JP6052390B2 - オートサンプラ - Google Patents

Description

本発明はオートサンプラに関し、例えばトラップカラムによるサンプル濃縮装置やそのようなサンプル濃縮装置を備えた液体クロマトグラフなどの分析装置に試料を注入するためのオートサンプラに関し、より具体的には、例えば分取ＬＣ（液体クロマトグラフ）により複数分画された単一成分の注入を行うためのオートサンプラの制御技術に関するものである。

合成された化合物を単一成分として取り出す方法としては、一般に液体クロマトグラフの一種である分取液体クロマトグラフを用いて分離分画を行い、その後濃縮する手法がよく用いられる。

濃縮には、真空エバポレータも用いられるが、除去カラムを併用すれば添加剤などを除去できることからトラップカラムによる濃縮がよく用いられる（特許文献１参照。）。

トラップカラムにサンプルをトラップする場合、一般に、サンプル濃度が濃かったり、サンプル溶媒の溶媒強度が強かったりすると、トラップされにくくなるため、よりトラップされやすいように希釈されたサンプルをトラップカラムに送液する。

希釈はサンプルを調製する際に行うこともできるが、希釈後のサンプル容量があまりにも多量になる場合は、処理が困難になることからオンラインでの希釈が行われる。オンライによる希釈では、実施例として図１及び図４で示すようなサンプル濃縮装置における流路構成と同様の流路が使用される。

図１は、高圧バルブ２が、サンプルプッシュ部５およびトラップカラム８を含む主流路にサンプルループ４が組み込まれた注入ポジションに切り替わっており、図４は、高圧バルブ２が、シリンジポンプ３およびサンプリングニードル３０を含む計量流路にサンプルループ４が組み込まれた計量ポジションに切り替わっている。

そのようなサンプル濃縮装置では、アイドリング状態（高圧バルブ２は注入ポジションと同じ図１の状態）から高圧バルブ２が切り替えられて図４のサンプル計量状態になり、オートサンプラ１において、シリンジポンプ３にてサンプルが吸引されてサンプルループ４に導入される。その後、高圧バルブ２が切り替えられて図１の注入状態になり、サンプルループ４中のサンプルはサンプルプッシュ部５から送液された移動相でサンプルループ４から押し出される。そして、サンプルは主流路の三方ジョイント７においてメークアップ部６から送液された希釈液（通常は移動相と同一組成）と混合されることにより希釈され、トラップカラム８に導かれてトラップされる。

そのようなサンプル濃縮装置で用いられるサンプルの一例は、合成された化合物を分取システムにより分離した単一成分サンプルである。一例として、分取システムによる２成分ピークの分画例を図３に示す。この例では、テーリングした成分Ａ（保持時間５．７分）に成分Ｂ（保持時間５．８分）のピークが重なっている。条件として、流量を１００ｍＬ／分、分画用バイアル１個への最大分画容量を１０ｍＬとすると、０．１分でバイアルの容量は上限に達する。そうすると、この例では、分画９はバイアル＃１の最大分画容量１０ｍＬに達したため分画１０に切り替わり、その後、バイアル＃２の最大分画容量１０ｍＬに達する前に、成分Ｂのピークの立ち上がりを検出して分画１１に切り替わり、成分Ｂのピークの立下りを検出したところで分画１２に切り替わったことが分かる。

図３の例では、単一成分である分画９、１０、１２をサンプルとしてトラップカラムによる濃縮システムに注入し、濃縮をすることになる。

一般的な液体クロマトグラフ分析システムでは、サンプルの注入および分析処理はバッチテーブル（シーケンステーブル、又はサンプルセットという場合もある）と呼ばれるテーブルでプログラムされる。バッチテーブルの１行は１つの分析に対応しており、各行にはサンプルバイアルの位置、サンプル容量、及びその他の分析条件が含まれる。

その他の分析条件には、分析初期パラメータセット、オートサンプラ１の動作をカスタマイズする注入前処理プログラム（通常、前処理プログラムと呼ばれる。カスタマイズしない場合には、内部的に標準前処理動作がプログラムされている）、タイムプログラム（イベント又はイベントプログラムという場合もある。）などが含まれ、通常、装置メソッドと呼ばれるパラメータセットに格納される。前処理プログラムは、装置メソッドとは独立して、バッチテーブルで指定する場合もある。

バッチテーブルの１行の処理は、サンプルバイアルの位置、サンプル容量、及びその他の分析条件の装置へのダウンロード（ダウンロード）、前処理プログラムの実行（前処理実行）、タイムプログラムの実行およびクロマトグラムの記録開始（分析実行）の順に行われる。

図３の例のプログラム方法としては、次の（ａ）〜（ｄ）の４つがある。

（ａ）分画９、１０、１２を１つのバイアルに移して１サンプルとし、１行・１注入としてプログラムする。

ここで、「注入」とは、前処理プログラムで１サンプルをサンプルループ４に導入した後、高圧バルブ２を注入ポジションに切り替えて、サンプルループ４を主流路に接続することをいう。多くの場合、高圧バルブ２を切り替えると同時にタイムプログラムやクロマトグラムの記録開始を行うためのイベント信号（電気信号、通信コマンド、ソフトウェア命令）を出力するが、高圧バルブ２を切り替える前後にイベント信号を出力する場合もある。

この場合、装置メソッドでは、前処理プログラムで１サンプルの「注入」処理を行い、タイムプログラムでサンプルプッシュ部５およびメークアップ部６の制御を行って、サンプルのトラップカラム８への定着まで行う。ここでは、サンプルをサンプルループ４に導入した後、高圧バルブ２を切り替える前に、タイムプログラムでサンプルプッシュ部５およびメークアップ部６により移動相および希釈液の送液を開始するためにイベント信号を出力し、送液の安定を待って、高圧バルブ２を切り替える。

