JPWO2019111438A1

JPWO2019111438A1 - 液体クロマトグラフ

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Publication number: JPWO2019111438A1
Application number: JP2019557989A
Authority: JP
Inventors: 大介中山
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-07-30
Anticipated expiration: 2038-07-25
Also published as: WO2019111438A1; US20200348270A1; CN111316094A; CN111316094B; US11988648B2; JP6911940B2

Abstract

液体クロマトグラフは、分析用に調製された移動相を送液する送液部と、試料を分離するための分析カラム、及び前記分析カラムで分離した試料成分を検出するための検出器を有する分析流路と、前記分析流路中に試料を注入するための試料注入部と、前記分析流路とは別途設けられ、移動相の調製状態の測定を行なうための測定器を有する測定流路と、前記送液部からの移動相のすべてが前記分析流路を流れる分析状態、及び前記送液部からの移動相の少なくとも一部が前記測定流路を流れる測定状態に選択的に切り替えるように構成された状態切替部と、を備えている。

Description

本発明は、分析カラムを用いて試料の分離分析を行なう液体クロマトグラフに関するものである。

液体クロマトグラフィーは、移動相の流れる分析流路中に試料を注入して試料を分析カラムへ導き、分析カラムで分離した試料成分を検出器で検出する（特許文献１参照。）。分析流路を流れる移動相は、事前に手動又は自動でｐＨや電気伝導度が調製される。移動相のｐＨや電気伝導度は分析カラムによる試料成分の保持時間に影響を与えるため、移動相の調製は正確になされる必要がある。

分析に使用される移動相の調製状態を確認するために、液体クロマトグラフの分析流路上にｐＨ計や電気伝導度計といった測定器が設けられる場合がある。その場合、ユーザは分析を開始する前に測定器で移動相のｐＨや電気伝導度を測定し、その測定値が所定値になっているか否かを確認する。

特開２０１７−５８１４８号公報

上記のように、分析流路上にｐＨ計や電気伝導度計といった測定器を設けると、測定器内を移動相や試料溶液が常時流れることになる。そのため、測定器内が汚染されて測定結果に異状をきたしたり、測定器の劣化を早めたりするという問題がある。

また、測定器の配置には、測定器の耐圧と分析時のシステム圧力を考慮する必要がある。液体クロマトグラフでは、分析流路の分析カラムよりも上流側が高圧状態となる。一般に、ｐｈ計などの測定器は耐圧性能が低いため、分析カラムよりも上流側に測定器を配置することができない。そのため、測定器は分析流路の最下流の位置に設けられることが一般的である。

しかし、測定器を分析流路の最下流の位置に設けると、移動相を送液する送液部と測定器との間の内部容量が大きくなる。そのため、送液部からの移動相が測定器まで到達するのに長時間を要することになり、移動相の調製状態を迅速に確認することができない。

また、測定器の中には測定器内を移動相が流れている状態では測定精度が低下してしまうものも存在する。そのため、そのような測定器を用いて正確な測定を行なうためには、測定器に移動相が到達した後で送液部による移動相の送液を停止させる必要がある。しかし、分析流路の最下流の位置に測定器が設けられている場合には、移動相の流れを停止させる系内の容量が大きいため、計測器内の移動相の流れが完全に停止するまでに時間がかかり、移動相の調製状態の確認がさらに遅くなる。

そこで、本発明は、分析に用いられる移動相の調製状態の確認を迅速に行なうことができるようにすることを目的とするものである。

本発明に係る液体クロマトグラフは、分析用に調製された移動相を送液する送液部と、試料を分離するための分析カラム、及び前記分析カラムで分離した試料成分を検出するための検出器を有する分析流路と、前記分析流路中に試料を注入するための試料注入部と、前記分析流路とは別途設けられ、移動相の調製状態の測定を行なうための測定器を有する測定流路と、前記送液部からの移動相のすべてが前記分析流路を流れる分析状態、及び前記送液部からの移動相の少なくとも一部が前記測定流路を流れる測定状態に選択的に切り替えるように構成された状態切替部と、を備えている。

すなわち、本発明に係る液体クロマトグラフは、分析流路とは別に測定流路を設け、その測定流路上に移動相の調製状態の測定を行なうための測定器を配置し、移動相の調製状態を確認するときのみ移動相を測定流路へ流すことができるように構成している。これにより、測定器が分析流路から切り離され、分析流路上に測定器を配置することによる上述の問題が回避される。

