JP7481320B2 - 分析装置のカラムオーブン - Google Patents

Description

本発明は、試料を分析する分析装置のカラムオーブンに関する。

分析カラムを用いた分析方法としてクロマトグラフィーがある。分析カラム（単にカラムとも記載する）はシリカゲルやポリマーゲル等の母材に、各種官能基が結合した粒子の充填材を、円筒状の細長い容器に高圧で充填したものである。

クロマトグラフィーは、物質が固定相とこれに接して流れる移動相との親和力（相互作用）の違いから一定の比率で分布し、その比率が物質によって異なることを利用して各物質を分離する方法である。

液体クロマトグラフィーは、移動相として液体を用いる。一般的に液体クロマトグラフィーでピーク形状のよい結果を得るためには、カラムを最適温度に温調することが必要である。カラム内の移動相の温度が上昇するにつれて、移動相の粘度が減少することで圧力が減少する。

このため、配管およびカラム内での試料の拡散が抑えられるとともに、保持時間が短くなることにより、ピーク形状のよい結果を得ることが可能である。そのため、液体クロマトグラフィーのカラムは、カラムオーブン庫内に保持し、カラムの温調が必須である。

一般的なカラムの温調方法は、カラムの前段の移動相が送液される流路配管の外側に熱源を設置し、移動相を温調するプレヒート機構と、カラムオーブン内を空調する機構により、カラムの温調が行われる。

特許文献１には、それぞれが別個の熱ゾーンに位置して、個々に制御された熱電チップの１つにより個々に微調整され、それぞれが１つまたは複数のカラムを保持するような構造である熱伝導性の複数の溝を収容するカラムモジュールが公開されている。特許文献１では、別個の熱ゾーンに位置して、複数のカラムを保持する場合、熱電チップの１つにより複数のカラムが温調されることになる。

特許文献２には、ハウジングに少なくとも１本目のカラムと２本目のカラムが搭載され、それぞれのカラムに外部から配管が接続できるカラムカートリッジが公開されている。また、カートリッジごとに認識可能なバーコードやＲＦＩＤＴＡＧを搭載し、カートリッジ内の温度、送液圧力および送液流量等のデータを管理できる機能を有する。特許文献２では、ひとつのカートリッジに少なくとも１本目のカラムと２本目のカラムが搭載されるため、少なくとも２本のカラムごとにカラムカートリッジを取扱うことになる。

特許第６１９４３１０号公報 ＷＯ２０１２／０５８５１５号公報

特許文献１に記載の技術では、複数のカラムを温調する場合、１つの熱ゾーン内では、１つの熱電チップにより複数の熱伝導性の溝が温調され、カラムオーブン内を空調する機構により、複数のカラムの温調が行われる。１つの熱電チップからの空調により、複数のカラムを温調することになることから、複数のカラムが平均した温度とならず、カラムによっては温調の隔たりが生じる可能性がある。

特許文献２に記載の技術では、複数のカラムを温調する場合、ハウジングに複数本のカラムが搭載され、それぞれのカラムに外部から配管が接続できるカラムカートリッジ内を温調することになる。この場合、カートリッジ内のカラムの１本が性能劣化または詰まった場合に、そのカラムを交換する場合、カートリッジごと交換する必要があり、まだ使用可能なカラムを破棄する無駄が生じる。省資源、低コスト化に反することになる。また、カートリッジごとに認識可能なバーコードやＲＦＩＤＴＡＧを搭載するため、カラム１本ずつの管理はできない。

本発明の目的は、カラムオーブンに複数のカラムを搭載した場合に、カラム１本ごとに効率的な熱伝導ができ、カラムを保持するカラムカートリッジを認識でき、カラムを１本ごとに容易に交換可能な分析装置のカラムオーブンを実現することである。

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

分析カラムと、前記分析カラムに伝熱する熱源とを備える分析装置のカラムオーブンにおいて、前記分析カラムを有するカラムカートリッジと、前記カラムカートリッジを取り付け及び取り外し可能なカラムチェンジ機構と、を備え、前記熱源は、前記カラムカートリッジが前記カラムチェンジ機構に取り付けられた状態で、前記カラムカートリッジが有する前記分析カラムを温調する。

分析カラムと、前記分析カラムに伝熱する熱源とを備える分析装置のカラムオーブンにおいて、ヒートブロックと、分析カラムと、前記分析カラムと接触し前記ヒートブロックから伝熱された熱を前記分析カラムに伝熱するカラムヒートブロックと、を有するカラムカートリッジと、前記ヒートブロックに熱を供給する熱源と、前記カラムカートリッジを取り付け及び取り外し可能なカラムチェンジ機構と、を備え、前記熱源は、前記カラムカートリッジが前記カラムチェンジ機構に取り付けられた状態で、前記カラムカートリッジが有する前記分析カラムを温調する。

