气相色谱仪的制作方法

1.本发明涉及一种气相色谱仪。


背景技术：

2.气相色谱仪构成为将由试样气体生成部生成的试样气体输送到分离柱，并在分离柱中使试样气体中的各成分分离，在检测器中检测分离出的各成分。向试样气体生成部供给载气，以将由试样气体生成部生成的试样气体输送到分离柱。
3.在气相色谱仪中一边控制分离柱的温度一边进行分析，但若在未进行分析的待机状态的期间使分离柱的温度控制停止，则直到为了进行下一次试样的分析而使分离柱的温度以规定温度稳定为止需要长时间。因此，一般来说在待机状态的期间也继续进行分离柱的温度控制。另一方面，若在流体未在分离柱中流动的状态下以高温对分离柱进行温度控制，则存在促进填充到分离柱内的固定相的劣化从而分离柱的寿命降低这样的问题。因此，一般进行的是，在未进行试样的分析的待机状态的期间也持续流过载气。
4.作为载气，一般为氦气，但因氦气价格的上升等而要求降低氦气的消耗量。因此，提出了如下方案：能够择一地将两种气体中的某一种供给到试样气体生成部，并在试样的分析中将氦气用作载气，在待机状态的期间将氮气等除氦气以外的气体用作柱保护气体(参照专利文献1。)。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2013-044647号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.如上所述，能够变更向试样气体生成部供给的载气的气体种类，由此能够消除待机状态的期间的氦气的消耗从而抑制氦气的消耗量。
10.然而，在变更了载气的气体种类时，无法开始下一次试样的分析直到在载气的在流通路径内的气体全部被置换为止，从切换载气的气体种类起到能够开始下一次试样的分析为止需要一定的待机时间。若缩短该待机时间，则分析效率提高。
11.本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于在构成为能够变更载气的气体种类的气相色谱仪中缩短从变更载气的气体种类起到能够开始下一次分析为止的待机时间。
12.用于解决问题的方案
13.本发明所涉及的气相色谱仪具备：试样气体生成部，其从被注入的试样生成试样气体；分离柱，其与所述试样气体生成部的出口进行流体连接，用于对由所述试样气体生成部生成的试样气体中的成分进行分离；检测器，其与所述分离柱的出口进行流体连接，用于检测在所述分离柱中分离出的成分；多个气体供给源，所述多个气体供给源用于供给用于将由所述试样气体生成部生成的试样气体输送到所述分离柱的作为载气的气体；切换部，
其与所述多个气体供给源进行流体连接，构成为将所述多个气体供给源中的一个气体供给源切换地与所述试样气体生成部进行流体连接；调节器，其介于所述切换部与所述试样气体生成部之间，构成为调节从所述气体供给源供给的气体的气体供给压力和向所述试样气体生成部供给的气体的气体供给流量；以及控制部，其控制所述调节器的动作。而且，所述控制部构成为：在为了转移到能够进行下一次试样的分析的待机状态而由所述切换部切换了与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源、并且至少变更了向所述试样气体生成部供给的载气的气体种类的情况下，执行将所述气体供给压力和/或所述气体供给流量设为与所述分析时的初始状态不同的状态以促进所述载气在流通路径内的气体置换的置换促进动作。
