JPH10339267A - 送液機構、並びに該送液機構を用いたサンプリング機構及びカラムクロマトグラフ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 その都度人手を煩わせることなく、一定量の
試料液を所望のタイミングで自動的に採取して分析する
ことが可能なカラムクロマトグラフ装置を提供する。ま
た、それを可能とするために、高圧での送液が可能であ
ると共に、呼び水を必要とせず気泡が混入しても送液を
停止することのない送液機構とこれを用いたサンプリン
グ機構を提供する。 【解決手段】 流通管１に、ダイヤフラムポンプ又はペ
リスタポンプのいずれかである第１のポンプ３と、プラ
ンジャポンプである第２のポンプ４とを順次介装する。
ポンプ３でポンプ４を経由して排出管５に送液した後排
出管５を閉じ、ポンプ４によって保持部３１やカラム４
０へと続く送液抵抗の大きい流路側へ高圧で送液する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体クロマトグラ
フ装置等のインジェクタや、各種自動分析計に用いられ
ている細管を用いた計量管への送液のように、高圧での
送液が必要な場合にも気泡に妨げられることなく送液す
ることのできる送液機構、並びにこれを用いたサンプリ
ング機構及びクロマトグラフ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体クロマトグラフ装置等に試料液を一
定量供給するためにはいわゆるインジェクタが用いら
れ、このインジェクタは、試料液の一定量を計量するた
めの保持部（サンプリングループ）が連結されたバルブ
により形成されている。ここで、サンプリングループに
は通常内径０．５ｍｍ程度の細管が使用されているた
め、インジェクタへ試料を注入するためには、０．５Ｍ
Ｐａ以上の圧力が必要である。さらに、サンプリングル
ープに濃縮管が介装されることがあり、この場合さらに
高圧（１ＭＰａ程度）での注入が必要となる。

【０００３】実験室において注射筒を用いて人手により
注入する方法では、容易にこの高い注入圧を確保するこ
とが可能である。しかし、プロセス等の現場において、
連続的に試料液を採取して分析を行おうとする場合は、
高い吐出圧を有する送液ポンプを使用することが必要と
なる。このため、従来プロセス用の液体クロマトグラフ
装置等においては、試料導入用に２０ＭＰａ程度の吐出
圧を有するプランジャポンプが使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このプ
ランジャポンプは、内部に液体が充満してからでないと
送液を開始できないという欠点がある。そのため、送液
を開始しようとするときは、その都度いわゆる呼び水と
いうことを行わなければならない。すなわち、プランジ
ャポンプの下流側に注射筒を連結して、人手により強制
的にプランジャポンプ内に液体を吸引してやらなければ
ならない。

【０００５】加えて、プランジャポンプには、内部に気
泡が混入すると送液が停止してしまう問題がある。この
ため、気泡が混入する虞がある場合には、プランジャポ
ンプの上流側に脱気器を取り付けることが行われてい
る。脱気器としては気体透過膜式のものが一般に使用さ
れているが、これは非常に高価なものである。また、内
部の容量が大きいために試料液の置換に時間がかかる。
更に、プランジャポンプは送液量が小さいので、試料液
を切り替えようとした場合、試料液の置換に時間がかか
るという問題も有している。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、請求項１に記載の発明の課題とするとこ
ろは、高圧での送液が可能であると共に、呼び水を必要
とせず、気泡が混入しても送液を停止することがなく、
しかも送液する液体の置換も速やかになされる送液機構
を提供することにある。

【０００７】また、請求項２に記載の発明の課題とする
ところは、カラムクロマトグラフ装置等にその都度人手
を煩わせることなく、一定量の試料液を所望のタイミン
グで自動的に供給することのできるサンプリング機構を
提供することにある。

【０００８】また、請求項３に記載の発明の課題とする
ところは、その都度人手を煩わせることなく、一定量の
試料液を所望のタイミングで自動的に採取して、分析す
ることのできるカラムクロマトグラフ装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決成するために鋭意検討した結果、高い吐出圧を有す
るポンプの前段に、吐出圧は低いものの呼び水を必要と
しない、いわゆる自給式のポンプを置くという手法に想
到した。これにより、全体として自給式でありながら高
い吐出圧を有する送液機構を簡便に構成することを可能
とした。

