JP2007327845A - Liquid supplying method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体供給方法及び装置、特に液体クロマトグラフィーの液体供給方法及び装置に関する。 The present invention relates to a liquid supply method and apparatus, and more particularly to a liquid chromatography liquid supply method and apparatus.
従来のシングルシリンジ送液ポンプシステムに於いては、吸入と吐出を交互に繰り返す必要がある。吸入行程では、送液が行われないため送液量に脈動を来すのが通例である。この脈動を防ぐためダブルシリンジ方式がとられ、脈動のない安定した送液が行われるが、ポンプ流路切り換えバルブの設置により装置の大型化、複雑化を来し、コスト高になる問題がある。
この点を解決するために、特開2003−107065記載の発明に於いて、二台のポンプ1,2を備え、一のバルブを用いてポンプ1が送液先流路に接続され、ポンプ2が供給源流路に接続される第一状態、逆にポンプ1が供給源流路に接続され、ポンプ2が送液先流路に接続される第2状態、ポンプ1,2共に送液先流路に接続された第3の状態とを切り換えるバルブ3を備え、このバルブ3をポンプ1,2の吸入、吐出動作に同期して切り換える装置が提案されている。(特許文献1)
In the conventional single syringe liquid feed pump system, it is necessary to alternately repeat suction and discharge. In the inhalation stroke, since the liquid feeding is not performed, it is usual that the liquid feeding amount pulsates. In order to prevent this pulsation, the double syringe system is adopted, and stable liquid feeding without pulsation is performed. However, the installation of the pump flow path switching valve increases the size and complexity of the device, which increases the cost. .
In order to solve this point, in the invention described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-107065, two
この構成は、ポンプシリンダ内の全容積が一度に加圧されて、送液先流路(所謂分析システム系)に流される。この構成は、このポンプシリンダの作動が始動、停止モード即ち、断続的であり、所謂遷移的作用が生じる事は避けられない。近時使用される毛管カラムを使用する液体クロマトグラフィーに於いては、従来のクロマトグラフィーに於いて無視しても良いような微細なる流量の変化であっても、微小な流量で使用される精密HPLCシステムにとっては極めて大きな乱れとなって了う。従来技術では、毛管カラムを使用する連続した流量変化のない流体流を求められる技術に対遮することは困難である。 In this configuration, the entire volume in the pump cylinder is pressurized at a time and flows to the liquid supply destination channel (so-called analysis system). In this configuration, the operation of the pump cylinder is in a start / stop mode, that is, intermittent, and it is inevitable that a so-called transitional action occurs. In liquid chromatography using a capillary column that has been used recently, even if the change in flow rate is negligible in conventional chromatography, the precision used at a minute flow rate is fine. This is a huge disruption for the HPLC system. In the prior art, it is difficult to counteract the technology that requires a fluid flow without a continuous flow rate change using a capillary column.
この従来の送液溶液を大気圧からシステム圧力にまで圧縮する結果としての所謂遷移過程中の容積変動が生ずるのを避けるために、システム系に対する圧力変動又は流量変動が発生しないように、HPLCポンプ作動の溶液圧縮段階と溶液送給段階を完全に隔離する方法として、特許第3491948号(特許文献2)が提案されている。 In order to avoid volume fluctuations during the so-called transition process as a result of compressing this conventional liquid delivery solution from atmospheric pressure to system pressure, an HPLC pump is used to prevent pressure fluctuations or flow fluctuations for the system system. Japanese Patent No. 3491948 (Patent Document 2) has been proposed as a method of completely isolating the solution compression stage and the solution delivery stage of operation.
この発明は、第1,第2シリンジ手段と夫々に設けた駆動手段は各シリンジ手段に各々を独立に作動させるように連結される。第1,第2シリンジ手段は流体導管によって接続され、少なくとも一方が流体を送給するように受け取り、分析システム系に流体連通させてある。又、弁手段は第1シリンジ手段を隔絶するため前記導管に設けている。 In this invention, the first and second syringe means and the driving means provided respectively are connected to each syringe means so as to operate each independently. The first and second syringe means are connected by a fluid conduit, at least one receiving and delivering fluid to be in fluid communication with the analytical system system. A valve means is provided in the conduit for isolating the first syringe means.
又、第1,第2シリンジには夫々の内部圧力を測定する圧力検出手段を設けている。第1,第2シリンジ手段及び弁手段の作動を制御する制御手段を設け、この制御手段は第1,第2圧力検出手段の各出力を受け、第1シリンジが隔絶されている際には、第1シリンジ内に第2圧力検出手段によって測定された受け取りシステム内の圧力を表す第2シリンジ内の圧力に等しい圧力が充填された後に、弁手段を作動させて、第1シリンジを受け取りシステムへ連通させ、実質的に一定の流量を該受け取りシステムへ送給するポンプ送り装置である。 The first and second syringes are provided with pressure detection means for measuring the internal pressures. Control means for controlling the operation of the first and second syringe means and the valve means are provided, the control means receives the outputs of the first and second pressure detection means, and when the first syringe is isolated, After the first syringe is filled with a pressure equal to the pressure in the second syringe representing the pressure in the receiving system measured by the second pressure detecting means, the valve means is activated to receive the first syringe into the receiving system. A pumping device that communicates and delivers a substantially constant flow rate to the receiving system.