実施例１におけるカラムオーブン（カラム温調部）１００の構造説明図である。 カラムチェンジ機構の説明図である。 カラムヒートブロック構造の説明図である。 カラムカートリッジの上面概略斜視図である。 カラムカートリッジの下面概略斜視図である。 カラムカートリッジの概略断面図である。 可動フェラル機構の概略構成図である。 カラム交換作業手順の説明図である。 カラム交換作業手順の説明図である。 カラム交換作業手順の説明図である。 カラム交換作業手順の説明図である。 カラム交換作業手順の説明図である。 カラム筐体の概略斜視図である。 実施例２におけるカラムヒートブロックの説明図である。 実施例１におけるカラムとヒートブロックの説明図である。 実施例１におけるカラムとヒートブロックの説明図である。 実施例３におけるカラムとヒートブロックの説明図である。 実施例３におけるカラムとヒートブロックの説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施例は、液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を主な対象としているが、本発明は、分析装置全般に適用可能なものである。例えば、ガスクロマトグラフィー、超高速液体クロマトグラフィー、ＨＰＬＣ／ＭＳおよびカラム分離部を備える臨床検査装置にも本発明は適用することができる。

一般的なＨＰＬＣは、送液ポンプと、インジェクタと、分析カラムと、分析カラムを温調するカラムオーブンと、送液ポンプとインジェクタと分析カラムを繋ぐ配管からなる。

本発明の装置全体の構成は、複数のＨＰＬＣ流路を、ＨＰＬＣ流路を切替えるストリームセレクトバルブを介して、１つの検出に結合し、相互に分析を実施できるマルチＨＰＬＣ装置である。各ＨＰＬＣ流路は、同一の構成からなり、並列に配置される。分析カラムの平衡化工程、溶離工程、洗浄工程のおよびインジェクタの洗浄工程の時間を調整し、常に各ＨＰＬＣストリームから目的成分が検出器に導入し、検出器の待機時間がないようにする。

本発明は、複数の分析カラムを保持できるカラムオーブンに関する発明である。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図１から図７を用いて詳細に説明する。

図１は、実施例１におけるカラムオーブン（カラム温調部）１００の構造説明図である。図１において、カラム温調部１００は、ヒートブロック１０１と、カラム１０２と、カラムヒートブロック１０３と、カラムカートリッジ１０４と、カラムチェンジ機構１０５（固定部１０５Ａと移動可能な可動部１０５Ｂとを有する）と、カラムカートリッジ断熱材１０６と、熱源部１０７と、温度センサ１０８と、サーマルプロテクタ１０９と、制御部１１０と、ファン１１１と、ヒートシンク１１２とを備えている。カラムヒートブロック１０３は、カラムカートリッジ１０４に形成された開口部に配置され、ヒートブロック１０１と接触している。つまり、ヒートブロック１０１は、カラムカートリッジ１０４に形成された開口部に配置されたカラムヒートブロック１０３を介してカラム１０２に接触している。

ヒートブロック１０１は、複数の凸構造を有する。また、ヒートブロック１０１の材質は、本発明の実施例１では、アルミニウムを用いるが、銅、鉄、ステンレス及びチタンでもよい。また、ヒートブロック１０１は同材質の一体ものでもよく、それぞれ材質が異なるものを接続してもよい。

カラム１０２は、シリカゲルやポリマーゲル等の母材の表面に、各種官能基が結合した粒子の充填材を、円筒状の細長い容器に高圧で充填されおり、官能基と測定対象物質との相互作用で吸着・脱着することで特定の保持時間で溶出させることで分離を行う。本実施例１では、シリカゲルを母材として、官能基として逆相クロマトグラフィモードであるＯＤＳカラム（０．５ｍｍＩＤ×５０ｍｍＬ、粒子径２．６μＬ）を用いた。

カラム１０２の分離モードは他のものでもよく、例えば、順相クロマトグラフィモード、ＨＩＬＩＣクロマトグラフィモード、イオン交換クロマトグラフィモード、ゲル濾過クロマトグラフィモード、アフィニティクロマトグラフィモード、イムノアフニティクロマトグラフィモードでもよい。その他、ガスクロマトグラフィー用のカラムにも適応可能である。

