JP4188206B2 - 液体クロマトグラフ用カラムオーブン - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフにおいて、カラム温度を制御する液体クロマトグラフ用カラムオーブンに関する。

液体クロマトグラフ用カラムオーブンは、ポンプから送液される溶離液を分離カラムに流入する前段階に、プレヒートするプレヒート部を備えている。

このプレヒート部の目的は、溶離液温度とカラム温度の差を近づけることによりクロマトグラムのリテンションタイムの再現性を改良するためである。

つまり、図３に示すように、溶離液温度とカラム温度とに差がある場合、温度差が無い場合の、クロマトグラム１６のリテンションタイムｔに対して、-Δｔａ又は＋Δｔｂのずれを生じてしまい、リテンションタイムの再現性を良好に確保することができないからである。

なお、液体クロマトグラム用カラムオーブンの公知技術としては、特許文献１に記載された技術がある。

この特許文献１に記載された技術は、温調ブロック内にプレヒータ管とカラムとが配置され、カラムの入口と出口との温度差を小さくするために、カラムに伝熱ブロックを設ける技術である。

また、液体クロマトグラム用ではないが、ガスクロマトフ分析装置用のプレカラムに関する技術が特許文献２に記載されている。

この特許文献２に記載された技術は、恒温槽内に、温度センサとヒータが取り付けられたプレカラムと、このプレカラムに接続された分析カラムが配置され、この恒温槽を過熱するヒータと恒温槽の温度を検出する温度センサが設けられている。そして、プレカラムに取り付けられた温度センサの変化により試料が導入されたことを検知し、恒温槽の温度制御を開始するように構成されている。

特開２０００−１１１５３６号公報

特開平１１−８３８２４号公報

ところで、液体クロマトグラフにおいては、種々の試料の分析に使用されるが、試料の種類毎に、溶離液の種類や、温度、流量が異なってくる。また、使用するポンプの能力、配管の種類によっても、供給し得る流量が異なってくる。

このため、その試料の毎に、カラムの設定温度を変更しなければならず、設定温度に達するまで、分析を開始することができなかった。

ここで、設定温度に達する以前であっても、ある程度の信頼性が得られれば、早期に分析を実施したいという要請があり、この要請に応えることができれば、便利である。

しかしながら、従来技術においては、プレヒート部とカラム部とは、最終的には互いに同等の設定温度付近の温度となるが、その設定温度となるまでは、プレヒート部とカラム部との温度差が、どの程度であるのかの把握ができない。プレヒート部とカラム部との温度差が大である場合には、上述したように、リテンションタイムの再現性に乏しいため、設定温度に達する以前では、分析を行うことができなかった。

本発明の目的は、設定温度に達する以前であっても、一定の信頼性を確保した上で分析開始可能な液体クロマトグラフ用カラムオーブンを実現することである。

本発明は上記目的を達成するため、次のように構成される。
（１）液体クロマトグラフにより分析する液体試料を供給するために試料を分離する分離カラム５と、この分離カラム５に液体試料を供給する前に、液体試料を加熱又は冷却するプレヒート部８とを有する液体クロマトグラフ用カラムオーブンにおいて、上記分離カラム５を加熱又は冷却する分離カラム加熱冷却手段１１と、上記分離カラム５の温度を検出する第１の温度センサ１０と、上記第１の温度センサ１０からの温度検出信号に基づいて、上記分離カラム５が指令された温度となるように上記分離カラム加熱冷却手段１１を制御するカラム温度制御部１４と、上記プレヒート部８を加熱又は冷却するプレヒート部加熱冷却手段１３と、上記プレヒート部８の温度を検出する第２の温度センサ１２と、上記第１の温度センサ１０からの検出信号に基づいて、上記第２の温度センサ１２により検出される温度が上記分離カラム５の温度と同一となるように上記プレヒート部加熱冷却手段１３を制御するプレヒート温度制御部１５とを備える。

