し、この針内にピストンが貫入する型式かのいず
れかの型式である。後者の微量注射器は少量のサ
ンプルを信頼性ありかつ再現性あるやり方で扱う
ことができるが、これは或る一定の限度内、こと
に約200−300ナノリツトル(2−3×10-7リツト
ル)の下限内でのことである。この限度以下で
は、液体の表面張力が高いことおよびピストンの
運動が比較的低い速度で行なわれることのため
に、針の出口ノズルの直径が小さくとも、この針
の先端に形成される液滴がここから落ちずらくな
るのである。さらにピストンと較正針との間の密
封性が悪いとこの量の精度に悪影響を与える。 Microsyringes used for chromatographic analysis are generally of the type with a calibrated body (bodies calibrated to sample volumes ranging from 0.2 to 10 microliters) or with a needle that has a small internal volume. It is assumed that the needle is calibrated and is either of the type in which a piston penetrates the needle. The latter microsyringes are capable of handling small sample volumes in a reliable and reproducible manner, but only within certain limits, especially around 200-300 nanoliters (2-3 x 10 -7 liters). This is within the lower limit of . Below this limit, due to the high surface tension of the liquid and the relatively low velocity of the piston movement, the droplet formed at the tip of the needle is It becomes difficult to fall from here. Additionally, a poor seal between the piston and the calibration needle will adversely affect the accuracy of this quantity.
他の既知システムとしては、実験室で普通に用
いられている「ピペツトシステム」と呼ばれるサ
ンプリングシステムがある。これでは較正された
チユーブに、移送しようとする液体を口で吸うこ
とによつて、制御された量だけ充填し、その吸い
口を塞いでチユーブ内に液体を保留する。次いで
この吸い口を開放して液体を受容容器内に注入す
る。このような所定量の液体をサンプリングする
方法または移送する方法は周知であり、ガスクロ
マトグラフ分析にも用いられて来ている。文献に
よればその量の下限は20−50ナノリツトル(2−
5×10-8リツトル)とされているが〔アール、カ
イザー(R.Kaiser)著1963年バターウオース
(Butterworths)発行のガス相クロマトグラフイ
(Gas Phase Chromatography)第1巻第90−95
頁参照〕、通常計り得る量は可成りおおよその値
にすぎない。 Another known system is a sampling system commonly used in laboratories called a "pipette system." This involves filling a calibrated tube with a controlled amount of the liquid to be transferred by sucking it into the mouth, and then closing the mouthpiece to retain the liquid within the tube. The mouthpiece is then opened to inject the liquid into the receiving container. Methods of sampling or transferring such predetermined amounts of liquid are well known and have been used in gas chromatographic analysis. According to the literature, the lower limit of the amount is 20-50 nanoliters (2-50 nanoliters).
5 × 10 -8 liters) [Gas Phase Chromatography, by R. Kaiser, published by Butterworths, 1963, Volume 1, No. 90-95.
(see page), quantities that can usually be measured are only very approximate values.
それ故、もちろんサンプリングしようとする液
体物質の性質によるが、下限はおおよそ50ないし
200ナノリツトル(5−20×10-8リツトル)の間
にあると考えることができる。これ以下ではマイ
クロシリンジまたはマイクロピペツトを使つて信
頼性および再現性のあるサンプリングを行なうこ
とができない。 Therefore, the lower limit is approximately 50 or
It can be considered to be between 200 nanoliters (5-20×10 -8 liters). Below this, reliable and reproducible sampling cannot be performed using a microsyringe or micropipette.
さらに、ピペツトの場合、また屡々マイクロシ
リンジの場合、ピストンとサンプル液体との間の
ガス状流体が完全に除去されないと、液体をピペ
ツトの外へと押し出すガスがキヤピラリカラムに
入つてしまう。このことは屡々このガスとして分
析に影響を与えないようなガスを選択し使用せざ
るを得ないという問題が生じさせる。 Furthermore, in the case of pipettes, and often microsyringes, if the gaseous fluid between the piston and the sample liquid is not completely removed, the gas that forces the liquid out of the pipette will enter the capillary column. This often results in the problem of having to select and use a gas that does not affect the analysis.
上述の定量的な制約は、クロマトグラフ分析装
置のキヤピラリカラムへ比較的多量の試料を導入
するために付帯的な操作を屡々強要されることと
なる。ことに蒸気化なしに直接注入を行なう場合
(オンカラム)、試料は屡々非常に高い希釈比(約
1:100000またはそれ以上)で希釈されねばなら
ない。このための操作は試料の正確な分析におけ
る困難性およびサンプルの当社の条件に変化分を
導入する可能性を包含する。 The above-mentioned quantitative constraints often require additional operations in order to introduce a relatively large amount of sample into the capillary column of a chromatographic analyzer. Particularly when direct injection is performed without vaporization (on-column), the sample often has to be diluted with very high dilution ratios (approximately 1:100,000 or more). This manipulation involves difficulties in the accurate analysis of the sample and the possibility of introducing variations in the conditions of the sample.