この発明によれば、ポンプ作動の溶液圧縮段階とポンプ作動の溶液送給段階を完全に隔離するので、溶液が大気圧からシステム圧力(系統圧力)にまで圧縮され、その結果、受け取りシステム、クロマトグラフィーシステムに圧力変動又は流動変動が生じない。
又、クロマトグラフィーシステムへのオフライン状態からオンライン状態での溶液送給段階への遷移過程中の容積変動を回避できる等の効果を有するとされている。
しかし、該発明に於いては、第1シリンジには第1圧力測定手段、第2シリンジには第2圧力測定手段と夫々のユニットに圧力センサー及び弁手段を持つ構成であり、夫々のユニット構成が複雑となり且、又その制御も複雑となり、設備も大型化し、製造コストも高額化する結果となっている。
According to the invention, the pumped solution compression stage and the pumped solution delivery stage are completely isolated, so that the solution is compressed from atmospheric pressure to the system pressure (system pressure), resulting in a receiving system, chromatogram. There are no pressure or flow fluctuations in the graphic system.
Further, it is said that it has an effect of avoiding volume fluctuations during the transition process from the offline state to the chromatography system to the solution feeding stage in the online state.
However, in the present invention, the first syringe has the first pressure measuring means, the second syringe has the second pressure measuring means, and each unit has a pressure sensor and a valve means. As a result, the control is complicated, the equipment is enlarged, and the manufacturing cost is increased.
又、最も問題となるのは圧力測定手段、即ち圧力センサーを2個使用する場合、その精度が問題である。何故なら、圧力センサーは個体差が存在するので、同一圧力条件でも異なる出力レベルを示す。高速液体クロマトグラフィーに使われている圧力センサーのレンジは0〜500MPaが多く、また0〜100MPaのものもある。圧力センサーの校正により、ある程度で圧力センサーの個体差を小さくすることは出来るが、広いレンジにわたって個体差をなくすことは出来ない。従って、特許文献2に示した発明のように、個々のポンプユニットに夫々の圧力センサーを設けて、各自の圧力センサーに出力された圧力値に基づいて圧縮工程が制御される場合、各自の圧力センサーに基づいて、各ポンプユニットの内部圧力とシステム圧力との差がそれぞれ異なる場合があり、安定した圧力で連続送液が不可能となる。
Further, the most serious problem is the accuracy when two pressure measuring means, that is, two pressure sensors are used. This is because there are individual differences in the pressure sensor, and thus output levels differ even under the same pressure condition. The range of pressure sensors used in high performance liquid chromatography is often 0 to 500 MPa, and there is also a range of 0 to 100 MPa. Pressure sensor calibration can reduce individual differences in pressure sensors to some extent, but individual differences cannot be eliminated over a wide range. Therefore, as in the invention shown in
該特許文献2に於いて、制御装置49が主シリンダー3aの圧力センサー23aとアキュムレーターの圧力センサー23bからの出力を比較して、両圧力センサーの相互校正を実施できるとしている(0043)。しかし、この流体連通は何れか一方の主シリンダーの送給準備完了の状態「0」、即ちピストン速度0の時に起こるもので、他のピストン速度は「正」であり、アンバランスの状態の下での測定となり、正確な値は得られず、正確な校正は出来ない。
In
又、特許文献2と同様に2個のシリンジと2個のバルブを使用し、更に2個のトランジューサーにより、二つのシリンジと共にクロマトグラフィーシステムに同時送液し、圧力の平衡化および圧力センサーの校正可能なシステムが提案されている(特許文献3)。
しかし、このシステムもセンサーとしてのトランスジューサー23,24は、共にシリンジ12とシリンジ14のそれぞれの圧力を感知するものであり、特許文献2の発明と同様にセンサー間の個体差の影響を受けて了うことは避けられない。又、バルブは図上ではロータリーバルブ16と18であるが、実施にはスイッチングバルブ20及びON/OFFバルブ21も必要となり、連続送液のためには4個のバルブが必要となり、構造も複雑となる。
更に、センサーの校正についてふれている処もあるが、送液予備加圧の配管経路は、ポンプからバルブ18内を通った後、システム26もしくは連通されていないバルブ16のポート42に行くのに対し、校正の場合(FIG4)では、バルブ18とバルブ16の両方を通過した後、合流し、システム26に向かうため配管経路が異なり、配管の圧力損失の分だけ差が生じ、正確な比較校正はできない等の問題がある。
Similarly to
However, in this system, the transducers 23 and 24 as sensors both detect the pressures of the
Furthermore, although there is a place where the calibration of the sensor is mentioned, the piping path for the liquid pre-pressurization passes from the pump through the valve 18 to the system 26 or the port 42 of the
液体クロマトグラフィーに於いては、分析時間の短縮や分離の改善、ピーク形状の改善のために移動相の組成を変化させながら、試料成分を分離、溶出させるグラジェント法を用いる。このグラジェント法に於いて、低圧混合方式(低圧グラジェント)があり、これは電磁弁などを用いて溶液の混合比率を変化させながら、ポンプの入口側で溶媒を混合後にクロマトグラフィーシステムに送液する方法である。 In liquid chromatography, a gradient method is used in which sample components are separated and eluted while changing the composition of the mobile phase in order to shorten the analysis time, improve separation, and improve peak shape. In this gradient method, there is a low-pressure mixing method (low-pressure gradient), which uses a solenoid valve or the like to change the mixing ratio of the solution while mixing the solvent on the inlet side of the pump and sending it to the chromatography system. It is a method to liquefy.
