JP2003293946A - 直列ダブルシリンジ型送液ポンプと液体クロマトグラフ - Google Patents

直列ダブルシリンジ型送液ポンプと液体クロマトグラフ

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JP2003293946A JP2002099468A JP2002099468A JP2003293946A JP 2003293946 A JP2003293946 A JP 2003293946A JP 2002099468 A JP2002099468 A JP 2002099468A JP 2002099468 A JP2002099468 A JP 2002099468A JP 2003293946 A JP2003293946 A JP 2003293946A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液の置換性と脈流の吸収をともに満たす。 【解決手段】 ストローク位置決定部24は、設定され
た送液流量に基づいて下流側シリンジポンプのプランジ
ャのストローク位置を、ストローク位置設定部22に保
持されている予定の位置になるように変更する。液の置
換性が重要になる低流量での送液時には下流側プランジ
ャ4を上死点側でストロークさせて送液し、液の置換性
が重要視されない高流量での送液時には、下流側プラン
ジャ4を下死点側でストロークさせて送液することによ
って脈流の吸収力を高めさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、HPLC(高速液
体クロマトグラフ)などの液体クロマトグラフやFIA
(フローインジェクション分析装置)で液体を送液する
のに使用される送液ポンプで、特にプランジャ駆動型シ
リンジポンプを2つ直列に組み合わせた直列ダブルシリ
ンジ型の送液ポンプと、そのような送液ポンプを備えた
分析装置の一例としての液体クロマトグラフに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】液体クロマトグラフなどで溶媒を送液す
るために使用される送液ポンプとしては、プランジャが
内部で往復運動することによって内容積が変化するシリ
ンジ機構を備えたプランジャ駆動型シリンジポンプを2
つ直列に組み合わせ、上流側のシリンジポンプの入口側
と出口側には液の逆流を防ぐ逆止弁を備え、上流側のシ
リンジポンプからの送液の切れ目を下流例のシリンジポ
ンプで補って送液する直列ダブルシリンジ型送液ポンプ
がある。
【0003】シリンジポンプではプランジャは駆動用モ
ータの回転運動を直線運動に変換するプランジャ駆動機
構によって駆動される。プランジャの前進と後退は、駆
動用モータの正回転と逆回転の回転方向により制御され
る。制御部が駆動用モータを制御してプランジャをシリ
ンジ内部で往復運動させることにより送液を行なう。
【0004】直列ダブルシリンジ型送液ポンプでは、上
流側のシリンジポンプより下流例のシリンジポンプのス
トロークを小さく設定することによって、上流側のシリ
ンジポンプで大部分の送液を行い、上流側のシリンジポ
ンプからの送液の切れ目を下流例のシリンジポンプで補
っている。ストロークはプランジャがシリンジ内部で往
復運動する範囲であり、上死点と下死点の間の適当な範
囲に設定される。
【0005】そのような直列ダブルシリンジ型送液ポン
プでは、下流側のポンプ室において、ストロークを下死
点側に設定するほどポンプ室内の容量が大きくなって脈
流を吸収する能力が高くなるが、容量を大きくすると液
の置換性が悪くなるという2面性を合わせ持っている。
従来の送液ポンプでは、ポンプ室内の液の置換性を重視
して、下流側のポンプ室ではプランジャのストロークは
プランジャ押し切った位置、すなわち上死点に近い位置
で制御していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の送液ポンプは下
流側ポンプ室のプランジャのストローク位置が上死点に
近い位置に固定されているので、液の置換性は高いが脈
流を吸収する能力が低いという性格をもっている。送液
流量が小さいときは脈流も小さいため問題は少ないが、
送液流量が大きくなると脈流が顕著になり、不都合が生
じてくる。
【0007】そこで、本発明の第1の目的は、液の置換
性と脈流の吸収という相反する要請を送液の状況に応じ
て満たしうるようにした送液ポンプを提供することであ
る。本発明の第2の目的は、そのような送液ポンプを備
えることによって、広い送液の状況に対応できる液体ク
ロマトグラフを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、送液の状況に
応じて、脈流の減衰能力と液の置換性のどちらを重視す
るかを選択し、下流側のプランジャのストローク位置を
変化させて下流側のポンプ容量を変化させるものであ
る。
【0009】すなわち、本発明のポンプは、プランジャ
が内部で往復運動することによって内容積が変化するシ
リンジ機構を備えたプランジャ駆動型シリンジポンプを
2つ直列に組み合わせ、上流側のシリンジポンプの入口
側と出口側には液の逆流を防ぐ逆止弁を備え、上流側の
シリンジポンプからの送液の切れ目を下流例のシリンジ
ポンプで補って送液する直列ダブルシリンジ型送液ポン
プであって、プランジャの駆動を制御する制御部は、下
