JP3269364B2 - 液体クロマトグラフ用光学式検出器 - Google Patents

液体クロマトグラフ用光学式検出器

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JP3269364B2 JP30838395A JP30838395A JP3269364B2 JP 3269364 B2 JP3269364 B2 JP 3269364B2 JP 30838395 A JP30838395 A JP 30838395A JP 30838395 A JP30838395 A JP 30838395A JP 3269364 B2 JP3269364 B2 JP 3269364B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液体クロマトグラ
フのカラム溶出液の成分分析に用いられる光学式検出器
に関する。
【0002】
【従来の技術】液体クロマトグラフでは、カラム溶出液
の何らかの物理的特性を測定することにより含有成分の
特定を行なう。このような方法の一つとして、カラム溶
出液の屈折率や光透過率等の光学的特性を測定する光学
式検出器を用いる方法がある。
【0003】光学式検出器の一例として、示差屈折率検
出器について説明する。示差屈折率検出器は、物質の屈
折率にはその物質に固有の値があることを利用して、光
学的手法により試料の成分分析を行なう装置である。図
4に示差屈折率検出器に用いられる測定光学系の一例を
示す。この測定光学系は主にランプ11、レンズ12、
スリット13、フローセル14、反射鏡15及び光検出
器16からなる。フローセル14の内部は光軸に対して
傾斜した透明な隔壁により試料セル14a及び参照セル
14bに分かれている。試料の分析に際しては、試料セ
ル14aにカラム溶出液を通す一方、参照セル14bに
は液体クロマトグラフの移動相に用いられる液体を封入
する。ランプ11の光はレンズ12及びスリット13を
通過した後フローセル14に入射し、光軸に対して傾い
た隔壁を通過する際に屈折する。試料セル14aを通過
する液体の屈折率が異なれば、ランプ11から発せられ
る光の光路も異なり、光検出器16の受光面上において
スリット13の像が結像する位置にも変位が生じる。こ
の変位を調べることにより試料セル14a中の成分の特
定が行なわれる。
【0004】液体の屈折率は温度によっても変化する。
もし分析中に測定光学系の雰囲気温度が変化し、その結
果液体の屈折率が変化すると、この変化を成分変化によ
る屈折率変化と区別することができないため、正しい分
析ができない。従って、正しい分析を行なうためには、
測定光学系の雰囲気温度を分析に応じた一定温度(以
下、「分析温度」という)に保つ温調手段が必要にな
る。従来の温調手段の一例を図5に示す。図5は、測定
光学系を格納する温調槽22、温調槽22を加熱するた
めのヒータ23及び温調槽22を覆う断熱壁24からな
る温調手段が、ケース25内に格納された様子を示す断
面図である。ヒータ23により発生される熱を温調槽2
2に十分貯留し、温調槽22の温度を時間的のみならず
空間的にも一定に保持するため、温調槽22には熱伝導
性の良い材料からなる熱容量の大きい部材、例えばアル
ミニウム製ブロックケース等を用いる。断熱壁24は温
調槽22と外気との間の熱交換を防止するためものであ
り、ポリエチレン製スポンジ等が用いられる。
【0005】図6は温調槽22内部に測定光学系を配置
した様子を示す図である。図6(a)は温調槽22上に
配置された測定光学系の平面図、図6(b)は図6
(a)のB−B’線における端面図である(なお、これ
らの図においては温調槽22はその底面部分のみ描かれ
ている)。ランプ11はランプホルダ17により台18
に固定されている。レンズ12及びスリット13は台1
9に固定されている。台20にはフローセル14が取り
付けられている。反射鏡15は台21に固定されてい
る。これらの台18〜21は温調槽22上に直接固定さ
れている。また、光検出器16はスリット13の下で台
19に隣接する形で温調槽22上に直接固定されてい
る。
【0006】温調手段により測定光学系の温度が安定に
保たれていても、フローセルに流入するカラム溶出液の
温度が安定していなければ、正しい分析を行なうことは
できない。このため、カラム溶出液をフローセルに流入
させる前に、該溶出液の温度を分析温度に安定させるた
めの熱交換器が用いられる。図7は熱交換器26を温調
手段に取り付けた様子を示す図である。熱交換器26は
温調槽22に埋め込まれる形で取り付けられており、試
料導入管41から導入されたカラム溶出液は熱交換器2
6を介して温調槽22と熱交換を行なう。こうしてカラ
ム溶出液は、その温度が分析温度に安定させられた後
に、フローセル14に流入する。フローセル14を通過
したカラム溶出液は試料流出管42を通って装置外へ流
