CN100427948C - 流动相供给装置和方法以及使用该装置的液相色谱仪 - Google Patents

Abstract

在分别馈送两种类型的流动相A、B的液体馈送部中，可以检测回流的实际流率测量部分别设置在液体馈送泵的下游。控制装置分别控制着液体馈送泵的驱动，从而使得由实际流率测量部测量到的流率分别对应于在液体馈送流动通道上的设定流率。在设定流率为0的情况下，当实际流率测量部检测到回流时，相应的液体馈送泵受到驱动，从而防止了回流。

Description

流动相供给装置和方法以及使用该装置的液相色谱仪

本申请要求基于2005年3月25日提交的日本专利申请2005-087803的外国优先权，其全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种液相色谱仪，其包括高压梯度系统的流动相供给装置，在控制流动相成分的同时所述流动相供给装置供给流动相，所述流动相供给装置分别具有多个用于馈送流动相的液体馈送泵，分别具有液体馈送泵的多个液体馈送流动通道，用于通过合并液体供给流动通道混合流动相的混合器；至少一个基于设定流率用于控制每一液体馈送泵驱动的控制装置。本发明还涉及一种液相色谱仪，其包括使用所述流动相供给装置的高速液相色谱仪。本发明还涉及在包括了所述流动相供给装置的液相色谱仪中的流动相供给方法。

背景技术

图4示出装备有高压梯度系统的相关流动相供给装置的液相色谱仪。

液体馈送泵10、14分别设置在用于馈送流动相A、B的液体馈送流动通道2、4中。每个液体馈送泵10、14通过控制电机的旋转量对液体馈送量(将要被馈送的液体量)进行控制。所述液体馈送流动通道2、4由混合器18合并。为了分析，混合器18混合将要被馈送到流动通道20的流动相A、B。通过分析流动通道20中的注射器(试样注射部)22设置分离柱24。检测器26设置在分离柱24的下游。

从注射器22注射的试样通过由混合器18混合的流动相被引导到分离柱24，并且被分离成各个组成成分。试样的分离组成成分由检测器26检测。

液体馈送泵10、14的液体馈送量分别由控制装置19a所控制，从而使得液体馈送量根据特定的液体馈送程序而改变。

使用这种液相色谱仪，正如从图5A所看到的那样，从其中流动相A的百分比是100％，流动相B的百分比是0％的液体馈送状态开始进行分析。然后，流动相A液体的浓度逐渐减少，而流动相B的浓度逐渐增加。最终，流动相A的百分比改变到0％，流动相B的百分比改变到100％。因此，在柱24中的试样保留量被改变时分析所述试样。这种分析被称为梯度分析方法。特别地，其中使用多个液体馈送泵并且多个流动相在液体馈送泵的下游侧上被合并的所述梯度系统被称为高压梯度系统(例如，参考JP-A-2003-98166)。在图5A和5B中，垂直轴中的A和B分别代表A的百分比是100％，而B的百分比是100％。水平轴代表时间。

在具有如图4中所示结构的相关流动相供给装置中，例如，在分析开始前其中流动相A的百分比是100％、流动相B的百分比是0％的液体馈送状态中，或者在流动相A的百分比是0％、流动相B的百分比是100％的液体馈送状态中，在流动相的百分比是0％一侧上的两个液体馈送泵10和14的其中一个保持驱动停止状态。在通常的梯度分析中，在分析开始前，此时的状态(在这一情况下，其中流动相A的百分比是100％，而流动相B的百分比是0％的液体馈送状态)被维持一段时间，从而稳定在分离柱24中的状态。

假设，在分析开始的状态中，流动相A的百分比是100％而流动相B的百分比是0％，在分析开始前的状态被维持时，保持停止的液体馈送泵14中的气密性无法被完全地维持。因此，液体馈送侧上的流动相A液体朝向液体馈送泵14被推出，这就导致了流动相A液体的回流。当回流量大时，即使在分析开始之后在液体馈送泵14开始馈送液体时，由于所述回流量流动相B液体起初不会被馈送。因此，正如图5B中所示，梯度的上升是弱的，且无法进行精确的分析。这也同样适用于在分析开始之前状态的情况，即流动相B的百分比是100％，而流动相A的百分比是0％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种流动相供给装置以及高压梯度系统的流动相供给方法，其可以解决涉及到梯度上升的上述问题，并提供一种使用该流动相供给装置的液相色谱仪。

在某些实施例中，用于在控制流动相成分的同时供给流动相的高压梯度系统的本发明的流动相供给装置包括：多个分别用于馈送流动相的液体馈送泵；多个分别具有液体馈送泵的液体馈送流动通道；通过合并液体馈送流动通道用于混合流动相的混合器；至少一个用于根据为各个液体馈送流动通道所设定的流率控制所述液体馈送泵驱动的控制装置；多个实际流率测量部，每个实际流率测量部设置在每个液体馈送流动通道中的液体馈送泵的下游，并可操作以输出表示在相关的一个液体馈送流动通道中的回流的信号；以及多个实际流率计算部，每个实际流率计算部可操作以计算相关的一个液体馈送流动通道中的实际流率。当其中一个实际流率测量部输出表示在设定流率为0的其中一个液体馈送流动通道中的回流的信号时，与所述其中一个液体馈送流动通道相关的其中一个实际流率计算部计算实际流率，并且控制装置基于计算出的实际流率控制所述液体馈送流动通道中的液体馈送泵的驱动以抵消回流。

