JPS6378065A - 液体クロマトグラフィー装置 - 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】 本発明は、１種又はそれ以上の多数の溶媒を選定し、往
復ピストンポンプの入口に供給するための手段、ポンプ
の流出液を分離カラムに供給する手段、ポンプから分離
カラムへ流れる溶媒にサンプルを注入する手段、分離カ
ラムからの溶離液中のサンプルの分離成分を検出する検
出器を備え、選定手段は複数のバルブを有する比例バル
ブ装置を（＋ｉｉｔえ、各バルブは溶媒源の各々の一に
連結する入口手段及び共通の連結部を介してポンプの入
口に連結される出口を有する液体クロマトグラフィー装
置に関するものである。

高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＣＬ）に関する若
干の適用においては、分析の量制御された方法で溶媒若
しくは移動相の組成を変化させることが必要である。例
えば、吸収クロマトグラフィーにおいて、適当な時間で
全てのサンプル成分を分離させ且つ溶離させることがで
きる移動相を選定いすることは必ずしも可能なわけでは
ない。

サンプル混合物の極性範囲が広い場合、移動相として低
極性溶媒の使用が低極性サンプル成分の最大分離をもた
らすがより極性の高い成分に関しては長い保持時間をも
たらす。逆に、極性移動相の使用は低極性サンプル成分
を少しか又は全く分離しない結果をもたらすが極性物質
に対しては短い保持時間を与える。かかる問題を、ガス
クロマトグラフィーにおいて使用されるような温度プロ
グラムグラフィーにおいて使用されるような温度プログ
ラムに類似している（頃斜溶離として知られる技術の使
用により解決することができる。傾斜溶離は、低極性ナ
ンプル成分を分離するための低極性移動相の使用を含み
、次いでより極性の高い成分を迅速に溶離することがで
きるように溶媒極性を漸次増大する。

一般に傾斜溶離は１種の特定な移動相を用いて分析を開
始し、次いで分析中に増量の第２溶媒を漸次添加するこ
とを含む。必要とされる組成変化は時間に関して第２溶
媒の濃度の直線的増大を含むか又はより複雑な勾配が必
要とされる。しかし、第２溶媒より以上の溶媒を添加す
ることを必要とすることもでき、若干の例においては第
３及び第４溶媒を所望の移動相を得るために混合する必
要がある場合がある。

カラムへの移動相の流れを得るために往復ピストンポン
プを用いる場合、移動相の成分の変化を得るのに２つの
主な方法がある。第１の方法は高圧混合であり、ここで
は２個又はそれ以上のポンプの高圧流出液をカラムに適
用する前に混合する。

各ポンプ流速は溶媒の所望組成を与えるように選定され
、同時にそれらの流速の合計は所望の全流速を与える。

第２の方法は低圧混合を用いるものであり、ここでは溶
媒を、所望の混合組成を与えるため切替えられる一連の
ソレノイドバルブ若しくは同様の装置により比例させる
。かかる切替（ｓｈｉｔｃｈｉｎｇ）又は比例（ｐｒｏ
ｐｏｒｔｉｏｎｉｎｇ）は、単一の高圧ポンプの吸い込
み期間に実施され、該切替装置をポンプの入口ラインの
前に取付ける。

両方の方法は利点もあり欠点もある。低い全流速を低率
混合で用いる場合には、高圧混合はあるポンプが極めて
低い流速で作動することを要求するが、当該低流速は再
現性ある確実な方法において達成されることがしばしば
困難である。従って必要とされる混合物が９９％の溶媒
Ａと１％の溶媒Ｂである場合、溶媒Ｂを供給するポンプ
は溶媒Ａを供給するポンプの速度の約１００倍で作動す
る。更に高圧ポンプは、しばしばポンプの出口側で連結
される圧力測定装置により制御される。このことはかか
るポンプを高圧混合のために一緒に連結することを著し
く困難にし、それはどの高圧測定装置がどのポンプを制
御するのか４Ｗ　Ｌ’２する問題があるからである。傾
斜溶離を、溶媒の混合組成をクロマトグラフィー分析の
開時間の随意の関数として変化させる場所には、単純対
称方法（ｓｉｍｐｌｅ　ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ　ｍｅ
ｔｈｏｄ）は作動しない。

