WO2012005233A1

WO2012005233A1 - 液体クロマトグラフ、および液体クロマトグラフ用送液装置

Info

Publication number: WO2012005233A1
Application number: PCT/JP2011/065327
Authority: WO
Inventors: 大介秋枝
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2013-01-06
Also published as: JP2012017985A; US20130091935A1

Abstract

　複数の溶媒の混合比を変化させながら試料を分析する液体クロマトグラフおよび液体クロマトグラフ用送液装置において、混合器等の特別な装置を新たに付加することなく複数の溶媒の混合を促進させることを可能とする。　液体クロマトグラフ用送液装置は、その内部に複数の溶媒を流入させるシリンダと、複数の溶媒を流入させるとともに吐出して送液するために往復運動するプランジャとを備え、シリンダに複数の溶媒が混合する複数個の流路を設けた構成を有する。

Description

液体クロマトグラフ、および液体クロマトグラフ用送液装置

　本発明は、液体クロマトグラフに係り、特に液体クロマトグラフ用送液装置に関する。

　液体クロマトグラフは、試料を搬送するための溶媒を送液装置で送り、溶媒に試料を加えた後に分離カラムを通すことで、試料を成分毎に分離し、検出器で検出してクロマトグラムを作成し、試料の成分を分析するものである。また、液体クロマトグラフには、複数種類の溶媒を混合させるとともに、開閉弁により各溶媒の混合比を変化させながら送液装置で送液する低圧グラジエントシステムと呼ばれる送液システムが用いられるものがある。このシステムでは、複数種類の溶媒の混合比の精度をあげるために、各溶媒の容器の弁を１個ずつ順番に開けて送液する。したがって、溶媒の容器の直後の配管内は、各溶媒毎の濃度が高くなっていて混合していない。しかし、試料を導入するときに、これらの複数種類の溶媒を十分に混合させておくことができないと、分離カラムでの試料の分離が不十分になり、分析精度の低下をもたらす。したがって、例えば、配管の途中に混合器を設けて複数種類の混合を促進させる試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。混合を促進させるためには、混合器の容量を十分に大きくする必要があり、溶媒から分離カラムまでの配管の容量が大きくなる。その結果、管内抵抗が大きくなるため、送液装置の負荷が増えるので、送液装置を大型化する必要があり、コストアップにつながる。

　液体クロマトグラフの送液装置として、シリンダ内に設けられたプランジャの往復運動により溶媒の吸引と吐出を繰り返し、連続送液を行う送液装置が知られている。開閉弁によって混合される溶媒は流れ方向に対して交互に配置され、送液過程の拡散によって混合されるが、混合性能は高くない。そこで、シリンダ壁とプランジャの間の空間で混合を促進させる技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６－３２４０２６号公報特開２００９－１２１４８３号公報

　本発明は、低圧グラジエントシステムに代表される複数の溶媒の混合比を変化させながら試料を分析する液体クロマトグラフおよび液体クロマトグラフ用送液装置において、混合器等の特別な装置を新たに付加することなく複数の溶媒の混合を促進させることができる装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の実施態様は、その内部に複数の溶媒を流入させるシリンダと、複数の溶媒を流入させるとともに吐出して送液するために往復運動するプランジャとを備えた液体クロマトグラフ用送液装置であって、特に、シリンダに複数の溶媒が混合する複数個の流路を設けた構成を有することを特徴とする。

　本発明によれば、低圧グラジエントシステムに代表される複数の溶媒の混合比を変化させながら試料を分析する液体クロマトグラフおよび液体クロマトグラフ用送液装置において、混合器等の特別な装置を新たに付加することなく複数の溶媒の混合を促進させることができる装置を提供することができる。
　本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。

液体クロマトグラフの概要を示す構成図である。配管内の複数の溶媒の流れの状態を示す説明図である。送液装置のシリンダ部の構成を示す断面図である。送液装置のシリンダ部の構成を示す断面図である。送液装置のシリンダ部の構成を示す断面図である。送液装置の構成の概要を示す構成図である。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
　上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。

〔実施例〕
　図１は、液体クロマトグラフの概要を示す構成図であり、特に、低圧グラジエントシステムの代表的な構成例を示す。低圧グラジエントシステムは、複数の溶媒容器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに保管された複数種類の溶媒の混合比を変化させる溶媒切換装置２と、溶媒を送液するプランジャポンプ等の送液装置３と、測定対象試料を溶媒中へ注入する試料注入装置４と、溶媒とともに送液された試料を分離する分離カラム５と、分離された試料を順に検出する検出器６と、溶媒切換装置２の切換え動作、溶媒切換装置２の弁の切換え、送液装置３の排出容量、試料注入装置４の試料注入タイミングを制御し、検出器６から送信されるデータを解析し、クロマトグラムを図示しないディスプレイへ表示する制御装置１００とを備えている。