（ｂ）分画９、１０、１２を３行・２ローディング、１注入としてプログラムする。

ここで、「ローディング」とは、前処理プログラムでサンプルをサンプルループ４に導入した後、高圧バルブ２を切り替えないことをいう。この例の場合は、1行で1ローディングなので、「ローディング」後に、前処理プログラムでイベント信号を出力し、タイムプログラムをスタートするが、サンプルプッシュ部５およびメークアップ部６は動作する必要がないため、タイムプログラムは速やかに終了する。なお、タイムプログラムが速やかに終了するため、高圧バルブ２を切り替えないとイベント信号を出力できないオートサンプラ１でも「注入」処理で「ローディング」相当の処理はできるが、ここでの詳細な説明は割愛する。

実際には、Ｎ−１行目までのサンプルプッシュ用装置メソッドとＮ行目の注入用装置メソッドを準備し、組み合わせる。この例の場合は、分画９、１０のサンプルプッシュ用装置メソッドでは、前処理プログラムで１サンプルの「ローディング」を行い、分画１２の注入用装置メソッドでは、前処理プログラムで１サンプルの「注入」を行い、サンプルのトラップカラム８への定着まで行う。注入用装置メソッドの処理内容は、（ａ）の装置メソッドの処理内容と同じである。このとき、分画９、１０のサンプルは分画１２のサンプルと一緒にトラップカラム８へ送られる。

（ｃ）容量固定の分画９と容量不定の分画１０を１行・２ローディングとしてプログラムし、容量不定の分画１２を１行・１注入としてプログラムする。

実際には、１行・Ｎローディング（Ｎ＝１〜，Ｎ−１分画固定容量，１分画不定容量）のサンプルプッシュ用装置メソッドおよび１行・1注入の注入用装置メソッドを準備し、組み合わせる。この例の場合は、分画９、１０のサンプルプッシュ用装置メソッドでは、前処理プログラムで固定容量1サンプル、不定容量1サンプル（容量はバッチテーブルで指定）の「ローディング」を行い、分画１２の注入用装置メソッドでは、前処理プログラムで不定容量1サンプル（容量はバッチテーブルで指定）の「注入」を行い、サンプルのトラップカラム８への定着まで行う。注入用装置メソッドの処理内容は、（ａ）の装置メソッドの処理内容と同じである。

（ｄ）分画９、１０、１２を１行・２ローディング、１注入としてプログラムし、その装置メソッドに含まれるオートサンプラの前処理プログラムにて、分画９、１０、１２の容量を個別にカスタマイズして「ローディング」および「注入」する。

この方法では、装置メソッドは前処理プログラムで分画９、１０のサンプルのそれぞれについて、「ローディング」を行い、分画１２のサンプルについて、「注入」を行い、トラップカラム８への定着まで行う。サンプルループ４に導入した後の処理内容は、（ａ）の装置メソッドの処理内容と同じである。

（ａ）〜（ｄ）のいずれの場合も、メークアップ部６は、実際のサンプル注入量の数倍量の希釈液を送液する必要がある。

ここで、サンプルループ４に導入され、主流路に注入される「実際のサンプル注入量」は、特殊な前処理を必要としない場合は総サンプル容量であり、添加剤の混合などの前処理をする場合は総サンプル容量に添加剤の容量を加えた容量であり、事前に特定することは難しい。このため、通常は「実際のサンプル注入量」の代わりに、サンプルループ４の容量と主流路への注入回数や、最大分画容量と最大分画バイアル数から「最大サンプル注入量」を定義する。

液体クロマトグラフ分析の主たる目的は、分離・分析であり、サンプルの保持時間はサンプル容量に依存せず、サンプル容量に依存するのは、サンプルの溶出範囲を決定するテーリングファクタのみである。このため、液体クロマトグラフ分析における分析時間は、特定サンプルを使用する場合、サンプル容量に依存せず、一定とみなしてよい。

液体クロマトグラフ分析装置の装置制御は、装置メソッドの中で分析時間とタイムプログラム（イベント又はイベントプログラムという場合もある）によって動作をプログラムすることができるが、実際のサンプル注入量に依存して送液ポンプを動作させるといった制御はできない。

このため、液体クロマトグラフ分析装置において、トラップ濃縮を行う場合、サンプル容量範囲ごとに用意した装置メソッドを切り替えてポンプを制御する方法や、最大サンプル注入量に対して計算された時間でポンプを制御する手法が用いられる。

特許第３４７６４１７号公報

プログラム方法（ａ）〜（ｄ）いずれでも、理論上は妨害成分が重なることによって、すべての分画の容量が最大分画容量を下回ることもありうる。従来技術では、実際のサンプル注入量が最大サンプル注入量の１０分の１の容量しかない場合、
移動相に関しては、（最大サンプル注入量）×９÷１０、
希釈液に関しては、（最大サンプル注入量）×（希釈率−１）×９÷１０、
の溶媒が無駄に消費され、また、溶媒消費量が多くなる分だけ時間も無駄に消費される。

仮に、最大サンプル注入量を５０ｍＬ、希釈率を５倍、添加剤の混合なしとすると、１サンプルあたり２５０ｍＬの溶媒（移動相＋希釈液）の送液が必要となり、そのうち２２５ｍＬの溶媒を無駄に消費していることになる。

１サンプルあたり２５０ｍＬの溶媒を送液するということは、１００サンプルで２５Ｌもの溶媒が必要であることを意味していることから、溶媒そのものの購入コストだけでなく、溶媒の調製・補充の手間や溶媒の環境負荷を考慮すると、可能な限り溶媒消費量を抑える工夫がユーザから求められる。

