多维气相色谱仪的制作方法

本发明涉及多维气相色谱仪(以下称作多维gc)。

背景技术：

作为用于进行试样中的成分的定量分析的装置，公知有气相色谱仪。气相色谱仪使从试样注入部注入的试样气化并向分析色谱柱导入，通过检测器检测在分析色谱柱中被分离的各成分。然而，根据试样的不同，存在用1根分析色谱柱不能够将各成分完全分离的情况。在这种情况下，使用多维gc非常有用。

多维gc拥有相互独立地进行温度调节的第1分析色谱柱以及第2分析色谱柱，且构成为能够将经过第1分析色谱柱的流体的一部分截取并导入至第2分析色谱柱(参照专利文献1)。通过在第1分析色谱柱与第2色谱柱中改变分离介质或温度条件，能够在第2分析色谱柱中使在第1分析色谱柱中未被完全地分离的试样成分完全地分离。

在这种多维gc中，通过切换装置来控制是否将经过第1分析色谱柱的流体导向第2分析色谱柱。切换装置一般使用采用了被称作deans方式或multi-deans方式的装置(参照专利文献2)。

deans方式或multi-deans方式的切换装置以如下方式构成：将来自气体供给源的切换气体进行分配并供给至第1空间与第2空间，通过调节该分配率使第1空间与第2空间之间的压力平衡变化，从而切换是否将来自第1分析色谱柱的出口的流出流体导向第2分析色谱柱，所述第1空间与第1分析色谱柱的出口连接，所述第2空间与第2色谱柱的入口连接。

用于检测从第1分析色谱柱流出的试样成分的检测器被连接于第1空间，在第2空间一侧的压力高于第1空间一侧的压力时，从第1分析色谱柱的出口流出的气体并非向第2空间一侧流动，而是向检测器一侧流动。相反地，在第1空间一侧的压力高于第2空间一侧的压力时，从第1分析色谱柱的出口流出的气体并非向检测器一侧流动，而是向第2空间一侧流动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-271241号公报

专利文献2：日本特开2006-064646号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

在多维gc中，提高应当由切换装置截取的洗脱成分峰的回收率(以下称作切换回收率)，对于实现分析精度的提高是重要的。若应当从第1分析色谱柱导向第2分析色谱柱的洗脱成分峰的一部分向检测器流动而切换回收率降低，则在第2分析色谱柱被分离的试样成分的峰面积相比原来变小，从而不能够正确地进行峰成分的定量。

在以往的多维gc中，存在如下问题：切换装置中的第1空间与第2空间之间的压力平衡由于某种原因而变动，而导致切换回收率降低。将来自第1分析色谱柱的洗脱成分峰导向第2分析色谱柱时，只要使第1空间与第2空间之间的压力差变大，就能够将来自第1分析色谱柱的洗脱成分峰可靠地导向第2分析色谱柱一侧，从而能够提高切换回收率。为此，可以想到使切换气体压力变高从而使第1空间与第2空间之间的压力差变大。

但是，若使切换气体压力变高，则虽然能得到高切换回收率，但另一方面存在如下问题：第2分析色谱柱的入口压变高，从而在第2分析色谱柱内的载气线速度变高，不得不在与示出的最佳的分离效能的条件极大地背离的条件下，进行第2分析色谱柱中的分离。

因此，本发明的目的在于使在第2分析色谱柱中的分离效能不降低地抑制切换回收率的降低。

用于解决上述技术问题的方案

本发明人着眼于由切换装置的温度变动引起的切换装置内的压力平衡的变化。在以往的多维gc中，切换装置大多被收容于收容了第1分析色谱柱的第1柱温箱内。在此情况下，切换装置的温度也随着第1分析色谱柱的调温程序而时间变化。可知，若切换装置的温度发生变化，则切换装置内的流体阻力的平衡也发生变化，将得不到设计好的压力平衡从而导致切换回收率在分析中会发生变化。进而可知，切换装置的温度越低，切换回收率就越差，在升温分析的初始温度下切换回收率变得最低。但是，由于分析色谱柱的初始温度等的调温程序是在分析条件中对于分离的影响最大的，所以为了提高切换回收率而改变调温程序较为困难。本发明正是基于这样的认知而完成的。

本发明的多维gc具备：试样注入部，用于注入试样；第1分析色谱柱，与所述试样注入部连通，用于分离从所述试样注入部注入的试样；检测器，用于检测在所述第1分析色谱柱中被分离的试样成分；第2分析色谱柱，与所述第1分析色谱柱分别设置；切换装置，连接于所述第1分析色谱柱的出口侧，构成为将经过所述第1分析色谱柱的试样导向所述检测器或者所述第2分析色谱柱中的任一方；切换装置温度调节部，构成为将所述切换装置的温度以独立于所述第1分析色谱柱以及所述第2分析色谱柱的方式调节至规定温度。

