JP2006292392A

JP2006292392A - Liquid sending system

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Publication number: JP2006292392A
Application number: JP2005109327A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Takao; 邦彦高尾; Hironori Kachi; 弘典加地; Masato Ito; 正人伊藤; Junkichi Miura; 順吉三浦
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2005-04-06
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-10-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To send a liquid in a flow rate ranging from an extremely low flow rate of a nanoliter/min level to a low flow rate of a microliter/min level with good reliability by one pump system. <P>SOLUTION: This liquid sending system has two stages of pump units 100 and 200 for sending an elute under pressure and the flow channel switching means 5 connected to these pump units by pipelines. The switching speed of the flow channel switching means is changed corresponding to a liquid sending flow rate by a controller 50. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は送液システムに係り、特に液体クロマトグラフシステムに好適な送液システムに関する。 The present invention relates to a liquid feeding system, and more particularly to a liquid feeding system suitable for a liquid chromatograph system.

液体クロマトグラフシステムに溶剤を連続的に送給するポンプ送り装置（液体クロマトグラフ用ポンプシステム）の例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載のポンプシステムは、各々独立して駆動される複数のポンプユニットを備えている。各ポンプユニットは、出口側からポンプシリンダに流体が逆流するのを防止するため、およびシリンダからポンプユニットの入口側に流体が逆流するのを防止するために、弁を設けている。各ポンプユニットは圧力センサーを有し、この圧力センサーはオフライン状態で再充填されたシリンダ内の内容物を圧縮している。そして、圧縮が完了した後の流体の送給時期を圧力センサーが判定する。なお、上記弁は、ロータ（回転子）に形成した流体経路を切り替える滑りシール弁となっている。 Patent Document 1 describes an example of a pump feeding device (liquid chromatograph pump system) that continuously feeds a solvent to a liquid chromatograph system. The pump system described in this publication includes a plurality of pump units that are independently driven. Each pump unit is provided with a valve in order to prevent the fluid from flowing back to the pump cylinder from the outlet side and to prevent the fluid from flowing back from the cylinder to the inlet side of the pump unit. Each pump unit has a pressure sensor that compresses the contents in the refilled cylinder in an off-line state. Then, the pressure sensor determines the fluid supply timing after the compression is completed. The valve is a slip seal valve that switches a fluid path formed in the rotor (rotor).

特開平７−７２１３０号公報JP-A-7-72130

液体クロマトグラフ用ポンプシステムを運転する場合、先ず、ポンプ及び配管内に溶離液を充填し、気泡を排気する。この準備作業が終了したらポンプを起動し、吐出圧力が所定の目標値に到達したときに定常運転に切り替える。定常運転に移行したのを確認して、液体クロマトグラフにより計測を開始する。 When operating the liquid chromatograph pump system, first, the eluent is filled in the pump and piping, and bubbles are exhausted. When this preparatory work is completed, the pump is started and switched to steady operation when the discharge pressure reaches a predetermined target value. After confirming the transition to steady operation, measurement is started by liquid chromatography.

この液体クロマトグラフ用ポンプシステムでは、毎分ナノリットル（ｎｌ）の極低流量から毎分マイクロリットル（μｌ）の低流量までの広い流量範囲での送液が要求されることがある。このような広い流量範囲での送液要求に応えるために、送液流量に応じたポンプを複数個準備し、送液流量が変化したら運転するポンプを変えていた。その結果、流量範囲の変更に多くの手間と時間を必要としていた。 In this liquid chromatograph pump system, liquid feeding in a wide flow rate range from an extremely low flow rate of nanoliters per minute (nl) to a low flow rate of microliters per minute (μl) may be required. In order to meet the liquid feeding request in such a wide flow range, a plurality of pumps corresponding to the liquid feeding flow rate are prepared, and the pump to be operated is changed when the liquid feeding flow rate is changed. As a result, much labor and time are required for changing the flow rate range.

また、上記特許文献１に記載のポンプユニットを用いて毎分ナノリットルレベルから毎分マイクロリットルレベルまでの広い流量範囲を送液しようとすると、流体経路を切り替える滑りシール弁が広い流量範囲で使用されることになる。このような、広範囲の流量で滑りシール弁を使用することはこれまで考慮されておらず、信頼性の向上が望まれている。 In addition, when the pump unit described in Patent Document 1 is used to feed a wide flow rate range from the nanoliter level per minute to the microliter level per minute, a sliding seal valve that switches the fluid path is used in a wide flow rate range. Will be. The use of a sliding seal valve in such a wide range of flow rates has not been considered so far, and improvement in reliability is desired.

本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、毎分ナノリットルレベルから毎分マイクロリットルレベルまでの広い流量範囲についての送液を１台のポンプで可能にすることにある。本発明の他の目的は、液体クロマトグラフシステムの信頼性を向上させることにある。本発明のさらに他の目的は、液体クロマトグラフシステムの送液システムを長寿命化することにある。そして本発明では、少なくともこれら目的のいずれかを達成することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to enable liquid feeding over a wide flow range from the nanoliter level per minute to the microliter level per minute with a single pump. There is. Another object of the present invention is to improve the reliability of a liquid chromatograph system. Still another object of the present invention is to extend the life of a liquid feeding system of a liquid chromatograph system. In the present invention, at least one of these objects is achieved.

上記目的を達成する本発明の特徴は、溶離液を加圧して送液する第１、第２のポンプと、この第１、第２のポンプに配管接続され流路切り替え速度が可変の流路切り替え手段と、この流路切り替え手段の流路切り替え速度を制御するコントローラとを有するものである。 A feature of the present invention that achieves the above object is that the first and second pumps pressurize and feed the eluent, and the flow path with variable flow path switching connected to the first and second pumps. It has a switching means and a controller for controlling the flow path switching speed of the flow path switching means.

そしてこの特徴において、第１、第２のポンプは互いに協調動作をするものであり、コントローラは溶離液の流路を切り替える速度を送液流量に応じて変化させるものが好ましい。またコントローラは、送液流量が所定流量より少ないときに流路切り替え手段の流路切り替え速度を遅くするのが望ましい。所定流量は、送液システムを有する装置の分析時間または測定時間と吐出流量とに基づいて決定するのがよい。 In this feature, it is preferable that the first and second pumps operate in cooperation with each other, and the controller changes the speed of switching the flow path of the eluent according to the flow rate of the liquid. Further, it is desirable that the controller slows the flow channel switching speed of the flow channel switching means when the liquid feeding flow rate is smaller than the predetermined flow rate. The predetermined flow rate is preferably determined based on the analysis time or measurement time of the apparatus having the liquid feeding system and the discharge flow rate.

上記特徴において、流路切り替え手段は複数のポートを有するアクティブバルブであり、この複数のポートの接続を切り替えて流路を切り替えるのがよく、送液流量の範囲が、概ね毎分１ナノリットル〜毎分２００マイクロリットルであることが望ましい。 In the above feature, the flow path switching means is an active valve having a plurality of ports, and it is preferable to switch the flow path by switching the connection of the plurality of ports. Desirably 200 microliters per minute.

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、送液システムが、溶離液を加圧して送液し上流側に配置された第１のポンプと下流側に配置された第２のポンプと、この第１、第２のポンプに配管接続され溶離液の流路を変更可能な流路切り替え手段と、この流路切り替え手段を制御するコントローラとを有し、液体クロマトグラフシステムに組み込まれて使用されるものであって、流路切り替え手段は溶離液の流路を切り替える速度を送液流量に応じて変えるものであることにある。 Another feature of the present invention that achieves the above-described object is that a liquid feeding system pressurizes and feeds an eluent to deliver a first pump disposed upstream and a second pump disposed downstream. It has a flow path switching means connected to the first and second pumps and capable of changing the flow path of the eluent, and a controller for controlling the flow path switching means, and is incorporated in a liquid chromatograph system for use. The flow path switching means is to change the speed of switching the flow path of the eluent according to the flow rate of the liquid.

本発明によれば、流路切り替え手段の切り替え速度を変えることができるので、毎分ナノリットルレベルから毎分マイクロリットルレベルまでの広い流量範囲について１台のポンプシステムで信頼性よく送液できる。 According to the present invention, since the switching speed of the flow path switching means can be changed, a single pump system can reliably deliver liquid over a wide flow rate range from the nanoliter level per minute to the microliter level per minute.

以下、本発明に係る液体クロマトグラフシステムの送液システムの一実施例を、図１ないし図５を用いて説明する。図１から図３は、液体クロマトグラフ用ポンプが適用される液体クロマトグラフ装置の模式図であり、主要部だけを縦断面図で示している。図４及び図５に、図１ないし図３に示した液体クロマトグラフ用ポンプを駆動したときのタイムチャートの一例を示す。 Hereinafter, an embodiment of a liquid feeding system of a liquid chromatograph system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 are schematic views of a liquid chromatograph apparatus to which a liquid chromatograph pump is applied, and only a main part is shown in a longitudinal sectional view. 4 and 5 show examples of time charts when the liquid chromatograph pump shown in FIGS. 1 to 3 is driven.

図１を用いて、送液システム４００の具体的な構成を説明する。液体クロマトグラフ装置の送液システム４００は、図中断面図で示したプランジャポンプ１を有する。プランジャポンプ１は、２段のポンプユニット１００、２００を有しており、各ポンプユニット１００、２００では、加圧室１０２、２０２を形成する穴が共通のバルク２０に形成されている。この穴にプランジャ１０１、２０１が嵌合している。プランジャ１０１とプランジャ２０１の外形は同一である。プランジャ１０１、２０１には、直動機構(アクチュエータ)１２２、２２２が接続されている。直動機構１２２、２２２は、バルク２０の側面に取付けられており、バルク取付け端と反対端には、直動機構１２２、２２２を駆動するモータ１２１、２２１が接続されている。 A specific configuration of the liquid delivery system 400 will be described with reference to FIG. The liquid feeding system 400 of the liquid chromatograph apparatus has the plunger pump 1 shown in a sectional view in the drawing. The plunger pump 1 has two-stage pump units 100 and 200, and in each pump unit 100 and 200, holes forming the pressurizing chambers 102 and 202 are formed in the common bulk 20. Plungers 101 and 201 are fitted in these holes. The outer shapes of the plunger 101 and the plunger 201 are the same. Linear motion mechanisms (actuators) 122 and 222 are connected to the plungers 101 and 201. The linear motion mechanisms 122 and 222 are attached to the side surface of the bulk 20, and motors 121 and 221 that drive the linear motion mechanisms 122 and 222 are connected to an end opposite to the bulk attachment end.

プランジャ１０１、２０１は、モータ１２１、２２１側端部を軸受１２３、２２３で支持されており、中間部にはシール１２４、２２４が取付けられている。第１、第２加圧室１０２、２０２を形成する穴のモータ１２１、２２１寄りには吸込通路１０３、２０３が、反モータ側には吐出通路１０４、２０４が分岐して形成されている。吐出通路１０４、２０４はさらに分岐して形成されており、この分岐部に圧力センサ６０、６１が取付けられている。 Plungers 101 and 201 have motor 121 and 221 side ends supported by bearings 123 and 223, and seals 124 and 224 are attached to intermediate portions. Suction passages 103 and 203 are formed near the motors 121 and 221 in the holes forming the first and second pressurizing chambers 102 and 202, and discharge passages 104 and 204 are branched on the opposite motor side. The discharge passages 104 and 204 are further branched, and pressure sensors 60 and 61 are attached to the branch portions.