溶媒消費量を最小限にするために、サンプル容量範囲を分割して、範囲ごとに最大サンプル容量を規定し装置メソッドを定義して使い分ける方法も工夫の一つとしてよく用いられるが、この方法ではいくつもの装置メソッドを開発・保守する必要がある。

また、トラップカラムにより濃縮するサンプルの分画容量とその分画数は、サンプルの濃度、保持時間、他成分との分離の度合いに大きく依存し、一概に決めることはできない。それは、次の理由による。

クロマトグラムのピーク幅に関して、次のことがいえる。

（Ａ）単一成分のピーク幅は、同じ移動相組成・送液流量では、濃度が高いほど広くなる傾向がある。

（Ｂ）複数成分のピーク幅は、同じ移動相組成・送液流量、同じ濃度では、保持時間が長い成分ほど広くなる傾向がある。

（Ｃ）保持時間は、同じ移動相組成では、送液流量が大きいほど短くなる傾向がある。

（Ｄ）保持時間は、同じ送液流量では、移動相組成を変えることで変えることができる。

そのため、単一成分ピークの分画数は送液条件により異なる。単一成分ピークの分画数はまた、サンプルによっても異なる。複数成分ピークの妨害成分ピークを除いた分画の分画容量および分画数もまた、サンプルにより異なる。これはピーク幅やピークの重なり具合はサンプルにより異なるためである。

プログラム方法（ａ）〜（ｄ）いずれでも、サンプル容量は既知ではなく、場合によっては蒸発したり、オートサンプラで吸引可能な容量を下回ったりする（吸引したときに必ずバイアルの底に溶媒が残る）ことから、サンプル容量をユーザが適切に入力することは困難であり、それ故、気泡を注入するなどのトラブルも発生する。

プログラム方法（ａ）の固有の問題として、複数分画をまとめた場合にバイアル容量を超える可能性がある。

プログラム方法（ｂ）の固有の問題として、複数分画にわたるサンプル容量を扱うための仕組みが必要になる。

プログラム方法（ｃ）の固有の問題として、分画数分の装置メソッドを用意する必要がある。サンプル容量が多岐にわたる場合に、サンプル容量に応じて適切な装置メソッドをユーザが選択することは困難である。

プログラム方法（ｄ）の固有の問題として、サンプルごとに前処理プログラムでサンプルポジションや容量を書き換える作業が必要になり、サンプル数が多い場合には、現実的には採用しにくい。

上に説明したサンプル濃縮方法は一例であって、トラップカラムにより濃縮するサンプルの分画容量とその分画数の特定方法や、実際のサンプル注入量に応じた送液ポンプの制御方法については本発明では割愛するが、本発明はバッチテーブルや装置メソッドのプログラム方法に依存せずに、実際のサンプル注入量を知ることができるようにすることを目的とするものである。

本発明のオートサンプラは、サンプルプッシュ部及び分析流路が接続された流路切換えバルブと、前記流路切換えバルブに接続されたサンプルループと、前記流路切換えバルブに接続されたサンプリングニードルと、前記流路切換えバルブに接続された計量ポンプと、前記流路切換えバルブと前記計量ポンプの動作を制御する制御部とを備えている。

そして、前記制御部は、前記流路切換えバルブが前記計量ポンプによりサンプルバイアルのサンプルを前記サンプリングニードルから前記サンプルループへ注入するサンプルプッシュ用の流路を構成するか、又は前記サンプルループに注入されたサンプルを前記サンプルプッシュ部からの溶媒により分析流路へ送液する送液用の流路を構成するように、前記流路切換えバルブを切り換える注入／送液制御部と、前記サンプルループに注入された同一サンプル成分の注入量を積算する注入量積算部とを備えている。

一形態では、前記注入量積算部例は、前記注入／送液制御部が前記計量ポンプにより前記サンプルバイアルのサンプルを前記サンプリングニードルから前記サンプルループへ注入するときの前記計量ポンプに対する命令に基づいて注入量を積算するものである。

他の形態では、前記制御部は、前記サンプルバイアルにサンプルを分取したときの分取条件又は分取結果を分取装置から取り込み、該制御部に入力されたサンプル残液量設定を取り込み、ユーザが選択した分画情報を基にして、前記サンプルバイアルごとの注入可能サンプル容量を計算する注入可能容量計算部をさらに備えている。その場合、前記注入／送液制御部の一例は、各サンプルバイアルについて前記注入可能容量計算部が計算した注入可能容量の範囲内で前記計量ポンプがサンプルバイアルのサンプルを吸入するように前記計量ポンプに対して命令を出すように構成されていることが好ましい。

この形態によれば、注入可能サンプル容量を分取結果から自動で計算することができるため、ユーザのバッチテーブル作成の負荷を小さくすることができる。

さらに他の形態では、このオートサンプラは、サンプルバイアルに存在するサンプル容量を検出するセンサを備えている。その場合、前記制御部は、前記センサが検出したサンプル容量を取り込み、サンプルバイアルごとの注入可能サンプル容量を計算する注入可能容量計算部をさらに備えており、前記注入／送液制御部は各サンプルバイアルについて前記注入可能容量計算部が計算した注入可能容量の範囲内で前記計量ポンプがサンプルバイアルのサンプルを吸入するように前記計量ポンプに対して命令を出すように構成されていることが好ましい。

この形態によれば、サンプルバイアルごとの注入可能容量を、センサから取り込んだ信号に基づいて自動で計算できることから、ユーザのバッチテーブル作成の負荷を小さくすることができる他、蒸発などで容量が不確かなサンプルについても注入可能容量以上のサンプル注入が行われないので、気泡の混入なしにサンプルループに注入できるようになる。

