JPH11133011A - 液体クロマトグラフ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、小型で、デッドボリュームが
少なく、複数の溶離液を混合しても混合制御の応答性の
良い液体クロマトグラフを提供することにある。 【解決手段】送液装置２０Ａ，２０Ｂによって送られる
複数の溶離液１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ接続部材３０
によって混合され、分離カラム６０に導入される。接続
部材３０の中には、多孔質体３２が充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、理化学分析に使用
する液体クロマトグラフに係り、特に、複数の溶離液を
分離カラムに送る送液装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体クロマトグラフにおいては、
複数のポンプ等の送液装置を用いて複数の溶離液を混合
して、分離カラムに送るようにしている。分離カラムに
送る混合された溶離液の流量は一定流量とする必要があ
る。しかしながら、送液装置から出力される液体の圧力
は、一般に変動するものである。そこで、従来の液体ク
ロマトグラフでは、流量を安定させるため、送液装置の
出力側に送液圧力を測定する圧力センサを設け、圧力が
常に一定になるよう制御している。

【０００３】しかし、複数の送液装置を並列に接続する
と、一方の送液装置で発生した圧力変動が他方の送液装
置にも伝わり、本来変動を発生した送液装置でのみ調整
しなければならない流量変動を他方の送液装置も流量を
制御してしまう圧力干渉が発生する。この圧力干渉は、
高圧グラジェントにおいて、特に、問題となるものであ
る。そこで、この現象を押さえるため、従来は、それぞ
れの送液装置にダンパーを入れ、圧力変動が出力に現れ
ないようにした後、流路を合流させ、分離カラムに溶離
液を送るようにしている。また、別の方法としては、各
送液装置の出力段に内径の細いチューブを接続すること
で流体抵抗を増やし、圧力干渉を防ぐようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダンパ
ーを用いる方法でも、チューブにより流路抵抗を増加す
る方法でも、デッドボリュームが増加することにより、
混合比制御の応答性が悪いという問題があった。例え
ば、ダンパーを用いる方法では、ダンパーとして耐圧４
０ＭＰａで接液面積が５０ｃｍ²のものを用いている。
従って、ダンパー自体も大型のものとなっている。ま
た、チューブにより流路抵抗を増す方法では、あまり細
いチューブを用いると、チューブが詰まりやすいため、
例えば、内径がφ０．２５ｍｍで、外径がφ２ｍｍで、
長さが１０ｍのステンレスチューブを使用している。こ
のステンレスチューブを直径１０ｃｍほどの円形に巻く
と、約３０ターン必要であり、直径が１０ｃｍで、高さ
が約６ｃｍの円筒形状となり、かなり大型化するもので
ある。

【０００５】本発明の目的は、小型で、デッドボリュー
ムが少なく、複数の溶離液を混合しても混合制御の応答
性の良い液体クロマトグラフを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）上記目的を達成するために、本発明は、複数の溶
離液をそれぞれ送液する複数の送液装置と、これらの送
液装置を並列に接続し、複数の溶離液を混合する接続部
材と、この接続部材によって混合された溶離液を用いて
導入された試料を分離する分離カラムと、分離カラムに
よって分離された各成分を検出する検出器とを有する液
体クロマトグラフにおいて、上記接続部材は、その内部
に充填された混合用部材を備えるようにしたものであ
る。かかる構成により、小型で、デッドボリュームが少
なく、複数の溶離液を混合しても混合制御の応答性を向
上し得るものとなる。

【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記混合用部材は、多孔質体としたものである。

【０００８】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記多孔質体は、２０〜４０μメッシュとしたものであ
る。

【０００９】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記混合用部材は、微粒子としたものである。

【００１０】（５）上記（１）において、好ましくは、
上記微粒子の粒径は、２００μｍ以下としたものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、本発
明の一実施形態による液体クロマトグラフについて説明
する。最初に、本発明の一実施形態による液体クロマト
グラフの全体構成について説明する。図１は、本発明の
一実施形態による液体クロマトグラフの全体構成を示す
ブロック図である。

【００１２】溶離液１０Ａは、送液装置２０Ａにより吸
引され、接続部材３０に送られる。また、溶離液１０Ｂ
は、送液装置２０Ｂにより吸引され、接続部材３０に送
られる。接続部材３０は、送液装置２０Ａ，２０Ｂによ
って送られてきた溶離液１０Ａ，１０Ｂを合流すると共
に、混合している。液体クロマトグラフでは、流量およ
び混合比が安定していることと、混合された液は均一に
混合されていることが要求される。接続部材３０は、か
かる要求を満たすものであり、その詳細構造について
は、図３を用いて後述する。