その他の場合には、いわゆるスプリツテイング
操作が必要である。これは注射器へ供給した量の
大きなパーセントがカラムへの導入前に失なわれ
ることを意味し、このような操作はさらに高いデ
イスクリミネーシヨンの危険性を包含すると云え
よう。 In other cases, a so-called splitting operation is necessary. This means that a large percentage of the volume delivered to the syringe is lost before introduction into the column, and such an operation may involve an even higher risk of discrimination.
従つて本発明の目的は、非常に少量の液体サン
プル、たとえば10ピコリツトル(1×10-11リツ
トル)ないし50ナノリツトル(5×10-8リツト
ル)の液体サンプルを、同一サンプリング条件お
よび同一サンプルで再現可能なやり方で、クロマ
トグラフ分析装置へサンプリングする方法を提供
することにある。 Therefore, it is an object of the present invention to reproduce very small liquid samples, for example 10 picoliters (1×10 -11 liters) to 50 nanoliters (5×10 -8 liters), with the same sampling conditions and the same samples. The object of the present invention is to provide a method for sampling into a chromatographic analyzer in a possible manner.
本発明の他の目的は、非常に少量の液体サンプ
ルの導入に際し、このサンプルをサンプリング容
器から追い出すために液体状または気体状のいず
れを問わず他の物質をクロマトグラフ分析装置内
に同時に導入してしまうことを必要としない前述
の方法を提供するにある。 Another object of the invention is to simultaneously introduce other substances, whether liquid or gaseous, into the chromatographic analyzer in order to displace this sample from the sampling vessel upon the introduction of a very small volume of liquid sample. The purpose of the present invention is to provide a method as described above that does not require the use of a computer.
本発明のさらに他の目的は、クロマトグラフ分
析装置内への物質の適量注入が注入段階それ自体
の間に最高の信頼性、確度および再現性をもつて
行なわれるという特別の条件で操作する前述の方
法を提供するにある。 Yet another object of the invention is that the above-mentioned operating in special conditions that the injection of a quantity of substance into the chromatographic analyzer is carried out with maximum reliability, accuracy and reproducibility during the injection step itself. We are here to provide you with a method.
すなわち本発明は、クロマトグラフ分析系こと
に高分解能ガスクロマトグラフ分析系または薄層
クロマトグラフ分析系内に10ピコリツトないし50
ナノリツトルの非常に少ない量の液体試料をサン
プリングする方法において、最大寸法1ないし
100ミクロン好適には1ないし30ミクロンの開口
の出口として働くピペツト形またはノズル形の頸
部を有しサンプリングしようとする量よりも大き
い容積を有する試料容器を用意し、この試料容器
にサンプリングしようとする量よりも多量の試料
を、前記頸部の出口開口に試料液体のメニスカス
を形成するようにして充填し、この充填前または
後に前記試料容器またはその一部分を、クロマト
グラフ分析系内へ試料注入する装置内へ導入し、
前記出口における液体試料の表面張力を克服する
に充分な圧力値とこの圧力値およびサンプリング
しようとする量に従つて時間的に制限された持続
時間を有する少なくともひとつの圧力パルスを、
出口開口寸法、圧力パルス振幅、試料特性および
パルスの数を考慮に入れて、前記試料容器内の液
体に与えて前記試料注入装置へ前記非常に少ない
量の試料を注入し、前記試料容器の出口開口にお
ける前記液体の表面張力を克服するに充分な圧力
値以下の値に前記パルス圧力を突然に減少せしめ
て試料の注入を突然に中断して前記頸部において
液滴が形成されて残ることを回避することを特徴
とする、クロマトグラフ分析試料採取方法にあ
る。 That is, the present invention provides a chromatographic analysis system, particularly a high-resolution gas chromatography analysis system or a thin layer chromatography analysis system, in which 10 to 50
In a method for sampling very small amounts of liquid samples, such as nanoliters, the maximum dimension 1 or
Provide a sample container with a pipette- or nozzle-shaped neck serving as an outlet for an opening of 100 microns, preferably 1 to 30 microns, and a volume larger than the volume to be sampled, and place the sample into this sample container. filling the outlet opening of the neck with a larger amount of sample to form a meniscus of sample liquid at the outlet opening of the neck, and before or after filling the sample container or a portion thereof, injecting the sample into a chromatographic analysis system. Introduce it into the equipment that will
at least one pressure pulse having a pressure value sufficient to overcome the surface tension of the liquid sample at the outlet and a duration limited in time according to this pressure value and the quantity to be sampled;
Taking into account the outlet opening dimensions, pressure pulse amplitude, sample characteristics and number of pulses, the very small amount of sample is injected into the sample injector by giving the liquid in the sample container the outlet of the sample container. abruptly reducing the pulse pressure to a value below a pressure sufficient to overcome the surface tension of the liquid at the aperture and abruptly interrupting sample injection to prevent a droplet from forming and remaining at the neck; A chromatographic analysis sample collection method is characterized in that:
以下本発明を添付図面に例示したその好適な実
施例について詳述する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to preferred embodiments illustrated in the accompanying drawings.