本発明のオートサンプラは、サンプルループに注入された同一サンプル成分の注入量を積算する注入量積算部を備えているので、希釈などの処理を入力された総サンプル容量および添加剤等を含めた実際のサンプル注入量に応じて行うことができるようになる。
実際のサンプル注入量に応じた処理の例としては、従来技術で説明したトラップカラムによるサンプル濃縮方法を挙げることができる。そのようなサンプル濃縮方法では、サンプルプッシュ部から送液された移動相の量とメークアップ部から送液される希釈液の量は実際のサンプル注入量に依存するので、本発明により実際のサンプル注入量がわかることにより、移動相と希釈液の消費量を最低限に抑えることができようになる。
本発明によれば、また、同一成分由来のバッチテーブルの複数注入でも、サンプル注入量がサンプルループの容量を超えないことを確認することが可能となる。

一実施例のオートサンプラを含むサンプル濃縮装置をアイドリング時の流路状態又は注入/サンプルトラップ時の流路状態として示す概略流路図である。 同実施例のオートサンプラにおけるオートサンプラ制御部の機能を説明するブロック図である。 サンプル濃縮装置のサンプルを得るための分取システムによる２成分ピークの分画例を示す波形図である。 同サンプル濃縮装置をサンプル計量時の流路状態として示す概略流路図である。 同サンプル濃縮装置の動作を示すタイムチャートである。 一実施例のオートサンプラで使用する分画数１のサンプル注入量積算用の前処理プログラムとバッチテーブルの図表である。 一実施例のオートサンプラで使用する複数分画のサンプル注入量積算用の前処理プログラムとバッチテーブルの図表である。 他の実施例におけるサンプル容量検出プローブを示す概略図である。

（実施例１）
図１と図４に一実施例のオートサンブラ１を備えたサンプル濃縮装置を概略的に示す。サンプル濃縮装置はサンプルを注入し、トラップカラムにトラップ（捕集）する装置であり、一定量のサンプルを注入するオートサンプラ１と、トラップカラム８と、オートサンプラ１が注入したサンプルをサンプルプッシュ用送液ポンプ５ａ，５ｂによりトラップカラム８へ送液するサンプルプッシュ部５と、サンプルプッシュ部５により押し出されたサンプルに対して、メークアップ用送液ポンプ６ａ，６ｂにより希釈液を補償するメークアップ部６と、オートサンプラ１、サンプルプッシュ部５及びメークアップ部６の動作を制御するコントローラ１５と、を備えている。

オートサンプラ１はオートサンプラ１の動作を制御するオートサンプラ制御部５０を備えている。

サンプル濃縮装置は液体クロマトグラフの一部として液体クロマトグラフに組み込まれる場合がある。その場合、トラップカラム８は流路切り替え用バルブにより濃縮装置から分離されて分析システムに接続され、トラップカラム８にトラップされたサンプルが溶出用送液ポンプにより溶出され、カラムで分析される。サンプル濃縮装置は、そのような形態も含んでいるが、実施例では濃縮装置以外の部分の説明は割愛する。

オートサンプラ１では、流路切換えバルブとしての高圧バルブ２の２つのポート間にサンプルループ４が接続され、高圧バルブ２の他のポートにはサンプリングニードル３０が接続され、高圧バルブ２のさらに他のポートには計量ポンプであるシリンジポンプ３が接続されている。高圧バルブ２のさらに他のポートにはサンプルプッシュ部５が接続され、高圧バルブ２のさらに他のポートにはトラップカラム８が接続されている。

オートサンプラ１において、シリンジポンプ３によりバイアル（試料容器）３２中のサンプルをサンプリングニードル３０からサンプルループ４に吸引し（図４）、高圧バルブ２を切り替えることにより、サンプルループ４に吸引したサンプルをサンプルプッシュ部５からの溶媒によりトラップカラム８に送液する（図１）。

オートサンプラ１では、シリンジポンプ３と高圧バルブ２の間にドレインバルブ１３が接続されている。注入処理後、サンプルを吸引したときにサンプルループ４からシリンジポンプ３の計量流路に引き込まれた移動相をドレインバルブ１３から排出する。

オートサンプラ１では、サンプリングニードル３０を洗浄するために洗浄ポート３４が配置されており、シリンジポンプ３に切替えバルブ３５を介して洗浄液３６が接続されている。図１の注入状態で、サンプリングニードル３０および高圧バルブ２からサンプリングニードル３０に至る流路を洗浄するときは、サンプリングニードル３０を洗浄ポート３４に挿入して切替えバルブ３５を介してシリンジポンプ３に洗浄液を吸入し、その後切替えバルブ３５を切り替え、シリンジポンプ３に吸入した洗浄液をサンプリングニードル３０から排出することにより洗浄する。

オートサンプラ１の流路構成（高圧バルブ２、サンプルループ４、サンプリングニードル３０の接続方法）は他の構成であってもよい。例えば、流路が独立したシリンジポンプ３が直接サンプリングニードル３０に接続され、高圧バルブ２の他のポートに注入ポートが接続されて、サンプルループ４にサンプルが押し込まれる構成であってもよい。また、例えば、高圧バルブ２の１つのポートにサンプルループ４が接続され、その先端に直接サンプリングニードル３０が接続され、流路が独立したシリンジポンプ３がサンプリングニードル３０に接続され、高圧バルブ２の他のポートに注入ポートが接続されものであって、シリンジポンプ３によりサンプリングニードル３０からサンプルループ４にサンプルを吸入した後、サンプリングニードル３０を注入ポートに挿入してサンプルループ４のサンプルの全量を流路に注入する構成（全量注入方式）であってもよい。