【００１０】本発明は、係る新規な手法に基づく送液方
法を実現するために、以下に示すとおりの送液機構を提
供すると共に、この送液機構を用いたサンプリング機構
とカラムクロマトグラフ装置を提供するものである。

【００１１】すなわち、請求項１に記載した送液機構
は、試料液等の液体の流通管に、その上流側から下流側
にかけて、ダイヤフラムポンプ又はペリスタポンプのい
ずれかである第１のポンプと、プランジャポンプである
第２のポンプとを順次介装すると共に、前記流通管の第
２のポンプの下流側に、開閉可能な排出管を分岐して連
結したことを特徴とするものである。

【００１２】本送液機構では、第１のポンプにより、第
２のポンプを介して送液抵抗が低い排出管へと送液する
ことで第２のポンプ内に液体を充満させることができ
る。すなわち、第２のポンプに対して、従来人手により
行ってきた呼び水を自動的に行うことができ、その後は
排出管を閉じることにより第２のポンプによって高圧で
の送液が可能となる。また、第２のポンプや流通管に気
泡が混入しても、第１のポンプの送液が止まらないの
で、第２のポンプの送液も継続できる。さらに、送液対
象を別の液体に代える場合には、排出管を開き、第１の
ポンプにより送液してやれば、速やかに流路内部の液体
を置換できる。

【００１３】また、請求項２に記載のサンプリング機構
は、試料液の流通管に、その上流側から下流側にかけ
て、ダイヤフラムポンプ又はペリスタポンプのいずれか
である第１のポンプと、プランジャポンプである第２の
ポンプとを順次介装し、かつ、一定量の試料液又は一定
量の試料液中に含まれる成分を保持する保持部と排出管
とキャリア流体の供給管と分析部への導入管とが連結し
たバルブを前記流通管の下流側端部に連結してなり、前
記バルブの切替動作により、前記流通管から前記保持部
を介して第１の排出管に至る第１のラインと、キャリア
流体の供給管から前記保持部を介して分析部への導入管
に至る第２のラインのいずれかを形成することを特徴と
するもので、請求項１に記載の送液機構にインジェクタ
を組み合わせて、分析部への試料液導入を可能としたも
のである。

【００１４】本サンプリング機構では、試料液の保持部
が細管であっても、濃縮管が介装されたものであって
も、流通管から保持部を介して第１の排出管へと至る第
１のラインにおける送液が高圧で滞ることなく行われ
る。このため、保持部に一定量の試料液又はその成分を
的確に保持することができるので、バルブを切り替えて
第２のラインとしたときに、試料液やその濃縮液等を正
確にカラム等の分析部に導入することができる。

【００１５】また、請求項３に記載のカラムクロマトグ
ラフ装置は、請求項２に記載のサンプリング装置を備え
たカラムクロマトグラフ装置である。本装置では、自動
的かつ連続的に試料液の正確な分析が可能である。な
お、カラムクロマトグラフの種類に特に限定はなく、液
体クロマトグラフ、ガスクロマトグラフ、超臨界クロマ
トグラフ等とすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図に沿って本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明に係る送液機構の一実施
形態例を示す構成図である。本実施形態例に係る送液機
構１０は、液体の流通管１と、第１のポンプとしてのポ
ンプ３と、第２のポンプとしてのポンプ４と、排出管５
とから基本的に構成されている。

【００１７】液体の流通管１は、上流側端部１ａが試料
液タンク２に挿入されており、ここから吸引された液体
が、下流側端部１ｂ側に送出されるようになっている。
ここで、端部１ｂ側には送液抵抗の大きい流路が連結、
ないしは、１ｃから１ｂに至る流路自体が送液抵抗の大
きい流路で構成されている。送液抵抗の大きい流路とし
ては、カラムクロマトグラフ装置へのインジェクタの
他、滴定装置、比色装置，フローインジェクションアナ
ライザ等分析計一般に使用されている微量サンプル定量
用の細管式計量管等を含む流路が挙げられる。

