JP5223685B2 - Mobile phase supply device and liquid chromatograph using the mobile phase supply device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の移動相の混合比率を変化させて移動相の組成を変化させながら供給するグラジエント方式の移動相供給装置とそのような移動相供給装置を用いて試料の分離分析を行なう液体クロマトグラフに関するものである。 The present invention relates to a gradient-type mobile phase supply device that supplies a mobile phase composition while changing the mixing ratio of a plurality of mobile phases, and a liquid that performs separation analysis of a sample using such a mobile phase supply device. It relates to a chromatograph.
液体クロマトグラフの分析流路に移動相を供給する移動相供給装置として、従来から種々のものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。図4は一般的な移動相供給装置の一例を概略的に示したものである。
ここに示した移動相供給装置は、種類の異なる2種類の移動相8a,8bをそれぞれ供給する移動相供給部6a,6bを備えている。移動相供給部6a,6bは電磁弁12a,12bの開閉によって各移動相8a,8bの供給・停止が制御されている。移動相供給部6aからの移動相8aが流れる流路3aと移動相供給部6bからの移動相8bが流れる流路3bは合流点17で合流している。合流点17の下流側の混合流路26は送液ポンプのポンプヘッド2の入口16に入口側チェック弁28を介して接続されている。ポンプヘッド2の出口18には出口側チェック弁19を介して出口流路20が接続されている。
Conventionally, various devices for supplying a mobile phase to an analysis flow path of a liquid chromatograph have been proposed (see, for example, Patent Document 1). FIG. 4 schematically shows an example of a general mobile phase supply apparatus.
The mobile phase supply apparatus shown here includes mobile
この移動相供給装置では、プランジャポンプのプランジャ4が後退することによってポンプ室2a内に移動相8a又は8bが吸引され、プランジャ4が前進することによって移動相8aと8bの混合液からなる移動相が出口側流路20へ送液される。各移動相供給部6a,6bの出口側に設けられている電磁弁12a,12bはプランジャポンプの動作に同期しながら任意のタイミングで開閉することができる。すなわち、プランジャ4が後退している間における各電磁弁12a,12bの開放時間の比率を調節することによってポンプ室2a内に吸引される移動相8a,8bの容積比が調整され、ポンプ室2aから出口側流路20側に送液される移動相の組成が決定される。なお、この例は2種類の移動相8a,8bの混合液を移動相として送液するものであるが、さらに多種類の移動相を混合して送液することもできる。
In this mobile phase supply device, the
液体クロマトグラフでは、塩を溶解した緩衝液と有機溶媒との混合液を移動相にすることがしばしばあり、塩濃度の高い緩衝液と有機溶媒とが混合された場合に有機溶媒の比率が高いと塩が析出することがある。 In liquid chromatographs, a mixture of a buffer solution in which a salt is dissolved and an organic solvent is often used as the mobile phase, and the ratio of the organic solvent is high when a buffer solution having a high salt concentration and the organic solvent are mixed. And salt may precipitate.