この開閉電磁弁などの手法を用いた低圧グラジェント法は、厳密に言えば機械的な動作としてはステップグラジェントである。ステップグラジェントは、特定の時間毎に送液する溶液の組成を段階的に連続して変化させるものであるが、段階的に組成が変化するため、尚且つ、組成の変化を小さくする事が難しいためリニアグラジェントのような直線的なグラジェントを得る事は困難であった。 Strictly speaking, the low-pressure gradient method using a technique such as an open / close solenoid valve is a step gradient as a mechanical operation. A step gradient is a method in which the composition of a solution to be fed at a specific time is continuously changed step by step. However, since the composition changes step by step, the change in composition can be reduced. Since it is difficult, it was difficult to obtain a linear gradient like a linear gradient.
クロマトグラフィー分離、就中毛管カラムを使用するようなナノ、ミクロの極めて微小流量の送液を正確に確実に行なうことが出来ると共に、その構成手段が簡便であり、コストが廉価に行なえる送液手段が必要とされ、更には二つの送液機構を使用する場合の送液機構間の圧力調整を極めて正確に行うことが出来、尚且つ、より簡単な機構にてそれを達成することが求められている。
又、微小流量の送液機構に於いては、精密さに重点を置くために少量の送液にこだわり、量的に多量な送液に適さない構成になることが指摘されている。
又、試料を導入する際に、サンプルバンドの拡散による影響を避けて安定した導入を図れることが求められている。
Chromatographic separation, especially nano- and micro-flows such as those using capillary columns can be performed accurately and reliably, and the means of construction is simple and the cost is low. It is required to adjust the pressure between the liquid feeding mechanisms when using two liquid feeding mechanisms, and to achieve this with a simpler mechanism. It has been.
In addition, it has been pointed out that in a minute flow rate liquid feeding mechanism, a small amount of liquid feeding is emphasized in order to focus on precision, and the configuration is not suitable for a large amount of liquid feeding.
In addition, when introducing a sample, it is required that stable introduction can be achieved while avoiding the influence of diffusion of the sample band.
本発明の目的は、複数の送液手段を用いて正確な、且円滑な送液を行なうために、ポンプ作動の溶液圧縮段階とポンプ作動の溶液送給段階とを隔離する構成をとりながら、送液手段たる各ポンプに圧力測定手段を設けるのでなく、ポンプ作動の送給段階とポンプ作動の溶液圧縮段階の隔離を行なうものである。そのために送給段階で一つ、圧縮段階で一つの圧力測定を行ない、圧縮段階での複数の圧力測定による誤差の発生を防ぎ、送給段階と圧縮段階の隔離が行なわれ、尚且つ、送給段階と圧縮段階の接続が円滑、且確実に行なわれることを目的とする。このため各送液手段は、弁手段を介して接続することにより、一つの圧力測定により圧縮段階での圧力を測定し、且送液段階に於いては送液されるクロマトグラフィーシステムの圧力と圧縮段階の圧力を制御して、送液することが出来ることを目的とする。 The object of the present invention is to provide an accurate and smooth liquid feeding using a plurality of liquid feeding means, while taking a configuration that separates the pump-acting solution compression stage and the pump-acting solution feeding stage, Instead of providing pressure measuring means for each pump as the liquid feeding means, the pumping operation feeding stage and the pumping solution compression stage are separated. For this purpose, one pressure measurement is performed at the feeding stage and one at the compression stage to prevent an error due to a plurality of pressure measurements at the compression stage, the feeding stage and the compression stage are separated, and the feeding stage is separated. The purpose is to ensure a smooth and reliable connection between the feeding stage and the compression stage. For this reason, each liquid feeding means is connected via a valve means to measure the pressure in the compression stage by one pressure measurement, and in the liquid feeding stage, the pressure of the chromatography system to be fed The object is to control the pressure in the compression stage and to supply liquid.
本発明は、2つ以上のポンプユニットに於いて、ポンプ内の溶液を圧縮する際に、同一圧力センサーから夫々のポンプチャンバーの内部圧力値を得ることができ、従って、同一圧力センサーに基づいて制御部が各ポンプユニットの内部圧力を制御するので、吐き出し始めの内部圧力とシステム圧力との差が異なることが無くなり、安定した圧力で連続送液することが出来ることを目的とする。
又、本発明は、クロマトグラフィーシステム圧力をモニタリングするシステム圧力センサーと複数のユニットの内部圧力を観測する内部圧力センサーとは、所定の流量では圧力損失がほぼ無い流路を形成させて、実際に使用されるクロマトグラフィーシステムの分離・分析条件に対応できるように校正する装置を得ることを目的とする。
The present invention can obtain the internal pressure value of each pump chamber from the same pressure sensor when compressing the solution in the pump in two or more pump units, and therefore based on the same pressure sensor. Since the controller controls the internal pressure of each pump unit, there is no difference between the internal pressure at the start of discharge and the system pressure, and the object is to enable continuous liquid feeding at a stable pressure.
Further, the present invention provides a system pressure sensor for monitoring the chromatography system pressure and an internal pressure sensor for observing the internal pressures of a plurality of units. The object is to obtain a device that can be calibrated so as to be compatible with the separation and analysis conditions of the chromatography system used.
