CN104428666A - 液相色谱仪和用于其的柱温箱 - Google Patents

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Abstract

使用校正系数(Ge)将不同的溶媒间的灵敏度的差异作为装置常数预先设定至校正系数保存部。另一方面，气体传感器的灵敏度不是按每个气体传感器来进行测量，但该测量不是针对全部的溶媒进行，而是仅针对特定的溶媒进行，并将作为其结果而得到的阈值作为基准阈值(Vtho)保存至基准阈值保存部。其他的溶媒的阈值(Vth)根据特定溶媒的基准阈值(Vtho)和作为装置常数的校正系数(Ge)，通过(Vth＝Vtho×Ge)来求取。

Description

液相色谱仪和用于其的柱温箱
技术领域
本发明涉及包括高速液相色谱仪的液相色谱仪、以及用于其的柱温箱。
背景技术
在液相色谱仪中在将分离柱的温度保持为恒定的同时进行分离分析。为了将柱温度保持为恒定，分离柱收纳在柱温箱内。在柱温箱中，为了使柱温箱的温度恒定而设置有温度调节机构。作为温度调节机构，例如设置块加热器来作为热源，且为了使该热在柱内循环而采用了空气循环方式。
作为液相色谱仪的移动相，有时使用甲醇、乙腈、异丙醇(IPA)等的挥发性的溶媒。而且，在柱温箱内，分离柱通过接头与分析流路进行连接，有时移动相会从该连接部分漏出。在移动相中含有挥发性的溶媒的情况下，会从漏出的移动相产生气化气体。在该气化气体为引火性的气体的情况下，存在爆炸界限。故而在温箱内设置气体传感器，以使柱温箱内的气化气体浓度不超过爆炸界限，并进行了监视，以使该气体传感器的指示不超过挥发极限。
监视通过以下方式进行：读取从气体传感器输出的电压值并根据该电压值来求取泄露传感器值，且对泄露传感器值设定泄露阈值。通常，作为泄露阈值，为了具有富余，例如设定了爆炸界限的1/10或1/20。而且，在泄露传感器值超过泄露阈值的情况下发出警报，或使液相色谱仪的动作停止，从而防止了爆炸。
另一方面，爆炸界限的浓度根据溶媒而不同。例如在乙醇的情况下为43000ppm程度，而在乙腈的情况下为30000ppm程度。为此，基于溶媒的种类而使气体传感器的泄露阈值不同这样的做法已被执行(参照专利文献1)。在该专利文献1的方法中，针对多个种类的溶媒的每一种，在柱温箱中注入溶媒以成为要作为阈值的浓度，并针对各溶媒来单独测量气体传感器的检测值，并将该检测值分别设定为阈值。在专利文献1中是以气体传感器因经年变化而其灵敏度特性发生变化为前提的，为了校正基于经年变化的灵敏度变化，针对各柱温箱，每次对温箱注入溶媒，来按每种溶媒直接测量阈值。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2002-267944号公报
非专利文献
非专利文献1
FIGARO制品信息气体传感器可燃性气体探测[online]，[平成24年8月23日检索]，因特网<URL：http：//www.figaro.co.jp//product/index.php？mode＝search&kbn＝1&type＝30&id＝113010>
发明要解决的课题
在专利文献1的方法中，必须在每次进行校正时将各溶媒注入温箱来实际进行测量，因此校正的操作繁琐。
发明内容
为此，本发明的目的在于，简化气体传感器所执行的阈值的设定操作。
用于解决课题的手段
本发明者们得到了如下见识：气体传感器的种类相同但各个气体传感器间的灵敏度的偏差(机差)大，另一方面，若是同种气体传感器则不同的溶媒的气化气体间的灵敏度的比率恒定。
本发明基于了该见识，故而在本发明中不同的溶媒间的灵敏度的差异是使用校正系数Ge而作为装置常数进行预先设定的。另一方面，气体传感器的灵敏度按每个气体传感器进行测量，但该测量不是针对全部的溶媒进行，而仅针对特定的溶媒进行，并将作为其结果而得到的阈值作为基准阈值进行保存。其他的溶媒的阈值根据特定溶媒的基准阈值和作为装置常数的校正系数Ge来求取。
