JP2008032512A - 示差屈折率検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】統一的な基準の下でパージを確実に行なう。
【解決手段】測定光の光軸に対して傾斜した隔壁１８で仕切られた２つのセルの一方Ｓを試料溶液、他方Ｒを参照溶液が通過するフローセルにスリット１０を通ってきた測定光を透過させ、その透過光をミラー２６により反射させて再びフローセル１６を透過させた測定光をスリット像として受光する受光素子３０と、受光素子３０上でのスリット像を平行移動させるためのゼログラス２８と、ゼログラス２８を回転させるためのゼログラス駆動手段３２と、２つのセル（Ｓ，Ｒ）を同一溶液で満たしたときのゼログラス２８の回転角度を記憶する記憶部を備え、フローセルの参照溶液を置換するパージ動作の際に、記憶部に記憶したゼログラスの回転角度を基準値とし、現在のゼログラス２８の回転角度と比較し、同じであればパージ動作を終了する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体クロマトグラフなどの分析装置における検出器として用いられる示差屈折率検出器に関するものである。

示差屈折率検出器は、測定光の光軸に対して傾斜した隔壁で仕切られた２つのセルを有しその一方に試料溶液、他方に参照溶液が通過するフローセルと、このフローセルで屈折された測定光を受光する受光素子と、スリットを介して測定光をフローセルに照射し、フローセルからの測定光を受光素子へ導き、受光素子上にスリットの像を結像させる光学系とを備え、その受光素子上のスリット像の変位量から試料溶液の屈折率変化を検出する。

図３は、示差屈折率検出器の一例を概略的に表わしたものである。光源８からの光がスリット１０を通して測定光１２となり、フローセル１６の前方に置かれたレンズ１４を通してフローセル１６に照射される。フローセル１６は、隔壁１８で仕切られた２つのセルＳとセルＲとからなる。セルＳは、液流入口２２ｉと液流出口２２ｏを有し、セルＲは、液流入口２４ｉと液流出口２４ｏを有する。フローセル１６の後方には、ミラー２６が配置される。フローセル１６を透過した測定光がミラー２６で反射され、再びフローセル１６を透過するようになっている。フローセル１６を透過したミラー２６からの反射光は、レンズ１４により受光素子３０上にスリット像として結像される。受光素子３０は、その受光面が２分割されており、スリット像は２分割された受光素子３０のそれぞれの領域をまたぐように結像される。レンズ１４と受光素子３０の間の光路上には、受光素子３０上でのスリット像を平行移動させるためにゼログラス２８が配置されている。ゼログラス２８は、制御・演算部３４からの信号により回転するパルスモータ３２によって回転する。この時の回転角度に応じて、ゼログラス２８は受光素子３０上のスリット像を平行移動させる。信号処理回路３６は受光素子３０の検出信号に基づいて屈折率変化を求めるため信号処理を行なうものであり、制御・演算部３４にて示差屈折率検出器として出力値が求められる。

物質の屈折率は温度依存性が大きく、その温度依存性は物質によって大きく異なる。故に、示差屈折率検出器においては、実際の試料の分析を行なう前には、試料溶液が通過するセル（Ｓ）や参照溶液が通過するセル（Ｒ）の内容液を十分に置換しなければならない。特に移動相の組成を変更するときには、セルＲの内容液の置換（パージ）が行なわれるような流路構成が必要になる。このため、フローセル１６につなげられる流路は、分析時とパージ動作時とで切り換えられる構成になっている。すなわち、分析時には、カラム（図示せず）からの流出液が液流入口２２ｉからセルＳに入り液流出口２２ｏから流出する流路が形成され、パージ動作時には、液流出口２２ｏから液流入口２４ｉを経てセルＲに流入し、その後、液流出口２４ｏから流出する流路が形成される。したがって、分析時にはセルＳに分析用の移動相と試料溶液が流通し、セルＲに移動相が貯留された状態になり、パージ動作時にはセルＳとセルＲは双方が連通され、双方に分析用の移動相が流通することになる。

パージ動作は、セル内に気泡が生じた場合や移動相の組成を変える場合に行なわなければならない。パージが不十分であると、温度変化に対する出力値の変動が発生しやすい状態になり、検出器として十分な機能を果たさなくなる。

