JP3126208U - 示差屈折率検出器及び液体クロマトグラフ。 - Google Patents

Abstract

【課題】幅広い流量の分析に対応する。
【解決手段】示差屈折率検出器は、試料溶液が流入する流入口と流出する流出口を有するフローセル１６と、フローセル１６の流入口への配管５１の温度の調節を行なう温度調節部５０を備える。この温度調整部５０で、熱交換される配管を繋ぎ換え、短い流路（配管５１）と、長い流路（配管５１及び５４、５５）とを切換可能にした。流路の切換は、短管５５のつなぎ換えにより行なう。流路長を変化させ、目的とする分析に最適な熱交換能力を有する温度調節部を得る。
【選択図】 図１

Description

本考案は、示差屈折率検出器及び液体クロマトグラフに関し、さらに詳細には、その温度調節部に関するものである。

図４（ａ）は、液体クロマトグラフの基本的な構成を示す図である。液体クロマトグラフでは、容器１に入っている液体（移動相）は、送液ポンプ２により所定の流量でインジェクタ３を経てカラム４に供給され、カラム４を通過した後は検出器５を経て排出される。試料はインジェクタ３から瞬間的に注入され、その各成分はカラム４を通過するうちに分離されて、検出器５に送られる。検出器５は、カラム４から出てくる各種成分の濃度を時間的に連続に又は間欠的に検出し、検出信号を生成する。この検出信号を、経時的に記録することでクロマトグラムが得られる。検出器の１種として、示差屈折率検出器がある。

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４（ｂ）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検出信号が求められる。

物質の屈折率は、物質の温度依存性が大きく、フローセル１６を含む光学系は厳重な温度制御（例えば４０±０．１℃）がなされている。温度制御下で熱的に平衡に達した状態からの温度の変動を抑制するために、外部からフローセル１６にいたるまでの配管部分についても温度制御がなされる。フローセルの上流側の温度制御においては、配管を捲回するなどして曲折させて温度調節部に内設することで流路長を長くし、十分な伝熱が図られている（例えば、特許文献１）。

特開平７−３１８４８９（段落００３０、図１）

液体クロマトグラフで、試料導入部から分析のための流路に導入された試料は、カラムにおいて時間的に分離されて、成分毎に逐次フローセルに流入する。クロマトグラフによる分離の原理上、カラムで分離された成分は、ある程度の広がりを有する。分離後にフローセルに到達するまでの距離が長くなると、分離した成分が拡散して、この広がりが大きくなり、成分分離度や定量精度の面で性能が劣化する。そのため、カラムと検出器の間の流路は、短い方が好ましい。しかし、上述のように、十分な温度調節能力を得るために、カラムから検出器の間の配管にはある程度の長さが必要となる。また、液体クロマトグラフによる分析においては、分析の目的に応じて最適な流量範囲が異なるので、１つの示差屈折率検出器で全ての流量範囲について、成分の拡散と温度調節の最適な関係を維持することは困難である。そこで、一般的に示差屈折率検出器は、コンベンショナル用（０．７〜２．０ｍｌ／ｍｉｎ．）、セミミクロ用（０．０５〜０．２ｍｌ／ｍｉｎ．）というように、それぞれの流量に応じた構造としたものが供給されている。構成としてある範囲に特化しており、分析目的に適応した構成となった示差屈折率検出器を別の目的に使用するための改変を施すことは、温度調節の制度を維持するための構造上困難である。

上記課題に鑑み成された本考案は、試料溶液が流入する流入口と流出する流出口を有するフローセルと、前記フローセルの流入口への配管の温度の調節を行なう温度調節部を備えた示差屈折率検出器において、前記温度調整部で長い流路長を有する配管と、短い流路長を有する配管とを切換可能にしたことを特徴とする。
この構成により、試料溶液がフローセルに到達するまでの間の温度調節部で、熱交換に関わる流路長の変更が可能になる。
また、分離カラム、移動相を前記分離カラムへ送る送液手段、前記分離カラムへの移動相流路に試料を注入するインジェクタ、前記分離カラムから溶出する試料成分を検出する検出器を備える液体クロマトグラフにおいて、この示差屈折率検出器を採用したことを特徴とする。
この構成により、カラムからの流出液がフローセルに到達するまでの間の温度調節部で、熱交換に関わる流路長の変更が可能になる。

熱交換に関わる流路長の変更が可能になるので、分析の目的に応じて示差屈折率検出器を複数用意する必要がなくなる。配管部の変更だけで幅広い流量に対応することができ、目的に応じた示差屈折率検出器の構成とすることが可能となる。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使用すれば、分析の目的ごとに示差屈折率検出器を買い揃える必要がなくなる。

本考案に係る示差屈折率検出器の構成を、実施例を示した図に沿って説明する。なお、図においては、簡単のため、フローセルの流路については、試料側セルのみの流路を図示し、参照側セルについては図示を省略している。

図１は、本考案に係る示差屈折率検出器のフローセルと温度調節部を示す実施例である。
温度調節部５０には、カラムからの流出液をフローセル１６に導く配管（流入側配管５１）、フローセル１６から流出する配管（流入側配管５２）が埋設されている。流入側配管５１及び流出側配管５２のフローセル１６側端がジョイント５３で一体に固定され、一方で、フローセル１６には流入用穴、流出用穴が設けられている。フローセル１６と温度調節部５０との着脱の際には、このジョイント５３を操作する。フローセル１６側端をジョイント５３で一体にしているので、流入側管５１、流出側管５２及び温度調節部５０をまとめてフローセル１６との着脱が可能となっており、着脱作業を容易に行なうことができるようになっている。温度調節部５０には、流入側配管５１や流出側配管５２以外に、延長管５４が埋設されている。延長管５４は、大部分が温度調節部５０に埋設され、流入口及び流出口が温度調節部５０の外側に設けられている。

