JP4971592B2 - 高圧勾配システムのための逆流防止 - Google Patents

Description

本出願は、２００２年１２月９日に提出された特許仮出願第１０／３１４７２５号の優先権を主張するものである。

本発明は、液体クロマトグラフィ装置および溶媒送達システムに関し、さらに詳細には、クロマトグラフィのポンプシステムを制御するための方法および装置に関する。

高圧液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）溶媒送達システムは、単一成分の液体または液体の混合物（いずれも、「移動相（ｍｏｂｉｌｅ ｐｈａｓｅ）」として知られる）の実質的に大気圧から多くの場合１００００ポンド毎平方インチのオーダーの圧力までの範囲とすることができる圧力での供給元として使用される。これらの圧力は、固定相担体（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｕｐｐｏｒｔ）の流体通路を通るように移動相を押し出し、これにより溶存する検体の分離を可能とさせるために必要とされる。この固定相担体は、粒子の充填層、膜または膜の集合体、多孔性でモノリシックなベッド、あるいは開口管を備えることがある。多くの場合、分析条件によって、移動相組成が分析の過程で変化することが要求される（このモードのことを「勾配溶離（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｅｌｕｔｉｏｎ）」と呼んでいる）。勾配溶離では、移動相の粘性は変化することができ、また必要とされる計測体積流量を維持するために必要な圧力がこれに従って変化することになる。

液体クロマトグラフィでは、適切な分離方針（ハードウェア、ソフトウェア、および化学的性質を含む）の選択の結果として、注入されたサンプル混合物がその各成分に分離され、これが妥当に異なるゾーンすなわち「バンド（ｂａｎｄ）」の形でカラムから溶離する。これらのバンドが検出器を通過するに連れて、その存在を監視することが可能であり、かつ検出器出力（通常は、電気信号の形態をとる）を生成することが可能である。溶離バンドの内部における検体濃度のパターンは、時間変化する電気信号によって表すことが可能であり、これが「クロマトグラフィピーク」という命名につながっている。ピークはその「保持時間（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）」に関連して特徴付けされることがあり、この時間は、注入の時点に関連した（すなわち、注入時刻はゼロに等しい）そのバンドの中心が検出器を通過する時間である。多くの用途では、ピークの保持時間は、標準と校正物質による関連する分析に基づいて溶離検体の正体を推定するために使用される。ピークの保持時間は、移動相の組成、ならびに固定相の上を通過した移動相の累積体積に強く影響される。

クロマトグラフィの実用性は、得られたデータが信頼を受けられるように、標準や校正物質がある１組の実行において分析を受けることができ、続いてテストサンプルまたは未知物質が、続いてより多くの標準が分析を受けることができるようにした実行対実行（ｒｕｎ−ｔｏ−ｒｕｎ）の再現性に大きく依存する。知られているポンプシステムは幾つかの理想的でない特性を示しており、分離性能の低下、ならびに実行対実行の再現性の低下という結果をもたらす。知られているポンプシステムが示す理想的でないポンプ特性の中には一般に、溶媒組成のゆらぎおよび／または計測体積流量のゆらぎがある。

知られているＨＰＬＣポンプシステムに存在する計測体積フローのゆらぎによって、所与の検体ごとの保持時間（複数のこともある）が変動するので不利である。すなわち、検体が固定相内に保持される時間量は、望ましくない計測体積フローゆらぎの関数として望ましくないゆらぎが生じる。これによってその成分の保持挙動からサンプルの正体を推定する際に困難が生じることになる。個々のポンプからの計測体積フローゆらぎによって、複数のポンプの出力を足し合わせて溶媒組成を提供する際に溶媒組成にゆらぎが生じる可能性がある。

知られているＨＰＬＣポンプシステムに存在する溶媒組成のゆらぎによって、システムの検体検出器との相互作用が生じると共に、検出されるじょう乱がサンプルの存在から生じているかのようにして生じるので不利である。実際上は干渉信号が生成される。この干渉信号は検体に起因する実際の信号に足し合わされ、これにより未知のサンプルの量を溶離サンプルピークの面積から計算する際に誤差が生じることになる。