前述のように本発明はクロマトグラフ分析系内
へ液体試料をサンプリングする方法に関するもの
であつて、この方法はことに実験用クロマトグラ
フ分析システム、その中でもキヤピラリカラムを
そなえ、早期蒸発をせずに試料直接オンカラム注
入ができる高分解能ガスクロマトグラフ分析系ま
たは薄層クロマトグラフ分析系に適用されるもの
である。ことに直接注入型のクロマトグラフ分析
系は周知のものであり、このクロマトグラフ分析
系では液体試料をカラムの前段へ直接注入し次い
でキヤリアガスによりこれをカラムに沿つて移動
せしめ、同時にこの試料を蒸気化することが行な
われている。本発明による方法はことに上述の型
式のクロマトグラフ分析システムにおいて、正確
な量の注入試料を得るのに従来方法において必要
であつた希釈という手段を必要とせず、クロマト
グラフ分析系内で分析することが可能な量だけの
少量の液体試料の注入を可能とするものである。
本明細書に例示の方法はこのような量をこえる量
の注入も可能であり、このようにすれば10ピコリ
ツトルないし50ナノリツトルの範囲の量の液体試
料すなわち従来用いられていた分析系では考える
ことができなかつた少量の液体試料を信頼性あり
かつ再現性あるやり方で注入するのに特に適して
いる。 As mentioned above, the present invention relates to a method for sampling a liquid sample into a chromatographic analysis system, and this method is particularly applicable to an experimental chromatographic analysis system, in which a capillary column is provided to sample a liquid sample without premature evaporation. It is applied to high-resolution gas chromatography analysis systems or thin layer chromatography analysis systems that can perform direct on-column injection. In particular, direct injection chromatographic analysis systems are well known, in which a liquid sample is injected directly into the front of the column, and then moved along the column by a carrier gas, while at the same time vaporizing the sample. is being transformed. The method according to the invention, particularly in chromatographic analysis systems of the type described above, does not require the dilution measures required in conventional methods to obtain the correct amount of injected sample, and the analysis can be carried out within the chromatographic analysis system. This makes it possible to inject as little liquid sample as possible.
The method exemplified herein is capable of injecting amounts exceeding these amounts, and in this way, liquid samples with amounts in the range of 10 picoliters to 50 nanoliters, i.e., unthinkable with conventional analytical systems, can be injected. It is particularly suitable for reliably and reproducibly injecting small amounts of liquid samples that otherwise would not be possible.
本発明の方法は液体試料用の容器を用いること
を基礎とするものである。この容器は実際に分析
に供する試料の体積よりも大きな体積を有するも
のとして、任意適当の材料で作られる。たとえば
その材料をガラス、溶融シリカまたは任意の他の
材料とし、その形状をピペツト状、注射針形また
はその他の任意適当な形状とする。 The method of the invention is based on the use of containers for liquid samples. This container is made of any suitable material and has a volume larger than the volume of the sample actually subjected to analysis. For example, the material may be glass, fused silica, or any other material, and the shape may be pipette-like, needle-like, or any other suitable shape.
この容器の必須要件は、第1図の符号10また
は12に示すように容器が、1ないし100ミクロ
ンの範囲の最大寸法(この場合には直径dの寸
法)、好適には1ないし30ミクロンの範囲の寸法
を有する出口をそなえた頸部を有することであ
る。この頸部は第1図において符号14で示すよ
うにノズル形とすることができる。この頸部は好
適には10ないし30ミクロンの直径dのものとす
る。またこの頸部は好適には第1図の符号16で
示すように1ないし20ミクロンの直径dを有する
マイクロピペツトの形とすることもできる。第1
図に例示した容器10または12には、通常の方
法たとえば注射器、重力、毛細管またはその他の
任意の手段により、頸部14または16から流出
せしめクロマトグラフ分析系内で分析に用いよう
とする所要量よりも多い量の液体17を充填す
る。一旦容器10または12に試料液体18が送
給されると、ことにピペツト様の端部を有する容
器12の場合には、液体が頸部14または16に
達するに充分下降してゆきここにメニスカスを形
成することをたしかめることが必要である。これ
らの条件下では、頸部の寸法が減じているので、
液体の表面張力がこの液体が滴となつて頸部から
落下してゆくことをさまたげるのである。これは
明かに頸部14または16が、ガスクロマトグラ
フ分析カラムの壁のような異物体にさわつていな
いことを条件とする。もしさわつていると、液体
はカラムの外側に流れ出す。前述のように頸部1
4または16を介して、計つた量の液体18を放
出するため容器10または12の供給を行なうに
は、液体18へ圧力を第1図に矢印20で略示す
るように直接または間接に印加するのである。こ
の圧力は、放出液体量は振幅すなわちパルス圧力
の値とこのパルス自体の持続時間とこのようなパ
ルスの数とに依存することを考慮に入れて第2図
および第3図に示すように振幅的にまた時間的に
制御されるのである。 The essential requirement for this container is that the container has a maximum dimension (in this case diameter d) in the range of 1 to 100 microns, preferably 1 to 30 microns, as shown at 10 or 12 in FIG. having a neck with an outlet having a range of dimensions. This neck can be nozzle-shaped, as shown at 14 in FIG. This neck preferably has a diameter d of 10 to 30 microns. The neck may also preferably be in the form of a micropipette, as shown at 16 in FIG. 1, having a diameter d of 1 to 20 microns. 1st
The container 10 or 12 illustrated in the figure contains the required amount to be drained from the neck 14 or 16 by any conventional method, such as by syringe, gravity, capillary tube, or any other means, to be used for analysis in a chromatographic analysis system. A larger amount of liquid 17 is filled. Once the sample liquid 18 has been delivered to the container 10 or 12, especially in the case of a container 12 with a pipette-like end, the liquid has descended sufficiently to reach the neck 14 or 16, where it forms a meniscus. It is necessary to confirm that it is formed. Under these conditions, the cervical dimensions are reduced, so
The surface tension of the liquid prevents the liquid from forming droplets and falling down the neck. This obviously provides that the neck 14 or 16 does not touch foreign bodies such as the walls of the gas chromatographic analysis column. If it is touched, the liquid will flow out of the column. Cervical 1 as mentioned above
4 or 16, by applying pressure directly or indirectly to the liquid 18 as schematically indicated by arrow 20 in FIG. That's what I do. This pressure is determined by the amplitude as shown in Figures 2 and 3, taking into account that the amount of liquid released depends on the amplitude, i.e. the value of the pulse pressure, the duration of this pulse itself and the number of such pulses. It is controlled both physically and temporally.