バルク２０にはシール１２４、２２４が取付けられており、プランジャ１０１、２０１が直動する際に第１加圧室１０２および第２加圧室２０２から溶液が外部に漏れるのを防止する。プランジャ１０１、２０１はモータ１２１、２２１側端部でバルク２０に保持された軸受１２３、２２３で摺動可能に保持される。 Seals 124 and 224 are attached to the bulk 20 to prevent the solution from leaking outside from the first pressurizing chamber 102 and the second pressurizing chamber 202 when the plungers 101 and 201 move linearly. Plungers 101 and 201 are slidably held by bearings 123 and 223 held in bulk 20 at the ends of motors 121 and 221.

吸込通路１０３は吸込配管１６により、吸込通路２０３は吸込配管１８により、吐出通路１０４は吐出配管１７によりアクティブバルブ５に接続されている。アクティブバルブ５には、これら配管１６〜１８を接続するためのポート５ａ〜５ｃと、貯蔵槽５１に脱気装置１４を介して接続する吸込配管１５を接続するためのポート５ｄとが設けられている。第２段側のポンプユニットの吐出通路２０４とインジェクタ５３とが吐出配管１９で接続されており、インジェクタ５３はさらにカラム５４に接続されており、カラム５４は検出器５５を介して貯蔵槽５６に連通している。吐出配管１９の途中には、ドレンバルブ９が取付けられている。 The suction passage 103 is connected to the active valve 5 by the suction pipe 16, the suction passage 203 is connected by the suction pipe 18, and the discharge passage 104 is connected by the discharge pipe 17. The active valve 5 is provided with ports 5 a to 5 c for connecting the pipes 16 to 18 and a port 5 d for connecting a suction pipe 15 connected to the storage tank 51 via the deaeration device 14. Yes. The discharge passage 204 of the second-stage pump unit and the injector 53 are connected by a discharge pipe 19, the injector 53 is further connected to a column 54, and the column 54 is connected to a storage tank 56 via a detector 55. Communicate. A drain valve 9 is attached in the middle of the discharge pipe 19.

アクティブバルブ５は、外部の駆動部によって流路を切り替えるロータリーバルブである。このアクティブバルブ５には、第１段の吐出配管１７に連通するポート５ａを開閉する流路５ｅと、第１段の吸込配管に連通するポート５ｃおよび貯蔵槽５１に連通するポート５ｄを開閉する流路５ｆとが形成されている。この流路５ｅ、５ｆの体積は非常に小さい。流路５ｅ、５ｆの移動およびモータ１２１、２２１の運転を、コントローラ５０が制御する。コントローラ５０には第１段および第２段のポンプユニットに取付けた圧力センサ６０、６１が検出した各段の圧力が入力される。 The active valve 5 is a rotary valve that switches a flow path by an external driving unit. The active valve 5 opens and closes a flow path 5e that opens and closes a port 5a that communicates with the first-stage discharge pipe 17, a port 5c that communicates with the first-stage suction pipe, and a port 5d that communicates with the storage tank 51. A flow path 5f is formed. The volumes of the flow paths 5e and 5f are very small. The controller 50 controls the movement of the flow paths 5e and 5f and the operation of the motors 121 and 221. The controller 50 receives the pressure of each stage detected by the pressure sensors 60 and 61 attached to the first and second stage pump units.

このように構成した液体クロマトグラフ装置では、カラム５４に、例えば、１ｎＬ（ナノリットル）／ｍｉｎ〜２００μＬ（マイクロリットル）／ｍｉｎの流量範囲の流量を送液する。以下、この液体クロマトグラフ装置の動作を説明する。 In the liquid chromatograph configured as described above, a flow rate in the flow rate range of 1 nL (nanoliter) / min to 200 μL (microliter) / min is fed to the column 54, for example. The operation of this liquid chromatograph apparatus will be described below.

図１は、第１段ポンプユニット１００がアクティブバルブ５により貯蔵槽５１に連通し、第２段ポンプユニット２００が第１段ポンプユニット１００との間が閉じられた状態を示している。すなわち、流路５ｆにより第３ポート５ｃと第４ポート５ｄが連通し、第１ポート５ａと第２ポート５ｂとの間が遮断されている。 FIG. 1 shows a state in which the first stage pump unit 100 communicates with the storage tank 51 by the active valve 5 and the second stage pump unit 200 is closed to the first stage pump unit 100. That is, the third port 5c and the fourth port 5d communicate with each other by the flow path 5f, and the first port 5a and the second port 5b are blocked.

同様に、図２は、アクティブバルブ５により第１段ポンプユニット１００と貯蔵槽５１との間が閉じられ、第１段ポンプユニット１００と第２段ポンプユニット２００とが遮断されている状態を示しており、２本の流路５ｅ、５ｆは、いずれののポート５ａ〜５ｄにも連通していない。図３は、アクティブバルブ５により、第１ポンプと貯蔵槽５１との間が閉じられ、第１段ポンプユニット１００と第２段ポンプユニットとが連通している状態である。流路５ｅにより第１ポート５ａと第２ポート５ｂが連通し、第３ポート５ｃと第４ポート５ｄとの間が遮断されている。 Similarly, FIG. 2 shows a state in which the active valve 5 closes the first stage pump unit 100 and the storage tank 51, and the first stage pump unit 100 and the second stage pump unit 200 are shut off. The two flow paths 5e and 5f do not communicate with any of the ports 5a to 5d. FIG. 3 shows a state where the first valve and the storage tank 51 are closed by the active valve 5 and the first-stage pump unit 100 and the second-stage pump unit communicate with each other. The first port 5a and the second port 5b communicate with each other by the flow path 5e, and the third port 5c and the fourth port 5d are blocked.

モータ１２１、２２１の回転は、直動機構１２２、２２２により直線運動に変換され、プランジャ１０１、２０１を往復運動させる。コントローラ５０は、圧力センサ６０、６１の出力信号に基づいてモータ１２１、２２１を駆動するとともに、アクティブバルブ５の開閉を制御する。 The rotations of the motors 121 and 221 are converted into linear motions by the linear motion mechanisms 122 and 222, and the plungers 101 and 201 are reciprocated. The controller 50 drives the motors 121 and 221 based on the output signals of the pressure sensors 60 and 61 and controls the opening and closing of the active valve 5.

以下に、送液経路の概略を説明する。図１の状態では、流路５ｆが第３ポート５ｃと第４ポート５ｄとを連通する。貯蔵槽５１内の溶液は、脱気装置１４及び吸込配管１５を介してアクティブバルブ５の第４ポート５ｄに導かれる。そして、流路５ｆ、第３ポート５ｃ及び吸込配管１６を経由して第１段ポンプユニット１００に導かれる。第１段ポンプユニット１００の吸込通路１０３から吸込まれた溶液は、第１加圧室１０２で昇圧される。 Below, the outline of a liquid feeding path is demonstrated. In the state of FIG. 1, the flow path 5 f communicates the third port 5 c and the fourth port 5 d. The solution in the storage tank 51 is guided to the fourth port 5 d of the active valve 5 through the deaeration device 14 and the suction pipe 15. Then, it is guided to the first stage pump unit 100 via the flow path 5 f, the third port 5 c and the suction pipe 16. The solution sucked from the suction passage 103 of the first stage pump unit 100 is pressurized in the first pressurizing chamber 102.

アクティブバルブ５が切り替えられ、図３に示す状態になると、流路５ｅにより第１ポート５ａと第２ポート５ｂとが連通する。第１加圧室１０２内の溶液は、吐出通路１０４と中間吐出配管１７を経てアクティブバルブ５の第１ポート５ａに導かれる。そして、流路５ｅ、第２ポート５ｂ及び中間吸込配管１８を経由して、第２段ポンプユニット２００の吸込通路２０３に導かれる。第２段ポンプユニット２００に流れた溶液は、第２加圧室２０２、吐出通路２０４及び吐出配管１９を経てインジェクタ５３に到る。 When the active valve 5 is switched to the state shown in FIG. 3, the first port 5a and the second port 5b communicate with each other through the flow path 5e. The solution in the first pressurizing chamber 102 is guided to the first port 5 a of the active valve 5 through the discharge passage 104 and the intermediate discharge pipe 17. Then, the air is guided to the suction passage 203 of the second-stage pump unit 200 via the flow path 5 e, the second port 5 b, and the intermediate suction pipe 18. The solution flowing into the second stage pump unit 200 reaches the injector 53 through the second pressurizing chamber 202, the discharge passage 204, and the discharge pipe 19.

インジェクタ５３では、分析対象の試料が注入され、溶液中に試料が混合される。試料を含む溶液は、カラム５４に導かれる。カラム５４では、試料に含まれる成分が互いに分離される。分離された各成分は、検出器５５を用いて成分分析される。ここで、カラム５４には微小なシリカゲル粒が充填されており、カラム５４を溶液が流れる際の流体抵抗によりプランジャポンプ装置１に１０ＭＰａ程度の負荷圧力が発生する。負荷圧力の大きさはカラム５４の径と通過流量により変化する。 In the injector 53, a sample to be analyzed is injected, and the sample is mixed into the solution. The solution containing the sample is guided to the column 54. In the column 54, components contained in the sample are separated from each other. Each separated component is subjected to component analysis using the detector 55. Here, the column 54 is filled with fine silica gel particles, and a load pressure of about 10 MPa is generated in the plunger pump device 1 by the fluid resistance when the solution flows through the column 54. The magnitude of the load pressure varies depending on the diameter of the column 54 and the passage flow rate.

図４を参照して、毎分ナノリットル（ｎＬ）レベルの極低流量を送液する場合のポンプ動作を説明する。同図（Ａ）は、ドレンバルブ９の開閉動作を示す図であり、同図（Ｂ）は、第１プランジャ１０１に対するアクティブバルブ５の開閉動作を示す図である。同図（Ｃ）は、第１プランジャ１０１の変位を示す図であり、同図（Ｄ）は、第２プランジャ２０１に対するアクティブバルブ５の開閉動作を示す図である。同図（Ｅ）は、第２プランジャ２０１の変位を示す図であり、同図（Ｆ）は、第１段ポンプユニット１００の流量変化を示す図である。同図（Ｇ）は、第２段ポンプユニット２００の流量変化を示す図であり、同図（Ｈ）は、圧力センサ６１が検出した第２段ポンプユニットの吐出圧力の変化を示す図である。各図とも、横軸は時間である。 With reference to FIG. 4, the pump operation in the case of feeding a very low flow rate at the nanoliter (nL) level per minute will be described. FIG. 4A is a diagram showing the opening / closing operation of the drain valve 9, and FIG. 4B is a diagram showing the opening / closing operation of the active valve 5 with respect to the first plunger 101. FIG. 4C is a diagram showing the displacement of the first plunger 101, and FIG. 4D is a diagram showing the opening / closing operation of the active valve 5 relative to the second plunger 201. FIG. 4E is a diagram showing the displacement of the second plunger 201, and FIG. 4F is a diagram showing the flow rate change of the first stage pump unit 100. FIG. FIG. 4G is a diagram showing a change in the flow rate of the second stage pump unit 200, and FIG. 4H is a diagram showing a change in the discharge pressure of the second stage pump unit detected by the pressure sensor 61. . In each figure, the horizontal axis is time.

