JP2016080466A - 液体クロマトグラフシステムとその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び低コスト化を図る液体クロマトグラフシステムを提供する。【解決手段】液体クロマトグラフシステムを構成する動作ユニットに設けられている複数のモジュールのうち、共通の電源系統により電力が供給される２以上のモジュールについて、優先度の高いモジュールから順に出力を決定する。出力未決定のモジュールの出力は、それよりも優先度の高いモジュールの消費電力を算出し、予め定められた消費電力の合計値についての許容値と算出した消費電力との差分値を残余電力として求め、出力未決定のモジュールの消費電力が残余電力以下となるように、そのモジュールの出力を決定する。【選択図】図３

Description

本発明は、送液ユニットやオートサンプラ、カラムオーブンユニット、検出ユニットなどのユニットを備えて一体的に構成された液体クロマトグラフシステムとその制御方法に関するものである。

複数のユニットが組み合わされて一体として構成された液体クロマトグラフシステムがある（例えば、特許文献１参照。）。かかる液体クロマトグラフシステムは、送液ユニット、オートサンプラ、カラムオーブンユニット及び検出ユニットにより構成されている。これらのユニットは、送液ユニット側を上流として互いに流路で接続されている。

送液ユニットは、送液ポンプによって移動相を送液するユニットであり、オートサンプラはユーザによって設置された試料容器から試料を採取し、送液ユニットにより移動相が送液される分析流路中に試料を注入するユニットである。カラムオーブンユニットは、オートサンプラの下流側に接続された分析カラムを有し、その分析カラムの温度をヒータやペルチェ素子などの温調機構を用いて一定温度に維持するユニットである。検出ユニットは、分析カラムのさらに下流側に接続され、分析カラムで分離された試料成分を検出するユニットである。

特開平６−１０２２６９号公報

複数のユニットを組み合わせて一体として構成された液体クロマトグラフシステムは、各ユニットの大きさも小さくない上、各ユニットのコストも高く、結果として液体クロマトグラフシステム全体の大きさが大きくなり、コストも高いものとなっていた。

そこで、本発明は、液体クロマトグラフシステム全体の小型化と低コスト化を図ることを目的とするものである。

本発明にかかるモジュール出力制御方法の一実施形態は、液体クロマトグラフシステムを構成する動作ユニットに設けられている複数のモジュールのうち、共通の電源系統を用いて電力を供給しながら該液体クロマトグラフシステムの起動中に常時駆動される２以上のモジュールの出力を、以下のステップをその順に繰り返し実行することにより制御するものである。
（１）共通の電源系統を用いて電力が供給される各モジュールついて予め規定された優先度を認識するステップ、
（２）優先度の最も高いモジュールの出力を決定するステップ、
（３）出力の決定されたモジュールの消費電力を算出するステップ、
（４）予め定められた消費電力の合計値についての許容値と（３）のステップにより算出した消費電力との差分値を残余電力として求めるステップ、及び
（５）出力未決定のモジュールの消費電力が残余電力以下となるように、出力未決定のモジュールの出力を決定するステップ。

ここで、液体クロマトグラフシステムを構成する動作ユニットとしては、例えばオートサンプラやカラムオーブンユニット、検出ユニットなどが挙げられる。これらの動作ユニットのほか、液体クロマトグラフは、動作ユニットの動作制御を行なう制御ユニットや各動作ユニットに電力を供給する電源ユニットにより構成される。

また、各動作ユニットに設けられているモジュールとは、電力の供給を受けて動作する構成要素を意味する。常時駆動されるモジュールとしては、例えば分析カラムや試料容器の温度を調節するためのヒータやペルチェ素子、送液ポンプ用のモータなどが挙げられる。常時駆動されないモジュールとして、試料の採取に用いられるニードルを駆動するためのモータや、液の吸入と吐出を行なうポンプの駆動用モータ、切替バルブ駆動用のモータなどが挙げられる。

本発明にかかる液体クロマトグラフシステムの一実施形態は、複数の動作ユニット、電源ユニット、及び制御ユニットを備えている。各動作ユニットは独自に電源部をもたない。電源ユニットは、各動作ユニットに設けられたモジュールに電力を供給するものであって、該液体クロマトグラフシステムの起動中に常時駆動される複数のモジュールに電力を供給する１つの電源系統である共通電源系統を有する。制御ユニットは、許容値保持部、優先度保持部、モジュール出力決定部、消費電力算出部、及び残余電力算出部を備えている。許容値保持部は、共通電源系統における消費電力の許容範囲の最大値として予め規定された許容値を保持する。優先度保持部は、共通電源系統により電力が供給される各モジュールについて予め規定された優先度に関する情報を保持する。モジュール出力決定部は、優先度保持部に保持された優先度に関する情報に基づいて、共通電源系統により電力が供給されるモジュールにおいて、出力未決定のモジュールのうち最も優先度の高いモジュールの出力を決定する。消費電力算出部は、モジュール出力決定手段により出力の決定されたモジュールがその出力で駆動されたときの消費電力を算出する。残余電力算出部は、許容値と出力の決定されたモジュールの消費電力との差分値を残余電力として求める。さらに、モジュール出力決定部は、出力未決定のモジュールが駆動されたときにその消費電力が残余電力を超えないように、モジュールの出力を決定するように構成されている。