【００１８】また、ポンプ３は、ダイヤフラムポンプ又
はペリスタポンプである。ダイアフラムポンプは、可撓
性の膜の動きにより送液するポンプで、膜の材質として
はフッ素ゴムやポリプロピレン、フッ素ゴム及びポリテ
トラフロロエチレンを組み合わせたもの等が用いられ
る。又、膜の駆動には、電磁石やモーター等が使用され
る。このポンプの吐出圧は０．３ＭＰａ程度、流量は５
０〜１００ｍｌ／分程度であるが、いわゆる自給式であ
り、ポンプ内に液体が存在しない状態から、自身で液体
を吸引し送液することができる。

【００１９】ペリスタポンプは、弾力性のあるチューブ
をしごいて送液するポンプで、例えば、シリコンゴムや
ウレタン、天然ゴム等のチューブを樹脂製や金属製の複
数のローラーで樹脂製等のウインド板に押しつけるもの
がある。このポンプも吐出圧は０．１ＭＰａ程度、流量
は１０ｍｌ／分程度であるが、いわゆる自給式であり、
ポンプ内に液体が存在しない状態から、自身で液体を吸
引し送液することができる。

【００２０】ポンプ４は、プランジャポンプである。プ
ランジャポンプは往復動形ポンプともいい、往復動する
プランジャによって移動相を吸引吐出させるポンプで、
例えば、２つの逆止弁に挟まれた室でプランジャを往復
動させるものや、特開昭５９−１５８３８７に記載され
たポンプのように、側壁に吸引孔と吐出孔が形成された
シリンダ内で液密かつ摺動自在に往復動するプランジャ
が往復動と同時に回転可能となっていて、プランジャの
表面に形成された下端面に達する溝が吸引時には吸引口
に連通し、吐出時には吐出口と連通するように構成され
たもの等がある。このポンプの吐出圧は２０ＭＰａ程度
であるが、ポンプ内に液体が存在しない状態から、自身
で液体を吸引し送液することはできず、気泡が混入した
場合は送液が停止しやすい。また、流量は５ｍｌ／分程
度と比較的少量である。

【００２１】排出管５は、流通管１に１ｃにおいて分岐
して連結されており、開閉弁６が介装されている。排出
管５の内径は、例えば２〜３ｍｍとし、送液抵抗を低く
抑えることが望ましい。

【００２２】本実施形態例に係る送液機構により送液す
る場合は、まず、開閉バルブ６を開いてポンプ３を動作
させる。このとき、流通管の下流側端部１ｂに連結され
た流路は通常排出管５側の送液抵抗より大きいので、ポ
ンプ３により試料液タンク２内の上流側端部１ａから吸
引された試料液は、ポンプ４内を経て主として１ｃから
排出管５側に流入し、排液口へと排出される。

【００２３】次に、開閉弁６を閉じて、ポンプ３を停止
させた後、ポンプ４を動作させる。このとき、前記第１
のポンプ２の動作により、上流側端部１ａからポンプ４
内までには試料液が満たされているので、ポンプ４は送
液可能な状態であり、高圧で下流側端部１ｂに試料液を
送出することができる。

【００２４】そして、送液対象を別の液体に代える場合
には、排出管５の開閉弁６を開き、ポンプ３により送液
してやれば、ポンプ３の流量はポンプ４に比べて大きい
ので、速やかに流路内部の液体を置換できる。

【００２５】もし、発泡しやすい試料液等を扱う場合
は、開閉弁６を閉じた後ポンプ３を停止させず、ポンプ
４と同時に動作させて、気泡の影響によりポンプ４の送
液が停止することを防ぐことができる。この場合、ポン
プ３の流量がポンプ４の流量より著しく大きく、送液に
支障が生じる場合は、図１に示す構成に加えて、図２に
示す送液機構２０ように、両ポンプの間１ｄにチェック
弁８を介装した排出管７を連結し、余分な試料液を排出
するようにしても良い。

