JP4972613B2 - Liquid feeding device and liquid chromatograph - Google Patents
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Description
本発明は、液体を送液する装置に関し、特に液体クロマトグラフなどの分析装置において、溶離液を送液する送液装置および送液装置を備えた液体クロマトグラフに関する。 The present invention relates to an apparatus for feeding a liquid, and more particularly to a liquid feeding apparatus for feeding an eluent and a liquid chromatograph including the liquid feeding apparatus in an analyzer such as a liquid chromatograph.
液体クロマトグラフは、溶離液を送液装置により分離カラムに送液する。試料を試料導入装置により分離カラムに導入し、試料が分離カラムを通過する間に試料を構成する成分は互いに分離し、分離した試料成分は検出器で検出する。検出した試料成分の信号は、データ処理装置に伝達され、必要な処理が行われる。 In the liquid chromatograph, an eluent is sent to a separation column by a liquid feeding device. A sample is introduced into a separation column by a sample introduction device, components constituting the sample are separated from each other while the sample passes through the separation column, and the separated sample components are detected by a detector. The detected signal of the sample component is transmitted to the data processing device, and necessary processing is performed.
送液装置は、分析結果に応じて所定の圧力を溶離液に加え、溶離液を吐出して送液するものである。溶離液の吐出圧力が一定である場合は、流量も一定となる。そのため、送液装置は、常に一定流量で送液するのが理想的である。一定流量でないと、分析精度が低下する。一般に送液装置では流量が周期的に変動してしまう現象(この現象を以下、脈流と呼称する)が発生している。 The liquid feeding device applies a predetermined pressure to the eluent according to the analysis result, discharges the eluent, and sends the liquid. When the discharge pressure of the eluent is constant, the flow rate is also constant. Therefore, it is ideal that the liquid feeding device always feeds liquid at a constant flow rate. If the flow rate is not constant, the analysis accuracy decreases. In general, in a liquid feeding device, a phenomenon that the flow rate fluctuates periodically (this phenomenon is hereinafter referred to as a pulsating flow) occurs.
脈流を低減させる主な方法として、ダンパーを用いることが挙げられる。このダンパーは、送液装置の流出時に生じる可能性のある圧力変化及び流量変化を低減させる。このような例としては、特許文献1が挙げられる。
The main method for reducing the pulsating flow is to use a damper. This damper reduces pressure changes and flow rate changes that may occur when the liquid delivery device flows out. As such an example,
流路にダンパーを追加する方式だと、デットボリュームの発生による送液時間の増加や、液溜まりの原因となる等の課題があり、送液装置から一定流量での安定した送液ができない、という問題があった。 If a damper is added to the flow path, there are problems such as an increase in the liquid feeding time due to the occurrence of a dead volume and a cause of liquid accumulation, and stable liquid feeding at a constant flow rate from the liquid feeding device is not possible. There was a problem.
以下に、より詳細に説明する。ダンパーは、耐圧製の筒の中に、複数の弾性チューブが設けられて構成されている。この筒の中を通過する移動相の圧力により、弾性チューブが変形し、この変形により、筒の中の容積が変化する。具体的には、移動相の圧力が大きい場合には、筒の中の容積が大きくなり、一方、移動相の圧力が小さい場合には、筒の中の容積が小さくなる。これにより、筒内における急激な圧力変動が防止され、結果、脈流を防止することができる。 This will be described in more detail below. The damper is configured by providing a plurality of elastic tubes in a pressure-resistant cylinder. The elastic tube is deformed by the pressure of the mobile phase passing through the cylinder, and the volume in the cylinder changes due to this deformation. Specifically, when the pressure of the mobile phase is large, the volume in the cylinder becomes large, while when the pressure of the mobile phase is small, the volume in the cylinder becomes small. Thereby, rapid pressure fluctuation in the cylinder is prevented, and as a result, pulsating flow can be prevented.
しかしながら、このダンパーを追加する方式だと、ダンパー自身を含めた流路分がデッドボリュームとなり、送液時間の増加や、液溜まりの原因となる等の問題がある。 However, if this damper is added, the flow path including the damper itself becomes a dead volume, which causes problems such as an increase in liquid feeding time and a cause of liquid accumulation.