流側シリンジポンプのプランジャのストローク位置を上
死点と下死点の間で変更できるようになっていることを
特徴とするものである。
【0010】低流量で送液するときは脈流の減衰能力は
小さくて済むので、下流側のポンプ容積を小さくして液
の置換性を高める。一方、高流量で送液するときは、脈
流の減衰能力を大きくするために、下流側のポンプ容積
を大きくする。ポンプ容積が大きくなっても、高流量で
送液すれば液の置換性は問題にならない。こうして、低
流量での液の置換性と、高流量での低脈流送液を両立さ
せることが出来る。
【0011】本発明の液体クロマトグラフは、試料成分
を分離する分離カラム、分離カラムに溶離液を供給する
送液ポンプ、分離カラムに至る溶離液流路に試料を注入
する試料注入部、及び分離カラムで分離されて溶出する
試料成分を検出する検出器を備えたものであり、送液ポ
ンプとして本発明の直列ダブルシリンジ型送液ポンプを
備えたことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】1つの好ましい実施の形態は、ス
トローク位置の変更を指示すると、プランジャのストロ
ーク位置の変更を自動的に行なうことができるようにし
たものである。この場合、制御部は、図1に示されるよ
うに、分析条件として設定された送液流量に基づいて下
流側シリンジポンプのプランジャのストローク位置を、
ストローク位置設定部22に保持されている予定の位置
になるように変更するストローク位置決定部24を備え
ている。26はプランジャの駆動を制御するプランジャ
駆動制御部である。
【0013】特許請求の範囲における制御部は、パーソ
ナルコンピュータやマイクロコンピュータシステムなど
のコンピュータによって実現され、図1に示されたスト
ローク位置設定部22、ストローク位置決定部24及び
プランジャ駆動制御部26を含んでいる。
【0014】ストローク位置設定部22には送液流量に
対応した最適なストローク位置が予め設定されており、
ストローク位置決定部24は設定された送液流量に対応
するストローク位置をストローク位置決定部24から読
み出すものとすることができる。ストローク位置設定部
22での設定は、テーブルとしてもよく、送液流量とス
トローク位置の関係を示す関数として設定されていても
よい。
【0015】図2はストローク位置を自動的に変更する
実施の形態の動作を示したものである。制御部にストロ
ーク位置を変更することを指示すると、ストローク位置
決定部24は設定された流量値を取り込む。設定された
流量値の取込みに替えて流量値を制御部に入力できるよ
うにしてもよい。ストローク位置決定部24は送液流量
に適したストローク位置をストローク位置設定部22か
ら読み出して決定し、プランジャ駆動制御部26に与え
る。プランジャ駆動制御部26は下流側シリンジポンプ
のプランジャのストローク位置がその決定された位置に
なるようにプランジャの駆動を制御する。
【0016】他の好ましい実施の形態は、プランジャの
ストローク位置の変更を作業者が手動で行なうことがで
きるようにしたものである。この場合、図1に「マニュ
アル設定」と記載されているように、制御部は、下流側
シリンジポンプのプランジャのストローク位置を手動で
変更できるようになっている。
【0017】
【実施例】以下に、実施例により本発明をより具体的に
説明する。図3に本発明が適用される直列ダブルシリン
ジ型送液ポンプの一例を示す。プランジャ3を備えた上
流側ポンプ室1と、プランジャ4を備えた下流側ポンプ
室2が直列に接続され、上流側ポンプ室1の入口側と出
口側にそれぞれ逆止弁13,12がそれぞれ設けられて
いる。逆止弁12,13は液体が逆流することを防止す
るために設けられている。
【0018】駆動用モータ7,8の回転運動はプランジ
ャ駆動機構5,6によってプランジャ3,4の直線運動
に変換される。駆動用モータ7,8が正転することでプ
ランジャ3,4は押し出され、駆動用モータが逆転する
ことでプランジャ3,4は引き込む。プランジャ3,4
の往復移動で上流側ポンプ室1と下流側ポンプ室2の容
積が変化することによって液体が送液される。
【0019】駆動用モータ7,8はそれぞれの制御部
9,10によって制御され、それらの制御部9,10は
下流側ポンプ室2の出口側に設けられた圧力センサ14
とつながれている総合制御部11によって制御され、上
流側プランジャ3と下流側プランジャ4とが連動して安
定した送液になるように動作する。
【0020】図1に機能が示された本発明における制御
部は、図3の実施例では制御部9,10と総合制御部1
1を含んだものである。ストローク位置を変更する指示
がなされると、総合制御部11が送液流量に基づいて、
あらかじめ設定されたストローク位置になるように、ス
トローク位置を決定し、制御部10を介して下流側プラ
ンジャ4のストローク位置を制御する。総合制御部11
には変更しようとするストローク位置をマニュアルで入
力することもできるようになっている。
【0021】上流側プランジャ3が吐出しているとき
は、下流側プランジャ4は吸引し、その差し引き分が送
液流量となる。上流側プランジャ3が吸引しているとき
は、下流側プランジャ4は吐出するが、このときは逆止
弁12が働くため、下流側プランジャ4の吐出分のみが
送液流量となる。こうしてポンプ入口から吸引された液
体はポンプ室1,2を通り、圧力センサ14を通過して
ポンプ出口へと送液される。