サンプルプッシュ部５には２台のサンプルプッシュ用送液ポンプ５ａ，５ｂが設けられ、それらの送液ポンプ５ａ，５ｂが並列に高圧バルブ２に接続されているので、２種類の溶媒のいずれか又はそれらの混合液を供給することができる。しかし、サンプルプッシュ部５は１台の送液ポンプのみが設けられているものであってもよい。各送液ポンプ５ａ，５ｂには４種類の溶媒が吸引できるようになっているが、溶媒の数もこれに限ったことはなく、何種類でもよく、１種類でもよい。

高圧バルブ２からトラップカラム８にサンプルが送られる流路に三方ジョイント７が設けられ、三方ジョイント７を介してメークアップ部６が接続されている。メークアップ部６はサンプルを希釈するために希釈液を補償するものである。

メークアップ部６にも２台の送液ポンプ６ａ，６ｂが設けられ、それらの送液ポンプ６ａ，６ｂが並列に高圧バルブ２に接続されているので、２種類の溶媒のいずれか又はそれらの混合液を希釈液として供給することができる。しかし、メークアップ部６は１台の送液ポンプのみが設けられているものであってもよい。各送液ポンプ６ａ，６ｂには４種類の溶媒が吸引できるようになっているが、溶媒の数もこれに限ったことはなく、何種類でもよく、１種類でもよい。

コントローラ１５はこの濃縮装置又はこの濃縮装置を搭載した液体クロマトグラフの専用コンピュータにより実現してもよく、汎用のパーソナルコンピュータにより実現してもよい。さらには、専用コンピュータとパーソナルコンピュータの両方により実現してもよい。

オートサンプラ１のオートサンプラ制御部５０は専用コンピュータであり、図２に示されているように、注入／送液制御部５２と注入量積算部５４を備えている。

注入／送液制御部５２は、高圧バルブ２を、シリンジポンプ３によりバイアル３２のサンプルをサンプリングニードル３０からサンプルループ４へ注入するサンプルプッシュ用の流路構成と、サンプルループ４に注入されたサンプルをサンプルプッシュ部５からの溶媒により分析流路へ送液する送液用の流路構成との間で切り換える。

注入量積算部５４は、サンプルループ４に注入された同一サンプル成分の注入量を積算する。

注入量積算部５４の一例は、注入／送液制御部５２がシリンジポンプ３によりバイアル３２のサンプルをサンプリングニードル３０からサンプルループ４へ注入するときのシリンジポンプ３に対する命令に基づいて注入量を積算するものである。

オートサンプラ１のオートサンプラ制御部５０は注入可能容量計算部５６をさらに備えていてもよい。注入可能容量計算部５６は、バイアル３２にサンプルを分取したときの分取条件又は分取結果を分取装置から取り込み、オートサンプラ制御部５０に入力されたサンプル残液量設定を取り込み、ユーザが選択した分画情報を基にして、バイアル３２ごとの注入可能サンプル容量を計算する。注入可能容量計算部５６が設けられているときは、注入／送液制御部５２は各バイアル３２について注入可能容量計算部５６が計算した注入可能容量の範囲内でシリンジポンプ３がバイアル３２のサンプルを吸入するようにシリンジポンプ３に対して命令を出すように構成される

オートサンプラ１、サンプルプッシュ部５、メークアップ部６、及びコントローラ１５は、一体化されていてもよく、それぞれが分離したユニットとなっていてもよい。

コントローラ１５はオートサンプラ１のオートサンプラ制御部５０から通知された注入量に依存して、サンプルプッシュ用送液ポンプ５ａ，５ｂ、メークアップ用送液ポンプ６ａ，６ｂ、及びその他のユニットを制御するための処理を行う。

実施例では、注入量に依存したトラップ濃縮処理を行う。オートサンプラ１のオートサンプラ制御部５０がコントローラ１５に通知する注入量は注入量積算部５４が積算した注入量であるが、それはオートサンプラ制御部５０に入力されたサンプル容量であってもよいし、前処理プログラムによって、添加剤の追加・混合、希釈を行った場合はそれを加味した容量でもよい。

なお、本システムは大容量送液を想定しているため、前処理プログラム中でタイムプログラムを開始して、サンプルプッシュ部５の送液ポンプの送液を開始し、送液安定後にサンプル注入する実施例となっているが、アイドリング中にも送液ポンプの送液を行い、前処理プログラムでは、注入可能となったと同時にタイムプログラムを開始して、サンプルプッシュ部５とメークアップ部６の送液ポンプの送液を開始し、速やかにサンプル注入することも可能であるのは言うまでもない。

図６に、１つのバイアルに分画されたサンプルのサンプル注入量を計算し、サンプル注入を行うための前処理プログラムとバッチテーブルを示す。

１つのバイアルに分画されたサンプルを注入する手順は、前処理プログラム１６を含むメソッドと、１つのバイアルに分画されたサンプルのポジションを指定した、シングルフラクション用バッチテーブル１７によってプログラムされる。

前処理プログラムでは、サンプルループ４へのサンプルの吸引のほか、サンプルループ４内での移動、添加剤の吸引とバイアル３２内での混合、空気の吸引やバイアル３２内でのバブリングなどで、サンプルや添加剤、空気の吸引と排出を繰り返すので、前処理プログラムのどの区間で吸引動作を行ったときにサンプル注入量を積算するかを計算するためのプログラムコマンドを使用する。

図５のタイムチャートにより、この実施例によるサンプル濃縮を行う制御方法を説明する。

最初に、サンプル濃縮装置を制御する装置メソッドをコントローラ１５から、オートサンプラ１、サンプルプッシュ部５、メークアップ部６、及びその他の必要なユニットにダウンロードする（Download method）。

