JP7652191B2

JP7652191B2 - Automatic sample injection device, gas chromatograph, and gas chromatography analysis system

Info

Publication number: JP7652191B2
Application number: JP2022558749A
Authority: JP
Inventors: 優輝小森
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2025-03-27
Anticipated expiration: 2040-10-30
Also published as: JPWO2022091341A1; WO2022091341A1

Description

本発明は、自動試料注入装置、ガスクロマトグラフ、及びガスクロマトグラフィ分析システムに関する。 The present invention relates to an automatic sample injection device, a gas chromatograph, and a gas chromatography analysis system.

ガスクロマトグラフは、試料気化室で試料を気化させた後、キャリアガスによって分離カラムへ試料を搬送して試料中の各成分を互いに分離し、分離された各成分を検出器によって検出するように構成されている。試料気化室にはセプタムによって封止された注入口が設けられており、試料を採取したシリンジの先端のニードルでセプタムを貫通して試料気化室内へ試料を注入する（特許文献１参照）。A gas chromatograph is configured to vaporize a sample in a sample vaporization chamber, then transport the sample to a separation column using a carrier gas to separate the components in the sample, and detect each separated component using a detector. The sample vaporization chamber is provided with an injection port sealed by a septum, and the needle at the tip of the syringe that collected the sample pierces the septum to inject the sample into the sample vaporization chamber (see Patent Document 1).

国際公開第２０１６／１３２４３９号International Publication No. 2016/132439

シリンジのニードルが試料気化室に留まる時間が長いと、本来は試料気化室に注入されるべきでないニードル内の試料が試料気化室の熱によって試料気化室内へ漏れ出す、所謂、ディスクリミネーションが発生する。そのため、試料気化室への試料注入の際に、ニードルを試料気化室へ通じる注入口に対して高速で抜き差しするという対策が採られることもある。しかし、ニードルがセプタムを貫通する際のニードルの速度を高めるだけでは、ニードルとセプタムに高い負荷が掛かり、ニードルが折れたりセプタムの劣化が早まったりするなどのデメリットもある。 If the syringe needle remains in the sample vaporizer for a long time, the sample in the needle that should not be injected into the sample vaporizer leaks into the sample vaporizer due to the heat of the sample vaporizer, causing a so-called discrimination. For this reason, a measure may be taken when injecting a sample into the sample vaporizer by inserting and removing the needle at high speed into and from the injection port leading to the sample vaporizer. However, simply increasing the speed at which the needle penetrates the septum places a high load on the needle and septum, which can cause the needle to break or accelerate deterioration of the septum.

試料気化室を封止するセプタムは、試料気化室の気密を保持するためのものであるため、劣化したときには交換する必要があり、耐久性が求められる部品である。セプタムには、高耐久性タイプ、高耐熱タイプ、ローブリード（低可塑剤）タイプ等があり、目的に合わせてセプタムを選択する。しかし、高耐久性のセプタムは耐熱性が低いなど、セプタムの材質の特徴はトレードオフの関係になっていることも多く、ディスクリミネーションの低減を図るために耐久性や耐熱性などを犠牲にしなければならないといった問題があった。 The septum that seals the sample vaporizer keeps the sample vaporizer airtight, so it must be replaced when it deteriorates, and so is a part that requires durability. Septa come in a variety of types, including high durability, high heat resistance, and low bleed (low plasticizer), so the type of septum should be selected according to the purpose. However, there is often a trade-off between the characteristics of the septum material, such as high durability septa having low heat resistance, and there is an issue that durability and heat resistance must be sacrificed in order to reduce discrimination.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ディスクリミネーションの低減を図りながら他の要求性能も満たすことができるようにすることを目的とするものである。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to reduce discrimination while also satisfying other performance requirements.

本発明に係る自動試料注入装置は、先端に設けられたニードルを介して試料の吸入及び分注を行なうシリンジ、及び前記シリンジを移動させるための移動機構を備え、前記シリンジを移動させてガスクロマトグラフの試料気化室へ前記ニードルを挿入することによって前記ガスクロマトグラフへ試料を注入する自動試料注入装置である。当該自動試料注入装置は、前記移動機構の動作を制御する制御部であって、前記ニードルの先端が前記試料気化室へ通じる注入口を封止しているセプタム内を通過している間の前記ニードルの移動速度のうち、前記試料気化室に最も近い領域を通過しているときの移動速度が最も高くなるように、前記シリンジの移動速度を途中で変化させる変速制御を実行する制御部を備えている。The automatic sample injection device according to the present invention is an automatic sample injection device that includes a syringe that aspirates and dispenses a sample via a needle at its tip, and a movement mechanism for moving the syringe, and that moves the syringe to insert the needle into a sample vaporization chamber of a gas chromatograph to inject the sample into the gas chromatograph. The automatic sample injection device includes a control unit that controls the operation of the movement mechanism, and that executes speed change control to change the movement speed of the syringe midway so that the movement speed of the needle when the tip of the needle passes through a septum sealing an injection port leading to the sample vaporization chamber is the highest when the needle passes through the area closest to the sample vaporization chamber.

