JPH1026616A - クロマトグラフ分析システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気相試料をクロマトグラフ分析装置へ最適に
注入する技術を提供する。 【解決手段】 クロマトグラフ分析用分離カラム中へ気
相試料を注入するに際し；キャリヤ流体流れを生成する
ためのキャリヤ流体源１２；キャリヤ流体流を第一及び
第二の流体流に分割するための装置１４；制限した流体
流を与えるための、第一の流体流に動作的に接続した流
体流リストリクタ２６；試料／キャリヤ流体混合物を供
給できるよう気相試料を第二の流体流に導入するため
の、第二の流体流に動作的に接続した気相試料調製装置
１６；制限した流体流と試料／キャリヤ流体混合物とを
夫々受けるための、流体流リストリクタと気相試料調製
装置とに動作的に接続し、試料／キャリヤ流体混合物と
制限した流体流とを結合する手段及びカラム流体流を生
成する手段を有する注入口３０；及び制限した流体流に
動作的に接続し、カラム流体流と実質的に流動連絡し、
よってカラムヘッド圧力を表す圧力センサ信号を供給す
る圧力センサ３２；を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、一般には、クロマ
トグラフ分析システムに関し、より詳細には、気相試料
のクロマトグラフへの注入を最適化する装置と方法（よ
り具体的には、クロマトグラフに試料調製装置をインタ
ーフェース接続するための技術）に関する。

【０００２】

【技術背景】分析化学において、ガスクロマトグラフ技
術は、化学試料の成分を同定する上で重要なツールとな
っている。クロマトグラフ分析の基礎となっている基本
的メカニズムは、試料をキャリヤー流体に入れ（好まし
くは、気相状態の試料をキャリヤー流体へ注入し）、こ
の結果得られる混合物を特別に作製した分離カラム中を
通過させることにより、試料の化学混合物を別々の成分
に分離することである。様々な試料作成並びに注入の技
術は、当分野における既知の技術である。

【０００３】キャピラリーカラムを使っている在来型ガ
スクロマトグラフは、（分割／無分割注入口として知ら
れている）分割又は無分割注入モード用の注入ポート、
あるいは直接注入モード用の注入ポートを含むよう構成
されることもある。さらに、或る分割／無分割注入口
は、試料作成装置から接続されている搬送ラインに乗せ
て、試料作成装置からの試料流を、分割／無分割注入口
の補助ポートへ注入できるよう設計されている。

【０００４】搬送ラインを介しての在来型分割／無分割
注入口への直接試料注入では、結果として得られる流れ
経路によって溶質の流れが多くの格子間スペースをもつ
大きい混合容積に露出されるので、満足できるような結
果が得られない。一部の試料は格子間スペースに保持さ
れ、次いで、溶質の流れに再導入され、結果的に望まし
くないピーク・ブロードニング（ｐｅａｋ ｂｒｏａｄ
ｅｎｉｎｇ）の原因となる。

【０００５】直接試料注入口を介しての直接試料導入
は、それよりも優れた結果をもたらす方式である。図１
は、キャリヤーガス流と試料の流路が直接注入モードに
配置された代表的なキャピラリー直接注入系１０を示
す。図１に示すように、供給源１２からのキャリヤーガ
スは、フロー・コントローラ・モジュール（ｆｌｏｗ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｍｏｄｕｌｅ）１４中を通過し
て、パージ／トラップ・ユニット（ｐｕｒｇｅ ａｎｄ
ｔｒａｐ ｕｎｉｔ）のような、気相試料調製装置１
６に至る。気相試料は、試料調製装置によってキャリヤ
ーガス流の中に導入され、そこで注入された試料がキャ
リヤーガスと混合し、その混合物が注入口１８中へ次い
で分離カラム２０へ導かれる。一般に、カラム２０の温
度は、試料がその成分に分離するよう、既知の技術によ
って制御する。（試料を含んでいる）キャリヤーガスが
カラム２０を出るとき、１以上の試料構成成分の存在が
検出器（図示省略）によって検出される。

