JPWO2015008845A1 - 試料分析装置におけるグラジエント送液装置 - Google Patents

Abstract

高速液体クロマトグラフィー方式の試料分析装置の小型化を実現できるグラジエント送液装置を提供する。本装置は、互いに組成の異なるキャリア液を貯留する複数のキャリア液貯留槽５１、５２と、上記複数のキャリア液貯留槽のそれぞれからキャリア液を吸引・吐出可能な複数のシングルプランジャポンプ１、２と、上記複数のシングルプランジャポンプから吐出されるキャリア液を混合して送出するミキサー３と、このミキサーと連通し、送液中の脈動を吸収するパルスダンパ４と、を含んで構成される。上記シングルプランジャポンプ１，２は、キャリア液の吸引・吐出のストローク長を可変とする機能、及び、吸引時間と吐出時間との比を可変とする機能を有する。

Description

本発明は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）方式の試料分析装置において、キャリア液（溶離液）の送液に際し、キャリア液の組成（有機溶媒の含有量、塩濃度など）を変化させることができるグラジエント送液装置に関し、特に小型化されたリニア高圧グラジエント送液装置に関する。本発明はさらに上記のグラジエント送液装置を用いた試料分析装置、及び、ヘモグロビン成分の計測方法に関する。

高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）方式の試料分析装置（以下、単に「試料分析装置」ということがある）には、試料分離能の向上及び分析時間の短縮のために、キャリア液の組成（複数のキャリア液の混合比、分析対象の分離・溶出を目的とした試薬の濃度、ｐＨなどのキャリア液の液性など）を時間と共に変えるグラジエント送液装置を使用することが多い。

グラジエント送液装置には、キャリア液の組成を時間と共に直線的または曲線的に変化させるリニアグラジエント送液装置と、キャリア液の組成を段階的に変化させる簡易方式のステップグラジエント送液装置とがある。

リニアグラジエント送液装置には、２本以上のプランジャを用いた脈動の少ないポンプ（例えばダブルプランジャポンプ）を１台使用し、組成の異なる複数のキャリア液をポンプの吸引口側でバルブ（電磁弁）により切換える低圧グラジエント方式（例えば特許文献１参照）と、２本以上のプランジャを用いた脈動の少ないポンプを複数のキャリア液のそれぞれに対応させて複数台使用し、これらのポンプの吐出口側を集合させて１つにし、各々のポンプの流量を可変する高圧グラジエント方式（例えば特許文献２参照）とがある。
なお本明細書において「流量」とは体積流量を意味し、流体の断面積と流体の速度（流速）との積で表すことができるものとする。

特開平０９−２６４８８８号公報 特開２００２−３０３６１３号公報

上記したリニアグラジエントの２つの方式のうち、低圧グラジエント方式は、キャリア液の流量が少ないときはグラジエントの応答性が悪いので、キャリア液の流量が多いときに用いられる。本発明において「グラジエントの応答性」というときは、予定しているキャリア液の組成変化に対する実際のキャリア液の組成変化の達成の程度を意味するものとする。
一方、高圧グラジエント方式は、グラジエントの応答性が良いので、キャリア液の流量が少ないときに主に用いられ、理想的なグラジエント操作ができるが、２本以上のプランジャを用いた脈動の少ないポンプを複数台使用するため装置が大きくなり、高価になる。

上記のようにリニアグラジエント送液装置に２本以上のプランジャのポンプが使用され、シングルプランジャポンプが使用されていないのは、シングルプランジャポンプではキャリア液の吸引工程においてはキャリア液が吐出されず、又、低流量のときにはキャリア液の吸引時間も長くなるため、キャリア液送液中の脈動が大きくなり、高感度分析ができないからである。

より具体的には、例えばカム方式のプランジャポンプでは、プランジャの往復動の１サイクルの中で吸引工程を極力短時間にし、吐出工程に１サイクルの大部分の時間を使うようにカムを設計するが、吸引時間と吐出時間との比は一定であるため、プランジャの往復動速度を遅くし低流量とする時には吸引時間が長くなる。尚、キャリア液が吐出されない時間が長くなると、キャリア液の組成変化にも悪影響を与える。また単位時間あたりの吸引・吐出サイクルの回数が多いほうが流速の変動が少なく、高流量の送液では脈動の影響が小さくなるが、低流量の時にはプランジャの往復動速度が遅くなることにより、単位時間あたりの吸引・吐出サイクルの回数が減少するため、脈動が大きくなる。

このような事情から、実際に使用されているＨＰＬＣ方式の試料分析装置においては、装置のコストと大きさを所望の範囲に収めるため、試料分離能及び分析時間を一部犠牲にしてシングルプランジャポンプ１台を用い、組成の異なる複数のキャリア液をポンプの吸引口側でバルブ（電磁弁）により切換え、パルスダンパで脈動を消去して送液する、ステップグラジエント送液装置を用いることが多い。