図4の例において移動相8a,8bがそれぞれ塩濃度の高い緩衝液と有機溶媒であった場合、電磁弁12aと12bが交互に短時間で切り替えられているときは、一方の移動相が他方の移動相側へ拡散する前に供給する移動相が切り替えられるため、これらの移動相が混合されて塩が析出したとしても合流点17付近である。ところが、両電磁弁12a,12bの切替え時間の間隔が大きくなってくると、送液中の移動相が送液を行なっていない他方の移動相供給部側の流路へ拡散し、電磁弁の近傍まで達してそこで塩が析出することがある。電磁弁の近傍で塩が析出した場合、電磁弁が次に開放されたときに弁体の動きによって塩が逆流して電磁弁内に進入してしまうことがある。
In the example of FIG. 4, when the
液体クロマトグラフでは、酸やアルカリ、有機溶媒など多種の液体が移動相として使用されるため、電磁弁12a,12bとして接液部に耐薬品性に優れたPTFEなどのフッ素樹脂からなる材質の部材で構成されているダイヤフラム弁がよく用いられる。ダイヤフラム弁が開放しているときに塩が進入すると、閉じたときに弁体であるダイヤフラムと弁座であるバルブボディとの間で塩を噛んでしまい、塩よりも柔らかいダイヤフラムやバルブボディに傷がつくという問題があった。ダイヤフラムやバルブボディに傷がつくと、弁を閉じても傷のところから液漏れが発生してしまい、ポンプ室2aから送液される移動相の組成を正確に制御することができなくなる。
In liquid chromatographs, various liquids such as acids, alkalis, and organic solvents are used as mobile phases. Therefore, members made of a fluororesin such as PTFE having excellent chemical resistance at the wetted parts as the
そこで本発明は、各移動相供給部からの移動相の供給・停止を制御する電磁弁内に塩が進入しないようにすることを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to prevent salt from entering a solenoid valve that controls supply / stop of a mobile phase from each mobile phase supply unit.
本発明の移動相供給装置は、一定方向に往復運動を行なうプランジャと、プランジャを内部で摺動させるポンプ室、ポンプ室内に移動相を吸入するためのポンプ入口及びポンプ室から移動相を吐出するためのポンプ出口を備えたポンプヘッドと、それぞれが出口側に設けられた開閉弁によってポンプ室への移動相の供給と停止が制御され、ポンプ入口に合流点を介して接続された移動相供給部と、各移動相供給部の開閉弁と合流点の間に設けられた移動相の逆流を防止する逆流防止弁と、を備えているものである。 The mobile phase supply device of the present invention discharges a mobile phase from a plunger that reciprocates in a certain direction, a pump chamber that slides the plunger inside, a pump inlet for sucking the mobile phase into the pump chamber, and a pump chamber. Mobile phase supply connected to the pump inlet via a confluence, with a pump head having a pump outlet and an open / close valve provided on the outlet side controlling the supply and stop of the mobile phase to the pump chamber And a backflow prevention valve for preventing backflow of the mobile phase provided between the on-off valve of each mobile phase supply unit and the junction.
上記の構成によれば、各移動相供給部の開閉弁からポンプ入口までの流路上でそれらの流路の合流点よりも上流側に、合流点側から移動相供給部側への移動相の逆流を防止する逆流防止弁がそれぞれ設けられているので、合流点で接液している移動相が他の移動相側へ拡散することを逆流防止弁で堰き止めることができ、逆流防止弁よりも上流側にある開閉弁の近傍で塩が析出することを防止できる。 According to the above configuration, on the flow path from the opening / closing valve of each mobile phase supply unit to the pump inlet, upstream of the confluence of the flow paths, the mobile phase from the confluence point to the mobile phase supply unit side Since a backflow prevention valve is provided to prevent backflow, the backflow prevention valve can block the spreading of the mobile phase in contact with the other mobile phase from the backflow prevention valve. Also, salt can be prevented from being deposited in the vicinity of the on-off valve on the upstream side.