本発明は、流路を変更してデッドボリュームを設けることなく、脈流を低減し、一定流量での安定した送液が可能な液体クロマトグラフ用の送液装置および送液装置を備えた液体クロマトグラフを提供することを目的とする。 The present invention relates to a liquid chromatograph liquid feeding device capable of reducing a pulsating flow without changing a flow path and providing a dead volume, and capable of stable liquid feeding at a constant flow rate, and a liquid equipped with the liquid feeding device An object is to provide a chromatograph.
上記の目的を達成するために、本発明の送液装置は、往復運動するピストンと、逆流を防止するバルブとを有し、前記ピストンに対して弾性力を及ぼす弾性部材を備えている。 In order to achieve the above object, the liquid feeding device of the present invention includes a piston that reciprocates and a valve that prevents backflow, and includes an elastic member that exerts an elastic force on the piston.
また、本発明の液体クロマトグラフは、上記のような送液装置を備えている。 Moreover, the liquid chromatograph of the present invention includes the above-described liquid feeding device.
本発明によれば、デットボリュームや液溜まりの原因などの課題を発生させることなく、弾性部材の作用で送液装置の脈流を低減させることができる。 According to the present invention, the pulsating flow of the liquid feeding device can be reduced by the action of the elastic member without causing problems such as a dead volume and a cause of liquid accumulation.
以下、上記及びその他の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。 The above and other embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図3は、本実施の形態の送液装置を2つ使用して構成される高圧グラジェント送液装置、および高圧グラジェント送液装置を含む液体クロマトグラフの一例を示している。なお、送液装置を2台用いて、液体を高圧下で混合し、その割合を時間と共に変化させながら送液する方法を、高圧グラジェントという。 FIG. 3 shows an example of a liquid chromatograph including a high-pressure gradient liquid delivery apparatus configured using two liquid delivery apparatuses of the present embodiment and a high-pressure gradient liquid delivery apparatus. In addition, the method of using two liquid feeding apparatuses, mixing a liquid under high pressure, and sending liquid while changing the ratio with time is called a high pressure gradient.
この液体クロマトグラフは、上流側から順に、溶離液27,28、送液装置25,26、T字接続管29,ミキサー30,試料導入装置31,カラムオーブン33,検出器34、およびデータ処理装置35を備えている。カラムオーブン33内には、分離カラム32が配置されている。
In this liquid chromatograph, the
送液装置25,26は、溶離液27,28をT字接続管29およびミキサー30を介して分離カラム32に送液する。試料導入装置31は、分離カラム32に試料を導入する。分離カラム32を通過する間に試料を構成する成分は互いに分離する。検出器34は、分離カラム32が分離した試料成分を検出する。検出した試料成分の信号は、データ処理装置35に伝達され、データ処理装置35は、この信号に対して必要な処理を行う。
The
図3に示す液体クロマトグラフの動作についてより詳細に説明する。 The operation of the liquid chromatograph shown in FIG. 3 will be described in more detail.
送液装置25,26は、容離液27,28の流量を時間とともに変えながら送液し、溶離液27,28はT字接続管29にて合流する。合流した溶離液27,28は、ミキサー30で互いに攪拌された後、試料導入装置31内のインジェクターにより、分析すべきサンプルが溶離液27,28に添加される。
The
試料導入装置31によりサンプルが添加された溶離液27,28は、分離カラム32に導入される。多成分の分離を再現良く行うために、分離カラム32は、一定温度に保たれたカラムオーブン33内に設置される。分離カラム32で分離された各成分は、検出器34により検知され、そのデータはデータ処理装置35にて処理,保存される。また、この実施形態においては、データ処理装置35は、各部(送液装置25,送液装置26,試料導入装置31,カラムオーブン33,検出器34)の動作制御も行っている。
The
図1は、送液装置の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a liquid feeding device.