装置メソッドには、オートサンプラ１、サンプルプッシュ部５及びメークアップ部６を制御するパラメータの他、タイムプログラム、前処理プログラムなどが含まれる。

タイムプログラムと前処理プログラムは、コントローラ１５が実行する場合も、オートサンプラ１、サンプルプッシュ部５及びメークアップ部６がそれぞれ実行する場合もある。

前処理プログラムは装置メソッドに含まれる逐次実行命令を含むプログラムであり、バイアル３２での添加剤の追加・混合、又は希釈、注入後のシリンジポンプ３の計量流路の移動相の排出、サンプリングニードル３０および高圧バルブ２からサンプリングニードル３０に至る流路の洗浄などの操作のほか、必要に応じて、通常はバッチテーブルで指定されるオートサンプラ１でサンプルを吸入するサンプルポジションやその吸入する容量を書き換える操作も含む。

タイムプログラムは、スタート信号出力後（分析開始後）のオートサンプラ１、サンプルプッシュ部５、メークアップ部６、及びその他の必要なユニットの動作を制御するタイミング（コマンド実行の分析経過時間）を決めるプログラムであり、サンプルプッシュ部５及びメークアップ部６の動作を制御するタイミングを含むが、実際のサンプル注入量に応じた送液ポンプの制御方法については本発明では割愛する。

次に、コントローラ１５は、オートサンプラ１に、サンプルのバイアルポジション、注入量などのサンプル情報をダウンロードする（Download sample information）。

しかる後に、コントローラ１５は、オートサンプラ１に前処理プログラムの開始を指示する（Run pre-treatment program）。

オートサンプラ１は、前処理プログラムの内容に従い、高圧バルブ２をサンプル計量ポジション（図４の状態）に切り替え、サンプル吸引動作を開始する。

オートサンプラ１は、サンプル吸引動作後、前処理プログラムの内容に従い、タイムプログラムを開始するためのイベント信号をコントローラ１５に送信し（Event signal）、コントローラ１５はタイムプログラムを開始する（Run time program）。イベント信号は、ソフトウェアにより発生させられるデジタル信号でもよく、リレー信号のようなアナログ信号でもよい。

コントローラ１５は、イベント信号を受信して、サンプルプッシュ部５、メークアップ部６、及びその他の必要なユニットにタイムプログラムの実行を含む分析動作を実行させる（Start pumps）。この時がタイムプログラムの開始時点となる。

オートサンプラ１は、前処理プログラムの内容に従い、高圧バルブ２を注入ポジション（図１の状態）に切り替えた時に、コントローラ１５に対して、注入スタート信号及びサンプル注入量を通知する（Injection Signal/Injection Volume）。

以下に前処理プログラムにより実際のサンプル注入量を積算する動作を説明する。

コントローラ１５は、サンプルをトラップするために、バッチテーブル１７を１行実行する。オートサンプラ１の制御部５０は、前処理プログラム１６を実行し、サンプルをサンプルループ４に導入するために、以下の処理を順に行う。

高圧バルブ２をロードポジション（図４）に切り替える（v.loadコマンド）。

サンプリングニードル３０をバッチテーブル１７で指定したバイアル３２の真上に移動する（vialコマンド）。

サンプルループ４内の洗浄液とサンプルの混合を防ぐエアギャップを吸引後、サンプル注入量の積算を開始する（pickup.sコマンド）。

サンプリングニードル３０を下ろす（n.strkコマンド）。

バッチテーブル１７で指定したサンプル容量を吸引する（aspirコマンド）。

サンプリングニードル３０の先端にあるサンプル終端を高圧バルブ２まで移動して、サンプル注入量の積算を終了する（pickup.eコマンド）。

サンプルプッシュ用送液ポンプ５ａ，５ｂ、およびメークアップ用送液ポンプ６ａ，６ｂの送液を開始し、流路パージを行うために、制御部５０からコントローラ１５に対し、イベント信号を送る（eventコマンド）。

流路パージが終わるまで２分待つ（waitコマンド）。

制御部５０はコントローラ１５に対し、サンプルを注入して分析を実行することを通知し、高圧バルブ２を注入ポジション（図１）に切り替え、積算したサンプル注入量をコントローラ１５に通知する（s.inj）。

サンプルループ４、およびサンプリングニードル３０を洗浄する（irinse）。

コントローラ１５は、前処理プログラムで積算されたサンプル注入量に従って、サンプルプッシュ用送液ポンプ５、メークアップ用送液ポンプ６、およびその他のユニットを制御することができるが、その制御方法については本発明では割愛する。

次に、複数のバイアルに分画されたサンプルのサンプル注入量を計算し、サンプル注入を行うための前処理プログラムとバッチテーブルを図７により説明する。複数のバイアルに分画されたサンプルを注入する手順は、前処理プログラム１８〜２０を含む３つのメソッドと、複数のバイアルに分画されたサンプルのポジションを指定した、マルチフラクション用バッチテーブル２１によってプログラムされる。

コントローラ１５は、最初のサンプルをトラップするために、バッチテーブル２１の１行目を実行する。

オートサンプラ１の制御部５０は、前処理プログラム１８を実行し、最初のサンプルをサンプルループ４に導入するために、以下の処理を行う。

高圧バルブ２をロードポジションに切り替える（v.loadコマンド）。

サンプリングニードル３０をバッチテーブル２１で指定したバイアルの真上に移動する（vialコマンド）。

サンプルループ４内の洗浄液とサンプルの混合を防ぐエアギャップを吸引後、サンプル注入量の積算を開始する（pickup.sコマンド）。

サンプリングニードル３０を下ろす（n.strkコマンド）。

バッチテーブル２１で指定したサンプル容量を吸引する（aspirコマンド）。

サンプル注入量の積算を中断する（check.volコマンド）。

オートサンプラ１の制御部５０は、コントローラ１５に対し、サンプルを注入せずに分析を実行することを通知後、ドレインバルブ１３をドレインポジションに切り替え、シリンジ３をパージし、しかる後に、ドレインバルブ１３を高圧バルブ２側に切り替える（startコマンド）。