本発明は、上記課題を解決し目的を達成するため、第一に、それぞれ駆動部を有する複数のポンプユニットを多方バルブに連結し、該多方バルブには溶液の吸入流路および分析システムへの溶液の供給流路を接続し、各ポンプユニットにより順に溶液を吸引して、多方バルブを介して連結した分析システムに溶液を供給すると共に、多方バルブに連結した溶液の供給流路に設けた圧力センサーと、一の送液待機中のポンプユニットの何れか一方と連通する吸入流路に設けた圧力センサーのそれぞれの感知圧力を制御部に送り、供給流路と送液ポンプユニットとの圧力を均衡させて送液することを特徴とする液体供給方法を提案する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the present invention firstly connects a plurality of pump units each having a drive unit to a multi-way valve, and the multi-way valve is connected to a solution suction channel and an analysis system. Connect the solution supply channel, suck the solution in order by each pump unit, supply the solution to the analysis system connected via the multi-way valve, and the pressure provided in the solution supply channel connected to the multi-way valve The sensor and the pressure sensor provided in the suction flow path communicating with either one of the pump units waiting for liquid feeding are sent to the control unit, and the pressure of the supply flow path and the liquid feeding pump unit is adjusted. Proposed is a liquid supply method characterized in that the liquid is fed in a balanced manner.
又、第ニに、各ポンプユニットにより順次、溶液を吸引して多方バルブに連結した分析システムに連続的に溶液を供給することを特徴とする液体供給方法を提案する。 Secondly, a liquid supply method is proposed in which the solution is successively sucked by each pump unit and the solution is continuously supplied to an analysis system connected to a multi-way valve.
又、第三に、多方バルブを介して送液するポンプユニットと送液待機のポンプユニットの供給流路への連通切換えを多方バルブにより制御することを特徴とする液体供給方法を提案する。 Thirdly, a liquid supply method is proposed in which the communication switching of the pump unit for feeding liquid via the multi-way valve and the pump unit waiting for liquid feeding to the supply flow path is controlled by the multi-way valve.
又、第四に、一ポンプユニットが送液を停止し、送液停止中の他ポンプユニットと連通する吸入流路に充填された圧力と連通されるべき供給流路の圧力とが、等圧力になった後に、多方バルブが切り換えられ、他ポンプユニットと分析システムとを連通させることを特徴とする液体供給方法を提案する。 Fourth, when one pump unit stops liquid feeding, the pressure filled in the suction flow path communicating with the other pump units while liquid feeding is stopped and the pressure in the supply flow path to be communicated are equal pressures. Then, a liquid supply method is proposed in which the multi-way valve is switched and the other pump unit communicates with the analysis system.
又、第五に、一方のポンプユニットを多方バルブを介して、供給流路を通じ送液中は、吸入流路を閉じた状態と、他方のポンプユニットは、多方バルブを介して連結した供給流路を閉じ、吸入バルブを介して溶液貯蔵槽と連通し、溶液を吸入する状態とを、吸入バルブにて切り換えることを特徴とする液体供給方法を提案する。 Fifth, one pump unit is connected via a multi-way valve, while the liquid is being fed through the supply channel, the suction flow path is closed, and the other pump unit is connected to the supply flow connected via the multi-way valve. A liquid supply method is proposed in which the passage is closed and communicated with the solution storage tank via the suction valve, and the state of sucking the solution is switched by the suction valve.
又、第六に、一方のポンプユニット1又は2を多方バルブを介して、送液中に吸入流路を閉じた状態と、他方のポンプユニット2又は1は、多方バルブを介した供給流路を閉じ、吸入バルブを介して溶液貯蔵槽と連通し、該ポンプユニット2又は1に溶液を吸入する状態とを吸入バルブにて切り換える際に、溶液を吸入するポンプユニット2又は1は、システム圧力に達して待機しており、多方バルブの切り換えと同時に送液開始することを特徴とする液体供給方法を提案する。
Sixth, the state where one
又、第七に、それぞれ駆動部を有する複数のポンプユニットを多方バルブを介して連結し、該多方バルブには溶液の吸入流路および分析システムへの溶液の供給流路を接続し、各ポンプユニットにより、交互に溶液を吸引して多方バルブを介して連結した分析システムに溶液を供給すると共に、分析システムへの溶液の供給流路に圧力センサーを設け、更に複数のポンプユニットの何れか一方と連通する吸入流路の圧力を感知する圧力センサーを吸入流路に設けることを特徴とする液体供給装置を提案する。 Seventh, a plurality of pump units each having a drive unit are connected via a multi-way valve, and a solution suction channel and a solution supply channel to the analysis system are connected to the multi-way valve, and each pump The unit alternately aspirates the solution and supplies the solution to the analysis system connected via the multi-way valve, and a pressure sensor is provided in the solution supply channel to the analysis system, and one of the plurality of pump units. Proposed is a liquid supply device characterized in that a pressure sensor for sensing the pressure of a suction flow path communicating with the suction flow path is provided in the suction flow path.
又、第八に、多方バルブは、一方のポンプユニットから供給流路に溶液を送給すると共に、他方のポンプユニットに於いて溶液を吸入してから多方バルブまでの吸入流路を分析システムの圧力まで圧縮し続ける状態と、他方の圧縮された吸入流路に連通するポンプユニットから溶液を供給流路に送給すると共に、一方の供給終了時から溶液を吸入し、該吸入流路をシステム圧力まで圧縮し続ける状態とを切換える多方バルブを設けたことを特徴とする液体供給装置を提案する。 Eighth, the multi-way valve feeds the solution from one pump unit to the supply flow path, and the suction flow path from the suction of the solution in the other pump unit to the multi-way valve of the analysis system. A state in which the pressure continues to be compressed, and a solution is supplied from the pump unit communicating with the other compressed suction passage to the supply passage, and the solution is sucked from the end of one supply, and the suction passage is connected to the system. Proposed is a liquid supply apparatus provided with a multi-way valve for switching between a state where compression continues to a pressure.