即，在本发明的多维gc中，切换装置的温度不会受到针对第1分析色谱柱的调温程序或针对第2分析色谱柱的调温程序的影响，而以规定温度恒定地维持。由此，由于在切换装置内的流体阻力平衡以及压力平衡稳定，所以切换回收率的降低被抑制。

虽然多维gc一般具备：第1柱温箱，将所述第1分析色谱柱收容于内部并用于控制所述第1分析色谱柱的温度；以及第2柱温箱，将所述第2分析色谱柱收容于内部并用于控制所述第2分析色谱柱的温度，但是在这种情况下，也可以是，所述切换装置温度调节部设置于所述第1柱温箱以及所述第2柱温箱的外侧。

此外，作为多维gc，还存在如下装置，其具备接口温箱，用于将分别连接所述试样注入部与所述第1分析色谱柱之间的管道、连接所述第1分析色谱柱与所述切换装置之间的管道、连接所述切换装置与所述检测器之间的管道、以及连接所述切换装置与所述第2分析色谱柱之间的管道的温度调节至规定温度。在这种情况下，也可以是，将所述切换装置收容在所述接口温箱内，通过所述接口温箱来实现所述切换装置温度调节部。

此外，也可以是，所述切换装置温度调节部构成为：设置在所述第1柱温箱内或者所述第2柱温箱内，使所述切换装置收容于由隔热材料覆盖的空间内，以独立于所述第1柱温箱内以及所述第2柱温箱内的温度的方式调节所述空间内的温度。

此外，在多维gc中，还存在如下装置，其具备管道温度调节部，用于将向所述第1柱温箱以及所述第2柱温箱的外侧露出的管道的温度调节至规定温度。在这种情况下，能够将所述切换装置温度调节部与所述管道温度调节部一体地设置，使用共同的加热器将所述管道的温度与所述切换装置的温度调节至所述规定温度。由于无需设置用于进行切换装置的温度调节的专用加热器，所以能够实现成本的降低。

发明效果

在本发明的多维gc中，由于切换装置的温度不会受到针对第1分析色谱柱的调温程序或针对第2分析色谱柱的调温程序的影响，而能够恒定地维持在规定温度，所以在切换装置内的流体阻力平衡以及压力平衡稳定，从而能够抑制切换回收率的降低。由于无需将切换装置的切换气体的流量提高至必要流量以上，所以能够在第2分析色谱柱中得到良好的分离效能的条件下进行试样成分的分离。

附图说明

图1是示出多维gc的一实施例的概略构成图。

图2是示出多维gc的另一实施例的概略构成图。

图3是在图1的实施例中，使接口温箱的设定温度为60℃的情况与150℃的情况下的、第1检测器以及第2检测器的信号波形的比较数据。

具体实施方式

图1示出了多维gc的一实施例的概略构成。

该实施例的多维gc1主要具备：第1柱温箱2、第2柱温箱4、试样注入部6(inj)、第1检测器8(det1)、第2检测器10(det2)、切换装置12、控制部14以及接口温箱36。

第1柱温箱2以及第2柱温箱4为盒型，在各自的内部收容有芯片型的第1分析色谱柱16以及第2分析色谱柱20。第1分析色谱柱16以及第2分析色谱柱20，例如构成为在形成于平板上的基板内的流路涂布有分离介质。

第1分析色谱柱16以及第2分析色谱柱20分别直接或者间接地与加热器18以及加热器22相接。第1分析色谱柱16、第2分析色谱柱20的温度构成为分别由加热器18、加热器22独自进行调节。虽然未图示，但是第1柱温箱2以及第2柱温箱4具备用于检测第1分析色谱柱16以及第2分析色谱柱20的温度的温度传感器，温度传感器的输出信号由控制部14获取。

控制部14构成为：基于第1柱温箱2以及第2柱温箱4的各温度传感器的输出，控制加热器18、加热器22的输出，使第1分析色谱柱16以及第2分析色谱柱20的温度分别成为按照预先设定的调温程序的温度。

第1分析色谱柱16的入口经由管道26与试样注入部6连接，第1分析色谱柱16的出口经由管道28与切换装置12连接。切换装置12经由管道30连接有第1检测器8，并且经由管道32连接有第2分析色谱柱20的入口。第2分析色谱柱20的出口经由管道34而与第2检测器10连接。

切换装置12采用了deans方式或者multi-deans方式的切换结构。在切换装置12中，从气体供给源24(apc)供给切换气体，通过对切换气体的供给路径进行切换，能够将来自第1分析色谱柱16的出口的气体切换为导向第1检测器8一侧，或者导向第2分析色谱柱20的入口侧。切换装置12的动作由控制部14控制。

