JP7288630B2 - ポンプユニットおよびクロマトグラフ - Google Patents
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Description
本発明は、ポンプユニットおよびクロマトグラフに関する。
試料に含まれる物質を異なる成分ごとに分離する分析装置としてクロマトグラフが知られている。例えば、特許文献１に記載された液体クロマトグラフにおいては、溶媒供給源に貯留された溶媒がポンプにより圧送される。また、分析対象の試料がサンプリングユニットにより溶媒に混合され、分離装置に導入される。分離装置に導入された試料は、化学的性質または組成の違いにより成分ごとに溶離され、検出器により検出される。検出器による検出結果に基づいて、クロマトグラムがデータ処理ユニットにより生成される。
ここで、試料にタンパク質、ペプチド、核酸または特定の種類の農薬等の化合物が含まれている場合、これらの化合物は金属と相互作用して錯体を形成する。そのため、液体クロマトグラフにおける配管等の試料と接触する部分が金属により形成されていると、金属と試料とが相互作用することにより接触部分に試料の吸着が発生する。この場合、生成されるクロマトグラムの精度が低下する可能性がある。
そこで、特許文献１の液体クロマトグラフにおいては、内管および外管を含む配管のうち、試料と接触する内管はＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の非金属材料により形成される。特許文献２～７においても、液体クロマトグラフにおける配管、フィッティングまたはシリンジ等の試料との接触部分が非金属により形成されることが記載されている。
米国特許第９４９４５６３号明細書
米国特許出願公開第２０１２／０１６０７５４号明細書
米国特許第８３１３４７６号明細書
米国特許第１００１８６０４号明細書
米国特許第９０５６２６４号明細書
米国特許第９２０１０４９号明細書
米国特許第９３１６３２４号明細書
上記のように、液体クロマトグラフにおける試料との接触部分を非金属材料により形成することにより、金属と試料との相互作用を防止することが可能である。一方で、近年、液体クロマトグラフにおいては、４０ＭＰａ以上の高圧で送液を行うことが求められる。しかしながら、本発明者らの検討によると、高圧で送液を行いつつ金属と試料との相互作用を防止することは困難であることが判明した。この場合、試料の分析精度が低下する可能性がある。
本発明の目的は、試料の分析精度を維持しつつ高圧で送液を行うことが可能なポンプユニットおよびクロマトグラフを提供することである。
本発明の一態様は、流路を通して移動相を圧送するポンプと、前記流路における前記ポンプの下流に設けられたフィルタ素子を含む金属イオントラップとを備え、前記ポンプは、移動相と接触する金属部材を含み、前記フィルタ素子は、前記金属部材と移動相との接触により移動相に溶出する金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持する金属イオン保持構造を含む、ポンプユニットに関する。
本発明の一態様は、上記のポンプユニットと、前記ポンプユニットの前記ポンプにより圧送される移動相に試料を供給する試料供給部と、前記試料供給部により供給された試料が通過する分離カラムと、前記分離カラムを通過した試料を検出する検出器とを備え、前記ポンプユニットの前記金属イオントラップは、前記ポンプと前記試料供給部との間に設けられ、前記試料供給部、前記分離カラムおよび前記検出器の各々における移動相と接触する部分は、非金属材料により形成される、クロマトグラフに関する。
本発明によれば、金属と試料との相互作用に起因する試料の分析精度の低下を防止しつつ高圧で送液を行うことができる。
（１）クロマトグラフの構成
以下、本発明の実施の形態に係るポンプユニットおよびクロマトグラフについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るクロマトグラフの構成を示す図である。なお、本実施の形態におけるクロマトグラフ１００は液体クロマトグラフであるが、超臨界流体クロマトグラフであってもよい。
以下、本発明の実施の形態に係るポンプユニットおよびクロマトグラフについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るクロマトグラフの構成を示す図である。なお、本実施の形態におけるクロマトグラフ１００は液体クロマトグラフであるが、超臨界流体クロマトグラフであってもよい。
図１に示すように、クロマトグラフ１００は、移動相容器１０、ポンプ２０、金属イオントラップ３０、試料供給部４０、分離カラム５０、検出器６０、廃液容器７０および処理装置８０を備える。ポンプ２０および金属イオントラップ３０によりポンプユニット１が構成される。移動相容器１０は、水溶液または有機溶媒を移動相として貯留する。以下の説明では、クロマトグラフ１００における移動相との接触部分を移動相接触部と呼ぶ。
例えば、本実施の形態では、ポンプ２０はプランジャポンプであり、ポンプヘッド、プランジャ、プランジャシール、吸引チェック弁、吐出チェック弁および圧力センサ等の構成要素を含む。プランジャポンプについてはよく知られているので詳細な構造の説明を省略するが、上記のプランジャポンプの構成要素、および構成要素間を封止する部材が、移動相と接触する移動相接触部となる。
