JPS6327733A - 液体クロマトグラフイ−用示差屈折率検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は液体クロマトグラフィー用示差屈折率検出装置
に係り、特に１分析用と分取用との両用途に供し得る液
体クロマトグラフィー用示差屈折率検出装置に関する。

［従来の技術］ 液体クロマトグラフィー用検出装置は、大別すると溶液
物性型と溶質物性型との二つの型に分類される。

このうち、溶液物性型検出装置は、移動相の溶液全体の
物性変化を測定しようとするものであり、示差屈折率検
出装置もこの範ちゅうに属しており、いわゆる汎用検出
装置と称されるものの１つである。

ところで、このような汎用検出装置については、高感度
化するために微小な溶媒の温度変化や流量（圧力）変化
などの外的要因を少なくする必要があり、したがって、
温度調節や溶媒流量の脈動を高度に抑制することが要求
されている。

第５図は、従来装置である偏光型の液体クロマトグラフ
ィー用示差屈折率検出装置の原理説四回である。

すなわち、光源１０１から放射された光は、スリット１
０２を介することで点光源として射出され、コリメータ
ーレンズ１０３を経て平行光束となって透明ガラスから
なるフローセル１０４内へと入射しフローセル１０４内
の仕切板１０５を境界面として屈折した後ミラー１０８
へと至る。ミラー１０８からの反射光は、再度、フロー
セル１０４内に入射し、仕切板１０５によりさらに屈折
し、入射角に対し倍の屈折角に偏光されてコリメーター
レンズ１０３へと至る。

コリメーターレンズ１０３を透過した光は、集光されて
光電変換素子からなる受光部１１０に点光源としてのス
リット像１１１を形成する。

受光面１１０に形成された点光源としてのスリット像１
１１は、光電変換素子により電気信号に変換され、増幅
器１１２で増幅された後、記録計１１３に記録されるよ
うになっている。

ところで、前記フローセル１０４は、仕切板１０５を介
して試料側セル１１４と対照側セル１１５とに分割され
ており、対照側セル１１５内には、移動相として使用さ
れている溶媒と同一の溶媒が補償液として送液されてお
り、試料側セル１１４内には、被測定物質としての試料
を含む移動相が送液されるようになっている。

このため、試料を含む移動相が試料側セル１１４内に流
入した時は、対照側セル１１５を通過する際の屈折率と
は異なる屈折率で偏光が生じ、スリット像１１１がそれ
だけ移動することになる。

一方、スリット像１１１が形成される受光部１０９の受
光面１１０は、第６図のように中央部に間隙部１１８を
有して第１受光部１１６と第２受光部１１７とに均等分
割されており、試料側セル１１４と対照側セル１１５と
に移動相としての溶媒のみが満たされているときに第１
受光部１１６と第２受光部１１７とに光量が等量となる
ように受光面１１０にスリット像１１１が形成されるよ
うに調整されている。

したがって、試料側セル１１４内に被測定物としての試
料を含む移動相が流入するときは、対照側セル１１５と
の屈折率の差に応じて、例えば第７図のようにスリット
像１１１が移動し、受光面１１０における第１受光部１
１６と第２受光部１１７との間の受光量の平衡関係がく
ずれることになる。

受光面１１０におけるこのような受光量の変化を比較す
ることで、試料濃度を知り、あるいは移動相内の試料成
分を分析し、検出することができるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、受光部１０９を構成する光電変換素子として
第６図のような分割型フォトダイオードを使用する場合
、受光面１１０における第１受光部１１６と第２受光部
１１７との間の間隙部１１８の幅Ｗ、は、通常、１００
μＩ１１程度の幅となっており。

また、受光面１１０に形成されるスリット像１１１はス
リット１０２の幅が５００〜６００μｍとなっているの
に対応して５００μｍ程度の幅Ｗ２となっている例が多
い。

したがって、幅が５００μｍのスリット像１１１であれ
ば、第１受光部１１６と第２受光部１１７とには、第６
図のようにそれぞれ幅が２００μｍとなった光が照射さ
れているときが平衡状態であり、この状態が基準位置と
いうことになる。

ところが、試料側セル１１４の屈折率が高いため、第１
受光部１１６と第２受光部１１７どのいずれか一方にス
リット像１１１が２００μｍ以上片寄ってしまった場合
には、第１受光部１１６と第２受光部１１７どのどちら
か一方には全く光が照射されないことになってしまうの
で、受光面１１０からの相対出力は得られず、検出不能
となってしまう。