本発明に係るガスクロマトグラフは、シリンジの先端に設けられたニードルで貫通可能なセプタムにより封止された注入口を有し、前記注入口を介して注入された試料を気化させるための試料気化室と、前記試料気化室で気化した試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、前記分離カラムで分離した各成分を検出するための検出器と、を備えたガスクロマトグラフである。当該ガスクロマトグラフは、前記セプタムが、前記ニードルが貫通する位置において前記ニードルが貫通する方向に積層された第１の層及び第２の層を含み、前記第１の層が前記試料気化室に面しており、前記第１の層と前記第２の層は互いに特性の異なる材質により形成されている。The gas chromatograph according to the present invention has an injection port sealed by a septum that can be penetrated by a needle provided at the tip of a syringe, and is equipped with a sample vaporization chamber for vaporizing a sample injected through the injection port, a separation column for separating the sample vaporized in the sample vaporization chamber into components, and a detector for detecting each component separated in the separation column. In the gas chromatograph, the septum includes a first layer and a second layer that are laminated in the direction in which the needle penetrates at the position where the needle penetrates, the first layer faces the sample vaporization chamber, and the first layer and the second layer are formed of materials with different properties.

本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムは、上記自動試料注入装置と、上記ガスクロマトグラフと、を備えている。The gas chromatography analysis system of the present invention comprises the above-mentioned automatic sample injection device and the above-mentioned gas chromatograph.

本発明に係る自動試料注入装置によれば、ニードルの先端がセプタム内を通過しているときの前記ニードルの先端の移動速度のうち、セプタム内の試料気化室に最も近い領域を通過しているときの移動速度を最も高くするので、ニードルが試料気化室内に挿入される時間を短縮でき、ニードルが試料気化室から熱を受ける時間を短くすることができる。これにより、ディスクリミネーションの低減を図ることができる。試料気化室から離れた領域をニードルの先端が通過しているときのニードル先端の移動速度は、試料気化室に最も近い領域を通過しているときに比べて低いので、試料気化室から離れた領域がニードルの通過によって受けるダメージが低減される。これにより、ディスクリミネーションの低減を図りつつ、セプタムの寿命を高めることができる。 According to the automatic sample injection device of the present invention, the moving speed of the tip of the needle when passing through the septum is the highest when passing through the area in the septum closest to the sample vaporization chamber, so that the time for which the needle is inserted into the sample vaporization chamber can be shortened and the time for which the needle receives heat from the sample vaporization chamber can be shortened. This can reduce discrimination. The moving speed of the needle tip when passing through an area away from the sample vaporization chamber is lower than when passing through the area closest to the sample vaporization chamber, so damage caused to the area away from the sample vaporization chamber by the passage of the needle is reduced. This can reduce discrimination while increasing the life of the septum.

本発明に係るガスクロマトグラフによれば、試料気化室へ通じる注入口を封止するセプタムが、ニードルが貫通する位置においてニードルが貫通する方向に積層された第１の層及び第２の層を含み、試料気化室に面している第１の層の材質は、第２の層とは特性の異なる材質により形成されているので、セプタムに２つの特性をもたせることが可能になる。例えば、試料気化室に面している第１の層が耐熱性の高い材質で形成され、第２の層が耐久性の優れた材質で形成されたセプタムを使用すれば、耐熱性と耐久性を兼ね備えたセプタムによって試料気化室へ通じる注入口を封止できる。セプタムに高い耐久性をもたせることができれば、セプタムを通過する際のニードルの移動速度を高めることができるので、ニードルが試料気化室に挿入されている時間を短縮でき、ディスクリミネーションの低減も図ることができる。According to the gas chromatograph of the present invention, the septum sealing the injection port leading to the sample vaporization chamber includes a first layer and a second layer laminated in the direction in which the needle penetrates at the position where the needle penetrates, and the material of the first layer facing the sample vaporization chamber is formed of a material with different properties from that of the second layer, so that the septum can have two properties. For example, if a septum is used in which the first layer facing the sample vaporization chamber is formed of a material with high heat resistance and the second layer is formed of a material with excellent durability, the injection port leading to the sample vaporization chamber can be sealed with a septum that combines heat resistance and durability. If the septum can be made highly durable, the movement speed of the needle when passing through the septum can be increased, so the time the needle is inserted into the sample vaporization chamber can be shortened, and discrimination can also be reduced.