本発明にかかるモジュール出力制御方法の一実施形態によれば、共通の電源系統を用いて電力を供給する２以上のモジュールについて、予め各モジュールについて規定された優先度の高いモジュールの出力を優先的に決定してその消費電力を算出し、予め設定された許容値からその消費電力を差し引いた残余電力を優先度の低いモジュールの消費電力が超えないように、優先度の低いモジュールの消費電力を決定するため、予め設定された許容値の範囲内で共通の電源系統を用いて複数のモジュールに電力を供給することが可能となる。これにより、動作ユニットごとに電源部を搭載する必要がなくなり、各ユニットを小型化させることができるとともに、各ユニットにかかるコストを低減できる。１つの電源系統により電力が供給される複数のモジュールの消費電力が予め設定された許容値以下となるように各モジュールの出力が決定されるので、それらのモジュールの最大消費電力の合計よりも小さい容量の電源系統を共通の電源系統として用いることができ、電源ユニットの小型化や省電力化を図ることができる。

本発明にかかる液体クロマトグラフシステムの一実施形態によれば、該液体クロマトグラフシステムを構成する各動作ユニットは独自に電源をもたず、電源ユニットによって各ユニットに電力が供給されるようになっているので、各ユニットが小型化され、液体クロマトグラフシステム全体の小型化が図れる。電源ユニットは、常時駆動される複数のモジュールに対して電力を供給する共通電源系統を有し、優先度の高いモジュールの出力を先に決定してその消費電力を算出し、出力未決定のモジュールの消費電力が予め設定された許容値までの残りの消費電力（残余電力）以下となるようにそれらのモジュールの出力を決定するので、共通電源系統における消費電力を予め設定された許容値以下に抑制することができる。これにより、すべてのモジュールが最大出力で駆動されたときの消費電力をカバーできるような容量の大きい電源ユニットを設けることなく、それよりも容量の小さい電源ユニットで液体クロマトグラフシステムを運用することができるので、液体クロマトグラフシステムの低コスト化と省電力化を図ることが可能となる。

液体クロマトグラフシステムの一実施例を示す概略構成図である。 同実施例における制御系統及び電力供給系統を示すブロック図である。 同実施例におけるモジュールの動作制御を示すフローチャートである。 同実施例において電源ユニットの第２系統を用いて電力が供給されるモジュールについて規定された優先度の一覧である。 液体クロマトグラフシステムにおける電力供給系統の他の例を示すブロック図である。 ペルチェ素子についての出力とそのときの予想消費電力との関係を示すテーブルの一例である。

本発明にかかるモジュール出力制御方法のさらに好ましい実施形態について以下に述べる。

（５）のステップにおいて、出力未決定のモジュールが２以上ある場合、それらのモジュールうち優先度のより高いモジュールから順に出力を決定してもよい。そうすれば、優先度の高いモジュールの消費電力に応じて優先度の低いモジュールの出力が抑制されるので、モジュールの出力の抑制が分析結果に与える影響を小さくすることができる。

（３）のステップにおいて、優先度の最も高いモジュールが（２）のステップにおいて決定された出力で駆動される前に、そのモジュールの消費電力を（２）のステップにおいて決定された出力に基づいて算出することが好ましい。そうすれば、優先度の高いモジュールが実際に駆動されてから、その消費電力に応じてより優先度の低いモジュールの出力を決定する場合に比べて、優先度の高いモジュールと優先度の低いモジュールの駆動されるタイミングのずれを小さくすることができる。

優先度の高いモジュールと優先度の低いモジュールとが異なるタイミングで駆動されると、それらのモジュールの消費電力の合計が予め設定された許容値を超えてしまうことが起こり得る。そのため、（５）のステップにおいて出力の決定された優先度の低いモジュールと、（２）のステップにおいて出力の決定されたモジュールとを同時に駆動することが好ましい。そうすれば、すべてのモジュールが同じタイミングで駆動され、消費電力に基づく各モジュール出力の制御の精度が向上する。

ここで、各動作ユニットに設けられて常時駆動されるモジュールとしてはペルチェ素子やヒータが挙げられる。ヒータは抵抗値が常に一定であるため、その出力（例えば駆動電流値）から消費電力を計算によって求めることができるが、ペルチェ素子は、吸熱側と放熱側の温度差等によって抵抗値が変わるため、出力を固定しても駆動条件によって消費電力が変動し、消費電力を出力に基づいて計算で求めることができない。

そこで、ペルチェ素子が共通電源系統によって電力が供給されるモジュールの中に含まれている場合に、該ペルチェ素子の消費電力を、ペルチェ素子の出力とその出力でペルチェ素子を駆動したときの消費電力の予測値との関係を示す情報として予め用意された消費電力データに基づいて算出するようにしてもよい。ペルチェ素子の消費電力の予測値は、予め種々の条件下で駆動させたときの最大消費電力を実測により求めて消費電力データとして用意しておく。これにより、ペルチェ素子を実際に駆動させる前に消費電力を求めることができる。