即，本发明的柱温箱具备：气体传感器，其对构成移动相的溶媒的气化气体进行检测；基准阈值保存部，其针对比爆炸界限浓度更低的浓度的特定溶媒的气化气体，将根据由所述气体传感器测量出的检测值而求出的阈值作为基准阈值Vtho进行保存；校正系数保存部，其针对气体传感器将表示不同的溶媒间的灵敏度的差异的校正系数Ge作为装置常数预先保存；阈值校正部，其在被输入所使用的溶媒的种类时根据保存在基准阈值保存部中的基准阈值Vtho和保存在校正系数保存部中的校正系数Ge，将阈值Vth作为Vth＝Vtho×Ge(1)进行计算；以及漏液检测部，其在使用柱温箱时将气体传感器的检测值与由阈值校正部计算出的阈值进行比较，从而检测柱温箱内的漏液。
气体传感器的灵敏度具有温度依赖性，因此优选在想要更准确地求取阈值的情况下还考虑温度依赖性。故而，在本发明的优选的形态中，还具备保存有温度特性的温度特性保存部。不是针对还安装有温度特性的气体传感器进行单独测量，而是作为装置常数来预先设定。而且，阈值校正部还基于在温度特性保存部中保存的温度特性来计算阈值Vth。
气体传感器的灵敏度还具有湿度依赖性，因此优选在想要更准确地求取阈值的情况下还考虑湿度依赖性。故而，在本发明的其他的优选的形态中，还具备保存有湿度特性的湿度特性保存部。不是针对还安装有湿度特性的气体传感器进行单独测量，而是作为装置常数来预先设定。而且，阈值校正部还基于在湿度特性保存部中保存的湿度特性来计算阈值Vth。
在优选的形态中，既可以仅具备温度特性保存部和湿度特性保存部当中的任一者且阈值校正部还基于所具备的保存部的温度特性或湿度特性来计算阈值Vth，或也可以具备温度特性保存部和湿度特性保存部的两者且阈值校正部还基于温度特性和湿度特性的两者来计算阈值Vth。
进而在优选的形态中，具备保存有发火点低的溶媒的种类的低发火点溶媒种类保存部。而且，在被输入所使用的溶媒的种类的情况下与保存在低发火点溶媒种类保存部中的溶媒种类一致时，在显示部中进行唤起使用者注意的显示。
进而在优选的形态中，基准阈值保存部保存有多级的基准阈值来作为基准阈值Vtho，并根据是通过从哪一级的基准阈值导出的阈值而检测出的漏液，来使除了警报之外的其他的输出形态不同。针对某溶媒的阈值用于以比来自该溶媒的气化气体的爆炸界限浓度更低的浓度来检测漏液。若基于多级的基准阈值，则针对各溶媒来计算多级的阈值。通过这些阈值所检测的气化气体的浓度成为从离爆炸界限浓度近的浓度到远的浓度的多级。为此，在基于各级的阈值而检测出漏液时，对于与离爆炸界限浓度最远的低浓度的气体浓度相当的漏液，仅在显示装置中显示警报，其后对于相当于离爆炸界限浓度近的浓度的气体浓度的漏液，进行停止液相色谱仪的动作那样的动作，像这样，对应于各级的阈值来进行不同的动作。由此，在能不妨碍液相色谱仪的动作的同时，确保柱温箱的安全性。
本发明另外还以高速液体曲线图等的液相色谱仪为对象。液相色谱仪具备：送液部，其对具备分离柱的分析流路供应移动相；试样注入部，其对送液部与分离柱之间的分析流路注入试样；以及检测部，其对从分离柱洗脱出的试样成分进行检测。而且，在本发明中，使用了本发明的柱温箱来作为对分离柱进行温度调节的柱温箱。
发明效果
在本发明中不同的溶媒间的灵敏度的差异不是使用安装于柱温箱的气体传感器来逐一测量的，而是作为装置常数(校正系数Ge)来预先设定，在其安装的气体传感器中实际测量的仅是针对特定的溶媒，并将通过其测量而得到的阈值作为基准阈值进行了保存。然后，其他的溶媒的阈值是根据特定溶媒的基准阈值和作为装置常数的校正系数Ge来求取的，因此求取针对各溶媒的泄露传感器值的阈值的校正操作变得容易。
附图说明
图1是表示一实施例的液相色谱仪的框图。
图2是表示一实施例的柱温箱的框图。
图3是表示气体传感器的一例的电路。