ところで、各移動相供給部からの流路が合流する合流点では、異なる種類の移動相どおしが常時接しており、送液中の移動相が送液停止中の移動相で満たされた流路内へ拡散すし、その流路の距離が長ければ、同じ移動相供給部からの移動相供給時間が長くなるほど送液中の移動相の拡散距離も長くなる。移動相供給部から送液した移動相を全てポンプ室に供給するには、移動相が拡散していった流路側の移動相も全てポンプ室に供給する必要があるが、その距離が長いほどその流路内の移動相を全てポンプ室に移動させるのに時間がかかるため、ポンプ室内の移動相を所望の組成(濃度)に調整するまでの時間が長くなる。液体クロマトグラフでは、移動相の組成を変化させながら試料成分の分離を行なうことがあるが、その場合には移動相の組成変化の追従が遅れて、分析時間が長くなってしまうという問題がある。 By the way, at the junction where the flow paths from the respective mobile phase supply units merge, different types of mobile phases are always in contact with each other, and the mobile phase being sent is filled with the mobile phase being stopped. If the diffusion is carried out into the flow path and the distance of the flow path is long, the diffusion distance of the mobile phase during liquid feeding becomes longer as the mobile phase supply time from the same mobile phase supply unit becomes longer. In order to supply all the mobile phases sent from the mobile phase supply unit to the pump chamber, it is necessary to supply all the mobile phases on the flow path side where the mobile phase has diffused to the pump chamber. Since it takes time to move all the mobile phases in the flow path to the pump chamber, it takes a long time to adjust the mobile phase in the pump chamber to a desired composition (concentration). In liquid chromatographs, sample components may be separated while changing the composition of the mobile phase, but in this case, the follow-up of the change in the composition of the mobile phase is delayed, and there is a problem that the analysis time becomes longer. .
本発明では、各移動相供給部の開閉弁と合流点の間に逆流防止弁が設けられていることによって、送液中の移動相の拡散が逆流防止弁で堰き止められるため、拡散距離が短くなるという効果もある。さらには、各逆流防止弁をできるだけ合流点に近い位置に設けることで、移動相の拡散距離をより短くすることができる。 In the present invention, since the backflow prevention valve is provided between the on-off valve and the junction of each mobile phase supply unit, the diffusion of the mobile phase during liquid feeding is blocked by the backflow prevention valve. There is also an effect of shortening. Furthermore, the diffusion distance of the mobile phase can be further shortened by providing each backflow prevention valve as close to the junction as possible.
本発明の液体クロマトグラフは、上記の移動相供給装置と、その移動相供給装置のポンプ出口に接続された分析流路と、分析流路中に試料を注入するためのインジェクションポートと、分析流路上のインジェクションポートよりも下流側に設けられて試料を成分ごとに分離する分離カラムと、分析流路上の分離カラムよりもさらに下流側に設けられて分離カラムで分離された成分を検出する検出器と、を備えたものである。 A liquid chromatograph of the present invention includes the above mobile phase supply device, an analysis flow channel connected to a pump outlet of the mobile phase supply device, an injection port for injecting a sample into the analysis flow channel, an analysis flow A separation column that is provided on the downstream side of the injection port on the road and separates the sample into components, and a detector that is provided further on the downstream side than the separation column on the analysis flow path and detects the components separated by the separation column. And.
本発明の移動相供給装置は、プランジャとポンプヘッドからなる送液ポンプのポンプ入口に、合流点を介して複数の移動相供給部が接続され、各移動相供給部の開閉弁と合流点の間に移動相の逆流を防止する逆流防止弁が設けられているので、ポンプ室へ供給中の移動相が合流点から供給を停止している移動相供給部側への拡散による移動を逆流防止弁で止めることができ、移動相供給部の開閉弁近傍で塩が析出することを防止できる。これにより、析出した塩による開閉弁内への進入がなくなるので、開閉弁の弁体や弁座に傷がつくことを防止でき、開閉弁による移動相の供給と停止の制御の制度を維持することができる。 In the mobile phase supply device of the present invention, a plurality of mobile phase supply units are connected to a pump inlet of a liquid feed pump composed of a plunger and a pump head via a junction, and an opening / closing valve of each mobile phase supply unit and a junction point A backflow prevention valve is installed in between to prevent backflow of the mobile phase, preventing backflow due to diffusion of the mobile phase being supplied to the pump chamber from the confluence to the mobile phase supply section. It can be stopped by a valve, and salt can be prevented from depositing in the vicinity of the on-off valve of the mobile phase supply unit. As a result, no salt enters the on-off valve due to the deposited salt, so that the valve body and valve seat of the on-off valve can be prevented from being damaged, and a system for controlling the supply and stop of the mobile phase by the on-off valve is maintained. be able to.