動作ユニットとしてオートサンプラとカラムオーブンユニットがあり、オートサンプラに、試料容器の温度を一定温度に調節する試料温調用ペルチェ素子と該オートサンプラ内を除湿するための除湿用ペルチェ素子が設けられ、カラムオーブンユニットに、分析カラムの温度を一定温度に調節するためのカラム温調用ペルチェ素子及びカラム温調用ヒータが設けられ、試料温調用ペルチェ素子、除湿用ペルチェ素子、カラム温調用ペルチェ素子及びカラム温調用ヒータに対して共通の電源系統を用いて電力を供給する場合には、カラム温調用ペルチェ素子及びカラム温調用ヒータの優先度を最も高く設定し、除湿用ペルチェ素子の優先度を最も低く設定することが好ましい。分析カラムの分離性能は温度依存性が高く、分析カラムの温度が変動すると分析結果に大きな影響を与える。そのため、カラム温調用ペルチェ素子及びカラム温調用ヒータの優先度は最も高いことが望ましい。逆に、除湿用ペルチェ素子はオートサンプラ内の湿度を下げる目的で設けられているものであり、除湿用ペルチェ素子の出力が変動しても、分析結果に与える影響は小さい。そのため、除湿用ペルチェ素子の優先度は最も低くてよい。モジュールの優先度をこのように設定しておくことで、分析結果に与える影響を最小限に留めながら、共通電源系統での消費電力を所定の許容値内に抑制することができ、液体クロマトグラフシステム全体の省電力化や低コスト化を図ることができる。

本発明にかかる液体クロマトグラフシステムのさらに好ましい実施形態について以下に述べる。

モジュール出力決定部は、出力未決定のモジュールが２以上存在するときは、それらのモジュールのうちより優先度の高いモジュールから出力を決定するようになっていることが好ましい。そうすれば、優先度の高いモジュールの消費電力に応じて優先度の低いモジュールの出力が抑制されるので、モジュールの出力の抑制が分析結果に与える影響を小さくすることができる。

消費電力算出部は、モジュール出力決定部により出力の決定されたモジュールが決定された出力で駆動される前に、モジュール出力決定部により決定された出力に基づいて該モジュールの消費電力を算出することが好ましい。そうすれば、優先度の高いモジュールが実際に駆動されてからより優先度の低いモジュールの出力を決定する場合に比べて、優先度の異なるモジュールの駆動されるタイミングのずれが小さくなる。

モジュール出力決定手段により出力の決定されたモジュールがその出力で駆動される前に、モジュール出力決定手段によって出力の決定されたモジュールの消費電力が消費電力算出部によって算出され、その消費電力に基づいて残余電力算出部により残余電力が算出され、その残余電力に基づいて出力未決定のモジュールの出力がモジュール出力決定手段により決定されることが好ましい。そうすれば、すべてのモジュールを同じタイミングで駆動することができ、消費電力に基づく各モジュール出力の制御の精度が向上する。

ペルチェ素子の出力とその出力で該ペルチェ素子を駆動したときの消費電力の予測値との関係を示す消費電力データを保持する消費電力データ保持部をさらに備え、消費電力算出部は、消費電力データ保持部に保持されている消費電力データに基づいてペルチェ素子の消費電力を算出することが好ましい。そうすれば、そのモジュールを実際に駆動させる前にその消費電力を求めることができる。

動作ユニットとして、移動相を送液する送液ユニット、送液ユニットにより送液される移動相が流れる分析流路中に試料を注入するオートサンプラ、分析流路上のオートサンプラよりも下流側に設けられた分析カラムを有するカラムオーブンユニット、及び分析カラムで分離された試料成分を検出する検出ユニットを含んでおり、オートサンプラにおいて設置された試料容器の温度を調節する試料温調用ペルチェ素子、オートサンプラ内の除湿を行なう除湿用ペルチェ素子、カラムオーブンユニットにおいて分析カラムの温度を調節するカラム温調用ペルチェ素子及びカラム温調用ヒータに対して共通電源系統により電力を供給するように構成されている場合には、カラム温調用ペルチェ素子とカラム温調用ヒータの優先度が最も高く、除湿用ペルチェ素子の優先度が最も低く設定されていることが好ましい。これにより、分析結果に与える影響を最小限に留めながら、共通電源系統での消費電力を所定の許容値内に抑制することができ、液体クロマトグラフシステム全体の省電力化や低コスト化を図ることができる。

以下、本発明にかかるモジュール出力制御方法を適用した液体クロマトグラフシステムの一実施例について、図面を用いて説明する。

まず、図１を用いて、液体クロマトグラフシステム全体の構成について説明する。

この液体クロマトグラフシステムは、送液ユニット２、オートサンプラ４、カラムオーブンユニット６及び検出ユニット８の各動作ユニット、各動作ユニット２，４，６及び８の動作制御を行なう制御ユニット９、及びそれらの動作ユニット２，４，６，８と制御ユニット９に必要な電力を供給する電源ユニット１０を備えている。オペレータは制御ユニット９を介してこの液体クロマトグラフシステムの管理を行なう。制御ユニット９は、専用のコンピュータ又は各ユニット２，４，６，８を管理するためのソフトウェアが導入された汎用のパーソナルコンピュータにより実現することができる。

送液ユニット２の筐体には送液ポート２ａが、オートサンプラ４の筐体には入口ポート４ａ及び出口ポート４ｂが、カラムオーブンユニット６の筐体には入口ポート６ａ及び出口ポート６ｂが、検出ユニット８の筐体には入口ポート８ａ及び出口ポート８ｂがそれぞれ設けられている。送液ユニット２の送液ポート２ａとオートサンプラ４の入口ポート４ａは配管１１によって接続されている。オートサンプラ４の出口ポート４ｂとカラムオーブンユニット６の入口ポート６ａは配管１２によって接続されている。カラムオーブンユニット６の出口ポート６ｂと検出ユニット８の入口ポート８ａは配管１４によって接続されている。検出ユニット８の出口ユニット８ｂはドレインに通じている。