14.在本发明中，在为了转移到能够进行下一次试样的分析的待机状态而切换了与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源、并且至少变更了载气的气体种类的情况下，在变更载气的气体种类之后执行所述置换促进动作。此外，也可以在载气种类被变更的情况以外的情况下执行所述置换促进动作，也可能是在切换了与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源的情况下必须执行所述置换促进动作。例如，在与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源的切换是在供给同种气体的所述气体供给源之间进行的情况下，虽然未变更载气的气体种类，但也可能变更了其纯度。在那样的情况下，优选执行所述置换促进动作。
15.发明的效果
16.一般而言，在以往的气相色谱仪中，在变更了供给载气的气体供给源之后，一边将载气的供给压力、供给流量、分离柱的温度等条件调节为与下一次试样的分析的初始状态的条件相同的条件一边进行待机，在经过被认为载气的在流通路径内的气体被完全置换所需的时间之后开始分析。与此相对地，在本发明所涉及的气相色谱仪中，控制所述调节器的动作的控制部构成为：在为了转移到能够进行下一次试样的分析的待机状态而切换了与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源、并且至少变更了向所述试样气体生成部供给的载气的气体种类的情况下，执行将所述气体供给压力和/或所述气体供给流量设为与所述待机状态不同的状态以促进所述载气在流通路径内的气体置换的置换促进动作，因此，所述载气在流通路径内的气体置换效率提高，从而缩短待机时间。
附图说明
17.图1是示出气相色谱仪的一个实施例的概要结构图。
18.图2是示出该实施例的切换气体供给源时的动作的一例的流程图。
19.图3是示出该实施例的切换气体供给源时的动作的另一例的流程图。
20.图4是示出该实施例的柱保护动作的一例的流程图。
21.图5是示出该实施例的置换促进动作的一例的载气供给压力的时序图。
22.图6是示出该实施例的置换促进动作的另一例的载气供给流量的时序图。
具体实施方式
23.以下，参照附图来对气相色谱仪的一个实施例进行说明。
24.如图1所示，该实施例的气相色谱仪具备试样气体生成部2、自动采样器4、分离柱
6、检测器8、柱温箱10、气体供给源12a、12b、切换部14、调节器16、控制装置18、运算处理装置20、输入装置22以及显示装置24。
25.自动采样器4构成为自动地对试样气体生成部2注入试样。试样气体生成部2在内部具备使由自动采样器4注入的试样气化而生成试样气体的试样气化室。分离柱6的入口与试样气体生成部2的出口进行流体连接，检测器8与分离柱6的出口进行流体连接。分离柱6用于对由试样气体生成部2生成的试样气体中的成分进行分离，检测器8用于检测在分离柱6中分离出的各成分。作为检测器8，能够使用ms(质谱仪)、tcd(热导检测器)、fid(氢火焰离子化检测器)等。
26.向试样气体生成部2的试样气化室供给来自气体供给源12a、12b中的某一方的气体作为载气。在试样气体生成部2中生成的试样气体被从气体供给源12a或12b供给的载气输送到分离柱6。切换部14构成为择一地使气体供给源12a、12b中的某一方流体与试样气体生成部2连接。切换部14例如能够通过三通电磁阀来实现。调节器16介于切换部14与试样气体生成部2之间，利用调节器16调节作为载气向试样气体生成部2供给的气体的流量。调节器16具有对来自气体供给源12a或12b的气体的供给压力和供给流量进行调节的功能。切换部14或调节器16具备对来自气体供给源12a或12b的气体的供给压力和供给流量进行检测的功能。
27.此外，在该实施例中，利用切换部14选择两个气体供给源12a和12b中的某一方，但本发明并不限定于此，也可以构成为利用切换部14选择三个以上的气体供给源中的一个气体供给源。
28.分离柱6收容在柱温箱10内。柱温箱10具备加热器26和温度传感器28，用于将分离柱6的温度调节为所设定的温度。
