JP4459633B2 - 試料の注入方法及び注入装置 - Google Patents

Description

本発明は、高速液体クロマトグラフィーや超臨界流体クロマトグラフィー等の、加圧されている移動相に試料を注入して試料中の所望の物質をカラムで分離する方法に適用される試料の注入方法及び注入装置に関する。

試料中の所望の物質を分離する方法としては、高速液体クロマトグラフィーや超臨界流体クロマトグラフィー等の種々のクロマトグラフィーが従来より知られている。このようなクロマトグラフィーは、加圧された条件下で通常行われるので、このようなクロマトグラフィーでは、加圧されている移動相に試料が注入される。

前述したクロマトグラフィーでは、移動相の圧力の変動がカラムでの分離効率に大きく影響する。このため、試料の注入時における圧力変動を抑制するための技術が従来より提案されている。

このような技術としては、超臨界流体クロマトグラフィーにおいて、超臨界流体ポンプによってカラムに供給される超臨界流体の背圧に抗してサンプルループに試料を試料ポンプによって供給することにより、超臨界流体と同じ圧力までサンプルループ中の試料の圧力を高め、その後に超臨界流体ポンプからカラムへの超臨界流体の流路にサンプルループを接続し、サンプルループ中の試料を前記超臨界流体によってカラムに送る技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

前述した技術は、圧力変動を起こすことなく正確な量の試料を断続的にカラムに送り込む上で優れているが、サンプルループの試料の圧力を高めるために、試料のカラムへの流路とは別の流路に試料を導入して超臨界流体の背圧を伝達するため、カラムには供給されない余分な試料が必要となり、試料のロスが生じる。

また、前述した技術では、試料ポンプによってカラムに試料を供給することから、カラムに向けて送液可能な複数台のポンプが必要となり、クロマト装置の構成の複雑化や装置の操作の複雑化を伴う。

前述した問題点は、クロマト装置のスケールアップやクロマト装置の連続運転を行ってクロマト装置での分離によって所望の物質を生産する場合に、その生産性に影響を及ぼす。このように、前述した技術には、クロマトグラフィーによって前記所望の物質を工業的に生産する観点では、検討の余地が残されている。
特開平５−３０７０２６号公報

本発明は、加圧されている移動相を用いるクロマトグラフィーにおいて、試料の無駄が生じず、かつ簡単な構成で試料の注入時における圧力変動を抑制することを課題とする。

本発明では、加圧されている移動相への試料の注入に際して、試料を封入した管に加圧されている移動相を導入し、この導入された移動相によって試料を加圧し、その後、移動相ごと試料をカラムに供給する。

すなわち本発明の注入方法は、加圧されている移動相をカラムに通して移動相中の試料に含まれる所望の物質を分離するにあたり、移動相に試料を注入する方法において、移動相をカラムに供給する供給管に両端が接続されているバイパス管へ試料を封入する工程と、バイパス管の一端を供給管に対して開放し、供給管からバイパス管に移動相を導入してバイパス管に封入された試料を加圧する工程と、バイパス管の他端を供給管に対して開放し、加圧された試料を供給管に注入する工程と、を含む注入方法である。

また本発明の注入装置は、加圧されている移動相をカラムに通して移動相中の試料に含まれる所望の物質を分離するにあたり、移動相への前記試料の注入に用いられる装置において、移動相を前記カラムに供給する供給管と、供給管における移動相の流路を開閉する第一の流路開閉手段と、第一の流路開閉手段よりも上流側及び下流側の供給管に両端が接続されているバイパス管と、バイパス管における移動相の流路を開閉する第二及び第三の流路開閉手段と、第二及び第三の流路開閉手段の間のバイパス管に試料を供給する試料供給手段と、第一から第三の流路開閉手段を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、第二の流路開閉手段を制御してバイパス管の一端を供給管に対して開放し、バイパス管内が加圧された後に、第三の流路開閉手段を制御して供給管に対してバイパス管の他端を開放し、さらに供給管における移動相の流路を閉じる方向に第一の流路開閉手段を制御する、注入装置である。