【００１３】混合比制御手段４０は、溶離液１０Ａ，１
０Ｂの混合比を任意に設定するものであり、送液装置２
０Ａ，２０Ｂの流量を目的とする出力流量および混合比
となるように制御している。安定な混合比を得るために
は、それぞれの送液装置２０Ａ，２０Ｂが混合比制御手
段４０により設定された流量で安定に送液をする必要が
ある。

【００１４】なお、以上の説明では、２種類の溶離液１
０Ａ，１０Ｂを混合するものとしているが、混合する溶
離液の種類は、３種類以上のものであってもよく、その
ためには、溶離液の種類に応じた送液装置を備え、接続
部材としては、溶離液の種類に応じた数のインレットを
有するものとすればよいものである。

【００１５】接続部材３０によって混合された溶離液
は、分離カラム６０に送られる。接続部材３０と分離カ
ラム６０の間には、インジェクタ５０が備えられてい
る。分析対象の試料は、インジェクタ５０から分離カラ
ム６０に導入される。導入された試料は、分離カラム６
０において、各成分毎に分離され、検出器７０によって
検出される。検出の終了した試料は、廃液ビン８０に廃
棄される。

【００１６】ここで、図２を用いて、本実施形態による
液体クロマトグラフにおいて用いる送液装置の構成につ
いて説明する。図２は、本発明の一実施形態による液体
クロマトグラフに用いる送液装置の構成を示すブロック
図である。

【００１７】溶離液１０から接続部材３０に至る流路に
は、送液機構２２と、圧力センサ２４が配置されてい
る。混合比制御手段４０は、図１に示したように、目的
とする混合比および総吐出量を得るに必要な流量になる
ように、送液装置２０Ａ，２０Ｂの流量を設定する。

【００１８】制御部２６は、圧力センサ２４を用いて吐
出圧力を監視し、吐出圧力が一定圧力値になるように、
つまり吐出圧力の脈動が無くなるように送液機構２２の
時時刻々の送液量を制御する。また、制御部２６は、送
液機構２２が送出する平均送液量を計測して、平均吐出
流量が不足する場合は制御の目安となる一定圧力値の値
を大きくする。 逆に該平均吐出流量が多すぎる場合
は、一定圧力値の値を小さくしている。

【００１９】このような送液装置２０の出力を、単に並
列に接続すると、送液装置間の流路が接続されたことに
なり、それぞれの送液装置の圧力センサー２４の圧力値
はほぼ同じ値を示すことになる。つまり、一方の送液装
置の送液量が変化した場合に両方の圧力センサーでの計
測値も変動してしまい、どちらの送液装置を補正すべき
か判断が着かないという圧力干渉が生ずることになる。
そこで、本実施形態では、接続部材３０を用いて、圧力
干渉を抑制するようにしている。

【００２０】次に、図３を用いて、本実施形態による接
続部材の構成について説明する。図３は、本発明の一実
施形態による液体クロマトグラフに用いる接続部材の構
成を示す断面図である。

【００２１】接続部材３０の接続ジョイントボディ３１
の中には、多孔質体３２が充填されている。多孔質体３
２は、耐薬品性を有するものを用いている。溶離液１０
がアルカリ性の場合には、多孔質体３２として、ＳＵＳ
焼結フィルタを用いる。また、溶離液１０が酸性の場合
には、多孔質体３２として、セラミックフィルタを用い
る。ＳＵＳ焼結フィルタ若しくはセラミックフィルタ
は、２０μｍ〜４０μｍメッシュのものを使用してい
る。また、直径が５０μｍのテフロンボールを加圧加温
して融着した多孔質体を用いることもできる。

【００２２】円筒形状の接続ジョイントボディ３１の両
端には、第１及び第２のインレット３２Ａ，３２Ｂが形
成され、その中央，即ち、各インレットから等距離の位
置には、アウトレット３２Ｃが形成される。