29.控制装置18通过搭载有cpu(中央运算装置)和存储装置的电子电路(例如专用的系统控制器)来实现，用于进行该气相色谱仪的动作控制。运算处理装置20通过设置为能够与控制装置18进行通信的专用或通用的计算机来实现。在运算处理装置20中，能够进行控制装置18进行动作控制所需的参数的设定。另外，经由控制装置18向运算处理装置20输入在检测器8中获得的分析数据，运算处理装置20搭载有基于该分析数据来进行各种运算处理的功能。通过键盘等实现的输入装置22及通过液晶显示器等实现的显示装置24与运算处理装置20电连接。分析条件等参数的设定所需的信息经由输入装置22输入到运算处理装置20。另外，在运算处理装置20中执行的运算处理的结果显示于显示装置24。
30.控制装置18具备控制部30、气体种类确定部32、气体用尽判定部34、气体种类存储部36、条件存储部38以及待机时间存储部40。运算处理装置20具备气体种类设定部42、条件设定部44、待机时间设定部46以及通知部48。控制部30、气体种类确定部32、气体用尽判定部34、气体种类设定部42、条件设定部44、待机时间设定部46以及通知部48是通过由cpu执行规定的程序而获得的功能。气体种类存储部36、条件存储部38以及待机时间存储部40是通过存储装置的一部分的存储区域实现的功能。
31.从气体供给源12a和12b中的各气体供给源供给的载气的气体种类是根据用户所输入的与切换部14的各端口连接的储气瓶的供给气体的种类来决定的。因此，从气体供给源12a和12b除了供给种类互不相同的气体的情况之外，还存在供给同种气体的情况。运算处理装置20的气体种类设定部42构成为通过由用户输入与切换部14的各端口连接的储气
瓶的供给气体的种类来设定从气体供给源12a和12b供给的载气的气体种类。与由气体种类设定部42设定的各气体供给源12a和12b的气体种类有关的信息被发送到控制装置18并被存储于气体种类存储部36。由此，控制装置18识别从气体供给源12a和12b中的各气体供给源供给的载气的气体种类。
32.控制装置18的气体种类确定部32构成为：识别切换部14处的端口之间的连接状态，基于切换部14的状态和气体种类存储部36中存储的信息，来确定向试样气体生成部2供给着的载气的气体种类。控制装置18能够利用该气体种类确定部32的功能来自动识别载气的气体种类。
33.在该实施例的气相色谱仪中，作为未进行分析的待机状态下的待机条件以及作为用于试样的分析的分析条件而能够分别设定载气的气体种类。运算处理装置20的条件设定部44构成为由用户输入载气的气体种类来作为待机条件和分析条件各自的参数之一，来设定待机条件和分析条件。由条件设定部44设定的待机条件和分析条件被发送到控制装置18并被保持于条件存储部38。
34.在切换了向试样气体生成部2供给载气的气体供给源的情况下，特别是在由此变更了载气的气体种类的情况下，无法开始下一次分析直到在载气的流通路径、具体而言是从气体供给源12a或12b经由试样气体生成部2和分离柱6而到达检测器8的路径内的气体全部被置换为切换后的气体为止，从而需要一定的待机时间。
35.在该实施例中，用户能够任意地设定从气体供给源被切换起到变为能够进行下一次试样的分析的待机状态为止的待机时间。运算处理装置20的待机时间设定部46构成为通过由用户输入任意的数值来设定待机时间。由待机时间设定部46设定的待机时间被发送到控制装置18并被存储于待机时间存储部40。此外，也可以在待机时间存储部46中存储待机时间的默认值，在该情况下，也能够使用该默认值作为待机时间。