カラムカートリッジ１０４は、長さ７５ｍｍ、幅２０ｍｍ、高さ３４ｍｍ、材質ＰＰＥＸ樹脂の直方体形状であり、カラムヒートブロック１０３およびカラム１０２から構成される。本実施例１のカラム１０２は、０．５ｍｍＩＤ×５０ｍｍＬを用いたが、カラムカートリッジ１０４の内部の形状を変更することにより、内径０．３－１．０ｍｍＩＤ、長さ１０－７０ｍｍＬまで収容することが可能である。

カラムヒートブロック１０３は同形状のものを用いることが可能である。

カラムカートリッジ１０４は、少なくとも一箇所の凹構造の切込み構造（開口部）を有し、ヒートブロック１０１の凸構造に接触可能な構造を有する。これにより、カラム１０２はカラムヒートブロック１０３と接触することで温調される。ヒートブロック１０１とカラム１０２は直接接触してもよい。その場合は、円筒状であるカラム１０２との接触面積が大きくなるように、ヒートブロック１０１の凸構造の接触部分は湾曲構造になっていることが望ましい。

カラムカートリッジ１０４とカラムヒートブロック１０３は、本実施例１ではエプトシーラの材質からなる断熱材１０６で隔てられている。断熱材１０６はグラスウールやナイロンでもよい。

カラム１０２の温調について説明する。制御部１１０を介し、熱源部１０７としてヒータ（図示せず（カラム１本あたり１０Ｗ、ＤＣ２４Ｖ駆動））および温度センサ１０８としてサーミスタ（図示せず）がヒートブロック１０１に接続されている。ＰＩＤ制御方式でフィードバック制御によりヒートブロック１０１の温度を４０°Ｃから７０°Ｃにすることで、ヒートブロック１０１、カラムヒートブロック１０３を介し、カラム１０２の温度を４０°Ｃから７０°Ｃに温調する。

本実施例１では熱源部１０７としてヒータを用いたが、ペルチェ素子を用いてもよい。本実施例１ではフィードバック制御としてＰＩＤ方式を用いたが、ＯＮ／ＯＦＦ制御でもよく、ＰＩ制御でもよい。本実施例１では、温度センサ１０８としてサーミスタを用いたが、熱電対でもよく、白金測熱抵抗体でもよい。同じく、本実施例１では温度センサ１０８の接続箇所はヒートブロック１０１の温度を測定しフィードバックしたが、ヒートブロック１０１、カラムヒートブロック１０３、カラム１０２のいずれかを測定してもよい。

この場合、複数のカラムオーブン１００に複数のカラム１０２を搭載した場合、ヒートブロック１０１の凸部、カラムヒートブロック１０３、カラム１０２のいずれかを測定しフィードバックすることになるため、制御部１１０が複雑になる。カラム１０２の温度の温度正確性は±１°Ｃで制御可能である。サーマルプロテクタ１０９は熱源部１０７に接続されており、設定温度である９０°Ｃ以上になるとヒータがオフになり温調が停止する。

カラム１０２の冷却時には、制御部１１０と接続された８０ｍｍ×８０ｍｍ、厚み２５ｍｍのファン１１２がＯＮとなり、ヒートブロック１０１の冷却が開始される。ヒートブロック１０１には、冷却効率をあげるため、アルミまたは銅のヒートシンク１１２を備えてもよい。

カラムカートリッジ１０４は、断熱材１０６により、カラムヒートブロック１０３と隔てられているために、カラムヒートブロック１０３の温度が７０°Ｃになった場合でもカートリッジ１０４の表面温度は７０°Ｃまで上昇しない構造となっている。

後述するように、図１の左側に示したカラムチェンジ機構１０５は、可動部１０５Ｂであり、図１の左右方向に移動可能であり、左右のカラムチェンジ機構１０５の固定部１０５Ａと可動部１０５Ｂとの間にカラムカートリッジ１０４を固定することができる。カラムチェンジ機構１０５に固定したカラムカートリッジ１０４をカラムチェンジ機構１０５から開放する場合は、左側の可動部１０５Ｂを図１の左方向に移動し、カラムチェンジ機構１０５による固定を解除する。これにより、カラムカートリッジ１０４をカラムチェンジ機構１０５から容易に開放することができ、カラムカートリッジリ１０４をカラムチェンジ機構１０５に容易に取付け及び取り外しを行うことができる。カラムカートリッジリ１０４をカラムチェンジ機構１０５に取付けたときは、ヒートブロック１０１から直接又はカラムヒートブロック１０３を介してカラム１０２に熱が伝熱され、カラム１０２を温調することができる。