従来技術は、溶媒伝達を制御すると共に分析装置のための送達システムの出力のじょう乱を最小限にすることを目的とする技法および装置の実現形態を備えている。液体クロマトグラフィなどの用途で使用するために高い圧力で流体が伝達されるような数多くのポンプ構成が知られている。米国特許第４８８３４０９号（「’４０９特許」）明細書に開示されているポンプなどの知られているポンプは、その内部に流体が導入されているポンプチェンバの内部に往復運動する少なくとも１つのプランジャーまたはピストンを組み込んでいる。ポンプチェンバ内部におけるプランジャーの制御式往復運動の周波数およびストローク長によって、ポンプからの流体出力の流量が決定される。しかし、プランジャーを駆動するためのアセンブリでは素子が丹念に組み合わせられており、このためプランジャーを駆動した際にプランジャーに望ましくない動きを導入する可能性があり、その動きによって溶媒送達システム出力の精密な制御を困難とさせると共に「ノイズ」と呼ぶものすなわちクロマトグラフィの基線の検出可能なじょう乱が生じる。このノイズのうちの多くは、システムのランダムな統計的変動に起因するものではなく、このうちの多くはポンプの機械的な「シグナチャー（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ）」の関数である。機械的なシグナチャーは、ピストン（複数のこともある）を駆動するような直線運動を生じさせるポンプ内に使用されるボール／ねじドライブ、歯車および／またはその他の構成要素の異常などの機械関連の現象と相関性があり、あるいは溶媒圧縮の開始または完了、あるいはポンプチェンバからの溶媒伝達の開始などの高水準処理または物理的現象に関連する。

’４０９特許明細書、またさらには米国特許第５３９３４３４号明細書に開示されているものなど、液体クロマトグラフィ用途で液体を伝達するための知られている典型的なシステムは、それぞれが往復運動するプランジャーを備えた相互接続した２つのポンプヘッドを有するデュアルピストンポンプを実現させている。このプランジャーは、出力フローの変動を最小限にするために所定の位相差によって駆動を受ける。ピストンのストローク長およびストローク周波数はピストンが独立して同期して駆動を受ける際に独立に調整することができる。実質的に一定のシステム圧力および出力流量を維持しようと努力する際にさまざまな流体圧縮性を補償するためには、与えられた任意のポンプサイクルにおいて各ポンプシリンダに事前圧縮を作用させることができる。

勾配ＨＰＬＣポンプを作成するためには広く使用される２つの手段が存在する。溶媒は、ポンプの取り入れ側で調合する（ｂｌｅｎｄ）ことができる。このことは、低圧力勾配混合として当技術分野で知られている。もう１つは、個々の各溶媒が別々のポンプによって伝達されているいわゆる高圧勾配システムを使用することである。

すべての形態の勾配クロマトグラフィに関する基本的スカラーは、分離カラムのボイド体積である。ＨＰＬＣカラムのボイド体積は、移動相で満たされたカラムの粒子間および粒子内体積の和である。このボイド体積は、未保持の溶質を溶離させるのに要する最小体積である。勾配遅延体積は、勾配が開始された時点から組成の変化が最初にカラムの位置に到達した時点までに伝達される移動相の体積である。遅延体積は、勾配溶媒送達システムの計測体積オーバーヘッドであり、これには分離を完了させると共に次の注入のためのカラムを準備するために要する時間が加算される。遅延体積は最小限にし、理想的には、カラムのボイド体積と比べて２倍以上にならないようにすべきである。

１つの勾配溶媒送達システムを形成させるために２つ以上の高圧ポンプが組み合わせられている場合、これらの出力の合成によって、個々のピストンクロスオーバーの間にこれら高圧ポンプ間の流体的クロストークが生じる可能性がある。流体的クロストークを回避するための従来の方式の１つは図１に示すような勾配溶媒送達システムの内部でパルスダンプナー（ｄａｍｐｅｎｅｒ）を使用することである。