そして、スリット像１１１が上記したように２００μｍ
程度移動するような状態における示差屈折率測定範囲は
、一般ニＩ　Ｘ　１０−’　〜２５６　Ｘ　１０−’屈
折率単位であるとされており、このような領域は「分析
用〜セミ分取用」領域に属するとされている。

したがって、高濃度の試料を大量に注入してこれを分別
する大量分取用領域、つまり、５１２Ｘ　１０−ｓ屈折
率単位以上の示差屈折率をもつ領域の測定には使用する
ことができなかった。

このため、従来方式のままで大量分取用領域をも測定し
ようとするときは、フローセル１０４を、仕切板１０５
の角度が４５°であるものから、分取用の１５〜７″程
度の角度となった仕切板を有するフローセルに交換し、
スリット像の移動量が比較的小さくなるように設定して
おく必要があった。

しかし、仕切板角度が４５°となっているフローセル使
用の示差屈折率検出装置の場合、移動相中の試料が希薄
で少量であるような条件の試料を測定することが本来の
目的であることから。

クロマトグラムの分離が悪くならないように送液管１１
９の内径を細径な０゜２５ｍｍとしである。このため、
流路抵抗は大きく、通常、送液流量も１０　　Ｉｌｕ／
ｗｉｎ以下でしか使用できず、高濃度の試料の場合には
粘性が増して円滑に送液することができず、単にフロー
セルを交換するのみでは、大量分取用の領域にまでは使
用することができなかった。

したがって、大量分取用の領域について測定しようとす
るときは、仕切板の角度が１５〜７゜程度であるフロー
セルを有し、しかも送液管１１９の内径も流路抵抗を小
さくした１　、　０ｍｍ程度の比較的太径とした仕様の
示差屈折率検出装置が別個に必要となり、測定のための
作業コストを引き上げる要因となっていた。

一方、光源１０１として発光ダイオードを用いるときは
、タングステンランプに比較して発光出力が相当程度劣
ることから、 Ｓ／Ｎ比が改善されず高感度測定が困難であった。

また、光源１０１としてタングステンランプを用いると
きは、上記問題点を解消することができるものの、発光
出力が高いだけにランプ自身の発熱量も多くなり、した
がって周囲温度を不安定に上昇させる結果となり、高感
度測定の際に、測定値が安定しないという問題があった
。

本発明は、従来技術にみられた上記問題点に鑑み、分析
用のみならず大量分取用にも使用することができ、しか
も高感度測定用として好適な液体クロマトグラフィー用
示差屈折率検出装置を提供することにその目的がある。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するため１本発明は次のようにし
て構成した。

すなわち１本発明は、光源からの光をスリットを介する
ことでスリット像として放射し、レンズとフローセルと
ミラーとを介して入射し。

かつ反射してきた光が受光部に形成するスリット像の基
準位置に対しての移動量を検出するようにした液体クロ
マトグラフィー用示差屈折率検出装置にあって１発光ダ
イオードを光源とし、この光源とスリットとの間に集光
レンズを介在させるとともに、フローセルにおける試料
側セルと対照側セルとの各流路はそれぞれ独立系とし、
受光部は半導体装置検出素子（Ｐ　Ｓ　Ｄ）を用いて形
成したことにその構成上の特徴がある。

［作用コ このため、光源からは発熱量が少なく、かつ光を集光レ
ンズを介することで十分な光量のもとに放射することが
でき、受光部における受光面は分割されていないので、
到達したスリット像の測定可能な移動量を大幅に増加さ
せることができ、示差屈折率の増加によく追従させて高
濃度領域の測定をも可能とすることができる。

一方、フローセルにおける試料側セルと対照側セルとの
各流路系は、別個に独立させて形成されているので、流
路の内径を異にして形成することで、分析用として使用
する際の試料側セルは分取用として使用する際の対照側
セルとして、分取用として使用する際の試料側セルは分
析用として使用する際の対照側セルとしてそれぞれ用い
ることにより、前記受光部の構成とも相俟って、分析用
と分取用の双方の検出装置として使用することができる
。

〔実施例コ 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る装置のＭ理図であり、大別して
光源部１とフローセル部２と受光部３との三つの要素か
ら１．育成されているにのうち、光源部１は、光源４と
スリット５と、その間に介在させた集光レンズ６とで構
成されており、光源４は、３，０００＋ｎｃｄ以上の超
高輝度発光ダイオードを用いることで形成されている。

また、フローセル部２は、光源から放射された光がスリ
ット５を通過して形成されたスリット像７を平行光束に
変換するコリメーターレンズ８とフローセル９とミラー
１０とで構成されている。