当流动相的回流在设定流率为0的液体馈送流动通道中被检测到时，进行用于抵消回流的馈送微量液体的操作。

在某些实施例中，本发明的液相色谱仪包括：本发明的流动相供给装置；设置在用于分析的流动通道中的流动相供给装置下游中的试样注射部，从流动相供给装置在流动通道中供给流动相；用于将注射试样分离成其组成成分的分离柱，所述分离柱设置在试样注射部的下游；用于检测由分离柱所分离的每种组成成分的检测器。

在根据本发明的流动相供给装置中，回流也可以在每一液体馈送流动通道中的实际流率测量部中被检测到，从而使得在设定流率为0的液体馈送流动通道中检测到回流时，液体馈送泵受到驱动以防止回流。因此在液体馈送停止的液体馈送流动通道中防止了流动相的回流，由此改善了梯度的上升。

根据本发明的液相色谱仪包括根据本发明的流动相供给装置。出于这个原因，防止了流动相的回流，从而改善梯度的上升。因此，可以实现精确的分析。特别地，在其中流动相的液体馈送流率是诸如μL/分钟或nL/分钟的非常小且回流影响大的微LC(液相色谱)或纳LC中，使用本发明是更有效的。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的液相色谱仪的流动通道图；

图2是示出根据本发明实施例的流动相供给装置的框图；

图3是示出本发明实施例中某一操作的流程图；

图4是示出相关液相色谱仪的流动通道图；

图5A和5B是分别示出在梯度操作中流动相成分变化的示图。

具体实施方式

现在参考附图，对装备有根据本发明的流动相供给装置的液相色谱仪的实施例进行说明。

图1是示出所述液相色谱仪的流动通道图。在这个实施例中，混合并馈送诸如A和B液体的两种类型的流动相。但是，本发明不受限于这一结构，而是可以类似地适用于梯度系统中的流动相供给装置，在该梯度系统中，混合并馈送三种或多种类型的流动相。

两种类型的流动相A和B通过相应的液体馈送流动通道2、4被馈送到混合器18，并且在混合器18中混合。液体馈送部6被设置在用于馈送液体A的液体馈送流动通道2中，液体馈送部8被设置在用于馈送液体B的液体馈送流动通道4中。

液体馈送部6包括液体馈送泵10，设置在液体馈送泵10下游从而可以测量由液体馈送泵10所馈送液体的实际流率的实际流率测量部12，以及基于设定的流率用于控制液体馈送泵10驱动的控制装置13。液体馈送部8也具有相同的结构，即，液体馈送部8包括液体馈送泵14，设置在液体馈送泵14下游从而可以测量由液体馈送泵14所馈送液体的实际流率的实际流率测量部16，以及基于设定的流率用于控制液体馈送泵14驱动的控制装置17。

实际流率测量部12、16可以检测回流。控制装置13、17分别控制相应的液体馈送泵10、14的驱动，从而使得相应液体馈送流动通道2、4中的流率分别等于所述设定流率。

在旋转驱动电机时，液体馈送泵10、14分别馈送液体。每个液体馈送泵10、14例如可以是往复类型的柱塞泵，包括连接到驱动电机的凸轮，其端部与凸轮外围接触的执行往复运动的柱塞，以及通过柱塞的往复运动执行流动相的吸取和排放的泵头。液体馈送泵10、14的液体馈送量分别取决于电机的转数。

作为也可以检测回流的实际流率测量部12、16，可以应用各种系统中的任何一个，诸如通过由加热器加热流动通道的中心，以及测量加热器的上游和下流侧之间的温度梯度来测量流率的一种系统，以及通过在流动通道中安装小的水涡轮机并且测量水涡轮机转速来测量流率的另一种系统。

附图标记19指示分别在液体馈送流动通道2、4中的控制装置13、17中用于根据梯度分析的梯度程序或根据使用者的直接设定来设定所述设定流率的流率设定部。

在馈送由混合器18混合的流动相以用来分析的分析流动通道20中，设置注射器(试样注射部)22，在注射器22下游设置分离柱24，以及在分离柱下游设置检测器26。所述注射器22将试样注射进入分析流动通道20，分离柱24将从注射器22注射的试样分离成其各个组成成分，以及通过在分离柱24中的分离，检测器26检测被洗提的所述试样的组成成分。

图2示出液体馈送部6、8的细节。由于液体馈送部6、8具有相同的结构，所以仅液体馈送部6以细节示出，而液体馈送部8以单个方块示出。

液体馈送泵10包括泵头10a，用于驱动泵头10a的驱动电机10b。在从泵头10a的所述流动相流动通道中，设置实际流率测量部12。

附图标记13a指示实际流率计算部，该部从实际流率测量部12获取信号以计算流率。附图标记13b指示液体馈送控制部，该部由电机控制部13c基于在流率设定部19中的设定值控制电机10b的转数。经由通过电机控制部13c控制驱动电机10b的旋转，以特定的流率由泵头10a馈送流动相。