個々のパルスダンプナーが溶媒の出力が出合う箇所の上流側に配置されており、かつその総フローがパルスダンプナーの体積と比べて小さい場合には、この２つのポンプがそのそれぞれのピストンクロスオーバーに関して同期しないためにこれらポンプ間にかなり大きなクロストークが存在することになる。このクロストークは、オフラインのパルスダンプナー内に包含された流体が圧縮を受け、これがオンラインのポンプ用の低インピーダンス経路となる可能性があるために生じる。このため、パルスダンプナーを上流側に配置させることによって流量と組成の折衷が得られる。この流体的クロストークの結果を、図１に示すように構成させた低流量の溶媒送達システムからの勾配マーカーの伝達をプロットしている図２に表している。図２に示すように、いずれの勾配伝達も同一ではなく、またこれらのいずれもプログラムした勾配に対応していない。これにより、再現が不可能であるような不満足かつ予測不可能な分離となる。

従来技術の別の方式では、パルスダンプナーを作動させるための逆圧を発生させるために細管レストリクターが使用されている。固定の長さと内径をもつ細管によれば、流量の狭い範囲にわたって抑止のための十分な逆圧が提供されるが、残念ながら逆流は防止されない。

パルスダンプナーの使用に関するさらに別の方式はパルスダンプナーを共通の混合用Ｔ継手の下流側に位置決めすることである。この方式は体積が大きな勾配システムでは有用であるが、体積規模がより小さいと問題となる。共通の混合用Ｔ継手の後ろ側にパルスダンプナーを位置決めすることによって、勾配システム内部の遅延体積が大幅に増大する。パルスダンプナーは、典型的にはフローに対する抵抗と移動相の拘束受容体積を合成するため、ある特定の限定された流量範囲に合わせた規模となる。有効なパルスダンプニングの要件と遅延体積の最小化とは、カラム体積および計測体積流量に関してＨＰＬＣシステムの規模を低減する際に相反することになる。

本発明は、逆流防止式パルスダンプニングによって無限大のストローク体積を近似することによってＨＰＬＣに関する高圧勾配ポンプの組成確度を向上させるための改善された方法および装置を提供する。本発明による逆流防止によれば十分な最小フロー抵抗が付加され、これによりより広い範囲の流量にわたるパルスダンプニングの性能が向上し一貫した勾配性能が得られる。

本発明によれば、パルスダンプナーをチェックバルブとして、あるいはライン内の逆圧調節器として具現化されることがある逆流防止器と連携させることによって、伝達サイクル中における蓄えられた移動相の圧縮が保証される。固定の最小フロー抵抗を有する逆流防止器が使用される場合、パルスダンプナーの有効性は流量と実質的に独立となる。勾配システム内で逆流防止器を利用することによって、蓄えられた移動相は、圧縮を受けると共にピストンクロスオーバーの位置においてシステムに戻る力学的エネルギーを有することが保証される。

逆流防止器によればさらに、それぞれのポンプヘッドの流出チェックバルブが十分な逆圧を受けてその適正な機能が可能となることが保証される。この十分な逆圧は、カラムおよび細管によって生成された逆圧が制限されている場合の流量が低いシステムにおいて特に有用である。さらに、得られた逆圧によってオフラインにあるポンプヘッド上への流出チェックバルブの適正な取り付けが保証されるため、逆圧によって個々のポンプの一次チェックバルブのより一貫した動作が可能となる。

本発明による逆流防止器の適正な配置によれば、流体的クロストークが低減され、ライン内パルスダンパーの性能が最適化され、かつ高圧ポンプの性能が向上しており、これを本発明による逆流防止を備えるように構成された溶媒送達システムからの勾配マーカーの伝達をプロットした図３に示している。図３に表したように、その勾配伝達はプログラムした勾配と同一であり該勾配に対応している。

個別式のポンプによれば、２つの移動相間の流体的クロストークを防止するための逆流防止器の追加的な使用を伴う適当なパルスダンプナーの追加によって円滑なフローが伝達されるので有利である。パルスダンプナーは低域通過フィルタと流体的に等価であるため、ある小さなストローク体積をパルスダンプナーと合成させると、強い減衰を受ける周波数においてクロスオーバーじょう乱が発生する。個々のポンプヘッド間の差は、パルスダンプナーの利用によって有効に平均化される。したがって、小さいストローク体積と効率のよいパルスダンプニングを一緒に利用することによって高圧勾配システムにおける溶媒の均一な調合が提供される。