送液ユニット２の筐体内に２台の送液ポンプ１６ａ，１６ｂとそれらの送液ポンプ１６ａ，１６ｂにより送液された溶媒を混合するためのミキサ１８が設けられている。送液ポンプ１６ａ，１６ｂは互いに独立して駆動され、互いに異なる種類の溶媒（例えばアセトニトリルやエタノールなどの有機溶媒と水）をミキサ１８へ送液するようになっている。送液ポンプ１６ａと１６ｂにより送液された溶媒はミキサ１８において混合され、送液ポート２ａを通じて移動相としてオートサンプラ４に供給される。

オートサンプラ４の内部に、試料設置部４ｃ、試料採取機構４ｄ及び試料導入機構４ｅが設けられている。

試料設置部４ｃは熱伝導性のラックテーブル３４を備え、そのラックテーブル３４の温度がペルチェ素子３６（試料温調用ペルチェ素子）によって一定温度に調節される。ラックテーブル３４上には、試料を収容した試料容器３８を複数保持した状態のサンプルラック３２が設置される。ラックテーブル３４には温度センサ３７が設けられている。試料温調用ペルチェ素子３６の出力は、温度センサ３７の信号に基づいて、このオートサンプラ４に設けられている制御部６２（図２参照。）によりフィードバック制御される。

試料採取機構４ｄは、ニードル２４、ニードル２４を水平方向と鉛直方向へ移動可能に支持する機構、ニードル２４を介して液の吸入と吐出を行なうシリンジポンプ２６、及びシリンジポンプ２６の接続先をニードル２４側と洗浄液容器３０側の間で切り替える切替バルブ２８を備えている。試料採取機構４ｄは、ニードル２４を所望の試料容器３８の位置へ移動させ、ニードル２４の先端から試料を吸入し、試料導入機構４ｅの２ポジションバルブ２０の１つのポートであるインジェクションポート２３にその試料を注入する。インジェクションポート２３は２ポジションバルブ２０に設けられた流路を介してサンプルループ３８に接続されるようになっており、インジェクションポート２３から注入された試料は、サンプルループ３８に保持される。

試料導入機構４ｅは、２ポジションバルブ２０及びサンプルループ３８からなる。２ポジションバルブ２０はインジェクションポート２３やドレインポートを含んで６つのポートを備えている。２ポジションバルブ２０の他のポートには、入口流路２１の一端、出口流路２２の一端、サンプルループ３８の一端及び他端が接続されている。入口流路２１の他端は入口ポート４ａに接続され、出口流路２２の他端は出口ポート４ｂに接続されている。

２ポジションバルブ２０の切替えにより、（１）インジェクションポート２３、サンプルループ３８及びドレインポートが直列に接続された状態（図の状態）と、（２）入口流路２１と出口流路２２との間にサンプルループ３８が接続された状態のいずれかの状態となる。

試料採取機構４ｄにより採取した試料は、２ポジションバルブ２０を上記（１）の状態にしてインジェクションポート２３を通じて注入することで、サンプルループ３８に保持される。その後、２ポジションバルブ２０を（２）の状態にすることでサンプルループ３８に送液ユニット２からの移動相が供給され、移動相とともに出口ポート４ｂ及び配管１２を通じてカラムオーブンユニット６ａに移送される。

また、オートサンプラ４には、筐体内の除湿を行なうための除湿器であるペルチェ素子４０が設けられている。

カラムオーブンユニット６は、分析カラム４４と分析カラム４４を保持するカラムホルダ４８を備えている。分析カラム４４の一端は入口流路４２を介して入口ポート６ａに接続され、他端は出口流路４６を介して出口ポート６ｂに接続されている。カラムホルダ４８には、分析カラム４４を一定温度に調節するためのヒータ５０、ペルチェ素子５２及び温度センサ５３が設けられている。ヒータ５０とペルチェ素子５２の出力は、温度センサ５３の信号に基づいて、このカラムオーブンユニット６に設けられている制御部６４（図２参照。）によりフィードバック制御される。

検出ユニット８は、フローセル５６及びそのフローセル５６を流れる試料の光学的検出を行なうための光学的検出器６０を備えている。フローセル５６は、入口流路５４を介して入口ポート８ａに接続され、出口流路５８を介して出口ポート８ｂに接続されている。

制御ユニット９は送液ユニット２、オートサンプラ４、カラムオーブンユニット６及び検出ユニット８の動作制御を一元的に行なう。制御ユニット９の機能については後述する。

次に、この液体クロマトグラフシステムの制御系統と電力供給系統について図２を用いて説明する。

オートサンプラ４に搭載されているモジュールとしては、２ポジションバルブ２０を駆動するバルブ駆動モータ２０ａ、ニードル２４を駆動するニードル駆動モータ２４ａ、シリンジポンプ２６を駆動するシリンジ駆動モータ２６ａ、試料温調用ペルチェ素子３２及び除湿用ペルチェ素子４０がある。これらのモジュールの出力は、制御ユニット９からの信号を受けた制御部６２により制御される。

カラムオーブンユニット６に搭載されているモジュールとしては、カラムホルダ４８に設けられたカラム温調用のヒータ５０とペルチェ素子５２がある。これらのモジュールの出力は、制御ユニット９からの信号を受けた制御部６４により制御される。

