JP5442627B2 - 液体クロマトグラフィ装置 - Google Patents

Description

本発明は、生化学、医科学等の分野で分析手段として用いられる液体クロマトグラフィ装置に関する。

有機化学、生化学、医学などの分野において、近年、試料の分析方法として液体クロマトグラフィ装置が多用されている。液体クロマトグラフィ装置としては、たとえば特許文献１に記載のものなどが知られている。本願の図４は、代表的な液体クロマトグラフィ装置の構成例を示している。同図に示された液体クロマトグラフィ装置Ｘは、カラム９１、検出器９２、送液ポンプ９３、インジェクションバルブ９４、試料吸引ノズル９５、および、吸引器９６を備えている。送液ポンプ９３は、溶離液などの液体移動相が収容される移動相容器Ｂに連通しており、この送液ポンプ９３が作動することにより、インジェクションバルブ９４を介して溶離液をカラム９１に送り出すことができる。試料吸引ノズル９５は、試料容器Ｃに収容された試料を採取するためのものである。試料吸引ノズル９５はまた、異なる試料容器Ｃ内の試料を順次採取することができるように上下動ないし水平動可能とされている。吸引器９６は、インジェクションバルブ９４内に試料を吸引するのに用いられる。

この液体クロマトグラフィ装置Ｘを用いて分析を行う際には、まず、インジェクションバルブ９４内に吸引された試料をカラム９１に導入し、カラム９１内の充填剤に吸着させる。次に、移動相容器Ｂ内の溶離液を、送液ポンプ９３を用いてカラム９１内に送り込み、検出器９２による測定を行う。充填剤に吸着された試料は溶離液により脱着され、カラム９１内で各成分に分離される。検出器９２は、たとえば吸光度を測定することにより、分離された各成分を検出することができる。インジェクションバルブ９４内への試料の導入、カラム９１への試料の導入、あるいはカラムへの溶離液の導入は、インジェクションバルブ９４の流路を適宜切り替えることにより、適切に行うことができる。その後、試料吸引ノズル９５を移動させ、先に取り付けた試料容器Ｃとは異なる次の試料容器Ｃに取り替えて、当該試料容器Ｃ内の試料をインジェクションバルブ９４内に吸引する。このような操作を繰り返すことにより、異なる試料容器Ｃ内の各試料を順次分析することが可能となっている。

このような液体クロマトグラフィ装置Ｘを用いた分析においては、たとえば、多数の試料を連続して分析することができるように、溶離液を収容する移動相容器Ｂは、比較的に大容量とされる。ここで、移動相容器Ｂ内の溶離液が空になると、カラム９１内に気体が送り込まれ、適正に試料の分析を行うことができなくなり、また、装置に不具合をきたす虞がある。このような事態を防ぐために、たとえば溶離液の残量が所定量を下回ったときには、液面検知センサなどによってこれを検知可能とされており、溶離液が充満した新しい移動相容器Ｂに交換される。使用済みの移動相容器Ｂは廃棄される。

しかしながら、上記従来の構成においては、移動相容器Ｂの交換時には、まだ容器内に残っている溶離液も廃棄することになるので、この残液が無駄になってしまう。そして、移動相容器Ｂが大容量であるほど、廃棄する残液の量も多くなる傾向にあり、不都合である。

特開平１０−９６７１５号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、分析に供される液体移動相を無駄にすることなく使い切ることができる液体クロマトグラフィ装置を提供することをその課題としている。