36.控制部30构成为基于条件存储部38中存储的待机条件和分析条件来进行自动采样器4、检测器8、切换部14、调节器16以及加热器26的动作控制。在待机状态下，控制部30按照条件存储部38中存储的待机条件，使所设定的气体种类的载气以所设定的供给压力和流量向试样气体生成部2供给，并将分离柱6的温度控制为所设定的温度。另外，在分析状态下，按照条件存储部38中存储的分析条件，使所设定的气体种类的载气以所设定的供给压力和流量向试样气体生成部2供给，并将分离柱6的温度控制为所设定的温度。在转移到能够开始下一次试样的分析的待机状态时，控制部30控制载气的气体种类、载气的供给压力、流量以及分离柱6的温度，以将气相色谱仪的状态设为下一次试样的分析的初始状态。
37.此外，根据载气的气体种类而粘性不同，因此用于计算调节器16的控制量的关系式按载气的每个气体种类而不同。虽然省略了图示，但在该实施例中，控制装置18保持有载气的每个气体种类的关系式，使用与所选择的气体供给源12a或12b的气体种类相应的关系式，由此准确地控制调节器16。
38.在为了转移到能够进行下一次试样的分析的待机状态而切换了气体供给源的情况下，控制部30在气体供给源的切换之后应用待机时间存储部40中存储的待机时间。
39.控制部30构成为在待机时间期间对调节器16的动作进行控制来执行置换促进动作。置换促进动作是指将载气的供给压力或流量设为与待机状态不同的状态以促进载气在流通路径内的气体置换的动作。
40.作为置换促进动作的一例，可举出如图5所示那样使载气的供给压力变动。此外，作为置换促进动作，也可以取代气体供给压力而使载气的供给流量变动，或者除了使气体供给压力变动之外还使载气的供给流量变动。
41.本发明人发现了载气在流通路径内的气体置换需要长时间的原因在于气体在载气的流通路径内存在的死体积(dead volume)中滞留。而且，本发明人获得了如下见解：若如图5那样使载气的供给压力和供给流量中的至少某一方变动，则因在流通路径内产生的紊流而促进了滞留于死体积的气体的置换，从而气体的置换效率提高。
42.在图5的例子中，从紧随着载气的气体种类被变更之后起使载气的供给压力以固定周期(10～60秒周期)在p1(例如500kpa)与p2(例如400kpa)之间变动。确认到：在以分析的初始条件稳定地供给载气的情况下，气体置换需要两个小时左右，但是通过执行这样的置换促进动作，15分钟左右气体置换就完成。在该置换促进动作中，与待机状态相比不需要增大载气的流量。因此，通过执行置换促进动作，不仅实现了待机时间的缩短，还与待机时间被缩短相应地获得减少载气的消耗量这一效果。
43.另外，作为置换促进动作的另一例，可举出如图6所示那样使待机时间期间的载气的供给流量大于待机状态下的该供给流量。这样，通过使载气的供给流量大于待机状态下的该供给流量，来促进载气在流通路径内的气体置换，实现待机时间的缩短。
44.参照图1以及图2的流程图，来说明切换气体供给源时的动作的一例。
45.当为了转移到能够开始下一次试样的分析的待机状态而进行了气体供给源的切换时，控制部30开始置换促进动作(步骤101)。然后，在从气体供给源被切换起经过了待机时间存储部40中存储的待机时间时，结束置换促进动作(步骤102和步骤103)。在置换促进动作结束之后，如果其它分析条件被调节为条件存储部38中存储的条件，则变为待机状态。
46.另外，也可以是，如图3所示，在进行了气体供给源的切换时，控制部30基于气体种类存储部36中存储的信息，来对载气的气体种类是否被变更进行判定(步骤201)，仅在载气的气体种类被变更的情况下执行置换促进动作(步骤202)。在该情况下，也与图2所示的动作同样地，继续进行置换促进动作直到经过预先设定的待机时间为止(步骤203)，在经过了待机时间时结束置换促进动作而变为待机状态(步骤204)。
47.控制部30也可以构成为在变为待机状态之后由自动采样器4自动地执行向试样气体生成部2的试样注入并开始分析。另外，也可以在变为待机状态时向用户进行表示已变为待机状态的通知。运算处理装置20的通知部48实现进行对用户的通知的功能。对用户的通知能够通过向显示装置24的显示、规定的灯的点亮、规定的警报声等来进行。