本発明では、バイパス管に試料を封入し、バイパス管の一端から供給管の移動相を導入して前記試料を加圧し、加圧された試料をバイパス管の他端から供給管に注入することから、バイパス管の一端から導入された移動相が試料とともにバイパス管の他端から供給管に注入されるので試料の無駄が生じない。また、本発明では、バイパス管と、このバイパス管及び供給管における流体の流路を開閉する手段と、バイパス管に試料を供給するための手段とによって簡単に構成することができる。また、本発明では、供給管の加圧されている移動相を試料の加圧に利用することから、試料の注入時における圧力変動を抑制することができる。

本発明では、バイパス管に、試料を封入するための試料収容部を設けると、試料の定量的な注入や、試料の大量注入を行う上でより一層効果的である。

また、本発明では、移動相に超臨界流体が含まれる超臨界流体クロマトグラフィーに適用することができ、また光学異性体を分離するクロマトグラフィーに適用することができる。

本発明の試料の注入方法は、移動相をカラムに供給する供給管に両端が接続されているバイパス管へ試料を封入する工程と、バイパス管の一端を供給管に対して開放し、供給管からバイパス管に移動相を導入してバイパス管に封入された試料を加圧する工程と、バイパス管の他端を供給管に対して開放し、加圧された試料を供給管に注入する工程と、を含む。

前記試料を封入する工程では、前記供給管に対して両端が閉じられているバイパス管に前記試料を供給する。バイパス管の封鎖は、バイパス管の二箇所以上に設けられている玉形弁やシリンダ弁等の通常用いられる流路開閉手段によって行うことができる。試料の供給は、ポンプや注射器等を用いて所望の量の試料を供給することによって行うことができる。前記試料を封入する工程では、バイパス管そのものに試料を封入しても良いが、バイパス管に設けられているサンプルループ等の試料収容部に試料を封入することが、試料を供給管に定量的に注入する上で、また一度に大量の試料を供給管に注入する上で好ましい
。

前記試料を加圧する工程では、バイパス管の一端を供給管に対して開放し、供給管から移動相を導入する。これにより、バイパス管内の試料が移動相の圧力まで加圧される。バイパス管の一端の開放は、前述した流路開閉手段によって行うことができる。移動相の加圧は、供給管における圧力の測定値とバイパス管における圧力の測定値とに基づいて、又は移動相による試料の加圧が十分な時間行われるように設定されたタイムテーブルにしたがって、前記流路開閉手段を制御することによって行うことができる。この工程で開放されるバイパス管の一端は、供給管における移動相の流れ方向において、上流側の一端であっても良いし、下流側の一端であっても良い。

前記試料を供給管に注入する工程では、さらにバイパス管の他端を供給管に対して開放し、バイパス管において一方の方向に移動相を流す。これにより、バイパス管中の試料が供給管に注入される。バイパス管の他端の開放は、やはり前述した流路開閉手段によって行うことができる。この工程で開放されるバイパス管の他端は、前記試料を加圧する工程で開放したバイパス管の端部とは逆の端部であれば良い。すなわち、供給管における移動相の流れ方向において、下流側の一端であっても良いし、上流側の一端であっても良い。試料の供給管への注入は、供給管における移動相の流れ方向の上流側から下流側に向けて、バイパス管に移動相を流すことによって行うことができる。バイパス管を流れる移動相の向きや流量の調整は、バイパス管と並列する供給管における前記流路開閉手段の開度によって行うことができる。

なお、本発明において、前記流路開閉手段による移動相等の流路の開閉は、供給管やバイパス管における移動相の圧力の変動を抑制するように行われる。例えば、供給管における移動相の圧力の変動が生じないようなゆっくりとした速度で前記流路開閉手段による流路の開閉が行われる。

本発明の注入方法では、前述した工程以外の他の工程をさらに含んでいても良い。このような他の工程としては、例えば試料を供給管に注入した後に両端が閉じられたバイパス管内の圧力を逃がす工程等が挙げられる。

前述した本発明の注入方法は、以下に説明する本発明の注入装置を用いて行うことができる。

本発明の注入装置は、移動相をカラムに供給する供給管と、供給管における移動相の流路を開閉する第一の流路開閉手段と、第一の流路開閉手段よりも上流側及び下流側の前記供給管に両端が接続されているバイパス管と、バイパス管における移動相の流路を開閉する第二及び第三の流路開閉手段と、第二及び第三の流路開閉手段の間のバイパス管に試料を供給する試料供給手段と、第一から第三の流路開閉手段を制御する制御手段とを有する。