又、第九に、分析システムの供給流路に設けた圧力センサーと多方バルブ間の供給流路に、多方バルブに連結した試料導入ユニットを設けたことを特徴とする液体供給装置を提案する。 Ninth, a liquid supply apparatus is proposed in which a sample introduction unit connected to the multi-way valve is provided in the supply flow path between the pressure sensor provided in the supply flow path of the analysis system and the multi-way valve.
又、第十に、分析システムへの供給流路に設けた圧力センサーと多方バルブ間に、3方ジョイントを設置し、該3方ジョイントと吸入流路に設けた吸入バルブ間に、流路Vを設けて圧力校正装置を構成したことを特徴とする液体供給装置を提案する。 Tenth, a three-way joint is installed between the pressure sensor provided in the supply flow path to the analysis system and the multi-way valve, and a flow path V is provided between the three-way joint and the suction valve provided in the suction flow path. A liquid supply apparatus is proposed in which a pressure calibration apparatus is configured by providing a pressure sensor.
又、第十一に、吸入流路、供給流路、ポンプユニット1,2を多方バルブに連結させると共に、吸入流路、溶液貯蔵槽、排出流路を吸入バルブに連結させ、吸入流路を通じて多方バルブに接続したポンプユニット1又は2に対し、溶液貯蔵槽と排出流路の何れか一方との連通状態を選択的に切り換える吸入バルブを設けたことを特徴とする液体供給装置を提案する。
Eleventhly, the suction flow path, the supply flow path, and the
又、第十二に、多方バルブに二つのポンプユニットを連結自在とし、該多方バルブには第1圧力センサーを備えた分析システムへの供給流路と第2圧力センサーを備えた溶液貯蔵槽にいたる吸入流路を連結させると共に、一方のポンプユニットが多方バルブを介して供給流路に連結するときは、他方のポンプユニットが吸入バルブを介して吸入流路に連結し、多方バルブ切り換えにより、供給流路と吸入流路を交互に連結する多方バルブを構成したことを特徴とする溶液供給装置を提案する。 Twelfthly, two pump units can be connected to the multi-way valve, and the multi-way valve has a supply flow path to the analysis system having the first pressure sensor and a solution storage tank having the second pressure sensor. When one pump unit is connected to the supply flow path via the multi-way valve, the other pump unit is connected to the suction flow path via the suction valve, and by switching the multi-way valve, Proposed is a solution supply device comprising a multi-way valve that alternately connects a supply channel and a suction channel.
本発明によれば、ポンプ内の溶液を圧縮する際に、同一圧力センサーから夫々のポンプチャンバーの内部圧力値を得ることができ、従って、同一圧力センサーに基づいて、各ポンプユニットの内部圧力を制御するので、吐き出し始めの内部圧力とシステム圧力との差が無くなり、安定した圧力で連続送液することが出来ることになった。又、本発明によれば、クロマトグラフィーシステム圧力をモニタリングするシステム圧力センサーと複数のポンプユニットの内部圧力を観測する内部圧力センサーとは、所定の流量では圧力損失がほぼ無い流路を形成させて、実際に使用されるクロマトグラフィーシステムの分離・分析条件に対応できるように校正する装置を得ることができる。 According to the present invention, when compressing the solution in the pump, the internal pressure value of each pump chamber can be obtained from the same pressure sensor, and therefore the internal pressure of each pump unit is determined based on the same pressure sensor. Since it is controlled, the difference between the internal pressure at the start of discharge and the system pressure disappears, and continuous liquid feeding can be performed at a stable pressure. Further, according to the present invention, the system pressure sensor for monitoring the chromatography system pressure and the internal pressure sensor for observing the internal pressures of the plurality of pump units form a flow path that has almost no pressure loss at a predetermined flow rate. Thus, it is possible to obtain an apparatus for calibrating so as to be compatible with the separation / analysis conditions of the chromatography system actually used.
この結果、毛管カラムを使用する液体クロマトグラフィーのようなナノ、ミクロの微小流量の送液が容易、簡単に実施できる事になった。
しかも、その送液機構として、2つのポンプユニット間の圧力測定手段を別々に設けることの弊害を防ぐことが出来るように、2つのポンプユニットを多方バルブを介して連結し、共通の給入流路の設定により、ポンプユニット間の圧力差を解消し、極めて均質な送液を確保したものである。
As a result, it has become possible to easily and easily carry out nano- and micro-minute flow rates as in liquid chromatography using a capillary column.
Moreover, as a liquid feeding mechanism, the two pump units are connected via a multi-way valve so as to prevent the adverse effect of separately providing pressure measuring means between the two pump units, and a common supply flow path With this setting, the pressure difference between the pump units is eliminated, and extremely uniform liquid feeding is ensured.
更に、2つのポンプユニット間の圧力差を是正するための圧力校正路を設置することにより、通常の使用時と同じ状態の圧力比較及びその校正ができ、極めて正確な均等圧力で送液する道が確保されることになった。 In addition, by installing a pressure calibration path to correct the pressure difference between the two pump units, it is possible to compare and calibrate the pressure in the same state as in normal use, and to supply liquid with extremely accurate equal pressure. Was to be secured.