【０００６】気相試料調製装置１６に入るキャリヤーガ
スの流れは、フロー・コントローラ・モジュール１４内
蔵の圧力センサによって与えられる適当な制御信号に応
答してフロー・コントローラ・モジュール１４で制御す
る。結果として、キャリヤーガスの流れの制御は、気相
試料調製装置１６の上流点で検知される圧力によって定
められる。該圧力は、カラムヘッドの圧力を正確には表
さない。キャリヤーガスの流れ制御はまた、カラムヘッ
ドの圧力も制御することになるので、カラムヘッドの圧
力は正確に制御されない。

【０００７】カラムヘッド圧力の精密な制御は、被検体
の定量的分析の精度を維持するためには不可欠である。
従って、試料調製装置をクロマトグラフにインタフェー
ス接続するためのシステムに対する要求が有り、この場
合、そのシステムは、直接、分割、又は無分割注入モー
ドの何れにも選択的に実施できるものであって、且つ改
善した感度と被検体のより正確な定量的分析が実現でき
るよう、カラムヘッド圧力がより精密に且つ確実に制御
されるものである。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、上記の要求に応えるもので、
カラムヘッド圧を精密に且つ正確に制御でき、しかもど
のような注入モードにも選択的に適用できるガスクロマ
トグラフ分析システムを提供することを目的とする。

【０００９】

【発明の概要】本発明に従って構成されたシステムの好
ましい実施例には、キャリヤー流体源、キャリヤー流体
流を与えるキャリヤー流体源に動作的（ｏｐｅｒａｔｉ
ｖｅｌｙ）に接続されたキャリヤー流体のフローコント
ローラ、キャリヤー流体流の第一部分を受けて制限流体
流を与える流体リストリクター、キャリヤー流体流の第
二部分を受け且つ試料／キャリヤー流体混合物を供給す
るための気相試料調製装置、制限流体流と試料／キャリ
ヤー流体混合物とを受け且つ結合する注入口が含まれ、
この注入口によって、分離カラムに使うのに適したカラ
ム流体の流れが、結合された制限流体流と試料／キャリ
ヤー流体混合物から供給される。制限流体流に動作的に
接続された圧力センサは、カラム流体流の圧力を表す第
一センサ信号を生成する。制御装置は、その圧力センサ
信号を受け且つそれに応答してキャリヤー流体流の制御
を実施するためのキャリヤー流体フローコントローラに
制御信号を供給する。この結果、カラムヘッド圧力は、
従来技術に見られるより優れた精度で制御できることに
なる。

【００１０】本発明の特徴は、クロマトグラフでの分析
のための気相状態の試料を作り出す気相試料調製装置用
の最適化したインタフェースを提供することにある。該
試料には、限定するものではないが、揮発性であると考
えられている成分が含まれる。前述の気相試料調製装置
は、例えば、パージ＆トラップ、ヘッドスペース、熱脱
離、キュリー点熱分解方式（ｃｕｒｉｅ ｐｏｉｎｔ
ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ）、サンプリング弁、又は類似装置
であってよい。

【００１１】本発明の別の特徴は、気相試料調製装置を
クロマトグラフの分離カラムにインタフェース接続する
ための、カラムヘッド圧力をより正確なやり方で検知で
き且つ制御できる改良型システムを提供することにあ
る。この結果、クロマトグラフによって被検体に関する
改良された定量分析が可能となる。

【００１２】本発明のさらに別の特徴は、少なくとも２
つの流体流中のキャリヤー流体の流れセンサの位置より
後流側でキャリヤー流体流を分割する方策を講ずること
であり、その第一の流れは予め定めた流れ制限を受けて
導かれ、第二の流れは気相試料調製装置を通して導かれ
るものである。

【００１３】本発明のさらに別の特徴は、気相試料調製
装置をクロマトグラフの分離カラムにインタフェース接
続するための、分割、無分割、又は直接注入モードの選
択ができ且つ各モードが最適に実行できる改良型システ
ムを提供することにある。

【００１４】本発明のさらに別の特徴は、コンパクトで
あって、且つ必要な掃引時間、溶質と注入口の活性表面
との潜在的相互作用、及びバンド・ブロードニング（ｂ
ａｎｄ ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）傾向を最小にできるよ
う最小のデッドボリュウームを呈する注入口を提供する
ことにある。その考慮された注入口により、気相試料調
製装置と分離カラム間の温度分布も改善される。