　図２は、配管内の複数の溶媒の流れの状態を示す説明図である。溶媒切換装置２と送液装置３との間の配管内は、溶媒切換装置２の切換え順序に従って、図２に示すような順番で、図１に示す４種類の溶媒がそれぞれまとまって流れてくる。

　図３は、送液装置のシリンダ部の構成を示す断面図であり、溶媒容器と溶媒切換装置との接続状態も示してしる。送液装置のシリンダ７の内部をプランジャ８が、モータ駆動等により往復運動し、入口側流路９と出口側流路１０のそれぞれに設けられた図示しない弁機構により、入口側流路９から吸引された溶媒が出口側流路１０から吐出される。制御装置１００は、図２に示した溶媒切換装置２による溶媒の切換えを、プランジャ８が吸引工程のときに、全種類の溶媒について行うようにする。そして、吐出工程のときに、複数個の開口部を有している出口側流路１０から、全種類の溶媒が吐出され、合流部に設けたフィルタ１１で合流して送液される。この構成により、送液装置３から溶媒が吐出されるときには、複数種類の溶媒が混合された状態となっている。

　図４（ａ）は、シリンダ７の内部空間と入口側流路１３との間にフィルタ１４を設け、シリンダ７の内部空間と出口側配管１５との間にフィルタ１６を設けた構成である。シリンダ７の耐圧力を考慮すると、フィルタの構造は、図４（ｂ）に示したような、シリンダ７に複数個の出口側流路１０を設け、それらを繋ぐ流路を形成するとともに、その流路内にフィルタ１６を設け、出口側配管１５が接続された流路を密閉するカバー１７を設ける構造とする。入口側流路についても同様に、シリンダ７に設けた複数の流路の前側にフィルタを設ける構造とする。図２に示した溶媒切換装置２による溶媒の切換えは、プランジャ８が吸引工程のときに、全種類の溶媒について行われるようにする。溶媒がフィルタ１４で混合されながらシリンダ７の内部に吸引される。そして、吐出工程のときに、図４に示すように、複数個の流路とフィルタ１６通過して混合され、出口側配管１５から全種類の溶媒が吐出される。この構成により、送液装置３から溶媒が吐出されるときには、複数種類の溶媒が混合された状態となっている。

　図５は、送液装置のシリンダ部の構成を示す断面図であり、図３の構成と異なり、溶媒がシリンダに流入する側に複数の流路を設けた構成の一例を示している。プランジャ５２の吸引動作のときに、溶媒切換装置２の切換弁が開閉して、溶媒容器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ内の複数種類の溶媒が順番に吸引される。溶媒はシリンダ５１に流入するときに入口側複数流路５３を通過することにより、シリンダ５１内でシリンダの径方向に混合され、プランジャ５２の吐出動作のときに吐出流路５４から吐出される。

　図６は、送液装置の構成の概要を示す構成図である。図３に示した溶媒の混合のための出口側流路を設けたシリンダを複数個、たとえば２個を、溶媒の流れ方向が直列になるように設けた、低圧グラジエントシステム用の送液装置である。低圧グラジエントシステムでは、複数種類の溶媒を、予め決められた混合割合を時間的に変化させながら、クロマトグラムを作成するものである。そして、ある瞬間では、複数種類の溶媒は、よく混合されていてムラがないことが要求される。

　図６に示す送液装置は、第１プランジャ２２が設けられた第１シリンダ２３と、第２プランジャ２４が設けられた第２シリンダ２５を備えている。第１シリンダ２３と第２シリンダ２５には、それぞれ複数個の吐出流路２６，２７と、各吐出流路から吐出された溶媒が合流する合流部２８，２９が設けられている。第１シリンダ２３には入口側逆止弁３２と出口側逆止弁３３が設けられている。

　モータ３４の回転が第１カム３０，第２カム３１の回転に伝達され、第１プランジャ２２，第２プランジャ２４は、それぞれ第１カム３０，第２カム３１により往復運動する。モータ３４の回転は、制御装置３５により制御される。第１カム３０と第２カム３１の回転軸には、カムの位置を判定するために、スリットを備えた部材３６が取り付けられ、回転センサ３７により部材３６のスリットが検知され、このデータが制御装置３５へ送られ、それぞれのカムの位置が制御装置３５で判定される。