【００２６】なお、図１、図２共に排出管５の開閉は二
方弁である開閉弁６によるものとしたが、１ｃに三方弁
を設ける等、他の開閉手段を用いても良い。

【００２７】次に、図３は本発明に係るカラムクロマト
グラフ装置の一実施形態例を示す構成図である。図３に
おいて、図１と同一構成の部分については同一参照符号
を付してその説明を省略する。図中、３０はバルブ、４
０はカラム、５０は検出器である。バルブ３０には、一
定量の試料液又は一定量の試料液中に含まれる成分を保
持する保持部３１と排出管３２とキャリア流体の供給管
３３とカラムへの導入管３４とが連結している。

【００２８】バルブ３０は、その切替動作により、流通
管１から保持部３１を介して排出管３２に至る第１のラ
イン（バルブ３０内の実線で示した流路）と、供給管３
３から保持部３１を介して導入管３４に至る第２のライ
ン（バルブ３０内の破線で示した流路）のいずれかを形
成できるようになっている。

【００２９】また、保持部３１は、一定体積の試料液を
保持できるサンプリングループ、又は一定体積の試料液
を流したときにその試料液中に含まれる成分を吸着する
濃縮管が介装されたループである。

【００３０】なお、図３は全体として本発明に係るカラ
ムクロマトグラフ装置を構成するものであるが、これよ
り、カラム４０と検出器５０を除いたものが本発明に係
るサンプリング機構に相当する。また、サンプリング機
構は、送液機構１０その他後述する構成での本発明に係
る送液機構を含むものである。

【００３１】本実施形態例に係るカラムクロマトグラフ
装置により分析を行うためには、まず、開閉バルブ６を
開いてポンプ３を動作させる。このとき、流通管の下流
側端部１ｂに連結されたバルブ３０は第１のラインと第
２のラインのいずれに切り替えてあってもよい。もし、
バルブ３０が第２のライン側であれば、１ｃから排出管
５側に排出されるだけでなく、一部の試料液は排出管３
２側へも排出される。

【００３２】次に、開閉弁６を閉じてポンプ３を停止さ
せる。そして、バルブを第２のラインへ切り替えて、又
は第２のラインのままの状態でポンプ４を動作させる。
すると、１ｂから試料液が保持部３１に流入する。この
間、キャリア流体の供給管３３とカラムへの導入管３４
はバルブ３０により直接連結されており、カラム４０側
にはキャリア流体のみが供給される。なお、ポンプ３を
停止させずにポンプ４を動作させることも可能である。

【００３３】ここで、保持部３１が一定体積の試料液を
計量するものであれば、流入した試料液が保持部３１を
満たし、排出管３２から排出されるに至ったところで次
の動作ステップに進むことができる。一方、保持部３１
が濃縮管を介装したループである場合には、一定体積の
試料液を流通させた後、次の動作ステップに進むことが
できる。

【００３４】次の動作ステップは、バルブ３０を第２の
ライン側へ切り替えるものである。これにより、保持部
３１に保持された試料液又は試料液中に含まれる成分
は、キャリア流体の供給管３３から供給されたキャリア
流体により、導入管３４を経由してカラム４０へ導入さ
れ、次いで、検出器５０を通過した後排出される。この
間、流通管１と排出管３２はバルブ３０により直接連結
されており、試料液は直接排液される。

【００３５】もし、試料液を交換する場合は、図１と図
２において説明したのと同様に、排出管５の開閉弁６を
開き、ポンプ３により送液してやれば、速やかに流路内
部の液体を置換できる。

【００３６】本実施形態例においては、送液機構として
図１に示す送液機構１０を用いたが、排出管５と開閉弁
６を省略して送液機構を構成することもできる。この場
合、請求項１にいう液体の流通管を構成するのは、流通
管１から保持部３１を経由して排出管３２に至るライン
であり、開閉可能な排出管は、１ｂにて前記ラインから
分岐し、バルブ３０を開閉機構として排出管３２へ直接
至るラインである。この送液機構による場合は、送液開
始時や試料液交換時に、バルブ３０を第２のラインとし
た状態でポンプ３を動作し、流通管１やポンプ４等の内
部に試料液を導入することとなる。