【００１５】本発明のさらに別の特徴は、注入モード間
の、例えば、無分割注入モードから分割注入モードへの
ような、システム動作の切換えを行うための、電子式空
気圧制御（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｐｎｅｕｍａｔｉｃ
ｃｏｎｔｒｏｌ《ＥＰＣ》）方式の制御装置を提供す
ることにある。ＥＰＣによって、ユーザは、極めて低
い、例えば０．２〜１の分割比で、被検体のほぼ定量的
移送もできる。このように、ユーザは、分割ラインを物
理的に分離することなく、大量分割からほぼ定量的移送
まで、分割比を電子的に調節できるのである。

【００１６】

【好ましい実施の態様】本発明の装置と方法は、分析用
クロマトグラフシステムの分離カラムにおける流体の流
れの制御を改善するために採用することができる。ガス
類は、本発明の実施に従う好ましい流体であり、それ
故、本発明についての次の説明は、ガスクロマトグラフ
の分析システムを対象とする。さらに、ここでの説明
は、圧力のような、流体流のある種の空気圧特性（ｐｎ
ｅｕｍａｔｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）に
絞る。キャリヤー流体は、実施すべき特定のクロマトグ
ラフ分離に応じて１以上の（水素、窒素、アルゴン−メ
タン、又はヘリウムのような）成分ガスから成ってよ
い。しかし、本明細書の教示は他の流体にも適用できる
ものと理解すべきである。

【００１７】図２〜４に示すように、意図されたシステ
ムの好ましい実施例１０１、１０２、１０３は、本発明
により、気相試料調製装置をガスクロマトグラフにイン
タフェース接続できるよう構成できる。以下の説明にお
いて、同じ名称と参照番号をもつ部品は、同等であるも
のとする。図の単線は電子信号ラインを表すものとし；
二重線は流体搬送ラインを表すものとする。

【００１８】図示したシステム１０１は、最小限度、直
接注入モードで、但し、好ましくは３つの選択可能モー
ドのうちのどれか１つで、試料注入ができるよう構成す
ることができる。第一の好ましい実施例１０１は、図２
を参照すれば理解できよう。図３に図解した第二の好ま
しい実施例についての次の説明は、分割注入モード並び
に無分割注入モード中の種々の流体流の流路を説明する
ものである。図４に図解した第三の好ましい実施例につ
いての説明は、直接注入モード中の流体流の流路を説明
するものである。

【００１９】図２に示すように、キャリヤー流体源１２
からのキャリヤー流体の流れは、キャリヤー流体のフロ
ーコントローラ１４を通過する。そのキャリヤー流体流
の一部は、流体流リストリクター２６と気相試料調製装
置１６とを通過して低容量注入口（以下、注入口３０）
に至る。流体流リストリクター２６により、（公称はゼ
ロを上回るがキャリヤー流の流れのほぼ１０％未満の）
制限流体流で予定の少量の流れが供給される。気相試料
調製装置１６を通過するキャリヤー流体流の一部は、試
料と混合して試料／キャリヤー流体混合物を形成する。
気相試料調製装置１６から出力された試料／キャリヤー
流体混合物は、注入口３０において制限流体流と混合さ
れる。注入口３０からの出力は、一部、カラム流体流と
して、分離カラム２０へ次いで検出器２２へ導かれる。
注入口３０からの出力の残りは、無分割注入モード又は
直接注入モードを可能にするよう遮断するか、あるいは
分割／無分割フローモジュール２８の選択動作に応じ
て、ガス抜き用分割排気ライン３４にのせて分割排気流
の流れとして選択可能な流量（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）で
周囲大気へ流してもよい。

【００２０】カラム２０の温度は、既知の技術により、
注入試料がその成分に分離するよう制御する。（試料を
含んでいる）キャリヤーガスがカラム２０を出るとき
に、１以上の試料成分の存在が検出器２２で検出され
る。

【００２１】固定リストリクター２６からの制限流体流
の出力は、一方で試料／キャリヤー混合物の注入口３０
から圧力センサ３２への移動即ち溶出を防ぎながら、圧
力センサ３２と分離カラム２０のヘッドとの間で制限さ
れない連続的流体連絡を設けるのに十分な流体流として
作用することが意図されている。この結果、圧力センサ
３２は、試料／キャリヤー混合物で汚損もしくは汚染さ
れず、且つ、分離カラム２０のヘッドに入るカラム流体
流の圧力（即ち、カラムヘッド圧力）の正確な測定値が
圧力センサ３２によって正確に検知されることになる。
従って、圧力センサ３２で測定されるときに得られるカ
ラムヘッド圧力は、図示した第一の実施例１０１におい
てカラム流体流及び他の流体流を制御する上で極めて有
用である。

