액체 크로마토그래피 자동 샘플 충전 기구 및 방법 document_id A220623042747

실험실용 및 기타 다른 용도로, 액체 샘플을 이송하는 자동 액체 취급 장치가 다양한 실험 공정에 사용되고 있다. 자동 액체 취급 장치의 한 가지 예가 본 출원의 양수인에게 양도된 미국 특허 제5,988,236호에 기재되어 있고, 이는 인용함으로써 본 명세서에 합체되어 있다. 상기 미국 특허 제5,988,236호의 액체 취급 장치는 일련의 샘플 용기를 지지하는 작업대를 구비하고, 이 작업대 위에는 복수 개의 탐침이 자동 이동 장치에 지지되어 있다. 자동 이동 장치는, 작업대 위에 있는 하나 이상의 샘플 용기와 정렬하게 되도록 탐침을 이동시켜 액체 취급 조작을 실행할 수 있다. 액체 취급 장치의 다른 예를 본 명세서에 인용함으로써 합체되어 있는 미국 특허 제4,422,151호에서 찾아 볼 수 있다. 고성능 액체 크로마토그래피(high-performance liquid chromatography; HPLC)를 비롯한 액체 크로마토그래피는 자동 액체 취급 장치가 사용되는 용도 중 한 가지 예이다. 액체 크로마토그래피는 크로마토그래피 막대를 통한 흐름에 의해 성분을 분리하고, 이어서 관통 탐지기로 분리된 성분을 탐지하여, 샘플 특성을 파악하는 데에 유용하다. 일부 고성능 액체 크로마토그래피 시스템은 샘플을 충전하는 자동 액체 취급 장치를 포함하고 있다. 이러한 시스템에 있어서, 액체 취급 장치는 탐침을 이동시켜 샘플 용기로부터 샘플을 충전하고, 이어서 샘플을 주입구에 주입한다. 탐침에는 금속 니들이 부착되어 용기로부터의 샘플을 추출하고 그 샘플을 주입구로 주입하는 것을 용이하게 할 수 있다. 비록 자동 액체 취급을 포함하는 고성능 액체 크로마토그래피와 다른 화학 실험 시스템은 공지되어 있지만, 오랫동안 지속되어 온 수 많은 문제점들이 해결되지 않은 채 남아있다. 액체 취급에 있어서 해결되지 않은 문제점의 한 가지 예로서, 하나의 샘플로부터 후속 샘플로의 샘플 간의 잔량(carryover)은 많은 액체 취급 장치를 사용하는 경우에 테스트 오염 및 부정확성을 초래할 수 있다. 첫번째 샘플의 잔류물이 탐침 상에 또는 그 내부에, 또는 주입구에 남아서 이후에 후속 샘플과 혼합될 때 샘플 간의 잔량에 의한 오염이 일어난다. 샘플 간의 잔량을 감소시키기 위해, 크로마토그래피 및 다른 테스트 시스템에서의 자동 액체 취급 장치는 샘플 사이에 일반적으로 2회의 용매 세척을 수행하고 있다. 제1 세척은 주입구의 탐침에 수행되어 주입구와 그것에 연결된 라인을 세척한다. 이 후, 탐침과 니들은 주입구로부터 제거되고, 세척 위치로 이동하여, 2회째 세척된다. 그러나, 세척에도 불구하고, 약간의 샘플 간의 잔량에 의한 오염이 일어날 수 있다. 추가의 세척으로 인하여 샘플 간의 잔량에 의한 오염이 감소되지만 처리가 지연되고 비용이 증가하게 된다. 크로마토그래피의 자동 액체 취급 방법과 관련된 문제점의 다른 예로는 샘플과 관련된 무효 공간(dead space)이 존재하게 된다는 것이 포함된다. 무효 공간은 샘플 주입 시스템 타입의 인공적 산물이다. 일반적으로, 샘플은 공기 또는 불활성 가스의 구동력 및/또는 진공 흡인력을 비롯한 압력 차이를 이용하여 주입된다. 크로마토그래피에 있어서, 테스트 샘플 체적 용량이라고 불리는 주입될 수 있는 샘플의 양을 테스트 루프 체적(test loop volume)이라고 또한 부르기도 한다. 테스트 루프 체적에 관하여, 일반적으로 공지된 주입구와, 탐침과, 니들을 사용하는 공지된 주입 방법에서는 테스트 루프 체적에 존재하는 공기와 같은 상당히 이질적인 재료를 초래하게 될 수 있다. 예를 들어, 공지된 주입 방법에 있어서, 충전 니들을 통한 흐름이 너무 느리거나, 또는 탐침 니들과 주입구 사이에 양호한 밀봉이 제공되지 않는다면, 공기 또는 다른 이질적인 재료가 크로마토그래피 기구에 충전될 수 있다. 샘플이 충분하지 않고 이질적인 재료가 과다하게 될 위험을 최소화하기 위해, 일반적으로 초과의 샘플이 탐침과 주입구에 충전된다. 정확한 양의 샘플을 성공적으로 충전하기 위해, 공지된 자동 충전 방법에는 어떠한 불활성 가스 또는 무효 공간도 주입되지 않도록 보장하기 위해 약 4배 이상의 테스트 루프 체적이 필요할 수 있다. 이러한 초과 양의 체적으로 인하여 초과된 유용한 샘플이 폐기될 뿐 아니라, 비용이 증가하고 테스트 시간이 늘어난다. 화학 분석용 자동 취급에 있어서 알려진 다른 문제점은 체적 측정의 재현성 부족과 관련이 있다. 정확한 체적 측정의 이점은 테스트마다 샘플 체적의 특정 변화를 바람직하게 최소화하는 것을 포함한다. 그러나, 공지된 탐침과 부착된 니들을 사용하여 체적 정확도를 측정하는 방법은 제한된다. 본 발명은 또한, 종래의 많은 고성능 액체 크로마토그래프 시스템에서 발견되는 추가의 문제점을 해결하고 있다. 고성능 액체 크로마토그래프를 비롯한 많은 액체 취급 용도에는, 생물학적 친화성 구성부품이 필요하다. 비록, 일부 시스템은 생물학적 친화성의 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 또는 생물학적 친화성의 티타늄으로 제조된 펌핑 및 주입 밸브를 사용하고 있지만, 주입 니들에는 궁극적으로 여전히 생물학적 비친화성 구성요소(종종, 스테인레스강)가 있다. 비친화성 구성요소를 감추기 위해, 주입 니들은 코팅되거나 금속 성분을 감소시키도록 티타늄으로 제조된다. 그러나, 이러한 변형은 샘플 간의 잔량에 의한 오염을 감소시키지 못하고, 코팅된 주입 니들을 사용할 경우에 코팅 마모와 같은 문제점이 생길 수 있다.