すなわち、シングルプランジャポンプを使用した、低流量でのキャリア液送液時においても脈動が少なくグラジエントの応答性が良好なリニア高圧グラジエント送液装置は実用化されていない。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、ＨＰＬＣ方式の試料分析装置のためのグラジエント装置として、試料分離能及び分析時間を犠牲にすることなく、グラジエントの応答性の良い、安価で小型化されたリニア高圧グラジエント送液装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明者らは、ＨＰＬＣ方式の試料分析装置におけるグラジエント送液装置を、互いに組成の異なるキャリア液を貯留する複数のキャリア液貯留槽と、上記複数のキャリア液貯留槽のそれぞれからキャリア液を吸引・吐出可能な複数のシングルプランジャポンプと、上記複数のシングルプランジャポンプから吐出されるキャリア液を混合して送出するミキサーと、このミキサーと連通し送液中の脈動を吸収するパルスダンパと、を含んで構成し、上記シングルプランジャポンプが、キャリア液の吸引・吐出のストローク長を可変とする機能、及び、キャリア液の吸引時間と吐出時間との比を可変とする機能のうち、少なくとも一方、好ましくは両方を有すればよいことを見出した。

また、本発明者らは、よりグラジエントの応答性を高めるために、上記シングルプランジャポンプと上記ミキサーとの間の流路に、１つ以上のパルスダンパが設置されればよいことを見出した。

さらに、本発明者らは、特願２０１３−１４８１８３号（ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／６１２５６）に記載のバルブを使用すれば、シングルプランジャポンプによるキャリア液の吸引・吐出のストローク長を短くした場合でも、シリンダ室内の空気を容易かつ送液装置の動作のみにより排除することができ、ポンプの送液不良を招くことがないことを見出し、本発明を完成させた。

また、本発明者らは、ＨＰＬＣ方式の試料分析装置として、上記のグラジエント送液装置と、このグラジエント送液装置のミキサー下流のキャリア液の流路に試料を注入する試料注入装置と、この試料注入装置より下流側のキャリア液の流路に配置されて試料中の成分を分離するカラム装置と、このカラム装置より下流側のキャリア液の流路に配置されて試料中の成分を検出する検出装置と、を含んだ構成すればよいことを見出した。

本発明によれば、複数のキャリア液のそれぞれに対応させた複数のポンプを使用してリニア高圧グラジエント方式とすることで、グラジエントの応答性を向上させることができる。その一方、ポンプとしてシングルプランジャポンプを用いることで、装置を小型化することができる。また、シングルプランジャポンプを用いることにより送液中に生ずる脈動は、パルスダンパを用いること、上記シングルプランジャポンプがキャリア液の吸引・吐出のストローク長を可変とする機能を有すること、及び、キャリア液の吸引・吐出時間の比を可変とする機能を有すること、により解消することができる。

すなわち、吸引・吐出のストローク長が可変となることにより、プランジャの往復動サイクル時間を変更することなく流量を変化させることができる。低流量での送液においても脈動の影響を小さくできるよう往復動サイクル回数を確保することができることから、脈動を抑制できる。尚、従来技術であるプランジャの往復動速度を変更する流量変更を組み合わせてもよい。
また、キャリア液の吸引・吐出時間の比が可変となることにより、プランジャの往復動速度を流量に応じて変更する時でも、吸引工程を任意の時間とすることができ、脈動を抑制することができる。さらに、キャリア液の組成変化も好適に実施することができる。

さらに、吸引・吐出のストローク長を可変とする機能と、キャリア液の吸引・吐出時間の比を可変とする機能とを組み合わせることにより、任意の吸引時間及び吐出時間、任意のプランジャ往復動速度、任意のプランジャ往復動サイクル時間、を組み合わせ、脈動を抑制するのに好適な条件でプランジャを動作させることができる。
その結果、安価で小型化されたリニア高圧グラジエント送液装置を提供することができる。

従って、上記のグラジエント送液装置を用いて、ＨＰＬＣ方式の試料分析装置を構成することにより、高精度でかつ高速な分析が可能となる一方、ＨＰＬＣ方式の試料分析装置の小型化等に寄与できる。

本発明に係るグラジエント送液装置を含むＨＰＬＣ方式の試料分析装置の一実施形態を示すシステム図

以下に本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態として、バルブ１６に特願２０１３−１４８１８３号（ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／６１２５６）に記載のバルブを使用した場合のシステム図である。
本実施形態のＨＰＬＣ方式の試料分析装置は、ＨＰＬＣの原理により分析可能な各種の分析対象、例えば、血液中のヘモグロビンＡ１ｃをはじめとするヘモグロビン各成分などを分析するために用いられる。

図１のＨＰＬＣ方式の試料分析装置には、例えば分離溶媒の濃度など、互いに組成の異なる第１及び第２のキャリア液（溶離液）の貯留槽（タンク）５１、５２と希釈・洗浄液の貯留槽５３とが、共通の脱気装置５４を介して、接続される。尚、第１及び第２のキャリア液の貯留槽５１、５２と希釈・洗浄液の貯留槽５３は試薬キット５０としてキット化されていてもよい。さらに希釈・洗浄液の貯留槽５３は、それぞれ別個の貯留槽に分割されていてもよく、すなわち希釈液の貯留槽５３ａと洗浄液の貯留槽５３ｂとに分割されていてもよい。