【００２２】図３に示すように、第二の好ましい実施例
１０２は、キャリヤー流体源１１２からのキャリヤー流
体流と、比例弁１１４Ａ及びフローセンサ１１４Ｂの形
で設けられたキャリヤー流体フローコントローラ１１４
とを与えるよう構成することができる。図示の例では、
キャリヤー流体フローコントローラ１１４を通る公称流
れは、約１００ミリリットル（ｍｌ）／分であってよ
い。次いで、キャリヤー流体流は、３つの流体流に分割
される。第一の流体流は、固定リストリクター１１５を
通過して（公称はゼロを上回るがキャリヤー流体流のほ
ぼ１０％未満であり；従って図示の例では、約０．４ｍ
ｌ／分の）制限流体流で予定の少量の流れを供給する。
第二の流体流は、気相試料調製装置１１６を通過し、こ
こで試料が第二の流体流と混合して試料／キャリヤー流
体混合物を生成する。第三の流体流は、パージレギュレ
ータ１３０を通して掃引され、予め定められた圧力及び
流量の設定によるパージフローができるよう当分野の既
知技術で補正される。図示の例では、パージレギュレー
タを通る公称流れは約３ｍｌ／分である。

【００２３】気相試料調製装置１１６を出た試料／キャ
リヤー流体混合物は、注入口１１８で制限流体流と混合
される。注入口１１８の出力は、一部、カラム流体流と
して分離カラム１２０へ導かれる。オン／オフ弁１２４
と比例弁１２６の位置に応じて、注入口１１８の出力
は、分割排気流体流として分割排気ライン１２２にのせ
て導かれる。分割排気流体流は、分割／無分割フローコ
ントローラ１２５で制御してよく；例えば、分割排気流
体流は、オン／オフ弁１２４を分割流を遮断するべく設
定することにより、分割ライン１２２において遮断して
よい。あるいは、オン／オフ弁１２４は、分割排気ガス
流を周囲大気に排気できるよう、それが分割排気ライン
１２２を通して比例弁１２６に流れるように設定しても
よい。

【００２４】カラム１２０の温度は、既知の技術によ
り、試料がその成分に分離するよう制御する。（試料を
含んでいる）キャリヤーガスがカラム１２０を出るとき
に、１以上の試料成分の存在が検出器１２８で検出され
る。ユーザが、選択注入モードにより試料分離を最適化
できるよう、電子式圧力プログラミング法を考慮する。
特に、図示の実施例１０２は、分割、無分割、又は直接
注入モードで動作させてカラム流の制御が前方（ｆｏｒ
ｗａｒｄ）（順）又は後方（ｂａｃｋ）（背）圧力調整
で実行されるようにしてよい。

【００２５】圧力センサ１３２は、分離カラム１２０へ
入るカラム流体流の圧力を直接検知するものである。カ
ラムヘッド圧力を表す圧力センサ信号は、圧力センサ信
号ライン１４２にのせて圧力センサ１３２から電子式空
気圧コントローラ（ＥＰＣ）モジュール１４０へ送られ
る。従って、ＥＰＣ１４０は、（フローセンサ１１４Ｂ
を介して）注入口へ入る流体の流量と（圧力センサ１３
２経由の）カラムヘッド圧力とを表す情報を受け取る。

【００２６】ＥＰＣモジュール１４０はまた、フローセ
ンサ１１４Ｂからのフローセンサ信号ライン１４４にの
せてフローセンサ信号も受ける。フローセンサ信号は、
キャリヤー流体流の流体の流量を表すものである。ＥＰ
Ｃモジュール１４０は、分割排気流制御ライン１４６に
のせて適当な制御信号をオン／オフ弁１２４と比例弁１
２６へ供給する；ＥＰＣモジュールはまた、流量制御ラ
イン１４８上の適当な制御信号に応答して適当な制御信
号を比例弁１１４Ａにも与える。パージ流は、必要なと
きに、注入口１１８の急速減圧ができるようパージレギ
ュレータ１３０により与えられる。