ポンプ２０の移動相接触部の少なくとも一部は、金属材料により形成された金属部材２１を含む。これにより、ポンプ２０は、４０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上の圧力で送液を行うことができる。ポンプ２０は、移動相容器１０に貯留された移動相を流路１０１を通して圧送する。流路１０１は、例えば継ぎ合わされた複数の配管により構成され、４０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上の耐圧を有する。流路１０１の移動相接触部は、非金属材料により形成されてもよい。
金属イオントラップ３０は、流路１０１におけるポンプ２０と試料供給部４０との間の部分に介挿され、ポンプ２０から導出される移動相に溶出した金属イオンをフィルタ素子３３により保持する。金属イオントラップ３０の詳細については後述する。試料供給部４０は、例えばサンプルインジェクタであり、４０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上の耐圧を有する。試料供給部４０は、金属イオントラップ３０を通過した移動相に分析対象の試料を供給する。試料供給部４０の移動相接触部は、非金属材料により形成されてもよい。
試料供給部４０により供給された試料は、移動相に混合され、分離カラム５０に導入される。分離カラム５０は、４０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上の耐圧を有し、試料の各成分と分離カラム５０および移動相との親和性に依存して異なる時間だけ試料の成分を保持する。なお、分離カラム５０は、図示しないカラム恒温槽の内部に収容され、所定の一定温度に調整される。分離カラム５０の移動相接触部は、非金属材料により形成されてもよい。
検出器６０は、４０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上の耐圧を有し、分離カラム５０による保持時間の経過後、分離カラム５０から溶出される試料の成分を順次検出する。検出器６０の移動相接触部は、非金属材料により形成されてもよい。廃液容器７０は、検出器６０を通過した移動相および試料を廃液として貯留する。処理装置８０は、検出器６０による検出結果を処理することにより、各成分の保持時間と検出強度との関係を示す液体クロマトグラムを生成する。
（２）金属イオントラップの構造
図２は、金属イオントラップ３０の外観を示す斜視図である。金属イオントラップ３０は、移動相が通過可能に形成され、図２に示すように、移動相が通過する方向に平行に延びる筒状の外形を有する。以下、金属イオントラップ３０において移動相が通過する方向に平行な方向を流路方向と呼ぶ。また、流路方向において移動相が流れる方向を下流と定義し、その反対方向を上流と定義する。
図２は、金属イオントラップ３０の外観を示す斜視図である。金属イオントラップ３０は、移動相が通過可能に形成され、図２に示すように、移動相が通過する方向に平行に延びる筒状の外形を有する。以下、金属イオントラップ３０において移動相が通過する方向に平行な方向を流路方向と呼ぶ。また、流路方向において移動相が流れる方向を下流と定義し、その反対方向を上流と定義する。
図３は、金属イオントラップ３０の縦断面を示す斜視図である。図３に示すように、金属イオントラップ３０は、上流ハウジング３１、下流ハウジング３２、フィルタ素子３３およびシール部材３４を含み、４０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上の耐圧を有する。上流ハウジング３１および下流ハウジング３２は、それぞれ第１および第２のハウジングの例である。上流ハウジング３１および下流ハウジング３２の各々は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の非金属材料により形成される。なお、上流ハウジング３１は、金属材料により形成されてもよい。
上流ハウジング３１は、雄ねじ部材であり、頭部３１Ａと、頭部３１Ａの中央部から下流に向かって突出する軸部３１Ｂとを有する。上流ハウジング３１には、頭部３１Ａを流路方向に貫通して軸部３１Ｂに達する有底の連結孔３１ａが形成される。連結孔３１ａには、流路１０１を構成する配管（以下、上流配管と呼ぶ。）の一端部が連結される。また、上流ハウジング３１には、連結孔３１ａの底面と軸部３１Ｂの下流端面との間を貫通しかつ移動相が通過する通液部３１ｃが形成される。連結孔３１ａおよび通液部３１ｃが、第１の開口部の例である。軸部３１Ｂにおける流路方向の略中央部の外周面には、ねじ部３１ｄが形成される。
下流ハウジング３２は、雌ねじ部材である。下流ハウジング３２には、下流端面から上流に向かって延びる有底の連結孔３２ａが形成されるとともに、上流端面から下流に向かって延びる有底の連結孔３２ｂが形成される。連結孔３２ａには、流路１０１を構成する他の配管（以下、下流配管と呼ぶ。）の一端部が連結される。また、下流ハウジング３２には、連結孔３２ａの底面と連結孔３２ｂの底面との間を貫通しかつ移動相が通過する通液部３２ｃが形成される。連結孔３２ａおよび通液部３２ｃが、第２の開口部の例である。連結孔３２ｂの内周面には、軸部３１Ｂのねじ部３１ｄに対応するねじ部３２ｄが形成される。