图4是表示气体传感器的每种溶媒气化气体的灵敏度特性的曲线图。
图5是表示气体传感器的温度/湿度依赖性的曲线图。
图6是表示一实施例中的气体传感器的校正时的动作的流程图。
图7是表示一实施例的柱温箱的动作的流程图。
图8是表示在同实施例中用于对柱温箱进行条件输入的显示画面的图。
具体实施方式
图1示出了一实施例的液相色谱仪。为了对具备分离柱12的分析流路10供应移动相14，在最上游侧设置有送液部16。作为送液部16的一例，使用了构成为具备送液泵而具有独立的功能的送液组件。送液组件16与系统控制器24连接，依照系统控制器24中所设定的条件来控制移动相的送液动作。
为了对供应了移动相14的分析流路10注入试样，在送液组件16与分离柱12之间的分析流路10上设置有试样注入部18。作为试样注入部18的一例，使用了自动取样器18。自动取样器18也与系统控制器24连接，将系统控制器24中所设定的试样仅以所设定的量而注入至分析流路10。
在分离柱12的下游的分析流路10上设置有对从分离柱12洗脱出的试样成分进行检测的检测部20。检测部20具备来自分离柱12的洗脱液所流动的流动池，在该流动池中具备对照射激发光而产生的荧光进行检测的光检测器。检测部20的光检测器也与系统控制器24连接，光检测器中的检测信号被取进系统控制器24中来进行数据处理。
分离柱12容纳在柱温箱22内，柱温箱22为了将分离柱12的温度保持为恒定而具备温度调节机构30。温度调节机构30是具备作为热源的块加热器、以及使柱温箱22内的空气进行循环的循环机构在内的基于空气循环方式的温度调节机构。温度调节机构具备温度传感器31，通过控制对块加热器的通电的反馈控制以使柱温箱内的温度恒定，从而将柱温箱22内保持为恒定温度。为了对温度调节机构30进行控制而设置有控制部32。
控制部32在本实施例中还具备用于对柱温箱22内的来自分析流路10的漏液进行检测的控制部。但本发明不限于此，还能将温度调节机构30的控制部和用于漏液检测的控制部作为别的控制部来予以实现。控制部32在本实施例中是设置于柱温箱22的微处理器等的计算机。但是，控制部32还能设置在系统控制器24内，在此情况下作为系统控制器24的功能而实现。进而，控制部32还能通过与外部连接的作为通用计算机的个人计算机(PC)26来实现。
系统控制器24与个人计算机26连接。在个人计算机26中安装有用于对与系统控制器24连接的各组件即送液组件16、自动取样器18、柱温箱22以及检测部20进行控制的软件。从个人计算机26对系统控制器24指示：由送液组件16送液的移动相和其送液量、从自动取样器18注入的试样和注入量、柱温箱22的开放温度、以及检测部中的荧光检测波长等。系统控制器24对各组件发送需要的分析条件来控制这些各组件的动作，进而取入检测部20的检测信号来进行数据处理。从系统控制器24对个人计算机26送出基于由检测部20检测出的洗脱成分的荧光信号的数据处理结果。
在控制部32检测出漏液时，为了进行用于将其通知给使用者的显示、以及其他的显示而具备液晶显示装置等的显示部50。显示部50既可以是柱温箱22专用的显示部，也可以是个人计算机26的显示装置。
在柱温箱22内设置有气体传感器34，其在移动相从分析流路10漏出、且从构成移动相的溶媒产生了气化气体时，检测该气化气体。控制部32不仅对温度调节机构30的动作进行控制，而且取入气体传感器34的检测输出，并与阈值进行比较，从而判断从分析流路10是否有漏液，即还兼控制部。用于判断该漏液的控制部32的构成如图2所示。