図１のＨＰＬＣ方式の試料分析装置は、貯留槽５１、５２から第１及び第２のキャリア液を送給する送液ポンプ１、２と、これらの送液ポンプ１、２からのキャリア液を混合するミキサー３と、ミキサー３に連通して送液中の脈動を吸収するパルスダンパ４と、ミキサー３からのキャリア液の流路５と、流路５が入口ポートに接続される試料注入装置６と、試料注入装置６の出口ポートに接続されるキャリア液の流路７と、流路７に配置されるカラム装置８及び検出装置９と、これらの下流の排液流路１０とを含んで構成される。

第１及び第２のキャリア液の送液ポンプ１、２は、それぞれ、シングルプランジャポンプであり、プランジャにより容積変化するシリンダ室（ポンプ室）の吸入口及び吐出口にそれぞれ逆止弁（一方向弁）６１〜６４を有している。また、送液ポンプ１、２は、プランジャストロークの変更によって吐出容積を変更することができる可変容積型のポンプであり、２つの送液ポンプ１、２の流量比を変えることができる。

本発明に係るグラジエント送液装置では、特願２０１３−１４８１８３号（ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／６１２５６）に記載のバルブを使用し、シングルプランジャポンプのシリンダ室と計量ポンプとを連通させる配管を具備することにより、シングルプランジャポンプによるキャリア液の吸引・吐出のストローク長を短くした場合でも、シリンダ室内の空気を排除することができる。

ミキサー３は、送液ポンプ１からの第１のキャリア液と送液ポンプ２からの第２のキャリア液とを混合して、均一化する。ミキサー３は、具体的には、円筒容器内に２種のキャリア液を接線方向に導入して混合し、混合液を軸線方向に導出させる。従って、送液ポンプ１、２の流量比の変更とミキサー３による混合とで、第１のキャリア液の濃度と第２のキャリア液の濃度との間の任意の濃度のキャリア液を得ることができる（グラジエント機能）。尚、ミキサー３には運転準備段階でエア抜き及び液充填を行うための配管１９が接続されている。この配管１９は通常運転中は後述する切換バルブ１６にて閉じられている。

パルスダンパ４は、ミキサー３内の空間に連通するダイアフラム式のダンパであり、特に小型化のために送液ポンプ１、２としてシングルプランジャポンプを用いることにより発生する脈動を吸収する。パルスダンパ４は圧力センサを具備していてもよい。尚、パルスダンパ４はミキサー３に連通する流路上に設置されればよく、ミキサー３と試料注入装置６の間の流路上、ミキサー３と切換バルブ１６の間の流路上、ミキサー３と送液ポンプ１の間の流路上、またはミキサー３と送液ポンプ２の間の流路上に１つ以上設置されればよい。好ましくは、ミキサー３と送液ポンプ１の間の流路上、またはミキサー３と送液ポンプ２の間の流路上に１つ以上設置されると、グラジエントの応答性が向上するため好適である。

尚、送液ポンプ１、２として用いるシングルプランジャポンプは、小容積のポンプを用いて送液量あたりの吐出回数を多くし、流量が少なくなるにつれてプランジャのストロークを小さくして１回の吐出量を減らし、さらに吸引時間と吐出時間との割合を変えることにより送液中の脈動の発生を抑制することができる。さらに、ミキサー３とパルスダンパ４との働きで、実質的に脈動の少ない送液が可能である。

本発明のグラジエント送液装置にその性能を発揮させるためのシングルプランジャポンプの能力としては、分析化学用のシングルプランジャポンプに要求される範囲内でストローク可変機能を有すればよく、例えば上記シングルプランジャポンプは、それぞれが、流量範囲１μＬ／ｍｉｎ〜１０ｍＬ／ｍｉｎ、プランジャストローク範囲０．０１ｍｍ〜２０ｍｍ、プランジャ容積範囲０．１μＬ〜１００μＬの範囲内でストローク可変機能を有すればよい。また、吸引時間と吐出時間との割合が可変であり、流量が少なくなるに従い吸引時間の割合を減少させ吐出時間の割合を増加させるように制御し、低流量での送液時にはキャリア液の吸引時間を極短時間とすることが好ましい。なお本明細書において「プランジャ容積」とは、プランジャとシリンダ室とで形成される空間の容積を意味するものとする。

本発明のグラジエント送液装置として、例えば糖尿病検査における血液中のヘモグロビンＡ１ｃ値を含むヘモグロビン類の計測装置では、好ましい流量範囲としては１０μＬ／ｍｉｎ〜１．５ｍＬ／ｍｉｎ、好ましいプランジャストローク範囲としては０．１ｍｍ〜２．２１ｍｍ、好ましいプランジャ容積範囲としては、０．８μＬ〜１７．５μＬを満たすシングルプランジャポンプを例示できる。さらに、吸引時間と吐出時間との割合は、最大流量時には１：１を例示でき、流量が少なくなるに従い吸引時間の割合を減少させ吐出時間の割合を増加させるように制御し、低流量での送液時にはキャリア液の吸引時間を極短時間とすることが好ましい。低流量時における吸引時間と吐出時間との割合として、１：１０００を例示できる。