ねじ部３１ｄ，３２ｄが互いに螺合するように上流ハウジング３１の軸部３１Ｂが下流ハウジング３２の連結孔３２ｂに連結される。この場合、通液部３１ｃと通液部３２ｃとが流路方向に重なる。フィルタ素子３３は、通液部３１ｃ，３２ｃ間を交差するように軸部３１Ｂの下流端面と連結孔３２ｂの底面との間に配置される。上流ハウジング３１の連結孔３１ａに連結された配管から流入する移動相は、通液部３１ｃおよびフィルタ素子３３を順次通過する。フィルタ素子３３を通過した移動相は、下流ハウジング３２の連結孔３２ａに連結された配管から流出する。
フィルタ素子３３は、金属イオントラップフィルタであり、移動相と接触する表面において、移動相に含まれる金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持する金属イオン保持構造を有する。具体的には、金属保持構造は、金属イオンと錯体を形成する官能基を含む。この場合、フィルタ素子３３は、金属イオンと錯体を形成することにより金属イオンを効率よく保持することができる。
フィルタ素子３３は、ポリテトラフルオロエチレン等の多孔質樹脂に吸着樹脂担体が結合されたメンブレンであってもよい。あるいは、フィルタ素子３３は、粒子状の吸着樹脂担体が充填されたカラム部材であってもよい。吸着樹脂担体は、例えば金属イオンと錯体を形成するイミノ二酢酸等の官能基を含むキレート樹脂である。この場合、フィルタ素子３３は、キレート樹脂のイミノ二酢酸等の官能基が金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持することができる。
シール部材３４は、例えば環状のパッキンであり、フィルタ素子３３の周囲を取り囲むように軸部３１Ｂの下流端面と連結孔３２ｂの底面との間に配置される。シール部材３４は、通液部３１ｃを通過した移動相が連結孔３２ｂから漏れないように上流ハウジング３１と下流ハウジング３２との間をシールする。
上記の構成によれば、上流ハウジング３１および下流ハウジング３２によりフィルタ素子３３を流路１０１に保持することができる。また、下流ハウジング３２における移動相と接触する部分は非金属材料により形成されるので、フィルタ素子３３よりも下流で金属イオントラップ３０から移動相に金属イオンが溶出することが防止される。
（３）除去装置
金属イオントラップ３０の金属イオンの保持容量は有限であるため、金属イオントラップ３０は、一定量以上の金属イオンを保持することはできない。そこで、クロマトグラフ１００は、金属イオントラップ３０から保持された金属イオンを除去するための除去装置をさらに備えてもよい。図４および図５は、除去装置の一例を示す模式図である。図４および図５に示すように、除去装置９０は、流路切替バルブ９１、除去液容器９２、ポンプ９３およびドレイン９４を含む。
金属イオントラップ３０の金属イオンの保持容量は有限であるため、金属イオントラップ３０は、一定量以上の金属イオンを保持することはできない。そこで、クロマトグラフ１００は、金属イオントラップ３０から保持された金属イオンを除去するための除去装置をさらに備えてもよい。図４および図５は、除去装置の一例を示す模式図である。図４および図５に示すように、除去装置９０は、流路切替バルブ９１、除去液容器９２、ポンプ９３およびドレイン９４を含む。
流路切替バルブ９１は、６個のポートＰ１～Ｐ６を有し、第１の流路状態と第２の流路状態との間で切り替え可能である。第１の流路状態においては、ポートＰ１，Ｐ２間が連通し、ポートＰ３，Ｐ４間が連通し、ポートＰ５，Ｐ６間が連通する。第２の流路状態においては、ポートＰ２，Ｐ３間が連通し、ポートＰ４，Ｐ５間が連通し、ポートＰ６，Ｐ１間が連通する。
ポートＰ１は、ポンプ２０の出口に接続される。ポートＰ２は、金属イオントラップ３０への上流配管に接続される。ポートＰ３は、ドレイン９４に接続される。ポートＰ４は、ポンプ９３の出口に接続される。ポートＰ５は、金属イオントラップ３０からの下流配管に接続される。ポートＰ６は、試料供給部４０に接続される。
除去液容器９２は、希硝酸等の酸溶媒を除去液として貯留する。ポンプ９３は、除去液容器９２に貯留された除去液を流路切替バルブ９１に圧送する。ドレイン９４は、流路切替バルブ９１からの液体をクロマトグラフ１００の外部に排出する。
図４に示すように、試料の分析時には、流路切替バルブ９１が第１の流路状態になる。この場合、ポンプ２０からの移動相は、ポートＰ１，Ｐ２を通して金属イオントラップ３０に導かれる。金属イオントラップ３０を通過した移動相は、ポートＰ５，Ｐ６を通して試料供給部４０に導かれる。一方、試料の分析時には、ポンプ９３は動作しない。
図５に示すように、金属イオンの除去時には、流路切替バルブ９１が第２の流路状態になる。この場合、ポンプ９３からの除去液は、ポートＰ４，Ｐ５を通して金属イオントラップ３０に導かれる。金属イオントラップ３０を通過した除去液は、ポートＰ２，Ｐ３を通してドレイン９４に導かれる。一方、金属イオンの除去時には、ポンプ２０は動作しない。
この構成によれば、金属イオントラップ３０に保持された金属イオンが除去液により遊離され、除去液とともにドレイン９４から排出される。これにより、金属イオントラップ３０を交換することなくクロマトグラフ１００を連続的に使用することができる。