本発明によって提供される液体クロマトグラフィ装置は、充填剤を保持するカラムと、
分析に供する液体移動相が収容された容器から上記液体移動相を送出するための送出手段と、上記カラムに試料を導入可能であり、かつ、上記カラムに上記液体移動相を導入可能なインジェクションバルブと、上記容器と上記インジェクションバルブの間に設けられ、上記容器から送出された上記液体移動相を一旦貯留する貯留チャンバと、上記貯留チャンバ内の上記液体移動相の液面を検知する液面検知手段と、を備え、上記送出手段は、上記貯留チャンバの上部に連通されており、上記貯留チャンバ内の気体を外部に排出して当該貯留チャンバ内を減圧することにより、上記容器内の上記液体移動相を上記貯留チャンバ内へ導入するための送気ポンプと、上記貯留チャンバと上記インジェクションバルブとの間に設けられ、上記容器内の上記液体移動相を、上記貯留チャンバを経由して上記インジェクションバルブへ送出するための送液ポンプと、を備えるとともに、上記容器内の上記液体移動相を、上記インジェクションバルブを介して上記カラムに送り出すように構成されることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記液面検知手段によって検知した液面位置が所定の高さを下回るときには、上記送気ポンプを稼動させる一方、上記液面位置が上記所定の高さを上回るときには、上記送気ポンプの稼動を停止するように制御を行う制御手段を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記容器ないし上記貯留チャンバには、上記貯留チャンバ内が所定の負圧に達したときに外気を導入可能なチェック弁が設けられている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記貯留チャンバには、当該貯留チャンバ内において端部が側方に向かって開放しており、かつ上記貯留チャンバ内の上記液体移動相を上記インジェクションバルブに向けて導出するための導出管が設けられている。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係る液体クロマトグラフィ装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図１に示す液体クロマトグラフィ装置のカラムに試料を送る状態を示す概略構成図である。 貯留チャンバの概略構造を示す縦断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る液体クロマトグラフィ装置の一例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフィ装置Ａは、移動相容器Ｂから供給される液体移動相としての溶離液を用いて、試料容器Ｃから供給される試料を分離し成分分析を行うためのものであり、カラム１と、検出器２と、移動相送出手段３と、インジェクションバルブ４と、貯留チャンバ５と、試料吸引ノズル６と、吸引器７と、これらを連結する配管と、制御手段８とを備えて構成されている。

カラム１は、導入される試料を吸着させるための充填剤を保持しており、充填剤に対する生体成分の吸着・脱着をコントロールし、各種の生体成分を検出器２に供するためのものである。カラム１においては、充填剤に試料を吸着させた後に溶離液を導入すると、吸着された試料は溶離液によって脱着される。そして、脱着された試料、および溶離液は、脱離液としてカラム１外へ導出され、配管Ｌ１を介して検出器２に導入される。

検出器２は、たとえば、カラム１からの脱離液の吸光度を測定することにより試料の成分を分析するように構成されている。検出器２を通過した脱離液は、配管Ｌ２を介して排出され、たとえば図示しない廃液層に回収される。

移動相送出手段３は、移動相容器Ｂ内の溶離液を、貯留チャンバ５およびインジェクションバルブ４を経由してカラム１に送り出すためのものであり、送液ポンプ３１および送気ポンプ３２を具備して構成されている。送液ポンプ３１は、移動相容器Ｂ内の溶離液を、貯留チャンバ５を経由してインジェクションバルブ４に移動させるための動力を付与するためのものであり、貯留チャンバ５とインジェクションバルブ４とをつなぐ配管Ｌ３の途中に設けられている。この送液ポンプ３１が稼動すると、貯留チャンバ５内の溶離液はインジェクションバルブ４に送り出される。また、この送液ポンプ３１は、インジェクションバルブ４内の試料をカラム１に送り込む際にも使用される。

送気ポンプ３２は、貯留チャンバ５内の気体を外部に排出することにより、移動相容器Ｂ内の溶離液を貯留チャンバ５に移動させるためのものであり、配管Ｌ４の途中に設けられている。配管Ｌ４は、その一端部が外部に開放しており、他端部が後述する貯留チャンバ５の排気通路５３に接続されている（図３参照）。