図１（ａ）は、セミミクロ分析時の接続を示している。セミミクロ分析時には、フローセル１６に流入する液の流量は少ない（配管径が同じなら流速も遅い）ので、液が温度調節部５０に埋設された部分と接触する時間が長くなり、温度調節部５０と液との熱交換が十分に行なわれる。故に、セミミクロ分析時には、配管は短い流路長を有するのみでよく、カラムからの流出液は、流入側配管５１のみを経てフローセル１６に流入し、流出側管５２から流出する。

図１（ｂ）は、コンベンショナル分析時の接続を示している。コンベンショナル分析時には、フローセル１６に流入する液の流量は多い（配管径が同じなら流速も速い）ので、液が温度調節部５０で熱交換が行なわれる時間が短くなり、温度調節部５０での熱交換が、十分に行なわれなくなる。そこで、カラムからの流出液を流入側管５１に導いていた配管を外し、延長管５４の液入口に繋ぎ、延長管５４の液出口と流入側管５１とを短管５５で繋ぐ。コンベンショナル分析時には、カラムからの流出液は、延長管５４、短管５５、流入側配管５１を経てフローセル１６に流入し、流出側管から流出する。この流路では、セミミクロ分析での場合と比して、カラムからの流出液と温度調節部５０とが接触する距離が長くなり、セミミクロの場合よりも流速が速くとも、熱交換のための時間を長くすることができる。ここで、短管５５は、この２つの管を連通させることができればよく、継手のみからなるものでも良い。図１（ｃ）に示すように、延長管５４は複数設けても良い。流入側管とフローセル１６、流出側管を連通させるように短管５５を接続することでさらに大きな流量への対応が可能となっている。

温度調節部５０は、熱的に安定で加工しやすい部材から構成される。このような部材としては、例えば、アルミニウムが好適な材料であり、安価に入手することが可能である。図３は、温度調節部５０の組立図である。温度調節部５０Ｂには、溝が刻設されており、これらの溝に流入側配管５１、流出側配管５２、延長管５４の各配管が挿設される。各配管は、液体クロマトグラフに常用されるもので、例えば、直径１．６ｍｍのステンレス製のものである。温度調節部５０Ａと温度調節部５０Ｂとが接合された状態で、ねじ止めなどで互いに固定される。このとき、配管と溝と熱交換効率の向上を図るために、溝と各配管の空隙に熱伝導剤を塗布しておくと良い。この状態で、図示しない加熱素子や冷却素子、温度センサ、断熱材と組み合わされ、温度調節部５０が構成される。

図２は、本考案に係る示差屈折率検出器のフローセル１６と温度調節部を示す別の実施例を示すものである。
カラムからフローセル１６の流入口までに２つの温度調節部（６１、６２）を設け、上流側（カラム側）の温度調節部６２は別の温度調節部６３と交換可能になっている。上流側の温度調節部６２、６３は、カラムからの流出液を予熱（予冷）する役割を果たす。

図２（ａ）は、コンベンショナル分析時の接続を示している。コンベンショナル分析時には、目標とする温度に近い温度まで上流側の温度調節部６２で熱交換を行い、下流側の温度調節部６１で目標とする温度に調節する。温度度調節部６１の上流側で十分な熱交換を行なうために、捲回するなどして曲折させた配管（曲折配管）が埋設されている温度調節部を使用する。曲折させたことにより、流路長が長くなり、熱交換の時間を増すことができる。熱交換の時間が増すので、十分な熱交換が行なわれ、続いて温度調節部６１に流入して目標温度に達する。

図２（ｂ）は、セミミクロ分析時の接続を示している。セミミクロ分析時には、コンベンショナル分析時と比して短い配管を埋設した温度調節部６３を接続する。

温度調節部６１，６２，６３についても、上述の如く同様に製作することが可能である。温度調節部６２については、溝を刻設する替わりに、曲折した配管をまとめて納められるように領域として削設してもよい。この場合も、熱交換が効率よく行なわれるように、配管との接触面積を大きくとるべきであることはいうまでもない。

上述のような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用いることで、目的に適した流量に対応した検出器に交換することなく分析を行なうことができるようになる。

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

本考案に係る示差屈折率検出器の実施例におけるフローセル周辺を示す該略図である。 本考案に係る示差屈折率検出器の別の実施例におけるフローセル周辺を示す該略図である。 本考案に係る示差屈折率検出器の温度調節部の組立図を示す図である。 液体クロマトグラフと示差屈折率検出器の一般的な構成を示す該略図である。

符号の説明

１・・・・・容器
２・・・・・送液ポンプ
３・・・・・インジェクタ
４・・・・・カラム
５・・・・・検出器
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
５０・・・・・温度調節部
５１・・・・・流入側管
５２・・・・・流出側管
５３・・・・・ジョイント
５４・・・・・延長管
５５・・・・・短管
６１・・・・・温度調節部
６２，６３・・・・・温度調節部

Claims (2)

1. 試料溶液が流入する流入口と流出する流出口を有するフローセルと、前記フローセルの流入口への配管の温度の調節を行なう温度調節部を備えた示差屈折率検出器において、前記温度調整部で長い流路長を有する配管と、短い流路長を有する配管とを切換可能にしたことを特徴とする示差屈折率検出器。
2. 分離カラム、移動相を前記分離カラムへ送る送液手段、前記分離カラムへの移動相流路に試料を注入するインジェクタ、前記分離カラムから溶出する試料成分を検出する検出器、を備えた液体クロマトグラフにおいて、前記検出器は請求項１に記載された示差屈折率検出器であることを特徴とする液体クロマトグラフ。
   

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