切换装置12与管道26、管道28、管道30、管道32、管道34等一同收容在接口温箱36内。虽然图示被省略了，但是接口温箱36内设置有加热器、风扇、温度传感器。接口温箱36内的温度由温度传感器检测，温度传感器的输出信号被控制部14获取。控制部14构成为，控制接口温箱36内的加热器的输出或风扇的转速，以使接口温箱36内的温度恒定地维持在预先设定的温度。在该实施例中，接口温箱36构成切换装置温度调节部，用于将切换装置12的温度独立于第1分析色谱柱16以及第2分析色谱柱20而被调节至规定温度。

在此，控制部14在专用的计算机或者通用的个人计算机上通过运算元件执行程序从而实现功能。

对该实施例的多维gc1的动作进行说明。

分析对象的试样通过试样注入部6被注入。试样注入部6具有在内部使试样气化的试样气化部，在试样气化部气化的试样与被供给至试样注入部6的载气一同通过管道26被导入至第1分析色谱柱16。在第1分析色谱柱16被分离的试样成分经过管道28、切换装置12被导入至第1检测器8从而被检测。第1检测器8例如是氢火焰离子化检测器(fid)。

若存在未被第1分析色谱柱16完全分离的成分，则通过用户预先指定其峰部分，控制部14控制切换装置12的工作，截取来自第1分析色谱柱16的流出气体中被指定的峰部分并向第2分析色谱柱20导入。被导向第2分析色谱柱20的洗脱成分在第2分析色谱柱20中被分离，并被导入至第2检测器10从而被检测。第2检测器10例如是fid。

像这样地，多维gc1通过对切换装置12进行切换，截取来自第1分析色谱柱16的流出气体的一部分并导向第2分析色谱柱20从而进行分离，但是截取来自第1分析色谱柱16的流出气体的一部分时，应当截取的峰成分的回收率(切换回收率)存在问题。若切换装置12内的压力平衡变动，则在切换装置12中，应当导向第2分析色谱柱20一侧的洗脱成分的一部分流向第1检测器8一侧，切换回收率变差。

在该实施例中，设置有切换装置12的接口温箱36内的温度，独立于第1柱温箱2以及第2柱温箱4而被调节至规定温度，不受第1柱温箱2以及第2柱温箱4的调温程序的影响。因此，切换装置12的温度被恒定地维持，且切换装置12内的压力平衡稳定。

此外，从经验上可知切换装置12的温度越高切换回收率越良好，所以通过预先将接口温箱36内的温度设定为较高的温度(例如150℃)，能够得到较高的切换回收率。

图3是将接口温箱36的设定温度设为60℃的情况和设为150℃的情况下的第1检测器8以及第2检测器10的信号波形的比较数据。图3的上部分为将接口温箱36的设定温度设为60℃时第1检测器8(左侧)与第2检测器10(右侧)的信号波形，下部分是将接口温箱36的设定温度设为150℃时第1检测器8(左侧)与第2检测器10(右侧)的信号波形。在第1检测器8的波形中被虚线包围的部分，是由切换装置12所截取的峰部分，第2检测器10为由切换装置12所截取的峰部分的检测信号的波形。图3的上部分与下部分的分析条件，除接口温箱36的温度以外均相同。

从图3的上部分左侧的波形可知，接口温箱36的设定温度为60℃时，应当导向第2检测器10一侧的洗脱成分的一部分向第1检测器8一侧流动，由虚线包围的截取部分出现较小的峰。与之相对，接口温箱36的设定温度为150℃时，由虚线所包围的截取部分未出现峰，从而可知应当被截取的洗脱成分全部被导向第2检测器10一侧。

像这样地，将切换装置12的温度独立于第1分析色谱柱2以及第2分析色谱柱4而维持在较高的温度，由此能够得到较高的切换回收率。由此，无需将切换气体压力提高至必要以上，能够用最佳的分离条件进行在第2分析色谱柱4中的分离。

另外，在上述的实施例中，虽然通过将切换装置12收容在接口温箱36内以实现切换装置12的温度的稳定，但是本发明并不限于此，无论是何种构成，只要是能够以独立于第1分析色谱柱2以及第2分析色谱柱4的方式来调节切换装置12的温度的构成，就可以是任何的构成。

接下来，使用图2对具有与图1的实施例不同的结构的多维gc的一实施例进行说明。

该实施例的多维gc100，主要具备：第1柱温箱102、第2柱温箱104、试样注入部106(inj)、第1检测器108(det1)、第2检测器110(det2)、切换装置112以及控制部114。