試料注入装置（本体）６は、詳細構造については省略するが、試料注入部２２を備えている。試料注入部２２は、ミキサー３からのキャリア液の流路５とその下流側の流路７との間に配置され、ニードル移動装置（図示せず）による上下動によって試料注入位置に移動させたニードル２７により、キャリア液に試料を注入可能である。
試料注入装置６はまた、試料注入部２２の下方に試料吸引部（容器保持部）３９を備えている。試料吸引部３９では、試料吸引位置に移動させたニードル２７により、試料を吸引可能である。従って、試料吸引部３９にて吸引した試料を試料注入部２２にてキャリア液に注入することになる。尚、吸引及び注入は、計量ポンプ（サンプリングポンプ）１１を切換バルブ１６を介してニードル２７への配管１２に接続して行う。

試料注入装置６はまた、試料注入部２２と試料吸引部３９との間で試料注入部２２のハウジングと一体に、ニードル２７に対する洗浄部３３を備えている。洗浄部３３では、洗浄位置に移動させたニードル２７に対し、洗浄液を供給して洗浄を行う。洗浄は、計量ポンプ１１を切換バルブ１６を介して洗浄・希釈液の貯留槽５３からの配管１３に接続して、洗浄液を吸引した後、計量ポンプ１１を切換バルブ１６を介してニードル２７への配管１２に接続して行う。洗浄後の洗浄液は、排液ポンプ１４により回収して、排液流路１５へ排出する。

カラム装置８は、試料注入装置６下流のキャリア液の流路７に配置されて試料中の成分を分離する。
検出装置９は、カラム装置８の下流側に配置されて、前記分離された成分を検出し、その信号をデータ処理装置（図示せず）に送る。データ処理装置でのデータ処理結果が分析結果として出力される。

制御装置３０は、送液ポンプ１、２、試料注入装置６、検出装置９、計量ポンプ１１、排液ポンプ１４、及び切換バルブ１６を制御する。特にグラジエント送液のために、制御装置３０は送液ポンプ１、２のプランジャストローク長、吸引・吐出時間比、プランジャ往復動速度、プランジャ往復動サイクル時間等を制御する。また、パルスダンパ４に圧力センサが具備されている場合には、制御装置３０に圧力センサからの信号が入力される。制御装置３０にはコンピュータ及び記録媒体が備わり、該記録媒体には各種プログラムが記録されている。

図１の試料分析装置は、流路切換えのための切換バルブ１６を備え、切換バルブ１６は４つの位置ａ〜ｄをとることができる。４つの位置ａ〜ｄは、計量ポンプ１１と連通する第１バルブ内流路１６ａの回動により、この第１バルブ内流路１６ａが選択的に接続されるポートａ〜ｄにそれぞれ対応する。また、第１バルブ内流路１６ａの回動に伴ってもう１つの弧状の第２バルブ内流路１６ｂが回動し、位置ａ、ｂでは、第２バルブ内流路１６ｂによりポートｅとポートｆとが連通する。尚、バルブ内流路１６ａ、１６ｂは切換バルブ１６のロータに形成され、ポートａ〜ｆは切換バルブ１６のステータに形成されている。
ポートａは、エア抜き及びキャリア液充填用の配管１７により、送液ポンプ１のシリンダ室に接続されている。
ポートｂは、エア抜き及びキャリア液充填用の配管１８により、送液ポンプ２のシリンダ室に接続されている。
ポートｃは、配管１２により、ニードル２７に接続されている。
ポートｄは、配管１３により、希釈・洗浄液の貯留槽５３に接続されている。
ポートｅは、ミキサー３からのエア抜き及びキャリア液充填用の配管１９に接続され、ポートｆは、排液流路２０に接続されている。
言い換えれば、切換バルブ１６のロータは、計量ポンプ１１が接続される中央配管接続ポートと、中央配管接続ポートから連通される第１バルブ内流路１６ａと、第１バルブ内流路１６ａの回動に伴って回動する弧状の第２バルブ内流路１６ｂとを備えている。
切換バルブ１６のステータは、上記ポートａ〜ｄを含む第１配管接続ポート群と、上記ポートｅ、ｆを含む第２配管接続ポート群とを備えている。
第１配管接続ポート群（ａ〜ｄ）は、第１バルブ内流路１６ａの回動により、第１バルブ内流路１６ａを介して中央配管接続ポートと個別に連通され、第１バルブ内流路１６ａと各ポートａ〜ｄとの接続位置は同一円周上にある。
第２配管接続ポート群（ｅ、ｆ）は、弧状の第２バルブ内流路１６ｂの回動により、第２バルブ内流路１６ｂを介して互いに連通可能であり、第２バルブ内流路１６ｂと各ポートｅ、ｆとの接続位置は、ポートａ〜ｄがある円周とは同軸であり、異なる径の円周上にある。
ここで、第１配管接続ポート群のうち、ポートａ、ｂでは、中央配管接続ポートと当該ポートａ、ｂとが連通されるときに、弧状の第２バルブ内流路１６ｂによって、第２配管接続ポート群の２つのポートｅ、ｆが連通される。
第１配管接続ポート群のうち、他のポートｃ、ｄでは、中央配管接続ポートと当該ポートｃ、ｄとが連通されるときに、弧状の第２バルブ内流路１６ｂによって、第２配管接続ポート群の２つのポートｅ、ｆが連通されない。

図１の試料分析装置の運転準備段階でのエア抜き及びキャリア液充填について説明する。
運転準備段階では、流路内のエア抜きを行って流路内にキャリア液を満たすため、次のような操作が自動的に行われる。