コリメーターレンズ８を経たスリット像７としての光を
透過させるために配設されている石英ガラス環のフロー
セル９は、４５″の角度で設けられた仕切板１１を介し
て試料側セル１２と対照側セル１３とに区画されている
。

フローセル９における試料側セル１２と対照側セル１３
とのそれぞれには、ステンレスチューブを用いて別個独
立した流路系が設けられている。

すなわち、試料側セル１２には、内径が０．２５〜０．
５ｍｍである低濃度小流量用の試料導入流路１４と内径
が１．０ｍｍの排出流路１５とが、対照側セル１３には
、内径が１．０〜２．０ｍｍ程度である補償液導入流路
１６と排出流路１７とがそれぞれ設けられており、各導
入流路１４．１６は温度調節部１８を介して一定の液温
を保持するように温度調節されている。

なお、第４図は、温度調節部１８の具体的構成の一例を
示すものであり、カートリッジ式に形成されている。

すなわち、温度調節部１８は、真鍮などの熱伝導性に優
れた部材を用いて円筒型のホルダー２２を形成し、この
ホルダー２２内には、各導入流路１４．１６の一部をコ
イル状に形成したヒートライン２３をその両端部が外出
するようにして収容し、かつ、溶融はんだ２４を流し込
んで一体的に固定することで形成されている。このよう
にして形成された温度調節部１８は、一定温度に温度調
節が可能に形成されたアルミブロック（図示せず）によ
りその周面を相互に密着するようにして抱持される。両
者の密着は、相互間にトランジスタ放熱用グリースを介
在させることでより効果的に行うことができる。

かくして、温度調節部１８を介しての熱交換を効率よく
行うことができ、腐食等に伴う温度調節部１８の交換も
容易に行うことができる。

一方、受光部３は、コリメーターレンズ８を経た反射光
により形成されるスリット像７を電気信号に変換すべく
配設されており、受光面１９を形成する光電変換素子と
して第２図に示すような構成からなる半導体装置検出素
子（Ｐ　Ｓ　Ｄ）が用いられている。第３図は、スリッ
ト像７の幅Ｗ、を５００　ｐ　ｍとし、受光面１９の幅
Ｗ４を３，０００μｍとして受光部３を形成した場合の
具体例を示すものである。

このようにして受光部３で変換された電気信号は増幅器
２０で増幅され、記録計２１により記録されるようにな
っている。

なお、本発明装置における光源４としては、レーザー光
発生装置を用いることもできる。

次に、このようにして構成されている本発明装置を低濃
度小流量用試料の分析用として用いる場合についてまず
説明する。

すなわち、光源４から発せられた光は集光レンズ６を経
ることで光量が高められてスリット５へと至る。このス
リット５を通過することでスリット像７を形成してコリ
メータレンズ８に至る。このコリメーターレンズ８を経
ることにより、スリット像７は平行光束となってフロー
セル９内へと入射する。

フローセル９における試料側セル１２内には、細径な低
濃度小流量用の試料導入流路１４を介して試料を含む移
動相が流入し、排出流路１５を介して排出流下されてい
る。

したがって、内径が０．２５〜０．５１１ｖｎである細
径な試料導入流路１４を介して試料側セル１２内に分析
目的のための低濃度小流量の試料を導入することができ
、クロマトグラムの分離を悪化させる拡散を効果的に防
止することができる。

このような状態下にあるフローセル９を透過する際、入
射光は試料の種類に応じて屈折し。

ミラー１０へと至り、入射光は反射光となって再びフロ
ーセル９を再度屈折して透過し、コリメーターレンズ８
を経て受光部３へと到達する。

受光部３は、分割されていない受光面１９を有する半導
体装置検出素子を用いて形成されているので、受光面１
９に形成されるスリット像７の位置により、内蔵されて
いる可変抵抗器Ｒ□とＲ２の値が決定される。したがっ
て、屈折によりスリット像７が受光面１９を一定距離移
動するとき、スリット像７の位置に対応した抵抗値から
得られる出力を増幅器２０を介して増幅し、記録計２１
により記録することができる。

次に、本発明装置を高濃度大流量用試料の分取用として
用いる場合について説明する。

光源４から発せられた光がスリット像７となってフロー
セル９に到達するまでの経緯は分析用と同様である。

しかし１分取用として使用するときは、フローセル９内
の試料側セル１２が対照側セルとして、対照側セル１３
が試料側セルとして使用される点において分析用として
の使用とは大きく異なるものである。