代替的な例示的実施形態では、パルスダンプナーを作動させるための逆圧を発生させるために細管レストリクターが利用される。固定の長さおよび内径を有する細管によって流量のある範囲にわたって十分な逆圧が提供される。一貫した流量を有するシステムでは、細管レストリクターをチェックバルブと直列に利用することが可能である。

さらに別の代替的例示的実施形態では、そのチェックバルブは混合用Ｔ継手内に組み込まれている。この組み込みによって勾配システム内部の移動相の体積が減少し、このため勾配システムの遅延体積が減少する。

本発明に関する前出の特徴および利点、ならびにその他の特徴および利点は、添付の図面と関連させて取り上げた例示的実施形態に関する以下の詳細の説明からより完全に理解されよう。

本開示をクロマトグラフィ用途に関して詳細に記述することにするが、本発明の実施形態は産業用途やプロセス制御用途も同様に目的としていることを理解すべきである。

図４に示すように、溶媒組成に対するポンプクロスオーバーの影響を図示している。この図示では、その総フローは１ｍＬ／ｍｉｎである。第１のポンプはこのフローのうちの９０パーセント、すなわち概ね９００μＬ／ｍｉｎを伝達する。第２のポンプはこのフローのうちの１０パーセント、すなわち概ね１００μＬ／ｍｉｎを伝達する。ストローク体積はこれら両ポンプについて概ね１００μＬである。第２のポンプの１つのクロスオーバーに対して第１のポンプの９つのクロスオーバーが存在して所望の組成を提供している。第１のポンプがクロスオーバーすると、第１の溶媒に流量の約２３パーセントの不足が生じると共に、この組成は第２の溶媒内で瞬時に濃縮される。この不足は第１のカーブ３０１によって表している。第２のカーブ３０２は、限定したパルスダンプニングを使用することによって流量不足の大きさがクロスオーバーの位置の約２３パーセントのフロー損失から１０パーセントのフロー損失まで減少する効果を表している。組成のじょう乱または「ノイズ」は、伝達された第２の溶媒の約±３パーセントから伝達された第２の溶媒の約±１パーセントまで低下する。本発明による追加のパルスダンプニングによれば組成ノイズがさらに減少することになる。

この組成ノイズの検体ピークの保持時間に対する影響は、検体の保持の程度に強く依存しており、カラムからの検体の溶離に必要なカラム体積の数にあたるそのｋプライム値（ｋ’値）で表現される。ｋ’値は次式から計算される。
ｋ’＝（Ｖ_ｒ−Ｖ_０）／Ｖ_０ （式１）
上式において、Ｖ_ｒ＝保持体積、またＶ_０＝カラムボイド体積である。

ｋ’が伝達される第２の溶媒の百分率に指数関数的に比例するために、ｋ’が小さい場合は移動相組成の変動が保持体積に及ぼす影響は小さいが、ｋ’が大きい場合は移動相組成のわずかな変動が保持体積に対して大きな影響を及ぼす。

第２の溶媒の伝達される百分率に対するポンプクロスオーバーの累積的影響を図５に表している。第２の溶媒の百分率で表したこの累積的誤差は、勾配パルスの大きさと強力に関連される。得られる保持時間の分散は、パルス動作の程度と強力に関連されると共に、より均一な組成を保証させる混合要件は、第２の溶媒の百分率で示した瞬時誤差および累積的誤差と直接関連される。本発明によりパルス動作が低減されると、その組成は本質的により均一となると共に、均一性を保証するために要する体積はより小さくなる。

図６を見ると、本発明の例示的な一実施形態は、個々の溶媒のそれぞれが別々のポンプによって伝達されている高圧勾配システムである。この例示的実施形態は、第１の溶媒伝達ライン１０１および第２の溶媒伝達ライン１０３を有している。第１の溶媒は第１の溶媒伝達ライン１０１の内部の第１のポンプ１０５に流体Ｔ継手１０４を介して伝達される。第１のポンプ１０５は第１のピストン１０７および第２のピストン１０９を有している。この例示的実施形態では、第１のポンプ１０５は、固定のストローク長を有する流体ポンプであるＷａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州ミルフォード）によって製作されたＷａｔｅｒｓモデルのＨＰＬＣポンプ５１５である。当技術分野で知られている別のポンプが利用できることも本発明の範囲の域内にあることが企図される。