本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムによれば、上述の自動試料注入装置と上述のガスクロマトグラフを備えるので、互いの相乗効果により、ディスクリミネーションの低減を図りつつ、高耐久性、高耐熱性、低可塑剤といった所望の特徴をセプタムに具備させることができる。 The gas chromatography analysis system of the present invention is equipped with the above-mentioned automatic sample injection device and the above-mentioned gas chromatograph, and the synergistic effect of these two components reduces discrimination while providing the septum with desired characteristics such as high durability, high heat resistance, and low plasticizer content.

ガスクロマトグラフィ分析システムの一実施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a gas chromatography analysis system. 同実施例におけるガスクロマトグラフのセプタムの構造の一例を示す試料気化室へ通じる注入口部分における断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an injection port portion leading to a sample vaporization chamber, showing an example of the structure of a septum of the gas chromatograph in the embodiment. 同実施例においてニードルがセプタムの上層部を貫通する際の状態を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which a needle penetrates an upper layer portion of a septum in the embodiment. 同実施例においてニードルがセプタムの下層部を貫通する際の状態を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which a needle penetrates a lower layer portion of a septum in the embodiment. 同実施例における試料注入時の動作の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of an operation during sample injection in the embodiment.

以下、本発明に係る自動試料注入装置、ガスクロマトグラフ及びガスクロマトグラフィ分析システムの一実施例について、図面を参照しながら説明する。 Below, one embodiment of the automatic sample injection device, gas chromatograph, and gas chromatography analysis system related to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に示されているように、ガスクロマトグラフィ分析システム１は、ガスクロマトグラフ２及び自動試料注入装置４を備えている。自動試料注入装置４は、ガスクロマトグラフ２上に配置され、ガスクロマトグラフ２の試料気化室１２へ試料を注入するためのものである。As shown in Figure 1, the gas chromatography analysis system 1 includes a gas chromatograph 2 and an automatic sample injection device 4. The automatic sample injection device 4 is disposed on the gas chromatograph 2 and is used to inject a sample into the sample vaporization chamber 12 of the gas chromatograph 2.

ガスクロマトグラフ２は、試料気化ユニット６、分離カラム８及び検出器１０を備えている。試料気化室１２は試料気化ユニット６の内部に設けられている。試料気化室１２へ通じる注入口１４が試料気化ユニット６の上面に設けられており、注入口１４は、シリコン樹脂などの弾性材料からなるセプタム１６によって封止されている。分離カラム８の一端は試料気化室１２の出口に接続されており、分離カラム８の他端は検出器１０に接続されている。The gas chromatograph 2 comprises a sample vaporization unit 6, a separation column 8, and a detector 10. The sample vaporization chamber 12 is provided inside the sample vaporization unit 6. An injection port 14 leading to the sample vaporization chamber 12 is provided on the top surface of the sample vaporization unit 6, and the injection port 14 is sealed by a septum 16 made of an elastic material such as silicone resin. One end of the separation column 8 is connected to the outlet of the sample vaporization chamber 12, and the other end of the separation column 8 is connected to the detector 10.

自動試料注入装置４によって試料気化室１２に注入された試料は、試料気化室１２内において気化し、試料気化室１２内に供給されるキャリアガスによって分離カラム８へ搬送され、成分ごとに分離される。分離カラム８において分離された各成分は検出器１０に導入されて検出される。The sample injected into the sample vaporization chamber 12 by the automatic sample injection device 4 is vaporized in the sample vaporization chamber 12 and transported to the separation column 8 by the carrier gas supplied into the sample vaporization chamber 12, where the components are separated. Each component separated in the separation column 8 is introduced into the detector 10 and detected.

自動試料注入装置４は、シリンジ１８、移動機構２０、ターレット２２及び制御部３０を備えている。The automatic sample injection device 4 comprises a syringe 18, a moving mechanism 20, a turret 22 and a control unit 30.