なお、アクティブバルブ５の動作状態を、以下の（１）〜（３）のように、プランジャ１０１、２０１の動作状態を（４）〜（５）のように定める。
（１）「開−閉」状態：
図１に示すようにアクティブバルブ５を切り替えると、流路５ｆにより第３ポート５ｃと第４ポート５ｄが連通し、第１ポート５ａと第２ポート５ｂが遮断される。このとき、第１加圧室１０２は、アクティブバルブ５を介して貯蔵槽５１内の溶液に連通するが、第１加圧室１０２と第２加圧室２０２とは連通しない。第１段ポンプユニット１００および第２段ポンプユニット２００の吸込み側の連通状態から、この状態を「開−閉」状態と呼ぶ。
（２）「閉−開」状態：
図３に示すようにアクティブバルブ５を切り替えると、流路５ｅにより第１ポート５ａと第２ポート５ａとが連通し、第３ポート５ｃと第４ポート５ｄが遮断される。このとき、第１加圧室１０２はアクティブバルブ５を介して第２加圧室２０２に連通するが、第１加圧室１０２は貯蔵槽５１に連通しない。この状態を、「閉−開」状態と呼ぶ。
（３）「閉−閉」状態：
図２に示すようにアクティブバルブ５を切り替えると、各ポート５ａ〜５ｄは、他のいずれのポート５ａ〜５ｄにも連通しない。第１段ポンプユニット１００および第２段ポンプユニット２００の吸込み側の連通状態から、この状態を「閉―閉」状態と呼ぶ。
（４）下死点
第１プランジャ１０１と第２プランジャ２０１の先端部が、図１ないし図３において最も左側にあるとき、すなわち、モータ１２１、２２１と直動機構１２２、２２２によりプランジャ１０１、２０１がモータ１２１、２２１側に最も引き込まれているときを、下死点にあると呼ぶ。
（５）上死点
第１プランジャ１０１と第２プランジャ２０１の先端部が、図１ないし図３において最も右側にあるとき、すなわちモータ１２１、２２１と直動機構１２２、２２２により最も反モータ側にあるときを、上死点にあると呼ぶ。 In addition, the operation state of the active valve 5 is defined as the following (1) to (3), and the operation state of the plungers 101 and 201 is defined as (4) to (5).
(1) "Open-closed" state:
When the active valve 5 is switched as shown in FIG. 1, the third port 5c and the fourth port 5d are communicated with each other by the flow path 5f, and the first port 5a and the second port 5b are blocked. At this time, the first pressurizing chamber 102 communicates with the solution in the storage tank 51 via the active valve 5, but the first pressurizing chamber 102 and the second pressurizing chamber 202 do not communicate with each other. From the communication state on the suction side of the first stage pump unit 100 and the second stage pump unit 200, this state is referred to as an “open-closed” state.
(2) “Closed-open” state:
When the active valve 5 is switched as shown in FIG. 3, the first port 5a and the second port 5a communicate with each other through the flow path 5e, and the third port 5c and the fourth port 5d are blocked. At this time, the first pressurizing chamber 102 communicates with the second pressurizing chamber 202 via the active valve 5, but the first pressurizing chamber 102 does not communicate with the storage tank 51. This state is referred to as a “closed-open” state.
(3) "Closed-closed" state:
When the active valve 5 is switched as shown in FIG. 2, the ports 5a to 5d do not communicate with any of the other ports 5a to 5d. From the communication state on the suction side of the first stage pump unit 100 and the second stage pump unit 200, this state is referred to as a “closed-closed” state.
(4) Bottom dead center When the distal ends of the first plunger 101 and the second plunger 201 are on the leftmost side in FIGS. Is drawn to the motors 121 and 221 side most is said to be at the bottom dead center.
(5) Top dead center When the distal ends of the first plunger 101 and the second plunger 201 are on the rightmost side in FIGS. One time is called being at top dead center.

次に、本実施例で示す送液システムの各運転モードについて説明する。
（１）気泡排出及び溶離液充填モード
気泡排出及び溶離液充填モードでは、送液システムが有するポンプユニット１００、２００、このポンプユニット１００、２００に接続される各流路やバルブ５、及び配管内１６〜１９の気泡を排出し、溶離液を充填する。この場合、図４（Ａ）に示すように、ドレンバルブ９を開放する。同図（Ｂ）、（Ｄ）を参照すると、アクティブバルブ５の第２プランジャ２０１に対する開閉動作は、第１プランジャ１０１に対する開閉動作よりも半周期遅れている。 Next, each operation mode of the liquid feeding system shown in the present embodiment will be described.
(1) Bubble discharge and eluent filling mode In the bubble discharge and eluent filling mode, the pump units 100 and 200 included in the liquid feeding system, the flow paths and valves 5 connected to the pump units 100 and 200, and the pipes Drain 16-19 bubbles and fill with eluent. In this case, the drain valve 9 is opened as shown in FIG. Referring to FIGS. 2B and 2D, the opening / closing operation of the active valve 5 with respect to the second plunger 201 is delayed by a half cycle from the opening / closing operation with respect to the first plunger 101.

同図（Ｃ）、（Ｅ）を参照すると、第２のプランジャ２０１の往復運動は、第１のプランジャ１０１の往復運動よりも半周期遅れている。第１プランジャ１０１が引き込まれ、上死点から下死点に移動するときに、第２プランジャ２０１は押し込まれ、下死点から上死点に移動する。つまり、第１段ポンプユニット１００が吸込行程のときには、第２段ポンプ２００は吐出行程となる。逆に、第１プランジャ１０１が押し込まれ、下死点から上死点に移動するときには、第２プランジャ２０１は引き込まれ、上死点から下死点に移動する。つまり、第１段ポンプユニット１００が吐出行程のときには、第２段ポンプユニット１００は吸込行程となる。 Referring to FIGS. 2C and 2E, the reciprocating motion of the second plunger 201 is delayed by a half cycle with respect to the reciprocating motion of the first plunger 101. When the first plunger 101 is pulled and moves from the top dead center to the bottom dead center, the second plunger 201 is pushed in and moves from the bottom dead center to the top dead center. That is, when the first stage pump unit 100 is in the suction stroke, the second stage pump 200 is in the discharge stroke. Conversely, when the first plunger 101 is pushed in and moves from the bottom dead center to the top dead center, the second plunger 201 is pulled in and moves from the top dead center to the bottom dead center. That is, when the first stage pump unit 100 is in the discharge stroke, the second stage pump unit 100 is in the suction stroke.

同図（Ｆ）、（Ｇ）を参照すると、第１段ポンプユニット１００が吸込行程のときには、第２段ポンプユニット２００は吐出行程にある。逆に、第１段ポンプユニット１００が吐出行程にあるときは、第２段ポンプユニット２００は吸込行程にある。ここで、第１プランジャの移動速度を第２プランジャの移動速度より大きくしているので、第１段ポンプユニット１００の流量は、第２段ポンプユニット２００の流量より多い。同図（Ｈ）を参照すると、プランジャポンプ装置１の吐出圧力は、第１段ポンプユニット１００と第２段ポンプユニット２００の流量変動の影響を含むが、略一定である。 Referring to FIGS. 2F and 2G, when the first stage pump unit 100 is in the suction stroke, the second stage pump unit 200 is in the discharge stroke. Conversely, when the first stage pump unit 100 is in the discharge stroke, the second stage pump unit 200 is in the suction stroke. Here, since the moving speed of the first plunger is larger than the moving speed of the second plunger, the flow rate of the first stage pump unit 100 is larger than the flow rate of the second stage pump unit 200. Referring to FIG. 5H, the discharge pressure of the plunger pump device 1 includes the influence of flow rate fluctuations of the first stage pump unit 100 and the second stage pump unit 200, but is substantially constant.

気泡排出及び溶離液充填モードでは、第１プランジャ１０１と第２プランジャ２０１とを複数回往復運動させる。このとき、ドレンバルブ９から第１段ポンプユニット１００と第２段ポンプユニット２００の流量の差分と同時に気泡を排出する。したがって、下流側の第２加圧室２０２内に溜まった気泡が容易に排出され、短時間で試験準備が完了する。
（２）起動運転モードおよび定常運転への移行運転モード
気泡排出及び溶離液充填モードが終了すると、第１プランジャ１０１、第２プランジャ１０２、およびアクティブバルブ５を、ホームポジションに位置決めする。その後、プランジャポンプ装置１を起動する。ホームポジションでは、アクティブバルブ５は「開―閉」状態にある。第１、第２プランジャ１０１、２０１は、下死点に位置している。このとき、第１、第２加圧室１０２、２０２には、溶離液が満たされている。 In the bubble discharge and eluent filling mode, the first plunger 101 and the second plunger 201 are reciprocated a plurality of times. At this time, bubbles are discharged from the drain valve 9 simultaneously with the difference in flow rate between the first stage pump unit 100 and the second stage pump unit 200. Therefore, the bubbles accumulated in the downstream second pressurization chamber 202 are easily discharged, and the test preparation is completed in a short time.
(2) Start-up operation mode and transition operation mode to steady operation When the bubble discharge and eluent filling mode ends, the first plunger 101, the second plunger 102, and the active valve 5 are positioned at the home position. Thereafter, the plunger pump device 1 is activated. In the home position, the active valve 5 is in the “open-closed” state. The first and second plungers 101 and 201 are located at the bottom dead center. At this time, the first and second pressure chambers 102 and 202 are filled with the eluent.

図４（Ａ）に示すようにドレンバルブ９を閉じる。アクティブバルブ５を「開―閉」状態から「閉―開」状態にする（同図（Ｂ）、（Ｃ）参照）。プランジャポンプ装置１は、図３に示した状態であり、第１加圧室１０２は、アクティブバルブ５を介して第２加圧室２０２に連通する。第１プランジャ１０１を、下死点から上死点方向に所定の速度で移動させる。第１段ポンプユニット１００は、吐出行程にある。図４（Ｃ）に示した第１プランジャ１０１の変位の勾配から判るように、第１プランジャ１０１の移動速度は、起動運転時の方が気泡排出及び溶離液充填モードの場合より小さい。 As shown in FIG. 4A, the drain valve 9 is closed. The active valve 5 is changed from the “open-closed” state to the “closed-opened” state (see FIGS. 5B and 5C). The plunger pump device 1 is in the state shown in FIG. 3, and the first pressurizing chamber 102 communicates with the second pressurizing chamber 202 via the active valve 5. The first plunger 101 is moved from the bottom dead center to the top dead center at a predetermined speed. The first stage pump unit 100 is in the discharge stroke. As can be seen from the displacement gradient of the first plunger 101 shown in FIG. 4C, the moving speed of the first plunger 101 is smaller during the start-up operation than in the bubble discharge and eluent filling mode.

図４（Ｅ）に示すように第２プランジャ２０１は下死点に位置しているから、第１加圧室１０２から吐出された溶離液は、アクティブバルブ５を経て第２加圧室２０２に導かれる。その後、吐出配管１９に吐出される。このとき、第２段ポンプユニット２００は、実質的には作動していない。したがって、第１段ポンプユニット１００の流量は、第１プランジャ１０１の移動速度に応じた所定値となるが、第２段ポンプユニット２００の流量はゼロである（同図（Ｇ）参照）。
（３）定常運転モード
起動運転時に、プランジャポンプ装置１の吐出圧力が目標圧力ＰsetよりΔＰsetだけ低い値（Ｐset−ΔＰset）に到達したら、定常運転に切り替える。定常運転を開始するときは、図４（Ｂ）、（Ｄ）に示すように、アクティブバルブ５を「閉―開」状態から「開―閉」状態に変更する。第１プランジャ１０１を、下死点と上死点の間の所定位置で停止させる（同図（Ｃ）参照）。第２加圧室２０２は、第１加圧室１０２から遮断される。第１段ポンプユニット１００の流量はゼロとなる。 As shown in FIG. 4E, since the second plunger 201 is located at the bottom dead center, the eluent discharged from the first pressurizing chamber 102 passes through the active valve 5 to the second pressurizing chamber 202. Led. Then, it discharges to the discharge piping 19. At this time, the second stage pump unit 200 is not substantially operated. Therefore, the flow rate of the first-stage pump unit 100 is a predetermined value corresponding to the moving speed of the first plunger 101, but the flow rate of the second-stage pump unit 200 is zero (see (G) in the same figure).
(3) Steady operation mode When the discharge pressure of the plunger pump device 1 reaches a value (Pset−ΔPset) lower than the target pressure Pset by ΔPset during the start-up operation, the operation is switched to the steady operation. When starting the steady operation, the active valve 5 is changed from the “closed-open” state to the “open-closed” state as shown in FIGS. The first plunger 101 is stopped at a predetermined position between the bottom dead center and the top dead center (see FIG. 3C). The second pressurizing chamber 202 is cut off from the first pressurizing chamber 102. The flow rate of the first stage pump unit 100 is zero.