移動相供給装置の基本的な構成を図1を参照しながら説明する。図1は移動相供給装置の参考例を示す概略構成図である。
この参考例の移動相供給装置1は、送液ポンプ5のポンプ室2a内で2種類の移動相8a,8bを所定の組成(濃度)になるように混合し、その混合液を移動相として液体クロマトグラフの分析流路へ供給するものである。ポンプ室2aはポンプヘッド2内に設けられている。ポンプヘッド2内にはプランジャ4が先端から挿入されており、プランジャ4の基端部がバネなどの弾性部材によって常時カム24側に押されることによりカム24の周面に追従する。カム24はモータ22によって回転駆動され、カム24の回転によりプランジャ4の先端部がポンプヘッド2内において一定方向に摺動する。
A basic configuration of the mobile phase supply apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a reference example of a mobile phase supply apparatus.
The mobile phase supply device 1 of this reference example mixes two types of
ポンプヘッド2にはポンプ室2aへ通じるポンプ入口16とポンプ出口18が設けられている。ポンプ入口16は2つの移動相供給流路3a,3bが合流する合流点ともなっている。ポンプ出口18にはポンプ室2aから移動相を送液するときのみ開く出口側チェック弁19が設けられており、開閉弁19を介して例えば液体クロマトグラフの分析流路となる出口流路20が接続されている。
The
移動相供給流路3aは移動相供給部6aによって供給される移動相8aをポンプ室2aに供給するための流路である。移動相供給流路3bは移動相供給部6bによって供給される移動相8bをポンプ室2aに供給するための流路である。移動相供給部6aは移動相8aが貯留された貯留タンク、脱気装置10a及び電磁弁(開閉弁)12aを備え、電磁弁12aの開閉によって移動相8aの供給及び供給停止が制御されている。同様に、移動相供給部6bは移動相8bが貯留された貯留タンク、脱気装置10b及び電磁弁(開閉弁)12bを備え、電磁弁12bの開閉によって移動相8bの供給及び供給停止が制御されている。電磁弁12a,12bの開閉は図示されていない制御装置によってプランジャ4の動作に同期するように制御されている。電磁弁12a,12bは例えばダイヤフラム弁である。
The mobile phase
移動相供給流路3a上のポンプ入口16の近傍に逆流防止弁14aが設けられており、移動相供給流路3b上のポンプ入口16の近傍に逆流防止弁14bが設けられている。逆流防止弁14aは、移動相供給部6aからポンプ入口16への方向へは液体を流すがその逆への方向へは液体を流さない。すなわち、逆流防止弁14aは、移動相供給部6aから移動相8aをポンプ室2aへ供給するときのみ弁を開いて移動相8aを流し、移動相供給部6aの移動相供給を停止しているときは弁を閉じて移動相供給部6a側への液体流入を防止する。逆流防止弁14bも同様であり、移動相供給部6bから移動相8bをポンプ室2aへ供給するときのみ弁を開いて移動相8bを流し、移動相供給部6bの移動相供給を停止しているときは弁を閉じて移動相供給部6b側への液体流入を防止する。
A
この移動相供給装置1の動作を説明する。
送液ポンプ5のプランジャ4が後退する(図では右側へ移動する)際は、電磁弁12a,12bのいずれかが又は両方が開き、移動相8a,8bのいずれか又は両方が移動相供給流路3a,3bを介してポンプ室2aに吸引されて混合される。このとき出口側チェック弁19は閉じており、出口側流路20からの液体の逆流を防止している。
The operation of the mobile phase supply device 1 will be described.