シリンジ１８は、ガスクロマトグラフ２の試料気化ユニット６の注入口１４の直上に配置されている。シリンジ１８は、先端に鉛直下方へ伸びるニードル２４を備えており、内部においてピストン２６が摺動することによりニードル２４を通じて流体の吸入及び吐出を行なう。移動機構２０は、シリンジ１８を保持した状態で鉛直軸２８に沿って上下方向に移動するように構成されているとともに、ピストン２６をシリンジ１８とは相対的に移動させるように構成されている。ターレット２２は、試料を収容するバイアルＶが載置される移動式のテーブルであり、ガスクロマトグラフ２へ注入すべき試料を収容したバイアルＶをシリンジ１８の直下の位置へ移動させることができる。移動機構２０及びターレット２２の動作は、制御部３０によって制御される。制御部３０は、ＣＰＵ（中央演算装置）等を備えた電子回路基板によって実現することができる。The syringe 18 is disposed directly above the injection port 14 of the sample vaporization unit 6 of the gas chromatograph 2. The syringe 18 has a needle 24 extending vertically downward at its tip, and a piston 26 slides inside to suck in and eject fluid through the needle 24. The moving mechanism 20 is configured to move up and down along a vertical axis 28 while holding the syringe 18, and is configured to move the piston 26 relative to the syringe 18. The turret 22 is a movable table on which a vial V containing a sample is placed, and can move the vial V containing the sample to be injected into the gas chromatograph 2 to a position directly below the syringe 18. The operation of the moving mechanism 20 and the turret 22 is controlled by a control unit 30. The control unit 30 can be realized by an electronic circuit board equipped with a CPU (central processing unit) or the like.

自動試料注入装置４は、シリンジ１８内に試料を吸入した後、シリンジ１８の直下にターレット２２が存在しないようにした状態でシリンジ１８を注入口１４へ向けて下降させ、ニードル２４にセプタム１６を貫通させる。そして、ニードル２４の先端が試料気化室１２内に挿入された状態でシリンジ１８に試料を吐出させることにより、試料気化室１２内に試料を注入する。After aspirating the sample into the syringe 18, the automatic sample injection device 4 lowers the syringe 18 toward the injection port 14 while ensuring that the turret 22 is not directly below the syringe 18, and causes the needle 24 to pierce the septum 16. Then, with the tip of the needle 24 inserted into the sample vaporization chamber 12, the sample is ejected into the syringe 18, thereby injecting the sample into the sample vaporization chamber 12.

図２に示されているように、注入口１４を封止しているセプタム１６は、第１の素材１６ａと第２の素材１６ｂによって形成されている。セプタム１６のニードル２４が貫通する位置では、第１の素材１６ａからなる層（第１の層）と第２の素材１６ｂからなる層（第２の層）とが積層された状態となっている。第１の素材１６ａからなる層は、試料気化室１２に面している。試料気化室１２に面していない第２の素材１６ｂからなる層の厚みは、第１の素材１６ａからなる層の厚みよりも大きくなっている。また、セプタム１６のうち、試料気化ユニット６の筐体（金属）と接する部分は第１の素材１６ａで形成されており、第２の素材１６ｂで形成されている部分は試料気化ユニット６の筐体と接しないようになっている。As shown in FIG. 2, the septum 16 sealing the injection port 14 is formed of a first material 16a and a second material 16b. At the position where the needle 24 penetrates the septum 16, a layer (first layer) made of the first material 16a and a layer (second layer) made of the second material 16b are laminated. The layer made of the first material 16a faces the sample vaporization chamber 12. The thickness of the layer made of the second material 16b that does not face the sample vaporization chamber 12 is greater than the thickness of the layer made of the first material 16a. In addition, the part of the septum 16 that contacts the housing (metal) of the sample vaporization unit 6 is made of the first material 16a, and the part made of the second material 16b is not made to contact the housing of the sample vaporization unit 6.

セプタム１６を構成する第１の素材１６ａ及び第２の素材１６ｂは、分析条件や目的によって選定することができる。例えば、高温に晒される第１の素材１６ａとして、高い耐熱性（例えば、耐熱温度４５０℃）を有する素材を使用し、第２の素材１６ｂには、第１の素材１６ａよりも高耐久性の素材、第１の素材１６ａよりも可塑剤含有率の高い素材などを使用することができる。試料気化室１２に面しない第２の素材１６ｂには試料気化室１２からの熱が伝わりにくいので、第２の素材１６ｂには高い耐熱性が要求されない。そのため、第２の素材１６ｂとして高耐久性の素材を使用することができる。逆に言えば、第２の素材１６ｂからなる層にセプタム１６の耐久性を担保させることができるので、第１の素材１６ａとして耐久性以外の特性をもった素材を使用することができる。The first material 16a and the second material 16b constituting the septum 16 can be selected according to the analytical conditions and purpose. For example, a material having high heat resistance (for example, heat resistance temperature 450°C) can be used as the first material 16a exposed to high temperatures, and a material having higher durability than the first material 16a or a material having a higher plasticizer content than the first material 16a can be used as the second material 16b. Since heat from the sample vaporization chamber 12 is not easily transmitted to the second material 16b that does not face the sample vaporization chamber 12, high heat resistance is not required for the second material 16b. Therefore, a highly durable material can be used as the second material 16b. In other words, since the durability of the septum 16 can be guaranteed by the layer made of the second material 16b, a material having properties other than durability can be used as the first material 16a.