48.此外，也可以构成为在变为待机状态时，用户能够设定是自动地开始分析还是进行对用户的通知。
49.返回到图1，控制装置18的气体用尽判定部34构成为对正在供给载气的气体供给源12a或12b是否发生了气体用尽进行判定。切换部14或调节器16始终(以微小时间周期)检测从气体供给源12a或12b供给的气体的气体供给压力。当正在供给载气的气体供给源12a或12b的余量降低时，即使调节器16增大阀的开度以提高气体供给压力，气体供给压力也不会达到所设定的压力。在气体供给压力为预先设定的阈值以下的状态持续了规定时间时，气体用尽判定部34判定为当前正在供给载气的气体供给源12a或12b发生了气体用尽。基于气体供给压力的设定值来设定用于气体用尽判定的阈值。例如，能够设为阈值＝设定值-α
(α为实数)、阈值＝设定值
×
β(β《1)等。
50.此外，气体用尽判定部34也可以构成为基于载气的供给流量来判定气体供给源12a或12b的气体用尽。基于气体供给流量的设定值来设定用于气体用尽判定的阈值。例如，能够设为阈值＝设定值-α(α为实数)、阈值＝设定值
×
β(β《1)等。
51.当由气体用尽判定部34判定为在气体供给源12a或12b中发生了气体用尽时，通知部48向用户通知发生了气体用尽，并执行柱保护动作。柱保护动作是指在探测到气体供给源气体用尽时、利用切换部14切换气体供给源来防止载气向分离柱6的供给中断的动作。这样，在正在供给载气的气体供给源气体用尽时利用另一方的气体供给源供给载气，由此防止在流体未在分离柱6中流动的状态下分离柱6被加热。通知部48向用户通知通过柱保护动作进行了气体供给源的切换。通知能够通过向显示装置24的显示来进行。
52.此外，在该实施例中，气体用尽判定部34被设置为发挥控制装置18的功能，但也可以使切换部14具备气体用尽判定部34的功能，切换部14探测到气体用尽而自动地进行气体供给源的切换。在该情况下，切换部14在因探测到气体用尽而切换了气体供给源时向控制装置18发送表示该内容的信号。
53.参照图1以及图4的流程图，来说明柱保护动作的一例。
54.气体用尽判定部34以固定周期参照气体供给压力(步骤301)，将气体供给压力与预先设定的阈值进行比较(步骤302)。在气体供给压力超过阈值的情况下为正常(步骤302：“否”)。另一方面，在气体供给压力为阈值以下的情况下(步骤302：“是”)，在该状态持续了规定时间(规定次数)时(步骤303：“是”)，气体用尽判定部34判定为气体供给源12a或12b发生了气体用尽，切换部14基于该判定结果来执行气体供给源的切换(步骤304)。
55.在基于气体用尽判定部34的判定结果来进行了气体供给源的切换的情况下，通知部48向用户通知气体供给源被切换了(步骤305)。并且，通知部48也可以由于气体供给源被切换了而使当前作为载气供给着的气体的种类显示于显示装置24。根据这样的通知功能，用户能够容易地识别出气体供给源被切换了。
56.在以上说明的实施例只不过示出了本发明所涉及的气相色谱仪的实施方式的一例，本发明所涉及的气相色谱仪的实施方式如下。
57.在本发明所涉及的气相色谱仪的实施方式中，具备：
58.试样气体生成部，其从被注入的试样生成试样气体；
59.分离柱，其与所述试样气体生成部的出口进行流体连接，用于对由所述试样气体生成部生成的试样气体中的成分进行分离；
60.检测器，其与所述分离柱的出口进行流体连接，用于检测在所述分离柱中分离出的成分；
61.多个气体供给源，所述多个气体供给源用于供给用于将由所述试样气体生成部生成的试样气体输送到所述分离柱的作为载气的气体；
62.切换部，其与所述多个气体供给源进行流体连接，构成为将所述多个气体供给源中的一个气体供给源切换地与所述试样气体生成部进行流体连接；