When the
ポンプ室2aにおける移動相の組成(移動相8aと8bの混合比)はプランジャ4が後退している間の各電磁弁12a,12bの開放時間によって決定されるため、分析で求められる移動相の組成に応じた各電磁弁12a,12bの開放時間の制御がなされる。
Since the composition of the mobile phase in the
移動相8aのみをポンプ室2aに吸引する際、電磁弁12aを開放されることによってポンプ室2a側と移動相8aの容器側で圧力差が生じ、それによって逆流防止弁14aが開放され、脱気装置10aで脱気された移動相8aがポンプ室2aに吸引される。このとき電磁弁12bは閉じられているために逆流防止弁14bも開放されず、逆流防止弁14bよりもポンプ入口16側の液体が移動相供給部6b側へ流れることはない。移動相8bのみをポンプ室2aに吸引する際も同様であり、このときは電磁弁12aが閉じられているために逆流防止弁14aも開放されず、逆流防止弁14aよりもポンプ入口16側の液体が移動相供給部6a側へ流れることはない。
When sucking only the
このようにしてポンプ室2a内に吸引された移動相8aと8bの混合液は、プランジャ4が前進する(図では左側へ移動する)ことにより、出口側チェック弁19が開放されて出口流路20へ送液される。
The mixed liquid of the
この参考例の移動相供給装置1では、移動相供給流路3a,3bの下流側に逆流防止弁14a,14bが設けられているため、電磁弁12a,12bの一方が開放し他方が閉じているときでも、閉じている電磁弁側へ移動相が流れ込むことがない。例えば移動相8aが塩を溶解した緩衝液、移動相8bが有機溶媒として送液する場合、移動相供給流路3aは緩衝液、移動相供給流路3bは有機溶媒で常時満たされているが、緩衝液のみの吸引時間が長くなってくると、緩衝液が移動相供給流路3bへ拡散し、移動相供給流路3b内で塩が析出することもありうる。しかし、逆流防止弁14bが閉じているため、緩衝液はそれよりもさらに移動相供給部6b側へは拡散することができず、塩が析出しうる場所は逆流防止弁14bからポンプ入口16までの間に限られる。したがって、電磁弁12bの近傍には塩が析出せず、電磁弁12b内への塩の進入を防止できる。
In the mobile phase supply device 1 of this reference example , since the
さらに、各逆流防止弁14a,14bは移動相供給流路ポンプ入口16の近傍に設けられていることにより、送液中の移動相の拡散はポンプ入口16から各逆流防止弁14a,14bまでの短い区間に限定されるため、デッドボリュームが小さくなる。したがって、ポンプ室2aに吸引したい量の移動相が全て吸引されるまでの時間が短くなり、ポンプ室2a内の移動相の組成の追従性が高まる。
Further, since the
なお、上記の参考例では、移動相供給流路3aと3bをポンプ入口16に直接的に接続する構造となっているが、ポンプヘッド2の構造上、移動相供給流路3aと3bをポンプ入口16に直接的に接続することができない場合には、図2に示すように、移動相供給流路3aと3bを別の合流点17において合流させ、その下流側の混合流路26をポンプ入口16に接続する構造が考えられる。図2に示した移動相供給装置1aでは、逆流防止弁14a,14bが合流点17の近傍に設けられて各移動相供給部6a,6b側への移動相の逆流と拡散を防止している。また、この例では、ポンプ入口16に入口側チェック弁28が設けられており、ポンプ室2aから出口流路20側への送液時にポンプ室2aの移動相が混合流路26側へ逆流することを防止している。この構造は、図4に示す従来の移動相供給装置の入口側チェック弁28よりも上流側の部分を変更するだけで構成でき、従来の送液ポンプをそのまま利用することができる。
In the above reference example , the mobile
なお、図1及び図2においては、逆流防止弁14a,14b、出口側チェック弁19、入口側チェック弁28として、その弁機構の上流と下流の圧力差を利用して球状の弁体が弁座の穴を閉じる方式のものが図示されているが、弁機構の構造はこれに限定されるものではなく、弁を閉じる際に弁体をより確実に弁座に着座させるバネなどの弾性部材を組み込んだもののほか、電磁弁など弁を強制的に閉じる方式のものであってもよい。弁体を確実に着座させる弾性部材を組み込んだ弁機構を用いれば、弁体の重力方向を考慮して弁機構の入口側を下側にして出口側を上側にする必要がなくなり、弁機構の配置方向に自由度をもたせることができる。
In FIG. 1 and FIG. 2, as the
また、以上の移動相供給装置の実施例では、2種類の移動相をポンプ室2aで混合して送液する方式のものについて説明しているが、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するように3つ以上の移動相供給部を配置してこれらをポンプヘッド2に接続してもよい。
Further, in the above-described embodiment of the mobile phase supply apparatus, a description has been given of a system in which two types of mobile phases are mixed and fed in the