【００２７】引き続き図３を参照して、次に、分割注入
モード中の第二の好ましい実施例の制御について説明す
る。キャリヤー流体流は、フローセンサ信号ライン１４
４に与えられるフローセンサ信号に従って、前方流制御
モードのＥＰＣ１４０による比例弁１１４Ａの作動で制
御される。大部分のキャリヤー流体流は、気相試料調製
装置１１６と固定リストリクター１１５に入り、一方、
残りのキャリヤー流体流は、パージラインを通ってパー
ジレギュレータ１３０に至る。気相試料調製装置１１６
からの出力は、固定リストリクター１１５からの制限流
体流と注入口１１８で混合される。次いで、注入口１１
８からの出力は、カラム１２０中へ導かれるカラム流体
流と、分割排気ライン１２２へ導かれる分割排気流とに
分けられる。従って、気相試料調製装置１１６からの出
力の一部だけが、カラム１２０に入ることになる。

【００２８】試料／キャリヤー混合物を生成する気相試
料調製装置１１６の作動によって試料注入を開始した
後、被分析混合物の一部はカラム１２０中に搬送され、
一方、残りの混合物は分割排気ライン１２２を通して周
囲大気に排気される。分割排気ライン１２２上の分割流
体流の背圧は、圧力センサ信号ライン１４２に与えられ
る圧力センサ信号で表されるカラム圧力に応じて、ＥＰ
Ｃ１４０により制御される。それに応答して、ＥＰＣ
は、オン／オフ弁１２４を開け且つ比例弁１２６を通る
流体流を制御できるよう、分割排気制御信号を制御ライ
ン１４６上に保持する。

【００２９】図３に示すように、無分割注入モードは、
次の説明によって実施してよい。活性なサンプリング段
階中は、キャリヤー流体流は、フローセンサ信号ライン
１４４にのせてＥＰＣ１４０に与えられるフローセンサ
信号によって比例弁１１４Ａの作動で制御される前進流
である。大部分のキャリヤー流体流は注入口１１８に入
り、一方、残りのキャリヤー流体流はパージラインを通
ってパージレギュレータ１３０へ出る。気相試料調製装
置１１６からの出力は、制限流体流と注入口１１８で混
合する；次いで、注入口１１８からの出力は、カラム１
２０中へ導かれるカラム流体流として与えられ、そして
分割排気ライン１２２へ導かれる分割排気流は、オン／
オフ弁１２４の作動で中断される。活性なサンプリング
段階の終点では、オン／オフ弁１２４は閉状態のままで
あり、そして比例弁１１４Ａの制御はＥＰＣ１４０の作
動によって変更され、圧力センサ信号ライン１４２で与
えられる圧力センサ信号に従ってキャリヤー流体流の順
圧調整を実行する。被分析試料は、試料／キャリヤー流
体混合物でカラム１２０に運ばれる。注入周期の終点
で、ＥＰＣ１４０は、ａ）オン／オフ弁１２４を開放さ
せ且つ比例弁１２６に分割排気流体流の背圧調整を実行
させて注入口１１８を一掃させ、そしてｂ）フローセン
サ信号ライン１４４で与えられるフローセンサ信号に従
って比例弁１１４Ａの作動によるキャリヤー流体流の前
進流制御を実行させる。

【００３０】図４に示すように、第二の好ましい実施例
１０２は、（直接試料注入の実施に先立ち）注入口１１
８からの分割排気ライン１２２を遮断して直接注入モー
ドを実行するための第三の好ましい実施例１０３を実施
できるよう改変してよい。次いで、このように遮断で露
出される注入口１１８の流体搬送チャンネルは、キャッ
プ１２３のような適当な治具を使って端末処理する（閉
鎖する）。事前注入並びに脱離段階中、ＥＰＣ１４０
は、フローセンサ信号ライン１４４で与えられるフロー
センサ信号に従って比例弁１１４Ａの作動によるキャリ
ヤー流体流の前進流制御を実行する。それに続く注入段
階中、キャリヤー流体流は、圧力センサ信号ライン１４
２で与えられる圧力センサ信号に従ってＥＰＣ１４０に
より比例弁１１４Ａの順圧調整で制御される。気相試料
調製装置１１６からの出力は、制限流体流と注入口１１
８で混合する；次いで、注入口１１８からの出力は、カ
ラム流体流としてカラム１２０中へ導かれる。このよう
に、被分析試料はカラム１２０中へ直接注入されること
になる。