セプタム１６を上記のような構成とすることで、高温条件（例えば、４００℃以上）にも適用可能な高耐久性のセプタムを実現することができる。セプタム１６が高い耐久性を有していれば、セプタム１６を通過する際のニードル２４の移動速度を高めることができるので、ディスクリミネーションの低減を図ることもできる。By configuring the septum 16 as described above, a highly durable septum that can be used under high temperature conditions (e.g., 400°C or higher) can be realized. If the septum 16 has high durability, the movement speed of the needle 24 when passing through the septum 16 can be increased, thereby reducing discrimination.

なお、この実施例では、セプタム１６のニードル２４が通過する位置に、第１の素材１６ａからなる第１の層及び第２の素材１６ｂからなる第２の層の２つの層が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上の層がセプタム１６のニードル２４が通過する位置に形成されていてもよい。In this embodiment, two layers, a first layer made of a first material 16a and a second layer made of a second material 16b, are formed at the position where the needle 24 of the septum 16 passes, but the present invention is not limited to this, and three or more layers may be formed at the position where the needle 24 of the septum 16 passes.

また、自動試料注入装置４の制御部３０は、ニードル２４の先端がセプタム１６を通過している間のニードル２４の移動速度のうち、セプタム１６の試料気化室１２に最も近い領域を通過しているときの移動速度が最も高くなるように、シリンジ１８の移動速度の変速制御を実行する。In addition, the control unit 30 of the automatic sample injection device 4 performs variable control of the movement speed of the syringe 18 so that the movement speed of the needle 24 while the tip of the needle 24 is passing through the septum 16 is the highest when the needle 24 passes through the area of the septum 16 closest to the sample vaporization chamber 12.

シリンジ１８の移動速度の変速制御では、ニードル２４の先端がセプタム１６内に進入する際のニードル２４の移動速度ｖ１（図３参照）に比べて、ニードル２４の先端がセプタム１６の試料気化室１２に最も近い領域を通過する際のニードル２４の移動速度ｖ２（図４参照）のほうが高くなる。すなわち、ニードル２４の先端が試料気化室１２から離れたセプタム１６の上層領域を通過しているときはニードル２４を比較的低速で移動させ、ニードル２４の先端が試料気化室１２に近いセプタム１６の下層領域を通過しているときはニードル２４を高速で移動させる。In the variable speed control of the movement speed of the syringe 18, the movement speed v2 (see FIG. 4) of the needle 24 when the tip of the needle 24 passes through the area of the septum 16 closest to the sample vaporization chamber 12 is higher than the movement speed v1 (see FIG. 3) of the needle 24 when the tip of the needle 24 enters the septum 16. In other words, when the tip of the needle 24 passes through the upper area of the septum 16 away from the sample vaporization chamber 12, the needle 24 is moved at a relatively slow speed, and when the tip of the needle 24 passes through the lower area of the septum 16 close to the sample vaporization chamber 12, the needle 24 is moved at a high speed.

セプタム１６を通過している間のニードル２４の移動速度を上記のように制御することで、セプタム１６の上層領域がニードル２４の通過によって受けるダメージを低減させながら、ニードル２４が試料気化室１２の近い領域に滞在する時間を短縮してディスクリミネーションの低減を図ることができる。なお、この変速制御は、ニードル２４がセプタム１６を貫通する際、及びニードル２４がセプタム１６から引き抜かれる際の両方で実施してもよいが、いずれか一方のみで実施してもよい。例えば、ニードル２４がセプタム１６を貫通する際にのみ変速制御を実施し、ニードル２４がセプタム１６から引き抜かれる際のニードル２４の移動速度を一定にしてもよい。By controlling the moving speed of the needle 24 while passing through the septum 16 as described above, it is possible to reduce the damage to the upper layer region of the septum 16 caused by the passage of the needle 24 while shortening the time that the needle 24 stays in the region close to the sample vaporization chamber 12, thereby reducing discrimination. This speed change control may be performed both when the needle 24 penetrates the septum 16 and when the needle 24 is pulled out of the septum 16, or only when either of them is performed. For example, the speed change control may be performed only when the needle 24 penetrates the septum 16, and the moving speed of the needle 24 may be constant when the needle 24 is pulled out of the septum 16.

自動試料注入装置４による試料注入動作の一例について、図１とともに図５のフローチャートを用いて説明する。An example of a sample injection operation by the automatic sample injection device 4 is explained using the flowchart of Figure 5 together with Figure 1.

