JP3135211U - イオンクロマトグラフ - Google Patents

Abstract

【課題】サプレッサのイオン交換効率の低下をモニターできるようにしたイオンクロマトグラフを提供し、以てイオンクロマトグラフ分析の信頼性を高める。
【解決手段】サプレッサ４の下流側における溶離液の電気伝導度のバックグラウンドレベル変動をモニターするモニター手段（モニター部６）を備える。モニター部６としては、電気伝導度検出器と同じ原理のものが使用できるが、感度・応答速度は検出器に比べて劣っていてもよい。これにより、モニター部６の出力信号からサプレッサ４の状態を知り、再生の要否や再生条件の適否を判断するための情報を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本考案は、サプレッサを併用するイオンクロマトグラフに関する。

イオンクロマトグラフはノンサプレッサタイプとサプレッサタイプに大別できる。サプレッサタイプは、特許文献１において従来技術として説明されているように、溶離液中のイオンをイオン交換反応によって除去するサプレッサがカラムの後段に設けられており、これにより溶離液の電気伝導度のバックグラウンドレベルを低下させ、Ｓ／Ｎ比を向上させることにより高感度の分析を可能にしたイオンクロマトグラフである。

サプレッサには種々のタイプがあるが、最も一般的なものは、筒内に粒状のイオン交換剤を充填したパックドカラムタイプである。イオン交換剤は使用するにつれてイオン交換効率が低下し、クロマトグラムのピーク高さや面積値が変化して分析の定量性・再現性が悪化する。
図３は、サプレッサのイオン交換効率が変化した場合のクロマトグラムの変化を示す実測例である。同図に示すクロマトグラムａ〜ｄは、いずれも同じ濃度の標準溶液を分析した結果であるが、時間経過に従ってａｂｃｄの順にピークが小さくなり、サプレッサのイオン交換効率が次第に低下していることがわかる。

イオン交換効率の低下したサプレッサは、再生液を流しながら電圧を加えると、再生液の電気分解により発生する水素イオンがイオン交換剤を賦活することで再生できる。再生液としては溶離液と同種の液体を用いることが多いが、より強力な再生効果を得るために、硫酸等を添加して再生液中の水素イオンを増加させる場合もある。
特開２００２−２２８６４５号公報

上述のように、イオンクロマトグラフにおけるサプレッサは、使用するにつれて性能が低下するので適時に再生を行う必要があり、また再生に際しては再生条件（電流値、再生時間など）を適切に設定する必要がある。このため従来のイオンクロマトグラフにおいては、サプレッサ２本を１組として用い、１本は溶離液の流れる分析流路中に、他方は再生液の流れる再生流路中に置き、バルブでこれらを１分析毎に切り換えて交互に用いるように構成したものもあった。この場合、再生時間は分析周期で定まるが、電流値はオペレータが経験等に基づいて適宜設定するので、適切な設定がなされない場合は再生不十分なサプレッサが再使用される結果、イオン交換剤の劣化が進み、分析の信頼性が損なわれる事態となることもあった。

本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、サプレッサのイオン交換効率の低下をモニターできるようにしたイオンクロマトグラフを提供し、以てイオンクロマトグラフ分析の信頼性を高めることを目的とする。

本考案は、上記課題を解決するために、サプレッサの下流側における溶離液の電気伝導度のバックグラウンドレベル変動をモニターするモニター手段を備える。これにより、モニター手段の出力信号からオペレータはサプレッサの状態を知り、再生の要否や再生条件の適否を判断するための情報を得ることができる。
さらに、上記のモニター手段に加えて、モニター手段の出力信号に基づき前記サプレッサの状態を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づき前記サプレッサの再生を行わせ、または再生条件を再設定するサプレッサ制御手段を備える。これにより、本考案装置では、サプレッサ再生の要否判定を自動的に行うことが可能となり、また再生のための条件設定を適切に変更することも可能となる。

本考案は上記のように構成されており、サプレッサの状態をモニターしながら分析を行えるので、サプレッサの機能低下に気付かずに分析を続行して信頼性の低い分析結果を得る恐れがなくなり、また、そのような事態に至って再分析を余儀なくされる結果として生じる人件費の増加や貴重な試料の浪費を防止することができる。

本考案の特徴は、サプレッサの下流側における溶離液の電気伝導度のバックグラウンドレベル変動をモニターするモニター手段を有するように構成した点にあり、従って、最良の形態の基本的な構成は、そのような構成を具備するイオンクロマトグラフ装置である。

図１に本考案の一実施例であるイオンクロマトグラフの構成を示す。
同図において、溶離液容器７から供給される溶離液は、送液ポンプ１で加圧され、試料導入部２で注入された試料と合流してカラム３を通過する間に試料は各成分に分離され、サプレッサ４、モニター部６、検出器５を順に通過して廃液容器８に排出される。サプレッサ４は、前述したように、溶離液中のイオンをイオン交換によって除去するものである。

検出器５としては、イオンクロマトグラフにおいては多くの場合、電気伝導度検出器が用いられる。このタイプの検出器は、溶離液の流れを挟んで対向する２つの電極間に電圧を印加して電極間に流れる電流を測定することにより電気伝導度の変化を検出するものである。カラム３から溶離液に混じって成分イオンが溶出すると、溶離液の電気伝導度が変化し、その変化分が検出信号としてデータ処理部１０に送られ、定性・定量のデータ処理が行われる。ここでデータ処理部１０はコンピュータで構成され、本実施例システム全体を制御する機能をも兼ね備えるものとする。