前記送液部と前記試料注入部との間を接続する移動相送液流路上に移動相を均質化するためのミキサが設けられる場合、前記状態切替部は、前記移動相送液流路上における前記送液部と前記ミキサとの間の位置、又は前記移動相送液流路上における前記ミキサと前記試料注入部との間の位置のいずれかの位置において、前記送液部を前記分析流路側と前記測定流路側のいずれか一方へ切り替えて接続するように設けられた三方弁によって構成することができる。前記移動相送液流路上における前記送液部と前記ミキサとの間の位置に前記状態切替部としての三方弁を設ければ、前記送液部と前記測定器との間の系内の容量が小さくなるので、移動相の調製状態の確認の迅速性が高くなる。一方で、前記移動相送液流路上における前記ミキサと前記試料注入部との間の位置に前記状態切替部としての三方弁を設ければ、前記ミキサで均質化された直後の移動相の測定を行なうことができるので、移動相の調製状態の測定精度が高くなる。

前記送液部と前記試料注入部との間を接続する移動相送液流路上に移動相を均質化するためのミキサが設けられている場合、前記移動相送液流路上における前記送液部と前記ミキサとの間の位置、又は前記移動相送液流路上における前記ミキサと前記試料注入部との間の位置において、前記測定流路の上流端が前記移動相送液流路と接続されているようにしてもよい。その場合、前記状態切替部は、前記送液流路上における前記測定器よりも上流の位置において前記測定流路の開閉を切り替えるように設けられた開閉弁によって構成することができる。前記移動相送液流路上における前記送液部と前記ミキサとの間の位置に前記測定流路の上流端が接続されていれば、前記送液部と前記測定器との間の系内の容量が小さくなるので、移動相の調製状態の確認の迅速性が高くなる。一方で、前記移動相送液流路上における前記ミキサと前記試料注入部との間の位置に前記測定流路の上流端が接続されていれば、前記ミキサで均質化された直後の移動相の測定を行なうことができるので、移動相の調製状態の測定精度が高くなる。

上記の場合、前記測定流路は少なくとも１つの前記開閉弁を備え、前記開閉弁の１つは前記測定部よりも下流の位置に設けられていることが好ましい。そうすれば、移動相の調製状態の測定を行なう際に、前記開閉弁を閉じることによって前記測定器内の移動相の流れを止めることができるので、前記測定器による測定精度が向上する。また、前記測定器の下流側の前記開閉弁を閉じることによって、前記送液部の動作を停止させる場合よりも迅速に前記測定器内の移動相の流れを止めることができるので、移動相の調製状態の確認の即時性を向上させることができる。

また、前記試料注入部としては、基端側が前記送液部と連通されるサンプリングニードル、前記サンプリングニードルを移動させる移動機構、及び前記分析流路と連通される注入ポートを少なくとも備えたオートサンプラが挙げられる。この場合、当該オートサンプラの前記サンプリングニードルを利用して前記状態切替部を実現することができる。具体的には、前記測定流路の上流端を前記サンプリングニードルの先端を挿入させることによって前記サンプリングニードルを接続するための測定ポートと連通させ、前記サンプリングニードルを前記測定ポートへ接続し得るように構成する。これにより、前記サンプリングニードルを前記測定ポートへ接続するだけで前記送液部からの移動相を前記測定流路へ流すことができるので、液体クロマトグラフの既存の装置構成に前記状態切替部を実現するためのバルブ機構を追加する必要がなくなり、通常の流路との相関性も維持することができる。

上記の場合も、前記測定流路における前記測定器よりも下流の位置に、前記測定流路の開閉を切り替えるための開閉弁が設けられていることが好ましい。そうすれば、移動相の調製状態の測定を行なう際に、前記開閉弁を閉じることによって前記測定器内の移動相の流れを止めることができるので、前記測定器による測定精度が向上する。また、前記測定器の下流側の前記開閉弁を閉じることによって、前記送液部の動作を停止させる場合よりも迅速に前記測定器内の移動相の流れを止めることができるので、移動相の調製状態の確認の即時性を向上させることができる。

本発明に係る液体クロマトグラフでは、分析流路とは別に測定流路を設け、その測定流路上に移動相の調製状態の測定を行なうための測定器を配置し、移動相の調製状態を確認するときのみ移動相を測定流路へ流すことができるように構成しているので、測定器に高圧が掛かることを防止しながら、分析流路の最下流の位置に測定器を配置する場合に比べて、送液部と測定器との間の系内の容量が小さくなり、移動相の調製状態の確認を迅速に行なうことができる。