まず、注入すべき試料を収容したバイアルＶをシリンジ１８の直下に配置し、ニードル２４の先端からシリンジ１８内に試料を吸入する（ステップ１０１）。その後、シリンジ１８の直下にターレット２２が存在しない状態にし、ニードル２４の高さが所定の高さに達するまでシリンジ１８を第１の速度ｖ１で注入口１４へ向かって下降させる（ステップ１０２）。ニードル２４の高さが所定の高さに達すると（ステップ１０３：Ｙｅｓ）、シリンジ２４の下降速度を第２の速度ｖ２（＞ｖ１）へ高め（ステップ１０４）、ニードル２４の先端が所定の注入高さに達するまでシリンジ２４を下降させる（ステップ１０５）。ニードル２４の先端が所定の注入高さに達すると（ステップ１０５：Ｙｅｓ）、シリンジ１８から試料を吐出して試料気化室１２内に注入する（ステップ１０６）。試料注入が完了すると、直ちにシリンジ１８を所定の速度ｖ３で上昇させてニードル２４をセプタム１６から引き抜く（ステップ１０７）。これにより、試料気化室１２への試料注入は完了する。First, a vial V containing the sample to be injected is placed directly below the syringe 18, and the sample is aspirated into the syringe 18 from the tip of the needle 24 (step 101). Then, the turret 22 is not present directly below the syringe 18, and the syringe 18 is lowered toward the injection port 14 at a first speed v1 until the height of the needle 24 reaches a predetermined height (step 102). When the height of the needle 24 reaches the predetermined height (step 103: Yes), the descent speed of the syringe 24 is increased to a second speed v2 (> v1) (step 104), and the syringe 24 is lowered until the tip of the needle 24 reaches the predetermined injection height (step 105). When the tip of the needle 24 reaches the predetermined injection height (step 105: Yes), the sample is discharged from the syringe 18 and injected into the sample vaporization chamber 12 (step 106). Once the sample injection is complete, the syringe 18 is immediately raised at a predetermined speed v3 to pull the needle 24 out of the septum 16 (step 107). This completes the sample injection into the sample vaporization chamber 12.

なお、上記の試料注入動作では、ニードル２４がセプタム１６を貫通する際のシリンジ１８の移動速度を第１の速度ｖ１から第２の速度ｖ２へ２段階で変化させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、より多段階的にニードル２４の下降速度を変化させてもよい。In the above sample injection operation, the movement speed of the syringe 18 when the needle 24 penetrates the septum 16 is changed in two stages from a first speed v1 to a second speed v2, but the present invention is not limited to this, and the descent speed of the needle 24 may be changed in more stages.

なお、以上において説明した実施例では、図２を用いて説明したセプタム１６の積層構造、及び図３等を用いて説明したシリンジ１８の移動速度の変速制御を同時に実施するように説明しているが、本発明においてこれらが同時に実施されることは必須要件ではなく、いずれか一方のみが実施されることも含む。ただし、両者を同時に実施することによって、セプタム１６の耐久性をより向上させることができるなどの相乗効果が得られる。例えば、セプタム１６の第２の素材１６ｂとして高耐久性の素材を使用し、シリンジ１８の移動速度の変速制御を実施すると、高耐久性の素材１６ｂをニードル２４の先端が比較的低速で移動することになるので、ニードル２４の貫通によって受ける素材１６ｂのダメージが低減され、第２の素材１６からなる層の寿命がさらに向上する。一方で、第２の素材１６ｂからなる層よりも耐久性の低い第１の素材１６ａからなる層をニードル２４の先端が高速で通過することになるが、セプタム１６による注入口１４の封止性能は第２の素材１６ｂからなる層によって担保できるので、第１の素材１６ａからなる層がニードル２４の高速移動によってダメージを受けても問題がない。In the above embodiment, the laminated structure of the septum 16 described with reference to FIG. 2 and the variable speed control of the syringe 18 described with reference to FIG. 3 are described as being performed simultaneously, but it is not essential that these are performed simultaneously in the present invention, and only one of them may be performed. However, by performing both simultaneously, a synergistic effect such as further improving the durability of the septum 16 can be obtained. For example, if a highly durable material is used as the second material 16b of the septum 16 and variable speed control of the syringe 18 is performed, the tip of the needle 24 moves through the highly durable material 16b at a relatively slow speed, thereby reducing damage to the material 16b caused by the penetration of the needle 24 and further improving the life of the layer made of the second material 16. On the other hand, the tip of the needle 24 passes through the layer made of the first material 16a, which is less durable than the layer made of the second material 16b, at high speed. However, the sealing performance of the septum 16 for the injection port 14 can be guaranteed by the layer made of the second material 16b, so there is no problem even if the layer made of the first material 16a is damaged by the high-speed movement of the needle 24.