63.调节器，其介于所述切换部与所述试样气体生成部之间，构成为调节从所述气体供给源供给的气体的气体供给压力和向所述试样气体生成部供给的气体的气体供给流量；以及
64.控制部，其控制所述调节器的动作，
65.其中，所述控制部构成为：在为了转移到能够进行下一次试样的分析的待机状态而切换了与所述试样气体生成部进行流体连接的所述气体供给源、并且至少变更了向所述试样气体生成部供给的载气的气体种类的情况下，执行将所述气体供给压力和/或所述气体供给流量设为与所述待机状态不同的状态以促进所述载气在流通路径内的气体置换的置换促进动作。
66.在上述实施方式的第一方式中，所述控制部构成为：作为所述置换促进动作，使所述气体供给压力和/或所述气体供给流量随时间变动。根据这样的方式，利用在所述载气在流通路径内产生的紊流来促进死体积的滞留气体的置换，从而所述流通路径内的气体的置换效率提高。
67.在上述实施方式的第二方式中，所述控制部构成为：作为所述置换促进动作，使所述气体供给流量大于所述待机状态下的流量。根据这样的方式，所述流通路径内的气体的置换效率提高。
68.在上述实施方式的第三方式中，具备：气体种类存储部，其存储从与所述切换部连接的所述多个气体供给源中的各气体供给源供给的气体的种类；以及气体种类确定部，其构成为识别所述切换部的状态，基于所述切换部的状态和所述气体种类存储部中存储的信息来确定向所述试样气体生成部供给着的所述载气的气体种类，所述控制部构成为基于由所述气体种类确定部确定出的所述载气的气体种类来控制所述调节器的动作。根据这样的方式，系统能够自动识别载气的气体种类，并执行与载气的气体种类相应的载气流量等的控制。
69.在上述第三方式中，也可以是，具备：条件设定部，其构成为基于由用户输入的信息来将载气的气体种类设定为分析条件；以及条件存储部，其保持由所述条件设定部设定的分析条件，所述控制部构成为基于所述条件存储部中存储的分析条件来控制所述切换部和所述调节器的动作。通过具备这样的结构，用户能够将用于分析的载气的气体种类设定为分析条件，容易一边变更载气的气体种类一边进行分析。
70.在上述实施方式的第四方式中，具备待机时间存储部，所述待机时间存储部保持待机时间，该待机时间被设定为从开始所述置换促进动作起到结束所述置换促进动作为止的时间，所述控制部构成为：在从开始所述置换促进动作起经过了所述待机时间存储部中存储的所述待机时间时，结束所述置换促进动作。根据这样的方式，直到所述置换促进动作结束而变为待机状态为止的时间变得明确。
71.在上述第四方式中，也可以是，具备待机时间设定部，所述待机时间设定部构成为基于由用户输入的值来设定所述待机时间，所述待机时间存储部构成为保持由所述待机时间设定部设定的所述待机时间。这样，用户能够将任意的值设定为所述待机时间。
72.另外，在上述第四方式中，也可以是，具备自动采样器，所述自动采样器对所述试样气体生成部进行试样的自动注入，所述控制部构成为：控制所述自动采样器的动作，来在所述置换促进动作结束后向所述试样气体生成部注入试样并开始分析。这样，在变为待机状态时自动地执行分析，不需要用户的监视。
73.另外，在上述第四方式中，也可以是，具备通知部，所述通知部构成为在所述置换促进动作结束时向用户通知已变为待机状态。这样，用户能够容易地识别已变为待机状态。
74.附图标记说明
75.2：试样气体生成部；4：自动采样器；6：分离柱；8：检测器；10：柱温箱；12a、12b：气体供给源；14：切换部；16：调节器；18：控制装置；20：运算处理装置；22：输入装置；24：显示装置；26：加热器；28：温度传感器；30：控制部；32：气体种类确定部；34：气体用尽判定部；36：气体种类存储部；38：条件存储部；40：待机时间存储部；42：气体种类设定部；44：条件设定部；46：待机时间设定部；48：通知部。