　制御装置３５は、カムの位置と、第２シリンダ２５からの吐出圧力を測定する吐出側流路内圧力検出器３８から送られる圧力データとに基づき、モータ３４の回転を制御する。また、制御装置３５は、低圧グラジエントシステムとして必要な溶媒の混合比になるように、溶媒切換装置２の切換弁２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの開閉制御を行う。これらの動作は、図示しないメモリからプログラムを読み出して、図示しないプロセッサが実行することで、各装置への指令が送られる。溶媒切換装置２と送液装置３との間の配管内は、各溶媒が流れ方向に対して切換弁の開閉順に流れる。

　送液の開始時点では、制御装置３５により、第１シリンダ２３に設けられた入口側逆止弁３２が開放され、第１プランジャ２２が吸引動作を開始する。入口側逆止弁３２からは、各溶媒が溶媒切換装置２で切換えられた順番に流入する。第１シリンダ２３に溶媒が満たされると、第１プランジャ２２が停止し逆方向への押し込みが開始される。第１プランジャ２２の押し込みのときには、入口側逆止弁３２が閉鎖され、出口側逆止弁３３が開放され、第１シリンダ２３内の溶媒が第２シリンダ２５へ流入する。第１シリンダ２３には、図３に示したような複数の吐出流路２６が設けられ、溶媒が合流部２８で合流して出口側逆止弁３３へ流れる。第１シリンダ２３内の複数の溶媒は、第１プランジャ２２の吸引動作のときと、複数の吐出流路２６を流れ合流部２８で合流するときに混合される。第２プランジャ２４の吸引動作が終了し、逆方向への押し込みが開始すると、出口側逆止弁３３が閉鎖され、第２シリンダ２５内の溶媒は、第２シリンダ２５に設けられた図３に示したような複数の吐出流路２７を流れ、合流部２９を通過して、さらに混合される。

　本実施例では、図３に示した複数の吐出流路を２個のシリンダに設けた例を説明したが、合流部にフィルタを設けたり、図４に示したフィルタで混合させる構造のシリンダを用いても、溶媒を混合させることができる。また、図５に示した入口側に複数流路を設けた構造のシリンダを用いても、溶媒を混合させることができる。また、２個のシリンダを、溶媒の流れ方向が並列になるように並べた構成の液体クロマトグラフ用送液装置でも、図３，図４，図５に示した構成を採用することで、溶媒の混合を促進させることができる。

　以上述べたように、本発明の実施例によれば、低圧グラジエントシステムに代表される複数の溶媒の混合比を変化させながら試料を分析する液体クロマトグラフおよび液体クロマトグラフ用送液装置において、混合器等の特別な装置を新たに付加することなく複数の溶媒の混合を促進させることができる装置を提供することができる。

　２　溶媒切換装置
　３　送液装置
　７，５１　シリンダ
　８，５２　プランジャ
　９，１３　入口側流路
　１０　出口側流路
　１１，１４，１６　フィルタ
　１２，１５　出口側配管
　１７　カバー
　２２　第１プランジャ
　２３　第１シリンダ
　２４　第２プランジャ
　２５　第２シリンダ
　３２　入口側逆止弁
　３３　出口側逆止弁
　５３　入口側複数流路
　５４　吐出流路

Claims

　複数の溶媒の混合比を変化させながら試料を導入し、分離カラムで前記試料を分離して成分を検出する液体クロマトグラフにおいて、
　前記複数の溶媒を前記分離カラムへ送液する送液装置を備え、
　該送液装置は、その内部に前記複数の溶媒を流入させるシリンダと、前記複数の溶媒を流入させるとともに吐出して送液するために往復運動するプランジャと、前記複数の溶媒が混合する複数個の流路とを有することを特徴とする液体クロマトグラフ。
　請求項１の記載において、前記複数個の流路は、前記複数の溶媒が前記シリンダから吐出する側に設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
　請求項２の記載において、前記複数の流路の後流側に合流部が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
　請求項２の記載において、前記複数の流路の後流側にフィルタが設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
　請求項１の記載において、前記複数個の流路は、前記複数の溶媒が前記シリンダに流入する側に設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
　請求項５の記載において、前記複数の流路の前側にフィルタが設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
　複数の溶媒を分離カラムへ送液する液体クロマトグラフ用送液装置において、
　その内部に前記複数の溶媒を流入させるシリンダと、前記複数の溶媒を流入させるとともに吐出して送液するために往復運動するプランジャと、前記複数の溶媒が混合する複数個の流路とを有することを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
　請求項７の記載において、前記複数個の流路は、前記複数の溶媒が前記シリンダから吐出する側に設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
　請求項８の記載において、前記複数の流路の後流側に合流部が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
　請求項８の記載において、前記複数の流路の後流側にフィルタが設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
　請求項７の記載において、前記複数個の流路は、前記複数の溶媒が前記シリンダに流入する側に設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。
　請求項１１の記載において、前記複数の流路の前側にフィルタが設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ用送液装置。