切換バルブ１６を位置ａにする（図１の状態）。位置ａでは、計量ポンプ１１がポートａ（配管１７）と接続されると共に、ポートｅとポートｆとが連通する。
この状態で、先ず計量ポンプ１１を吸引動作させる。すると、貯留槽５１内の第１のキャリア液が送液ポンプ１の吸入側の逆止弁６１を通り、送液ポンプ１のシリンダ室から配管１７を通って、計量ポンプ１１内に吸入される。これにより、第１のキャリア液の貯留槽５１から送液ポンプ１までの流路がキャリア液で満たされる。
次に計量ポンプ１１を吐出動作させる。すると、計量ポンプ１１内の第１のキャリア液が配管１７により送液ポンプ１に圧送され、吐出側の逆止弁６２を開いて、ミキサー３へ流れる。そして、カラム装置８側の抵抗で、キャリア液は、ミキサー３を経て配管１９へ流れ、さらに、配管１９から切換バルブ１６（ポートｅ、ｆ）を介してつながっている排液流路２０を通って排液として排出される。

次に切換バルブ１６を時計方向に６０°回動して、位置ｂにする。位置ｂでは、計量ポンプ１１がポートｂ（配管１８）と接続され、ポートｅとポートｆとは引き続き連通する。
この状態で、先ず計量ポンプ１１を吸引動作させる。すると、貯留槽５２内の第２のキャリア液が送液ポンプ２の吸入側の逆止弁６３を通り、送液ポンプ２のシリンダ室から配管１８を通って、計量ポンプ１１内に吸入される。これにより、第２のキャリア液の貯留槽５２から送液ポンプ２までの流路がキャリア液で満たされる。
次に計量ポンプ１１を吐出動作させる。すると、計量ポンプ１１内の第２のキャリア液が配管１８により送液ポンプ２に圧送され、吐出側の逆止弁６４を開いて、ミキサー３へ流れる。そして、カラム装置８側の抵抗で、キャリア液は、ミキサー３を経て配管１９へ流れ、さらに、配管１９から切換バルブ１６（ポートｅ、ｆ）を介してつながっている排液流路２０を通って排液として排出される。

次に切換バルブ１６を位置ａ、位置ｂ以外にして、送液ポンプ１、２の送給を開始し、試料注入部２２を含むキャリア液の流路５、７、カラム装置８及び検出装置９をキャリア液で満たす。

図１の試料分析装置の通常運転中の希釈工程、試料吸引工程、試料注入工程、及び、洗浄工程について説明する。
希釈工程では、ニードル２７を試料吸引位置（試料吸引部３９）すなわち試料が収容される容器内に位置させる。
切換バルブ１６の位置は先ず位置ｄにする。位置ｄでは、計量ポンプ１１がポートｄ（配管１３）と接続される。この状態で、計量ポンプ１１を吸引動作させる。すると、貯留槽５３内の希釈液（希釈・洗浄液）が配管１３を介して計量ポンプ１１内に吸引される。
切換バルブ１６の位置は次に位置ｃにする。位置ｃでは、計量ポンプ１１がポートｃ（配管１２）と接続される。この状態で、計量ポンプ１１を吐出動作させる。すると、計量ポンプ１１内の希釈液が配管１２を介してニードル２７に圧送される。ニードル２７は試料吸引位置（試料吸引部３９）すなわち容器内に位置しており、希釈液が容器内に供給される。計量ポンプ１１に吸引・吐出動作を繰り返させ、容器内の試料と希釈液との混合液をニードル２７によって吸ったり戻したりすることで、容器内の混合液を撹拌し、試料を均一に希釈する。

試料吸引工程では、ニードル２７を試料吸引位置（試料吸引部３９）すなわち試料（希釈液により希釈された試料）が収容された容器内に位置させる。
切換バルブ１６をニードル２７側に切換え（位置ｃ）、計量ポンプ１１と配管１２とを接続する。この状態で、計量ポンプ１１を吸引動作させる。すると、容器内の試料がニードル２７内に吸引される。

試料注入工程では、ニードル２７を試料注入位置（試料注入部２２）に位置させる。
切換バルブ１６をニードル２７側に切換え（位置ｃ）、計量ポンプ１１と配管１２とを接続する。この状態で、計量ポンプ１１を吐出動作させる。すると、ニードル２７内の試料がキャリア液の流路５、７間の試料注入部２２に注入される。

洗浄工程では、ニードル２７を洗浄位置（図示せず）に位置させる。
切換バルブ１６の位置は先ず位置ｄにする。位置ｄでは、計量ポンプ１１がポートｄ（配管１３）と接続される。この状態で、計量ポンプ１１を吸引動作させる。すると、貯留槽５３内の洗浄液（希釈・洗浄液）が配管１３を介して計量ポンプ１１内に吸引される。
切換バルブ１６の位置は次に位置ｃにする。位置ｃでは、計量ポンプ１１がポートｃ（配管１２）と接続される。この状態で、計量ポンプ１１を吐出動作させる。すると、計量ポンプ１１内の洗浄液が配管１２を介してニードル２７に圧送される。ニードル２７は洗浄位置に位置しており、洗浄液によってニードル２７が洗浄される。洗浄後の洗浄液は、排液ポンプ１４により回収され、排液流路１５を通って排液として排出される。
このとき、排液ポンプ１４の流量は計量ポンプ１１の流量より大きいので、洗浄後の洗浄液はニードル２７の案内孔（図示せず）より入った空気と共に、外部へ漏れることなく排液流路１５より排出される。ここで、洗浄液は空気と混合してミスト状となることで、洗浄効率を上げることができ、また洗浄液消費量の減少を図り、ニードル２７の洗浄を好適に行うことができる。