出する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】試料を分析する場合、
まずヒータにより温調槽を加熱してその温度を上昇さ
せ、最終的にはその温度を分析温度を中心とした一定の
変動幅内に安定させる必要がある。高精度の分析を行な
うためにはこの変動幅を約1/1000℃程度にするこ
とが要求されるが、このような高い安定状態を達成する
ために、従来は、ヒータによる加熱を始めてから1時間
程度という長時間を要していた。この加熱の間は分析が
行なえないわけであるから、分析の作業効率が著しく損
なわれていたことになる。
【0008】一方、温調槽の温度は一旦安定した後でも
様々な外部的要因により変化する。そのような要因とし
ては、ランプから発せられる熱、外気の温度変化、カラ
ム溶出液の温度変化等が挙げられる。これらの要因によ
り温調槽の温度が変化すると、温調槽の寸法や形状も変
化する。もし測定光学系の構成部品が温調槽に直接固定
されていると、温調槽の変形が測定光学系の構成部品の
位置関係に変化をもたらし、正しい分析ができなくな
る。さらに、温調槽の温度変化が熱伝導によりフローセ
ルに伝わりフローセル中の液体の屈折率が変化すること
も正しい分析の阻害要因となる。
【0009】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、従来よ
りも短時間で測定光学系の温度を安定させることがで
き、且つ、外気の温度変化等の要因による影響を受けに
くい温調手段及び熱交換手段を有する光学式検出器を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る第一の光学式検出器は、 a)ランプ、フローセルを構成部品として含む測定光学系
と、 b)測定光学系を内部に格納し、その温度を安定させるた
めの温調槽と、 c)温調槽の外部から内部のフローセルへ流入する試料溶
液の温度を安定させるための熱交換器と、を有する光学
式検出器であって、d)熱伝導率の低い材料からなるスペ
ーサを介して温調槽に固定された載置台にランプ以外の
測定光学系の構成部品を固定するとともに、前記載置台
とは別の固定手段でランプを温調槽に固定したことを特
徴とする。
【0011】また、上記課題を解決するために成された
本発明に係る第二の光学式検出器は、 a)ランプ、フローセルを構成部品として含む測定光学系
と、 b)測定光学系を内部に格納し、その温度を安定させるた
めの第一温調槽と、 c)第一温調槽の外部から内部のフローセルへ流入する試
料溶液の温度を安定させるための第一熱交換器と、を有
する光学式検出器であって、その特徴は、 d)第一温調槽を内部に格納し、該温調槽の温度を安定さ
せるための第二温調槽と、 e)上記試料溶液が第一熱交換器に流入する前に該溶液の
温度を安定させるための第二熱交換器と、を備えるとこ
ろにある。
【0012】
【発明の実施の形態及び発明の効果】本発明の第一の態
様による光学式検出器においては、測定光学系の各構成
部品を、該構成部品が温調槽に直接接しないような状態
で、温調槽の内部で固定する手段を設けるようにする。
これにより、測定光学系の構成部品を温調槽に直接固定
している場合に比べて、温調槽の変形による測定光学系
の構成部品の位置関係の変化を小さくすることができる
だけでなく、温調槽の温度の変動が測定光学系の温度に
与える影響を小さくすることもできる。
【0013】また、本発明の第二の態様による光学式検
出器においては、第一温調槽を含む従来の温調手段の外
側に、該温調手段の温度を安定させるための第二温調槽
を含む第二の温調手段を設けるとともに、第二熱交換器
を設け、第二熱交換器の液体流出口と第一熱交換器の液
体流入口とを管で接続する。カラム溶出液の導入の際に
は、その温度を第二熱交換器により安定させた後に、こ
れを第一熱交換器に導入するようにする。これにより、
外気の温度変化が第一温調槽の温度に直接与える影響を
小さくすることができるだけでなく、外気の温度変化に
よるカラム溶出液の温度変化が第一温調槽の温度に与え
る影響をも小さくすることができる。
【0014】
【実施例】図1に本発明による示差屈折率検出器の一実
施例を示す。本実施例においては、ランプ11用の台1
8、レンズ12及びスリット13用の台19、フローセ
ル14用の台20、反射鏡15用の台21及び光検出器
16は、ベンチ27上に固定されている。ベンチ27と
しては強度が高く熱膨張率の低い部材、例えばアンバー
(Invar)製厚板などが好適に利用できるが、コス
ト的に有利なアルミニウム製厚板を用いても本発明の効
果を十分に得ることができる。ベンチ27の面積は温調
槽22の内部空間の底面積よりも小さくする。このベン
チ27は、スペーサ28を介してボルト29により温調
槽22に固定されている。スペーサ28は強度が高く熱
伝導率の低い材料、例えばセラミックスを用いて作成さ
れた円盤状の部品であり、その中心軸上にはボルトを通