次に、カラムチェンジ機構１０５について図２および図３を用いて説明する。図２及び図３は、カラムチェンジ機構１０５の説明図である。図２において、カラムチェンジ機構１０５は、フェラル２０６、可動フェラルコネクタ２０７、配管２０８、ファスナ引手２０９、ファスナ金具２１０、カラムカートリッジ押さえ２１１、スライドガイド２１２、ＲＦＩＤリーダー２１４、固定壁２１５、カラムチェンジャ断熱材２１６、固定底板２１７、受皿２１８および固定金具２１９を備える。配管２０８は、可動コネクタフェラル２０７に支持されている。

また、固定底板２１７は、フェラル２０６、可動フェラルコネクタ２０７、配管２０８、ファスナ引手２０９、ファスナ金具２１０、カラムカートリッジ押さえ２１１、スライドガイド２１２、ＲＦＩＤリーダー２１４、固定壁２１５、カラムチェンジャ断熱材２１６、受皿２１８および固定金具２１９を支持している。

配管２０８から試料等がカラムチェンジ機構１０５を介してカラム１０２に送液される。また、試料等がカラム１０２からカラムチェンジ機構１０５の配管２０８に送液される。

ヒートブロック１０１は設定温度で温調され、ヒートブロック１０１には複数本のカラムカートリッジ１０４を設置することができ、カラムカートリッジ１０４内のカラムヒートブロック１０３と接触し、カラムカートリッジ１０４内を温調する。例えば、ヒートブロック１０１に５本のカラムカートリッジ１０４を設置する場合について図３を用いて説明する。

図３において、ヒートブロック１０１はベース板３０３とアルミブロック３０２を備える。ベース板３０３とアルミブロック３０２との材質はアルミニウムであり、ベース板３０３の大きさは３５０ｍｍ×３０ｍｍ×４ｍｍ、アルミブロック３０２の大きさは、２０ｍｍ×１４ｍｍ×１０ｍｍであり、アルミブロック３０２は５０ｍｍピッチ間隔でベース板３０３の上に均等に配置される。アルミブロック３０２は温調時にはカラムヒートブロック１０４と接触し、カラムヒートブロック１０４はカラム１０２と接触する。シートヒータ３００は、複数のカラムカートリッジ１０４を配置可能なシート状に形成されている。

このため、熱源であるシートヒータ３００（熱源１０７に対応する）で加熱されたヒートブロック１０１から複数のカラム１０２に熱が伝わり、温調することができる。本実施例１ではシートヒータ３００としたが、もちろんラバーヒータやセラミックヒータ、カートリッジヒータでもよい。また、アルミブロック３０２も銅や鉄でも良い。図示しないが、カラム１０２と接続される配管２０８を熱源で温調するプレヒート方式を併用してもよい。この場合、カラム１０２と接続される直前の配管２０８をシートヒータ等の熱源でカラムと同温度になるように温調しておき、その配管に送液されたＨＰＬＣ溶液を送液する。このことでカラム１０２に送液されるＨＰＬＣ溶液とカラム１０２との温度差が小さくなることにより、カラム分離の再現性が向上する。

カラムカートリッジ１０４について図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを用いて説明する。図４Ａはカラムカートリッジ１０４の上面斜視図であり、図４Ｂはカラムカートリッジ１０４の下面斜視図であり、図４Ｃはカラムカートリッジ１０４の断面図である。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃにおいて、カラムカートリッジ１０４は、カラムカートリッジ上部４０１と、カラムカートリッジ下部４０２と、カラム１０２と、カラムを断熱するカラムカートリッジ断熱材１０６と、カラムヒートブロック１０３と、ネジ４０６を備える。

長さ７５ｍｍ、幅２０ｍｍ、高さ１０ｍｍのＰＥＥＫ樹脂材で直方体形状であるカラムカートリッジ上部４０１と、長さ７５ｍｍ、幅２０ｍｍ、高さ２４ｍｍのＰＥＥＫ樹脂材で直方体形状であるカラムカートリッジ下部４０２は、カラム１０２の表面温度の上昇を抑え、カラム交換の際に火傷等のユーザーの安全を考慮し、ＰＥＥＫ材で製作される。そして、カラム１０２を上下で挟み込むようにカラムカートリッジ上部４０１とカラムカートリッジ下部４０２とがネジ４０６で固定されている。

もちろん、カラムカートリッジ１０４の材質は断熱性のあるＰＰＳの樹脂でも構わない。カラムカートリッジ上部４０１とカラムカートリッジ下部４０２は上下でカラム１０２を押さえ込む構造になっているが左右で押さえ込む構造でもよい。