図１の試料分析装置の通常運転中のキャリア液の流れについて説明する。
送液ポンプ（シングルプランジャポンプ）１、２が運転されると共に、２つの送液ポンプ１、２の流量比が時間と共に変化せしめられる。そして、送液ポンプ１による第１のキャリア液と送液ポンプ２による第２のキャリア液とは、ミキサー３にて混合して均一化され、脈動はパルスダンパ４により吸収される。
このように、送液ポンプ１、２の流量比の変更と、ミキサー３及びパルスダンパ４による混合及び脈動吸収とで、第１のキャリア液の濃度と第２のキャリア液の濃度との間の任意の濃度のキャリア液を得ることができる。

混合されたキャリア液は、流路５により試料注入部２２へ送られ、ここで、試料として、例えば希釈・溶血済みの血液等が注入される。試料注入後のキャリア液は、流路７によりカラム装置８を経て検出装置９へ送られる。カラム装置８では、試料中の特定成分が分離される。その下流側の検出装置９では、前記分離された成分（例えばヘモグロビンＡ１ｃをはじめとするヘモグロビン成分）が吸光度測定などの検出方法により検出される。

グラジエント送液におけるポンプの動作を、糖尿病検査における血液中のヘモグロビン類の計測装置を用いて例示する。

総流量（ポンプ１とポンプ２との流量の和）を、例えば１ｍＬ／ｍｉｎ等のある値に保った状態でグラジエントをかけるときの各場合を説明する。
ポンプ１を最大流量で送液させ、ポンプ２を停止させる場合、ポンプ１のプランジャのストローク長は最大流量に応じた長さに、吸引時間と吐出時間との割合は実質的に１：１に制御されればよい。

次に、ポンプ１の流量を減少させ、ポンプ２による送液を開始させる場合について説明する。ポンプ１の流量を減少させるのに従い、ポンプ１のプランジャのストローク長を短くしていき、吸引時間の割合を減少させ吐出時間の割合を増加させるように制御する。一方、ポンプ２を設定可能な最低流量付近で送液させるとき、ポンプ２のプランジャのストローク長は短く、キャリア液の吸引時間は極短時間に、吐出時間は長くなるように制御される。
流量の増減は、ポンプの回転数、プランジャのストローク長等の調整により制御でき、これらを組み合わせて制御してもよい。
キャリア液の吸引時間及び吐出時間の増減は、プランジャのストローク長の調整、一定の往復動サイクル時間内における吸引時間と吐出時間比の変更等により制御でき、これらを組み合わせて制御してもよい。

ポンプ１の流量をさらに減少させ、ポンプ２の流量を増加させる場合について説明する。ポンプ１を設定可能な最低流量付近で送液させるとき、ポンプ１のプランジャのストローク長は短く、キャリア液の吸引時間は極短時間に、吐出時間は長くなるように制御される。ポンプ２の流量の増加に従い、ポンプ２のプランジャのストローク長を長くしていき、さらに吸引時間の割合を増加させ吐出時間の割合を減少させるように制御する。

ポンプ１を停止させ、ポンプ２を最大流量で送液させる場合、ポンプ２のプランジャのストローク長は最大流量に応じた長さに、吸引時間と吐出時間との割合は実質的に１：１に制御されればよい。

従来、カム方式のプランジャポンプによる送液において、低流量時に吸引時間が長くなることにより脈動の影響が大きくなる課題があった。しかしながら、ポンプ１及びポンプ２を上記のように制御することにより、低流量での送液においても、キャリア液の吸引時間を極短時間とすることができる。言い換えれば、キャリア液の流速が低下する時間を極短時間とすることができる。
このように、プランジャのストローク長及びキャリア液の吸引・吐出時間比が可変となることにより、低流量での送液においても脈動の影響を小さくすることが可能となる。上記のポンプ動作とパルスダンパの使用を組み合わせることで、実質的に脈動の少ない送液ができる。

本実施形態に係るグラジエント送液装置は、互いに組成の異なるキャリア液を貯留する複数のキャリア液貯留槽５１、５２と、これら複数のキャリア液貯留槽５１、５２のそれぞれからキャリア液を吸引・吐出可能な複数のシングルプランジャポンプ（送液ポンプ）１、２と、これら複数のシングルプランジャポンプ１、２からのキャリア液を混合して送出するミキサー３と、このミキサー３と連通し脈動を吸収するパルスダンパ４と、を含んで構成され、上記シングルプランジャポンプ１，２がキャリア液の吸引・吐出のストローク長を可変とする機能を有し、さらにキャリア液の吸引・吐出時間の比を可変とする機能を有するため、次のような効果が得られる。