前記供給管は、移動相をカラムに供給する管である。前記供給管には、前述した高速液体クロマトグラフィーや超臨界流体クロマトグラフィーにおいて、加圧されている移動相をカラムに供給するために用いられる通常の管を用いることができる。

前記第一から第三の流路開閉手段は、管を流れる流体の流路を開閉することが可能な手段であれば特に限定されない。このような流路開閉手段には、例えばシリンダ弁や玉型弁等の、管を流れる流体の流路を開閉することができる公知の弁を用いることができる。

前記第一の流路開閉手段は、前記供給管における移動相の流路を開閉する手段であれば
、その設置数は特に限定されず、単数でも良いし複数でも良い。

前記バイパス管は、前記供給管における移動相の流れ方向において、前記供給管の前記第一の流路開閉手段よりも上流側と下流側とを接続する管である。前記バイパス管にも前記供給管と同様の管を用いることができる。

前記第二及び第三の流路開閉手段は、バイパス管における試料や移動相の流路を開閉するための手段である。第二及び第三の流路開閉手段の両方を前記供給管に対して閉じれば、これらの間のバイパス管に試料を封入することができ、第二の流路開閉手段を前記供給管に対して開放すれば、導入される移動相によって試料を加圧することができ、第二及び第三の流路開閉手段を前記供給管に対して開放すれば、加圧された試料をバイパス管から供給管へ注入することが可能な状態となる。前記第二及び第三の流路開閉手段の位置関係は特に限定されない。供給管における移動相の流れ方向において、いずれがより上流側に配置されていても良い。前記第二及び第三の流路開閉手段の設置数は特に限定されず、それぞれ単数でも良いし複数でも良い。

前記試料供給手段は、第二及び第三の流路開閉手段の間のバイパス管に試料を供給することができる手段であれば特に限定されない。このような手段は、試料を収容している試料容器と、試料容器と前記バイパス管とを接続する試料供給管と、前記試料供給管における試料の流路を開閉することができる弁と、前記試料容器から前記バイパス管に試料を送る送液手段とによって構成することができる。前記送液手段としては、例えば試料容器から前記バイパス管に試料を送るためのポンプや、前記バイパス管を減圧させて試料容器から試料を吸い上げるための真空ポンプ等が挙げられる。

前記制御手段は、試料の注入時における前記供給管及び前記バイパス管での圧力の変動を抑制するための手段であり、前記第二の流路開閉手段を制御して前記バイパス管の一端を前記供給管に対して開放し、バイパス管内が加圧された後に、前記第三の流路開閉手段を制御して供給管に対してバイパス管の他端を開放し、さらに供給管における移動相の流路を閉じる方向に前記第一の流路開閉手段を制御する手段である。制御手段によるこのような制御により、試料は、移動相によって加圧され、供給管における移動相の流れ方向において、バイパス管の上流側の一端から導入される移動相によって、バイパス管の下流側の他端から供給管に注入される。

なお、前記制御手段は、供給管における移動相の圧力の変動を抑制することができる適当な速度で前記第一から第三の流路開閉手段が稼動するように、前記第一から第三の流路開閉手段を制御することが好ましい。

前記バイパス管の一端を開放する制御では、前記制御手段は、第二及び第三の流路開閉手段の間のバイパス管に試料が封入された後に、第二の流路開閉手段を、バイパス管の一端が供給管に対して開かれるように制御する。第二の流路開閉手段が例えば複数の弁で構成される場合では、前記制御手段は、これらを同時に制御しても良いし、個別に制御しても良い。

前記バイパス管の他端を開放する制御では、前記制御手段は、バイパス管に導入された移動相によって前記試料が加圧された後に、第三の流路開閉手段を、バイパス管の他端が供給管に対して開かれるように制御する。第三の流路開閉手段が例えば複数の弁で構成される場合では、前記制御手段は、これらを同時に制御しても良いし、個別に制御しても良い。

前記供給管における移動相の流路の閉じる方向への制御では、前記制御手段は、供給管
からバイパス管を通って再び供給管に流れる移動相の流れを形成するように、第一の流路開閉手段によって供給管の管路を閉じるか、又は管路を狭めるように制御する。第一の流路開閉手段が例えば複数の弁で構成される場合では、前記制御手段は、これらを同時に制御しても良いし、個々に制御しても良い。