なお、金属イオンの除去後、流路１０１に残存する除去液を排出するように流路１０１にポンプ９３から純水等の洗浄液が供給されてもよい。また、図４および図５の例では、除去液は移動相が流れる向きとは逆向きに金属イオントラップ３０に導かれるが、実施の形態はこれに限定されない。除去液は、移動相が流れる向きとは同じ向きに金属イオントラップ３０に導かれてもよい。
（４）効果
本実施の形態に係るクロマトグラフ１００においては、ポンプ２０により流路１０１を通して移動相が圧送される。ポンプ２０は移動相と接触する金属部材２１を含むので、金属部材２１は十分に高い機械的強度を有する。したがって、ポンプ２０は、高い圧力で送液を行うことが可能である。また、金属イオントラップ３０のフィルタ素子３３が、ポンプ２０により圧送される移動相の流路１０１に設けられる。フィルタ素子３３は、移動相に含まれる金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持する金属イオン保持構造を含む。
本実施の形態に係るクロマトグラフ１００においては、ポンプ２０により流路１０１を通して移動相が圧送される。ポンプ２０は移動相と接触する金属部材２１を含むので、金属部材２１は十分に高い機械的強度を有する。したがって、ポンプ２０は、高い圧力で送液を行うことが可能である。また、金属イオントラップ３０のフィルタ素子３３が、ポンプ２０により圧送される移動相の流路１０１に設けられる。フィルタ素子３３は、移動相に含まれる金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持する金属イオン保持構造を含む。
この構成によれば、ポンプ２０の金属部材２１から移動相に金属イオンが溶出した場合でも、金属イオンは金属イオントラップ３０により保持される。また、金属イオントラップ３０より下流における試料供給部４０、分離カラム５０および検出器６０の各々における移動相接触部は、非金属材料により形成される。そのため、金属イオントラップ３０よりも下流においては、金属イオンが流路１０１の材料と相互作用することはほとんどない。
これにより、金属イオンの吸着、クロマトグラムのピークテーリング、分離カラム５０の保持特性の変化または検出器６０の検出特性の変化等の分析精度を低下させ得る現象が発生することが抑制される。これらの結果、試料の分析精度の低下を防止しつつ高圧で送液を行うことができる。
（５）変形例
以下、変形例に係る種々のクロマトグラフ１００について、図１のクロマトグラフ１００と異なる点を説明する。図６は、第１の変形例に係るクロマトグラフ１００の構成を示す図である。図６に示すように、本例のクロマトグラフ１００は、高圧グラジエント分析に用いられ、混合部１１０をさらに備える。また、本例のクロマトグラフ１００には、２個の移動相容器１０および２個のポンプ２０が設けられる。２個の移動相容器１０をそれぞれ移動相容器１０Ａ，１０Ｂと呼び、２個のポンプ２０をそれぞれポンプ２０Ａ，２０Ｂと呼ぶ。
以下、変形例に係る種々のクロマトグラフ１００について、図１のクロマトグラフ１００と異なる点を説明する。図６は、第１の変形例に係るクロマトグラフ１００の構成を示す図である。図６に示すように、本例のクロマトグラフ１００は、高圧グラジエント分析に用いられ、混合部１１０をさらに備える。また、本例のクロマトグラフ１００には、２個の移動相容器１０および２個のポンプ２０が設けられる。２個の移動相容器１０をそれぞれ移動相容器１０Ａ，１０Ｂと呼び、２個のポンプ２０をそれぞれポンプ２０Ａ，２０Ｂと呼ぶ。
移動相容器１０Ａは、例えば有機溶媒を移動相として貯留する。移動相容器１０Ｂは、例えば水溶液を移動相として貯留する。ポンプ２０Ａは、移動相容器１０Ａに貯留された移動相を圧送する。ポンプ２０Ｂは、移動相容器１０Ｂに貯留された移動相を圧送する。混合部１１０は、例えばミキサであり、ポンプ２０Ａ，２０Ｂにより圧送された移動相を高圧で混合する。混合部１１０の移動相接触部は、金属材料により形成されてもよい。
金属イオントラップ３０は、混合部１１０と試料供給部４０との間に配置され、混合部１１０により混合された移動相に溶出した金属イオンを保持する。本例では、ポンプ２０Ａ，２０Ｂおよび金属イオントラップ３０によりポンプユニット１が構成される。金属イオントラップ３０を通過した移動相は、試料供給部４０に導かれる。
図７は、第２の変形例に係るクロマトグラフ１００の構成を示す図である。図７に示すように、本例のクロマトグラフ１００には、２個の金属イオントラップ３０が設けられるとともに、第１の変形例と同様の２個の移動相容器１０Ａ，１０Ｂ、２個のポンプ２０Ａ，２０Ｂおよび混合部１１０が設けられる。２個の金属イオントラップ３０をそれぞれ金属イオントラップ３０Ａ，３０Ｂと呼ぶ。
金属イオントラップ３０Ａは、ポンプ２０Ａと混合部１１０との間に配置され、ポンプ２０Ａから導出される移動相に溶出した金属イオンを保持する。金属イオントラップ３０Ｂは、ポンプ２０Ｂと混合部１１０との間に配置され、ポンプ２０Ｂから導出される移動相に溶出した金属イオンを保持する。本例では、ポンプ２０Ａおよび金属イオントラップ３０Ａにより一組のポンプユニット１Ａが構成され、ポンプ２０Ｂおよび金属イオントラップ３０Ｂにより一組のポンプユニット１Ｂが構成される。
混合部１１０は、金属イオントラップ３０Ａ，３０Ｂを通過した移動相を高圧で混合する。混合部１１０の移動相接触部は、非金属材料により形成される。混合部１１０により混合された移動相は、試料供給部４０に導かれる。本例では、金属イオントラップ３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ対応する２つの除去装置９０（図４および図５参照）が設けられてもよい。