【００２３】最初に、第１インレット３２Ａの構成につ
いて説明する。接続ジョイントボディ３１の端部には、
パッキン３７Ａを介してネジ３３Ａがねじ込まれてい
る。ネジ３３Ａの凹部には、シール部材であるフェラー
ル３４Ａが挿入される。接続ネジ３６Ａの内部の貫通孔
に挿入されたインレット配管３５Ａが、フェラール３４
Ａとネジ３３Ａの中央の貫通孔に挿入される。次に、接
続ネジ３６Ａをネジ３３Ａにねじ込むことによって、フ
ェラール３４Ａが変形し、インレット配管３５Ａとネジ
３３Ａを圧迫してシールすることができる。インレット
配管３５Ａは、例えば、図１に示した送液装置２０Ａに
接続される。

【００２４】第２のインレット３２Ｂ及びアウトレット
３２Ｃも、第１のインレット３２Ａと同様に構成されて
いる。即ち、第２のインレット３２Ｂは、ネジ３３Ｂ
と、フェラール３４Ｂと、接続ネジ３６Ｂと、インレッ
ト配管３５Ｂと、パッキン３７Ｂとによって構成されて
いる。インレット配管３５Ｂは、例えば、図１に示した
送液装置２０Ｂに接続される。また、アウトレット３２
Ｃは、ネジ３３Ｃと、フェラール３４Ｃと、接続ネジ３
６Ｃと、アウトレット配管３５Ｃと、パッキン３７Ｃと
によって構成されている。アウトレット配管３５Ｃは、
図１に示したインジェクタ５０に接続される。

【００２５】本実施形態による接続部材３０は、内部に
多孔質部材３２を充填したものとしている。 多孔質部
材３２の内部を溶離液が流れるとき、流体抵抗が生じ、
流量変動に比例した圧力変動が発生する。 接続部材３
０は、両端から流入し、中央から吐出するよう構成して
いるため、複数の送液装置２０Ａ，２０Ｂのそれぞれの
圧力センサー２４で検出する圧力変動は、それぞれの送
液装置で発生した流量変動に比例したものとなり、送液
装置間の圧力干渉は無くなる。また、それぞれの溶離液
は出口付近で多孔質内で合流した後、出て行くので同時
に混合が行われる。一般に、パイプ状の通路の中を液体
が流れる場合、通路の壁の近傍では流速が遅く、通路の
中央付近では流速が早いという流速分布が発生する。従
って、パイプ状の通路同士を接続して２液を混合する
と、流速分布の影響で２液の混合率が一定とならない。
しかしながら、多孔質体３２の中を流れる流速は、多孔
質体３２の中央付近も周辺付近もほぼ一定となってい
る。従って、本実施形態のように、多孔質体の中を溶離
液を流し、それらを合流することにより、２液の混合が
均一に行われることになる。

【００２６】本実施形態では、溶離液の圧力変動を防止
する部材として、多孔質体３２を用いているため、その
デッドボリュームを低減することができる。

【００２７】本実施形態における多孔質体３２の直径は
φ１０ｍｍであり、その長さは８０ｍｍとしている。多
孔質体３２を充填する接続ジョイントボディ３１の外径
は、φ１５ｍｍである。複数の溶離液を合流するには、
従来でも、第１のインレット３２Ａと、第２のインレッ
ト３２Ｂ及びアウトレット３２Ｃに相当する部材は必要
であるため、実質的に、接続ジョイントボディ３１の大
きさで圧力変動を防止できている。接続ジョイントボデ
ィ３１は、２液分の大きさであるため、１液に対して
は、直径φ１５ｍｍで長さ４０ｍｍの大きさであるた
め、ダンパーやチューブによる流路抵抗を用いる方式に
対して、小型化することができる。上述したように、多
孔質体３２としては、ＳＵＳ焼結フィルタ若しくはセラ
ミックフィルタは、２０μｍ〜４０μｍメッシュのもの
を使用している。分離カラム６０を流す混合された溶離
液の圧力は、１０ｋｇｆ／ｃｍ²となるように制御され
ており、流量は、０．１〜１ｍι/minとしている。

【００２８】なお、上述した例は、２種類の溶離液を混
合する場合であるが、３種類の溶離液を混合する場合に
は、三つ又状の接続ジョイントボディを形成し、その内
部に多孔質体を充填するとともに、三つ又状の接続ジョ
イントボディの交点の位置にアウトレットを形成するこ
とによって、同様に３液の混合を行うことができる。溶
離液の種類が増えた場合にも、同様に構成することがで
きる。

【００２９】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、接続部材に充填された多孔質体を用いて溶離液の圧
力変動を防止するとともに、混合するようにしているの
で、小型で、デッドボリュームが少なく、複数の溶離液
を混合しても混合制御の応答性が向上する。