従来、パージ動作は、次の３つのいずれかの方法で行なわれていた。まず、操作者が手動で行なう方法として、（１）示差屈折率検出器に接続された送液装置により適当な条件下で適当な時間送液を行い、示差屈折率検出器の出力が安定したことをデータ処理装置の画面上で確認をする方法である。次に、パージ動作を自動的に行なう方法として、（２）予め定められた時間だけパージ動作を行い、その時間が経過すると自動的に終了する方法（特許文献１）、（３）予め定められた容量だけパージ動作を行い、送液装置がその容量を送液して終了する方法、である。

特開２００１−０３３３８６号公報

上述の３つの方法には、欠点がある。（１）の方法によれば、操作を操作者が行わなければならず、操作者はパージが終了するまでの時間を無駄にすることが多い。また、パージが十分に実行されたかどうかの判定に関しては、パージが十分に実行されたかどうかを示すような情報は少なく、操作者の経験に依るところが大きいため、その基準は人により異なるものとなる。（２）の方法によれば、所定の時間の経過後に自動的にパージ動作が終了するので、（１）の場合のような時間に関する問題は低減される。しかし、フローセルを流通する液の流量やパージする液／される液の組み合わせ等の条件の違いにより所定の時間内でなされるパージの程度が異なってしまう。また、パージ動作の途中、パージする液が不足する等の何らかの不具合により実質的にパージが行われなかった状況でも、所定の時間の経過とともにパージ動作が終了してしまう。（３）の方法によれば、所定の容量を送液後に自動的にパージ動作が終了するので、時間に関する問題は軽減される。しかし、これも（２）と同様に、条件によりパージの程度が異なり、また、不具合の下でもパージ動作が終了したことになってしまう。

図４は、パージの程度とゼログラスの回転角度の関係を示す概念図である。受光素子３０の２分割された領域をまたいでスリット像が結像されるようにゼログラス２８が回転する。温度が均一（例えば４０℃）に保たれたフローセルで、セルＳとセルＲの内容液の組成が全く同一になるようにパージが十分に行われると、図４(a)のようになる。しかし、パージが不十分で、セルＳとセルＲの内容液の組成が異なると、セルＳ／セルＲ界面で屈折が生じ、光軸から逸れることになる（図４(b)）。この逸れは、ゼログラス２８を回転し、受光素子３０上のスリット像を平行移動させることで修正され、受光素子３０の２分割された領域上に均等に結像（正中位置）するようになる。このため、見かけ上、十分なパージが行なわれた状態であるように見えてしまう。
示差屈折率検出器が分析可能な状態まで安定化したことを確認する基準を明確にすることにより、安定状態の判断における個人差の影響を排し、効率の良い分析操作を行なうことができる示差屈折率検出器及びそれを備えた液体クロマトグラフ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、測定光の光軸に対して傾斜した隔壁で仕切られた２つのセルの一方を試料溶液、他方を参照溶液が通過するフローセルにスリットを通ってきた測定光を透過させ、その透過光をミラーにより反射させて再び前記フローセルを透過させた測定光をスリット像として受光する受光素子と、前記受光素子上での前記スリット像を平行移動させるためのゼログラスと、前記ゼログラスを回転させるためのゼログラス駆動手段を備える示差屈折率検出器において、前記２つのセルを同一溶液で満たしたときの前記ゼログラスの回転角度を記憶する記憶部を備えることを特徴とする。さらに、前記フローセルの参照溶液を置換するパージ動作の際に、現在のゼログラスの角度と、前記記憶部に記憶したゼログラスの回転角度と比較し、その差が所定の範囲内となったときにパージ動作を終了する判定部を備えることを特徴とする。

または、測定光の光軸に対して傾斜した隔壁で仕切られた２つのセルの一方を試料溶液、他方を参照溶液が通過するフローセルにスリットを通ってきた測定光を透過させ、その透過光をミラーにより反射させて再び前記フローセルを透過させた測定光をスリット像として受光する受光素子と、前記受光素子上での前記スリット像を平行移動させるためのゼログラスと、前記ゼログラスを回転させるためのゼログラス駆動手段とを備える示差屈折率検出器の前記フローセルをパージするパージ方法において、前記２つのセルを同一溶液で満たしたときの前記ゼログラスの回転角度を記憶し、前記フローセルの参照溶液を置換するパージ動作の際に、現在のゼログラスの角度と、前記記憶部に記憶したゼログラスの回転角度と比較し、その差が所定の範囲内となったときにパージ動作を終了することを特徴とするパージ方法である。