複数のキャリア液のそれぞれに対応させた複数のポンプを使用してリニア高圧グラジエント方式とすることで、グラジエントの応答性を向上させることができる。その一方、ポンプとしてシングルプランジャポンプ１、２を用いることで、装置を小型化することができる。また、シングルプランジャポンプ１、２により送液中に生ずる脈動は、パルスダンパを用いること、上記シングルプランジャポンプがキャリア液の吸引・吐出のストローク長を可変とする機能を有すること、吸引・吐出時間の比を可変とする機能を有すること、により解消することができる。その結果、小型で安価なリニア高圧グラジエント送液装置を提供することができる。

また、本実施形態に係るグラジエント送液装置は、下記（Ａ）〜（Ｃ）の構成を具備する切換バルブ１６を介し、切換バルブ１６の中央配管接続ポートと計量ポンプ１１とを接続させるとともに、第１配管接続ポート群のうち少なくとも１以上の配管接続ポートを上記シングルプランジャポンプ１、２のシリンダ室に接続させることで、計量ポンプ１１とシングルプランジャポンプ１、２のシリンダ室とを連通させる配管１７、１８を具備する。
（Ａ）下記（１）〜（３）を具備するロータ。
（１）１個以上の中央配管接続ポート。
（２）上記の中央配管接続ポートから連通される１個以上の第１バルブ内流路。
（３）上記第１バルブ内流路の回動に伴って回動する、流路の長さが回動で移動する長さ１回分以上である１個以上の弧状の第２バルブ内流路。
本実施形態では、１個の中央配管接続ポート、１個の第１バルブ内流路１６ａ、及び、１個の弧状の第２バルブ内流路１６ｂを有している。
（Ｂ）下記（４）〜（５）を具備するステータ。
（４）上記ロータの第１バルブ内流路１６ａの回動により、第１バルブ内流路１６ａを介して中央配管接続ポートと個別に連通される配管接続ポートを２個以上有し、その接続位置がロータ中心軸回りの１つの円周上にある第１配管接続ポート群。本実施形態では、中央配管接続ポートと個別に連通される配管接続ポートは、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４個を有している。
（５）上記ロータの第１バルブ内流路１６ａと第１配管接続ポート群ａ、ｂ、ｃ、ｄとの接続位置がある上記円周に対して、径の異なる同軸円の円周上に弧状の第２バルブ内流路１６ｂとの接続位置を持ち、弧状の第２バルブ内流路１６ｂの回動により互いに連通される配管接続ポートを２個以上有する第２配管接続ポート群。本実施形態では、上記の弧状の第２バルブ内流路１６ｂの回動により連通される配管接続ポートは、ｅ、ｆの２個を有している。
（Ｃ）下記（６）〜（７）の関係を満たすロータとステータの配置。
（６）上記ロータの第１バルブ内流路１６ａと個別に連通する上記ステータの第１配管接続ポート群のうち、１個以上の配管接続ポートでは、中央配管接続ポートと当該配管接続ポートとが連通されるときに、弧状の第２バルブ内流路１６ｂによって、第２配管接続ポート群の２個以上の隣接する配管接続ポートが連通される。本実施形態では、中央配管接続ポートと配管接続ポートａまたはｂとが連通されるときに、弧状の第２バルブ内流路１６ｂによって配管接続ポートｅ、ｆが連通される。
（７）上記第１配管接続ポート群のうち、他の配管接続ポートでは、中央配管接続ポートと当該配管接続ポートとが連通されるときに、弧状の第２バルブ内流路１６ｂによって、第２配管接続ポート群の上記隣接する配管接続ポートが連通されない。本実施形態では、中央配管接続ポートと配管接続ポートｃまたはｄとが連通されるときに、弧状の第２バルブ内流路１６ｂによって配管接続ポートｅ、ｆが連通されない。
かかる構成により、既に述べたようなエア抜きが可能となる。尚、上記（３）の弧状の第２バルブ内流路について、好ましい長さは、回動で移動する長さ１回分以上であり、より好ましくは２回分以上である。

また、本実施形態に係るＨＰＬＣ方式の試料分析装置は、上記のグラジエント送液装置と、このグラジエント送液装置のミキサー３下流のキャリア液の流路５に試料を注入する試料注入装置６と、この試料注入装置６より下流側のキャリア液の流路７に配置されて試料中の成分を分離するカラム装置８と、このカラム装置８より下流側のキャリア液の流路に配置されて試料中の成分を検出する検出装置９と、を含んで構成されるため、高精度でかつ高速な分析が可能となる。

また、上記のＨＰＬＣ方式の試料分析装置を用いて、キャリア液の流路に試料として血液を注入し、血液中のヘモグロビン成分を分離・検出してその成分量（ヘモグロビンＡ１ｃ値など）を計測することにより、糖尿病検査の高精度化、高速化に寄与することができる。

尚、以上の説明では、グラジエントの例として、分離溶媒の濃度の異なる２つのキャリア液の混合比を変化させて分離溶媒の濃度を変化させる例で説明したが、これに限らず、２種以上の組成の異なる複数のキャリア液の混合比を変化させてキャリア液の組成を変化させるようにしてもよい。

また、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

本発明に係るグラジエント送液装置は、これを用いたＨＰＬＣ方式の試料分析装置と共に、糖尿病検査等のＨＰＬＣ方式の試料分析に好適に用いることができ、産業上の利用可能性は大である。