前記制御手段による流路開閉手段の制御は、例えば予め定められた順序にしたがって制御の各段階を逐次進めていくシーケンス制御によって行うことができる。シーケンス制御では、例えば供給管やバイパス管に設けられた圧力計の検出結果等の実測値に基づいて次の段階の制御に進んでも良いし、試料が移動相によって加圧されるのに十分な待機時間や、流路開閉手段での流路の開閉による移動相の圧力の変動を防止できる稼動時間等の所定の時間についての設定値に基づいて次の段階の制御に進んでも良い。

また、本発明の注入装置は、第二及び第三の流路開閉手段の間のバイパス管に、試料供給手段から供給される試料を収容する試料収容部をさらに有することが、供給管への試料の定量的な注入や、試料の大量注入等の観点から好ましい。このような試料収容部には、例えば前述したクロマトグラフィーで通常用いられるサンプルループを用いることができる。

また、本発明の注入装置は、前述した手段等以外にも他の構成要素を有していても良い。このような他の構成要素としては、例えば第二及び第三の流路開閉手段の間のバイパス管や前記試料収容部中の移動相や試料を外部に排出するための三方弁等が挙げられる。

本発明は、加圧されている移動相に試料を注入する技術に広く用いることができる。このような技術としては、前述したように、例えば高速液体クロマトグラフィーや超臨界流体クロマトグラフィー等が挙げられる。

このようなクロマトグラフィーにおけるカラムには、公知の種々のカラムを用いることができる。このようなカラムとしては、例えばシリカ等の粒子を担体としてこれに分離剤を担持した粒子充填型カラムや、円柱状のシリカ等の多孔質連続体を担体としてこれに分離剤を担持した一体型カラム等が挙げられる。

前記カラムにおいて前記担体に担持される分離剤には、試料中から分離しようとする所望の物質の種類に応じた適当な分離剤を用いることができる。このような分離剤としては、試料中の所望の物質の構造等にもよるが、例えば試料中の光学異性体を分離する場合では、光学異性体分離能を有する多糖誘導体等が挙げられる。

本発明で用いられる移動相は、本発明が適用される技術に応じて適宜選択される。このような移動相としては、有機溶媒、超臨界流体、複数種の有機溶媒の混合溶媒、有機溶媒と水又は超臨界流体と有機溶媒等との混合溶媒等が挙げられる。前記超臨界流体としては、例えば二酸化炭素、アンモニア、二酸化イオウ、ハロゲン化水素、亜酸化窒素、硫化水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、ハロゲン化炭化水素、水等のガスに、臨界圧力以上の圧力及び／又は臨界温度以上の温度をかけたものが挙げられる。

特に本発明は、移動相の高拡散性や低粘性等の流体特性により、試料から分離される物質の高生産性が期待される超臨界流体クロマトグラフィーに適用することが好ましい。また、本発明は、高い分離効率や分離精度が要求される光学異性体の混合物からの光学異性体の分離、例えばラセミ体からの光学異性体の分割等、に適用することが好ましい。

また、本発明では、試料の注入量が多くなるほど、試料の注入時における圧力変動を抑
制する効果がより顕著となる。したがって、分離が良好で大量の試料を一回に注入できる場合や、分離対象物の溶媒への溶解度が低くて一回に大量の試料溶液を注入したい場合等、一回に注入される試料の量が多い前記クロマトグラフィーに本発明を適用することが好ましい。このように、本発明は、前述したクロマトグラフィーを用いた分離による物質の工業的な生産や、前述したクロマトグラフィーを用いた分析に広く用いることができる。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。図２に本発明の一実施の形態における注入装置を有する超臨界流体クロマト分取装置を示す。

前記超臨界流体クロマト分取装置は、図２に示すように、高圧の二酸化炭素が充填されているガス供給手段としてのボンベ１と、高圧の二酸化炭素を冷却して液化するための熱交換器２と、熱交換器２で生成した二酸化炭素の液化ガスを送液するためのポンプ３と、ポンプ３で送られる液化ガスに溶媒タンク４から供給される溶媒を供給するためのポンプ５と、前記液化ガスと前記溶媒との混合溶媒を加熱して前記液化ガスを超臨界流体にするための熱交換器６と、生成した超臨界流体と前記溶媒との混合物である移動相に試料を注入するための注入装置７と、注入された試料中の所望の物質を分離するためのカラム８と、カラム８を通った移動相中の物質を検出する検出器９と、ポンプ３から検出器９までの系内の圧力を所定の圧力に保つための圧力調整装置である背圧弁１０と、背圧弁１０を通過した移動相を気液分離するための複数の気液分離装置１１と、気液分離させた液を収容する槽１２と、気液分離させたガスからさらに液体を除去するための精製装置１３と、精製装置１３でガスから除去された液を収容する槽１４とを有する。