図４（Ｅ）に示すように、第２プランジャ２０１を下死点から上死点へ低速で移動させる。第２段ポンプユニット２００は、低速で吐出行程を実行する。第２段ポンプユニット２００の流量は、目標流量Ｑsetに制御される。その際、第２プランジャ２０１を一定の低速度で押し込んで、吐出圧力を目標圧力Ｐsetに保持する。また、送液流量を目標流量Ｑsetに保持する。 As shown in FIG. 4E, the second plunger 201 is moved from the bottom dead center to the top dead center at a low speed. The second stage pump unit 200 performs the discharge stroke at a low speed. The flow rate of the second stage pump unit 200 is controlled to the target flow rate Qset. At that time, the second plunger 201 is pushed in at a constant low speed to maintain the discharge pressure at the target pressure Pset. Further, the liquid supply flow rate is held at the target flow rate Qset.

なお、プランジャポンプ装置１の吐出圧力は、定常運転に移行してもしばらく（Δｔ）は上昇を続ける。そして、目標圧力Ｐsetに到達したら、その圧力を維持するように制御される。目標圧力Ｐsetは、カラム径と通過流量によって決定される。圧力センサ６１は、プランジャポンプ装置１の吐出圧力が目標圧力Ｐsetに到達したことを、コントローラ５０に通知する。コントローラ５０は、第１、第２段ポンプユニット１００、２００とアクティブバルブ５に、定常運転モードの命令を送信する。 Note that the discharge pressure of the plunger pump device 1 continues to rise for a while (Δt) even after shifting to a steady operation. When the target pressure Pset is reached, the pressure is controlled to be maintained. The target pressure Pset is determined by the column diameter and the passage flow rate. The pressure sensor 61 notifies the controller 50 that the discharge pressure of the plunger pump device 1 has reached the target pressure Pset. The controller 50 transmits a command for the steady operation mode to the first and second stage pump units 100 and 200 and the active valve 5.

定常運転モードでは、液クロマトグラフ装置による測定のために、第２段ポンプユニット２００から超低流量の溶液を送液している。測定が終了したら、第１プランジャ１０１、第２プランジャ２０１及びアクティブバルブ５を、ホームポジションの状態に戻す。そして、次の測定の待機状態になる。定常運転モードでは、インジェクタ５３に分析対象となる試料が注入されて溶液と混合する。混合溶液はカラム５４に導かれ，成分毎に分離された後に、検出器５５で成分分析される。 In the steady operation mode, an ultra-low flow rate solution is fed from the second stage pump unit 200 for measurement by the liquid chromatograph apparatus. When the measurement is completed, the first plunger 101, the second plunger 201, and the active valve 5 are returned to the home position. And it will be in the standby state of the next measurement. In the steady operation mode, a sample to be analyzed is injected into the injector 53 and mixed with the solution. The mixed solution is guided to the column 54 and separated for each component, and then analyzed by the detector 55.

送液量の違いによる運転方法の違いを、以下に説明する。毎分ナノリットル（ｎＬ）レベルの極低流量を送液する場合は、プランジャポンプ装置１の２段のポンプユニット１００、２００の一方のみを運転する。すなわち、起動運転時には、第１段ポンプユニット１００のみを運転し、定常運転時には第２段ポンプユニット１００のみを運転する。第２段ポンプユニットを定常運転させる前に第１段ポンプユニット１００を起動運転して、目標圧力までの到達時間、つまり第２段ポンプユニット２００の起動時の立ち上がり時間を短縮させる。 The difference in operation method due to the difference in the amount of liquid delivered will be described below. When feeding an extremely low flow rate of nanoliter (nL) level per minute, only one of the two-stage pump units 100 and 200 of the plunger pump device 1 is operated. That is, only the first stage pump unit 100 is operated during the start-up operation, and only the second stage pump unit 100 is operated during the steady operation. Before the second-stage pump unit is steadily operated, the first-stage pump unit 100 is activated to reduce the time to reach the target pressure, that is, the rise time when the second-stage pump unit 200 is activated.

図１から図３では、第１プランジャ１０１の径と第２プランジャ１０２の径を同一径としたが、第１プランジャ径１０１を第２プランジャ径２０１より大きくすれば、モータの回転速度を変えることなく、第１段ポンプユニット１００の流量を第２段ポンプユニットの流量より大きくすることができる。 1 to 3, the diameter of the first plunger 101 and the diameter of the second plunger 102 are the same, but if the first plunger diameter 101 is larger than the second plunger diameter 201, the rotational speed of the motor is changed. In addition, the flow rate of the first stage pump unit 100 can be made larger than the flow rate of the second stage pump unit.

毎分マイクロリットル（μＬ）レベルの低流量を送液する場合を、図５を用いて説明する。アクティブバルブ５は図２に示す状態にあり、第１加圧室１０２と第２加圧室２０２の双方と遮断した状態にある。事前に、上記気泡排出及び溶離液充填モードにより、第１段、第２段ポンプユニット１００、２００、通路及び配管１６〜１９内の気泡を排出して溶離液を充填する。定常運転前に、第１段ポンプユニット１００および第２段ポンプユニット２００を起動運転する必要はない。もし必要であれば、上記起動運転する。以下、定常運転モードについて説明する。 A case where a low flow rate of microliter (μL) level is supplied will be described with reference to FIG. The active valve 5 is in the state shown in FIG. 2 and is in a state of being disconnected from both the first pressurizing chamber 102 and the second pressurizing chamber 202. In advance, the bubbles in the first and second stage pump units 100 and 200, the passages and the pipes 16 to 19 are discharged and filled with the eluent by the bubble discharge and eluent filling mode. It is not necessary to start up the first stage pump unit 100 and the second stage pump unit 200 before the steady operation. If necessary, perform the start-up operation. Hereinafter, the steady operation mode will be described.

図５（Ａ）〜図５（Ｇ）は、図４（Ａ）〜（Ｇ）に対応する図であり、図５（Ｈ）は全流量の時間変化を示す図である。同図（Ａ）に示すように、ドレンバルブ９を閉じる。フェーズ１の行程では、アクティブバルブ５を「開―閉」にする（同図（Ｂ）、（Ｃ）参照）。図１に示す状態になる。アクティブバルブ５により、第２加圧室２０２と第１加圧室１０２とは遮断される。第１加圧室１０２はアクティブバルブ５を介して貯蔵槽５１内の溶液に接続される。 5 (A) to 5 (G) are diagrams corresponding to FIGS. 4 (A) to 4 (G), and FIG. 5 (H) is a diagram illustrating a time change of the total flow rate. As shown in FIG. 3A, the drain valve 9 is closed. In the stroke of the phase 1, the active valve 5 is set to “open-close” (see FIGS. 5B and 5C). The state shown in FIG. The second pressurizing chamber 202 and the first pressurizing chamber 102 are shut off by the active valve 5. The first pressurizing chamber 102 is connected to the solution in the storage tank 51 through the active valve 5.

第１プランジャ１０１は、上死点から下死点方向に所定の速度で移動し、第１段ポンプユニットが吸込行程を実行する（同図（Ｃ）参照）。第２プランジャ２０１は、上死点方向に所定の速度で移動し、第２段ポンプユニットが吐出行程を実行する（同図（Ｅ）参照）。第２段ポンプユニット２００の流量は、第２プランジャ２０１の移動速度に対応した所定の値となる。第１段ポンプユニット１００の流量はゼロである。ここで、第１段ポンプユニット１００が吸込行程を実行していても、アクティブバルブ５が第２加圧室２０２と第１加圧室１０２とを遮断しているので、第２段ポンプユニット２００の流量に影響を与えない。 The first plunger 101 moves from the top dead center toward the bottom dead center at a predetermined speed, and the first-stage pump unit executes the suction stroke (see FIG. 3C). The second plunger 201 moves at a predetermined speed in the direction of the top dead center, and the second-stage pump unit executes a discharge stroke (see FIG. 5E). The flow rate of the second stage pump unit 200 is a predetermined value corresponding to the moving speed of the second plunger 201. The flow rate of the first stage pump unit 100 is zero. Here, even if the first-stage pump unit 100 is performing the suction stroke, the active valve 5 blocks the second pressurizing chamber 202 and the first pressurizing chamber 102, so the second-stage pump unit 200. Does not affect the flow rate.

第１プランジャ１０１が下死点に達したら、アクティブバルブ５を「閉−開」にして、フェーズ２の行程を開始する。このとき図３に示すように、第１加圧室１０２はアクティブバルブ５を介して第２加圧室２０２に連通する。第２プランジャ２０１はフェーズ１のときの半分の速度で上死点まで移動する。上死点に達したら、第２段ポンプユニット２００の吐出行程が終了する（同図（Ｅ）参照）。第１プランジャ１０１は、第２プランジャ２０１と同じ速度で上死点方向に移動し、第１段ポンプユニット１００が吐出行程を実行する。 When the first plunger 101 reaches the bottom dead center, the active valve 5 is set to “closed-open”, and the phase 2 stroke is started. At this time, as shown in FIG. 3, the first pressurization chamber 102 communicates with the second pressurization chamber 202 via the active valve 5. The second plunger 201 moves to the top dead center at half the speed in phase 1. When the top dead center is reached, the discharge stroke of the second-stage pump unit 200 ends (see FIG. 5E). The first plunger 101 moves in the direction of the top dead center at the same speed as the second plunger 201, and the first stage pump unit 100 executes the discharge stroke.

第２段ポンプユニット２００の流量は、フェーズ１のときの流量の半分になる（同図（Ｇ）参照）。しかし、図５Ｆに示すように、第１段ポンプユニット１００の流量は第２段ポンプユニット２００の流量と同一であるから、第１段ポンプユニット１００と第２段ポンプユニット２００がそれぞれ目標流量の半分づつ吐出するので、トータル流量は確保される（同図（Ｈ）参照）。 The flow rate of the second-stage pump unit 200 is half of the flow rate during Phase 1 (see FIG. 5G). However, as shown in FIG. 5F, the flow rate of the first-stage pump unit 100 is the same as the flow rate of the second-stage pump unit 200, so that the first-stage pump unit 100 and the second-stage pump unit 200 each have a target flow rate. Since the discharge is performed in half, the total flow rate is ensured (see (H) in the figure).