第１の溶媒は第１のポンプ１０５を介して、第１のピストン１０７および第２のピストン１０９からの出力を受け入れる流体Ｔ継手の役割もしているＷａｔｅｒｓ Ｐ／Ｎ ＷＡＴ ２０７０８５（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州ミルフォード））などのプライムバルブ１１１に伝達される。第１の溶媒は第１のパルスダンプナー１１２に伝達される。この例示的実施形態ではＷａｔｅｒｓ Ｈｉｇｈ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｆｉｌｔｅｒ（Ｐ／Ｎ ＷＡＴ ２０７０７２（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州ミルフォード）））である第１のパルスダンプナー１１２は、第１の溶媒伝達ライン内部における流量じょう乱を最小限にする流体低域通過フィルタである。当技術分野で知られている別のパルスダンプナーが利用できることも本発明の趣旨の域内にあることが企図される。

第１の溶媒は、第１のパルスダンプナー１１２を通してポンプ送りされ、第１の逆流防止器１１４に伝達される。この例示的実施形態ではＵｐｃｈｕｒｃｈのＭｏｄｅｌ Ｕ−６０９（Ｕｐｃｈｕｒｃｈ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（ワシントン州オークハーバー））である第１の逆流防止器１１４は、第１のパルスダンプナー１１２の一貫した動作を保証するように第１のパルスダンプナー１１２に対して荷重を生じさせるフローフォースに対して知られている抵抗を有している。フローに対するこの抵抗は、約０ｐｓｉから２，０００ｐｓｉまでの範囲とすることができ、またこの第１の例示的実施形態では、その抵抗は概ね２５０ｐｓｉである。

第１の逆流防止器１１４は圧力トランスジューサ１１８を通して第１の溶媒を、Ｒｈｅｏｄｙｎｅ ７０３３（Ｒｈｅｏｄｙｎｅ，ＬＰ．（カリフォルニア州ローナートパーク））などのベントバルブ１１９内に導く共通の混合用Ｔ継手１１６と流体連通している。ベントバルブ１１９は第１の溶媒をインジェクタおよびクロマトグラフィカラム１２０に導いている。

第２の溶媒は第２の流体Ｔ継手１２４を介して、第２の溶媒伝達ライン１０３内部の第２のポンプ１２２に伝達される。第２のポンプ１２２は第１のピストン１２４および第２のピストン１２６を有している。この例示的実施形態では、第２のポンプ１２２は、固定ストローク長を有する流体ポンプであるＷａｔｅｒｓモデルのＨＰＬＣポンプ５１５（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州ミルフォード））である。当技術分野で知られている別のポンプが利用できることも本発明の趣旨の域内にあることが企図される。

第２の溶媒は第２のポンプ１２２を介して、同じく第１のピストン１２４および第２のピストン１２６から出力を受け取る流体Ｔ継手の役割をするＷａｔｅｒｓ Ｐ／Ｎ ＷＡＴ ２０７０８５（Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州ミルフォード））などの第２のプライムバルブ１２８に伝達される。第２の溶媒は第２のパルスダンプナー１３０に伝達される。第２のパルスダンプナー１３０は、第２の溶媒伝達ライン内部の流量じょう乱を最小限にする流体低域通過フィルタを提供する。第２の溶媒は、第２の逆流防止器１３２までポンプ送りされる。第２の逆流防止器１３２は、第２のパルスダンプナー１３０の一貫した動作を保証するように第２のパルスダンプナー１３０に対して圧力荷重を生じさせるフローフォースに対して知られている抵抗を有している。フローに対するこの抵抗は、０ｐｓｉから２，０００ｐｓｉまでの範囲とすることができ、またこの第１の例示的実施形態では、その抵抗は概ね２５０ｐｓｉである。

第２の逆流防止器１３２は、圧力トランスジューサ１１８を通して第１の溶媒を逃しバルブ１１９内に導き、かつ圧力トランスジューサ１１８を通して第２の溶媒１０２を逃しバルブ１１９内に導いている共通の混合用Ｔ継手１１６と流体連通している。Ｒｈｅｏｄｙｎｅ ７０３３（Ｒｈｅｏｄｙｎｅ，ＬＰ．（カリフォルニア州ローナートパーク））などの逃しバルブ１１９は、第１の溶媒１０１および第２の溶媒１０２をクロマトグラフィカラム１２０に導いている。