すなわち、試料側セル１２に設けられている低濃度小流
量用の試料導入流路１４は、その内径が０．２５〜０．
５ｏｎの細径管で、その排出流路１５はその内径が１．
０ｏｎの太径管で形成されているので、補償液の導入も
円滑に行うことができ、対照側セルとして十分に機能さ
せながら使用することができる。

一方、対照側セル１３に設けられている補償液導入流路
１６と排出流路１７とは、いずれもその内径が１．０〜
２．０ｎｍ程度の大径管で形成されているので、分取用
として使用する場合の試料側セルとして有効に使用する
ことができる。

すなわち、高濃度で流量が１０＋＋＋Ｒ／ｆｆ１ｉｎ以
上の大流量であっても、試料導入流路としての管路は太
径管を用いて形成しであるので、流路抵抗を少なくして
円滑に送液することができる。

かくして、分析用として使用する場合の試料側セル１２
を対照側セルとして、対照側セル１３を試料側セルとし
て機能させであるフローセル９を試料濃度に応じた屈折
率で屈折して透過したスリット像７である光は、ミラー
１０を介して反射され、再度、フローセル９とコリメー
ターレンズ８を透過して受光部３へと到達する。受光部
３に到達したスリット像７は、試料濃度が高いので示差
屈折率も高く、それだけ基準位置からの移動量も多くな
る。しかし、受光部３における受光面１９は、光電変換
素子として非分割型の半導体装置検出素子を用いて形成
しであるので、その移動量に十分に追従することができ
る。

例えば、第３図に示すように受光面１９の幅Ｗ４を３　
、０００μｍとし、スリット像７の幅Ｗ３を５００μｍ
とすれば、受光面１９の基準位置としての中心から左右
へ約１，４００μｍ程度までの移動量に追従して測定す
ることができることを意味しており、これは従来タイプ
の分析用と比較して約７倍径度の示差屈折率の場合にま
で対応することができることを示すものである。しかも
、スリット像７が右側方向へと移動するような試料を対
象とするものであるときは、スリット像７の基準位置を
受光面１９の左側端に予め設定しておくことで、最大２
，５００μｍまでの移動量に追従させて測定することが
できる。

これを従来タイプの分析用と比較すると、約１２倍の示
差屈折率変化まで測定が可能であることを意味しており
、従来タイプの大量分取用の専用装置の測定範囲をもカ
バーすることができるものとなる。

なお、本発明において、光源４には、発熱量が極めて少
ない超光揮度発光ダイオードが用いられているので１周
囲の温度上昇をもたらすことがないので、高感度測定に
際しての装置の安定度を高めることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、従来は各別の装置を
用いて行わなければならなかった分折用の測定と分取用
の測定とを、−台の装置によって行うことができるので
、糖類、生薬などの天然物、石油化学製品等の分離、分
析のみならず、研究分析サイズの条件を、同一の装置条
件のもとでスケールアップすることで精製用パイロット
用のモニターへと移行させることができ、特にバイオテ
クノロジー分野においての有効活用を図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明装置の原理説明図、第２図は、本発明
装置における受光部の原理説明図。 第３図は一例としての受光部の正面図、第４図は、本発
明装置に用いられる温度調節部の構造説明図、第５図は
、従来装置の原理説明図、第６図は、従来装置における
受光部の一例を示す正面図、第７図は、第６図における
受光部でのスリット像の移動状態を示す正面である。 １・・・光源部、　　　　２・・・フローセル部、３・
・・受光部、　　　４・・・光源、５９１．スリット、
　　　６・・・集光レンズ。 ７・・・スリット像、　　８・・・コリメーターレンズ
、９・・・フローセル、　１０・・・ミラー、１１・・
・仕切板、　　　１２・・・試料側セル、１３・・・対
照側セル、１４・・・試料導入流路、１５・・・排出流
路、　　１６・・・補償液導入流路、１７・・・排出流
路、　　１８・・・温度調節部、１９・・・受光面、　
　　１９・・・増幅器、２０・・・記録計、 第１図 Ｉじ 第２図　　　　第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光源からの光をスリットを介することでスリット像
   として放射し、レンズとフローセルとミラーとを介して
   入射し、かつ反射してきた光が受光部に形成するスリッ
   ト像の基準位置に対しての移動量を検出するようにした
   液体クロマトグラフィー用示差屈折率検出装置において
   、発光ダイオードを光源とし、この光源とスリットとの
   間に集光レンズを介在させるとともに、フローセルにお
   ける試料側セルと対照側セルとの各流路はそれぞれ独立
   系とし、受光部は半導体装置検出素子を用いて形成した
   ことを特徴とする液体クロマトグラフィー用示差屈折率
   検出装置。