コントローラ１５は、中間のサンプルをトラップするために、バッチテーブル２１の２行目と３行目を実行する。オートサンプラ１の制御部５０は、前処理プログラム１９を実行し、中間のサンプルをサンプルループ４に導入するために、以下の処理を行う。

サンプル容量の積算を再開する（check.volコマンド）。

サンプリングニードル３０をバッチテーブル２１で指定したバイアルの真上に移動する（vialコマンド）。

サンプリングニードル３０を下ろす（n.strkコマンド）。

バッチテーブル２１で指定したサンプル容量を吸引する（aspirコマンド）。

サンプル注入量の積算を中断する（check.volコマンド）。

オートサンプラ１の制御部５０は、コントローラ１５に対し、サンプルを注入せずに分析を実行することを通知後、ドレインバルブ１３をドレインポジションに切り替え、シリンジ３をパージし、しかる後に、ドレインバルブ１３を高圧バルブ２側に切り替える（startコマンド）

コントローラ１５は、最後のサンプルを注入するために、バッチテーブル２１の４行目を実行する。オートサンプラ１の制御部５０は、前処理プログラム２０を実行し、最後のサンプルをサンプルループ４に導入するために、以下の処理を行う。

サンプル容量の積算を再開する（check.volコマンド）。

サンプリングニードル３０をバッチテーブル２１で指定したバイアルの真上に移動する（vialコマンド）。

サンプリングニードル３０を下ろす（n.strkコマンド）。

バッチテーブル２１で指定したサンプル容量を吸引する（aspirコマンド）。

サンプリングニードル３０の先端にあるサンプル終端を高圧バルブ２まで移動して、サンプル注入量の積算を終了する（pickup.eコマンド）。

サンプルプッシュ部５の送液ポンプ、およびメークアップ部６の送液ポンプの送液を開始し、流路パージを行うために、コントローラ１５に対し、イベント信号を送る（eventコマンド）。

流路パージが終わるまで２分待つ（waitコマンド）。

オートサンプラ１の制御部５０は、コントローラ１５に対し、サンプルを注入して分析を実行することを通知し、高圧バルブ２を注入ポジション（図１）に切り替え、積算したサンプル注入量をコントローラ１５に通知する（s.inj）。

サンプルループ４、およびサンプリングニードル３０を洗浄する（irinse）。

ここで、サンプル容量を積算した容量が、サンプルループ４の容量に達した場合、aspirコマンドはそれ以上サンプルを吸引しない。

変形例として、サンプル容量を積算した容量が、サンプルループ４の容量に達した場合、サンプリングニードル１５を移動する動作や、サンプルを吸引する動作自体をキャンセルするための条件判定を組み入れることも可能である。

また、変形例として、startコマンド、s.injコマンドで、サンプル容量の積算を中断させることも可能だが、添加剤の添加や希釈をする場合など、シリンジ３を往復動作させる時に、サンプル容量を積算させたくない場合もあるため、サンプル容量の積算を中断、再開する機能（check.volコマンド）はあった方がよい。

前処理プログラムで、積算されたサンプル注入量に従って、サンプルプッシュ用送液ポンプ５、メークアップ用送液ポンプ６、およびその他のユニットが制御されることができるが、その制御方法については本発明では割愛する。

実施例では、この複数のバイアルに分画されたサンプルの容量を積算する方法、および図４のオートサンプラ制御方法により、分取ＬＣ／ＬＣＭＳにより分画されたサンプルを、トラップ濃縮することが出来る。

蒸発を考慮しない場合、複数のバイアルに分画されたサンプルの容量は、分画バンド幅（単位：分）と流量の積として求められる。

分取条件（流量）、分取結果（バイアルポジション、および分画バンド幅）、およびサンプル残液量設定により、指定した分画の注入可能サンプル容量を自動計算し、液体クロマトグラフ分析用オートサンプラで使用されるバッチテーブルを自動作成することができる。

さらに他の実施例として、オートサンプラ１において検出プローブ２２によりサンプル容量を検出する方法を図８に示す。検出プローブ２２は、サンプリングニードル３０を、サンプル容量を検出するセンサとして使用するものであり、静電容量や誘電率の変化に基づいてサンプル液面を検出する。

オートサンプラ１は、サンプリングニードル３０と一体化した液面検出プローブ２２の出力を入力とし、アンプやコンパレータもしくはＡＤコンバータなどからなる液面検出回路２３によって増幅・変換を行い、空気とサンプル溶媒の物性変化（主に静電容量や誘電率の変化）を出力とする液面検出部を持つ。

この実施例では、検出プローブ２２によって検出される液面の高さ（検出サンプル容量）と、サンプル吸引限界時のニードルの高さ設定（サンプル残液量設定）と、サンプルバイアル／試験管の形状設定により、注入可能サンプル容量を求める。

この実施例では、オートサンプラ１の制御部５０の注入可能容量計算部５６は、液面検出プローブ２２が検出したサンプル容量を取り込み、バイアル３２ごとの注入可能サンプル容量を計算する。そして、注入／送液制御部５２は各バイアル３２について注入可能容量計算部５６が計算した注入可能容量の範囲内でシリンジポンプ３がバイアル３２のサンプルを吸入するようにシリンジポンプ３に対して命令を出すように構成されている。