本発明の代替的な実施形態では、その第１の逆流防止器および第２の逆流防止器は、システム体積を最小限にするように混合用Ｔ継手の構造内に組み込まれている。図７に示すように、共通の混合用Ｔ継手２０１は第１の逆流防止器２０３および第２の逆流防止器２０５を混合用Ｔ継手２０１の構造内に組み込んで有している。混合用Ｔ継手２０１は、第１の逆流防止器２０３が組み込まれる第１の流入口２０７と、第２の逆流防止器２０５が組み込まれる第２の流入口２１５と、第１の流入口２０７および第２の流入口２１５からの流体フローが導かれる流出口２１４と、を有している。

第１の逆流防止器２０３は、第１のチェックバルブ体部２２０の内部に収容された第１のボールベアリング２１１を有している。第１のボールベアリング２１１は第１のチェックバルブシート（ｖａｌｖｅ ｓｅａｔ）２１３内に取り付けられている。第１のボールベアリング２１１は、サファイアやセラミックその他の、システム溶媒に対して不活性の材料から製作されている。第１のボールベアリング２１１は、順方向の流体フローだけを許容するような方式で第１のチェックバルブカートリッジハウジングコンポーネント２２１内に収容されている。第１のチェックバルブカートリッジハウジングコンポーネント２２１はトップ部分２２２およびベース部分２２４からなり、第１のチェックバルブシート２１３を形成している。

第２の逆流防止器２０５は、第２のチェックバルブ体部２２３の内部に収容された第２のボールベアリング２１７を有している。第２のボールベアリング２１７は第２のチェックバルブシート２１８内に取り付けられている。第２のボールベアリング２１７は、サファイアやセラミックその他の、システム溶媒に対して不活性の材料から製作されている。第２のボールベアリング２１７は順方向の流体フローだけが許容するような方式で第２のチェックバルブカートリッジハウジングコンポーネント２２７内に収容されている。第２のチェックバルブカートリッジハウジングコンポーネント２２７はトップ部分２２９およびベース部分２２６からなり、第２のチェックバルブシート２１８を形成している。

さらに別の本発明の代替的な実施形態では、第１の逆流防止器および第２の逆流防止器は、システム体積を最小限にするように混合用Ｔ継手の構造内に組み込まれている。図８に示すように、共通の混合用Ｔ継手３０１は、混合用Ｔ継手３０１の構造内に組み込まれた第１の逆流防止器３０３および第２の逆流防止器３０５を有している。混合用Ｔ継手３０１は、その内部に第１の逆流防止器３０３が組み込まれた第１の流入口３０７と、その内部に第２の逆流防止器３０５が組み込まれた第２の流入口３１５と、第１の流入口３０７および第２の流入口３１５からの流体フローが導かれる流出口３１４と、を有している。

第１の逆流防止器３０３は第１のアクチュエータ３１１に対して圧力を加えているコイルスプリング３０９を有している。第１のアクチュエータ３１１は第１のバルブ開口３１３の内部に取り付けられている。選択されたコイルスプリング３０９は、第１のアクチュエータに対して圧力を作用することによってフローに対してある種の抵抗を与えており、これによりフローに対する抵抗を超えるまで第１のバルブ開口３１３を封止している。

第２の逆流防止器３０５は第２のアクチュエータ３１７に対して圧力を加えているコイルスプリング３１６を有している。第２のアクチュエータ３１７は第２のバルブ開口３１８の内部に取り付けられている。この場合も、選択されたコイルスプリング３１６は、第２のアクチュエータ３１７に対して圧力を作用することによってフローに対してある種の抵抗を与えており、これによりフローに対する抵抗を超えるまで第２のバルブ開口３１８を封止している。

さらに別の代替的実施形態では、流体溶媒伝達ライン内部のパルスダンプナーを、その長さおよび直径が最適化された毛細管の一区画から構成させ、これによりその毛細管内部に必要な体積を提供して流量のじょう乱を最小限にしている。