カラムカートリッジ断熱材１０６は、材質としてエプトシーラを用いており、カラムヒートブロック１０３と接していないカラムを覆うように配置され、放熱を防ぐ。カートリッジ断熱材１０６の材質は、グラスウールやナイロンであってもよい。カラムカートリッジ上部４０１とカラムカートリッジ下部４０２で挟み込まれたカラム１０２は、カラムカートリッジ１０４の接続部から両端とも５ｍｍ以上内側に位置する構造になっており、カラム交換の際に火傷等のユーザーの安全を考慮し、ユーザーが高温部である可能性のあるカラム１０２の先端に接触しない構造になっている。

図４Ｃに示すように、カラムヒートブロック１０３は、上部は筒状のカラム１０２を収納できるように筒状に窪んでおり、下部はヒートブロック（アルミブロック）３０２に接するように底面中央部から直方体が突き出た構造となっている。この直方体とヒートブロック（アルミブロック）３０２は加熱面を平面で接続してもよいが、熱伝導効率を向上させるために、階段状の段差を設けて加熱面の表面積を大きくしてもよい。また、上記加熱面の構造は直方体でなくてもよく、円筒状や、コイル状であってもよい。

図４Ｂに示すように、カラムカートリッジ下部４０２の底面はカラムヒートブロック１０３が配置される開口部を有し、カラムヒートブロック１０３を囲う構造になっており、カラムカートリッジ下部４０２の底面（図４Ｂでは上面）は、カラムヒートブロック１０３の底面（図４Ｂでは上面）より少なくとも１２ｍｍ以上底部（図４Ｂでは上部）方向に長い構造になっている。つまり、カラムヒートブロック１０３のカラム１０２と接触する面とは反対側の面は、カラムカートリッジ下部４０２の底面より、少なくとも１２ｍｍ小さい。言い換えれば、カラムカートリッジ下部４０２の底面は、カラムヒートブロック１０３の底面より少なくとも１２ｍｍ突出している。

カラム交換の際に火傷等のユーザーの安全を考慮し、ユーザーが高温部である可能性のあるカラムヒートブロック１０３の底面に接触できない構造になっている。

カラムカートリッジ下部４０２の底部の片側は切込みが、もう一方の片側は切込みが無い構造となっており、前述したカラムチェンジ機構１０５の固定底板２１７の上部空間から接触可能なヒートブロック（アルミベース）３０２に、一方向のみ、はめ込むことが出来る構造となっている。このことでカラム交換時には、カラムカートリッジ１０４の設置方向が一方向にのみ設置可能となるため、カラム１０２の入口（ＩＮ）方向と、出口（ＯＵＴ）方向を正しい位置に設置することができる。

固定底板２１７はスライドガイド２１２（図２に示す）を有し、カラム１０２の交換時にカラムカートリッジ１０４を設置し、スライドすることができる。また、カラム１０２の種類によって、カラムカートリッジ下部４０２の底部の横幅に対しての長さの異なる構造をカラム種類ごとに設けることで、正しいカラム１０２が設置できる構造となっている。

カラムカートリッジ下部４０２とスライドガイド２１２の接合部の構造は、横幅に対する長さを特定な構造にする以外にも、円形や楕円形の構造をカラム１０２の種類ごとに設け、嵌めあいによってカラム１０２の種類を識別できるようにしてもよい。

ヒートブロック（アルミブロック）３０２は、固定底面２１７の上面より、少なくとも１２ｍｍ以上下部（下方）に位置するような構造になっている。カラム交換の際に火傷等のユーザーの安全を考慮し、ユーザーが高温部である可能性のあるカラムヒートブロック１０３の底面に接触しない構造になっている。

カラムカートリッジ１０４の側面にはＲＦＩＤタグ４１１が備わっており、カラム交換時にＲＦＩＤリーダー２１４により読込みされ、カラム１０２の種類や製造番号等ステータスを確認する。制御部（制御ＰＣ）１１０により使用回数を計上し、制御部１１０の表示部等によりカラム交換時期を知らせる。カラム１０２の交換の際、交換されるカラム１０２には使用済の記録が書き込まれ、再利用を防止する。

次に、可動フェラルコネクタ２０７について図５を用いて説明する。図５は可動フェラルコネクタ２０７がカラムカートリッジ１０４に最も押付けられた際の状態を示す図である。

図５において、可動フェラルコネクタ２０７は、フェラル２０６、可動コネクタ筐体５０２、配管押さえ５０３、内側部材５０４、外側部材５０５、止め輪５０６、板バネ５０７、バネザガネ５０８、ストッパ５０９、配管２０８を備える。可動フェラルコネクタ筐体５０２は円筒状であり、内側は中心軸から内径が異なる４段階の円筒状の空間が設けられている。可動フェラルコネクタ筐体５０２内側の内径の最も小さい円筒状の空間には配管２０８が配置され、配管押さえ５０３で押さえられている。