第1分析色谱柱116被收容在第1柱温箱102内，第2分析色谱柱120被收容在第2柱温箱104内。虽然省略了图示，但是第1柱温箱102以及第2柱温箱104的内部分别设置有加热器、风扇、温度传感器，构成为第1柱温箱102内的温度与第2柱温箱104内的温度相互独立地被调节。

分别设置于第1柱温箱102以及第2柱温箱104的温度传感器的输出信号由控制部114获取。控制部114构成为：基于它们的温度传感器的输出，控制第1柱温箱102以及第2柱温箱104的各自的加热器的输出或风扇的转速，以使第1柱温箱102内的温度、以及第2柱温箱104内的温度分别变为按照预先设定的调温程序的温度。

第1分析色谱柱116的入口经由管道126与试样注入部106连接，第1分析色谱柱116的出口经由管道128与切换装置112连接。切换装置112经由管道130连接有第1检测器108，并且经由管道132以及管道133连接有第2分析色谱柱120的入口。第2分析色谱柱120的出口经由管道134与第2检测器110连接。

管道133是将第1柱温箱102与第2柱温箱104之间连结的部件，为了不受外部空气的温度变动的影响，而被收容在管道温度调节部140内。管道温度调节部140在内部埋设了加热器142，由导热性的金属块构成。管道温度调节部140安装有温度传感器144，温度传感器144的输出信号被控制部114获取。控制部114构成为：基于温度传感器144的输出信号，控制加热器142的输出，以使管道133的温度恒定地维持在规定的温度。

切换装置112采用了与图1的多维gc1的切换装置12同样的deans方式或者multi-deans方式的切换结构。切换装置112中，切换气体从气体供给源124(apc)被供给，通过将切换气体的供给路径进行切换，能够将来自第1分析色谱柱116的出口的气体切换为导向第1检测器108一侧，或者导向第2分析色谱柱120的入口侧。切换装置112的动作由控制部114控制。

切换装置112以被收容在切换装置温度调节部136内的状态设置在第1柱温箱102内。切换装置温度调节部136在内部具有由隔热材料138包围的空间，该空间内收容切换装置112。在该实施例中，切换装置温度调节部136构成为与管道温度调节部140一体地设置，通过管道温度调节部140的热将切换装置112的温度恒定地维持在规定温度。由于切换装置112的周围由隔热材料138覆盖，所以切换装置112的温度独立于第1柱温箱102内的温度而被调节至规定温度。

在此，控制部114通过在专用的计算机或者通用的个人计算机上由运算元件执行程序从而实现功能。

该实施例的多维gc100与图1的多维gc1进行同样的动作。即，通过试样注入部106被注入的试样，以气化的状态与载气一同通过管道126被导入至第1分析色谱柱116，在第1分析色谱柱116被分离的试样成分经过管道128、切换装置112被导入至第1检测器108从而被检测。第1检测器108例如是fid。

若存在未被第1分析色谱柱116完全分离的成分，通过用户预先指定其峰部分，控制部114控制切换装置112的动作，截取来自第1分析色谱柱116的流出气体中被指定的峰部分并导向第2分析色谱柱120。被导向第2分析色谱柱120的洗脱成分在第2分析色谱柱120中被分离，并被导入至第2检测器110从而被检测。第2检测器110例如是质量分析器(ms)。

在这种多维gc100中，切换装置112的温度也独立于第1柱温箱102以及第2柱温箱104而被调节至规定温度，从而不受第1柱温箱102以及第2柱温箱104的调温程序的影响。因此，切换装置112的温度被恒定地维持，切换装置112内的压力平衡稳定。

另外，在该实施例中，通过使切换装置温度调节部136与管道温度控制部140一体地构成，利用加热器142的热实现切换装置112的温度的稳定，但是本发明并不限于此，也可以是，切换装置温度调节部136单独具备加热器或温度传感器。此外，在该实施例中，虽然切换装置温度调节部136设置在第1柱温箱102内，但也可以是，切换装置温度调节部136设置在第2柱温箱104内，也可以是，设置于第1柱温箱102以及第2柱温箱104的外侧。总之，只要是构成为能够将切换装置112的温度以独立于第1分析色谱柱116以及第2分析色谱柱120的方式调节至规定温度即可。

附图标记说明

1、100多维gc

2、102第1柱温箱

4、104第2柱温箱

6、106试样注入部

8、108第1检测器

10、110第2检测器

12、112切换装置

14、114控制部

16、116第1分析色谱柱

18、22、142加热器

20、120第2分析色谱柱

24、124气体供给源

26、28、30、32、34、126、128、130、132、134管道

36接口温箱

136切换装置温度调节部

138隔热材料

140管道温度调节部

144温度传感器