送液装置は、図1に示すように、上流側から順に第一ポンプ室1および第二ポンプ室2を備え、各ポンプ室1,2内には、それぞれ第一ピストン3および第二ピストン4が配置されている。第一ポンプ室1,第二ポンプ室2それぞれは、第一ピストン3および第二ピストン4側への液体の漏れ出しを防止するため、第一シール7および第二シール8が設けられている。また、第一ポンプ室1は、入口ポート15および出口ポート16を有しており、第二ポンプ室2は、入口ポート17および出口ポート18を有している。
As shown in FIG. 1, the liquid feeding device includes a
第一ピストン3および第二ピストン4は、カム10の回転によって往復運動する。なお、カム10は、軸の一端にモータ11が配置されおり、このモータ11の駆動により回転する。第一ピストン3および第二ピストン4の回転に基づく往復運動に合わせて逆流防止用の入口側バルブ5および出口側バルブ6が開閉する。これら第一ピストン3,第二ピストン4,入口側バルブ5,出口側バルブ6の動作によって、溶離液9が第一ポンプ室1から第二ポンプ室2内を通って、第二ポンプ室2の出口側へ送液される。
The
カム10の軸の他端には検知板12および位置検出センサ13が設けられ、位置検出センサ13により検出されたカム10の軸の角度位置が制御装置14に導入される。また、第二のポンプ室の下流には、圧力センサ19が設けられており、この圧力センサ19が測定して圧力が制御装置14へ導入される。
A
本発明の実施形態では、逆流防止用の入口側バルブ5および出口側バルブ6として、受動的なチェックバルブを使用しているが、能動的なソレノイドバルブや回転式すり合わせバルブを用いることも可能である。
In the embodiment of the present invention, passive check valves are used as the inlet-
溶離液を第一ピストン3,第二ピストン4の入口側から出口側へ送液する際に、第一ピストン3および第二ピストン4の影響により、送液される溶離液の流量が周期的に変動してしまう現象(脈流)が発生してしまう。
When the eluent is sent from the inlet side to the outlet side of the
この課題を軽減するために、本実施の形態では、従来技術に開示されたダンパーの代わりに、皿バネ20,21が使用されている。
In order to alleviate this problem, in the present embodiment,
より具体的には、第一ピストン3とカム10との間に皿バネ20が配置されており、第二ピストン4とカム10との間に皿バネ(弾性部材)21が配置されている。
More specifically, a
ここで、皿バネは、外部からの圧力が大きくなると縮み、外部からの圧力が小さくなると伸びるという性質を有している。そのため、(a)皿バネに対する外部からの圧力が大きくなる、つまり、ポンプ室の内部の圧力が大きくなったときに、皿バネの作用によりこの圧力小さくなり、逆に、(b)皿バネに対する外部からの圧力が小さくなる、つまりポンプ室の内部の圧力が小さくなったときに、皿バネの作用によりこの圧力が大きくなる。 Here, the disc spring has a property of contracting when the pressure from the outside increases, and extending when the pressure from the outside decreases. Therefore, (a) when the pressure from the outside against the disc spring increases, that is, when the pressure inside the pump chamber increases, this pressure decreases due to the action of the disc spring, and conversely (b) against the disc spring. When the pressure from the outside decreases, that is, the pressure inside the pump chamber decreases, this pressure increases due to the action of the disc spring.
したがって、ダンパーを設けた場合のようにデッドボリュームを発生させること無く、脈流を低減させることができる。 Therefore, the pulsating flow can be reduced without generating a dead volume as in the case where the damper is provided.
また、本実施形態では、第一ピストン3,第二ピストン4とカム10との間に皿バネ20,21を設置しているが、第一ピストン3,第二ピストン4の往復運動の直線上であれば、異なる位置に設置することも可能である。さらに、第一ピストン3,第二ピストン4に対して弾性力を及ぼすものであれば、必ずしも第一ピストン3,第二ピストン4の往復運動の直線上でなくともよい。
In this embodiment, the disc springs 20 and 21 are installed between the
また、本実施形態では、弾性部材として皿バネを使用しているが、樹脂材を使用することも可能である。 Moreover, in this embodiment, although the disc spring is used as an elastic member, it is also possible to use a resin material.