（２）また、好ましくは、上記（１）において、上記第２の温度センサ１２は、上記プレヒート部８内の液体試料の温度を検出し、上記プレヒート温度制御部１５は、上記第１の温度センサ１０からの検出信号に基づいて、上記第２の温度センサ１２により検出される液体試料の温度が上記分離カラム５の温度と同一となるように上記プレヒート部加熱冷却手段１３を制御する。
（３）溶離液を送液するポンプ２と、このポンプ２により送液された溶離液に液体試料を供給するオートサンプラ３と、このオートサンプラ３から送液された液体試料を加熱又は冷却するプレヒート部８と、このプレヒート部８を介して送液された液体試料を分離する分離カラム５と、この分離カラム５から送液された液体試料の成分を検出し、クロマトログラムを出力する検出器６とを備える液体クロマトグラフ装置において、上記分離カラム５の温度を検出する第１の温度センサ１０と、上記第１の温度センサ１０からの温度検出信号に基づいて、上記分離カラム５が指令された温度となるように上記分離カラム加熱冷却手段１１を制御するカラム温度制御部１４と、上記プレヒート部８を加熱又は冷却するプレヒート部加熱冷却手段１３と、上記プレヒート部８の温度を検出する第２の温度センサ１２と、上記第１の温度センサ１０からの検出信号に基づいて、上記第２の温度センサ１２により検出される温度が上記分離カラム５の温度と同一となるように上記プレヒート部加熱冷却手段１３を制御するプレヒート温度制御部１５とを備える。

本発明によれば、カラムの温度が、指令温度となるように温度変化するとき、プレヒート部もカラムと同様に温度変化するように制御され、設定温度に達する以前であっても、プレヒート部とカラムとの温度差が０となるように制御される。

これにより、リテンションタイムのずれを抑制することができ、設定温度に達する以前であっても、一定の信頼性を確保した上で分析開始可能な液体クロマトグラフ用カラムオーブン及び液体クロマトグラフ装置を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は本発明が適用される液体クロマトグラフの装置の概略構成図である。

図１において、溶離液１は、ポンプ２により、カラムオーブン４に備えられたプリヒート（プレクール）部８を介して分離カラム５に、一定流量で送液される。ポンプ２とカラムオーブン４との間に試料をインジェクションするためのオートサンプラ３が配置され、配管９を介して一定量の試料１８が分離カラム５に導入される。

多成分の分離を再現性良く行うために、分離カラム５は、一定温度に保たれたカラムオーブン４内に配置される。分離カラム５で分離された各成分は、検出器６により検出されクロマトグラムが出力される。この出力データはデータ処理装置７にて収集され、データの処理や保存が実行される。

また、データ処理装置７は、液体クロマトグラフシステムのホストとなり、ポンプ２のＯＮ／ＯＦＦ制御、流量設定、圧力リミッタ設定、オートサンプラ３のインジェクション制御、カラムオーブン４のカラム温度設定、検出器６の波長設定、オートゼロ制御等の制御を行う。

図２は、本発明の一実施形態における液体クロマトグラフ用カラムオーブン４の構成図である。

図２において、プレヒート部８には、このプレヒート部８を加熱又は冷却するペルチェ素子（第２の加熱冷却手段）１３が配置されている。また、このプレヒート部８内のカラムヒート部１７への出口近辺における配管９内の液体温度を測定する液温度センサ（第２の温度センサ）１２が配置されている。

カラムヒート部１７には、このカラムヒート部１７を加熱又は冷却するペルチェ素子（第１の加熱冷却手段）１１が配置されている。また、このカラムヒート部１７内のカラム５近辺の液体温度を測定する温度センサ（第１の温度センサ）１０が配置されている。

カラムヒート部１７の温度センサ１０により検出された検出信号Ｔ２は、カラムヒート温度制御部１４の温度測定回路１４ｂに供給される。温度測定回路１４ｂは、検出信号Ｔ２を温度に換算し、それを示す信号を、カラムヒート温度制御部１４内のペルチェ駆動部１４ａに供給するとともに、プレヒート温度制御部１５内のペルチェ駆動部１５ａに供給する。

ペルチェ駆動部１４ａには、データ処置装置７から、温度指令信号Ｔ０が供給されており、ペルチェ駆動部１４ａは、この温度指令Ｔ０と測定温度Ｔ２とを比較して、カラムヒート部１７内が温度Ｔ０となるように、ペルチェ素子１１を駆動する。

プレヒート部８の温度センサ１２により検出された検出信号Ｔ１は、プレヒート温度制御部１５の温度測定回路１５ｂに供給される。温度測定回路１５ｂは、検出信号Ｔ１を温度に換算し、それを示す信号を、プレヒート温度制御部１５内のペルチェ駆動部１５ａに供給する。

ペルチェ駆動部１５ａには、上述したように、カラムヒート温度制御部１４の温度測定回路１４ｂから、測定温度信号Ｔ２が供給されており、ペルチェ駆動部１５ａは、この検出温度信号Ｔ１と測定温度Ｔ２とを比較して、カラムヒート部１７内が温度Ｔ２となるように、ペルチェ素子１３を駆動する。

カラム５は、ペルチェ素子１１により、指令温度Ｔ０となるように、加熱又は冷却される。そして、プレヒート部８は、そのときのカラム５の温度と同等の温度となるように、ペルチェ素子１３が駆動される。