第2図および第3図に見ることができるよう
に、このパルスは段の形をしており、その立下り
の部分すなわちゼロへの圧力の戻りの部分ができ
るだけ垂直であつてこの段階において頸部14ま
たは16において液滴の形成が回避できるように
することが非常に重要である。このような液滴が
形成されて残ると、注入試料の測定結果を全く変
えてしまうことになるからである。第2図の場合
には、圧力パルスは空力パルスであつて、値P1
に達する。この値P1はいずれにしても頸部14
または16における液体の表面張力を克服するに
必要な値よりも高い値としなければならない。圧
力値P1に関連して、このパルスの持続時間Δtを
選択する。この持続時間は約1ミリ秒から約1秒
まで変化し得るものであつて、これにより放出液
体の所定量を得るのである。 As can be seen in Figures 2 and 3, this pulse has the form of a step, the falling part, the return of the pressure to zero, being as vertical as possible and the peak at this stage. It is very important to be able to avoid the formation of droplets in portions 14 or 16. This is because, if such droplets are formed and remain, they will completely change the measurement results of the injected sample. In the case of Figure 2, the pressure pulse is an aerodynamic pulse and has the value P 1
reach. This value P 1 is in any case the neck 14
Or the value must be higher than that required to overcome the surface tension of the liquid at 16. Select the duration Δt of this pulse in relation to the pressure value P 1 . This duration can vary from about 1 millisecond to about 1 second to achieve a predetermined amount of ejected liquid.
圧力値は1ないし10気圧の範囲とすることがで
きる。また、短い持続時間を有するいくつかのパ
ルスを用いるようにすることも可能である。しか
しサンプリングの確実な再現性を果すためには死
空間すなわち各圧力パルスが作用するガス体積分
を最小とすることが非常に重要である。 The pressure value can range from 1 to 10 atmospheres. It is also possible to use several pulses with short duration. However, in order to ensure reproducibility of sampling, it is very important to minimize the dead space, ie the gas volume affected by each pressure pulse.
第3図に例示する状態は磁歪または圧電の手段
により生ぜしめる圧力パルスの場合に生ずる状態
である。この場合には時間Δtは極端に短く、磁
歪装置を形成する積層コアの共振周波数または10
ないし100KHzの範囲であるピエゾ電気材料の周
波数に対応する一方、各パルス毎に放出される量
の制御は装置に与える電気パルスの振幅を変化さ
せることにより行なわせることができる。この圧
力値はいずれにしても空力の場合に必要な値より
も1桁ないし数桁高い値である。空力パルスによ
る本発明方法を実施する装置を第4図に略示して
ある。この図においては、第1図の左側に例示し
た型式の受容容器10が示されており、これは好
適には非常に小さな内径を有するものとし、支持
ブロツク26内にたとえば鎖錠ナツト22とこの
ナツトで圧縮されるガスマツト24とにより着脱
可能に固定してある。支持ブロツク26は圧力ガ
ス、たとえば空気、を供給するダクト28を有す
る。またブロツク26には他のダクト30があ
り、このダクト30は鎖錠素子32により閉鎖す
ることができる。容器10には試料18を供給す
る。鎖錠素子32はたとえば金属製の突起33を
包含し、これにより死空間を最少限に減小せしめ
ることができる。 The situation illustrated in FIG. 3 is that which occurs in the case of pressure pulses produced by magnetostrictive or piezoelectric means. In this case, the time Δt is extremely short, and the resonant frequency of the laminated core forming the magnetostrictive device, or 10
While accommodating frequencies of piezoelectric materials ranging from 100 KHz to 100 KHz, control of the amount emitted with each pulse can be achieved by varying the amplitude of the electrical pulses applied to the device. This pressure value is in any case one or several orders of magnitude higher than the value required in the aerodynamic case. An apparatus for carrying out the method of the invention by means of aerodynamic pulses is schematically illustrated in FIG. In this figure, a receiving container 10 of the type exemplified on the left in FIG. It is removably fixed by a gas mat 24 compressed by a nut. The support block 26 has a duct 28 for supplying pressurized gas, for example air. There is also a further duct 30 in the block 26, which can be closed by a locking element 32. A sample 18 is supplied to the container 10 . The locking element 32 includes, for example, a metal projection 33, which makes it possible to reduce the dead space to a minimum.