第２プランジャ２０１が上死点に達したら、フェーズ３の行程に移行する。アクティブバルブ５は「閉−開」のままである。第２プランジャ２０１は、上死点から下死点方向に移動し、第２段ポンプユニット２００は吸込行程を実行する。第１プランジャ１０１は、上死点まで移動し、第１段ポンプユニット１００は吐出行程を終了する。第２段ポンプユニット１００の流量は、負の流量（吸込流量）となる。図５（Ｈ）に示すように、第２段ポンプユニット２００の負の流量を第１段ポンプユニット１００の流量が補えるので目標のトータル流量Ｑｓｅｔが確保される。 When the second plunger 201 reaches top dead center, the process proceeds to the phase 3 stroke. The active valve 5 remains “closed-open”. The second plunger 201 moves from the top dead center toward the bottom dead center, and the second stage pump unit 200 executes the suction stroke. The first plunger 101 moves to the top dead center, and the first stage pump unit 100 ends the discharge stroke. The flow rate of the second stage pump unit 100 is a negative flow rate (suction flow rate). As shown in FIG. 5 (H), since the negative flow rate of the second stage pump unit 200 can be supplemented by the flow rate of the first stage pump unit 100, the target total flow rate Qset is ensured.

プランジャポンプ装置１において、毎分ナノリットル（ｎＬ）レベルの極低流量を送液する動作と毎分マイクロリットル（μＬ）レベルの低流量を送液する動作を変えた理由は、以下のとおりである。プランジャポンプ装置１で、圧力脈動を伴わずに低流量だけ精度良く送液するためには、プランジャ１０１、２０１を一押しするのがよい。これは、シリンジ式ポンプの方法である。しかしながら、シリンジ式ポンプでは連続送液が出来ない。これに対してプランジャポンプ装置１でプランジャ１０１、２０１を繰返し運転（往復動運転）すれば、連続送液が可能になる。この場合、ポンプユニット１００、２００では、吸込行程を必ず伴い、多少の圧力脈動が生じる。 In the plunger pump device 1, the reason for changing the operation of feeding an extremely low flow rate of nanoliter (nL) level per minute and the operation of feeding a low flow rate of microliter (μL) level per minute is as follows. is there. In order for the plunger pump device 1 to accurately feed only a low flow rate without pressure pulsation, the plungers 101 and 201 should be pushed once. This is a syringe pump method. However, the syringe-type pump cannot perform continuous liquid feeding. On the other hand, if the plungers 101 and 201 are repeatedly operated (reciprocating operation) by the plunger pump device 1, continuous liquid feeding becomes possible. In this case, the pump units 100 and 200 always have a suction stroke, and some pressure pulsation occurs.

そこで本発明では、極低流量を送液する場合にはプランジャ１０１、２０１を一押し運転し、極低流量より流量が大きい低流量域では繰返し運転（往復動運転）している。その際、プランジャポンプ装置１が２個のポンプユニット１００、２００を有しているので、１台のプランジャポンプ装置１で極低流量運転と低流量運転の双方が可能になっている。 Therefore, in the present invention, when an extremely low flow rate is supplied, the plungers 101 and 201 are operated once, and a repetitive operation (reciprocating operation) is performed in a low flow rate region where the flow rate is larger than the extremely low flow rate. At this time, since the plunger pump device 1 includes the two pump units 100 and 200, both the extremely low flow rate operation and the low flow rate operation are possible with the single plunger pump device 1.

次に、極低流量運転から低流量運転に運転方法を切り替えるときの流量について説明する。プランジャポンプ装置１の吐出流量は、システム側あるいはユーザ側からの要求から決定される「分析時間」に、プランジャ１０１、２０１の「１ストローク当たりの流量あるいは流速」を乗じて決定される。ここで、プランジャ１０１、２０１の「１ストローク当たりの流量あるいは流速」は、プランジャ径とプランジャ１０１、２０１のストロークで決定される。プランジャ１０１、２０１の仕様が決まれば、システム側あるいはユーザ側からの要求から得られる「分析時間」や「測定時間」あるいは「吐出流量」に基づいて決定される。 Next, the flow rate when the operation method is switched from the extremely low flow rate operation to the low flow rate operation will be described. The discharge flow rate of the plunger pump device 1 is determined by multiplying the “analysis time” determined from a request from the system side or the user side by the “flow rate or flow velocity per stroke” of the plungers 101 and 201. Here, the “flow rate or flow velocity per stroke” of the plungers 101 and 201 is determined by the plunger diameter and the stroke of the plungers 101 and 201. If the specifications of the plungers 101 and 201 are determined, they are determined based on “analysis time”, “measurement time”, or “discharge flow rate” obtained from a request from the system side or the user side.

例えば、プランジャ径がφ２ｍｍ、ストロークが８ｍｍであれば、プランジャの１ストローク当たりの流量は約２５μＬである。要求される吐出流量が５００ｎＬ／ｍｉｎであれば、プランジャが１ストロークするのに必要な時間は５０分となる。「分析時間」や「測定時間」に３０分必要とするのであれば、プランジャの１ストローク中に分析または測定が完了するので、ポンプユニットを一押し運転すればよい。 For example, if the plunger diameter is 2 mm and the stroke is 8 mm, the flow rate per stroke of the plunger is about 25 μL. If the required discharge flow rate is 500 nL / min, the time required for one stroke of the plunger is 50 minutes. If 30 minutes are required for the “analysis time” and “measurement time”, the analysis or measurement is completed during one stroke of the plunger, so the pump unit may be operated once.

要求される吐出流量が１００μＬ／ｍｉｎと増加していれば、プランジャが１ストロークするのに必要な時間は０．２５分となる。「分析時間」や「測定時間」に同様に３０分必要とするのであれば、プランジャの１ストロークでは不足でありポンプユニットを繰返し運転（往復動運転）する。 If the required discharge flow rate is increased to 100 μL / min, the time required for one stroke of the plunger is 0.25 minutes. Similarly, if 30 minutes are required for “analysis time” and “measurement time”, one stroke of the plunger is insufficient, and the pump unit is operated repeatedly (reciprocating operation).

本実施例で示した送液システムを有する液体クロマトグラフで溶液を分析する場合、予め目標流量あるいは測定時間とプランジャポンプ装置の運転方法との関係を定めたマップを作成すれば、このマップを利用した自動立ち上げが可能になる。例えば、ユーザが目標流量あるいは測定時間を入力すれば、送液システムは、マップから目標流量あるいは測定時間に対する最適なポンプ運転方法を読み取り、自動的にプランジャポンプ装置を立ち上げる。 When analyzing a solution with a liquid chromatograph having the liquid feeding system shown in the present embodiment, if a map that defines the relationship between the target flow rate or measurement time and the operation method of the plunger pump device is created in advance, this map is used. Automatic startup is possible. For example, when the user inputs the target flow rate or measurement time, the liquid feeding system reads the optimum pump operation method for the target flow rate or measurement time from the map, and automatically starts the plunger pump device.

図１に示した送液システムに用いるアクティブバルブ５の詳細を、図６の分解斜視図を用いて説明する。アクティブバルブ５には、図示を省略した４個のポートが設けられている。円筒形のバルブケース５１９に、バルブケースブッシュ５１８、ベアリングケース５１７、スラストベアリング５１５、および２段の皿ばね５１３、５１４が順に収容されており、ロータ軸５１２がそれらの中央部を貫通している。ベアリングケース５１７には、ロータ軸５１２を回動可能に支持するラジアルベアリング５１６が保持されている。 Details of the active valve 5 used in the liquid delivery system shown in FIG. 1 will be described using the exploded perspective view of FIG. The active valve 5 is provided with four ports (not shown). A cylindrical valve case 519 accommodates a valve case bush 518, a bearing case 517, a thrust bearing 515, and two disc springs 513 and 514 in this order, and the rotor shaft 512 passes through the central portion thereof. . The bearing case 517 holds a radial bearing 516 that rotatably supports the rotor shaft 512.

ロータ軸５１２の一方の端部は、円板状に形成されており、図示しない２つの流路が形成されたロータシール５１１が端面を覆っている。ステータ５１０がロータシール５１１およびロータ軸５１２を、バルブケース５１９に保持する。その際、皿ばね５１３、５１４が、ロータシール５１１に予圧を付与する。ステータ５１０は、ねじ５２１によりバルブケース５１９に固定されている。バルブケース５１９の反ステータ側には、アジャストスクリュー５２０が取り付けられている。アジャストスクリュー５２０は、手動で操作される。 One end of the rotor shaft 512 is formed in a disc shape, and a rotor seal 511 in which two flow paths (not shown) are formed covers the end surface. The stator 510 holds the rotor seal 511 and the rotor shaft 512 in the valve case 519. At that time, the disc springs 513 and 514 apply a preload to the rotor seal 511. The stator 510 is fixed to the valve case 519 with a screw 521. An adjustment screw 520 is attached to the side opposite to the stator of the valve case 519. The adjustment screw 520 is manually operated.

２つの流路が形成されたロータシール５１１は、ロータ軸５１２とともに４個のポートが形成されたステータ５１０に対し自在に回転摺動する。皿ばね５１３、５１４がロータシール５１１をステータ５１０に押し付けているので、流路からの溶液の漏れが防止される。この皿ばね５１３、５１４の押し付け力を、アジャストスクリュー５２０により調整する。ステータ５１０の材料にはステンレス鋼材を、ロータシール５１１にはＰＥＥＫ材を用いている。 The rotor seal 511 in which two flow paths are formed freely rotates and slides with respect to the stator 510 in which four ports are formed together with the rotor shaft 512. Since the disc springs 513 and 514 press the rotor seal 511 against the stator 510, leakage of the solution from the flow path is prevented. The pressing force of the disc springs 513 and 514 is adjusted by the adjusting screw 520. The stator 510 is made of stainless steel and the rotor seal 511 is made of PEEK.

このように構成した本実施例のアクティブバルブ５では、ロータシール５１１がステータ５１０に押し付けられながら設定された応答速度で回転摺動する。そしてロータシール５１１が回転して流路が切り替えられるので、切り替え部で摩擦や摩耗が生じる。この摩擦や摩耗は、送液する流量範囲が広くなると顕著になる。そこで、以下の方法により、摩擦や摩耗を低減している。 In the active valve 5 of this embodiment configured as described above, the rotor seal 511 rotates and slides at a set response speed while being pressed against the stator 510. Since the rotor seal 511 rotates and the flow path is switched, friction and wear occur at the switching portion. This friction and wear becomes prominent when the flow rate range for feeding liquid becomes wide. Therefore, friction and wear are reduced by the following method.

送液システムにおける設定流量とアクティブバルブ５の切り替え速度（応答時間）とを変化させたときの実験結果を、図７〜図１０に示す。図７および図８は、設定流量を大流量にした場合であり、図７はアクティブバルブ５の切り替え速度が遅い場合であり、図８はアクティブバルブ５の切り替え速度が速い場合である。図９および図１０は、設定流量を小流量にした場合であり、図９はアクティブバルブ５の切り替え速度を遅くしたときの例であり、図１０はアクティブバルブの切り替え速度を速くした場合である。プランジャ１０１、２０１の変位、アクティブバルブ５の切り替え速度およびプランジャポンプ装置１の吐出圧力を示す。 The experimental results when the set flow rate and the switching speed (response time) of the active valve 5 in the liquid feeding system are changed are shown in FIGS. 7 and 8 show a case where the set flow rate is a large flow rate, FIG. 7 shows a case where the switching speed of the active valve 5 is slow, and FIG. 8 shows a case where the switching speed of the active valve 5 is fast. 9 and 10 show a case where the set flow rate is a small flow rate, FIG. 9 shows an example when the switching speed of the active valve 5 is slowed down, and FIG. 10 shows a case where the switching speed of the active valve is fastened. . The displacement of the plungers 101 and 201, the switching speed of the active valve 5, and the discharge pressure of the plunger pump device 1 are shown.