低圧混合は、システム遅延容積（ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｌ
ａｙｖｏｌｕｍｅ　）　　（混合点及びクロマトグラフ
ィーカラムのヘッドとの間の容積）が全てのポンプの容
積を含むので大きくなるという欠点を有する。しかし、
かかる方法は、低流速で制限されることがなく、その理
由は低流速で溶媒をポンプの入口で比例（ｐｒｏｐｏｒ
ｔｉｏｎ　）させることが容易となるからである。しか
し、流速は増加するので、溶媒をポンプへ比例させるの
に許容される時間はどんどん減少する。更に、ポンプの
出口での流れの脈動（ｐｕｌｓａｔｉｏｎ）を減じるた
めに、各ピストンの吸い込み時間は通常全ポンプサイク
ルのわずかな割合とされる。従って入口へ溶媒を比例さ
せるための時間は対応して減少する。結果として、溶媒
をポンプの入口へ比例させるのに用いられるバルブは極
めて迅速に作動しなければならない。ポンプ吸い込み時
間を最小にすることは入口流速、従ってその結果の流体
加速及び減速を増大する。このことは液体に対する圧縮
又は慣性作用によるガス発生、キャビテーション又はピ
ストン悪化を生ぜしめ充分な負荷をさせないようにする
。任意のこれらの作用は特定の流速で配給される溶媒組
成に誤差を与える。比較的短いポンプの補充期間に２種
又はそれ以上の溶媒を一緒に混合することにより特定の
溶媒組成を達成する必要がしばしばある。

このことは通常各溶媒に対する別の流れ制′４：ｆｌｌ
バルブを開いたり閉じたりすることにより達成される。

ピストン補充に有効な時間の関数として各バルブが開く
時間がポンプ内に通過する溶媒混合物を決定づける。最
大の精密性を得るために、バルブを通る流れを一定にす
る必要がある。更に、バルブが素早く開いたり閉じたり
する場合、ながれる液体の慣性により生ずる伝搬圧力波
（ρｒｏｐａｇａｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｖｅ
）はバルブを再び開は更にある量の溶媒を流れ込ませる
ことを見い出した。このことにより混合において不正確
さが生じる。

本発明の目的は少なくとも上記した欠点のいくつかの影
響を軽減し、）容媒混合がポンプへの人口で行なわれる
液体クロマトグラフィー装置を提供することにある。

本発明は、初めに記載したような液体クロマトグラフィ
ー装置において、各バルブに対する人口手段は溶媒入口
及び溶媒出口を有するチャンバを備え、上記チャンバは
空気又は気体又は気体の混合物により部分的に占有され
、チャンバはバルブ入口に隣接して配置されていること
をシールする液体クロマトグラフィー装置を提供する。

切替バルブの入口に高い圧縮性物質、即ち空気又は気体
を含む密閉チャンバを設けることにより、任意の圧力波
がバルブを開けようとするよりチャンバ内の気体の圧縮
において散逸されるのでバルブを閉じる際の流れ慣性の
作用を減少させる。このように、バルブの開口時間にお
ける液体のより一定な流れ及びバルブをはねて開けさせ
ないようになった圧力波の大きさにおける減少は得られ
るべきより一層の反復性ある溶媒成分の混合物を可能に
するチャンバはバルブの入口部と連通ずるボディ部及び
キャンプ部を備え、キャップ部を通して管がチャンバ内
へ溶媒を通すために突出しており、キャップ部はボディ
部から分離することができる。かかることは溶媒を交換
するための而易な装置を可能にする。

ボディ部とキャップ部は円形断面を有し、ギャップ部は
円筒状の壁を有し、円筒状壁の内部はその開口端で傾斜
部分を有し、従ってキャップ部の内径はボディ部の外径
に近似するまでキャップの頂部の方向へ減少していき、
該ボディ部はＯリングを位置させるステップ又は溝を有
し、キャップ部をボディ部に組み合わせる場合、０リン
グはチャンバ内の空気又は気体を保持するためにキャッ
プ部及びボディ部間のキャップをシールする。木装置に
関してチャンバの内部は自動的にある量の空気を供給さ
れその理由はキャップ部がボディ部の上で押圧されるＶ
ＡＯリングにより逃散されるのを防がれボディ部の内部
中へ押し込まれる一定量の空気を内部にトラップするか
らである。