液体クロマトグラフの一実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフの他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。同実施例の移動相測定時の状態を示す図である。液体クロマトグラフのさらに他の実施例を示す概略構成図である。

以下、液体クロマトグラフの実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に液体クロマトグラフの一実施例を示す。

この実施例の液体クロマトグラフ１Ａは、移動相を送液する送液部６を有する移動相送液流路２と、試料を分離するための分析カラム１０と分析カラム１０で分離した試料成分を検出するための検出器１２を備えた分析流路４とを備えている。移動相送液流路２の下流端と分析流路４の上流端はそれぞれ試料注入部１４に接続されている。試料注入部１４は、移動相送液流路２からの移動相を利用して分析流路４中に試料を注入するオートサンプラである。

この液体クロマトグラフ１Ａでは、分析用にｐＨや電気伝導度の調製された移動相が送液部６によって移動相送液流路２を通じて試料注入部１４へ送液される。試料注入部１４は、移動相送液流路２から分析流路４へ向かう移動相の流れを利用して試料を分析流路４中に注入する。分析流路４中に注入された試料は分析カラム１０で分離され、分離された各試料成分が検出器１２により検出される。

移動相送液流路２上における送液部６よりも下流の位置に、移動相を均質化するためのミキサ８が設けられている。さらに、移動相送液流路２上における送液部６とミキサ８との間に三方弁１６が設けられ、その三方弁１６に測定流路１８の上流端が接続されている。三方弁１６は、移動相送液流路２のさらに下流側、すなわち分析流路４側と、測定流路１８側のいずれか一方へ送液部６を切り替えて接続するように構成されている。すなわち、三方弁１６は、送液部６からの移動相のすべてが分析流路４を流れる分析状態、及び送液部からの移動相の少なくとも一部が測定流路１８を流れる測定状態に選択的に切り替える状態切替部をなすものである。

測定流路１８上には測定器２０が設けられている。測定器２０としては、液のｐＨを測定するｐＨ計や液の電気伝導度を測定する電気伝導度計などが挙げられる。測定器２０は、移動相の調製状態を確認するためのものである。

移動相の調製状態の確認は、例えば試料の分析が開始される前に実施される。移動相の調製状態を確認する際は、送液部６が測定流路１８側に接続されるように三方弁１６を切り替えて送液部６からの移動相が測定流路１８を流れる測定状態にし、移動相のｐＨや電気伝導度を測定器２０によって測定する。これにより、送液部６からの移動相の調製状態を迅速に確認することができる。移動相のｐＨや電気伝導度が所定の値になっていれば、送液部１６が分析流路４側に接続されるように三方弁１６を切り替えて送液部６からの移動相が分析流路４を流れる分析状態にし、試料の分析を開始する。

測定器２０が、移動相が流れた状態では正確な測定を行なうことができないものである場合には、測定器２０のセル内に移動相が滞留した状態が維持されるように、移動相が測定器２０のセル内を満たした状態で送液部６による移動相の送液を停止する。

図２は上記実施例の変形例である。図２の液体クロマトグラフ１Ｂでは、測定流路１８上における測定器２０より下流の位置に、測定流路１８の開閉制御を行なうための開閉弁２２が設けられている。この位置に開閉弁２２を設けることで、移動相の調製状態の確認の際に、移動相が測定器２０のセル内を満たしたタイミングで開閉弁２２を閉じることによって、送液部６の動作を停止させるよりも、測定器２０のセル内の移動相の流れをより迅速に停止させることができ、移動相の調製状態の確認の即時性が向上する。

また、図３に示されているように、図１及び図２の３方弁１６に代えて三方ジョイント２４を用いて、移動相送液流路２上における送液部６とミキサ８との間の位置に測定流路１８の上流端を接続してもよい。図３の実施例の液体クロマトグラフ１Ｃでは、測定流路１８上における測定器２０よりも上流の位置に測定流路１８の開閉制御を行なうための開閉弁２６が状態切替部として設けられている。移動相の調製状態を確認する際には、開閉弁２６を開いて送液部６からの移動相の一部を測定流路１８側へ流入させることで、測定器２０によって移動相のｐＨや電気伝導度の測定を行なうことができる。

この場合も、図４の液体クロマトグラフ１Ｄのように、測定流路１８上における測定器２０よりも下流の位置に開閉弁２８を設けて、移動相の調製状態の確認の際に、測定器２０のセル内の移動相の流れをより迅速に停止させられるようにしてもよい。