図3は上記に示した移動相供給装置1,1aを備えた低圧グラジエント方式の液体クロマトグラフを概略的に示す流路図であり、そのうち移動相供給装置1aを備えたものが液体クロマトグラフの一実施例である。
移動相供給装置1,1aの送液ポンプ5の出口側に分析流路20が接続されている。分析流路20上には、サンプルを注入するためのインジェクションポート30が設けられ、さらにその下流側にサンプルを分離するための分離カラム32及び分離された成分を検出する検出器34が設けられている。分析流路20を流れる移動相は、検出器34で検出する成分に応じたものとなるように移動相供給装置1又は1aによって調整されながら供給されている。
Figure 3 is a flow path diagram schematically showing a liquid chromatograph of the low pressure gradient method with a
An
1,1a 移動相供給装置
2 ポンプヘッド
3a,3b 移動相供給流路
4 プランジャ
5 送液ポンプ
6a,6b 移動相供給部
8a,8b 移動相
10a,10b 脱気装置
12a,12b 電磁弁
14a,14b 逆流防止弁
16 ポンプ入口
17 合流点
18 ポンプ出口
19 出口側チェック弁
20 出口流路
22 モータ
24 カム
26 混合流路
28 入口側チェック弁
30 インジェクションポート
32 分離カラム
34 検出器
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記プランジャを内部で摺動させるポンプ室、前記ポンプ室内に移動相を吸入するためのポンプ入口及び前記ポンプ室から移動相を吐出するためのポンプ出口を備えたポンプヘッドと、
それぞれが出口側に設けられた開閉弁によって前記ポンプ室への移動相の供給と停止が制御され、前記ポンプ入口に合流点を介して接続された移動相供給部と、
各移動相供給部の前記開閉弁と前記合流点の間に設けられた移動相の逆流を防止する逆流防止弁と、
前記合流点と前記ポンプ入口との間に設けられたポンプ入口側逆流防止弁と、
を備えている移動相供給装置。 A plunger that reciprocates in a fixed direction;
A pump chamber having a pump chamber for sliding the plunger therein, a pump inlet for sucking a mobile phase into the pump chamber, and a pump outlet for discharging the mobile phase from the pump chamber;
The supply and stop of the mobile phase to the pump chamber are controlled by open / close valves each provided on the outlet side, and a mobile phase supply unit connected to the pump inlet via a junction,
A backflow prevention valve for preventing backflow of the mobile phase provided between the on-off valve and the junction of each mobile phase supply unit;
A pump inlet side backflow prevention valve provided between the confluence and the pump inlet;
A mobile phase supply device comprising:
前記移動相供給装置のポンプ出口に接続された分析流路と、
前記分析流路中に試料を注入するためのインジェクションポートと、
前記分析流路上の前記インジェクションポートよりも下流側に設けられて試料を成分ごとに分離する分離カラムと、
前記分析流路上の前記分離カラムよりもさらに下流側に設けられて前記分離カラムで分離された成分を検出する検出器と、を備えた液体クロマトグラフ。 The mobile phase supply device according to claim 1,
An analysis channel connected to a pump outlet of the mobile phase supply device;
An injection port for injecting a sample into the analysis flow path;
A separation column that is provided downstream of the injection port on the analysis flow path and separates the sample into components;
A liquid chromatograph comprising a detector that is provided further downstream than the separation column on the analysis flow path and detects components separated by the separation column.
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