本明細書の例示的実施形態に記載したクロマトグラフィポンプ動作システムは２つの別々の溶媒供給源を収容するように構成しているが、当技術分野において知られているような複数のまたは単一の溶媒送達システムを実施することも可能であることを理解されたい。

本明細書の例示的実施形態に記載したクロマトグラフィポンプ動作システムは従来式のアクチュエータおよびスプリング逆流防止器を有するように構成しているが、当技術分野において知られているような別の逆流防止器も利用可能であることを理解されたい。

以上は、本発明の方法および装置の特定の実施形態を記載したものである。記載した例示的実施形態は本開示の個々の態様に関する特定の例証を目的としたものであり、本開示は記載した例示的実施形態によってその範囲を限定しようとするものではない。等価的な方法および構成要素も本開示の範囲内にある。実際に、本開示が例示的実施形態に対してさまざまな修正や追加的修正を許容するものであることは、当業者であれば理解されることとなろう。こうした修正は添付の特許請求の範囲の趣旨の域内にあるように意図している。

標準的な高圧勾配ポンプ（従来技術）の図である。 高圧勾配システム（従来技術）における流体的クロストークの問題を表した図である。 逆流防止のない溶媒組成（従来技術）に対するポンプクロスオーバーの影響を表した図である。 本発明によるバルブの図である。 溶媒組成（従来技術）に対するポンプクロスオーバーの累積的影響を表した図である。 本発明による高圧勾配ポンプ動作システムの図である。 チェックバルブを組み込んだ混合用Ｔ継手の図である。 チェックバルブおよび逆圧調節器を組み込んだ混合用Ｔ継手の図である。

Claims (17)