インジェクションバルブ４は、導入された一定量の試料をカラム１に導入可能とするとともに、貯留チャンバ５からの溶離液をカラム１に導入可能とするものである。インジェクションバルブ４は、たとえば六方バルブからなり、ポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを備えている。ポート４ｃ，４ｄ間はループ状の通路４Ｅとされており、測定に必要な一定量の試料（たとえば１４μＬ）を保持可能となっている。このインジェクションバルブ４は、ポート４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの接続先を変更可能に構成されている。通路４Ｅに保持された試料をカラム１に送り込む際には、図２に示すように、ポート４ｄを送液ポンプ３１に連通させ、ポート４ｃをカラム１に連通させる。ここで、送液ポンプ３１を稼動させると、ポート４ｃ，４ｄ間の試料は、カラム１に送り出される。溶離液をカラム１に送り出す際には、ポート４ａを送液ポンプ３１に連通させ、ポート４ｂをカラム１に連通させる。ここで、送液ポンプ３１を稼動させると、溶離液はポート４ａ，４ｂ間の通路４Ｆを通ってカラム１に流れ込む。

貯留チャンバ５は、移動相容器Ｂから送出された溶離液を一旦貯留するためのものであり、たとえば、ガラスや合成樹脂などの耐薬品性に優れた材質からなる密閉容器状とされている。この貯留チャンバ５には、溶離液導入管５１、溶離液導出管５２、排気通路５３、および液面検知センサ５４が設けられている。本実施形態においては、移動相容器Ｂの容量が１Ｌ程度、１回の検査に用いられる溶離液の量が２ｍＬ程度あるのに対し、貯留チャンバ５の容量が３０ｍＬ程度とされている。

溶離液導入管５１は、移動相容器Ｂからの溶離液を貯留チャンバ５の内部に導入するためのものであり、その端部は、貯留チャンバ５内の上部寄りにおいて下方に向かって開放している。溶離液導出管５２は、貯留チャンバ５内の溶離液をインジェクションバルブ４に向けて導出するためのものであり、貯留チャンバ５の上部において配管Ｌ３に接続されている。溶離液導出管５２は、下方先端寄りに屈曲部を有しており、その端部は、貯留チャンバ５内の下部寄りにおいて側方に向かって開放している。排気通路５３は、貯留チャンバ５の気体を外部に排出するための通路であり、貯留チャンバ５の上部において配管Ｌ４に接続されている。

液面検知センサ５４は、たとえばフォトセンサなどの光学式センサからなり、貯留チャンバ５内の溶離液の液面Ｓの位置を検知する。本実施形態においては、液面Ｓが満水状態である満水液面位置Ｓｆに達すると、液面検知センサ５４から満水検知信号が出力される。液面検知センサ５４としては、液面Ｓの位置がある高さ以上にあるか否かをいわゆるＯＮ／ＯＦＦ信号の形態で出力するものに限定されず、たとえば液面Ｓの液面検知センサ５４に対する相対的な位置を連続的に検出可能なものであってもよい。

移動相容器Ｂとしては、たとえば不定形のアルミパックや定形のプラスチック容器などを用いることができる。本実施形態では、アルミパックが好適に用いられる。移動相容器Ｂには、溶離液が充填されている。移動相容器Ｂにはまた、内圧が所定の負圧に達したときに外気を導入するためのチェック弁３３が設けられている。

試料吸引ノズル６は、試料容器Ｃに収容された試料を採取するためのものである。試料容器Ｃには、たとえば人体から採取した血液などの試料が収容されている。試料吸引ノズル６はまた、異なる試料容器Ｃ内の試料を順次採取することができるように上下動ないし水平動可能とされている。

吸引器７は、インジェクションバルブ４内に試料を吸引するのに用いられる。

制御手段８は、液体クロマトグラフィ装置Ａの各部の動作制御を行うためのものである。この制御手段８の制御によって、試料および溶離液をカラム１へ導入する具体的な手順について説明する。まず、制御手段８は、図１に示すように、１つ目の試料容器Ｃから試料吸引ノズル６を通してインジェクションバルブ４の通路４Ｅに引き込むように吸引器７の制御を行う。ここで、一定量の試料が通路４Ｅに導入される。