したがって、カラム５は、指令温度となるように温度変化するとき、プレヒート部８もカラム５と同等の温度変化することとなる。つまり、カラム５の温度変化途中においても、カラム５とプレヒート部８とは同等の温度となるように制御され、プレヒート部８とカラム５との温度差が０となるように制御される。

これにより、リテンションタイムのずれを抑制することができ、カラム５が設定温度に達する以前であっても、一定の信頼性を確保した上で分析が開始可能な液体クロマトグラフ用カラムオーブン及び液体クロマトグラフ装置を実現することができる。

なお、プレヒート部８及びカラムヒート部１７は、外気温の影響を少なくするためにアルミブロック等で包囲して断熱することが好ましい。

また、プレヒート部８とカラムヒート部１７との温度差を０とすることが望ましいので、プレヒート部８とカラムヒート部１７との熱伝導性を良好にするため、上述したアルミブロック等は、互いに密着させることが考えられる。

また、上述した例においては、データ処理装置７とは別個に、カラムヒート温度制御部１４とプレヒート温度制御部１５とを設けるようにしたが、データ処理装置７がカラムヒート温度制御部１４とプレヒート温度制御部１５とを兼ねるように構成することも可能である。

本発明が適用される液体クロマトグラフ装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態である液体クロマトグラフ用カラムオーブンの構成図である。 プレヒート部とカラムとの温度差によりリテンションタイムにずれが生じることを説明する図である。

符号の説明

１ 溶離液
２ ポンプ
３ オートサンプラ
４ 液体クロマトグラフ用カラムオーブン
５ 分離カラム
６ 検出器
７ データ処理装置
８ プレヒート（プレクール）部
９ 配管
１０ カラム用温度センサ
１１ カラム用ベルチェ素子
１２ プレヒート用温度センサ
１３ プレヒート用ペルチェ素子
１４ カラムヒート温度制御部
１４ａ、１５ａ ペルチェ駆動部
１４ｂ、１５ｂ 温度測定回路
１５ プレヒート温度制御部
１７ カラムヒート部

Claims (3)

1. 液体クロマトグラフにより分析する液体試料を供給するために試料を分離する分離カラムと、この分離カラムに液体試料を供給する前に、液体試料を加熱又は冷却するプレヒート部とを有する液体クロマトグラフ用カラムオーブンにおいて、
   上記分離カラムを加熱又は冷却する分離カラム加熱冷却手段と、
   上記分離カラムの温度を検出する第１の温度センサと、
   上記第１の温度センサからの温度検出信号に基づいて、上記分離カラムが指令された温度となるように、上記分離カラム加熱冷却手段を制御するカラム温度制御部と、
   上記プレヒート部を加熱又は冷却するプレヒート部加熱冷却手段と、
   上記プレヒート部の温度を検出する第２の温度センサと、
   上記第１の温度センサからの検出信号に基づいて、上記第２の温度センサにより検出される温度が上記分離カラムの温度と同一となるように上記プレヒート部加熱冷却手段を制御するプレヒート温度制御部と、
   を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ用カラムオーブン。
2. 請求項１記載の液体クロマトグラフ用カラムオーブンにおいて、上記第２の温度センサは、上記プレヒート部内の液体試料の温度を検出し、上記プレヒート温度制御部は、上記第１の温度センサからの検出信号に基づいて、上記第２の温度センサにより検出される液体試料の温度が上記分離カラムの温度と同一となるように上記プレヒート部加熱冷却手段を制御することを特徴とする液体クロマトグラフ用カラムオーブン。
3. 溶離液を送液するポンプと、このポンプにより送液された溶離液に液体試料を供給するオートサンプラと、このオートサンプラから送液された液体試料を加熱又は冷却するプレヒート部と、このプレヒート部を介して送液された液体試料を分離する分離カラムと、この分離カラムから送液された液体試料の成分を検出し、クロマトログラムを出力する検出器とを備える液体クロマトグラフ装置において、
   上記分離カラムを加熱又は冷却する分離カラム加熱冷却手段と、
   上記分離カラムの温度を検出する第１の温度センサと、
   上記第１の温度センサからの温度検出信号に基づいて、上記分離カラムが指令された温度となるように、上記分離カラム加熱冷却手段を制御するカラム温度制御部と、
   上記プレヒート部を加熱又は冷却するプレヒート部加熱冷却手段と、
   上記プレヒート部の温度を検出する第２の温度センサと、
   上記第１の温度センサからの検出信号に基づいて、上記第２の温度センサにより検出される温度が上記分離カラムの温度と同一となるように上記プレヒート部加熱冷却手段を制御するプレヒート温度制御部と、
   を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。

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