送液ユニット２に搭載されているモジュールとしては、２台の送液ポンプ１６ａ及び１６ｂがある。これらのモジュールの出力は、制御ユニット９からの信号を受けた制御部６６により制御される。

検出ユニット２に搭載されているモジュールとしては、試料セル５６に対して光を照射するための光源７０と、試料セル５６を透過した光又は試料セル５６中の試料から発せられた光を検出するためのフォトダイオードなどの検出素子７２がある。これらのモジュールの動作は、制御ユニット９からの信号を受けた制御部６８により制御される。

制御ユニット９は、オペレータによって設定された分析条件に基づいて各動作ユニット２，４，６及び８に設けられているモジュールの出力制御を行なうとともに、検出ユニット８で得られた検出信号に基づいて試料成分の定量等の演算処理を行なう。

この実施例において、各ユニット２，４，６，８及び９に電力を供給する電源ユニット１０は、電力供給系統（電源系統）として互いに独立した２つの系統、第１系統と第２系統を備えている。送液ユニット２及び検出ユニット８に設けられている各モジュールや制御ユニット９には、第１系統により必要な電力が供給されるように構成されている。オートサンプラ４及びカラムオーブンユニット６に設けられている各モジュールには、第２系統により必要な電力が供給されるようになっている。第１系統と第２系統は、複数のモジュールに対して電力を供給する共通の電源系統（共通電源系統）である。

電源ユニット１０の第１系統により電力が供給されるモジュールは、移動相の送液や試料の光学的な検出、システムの管理といったこの液体クロマトグラフシステムの分析動作に不可欠なものであるため、第１系統にはこれらのモジュールを動作させるために十分な電力が確保されている。

電源ユニット１０の第２系統により電力が供給されるモジュールには、バルブ駆動モータ２０ａ、ニードル駆動モータ２４ａ及びシリンジ駆動モータ２６ａといった適時動作を行なうモジュールと、試料温調用ペルチェ素子３６、除湿用ペルチェ素子４０、カラム温調用ヒータ５０及びカラム温調用ペルチェ素子５２といった、この液体クロマトグラフシステムの起動中に常時駆動されるモジュールが含まれている。常時駆動される各モジュールには優先度が予め設定されており、その優先度に応じて制御ユニット９が各モジュールの出力を決定するようになっている。

第２系統により電力が供給される各モジュールに対して設定された優先度の一例を図４に示す。

カラム温調用ヒータ５０及びカラム温調用ペルチェ素子５２はその出力が分析カラム４８の温度に影響を与え、それによって分析カラム４８の分離性能に影響を与えるため、その優先度は最も高い「高」に設定されている。試料温調用ペルチェ素子３６は、試料の温度が変動すると分析カラム４８における分離性能に影響を与えるおそれがあるが、その影響はカラム温調用ヒータ５０及びカラム温調用ペルチェ素子５２に比べて小さいため、その優先度はカラム温調用ヒータ５０及びカラム温調用ペルチェ素子５２よりも低い「中」に設定されている。除湿用ペルチェ素子４０はオートサンプラ４内の除湿を目的として設けられているもので、その出力の増減が分析に与える影響は試料温調用ペルチェ素子３６よりも小さいため、その優先度は最も低い「低」に設定されている。

バルブ駆動モータ２０ａ、ニードル駆動モータ２６ａ及びシリンジ駆動モータ３６ａについて優先度は設定されていない。これらのモジュールは適時動作する必要があるため、これらのモジュールが動作するために必要な電力は予め確保される。制御ユニット９は、第２系統の供給電力の最大値として予め設定された許容値を各モジュールの消費電力の合計が超えないように、適時動作するモジュールに必要な電力をその許容値の中から確保した上で、残りの電力を常時駆動されるモジュールの消費電力が超えないように、それらのモジュールの出力を決定して駆動する。例えば、第２系統の供給電力の許容値が５００Ｗに設定されており、バルブ駆動モータ２０ａ、ニードル駆動モータ２６ａ及びシリンジ駆動モータ３６ａを駆動するために必要な電力の合計が２００Ｗであったとすると、残りの３００Ｗを超えないように、試料温調用ペルチェ素子３６、除湿用ペルチェ素子４０、カラム温調用ヒータ５０及びカラム温調用ペルチェ素子５２の出力を決定してこれらのモジュールを駆動する。第２系統の供給電力の許容値は、例えば電源ユニット１０の電源容量に基づいて設定された値である。

なお、図５に示されているように、オートサンプラ４のバルブ駆動モータ２０ａ、ニードル駆動モータ２６ａ及びシリンジ駆動モータ３６ａなどの適時駆動されるモジュールに対しては、他の常時駆動モジュールとは別の電源系統（第３系統）を用いて電力を供給するようにしてもよい。

図２に戻って説明を続けると、制御ユニット９には、各モジュールの出力を決定するための機能として、モジュール出力決定部７４、消費電力算出部７６、残余電力算出部７８、優先度保持部８０及び消費電力データ保持部８２を備えている。モジュール出力決定部７４、消費電力算出部７６及び残余電力算出部７８は、制御ユニット９に設けられた記憶装置に格納されているソフトウェアとそのソフトウェアを実行する演算処理装置（ＣＰＵ）によって実現される機能である。優先度保持部８０と消費電力データ保持部８２はそれぞれ、制御ユニット９に設けられた記憶装置内に形成された記憶領域によって実現される機能である。各モジュールについて設定された優先度の情報は優先度保持部８０に保持されている。