次に、制御手段８は、図２に示すように、ポート４ｃをカラム１に連通させ、ポート４ｄを送液ポンプ３１に連通させるように、インジェクションバルブ４を回転させる制御を行う。その後、制御手段８は、ポート４ｃ，４ｄ間の通路４Ｅ内の試料をカラム１に送り込むように送液ポンプ３１を制御する。このとき、カラム１内に試料が導入され、当該試料は充填剤に吸着される。次に、制御手段８は、ポート４ａを送液ポンプ３１に連通させ、ポート４ｂをカラム１に連通させるようにインジェクションバルブ４を回転させる制御を行う。さらに、制御手段８は、貯留チャンバ５から溶離液をカラム１に送り込むように送液ポンプ３１の制御を行う。カラム１内に導入された溶離液により、充填剤に吸着された試料が脱着し、脱離液が生じる。この脱離液を検出器２で測定することにより１回目の分析結果が得られる。

次に、制御手段８は、試料吸引ノズル６を移動させて、当該試料吸引ノズル６を２つ目の試料容器Ｃに取り付ける。その後は、１回目の分析と同様にして、送液ポンプ３１およびインジェクションバルブ４の制御を行うことにより、２回目の分析結果が得られる。さらに、同様の制御を繰り返すことにより、３回目以降の分析を順次行う。

一方、制御手段８は、移動相容器Ｂ内の溶離液を貯留チャンバ５に導入するために、送気ポンプ３２の動作制御を行う。具体的には、液面検知センサ５４によって検知した貯留チャンバ５内の溶離液の液面Ｓの位置情報に基づいて、送気ポンプ３２の制御を行う。送気ポンプ３２を稼動させると、貯留チャンバ５内の気体が排気通路５３および配管Ｌ４を介して外部に排出され、貯留チャンバ５内が減圧される。そして、移動相容器Ｂ内の溶離液が溶離液導入管５１を介して貯留チャンバ５内に導入される。

ここで、制御手段８は、液面検知センサ５４によって検知した液面Ｓの位置が所定の高さである満水液面位置Ｓｆを下回るときには、送気ポンプ３２を稼動させる。また、制御手段８は、液面Ｓが満水液面位置Ｓｆに達したときには、液面検知センサ５４の満水検知信号に基づいて送気ポンプ３２の稼動を停止する制御を行う。これにより、貯留チャンバ５内の溶離液は、ほぼ一定量に維持される。

次に、液体クロマトグラフィ装置Ａの作用について説明する。

上記構成の液体クロマトグラフィ装置Ａにおいては、移動相容器Ｂとインジェクションバルブ４との間には、貯留チャンバ５が設けられている。このため、試料の分析を行うと、貯留チャンバ５内の溶離液が消費され、それに伴い移動相容器Ｂ内の溶離液が消費される。そして、多数の試料の分析を継続すると、いずれは移動相容器Ｂ内の溶離液が空になる。この時点においては、貯留チャンバ５には溶離液が残っている。そして、貯留チャンバ５内の溶離液の残量は、液面検知センサ５４によって検知することができる。これにより、たとえば貯留チャンバ５内の溶離液の残量が所定以下になった時点で移動相容器Ｂを新品に交換するといった取り扱いが可能になる。したがって、移動相容器Ｂ内の溶離液をすべて使い切った後に容器を交換することが可能であり、当該交換に伴って分析に供される溶離液を無駄にすることはない。また、上記構成によれば、貯留チャンバ５内に常に所定量の溶離液が残るようにすることが可能である。このため、移動相容器Ｂの交換時にも試料分析を継続して行うことが可能であり、分析作業の効率面においても有利である。