この構成を採用することにより、パージが完全に行われた状態、すなわち、隔壁で仕切られたセルのそれぞれを同一の溶液で満たされた状態におけるゼログラスの回転角度が記憶され、パージの程度を判定する際に、記憶された回転角度が基準値として利用されるようになる。そして、この基準に基づいて、パージ動作の終了の適否を判定するようになる。ここで、回転角度は、角度を表す数値そのものではなく、パルスモータを所望の回転角度だけ駆動させるパルス数として扱っても同様の効果を得る。

隔壁で仕切られたフローセルのそれぞれを同一の溶液で満たされた状態でのゼログラスの回転角度を記憶し、パージ動作中のゼログラスの回転角度を比較して、パージの程度を判定するので、人による判断の余地がなくなり、統一的なレベルのパージ状態を実現することができる。基準を満たすまでパージ動作を行なうので、パージする液／される液の組み合わせや流量等の条件によらず、十分なパージを行なうことができる。また、屈折率の時間的な変動に基づいて判定をするのではないので、測定限界の下限や上限を超えた状態で屈折率の時間的な変動を検出できない状態にあっても、誤ってパージ動作が終了されたという判断がなされず、確実にパージが行われる。この示差屈折率検出器を液体クロマトグラフの検出器として採用すれば、確実なパージが行われた条件で分析が可能となり、信頼性の高いデータを得ることができる。

以下、本発明に係る示差屈折率検出器について、図に沿って説明する。
図１は、本発明に係る示差屈折率検出器の構成を示す図である。図４に示した従来の示差屈折率検出器に加え、本発明に係る示差屈折率検出器には、ゼログラス２８の回転角度を記憶する記憶部３８が備えられる。記憶部３８には、２つのセル（Ｓ，Ｒ）を同一溶液で満たしたとき、スリット像が受光素子３０上の正中位置に結像されるようなゼログラス２８の回転角度を、パージが十分に行なわれた状態であると判定する基準の値として記憶される。さらに、判定部４０が備えられ、記憶部３８に記憶した回転角度と現在の回転角度を比較する。

セルＳ及びセルＲが同じ組成の液で満たされた場合は、セルＳ／セルＲ界面での屈折は生じないので、受光素子３０の正中位置にスリット像を結像させるゼログラス２８の回転角度は移動相の組成が同じである限り一定である。したがって、１種の移動相のみを使用するような場合であれば、一旦、基準値を記憶部３８に記憶させれば、以降はこの値を参照するだけでよいので、改めて基準値を設定する必要はない。セルＲ内に気泡が生じたり、参照溶液を交換する場合にこの基準値を用いてパージ動作を行うことができる。

図２は、本発明に係る示差屈折率検出器のパージ動作を示すフローチャートである。本発明に係る示差屈折率検出器でパージ動作を開始させると、示差屈折率検出器の流路がパージ用流路に切り換えられる（ST.1）。パージ用流路が形成された状態で、送液装置から送液された液がセルＳ及びセルＲの内容液が次第に置換される。

送液によってセルＳ及びセルＲの内容液の置換が進行すると、セルＳ及びセルＲの内容液の組成が変化するのに伴い、屈折率が変化する。フローセル１６を通過する測定光の光路が変わり、受光素子３０上のスリット像の位置が正中位置からずれる。スリット像が受光素子３０の正中位置になるようにゼログラス２８を回転させる（ST.2）。

このとき、記憶部３８から基準値として記憶された回転角度が読み出され、ゼログラス２８の現在の回転角度と比較される（ST.3）。ゼログラスの現在の回転角度が基準値の差が所定の範囲内（例えば±１°）、ゼログラス２８の回転角度は２つのセルを同一溶液で満たした状態、すなわち、パージが十分に行なわれた状態であると判断される。パージが十分に行われたと判断されれば、流路が分析用流路に切り換えられる（ST.4）。ゼログラス２８の現在の回転角度と基準値との差が、所定の範囲内でなければ、パージが続行される。
かくして、確実な基準を定めたパージを行なう示差屈折率検出器が提供される。

なお、本発明の実施の際には、所定の時間・容量でパージ動作を行なう従来の方法を併用することを妨げない。例えば、最低でも５分間のパ−ジの後、ゼログラスの回転角度を基準とした本発明のパージ方法を実施しても良く、あるいは、最低でも２ｍｌのパ−ジの後、本発明のパージ方法を実施しても良い。このようにしておけば、パージ開始の初期にセルＳとセルＲの内容液の屈折率が偶然同じ値になる瞬間があったとしても、最低でも５分間（２ｍｌ）行なわれるパージ動作の段階であるので、中途半端な状態でパージ終了の判定がなされない。