1. 高圧液体クロマトグラフィ用の高圧勾配ポンプの組成確度を向上させる方法であって、
   第１組のポンプを有する第１の溶媒ラインおよび第２組のポンプを有する第２の溶媒ラインを、前記第１組のポンプが第１の溶媒リザーバと流体連通しており、かつ前記第２組のポンプが第２の溶媒リザーバと流体連通するようにして設けるステップと、
   前記第１組のポンプを第１の逆流防止器と流体連通している第１のパルスダンプナーに接続し、かつ前記第２組のポンプを第２の逆流防止器と流体連通している第２のパルスダンプナーに接続するステップであって、前記逆流防止器は、フローに対するフロー抵抗を提供し、かつ前記パルスダンプナーの一貫した動作を保証する前記パルスダンプナーに保持される流体への圧力荷重を維持することによって、前記溶媒ライン間の流体的クロストークを実質的に低下させる、前記接続するステップと、
   溶媒組成を伝達するように前記逆流防止器を混合用Ｔ継手に接続するステップとを含み、前記逆流防止器が、前記逆流防止器と前記混合用Ｔ継手との間の距離を最小にすることによって、遅延体積を低下させるために前記混合用Ｔ継手内に組み込まれている、方法。
2. 前記逆流防止器が、フローに対するフロー抵抗を提供し、かつポンプ伝達サイクルの間に圧縮された前記パルスダンプナーに蓄えられた流体を維持することによって、前記パルスダンプナーの体積と比べて実質的により小さいストローク体積で正確な組成伝達を可能としている、請求項１に記載の高圧勾配ポンプの組成確度を向上させる方法。
3. 前記逆流防止器が、フローに対するフロー抵抗を提供し、かつポンプ伝達サイクルの間に圧縮された前記パルスダンプナーに蓄えられた流体を維持することによって、前記パルスダンプナーの体積と実質的に等しいストローク体積で正確な組成伝達を可能としている、請求項１に記載の高圧勾配ポンプの組成確度を向上させる方法。
4. 前記組み込まれている逆流防止器が、バルブからなる逆圧調節のための逆圧調節器を有している、請求項１に記載の高圧勾配ポンプの組成確度を向上させる方法。
5. 前記逆圧調節器が、選択された固定抵抗を有する、請求項４に記載の高圧勾配ポンプの組成確度を向上させる方法。
6. 高圧液体クロマトグラフィ装置であって、
   第１のチェックバルブと流体連通している第１組のポンプおよび第２のチェックバルブと流体連通している第２組のポンプと、
   第１の逆流防止器と流体連通している第１のパルスダンプナーおよび第２の逆流防止器と流体連通している第２のパルスダンプナーとを備え、前記第１および第２の逆流防止器は、フローに対するフロー抵抗を提供し、かつ前記第１および第２のパルスダンプナーの一貫した動作を保証する前記第１および第２のパルスダンプナーに保持される流体への圧力荷重を維持することによって、前記溶媒ライン間の流体的クロストークを実質的に低下させ、前記高圧液体クロマトグラフィ装置はさらに、
   前記第１および第２の逆流防止器と流体連通しており、かつクロマトグラフィカラムと流体連通しているベントバルブと流体連通している混合用Ｔ継手を備え、前記第１および第２の逆流防止器が、前記第１および第２の逆流防止器と前記混合用Ｔ継手との間の距離を最小にすることによって、遅延体積を低下させるために前記混合用Ｔ継手内に組み込まれている、高圧液体クロマトグラフィ装置。
7. 前記逆流防止器は、選択された固定抵抗を有する逆圧調節器を有する、請求項６に記載の高圧液体クロマトグラフィ装置。
8. 前記逆流防止器が、フローに対するフロー抵抗を提供し、かつポンプ伝達サイクルの間に圧縮された前記パルスダンプナーに蓄えられた流体を維持することによって、前記パルスダンプナーの体積と実質的に等しいストローク体積で正確な組成伝達を可能としている、請求項６に記載の高圧液体クロマトグラフィ装置。
9. 前記組み込まれている逆流防止器が、バルブからなる逆圧調節のための逆圧調節器を有している、請求項６に記載の高圧液体クロマトグラフィ装置。
10. 前記逆流防止器が、フローに対するフロー抵抗を提供し、かつポンプ伝達サイクルの間に圧縮された前記パルスダンプナーに蓄えられた流体を維持することによって、前記パルスダンプナーの体積と比べて実質的により小さいストローク体積で正確な組成伝達を可能としている、請求項６に記載の高圧液体クロマトグラフィ装置。
11. 第１の溶媒伝達ライン内にあって第１の溶媒リザーバと流体連通している第１組のポンプおよび第２の溶媒伝達ライン内にあって第２の溶媒リザーバと流体連通している第２組のポンプと、
    前記第１組のポンプおよび前記第２組のポンプによって発生する流量じょう乱を低減させるようなパルスダンプニングのための手段と、
    前記溶媒伝達ライン間の流体的クロストークを排除するような逆流防止のための手段と、
    遅延体積が最小化されるように、逆流防止のための前記手段を混合用Ｔ継手に組み込む手段と、
    を備える高圧液体クロマトグラフィ装置。
12. バルブからなる逆圧調節のための手段をさらに備える請求項１１に記載の装置。
13. 流出口、第１の流入口および第２の流入口を有する混合用Ｔ継手と、
    前記第１および第２の流入口の内部に組み込まれた逆流防止器であって、選択されたコイルスプリングおよびバルブシートの内部に取り付けられたアクチュエータを有しており、前記選択されたコイルスプリングは、前記アクチュエータに対して選択された圧力を作用させている逆流防止器と、
    を備える高圧液体クロマトグラフィ装置。
14. 前記選択された圧力が、０ＭＰａ（０ｐｓｉ）と１３．８ＭＰａ（２０００ｐｓｉ）の間の範囲にある請求項１３に記載の高圧液体クロマトグラフィ装置。
15. 前記逆流防止器の前記混合用Ｔ継手への組み込みによってシステム体積を低下させている請求項１３に記載の高圧液体クロマトグラフィ装置。
16. 前記逆流防止器は、クロマトグラフィシステム内のパルスダンプナーがシステムポンプのチェックバルブの一貫した性能を用いて効率よく機能することを保証する、選択された固定抵抗を有する請求項１３に記載の高圧液体クロマトグラフィ装置。
17. 流出口、第１の流入口および第２の流入口を有する混合用Ｔ継手と、
    前記第１および第２の流入口の内部に組み込まれた逆流防止器であって、バルブシートの内部に取り付けられていて流体フローを前進方向に制限するボールベアリングを有している逆流防止器と、
    を備える高圧液体クロマトグラフィ装置。

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