これらの図において、プランジャ変位のグラフにおける実線は、第１プランジャ１０１の変位であり、破線は第２プランジャ２０１の変位である。アクティブバルブ５は、第１プランジャ１０１と第２プランジャ２０１に対して、図５に示したように動作している。ステータ５１０に形成された４個のポートの間隔は、６０度である。アクティブバルブ５が、「開―閉」状態から「閉―閉」状態を介して「閉―開」状態に切り替わる時は、ロータシール５１１の流路は、図１〜図３において６０度時計方向に回転する。反対に、「閉―開」状態から「開―閉」状態に切り替わる時は、ロータシール５１１の流路は、図１〜図３において６０度反時計方向に回転する。 In these figures, the solid line in the plunger displacement graph is the displacement of the first plunger 101, and the broken line is the displacement of the second plunger 201. The active valve 5 operates with respect to the first plunger 101 and the second plunger 201 as shown in FIG. The interval between the four ports formed in the stator 510 is 60 degrees. When the active valve 5 is switched from the “open-closed” state to the “closed-opened” state via the “closed-closed” state, the flow path of the rotor seal 511 is clockwise by 60 degrees in FIGS. Rotate to. On the contrary, when switching from the “closed-open” state to the “open-closed” state, the flow path of the rotor seal 511 rotates counterclockwise by 60 degrees in FIGS.

図７のアクティブバルブ５の切り替え速度が遅い場合には、アクティブバルブ５が切り替わる際に圧力脈動が大きくなっている。これは、図５のフェーズ３からフェーズ１に切り替わるときと、フェーズ２からフェーズ３にへ切り替わる時に相当する。特に、フェーズ２からフェーズ３に切り替わる時の脈動が顕著になる。これに対して、図８の場合には、このような圧力脈動が観察されない。フェーズ２からフェーズ３に切り替わるときに、極く僅かな脈動が観察されるが、この程度であれば液体クロマトグラフには悪影響が及ばない。この実験結果によれば、設定流量を大流量にしたときには、アクティブバルブ５の切り替えに伴う圧力脈動を低減するために、アクティブバルブ５の切り替え速度を速くする必要がある。 When the switching speed of the active valve 5 in FIG. 7 is slow, the pressure pulsation increases when the active valve 5 switches. This corresponds to when switching from phase 3 to phase 1 in FIG. 5 and when switching from phase 2 to phase 3. In particular, pulsation when switching from phase 2 to phase 3 becomes significant. On the other hand, in the case of FIG. 8, such pressure pulsation is not observed. When switching from phase 2 to phase 3, very slight pulsations are observed, but this level does not adversely affect the liquid chromatograph. According to this experimental result, when the set flow rate is increased, it is necessary to increase the switching speed of the active valve 5 in order to reduce the pressure pulsation accompanying switching of the active valve 5.

図９および図１０の設定流量が小流量の場合には、アクティブバルブ５の切り替え速度を遅くしても速くしても、フェーズ２からフェーズ３に切り替わるときにはほとんど変わらない極く微小の圧力脈動しか観察されない。つまり、設定流量が小流量の場合には、アクティブバルブ５の切り替え速度を早くする必要がない。 When the set flow rate in FIGS. 9 and 10 is a small flow rate, there is only a very small pressure pulsation that hardly changes when switching from phase 2 to phase 3 regardless of whether the switching speed of the active valve 5 is slow or fast. Not observed. That is, when the set flow rate is a small flow rate, it is not necessary to increase the switching speed of the active valve 5.

ところで摺動する物体同士の特性を示すために、ＰＶ値（Ｐは荷重圧力、Ｖは速度）という指標が多用される。アクティブバルブ５のステータ５１０とロータシール５１１の摺動特性も、このＰＶ値を用いて表すことができる。ＰＶ値が大きくなりすぎると、材料の摺動表面が摩擦発熱し、変形または摩耗が著しく大きくなる。そして場合によっては固着するおそれもある。したがって、ＰＶ値を可能な限り小さくする必要がある。 By the way, in order to show the characteristics of sliding objects, an index called PV value (P is a load pressure, V is a speed) is frequently used. The sliding characteristics of the stator 510 and the rotor seal 511 of the active valve 5 can also be expressed using this PV value. If the PV value becomes too large, the sliding surface of the material will generate frictional heat, and deformation or wear will be significantly increased. In some cases, there is a risk of sticking. Therefore, it is necessary to make the PV value as small as possible.

Ｐはロータシール５１１をステータ５１０に押し付ける荷重圧力であるから、皿ばね５１３、５１４のばね荷重圧力である。一方、Ｖはアクティブバルブ５の切り替え速度、換言すれば、ロータシール５１１の回転速度である。ＰＶ値を下げるためには、皿ばね５１３、５１４のばね荷重圧力を下げるか、アクティブバルブ５の切り替え速度を下げる。そこで、本実施例では、アクティブバルブ５の切り替え速度を調整して、ＰＶ値を低減している。設定流量が小流量の場合には、アクティブバルブ５の切り替え速度は遅くてもよいので、設定流量に応じてアクティブバルブ５の切り替え速度を調整する。これにより、アクティブバルブ５の信頼性が向上する。 Since P is a load pressure that presses the rotor seal 511 against the stator 510, it is a spring load pressure of the disc springs 513 and 514. On the other hand, V is the switching speed of the active valve 5, in other words, the rotational speed of the rotor seal 511. In order to lower the PV value, the spring load pressure of the disc springs 513 and 514 is lowered or the switching speed of the active valve 5 is lowered. Therefore, in this embodiment, the PV value is reduced by adjusting the switching speed of the active valve 5. When the set flow rate is a small flow rate, the switching speed of the active valve 5 may be slow, so the switching speed of the active valve 5 is adjusted according to the set flow rate. Thereby, the reliability of the active valve 5 is improved.

本実施例ではアクティブバルブ５の切り替え速度を調整してＰＶ値を低減しているが、皿ばね５１３、５１４のばね荷重圧力を下げてもＰＶ値を低減できることはいうまでもない。たとえば、ロータシール５１１の押し付け荷重を外部アクチュエータ等で制御すれば、ＰＶ値を低減できる。 In this embodiment, the PV value is reduced by adjusting the switching speed of the active valve 5, but it goes without saying that the PV value can be reduced even if the spring load pressure of the disc springs 513 and 514 is lowered. For example, the PV value can be reduced by controlling the pressing load of the rotor seal 511 with an external actuator or the like.

本発明に係る送液システムの他の例を、図１１に主要部を断面図にして示す。図１１に示す送液システムはいわゆる高圧グラジエント運転システムで、２台の液体クロマトグラフ装置１０ａ、１０ｂを有している。各液体クロマトグラフ装置１０ａ、１０ｂのコントローラ５０ａ，５０ｂを、メインコントローラ７０が制御する。２台の液体クロマトグラフ装置１０ａ、１０ｂの第２段ポンプユニット２００ａ、２００ｂの吐出配管を、ミキサー６２で連結する。ミキサー６２の吐出側は、インジェクタ５３に接続されている。第２段ポンプユニット１００ａ、１００ｂの吐出通路には、第２の圧力センサ６１ａ、６１ｂが取り付けられており、第１加圧室１０２ｂ、２０２ｂに第１の圧力センサ６０ａ、６０ｂがそれぞれ取り付けられている。 Another example of the liquid delivery system according to the present invention is shown in FIG. The liquid feeding system shown in FIG. 11 is a so-called high-pressure gradient operation system, and has two liquid chromatograph apparatuses 10a and 10b. The main controller 70 controls the controllers 50a and 50b of the liquid chromatograph apparatuses 10a and 10b. The discharge pipes of the second stage pump units 200 a and 200 b of the two liquid chromatograph apparatuses 10 a and 10 b are connected by a mixer 62. The discharge side of the mixer 62 is connected to the injector 53. Second pressure sensors 61a and 61b are attached to the discharge passages of the second-stage pump units 100a and 100b, and first pressure sensors 60a and 60b are attached to the first pressurizing chambers 102b and 202b, respectively. Yes.

このように構成した高圧グラジエント運転システムの動作を、図１２を用いて説明する。高圧グラジエント運転システムは、２種類の溶離液Ａ、Ｂの混合比を時間と共に階段状に変化させながら送液する。すなわち、総送液流量（Ｑｔ＝Ｑａ＋Ｑｂ）を一定に保持して、２つの送液流量Ｑａ、Ｑｂの比率を変化させる。図１２（Ａ）に示すように、第１の溶離液Ａの流量Ｑａは、時間とともに段階的に増加する。総液量に対する１００分比で、例えば、Ｑａ＝１から９９まで変化させる。このとき第２の溶離液Ｂの流量Ｑｂを時間とともに段階的に減少させる。同図（Ａ）で第１の溶離液Ａを段階的に増加させているので、総送液流量を一定に保つために、溶離液Ｂの流量をＱｂ＝９９から１まで段階的に変化させる(同図（Ｂ）、（Ｃ）参照)。総送液流量Ｑｔは、ミキサー６２の流量である。 The operation of the high-pressure gradient operation system configured as described above will be described with reference to FIG. The high-pressure gradient operation system sends liquid while changing the mixing ratio of the two types of eluents A and B in a stepped manner with time. That is, the ratio of the two liquid feeding flow rates Qa and Qb is changed while keeping the total liquid feeding flow rate (Qt = Qa + Qb) constant. As shown in FIG. 12A, the flow rate Qa of the first eluent A increases stepwise with time. For example, Qa = 1 to 99 is changed at a ratio of 100 minutes to the total liquid amount. At this time, the flow rate Qb of the second eluent B is decreased stepwise with time. Since the first eluent A is increased stepwise in FIG. 4A, the flow rate of the eluent B is changed stepwise from Qb = 99 to 1 in order to keep the total liquid supply flow rate constant. (See FIGS. (B) and (C)). The total liquid feeding flow rate Qt is the flow rate of the mixer 62.

ミキサー６２の吐出点Ｓにおける第１、第２の溶離液Ａ、Ｂの混合比を、同図（Ｄ）に示す。第１の溶離液Ａと第２の溶離液Ｂの混合比は、時間とともに段階的に増加する。本実施例では、Ｑｂ／Ｑａ＝１から９９まで段階的に変化する。したがって、本例は１００段階のグラジエントである。総送液流量Ｑｔが１μＬ／ｍｉｎであれば、最小流量及び分解能をその１／１００、すなわち、１０ｎＬ／ｍｉｎとすることができる。 The mixing ratio of the first and second eluents A and B at the discharge point S of the mixer 62 is shown in FIG. The mixing ratio of the first eluent A and the second eluent B increases stepwise with time. In this embodiment, Qb / Qa = 1 to 99. Therefore, this example has a gradient of 100 levels. If the total liquid supply flow rate Qt is 1 μL / min, the minimum flow rate and resolution can be reduced to 1/100, that is, 10 nL / min.

プランジャポンプ装置１ａ、１ｂの吐出圧力を、同図（Ｅ）に示す。２台のプランジャポンプ装置１ａ、１ｂは、ミキサー６２部で吐出配管１９ａ、１９ｂが接続されているから、ミキサー６２による圧力低下または圧力損失を無視すると、２台のプランジャポンプ装置１ａ、１ｂの吐出圧力は同一である。第１プランジャポンプ装置１ａの第２の圧力センサ６１ａが検出する吐出圧力は、第２プランジャポンプ装置１ｂの第２の圧力センサ６１ｂが検出する吐出圧力に等しく、この値はミキサー６２の吐出圧力に等しい。 The discharge pressure of the plunger pump devices 1a and 1b is shown in FIG. Since the two plunger pump devices 1a and 1b are connected to the discharge pipes 19a and 19b at the mixer 62, if the pressure drop or pressure loss due to the mixer 62 is ignored, the discharge of the two plunger pump devices 1a and 1b The pressure is the same. The discharge pressure detected by the second pressure sensor 61a of the first plunger pump device 1a is equal to the discharge pressure detected by the second pressure sensor 61b of the second plunger pump device 1b, and this value is equal to the discharge pressure of the mixer 62. equal.