また、フローセル部のセルの温度調節が可能であれば、例えば設定温度を１分周期で４０℃、４１℃、４０℃、４１℃・・・と変動させながら本発明に係るパージ動作を行なうことも可能である。ある温度での屈折率が同一で屈折率の温度係数が異なるような液の組み合わせの場合のパージに有効である。温度を変動させながら判定を行なうので、一方の温度（ここでは４０℃）でゼログラスの回転角度が基準値と一致しても、他方の温度（ここでは４１℃）で一致するとは限らない。セルＳとセルＲの内容液の組成が完全に同一になったとき初めて、双方の温度においてゼログラスの回転角度と基準値との差が所定の範囲内に入ることになる。このようにしておけば、変動する温度条件下において、セルＳとセルＲの内容液の組成が同一になるまで置換されるので、確実なパージを行なうことができるようになる。

上記実施例は本発明の単なる一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正したものも本発明に包含されることは明らかである。

本発明に係る示差屈折率検出器の構成を示す図である。 本発明に係る示差屈折率検出器の調整手順を示すフローチャートである。 一般的な示差屈折率検出器の構成を示す図である。 パージの程度とゼログラスの回転角の関係を示す概念図である。

符号の説明

８・・・・・光源
１０・・・・・スリット
１２・・・・・測定光
１４・・・・・レンズ
１６・・・・・フローセル
Ｓ・・・・・試料液側セル
Ｒ・・・・・参照液側セル
１８・・・・・隔壁
２２ｉ・・・・液流入口
２２ｏ・・・・液流出口
２４ｉ・・・・液流入口
２４ｏ・・・・液流出口
２６・・・・・ミラー
２８・・・・・ゼログラス
３０・・・・・受光素子
３２・・・・・パルスモータ
３４・・・・・制御・演算部
３６・・・・・信号処理回路
３８・・・・・記憶部
４０・・・・・判定部

Claims (4)

1. 測定光の光軸に対して傾斜した隔壁で仕切られた２つのセルの一方を試料溶液、他方を参照溶液が通過するフローセルにスリットを通ってきた測定光を透過させ、その透過光をミラーにより反射させて再び前記フローセルを透過させた測定光をスリット像として受光する受光素子と、前記受光素子上での前記スリット像を平行移動させるためのゼログラスと、前記ゼログラスを回転させるためのゼログラス駆動手段を備える示差屈折率検出器において、
   前記２つのセルを同一溶液で満たしたときの前記ゼログラスの回転角度を記憶する記憶部を備える
   ことを特徴とする示差屈折率検出器。
2. 請求項１に記載の示差屈折率検出器において、
   前記フローセルの参照溶液を置換するパージ動作の際に、現在のゼログラスの回転角度と、前記記憶部に記憶したゼログラスの回転角度と比較し、その差が所定の範囲内となったときにパージ動作を終了する判定部を備える
   ことを特徴とする示差屈折率検出器。
3. カラムと、前記カラムに移動相を送液する送液装置と、前記カラムと前記送液装置との間に設けられた試料導入装置と、前記検出器が請求項１或いは２のいずれか１項に記載の示差屈折率検出器とを備えた
   ことを特徴とする液体クロマトグラフ。
4. 測定光の光軸に対して傾斜した隔壁で仕切られた２つのセルの一方を試料溶液、他方を参照溶液が通過するフローセルにスリットを通ってきた測定光を透過させ、その透過光をミラーにより反射させて再び前記フローセルを透過させた測定光をスリット像として受光する受光素子と、前記受光素子上での前記スリット像を平行移動させるためのゼログラスと、前記ゼログラスを回転させるためのゼログラス駆動手段とを備える示差屈折率検出器の前記フローセルをパージするパージ方法において、
   前記２つのセルを同一溶液で満たしたときの前記ゼログラスの回転角度を記憶し、
   前記フローセルの参照溶液を置換するパージ動作の際に、現在のゼログラスの回転角度と、前記記憶部に記憶したゼログラスの回転角度と比較し、その差が所定の範囲内となったときにパージ動作を終了する
   ことを特徴とするパージ方法。
   

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