前処理プログラム１６、１８〜２０のサンプル容量を吸引する機能（aspirコマンド）では、バッチテーブル１７、２１で指定されたサンプル容量を上限として、検出プローブ２２の検出信号に基づいて計算された注入可能サンプル容量を吸引する。このため、液体クロマトグラフ分析用オートサンプラで使用されるバッチテーブルのサンプル容量として、最大バイアル容量又は最大分画容量を指定する。

１ オートサンプラ
２ 高圧バルブ
３ シリンジポンプ
４ サンプルループ
５ サンプルプッシュ部
６ メークアップ部
７ 三方ジョイント
８ トラップカラム
９ バイアル＃１への分画成分（成分Ａのみ）
１０ バイアル＃２への分画成分（成分Ａのみ）
１１ バイアル＃３への分画成分（成分Ａ及びＢ）
１２ バイアル＃４への分画成分（成分Ａのみ）
１３ ドレインバルブ
１５ コントローラ
２２ 検出プローブ
２３ 液面検出回路
３０ サンプリングニードル
３２ バイアル
３４ 洗浄ポート
３５ 切替えバルブ
３６ 洗浄液
５０ オートサンプラの制御部
ｓｎ： サンプル番号（sample number）
ａｖ： エアギャップ容量（air gap volume）
ｓｓ： サンプリング速度（sampling speed）
ｎｓ： ニードルストローク（needle stroke）
ｉｖ： サンプル容量（injection volume）
ｎｖ： ニードルループ容量（needle loop volume）
ｒｖ： リンス容量（rinsing volume）
ｒｓ： リンス速度（rinsing speed）

Claims (4)

1. サンプルプッシュ部及び分析流路が接続された流路切換えバルブと、
   前記流路切換えバルブに接続されたサンプルループと、
   前記流路切換えバルブに接続されたサンプリングニードルと、
   前記流路切換えバルブに接続された計量ポンプと、
   前記流路切換えバルブと前記計量ポンプの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記流路切換えバルブが同一のサンプル成分の入った複数のサンプルバイアルのサンプルを前記計量ポンプにより前記サンプリングニードルから同一の前記サンプルループへ注入するサンプルプッシュ用の流路を構成するか、又は前記サンプルループに注入されたサンプルを前記サンプルプッシュ部からの溶媒により分析流路へ送液する送液用の流路を構成するように、前記流路切換えバルブを切り換える注入／送液制御部と、
   前記サンプルループに注入された同一サンプル成分の注入量を積算する注入量積算部と、を備えているオートサンプラ。
2. サンプルプッシュ部及び分析流路が接続された流路切換えバルブと、
   前記流路切換えバルブに接続されたサンプルループと、
   前記流路切換えバルブに接続されたサンプリングニードルと、
   前記流路切換えバルブに接続された計量ポンプと、
   前記流路切換えバルブと前記計量ポンプの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記流路切換えバルブが前記計量ポンプによりサンプルバイアルのサンプルを前記サンプリングニードルから前記サンプルループへ注入するサンプルプッシュ用の流路を構成するか、又は前記サンプルループに注入されたサンプルを前記サンプルプッシュ部からの溶媒により分析流路へ送液する送液用の流路を構成するように、前記流路切換えバルブを切り換える注入／送液制御部と、
   前記サンプルループに注入された同一サンプル成分の注入量を積算する注入量積算部と、を備え、
   前記制御部は、前記サンプルバイアルにサンプルを分取したときの分取条件又は分取結果を分取装置から取り込み、該制御部に入力されたサンプル残液量設定を取り込み、ユーザが選択した分画情報を基にして、前記サンプルバイアルごとの注入可能サンプル容量を計算する注入可能容量計算部をさらに備え、
   前記注入／送液制御部は各サンプルバイアルについて前記注入可能容量計算部が計算した注入可能容量の範囲内で前記計量ポンプがサンプルバイアルのサンプルを吸入するように前記計量ポンプに対して命令を出すように構成されているオートサンプラ。
3. サンプルプッシュ部及び分析流路が接続された流路切換えバルブと、
   前記流路切換えバルブに接続されたサンプルループと、
   前記流路切換えバルブに接続されたサンプリングニードルと、
   前記流路切換えバルブに接続された計量ポンプと、
   前記流路切換えバルブと前記計量ポンプの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記流路切換えバルブが前記計量ポンプによりサンプルバイアルのサンプルを前記サンプリングニードルから前記サンプルループへ注入するサンプルプッシュ用の流路を構成するか、又は前記サンプルループに注入されたサンプルを前記サンプルプッシュ部からの溶媒により分析流路へ送液する送液用の流路を構成するように、前記流路切換えバルブを切り換える注入／送液制御部と、
   前記サンプルループに注入された同一サンプル成分の注入量を積算する注入量積算部と、を備え、
   該オートサンプラは、サンプルバイアルに存在するサンプル容量を検出するセンサを備え、
   前記制御部は、前記センサが検出したサンプル容量を取り込み、サンプルバイアルごとの注入可能サンプル容量を計算する注入可能容量計算部をさらに備え、
   前記注入／送液制御部は各サンプルバイアルについて前記注入可能容量計算部が計算した注入可能容量の範囲内で前記計量ポンプがサンプルバイアルのサンプルを吸入するように前記計量ポンプに対して命令を出すように構成されているオートサンプラ。
4. 前記注入量積算部は、前記注入／送液制御部が前記計量ポンプにより前記サンプルバイアルのサンプルを前記サンプリングニードルから前記サンプルループへ注入するときの前記計量ポンプに対する命令に基づいて注入量を積算するものである請求項１から３のいずれか一項に記載のオートサンプラ。

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