ダクト28は任意既知のやり方で、空気源34
から来る加圧空気を供給する回路に接続してあ
る。この回路は圧力制御器36および電気弁38
を包含する。この電気弁38の開放時間は、既知
の装置40によつて制御することができる。ダク
ト42は電気弁38とブロツク26との間に位置
させてあり、これは好適には非常に小さな内径を
有するものとし、いわゆる死容積を最小限とする
のである。この死容積とは弁38と容積10内の
液体18の上部メニスカスとの間に存在する空気
容積である。この死容積を減ずることは、パルス
の終りに当つて圧力を急激に減小せしめて容器1
0の出口に液滴が形成されて残ることのないよう
にするために非常に重要である。 Duct 28 connects air source 34 to air source 34 in any known manner.
It is connected to a circuit that supplies pressurized air coming from the This circuit consists of a pressure controller 36 and an electric valve 38.
includes. The opening time of this electric valve 38 can be controlled by a known device 40. The duct 42 is located between the electric valve 38 and the block 26 and preferably has a very small internal diameter to minimize so-called dead volume. This dead volume is the air volume that exists between the valve 38 and the upper meniscus of liquid 18 in volume 10. Reducing this dead volume causes the pressure to drop rapidly at the end of the pulse, causing the vessel 1
It is very important to avoid droplets forming and remaining at the outlet of the 0.
第4図の装置にはたとえば通常の注射器により
鎖錠素子32を外した開口を介して、ガスクロマ
トグラフ分析システム内に注入すべき量よりも多
い量の試料を供給する。一旦この供給がなされる
と、開口は閉じられ、容器はクロマトグラフ装置
内に導入され、弁38を装置40により制御され
る時間だけ開いて、圧力センサ36により制御さ
れる値を有する圧力パルスを発生せしめる。この
ようにして少量の液体噴流が形成され出口頸部1
4から小さな滴となつて出てゆく。液体の種類お
よび頸部の径が同じであれば、出口頸部14から
遠いほど圧力値は大きい。 The apparatus of FIG. 4 is supplied with a larger amount of sample than is to be injected into the gas chromatographic analysis system, for example by means of a conventional syringe, through the opening with the locking element 32 removed. Once this supply has been made, the opening is closed, the container is introduced into the chromatographic apparatus, and the valve 38 is opened for a time controlled by the apparatus 40 to generate a pressure pulse having a value controlled by the pressure sensor 36. cause it to occur. In this way a small liquid jet is formed at the outlet neck 1
From 4, it comes out in the form of small drops. If the type of liquid and neck diameter are the same, the farther from the outlet neck 14 the greater the pressure value.
第5図に例示するサンプリング装置は圧電装置
によつて作動する。このサンプリング装置の一部
分では実質的に液滴噴流を形成し放出する素子は
既知のジエツトオンデイマンド型のインキ滴プリ
ンテイング装置のようになつている。これは、容
器44を主要構成部分として包含するもので、た
とえばこの容器は必ずしも円筒形である必要はな
いガラスまたは溶融シリカで作られ、カラムへ注
入しようとする試料をたとえば上部から導入し下
部に充填できるようにしてある。 The sampling device illustrated in FIG. 5 is operated by a piezoelectric device. In a portion of this sampling device, the elements for forming and ejecting the drop jet are substantially similar to known jet-on-demand ink drop printing devices. This includes as a main component a container 44, which is not necessarily cylindrical, for example made of glass or fused silica, and in which the sample to be injected into the column is introduced, for example, from the top and into the bottom. It is ready to be filled.
容器44は前述のようにその下部が較正された
ノズル14で終わつており、ここから液体噴流が
放出される。大気圧下では液体は表面張力のため
にノズル14の外に流れ出さない。 The container 44 terminates at its lower part in a calibrated nozzle 14, as described above, from which a liquid jet is ejected. At atmospheric pressure, liquid does not flow out of the nozzle 14 due to surface tension.