モジュール出力決定部７４は、優先度の最も高いモジュールであるカラム温調用ヒータ５０とカラム温調用ペルチェ素子５２の出力を最初に決定し、次に試料温調用ペルチェ素子３６、最後に除湿用ペルチェ素子４０の出力を決定する。カラム温調用ヒータ５０及びカラム温調用ペルチェ素子５２の出力は、カラムホルダ４８の温度が予め設定された所定の温度になるように、カラムホルダ４８に設けられた温度センサ５３の信号に基づいて決定する。

消費電力算出部７６は、モジュール出力決定部７４により決定された出力に基づいてそのモジュールの消費電力を算出する。最も優先度の高いカラム温調用ヒータ５０とカラム温調用ペルチェ素子５２の出力が決定されたときは、それぞれの消費電力を算出する。

ペルチェ素子以外のモジュールは、出力が決定されるとその出力に基づいて消費電力が算出される。これに対し、ペルチェ素子は、抵抗値が駆動時の条件によって変化するため、出力（例えば、駆動電流）を一定にしても消費電力が変動する。そのため、消費電力算出部７６により出力が決定されても、その出力に基づいて計算で消費電力を求めることができない。そこで、ペルチェ素子の消費電力の算出に際して、予め用意されている消費電力データを用いる。消費電力データとは、ペルチェ素子の出力とそのときの最大消費電力との相関関係を示すデータであり、その一例が図６に示されている。消費電力データは、予め対象となるペルチェ素子を駆動しそのときの最大消費電力を実測したデータである。かかる消費電力データが消費電力データ保持部８２に保持されている。なお、図６のデータは、ペルチェ素子の加熱出力時と冷却出力時において、ペルチェ素子に流すことのできる電流値（例えば、９Ａ）を流したときの出力を１００％として表記している。

消費電力算出部７６は、モジュール出力決定部７４によりカラム温調用ペルチェ素子５２の出力が決定されたときに、消費電力データ保持部８２に保持されている消費電力データに基づいてカラム温調用ペルチェ素子５２の消費電力を求める。消費電力算出部７６は、モジュール出力決定部７４により試料温調用ペルチェ素子３６の出力が決定されたときは、消費電力データ保持部８２に保持されている消費電力データに基づいて試料温調用ペルチェ素子３６の消費電力を求める。

なお、消費電力データを用いて消費電力を求める際は、モジュールの個体差等を考慮し、消費電力データに示されている数値に一定の余地幅（例えば＋１０％）を上乗せした値を用いる。また、消費電力データをそのような余地幅を含めた値により作成しておいてもよい。

残余電力算出部７８は、第２系統の供給電力量として予め規定されている許容値から出力の決定されたモジュールの消費電力の合計値を差し引くことにより、許容値までの残余電力を求める。モジュール出力決定部７４によりカラム温調用ヒータ５０とカラム温調用ペルチェ素子５２の出力が決定されたときは、許容値からそれらの消費電力を差し引いた値が残余電力として求められる。試料温調用ペルチェ素子３６の出力が決定されたときは、その残余電力からさらに試料温調用ペルチェ素子３６の消費電力を差し引いた値が残余電力として求められる。

モジュール出力決定部７４は、優先度の高いモジュールから順に出力を決定するが、優先度の高いモジュールの出力を決定した後、次に優先度の高いモジュールの出力を決定するときは、そのモジュールの消費電力が、予め設定された許容値から出力の決定されたモジュールの消費電力以下となるようにそのモジュールの出力を決定する。残余電力が出力を決定しようとするモジュールの最大消費電力以下であるときは、そのモジュールの消費電力が残余電力又は残余電力よりも僅かに小さくなるようにそのモジュールの出力を決定する。例えば、残余電力が最も優先度の低い除湿用ペルチェ素子４０の最大消費電力以下であるときは、消費電力データに基づいて、除湿用ペルチェ素子４０の消費電力（＋余地幅）が残余電力と同程度となる出力を逆算により求め、決定する。

制御ユニット９によるモジュール出力の決定手順について図３のフローチャートを用いて説明する。

まず、優先度の最も高いモジュール、カラム温調用ヒータ５０とカラム温調用ペルチェ素子５２の出力を、カラムホルダ４８に設けられている温度センサ３７の信号に基づいて決定し、その出力値からこれらのモジュール５０，５２の消費電力を求める。予め設定された許容値からカラム温調用ヒータ５０とカラム温調用ペルチェ素子５２の消費電力を差し引き、残余電力を求める。

出力の決定されていないモジュールのうち次に優先度の高いモジュール、試料温調用ペルチェ素子３６の出力を、残余電力を超えない範囲で決定する。残余電力が試料温調用ペルチェ素子３６の最大出力時の消費電力以上であれば、試料温調用ペルチェ素子３６の出力を、ラックテーブル３４に設けられている温度センサ３７の信号に基づいて決定する。