図８は、第３の変形例に係るクロマトグラフ１００の構成を示す図である。図８に示すように、本例のクロマトグラフ１００は、低圧グラジエント分析に用いられ、混合部１２０をさらに備える。また、本例のクロマトグラフ１００には、４個の移動相容器１０が設けられる。４個の移動相容器１０をそれぞれ移動相容器１０Ａ～１０Ｄと呼ぶ。
移動相容器１０Ａ～１０Ｄは、それぞれ異なる移動相を貯留する。混合部１２０は、例えば比例混合バルブであり、移動相容器１０Ａ～１０Ｄに貯留された移動相を選択的に吸引して低圧で混合する。混合部１２０の移動相接触部は、金属材料により形成されてもよい。ポンプ２０は、混合部１２０により混合された移動相を圧送する。金属イオントラップ３０は、ポンプ２０と試料供給部４０との間に配置され、ポンプ２０から導出される移動相に溶出した金属イオンを保持する。金属イオントラップ３０を通過した移動相は、試料供給部４０に導かれる。
このように、第１～第３の変形例においても、金属イオントラップ３０よりも上流にあるポンプ２０等の移動相接触部は、金属材料により形成されてもよい。一方、金属イオントラップ３０よりも上流にある試料供給部４０、分離カラム５０および検出器６０等の移動相接触部は、金属材料により形成される。そのため、金属イオントラップ３０を通過した移動相には金属イオンがほとんど含まれない。したがって、試料に含まれる化合物が、金属イオンと相互作用することが抑制される。
（６）比較例および実施例
以下の比較例および実施例では、移動相接触部がα＋β型Ｔｉ合金、Ｃｏ－Ｎｉ合金およびステンレス合金により形成されたポンプ２０を準備した。また、濃度０．５％の酢酸水を移動相として準備した。そして、比較例において、ポンプ２０の下流に金属イオントラップ３０を設けることなく、ポンプ２０により移動相を２．５μＬ／ｍｉｎの流量で圧送した。また、ポンプ２０から導出された移動相をサンプルとして３ｍＬ以上捕集することを連続で３回行った。
以下の比較例および実施例では、移動相接触部がα＋β型Ｔｉ合金、Ｃｏ－Ｎｉ合金およびステンレス合金により形成されたポンプ２０を準備した。また、濃度０．５％の酢酸水を移動相として準備した。そして、比較例において、ポンプ２０の下流に金属イオントラップ３０を設けることなく、ポンプ２０により移動相を２．５μＬ／ｍｉｎの流量で圧送した。また、ポンプ２０から導出された移動相をサンプルとして３ｍＬ以上捕集することを連続で３回行った。
その後、実施例において、ポンプ２０の下流に金属イオントラップ３０を設けた状態で、ポンプ２０により移動相を２．５μＬ／ｍｉｎの流量で圧送した。また、ポンプ２０から導出された移動相をサンプルとして３ｍＬ以上捕集することを連続で３回行った。なお、金属イオントラップ３０のフィルタ素子３３は、３Ｍ（登録商標）社製エムポア（登録商標）ディスクキレートを直径φ３．２ｍｍの円形に形成することにより作成した。また、メタノール、希硝酸および純水により事前にフィルタ素子３３を洗浄した。
比較例および実施例で捕集されたサンプルを１ｍＬ採取して１０倍に希釈した後、ＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置、株式会社島津製作所製ＩＣＰＭＳ－２０３０）を用いてサンプルに含まれる金属イオンの濃度を測定した。その結果、主として、Ｔｉ（チタン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）およびＡｌ（アルミニウム）の各イオンが検出された。ここで、Ｔｉ、ＶおよびＡｌは、α＋β型Ｔｉ合金に由来する。Ｃｏは、Ｃｏ－Ｎｉ合金に由来する。ＦｅおよびＣｒは、ステンレス合金に由来する。Ｎｉは、Ｃｏ－Ｎｉ合金とステンレス合金との両方に由来する。
図９は、比較例および実施例におけるＴｉのイオン濃度の測定結果を示すグラフである。図９に示すように、比較例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＴｉのイオン濃度は、それぞれ１０６．４μｇ／Ｌ、６４．７μｇ／Ｌおよび５４．１μｇ／Ｌとなった。実施例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＴｉのイオン濃度は、それぞれ０．９μｇ／Ｌ、５．４μｇ／Ｌおよび１０．５μｇ／Ｌとなった。ＩＣＰ－ＭＳによるＴｉのイオン濃度の定量下限は０．７μｇ／Ｌである。
図１０は、比較例および実施例におけるＣｏのイオン濃度の測定結果を示すグラフである。図１０に示すように、比較例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＣｏのイオン濃度は、それぞれ２．７４μｇ／Ｌ、０．７２μｇ／Ｌおよび０．６３μｇ／Ｌとなった。実施例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＣｏのイオン濃度は、それぞれ０．４２μｇ／Ｌ、０．４５μｇ／Ｌおよび０．３９μｇ／Ｌとなった。ＩＣＰ－ＭＳによるＣｏのイオン濃度の定量下限は０．００３７μｇ／Ｌである。