ボンベ１、熱交換器２、ポンプ３、熱交換器６、注入装置７、カラム８、検出器９、及び背圧弁１０は、管で直列に接続されている。気液分離装置１１は、背圧弁１０及び精製装置１３に対して並列に管で接続されている。一方で、溶媒タンク４とポンプ５とは管で接続されており、ポンプ５は、ポンプ３と熱交換器６とを接続する管に、管で接続されている。各気液分離装置１１と各槽１２、及び精製装置１３と槽１４も、それぞれ管で接続されている。以下、熱交換器６から注入装置７を介してカラム８に接続される管を、特に「供給管」ともいう。

ボンベ１と熱交換器２との間には、ボンベ１から所定の圧力で二酸化炭素を放出する圧力調整弁１６が設けられている。熱交換器２とポンプ３との間には、熱交換器２で生成した液化ガスを受けるバッファタンク１８が設けられている。また、カラム８は、カラム８内を所定の温度に調整するためのカラムオーブン１９に収容されている。

背圧弁１０と各気液分離装置１１との間には、背圧弁１０からの移動相の供給先を選択できるように、それぞれの気液分離装置１１に対応してバルブ２０が設けられている。各気液分離装置１１と精製装置１３との間には、精製装置１３側から各気液分離装置１１へのガスの逆流を防止するための逆止弁２１が、それぞれの気液分離装置１１に対応して設けられている。

ポンプ３及び５は定量的に送液できるポンプである。背圧弁１０は、カラム８側、すなわちポンプ３及び５から背圧弁１０までの、一次側の系の圧力を一定の圧力（例えば２０ＭＰａ）に維持する弁である。

注入装置７は、図１に示すように、熱交換器６からカラム８に移動相を供給する供給管３１と、供給管３１における移動相の流路を開閉する第一の流路開閉手段としての二方弁ｖ１と、二方弁ｖ１よりも上流側及び下流側の供給管３１に両端が接続されているバイパス管３２と、バイパス管３２における移動相の流路を開閉する第二及び第三の流路開閉手段としての二方弁ｖ２及びｖ３と、二方弁ｖ２及びｖ３の間のバイパス管３２に設けられ
ている試料収容部としてのサンプルループ３３と、二方弁ｖ２とサンプルループ３３との間のバイパス管３２に設けられている三方弁ｖ４と、サンプルループ３３と二方弁ｖ３との間のバイパス管３２に設けられている三方弁ｖ５と、これらの弁の開閉を制御する制御装置（図示せず）とを有する。

三方弁ｖ４は、二方弁ｖ２へのバイパス管３２、サンプルループ３３へのバイパス管３２、及び装置外に通じる管のそれぞれを任意に接続可能な弁である。三方弁ｖ５は、サンプルループ３３へのバイパス管３２、二方弁ｖ３へのバイパス管３２、及びポンプ３５及び試料容器３４に通じる試料供給管のそれぞれを任意に接続可能な弁である。

サンプルループ３３と三方弁ｖ５との間のバイパス管３２には、三方弁ｖ６が設けられている。三方弁ｖ６は、サンプルループ３３へのバイパス管３２、三方弁ｖ５へのバイパス管３２、及び先端に試料供給用のポートが設けられている管のそれぞれを任意に接続可能な弁である。三方弁ｖ６は、シリンジのような所定量の試料を注入できる手段を前記ポートに接続し、試料容器３４以外からのサンプルループ３３への試料の供給を可能にするためのものである。

ポンプ３５と三方弁ｖ５との間の前記試料供給管には、三方弁ｖ７が設けられている。三方弁ｖ７は、ポンプ３５への試料供給管、三方弁ｖ５への試料供給管、及び試料容器３４への還液用の管のそれぞれを任意に接続可能な弁である。通常は、三方弁ｖ７は、ポンプ３５への試料供給管と三方弁ｖ５への試料供給管とを接続している。