次に、他に出力の決定されていないモジュール、除湿用ペルチェ素子４０の出力を決定する。除湿用ペルチェ素子４０の出力は、先に出力が決定された試料温調用ペルチェ素子３６の消費電力を許容値からさらに差し引くことで得られた残余電力、すなわち許容値からカラム温調用ヒータ５０、カラム温調用ペルチェ素子５２及び試料温調用ペルチェ素子３６の消費電力を差し引いた残余電力を、試料温調用ペルチェ素子３６の消費電力が超えないように決定する。すべてのモジュールについて出力を決定した後、各モジュールを決定された出力で同時に駆動する。

例えば、試料温調用ペルチェ素子３６、除湿用ペルチェ素子４０、カラム温調用ヒータ５０及びカラム温調用ペルチェ素子５２に対しての供給電力量の許容値が３００Ｗであったとする。試料温調用ペルチェ素子３６の最大消費電力が１１０Ｗ、除湿用ペルチェ素子４０の最大消費電力が１１０Ｗ、カラム温調用ヒータ５０とカラム温調用ペルチェ素子５２の合計の最大消費電力が１４０Ｗであったとすると、これらすべてのモジュールを最大出力で駆動すると合計が３６０Ｗになってしまい、許容値３００Ｗを超えてしまう。そこで、優先度の高いカラム温調用ヒータ５０とカラム温調用ペルチェ素子５２、試料温調用ペルチェ素子３２の出力を優先的に決定してこれらのモジュールの消費電力を求め、許容値からこれらのモジュールの消費電力を差し引いた残りの電力で除湿用ペルチェ素子４０を駆動する。

例えば、カラム温調用ヒータ５０とカラム温調用ペルチェ素子５２、試料温調用ペルチェ素子３２の出力が最大となるように決定された場合、これらのモジュールの消費電力の合計は２５０Ｗであるから、残余電力は５０Ｗとなる。この場合、除湿用ペルチェ素子４０の消費電力が５０Ｗ又はそれ以下となるように、消費電力データに基づいて除湿用ペルチェ素子４０の出力を決定する。

上記の手順を一定時間ごとに繰り返し行ない、分析結果に与える影響の大きいモジュールの出力を維持しつつ、電源ユニット１０の１つの電源系統における消費電力を、予め設定した許容値以内に抑制する。

許容値は、優先度の高いモジュール（例えば優先度「中」以上のモジュール）の最大消費電力の合計値よりも大きく、優先度の低いモジュールまでのすべてのモジュールを最大出力で駆動したときの消費電力の合計値よりも小さい値に設定されることが好ましい。以上において説明したモジュール出力の制御方法により、第２系統における消費電力が許容値を超えることがないため、電源ユニット１０の第２系統への電力供給能力をその許容値程度にすることができる。したがって、電源ユニット１０は、すべてのモジュールの最大消費電力の合計よりも大きな電源容量を備えている必要はなく、電源ユニット１０の小型化を図ることができる。

２ 送液ユニット
２ａ 送液ポート
４ オートサンプラ（自動試料注入ユニット）
４ａ，６ａ，８ａ 入口ポート
４ｂ，６ｂ，８ｂ 出口ポート
４ｃ 試料設置部
４ｄ 試料採取機構
４ｅ 試料導入機構
６ カラムオーブンユニット
８ 検出ユニット
９ 制御ユニット
９ａ モジュール制御手段
９ｂ 電力管理手段
９ｃ 優先度保持部
１０ 電源ユニット
１１，１２，１４ 配管
１６ａ，１６ｂ 送液ポンプ
１８ ミキサ
２０ ２ポジションバルブ
２０ａ バルブ駆動モータ
２１，４２，５４ 入口流路
２１，４６，５８ 出口流路
２３ インジェクションポート
２４ ニードル
２６ シリンジポンプ
２６ａ シリンジ駆動モータ
２８ 切替バルブ
３０ 洗浄液容器
３２ サンプルラック
３４ ラックテーブル
３６ 試料温調用ペルチェ素子
３７，５３ 温度センサ
３８ 試料容器
３８ サンプルループ
４０ 除湿用ペルチェ素子
４４ 分析カラム
４８ カラムホルダ
５０ カラム温調用ヒータ
５２ カラム温調用ペルチェ素子
５６ 試料セル
６０ 光学的検出器
６２，６４，６６，６８ 制御部
７０ 光源
７２ 検出素子
７４ モジュール出力算出部
７６ 消費電力算出部
７８ 残余電力算出部
８０ 優先度保持部
８２ 消費電力データ保持部

Claims (12)