すための穴がある。スペーサ28の断面積は、測定光学
系を固定したベンチ27の構造的安定が損なわれない範
囲で小さくする。
【0015】以上のような構成によると、測定光学系を
温調槽22に直接固定する場合に比べて、温調槽22の
変形が測定光学系の構成部品の位置関係の変化に与える
影響を小さくすることができる。また、この構成の下で
は、温調槽22の温度の変動はスペーサ28を介してベ
ンチ27へ伝わるようになるが、温調槽22とスペーサ
28の接触面積が小さいため、単位時間当たりに温調槽
22とベンチ27との間で交換される熱量も小さくな
り、従って、測定光学系を直接温調槽22に固定する場
合に比べて、温調槽22の温度の変動幅に対する測定光
学系の温度の変動幅の比が小さくなる。この結果、ヒー
タ23により温調槽22を加熱し始めた後、温調槽22
の温度の変動幅が目的の変動幅、例えば1/1000℃
に達する前に、測定光学系の温度の変動幅が先に1/1
000℃に達するようになるため、ヒータ23を起動し
てから分析を始めるまでの時間を短くすることができ
る。
【0016】図2は上記実施例の別の態様の一つを示し
た図である。この態様においては、ランプ11の台18
は温調槽22に直接固定されている一方で、ランプ11
以外の測定光学系の台19〜21はベンチ27上に固定
されている。このような構成によると、ランプ11から
発生する熱はベンチ27に直接伝わることなく、大部分
は熱伝導により温調槽22に流入するため、ランプ11
の熱がベンチ27に与える影響を小さくすることができ
る。
【0017】図3は本発明に係る温調手段及び熱交換手
段の一実施例の概略構成図である。本実施例における温
調手段は、温調槽22、ヒータ23及び断熱壁24から
なる既存の温調手段を覆うようにして設けられた第二温
調槽30、第二温調槽30を加熱するための第二ヒータ
31及び第二温調槽30を覆う第二断熱壁32からな
り、これら全体がケース25内に格納されている。試料
の分析を行なう場合、ヒータ23により温調槽22を加
熱して該温調槽の温度を分析温度に安定させるととも
に、第二ヒータ31により第二温調槽30をも加熱して
該温調槽の温度を分析温度に安定させる。このように第
二温調槽30を設けることにより、外気温の変化が温調
槽22の温度に与える影響を小さくすることができる。
【0018】また、第二温調槽30には第二熱交換器3
3が、該温調槽に埋め込まれる形で取り付けられてお
り、熱交換器26の液体流入口と第二熱交換器33の液
体流出口とが管43で接続されている。このような構成
によれば、カラム溶出液が、第二熱交換器33の働きに
より分析温度にほぼ等しい温度にされた後に熱交換器2
6に流入するため、熱交換器26内でのカラム溶出液と
温調槽22との熱交換は安定する。従って、外気温の変
化によりカラム溶出液の温度が変化した場合でも、温調
槽22はその影響をほとんど受けず、安定した分析を行
なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 測定光学系を設置するためのベンチを備えた
光学式検出器の概略構成図。
【図2】 ランプ以外の測定光学系を設置するためのベ
ンチを備えた光学式検出器の概略構成図。
【図3】 2重の温調槽と2つの熱交換器を備える光学
式検出器の概略構成図。
【図4】 測定光学系の構成及び原理を示す図。
【図5】 従来の温調手段の一例の断面図。
【図6】(a) 測定光学系を温調槽に直接配置した様
子を示す平面図。 (b) 図6(a)のB−B’線における端面図。
【図7】 既存の温調手段に熱交換器を取り付けた様子
を示す図。
【符号の説明】
11…ランプ 12…レンズ 13…スリット 14…フローセル 15…反射鏡 16…光検出器 22…温調槽 23…ヒータ 24…断熱壁 26…熱交換器 27…ベンチ 28…スペーサ 29…ボルト 30…第二温調槽 31…第二ヒータ 32…第二断熱壁 33…第二熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/61 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)ランプ、フローセルを構成部品として
    含む測定光学系と、 b)測定光学系を内部に格納し、その温度を安定させるた
    めの温調槽と、 c)温調槽の外部から内部のフローセルへ流入する試料溶
    液の温度を安定させるための熱交換器と、 を有する光学式検出器であって、 d)熱伝導率の低い材料からなるスペーサを介して温調槽
    に固定された載置台にランプ以外の測定光学系の構成部
    品を固定するとともに、前記載置台とは別の固定手段で
    ランプを温調槽に固定したことを特徴とする光学式検出
    器。
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