図１１は、比較例および実施例におけるＦｅのイオン濃度の測定結果を示すグラフである。図１１に示すように、比較例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＦｅのイオン濃度は、それぞれ１７５．５μｇ／Ｌ、３９．４μｇ／Ｌおよび３１．２μｇ／Ｌとなった。実施例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＦｅのイオン濃度は、それぞれ０．７μｇ／Ｌ、４．８μｇ／Ｌおよび４．２μｇ／Ｌとなった。ＩＣＰ－ＭＳによるＦｅのイオン濃度の定量下限は０．４３μｇ／Ｌである。
図１２は、比較例および実施例におけるＶのイオン濃度の測定結果を示すグラフである。図１２に示すように、比較例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＶのイオン濃度は、それぞれ１３２２μｇ／Ｌ、８８１μｇ／Ｌおよび７４９μｇ／Ｌとなった。実施例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＶのイオン濃度は、それぞれ６．２８μｇ／Ｌ、１４９μｇ／Ｌおよび２６８μｇ／Ｌとなった。ＩＣＰ－ＭＳによるＶのイオン濃度の定量下限は０．０９μｇ／Ｌである。
図１３は、比較例および実施例におけるＮｉのイオン濃度の測定結果を示すグラフである。図１３に示すように、比較例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＮｉのイオン濃度は、それぞれ１７０．９μｇ／Ｌ、５６．６μｇ／Ｌおよび５３．９μｇ／Ｌとなった。実施例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＮｉのイオン濃度は、それぞれ２８．９μｇ／Ｌ、６１．９μｇ／Ｌおよび４２．７μｇ／Ｌとなった。ＩＣＰ－ＭＳによるＮｉのイオン濃度の定量下限は０．１７μｇ／Ｌである。
図１４は、比較例および実施例におけるＣｒのイオン濃度の測定結果を示すグラフである。図１４に示すように、比較例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＣｒのイオン濃度は、それぞれ１０．７１μｇ／Ｌ、４．２６μｇ／Ｌおよび３．６８μｇ／Ｌとなった。実施例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＣｒのイオン濃度は、それぞれ０．４３μｇ／Ｌ、０．５６μｇ／Ｌおよび０．４９μｇ／Ｌとなった。ＩＣＰ－ＭＳによるＣｒのイオン濃度の定量下限は０．０８μｇ／Ｌである。
図１５は、比較例および実施例におけるＡｌのイオン濃度の測定結果を示すグラフである。図１５に示すように、比較例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＡｌのイオン濃度は、それぞれ１８０．７μｇ／Ｌ、１１９．８μｇ／Ｌおよび１０６．５μｇ／Ｌとなった。実施例の第１回目、第２回目および第３回目におけるＡｌのイオン濃度は、それぞれ１０．０μｇ／Ｌ、３９．８μｇ／Ｌおよび４８．５μｇ／Ｌとなった。ＩＣＰ－ＭＳによるＡｌのイオン濃度の定量下限は１４μｇ／Ｌである。
比較例と実施例との比較結果から、ポンプ２０の下流に金属イオントラップ３０を設けることにより、ポンプ２０から導出される移動相中の金属イオンの濃度が低下する傾向にあることが確認された。
（７）態様
ポンプにおける送液対象の液体と接触する部材には、高い機械的強度が要求される。そのため、部材を非金属材料で形成すると、部材の機械的強度の不足により、高い圧力で送液を行うことができない。部材を金属材料で形成すると、部材が十分な機械的強度を有するので、高い圧力で送液を行うことが可能である。しかしながら、部材を金属材料で形成すると、金属材料から液体に金属イオンが溶出することがある。この場合、液体中の金属イオンが下流で試料の化合物と相互作用することにより、吸着、分離カラムの保持特性の変化または検出器の検出特性の変化等が起こり、試料の分析精度が低下する可能性がある。
ポンプにおける送液対象の液体と接触する部材には、高い機械的強度が要求される。そのため、部材を非金属材料で形成すると、部材の機械的強度の不足により、高い圧力で送液を行うことができない。部材を金属材料で形成すると、部材が十分な機械的強度を有するので、高い圧力で送液を行うことが可能である。しかしながら、部材を金属材料で形成すると、金属材料から液体に金属イオンが溶出することがある。この場合、液体中の金属イオンが下流で試料の化合物と相互作用することにより、吸着、分離カラムの保持特性の変化または検出器の検出特性の変化等が起こり、試料の分析精度が低下する可能性がある。
これらの知見に基づいて、本発明者らは、試料の分析精度を維持しつつ高圧で送液を行うことを可能とする構成を見出し、以下の本発明に想到した。上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（第１項）一態様に係るポンプユニットは、
流路を通して移動相を圧送するポンプと、
前記ポンプにより圧送される移動相の前記流路に設けられたフィルタ素子を含む金属イオントラップとを備え、
前記ポンプは、移動相と接触する金属部材を含み、
前記フィルタ素子は、移動相に含まれる金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持する金属イオン保持構造を含んでもよい。
流路を通して移動相を圧送するポンプと、