１ 第１の送液ポンプ（シングルプランジャポンプ）
２ 第２の送液ポンプ（シングルプランジャポンプ）
３ ミキサー
４ パルスダンパ
５ キャリア液の流路
６ 試料注入装置
７ キャリア液の流路
８ カラム装置
９ 検出装置
１０ 排液流路
１１ 計量ポンプ
１２ 配管
１３ 配管
１４ 排液ポンプ
１５ 排液流路
１６ 切換バルブ
１６ａ 第１バルブ内流路
１６ｂ 第２バルブ内流路
１７〜１９ 配管
２０ 排液流路
２２ 試料注入部
２７ ニードル
３０ 制御装置
３３ 洗浄部
３９ 試料吸引部（容器保持部）
５０ 試薬キット
５１ 第１のキャリア液の貯留槽
５２ 第２のキャリア液の貯留槽
５３ 希釈・洗浄液の貯留槽
５４ 脱気装置
６１〜６４ 逆止弁

Claims (6)

1. 高速液体クロマトグラフィーに用いられるグラジエント送液装置であって、
   互いに組成の異なるキャリア液を貯留する複数のキャリア液貯留槽と、
   上記複数のキャリア液貯留槽のそれぞれからキャリア液を吸引・吐出可能な複数のシングルプランジャポンプと、
   上記複数のシングルプランジャポンプから吐出されるキャリア液を混合して送出するミキサーと、
   このミキサーと連通し、送液中の脈動を吸収するパルスダンパと、
   を含んで構成され、
   上記シングルプランジャポンプが、キャリア液の吸引・吐出のストローク長を可変とする機能、及び、キャリア液の吸引時間と吐出時間との比を可変とする機能のうち、少なくとも一方を有すること
   を特徴とする、グラジエント送液装置。
2. 上記シングルプランジャポンプと上記ミキサーとの間の流路に、１つ以上のパルスダンパが設置されていることを特徴とする、請求項１記載のグラジエント送液装置。
3. 下記（Ａ）〜（Ｃ）を具備することを特徴とする切換バルブを介し、切換バルブの中央配管接続ポートと計量ポンプとを接続させるとともに、第１配管接続ポート群のうち少なくとも１以上の配管接続ポートを上記シングルプランジャポンプのシリンダ室に接続させることで、計量ポンプとシングルプランジャポンプのシリンダ室とを連通させる配管を具備する請求項１記載のグラジエント送液装置。
   （Ａ）以下（１）〜（３）を具備するロータ。
   （１）１個以上の中央配管接続ポート。
   （２）上記の中央配管接続ポートから連通される１個以上の第１バルブ内流路。
   （３）上記第１バルブ内流路の回動に伴って回動する、流路の長さが回動で移動する長さ１回分以上である１個以上の弧状の第２バルブ内流路。
   （Ｂ）以下（４）〜（５）を具備するステータ。
   （４）上記ロータの第１バルブ内流路の回動により、第１バルブ内流路を介して中央配管接続ポートと個別に連通される配管接続ポートを２個以上有し、その接続位置がロータ中心軸回りの１つの円周上にある第１配管接続ポート群。
   （５）上記ロータの第１バルブ内流路と第１配管接続ポート群との接続位置がある上記円周に対して、径の異なる同軸円の円周上に弧状の第２バルブ内流路との接続位置を持ち、弧状の第２バルブ内流路の回動により互いに連通される配管接続ポートを２個以上有する第２配管接続ポート群。
   （Ｃ）以下（６）〜（７）の関係を満たすロータとステータの配置。
   （６）上記ロータの第１バルブ内流路と個別に連通する上記ステータの第１配管接続ポート群のうち、１個以上の配管接続ポートでは、中央配管接続ポートと当該配管接続ポートとが連通されるときに、弧状の第２バルブ内流路によって、第２配管接続ポート群の２個以上の隣接する配管接続ポートが連通される。
   （７）上記第１配管接続ポート群のうち、他の配管接続ポートでは、中央配管接続ポートと当該配管接続ポートとが連通されるときに、弧状の第２バルブ内流路によって、第２配管接続ポート群の上記隣接する配管接続ポートが連通されない。
4. 上記シングルプランジャポンプは、それぞれが、流量範囲１μＬ／ｍｉｎ〜１０ｍＬ／ｍｉｎ、プランジャストローク範囲０．０１ｍｍ〜２０ｍｍ、プランジャ容積範囲０．１μＬ〜１００μＬの範囲内であることを特徴とする、請求項１記載のグラジエント送液装置。
5. 以下（１）〜（３）を具備することを特徴とする、請求項１記載のグラジエント送液装置を含む、高速液体クロマトグラフィー方式の試料分析装置。
   （１）ミキサーより下流のキャリア液の流路に試料を注入する試料注入装置。
   （２）上記試料注入装置より下流側のキャリア液の流路に配置されて、試料中の成分を分離するカラム装置。
   （３）上記カラム装置より下流側のキャリア液の流路に配置されて、試料中の成分を検出する検出装置。
6. 上記キャリア液の流路に、上記試料として血液を注入し、血液中のヘモグロビン成分を分離・検出してその成分量を計測することを特徴とする、請求項１記載のグラジエント送液装置を用いるヘモグロビン成分の計測方法。

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