サプレッサ４の下流側に設けられたモニター部６は、溶離液の電気伝導度のバックグラウンドレベル変動を検出するものである。その動作原理は前記の電気伝導度検出器と基本的に同じであるが、感度や応答速度に対する要求は検出器の場合ほど厳しくない。サプレッサ４は、溶離液中のイオンをイオン交換反応によって除去するので、サプレッサ４が充分に機能していればモニター部６で検出される電気伝導度のバックグラウンドレベルは低く抑えられているが、サプレッサ４の機能が低下してくるとバックグラウンドレベルは上昇する。この変化を検出するのがモニター部６の役割であって、その出力信号はデータ処理部１０で処理され、バックグラウンドレベルが予め定めた閾値を超えて上昇したときは、再生が必要と判定して、現在実行中の分析が終わるのを待ってシステムを停止したり、オペレータにサプレッサ４の再生処置を促す警報を発する。

モニター部６には溶離液だけでなくカラム３から溶出する成分イオンも通過するから、成分イオンの通過中は正しくバックグラウンドレベルを検出できない。従って、試料導入後最初の成分が溶出するまでの時間区間（図３における区間Ａ）内でモニター出力をデータ処理部１０に取り込むように処理プログラムを設定しておく必要がある。

前述のように、サプレッサ４が２本１組で構成され、定期的に切り換えて自動再生される場合もあるが、このような場合でさらに再生を必要とする程度のバックグラウンドレベルの上昇がモニター部６によって検出されたときは、再生条件（電流値など）の設定が適正でないと見なして、サプレッサ制御部９を介して再生条件を変更するように構成することができる。サプレッサ制御部９は、再生時にサプレッサ４に電流を供給したり、再生のための切換バルブ（図示しない）の操作を行うためのユニットであって、データ処理部１０からの信号に応じて再生電流の設定を変更する等の制御も行えるように構成されている。

上記のように、本実施例では、モニター部６によってサプレッサ４から流出する溶離液の電気伝導度のバックグラウンドレベル変動を常時監視することによりサプレッサ４の状態をチェックし、コンピュータで再生の要否、或いは再生条件の適否などを判断して、その情報に基づいて適切にシステムの運転制御を行うことができる。

なお、本考案のより簡単な構成として、モニター部６の出力信号を適当な表示装置やプリントアウトによって表示するのみで、コンピュータによる判定や制御の機能を省いた構成も可能である。オペレータはその表示を読み取ることで再生の要否等を自ら判断するための情報を得ることができる。

また、一般にサプレッサタイプのイオンクロマトグラフでは、検出器５として上記のように電気伝導度検出器が用いられるが、本考案は電気伝導度検出器以外の検出器、例えば紫外吸光度検出器を用いるシステムにも適用可能である。

さらに、検出器５として電気伝導度検出器を用いる場合に限れば、図１に示すモニター部６を省いてハードウェア構成を簡単化することも可能である。図２にその場合の構成例を示す。同図において、図１と同一物には同符号を付してあるので再度の説明は省く。
図１に示すモニター部６は、前述のように、原理的には電気伝導度検出器に等しいから、検出器５（電気伝導度検出器）はモニター部６の機能を兼ねることができる。即ち、検出器５の出力信号（クロマトグラム）におけるベースラインの変化を読み取れば電気伝導度のバックグラウンドレベルの変化を知ることが可能であり、これによりサプレッサ４の状態をモニターすることが可能となる。ピークによる誤認識を避けるため、試料導入後最初のピークが現れるまでの区間のベースライン変化を読み取るべきことは、図１の実施例の場合と同様である。ベースラインの変動をゼロ調整により自動的に補正するように構成されたシステムもあるが、その場合は補正量を以てバックグラウンドレベルの変化分と見なすことができる。

以上、主としてイオン交換剤タイプのサプレッサについて述べたが、本考案はメンブランタイプのサプレッサに対してもより効果的に適用できる。
メンブランタイプのサプレッサは、膜を介して溶離液と再生液が対向して流れており、膜の両側でのイオン濃度勾配によりイオン交換が行われる常時再生方式のサプレッサであるが、再生条件（再生液の流量、または再生電流値）を変化させると直ちにサプレッサの効率が変化する。このため、イオン交換剤タイプのサプレッサに比べて、再生条件はより微細なコントロールを必要とするので、本考案のモニター機能が特に効果を発揮する。

本考案はサプレッサタイプのイオンクロマトグラフに利用できる。

本考案の一実施例を示す図である。 本考案の他の実施例を示す図である。 サプレッサの性能低下を示す実測データである。

符号の説明

１ 送液ポンプ
２ 試料導入部
３ カラム
４ サプレッサ
５ 検出器
６ モニター部
７ 溶離液容器
８ 廃液容器
９ サプレッサ制御部
１０ データ処理部
Ａ 区間
ａ〜ｄ クロマトグラム

Claims (3)

1. 溶離液がカラム、サプレッサ、検出器の順に流れるように分析流路が構成されたイオンクロマトグラフにおいて、前記サプレッサの下流側における溶離液の電気伝導度のバックグラウンドレベル変動をモニターするモニター手段を有することを特徴とするイオンクロマトグラフ。
2. 前記モニター手段は、電気伝導度検出器の出力信号のベースラインから溶離液の電気伝導度のバックグラウンドレベル変動を取得するモニター手段であることを特徴とする請求項１記載のイオンクロマトグラフ。
3. モニター手段の出力信号に基づき前記サプレッサの状態を判定する判定手段と、この判定手段の判定結果に基づき前記サプレッサの再生を行わせ、または再生条件を再設定するサプレッサ制御手段を有することを特徴とする請求項１または２記載のイオンクロマトグラフ。

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