容器44は圧電型のトランスジユーサ50に接
続してある。この圧電型のトランスジユーサ50
は励起されると容器44の内部に突然の容積変化
を生じせしめ、このためこの中の液体に突然の圧
力変化が生じてノズル14を通つてひとつまたは
それ以上の滴の較正された噴流として流出せしめ
られる。ノズル14のすぐ近くに配設されたとえ
ばプラスチツク材料で作られた小さなブロツク5
2の中に収容されたこのトランスジユーサ50は
電気パルス源54で励起せしめられる。この電気
パルスは前述のような特性を有するものとし、ス
イツチ55を有する回路53を介して圧電トラン
スジユーサ50の電極51に供給される。スイツ
チ55により操作員は回路を閉じ、滴の噴流の放
出を制御する。電気パルス源54には既知の装置
56が接続してあり、この装置56によつてトラ
ンスジユーサ50に与えるパルスの振幅を変化せ
しめる。他の装置57はパルスまたは一連のパル
スの持続時間を制御する装置である。 The container 44 is connected to a piezoelectric transducer 50. This piezoelectric transducer 50
When excited, it causes a sudden change in volume within the container 44, which causes a sudden change in pressure in the liquid therein, causing it to flow out through the nozzle 14 as a calibrated jet of one or more drops. I am forced to do it. A small block 5 made of plastic material, for example, arranged in the immediate vicinity of the nozzle 14.
This transducer 50, housed within 2, is energized by an electrical pulse source 54. This electric pulse, which has the characteristics described above, is supplied to the electrode 51 of the piezoelectric transducer 50 via a circuit 53 having a switch 55. Switch 55 allows the operator to close the circuit and control the release of the jet of drops. Connected to the electrical pulse source 54 is a known device 56 for varying the amplitude of the pulses applied to the transducer 50. Other devices 57 are devices that control the duration of the pulse or series of pulses.
操作に当つては、まず容器44にたとえばマイ
クロシリンジにより液体試料を少なくともノズル
14に近いところに充填しなければならない。ト
ランスジユーサ50で所定の振幅を有するひとつ
のパルス又は一連のパルスを生ぜしめる。この間
ノズル14では試料液体のひとつまたはそれ以上
の滴の噴流が予じめ決められた少量だけ放出され
る。この噴流は高い方向性を有し、その直径の増
大は極度に制限されており、このためたとえばス
ライス型または回転型の弁をそなえた直接インゼ
クタの注入ポートを介してクロマトグラフ分析装
置のカラム内に差し向けることができるのであ
る。 In operation, the container 44 must first be filled with a liquid sample, at least close to the nozzle 14, using, for example, a microsyringe. Transducer 50 generates a pulse or a series of pulses having a predetermined amplitude. During this time, nozzle 14 emits a jet of one or more droplets of sample liquid in a predetermined small amount. This jet is highly directional and its diameter increase is extremely limited, so that it can be inserted, for example, into the column of a chromatographic analyzer via the injection port of a direct injector with a slicing or rotary valve. It can be directed to.
パルスの振幅は素子56によつて制御せしめら
れ、パルスにより与えられた圧力上昇の制御を得
ることができる。その結果ノズル直径および処理
液体の性質を考慮に入れて作動条件に影響を及ぼ
す第1のパラメータことに液滴噴流の正確な形成
の制御を得ることができる。他の条件を変えない
ままとすると、予じめ選択した振幅を有するパル
スの形成のおかげで、所定の試料の放出量が得ら
れ、このため、一連のパルスによつて得られる放
出量はこのパルスの持続時間、従つてこのパルス
列を形成するパルス数に依存することになる。こ
れは各パルスの持続時間がトランスジユーサの特
性によつて決定されてしまうからである。 The amplitude of the pulse is controlled by element 56 to provide control of the pressure rise imparted by the pulse. As a result, precise control of the formation of the droplet jet can be obtained, taking into account the nozzle diameter and the properties of the treatment liquid, the first parameters influencing the operating conditions. If other conditions remain unchanged, the emission of a given sample is obtained thanks to the formation of a pulse with a preselected amplitude, so that the emission obtained with a series of pulses is It will depend on the duration of the pulses and thus on the number of pulses forming this pulse train. This is because the duration of each pulse is determined by the characteristics of the transducer.
第6図に例示した装置は、ピストン48付の針
シリンジ46を有する容器すなわち針44から成
る。針44は、弁62を有する既知の型式のイン
ゼクタ60の本体内部でダクト58内に導入され
る。このインゼクタ本体には針44に作用を及ぼ
すニツケル製の磁歪装置64がそなえてある。与
える圧力は、液体18が針44内を少なくとも部
分的にすなわちその出口頸部14のところまで充
填されていさえすれば、シリンダピストン48の
位置とは無関係に、試料放出を所望の量に決定す
るに充分な程度とする。空力パルスの場合も、ま
た圧電または磁歪による機械的なパルスの場合で
も、本発明による方法および装置キヤピラリカラ
ムを有する高分解能ガスクロマトグラフ分析装置
に適用された場合、容器10または12とキヤピ
ラリカラム66とを往復的に動かすふたつの用例
がある。まず第1の用例を第7図に示す。この第
7図では、容器10または12はキヤピラリカラ
ム66の内径またはキヤピラリカラムの拡大端部
67の内径よりも小さな外径を有することが示さ
れている。このため容器10または12はキヤピ
ラリカラム66の入口開口内にその端部が貫通で
きるようにインゼクタ内に挿入されるのである。
この場合前述の条件下における液体試料の放出
は、頸部14がどこにもさわらないように、こと
にカラム66の壁にさわらないようにするという
ことのみに制約されるだけである。試料の注入中
およびその後において、キヤリアガスの流れを得
て、これを矢印68で示すようにカラム壁と容器
10との間に存在する中空の空間を介してカラム
中に入れる。 The device illustrated in FIG. 6 consists of a container or needle 44 having a needle syringe 46 with a piston 48. The needle 44 is introduced into the duct 58 inside the body of an injector 60 of known type with a valve 62 . The injector body is provided with a magnetostrictive device 64 made of nickel that acts on the needle 44. The applied pressure determines the desired amount of sample ejection, independent of the position of the cylinder piston 48, as long as the liquid 18 fills the needle 44 at least partially, i.e. up to its exit neck 14. shall be sufficient for Both in the case of aerodynamic pulses and also in the case of piezoelectric or magnetostrictive mechanical pulses, the method and device according to the invention, when applied to a high-resolution gas chromatograph analyzer having a capillary column, can be used to transport the vessel 10 or 12 and the capillary column 66 back and forth. There are two examples of how to move. First, a first example is shown in FIG. In this FIG. 7, the container 10 or 12 is shown to have an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the capillary column 66 or the enlarged end 67 of the capillary column. To this end, the container 10 or 12 is inserted into the injector so that its end can pass through the inlet opening of the capillary column 66.