以上において説明した実施例は、本発明に係る自動試料注入装置、ガスクロマトグラフ、及びガスクロマトグラフィ分析システムの実施形態の一例を示したに過ぎない。本発明に係る自動試料注入装置、ガスクロマトグラフ、及びガスクロマトグラフィ分析システムの実施形態は、以下に示すとおりである。The above-described embodiment is merely one example of an embodiment of the automatic sample injection device, gas chromatograph, and gas chromatography analysis system according to the present invention. The embodiment of the automatic sample injection device, gas chromatograph, and gas chromatography analysis system according to the present invention is as follows.

本発明に係る自動試料注入装置の一実施形態は、先端に設けられたニードルを介して試料の吸入及び分注を行なうシリンジ、及び前記シリンジを移動させるための移動機構を備え、前記シリンジを移動させてガスクロマトグラフの試料気化室へ前記ニードルを挿入することによって前記ガスクロマトグラフへ試料を注入する自動試料注入装置であって、前記移動機構の動作を制御する制御部であって、前記ニードルの先端が前記試料気化室へ通じる注入口を封止しているセプタム内を通過している間の前記ニードルの移動速度のうち、前記試料気化室に最も近い領域を通過しているときの移動速度が最も高くなるように、前記シリンジの移動速度を途中で変化させる変速制御を実行する制御部を備えている。One embodiment of the automatic sample injection device according to the present invention is an automatic sample injection device that includes a syringe that aspirates and dispenses a sample via a needle at its tip, and a movement mechanism for moving the syringe, and that injects a sample into a gas chromatograph by moving the syringe and inserting the needle into the sample vaporization chamber of the gas chromatograph, and includes a control unit that controls the operation of the movement mechanism, and a control unit that executes speed change control to change the movement speed of the syringe midway so that the movement speed of the needle when the tip of the needle passes through a septum sealing the injection port leading to the sample vaporization chamber is the highest when the needle passes through the area closest to the sample vaporization chamber.

上記一実施形態において、前記制御部は、前記ニードルに前記セプタムを貫通させて前記ニードルを前記試料気化室へ挿入する際に前記変速制御を実行するように構成することができる。In one embodiment of the above, the control unit can be configured to perform the speed change control when the needle pierces the septum and is inserted into the sample vaporization chamber.

本発明に係るガスクロマトグラフの一実施形態は、シリンジの先端に設けられたニードルで貫通可能なセプタムにより封止された注入口を有し、前記注入口を介して注入された試料を気化させるための試料気化室と、前記試料気化室で気化した試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、前記分離カラムで分離した各成分を検出するための検出器と、を備えたガスクロマトグラフであって、前記セプタムは、前記ニードルが貫通する位置において前記ニードルが貫通する方向に積層された第１の層及び第２の層を含み、前記第１の層が前記試料気化室に面しており、前記第１の層と前記第２の層は互いに特性の異なる材質により形成されている。One embodiment of a gas chromatograph according to the present invention is a gas chromatograph having an injection port sealed by a septum that can be penetrated by a needle provided at the tip of a syringe, and comprising a sample vaporization chamber for vaporizing a sample injected through the injection port, a separation column for separating the sample vaporized in the sample vaporization chamber into components, and a detector for detecting each component separated in the separation column, wherein the septum includes a first layer and a second layer stacked in the direction in which the needle penetrates at the position where the needle penetrates, the first layer faces the sample vaporization chamber, and the first layer and the second layer are formed from materials having different properties.

上記ガスクロマトグラフの一実施形態の第１態様では、前記第２の層の材質は前記第１の層の材質よりも耐久性が高い。このような態様により、試料気化室に面する第１の層には、高耐熱性や低可塑性といった特徴をもたせつつ、第２の層で耐久性を担保することができ、セプタムに高耐久性と高耐熱性、高耐久性と低可塑性といった２つの特性をもたせることが可能になる。セプタムの第２の層が高耐久性を有するので、セプタムを通過する際にニードルを高速で移動させることが可能になり、ディスクリミネーションの低減を図ることもできる。In a first aspect of one embodiment of the gas chromatograph, the material of the second layer is more durable than the material of the first layer. With this aspect, the first layer facing the sample vaporization chamber can be provided with characteristics such as high heat resistance and low plasticity, while the second layer can ensure durability, making it possible to provide the septum with two characteristics, high durability and high heat resistance, and high durability and low plasticity. Since the second layer of the septum has high durability, it is possible to move the needle at high speed when passing through the septum, and it is also possible to reduce discrimination.

上記ガスクロマトグラフの一実施形態の第２態様では、前記第１の層の材質は前記第２の層の材質よりも耐熱性が高い。このような態様により、試料気化室に面する第１の層が高耐熱性を有するので、第２の層を高耐久性の材質で形成することが可能となり、セプタムに高耐久性及び高耐熱性を備えさせることができる。In a second aspect of one embodiment of the gas chromatograph, the material of the first layer has a higher heat resistance than the material of the second layer. With this aspect, since the first layer facing the sample vaporization chamber has high heat resistance, it is possible to form the second layer from a highly durable material, and the septum can be provided with high durability and high heat resistance.