控制装置13包括实际流率计算部13a，液体馈送控制部13b和电机控制部13c。所述控制装置17也具有相同的结构。

控制装置13、17以及流率设定部19分别设置有CPU等。在这一实施例中，相应的控制装置被分别设置在液体流动通道2、4中。但是，控制装置13、17可以整合在单个装置中，否则这些控制装置和流率设定部19可由单个CPU来实现。此外，液体馈送流动通道2、4的功能可以分别由程序来实现。

图3示出由控制装置13所实现的流率控制。

首先，液体馈送控制部13b在流率设定部19中获取设定值。然后，当设定流率不是0时，液体馈送控制部13b通过电机控制部13c以对应于设定流率的转数来旋转驱动电机10b。根据所述转数从液体馈送泵馈送流动相。

当液体馈送流动通道2的流率由流率设定部19被设定为0时，驱动电机10b的旋转停止。在此时，由实际流率测量部12检测实际流率是否为0。实际流率测量部12可以检测回流。在液体馈送流动通道2中的实际流率测量部12中，在使用用来测量因加热器加热所造成的温度梯度的机构的情况下，当所述温度梯度变成相反于正常液体馈送的温度梯度时，可以估计存在着回流。在使用小型水涡轮机构的情况下，当旋转方向变成相对于正常液体馈送方向时，可以估计存在着回流。以这种方式，当实际流率计算部13a确定了存在着回流时，就会被报告给液体馈送控制部13b。

相应地，液体馈送控制部13b通过电机控制部13c向所述驱动电机10b提供足够抵消回流的电机转数。因此，当测量实际流率时，电机的转数受到控制直至实际流率变成0。当实际流率变成0时，维持驱动电机10b的转数。

在另一液体馈送部8中，以整体上类似的方式，液体馈送泵14中的驱动电机(未示出)的转数受到控制。因此，液体馈送泵14的驱动电机根据设定的流率被驱动，并且当设定流率是0时防止回流。

正如上面所述，由于流率控制机构在闭合回路中运行，所以通过反馈控制实现了不存在回流并且不执行液体馈送的状态。

根据本发明的流动相供给装置可以被应用于高压梯度系统的液相色谱仪，在所述系统中，在改变流动相组成成分的同时进行分析。

对本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本发明精神或范围的前提下，可以对本发明的所述优选实施例进行各种修改和变化。因此，本发明意在覆盖与权利要求及其等同物的范围相一致的所有修改和变化。

Claims (5)

1.一种在控制流动相成分的同时供给流动相的高压梯度系统的流动相供给装置，所述流动相供给装置包括：

分别用于馈送流动相的多个液体馈送泵；

分别具有液体馈送泵的多个液体馈送流动通道；

通过合并液体馈送流动通道来混合流动相的混合器；

基于为各个液体馈送流动通道所设定的流率用于控制每个液体馈送泵驱动的至少一个控制装置；以及

多个实际流率测量部，每个实际流率测量部被设置在每个液体馈送流动通道中的液体馈送泵的下游，并可操作以输出表示在相关的一个液体馈送流动通道中的回流的信号；

多个实际流率计算部，每个实际流率计算部可操作以计算相关的一个液体馈送流动通道中的实际流率，

其中，当其中一个实际流率测量部输出表示在设定流率为0的其中一个液体馈送流动通道中的回流的信号时，与所述其中一个液体馈送流动通道相关的其中一个实际流率计算部计算实际流率，并且控制装置基于计算出的实际流率控制所述液体馈送流动通道中的液体馈送泵的驱动以抵消回流。

2.根据权利要求1所述的流动相供给装置，其中实际流率测量部包括用于加热相应的液体馈送流动通道中心的加热器，并且通过测量加热器上游侧和下游侧之间的温度梯度对实际流率进行测量。

3.根据权利要求1所述的流动相供给装置，其中实际流率测量部包括在相应的液体馈送流动通道中的小的水涡轮机，并且通过测量所述水涡轮的转速对实际流率进行测量。

4.一种液相色谱仪，包括：

根据权利要求1的流动相供给装置；

设置在用于分析的流动通道中的流动相供给装置下游中的试样注射部，在所述流动通道中，从流动相供给装置供给流动相；

用于将注射的试样分离成其组成成分的分离柱，所述分离柱设置在试样注射部的下游；以及用于检测由分离柱所分离的每一组成成分的检测器。

5.一种在控制流动相成分的同时借助液体馈送泵通过液体馈送通道供给流动相的高压梯度系统的流动相供给方法，所述流动相供给方法包括：

将其中一个液体馈送通道中的流率设为零；

检测在所述其中一个液体馈送通道中是否存在回流；

当检测到存在回流时，在与所述其中一个液体馈送通道相关的其中一个液体馈送泵的下游计算所述其中一个液体馈送通道中的实际流率；以及

基于所计算出的实际流率控制所述其中一个液体馈送泵以抵消回流。

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