为了判断漏液，控制部32具备：基准阈值保存部36，其将根据针对特定溶媒的气化气体由气体传感器34测量出的检测值而求出的阈值作为基准阈值Vtho进行保存；校正系数保存部38，其关于气体传感器34将表示不同的溶媒间的灵敏度的差异的校正系数Ge作为装置常数而预先保存；阈值校正部40，其在被输入所使用的溶媒的种类时根据保存在基准阈值保存部36中的基准阈值Vtho和保存在校正系数保存部38中的校正系数Ge，将阈值Vth通过如下方式进行计算：Vth＝Vtho×Ge；以及漏液检测部42，其在使用柱温箱时将气体传感器34的检测值与由阈值校正部40计算出的阈值进行比较来检测柱温箱22内的漏液。
进而，作为优选的实施例，控制部32还具备保存有气体传感器34的灵敏度的温度特性的温度特性保存部44。在此情况下，阈值校正部40构成为计算还基于保存在温度特性保存部44中的温度特性的阈值Vth。
进而，作为优选的实施例，控制部32还具备保存有气体传感器34的灵敏度的湿度特性的湿度特性保存部46。在此情况下，阈值校正部40构成为计算还基于在湿度特性保存部46中保存的湿度特性的阈值Vth。
进而，作为优选的实施例，控制部32具备保存有发火点低的溶媒的种类的低发火点溶媒种类保存部48。控制部32构成为：在被输入所使用的溶媒的种类的情况下该所使用的溶媒的种类与保存在低发火点溶媒种类保存部48中的溶媒种类一致时，在显示部50中进行唤起使用者注意的显示。
基准阈值保存部36、校正系数保存部38、温度特性保存部44以及低发火点溶媒种类保存部48通过构成控制部32的计算机的PROM、EPROM、EEPROM等的非易失性半导体存储器装置、或盘装置等的存储装置来实现。阈值构成部40以及漏液检测部42通过搭载于构成控制部32的计算机的软件来作为该计算机的功能而予以实现。
若具体说明控制部32，则在基准阈值保存部36中，针对特定的溶媒，例如甲醇，将相当于该气化气体的爆炸界限浓度的例如1/20的浓度时的气体传感器34得到的检测值设定为阈值。气体传感器34的检测值不仅是溶媒气体的浓度，还具有对温度和湿度的依赖性，因此作为基准阈值，还设定有特定的温度和湿度，例如温度20℃、相对湿度65％时的基准阈值。
在校正系数保存部38中保存有被设定为装置常数的校正系数Ge。气体传感器的灵敏度特性预先通过文献等可知，因此校正系数Ge能根据已知的文献值等来求取。另外，还能根据实际基于给定的溶媒浓度而测量出的实测值来求取。校正系数Ge不是针对各个柱温箱的气体传感器的每一个而测量出的，而是作为装置常数预先设定的。
还能将温度特性保存部44和湿度特性保存部46的数据作为文献数据来入手。另外，还能使用实际测量出的数据来进行设定。
在漏液检测部42检测出漏液时，作为其输出，例如在显示部50中显示处于漏液，或者，为了停止液相色谱仪的动作而停止移动相的送液或停止柱温箱的动作。
气体传感器的一例如图3所示。气体传感器34并不特别限定，但例如使用电导度低的氧化锡(Sn02)半导体膜来作为气体进行吸附的官能膜。气体传感器34具备：在对溶媒的气化气体进行吸附的官能膜上对置的一对电极50a和50b、以及使官能膜的温度恒定的加热器52。通过对加热器52施加恒定电压VH来将官能膜温度保持为恒定。若对一个电极50a施加电路电压VC，而将另一个电极经由负载电阻RL而接地，则作为输出电压VRL，输出将电路电压VC被电极50a与50b间的电阻RS和负载电阻RLに进行了分压后的电压。通过在电极50a与50b间的官能膜吸附溶媒的气化气体，该电极间的电阻RS减少，输出电压VRL上升。
表示电极50a与50b间的电阻值RS的灵敏度特性根据溶媒气体的种类而不同。图4是示出气体传感器的灵敏度特性的代表性的图(参照非专利文献1。)，示出了根据气体传感器所吸附的气体的种类而电阻值RS发生变化的样子。横轴是气体浓度，纵轴将浓度1000ppm时的基准气体(在此情况下甲烷)的电阻值作为RO，来将甲烷以及其他的气体的电阻值RS以与基准气体的电阻值RO的比率来表示。在此虽未记载液相色谱仪中经常使用的丙烯腈(acrylnitrile)等，但示出随着浓度的上升而电阻值减少的同样的灵敏度特性。