本実施の形態では、試料容器３４、ポンプ３５、前記試料供給管、三方弁ｖ５、三方弁ｖ７、及び前記還液用の管によって試料供給手段が構成されている。また、本実施の形態では、前述した二方弁及び三方弁はそれぞれ自動弁であり、前記制御装置は、これらの弁の制御を行う装置であり、前述した二方弁の開閉や三方弁の切り替えの他に、検出器９での検出結果に応じたバルブ２０の開閉をさらに制御する装置とする。

また、前記超臨界流体クロマト分取装置では、図示しないが、これらのほかにも、バルブ、逆止弁、安全弁等の弁や、圧力計、温度計、流量計等の各種検出手段、ヒータやブラインチラー、アキュムレータ等の周辺機器が適所に設けられている。

以下に、前記超臨界流体クロマト分取装置の運転状態を説明する。まず、前記超臨界流体分取クロマト装置における分離までの流れを説明し、その後に注入装置７による試料の注入について説明する。

前記超臨界流体クロマト分取装置において、圧力調整弁１６を調整すると、所定の圧力（例えば４ＭＰａ）でボンベ１から二酸化炭素が熱交換器２に供給される。二酸化炭素は、熱交換器２において冷却されて液化する。

熱交換器２で生成した二酸化炭素の液化ガスは、バッファタンク１８に収容され、ポンプ３によって熱交換器６に供給される。熱交換器６に供給される液化ガスには、溶媒タンク４からポンプ５によって送られてきた低級アルコール等の有機溶媒が供給され、前記液化ガスと前記有機溶媒とが混合し、この混合溶媒が熱交換器６に供給される。

熱交換器６では、前記混合溶媒が加熱され、混合溶媒中の液化ガスが超臨界流体となる。また、この超臨界流体と前記溶媒とが混合してなる移動相は、カラムオーブン１９で設定されているカラム８の温度（例えば４０℃）に調整される。温度が調整された移動相には、注入装置７から、分離対象物の溶液が試料として注入される。

注入装置７から注入された試料はカラム８に送られ、試料中に含まれる種々の物質は、カラム８の通過に伴って分けられる。

カラム８を通過した移動相中の物質は検出器９によって検出される。検出器９を通過した移動相は背圧弁１０に送られる。背圧弁１０での通過に伴い移動相の圧力は低減する。一方で、前記制御装置は、検出器９での検出結果に応じて所定のバルブ２０を開き、その他のバルブ２０を閉じる。したがって、背圧弁１０を通過した移動相は、所定の気液分離装置１１に供給される。

気液分離装置１１では、供給された移動相を気液分離し、超臨界流体を構成していた二酸化炭素の多くは気相として移動相から放出され、所望の物質を含有する有機溶媒が液相として槽１２に収容される。槽１２に収容された有機溶媒を解圧し、又はさらに減圧濃縮することにより、前記所望の物質が取り出される。

移動相から放出された二酸化炭素のガスは、精製装置１３に送られる。精製装置１３では、例えば気液分離装置１１と同様に、供給された二酸化炭素ガスを気液分離する。これにより二酸化炭素ガスと二酸化炭素ガス中の少量の有機溶媒とが分離される。二酸化炭素ガスは例えば外気に放出され、分離した有機溶媒は槽１４に収容される。

以後、検出器９で検出される物質に応じてバルブ２０の開閉が適宜行われ、試料中の所望の物質が取り分けられる。なお、精製装置１３から気液分離装置１１へのガスの逆流や、他の気液分離装置１１からの気液分離装置１１へのガスの流入は、逆止弁２１によって防止される。

次に、注入装置７による試料の注入を説明する。試料を注入する前では、二方弁ｖ１は開いており、二方弁ｖ２、ｖ３は閉じている。また、三方弁ｖ４は、二方弁ｖ２とサンプルループ３３とを接続しており、三方弁ｖ５は、サンプルループ３３と二方弁ｖ３とを接続しており、三方弁ｖ６は、サンプルループ３３と三方弁ｖ５とを接続しており、三方弁ｖ７は、ポンプ３５と三方弁ｖ５とを接続している。この状態で、供給管３１には移動相が流れている。

また、前記制御装置は、供給管３１における移動相の圧力の低下を防止するために、二方弁ｖ１からｖ３のそれぞれの開閉を、ストローク時間（全閉から全開又は全開から全閉までの所要時間）を０．０１〜６０秒、好ましくは０．０１〜１０秒、さらに好ましくは０．０５〜５秒とする速度で制御するように設定されている。