In this case, the discharge of the liquid sample under the aforementioned conditions is only restricted to ensuring that the neck 14 does not touch anything, especially the walls of the column 66. During and after injection of the sample, a flow of carrier gas is obtained which is directed into the column through the hollow space existing between the column wall and the vessel 10, as indicated by arrow 68.
これとは逆に、キヤピラリカラムが容器10ま
たは12の外径よりも小さいかまたは等しい内径
を有する場合が容器の種類別に第8図および第9
図に例示してある。この場合、インゼクタ本体7
0には頸部72が形成してある。この頸部は好適
にはできるだけ短い軸線方向長さを有するものと
し、その両側にカラム66と容器10または12
を配置する。容器10又は12は好適には保護部
材74内に収容し、これにより容器10または1
2が壁に当る座とする。この場合前述のように、
()容器10または12の出口頸部14又は1
6とカラム66との間の距離、すなわち軸線方向
に測つた距離をできるだけ短くたとえば最大10ミ
リにすること、および()頸部14または16
内への噴流の注入圧力を、噴流の径がひろがる傾
向が非常にわずかであるような条件を維持するに
充分な圧力とすること、さらに頸部14およびカ
ラム66の軸線方向整合が完全であることの3条
件をととのえることがのぞましい。 Conversely, if the capillary column has an inner diameter smaller than or equal to the outer diameter of the container 10 or 12, the capillary column may have an inner diameter smaller than or equal to the outer diameter of the container 10 or 12.
An example is shown in the figure. In this case, the injector body 7
0 has a neck 72 formed therein. This neck preferably has as short an axial length as possible and has a column 66 and a container 10 or 12 on each side.
Place. Container 10 or 12 is preferably housed within a protective member 74 so that container 10 or 1
Let 2 be the seat that hits the wall. In this case, as mentioned above,
() Outlet neck 14 or 1 of container 10 or 12
6 and the column 66, i.e. the distance measured in the axial direction, as short as possible, for example at most 10 mm; and () the neck 14 or 16.
The injection pressure of the jet inward is sufficient to maintain conditions such that there is very little tendency for the jet to widen in diameter, and that the axial alignment of neck 14 and column 66 is perfect. It is desirable to meet these three conditions.
この場合、常時は部分68を通つてカラムに流
入するキヤリアガスの供給を中断して、キヤリア
ガスが注入試料、ことに注入材料が容易に蒸発す
る物質を含む場合、まざることがないようにする
のである。 In this case, the supply of carrier gas, which normally enters the column through section 68, is interrupted to ensure that the carrier gas is not unavoidable if the injected sample, especially the injected material, contains substances that are easily evaporated. .
本明細書中に例示した方法は、ことに非常に小
径のキヤピラリカラムに対して非常に役立つもの
である。 The method exemplified herein is particularly useful for very small diameter capillary columns.
以上本発明を添付図面に例示した本発明の好適
な実施例について詳述したが本発明はこれらの特
定の実施例に限定されるものではなく本発明の精
神を逸脱しないで幾多の変化変形がなし得ること
はもちろんである。 Although the present invention has been described above in detail with reference to preferred embodiments of the present invention as illustrated in the accompanying drawings, the present invention is not limited to these specific embodiments and can be modified in many ways without departing from the spirit of the present invention. Of course it can be done.