上記ガスクロマトグラフの一実施形態の第３態様では、前記第１の層の材質は前記第２の層の材質よりも可塑剤含有率が低い。ガスクロマトグラフィ分析では、セプタムに含有される可塑剤が試料気化室からの熱によってセプタムから放出されてしまい、それが検出器で検出されて分析結果に影響を与えるという問題が生じ得る。これに対し、試料気化室に面する第１の層の材質として可塑剤含有率の低いものを使用することで、セプタムから放出される可塑剤の量が少なくなり、可塑剤が分析結果に影響を与えることを抑制できる。一方で、セプタムの第２の層は試料気化室に面していないため、第２の層の材質に含まれる可塑剤はセプタムから放出されにくく、第２の層の材質として可塑剤含有率の高いものを使用することができる。In a third aspect of one embodiment of the gas chromatograph, the material of the first layer has a lower plasticizer content than the material of the second layer. In gas chromatography analysis, a problem may occur in that the plasticizer contained in the septum is released from the septum by heat from the sample vaporization chamber, and is detected by a detector and affects the analysis results. In contrast, by using a material with a low plasticizer content as the material of the first layer facing the sample vaporization chamber, the amount of plasticizer released from the septum is reduced, and the plasticizer can be prevented from affecting the analysis results. On the other hand, since the second layer of the septum does not face the sample vaporization chamber, the plasticizer contained in the material of the second layer is less likely to be released from the septum, and a material with a high plasticizer content can be used as the material of the second layer.

上記ガスクロマトグラフの一実施形態の第４態様では、前記ニードルが貫通する位置における前記第２の層の厚さは前記第１の層の厚さよりも大きい。このような態様により、試料気化室に面しない第２の層に高い耐久性を保持させることができる。In a fourth aspect of one embodiment of the gas chromatograph, the thickness of the second layer at the position where the needle penetrates is greater than the thickness of the first layer. This aspect allows the second layer, which does not face the sample vaporization chamber, to maintain high durability.

本発明に係るガスクロマトグラフィ分析システムの一実施形態では、本発明に係る自動試料注入装置と、本発明に係るガスクロマトグラフと、を備えている。 One embodiment of the gas chromatography analysis system of the present invention comprises an automatic sample injection device of the present invention and a gas chromatograph of the present invention.

１ガスクロマトグラフィ分析システム
２ガスクロマトグラフ
４自動試料注入装置
６試料注入ユニット
８分離カラム
１０検出器
１２試料気化室
１４注入口
１６セプタム
１６ａ第１の素材
１６ｂ第２の素材
１８シリンジ
２０移動機構
２２ターレット
２４ニードル
２６ピストン
２８鉛直軸
３０制御部 REFERENCE SIGNS LIST 1 Gas chromatography analysis system 2 Gas chromatograph 4 Automatic sample injection device 6 Sample injection unit 8 Separation column 10 Detector 12 Sample vaporization chamber 14 Injection port 16 Septum 16a First material 16b Second material 18 Syringe 20 Moving mechanism 22 Turret 24 Needle 26 Piston 28 Vertical axis 30 Control unit

Claims

A gas chromatography analysis system comprising an automatic sample injection device and a gas chromatograph,
the gas chromatograph has an injection port sealed by a septum that can be penetrated by a needle provided at the tip of a syringe, and is equipped with a sample vaporization chamber for vaporizing a sample injected through the injection port, a separation column for separating the sample vaporized in the sample vaporization chamber into components, and a detector for detecting each component separated in the separation column;
the septum includes a first layer and a second layer laminated in a direction in which the needle penetrates at a position where the needle penetrates, the first layer faces the sample vaporization chamber, and the first layer and the second layer are formed of materials having properties different from each other,
Comparing the first layer and the second layer, the material of the second layer is relatively more durable, and the material of the first layer is relatively more heat resistant,
the thickness of the second layer at the needle penetration position is greater than the thickness of the first layer;
the automatic sample injection device includes a syringe that aspirates and dispenses a sample through a needle provided at the tip, and a moving mechanism for moving the syringe, and moves the syringe to insert the needle into a sample vaporization chamber of the gas chromatograph, thereby injecting the sample into the gas chromatograph;
The automatic sample injection device is a gas chromatography analysis system, and is equipped with a control unit that controls the operation of the moving mechanism and performs speed change control to change the moving speed of the needle to a speed faster than the moving speed when passing through the second layer at the timing when the tip of the needle reaches a predetermined height at which it passes through the boundary between the second layer and the first layer of the septum when the needle penetrates the septum.