1. 液体クロマトグラフシステムを構成する動作ユニットに設けられている複数のモジュールのうち、共通の電源系統を用いて電力を供給しながら該液体クロマトグラフシステムの起動中に常時駆動される２以上のモジュールの出力を、以下のステップをその順に繰り返し実行することにより制御するモジュール出力制御方法。
   （１）共通の電源系統を用いて電力が供給される各モジュールついて予め規定された優先度を認識するステップ、
   （２）優先度の最も高いモジュールの出力を決定するステップ、
   （３）出力の決定されたモジュールの消費電力を算出するステップ、
   （４）予め定められた消費電力の合計値についての許容値と前記（３）のステップにより算出した消費電力との差分値を残余電力として求めるステップ、及び
   （５）出力未決定のモジュールの消費電力が前記残余電力以下となるように、出力未決定の出力を決定するステップ。
2. 前記（５）のステップにおいて、出力未決定のモジュールが２以上ある場合には、それらのモジュールうち優先度のより高いモジュールから順に出力を決定する請求項１に記載のモジュール出力制御方法。
3. 前記（３）のステップにおいて、優先度の最も高いモジュールが前記（２）のステップにおいて決定された出力で駆動される前に、そのモジュールの消費電力を前記（２）のステップにおいて決定された出力に基づいて算出する請求項１又は２に記載のモジュール出力制御方法。
4. 前記（２）のステップで出力の決定されたモジュールと前記（５）のステップで出力の決定されたモジュールとを同時に駆動する請求項３に記載のモジュール出力制御方法。
5. 共通の電源系統を用いて電力が供給されるモジュールにペルチェ素子が含まれる場合、ペルチェ素子の消費電力を、ペルチェ素子の出力とその出力で該ペルチェ素子を駆動したときの消費電力の予測値との関係を示す情報として予め用意された消費電力データに基づいて算出する請求項３又は４に記載のモジュール出力制御方法。
6. 前記動作ユニットとしてオートサンプラとカラムオーブンユニットを設け、前記オートサンプラに、試料容器の温度を一定温度に調節する試料温調用ペルチェ素子と該オートサンプラ内を除湿するための除湿用ペルチェ素子を設け、前記カラムオーブンユニットに、分析カラムの温度を一定温度に調節するためのカラム温調用ペルチェ素子及びカラム温調用ヒータを設け、
   前記試料温調用ペルチェ素子、前記除湿用ペルチェ素子、前記カラム温調用ペルチェ素子及び前記カラム温調用ヒータに対して共通の電源系統を用いて電力を供給し、
   前記カラム温調用ペルチェ素子及び前記カラム温調用ヒータの優先度を最も高く設定し、前記除湿用ペルチェ素子の優先度を最も低く設定する請求項１から５のいずれか一項に記載のモジュール出力制御方法。
7. 独自に電源部をもたない複数の動作ユニットと、
   前記各動作ユニットに設けられたモジュールに電力を供給する電源ユニットであって、該液体クロマトグラフシステムの起動中に常時駆動される複数のモジュールに電力を供給する１つの電源系統である共通電源系統を有する電源ユニットと、
   前記共通電源系統における消費電力の許容範囲の最大値として予め規定された許容値を保持する許容値保持部と、
   前記共通電源系統により電力が供給される前記各モジュールについて予め規定された優先度に関する情報を保持する優先度保持部、前記優先度保持部に保持された優先度に関する情報に基づいて、前記共通電源系統により電力が供給されるモジュールにおいて、出力未決定のモジュールのうち最も優先度の高いモジュールの出力を決定するモジュール出力決定部、前記モジュール出力決定部により決定された出力で各モジュールが駆動されたときの消費電力を算出する消費電力算出部、及び前記許容値と出力が決定されたモジュールの消費電力の合計値との差分値を残余電力として求める残余電力算出部を有し、前記モジュール出力決定部は、出力未決定のモジュールが駆動されたときにその消費電力が前記残余電力を超えないように、該モジュールの出力を決定する制御ユニットと、を備えた液体クロマトグラフシステム。
8. 前記モジュール出力決定部は、出力未決定のモジュールが２以上存在するときは、前記優先度保持部に保持された優先度に関する情報に基づいて、それらのモジュールのうち優先度の高いモジュールから順に出力を決定する請求項７に記載の液体クロマトグラフシステム。
9. 前記消費電力算出部は、モジュール出力決定部により出力の決定されたモジュールが決定された出力で駆動される前に、モジュール出力決定部により決定された出力に基づいて該モジュールの消費電力を算出する請求項７又は８に記載の液体クロマトグラフシステム。
10. 前記モジュール出力決定手段により出力の決定されたモジュールがその出力で駆動される前に、前記モジュール出力決定手段によって出力の決定されたモジュールの消費電力が前記消費電力算出部によって算出され、その消費電力に基づいて前記残余電力算出部により残余電力が算出され、その残余電力に基づいて出力未決定のモジュールの出力が前記モジュール出力決定手段により決定される請求項９に記載の液体クロマトグラフシステム。
11. ペルチェ素子の出力とその出力で該ペルチェ素子を駆動したときの消費電力の予測値との関係を示す消費電力データを保持する消費電力データ保持部をさらに備え、
    前記消費電力算出部は、前記消費電力データ保持部に保持されている前記消費電力データに基づいて前記ペルチェ素子の消費電力を算出する請求項７から１０のいずれか一項に記載の液体クロマトグラフシステム。
12. 前記動作ユニットは、移動相を送液する送液ユニット、前記送液ユニットにより送液される移動相が流れる分析流路中に試料を注入するオートサンプラ、前記分析流路上の前記オートサンプラよりも下流側に設けられた分析カラムを有するカラムオーブンユニット、及び前記分析カラムで分離された試料成分を検出する検出ユニットを含み、
    前記オートサンプラにおいて設置された試料容器の温度を調節する試料温調用ペルチェ素子、前記オートサンプラ内の除湿を行なう除湿用ペルチェ素子、前記カラムオーブンユニットにおいて分析カラムの温度を調節するカラム温調用ペルチェ素子及びカラム温調用ヒータに対して前記共通電源系統により電力を供給するように構成され、
    前記カラム温調用ペルチェ素子と前記カラム温調用ヒータの優先度が最も高く、前記除湿用ペルチェ素子の優先度が最も低く設定されている請求項７から１１のいずれか一項に記載の液体クロマトグラフシステム。

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