【００３１】注入口３０、１１８の好ましい実施例に
は、適当な管継手（図示せず）と、共通に等分された最
小内容積をそこで定められるよう相互連絡する流体搬送
チャンネルとが含まれる。内容積を定める流体搬送チャ
ンネルは、化学的に不活性な材料から作った内表面を有
する狭口径（即ち、低容積）チャンネルであっってよ
い。注入口３０、１１８の内容積についての１つの好ま
しい量は、約３５マイクロリットル以下である。図示し
た実施例の一定部分、例えば、カラム１２０と注入口３
０、１１８の熱制御は、１以上の加熱器／熱電対センサ
ユニットのような、既知の装置（図示せず）によって実
行してよい。

【００３２】第二及び第三の好ましい実施例１０２、１
０３は、好ましくは、入／出力装置１０２を使って選択
した注入モードテーブルに従い分割、無分割、又は直接
注入モードで実施できるものである。それ故、ＥＰＣモ
ジュール１４０の好ましい実施例は、キーボード操作型
のテーブル駆動制御システムとして働くよう構成され、
この場合、該システムの構成と動作、特に前述の注入モ
ードで実施できるガス流の制御は、入／出力制御装置１
０２とシステムコントローラ１０９（又は電算機ワーク
ステーション、中央制御ステーション、又はガスクロマ
トグラフにおける類似のコントローラ）を使って制御し
てよい。オペレータは、キーボード１０６によりデータ
エントリ及び制御テーブル編集を実行してよい。表示装
置１０４は、動作中の或るシステムの現状についての情
報を表示する。動作パラメータの実効値と（設定ポイン
トのような）システム制御値は、好ましくは、オペレー
タによる入／出力装置１０２へのデータ入力及びシステ
ムコントローラ１０９で実施できるプログラミングとフ
ァームウェアに応じて作成される１以上の制御テーブル
に編入する。例えば、テーブルは、表示装置１０４上で
見ることができ且つキーボード１０６により編集できる
ように考慮する。システムコントローラ１０９は、好ま
しくは、システムの操作に関する様々な機能を始動・制
御するのに適しているデータ収集、記憶、計算、及びそ
の他のプロセスの制御回路と、制御テーブルに表示され
る諸機能と諸操作、特に、表示装置１０４上に示される
注入モードテーブルの作成、記憶、操作、及び編集を実
施するのに適切なソフトウェア及び／又はファームウェ
アを包含する。

【００３３】電子式空気圧制御を実施するためのさらに
別の技術は、例えば、Ｋｌｅｉｎ等の、米国特許第４，
９９４，０９６号並びに米国特許第５，１０８，４６６
号に開示されている。Ｋｌｅｉｎ等はまた、”ＣＧＣ
Ｕｓｉｎｇ ａ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅ
ｒ，”Ｊ．Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｃｈｒｏ
ｍａｔｏｇｒａｐｈｙ １３：３６１，Ｍａｙ １９９
０にも流体の電子式圧力制御法を開示している。ここに
記述した注入技法に使える電子式空気圧制御に関するよ
り詳細な議論は、次のような従来技術に見出すことがで
きる：Ｍ．Ｓ．Ｋｌｅｅ，ＧＣ Ｉｎｌｅｔｓ−Ａｎ
Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋ
ａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９
０；Ｋ．Ｇｒｏｂ，Ｃｌａｓｓｉｃａｌ Ｓｐｌｉｔ
ａｎｄ Ｓｐｌｉｔｌｅｓｓ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｉ
ｎ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ ＧＣ，ｓｅｃｏｎｄ ｅｄｉ
ｔｉｏｎ，Ｈｕｅｔｈｉｇ，１９８８；Ｐ．Ｌ．Ｗｙｌ
ｉｅ，Ｊ．Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，Ｋ．Ｊ．Ｋｌｅｉｎ，
Ｍ．Ｑ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，ａｎｄ Ｂ．Ｗ．Ｈｅｒｍ
ａｎｎ，“Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｓｐｌｉｔｌｅｓｓ
Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，”Ｊ．
Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ
ｒａｐｈｙ １４：６４９，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９
１；Ｓ．Ｓ．Ｓｔａｆｆｏｒｄ，Ｋ．Ｊ．Ｋｌｅｉｎ，
Ｐ．Ａ．Ｌａｒｓｏｎ，Ｒ．Ｌ．Ｆｉｒｏｒ，ａｎｄ
Ｐ．Ｌ．Ｗｙｌｉｅ，“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏ
ｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎ
ｔｒｏｌ ａｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｒｏｇｒａｍ
ｍｉｎｇ ｉｎ Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｇａｓ Ｃｈｒ
ｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，”Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋ
ａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎ
ｏｔｅ ２２８〜１４１，Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎ
ｕｍｂｅｒ（４３）５０９１−２７３１Ｅ，Ｏｃｔｏｂ
ｅｒ １９９１．