まず、前記制御装置は、サンプルループ３３に試料を封入する。前記制御装置は、三方弁ｖ５を制御して、三方弁ｖ７と三方弁ｖ６とを接続する。これにより、試料容器３４に収容されている試料は、ポンプ３５によってサンプルループ３３に供給される。このとき、三方弁ｖ４の制御によって、装置外の系とサンプルループ３３とを接続させても良い。この接続によれば、前記試料供給管からサンプルループ３３までの管中のガスが、試料の供給時に装置外に排出される。

サンプルループ３３に所定量の試料を供給したら、前記制御装置は、三方弁ｖ５を制御して、三方弁ｖ６と二方弁ｖ３とを接続し、ポンプ３５を停止する。このとき、三方弁ｖ７によって、前記試料供給管と前記還液用の管とを接続させても良い。この接続によれば、三方弁ｖ５からポンプ３５までの試料供給管における試料が、前記還液用の管を通って試料容器３４に戻され、前記試料供給管への試料の封入が防止される。

サンプルループ３３に所定の量の試料を封入したら、前記制御装置は、封入された試料
を加圧する。前記制御装置は、二方弁ｖ２を徐々に開き、供給管３１における移動相の圧力を低下を抑制しつつ、供給管３１から移動相をサンプルループ３３に導入する。このとき、サンプルループ３３中の試料は移動相に押し出されるが、二方弁ｖ３は閉じられているので、導入される移動相によって加圧される。供給管３１の移動相の圧力は、背圧弁１０によって一定に保たれているので、試料は、供給管３１の移動相の圧力まで加圧される。

移動相の導入によって試料を加圧したら、前記制御装置は、二方弁ｖ３を徐々に開き、二方弁ｖ１を閉じる。なお、この二方弁ｖ３の開放は、二方弁ｖ２を開いてから、導入された移動相によって試料が加圧されるのに十分な時間が経過した後に行われる。この制御により、供給管３１からバイパス管３２を通って再び供給管３１に至る移動相の流れが形成され、この流れによって試料が供給管３１に注入される。

試料が供給管３１に注入されたら、前記制御装置は、二方弁ｖ２及びｖ３を徐々に閉じ、同時に二方弁ｖ１を徐々に開く。これらの二方弁の開閉により、移動相の流路が、バイパス管３２から供給管３１に切り替えられる。

移動相の流路を切り替えたら、前記制御装置は、三方弁ｖ４を制御して、バイパス管３２と前記装置外に通じる管とを接続する。この制御により、二方弁ｖ２から二方弁ｖ３までのバイパス管３２及びサンプルループ３３に閉じ込められていた、加圧された状態の移動相は装置外に排出される。

なお、本実施の形態では、試料の供給にポンプ３５を用いたが、ポンプ３５に代えて、三方弁ｖ４における装置外に通じる管に真空ポンプ等の減圧手段を設け、三方弁ｖ４側から試料容器３４の試料を吸い上げることによって、サンプルループ３３に試料を供給しても良い。

また、本実施の形態では、第二及び第三の流路開閉手段として、二方弁ｖ２及びｖ３を用いたが、三方弁を用いることも可能である。このように、第二及び第三の流路開閉手段のいずれか一方又は両方が、バイパス管３２における移動相の流路を供給管３１に対して閉じながらも、第二及び第三の流路開閉手段の間のバイパス管３２と他の系とを連通することが可能な手段であると、バイパス管３２に封入され加圧された試料中の気泡を除くことが可能となり、試料中の所望の物質の分離効率を高める上でより一層効果的であり、工業的な生産のように注入する試料の量が多くなるほど特に効果的である。

また、本実施の形態では、二方弁ｖ１からｖ３の開閉速度や、二方弁ｖ２の開放から二方弁ｖ３の開放までの待機時間が予め設定されていたが、供給管３１やバイパス管３２に圧力計を設け、この圧力計の検出値に基づいて二方弁ｖ１からｖ３のそれぞれの開閉速度や前記待機時間を前記制御手段に随時決定させても良い。