又、本発明によれば、バルブに連結した試料導入ユニットを設けたことにより、サンプルバンドの拡散悪影響を与える事なく、精密な試料導入が可能になった。 In addition, according to the present invention, by providing the sample introduction unit connected to the valve, it is possible to accurately introduce the sample without adversely affecting the diffusion of the sample band.
本願明細書に於いて、分析システムとは各種測定法に基づく測定、検出、分析機器を云い、システムを総括したものであるが、個々の検出、分析機器、試料導入部等の付属機器をも含むものとする。
ポンプユニットは、1つのシリンダーとそれに適応するプランジャー及びプランジャーを駆動するアクチュエーターから成るが、アクチュエーターとしてはステップモーターその他の従来公知のものが使用される。シリンダーの駆動に関しては、モーターによるネジの回転駆動によるプランジャー押出し形式を使用するのが便である。
システム圧力とは、分析システム及び/又はその流路に於ける圧力と言う。
In this specification, an analysis system is a measurement, detection, and analysis instrument based on various measurement methods, and is a generalization of the system, but it also includes individual detection, analysis instruments, and accessory equipment such as a sample introduction unit. Shall be included.
The pump unit is composed of one cylinder and a corresponding plunger and an actuator for driving the plunger. As the actuator, a step motor or other conventionally known one is used. Regarding the driving of the cylinder, it is convenient to use a plunger push-out type by rotating the screw by a motor.
System pressure refers to the pressure in the analysis system and / or its flow path.
以下、図1に示す実施例により本願発明を詳細に説明する。
本発明の実施例送液装置は、ポンプユニット1,2、分析システムたるクロマトグラフィーシステムX1の圧力をモニタリングするシステム圧力センサー3、ポンプユニット1,2の局部圧力等の圧力を測定する内部圧力センサー4、スイッチングバルブたる多方バルブ5、スイッチングバルブたる吸入バルブ6、溶液71を貯蔵する溶液貯蔵槽7とポンプユニット1,2との作動制御、及び多方バルブ5、吸入バルブ6(ここでは夫々8方バルブ、4方バルブを使用)の切り換え制御を為す制御部8から成り立っている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiment shown in FIG.
An embodiment of the present invention includes a liquid delivery device comprising:
圧力センサー3,4は、圧力を電気的な信号に変換する半導体素子またはピエゾ素子(圧電素子)からなる検知部、前記検知部をケーシングするケース、検知した信号を出力・増幅するための内蔵回路から構成されている。又、該圧力センサーは、流体の流れる流路、インレットとアウトレット、配管接続部を有する。この圧力センサーは、圧力を計測しようとする流路に用いられる配管の一部として接続してもよく、その配管にかかる圧力を測定し、電気的な信号として出力される。
The
制御部8は、圧力センサーからの圧力情報(センサーからの信号)、プランジャーの位置情報(駆動部からの信号)、ユーザーが指定した流速などの入力情報(インターフェースからの信号)を基に記憶し、内部での演算を行ない、プランジャーを駆動するリニアアクチュエーター9,10及びスイッチングバルブ5,6を動作させる信号を出力する機構の全体を合わせたコンピューターを制御部8と呼ぶ。
The
ポンプユニット1,2は、夫々ポンプチャンバー11,12内を往復運動し、且ポンプシール15,16を有するプランジャー13,14と、プランジャー13,14を駆動するリニアアクチュエーター9,10より構成される。これらポンプユニット1,2に於いて、プランジャー13,14を駆動するリニアアクチュエーター9,10はステップモーター、マイクロステップモーター等を使用し、減速歯車モジュールや軸受、ナット等による直線送動変換機構等の従来各種公知機構を使用して行なわれる。
The
ポンプユニット1,2はスイッチングバルブ5の夫々ポートC,Gに接続してあり、スイッチングバルブ5はここでは多方弁たる8方弁を使用している。スイッチングバルブ5のポートAには、受取り装置たるクロマトグラフィーシステムX1への供給流路Xが、システム圧力センサー3を介して接続されている。
又、スイッチングバルブ5にはそのポートEに、内部圧力センサー4を介してスイッチングバルブ6に接続する吸入流路Yが、そのポートaに接続されている。スイッチングバルブ6には、そのポートeに排出流路Z、例えばドレインチューブが連結してあり、そのポートaと連通するポートcには溶液貯蔵槽7が連結してあり、吸入流路Yの開閉を為す。
The
The switching
システム圧力センサー3は、スイッチングバルブ5に連結した供給流路Xの圧力、即ちクロマトグラフィー等の分析システムの圧力を感知するものである。内部圧力センサー4は、吸入流路Yに設置され、スイッチングバルブ5を介して、ポンプユニット1及びポンプユニット2に連結され、ポンプユニット1及びポンプユニット2及び吸入流路Yの圧力を観測し、制御部8に連結している。