各バルブ入口部はねじ付き部分を有し、その中へチャン
バのボディ部がねじどめされる。このことはバルブボデ
ィ上のチャンバに関する簡易な積載装置を提供し、チャ
ンバをバルブの人口部分に近い位置に位置させることを
確実にする。

複数のバルブは、単一ブロック中の対応する複数の入口
及び出口部分、複数のダイヤフラムから成り、該ダイア
フラムは第１位置において各入口及び出口部を独立させ
、第２位置において各人ｌコ及び出口部間の液体の連通
を可能にするように配置され、各ダイアフラムはソレノ
イドにより第１及び第２位置間を移動でき、出口部はブ
ロック内で共通の出口手段に連結する。本装置はボンフ
の入口付近に位置させることができるコンパクトな構造
が可能である。バルブの出口及びポンプの入口間の可能
な限り短い管の長さをシステムの遅延体積を最小にし、
かかる管内の圧力脈動を最小にするのに用いる。

本発明を図面を参照にして実施例により説明する。

第１図に示される液体クロマトグラフィー装置は４個の
溶媒容器１〜４を備え、これらを各管５〜８を介して比
例バルブ装置９の入口に連結する。

該比例バルブ装置は電気的に作動し、溶媒比例制御装置
１１からライン１０を介して制御される。

該比例バルブ装置９の出口をポンプ１２の入口に連結す
る。該ポンプ１２はライン１４を介してポンプ制御回路
１３装置を用いて制御される。該ポンプ１２の出口を溶
媒混合器１５の入口に連結し、その出口をサンプル注入
手段１６に連結する。該サンプル注入手段１６の出口を
分離カラム１７の入口に連結し、該カラムの出口を検出
器１８に連結する。該検出器１日の出口を信号処理表示
装置１９に連結する。該サンプル注入手段１６の第２部
分はサンプル入口２０を介してサンプルを供給する。

操作にあたり選定溶媒を比例バルブ装置９を介してポン
プ１２に供給する。該比例バルフ装置９は、ポンプに供
給されるべき溶媒の所望組成に応じて各溶媒源１〜４を
選定する。即ち溶媒比例制御装置は、適当な時間に適当
なバルブを操作して溶媒１〜４の選択した１種を供給す
るかまたは連続して２種以上の溶媒をポンプ入口に供給
してカラムに供給すべき２種以上の溶媒の混合物を得る
。

ポンプ制御回路１３はポンプ速度を制御して所望の溶媒
流速を得る。溶媒混合器１５は、カラムに供給すべき溶
媒の種々の成分を充分−緒に混合することを確実にする
ため設けられており、該混合器はチャンバの大きな端部
に隣接して配置する入口及びその小さな端部に隣接して
配置する出口を有するテーパー密閉チャンバを備える。

溶媒混合器１５は系の（ｓｙｓｔｅｍ）の任意部品であ
り、全ての操作条件下で必要とされるわけではない。そ
の使用は装置構造に左右され、ある条件下ではバイパス
（ｂｙ−ｐａｓｓｅｄ　）され、若干の装置においては
廃止される。更に、静的（ｓｔａｔｉｃ）若しくは動的
（ｄｙｎａｍｉｃ）な他の形の溶媒混合器により置き換
えることもできる。比例バルブ９に、溶媒入口及び溶媒
出口を有するチャンバを各バルブ入口に隣接して設け、
該チャンバは空気又は気体若しくは気体混合物により部
分的に占有されている。かかるチャンバを各バルブの入
口に隣接しかつ各溶媒含有容器１〜４から比較的遠いと
ころに位置させる。