また、本実施の形態では、前記ポートに代えて前記試料供給手段と同様に構成し、異なる試料を交互にサンプルループ３３に供給しても良い。このような形態によれば、サンプルループ３３に異なる種類の試料を個別に供給しては供給管３１に注入してカラムでの分離に供することが可能となり、一本のカラムで複数種の試料から複数種の物質を分取することが可能となる。さらにこのような観点から、前述したバイパス管３２等を複数設けても良い。

また、図１では、供給管３１とバイパス管３２との接続部において供給管３１における移動相の流路とバイパス管３２における移動相の流路とが直交するような、供給管３１とバイパス管３２との接続が示されているが、本実施の形態では、前記接続部において供給
管３１における移動相の流路とバイパス管３２における移動相の流路とが直線状に接続するように、供給管３１とバイパス管３２とを接続しても良い。このような形態によれば、供給管３１とバイパス管３２との間での流体の流れがより一層円滑になり、バイパス管３２から供給管３１への前記試料の注入の供給をより円滑に行う上で効果的である。

本実施の形態では、バイパス管３２に試料を封入し、バイパス管３２の一端から供給管３１の移動相を導入して試料を加圧し、加圧された試料をバイパス管３２の他端から供給管３１に注入することから、試料を注入するための動力として、カラムに移動相を供給するためのポンプ３が利用されるので、簡単な構成で注入装置を構成することができ、また簡単な操作で試料を移動相に注入することができる。また、バイパス管３２の試料が残らず供給管３１に注入されるので、試料の無駄が生じない。

また本実施の形態では、背圧弁１０によって一定の圧力に保たれている供給管３１の移動相によって試料を加圧することから、供給管３１における移動相の圧力まで試料を加圧することができ、かつこの試料を供給管３１の移動相に注入することから、試料の注入時における圧力変動を抑制することができる。

また本実施の形態では、装置外に通じる管を三方弁ｖ４によってバイパス管３２と接続可能に構成したことから、注入後にバイパス管３２に封じられた移動相をバイパス管３２から排出することができる。したがって、高圧の系に向けて試料を圧送するような高出力のポンプを用いなくても、サンプルループ３３に試料を供給することができる。また、移動相の試料容器３４への混入を防止することができる。

本発明の一実施の形態の注入装置の構成を示す図である。 本発明の注入装置が用いられる超臨界流体クロマト分取装置の一例の構成を示す図である。

符号の説明

１ ボンベ
２、６ 熱交換器
３、５ ポンプ
４ 溶媒タンク
７ 注入装置
８ カラム
９ 検出器
１０ 背圧弁
１１ 気液分離装置
１２、１４ 槽
１３ 精製装置
１６ 圧力調整弁
１８ バッファタンク
１９ カラムオーブン
２０ バルブ
２１ 逆止弁
３１ 供給管
３２ バイパス管
３３ サンプルループ
３４ 試料容器
３５ ポンプ
ｖ１〜ｖ３ 二方弁
ｖ４〜ｖ７ 三方弁

Claims (5)

1. 加圧されている移動相をカラムに通して前記移動相中の試料に含まれる所望の物質を分離するにあたり、前記移動相への前記試料の注入に用いられる装置において、
   前記移動相を前記カラムに供給する供給管と、
   前記供給管における移動相の流路を開閉する第一の流路開閉手段と、
   前記第一の流路開閉手段よりも上流側及び下流側の前記供給管に両端が接続されているバイパス管と、
   前記バイパス管における移動相の流路を開閉する第二及び第三の流路開閉手段と、
   前記第二及び第三の流路開閉手段の間の前記バイパス管に試料を供給する試料供給手段と、
   前記第一から第三の流路開閉手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記第二の流路開閉手段を制御して前記バイパス管の一端を前記供給管に対して開放し、前記バイパス管内が加圧された後に、前記第三の流路開閉手段を制御して前記供給管に対して前記バイパス管の他端を開放し、さらに前記供給管における移動相の流路を閉じる方向に前記第一の流路開閉手段を制御することを特徴とする注入装置。
2. 前記第二及び第三の流路開閉手段の間の前記バイパス管に、前記試料供給手段から供給される試料を収容する試料収容部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の注入装置。
3. 前記制御手段は、前記第二の流路開閉手段を制御してから所定の時間が経過した後に前記第三の流路開閉手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の注入装置。
4. 前記移動相は、超臨界流体を含有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の注入装置。
5. 前記試料は、二種以上の光学異性体の混合物であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の注入装置。

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