制御部8は、吸入流路Yと溶液貯蔵槽7の連通及び隔絶、また吸入流路Yと排出流路Zの連通及び隔絶するためのスイッチングバルブ6の制御を行なっている。
The
The
ポンプユニット1,2の作動制御のための制御部8は前記システム圧力センサー3と前記内部圧力センサーの観測値により、又ポンプチャンバー11,12を往復動するプランジャー13,14のストローク長を得て、それを駆動するリニアアクチュエーター9,10の駆動を制御する如く構成されている。又、スイッチングバルブ5のポートB,D間とポートF,H間は夫々チューブ51,52により接続されている。該スイッチングバルブ5の8方スイッチングバルブは、4方スイッチングバルブ50を使用することも可能である(図2参照)。スイッチングバルブ6のポートbとdとは、プラグ栓で密栓するのが便である。
The
以下、本発明装置一実施例のポンプ動作を表にして示す。
多方バルブ5のバルブポジションは、以下に示すように略する。
バルブポジション「1」…ポートA,B、C,D、E,F、G,Hが連通状態
バルブポジション「2」…ポートB,C、D,E、F,G、H,Aが連通状態
The valve position of the
Valve position “1”: Ports A, B, C, D, E, F, G, H are in communication state Valve position “2”: Ports B, C, D, E, F, G, H, A are in communication state
次いで、上記装置の動作及び制御について説明する。
(1)先ず、初期化を行なう。多方バルブ5は、制御部8の制御によりポートF,G間、A,H間、B,C間、D,E間が夫々連通させる状態に切り換えられる。多方バルブ5が切り換った後に、制御部8によりスイッチングバルブ6も直ちにポートa,c間が連通される状態に切り換えられ、ポンプユニット1がアクチュエーター9の作動によるプランジャー13の後退により、溶液貯蔵槽7から溶液71を吸引する。ポンプユニット1が吸引を終えた後に、プランジャー13が停止すると同時に、多方バルブ5が切り換えられ、ポートG,H間、ポートE,F間、ポートA,B間、ポートC,D間が夫々連通される。吸入バルブ6は切り換えがなく、ポートa,c間が連通されたままで、ポンプユニット2がプランジャー14の後退により、溶液貯蔵槽7から溶液71を吸引する。ポンプユニット2が吸引を終えた後に、プランジャー14が停止する。
Next, the operation and control of the above apparatus will be described.
(1) First, initialization is performed. The
(2)多方バルブ5のポートC,D間、A,B間が連通された状態で、制御部8によりアクチュエーター9が作動し、ポンプユニット1のプランジャー13の前進により、ポンプチャンバー11内の溶液71をクロマトグラフィーシステムへの供給流路Xに連続に送出する。(送液段階)
(3)同時に、吸入バルブ6はポートa,c間が連通された状態から閉じられ、ポートaと(密栓されている)dが連通される状態に切り換えられる。ポンプユニット1の送液により、供給流路Xに送られシステム圧力が上昇し続けると共に、システム圧力センサー3の測定値は制御部8に伝えられる。一方、ポンプユニット2はプランジャー14の前進により、ポンプチャンバー12内の溶液を圧縮し続ける。ポンプチャンバー12内の圧力がセンサー4により感知され、その圧力が圧力センサー3の感知しているシステム圧力に達した後に、制御部8によりアクチュエーター10を介し、プランジャー14を停止させ待機させる。(圧縮段階)
(2) In a state where the ports C and D and A and B of the
(3) At the same time, the
(4)ポンプユニット1のプランジャー13が上死点に達し、停止する瞬間に、多方バルブ5はポートC,D間、A,B間、G,H間、E,F間が連通されている状態から、F,G間、A,H間、B,C間、D,E間が夫々連通される状態に切り換えられる。
(5)多方バルブ5が切り換えられると同時に、ポンプユニット2はプランジャー14の前進により、ポンプチャンバー12内の溶液をクロマトグラフィーシステムX1へ直ちに送出する。(送液段階)
(4) At the moment when the
(5) At the same time when the
(6)又、多方バルブ5が切り換えられた後に、スイッチングバルブ6も直ちにポートa,d間が連通された状態からa,c間が連通される状態に切り換えられ、ポンプユニット1がプランジャー13の後退により、溶液貯蔵槽7から溶液71を吸引する。
(7)ポンプユニット1が吸引終了した後に、吸入バルブ6が切り換えられ、ポートaと(密栓されている)dが連通されると共に、ポンプユニット1はプランジャー13の前進によりポンプチャンバー11内の溶液71を圧縮し続け、システム圧力に達した後に、プランジャー13を停止させ、待機させる。(圧縮段階)
(6) After the
(7) After the suction of the
(8)ポンプユニット2のプランジャー14が上死点に達し、停止する瞬間に、多方バルブ5は、ポートF,G間、A,H間、B,C間、D,E間が連通されている状態から、ポートC,D間、A,B間、G,H間、E,F間が連通されている状態に切り換えられる。
(9)多方バルブ5が切り換えられると同時に、ポンプユニット1はプランジャー13の前進により、ポンプチャンバー11内の溶液71をクロマトグラフィーシステムX1へ直ちに送出する。(送液段階)
(8) At the moment when the
(9) At the same time as the
(10)又、多方バルブ5が切り換った後に、吸入バルブ6も直ちにポートa,d間が連通された状態からa,c間が連通される状態に切り換えられ、ポンプユニット2がプランジャー14の後退により、溶液貯蔵槽7から溶液71を吸引する。
(11)ポンプユニット2が吸引した後に、吸入バルブ6が切り換えられ、ポートaと(密栓されている)dが連通されると共に、ポンプユニット2はプランジャー14の前進により、ポンプチャンバー12内の溶媒を圧縮し続け、内部センサー4の圧力がシステム圧力に達した時点に、プランジャー14を停止させ、待機させる。(圧縮段階)
(10) After the
(11) After suction by the