第1図は本発明方法に用いられる試料容器の出
口の形状の2例を示すその拡大縦断面図、第2図
および第3図は本発明に用いられる圧力パルスの
形状の例を示す特性図、第4図は空力パルスの使
用によりサンプリングを行なう装置の要部を示す
断面図、第5図および第6図はそれぞれ圧電装置
または磁歪装置で得られる圧力パルスによるサン
プリングのための装置を示す略図的断面図、第7
図はこのような装置における試料容器出口の位置
および高分解能ガスクロマトグラフ分析装置のキ
ヤピラリカラムの端部を示す略図的断面図、第8
図および第9図は試料容器の他の位置と第7図と
同じキヤピラリカラムの端部とを示す略図的断面
図である。
10,12……容器、14,16……頸部また
はノズル、18……試料、22……鎖錠ナツト、
24……ガスケツト、26……支持ブロツク、2
8……ダクト、30……ダクト、32……鎖錠素
子、34……加圧空気源、36……圧力レギユレ
ータ、38……電気弁、40……装置、42……
ダクト、44……容器または針、48……ピスト
ン、50……トランスジユーサ、52……ブロツ
ク、54……電気パルス、56……装置、60…
…インゼクタ、62……弁、64……磁歪装置、
66……キヤピラリカラム、67……拡大部分、
70……インゼクタ本体、72……頸部、74…
…保護部材。
FIG. 1 is an enlarged vertical sectional view showing two examples of the shape of the outlet of the sample container used in the method of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are characteristic diagrams showing examples of the shape of the pressure pulse used in the present invention. , FIG. 4 is a sectional view showing the main parts of a device for sampling by using aerodynamic pulses, and FIGS. 5 and 6 are schematic diagrams showing devices for sampling by pressure pulses obtained with a piezoelectric device or a magnetostrictive device, respectively. cross-sectional view, 7th
Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing the position of the sample container outlet in such an apparatus and the end of the capillary column of a high-resolution gas chromatograph analyzer.
9 and 9 are schematic cross-sectional views showing other positions of the sample container and the end of the same capillary column as in FIG. 7. 10, 12... Container, 14, 16... Neck or nozzle, 18... Sample, 22... Locking nut,
24...Gasket, 26...Support block, 2
8... Duct, 30... Duct, 32... Locking element, 34... Pressurized air source, 36... Pressure regulator, 38... Electric valve, 40... Device, 42...
duct, 44...container or needle, 48...piston, 50...transducer, 52...block, 54...electric pulse, 56...device, 60...
...Injector, 62...Valve, 64...Magnetostrictive device,
66...Capillary column, 67...Enlarged part,
70... Injector body, 72... Neck, 74...
...Protection member.
Claims (1)
ロマトグラフ分析系または薄層クロマトグラフ分
析系内に10ピコリツトないし50ナノリツトルの非
常に少ない量の液体試料をサンプリングする方法
において、最大寸法1ないし100ミクロン好適に
は1ないし30ミクロンの開口の出口として働くピ
ペツト形またはノズル形の頸部を有しサンプリン
グしようとする量よりも大きい容積を有する試料
容器を用意し、この試料容器にサンプリングしよ
うとする量よりも多量の試料を、前記頸部の出口
開口に試料液体のメニスカスを形成するようにし
て充填し、この充填前または後に前記試料容器ま
たはその一部分を、クロマトグラフ分析系内へ試
料注入する装置内へ導入し、前記出口における液
体試料の表面張力を克服するに充分な圧力値とこ
の圧力値およびサンプリングしようとする量に従
つて時間的に制限された持続時間を有する少なく
ともひとつの圧力パルスを、出口開口寸法、圧力
パルス振幅、試料特性およびパルスの数を考慮に
入れて、前記試料容器内の液体に与えて前記試料
注入装置へ前記非常に少ない量の試料を注入し、
前記試料容器の出口開口における前記液体の表面
張力を克服するに充分な圧力値以下の値に前記パ
ルス圧力を突然に減少せしめて試料の注入を突然
に中断して前記頸部において液滴が形成されて残
ることを回避することを特徴とする、クロマトグ
ラフ分析試料採取方法。1. Methods for sampling very small amounts of liquid samples, from 10 picoliters to 50 nanoliters, in chromatographic systems, especially high-resolution gas chromatographic systems or thin layer chromatographic systems, preferably with a maximum dimension of 1 to 100 microns. Provide a sample container with a pipette- or nozzle-shaped neck serving as an outlet for an opening of 1 to 30 microns and a volume larger than the amount to be sampled, and place a larger amount than the amount to be sampled into the sample container. filling the outlet opening of the neck with a sample to form a meniscus of sample liquid, and before or after this filling, the sample container or a portion thereof is introduced into a device for injecting the sample into the chromatographic analysis system. and at least one pressure pulse having a pressure value sufficient to overcome the surface tension of the liquid sample at said outlet and a duration limited in time according to this pressure value and the quantity to be sampled. injecting the very small amount of sample into the sample injection device, taking into account the dimensions, pressure pulse amplitude, sample characteristics and number of pulses, given to the liquid in the sample container;
abruptly reducing the pulse pressure to a value below a pressure sufficient to overcome the surface tension of the liquid at the outlet opening of the sample container and abruptly interrupting the sample injection to form a droplet at the neck; A method for collecting a sample for chromatographic analysis, characterized in that it avoids being left behind.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT25018/80A IT1132894B (en) | 1980-09-30 | 1980-09-30 | SAMPLING DEVICE FOR CHROMATOGRAPHY, SMALL QUANTITY OF SAMPLE |
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|---|---|
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Family
ID=11215428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
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- 1980-09-30 IT IT25018/80A patent/IT1132894B/en active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1132894B (en) | 1986-07-09 |
| IT8025018A0 (en) | 1980-09-30 |
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