前記ポンプにより圧送される移動相の前記流路に設けられたフィルタ素子を含む金属イオントラップとを備え、
前記ポンプは、移動相と接触する金属部材を含み、
前記フィルタ素子は、移動相に含まれる金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持する金属イオン保持構造を含んでもよい。
このポンプユニットにおいては、ポンプにより流路を通して移動相が圧送される。ポンプは移動相と接触する金属部材を含むので、金属部材は十分に高い機械的強度を有する。したがって、ポンプは、高い圧力で送液を行うことが可能である。また、金属イオントラップのフィルタ素子が、ポンプにより圧送される移動相の流路に設けられる。フィルタ素子は、移動相に含まれる金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持する金属イオン保持構造を含む。
この構成によれば、ポンプの金属部材から移動相に金属イオンが溶出した場合でも、金属イオンは金属イオントラップにより保持される。そのため、金属イオントラップよりも下流においては、金属イオンが流路の材料と相互作用することはほとんどない。これにより、金属イオンが流路に吸着する等の分析精度を低下させ得る現象が発生することが抑制される。これらの結果、試料の分析精度の低下を防止しつつ高圧で送液を行うことができる。
（第２項）第１項に記載のポンプユニットにおいて、
前記金属イオン保持構造は、金属イオンと錯体を形成する官能基を含んでもよい。
前記金属イオン保持構造は、金属イオンと錯体を形成する官能基を含んでもよい。
この場合、フィルタ素子は、金属イオンと錯体を形成することにより金属イオンを効率よく保持することができる。
（第３項）第１項または第２項に記載のポンプユニットにおいて、
前記フィルタ素子は、吸着樹脂担体が結合されたメンブレンを含んでもよい。
前記フィルタ素子は、吸着樹脂担体が結合されたメンブレンを含んでもよい。
この場合、フィルタ素子は、金属イオンと相互作用して錯体を形成することにより金属イオンを効率よく保持することができる。
（第４項）第１項または第２項に記載のポンプユニットにおいて、
前記フィルタ素子は、吸着樹脂担体が充填されたカラム部材を含んでもよい。
前記フィルタ素子は、吸着樹脂担体が充填されたカラム部材を含んでもよい。
この場合、フィルタ素子は、金属イオンと相互作用して錯体を形成することにより金属イオンを効率よく保持することができる。
（第５項）第１項～第４項のいずれか一項に記載のポンプユニットにおいて、
前記金属イオントラップは、
前記流路に設けられ、移動相を導入可能な第１の開口部を有する第１のハウジングと、
前記流路に設けられ、移動相を導出可能な第２の開口部を有する第２のハウジングとをさらに含み、
前記フィルタ素子は、前記第１の開口部から導入された移動相を通過させて前記第２の開口部から導出するように前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間に取り付けられ、
前記第２のハウジングにおける移動相と接触する部分は非金属材料により形成されてもよい。
前記金属イオントラップは、
前記流路に設けられ、移動相を導入可能な第１の開口部を有する第１のハウジングと、
前記流路に設けられ、移動相を導出可能な第２の開口部を有する第２のハウジングとをさらに含み、
前記フィルタ素子は、前記第１の開口部から導入された移動相を通過させて前記第２の開口部から導出するように前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間に取り付けられ、
前記第２のハウジングにおける移動相と接触する部分は非金属材料により形成されてもよい。
この場合、第１および第２のハウジングによりフィルタ素子を流路に保持することができる。また、第２のハウジングにおける移動相と接触する部分は非金属材料により形成されるので、フィルタ素子よりも下流で金属イオントラップから移動相に金属イオンが溶出することが防止される。
（第６項）第５項に記載のポンプユニットにおいて、
前記金属イオントラップは、前記フィルタ素子を取り囲みかつ前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間をシールするように配置されたシール部材をさらに含んでもよい。
前記金属イオントラップは、前記フィルタ素子を取り囲みかつ前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間をシールするように配置されたシール部材をさらに含んでもよい。
この場合、第１のハウジングと第２のハウジングとの間から移動相が漏れることが防止される。
（第７項）第１項～第６項のいずれか一項に記載のポンプユニットにおいて、
前記ポンプは、４０ＭＰａ以上の圧力で移動相を圧送し、
前記金属イオントラップは、４０ＭＰａ以上の耐圧を有してもよい。
前記ポンプは、４０ＭＰａ以上の圧力で移動相を圧送し、
前記金属イオントラップは、４０ＭＰａ以上の耐圧を有してもよい。
この場合、比較的高い圧力で移動相を圧送することができる。
（第８項）他の態様に係るクロマトグラフは、
第１項～第７項のいずれか一項に記載のポンプユニットと、
前記ポンプユニットの前記ポンプにより圧送される移動相に試料を供給する試料供給部と、
前記試料供給部により供給された試料が通過する分離カラムと、