(12)ポンプユニット1とポンプユニット2が、このようにロジック的に組まれた通りに前記制御部8により制御され、(4)から(11)の動作を繰り返すことで、システム圧力が安定した状態を維持しながら、安定した連続送液を可能とした。
(12) The
(13)又、ポンプユニット1またはポンプユニット2が吸引した後に、吸入バルブ6がポートa,c間が連通された状態からポートa,e間が連通される状態に切り換えると共に、ポンプユニット1またはポンプユニット2は、プランジャーの前進によりポンプチャンバー11または12内の溶液を排出流路Z(ドレインライン)へ送出する。ポンプユニット1またはポンプユニット2のポンプチャンバー11または12内に気泡が存在した場合、または前回に使用した溶液がポンプチャンバー11または12と吸入流路Y内に残留した場合に、溶媒を吸引した後に、直ちに排出流路Z(ドレインライン)に流すことを繰り返すこと(パージ)により、ポンプチャンバー11または12内に存在した気泡を迅速に除去し、前回に使用した溶液も迅速に置換することができる。パージが終了した後に、ポンプユニット1またはポンプユニット2が吸引した溶液を圧縮し、システム圧力に達した時点にプランジャーを停止させ、待機する。
(13) Further, after the
図2については、8方バルブ5の代わりに4方バルブ50を使用するだけの相違なので、詳細については省略する。
Since FIG. 2 is different only by using a four-
図3,4に示す実施例は、システム圧力センサー3と多方バルブ5又は50から供給流路Xに試料導入ユニット17を設置したものである。試料導入ユニット17としては、バルブに連結したマニュアルインジェクターまたは自動的に試料をクロマトグラフィーX1に注入できるオートサンプラーが適当である。試料導入ユニット17により、ポンプユニット1または2から送出される溶液(移動相)により、該試料導入ユニット17にロードされたサンプルをクロマトグラフィーX1に導入させるものである。この機構により、サンプルバンドの拡散に悪影響を与えずに試料導入が可能になる。
In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the
次いで、圧力センサーの相互校正及び制御について説明する。基本機構は図1、図2の装置と同じであるが、多方バルブ5とシステム圧力センサー3間に3方ジョイント19を連結し、該3方ジョイント19と吸入バルブ6のポートbとの間に迂回流路Vを設置した構成をとる。(図5、図6)圧力センサーの校正原理としては、「センサー3と4を校正用流路で連通することにより、実際の圧力は同じになり、その時のセンサー出力を同一圧力と規定し、センサー3,4を校正する。」というものである
Next, mutual calibration and control of the pressure sensor will be described. The basic mechanism is the same as the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, but a three-way joint 19 is connected between the
配管での圧力損失は、センサー3,4に同じ圧力をかけられなくなり、センサーのズレとなるので、この3方ジョイント19および迂回流路Vの必要条件とすれば、「所定の流量では圧力損失がほぼない」ような形態を持ったジョイントである必要があるという点である。基本的には、3方ジョイント19には一般的に使用されるT字もしくはY字型の3方ジョイントを使用する事が出来る。圧力センサー3と圧力センサー4の相互校正は、内部圧力センサー4とシステム圧力センサー3の連通時、表示差をなくす表示校正を行なうことによる。例えば、下記の手順に基づいたプログラムにより自動的に行なうことが可能である。
Since the pressure loss in the piping prevents the same pressure from being applied to the
1)多方バルブ5は、ポートF,G間、A,H間、B,C間、D,E間がそ
れぞれ連通される状態に切り換える。多方バルブ5が切り換えられた後に、吸入バルブ6も直ちにポートa,c間が連通される状態に切り換えられ、ポンプユニット1がプランジャー13の後退により、溶液貯蔵槽7から溶液71を吸引する。
1) The
2)ポンプユニット1が吸引を終えた後に、プランジャー13が停止すると同時に、多方バルブ5が切り換えられ、ポートG,H間、E,F間がそれぞれ連通される。吸入バルブ6は切り換えはなく、ポートa,c間が連通されたままで、ポンプユニット2がプランジャー14の後退により、溶液貯蔵槽7から溶液71を吸引する。ポンプユニット2が吸引を終えた後に、プランジャー14が停止する。
2) After the
3)吸入バルブ6は、ポートa,c間が連通された状態からa,b間が連通される状態に切り換えられる。
3) The
4)ポンプユニット1とポンプユニット2のどちらか又は両方が、ポンプチャンバー11とポンプチャンバー1のどちらか又は両方の溶液をクロマトグラフィーシステムに連続して送出する。
4) Either or both of
5)システム圧力センサー3と内部圧力センサー4とが連通するので、両センサーは同一システム圧力を感受する。システム圧力が安定した後に、システム圧力センサー3と内部圧力センサー4の出力測定値を制御部に8において比較し、同一出力にその表示を校正する。
5) Since the
1 ポンプユニット
2 ポンプユニット
3 システム圧力センサー
4 内部圧力センサー
5 多方バルブ
6 吸入バルブ
7 溶液貯蔵槽
8 制御部
9 リニアアクチュエーター
10 リニアアクチュエーター
11 ポンプチャンバー
12 ポンプチャンバー
13 プランジャー
14 プランジャー
15 ポンプシール
16 ポンプシール
17 試料導入ユニット
19 3方ジョイント
50 スイッチングバルブ
51 チューブ
52 チューブ
71 溶液
A ポート
B ポート
C ポート
D ポート
E ポート
F ポート
G ポート
H ポート
X 供給流路
X1 クロマトグラフィーシステム
Y 吸入流路
Z 排出流路
V 迂回流路
a ポート
b ポート
c ポート
d ポート
e ポート
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