气体传感器的灵敏度特定相对于图5所示的温度以及湿度还具有依赖性。图5示出了表示对温度和湿度的依赖性的气体传感器的灵敏度特性的代表性的图(参照非专利文献1。)，横轴是温度，纵轴将在浓度1000ppm时的基准气体(在此情况下甲烷)的温度20℃、相对湿度(室内湿度)65％RH时的电阻值作为RO，来将甲烷以及其他的气体的电阻值RS以与RO的比率来表示。
关于气体传感器的灵敏度特性、温度依赖性以及湿度依赖性，作为电阻值RS，在气体传感器的个体间存在偏差，但在作为图4或图5所示那样的气化气体相对于特定气体的相对值(RS/RO)来进行表示的情况下，在气体传感器的个体间无偏差。作为图4或图5所示那样的相对值(RS/RO)而表示的灵敏度特性、温度依赖性以及湿度依赖性既能作为文献值入手，另外在针对某气体传感器进行测量来求取时，也能针对相同种类的其他的气体传感器而适用。
校正系数保存部38中所保存的校正系数Ge是基于那样的文献值或通过测量得到的图4那样的灵敏度特性而与特定溶媒的阈值对应的浓度，例如1000ppm时的将特定溶媒的(RS/RO)设为1时的各溶媒的(RS/RO)值。阈值校正部40在被输入溶媒的种类时，从校正系数保存部38中所保存的校正系数Ge之中选择与该溶媒对应的校正系数并取出。
在温度特性保存部44、湿度特定保存部46中保存图5所示的曲线图的数据。这样的数据也是既能作为文献值入手，另外还能针对某气体传感器进行测量而求出。在考虑温度和湿度来校正阈值时，在校正系数保存部38中将各溶媒的校正系数Ge与作为基准的温度和湿度一起保存，因此阈值校正部40在被输入温度和湿度时通过与将作为基准的温度和湿度的(RS/RO)设为了1时所输入的温度和湿度对应(RS/RO)，来对校正系数进行校正。在仅考虑温度和湿度的一者时也同样。
图6示出了柱温箱的工厂出厂时在基准阈值保存部36中设定针对特定溶媒的基准阈值时的动作。
使用者经由系统控制器24或直接操作柱温箱22来将进行气体传感器34的校正这一情况进行输入。输入的是进行校正的特定溶媒的种类和柱温箱22的校正基准温度。例如，指示了甲醇作为特定溶媒的种类，指示了50℃来作为柱温箱22的校正基准温度。
控制部32若从系统控制器24接受指示或通过对柱温箱22的直接输入而被指示，则向校正模式进行转移。若成为校正模式，则控制部32通过温度调节机构30和温度传感器31来进行温度调节，以使柱温箱22内成为校正基准温度。若柱温箱22的温度稳定为校正基准温度，则控制部32通过显示部50来对使用者督促试样注入以使温箱内气体浓度成为校正基准浓度。
使用者注入给定量的特定溶媒以使柱温箱22内成为校正基准浓度。由于柱温箱22内的容积可知，因此能根据柱温箱22内的校正基准浓度来确定溶媒注入量。校正基准浓度是应成为阈值的浓度。然而，即使按照成为其他的浓度的方式来注入特定溶媒，也能根据图4的灵敏度特性相对于浓度的关系，通过计算来求取校正基准浓度的气体传感器检测值。
确认柱温箱22内成为了校正基准浓度，并将此时的气体传感器34的检测值VRL设为基准阈值Vtho而存储至基准阈值保存部36。成为了校正基准浓度这一情况能通过气体传感器34的输出已稳定来判断。在基准阈值保存部36中不仅存储基准阈值Vtho，还存储校正基准温度和当时的湿度。关于湿度，输入室内湿度。
图7示出了如此以保存有基准阈值Vtho的状态来进行测量时的动作。
在开始测量动作之际，使用者从系统控制器24或柱温箱22输入构成要使用的移动相的溶媒的种类。一边观察例如图8所示的显示部50的画面一边进行输入。在此示出了输入甲醇来作为移动相的溶媒的情况。进而，在还通过温度和湿度来校正阈值的情况下，还输入柱温箱的设定温度和湿度。作为柱温箱的设定温度，除了如此输入的形态之外，还可以由控制部32自动取入柱温箱22内的温度传感器31的检测温度。关于湿度，输入室内的湿度。