また、図５の液体クロマトグラフ１Ｅのように、送液部６からの移動相の一部を測定流路１８側へ流すか否かを切り替える状態切替部を、測定器２０よりも下流に設けられた開閉弁２８のみによって実現してもよい。

以上において説明した実施例の液体クロマトグラフ１Ａ〜１Ｅはいずれも、移動相送液流路２上における送液部６とミキサ８との間の位置で測定流路１８が移動相送液流路２に接続されるように構成されているが、図６から図１０に示されているように、ミキサ８と試料注入部１４との間の位置で測定流路１８が移動相送液流路２に接続されるように構成されていてもよい。

ここで、図６の液体クロマトグラフ１Ｆは図１の液体クロマトグラフ１Ａに対応し、図７の液体クロマトグラフ１Ｇは図２の液体クロマトグラフ１Ｂに対応し、図８の液体クロマトグラフ１Ｈは図３の液体クロマトグラフ１Ｃに対応し、図９の液体クロマトグラフ１Ｉは図４の液体クロマトグラフ１Ｄに対応し、図１０の液体クロマトグラフ１Ｊは図５の液体クロマトグラフ１Ｅに対応する。

なお、図１から図１０の実施例の液体クロマトグラフ１Ａ〜１Ｊでは、移動相送液流路２上にミキサ８が設けられているが、必ずしもミキサ８が設けられていなくてもよい。要は、分析カラム１０よりも上流側の位置において、送液部６からの移動相の少なくとも一部が測定流路１８側へ流れる状態に切り替えられるように構成されていればよい。これは、後述する図１１〜図１３の実施例についても同様である。

また、送液部６からの移動相のすべてが分析流路４を流れる分析状態、及び送液部からの移動相の少なくとも一部が測定流路１８を流れる測定状態に切り替える状態切替部としての機能は、試料注入部１４によって実現することもできる。そのように構成された試料注入部１４を含む液体クロマトグラフの一実施例を図１１に示す。

図１１の実施例の液体クロマトグラフ１Ｋの試料注入部１４は、切替バルブ３０によって試料を保持したサンプリング流路３２を移動相送液流路４と分析流路２との間に介在させた状態と、移動相送液流路４と分析流路２とをサンプリング流路３２を介在させずに接続した状態とのいずれかの状態に切り替えるように構成されている。切替バルブ３０は、６つの接続ポートを有するマルチポートバルブである。

切替バルブ３０に設けられているポートの１つは、サンプリング流路３２の先端に設けられたサンプリングニードル３４の先端を挿入させてサンプリング流路３２を接続するための注入ポート３６である。切替バルブ３０の他のポートには、分析流路２、移動相送液流路４、サンプリング流路３２、シリンジ流路３８、及びドレイン流路４２が接続されている。シリンジ流路３８はシリンジポンプ４０の吸引・吐出口に通じており、ドレイン流路４２はドレイン流路４２に通じている。

サンプリングニードル３４は移動機構４６によって所望の位置へ移動することができるように構成されている。サンプリングニードル３４の移動範囲内に測定ポート４４が設けられている。測定ポート４４は、注入ポート３６と同様に、サンプリングニードル３４の先端を挿入させてサンプリング流路３２を接続するためのものである。測定ポート４４は測定流路１８の上流端に設けられており、サンプリングニードル３４の先端を測定ポート４４に挿入することによってサンプリング流路３２を測定流路１８と連通させることができる。

この実施例の液体クロマトグラフ１Ｋでは、図１２に示されているように、サンプリングニードル３４の先端を測定ポート４４に挿入することによってサンプリング流路３２を測定流路１８と連通させ、送液部６からの移動相を移動相送液流路２、サンプリング流路３２、測定ポート４４及び測定流路１８を通じて測定器２０へ導入して、移動相の調製状態を確認する。

なお、測定器２０が、移動相が流れた状態では正確な測定を行なうことができないものである場合には、サンプリングニードル３４の先端を測定ポート４４に挿入した状態で送液部６による移動相の送液を停止することで、測定器２０のセル内に移動相が滞留した状態を維持する必要がある。

また、図１３の液体クロマトグラフ１Ｌのように、測定流路１８上における測定器２０よりも下流の位置に開閉弁４８を設けてもよい。そして、移動相が測定器２０のセル内を満たしているときに開閉弁４８を閉じるようにすれば、その後、サンプリングニードル３４を測定ポート４４から別の位置へ移動させても測定器２０のセル内に移動相が滞留した状態を維持することができ、測定器２０で移動相の測定を行なっている間にサンプリングニードル３４を別の位置へ移動させて別の処理を行なうことも可能になる。