溶媒比例バルブ装置９は第２及び３図に示され、ブロッ
ク２１を備え、それに各ダイアフラムを操作する４個の
ソレノイド２２．２３．２４及ヒ２５を取り付け、該ダ
イアフラムの１つを第２図に２６で示す。明らかに各ソ
レノイドは同様の装置を操作する。バルブ流出液はブロ
ック２１内で共通竪型管２８に連結する交差形状管２７
中で合体する。

管２８はねじ付き凹所を有する出口手段２９に連通ずる
。端部に接続器を備える接続管を出口２９内に螺合（ｓ
ｃｒｅｗ）することができるように出口手段２９を設け
、咳管の他の端部はポンプの入口に同様の連続部を有す
る。従ってバルブからの全ての出口部分は単一の出口手
段２９に共有される。

ブロック２１内で各バルブへの入口手段は管３０及び管
に連通し且つチャンバ３２を受は入れるためねじ付き凹
所３１を備える。簡潔にするためかかるチャンバの１つ
及びかかるバルブの１つのみを第２図に示したが第３図
かられかるようにここでは各バルブに対する各バルブ入
口が示されており各々はかかるチャンバを取り付けるた
めの入口手段を有する。これらを３３〜３８として第３
図に示す。従ってチャンバの１つを３２で示し、チャン
バの１つはバルブの入口に隣接して設けることを確実に
する。

チャンバ３２を第４図でより詳細に示し、該チャンバは
ボディ部４０及びキャップ部４１から成る。ボディ及び
キャップ部は両方とも円形断面を有する。ボディ部はバ
ルブブロック２１中のバルブの入口手段３１，３３．３
５及び３７と一致するように設けられたねじ付き突出部
（ｓｃｒｅｗ−Ｔｈｒｅａｄｅｄ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｎ
ｇ　ｐｏｒｔｉｏｎ）　４２を有する。

キャップ部をホディ部上に組み合わせる場合、キャップ
部４１はチャンバ内部へキャップ部を貫通する管４３を
有し、管４３をキャップ４１の孔にろう付けされている
。キャップ部４１の内壁はその開口に、傾斜部４４を有
し、これは平行部分４５と交わるまで壁の自由端から内
部へ傾斜している。

ボディ部４０の壁は０リング４７を配置するステップ４
６を備える。当然、所望の場合にはステップではなく溝
により０リングを位置させることが可能である。キャッ
プをボディ部に組み合わせて、○リング４７がボディ部
及びキャップ部間の隙間を密閉し、従って空気又は気体
又は気体の混合物を含有する密閉チャンバ４８を形成す
る。かかる構造の場合、ボディ部へキャップ部を配置す
る操作によってチャンバが得られる。ボディ部に既に液
体が充填されている場合、キャップがボディ上で押圧さ
れる時にはキャップ部内の空気が０リング４７により逃
散できなくなりボディチャンバ４８内の液体が溶媒源の
方向に管４３まで押し上げられるのでチャンバに空気の
ポケットが存在することになる。このようにかかる装置
を用いると、管に沿って衝撃圧力波が伝わるのを回避す
る弾力クッシヨンを与えるための十分な空気量でチャン
バを満たすのに何ら特別な処置を必要としなくなる。

様々な変更が上記例に対してなされることは可能で、例
えばバルブはソレノイド操作する必要なく例れば空気圧
操作バルブであってもよい。バルブの選定は必要とされ
る操作速度、信顛度、費用及び任意の特別なる適用に対
する制御容易さに左右される。チャンバ３２は他の方法
でも組み立てることができる。例えばキャップをねじど
めによリボディ部に連結することができるがある量の空
気又は他の気体がチャンバ内にトラップされることを確
実にする必要がある。ある量の空気をチャンバ内に確実
に保持することができる場合には、チャンバに対して２
部構造を用いる必要はない。

