JP4453589B2 - 移動相供給装置及びその移動相供給装置を用いた液体クロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明は、それぞれの移動相を送液するための送液ポンプを備えた複数の送液流路、前記複数の送液流路を合流させて移動相を混合するミキサ、及び設定流量に基づいて前記各送液ポンプの駆動を制御する制御装置を備えて組成を調節しながら移動相を供給する高圧グラジエント方式の移動相供給装置と、その移動相供給装置を用いた高速液体クロマトグラフを含む液体クロマトグラフに関するものである。

図４に従来の高圧グラジエント方式の移動相供給装置を備えた液体クロマトグラフを示す。
移動相Ａ,Ｂを送液するための送液流路２,４上にそれぞれの送液ポンプ１０,１４が設けられている。送液ポンプ１０,１４はモータの回転数を制御することによって送液量を調節する。送液流路２,４はミキサ１８で合流しており、ミキサ１８は移動相ＡとＢを混合して分析流路２０に送液するようになっている。分析流路２０にはインジェクタ（試料注入部）２２を介して分離カラム２４が設けられ、カラム２４の下流に検出器２６が設けられている。

インジェクタ２２から注入された試料は、ミキサ１８で混合された移動相により分離カラム２４に導かれて成分ごとに分離され、分離された試料成分は検出器２６で検出される。
送液ポンプ１０及び１４は制御装置１９ａによってそれぞれの送液量が制御され、所定の送液プログラムに沿って送液量が変化させられる。

このような液体クロマトグラフで、例えば、図５（Ａ）に示されるように、移動相Ａ液を１００％、移動相Ｂ液を０％という送液状態から分析を開始し、徐々に移動相Ａ液の濃度を減らし、移動相Ｂ液の濃度を増やしていき、最終的に移動相Ａ液を０％、移動相Ｂ液を１００％に変化させることで、カラム２４での試料の保持力を変化させながら分析していくような方法はグラジエント分析法と呼ばれている。特に、このように、複数の送液ポンプを用いて、送液ポンプの下流側で複数の移動相を合流させるグラジエント方式は、高圧グラジエント方式と呼ばれている（例えば、特許文献１参照。）。なお、図５で、縦軸のＡ，ＢはそれぞれＡ液１００％、Ｂ液１００％を示している。横軸は時間である。
特開２００３−９８１６６号公報

例えば図４の構成において、分析開始前の移動相Ａ液が１００％、移動相Ｂ液が０％という送液状態や、分析終了時に移動相Ａ液が０％、移動相Ｂ液が１００％という送液状態の場合、２台の送液ポンプ１０，１４のうち、移動相が０％となる側の送液ポンプは駆動を停止しているのが従来の移動相供給装置である。そして、通常のグラジエント分析では、分析開始前には分析開始前の状態（この場合、移動相Ａ液が１００％、移動相Ｂ液が０％という送液状態）を暫くの時間にわたって維持させて、カラム２４内の状態を安定させる。

分析開始前の状態を移動相Ａ液が１００％、移動相Ｂ液が０％とすると、分析開始前の状態に維持されているとき、停止している側の送液ポンプ１４の気密が完全に保てるわけではないので、送液している側の移動相Ａ液が送液ポンプ１４の方へ押し出されて逆流する現象が起こる。逆流量が多いと、分析を開始して送液装置１４が送液を始めても、逆流した分は移動相Ｂ液が送られないので、図５（Ｂ）に示されるように、グラジエントの立ち上がりが悪くなり、その結果正しい分析ができないという問題が生じる。これは分析開始前の状態が移動相Ｂ液１００％、移動相Ａ液０％であっても全く同じである。

本発明は、グラジエントの立ち上がりに関するそのような問題を解決した高圧グラジエント方式の移動相供給装置と、その移動相供給装置を用いた液体クロマトグラフを提供することを目的とするものである。

本発明の移動相供給装置では、それぞれの移動相を送液するための送液ポンプを備えた複数の送液流路で送液ポンプの下流に逆流も感知できる実流量測定部を設け、設定流量がゼロの送液流路において逆流を感知したときは、それを打ち消すように送液ポンプを駆動するようにしたことを特徴とするものである。
設定流量がゼロの送液流路においても移動相の逆流が感知されたときは、逆流に打ち勝つための微量な送液動作が行なわれる。