【００３０】次に、図４を用いて、本発明の第２の実施
形態による液体クロマトグラフの構成について説明す
る。液体クロマトグラフの全体構成は、図１に示したも
のと同様であり、接続部材の構成が異なるものである。
図４は、本発明の第２の実施形態による液体クロマトグ
ラフに用いる接続部材の構成を示す断面図である。な
お、図３を同一符号は、同一部分を示している。

【００３１】円筒形状の接続ジョイントボディ３１の両
端には、第１及び第２のインレット３２Ａ，３２Ｂが形
成され、その中央，即ち、各インレットから等距離の位
置には、アウトレット３２Ｃが形成される。第１及び第
２のインレット３２Ａ，３２Ｂ及びアウトレット３２Ｃ
の構成は、図３に示したものと同様である。

【００３２】本実施形態においては、接続ジョイントボ
ディ３１の中に、微粒子３７を充填している。微粒子と
しては、ダイヤモンドの微粒子を用い、その直径は、５
０μｍとしている。また、微粒子３７の流出を防止する
ために、ネジ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの先端には、フィ
ルタ３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが取り付けられている。ダ
イヤモンドの微粒子は、化学的に安定であり、酸性雰囲
気でもアルカリ性雰囲気でも使用できるとともに、その
粒径がほぼ同一であるため、微粒子内を流れる溶離液の
流速が全体に均一となり、溶離液の混合の均一性を確保
できるものである。

【００３３】微粒子としては、ダイヤモンド微粒子に代
えて、溶離液が酸性である場合には、セラミックボール
を用いることができ、溶離液がアルカリ性である場合に
は、ＳＵＳボールを用いることができる。また、これら
に代えて、耐薬品性に優れたテフロンボールを使用する
ことができる。これらの微粒子により、図３に示した例
と同様な流路抵抗を得るためには、その粒径を２００μ
ｍ以下とすればよいものである。

【００３４】本実施形態においても、上述した実施形態
と同様にして、接続部材に充填された微粒子を用いて溶
離液の圧力変動を防止するとともに、混合するようにし
ているので、小型で、デッドボリュームが少なく、複数
の溶離液を混合しても混合制御の応答性が向上する。ま
た、微粒子を用いることにより、洗浄が容易となるもの
である。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、混合用部材を用いて溶
離液の圧力変動を防止するとともに、混合するようにし
ているので、小型で、デッドボリュームが少なく、複数
の溶離液を混合しても混合制御の応答性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による液体クロマトグラフ
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態による液体クロマトグラフ
に用いる送液装置の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施形態による液体クロマトグラフ
に用いる接続部材の構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態による液体クロマトグ
ラフに用いる接続部材の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

1０Ａ，１０Ｂ…溶離液 ２０Ａ，２０Ｂ…送液装置 ３０…接続部材 ３１…接続ジョイントボディ ３２…多孔質体 ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ…ねじ ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ…フェラール ３５Ａ，３５Ｂ…インレット配管 ３５Ｃ…アウトレット配管 ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ…接続ねじ ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ…パッキン ３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ…フィルタ ３７…微粒子 ４０…混合比制御手段 ５０…インジェクタ ６０…分離カラム ７０…検出器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の溶離液をそれぞれ送液する複数の送
   液装置と、これらの送液装置を並列に接続し、複数の溶
   離液を混合する接続部材と、この接続部材によって混合
   された溶離液を用いて導入された試料を分離する分離カ
   ラムと、分離カラムによって分離された各成分を検出す
   る検出器とを有する液体クロマトグラフにおいて、 上記接続部材は、その内部に充填された混合用部材を備
   えたことを特徴とする液体クロマトグラフ。
2. 【請求項２】請求項１記載の液体クロマトグラフにおい
   て、 上記混合用部材は、多孔質体であることを特徴とする液
   体クロマトグラフ。
3. 【請求項３】請求項２記載の液体クロマトグラフにおい
   て、 上記多孔質体は、２０〜４０μメッシュであるこ
   とを特徴とする液体クロマトグラフ。
4. 【請求項４】請求項１記載の液体クロマトグラフにおい
   て、 上記混合用部材は、微粒子であることを特徴とする液体
   クロマトグラフ。
5. 【請求項５】請求項４記載の液体クロマトグラフにおい
   て、 上記微粒子の粒径は、２００μｍ以下であることを特徴
   とする液体クロマトグラフ。