また、本実施形態では、第一ピストン3及び第二ピストン4を、ツインカムを使用し制御しているが、図2に示すように、第一ピストン3および第二ピストン4を独立制御する送液装置でも可能である。
Moreover, in this embodiment, although the
図2において、送液装置は第一ポンプ室1および第二ポンプ室2を備え、各ポンプ室1,2内には、それぞれ第一ピストン3及び第二ピストン4が配置されている。これらの第一ピストン3,第二ピストン4は、それぞれ第一モータ11,第2モータ22により駆動する。第一モータ11,第二モータ22の回転運動は、それぞれ第一プランジャ駆動機構23,第二プランジャ駆動機構24によって、第一ピストン3,第二ピストン4の直線運動に変換される。第一モータ11,第二モータ22が、正転することで第一ピストン3,第二ピストン4は押し出され、逆転することで第一ピストン3,第二ピストン4は引き込まれる。この往復運動に合わせて逆流防止用の入口側バルブ5及び出口側バルブ6が開閉する。これら、第一ピストン3,第二ピストン4,入口側バルブ5,出口側バルブ6の動作によって、溶離液9が第一ポンプ室1から第二ポンプ室2内を通って、第二ポンプ室2の出口側へ送液される。図2の構成によれば、モータを独立駆動させているため、ダンピング効果を持たせながらプランジャ位置の正確な制御が可能である。そのため、流量制度を向上できる。
In FIG. 2, the liquid feeding device includes a
このように、本実施の形態により、溶媒を脈流の少ない安定な様態で連続的に送出することが可能になり、液体クロマトグラフ装置の高感度化,定性能力の向上,定量結果の信頼性向上を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, it becomes possible to continuously deliver the solvent in a stable manner with less pulsating flow, and the liquid chromatograph device has high sensitivity, improved qualitative ability, and reliability of quantitative results. Improvements can be made.
1 第一ポンプ室
2 第二ポンプ室
3 第一ピストン
4 第二ピストン
5 入口側バルブ
6 出口側バルブ
7 第一シール
8 第二シール
9,27,28 溶離液
10 カム
11,22 モータ
12 検知板
13 位置検出センサ
14 制御装置
15,17 入口ポート
16,18 出口ポート
19 圧力センサ
20,21 皿バネ(弾性部材)
23 第一プランジャ駆動機構
24 第二プランジャ駆動機構
25,26 送液装置
29 T字接続管
30 ミキサー
31 試料導入装置
32 分離カラム
33 カラムオーブン
34 検出器
35 データ処理装置
DESCRIPTION OF
23 First
Claims (9)
前記液体の逆流を防止するバルブと、を有し、前記ピストンの往復運動により前記液体を前記入口から出口へ送液する液体クロマトグラフ用の送液装置であって、
前記ピストンは弾性力を及ぼす弾性部材を介して前記駆動機構と接続することを特徴とする送液装置。 A piston that reciprocates in a pump chamber having a liquid inlet and outlet, and a drive mechanism that controls the reciprocating motion of the piston;
A liquid feeding device for a liquid chromatograph that has a valve that prevents the liquid from flowing backward, and that feeds the liquid from the inlet to the outlet by a reciprocating motion of the piston,
The liquid feeding device, wherein the piston is connected to the drive mechanism via an elastic member that exerts an elastic force.
これらのポンプ室のそれぞれのピストンの往復運動を制御する複数の前記駆動部材が固定された回転軸を有することを特徴とする請求項1または2に記載の送液装置。 At least two pump chambers connected in series;
Liquid delivery device according to claim 1 or 2 more of the drive member control the reciprocating motion of each piston of the pump chamber and having a rotary shaft fixed.
これらのポンプ室のそれぞれのピストン毎にピストンの往復運動を制御する駆動部材を有することを特徴とする請求項1または2に記載の送液装置。 At least two pump chambers connected in series;
3. The liquid feeding device according to claim 1, further comprising a drive member for controlling the reciprocating motion of the piston for each piston of the pump chambers.
前記液体の逆流を防止するバルブと、を有し、前記ピストンの往復運動により前記液体を前記入口から出口へ送液する液体クロマトグラフ用の送液装置を備えた液体クロマトグラフであって、
前記ピストンは弾性力を及ぼす弾性部材を介して前記駆動機構と接続することを特徴とする液体クロマトグラフ。 A piston that reciprocates inside a pump chamber having a liquid inlet and outlet; a drive mechanism that controls the reciprocating motion of the piston;
A liquid chromatograph comprising a valve for preventing a back flow of the liquid, and a liquid chromatograph for feeding the liquid from the inlet to the outlet by a reciprocating motion of the piston,
The liquid chromatograph, wherein the piston is connected to the drive mechanism via an elastic member that exerts an elastic force .
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