【００３７】ただし、バルブ内の流路は内径０．５ｍｍ
程度と小さいので、本実施形態例のようにバルブを経由
しない排出管５を備えていた方が流路抵抗を小さくする
ことができ、送液開始や試料液の交換がより速やかに行
われるという利点がある。また、バルブ３０の切替状態
を特に確認せずに開閉弁６を操作できるという利点もあ
る。なお、送液機構１０に代えて、図２に示す送液機構
２０を採用することができるのはもちろんである。

【００３８】また、本実施形態例においては、サンプリ
ング機構及びカラムクロマトグラフ装置の構成部材とし
て６方バルブ１つを用いたが、２方弁や３方弁を複数組
み合わせることも可能である。また、流路内の洗浄を行
う場合等、より複雑な流路切替とする必要が有る場合
は、６方バルブを複数組み合わせることも可能である。
さらに、本実施形態例においては、保持部３１とカラム
とを直接導入管３４で連結しているが、間に再濃縮の手
段等別の構成部材を介在させて、最終的にカラムへ導入
されるようにしても良い。

【００３９】

【発明の効果】本発明の送液機構によれば、高圧での送
液が可能であると共に、呼び水を必要とせず、気泡が混
入しても送液を停止することがなく、しかも送液する液
体の置換も速やかになされる。また、本発明のサンプリ
ング機構によれば、カラムクロマトグラフ装置等にその
都度人手を煩わせることなく、一定量の試料液又は一定
量の試料液中に含まれる成分を所望のタイミングで自動
的に供給することができる。さらに、本発明のカラムク
ロマトグラフ装置によれば、その都度人手を煩わせるこ
となく、一定量の試料液を所望のタイミングで自動的に
採取して分析することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る送液機構の一実施形態例を示す構
成図である。

【図２】本発明に係る送液機構の他の実施形態例を示す
構成図である。

【図３】本発明に係るカラムクロマトグラフ装置の一実
施形態例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 流通管 ２ 試料液タンク ３ 第１のポンプ ４ 第２のポンプ ５ 排出管 ６ 開閉弁 １０ 送液機構 ２０ 送液機構 ３０ バルブ ３１ 保持部 ３２ 排出管 ３３ キャリア流体供給管 ３４ 導入管 ４０ カラム ５０ 検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体の流通管に、その上流側から下流側
   にかけて、ダイヤフラムポンプ又はペリスタポンプのい
   ずれかである第１のポンプと、プランジャポンプである
   第２のポンプとを順次介装すると共に、前記流通管の第
   ２のポンプの下流側に、開閉可能な排出管を分岐して連
   結したことを特徴とする送液機構。
2. 【請求項２】 試料液の流通管に、その上流側から下流
   側にかけて、ダイヤフラムポンプ又はペリスタポンプの
   いずれかである第１のポンプと、プランジャポンプであ
   る第２のポンプとを順次介装し、かつ、一定量の試料液
   又は一定量の試料液中に含まれる成分を保持する保持部
   と排出管とキャリア流体の供給管と分析部への導入管と
   が連結したバルブを前記流通管の下流側端部に連結して
   なり、 前記バルブの切替動作により、前記流通管から前記保持
   部を介して排出管に至る第１のラインと、キャリア流体
   の供給管から前記保持部を介して分析部への導入管に至
   る第２のラインのいずれかを形成することを特徴とする
   サンプリング機構。
3. 【請求項３】 試料液の流通管に、その上流側から下流
   側にかけて、ダイヤフラムポンプ又はペリスタポンプの
   いずれかである第１のポンプと、プランジャポンプであ
   る第２のポンプとを順次介装し、かつ、一定量の試料液
   又は一定量の試料液中に含まれる成分を保持する保持部
   と排出管とキャリア流体の供給管とカラムへの導入管と
   が連結したバルブを前記流通管の下流側端部に連結して
   なり、 前記バルブの切替動作により、前記流通管から前記保持
   部を介して排出管に至る第１のラインと、キャリア流体
   の供給管から前記保持部を介してカラムへの導入管に至
   る第２のラインのいずれかを形成することを特徴とする
   カラムクロマトグラフ装置。