【００３４】以上のように、本発明は、〔１〕クロマト
グラフ分析に有用な分離カラム中への気相試料の注入を
実行するためのシステムにおいて、キャリヤー流体の流
れを生成するためのキャリヤー流体源（１２，１１
２）；キャリヤー流体の流れを第一及び第二の流体流に
分割するための装置（１４，１１４）；制限した流体流
を与えるための、第一の流体流に動作的に接続した流体
流リストリクター（２６，１１５）；試料／キャリヤー
流体混合物を供給できるよう気相試料を第二の流体流に
導入するための、第二の流体流に動作的に接続した気相
試料調製装置（１６，１１６）；制限した流体流と試料
／キャリヤー流体混合物とをそれぞれ受けるための、流
体流リストリクター（２６，１１５）と気相試料調製装
置（１６，１１６）とに動作的に接続していて、試料／
キャリヤー流体混合物と制限した流体流とを結合する手
段及びカラム流体流を生成する手段を有する注入口（３
０，１１８）；及び、制限した流体流に動作的に接続し
ていて、カラム流体流と実質的に流動連絡し、よってカ
ラムヘッド圧力を表す圧力センサ信号を供給する圧力セ
ンサ（３２，１３２）；を含むことを特徴とするシステ
ムであって、次のような好ましい実施態様を有する。

【００３５】〔２〕さらに、キャリヤー流体流に動作的
に接続していて、キャリヤー流体流の制御信号に応答し
てキャリヤー流体流の流れを制御するためのキャリヤー
流体フローコントローラ（１４，１１４）；圧力センサ
信号を受け且つ該圧力センサ信号に応じて前記キャリヤ
ー流体流制御信号を発生させるための、選択可能な注入
モードに従って操作できる装置を含む制御装置（１０
９，１４０）；を包含することを特徴とする〔１〕記載
のシステム。

【００３６】〔３〕制御装置（１０９，１４０）が、さ
らに、電子式空気圧制御（ＥＰＣ）モジュール（１４
０）を包含する〔２〕記載のシステム。

【００３７】〔４〕制御装置（１０９，１４０）が、さ
らに、カラム流体流の順圧調整を実施できるよう前記キ
ャリヤー流体流制御信号を与えるための制御テーブル情
報を包含する〔２〕記載のシステム。

【００３８】〔５〕さらに、注入口に動作的に接続し、
制限した流体流、試料／キャリヤー流体混合物、及びカ
ラム流体流と流動連絡してそこから分割排気流体流をも
たらすための分割排気ライン（３４）；分割排気ライン
に動作的に接続していて、分割排気制御信号に応答して
分割排気流体流を制御するための分割排気コントローラ
（１２５）；及び、圧力センサ信号を受け且つ該圧力セ
ンサ信号に応じて前記分割排気制御信号を発生するため
の、選択可能な注入モードに従って操作できる装置を含
む制御装置（１４０）；を包含することを特徴とする
〔１〕記載のシステム。

【００３９】〔６〕制御装置（１４０）が、さらに、カ
ラム流体流の背圧調整を実施できるよう前記分割排気制
御信号を供給するための制御テーブル情報を与える装置
を包含する〔５〕記載のシステム。