この結果、総送液流量Ｑｔを一定(図１２（Ｃ）参照)にしても、プランジャポンプ装置１ａ、１ｂの吐出圧力は、最大１．５〜２倍程度まで変化する（図１２(Ｅ)参照）。これは、２つの溶離液の混合比が変化すると、カラム５４を通過するときに流体抵抗が変化するためである。プランジャポンプ装置１ａ、１ｂの吐出圧力を一定に保持しようとすれば、総送液流量Ｑｔは一定にならない。 As a result, even if the total liquid supply flow rate Qt is constant (see FIG. 12C), the discharge pressure of the plunger pump devices 1a and 1b changes up to about 1.5 to 2 times (FIG. 12E). reference). This is because when the mixing ratio of the two eluents changes, the fluid resistance changes when passing through the column 54. If the discharge pressure of the plunger pump devices 1a and 1b is kept constant, the total liquid supply flow rate Qt will not be constant.

ところで、溶離液の混合比と送液システムの圧力変動との関係は、過去の実験データから既知であるから、総送液流量Ｑｔを一定としたときの圧力変動曲線を予測する（図１２（Ｅ）の破線）。そして、ミキサー６２の吐出圧力を測定し(同図の実線)、この測定した吐出圧力を圧力変動曲線の予測値と比較する。測定値と予測値との偏差を、プランジャポンプ装置１ａ、１ｂにフィードバックすれば、圧力変動を制御できる。図１０Ｅの実線の曲線は、ポンプの吐出圧力の測定値であり、破線の曲線は、過去の実験データより得られたポンプ吐出圧力の目標値である。 By the way, since the relationship between the mixing ratio of the eluent and the pressure fluctuation of the liquid feeding system is known from past experimental data, a pressure fluctuation curve when the total liquid feeding flow rate Qt is constant is predicted (FIG. 12 ( E) broken line). Then, the discharge pressure of the mixer 62 is measured (solid line in the figure), and the measured discharge pressure is compared with the predicted value of the pressure fluctuation curve. If the deviation between the measured value and the predicted value is fed back to the plunger pump devices 1a and 1b, the pressure fluctuation can be controlled. The solid curve in FIG. 10E is a measured value of the pump discharge pressure, and the broken curve is a target value of the pump discharge pressure obtained from past experimental data.

図１１に示す実施例では、第１のプランジャポンプ装置１ａの第２段ポンプユニット２００ａに取り付けた第２の圧力センサ６１ａの出力を、メインコントローラ７０にフィードバックしている。メインコントローラ７０は、第２の圧力センサ６１ａの検出値を目標圧力と比較し、両者の偏差を演算する。この偏差を、各プランジャポンプ装置１ａ、１ｂのコントローラ５０ａ、５０ｂに送信する。コントローラ５０ａ、５０ｂは、偏差に基づいて、各プランジャポンプ装置１ａ、１ｂのモータを制御する。 In the embodiment shown in FIG. 11, the output of the second pressure sensor 61a attached to the second stage pump unit 200a of the first plunger pump device 1a is fed back to the main controller 70. The main controller 70 compares the detected value of the second pressure sensor 61a with the target pressure, and calculates the deviation between them. This deviation is transmitted to the controllers 50a and 50b of the plunger pump devices 1a and 1b. The controllers 50a and 50b control the motors of the plunger pump devices 1a and 1b based on the deviation.

各プランジャポンプ装置１ａ、１ｂポンプの吐出圧力が目標圧力より低い場合、総送液流量（Ｑｔ＝Ｑａ＋Ｑｂ）が低下しているので、総送液流量を増加させる。しかしながら、２つのプランジャポンプ装置１ａ、１ｂの送液流量Ｑａ、Ｑｂのいずれがより大きく低下しているのかは不明である。第１のプランジャポンプ装置１ａの送液流量Ｑａが低下しているのに、誤って第２のプランジャポンプ装置１ｂの送液流量Ｑｂが低下していると判断して第２のプランジャポンプ装置１ｂの送液流量Ｑｂを増加させると、混合比の精度が悪化する相互干渉を引き起こす。 When the discharge pressure of each plunger pump device 1a, 1b pump is lower than the target pressure, the total liquid feed flow rate (Qt = Qa + Qb) is decreased, so the total liquid feed flow rate is increased. However, it is unclear which of the two liquid supply flow rates Qa and Qb of the plunger pump devices 1a and 1b is greatly reduced. Although the liquid supply flow rate Qa of the first plunger pump device 1a is decreasing, it is erroneously determined that the liquid supply flow rate Qb of the second plunger pump device 1b is decreasing, and thus the second plunger pump device 1b. When the flow rate Qb of the liquid is increased, mutual interference that deteriorates the accuracy of the mixing ratio is caused.

そこで、２つのプランジャポンプ装置１ａ、１ｂの送液流量Ｑａ、Ｑｂが、同一の割合で増加または減少すると仮定する。そして図１２（Ｆ）に示すように、２つの送液流量Ｑａ、Ｑｂに対して、流量比に比例したフィードバックゲインを与えて、比例制御する。２つのプランジャポンプ装置１ａ、１ｂ送液流量の比Ｑａ：Ｑｂが、２０：８０の場合、２つの送液流量Ｑａ、Ｑｂのフィードバックゲインは、それぞれ（２０／１００）×Ｋ、（８０／１００）×Ｋで与えられる。ここで、Ｋは定数である。仮に総送液流量Ｑｔが５だけ不足しているときには、２台のプランジャポンプ装置１ａ、１ｂへの指令値は、それぞれ２０＋（２０／１００）×Ｋ×５、８０＋（８０／１００）×Ｋ×５になる。Ｋを１とすると、プランジャポンプ装置１ａへは２１が、プランジャポンプ装置１ｂには８４が指令される。２台のプランジャポンプ装置１ａ、１ｂの固体差による混合比の精度の低下を回避することはできないが、上記相互干渉を回避できる。 Therefore, it is assumed that the liquid supply flow rates Qa and Qb of the two plunger pump devices 1a and 1b increase or decrease at the same rate. Then, as shown in FIG. 12F, proportional control is performed by giving a feedback gain proportional to the flow rate ratio to the two liquid feeding flow rates Qa and Qb. When the ratio Qa: Qb of the two plunger pump devices 1a, 1b is 20:80, the feedback gains of the two liquid flow rates Qa, Qb are (20/100) × K, (80/100, respectively) ) × K. Here, K is a constant. If the total liquid feeding flow rate Qt is insufficient by 5, the command values to the two plunger pump devices 1a and 1b are 20+ (20/100) × K × 5 and 80+ (80/100) × K, respectively. × 5. When K is 1, 21 is commanded to the plunger pump device 1a and 84 is commanded to the plunger pump device 1b. Although it is impossible to avoid a decrease in the accuracy of the mixing ratio due to the difference in solid between the two plunger pump devices 1a and 1b, the above mutual interference can be avoided.

図１３に本発明に係る送液システムを、２次元高性能液体クロマトグラフ装置および質量分析システム７０に用いた例を示す。２次元高性能液体クロマトグラフ装置および質量分析システム７０では、プロテオーム解析に伴い種々のたんぱく質の分離分析をする。この２次元高性能液体クロマトグラフ装置７０では、上記グラジエント送液手段７６ａ〜７６ｃで混合比を変化させた溶液が６方バルブ８０の１つのポートに送られる。６方バルブ８０は６個のポートを有しており、他の１つのポートには逆送カラム７７を介して質量分析部７８が接続されている。６方バルブ８０の他の２つのポートは、トラップカラム７５を介して連結されている。さらに残りのポートの一方は他の機器に接続可能に空いており、残りの１つはイオン交換カラム７３に接続されている。 FIG. 13 shows an example in which the liquid feeding system according to the present invention is used in a two-dimensional high-performance liquid chromatograph apparatus and a mass spectrometry system 70. The two-dimensional high-performance liquid chromatograph apparatus and mass spectrometry system 70 separates and analyzes various proteins along with proteomic analysis. In the two-dimensional high-performance liquid chromatograph device 70, the solution whose mixing ratio is changed by the gradient liquid feeding means 76a to 76c is sent to one port of the six-way valve 80. The six-way valve 80 has six ports, and a mass analyzer 78 is connected to the other one port via a reverse feed column 77. The other two ports of the six-way valve 80 are connected via a trap column 75. Furthermore, one of the remaining ports is open so that it can be connected to another device, and the remaining one is connected to the ion exchange column 73.