前記分離カラムを通過した試料を検出する検出器とを備え、
前記ポンプユニットの前記金属イオントラップは、前記ポンプと前記試料供給部との間に設けられ、
前記試料供給部、前記分離カラムおよび前記検出器の各々における移動相と接触する部分は、非金属材料により形成されてもよい。
第１項～第７項のいずれか一項に記載のポンプユニットと、
前記ポンプユニットの前記ポンプにより圧送される移動相に試料を供給する試料供給部と、
前記試料供給部により供給された試料が通過する分離カラムと、
前記分離カラムを通過した試料を検出する検出器とを備え、
前記ポンプユニットの前記金属イオントラップは、前記ポンプと前記試料供給部との間に設けられ、
前記試料供給部、前記分離カラムおよび前記検出器の各々における移動相と接触する部分は、非金属材料により形成されてもよい。
このクロマトグラフにおいては、上記のポンプユニットのポンプにより圧送される移動相に試料が試料供給部により供給される。したがって、上記のポンプにより高い圧力で送液を行うことが可能である。試料供給部により供給された試料が分離カラムにより通過される。分離カラムを通過した試料が検出器により検出される。ポンプユニットの金属イオントラップは、ポンプと試料供給部との間に設けられる。
この構成によれば、ポンプの金属部材から移動相に金属イオンが溶出した場合でも、金属イオンは金属イオントラップにより保持される。また、金属イオントラップより下流における試料供給部、分離カラムおよび検出器の各々における移動相と接触する部分は、非金属材料により形成される。そのため、金属イオントラップよりも下流においては、金属イオンが流路の材料と相互作用することはほとんどない。これにより、金属イオンの吸着、クロマトグラムのピークテーリング、分離カラムの保持特性の変化または検出器の検出特性の変化等の分析精度を低下させ得る現象が発生することが抑制される。これらの結果、試料の分析精度の低下を防止しつつ高圧で送液を行うことができる。
（第９項）第８項に記載のクロマトグラフにおいて、
前記クロマトグラフは、前記フィルタ素子に保持された金属イオンを除去するように前記金属イオントラップに酸溶媒を供給する除去装置をさらに備えてもよい。
前記クロマトグラフは、前記フィルタ素子に保持された金属イオンを除去するように前記金属イオントラップに酸溶媒を供給する除去装置をさらに備えてもよい。
この場合、フィルタ素子に保持された金属イオンが除去される。これにより、金属イオントラップを交換することなくクロマトグラフを連続的に使用することができる。
Claims (9)
- 流路を通して移動相を圧送するポンプと、
前記流路における前記ポンプの下流に設けられたフィルタ素子を含む金属イオントラップとを備え、
前記ポンプは、移動相と接触する金属部材を含み、
前記フィルタ素子は、前記金属部材と移動相との接触により移動相に溶出する金属イオンと相互作用することにより金属イオンを保持する金属イオン保持構造を含む、ポンプユニット。 - 前記金属イオン保持構造は、金属イオンと錯体を形成する官能基を含む、請求項１記載のポンプユニット。
- 前記フィルタ素子は、吸着樹脂担体が結合されたメンブレンを含む、請求項１または２記載のポンプユニット。
- 前記フィルタ素子は、吸着樹脂担体が充填されたカラム部材を含む、請求項１または２記載のポンプユニット。
- 前記金属イオントラップは、
前記流路に設けられ、移動相を導入可能な第１の開口部を有する第１のハウジングと、
前記流路に設けられ、移動相を導出可能な第２の開口部を有する第２のハウジングとをさらに含み、
前記フィルタ素子は、前記第１の開口部から導入された移動相を通過させて前記第２の開口部から導出するように前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間に取り付けられ、
前記第２のハウジングにおける移動相と接触する部分は非金属材料により形成される、請求項１～４のいずれか一項に記載のポンプユニット。 - 前記金属イオントラップは、前記フィルタ素子を取り囲みかつ前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとの間をシールするように配置されたシール部材をさらに含む、請求項５記載のポンプユニット。
- 前記ポンプは、４０ＭＰａ以上の圧力で移動相を圧送し、
前記金属イオントラップは、４０ＭＰａ以上の耐圧を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のポンプユニット。 - 請求項１～７のいずれか一項に記載のポンプユニットと、
前記ポンプユニットの前記ポンプにより圧送される移動相に試料を供給する試料供給部と、
前記試料供給部により供給された試料が通過する分離カラムと、
前記分離カラムを通過した試料を検出する検出器とを備え、
前記ポンプユニットの前記金属イオントラップは、前記ポンプと前記試料供給部との間に設けられ、
前記試料供給部、前記分離カラムおよび前記検出器の各々における移動相と接触する部分は、非金属材料により形成される、クロマトグラフ。 - 前記フィルタ素子に保持された金属イオンを除去するように前記金属イオントラップに酸溶媒を供給する除去装置をさらに備える、請求項８記載のクロマトグラフ。
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