本発明の液体クロマトグラフは、本発明の移動相供給装置を備え、その移動相供給部から移動相が供給される分析流路において移動相供給部の下流に設けられた試料注入部と、試料注入部の下流に設けられ注入された試料を成分ごとに分離する分離カラムと、分離カラムで分離された各成分を検出する検出器とを備えている。

本発明の移動相供給装置においては、各送液流路の実流量測定部で逆流も感知できるようにして、設定流量がゼロの送液流路においても逆流が感知されたときは送液ポンプを駆動して逆流を防ぐことができるようにしたので、送液停止中の送液流路でも移動相の逆流を防ぐことができ、それによりグラジエントの立ち上がりが改善される。

本発明の液体クロマトグラフにおいては、移動相供給装置として本発明のものを備えているので、移動相の逆流が防止されてグラジエントの立ち上がりが改善され、正確な分析を行なうことができる。特に、移動相の送液流量が非常に少なく、逆流の影響が大きいμＬ／分やｎＬ／分といったミクロＬＣ（液体クロマトグラフ）やナノＬＣで、本発明の効果が大きく現れる。

以下に本発明における移動相供給装置を備えた液体クロマトグラフの一実施例を図面を参照して説明する。
図１はその液体クロマトグラフを示す流路図である。この実施例において用いているグラジエント方式の移動相供給装置は、Ａ液とＢ液の２種類の移動相を混合して送液するものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、３種類以上の移動相を混合して送液するグラジエント方式の移動相供給装置にも同様に適用できる。

２種類の移動相Ａ，Ｂはそれぞれの送液流路２，４によってミキサ１８に送液されて混合される。Ａ液を送液する送液流路２上には送液部６が設けられており、Ｂ液を送液する送液流路４上には送液部８が設けられている。

送液部６は、送液ポンプ１０と、送液ポンプ１０によって送液される実際の送液流量を測定するために送液ポンプ１０の下流に設けられた実流量測定部１２と、設定流量に基づいて送液ポンプ１０の駆動を制御する制御装置１３とを備えている。送液機構８も同じ構成であり、送液ポンプ１４と、送液ポンプ１４によって送液される実際の送液流量を測定するために送液ポンプ１４の下流に設けられた実流量測定部１６と、設定流量に基づいて送液ポンプ１４の駆動を制御する制御装置１７とを備えている。

実流量測定部１２，１６は逆流も感知できるものである。制御装置１３，１７はそれぞれの送液流路２，４の流量が設定流量となるようにそれぞれの送液ポンプ１０，１４の駆動を調整するものである。

送液ポンプ１０,１４は駆動用モータが回転することによって、液体を送液する。送液ポンプ１０,１４は、例えばプランジャ往復動型のポンプであり、駆動用モータに接続されたカムと、そのカムの外周に端部が当接して往復運動するプランジャと、プランジャが往復運動することで移動相の吸入と吐出を行なうポンプヘッドとを備えている。送液ポンプ１０,１４の送液量はモータの回転数によって決定される。

逆流も感知できる実流量測定部１２，１６として、例えば流路の中央をヒータで加熱し、その上流側と下流側の温度勾配を測定することで流量を測定する方式のもの、又は流路内に小さな水車を組み込み、その水車の回転速度を測定することで流量を測定する方式のものなど、種々の方式のものがあるが、いずれの方式のものも使用することができる。

１９は流量設定部であり、グラジエント分析のためのグラジエントプログラムに従ったリ、ユーザによる直接設定などによって各送液流路２，４の制御装置１３，１７にそれぞれの設定流量を設定する。

ミキサ１８で混合された移動相を送液して分析するための分析流路２０上には、試料を分析流路２０に注入するためのインジェクタ（試料注入部）２２が設けられ、インジェクタ２２の下流にはインジェクタ２２から注入された試料を成分ごとに分離する分離カラム２４が設けられ、分離カラム２４の下流には分離カラム２４で分離されて溶出する試料成分を検出する検出器２６が設けられている。

送液部６，８をさらに詳細に図２に示す。送液部６と８は同じ構成をしているので、送液部６のみを詳細に示し、送液部８は１つのブロックとしてのみ示す。
送液ポンプ１０はポンプヘッド１０ａと、ポンプヘッド１０ａを駆動する駆動用モータ１０ｂとを備えている。ポンプヘッド１０ａからの移動相流路に実流量測定部１２が設けられている。

１３ａは実流量演算部であり、実流量測定部１２からの信号を取り込み、流量を計算する。１３ｂは送液制御部であり、流量設定部１９の設定値に基づいてモータ制御部１３ｃでモータ１０の回転数を制御する。モータ制御部１３ｃが駆動用モータ１０ｂの回転を制御することで、所定流量の移動相がポンプヘッド１０ａにより送液される。