設定されるバルブの数は一緒に混合されることが望まれ
る溶媒の数に左右され、図示する例では４種記載したが
任意の都合よい数を設けることが可能である。単一ブロ
ックのまわりのバルブ配置はバルブ出口とポンプ入口の
間の液体容積を最小にするコンパクト構造を提供するが
、ある系の必要条件下で満足である他の構造も適用され
る。ポンプ及びバルブ出口間の液体の容積が臨界的でな
い場合には、バルブの出口からポンプ入口への比較的長
い連接管を備える並列するバルブ装置も満足を与えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液体クロマトグラフィー装置の系統図
、 第２図は第１図のクロマトグラフィー装置に用いる比例
バルブ装置を一分切り欠いて示す側面図、第３図は第２
図の比例バルブ装置の平面図、第４図は第２及び３図の
比例バルブ装置に用いる入口手段のチャンバ形成部分の
断面図である。 １〜４・・・溶媒容器、　　　５〜８・・・管９・・・
比例バルブ装ｆｆ　　　１０．１４・・・ライン１１・
・・溶媒比例制御装置 １２・・・ポンプ　　　　　１３・・・ポンプ制御回路
１５・・・溶媒混合器　　　１６・・・サンプル注入手
段１７・・・分離カラム　　　１８・・・検出器１９・
・・ディスプレイ装置 ２１・・・ブロック ２２．２３，２４．２５・・・ソレノイド２６・・・ダ
イアフラム　　２８・・・共通竪型管２９・・・出口手
段　　　　３０・・・管３１・・・凹所　　　　　　３
２・・・チャンバ３３〜３８・・・入口手段　４０・・
・ボディ部４１・・・キャップ部　　　４３・・・管４
６・・・ステップ　　　　４７・・・０リング４８・・
・チャンバ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１種又はそれ以上の多数の溶媒を選定し、往復ピス
   トンポンプの入口に供給するための手段、ポンプの流出
   液を分離カラムに供給する手段、ポンプから分離カラム
   へ流れる溶媒にサンプルを注入する手段、分離カラムか
   らの溶離液中のサンプルの分離成分を検出する検出器を
   備え、選定手段は複数のバルブを有する比例バルブ装置
   を備え、各バルブは溶媒源の各々の一に連結する入口手
   段及び共通の連結部を介してポンプの入口に連結される
   出口を有する液体クロマトグラフィー装置において、各
   バルブに対する入口手段は溶媒入口及び溶媒出口を有す
   るチャンバを備え、上記チャンバは空気又は気体又は気
   体の混合物により部分的に占有され、チャンバはバルブ
   入口に隣接して配置されていることを特徴とする液体ク
   ロマトグラフィー装置。 ２、チャンバはバルブの入口部と連通するボディ部及び
   キャップ部を備え、キャップ部を通して管がチャンバ内
   へ溶媒を通すために突出しており、キャップ部はボディ
   部から分離することができる特許請求の範囲第１項記載
   の液体クロマトグラフィー装置。 ３、ボディ部とキャップ部は円形断面を有し、キャップ
   部は円筒状の壁を有し、円筒状壁の内部はその開口端で
   傾斜部分を有し、従ってキャップ部の内径はボディ部の
   外径に近似するまでキャップの頂部の方向へ減少してい
   き、該ボディ部はＯリングを位置させるステップ又は溝
   を有し、キャップ部をボディ部に組み合わせる場合、Ｏ
   リングはチャンバ内の空気又は気体を保持するためにキ
   ャップ部及びボディ部間のギャップをシールする特許請
   求の範囲第２項記載の液体クロマトグラフィー装置。 ４、各バルブ入口部はねじ付き部分を有し、その中へチ
   ャンバのボディ部がねじどめされる特許請求の範囲第２
   又は３項記載の液体クロマトグラフィー装置。 ５、複数のバルブは、単一ブロック中の対応する複数の
   入口及び出口部分、複数のダイヤフラムから成り、該ダ
   イアフラムは第１位置において各入口及び出口部を独立
   させ、第２位置において各入口及び出口部間の液体の連
   通を可能にするように配置され、各ダイアフラムはソレ
   ノイドにより第１及び第２位置間を移動でき、出口部は
   ブロック内で共通の出口手段に連結する特許請求の範囲
   第１〜第４項のいずれか１つの項に記載の液体クロマト
   グラフィー装置。 ６、複数とは４つである特許請求の範囲第５項記載の液
   体クロマトグラフィー装置。