イオン交換カラム７３には、オートサンプラ７２と液体クロマトグラフ用ポンプ７１が上流側に、下流側にポンプ７４が接続されている。さらに、各機器を制御するコンピュータ７９が備えられている。液体クロマトグラフ用ポンプ７１およびオートサンプラ７２、イオン交換カラム７３は前段分離部を構成する。ポンプ７４とトラップカラム７５は脱塩部を構成する。グラジエント送液手段７６と逆相カラム７７は後段分離部を構成する。各部の動作は以下のとおりである。
（１）前段分離部：
液体クロマトグラフ用ポンプ７１からイオン交換カラム７３へ、一定量のグラジエント溶離液を供給する。その際、コンピュータ７９が液体クロマトグラフ用ポンプ７１に指令して、溶離液量を制御する。一方、分析対象の試料を含む試料溶液を、オートサンプラ７２から導入する。オートサンプラ７２から導入された試料の一部は、イオン交換カラム７３で最初の溶離液により分離された後、このイオン交換カラム７３から流出する。そして６方バルブ８０を切り替えてトラップカラム７５に流入させ、トラップカラム７５で分離された状態でトラップされる。トラップカラム７５中の分離試料は、所定の手順を経た後に質量分析に供される。前段分離部の溶離液流量は、極微量試料でも高分離能で分離されるように２００μＬ／ｍｉｎ以下に設定するのがよい。
（２）脱塩部：
各分離成分をそのまま逆相分離系へ導入すると、その分離成分に含まれる塩が後続の質量分析部に混入して性能に悪影響を及ぼす。そこで、イオン交換カラム７３で分離された成分を、脱塩処理する。
（３）後段分離部：
６方バルブ８０を回転させて流路を切り替え、トラップカラム７５で脱塩処理した分離成分を逆相カラム７７に送る。逆送カラム７７では、逆相分離用の溶離液を用いてグラジエント分離する。グラジエント送液手段は、２つのポンプ７６ａ、７６ｂからそれぞれ異なる種類の溶離液を圧送し、圧送された２つの溶離液をミキサー７６ｃで混合する。これにより、溶離液成分を任意の組成比率で混合した溶離液が生成されて、逆相カラム７７に導かれる。溶離液の組成比率は、コンピュータ７９により段階的に調整される。各分離成分は、溶離液の溶出強度に基づいてさらに再分離される。後段分離部の溶離液流量は、極微量試料であっても高分離能で分離できるように、１００μＬ／ｍｉｎ以下とするのがよい。場合によっては、５０ｎＬ／ｍｉｎ以下とするのがよい。
（４）質量分析部：
後段分離部により２段階に分離された溶液は、単一成分まで分離される。その後、後段分離部に直結する質量分析部７８において、各成分の定性および／または定量分析される。高性能液体クロマトグラフと質量分析計のインターフェースには、ＥＳＩ（エレクトロスプレーイオン化）、ＡＰＣＩ（大気圧化学イオン化）等が用いられる。質量分析計には、飛行時間型やイオントラップ型が用いられる。 An autosampler 72 and a liquid chromatograph pump 71 are connected to the ion exchange column 73 on the upstream side, and a pump 74 is connected to the downstream side. Furthermore, a computer 79 for controlling each device is provided. The liquid chromatograph pump 71, the autosampler 72, and the ion exchange column 73 constitute a pre-stage separation unit. The pump 74 and the trap column 75 constitute a desalting unit. The gradient liquid feeding means 76 and the reverse phase column 77 constitute a downstream separation unit. The operation of each part is as follows.
(1) Previous stage separation section:
A certain amount of gradient eluent is supplied from the liquid chromatograph pump 71 to the ion exchange column 73. At that time, the computer 79 instructs the liquid chromatograph pump 71 to control the amount of the eluent. On the other hand, a sample solution containing a sample to be analyzed is introduced from the autosampler 72. A part of the sample introduced from the autosampler 72 is separated by the first eluent in the ion exchange column 73 and then flows out from the ion exchange column 73. Then, the six-way valve 80 is switched to flow into the trap column 75 and trapped in a state separated by the trap column 75. The separated sample in the trap column 75 is subjected to mass spectrometry after a predetermined procedure. The eluent flow rate in the pre-stage separation unit is preferably set to 200 μL / min or less so that even a very small amount of sample can be separated with high resolution.
(2) Desalination part:
If each separated component is introduced into the reverse phase separation system as it is, the salt contained in the separated component is mixed into the subsequent mass analyzer, which adversely affects the performance. Therefore, the components separated by the ion exchange column 73 are subjected to desalting treatment.
(3) Subsequent separation part:
The flow path is switched by rotating the six-way valve 80, and the separation component desalted by the trap column 75 is sent to the reverse phase column 77. In the reverse feed column 77, gradient separation is performed using an eluent for reverse phase separation. The gradient liquid feeding means pumps different types of eluents from the two pumps 76a and 76b, and mixes the two pumped eluents by the mixer 76c. Thereby, an eluent in which the eluent components are mixed at an arbitrary composition ratio is generated and guided to the reverse phase column 77. The composition ratio of the eluent is adjusted stepwise by the computer 79. Each separation component is further re-separated based on the elution strength of the eluent. The flow rate of the eluent in the subsequent separation section is preferably 100 μL / min or less so that even a very small amount of sample can be separated with high resolution. In some cases, it may be 50 nL / min or less.
(4) Mass spectrometer:
The solution separated into two stages by the latter separation part is separated to a single component. Thereafter, the qualitative and / or quantitative analysis of each component is performed in the mass analysis unit 78 directly connected to the subsequent separation unit. ESI (electrospray ionization), APCI (atmospheric pressure chemical ionization), etc. are used for the interface between the high performance liquid chromatograph and the mass spectrometer. A time-of-flight type or an ion trap type is used for the mass spectrometer.

プロテオーム解析では、採取した細胞からたんぱく質を抽出して分析する。細胞に含まれるたんぱく質は極微量であり、増殖も不可能である。したがって、液体クロマトグラフ及び質量分析計システムの検出感度を向上させるためには、低流量でも液体クロマトグラフ分析を可能にする必要がある。現状のプロテオーム解析では、試料を投入してデータ処理するまでの分析時間に数時間を要する。本実施例による２次元高性能液体クロマトグラフ装置及び質量分析計システムでは、液体クロマトグラフに投入する分析試料の量を微量化することができるとともに、広範囲な流量を１台のポンプシステムで送液するのでポンプの切り替え時間を短縮し、分析時間を短縮できる。これにより、データの処理件数を増大できる。 In proteome analysis, proteins are extracted from the collected cells and analyzed. The amount of protein contained in the cell is extremely small and cannot be propagated. Therefore, in order to improve the detection sensitivity of the liquid chromatograph and mass spectrometer system, it is necessary to enable liquid chromatographic analysis even at a low flow rate. In the current proteome analysis, it takes several hours for the analysis time from sample introduction to data processing. In the two-dimensional high-performance liquid chromatograph apparatus and mass spectrometer system according to this embodiment, the amount of analysis sample put into the liquid chromatograph can be reduced to a very small amount, and a wide range of flow rates can be sent with a single pump system. Therefore, the pump switching time can be shortened and the analysis time can be shortened. Thereby, the data processing number can be increased.

本発明に係る送液システムの一実施例の模式図であり、主要部を縦断面図で示した図である。It is the schematic diagram of one Example of the liquid feeding system which concerns on this invention, and is the figure which showed the principal part with the longitudinal cross-sectional view. 本発明に係る送液システムの一実施例の模式図であり、主要部を縦断面図で示した図である。It is the schematic diagram of one Example of the liquid feeding system which concerns on this invention, and is the figure which showed the principal part with the longitudinal cross-sectional view. 本発明に係る送液システムの一実施例の模式図であり、主要部を縦断面図で示した図である。It is the schematic diagram of one Example of the liquid feeding system which concerns on this invention, and is the figure which showed the principal part with the longitudinal cross-sectional view. 本発明に係る送液システムの駆動方法の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the drive method of the liquid feeding system which concerns on this invention. 本発明に係る送液システムの駆動方法の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example of the drive method of the liquid feeding system which concerns on this invention. 図１ないし図３に示した送液システムに用いるアクティブバルブの分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view of an active valve used in the liquid delivery system shown in FIGS. 1 to 3. 本発明に係るアクティブバルブの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the active valve which concerns on this invention. 本発明に係るアクティブバルブの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the active valve which concerns on this invention. 本発明に係るアクティブバルブの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the active valve which concerns on this invention. 本発明に係るアクティブバルブの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the active valve which concerns on this invention. 本発明に係る送液システムの他の実施例の模式図であり、主要部を縦断面図で示した図である。It is the schematic diagram of the other Example of the liquid feeding system which concerns on this invention, and is the figure which showed the principal part with the longitudinal cross-sectional view. 図１１に示した送液システムの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the liquid feeding system shown in FIG. 本発明に係る２次元高性能液体クロマトグラフ及び質量分析計システムの一実施例の模式図である。It is a schematic diagram of one Example of the two-dimensional high performance liquid chromatograph and mass spectrometer system which concern on this invention.

Explanation of symbols

１…プランジャポンプ装置、５アクティブバルブ、５ａ〜５ｆ…ポート、５ｈ、５ｇ…流路、９…ドレンバルブ、１０…液体クロマトグラフ装置、１４…脱気装置（デガッサ）、１５、１６…吸込配管、１７…吐出配管、１８…吸込配管、１９…吐出配管、５０、５０ａ、５０ｂ…コントローラ、５１、５１ａ、５１ｂ…溶離液、５３…インジェクタ、５４…カラム、５５…検出器、５８…質量分析計、６０、６０ａ、６０ｂ、６１、６１ａ、６１ｂ…圧力センサ、６２…ミキサー、６３…圧力センサ、７０…メインコントローラ、７１…液体クロマトグラフ用ポンプ、７２…オートサンプラ、７３…イオン交換カラム、７４…ポンプ、７５…トラップカラム、７６…グラジエント送液手段、７７…逆相カラム、７８…質量分析部、７９…コンピュータ、８０…６方バルブ、１０１…第１プランジャ、１０２…第１加圧室、１０３…吸込通路、１０４…吐出通路、１０５…吸込チェック弁、１０６…吐出チェック弁、１２１…モータ、１２２…直動機構、１２３…軸受、１２４…シール、２０１…第２プランジャ、２０２…第２加圧室、２０３…吸込通路、２０４…吐出通路、２０５…吸込チェック弁、２０６…吐出チェック弁、２２１…モータ、２２２…直動機構、２２３…軸受、２２４…シール、５１０…ステータ、５１１…ロータシール、５１２…ロータ軸、５１３、５１４…皿ばね、５１５…スラストベアリング、５１６…ラジアルベアリング、５１７…ベアリングケース、５１８…バルブケースブッシュ、５１９…バルブケース、５２０…アジャストスクリュー、５２０…取り付けスクリュー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plunger pump apparatus, 5 active valve, 5a-5f ... Port, 5h, 5g ... Flow path, 9 ... Drain valve, 10 ... Liquid chromatograph apparatus, 14 ... Deaerator (degasser), 15, 16 ... Suction piping , 17 ... Discharge piping, 18 ... Suction piping, 19 ... Discharge piping, 50, 50a, 50b ... Controller, 51, 51a, 51b ... Eluent, 53 ... Injector, 54 ... Column, 55 ... Detector, 58 ... Mass spectrometry 60, 60a, 60b, 61, 61a, 61b ... pressure sensor, 62 ... mixer, 63 ... pressure sensor, 70 ... main controller, 71 ... liquid chromatograph pump, 72 ... autosampler, 73 ... ion exchange column, 74 ... pump, 75 ... trap column, 76 ... gradient liquid feeding means, 77 ... reverse phase column, 78 ... mass analyzer, 79 ... co Pewter, 80 ... 6-way valve, 101 ... First plunger, 102 ... First pressurizing chamber, 103 ... Suction passage, 104 ... Discharge passage, 105 ... Suction check valve, 106 ... Discharge check valve, 121 ... Motor, 122 ... Linear motion mechanism, 123 ... bearing, 124 ... seal, 201 ... second plunger, 202 ... second pressurizing chamber, 203 ... suction passage, 204 ... discharge passage, 205 ... suction check valve, 206 ... discharge check valve, 221 ... Motor, 222 ... Linear motion mechanism, 223 ... Bearing, 224 ... Seal, 510 ... Stator, 511 ... Rotor seal, 512 ... Rotor shaft, 513, 514 ... Belleville spring, 515 ... Thrust bearing, 516 ... Radial bearing, 517 ... Bearing Case, 518 ... Valve case bush, 519 ... Valve case, 520 ... Adjust screw, 520 Mounting screw.

Claims

First and second pumps that pressurize and feed the eluent, a channel switching unit that is connected to the first and second pumps and has a variable channel switching speed, and a flow of the channel switching unit And a controller for controlling a path switching speed.

2. The feed according to claim 1, wherein the first and second pumps operate in cooperation with each other, and the controller changes a speed at which the flow path of the eluent is switched in accordance with a feed flow rate. Liquid system.

3. The liquid feeding system according to claim 1, wherein the controller slows the flow path switching speed of the flow path switching means when the liquid feeding flow rate is less than a predetermined flow rate.

4. The liquid feeding system according to claim 3, wherein the predetermined flow rate is determined based on an analysis time or measurement time of a device having the liquid feeding system and a discharge flow rate.

The liquid flow feeding system according to any one of claims 1 to 4, wherein the flow path switching unit is an active valve having a plurality of ports, and the flow path is switched by switching the connection of the plurality of ports. .

The liquid feeding system according to any one of claims 1 to 5, wherein a range of a liquid feeding flow rate is approximately 1 nanoliter per minute to 200 microliters per minute.

A first pump disposed upstream and a second pump disposed upstream and a second pump disposed downstream and a pipe connected to the first and second pumps and connected to the eluent flow path. It has a changeable flow path switching means and a controller for controlling the flow path switching means, and is used by being incorporated in a liquid chromatograph system, wherein the flow path switching means is a flow path for an eluent. The liquid feeding system is characterized in that the switching speed is changed according to the liquid feeding flow rate.