制御部１３は実流量演算部１３ａ、送液制御部１３ｂ及びモータ制御部１３ｃを含んでいる。制御部１７の構成も同じである。
制御部１３，１７及び流量設定部１９はＣＰＵなどにより構成される。この実施例では送液流路２，４にそれぞれの制御部を設けているが、制御部１３と１７を１つにしたり、さらに流量設定部１９も含めて１つのＣＰＵで実現するようにし、それぞれの送液流路２，４のための機能をそれぞれのプログラムにより実現するようにしてもよい。

制御部１３による流量制御を図３に示す。
送液制御部１３ｂは流量設定部１９での設定値を取り込み、設定流量がゼロでない場合にはモータ制御部１３ｃを介して駆動用モータ１０ｂをその設定値に対応した回転数で回転させる。その回転数に応じてポンプから移動相が送液される。

流量設定部１９でこの送液流路２の流量がゼロに設定された場合、駆動用モータ１０ｂの回転を停止させる。このとき、実際の流量がゼロとなっているかどうかを実流量測定部１２で確認する。実流量測定部１２は逆流を検出することができるようになっている。その送液流路２の実流量測定部１２では、それがヒータ加熱による温度勾配を測定する機構であれば温度勾配が通常送液と反対になれば逆流と推定でき、それが微小水車の機構であれば回転方向が通常送液と反対になれば逆流と推定できる。このようにして実流量演算部１２が逆流と判定すると送液制御部１３ｂに逆流であることが伝えられる。送液制御部１３ｂはモータ制御部１３ｃにより、逆流量に打ち勝つ分のモータ回転数を駆動用モータ１０ｂへ与える。実流量を測定しながら、実流量がゼロとなるまでモータ回転数が調整され、実流量がゼロとなるところで駆動用モータ１０ｂの回転数が維持される。

他方の送液部８においても全く同様にして、送液ポンプ１４の駆動用モータ（図示は省略）の回転数が制御され、設定流量に応じた送液ポンプ１４の駆動用モータの駆動と、設定流量ゼロ時の逆流が防止される。
このように、流量制御の機構は閉ループで作動しているため、フィードバック制御によって逆流もなく、また送液もしない状態をつくることができる。

本発明の移動相供給装置は移動相の組成を変化させながら分析を行なう高圧グラジエント方式の液体クロマトグラフに利用することができる。

一実施例の液体クロマトグラフの構成を示す流路図である。 同実施例における移動相供給装置を示すブロック図である。 同実施例の動作を示すフローチャート図である。 従来の液体クロマトグラフを示す流路図である。 グラジエント動作における移動相組成変化を示すグラフである。

符号の説明

２,４ 送液流路
６,８ 送液部
１０,１４ 送液ポンプ
１２,１６ 実流量測定部
１３，１７ 制御装置
１３ａ 実流量演算部
１３ｂ 送液制御部
１３ｃ モータ制御部
１８ ミキサ
１９ 流量設定部
２０ 分析流路
２２ インジェクタ
２４ 分離カラム
２６ 検出器

Claims (2)

1. それぞれの移動相を送液するための送液ポンプを備えた複数の送液流路、前記複数の送液流路を合流させて移動相を混合するミキサ、及び設定流量に基づいて前記各送液ポンプの駆動を制御する制御装置を備えて組成を調節しながら移動相を供給する高圧グラジエント方式の移動相供給装置において、
   前記各送液流路で送液ポンプの下流に逆流も感知できる実流量測定部を設け、
   前記制御装置は前記実流量測定部からの信号を取り込み流量を計算する実流量演算部を備えており、
   前記制御装置は、前記実流量演算部が設定流量ゼロの送液流路の実流量測定部からの信号を取り込んで逆流と判定したときは設定流量ゼロのその送液流路の送液ポンプにモータ回転数を与え、前記実流量演算部により計算される実流量がゼロになるところでその回転を維持させるようにしたことを特徴とする移動相供給装置。
2. 請求項１に記載の移動相供給装置からなる移動相供給部と、
   前記移動相供給部から移動相が供給される分析流路において前記移動相供給部の下流に設けられた試料注入部と、
   前記試料注入部の下流に設けられ注入された試料を成分ごとに分離する分離カラムと、
   前記分離カラムで分離された各成分を検出する検出器と、
   を備えた液体クロマトグラフ。

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