作为移动相的溶媒，在移动相由单一的溶媒构成的情况下，输入该溶媒的种类。在移动相为2种以上的溶媒的混合液的情况下，将阈值应被较低设定的溶媒，即爆炸界限浓度更低一方的溶媒的种类进行输入。在梯度分析中移动相的组成随时间变化的情况也同样。在混合液的溶媒的一方为水的情况下，水作为溶媒，不作为设定阈值的溶媒处理。
在被输入溶媒的种类时，控制部32的阈值校正部40从基准阈值保存部36调用基准阈值Vtho，并从校正系数保存部38调用其被输入了的溶媒的校正系数Ge，通过(1)式来计算所输入的溶媒的阈值Vth。在针对温度和湿度的一方或两方都作考虑形态时，阈值校正部40基于保存在温度特性保存部44、湿度特性保存部46中的数据来校正阈值Vth。
由此，能使用该柱温箱22的环境完备。若开始具备该柱温箱22的液相色谱仪的动作，则漏液检测部42在将气体传感器34的检测输出与阈值校正部40的阈值Vth进行比较的同时来监视漏液。
若在监视中气体传感器34的检测输出超过阈值Vth，则进行在显示部50中显示警报或停止液相色谱仪的动作等动作。
符号说明
10  分析流路
12  分离柱
14  移动相
16  送液组件
18  自动取样器
20  检测部
22  柱温箱
34  气体传感器
36  基准阈值保存部
38  校正系数保存部
40  阈值校正部
42  漏液检测部
44  温度特性保存部
46  湿度特性保存部
48  低发火点溶媒种类保存部
50  显示部

Claims (6)

1.一种柱温箱，对液相色谱仪的分离柱进行温度调节，所述柱温箱具备：
气体传感器，其对构成移动相的溶媒的气化气体进行检测；
基准阈值保存部，其针对比爆炸界限浓度更低的浓度的特定溶媒的气化气体，将根据由所述气体传感器测量出的检测值而求出的阈值作为基准阈值Vtho进行保存；
校正系数保存部，其针对所述气体传感器将表示不同的溶媒间的灵敏度的差异的校正系数Ge作为装置常数预先保存；
阈值校正部，其在被输入所使用的溶媒的种类时根据保存在所述基准阈值保存部中的基准阈值Vtho和保存在所述校正系数保存部中的校正系数Ge，将阈值Vth作为Vth＝Vtho×Ge进行计算；以及
漏液检测部，其在使用柱温箱时将所述气体传感器的检测值与由所述阈值校正部计算出的阈值进行比较，从而检测柱温箱内的漏液。
2.根据权利要求1所述的柱温箱，其中，
所述柱温箱还具备：温度特性保存部，其保存有所述气体传感器的灵敏度的温度特性，
所述阈值校正部计算还基于在所述温度特性保存部中保存的温度特性的阈值Vth。
3.根据权利要求1或2所述的柱温箱，其中，
所述柱温箱还具备：湿度特性保存部，其保存有所述气体传感器的灵敏度的湿度特性，
所述阈值校正部计算还基于在所述湿度特性保存部中保存的湿度特性的阈值Vth。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的柱温箱，其中，
所述柱温箱还具备保存有发火点低的溶媒的种类的低发火点溶媒种类保存部，且在被输入所使用的溶媒的种类的情况下该所使用的溶媒的种类与保存在所述低发火点溶媒种类保存部中的溶媒种类一致时，在显示部中进行唤起使用者注意的显示。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的柱温箱，其中，
所述基准阈值保存部保存有多级的基准阈值来作为基准阈值Vtho，并根据是通过从哪一级的基准阈值导出的阈值而检测出的漏液，来使除了警报之外的其他的输出形态不同。
6.一种液相色谱仪，具备：送液部，其对具备分离柱的分析流路供应移动相；试样注入部，其对所述送液部与所述分离柱之间的分析流路注入试样；以及检测部，其对从所述分离柱洗脱出的试样成分进行检测，
所述液相色谱仪使用了权利要求1～5中任一项所述的柱温箱来作为对所述分离柱进行温度调节的柱温箱。
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