可動フェラルコネクタ筐体５０２内側の内径の２番目に小さい円筒状の空間には、板バネ５０７が配置され、カラム１０２固定時には圧縮され、押し付け力となる。可動フェラルコネクタ筐体５０２内側の内径の３番目に小さい円筒状の空間には、バネザガネ５０８が配置され、バネザガネ５０８に接し、配管押さえ５０３を押さえるように内側部材５０４が配置されている。外側部材５０５は内側部材５０４を押さえるように配置されている。可動フェラルコネクタ筐体５０２内側の内径の最も大きい円筒状の空間には、ストッパ５０９が配置され、カラム１０２固定時の最も押し込んだ状態で外側部材５０５がストッパ５０９に接して、外側部材５０５の動きが停止することで、規定位置より押し込まれ各部材が破損しない構造となっている。

可動フェラルコネクタ筐体５０２内側の内径の最も大きい円筒状の空間のカラム１０２側には、止め輪５０６が配置され、カラム１０２交換時の押し込まない状態で外側部材５０５が止め輪５０６に接して、外側部材５０５の動きが停止することで、可動フェラルコネクタ筐体５０２から外側部材５０５が飛び出さない構造となっている。

外側部材５０５の先端にはフェラル２０６が配置される。配管押さえ５０３、内側部材５０４、外側部材５０５の中心部は配管２０８が通るように空間が設けられ、配管押さえ５０３により締め付けられることで配管２０８は固定される。また、フェラル２０６も締め付けられることで配管２０８に固定され、フェラル２０６から配管２０８の突き出し量も決まる。

カラム１０２の接続部はテーパ構造になっており、カラム１０２固定時には、配管２０８先端とテーパ構造の先端および、フェラル２０６とテーパ構造が密着することでシールすることができる。カラム１０２の出口（ＯＵＴ）側の可動フェラルコネクタ２０７が左右対称に設けられており、こちら側の可動コネクタ筐体５０２は、固定金具２１９（図２参照）を用いて固定壁２１５に固定される。固定壁２１５は固定底板２１７に接続され、固定底板２１７の下方はカラムチェンジャ断熱材２１６が、ヒートブロック１０１と固定底板２１７を隔てるように配置され、固定底板２１７、固定壁２１５および可動フェラルコネクタ２０７にヒートブロック１０１からの熱が伝わりにくい構造になっている。

カラムチェンジ機構１０５でのカラム交換作業手順について図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅを用いて説明する。

カラムカートリッジ２０４の設置方法は、１）初期状態（図６Ａ）、２）カラムカートリッジ１０４の設置工程（図６Ｂ）、３）カラムカートリッジ１０４の押付け工程（図６Ｃ）、４）ファスナ引っ掛け工程（図６Ｄ）、５）固定工程（図６Ｅ）の工程からなる。

図６Ａに示すように、１）初期状態においては、カラムチェンジ機構１０５には、カラムカートリッジ１０４は設置されていない。２）カラムカートリッジ１０４の設置工程では、固定底板２１７上部の空間から接触可能なヒートブロック１０１に、一方向からカラムカートリッジ１０４をはめ込む。

次に、３）カラムカートリッジ１０４の押付け工程では、作業者により可動部１０５Ｂのファスナ引手２０９の固定レバー２２０を回転させてファスナ引手２０９の固定を解除しながら、可動フェラルコネクタ２０７を固定底板２１７に設けられたスライドガイド２１２に沿って、可動部１０５Ｂを図６Ｃの左から右方向に移動させて、カラムカートリッジ１０４を右方向に移動し、右側の固定部１０５Ａに押し付ける。ファスナ引手２０９の固定レバー２２０の回転運動を、平衡運動に変換することで、可動フェラルコネクタ２０７とカラムカートリッジ１０４とを右側の固定部１０５Ａに押付ける。

４）ファスナ引っ掛け工程では、右側の固定部１０５Ａのファスナ金具２１０に、左側の可動部１０５Ｂのファスナ引手２０９を回転させ、引掛ける。３）カラムカートリッジ１０４の押付け工程と、４）ファスナ引掛け工程は、一連の動作として実施可能である。

次に、５）固定工程で、固定レバー２２０を押してファスナ引手２０９を固定することにより、カラム１０４をカラムチェンジ機構１０５に固定する。カラムチェンジ機構１０５は、可動フェラルコネクタ２０７の構造によるシール方法により、配管２０８に高流量で移動相が送液された場合でも、耐圧を維持することができる。