【0022】図4は図3のポンプにおける上流側プラン
ジャ3と下流側プランジャ4の時間に対する位置関係を
示したものである。横軸は時間、縦軸は各プランジャ
3,4の位置であり、上死点から下死点までを移動する
ことができる。
【0023】この実施例では、プランジャ3,4の断面
積は同一であり、上流側プランジャ3の吐出:吸引の比
を3:1としている。この場合、上流側プランジャ3の
ストローク量に対し、下流側プランジャ4のストローク
量は1/4ですむ。
【0024】液の置換性が重要になる低流量での送液時
には下流側プランジャ4を図4にS1又はS2で示され
るような上死点側の1/4部分でストロークさせて送液
し、液の置換性が重要視されない高流量での送液時に
は、下流側プランジャ4を図4にS3で示されるような
下死点側の1/4部分でストロークさせて送液すること
によって脈流の吸収力を高めさせる。本実施例では、上
流側プランジャ3の吐出:吸引の比を3:1としたが、
本発明はこれに限るものではない。
【0025】図5は本発明の送液ポンプが適用される一
例としての液体クロマトグラフの一実施例を示したもの
である。試料成分を分離する分離カラム36に溶離液3
0を供給するために送液ポンプ32が設けられており、
分離カラム36に至る溶離液流路には試料を注入する試
料注入部34が設けられている。また、分離カラム36
で分離されて溶出する試料成分を検出するために、分離
カラム36の出口につながる流路に検出器38が設けら
れている。検出器38を経た溶出液はドレインに排出さ
れる。
【0026】この実施例では、送液ポンプ32として図
3に示した実施例の送液ポンプが使用される。その送液
ポンプ32は下流側プランジャ4のストローク位置が低
流量での送液時には上死点側に設定され、高流量での送
液時には下死点側に設定されるように、送液流量に基づ
いて自動的に変更されるか、又は手動で設定することが
できる。
【0027】
【発明の効果】本発明の直列ダブルシリンジ型送液ポン
プは、下流側シリンジポンプのプランジャのストローク
位置を上死点と下死点の間で変更できるようになってい
るので、低流量での液の置換性と、高流量での低脈流送
液を両立させることができる。このような送液ポンプを
備えた本発明の液体クロマトグラフは、低流量から高流
量にわたる広い範囲の送液条件に対して液の置換性と低
脈流送液を両立させることができ、適用範囲の広い液体
クロマトグラフとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における制御部を示すブロ
ック図である。
【図2】同実施形態の動作を示すフローチャート図であ
る。
【図3】一実施例の送液ポンプを示す概略構成図であ
る。
【図4】同実施例におけるプランジャの時間に対する位
置関係を示したものである。(A)は上流側プランジ
ャ、(B)は下流側プランジャを表している。
【図5】液体クロマトグラフの一実施例を示す概略流路
図である。
【符号の説明】
1 上流側ポンプ室 2 下流側ポンプ室 3,4 プランジャ 5,6 プランジャ駆動機構 7,8 駆動用モータ 9,10 制御部 11 総合制御部 12,13 逆止弁 14 圧力センサ 22 ストローク位置設定部 24 ストローク位置決定部 26 プランジャ駆動制御部 30 溶離液 32 送液ポンプ 34 試料注入部 36 分離カラム 38 検出器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プランジャが内部で往復運動することに
    よって内容積が変化するシリンジ機構を備えたプランジ
    ャ駆動型シリンジポンプを2つ直列に組み合わせ、上流
    側のシリンジポンプの入口側と出口側には液の逆流を防
    ぐ逆止弁を備え、上流側のシリンジポンプからの送液の
    切れ目を下流例のシリンジポンプで補って送液する直列
    ダブルシリンジ型送液ポンプにおいて、 プランジャの駆動を制御する制御部は、前記下流側シリ
    ンジポンプのプランジャのストローク位置を上死点と下
    死点の間で変更できるようになっていることを特徴とす
    る直列ダブルシリンジ型送液ポンプ。
  2. 【請求項2】 前記制御部は、設定された送液流量に基
    づいて前記下流側シリンジポンプのプランジャのストロ
    ーク位置を予定の位置に変更するストローク位置決定部
    を備えている請求項1に記載の直列ダブルシリンジ型送
    液ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記制御部は、前記下流側シリンジポン
    プのプランジャのストローク位置を手動で変更できるよ
    うになっている請求項1又は2に記載の直列ダブルシリ
    ンジ型送液ポンプ。
  4. 【請求項4】 試料成分を分離する分離カラム、前記分
    離カラムに溶離液を供給する送液ポンプ、前記分離カラ
    ムに至る溶離液流路に試料を注入する試料注入部、及び
    前記分離カラムで分離されて溶出する試料成分を検出す
    る検出器を備えた液体クロマトグラフにおいて、 前記送液ポンプとして請求項1から3のいずれかに記載
    の直列ダブルシリンジ型送液ポンプを備えたことを特徴
    とする液体クロマトグラフ。
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