以上において説明した実施例の液体クロマトグラフ１Ａ〜１Ｌのいずれも、測定器２０を有する測定流路１８が移動相送液流路２や分析流路４とは別に設けられ、分析の際に移動相が測定流路１８を流れないように構成されている。このため、分析の際のシステム圧力が測定器２０にかかることがなく、耐圧性能が液体クロマトグラフの分析時のシステム圧力に満たない測定器２０であっても問題なく用いることができる。また、測定器２０に試料が流れることもないので、測定器２０の汚染による測定性能の低下が抑制される。

さらに、移動相のｐＨや電気伝導度を測定する際に、移動相が分析カラム１０を経ることなく測定器２０へ流れるように構成されているので、分析流路４の最下流部に測定器２０を設ける場合に比べて、移動相が測定器２０へ到達するまでの時間が大幅に短縮され、移動相の測定の即時性が向上する。

１Ａ〜１Ｌ液体クロマトグラフ
２移動相送液流路
４分析流路
６送液部
８ミキサ
１０分析カラム
１２検出器
１４試料注入部
１６三方弁
１８測定流路
２０測定器
２２，２６，２８，４８開閉弁
２４三方ジョイント
３０切替バルブ
３２サンプリング流路
３４サンプリングニードル
３６注入ポート
３８シリンジ流路
４０シリンジポンプ
４２ドレイン流路
４４測定ポート
４６移動機構

Claims

分析用に調製された移動相を送液する送液部と、
試料を分離するための分析カラム、及び前記分析カラムで分離した試料成分を検出するための検出器を有する分析流路と、
前記分析流路中に試料を注入するための試料注入部と、
前記分析流路とは別途設けられ、移動相の調製状態の測定を行なうための測定器を有する測定流路と、
前記送液部からの移動相のすべてが前記分析流路を流れる分析状態、及び前記送液部からの移動相の少なくとも一部が前記測定流路を流れる測定状態に選択的に切り替えるように構成された状態切替部と、を備えた液体クロマトグラフ。
前記送液部と前記試料注入部との間を接続する移動相送液流路上に移動相を均質化するためのミキサが設けられ、
前記状態切替部は、前記移動相送液流路上における前記送液部と前記ミキサとの間の位置において、前記送液部を前記分析流路側と前記測定流路側のいずれか一方へ切り替えて接続するように設けられた三方弁によって構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
前記送液部と前記試料注入部との間を接続する移動相送液流路上に移動相を均質化するためのミキサが設けられ、
前記状態切替部は、前記移動相送液流路上における前記ミキサと前記試料注入部との間の位置において、前記送液部を前記分析流路側と前記測定流路側のいずれか一方へ切り替えて接続するように設けられた三方弁によって構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
前記送液部と前記試料注入部との間を接続する移動相送液流路上に移動相を均質化するためのミキサが設けられ、
前記測定流路の上流端が前記移動相送液流路上における前記送液部と前記ミキサとの間の位置において前記移動相送液流路と接続されており、
前記状態切替部は、前記測定流路の開閉を切り替えるように前記送液流路上に設けられた開閉弁によって構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
前記送液部と前記試料注入部との間を接続する移動相送液流路上に移動相を均質化するためのミキサが設けられ、
前記測定流路の上流端が前記移動相送液流路上における前記ミキサと前記試料注入部との間の位置において前記移動相送液流路と接続されており、
前記状態切替部は、前記測定流路の開閉を切り替えるように前記送液流路上に設けられた開閉弁によって構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
前記測定流路は少なくとも１つの前記開閉弁を備え、前記開閉弁の１つは前記測定部よりも下流の位置に設けられている、請求項４又は５に記載の液体クロマトグラフ。
前記試料注入部は、基端側が前記送液部と連通されるサンプリングニードル、前記サンプリングニードルを移動させる移動機構、及び前記分析流路と連通される注入ポートを少なくとも備えており、
前記測定流路の上流端は前記サンプリングニードルの先端を挿入させることによって前記サンプリングニードルを接続するための測定ポートと連通し、
前記試料注入部は、前記サンプリングニードルを前記測定ポートへ接続し得るように構成されて前記状態切替部としての機能を兼ね備えたものである、請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
前記測定流路は、前記測定器よりも下流の位置に前記測定流路の開閉を切り替えるための開閉弁を有する、請求項７に記載の液体クロマトグラフ。