カラム１０２の取り外しは、上述した１）初期状態）、２）カラムカートリッジ１０４の設置工程、３）カラムカートリッジ１０４の押付け工程、４）ファスナ引っ掛け工程、５）固定工程を逆の順序で行うことにより、実行することができる。

つまり、固定レバー２２０を図６Ｅの右方向に回転させて、ファスナ引手２０９の固定を解除し、ファスナ引手２０９をファスナ金具２１０から外し、図６Ｄの左方向に回転させ、左側の可動部１０５Ｂに戻し、図６Ｃの状態とする。そして、左側の可動部１０５Ｂをカラムカートリッジ１０４から離間するように、図６Ｃの左方向（離間する方向）にスライド（移動）して、左右の固定部１０５Ａ及び可動部１０５Ｂに固定されていたカラムカートリッジ１０４を開放する。これにより、開放されたカラムカートリッジ１０４を容易に取り出すことができる。

本実施例１では、２５０μＬ／ｍｉｎで送液した場合、約１００ＭＰａの圧力がカラム１０２に付加されるが、可動フェラルコネクタ２０７とカラム１０２の接続部から移動相が漏れることなく、耐圧を維持する機構である。

カラムオーブン１００の安全機構について図７を用いて説明する。

図７において、カラムオーブン筐体７０１には、カラムチェンジ機構１０５が搭載され、カラムオーブン庫内の温調を保つために、カラムオーブンカバー７０２が設置されている。カラムオーブンカバー７０２の外壁には、取っ手７０３が設置され、手前から奥にカラムオーブンカバー７０２を開閉することができる。カラムオーブン庫内には温度センサを内蔵したインターロック機構７０５が備わっており、設定温度である４０°Ｃ以上の場合にはカラムオーブンカバー７０２の開閉はできない機構になっている。開閉可否はカラムオーブンカバー７０２の外壁に備わったＬＥＤ７０４点灯により、目視で開閉の可否を確認することができる。

このように本発明の実施例１のカラムオーブン１００により、カラムオーブン１００に複数のカラム１０２を搭載した場合でも、カラム１０２ごとに効率的な熱伝導を可能とし、かつカラムカートリッジ１０４ごとに認識可能な機構を搭載することでカラム１０２ごとに設定温度、時間を管理できる。

つまり、カラムオーブン１００に複数のカラム１０２を搭載した場合に、カラム１０２の１本ごとに効率的な熱伝導ができ、カラム１０２を保持するカラムカートリッジ１０４を認識でき、カラム１０２を１本ごとに容易に交換可能な機構を有する分析装置のカラムオーブンを実現することができる。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。

実施例２では、図８に示すように、カラム１０２ごとに熱源であるシートヒータ８００を構成する構造になっている。実施例１と実施例２の相違は、実施例１では図３に示す通り、ベース板３０３に加熱部であるシートヒータ３００を設けることで複数のカラム１０２を一括で温調することができる構造になっており、実施例２では、カラム１０２のそれぞれが配置されるシートヒータ８００を複数備える点である。

他の構成は、実施例１と実施例２とは同様となっている。

実施例２において、実施例１と同様に、ヒートブロック１０１は温調時にはカラムヒートブロック１０３と接触し、カラムヒートブロック１０３はカラム１０２と接触する。このため、熱源であるシートヒータ８００で加熱されたヒートブロック１０１からカラム１０２に熱が伝わり、温調することができる。

本発明の実施例２では、空調による温度制御ではなく伝熱による温度制御のため、カラム１０２ごとに互いに異なった温度設定が可能である。

本実施例２では、温度センサの接続箇所をヒートブロック１０１とし、ヒートブロック１０１の温度を測定しフィードバックする構成とすることが可能であるが、ヒートブロック１０１、カラムヒートブロック１０３、カラム１０２のいずれかの温度を測定するように温度センサを配置してもよい。カラム１０２の温度の温度正確性は±１°Ｃで制御可能である。

実施例２によれば、実施例１と同様な効果を得ることができる他、複数のカラム１０２のそれぞれを個々のカラム１０２に応じた最適な温度に設定することができるという効果がある。

実施例１及び実施例２では、図９Ａ及び図９ＡのＡ－Ａ’線に沿った断面を示す図９Ｂのように、円筒状のカラム１０２は、カラム１０２とほぼ同径の湾曲溝を上面に有するカラムヒートブロック１０３の上記湾曲面と接し、熱伝導によりカラム１０２が加熱される。