本実施形態においては、貯留チャンバ５内の溶離液を送出するための送液ポンプ３１とは別に、移動相容器Ｂ内の溶離液を貯留チャンバ５内へ導入するための送気ポンプ３２が設けられている。したがって、送気ポンプ３２を稼動させることによって、移動相容器Ｂ内の溶離液を、効率よくかつ適確に貯留チャンバ５内に導入することができる。

送液ポンプ３１の稼動によって貯留チャンバ５内の溶離液が送り出される際には、制御手段８が送気ポンプ３２の稼動を適宜制御することにより、貯留チャンバ５内の溶離液の量がほぼ一定に保たれる。このことは、カラム１に対して溶離液を安定供給するのに資する。

また、本実施形態においては、移動相容器Ｂには、貯留チャンバ５内が所定の負圧に達したときに外気を導入可能なチェック弁３３が設けられている。このため、移動相容器Ｂ内の溶離液が空になった場合に、貯留チャンバ５ないし移動相容器Ｂに過度な負圧が作用することを回避可能である。これにより、貯留チャンバ５内の溶離液をインジェクションバルブ４側へスムーズに供給することができる。したがって、貯留チャンバ５内の溶離液の殆どすべてを滞りなく使い切ることができる。また、過度な負圧の発生を防止することによって、たとえば移動相容器Ｂの交換時に、キャップ等の接続部分に余計な負荷がかかるといった不都合を防止することができる。あるいは、送液ポンプ３１や配管途中に設置された電磁弁などの機構部品に過負荷が掛かることを防止することができる。

本実施形態では、インジェクションバルブ４に溶離液を導出するための溶離液導出管５２は、その端部が側方に向かって開放している。これにより、たとえば、貯留チャンバ５の内面（底面や側面）において溶離液の溶存気体が気泡となって放散しても、溶離液導出管５２内に当該気泡が入ることを抑制可能であり、試料分析を適正に行うことができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る液体クロマトグラフィ装置の各部の具体的な構成は、種々に変更可能である。

Claims (4)

1. 充填剤を保持するカラムと、
   分析に供する液体移動相が収容された容器から上記液体移動相を送出するための送出手段と、
   上記カラムに試料を導入可能であり、かつ、上記カラムに上記液体移動相を導入可能なインジェクションバルブと、
   上記容器と上記インジェクションバルブの間に設けられ、上記容器から送出された上記液体移動相を一旦貯留する貯留チャンバと、
   上記貯留チャンバ内の上記液体移動相の液面を検知する液面検知手段と、を備え、
   上記送出手段は、
   上記貯留チャンバの上部に連通されており、上記貯留チャンバ内の気体を外部に排出して当該貯留チャンバ内を減圧することにより、上記容器内の上記液体移動相を上記貯留チャンバ内へ導入するための送気ポンプと、
   上記貯留チャンバと上記インジェクションバルブとの間に設けられ、上記容器内の上記液体移動相を、上記貯留チャンバを経由して上記インジェクションバルブへ送出するための送液ポンプと、
   を備えるとともに、上記容器内の上記液体移動相を、上記インジェクションバルブを介して上記カラムに送り出すように構成される、液体クロマトグラフィ装置。
2. 上記液面検知手段によって検知した液面位置が所定の高さを下回るときには、上記送気ポンプを稼動させる一方、上記液面位置が上記所定の高さを上回るときには、上記送気ポンプの稼動を停止するように制御を行う制御手段を備える、請求項１に記載の液体クロマトグラフィ装置。
3. 上記容器ないし上記貯留チャンバには、上記貯留チャンバ内が所定の負圧に達したときに外気を導入可能なチェック弁が設けられている、請求項１に記載の液体クロマトグラフィ装置。
4. 上記貯留チャンバには、当該貯留チャンバ内において端部が側方に向かって開放しており、かつ上記貯留チャンバ内の上記液体移動相を上記インジェクションバルブに向けて導出するための導出管が設けられている、請求項１に記載の液体クロマトグラフィ装置。

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