【００４０】〔７〕さらに、キャリヤー流体流に動作的
に接続していて、キャリヤー流体流の制御信号に応答し
てキャリヤー流体流の流れを制御するためのキャリヤー
流体フローコントローラ（１４，１１４）；注入口に動
作的に接続し、制限した流体流、試料／キャリヤー流体
混合物、及びカラム流体流と流動連絡してそこから分割
排気流体流をもたらすための分割排気ライン（３４）；
分割排気ラインに動作的に接続していて、分割排気制御
信号に応答して分割排気流体流を制御するための分割排
気コントローラ（１２５）；及び、圧力センサ信号を受
け且つ該圧力センサ信号に応じて少なくとも１つのキャ
リヤー流体流信号と分割排気制御信号を発生させるため
の、選択可能な注入モードに従って操作できる装置を含
む制御装置（１４０）；を包含することを特徴とする
〔１〕記載のシステム。

【００４１】〔８〕制御装置（１４０）が、さらに、分
割、無分割、及び直接注入モードのうちの選択した１つ
と順圧及び背圧調整モードのうちの選択した１つに従っ
て前記選択可能注入モードを実施するための装置を包含
する〔７〕記載のシステム。

【００４２】

〔９〕流体流リストリクター（２６，１１
５）が、キャリヤー流体流の流量のほぼ１０％未満の流
量を有する制限流体流を生成することを特徴とする
〔１〕記載のシステム。

【００４３】〔１０〕キャリヤー流体の流れを第一及び
第二の流体流に分割するための装置（１４，１１４）
が、キャリヤー流体の流れを第三の流体流に分割するた
めの装置を包含し；さらに、該第三の流体流を受け且つ
注入口の減圧を行うために選択的に操作できるパージレ
ギュレータ（１３０）を包含することを特徴とする
〔１〕記載のシステム。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、ガスクロマトグラフ分
析システムにおいて、カラムヘッド圧を精密に且つ正確
に制御することができ、しかもどのような試料注入モー
ドにも選択的に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】在来型直接注入口における流体流路を説明する
ための簡略図である。

【図２】分割注入に望ましい第一モード、無分割注入に
望ましい第二モード、又は直接注入に望ましい第三モー
ドの操作ができるよう本発明に従って構築された、気相
試料調製装置をガスクロマトグラフにインタフェース接
続するためのシステムに関する第一の好ましい実施例を
説明するための簡略図である。

【図３】それぞれ、分割又は無分割注入に望ましい第一
又は第二モードの操作ができるよう本発明に従って構築
されたシステムに関する第二の好ましい実施例を説明す
るための簡略図である。

【図４】直接注入に望ましい第三モードの操作ができる
よう本発明に従って構築されたシステムに関する実施例
を説明するための簡略図である。

【符号の説明】

１２，１１２ キャリヤー源 １４，１１４ キャリヤー流体流の分割装置 ２６，１１５ 流体流リストリクター １６，１１６ 気相試料調製装置 ３０，１１８ 注入口 ３２，１３２ 圧力センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロマトグラフ分析に有用な分離カラム
   中への気相試料の注入を実行するためのシステムにおい
   て、 キャリヤー流体の流れを生成するためのキャリヤー流体
   源（１２，１１２）；キャリヤー流体の流れを第一及び
   第二の流体流に分割するための装置（１４，１１４）；
   制限した流体流を与えるための、第一の流体流に動作的
   に接続した流体流リストリクター（２６，１１５）；試
   料／キャリヤー流体混合物を供給できるよう気相試料を
   第二の流体流に導入するための、第二の流体流に動作的
   に接続した気相試料調製装置（１６，１１６）；制限し
   た流体流と試料／キャリヤー流体混合物とをそれぞれ受
   けるための、流体流リストリクター（２６，１１５）と
   気相試料調製装置（１６，１１６）とに動作的に接続し
   ていて、試料／キャリヤー流体混合物と制限した流体流
   とを結合する手段及びカラム流体流を生成する手段を有
   する注入口（３０，１１８）；及び、 制限した流体流に動作的に接続していて、カラム流体流
   と実質的に流動連絡し、よってカラムヘッド圧力を表す
   圧力センサ信号を供給する圧力センサ（３２，１３
   ２）；を含むことを特徴とするクロマトグラフ分析シス
   テム。