ただし、カラム１０２とカラムヒートブロック１０３との接触面は、上記以外の形状とすることができる。

（実施例３）
次に、実施例３について説明する。実施例３は、上述した実施例１及び実施例２におけるカラム１０２とカラムヒートブロック１０３との接触面の形状を図９Ａ、図９Ｂに示した形状とは異なる形状とする例である。実施例３のその他の構成は、実施例１または実施例２と同様となっている。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例３におけるカラム１００１及びカラムヒートブロック１００２を示す図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＢ―Ｂ‘線に沿った断面図である。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示す通り、カラム１００１の底部１００１ｄを平面状に加工し、上面に平面状の接続部１００２ｕを有するカラムヒートブロック１００２の上記接続部１００２ｕと平面接触させる。

カラム底部１００１ｄ、接続部１００２ｕは、平面であることから加工精度を高くすることが可能であり、より伝熱の接触抵抗を低減し、カラム１００１を効率よく加熱することができるという効果がある。

なお、ヒートブロック１０１と、カラムヒートブロック１０３と、熱源部１０７はそれぞれ、熱源と総称することができる。

１００：カラムオーブン（カラム温調部）、１０１ ：ヒートブロック、１０２ ：カラム、１０３ ：カラムヒートブロック、１０４ ：カラムカートリッジ、１０５ ：カラムチェンジ機構、１０５Ａ：固定部、１０５Ｂ：可動部、１０６ ：カラムカートリッジ断熱材、１０７ ：熱源部、１０８ ：温度センサ、１０９ ：サーマルプロテクタ、１１０ ：制御部、１１１ ：ファン、１１２ ：ヒートシンク、２０６：フェラル、２０７：可動フェラルコネクタ、２０８：配管、２０９：ファスナ引手、２１０：ファスナ金具、２１１：カラムカートリッジ押さえ、２１２：スライドガイド、２１４：ＲＦＩＤリーダー、２１５：固定壁、２１６：カラムチェンジャ断熱材、２１７：固定底板、２１８：受皿、２１９：固定金具、２２０：固定レバー、３００、８００：シートヒータ、３０２：アルミブロック、３０３：ベース板、４０１：カラムカートリッジ上部、４０２：カラムカートリッジ下部、４０６：ネジ、４１１：ＲＦＩＤタグ、５０２：可動コネクタ筐体、５０３：配管押さえ、５０４：内側部材、５０５：外側部材、５０６：止め輪、５０７：板バネ、５０８：バネザガネ、５０９：ストッパ、７０１：カラムオーブン筐体、７０２：カラムオーブンカバー、７０３：取っ手、７０４：ＬＥＤ、７０５：インターロック機構、１００１：カラム、１００１ｄ：カラム底部、１００２：カラムヒートブロック、１００２ｕ：接続部

Claims (5)

1. ヒートブロックと、
   分析カラムと、前記分析カラムと接触し前記ヒートブロックから伝熱された熱を前記分析カラムに伝熱するカラムヒートブロックと、を有するカラムカートリッジと、
   前記ヒートブロックに熱を供給する熱源と、
   前記カラムカートリッジを取り付け及び取り外し可能なカラムチェンジ機構と、
   を備え、
   前記熱源は、前記カラムカートリッジが前記カラムチェンジ機構に取り付けられた状態で、前記カラムカートリッジが有する前記分析カラムを温調することを特徴とする分析装置のカラムオーブン。
2. 請求項1に記載の分析装置のカラムオーブンにおいて、
   前記熱源は、複数の前記カラムカートリッジが配置されるシートヒータであることを特徴とする分析装置のカラムオーブン。
3. 請求項1に記載の分析装置のカラムオーブンにおいて、
   前記熱源は、前記カラムカートリッジ毎に設けられていることを特徴とする分析装置のカラムオーブン。
4. 請求項1に記載の分析装置のカラムオーブンにおいて、
   前記カラムチェンジ機構は、前記分析カラムに少なくとも試料を送液する配管と、前記配管を支持する可動コネクタフェラルと、少なくとも前記可動コネクタフェラルを支持する固定底板とを有し、前記カラムカートリッジが前記カラムチェンジ機構に取り付けられた状態で、前記ヒートブロックの上面は、前記固定底板の上面より下方に位置することを特徴とする分析装置のカラムオーブン。
5. 請求項1に記載の分析装置のカラムオーブンにおいて、
   前記カラムチェンジ機構は、固定部と、移動可能な可動部とを有し、前記固定部と可動部との間に、前記カラムカートリッジが配置され、前記可動部が移動され前記カラムカートリッジが前記固定部に押しつけられて前記カラムカートリッジが前記カラムチェンジ機構に取り付けられ、前記可動部が前記カラムカートリッジから離間する方向に移動されて前記カラムカートリッジが前記カラムチェンジ機構から開放されて取り外されることを特徴とする分析装置のカラムオーブン。

Images